国内衍射光栅刻划机概况

本文介绍了目前国内已制成的衍射光栅刻划机的概况,同时也介绍了它们所刻光栅的质量。国内刻机有机械型、光电型及间歇刻划、连续刻划方式。在正常刻划的刻机共有15台。所刻光栅最大面积到150×180mm²,刻线密度从50到2400线/mm。     

机刻变栅距平面光栅

本文详细地论述了机刻变栅距平面光栅的理论,介绍了变栅距平面光栅在光谱仪器中的应用。     

光电光栅刻划机讯号转换试验

使用衍射光栅控制光栅刻划机分度的方法早已成功^[1].此种刻机的刻程,受限于所用衍射光栅的长度.较长的衍射光栅是很难得到的,能否用较短的衍射光栅来控制刻机走较长的刻程呢?这是一个很吸引人的问题.我们设计了一种较简易的方法,做了“讯号转换”试验.成功地划出了当中经过讯号转换的光栅.     

国外衍射光栅动态

本文叙述国外衍射光栅的简史,光栅工业概况,光栅刻机的研究与改进,干涉控制机床情况,光栅刻划中的一些问题,光栅检定,全息光栅,平面衍射光栅的选择和国外部分光栅供应情况。     

建所以来衍射光栅工作介绍

引言长春光机所衍射光栅的研究工作是1958年开始的。经二十多年的努力建立了一整套光栅刻划机设计、加工、装调技术,制造了4台三种类型的光栅刻划机,并向国内七个光学仪器厂推广,建立了光栅检验设备及六项光栅性能指标的检验方法。掌握了从近紫外、可见到近、中红外光栅刻划的基本技术。建立了光栅复制工艺。已向国家提供原刻光栅及复制光栅近百个品种,一千余块。近年来,又开展了大光栅机、凹面光栅机构、全息光栅及其它光栅的研究和设计工作。下面就几个方面分别介绍。     

任意等分圆光栅的刻划

本文介绍了用简单的BASIC语言程序对任意等分圆光栅的分度进行计算,以及具体的调整刻制方法,从而在未任何附加装置的圆刻机上刻制出任意等分圆光栅,且保证了一定的刻划精度。此法简单、易行,而且同样适用于任意等分度盘的刻划。文末附有BASIC程序。此外,还简单介绍了微机控制圆刻机进行任意等分刻划的原理。     

离子蚀刻闪耀光栅

全息光栅有很多优点,诸如:(1)由于线槽间隔的精度极高,故不会出现鬼线,而且杂光也少;(2)可以比较容易地做出很细的线槽间隔;(3)与历来的机刻光栅相比,可节省不少制造费用和时间。但是,光栅的衍射效率十分敏感地依附于线槽的形状,为获得高的衍射效率,必须使线槽具有特定的形状。在机刻光栅的情况下,线槽呈三角形,具有某种闪耀效应,因而提高了衍射效率。     

平面衍射光栅的检验

本文指出了平面衍射光栅在制造过程中由于光栅刻槽的不平行、光栅刻槽的间距误差以及刻槽形状的不一致等各种疵病使光栅在光谱学的应用中所造成的不利后果。同时着重介绍了光栅的衍射波阵面象差、光栅的实际分辨率、罗兰鬼线的相对强度以及光栅的衍射效率的测量方法和检验仪器。     

平面衍射光栅刻划机

目前,绝大部分使用的平面衍射光栅,是在光栅刻划机刻出的光栅上复制出来的复制光栅.因此,由光栅刻划机刻出的光栅叫原刻光栅或母光栅.光栅刻划机是制造光栅的最主要设备.由于衍射光栅有精度要求高(一般在0.01微米数量级),刻划周期长(一般约五昼夜)的特点,光栅刻划机以及机器所处的条件必需与之相适应.我们已设计制造成功四台平面衍射光栅刻划机,机器所需恒温、隔振条件也已解决,现正着手设计第五台光栅刻划机,下面谈几点体会.     

衍射光栅自刻法

本文介绍以被刻光栅本身作为分度基准刻划长衍射光栅的新方法:先用原基准信号控制机器,在一个长毛坯的前端刻出一段光栅,用这段光栅构成新的干涉仪以产生“自刻信号”,然后再以自刻信号控制机器接着刻划光栅后面的部分。还分析了转接误差对自刻光栅的影响,得出刻划长度和误差累积的关系。简单介绍了实验方案、装置、实验结果等。所刻样品光栅的衍射波阵面干涉条纹在转接处看不出错开和弯曲,实测分辨本领达到理论值的90%(半宽法)。     

美国大型光栅刻划机情况简介

从文献报道可知,美国的大光栅刻划机有威尔逊天文台的两台,麻省理工学院的三台,纽约州立大学正在研制中的一台。现将我赴美短期考察,了解到这6台刻划机的情况介绍如下。威尔逊天文台的两台刻划机,放在加利福尼亚州帕萨迪纳市内威尔逊天文台办公楼的地下恒温室内。大的一台叫 A 机,可刻光栅宽到610毫米,每毫米刻线300到900条。纯机械结构,工作台和刻桥均用双 V 形滑动导轨,丝杠长约800毫米,直径约70毫米,螺距2毫米,蜗轮1200齿。驱动部分有两套曲     

消像差光栅的理论及实验研究

对消像差光栅进行了理论和实验研究。用光程函数和费马原理研究光栅的成像,用刻槽分布函数表示光栅的刻槽曲率及间距变化。对成像的理论分析表明光栅刻槽分布函数比刻槽间距更容易表达像差,给出了消像差光栅的表达形式。比较了SD、WFA、LPF等光栅的参数优化方法。探讨了消像差光栅密度的干涉测量法,设计了光路,对光栅密度进行了测量。     

网格光栅和电子显微镜倍率的测定

透射式电子显微镜(TEM)倍率的测量和标定是TEM的一项基本测试技术。传统的方法是用衍射光栅的刻槽间距作为基准尺寸进行测试。本文改进了以往用相衬显微术测定光栅样品间距的方法,而用普通的显微镜在掠射照明情况下测定了原刻光栅和TEM光栅复型的刻槽间距。发现了光栅常数的标称值和由干涉方法测定的刻槽间距平均值与复型样品的实测间距有较大的误差。测试结果表明,光栅刻槽间距的局部误差呈随机的高斯分布;不同方位的刻槽间距也有差异,而光栅复型样品制备时引入的变形是导致间距误差的主要因子。本文用高斯误差定律归纳了原刻光栅和光栅复型间距的大量实测数据,求得了光栅刻槽间距的最佳代表值及其或然误差,从而在一定置信水平上保证了TEM倍率测量的可靠性,其精度优于2%。不同间距的各种网格光栅(300,600,1200,2400Line/mm)已能提供实际测试。     

衍射光栅

大多数现代光栅是在刚性基片上的有金属镀层的胶膜复制品,胶膜复制品由母光栅复制得来。母光栅的制作方法有两种:一种是机械刻划,即用金刚石刀具在柔软的金属薄膜上划出一些间距均匀的刻槽;另一种是用涂有光致抗蚀剂的毛坯对大功率激光器产生的干涉条纹进行曝光。本文对平面和凹面光栅制作的主要方法做了叙述。性能测试主要是衍射效率和衍射波前的完善度。成象缺陷主要表现是降低了分辨率。刻槽间距缺陷则表现为鬼线、杂散光和伴线。这些都将予以评论。     

平板波导凹面衍射光栅的设计

为了精确设计平板波导凹面衍射光栅,提出了改进的刻槽位置递推计算方法.通过一组约束方程表示光栅刻槽位置,利用递推方法求得约束方程的数值解;为了提高计算精度,在方程组的数值求解过程中引入牛顿迭代算法.设计了两种特殊的光栅结构,即平接收场结构和平顶频谱响应结构,对采用不同方法的设计进行了对比.结果表明:采用改进的刻槽位置递推计算方法计算的结果与采用高级次光程函数级数展开法计算的结果相同,而采用原有刻槽位置递推计算方法的计算结果则随着刻槽序号的增加偏离误差越来越大.结果证明了这种设计方法不仅可以实现平板波导凹面衍射光栅的精确设计,同样适用于设计其它特殊结构的光栅,证明了该方法的实用性和有效性.     

衍射光栅刻划机拉簧减振基础

本文介绍了北京第二光学仪器厂一台能刻宽100毫米的衍射光栅刻划机的减振基础的具体结构及其实用效果。该基础用拉力弹簧为弹性元件,其自振频率在垂直方向为1.5赫兹,在水平方向为0.77赫兹,阻尼衰减系数分别为0.18和0.09,该基础距厂内主干道仅约15米,机器可正常刻制30线/mm至1200线/mm的光     

民德卡尔·蔡司厂的光栅展品

在一九七二年莱比锡春季博览会上,民德的卡尔·蔡司厂展出了若干新颍仪器及元件,现将其展出的精密衍射光栅介绍如下: 在物理光学仪器中展出了新发展的精密衍射光栅,其中还包括了首次展出的,曲率半径为1～2米的凹面光栅。其典型元件包括刻线密度为每毫米刻1300、650,325、162及80条刻线的,刻划面积为30mm×30mm至120mm×100mm之间的七种不同波长范围的光栅。     

影响衍射光栅集光效率的几个因素

本文介绍影响衍射光栅集光效率的几个因素。我们做了关于钻石刀安装角、刀尖角的选取和刻划的调整等方面的工作,并相应地注意了钻石刀和刻槽的质量,刻制出了集光效率较好的衍射光栅。     

平板波导凹面衍射光栅设计方法研究

提出了一种平板波导凹面衍射光栅的设计方法,即改进的刻槽位置递推计算方法。该方法是对原有刻槽位置递推计算方法的改进,利用该改进方法可实现平板波导凹面衍射光栅的精确设计,特别是一些特殊光栅结构的设计。光栅的刻槽位置可通过一组约束方程表示,利用递推方法可求得约束方程的数值解。为提高计算精度,在方程组的数值求解过程中引入牛顿迭代算法。设计了两种特殊的光栅结构,即平接收场结构和平顶频谱响应结构,模拟结果证明了采用该方法进行设计的必要性和有效性。     

紫外平面刻划光栅杂散光数值分析及测试

杂散光是光栅的重要技术指标,它直接影响光栅的信噪比,紫外波段的杂散光对光谱分析尤为不利.为了考察平面刻划光栅用于光谱仪器时产生的杂散光,采用标量衍射理论数值分析了杂散光产生的原因.数值模拟结果表明,紫外平面刻划光栅刻槽周期随机误差以及刻槽深度随机误差是杂散光的主要来源,而光栅杂散光对光栅表面小尺度随机粗糙度并不敏感.提出了平面光栅光谱仪出射狭缝相对宽度的概念,数值分析了仪器出射狭缝高度及出射狭缝相对宽度与杂散光强度的关系,从而分别为在光栅制作工艺中从根源上降低光栅杂散光以及在光栅应用过程中从使用方法上降低光栅杂散光提供了理论依据.最后,为了与采用滤光片法测得的光栅杂散光实验值进行比较,给出了理论求解杂散光总强度的求和公式,并对4个不同波长的杂散光进行了多次测量.结果表明,当刻槽周期随机误差、刻槽深度随机误差和表面随机粗糙度分别取0.8 nm、 0.5 nm和1.2 nm时,理论值和实验值的相对误差可控制在13%左右.