凹面闪耀光栅的刻划制作方法
【专利摘要】凹面闪耀光栅的刻划制作方法，包括步骤：提供曲面半径为r的球形凹面基片，将基片固定安装在能够进行横向分度运动的工作台上；提供在竖直方向上能够进行分度运动的刻划机构，刻划机构包含有刻刀。通过刻划机构的竖向分度运动来定位刻刀的竖向分度位置以及工作台的横向分度运动来定位基片的横向分度位置，使刻刀对基片执行预定刻划动作从而在基片上沿其最低凹面点横向两侧分别制得N级均匀分布并具有相同构型的刻槽。本发明将横向分度机制通过移动基片来实现，使横向分度机构与刻划机构分离；同时，通过预先计算精密确定每一级刻槽的横向和竖向位置；从而提高了刻划效率，极大地改善了刻划精度和槽型质量；得到的光栅具有相同法向的槽型。
【专利说明】凹面闪耀光栅的刻划制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光栅的制作方法，具体涉及凹面闪耀光栅的刻划制作方法。
【背景技术】
[0002]衍射光栅作为性能优越的分光元件而被广泛地应用于光谱分析、激光器、集成光路、光通信以及工业控制和计量等领域，例如在光谱仪器中，光栅是精度要求极高的关键元件，近年来，光栅几乎完全代替了棱镜而用作光谱仪器的色散元件，精密光栅制造技术的发展直接影响到地质、冶金、天文、医药、航天等其他科学【技术领域】的发展，其作用不可估量。
[0003]普通光栅入射光的大部分能量都集中在没有色散的零级衍射级次上，而在较高级次上光强很小，研究发现，光能量在光栅光谱不同级次上的分配取决于刻槽的几何形状，只要将光栅刻槽的剖面形状做成锯齿状，就能使衍射光的大部分能量从零级转移到所需要的级次上，具有这种特性的光栅便是闪耀光栅。另一方面，为了适应光谱仪器集成化、小型化和轻型化的发展趋势，对凹面光栅的研究也越来越广泛，因为它同时具有色散元件和聚焦元件的特性，从而可以作为光谱仪中唯一的光学元件而无须准直镜和聚焦镜，这不仅使光谱仪的结构大为简化，而且对于工作在真空紫外和远紫外的光谱仪来说，由于不存在透射材料对紫外光波的吸收，可以显著地提高了仪器的效率。
[0004]目前，凹面闪耀光栅的主要制作方法之一是凹面基体固定不动，安装有刻刀的刻划机构在两个相互垂直的方向上作钟摆式刻线运动，分度机构和刻划机构集于一体，这种刻划方法得到的光栅象差较大，刻划较大面积的光栅会带来难以接受的误差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种凹面闪耀光栅的刻划制作方法，其能够克服上述现有凹面闪耀光栅制作方法的某种或某些缺点。
[0006]根据本发明的凹面闪耀光栅的刻划制作方法，包括步骤:
[0007]提供基片，基片具有曲面半径为r的球形凹面；
[0008]将基片固定在能够进行横向分度运动的工作台上，使得基片的球形凹面朝上并因此具有最低凹面点；
[0009]提供能够进行竖向分度运动的刻划机构，刻划机构包含有刻刀；以及
[0010]通过刻划机构的竖向分度运动来定位刻刀的竖向分度位置以及工作台的横向分度运动来定位基片的横向分度位置，使刻刀对基片执行预定刻划动作从而在基片上沿其最低凹面点横向两侧分别制得N级均匀分布并具有相同构型的刻槽，其中相邻两级刻槽顶点之间的直线间距均为山N为大于O的整数；
[0011]其中，刻划每一级刻槽时，基片的横向分度位置和刻刀的竖向分度位置均已被预先确定并被写入相应的计算机控制程序，通过计算机控制程序自动执行每一级刻槽的刻划动作；其中，将基片的最低凹面点设置为O点，则第I级刻槽所对应的球心圆心角a =d/r,第I级刻槽顶点与O点之间的连线与水平方向的夹角θ =α /2=α /2，第I级刻槽的横向与竖向分度位置分别为DpH1 ;第N级刻槽所对应的球心圆心角为Φ=Να，第N级刻槽顶点与
O点之间的连线与水平方向的夹角θ=Φ/2=Να/2，横向与竖向分度位置分别为Dn、Hn;当刻划第I级刻槽时，基片的第I级横向分度位置与O点横向分度位置之间的距离
[0012]d' =D1 = Tsina,
[0013]刻刀的第I级竖向分度位置与O点竖向分度位置之间的距离
[0014]
【权利要求】
1.一种凹面闪耀光栅的刻划制作方法，包括步骤: 提供基片，基片具有曲面半径为r的球形凹面； 将基片固定在能够进行横向分度运动的工作台上，使得基片的球形凹面朝上并因此具有最低凹面点； 提供能够进行竖向分度运动的刻划机构，刻划机构包含有刻刀；以及通过刻划机构的竖向分度运动来定位刻刀的竖向分度位置以及工作台的横向分度运动来定位基片的横向分度位置，使刻刀对基片执行预定刻划动作从而在基片上沿其最低凹面点横向两侧分别制得N级均匀分布并具有相同构型的刻槽，其中相邻两级刻槽顶点之间的直线间距均为山N为大于O的整数； 其中，刻划每一级刻槽时，基片的横向分度位置和刻刀的竖向分度位置均已被预先确定并被写入相应的计算机控制程序，通过计算机控制程序自动执行每一级刻槽的刻划动作；其中，将基片的最低凹面点设置为O点，则第I级刻槽所对应的球心圆心角a=d/r，第I级刻槽顶点与O点之间的连线与水平方向的夹角θ =α /2=α /2，第I级刻槽的横向与竖向分度位置分别为DpH1 ;第N级刻槽所对应的球心圆心角为Φ=Να，第N级刻槽顶点与O点之间的连线与水平方向的夹角θ=Φ/2=Να/2，横向与竖向分度位置分别为Dn、Hn;当刻划第I级刻槽时，基片的第I级横向分度位置与O点横向分度位置之间的距离df = D1 = rsin α， 刻刀的第I级竖向分度位置与O点竖向分度位置之间的距离
2.根据权利要求1的刻划制作方法，工作台的横向分度运动以及刻划机构的竖向分度运动分别通过精密丝杠实现。
3.根据权利要求1的刻划制作方法，刻划是从基片的右侧向左侧连续刻划的。
【文档编号】G02B5/18GK103439762SQ201310383125
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】黄元申, 丁卫涛, 脱文刚, 张大伟, 韩姗, 李柏承, 徐邦联, 王忠坦, 黄运柏 申请人:上海理工大学