1. 研究目的与意义（文献综述）
随着信息技术的高速发展、信息量呈指数增长，传统信息的存储与处理能力由于收到rc延迟效应的影响，存在“电子瓶颈”，目前解决这一问题最有效的办法就是采用光子作为信息载体，因为光子具有极快的响应时间和超大的信息容量。而基于体光栅的信息处理技术和光电子器件的设计也成了现在研究的热点之一，其中体光栅的传输特性在国内外都有很多研究，体光栅技术的广泛应用一方面要归功于体光栅理论研究，1969年kogelnik耦合波理论的建立为体光栅技术应用奠定了坚实的理论基础；另一方面是高质量体光栅记录介质的出现和制作技术的改善。
体光栅的研究概况如下，1967年法国的labeyrie与德国的rudolph和schmahl用光刻胶和氩离子激光器制作出了第一块具有光谱质量的“体全息光栅”；1968年chen等人利用晶体光折变效应在光折变铌酸锂晶体内记录了体全息光栅；1974年schmahl报道了采用全息方法制作了用于可见光和紫外光等光谱区域的衍射光栅。近年来，超短脉冲激光技术成熟，1996年日本的k.hirao研究小组报导了室友飞秒激光直写技术，在多种玻璃材料中诱导折射率变化并用于制作光波导。2003年程亚等人采用飞秒激光微加工技术是光敏玻璃内部折射率变化量达0.033以上，成功获得了较好的衍射光栅。2010年哈工大的周可雅等人报导了利用飞秒脉冲在二氧化硅玻璃材料中诱导的微爆炸机制制作了体光栅，并用he-ne激光波长下测得一级衍射效率为30%。
与此同时，超短脉冲激光技术也有了很快的发展，利用超短脉冲制作体光栅以及利用体光栅对超短脉冲的衍射在光脉冲整形和研制基于体光栅的新型光电子和光信息处理器件等方面都发挥了巨大作用。超短脉冲激光因其持续时间短、频谱宽和峰值功率高等优点，与光折变材料之间相互作用是的衍射特性行为将与连续光有较大区别。目前对投射型体光栅研究和应用较多，而反射型体光栅相对投射型来说，布拉格波长选择性更强，因此，当光栅记录介质为各向异性并且存在色散效应时，合理选择入射脉冲条件和光栅参数，反射型体光栅应用于光信息处理、脉冲整形和高速光子器件领域，成为迫切解决的问题。
2. 研究的基本内容与方案
研究的基本内容：在了解体光栅传输特性的国内外研究进展情况下，根据耦合波理论，考虑光栅记录介质的色散效应，推导衍射光场在频域和时域的表达式；进一步数值分析高斯型入射脉冲激光光束的脉宽和体光栅参数（厚度和周期）对衍射脉冲光强时域和频域分布及衍射效率的影响。研究目标：采用修正的耦合波理论及傅立叶分析方法，推导出超短脉冲经光折变铌酸锂（LiNbO3）晶体记录的反射型体光栅后的衍射和透射光场的时域及频域表达式；分析脉宽和体光栅参数对衍射效率的影响。
拟采用技术方案及措施：超短脉冲经反射型体光栅后的光束传输特性分析的基本原理是根据Kogelnk的耦合波理论，其基本思想是从波动方程出发，根据记录介质的电学和光学常量，推导并求解体光栅的耦合波动方程，从而求得衍射和透射光场，进一步得到体光栅的衍射效率及其布拉格选择条件。具体方案如下：①明确基本原理，对体光栅和耦合波理论深入分析学习，②进行模型的建立，使用MATLAB编写代码，建立反射型体全息光栅模型，并采用修正的耦合波理论，推导出反射型体光栅衍射效率，③对模型进行仿真运行和分析，分以下几种情况讨论，光栅厚度对衍射光强的影响；光栅周期对衍射光强的影响；脉冲宽度对衍射光强的影响；光栅厚度对衍射效率的影响；光栅周期对衍射效率的影响；脉冲宽度对衍射效率的影响。3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的软件和文献，确定方案，完成开题报告。第4－6周：进一步明确研究内容，从文献中找出相关资料，学习耦合波理论并对matlab软件深入学习；讨论平面波入射时，不同体光栅参数对传输特性的影响。
第7－13周：明确研究原理，采用修正的耦合波理论及傅里叶分析方法分析，推导超短脉冲经linbo3晶体记录的反射型体光栅后衍射和透射光场的时域和领域表达式，并数值分析入射光束的脉宽和体光栅参数对衍射光强时域和频域分布以及衍射效率的影响。编写代码并建立模型，用matlab进行仿真调试和分析，进行毕业论文的撰写。
第14－16周：完成并修改毕业论文。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]yingyan yi, deming liu, hairong liu. instantaneous chracteristics study of diffracted and transmitted light of static photorefractive reflection volume holographic grating read by ultra-short pulse laser[j]. joural of optics, 2011, 13(3): 035701．[2]yingyan yi, deming liu, hairong liu. diffraction properties of ultrashort pulsed beams with arbitrary temporal profiles by a reflection volume holographic grating[j]. optik, 2011, 122: 1305-1308．
[3]liping guo，aimin yan，shenggui fu. diffraction properties of multi-layer volume holographic gratings under an ultrashort pulsed beam with arbitrary temporal profiles[j]. optik,2011，122：1692-1696．
[4]王春花，闫爱民，刘立人，等．反射型体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的性质[j]．光学学报，2006，26（7）：980-984．
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