[發明專利]有序孔陣列透射式波長計及其測量方法

無效

• 申請號: 200710019651.5
• 申請日: 2007-01-25
• 公開（公告）號: CN101231194A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 段國韜;蔡偉平;李越;羅媛媛
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01J9/02
• 分類號: G01J9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種波長計及測量方法，尤其是有序孔陣列透射式波長計及其測量方法。

背景技術

光的干涉現象在科學研究和工程技術上的應用很廣，除了可以測定長度、長度的微小改變以及檢驗表面的磨光程度以外，還有很多其他方面的應用。如在光譜學中，可以準確而詳細地測定譜線的波長及其精細結構。作為實現其功能的波長計，邁克爾孫(Michelson)干涉儀是其中之一，如在中國高等教育出版社1982年12月第4版的《普通物理學》(1982年修訂本)第3冊第28～29頁中所介紹的。其基本構造如圖1所示，平行光源S的光路上依次置有與其呈45度角設置的兩塊材料相同、厚薄均勻且相等的平行玻璃片(G₁、G₂)，以及位置固定的平面反射鏡M₁，其中玻璃片G₁的一個表面上鍍有半透明的薄銀層；玻璃片G₁未鍍薄銀層一面的光路上置有螺旋控制其移動的平面反射鏡M₂、背面的光路為視場E；圖中的虛線為設想鍍銀層所形成的M₁的虛像M₁′。測量時，待測平行光S射在玻璃片G₁上，折入G₁的光線，一部分在薄銀層上反射，向M₂傳播，如圖1中所示的光線B，經M₂反射后，再穿過G₁向視場E處傳播，如圖1中所示的光線B′；另一部分穿過薄銀層及G₂，向M₁傳播，如圖1中所示的光線A，經M₁反射后，再穿過G₂，經薄銀層反射，也向視場E處傳播，如圖1中所示的光線A′；在視場E處可以看到干涉條紋，由公式λ＝2Δd/Δn可得出待測平行光S的波長，式中Δd為M₂的平移距離、Δd為視場E中明條紋移動的數目。這種波長計雖有著測量精度極高的優點，但卻存在著不足之處，首先，結構復雜、部件多，各部件加工精度和相互間配合精度的要求極高，使得制造的成本極為高昂，無法實現大范圍的普及應用；其次，對使用環境的要求較高，需于穩定的工作環境下方能可靠地進行測量，既不利于動態測量和實時檢測，更不利于極端條件下的測量；再次，體積龐大，難以到現場進行實時的監測。而在現實中，許多應用領域并不需要極高測量精度的波長計，如礦井、海底和太空等作業中的波長測量。為此，人們試圖對邁克爾孫式干涉儀進行改進，以降低制造和使用的成本。然而，無論是提高環境穩定性還是實現動態測量，都將進一步增大成本，而降低成本則將極大的降低測量的精度，甚至使其無法正常的工作。

發明內容本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、精度適中、成本低廉，使用方便的有序孔陣列透射式波長計及其測量方法。

有序孔陣列透射式波長計包括平行光源和其光路上的半透鏡和平面鏡，以及移動臺，特別是(a)所說平行光源的入射角與所說半透鏡相垂直；(b)所說半透鏡或平面鏡位于移動臺上；(c)所說半透鏡由透明襯底和有序孔陣列構成，所說有序孔陣列的孔陣列周期為200nm～20μm；(d)所說平面鏡為顯示屏，所說顯示屏位于所說透明襯底的附有有序孔陣列的一側，且與所說有序孔陣列間的距離為20cm～1m。

作為有序孔陣列透射式波長計的進一步改進，所述的有序孔陣列為二維多疇有序孔陣列，其層數為一層，孔形為圓孔、且呈六方排列；所述的顯示屏為漫反射屏幕或光敏傳感器，所說漫反射屏幕或光敏傳感器位于移動臺上，且與有序孔陣列平行設置；所述的光敏傳感器的輸出端與控制器的輸入端電連接；所述的移動臺包含工作平臺和與其動配合連接的導軌，以及連接工作平臺與導軌的絲杠螺母付，所說絲杠螺母付中的螺母與工作平臺固定連接，絲杠與導軌動配合連接；所述的移動臺的絲杠軸與步進電機的轉動軸連接；所述的步進電機的輸入端與步進電機電源的輸出端電連接；所述的步進電機電源的輸入端與控制器的輸出端電連接。