專利名稱：一種凹面閃耀光柵的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)儀器的設(shè)計，特別涉及一種凹面閃耀光柵的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
衍射光柵作為性能優(yōu)越的分光元件而被廣泛地應(yīng)用于光譜分析、激光器、集成光路、光通信以及工業(yè)控制和計量等領(lǐng)域，例如在光譜儀器中，光柵是精度要求極高的關(guān)鍵元件，近年來，光柵幾乎完全代替了棱鏡而用作光譜儀器的色散元件，精密光柵制造技術(shù)的發(fā)展直接影響到地質(zhì)、冶金、天文、醫(yī)藥、航天等其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，其作用不可估量。普通光柵入射光的大部分能量都集中在沒有色散的零級衍射級次上，而在較高級次上光強很小，研究發(fā)現(xiàn)，光能量在光柵光譜不同級次上的分配取決于刻槽的幾何形狀，只要將光柵刻槽的剖面形狀做成鋸齒狀，就能使衍射光的大部分能量從零級轉(zhuǎn)移到所需要的級次上， 具有這種特性的光柵便是閃耀光柵。另一方面，為了適應(yīng)光譜儀器集成化、小型化和輕型化的發(fā)展趨勢，對凹面光柵的研究也越來越廣泛，因為它同時具有色散元件和聚焦元件的特性，從而可以作為光譜儀中唯一的光學(xué)元件而無須準(zhǔn)直鏡和聚焦鏡，這不僅使光譜儀的結(jié)構(gòu)大為簡化，而且對于工作在真空紫外和遠紫外的光譜儀來說，由于不存在透射材料對紫外光波的吸收，可以顯著地提高了儀器的效率。但在凹面光柵中，由于光柵面試球面，而刻槽的斜面是相互平行的，因而刻槽的閃耀角是逐漸變化的，由于這個原因，凹面閃耀光柵的強度分布較平面光柵要平坦，亦即對特定波長的閃耀作用不是很明顯，從而限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對凹面閃耀光柵對特定波長的閃耀作用不是很明顯的問題，提出了一種凹面閃耀光柵的設(shè)計方法。利用簡單的設(shè)計方法來確定凹面光柵刻槽面的角度及間距，從而使其達到對特定波長λ的閃耀增強作用。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種凹面閃耀光柵的設(shè)計方法，對于給定半徑為R的凹面基片，通過在基片上刻劃設(shè)定角度和間距的刻槽，得到凹面閃耀光柵，所述的入射光為點光源發(fā)出的球面波，點光源位于羅蘭圓上；設(shè)計刻槽面的角度，使得入射光線與所有的刻槽面保持垂直；設(shè)計刻槽的間距，使得相鄰刻槽的光程差為指定波長的整數(shù)倍；利用自由曲面加工儀在凹面基片上逐條刻劃出相應(yīng)角度及間距的刻槽，得到所需的凹面閃耀光柵。所述指定波長為需要實現(xiàn)閃耀增強的波長。所述刻槽面的角度為
權(quán)利要求
1.一種凹面閃耀光柵的設(shè)計方法，對于給定半徑為R的凹面基片，通過在基片上刻劃設(shè)定角度和間距的刻槽，得到凹面閃耀光柵，其特征在于，所述的入射光為點光源發(fā)出的球面波，點光源位于羅蘭圓上；設(shè)計刻槽面的角度，使得入射光線與所有的刻槽面保持垂直；設(shè)計刻槽的間距，使得相鄰刻槽的光程差為指定波長的整數(shù)倍；利用自由曲面加工儀在凹面基片上逐條刻劃出相應(yīng)角度及間距的刻槽，得到所需的凹面閃耀光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述凹面閃耀光柵的設(shè)計方法，其特征在于，所述指定波長為需要實現(xiàn)閃耀增強的波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述凹面閃耀光柵的設(shè)計方法，其特征在于，所述刻槽面的角度為
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述凹面閃耀光柵的設(shè)計方法，其特征在于，所述第η條刻槽的位置為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凹面閃耀光柵的設(shè)計方法，對于給定半徑為R的凹面基片，通過在基片上刻劃設(shè)定角度和間距的刻槽，得到凹面閃耀光柵，所述的入射光為點光源發(fā)出的球面波，點光源位于羅蘭圓上；設(shè)計刻槽面的角度，使得入射光線與所有的刻槽面保持垂直；設(shè)計刻槽的間距，使得相鄰刻槽的光程差為指定波長的整數(shù)倍；利用自由曲面加工儀在凹面基片上逐條刻劃出相應(yīng)角度及間距的刻槽，得到所需的凹面閃耀光柵。設(shè)計出的凹面光柵會對指定波長λ具有顯著的閃耀增強效果，實施方便，只涉及到初等數(shù)學(xué)的計算，不需要專業(yè)的光學(xué)設(shè)計軟件，設(shè)計的凹面閃耀光柵可廣泛應(yīng)用于光譜分析儀器、光學(xué)探測及光學(xué)測量等技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號G02B5/18GK102866445SQ20121038828
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者徐邦聯(lián), 黃元申, 盧忠榮, 張大偉, 倪爭技, 王 琦, 陶春先, 莊松林 申請人:上海理工大學(xué)