Афокальный бесщелевой спектрограф

 

Применение: оптическое приборостроение и может быть использовано при астрономических наблюдениях. Сущность изобретения: афокальный бесщелевой спектрограф, содержащий плосковогнутую отрицательную линзу, которая преобразует сходящийся пучок телескопа в параллельный, дифракционную решетку, плосковыпуклую линзу, фотоэлектрический анализатор, блок регистрации, дополнительно содержит вторую прозрачную фазовую решетку, использование которой снижает стоимость комплекта спектральных приборов, необходимых для проведения наблюдений объектов переменной яркости, и упрощает конструкцию спектрального узла. 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, может быть использовано в телескопах различного назначения и позволяет проводить регистрацию спектров астрономических объектов с повышенной чувствительностью и большей оперативностью.

Известен афокальный бесщелевой спектрограф, который представляет собой мениск нулевой оптической силы, который не вносит заметных искажений в изображения звезд, даваемые телескопом, и мало чувствителен к точности установки спектрографа в силу его афокальности и размещения вблизи фокальной поверхности объектива телескопа.

Поскольку прозрачная фазовая дифракционная решетка не вызывает отклонения проходящего через нее света, плоскость изображений спектров от афокального бесщелевого спектрографа остается параллельной фокальной плоскости телескопа. Перевод телескопа в режим спектральных наблюдений осуществляется простым вводом спектрографа в световой пучок, а переход к другой дисперсии - заменой спектрографа.

Недостатком является неизменность действующей дисперсии спектрографа и необходимость замены одного спектрографа другим при переходе от одной дисперсии к другой.

Целью изобретения является повышение оперативности изменения дисперсии при спектральных наблюдениях небесных объектов.

Это достигается тем, что в афокальный бесщелевой спектрограф, содержащий плосковогнутую отрицательную линзу, которая преобразует сходящийся пучок телескопа в параллельный, дифракционную решетку, плосковыпуклую линзу, фотоэлектрический анализатор, блок регистрации, дополнительно введена вторая прозрачная фазовая решетка, расположенная между линзовыми компонентами и установленная с возможностью поворота относительно первой решетки.

Для уменьшения числа поверхностей спектрографа вторая фазовая решетка может быть нанесена на свободную плоскую поверхность камерного или коллиматорного объектива. Выполнение коллиматорного и камерного объективов в виде линз Френеля позволяет создать спектрограф минимальной толщины, задаваемой только толщиной подложки для голограммы, тем самым достигнув полной компенсации аберраций при любом значении оптической силы коллиматорного и камерного объективов. Это обстоятельство позволяет создать афокальный бесщелевой спектрограф для светосильных "кометных" телескопов.

На чертеже представлена схема афокального бесщелевого спектрографа. Он содержит плосковогнутую отрицательную линзу коллиматора 1, фазовую дифракционную решетку 2, плосковыпуклую положительную линзу 3 камеры, фотоэлектрический анализатор 4, блок 5 регистрации, фазовую дифракционную решетку 6.

Спектрограф работает следующим образом. Сходящийся пучок света от объектива телескопа (на чертеже не показан) преобразуется линзой 1 в параллельный и последовательно освещает дифракционные решетки 2 и 6. Суммарная дисперсия света после прохождения двух решеток является векторной суммой дисперсий на каждой из решеток, и при взаимном развороте одной решетки относительно другой суммарная дисперсия может принимать разные значения от их суммы до их разности.

Диспергированный свет после решеток собирается линзой 3 в ее фокальной плоскости в виде спектров всех порядков, которые фотоэлектрическим анализатором преобразуются в электрические сигналы и регистрируются на носитель информации в блоке 5 регистрации. Изображение точечного объекта в нулевом порядке может служить репером для отсчета длин волн в остальных порядках. Угол поворота одной дифракционной решетки относительно другой однозначно определяет действующую дисперсию спектрографа в рабочем порядке диспергирующих элементов.

Применение дополнительного изобретения снижает стоимость комплекта спектральных приборов, необходимых для проведения наблюдений объектов переменной яркости, и упрощает конструкцию спектрального узла. Кроме того, скрещенные дисперсии двух дифракционных решеток позволяют полностью разделить спектры разных порядков, что принципиально невозможно в спектрографе, имеющем только одну дифракционную решетку.

Формула изобретения

АФОКАЛЬНЫЙ БЕСЩЕЛЕВОЙ СПЕКТРОГРАФ, содержащий последовательно расположенные на оптической оси и оптически связанные коллиматорный объектив, выполненный в виде отрицательной линзы, фазовую дифракционную решетку, камерный объектив, выполненный в виде положительной линзы, а также фотоэлектрический анализатор и блок регистрации, соединенный с выходом фотоэлектрического анализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит дополнительную фазовую решетку, расположенную между коллиматорным и камерным объективами, причем фазовые решетки установлены с возможностью независимого поворота вокруг оптической оси, кроме того коллиматорный и камерный объективы выполнены в виде линз Френеля.

РИСУНКИ

Рисунок 1