[實用新型]一種利用拋物面反射鏡測量透射式光柵衍射效率的裝置

有效

• 申請號: 201220011532.1
• 申請日: 2012-01-04
• 公開（公告）號: CN202433172U
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 趙建林;張顏艷;邸江磊;姜宏振;吳冰靜;陳鑫;王駿
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種測量光柵衍射效率曲線的方法及系統，尤其涉及一種利用拋物面反射鏡性質，測量透射式光柵衍射效率的裝置。

背景技術

光柵是一種重要的分光光學元件，廣泛應用于現代光學的各個領域。利用光柵的分光性質可以做成各種不同的器件，如光柵尺，光柵光譜儀等。在利用光柵進行實際器件設計時，首先要準確知道光柵周期，光柵折射率調制度及有效厚度等光柵特有參數。這些參數的確定可以通過研究光柵衍射效率曲線得到。

在進行光柵衍射效率測量過程中，光柵的衍射角會隨著入射光波的入射角變化而改變。當光柵周期較大時，在衍射方向出現了多級衍射，針對某一級次的衍射角隨入射角變化不是很明顯。針對這樣的光柵可以將探測器固定在一個位置，就可以完成衍射效率的測量。但是對于光柵周期很小的光柵，特別對于體光柵來說，當波長不變時，衍射角會隨入射角的改變而發生很大的改變，所以，采用固定探測器方法，不能完成對光柵衍射效率的測量。這就要求接受衍射能量的探頭能在大角度范圍內改變。

目前光柵衍射效率的測量，基本上是用電動步機控制轉臺來改變入射角，手動改變探測器的位置進行測量。這種方法會因探測器的角度改變而人為引入測量誤差。同時當光波近似垂直入射到光柵表面時，其衍射光波在入射光波附近。在探測衍射光能量時，探測器將出現擋光現象而使衍射效率的測量出現測量盲區。

近來雖然有提出一種實現對光柵衍射效率進行自動掃描測量裝置(專利號：CN101545826)，可以直接探測接近全角度范圍內的衍射光束，有效的解決了上述衍射效率測量過程中存在的問題。但是該方法在接受衍射能量的過程中，需要對探測器在大范圍內隨著入射角改變而旋轉，這使得測量系統需要很大的空間，不利于將該系統組裝成儀器，進行工程測量。同時對于不同入射角需采用兩個固定在電動轉臺上的探測器進行探測，不同探測器記錄衍射能量給衍射效率曲線引入誤差，也大大的增加了測量系統對實驗成本的要求。另外在兩個探測器轉換的過程中有可能存在測量盲區及判斷誤差。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種利用拋物面反射鏡測量透射式光柵衍射效率的裝置。

本發明的思想在于：光的傳播服從費馬原理，即在光所經歷的所有可能的傳播路徑中，實際路徑所對應的光程取極值。根據拋物面的幾何性質，拋物面上任意一點與焦點的連線經拋物面反射后都平行于拋物面對稱軸，因此對于拋物面反射鏡而言，由焦點出發的一束光線經拋物面反射鏡反射后，反射光線必定平行于拋物面反射鏡的光軸。如圖1所示，由焦點發出的光經拋物面反射鏡反射，反射光均平行于拋物面鏡的光軸方向。

技術方案

一種利用拋物面反射鏡測量透射式光柵衍射效率的裝置，其特征在于包括激光器1、光束分束器2、擴束準直鏡10，橢球反射鏡6、第二光功率探測器7和第一光功率探測器8；在激光器1的激光光路上設置光束分束器2，光束分束器2將激光器1發出的光束分為光強比為1∶1的第一光束和第二光束；在第二光束的光路中設置第二光功率探測器7測得第二光束的光強；在第一光束的光路中設置擴束準直鏡10，將其準直為直徑小于1mm的平行光束，被測透射式光柵5設置在準直光束的光路上，拋物面反射鏡6設置在被測透射式光柵衍射光束的光路上；其中準直平行光束在被測透射式光柵上的入射點為拋物面反射鏡的焦點，在拋物面反射鏡的反射光路上，與光軸垂直方向設置一凸透鏡9，在凸透鏡9后焦平面焦點位置設置第一光功率探測器8，測量拋物面反射鏡的反射光強度；用第一光功率探測器8測量得到的光強數值除以第二光功率探測器7測量得到的光強的兩倍，得到被測光柵的衍射效率。

將被測透射式光柵5置于旋轉臺3上，第一光功率探測器8置于凸透鏡9后焦平面焦點位置，調整擴束準直鏡10后的平行光束照射到被測光柵上，轉動旋轉臺3使得被測透射式光柵5上平行光束的入射角從0°到-80°或者0°到80°之間改變，改變量步進值小于2°，使用第一光功率探測器8在入射角從0°到-80°或者0°到80°之間改變時測得拋物面反射鏡上第二光束的反射光強度；在每次變化中用第一光功率探測器8測量得到的光強數值除以第二光功率探測器7測量得到的光強的兩倍，得到變化的被測光柵的系列衍射效率。

有益效果