[發明專利]一種光柵刻線彎曲自動控制校正方法

有效

• 申請號: 201410427862.2
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104237987B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 李曉天;于海利;唐玉國;楊超;劉兆武;齊向東
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;B26D3/08
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明涉及光柵刻劃技術領域，尤其涉及一種降低光柵刻線彎曲的光柵刻線彎曲自動控制校正方法。

背景技術

采用機械刻劃法制作的平面光柵由于光柵刻劃機刻劃系統的金剛石刻刀導軌直線性誤差及剛度有限等因素的影響，可導致金剛石刻刀沿曲線軌跡運行，從而使機械刻劃光柵產生刻線彎曲。刻線彎曲表現為光柵的各刻線的刻線呈彎曲狀，而且當光柵刻劃機刻劃系統性能穩定時，光柵各刻線的彎曲形狀和幅值是較為重復的。光柵刻線彎曲誤差影響著光柵衍射波前質量。中國科學院長春光機所在進行大尺寸光柵研制中發現，當增大光柵尺寸時，刻線彎曲誤差是影響光柵衍射波前質量的主要因素之一。降低光柵刻線彎曲，有助于改善光柵衍射波前質量，減少光柵成像系統的像差，提高光柵制作精度及應用水平。

現有技術是采用改進機械結構設計的方法來降低光柵的刻線彎曲。雖然通過對光柵刻劃機刻劃系統機械結構進行多次反復設計并經過大量的調試試驗后，可在一定程度上降低光柵刻線彎曲的幅值，但是上述方法無疑是效率較低的。

發明內容

本發明為解決現有光柵刻線彎曲校正方法采用對光柵刻劃機機械結構多次反復的改進設計和安裝調試，存在設計過程復雜、效率低且刻線彎曲校正效果較差等問題，本發明提供一種光柵刻線彎曲自動控制校正方法。

一種光柵刻線彎曲自動控制校正方法，其包括如下步驟：

S101、建立光柵平均刻線彎曲數學模型；

S102、進行光柵預刻劃，獲得預刻劃光柵，計算所述預刻劃光柵的光柵平均刻線彎曲；

S103、設計光柵刻劃機的自動控制方案；

S104、建立光柵刻劃機工作臺位移補償數學模型；

S105、進行光柵刻劃，采用自動控制法校正光柵刻線彎曲。

本發明一較佳實施方式中，步驟S101進一步包括：

S1011、推導出光柵錐面衍射下光柵刻線誤差、光柵基底面形誤差與光柵衍射波前之間的數學表達式；

S1012、從所述光柵刻線誤差中去除光柵擺角及光柵刻線的整體位置誤差，獲得光柵平均刻線彎曲與光柵刻線誤差之間的關系表達式。

本發明一較佳實施方式中，步驟S1011中采用幾何光學方法推導出光柵錐面衍射下光柵刻線誤差、光柵基底面形誤差與光柵衍射波前之間的數學關系表達式。

本發明一較佳實施方式中，所述光柵平均刻線彎曲根據步驟S1011和步驟S1012，從光柵衍射波前中間接提取得到。

本發明一較佳實施方式中，步驟S102進一步包括：

S1021、采用光柵衍射波前測量儀測量出所述預刻劃光柵的對稱級次衍射波前，并從中提取出光柵刻線誤差；

S1022、根據所述光柵平均刻線彎曲與光柵刻線誤差之間的關系表達式，計算出所述預刻劃光柵的光柵平均刻線彎曲值。

本發明一較佳實施方式中，步驟S104中，根據光柵刻劃機刻劃系統和分度系統的機械結構以及所述預刻劃光柵的光柵平均刻線彎曲，光柵刻劃機的工作原理，推導出所述光柵刻劃機工作臺位移補償數學模型，獲得用于補償光柵平均刻線彎曲的工作臺理論位移量。

本發明一較佳實施方式中，步驟S105中，根據步驟S103中的所述光柵刻劃機的自動控制方案，及步驟S104中的所述光柵刻劃機工作臺位移補償數學模型，采用壓電執行器對微定位工作臺進行位移實時調節，使工作臺任意時刻的實際位移量與所述工作臺理論位移量的偏差最小化。

本發明的有益效果：相對于現有技術，本發明提供的光柵刻線彎曲自動控制校正方法具有如下積極效果：有助于降低光柵刻線彎曲，改善光柵衍射波前質量，且有助于提高光柵刻劃機運行精度和工作效率。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

附圖說明

圖1為本發明提供的光柵刻線彎曲自動控制校正方法的流程圖；

圖2為面形誤差引起的光程差示意圖；

圖3為刻線誤差引起的光程差示意圖；

圖4為CIOMP-2刻劃機的刻劃系統框圖；

圖5為CIOMP-2刻劃機的分度系統框圖；

圖6為宏微兩級工作臺結構示意圖；

圖7為干涉儀測量鏡和參考鏡放置位置示意圖；

圖8為金剛石刻刀位移示意圖；

圖9為曲柄連桿結構工作原理示意圖。

具體實施方式