[發明專利]適用于寬帶光的變柵距閃耀光柵

無效

• 申請號: 201210544064.9
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103869396A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 李秉實;王東輝;包艷;鄭普超;張兵;張超
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第六一八研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于光柵技術，涉及一種適用于寬帶光的變柵距閃耀光柵，實現全工作波段獲取閃耀衍射光強。

背景技術

二十世紀九十年代美國在先進光傳系統硬件（FLASH）計劃中，采用波長編碼光位移傳感器來代替傳統的線位移傳感器，作為系統的位置反饋部件。這是一種具有超強抗電磁干擾、高精度的新型光學位移傳感器，其工作原理是基于變柵距光柵對復色光的帶通濾波功能實現的。當復色平行光以固定入射角照射變柵距光柵，則以自準直方式可以獲得窄帶衍射光，并且波長隨照射位置改變而改變。經過波長解調后，便可獲得窄帶衍射光的中心波長，進而解算出入射光照射位置，實現位置的波長編碼。通常采用反射式矩形變柵距光柵的一級衍射光實現波長的位置編碼，但是往往由于全波段范圍內的衍射光強較弱，增大了波長高精度解調的難度。

為此，一種適用于全工作波段獲取閃耀衍射光強的恒定閃耀角的鋸齒形變柵距光柵應運而生。

傳統的等距閃耀光柵適用于獲得單一波長的閃耀光強，不能適用于全工作波段（一般指可見光波段）；國內曾有人提出一種具有連續變化槽角的反射式變柵距光柵結構，但該方案不能適用于全工作波段獲取閃耀衍射光強，并且存在著實際加工中無法實現連續變化槽角的困難。

發明內容

本發明的目的是：提供一種可在全工作波段明顯提高光學系統的衍射光強的變柵距閃耀光柵。

本發明的技術方案是：一種適用于寬帶光的變柵距閃耀光柵，其柵距連續變化，光柵兩端柵距d_f和d_z應分別與工作波長上、下限λ_s和λ_x滿足光柵方程2d?sinθ_in＝λ,其中，入射角θ_in=光柵閃耀角θ_k。

光柵閃耀角θ_k的范圍在20°～24°。

光柵柵距分布函數d＝f(X)為線性函數或近似線性分布的單調函數。

光柵柵距分布函數為d＝d₀-GX，其中G＝(λ_s-λ_x)/(2L?sin?θ_in)，L為該光柵的工作長度。

柵密函數n=521.71+7.1485X+0.017976X²-0.000083346X³，閃耀角θ_k＝8.989°，其中，X為位移。

柵密函數n=1216.8-6.814X+0.01272X²+0.00002035X³-0.0000001544X⁴，閃耀角θ_k＝22°，其中，X為位移。

本發明的技術效果是：本發明適用于全工作波段獲取閃耀衍射光強的鋸齒形變柵距閃耀光柵，具有結構簡單的恒定閃耀角，工藝性良好，易于制造等優點。采用本發明的具有恒定閃耀角的鋸齒形變柵距閃耀光柵，可在全工作波段明顯提高光學系統的衍射光強，從而使變柵距位移傳感器、單色儀等系統效率顯著提高；也可實現燈光顏色變幻。

附圖說明

圖1是全工作波段獲取閃耀衍射光強的方法原理圖；

圖2是本發明的鋸齒形變柵距閃耀光柵相關幾何尺寸示意圖；

圖3是本發明的鋸齒形變柵距閃耀光柵和相應光路參數示意圖；

圖4是本發明不同波長的理論仿真計算光譜圖；

圖5是本發明實施例實測結果光譜截圖

圖5（a）是本發明應用鋸齒形變柵距閃耀光柵獲得的不同波長實測光譜截圖；

圖5（b）是作為對照組的相同光柵參數矩形變柵距光柵獲得的不同波長實測光譜截圖；

其中，1-寬帶光源、2-Y型多模光纖、3-準直部件、4-矩形變柵距光柵、5-移動平臺、6-波長解調部件。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明做詳細說明：

請參閱圖1，其是本發明全工作波段獲取閃耀衍射光強的原理圖。本發明由寬帶光源1經Y型多模光纖2傳入準直部件3，成為平行光束，射入鋸齒形變柵距閃耀光柵4，該鋸齒形變柵距閃耀光柵4固定在移動平臺5上，窄帶閃耀衍射光經光柵反射后逆向進入準直部件3，由Y型多模光纖2的另一側枝傳入波長解調部件6，即可獲得窄帶衍射光中心波長。改變移動平臺5位置，即可獲得全波長閃耀衍射光強。