[发明专利]全息变间距光栅曝光光路的装调方法

说明书

技术领域

本发明属于光谱技术领域，具体涉及全息变间距光栅曝光光路的装调方法。

背景技术

全息变间距光栅具有不等间距的弯曲刻线。通过优化刻线的沟槽函数，可以消除一定像差，进而提高光学系统的成像质量。应用全息变间距光栅可极大的提高光谱仪器的性能。

全息变间距光栅的制作原理是利用光刻胶记录两束相干球面波或者非球面波的干涉条纹，然后经显影转化为浮雕轮廓。在全息变间距光栅的制作过程中，曝光光路的参数决定光栅的刻线的沟槽函数。制约全息变间距光栅应用的瓶颈主要在其曝光过程中光路的装调难度大，利用简单的方法装调精度低。

全息变间距光栅包含利用两球面波干涉曝光制作的光栅与利用两非球面波干涉曝光制作的光栅两种。如图1所示，利用两非球面波干涉曝光制作的全息变间距光栅的曝光装置包括激光器1-1、扩束镜1-2、分束器1-3、两平面反射镜1-4、两空间滤波器1-5、两非平面反射镜1-6和光栅基底1-7。决定光栅刻线间距与弯曲程度的曝光参数包括两个空间滤波器的针孔到各自反射镜中心的距离pc、pd、两非平面反射镜中心到光栅基底中心的距离qc、qd、两入射光与各自反射镜法线的夹角α、β、反射镜中心和基底中心连线与基底法线的夹角γ、δ，以及反射镜的曲率参数。利用两非球面波干涉制作的光栅具有更多可优化的参数，因而具有更好的应用前景。然而由于光路中参数较多，且包含非平面反射镜，给光路的装调带来了极大的困难。同时，曝光光路参数的误差对制作出的光栅质量影响极大，因此高精度的曝光光路的装调方法对全息变间距光栅的制作至关重要。

专利号为CN101082804A，专利名称为“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”与专利号为CN101082480A，“一种确定凹面光栅全息制作光路中两激光束夹角的方法”的两个专利分别提出了测量曝光光路的波源点与光栅基底中心点距离和确定两记录激光光束夹角的方法，其采用的是间接测量的方法，主要针对利用两球面波干涉曝光制作的光栅的曝光系统的装调，这两种方法存在着精度低的缺点，并不适用于更复杂的利用两非球面波干涉曝光所制作的光栅的光路的装调。

发明内容

本发明为解决现在全息变间距光栅曝光光路装调中，测量难度大、精度低的问题，将计算机辅助装调的思路引入全息变间距光栅曝光系统装调过程中，提出一种在全息变间距光栅制作过程中能够实时测量曝光光路参数的方法。

全息变间距光栅曝光光路的装调方法，包括以下步骤：

步骤一、初建全息变间距光栅的曝光光路，将光栅基底中心所在位置设为系统坐标原点，法线方向设为正向，利用千分尺、量角器分别组建两支曝光光路，使各个空间滤波器、非平面反射镜的位置、偏转角在系统坐标中与理想位置、偏转角接近；

步骤二、建立全息变间距光栅的曝光光路装调装置，令激光器发出的光经过第一扩束镜扩束，再经过分束器后形成测试光和参考光两部分；测试光经过第一光纤传输器进入曝光系统的一支光路中，其先后经过曝光系统的滤波器、非平面反射镜后经半反半透镜透射；参考光经过第二光纤传输器传输后再经第二扩束镜，经过第二扩束镜扩束后入射到半反半透镜，参考光经半反半透镜反射；经半反半透镜透射的测试光与经半反半透镜反射的参考光在CCD相机的物平面发生干涉，干涉条纹被CCD相机记录，传输给计算机；

步骤三、计算机处理干涉条纹，计算出光路参数的失调量；依据失调量调整光路空间滤波器和非平面反射镜的位置及偏转角，且调整半反半透镜、CCD相机、扩束镜的接收角度，以利接收到清晰的干涉条纹；

步骤四、重复步骤二和步骤三直到失调量满足公差的要求；

步骤五、按照步骤二至步骤四，装调另一支光路；

步骤六、将光栅基底固定在系统坐标原点位置，法线指向系统坐标中的正向，装调完成。

步骤二中所述的第二扩束镜、半反半透镜、CCD相机中心的水平高度相同，且调整过程中三者始终保持直角“L”型不变。

步骤二中，在装调的过程中，半反半透镜与CCD相机始终正对着非平面反射镜的中心，且CCD相机的物平面中心在系统坐标中的位置不变，其相对于系统坐标正向的转角可测。