Вогнутая дифракционная решетка

 

ВОГНУТАЯ ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА по авт.св. №387319, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента отражения в широкой области спектра, крутые грани ее штрихов снабжены зеркальным покрытием , угол между крутыми и пологими гранями вьшолнен прямым, а угол А наклона пологих граней штрихов решетки к касательной ее образующей определяется соотношением :, где сИ - угол блеска, отсчитываемый от нормали к ее образующей в направлении нормали к крутой грани штрихов .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Зсю 02 В 5 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ А =:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,.(61) 387319 (21) 3590677/18-10 (22) 12;05.83 (46) 23.05.84. Бюл.N -19 (72) С,А. Стрежнев, В.В. Куинджи, Т,С, Саамова и Д.А.Журавлев (53) 535.421(088.8) (56) 1; Авторское свидетельство СССР

-387319, кл. 6 02 В 5/18, 16.11.70 (прототип). (54)(57) ВОГНУТАЯ ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА по авт.св. -387319, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения коэффициента отражения

„„SU„„A в широкой области спектра, крутые грани ее штрихов снабжены зеркальным покрытием, угол между крутыми и пологими гранями выполнен прямым, а угол

А наклона пологих граней штрихов решетки к касательной ее образующей определяется соотношением где о . — угол "блеска", отсчитываемый от нормали к ее образующей в направлении нормали к крутой грани штрихов.

1 1094

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к конструкциям дифракционных решеток, и может быть использовано в качестве диспергирующего элемента в спектраль- 5 ных приборах.

По основному авт.св. 9387319 известна вогнутая диффракционная решетка, содержащая штрихи ступенчатого профиля, у которой зеркальные рабочие1р пологйе грани всех штрихов наклонены к касательной ее образующей под одинаковыми углами f13.

Такая конструкция решетки позволяет повысить коэффициент ее отраже- 15 ния в области максимума концентрации.

Штрихи решетки выполняются резко асимметричными, что дает возможность направлять большую долю дифрагированного от нее излучения в один мак- 2р симум, определяемый шириной и углом наклона рабочей пологой грани штрихов. Угол наклона этой грани штрихов определяет угол "блеска" решетки, т.е. угол, при котором достигается 25 наибольший коэффициент отражения от указанной грани.. При углах же дифракции, отличных от углов "блеска", коэффициент отражения решеток уменьшается. Полуширина области максималь-3р ной концентрации энергии решеток со ступенчатым профилем штрихов, вычис.-; ляемая но формуле

Л12 ЗФ и „, Вцг

К определяет область Д3 =il -Л1 длин волн, работы решетки с максимальным коэффициентом отражения.

В приведенном выражении Л „, -длина волны, соответствующая максимуму отражения, К вЂ” порядок дифракции.

При этом полуширина области максимума концентрации в 1 порядке составляет >7l= (0,7-1,8)7l„,, во П вЂ” аЛ =

= (0.82-1. 28) Лп,, в Ш вЂ” LlЛ =(0,87-1, 12Р и т.п. уменьшаясь с увеличением номе г ра порядка спектра, При других длинах волн вне указанных областей коэффициенты отражения решеток существенно (в десятки раз) снижаются по,сравнению с коэффициентом отражения в максимуме концентрации, что исключает возможность использования указанных дифракционных решеток в спектраль55 ных приборах для работы в широкой области спектра, что является недостатком рассмотренной конструкции.

007 1

Цель изобретения — повышение коэффициента отражения в широкой области спектра.

Поставленная цель достигается тем, что в вогнутой дифракционной решетке крутые грани ее штрихов снабжены зеркальным покрытием, угол между крутыми и пологими гранями выполнен прямым, а угол А наклона пологих граней штрихов решетки к касательной ее образующей определяется соотношением

90 -d

А = где с — угол "блеска" решетки, отсчи" тываемый от нормали к ее образующей в направлении нормали к крутой грани штрихов.

На фиг.1 представлена конструкция предлагаемой решетки в разрезе по ширине заштрихованной поверхности; на фиг,2 - схема отражения падающего на решетку излучения при угле "блеска" решетки.

Вогнутая дифракционная решетка содержит слой 1 металлизации, на ко" тором сформированы штрихи 2 двугранного ступенчатого профиля и который жестко скреплен с подложкой 3. Пологая 4 и крутая 5 грани всех штрихов

2 снабжены зеркальным покрытием.

Угол 8 между этими гранями выполнен прямым, а угол А наклона пологих граней 4 штрихов решетки к касательной 6 ее образующей 7 определяется соотношением (1), При этом угол

"блеска" решетки — о(отсчитывается от нормали 8 к ее образующей 7 в направлении нормали 9 к крутой грани

5 штрихов 2 и вычисляется в соответствии с выражением

)сЛ (2) о(=с1 сзln

2d где d — - период. решетки.

Решетка работает следующим образом.

Луч 10, падающий на решетку под углом о((в спектральном приборе, на фиг.1 и 2 не показан), последовательно отражается от зеркального покрытия граней 5 и 4 и дифрагирует в направлении l1 под тем же углом а

В то же время луч l2 параллельный лучу 10, последовательно отражается от граней 4 и 5 и дифрагирует в направлении 13 также под угол о

При этом угол с(, является углом "блес11 ка решетки, поскольку при таком

3 10940 угле падения все лучи 10 и 12 дифрагируют на решетке в направлениях

11 и 13 под тем же углом .о(. Благодаря указанной величине угла А грани 4 и 5 работают всей апертурой и- в направлении 1 1 и 13 угла "блеска" о достигается наиболМпий коэффициент отражения, соответствующий положению максимума концентрации ре-. шетки. 10

При увеличении углов дифракции Ы до углов падения и дифракции /=9-A соответствующих отражению II0 нормали

9 от крутой грани 5 штрихов 2. достигается второе положение максимума концентрации, также соответствующее наибольшему коэффициенту отражения решетки. Благодаря наличию двух максимумов концентрации решетки и достигается значительное увеличение облас- 2 ти максимальной концентрации решетки, а следовательно, и коэффициентов отражения решетки на краях указанной области спектра, Пример реализации изобретения. 25

По предлагаемому методу изготовлены экспериментальные образцы дифракционных решеток со следующими характеристиками: число штрихов на мм ре- шетки 1200,радиус кривизны 1000, 35 мм M п„=300 нм, рабочий порядок К вЂ” первый. Параметры штрихов решеток опре делялись следующим образом. По фор07 4 муле (2) определяли сК -угол "блеска" решетки, который составил 10 35 .

Затем по формуле (1) определяли угол наклона А39,82 пологой, а затем угол наклона крутой грани, составивший 50, 17 . При угле падения и дифракции; ф =50,17о, соответствующем отражению по нормали от крутой грани штрихов, достигается второе положение максимума концентрации при длине волны 3 д 1283 нм, вычисляемой по формуле(2) .При этом коротковолновая гра- ница полуширины максимума концентрации в 1 порядке составляла 0,73щ

0,7 300 нм 210 нм. В то же время длинноволновая граница полуширины второго положения максимума концентрации составила 1,81я, =1,8 1283

=2309 нм.

Таким образом, полуширина максимума концентрации решетки в первом порядке спектра равняласьД 3=2309-210 нм

=2099 нм. Для сравнения укажем, что при том же угле "блеска" d =10,35 9 величина ДЛ в прототипе составляет лишь 330 нм.

Таким образом, применение изобретения позволит увеличить в 4-7 раз область полуширины максимума концентрации и как следствие в десятки раэ повысить коэффициенты отражения решеток в указанных областях спектра.

1094007

Заказ 3422/38 Тираж 497

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель В. Кравченко

Редактор Ar. Шандор Техред О.Неце Корректор О.Тигор