Устройство для аттестации линейности дифракционной решетки

(51)5 С 02 В 27/32 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ ПИСАН ЕТЕЛЬСТВ 46) 07.10.90. Бюл. У 37(7) Ленинградский институт ядернойфизики им. В.П. Константинова(56) Материалы Всесоюзного научнотехнического совещания-семинара(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АТТЕСТАЦИИ ЛИНЕЙНОСТИ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ(57) Изобретение относится к областиметрологии и мохет быть использованодля аттестации втриховых мер линейных и радиальных дифракционных реаеток. Световой пучок от источника 1,сформированный коллиматором 2, дифрагирует на реаетках 3 и 11, образуяволны, идущие в разных порядках дифракции. Пьезоэлемент 4 задает периодические колебания реветки 3 дляосуществления фазовой модуляциисветового пучка по периодическому1205103 закону. Фотоприемники 6 и 7 располомены на линйи пересечения биссектор"ной плоскости угла между указаннымнаправлением и направлением, перпендикулярным штрихам дифракционнойрешетки 11, и плоскости, перпендикулярной указанной биссекторной плоскости. Благодаря такому расположениюони будут чувствительны только к фаэовым изменениям обтюрационных полос, возникших в результате нелинейности, аттестуемой решетки 11. Электрические сигналы, усиленные селективными усилителями 8 и 9, поступают на фазо" метрическое устройство 10. Иэмеренйя : проводятся ступенчато, проходя всю длину . аттестуемой решетки. 2 ил. Изобретение относится к метроло- ш+1,2 - порядок диффракции .вышегии и может быть использовано для нулевого;аттестации штриховых мер линейных - длина волны излучения источ"и радиальных дифракционных решеток. ника 1,На фиг, 1 представлена принципи Пьезоэлемент 4 подключен к генераальная схема устройства; на Фиг.2 - тору 5 периодических импульсов и местсхема, поясняющая принцип его работы. ко связан с вспомогательной решеткойУстройство состоит из источника 1 3 и Фотоприемниками 6 и 7. Входысвета, коллиматора 2, вспомогатель- селективных усилителей 8 и 9 соединеной дифракцнонной решетки 3, пьеэо" 16 ны соответственно с фотоприемникамиэлемента 4, генератора 5 периодичес-6 и 7, а выходы - с входом фазометраких импульсов, фотоприемников 6 и 7, -10.Элементы й - 10 образуют электронселективных усилителей 8 и 9, фаэо" ный блокдля регистрации электричесметра. 1 Э и узла крепления аттестуе- ких сигналов.мой решетки 11. 1 з Работа устройства основана на том,Рабочие плоскости аттестуемой и что система иэ вспомогательной решетвспомогательной дифрационных реше- ки 3 и пары фотодетекторов 6 и 7,ток параллельны, при этом решетки . установленных вдоль длины аттестуеустановлены с воэможностью взаимного мой дифракционной решетки 11 (паралразворота. Узел крепления аттестуе лельно муаровым полосам), при перемой решетки 11 установлен с возмож- мещении вдольэтой длины регистностью перемещения вдоль направления, рирует изменение разности фаз, пряыоперпендикулярного ее штрихам Фото-зависящее от изменения числа штриприемники 6 и 7 расположены на линий .хов решетки на перемещаемую длину,пересечения биссекторной плоскости ф т.е. от нелинейности аттестуемойугла между указанным направлением и , решетки,направлением, перпендикулярным штрихще Устройство работает следувзцимвспомогательной диффракционной решет- образом.ки 3, и плоскости, которая пер енди", Световой пучок от источника 1,кулярна указанной биссекторной плос-,.36 формируемый коллиматором 2, дифра"кости н составляет с плоскостью вспо", гирует на решетках 3 и 11, образуямогательной решетки угол ЧдпРеде волны, идущие в разных порядкахляемый иэ соотношениядифракции. Волны, идущие в одномнаправлении, интерферируют междуд(аи 9 - въпМ, ) . ш 1, ; (1) И,.собой, создавая интерференционные; полосы (обтюрационные и муаровые)где й - период вспомогательной 3 ибесконечной ширины, если решеткиаттестуемой 11 решетощ согласованы по частоте штрихов9 - угол между оптической осью(т.е. имеют одинаковую частоту) нколлиматора 2 и нормалью к по- р по углу между штрихами (т.е. составверхности вспомогательной ,ляют нулевой угол между ними). Пьерешеткн 3; зоэлемент 4 задает периодическиеколебания решетки 3 для осуществления фазовой модуляции светового пучка по периодическому закону, Фотоприемники Ь и 7 расположены в плоскости, перпендикулярной направлению 5 одного из порядков дифракции выше нулевого (см. выражение 1), причем они установлены на прямой, перпендикулярной биссектрисе угла между штрихами решеток, т.е, параллельно 10 муаровым полюсам. Это позволяет осуществить измерения разности фаз независимо от изменения их периода.Таким образом, неточности изготов ления направляющих (м до 100 мкм/м), 15 в которых перемещается аттестуемая решетка 11, приводящие к изменению угла между решетками при их взаимном перемещении, а следовательно, к изменению периода муаровых полос, 20 не оказывают влияния на результат измерений. Вследствие такой установки фотоприемники чувствительны только к фазовым изменениям обтюрационных полос, возникающих в результате 25 нелинейности аттестуемой решетки, Электрические сигналы, усиленные селективными усилителями 8 и 9, настроенными на частоту генератора 5, поступаютна фазометрическое уст- З 0 ройство 1 О, измеряющее разность фаз между фотоприемниками 6 и 7. Измерения проводятся ступенчато по всей длине аттестуемой решетки 1 1. Ошибка, вносимая вспомогательной решеткой 3, постоянна и входит аддитивно на каждой ступени измерения .и поэтому не влияет на их результат. (Движение решетки может происходить и непрерывно),.40Таким образом, измерения линейности аттестуемой решетки не зависят от качества используемой вспомогательной решетки, в промежутках между фотоприемниками она может быть неэа полненной. Тем не менее целесообразно использовать непрерывную решетку для удобства при первоначальной настройке фотодетекторов параллельно муаровым полосам и для получения. 50 обтюрационной и муаровой полос, максимальной пярины в начале работы устройства, так как максимальная полоса является наиболее чувствительной. 55П р и м е р. Реализуют макет устройства для аттестации линейности голографической дифракционной решетки. На этом макете производят аттестацию голографической дифракционной решетки длиной 700 ми и частотой 1000 лин/мм. В качестве источника излучения используют ЛГИ, а фтоприемниками служат два фотодиода ФДК.В устройстве осуществляют фазовую модуляцию светового потока путем колебаний пьезоэлемента, на который подается пилообразное переменное напряжение частотой 35 Гц. Фазометрическая система позволяет измерить разность фаз с точностью 25/3 ЬО . В качестве вспомогательной решетки используют голографическую решетку той же частоты, что и аттестуемая, размером 20 мм. Расстояние между фотодиодами 10 мм.Максимальная средняя квадратическая ошибка при определении линейности голографической дифракционнойрешетки длиной 700 мм составляет 0,017 мкм.В результате измерений с укаэанной ошибкой линейность решетки не более 0,5 мкм на всю длину.Формула изобретенияУстройство для аттестации линейности диффракционной решетки, содержащее источник излучения, коллиматор, вспомогательную дифракционную решета ку, узел крепления аттестуемой решетки, плоскость которого параллельна плоскости вспомогательной решетки, фотоприемник и связанный с ним электронный блок для регистрации электрических сигналов, причем вспомогательная решетка и узел крепления аттестуемой решетки установлены с возможностью взаимного разворота, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и обеспечения возможности аттестации решетки с длиной, превышающей длину вспомогательной решетки, в него введены второй фото- приемник и пьезоэлемент, связанный с генератором периодических импульсов, а электронный блок для регистрации электрических сигналов выполнен в виде двух селективных усилителей, входы которых соединены с соответствующим фотоприемником, а выходы - с входом фаэометра, причем узел крепления аттестуемой решетки установлен с возмож-. ностью перемещения вдоль направления,тель МЛад Кравченко остаехред едактор А. 0 рректор И. Э аказ 435/ Тираж 4 б 1 / Подпи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, В, Рауаская иаб., д, 4/слое ПОП "Патентф, г. Узлород, ул. Проектна фили 5 1205103 йперпендикулярного ее штрихам,фотопри-где 6 - период вспомогательной иемники расположены на линии пересече- аттестуемой решеток;ния биссекторной плоскости угла.меж - угол между оптической осьюду укаэанным направлением и направ- каллиматора и нормалью кпением,-перпендикулярным штрихам поверхности вспомогательнойВспомогательной дифракционной решеткиоешетки:и плоскости, которая перпендикулярна щ +1,2; порядок диффракции вышеукаэанной Ьиссекторной плоскости и нулевого 1составляет с плоскостьв вспомогатель- щ Л длина волны излученияной решетки угол 1 , определяемый источника,иэ,соотношенияа вспомогательная решетка йестко связана с пьезоэлементом и фотоприемнив п 9 " в 1 пЧ ) - . щу,