专利名称：一种凹面闪耀光栅的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种光学仪器的设计，特别涉及一种凹面闪耀光栅的设计方法。
背景技术：
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。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。但在凹面光栅中，由于光栅面试球面，而刻槽的斜面是相互平行的，因而刻槽的闪耀角是逐渐变化的，由于这个原因，凹面闪耀光栅的强度分布较平面光栅要平坦，亦即对特定波长的闪耀作用不是很明显，从而限制了其应用范围。
发明内容
本发明是针对凹面闪耀光栅对特定波长的闪耀作用不是很明显的问题，提出了一种凹面闪耀光栅的设计方法。利用简单的设计方法来确定凹面光栅刻槽面的角度及间距，从而使其达到对特定波长λ的闪耀增强作用。本发明的技术方案为一种凹面闪耀光栅的设计方法，对于给定半径为R的凹面基片，通过在基片上刻划设定角度和间距的刻槽，得到凹面闪耀光栅，所述的入射光为点光源发出的球面波，点光源位于罗兰圆上；设计刻槽面的角度，使得入射光线与所有的刻槽面保持垂直；设计刻槽的间距，使得相邻刻槽的光程差为指定波长的整数倍；利用自由曲面加工仪在凹面基片上逐条刻划出相应角度及间距的刻槽，得到所需的凹面闪耀光栅。所述指定波长为需要实现闪耀增强的波长。所述刻槽面的角度为
权利要求
1.一种凹面闪耀光栅的设计方法，对于给定半径为R的凹面基片，通过在基片上刻划设定角度和间距的刻槽，得到凹面闪耀光栅，其特征在于，所述的入射光为点光源发出的球面波，点光源位于罗兰圆上；设计刻槽面的角度，使得入射光线与所有的刻槽面保持垂直；设计刻槽的间距，使得相邻刻槽的光程差为指定波长的整数倍；利用自由曲面加工仪在凹面基片上逐条刻划出相应角度及间距的刻槽，得到所需的凹面闪耀光栅。
2.根据权利要求I所述凹面闪耀光栅的设计方法，其特征在于，所述指定波长为需要实现闪耀增强的波长。
3.根据权利要求I所述凹面闪耀光栅的设计方法，其特征在于，所述刻槽面的角度为
4.根据权利要求I所述凹面闪耀光栅的设计方法，其特征在于，所述第η条刻槽的位置为
全文摘要
本发明涉及一种凹面闪耀光栅的设计方法，对于给定半径为R的凹面基片，通过在基片上刻划设定角度和间距的刻槽，得到凹面闪耀光栅，所述的入射光为点光源发出的球面波，点光源位于罗兰圆上；设计刻槽面的角度，使得入射光线与所有的刻槽面保持垂直；设计刻槽的间距，使得相邻刻槽的光程差为指定波长的整数倍；利用自由曲面加工仪在凹面基片上逐条刻划出相应角度及间距的刻槽，得到所需的凹面闪耀光栅。设计出的凹面光栅会对指定波长λ具有显著的闪耀增强效果，实施方便，只涉及到初等数学的计算，不需要专业的光学设计软件，设计的凹面闪耀光栅可广泛应用于光谱分析仪器、光学探测及光学测量等技术领域。
文档编号G02B5/18GK102866445SQ20121038828
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者徐邦联, 黄元申, 卢忠荣, 张大伟, 倪争技, 王 琦, 陶春先, 庄松林 申请人:上海理工大学