[发明专利]凹面光栅制作光路中测量波源点与毛坯中心点距离的方法

说明书

一.技术领域

本发明属于光谱技术领域中涉及的凹面全息光栅制作光路中测量波源点与凹面全息光栅毛坯中心点距离的方法。

二.背景技术

凹面全息光栅是用于可见、紫外区的多波段分光器件，使用它可以缩小光谱仪器的尺寸，减少组成的零部件数量，消除光学系统的像散，提高光学仪器的成像质量、分辨本领和测试精度。

在凹面全息光栅的制作过程中，一个非常关键的工艺流程就是将涂有光致抗蚀剂的凹面光栅毛坯放在由两束球面波相干后确定的干涉场中，由光致抗蚀剂记录干涉场中的干涉条纹。将Fermat原理应用到Seya-Namioka成像系统中去，使用光程展开法修正光学系统的像差，通过计算可以得出两束记录球面波波源点与凹面全息光栅毛坯中心的距离以及这两束球面波主光线与凹面全息光栅毛坯法线的夹角，理论分析和计算结果表明，通过改变球面波波源点的位置可以改变像差的大小，进而达到消除光学系统中的像散和彗差的目的。可见，精确地确定这两束球面波的波源点与凹面全息光栅毛坯中心的距离对于制作凹面全息光栅有着非常重要的意义。

传统测量长度的方法主要有：利用光栅莫尔条纹现象的光栅尺；利用电磁原理工作的磁栅式传感器、感应同步器；利用激光干涉原理的激光测距仪等。这几种方法可以用于很多场合的长度或距离测量，但是在凹面全息光栅制作光路中用于测量球面波波源点与凹面全息光栅毛坯中心点的距离却不是很实用。光栅尺和利用电磁原理工作的长度测量仪器多用于测量运动物体的位移；利用激光测距仪时，其中一点必须位于仪器的出光位置，这是很难达到。可见传统测量长度或距离的方法都不适用于测量凹面全息光栅制作光路中波源点与毛坯中心点的距离。

三.发明内容

为了克服上述已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提出了一种新颖的、低成本的、易于实现的用于凹面全息光栅制作光路中测量波源点与凹面全息光栅毛坯中心点距离的方法。

本发明要解决的技术问题是：提供一种凹面全息光栅制作光路中测量波源点与凹面全息光栅毛坯中心点距离的方法。解决技术问题的技术方案为：第一步，建立一套凹面全息光栅曝光装置。如图1所示，包括Kr⁺激光器1、第一平面反射镜2、半反半透镜3、第二平面反射镜4和第三平面反射镜5、第一针孔滤波器6和第二针孔滤波器7、干涉场8和光栅毛坯9。在Kr⁺激光器1的激光束传播方向的光轴上置有第一平面反射镜2，第一平面反射镜2与光轴成45°角；在第一平面反射镜2的反射光的光路上置有半反半透镜3，它的半反半透面与光轴成45°角；分别在半反半透镜3的反射面和透射面出射光的光轴上置有第二平面反射镜4和第三平面反射镜5；分别在第二平面反射镜4和第三平面反射镜5的反射光线的光轴上置有第一针孔滤波器6和第二针孔滤波器7；第一针孔滤波器6和第二针孔滤波器7发射光线的交汇区域形成了干涉场8；在干涉场8内置有光栅毛坯9，光栅毛坯9的中心点位于干涉场8的中心位置。本发明要测量的是经过第一针孔滤波器6和第二针孔滤波器7发出的球面波波源点与光栅毛坯9的中心点之间的距离，也就是针孔位置与毛坯中心点之间的距离。第二步，制备一套测量凹面全息光栅制作光路中波源点与毛坯中心点之间距离的装置。如图2所示，包括带有刻度的滑轨10、带有刻度的游标11、转接杆12、夹具13、千分表右探头14、千分表左探头15和千分表16。带有刻度的游标11安装在带有刻度的滑轨10上，两者之间滑动接触，两者的结合相当于游标卡尺，固定在转接杆12的下端，并与转接杆12垂直，夹具13在转接杆12的上端，固定在转接杆12的腔内，千分表16和它的左、右探头是一体件，千分表右探头14水平地穿过夹具13，伸向夹具13的右方，千分表16的左探头15和右探头14在同一水平轴线上。第三步，利用第一步建立的凹面全息光栅曝光装置的光路，如图3所示，光路中没有摆放第一针孔滤波器6和第二针孔滤波器7，而第二平面反射镜4、第三平面反射镜5和光栅毛坯9的位置已经确定，激光束正好打在光栅毛坯9的中心位置O，用虚线画出的第一针孔滤波器6和第二针孔滤波器7表示需要放入光路中的位置，它们的具体位置要根据具体数值和测距装置来确定。第四步，调整第二步中建立的测距装置在干涉场中的位置，使千分表的两个探头即千分表右探头14和千分表左探头15与激光的主光轴重合。第五步，根据球面波波源点与凹面全息光栅毛坯中心点的具体数值，结合游标卡尺、千分表和高度尺的刻度值，确定第一针孔滤波器6和第二针孔滤波器7的位置。第一针孔滤波器6和第二针孔滤波器7的针孔位置到凹面全息光栅毛坯中心点的距离就是所测的波源点到凹面全息光栅毛坯中心点的距离。