專利名稱：凹面光柵制作光路中測量波源點與毛坯中心點距離的方法
技術領域：
本發明屬于光譜技術領域中涉及的凹面全息光柵制作光路中測量波源點與凹面全息光柵毛坯中心點距離的方法。
二.
背景技術：
凹面全息光柵是用于可見、紫外區的多波段分光器件，使用它可以縮小光譜儀器的尺寸，減少組成的零部件數量，消除光學系統的像散，提高光學儀器的成像質量、分辨本領和測試精度。
在凹面全息光柵的制作過程中，一個非常關鍵的工藝流程就是將涂有光致抗蝕劑的凹面光柵毛坯放在由兩束球面波相干后確定的干涉場中，由光致抗蝕劑記錄干涉場中的干涉條紋。將Fermat原理應用到Seya-Namioka成像系統中去，使用光程展開法修正光學系統的像差，通過計算可以得出兩束記錄球面波波源點與凹面全息光柵毛坯中心的距離以及這兩束球面波主光線與凹面全息光柵毛坯法線的夾角，理論分析和計算結果表明，通過改變球面波波源點的位置可以改變像差的大小，進而達到消除光學系統中的像散和彗差的目的。可見，精確地確定這兩束球面波的波源點與凹面全息光柵毛坯中心的距離對于制作凹面全息光柵有著非常重要的意義。
傳統測量長度的方法主要有利用光柵莫爾條紋現象的光柵尺；利用電磁原理工作的磁柵式傳感器、感應同步器；利用激光干涉原理的激光測距儀等。這幾種方法可以用于很多場合的長度或距離測量，但是在凹面全息光柵制作光路中用于測量球面波波源點與凹面全息光柵毛坯中心點的距離卻不是很實用。光柵尺和利用電磁原理工作的長度測量儀器多用于測量運動物體的位移；利用激光測距儀時，其中一點必須位于儀器的出光位置，這是很難達到。可見傳統測量長度或距離的方法都不適用于測量凹面全息光柵制作光路中波源點與毛坯中心點的距離。
三.

發明內容
為了克服上述已有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提出了一種新穎的、低成本的、易于實現的用于凹面全息光柵制作光路中測量波源點與凹面全息光柵毛坯中心點距離的方法。
本發明要解決的技術問題是提供一種凹面全息光柵制作光路中測量波源點與凹面全息光柵毛坯中心點距離的方法。解決技術問題的技術方案為第一步，建立一套凹面全息光柵曝光裝置。如圖1所示，包括Kr+激光器1、平面反射鏡2、半反半透鏡3、平面反射鏡4和5、針孔濾波器6和7、干涉場8和光柵毛坯9。在Kr+激光器1的激光束傳播方向的光軸上置有平面反射鏡2，平面反射鏡2與光軸成45°角；在平面反射鏡2的反射光的光路上置有半反半透鏡3，它的半反半透面與光軸成45°角；分別在半反半透鏡3的反射面和透射面出射光的光軸上置有平面反射鏡4和平面反射鏡5；分別在平面反射鏡4和平面反射鏡5的反射光線的光軸上置有針孔濾波器6和針孔濾波器7；針孔濾波器6和針孔濾波器7發射光線的交匯區域形成了干涉場8；在干涉場8內置有光柵毛坯9，光柵毛坯9的中心點位于干涉場8的中心位置。本發明要測量的是經過針孔濾波器6和7發出的球面波波源點與光柵毛坯9的中心點之間的距離，也就是針孔位置與毛坯中心點之間的距離。第二步，制備一套測量凹面全息光柵制作光路中波源點與毛坯中心點之間距離的裝置。如圖2所示，包括帶有刻度的滑軌10、帶有刻度的游標11、轉接桿12、夾具13、千分表右探頭14、千分表左探頭15和千分表16。帶有刻度的游標11安裝在帶有刻度的滑軌10上，兩者之間滑動接觸，兩者的結合相當于游標卡尺，固定在轉接桿12的下端，并與轉接桿12垂直，夾具13在轉接桿12的上端，固定在轉接桿12的腔內，千分表16和它的左、右探頭是一體件，千分表右探頭14水平地穿過夾具13，伸向夾具13的右方，千分表16的左探頭15和右探頭14在同一水平軸線上。第三步，利用第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置的光路，如圖3所示，光路中沒有擺放針孔濾波器6和7，而平面反射鏡4、5和光柵毛坯9的位置已經確定，激光束正好打在光柵毛坯9的中心位置O，用虛線畫出的針孔濾波器6和7表示需要放入光路中的位置，它們的具體位置要根據具體數值和測距裝置來確定。第四步，調整第二步中建立的測距裝置在干涉場中的位置，使千分表的兩個探頭14和15與激光的主光軸重合。第五步，根據球面波波源點與凹面全息光柵毛坯中心點的具體數值，結合游標卡尺、千分表和高度尺的刻度值，確定針孔濾波器6和7的位置。針孔濾波器6和7的針孔位置到凹面全息光柵毛坯中心點的距離就是所測的波源點到凹面全息光柵毛坯中心點的距離。
本發明工作原理說明采用游標卡尺、千分表和高度尺相結合的方法，將凹面全息光柵制作光路中不容易測量到的波源點與凹面全息光柵毛坯中心點之間的距離精確地測量出來。步驟一，建立一套凹面全息光柵曝光裝置。步驟二，將制備的測量波源點到凹面全息光柵毛坯中心點距離的裝置置于曝光裝置的光路中，并且調整測距裝置的位置，保持千分表探頭與激光的主光軸重合。調整測距裝置的位置，使激光束主光軸直射到千分表左探頭15的中心，在滑軌上移動游標11，保持千分表右探頭14和15與激光的主光軸重合，將游標11移動到千分表右探頭14剛剛接觸到光柵毛坯9的中心點。步驟三，確定針孔濾波器6和7的位置。這里只講述如何確定針孔濾波器6的位置，針孔濾波器7類同。①理論上計算出針孔濾波器6的針孔位置與光柵毛坯9的中心位置之間距離，用L表示；②用游標卡尺測量千分表兩探頭14與15之間的距離，記為L1；③在千分表右探頭14剛剛接觸到光柵毛坯9的中心位置時記下滑軌10的刻度，向激光束方向移動游標，使其運行適當的距離L2，此時千分表左探頭15與光柵毛坯9的中心點的距離為L1+L2，并且使L1+L2稍稍大于L；④將針孔濾波器6放置在光路中，并且距離千分表左探頭15的位置很近，調節用于擺放針孔濾波器6的光具座上的前后調節螺絲，使針孔濾波器6向千分表左探頭15方向移動直至接觸，同時讀取千分表16的刻度變化，將變化的數值記為L3，當L3＝L1+L2-L時停止調節，此時的位置就是理論計算出的針孔濾波器6的位置了。步驟四，記錄測量出的具體數值，計算出激光光路中兩點的距離。此時球面波波源點與凹面全息光柵毛坯中心點的距離就是L＝L1+L2-L3。
本發明的積極效果本發明的方法是新型的、低成本的、易于實現的，可以準確快速地確定凹面全息光柵制作光路中球面波波源點與凹面全息光柵毛坯中心點的距離，在準確的位置放置球面波波源。這樣就能制作出高質量的凹面全息光柵，該種光柵在光學系統中的應用能夠減少系統的零部件，消除光學系統的象散和彗差。
四

圖1是本發明方法第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置光路結構示意圖。圖2是本發明方法第二步制備的測量光路波源點與凹面全息光柵毛坯中心點距離的裝置的結構示意圖。圖3是本發明方法第三步利用第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置的光路未放入針孔濾波器時的光路結構示意圖。
五具體實施例方式
本發明按所建立的第一、第二、第三、第四、第五步方法實施。其中，第一步、建立的凹面全息光柵曝光裝置中，光源1采用Kr+激光器，波長為413.1nm；平面反射鏡2、4和5為玻璃基底鍍鋁反射鏡；半反半透鏡3為雙膠合玻璃棱鏡；針孔濾波器6和7由顯微物鏡和針孔組成；光柵毛坯9采用K9光學玻璃，K9光學玻璃上涂敷的光致抗蝕劑為日本產的Shipley 1805型光致抗蝕劑；第二步、制備的測量光路波源點與凹面全息光柵毛坯中心點距離的裝置中，滑軌10與游標11由高度尺組成；轉接桿12與夾具13是機械加工的；千分表16是由哈爾濱量具刃具廠生產的，其精度為微米級；千分表右探頭14和千分表左探頭15是千分表16上自帶的。
權利要求
1.凹面光柵制作光路中測量波源點與毛坯中心點距離的方法，其特征在于第一步，建立一套凹面全息光柵曝光裝置；包括Kr+激光器(1)、平面反射鏡(2)、半反半透鏡(3)、平面反射鏡(4)和(5)、針孔濾波器(6)和(7)、干涉場(8)和光柵毛坯(9)；在Kr+激光器(1)的激光束傳播方向的光軸上置有平面反射鏡(2)，平面反射鏡(2)與光軸成45°角；在平面反射鏡(2)的反射光的光路上置有半反半透鏡(3)，它的半反半透面與光軸成45°角；分別在半反半透鏡(3)的反射面和透射面出射光的光軸上置有平面反射鏡(4)和平面反射鏡(5)；分別在平面反射鏡(4)和平面反射鏡(5)的反射光線的光軸上置有針孔濾波器(6)和針孔濾波器(7)；針孔濾波器(6)和針孔濾波器(7)發射光線的交匯區域形成了干涉場(8)；在干涉場(8)內置有光柵毛坯(9)，光柵毛坯(9)的中心點位于干涉場(8)的中心位置；本發明要測量的是經過針孔濾波器(6)和(7)發出的球面波波源點與光柵毛坯(9)的中心點之間的距離，也就是針孔位置與毛坯中心點之間的距離；第二步，制備一套測量凹面全息光柵制作光路中波源點與毛坯中心點之間距離的裝置；包括帶有刻度的滑軌(10)、帶有刻度的游標(11)、轉接桿(12)、夾具(13)、千分表右探頭(14)、千分表左探頭(15)和千分表(16)；帶有刻度的游標(11)安裝在帶有刻度的滑軌(10)上，兩者之間滑動接觸，兩者的結合相當于游標卡尺，固定在轉接桿(12)的下端，并與轉接桿(12)垂直，夾具(13)在轉接桿(12)的上端，固定在轉接桿(12)的腔內，千分表(16)和它的左、右探頭是一體件，千分表右探頭(14)水平地穿過夾具(13)，伸向夾具(13)的右方，千分表(16)的左探頭(15)和右探頭(14)在同一水平軸線上；第三步，利用第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置的光路，光路中沒有擺放針孔濾波器(6)和(7)，而平面反射鏡(4)、(5)和光柵毛坯(9)的位置已經確定，激光束正好打在光柵毛坯(9)的中心位置O，用虛線畫出的針孔濾波器(6)和(7)表示需要放入光路中的位置，它們的具體位置要根據具體數值和測距裝置來確定；第四步，調整第二步中建立的測距裝置在干涉場中的位置，使千分表的兩個探頭(14)和(15)與激光的主光軸重合；第五步，根據球面波波源點與凹面全息光柵毛坯中心點的具體數值，結合游標卡尺、千分表和高度尺的刻度值，確定針孔濾波器(6)和(7)的位置；針孔濾波器(6)和(7)的針孔位置到凹面全息光柵毛坯中心點的距離就是所測的波源點到凹面全息光柵毛坯中心點的距離。
全文摘要
凹面光柵制作光路中測量波源點與毛坯中心點距離的方法，屬于光譜技術領域中涉及的一種測量波源點與光柵毛坯中心點距離的方法。要解決的技術問題是提供一種凹面全息光柵制作光路中測量波源點與凹面全息光柵毛坯中心點距離的方法。技術方案為第一步，建立一套凹面全息光柵曝光裝置。第二步，制備一套測量凹面全息光柵制作光路中波源點與毛坯中心點之間距離的裝置。第三步，利用第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置的光路。第四步，調整第二步中建立的測距裝置在干涉場中的位置。第五步，確定針孔濾波器的位置。針孔濾波器的針孔位置到凹面全息光柵毛坯中心點的距離就是所測的波源點到凹面全息光柵毛坯中心點的距離。
文檔編號G01B11/14GK101082480SQ20061001690
公開日2007年12月5日 申請日期2006年6月2日 優先權日2006年6月2日
發明者李文昊, 齊向東, 巴音賀希格, 李英海 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所