Вогнутая дифракционная решетка Советский патент 1987 года по МПК G02B5/18 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к конструкции вогнутых дифракционнЬ1х 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 спектрального максимума концентрации энергии.

На фиг,1 показано сечение решетки меридиональной плоскостью, перпендикулярной ее штрихам; на фиг,2 распределение относительной интенсивности I дифрагированного решеткой излучения в зависимости от длины волны 1 падающего излучения,

Дифракционная решетка выполнена на подложке 1 в виде штрихов треугольного ступенчатого профиля, сформированных в поверхностном слое 2 подложки I, Рабочие грани 3 штрихов имеют постоянный угол наклона О, по отношению к хорде 4, стягивающей края решетки и перпендикулярной направлению штрихов. Угол d определяется выражением

d, arcsin

Llil-.iIZii2

4d

(О

где - длина волны в максимзгме

концентрации энергии в автоколлимационной схемер мкм;

W - ширина заштрихованной поверхности решетки, мм;

d - постоянная решетка,, мкм;

Rf - меридиональный радиус кривизны решетки, мм;

Для изготовления предлагаемой решетки с максимумом концентрации энергии-при 100 нм, имеющей 200 штр/мм (d 0,833 мкм), ширину зашт- 40 рихованной поверхности 40 мм и радиус кривизны 500 мм, необходимо обеспечить положение максимума от центрального штриха решетки при дли- не волны 80 нм, выполнив угол блесе - основание натуральных лога- 45 ка центрального штриха равным 2,74,

, равное 2,7182818, К - порядок спектра решетки.

Угол с совпадает с углом наклона рабочей грани 3 к касательной 5 - углом блеска только для центрального 6 штриха решетки. Углы блеска i остальных i-ых отличны от с ,

Решетка работает следующим образом.

При падении излучения различных длин волн в спектральном приборе (не показан) на решетку периодическая структура штрихов вследствие дифракции на каждом из них и интерДля изготовления известной решетки угол выполняют равным 3,44°, При этом положение максимума концентрации энергии от всей решетки соответ50 ствует длине волны 115 нм, а не заданной длине волны 100 нм.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции вогнутой дифракционной решетки, благодаря учету

55 суммарной интенсивности, определяемой углами блеска всех штрихов апертуры решетки, позволяет обеспечить заданное положение максимума концентрации энергии от всей решетки и

ференции дифрагированных лучей (не показаны) формирует главные дифракционные максимумы для Bceix длин падающего излучения. Распределение интенсивности дифрагированного всеми штрихами вогнутой решетки излучения между главными максимумами определяет положение максимума концентрации энергии АЛ.

При выполнении угла Ы в соответствии с выражением (1) положение Л максимума концентрации энергии, определяемое отражением от всех штрихов решетки, совпадает с заданным J, положением, т,е, ,,

Кривая 7 (фиг,2) характеризует распределение относительной интенсивности I в зависимости ют длины i волны Д 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 распределений интенсивности о.т центрального штриха предлагаемой решетки. Распределение интенсивности от всех штрихов предлагаемой решетки показано кривой 10,

П р им 6 р. Параметры предлагаемых вогнутых дифракционных ресюток приведены в таблице. Для сравнения приведены также значения угла для известной решетки.

Для изготовления предлагаемой решетки с максимумом концентрации энергии-при 100 нм, имеющей 200 штр/мм (d 0,833 мкм), ширину зашт- рихованной 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 2,74,

Для изготовления известной решетки угол выполняют равным 3,44°, При этом положение максимума концентрации энергии от всей решетки соответ50 ствует длине волны 115 нм, а не заданной длине волны 100 нм.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции вогнутой дифракционной решетки, благодаря учету

55 суммарной интенсивности, определяемой углами блеска всех штрихов апертуры решетки, позволяет обеспечить заданное положение максимума концентрации энергии от всей решетки и

тем самым повысить до 20% 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 полож,ения спектрального максимума концентрации энергии.

угол о1 наклона рабочих граней штрихов к указанной хорде определяется выражением

Ы- arcsin

/., 4 ,Ш Vоп„

.iiJ.

4d

.де длина волны в максимуме концентрации энергии и автоколлимационной схеме, MKMJ

W - ширина заштрихованной поверх- ности решетки, мм;

d - постоянная решетки мкм;

Rf - меридиональный радиус kpH- визны решетки, мм;

е - основание натуральных логарифмов, равное 2,7182818;

К - порядок спектра решетки.

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 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 у г / / f Х 2 1

0,5

Лт Лт АГ

фиг. 2

ВНИИПИ Заказ 7713/49 Тираж 522 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4