Вогнутая дифракционная решетка

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет увеличить светосилу в рабочей области спектра путем обеспечения заданного положения спектрального максимума концентрации энергии. В поверхностном слое 2 подложкиI сформированы штрихи треугольного ступенчатого профиля. Рабочие грани 3 штрихов наклонены под постоянным углом d к хорде 4, Вследствие дифракции излучения различных длин волн на каждом из штрихов и интерференции дифрагированных лучей формируются главные дифракционные максимумы для всех длин волн падающего излучения. Положение максимума концентрации энергии определяется распределением интенсивности дифрагированного излучения между главными максимумами. Приведено выражение, из которого определяется угол , 2 ил, 1 табл. а (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1287()87 А1 (51)4 С 02 В 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3892938/24-.1 0 (22) 07.05.85 (46) 30.01.87, Бюл. Н - 4 (72) Т.С.Саамова и С.А.Стрежнев (53) 535,853,31 (088.8) (56) Зайдель А.Н., Островская Г,В, и Островский Ю.И, Техника и практика спектроскопии. M. Наука, 1972, с. 55-60.

Оптика и спектроскопия, т.16, вып, 1, 1964, с. 137. (54) ВОГНУТАЯ ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет увеличить светосилу в рабочей области спектра путем обеспечения заданного положения спектрального максимума концентрации энергии. В поверх-. ностном слое 2 подложки 1 сформированы штрихи треугольиого ступенчатого профиля. Рабочие грани 3 штрихов наклонены под постоянным углом

cLк хорде 4 ° Вследствие дифракции излучения различных длин волн на каждом из штрихов и интерференции дифрагированных лучей формируются главные дифракционные максимумы для всех длин волн падающего излучения.

Положение максимума концентрации энергии определяется распределением интенсивности дифрагированного излучения между главными максимумами, Приведено выражение, из которого определяется угол Й . 2 ил, 1 табл.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !3

1287087

35

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к конструкции вогнутых дпфракционнЬ х решеток, и может быть использовано при изготовлении вогнутых дифракционных решеток, а также в спектральном приборостроении при выборе и расчете оптических схем приборов с вогнутыми дифракционными решетками.

Цель изобретения — увеличение светосилы в рабочей области спектра путем обеспечения заданного положения cIIeKTpcUIbHoFo максимума концентрации энергии.

На фиг.1 показано сечение решетки меридиональной плоскостью, перпендикулярной ее штрихам; на фиг ° 2в распределение относительной интенсивности I дифрагированного решеткой йзлучения в зависимости от длины волны 3 падающего излучения, Дифракционная решетка выполнена на подложке 1 в виде штрихов треугольного ступенчатого профиля, сформированных в поверхностном слое

2 подложки 1. Рабочие грани 3 штрихов имеют постоянный угол наклона d по отношению к хорде 4, стягивающей края решетки и перпендикулярной направлению штрихов. Угол с(определяется выражением („)2)К с = arcsin где Я вЂ” длина волны в максимуме концентрации энергии в автоколлимационной схеме, мкм; — ширина заштрихованной по- 40 верхности решетки, мм;

d — постоянная решетка,,мкм;

К вЂ” меридиональный рациус кри- визны решетки, мм; е — основание натуральных логарифмов, равное 2,7182818, К вЂ” порядок спектра решетки.

Угол А совпадает с углом наклона рабочей грани 3 к касательной 5— углом блеска только для централь- 50 ного 6 штриха решетки, Углы блеска

3 остальных i-ых отличны от А .

Решетка работает следующим образом, При падении излучения различных 55 длин волн в спектральном приборе (не показан) на решетку периодическая структура штрихов вследствие дифракции на каждом из них и интер2 ференции дифрагированных лучей (не показаны) формирует главные дифракционные максимумы для всех длин падающего излучения. Распределение интенсивности дифрагированного всеми штрихами вогнутой решетки излучения между главными максимумами определяет положение максимума концентрации энергии 1Ь

При выполнении угла с(в соответствии с выражением (1) положение Лд максимума концентрации энергии, определяемое отражением от всех штрихов решетки, совпадает с заданным ) положением, т. е. 3 = ) .

Кривая 7 (фиг,2) характеризует распределение относительной интенсивности I в зависимости от длины i волны падающего излучения для решетки, имеющей постоянный угол блеска, и для центрального штриха известной решетки, Распределение интенсивности от всех штрихов известной решетки показано кривой 8, Кривая 9 характеризует распределение интенсивности от центрального штриха предлагаемой решетки. Распределение интенсивности от всех штрихов предлагаемой решетки показано кривой 10, Пример. Параметры предлагаемых вогнутых дифракционных решеток приведены в таблице. Для сравнения приведены также значения угла Х для известной решетки.

Для изготовления предлагаемой решетки с максимумом концентрации энергии при 100 нм, имеющей 1200 штр/мм (с1 = 0,833 мкм), ширину заштрихованной поверхности 40 мм и радиус кривизны 500 мм, необходимо обеспечить положение максимума от центрального штриха решетки при дли- не волны 80 нм, выполнив угол блеска центрального штриха равным 2,74Е

Для изготовления известной решетки угол выполняют равным 3,44О, При этом положение максимума концентра- ции энергии от всей решетки соответствует длине волны 115 нм, а не заданной длине волны 100 нм, Таким образом, применение предлагаемой конструкции вогнутой дифракционной решетки, благодаря учету суммарной интенсивности, определяемой углами блеска всех штрихов апертуры решетки, позволяет обеспечить заданное положение максимума концентрации энергии от всей решетки и

1287087.де

К»

Задан- Вогнутая дифракционная решетка

Посто- Ширина

Иериди ональный ра диус кривиэ нм, мм янная эаштрихованной о" ное положение Предлагаемая

Известная решетки, мкм максиму ма от Положение

Угол блесПоложе» ние максиУгол блеска верх-. ности, мм всей ре шетки; нм максимума от центрального штриха, нм ка центрального штриха> град централь ного мума от всей решетки, нм штриха

0,833 40

0,833 50

l,666 30

1,666 . 50

500

3.44

100

2,74

115

500

4.13

140

120

3,17

195

3.00

175

151

500

2.59

288

4.3

234

3.40

500

250 л,„л Фиг.2

ВНИИПИ Заказ 7713/49 Тираж 522 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул . Проектная, 4 тем самым повысить до 20Х реальную светосилу спектральных приборов с вогнутыми дифракционными решетками, Формула изобретения

Вогнутая дифракционная решетка, содержащая в поверхностном слое подложки штрихи треугольного ступенчатого профиля, рабочие грани которых наклонены к хорде, стягивающей края решетки и перпендикулярной направлению штрихов, под одинаковыми углами, отличающаяся тем, что, с целью увеличения светосилы в рабочей области спектра путем обеспечения заданного положения спектрального максимума концентрации энергии, угол с1 наклона рабочих граней штрихов к указанной хорде определяется выражеиием / 4 Щ

Г <> им е R >

Ч== arcsin

4d длина волны в максимуме концентрации энергии и автоколлимационной схеме, мкм; ширина заштрихованной поверх" ности решетки, мм; постоянная решетки, мкм; меридиональный радиус Кривизны решетки, мм; основание натуральных логарифмов, равное 2,7!82818; порядок спектра решетки.