[其他]一種變間距刻劃的方法及裝置

無效

• 申請號: 87102780
• 申請日: 1987-04-10
• 公開（公告）號: CN87102780A
• 公開（公告）日: 1988-10-19
• 發明（設計）人: 張慶英;花清印
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B27/32
• 分類號: G02B27/32;B25H7/04
• 代理公司: 中科院長春專利事務所
• 代理人: 劉樹清

本發明屬于光電控制機械刻劃領域中的一種變間距刻劃的方法及裝置。

隨著現代科學技術的發展，在光譜學研究和高技術應用中變間距光柵的應用越來越多了。現有的變間距刻劃方法主要是全息干涉法和機械刻劃法。全息刻劃法制作簡單，但難以制出特定的槽形，衍射效率低，應用在凹球面消象散光柵上時消象散波長受到激光波長的限制。機械刻劃方法可刻出特定的槽形，衍射效率高，可在任意波長上消象散。但實現機械變間距刻劃卻十分困難，特別是刻線間距變化量非常小時就更困難了（如凹球面變間距消象散光柵理論要求相鄰間距的變化量約為10^-13米的數量級）。

如圖1所示，一九七五年日本在激光干涉控制等間距刻劃系統〔7〕的基礎上用數值計算機〔2〕、脈沖發生器〔3〕、步進電機〔4〕、差動齒輪系〔5〕、標準信號發生器〔6〕構成的系統按穿孔紙帶〔1〕上編制好的程序給等間距刻劃系統〔7〕附加進運動量而實現了變間距光柵的機械刻劃（精密機械（日本）1976，VOl????42，No9，P888-892）。由于機構的限制，間距最小變化量仍不能滿足理論要求，而且所需設備精度高、數量多、系統復雜，刻劃機制造十分困難。

為了克服上述缺點，尋求一種簡單的方法并建立其裝置。本發明的方法如圖2所示：在工作臺〔1〕上的平面變間距樣板〔4〕、相干光源〔5〕和分光元件〔7〕組成干涉儀。相干光源〔5〕發出的光經過分光元件〔7〕后，分出兩束光分別照射在平面變間距樣板〔〔4〕上，它們衍射回來的兩束光經過分光元件〔7〕后發生干涉而產生明暗相間的干涉條紋，并被光電轉換器〔9〕接收。當工作臺〔1〕運動時干涉條紋明暗發生變化，明暗變化的次數與工作臺〔1〕移動過的距離及光斑照射到的樣板上的刻線間距大小有關。通過計數就可控制工作臺〔1〕的動與停或運動的快與慢，可使放置于工作臺〔1〕上的待刻毛坯件〔3〕獲得變間距刻劃。

基于前述發明的“一種變間距刻劃的方法”，我們發明一種變間距刻劃的裝置。該裝置是在長春光機所機械刻劃等間距光柵刻劃機的分度基礎上（光學機械、1982、NO3、P44-50）用平面變間距樣板代替平面等間距樣板，用相干光源代替白光為光源以及分光元件組成干涉儀而構成變間距刻劃分度裝置。如圖2所示：它是由相干光源〔5〕、分光元件〔7〕和置于工作臺〔1〕上的平面變間距樣板〔4〕以及光電轉換器〔9〕組成。

分光元件〔7〕的分光面與平面變間距樣板〔4〕的刻線表面垂直，平面變間距樣板〔4〕的刻線面與工作臺〔1〕的運動方向平行，刻線的方向與工作臺〔1〕的運動方向垂直。

本發明的優點是用平面變間距樣板為分度基準，在一般光電控制機械刻劃機上不需要增加其它設備，整個系統簡單、可靠、準確、且可實現附合要求的最小變化量及變化形式的分度。

本發明的最佳實施例是一種用于機械刻劃變間距光柵的裝置。如圖3所示：平面變間距樣板〔4〕由兩塊變化規律相同的全息平面變 間距光柵組成放置于工作臺〔1〕上，兩光柵〔4〕刻線相互平行且垂直于工作臺〔1〕的運動方向，兩光柵〔4〕刻線面均在與工作臺〔1〕運動方向平行的平面內。分光元件采用分光梭鏡〔7〕。調整后，使經分光梭鏡〔7〕分出的兩束光分別照射在兩塊光柵〔4〕間距大小相同的位置上，以保持在整個刻劃過程中干涉條紋疏密始終不變，并使干涉條紋的明暗變化能真實反映全息平面變間距光柵間距的變化規律。相干光源采用氦氖激光器〔5〕，在光路中放入透鏡〔6〕可使照射到光柵〔4〕上的光斑更小，這樣有利于干涉條紋的接收。光電轉換器〔9〕采用光電二極管并置在工作臺〔1〕上接收干涉條紋。調整平面反射鏡〔8〕與光電二極管〔9〕的距離使干涉條紋位置移動的速度與光電二極管〔9〕運動的速度相同。將這樣接收到的光信號轉變成電信號并作為計數標準控制工作臺〔1〕做與全息平面變間距光柵〔4〕間距變化規律相關的變速運動，而刀架〔2〕的運動是恒速的，因此，就可對工作臺〔1〕上的待刻毛坯件〔3〕做變間距刻劃。