波長范圍兩端處相對衍射效率與最大相對衍射效率比值檢測項目指南

1. 檢測目的

2. 檢測參數定義

• 相對衍射效率（RDE）：某波長下特定衍射級次的光強與入射光強的百分比。
• 最大相對衍射效率（RDE???）：波長范圍內測得的最高效率值。
• 兩端比值（R）：起始波長（λ?）和終止波長（λ?）處的RDE與RDE???的比值，即： ?=RDE(?端)RDEmax×100%R=RDEmax?RDE(λ端?)?×100%

3. 檢測設備與材料

• 光源系統：可調諧激光器或寬帶光源配合單色儀（覆蓋目標波長范圍）。
• 探測器：高靈敏度光功率計或光譜分析儀。
• 光學平臺：精密調整架（確保光路準直）。
• 校準標準件：已知效率的標準衍射元件。
• 環境控制：恒溫恒濕實驗室（減少溫漂影響）。

4. 檢測步驟

• 使用標準衍射元件校準光源和探測器，確保波長及功率測量準確性。
• 驗證光路準直，消除雜散光干擾。

• 確定目標波長范圍（如400–700 nm）及關注的衍射級次（如±1級）。
• 設置波長掃描步長（如5 nm，兩端加密至1 nm以提高精度）。

• 逐波長測量衍射效率：
  1. 入射光調整至測試波長，記錄入射光功率（P_in）。
  2. 測量目標衍射級次的出射光功率（P_out）。
  3. 計算RDE = (P_out / P_in) × 100%。
  4. 重復三次取平均值，降低隨機誤差。

• 分析全波長數據，識別RDE最大值及對應波長（λ???）。

• 提取λ?和λ?處的RDE值，分別計算比值R?和R?： ?1=RDE(?1)RDEmax,?2=RDE(?2)RDEmaxR1?=RDEmax?RDE(λ1?)?,R2?=RDEmax?RDE(λ2?)?

5. 關鍵影響因素與誤差控制

• 光源穩定性：使用穩壓電源，預熱30分鐘以減小波長漂移。
• 偏振依賴性：固定入射光偏振方向，或測試不同偏振狀態下的最差值。
• 探測器非線性：在低光強區使用線性校準曲線校正。
• 環境干擾：隔離振動，控制溫濕度波動＜±1°C。

6. 數據分析與驗收標準

• 數據可視化：繪制RDE隨波長變化曲線，標注λ???、R?、R?。
• 不確定度評估：合成光源波動（±0.5%）、探測器誤差（±1%），總不確定度＜±2%。
• 合格判定：根據應用場景設定閾值（如R?、R? ≥ 70%為合格）。

7. 檢測報告模板

• 基本信息：樣品編號、檢測日期、操作人員。
• 儀器清單：光源型號、探測器規格等。
• 測試結果：RDE曲線圖、λ???、R?、R?及不確定度。
• ：是否符合設計規格（如“兩端比值≥75%，通過驗收”）。

8. 應用案例

• 實例：某衍射光柵設計波長范圍為532±50 nm，檢測發現RDE???=85%（@532 nm），λ=482 nm時R=78%，λ=582 nm時R=72%，均高于閾值70%，判定合格。

9. 參考文獻

• ISO 13695:2004《光學與光子學—激光及激光相關設備—衍射光學元件測試方法》。
• 衍射效率測量技術規范（SPIE Vol. 5867）。