Диспергирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 тЦ-нг фМА ищвЧ ИЗОБРЕТЕНИЯЕТЕЛЬСТВУ САН К АВТОРСКОМ и, соед ешеток, ающей с ью перемещения в рям ые штрихи р оси, совпад хом первой ти, радиус тношением няющеи централь поворота вокруг центральным штр по дуге окружно определяется со ки ежне оторой ие прибоМ.:-341. а 61 п 0 соэ 6 0.12 трихованной по- первой решетки;ходной ветвью си устройстваповерхности где а и з в иост- уг между вческой о п рмалью кой решетк е тшетки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) ДИСПЕРГИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее две последовательно расположенные плоские отражательные дифракционные решетки с взаимно параллельными штрихами, каждая из которых установлена с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с центральным штрихом данной решетки, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности управления шириной полосы пропускания спектра, вторая решетка установлена с возможнос 8011 1744 Араничная длина волны вотковолновой области спа диспергируемого излуч ния;о, - постоянная деления первойО 566 а Со 56 1 6-ЗГС 516- бали О( где а 1 117174Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к конструкции диспергирующих устройств, и может быть использовано при изготовлении спектральных приборов для монохроматизации, фильтрации и поляризации излучения с перестройкой ширины полосы пропускания рабочей области спектра.Известно устройство, в котором в 10 качестве диспергирующего элемента используется плоская дифракционная решетка 11 .Недостатком этого. устройства является то, что, обеспечивая разложение 15 падающего на решетк излучения в спектр, оно не позволяет без использования дополнительных средств (линзовых или зеркальных объектов, спектральных щелей и т.д.) выделять излу- О чение спектрального интервала конечной ширины и тем более изменять ширину выделяемого спектрального интервала.Наиболее близким к предлагаемому 5 по технической сущности является диспергирующее устройство, содержащее две последовательно расположенные плоские отражательные дифракционные решетки с взаимно параллельными штри-З 0 хами, каждая из которых установлена с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с центральным штрихом данной решетки. Каждая из решеток выполнена на поверхности прозрачной35 плоскопараллельной подложки, причем на вторые поверхности обеих подложек нанесено еще по одной дифракционной решетке. Такое устройство позволяет выделять из падающего на него излуючения конечный спектральный интервал без применения дополнительных средств, т.е. использовать широкие световые пучки и тем самым повысить светосилу устройства по сравнению с соответст вующим щелевым прибором во столько раэ, во сколько раз действующая апертура устройства превышает ширину входной щели щелевого прибора 2 .1Недостатком известного устройства 50 является невозможность перестройки ширины полосы пропускания, которая определяется неизменными конструктивными параметрами. Кроме того, здесь имеет место ограниченный рабочий диа. 55 пазон спектра, связанный с селективностью пролускания материала подложки, ограничением пределов углов падения из-эа полного внутреннего отражения на штрихах решетки, а также переналожением порядков спектра при освещении устройства излучением широкого спектрального диапазона, превышающего "октаву", т.е, свободную область дисперсии решетки.Цель изобретения - обеспечение возможности управления шириной полосы пропускания спектра.Поставленная цель достигается тем, что в диспергирующем устройстве, содержащем две последовательно расположенные плоские отражательные дифракционные решетки с взаимно параллельными штрихами, каждая из которых установлена с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с центральным штрихом данной решетки, вторая решетка установлена с возможностью перемещения вдоль прямой, соединяющей центральные штрихи решеток, и поворота вокруг оси, совпадающей с центральным штрихом первой решетки, по дуге окружности, радиус г которой определяется соотношением ширина заштрихованной поверхности первой решетки;угол между входной ветвьюоптической оси устройстваи нормалью к поверхностипервой решетки;граничная длина волны вкоротковолновой областиспектра диспергируемогоизлучения;постоянная деления первойрешетки. На чертеже представлены схема устройства и ход лучей в нем.Диспергирующее устройство содер- жит две последовательно расположенные плоские отражательные дифракционные решетки 1 и 2 с взаимно параллельными штрихами (перпендикулярными плоскости чертежа), Первая решетка 1 установлена с возможностью поворота вокруг оси 3, а вторая решетка 2 вокруг оси 4. Оси 3 и 4 совпадают с центральными штрихами соответствующих решеток 1 и 2. Кроме того, решетка 2 имеет возможность перемещения(2) 3),%=4,4 д,з 1 п ус соз 6 где (6 - угол блеска первой решетки 1;%- коротковолновая граница 25области пропускания устройства.Другая часть падающего излчения с Ъ с % ), будет дифрагировать в спектральные порядки 10 решетки 1. Для того, чтобы на вторую решетку 2 пада ло излучение только нулевого порядка 9 спектра решетки 1, решетку 2 смещают вдоль прямой 5 до тех пор, пока расстояние между центральными35 штрихами решеток не окажется равным величине г, соответствующей выражению (1), и поворачивают по дуге 6 окружности с радиусом г вокруг оси 3 на угол 6, = 29 . Угол др образо, ван входной ветвью 7 оптической оси устройства и прямой 5, Затем решетку 2 поворачивают вокруг оси 4 на угол Я6, = агсзп ( -- з 1 п 85 ), (3) 452где Ъ- длинноволновая границаобласти пропускания устройства",постоянная деления Второн 50решетки 2.Угол 8 образован прямой 5 и нормалью 11 к поверхности решетки 2. При этом в первый порядок 12 спектра решетки 2 будет дифрагировать излучение с длинами волн 9 %= й(зп 6, + з).п 85 ), (4) 3 11717 вдоль прямой 5, соединяющей центральные штрихи решеток 1 и 2, и поворота вокруг оси 3 по дуге 6 окружности, радиус которой определяется соотношением ( 1) .Устройство работает следующим образом.Широкий пучок излучения со спектральным диапазоном Ъ з 99 паг дает на решетку 1 под углом 8, рав ным углу между входной ветвью 7 оптической оси устройства и нормалью 8 к поверхности этой решетки. Первая решетка 1 разлагает падающее на нее излучение в Нулевой 9 (т.е. зеркаль но отраженный) и спектральные 10 порядки. При этом в нулевой порядок 9 спектра будет дифрагировать излучение с длинами волн. 44 4Излучение же с длинами волн Э%будет дифрагировать (зеркально отра. жаться) от решетки 2 в нулевой поря-" док 13 спектра. Таким образом, из спектрального диапазона Э зз) падающего широким пучком на решетку 1, диспергирующим устройством будет выделен в направлении первого порядка 12 решетки 2 спектральный диапазон АЗзЯ-.Изменяя угол падения д пучка на решетку 1 путем ее поворота вокруг оси 3, угол поворота 0 решетки 2овокруг этой же оси 3., а также угол поворота 6, второй решетки 2 вокруг оси 4, можно независимо изменять как коротковолновую % г, так и длинно- волновуюЪ- границы рабочей области спектра, т.е, перестраивать (изменять) ширину полосы пропускания диспергирующего устройства и выделять на его выходе заданный спектральный диапазон, начиная от области спектра ) 9до любой длины волны моно- хроматического излучения в указанном интервале.Для выделения коротковолновой границы рабочей области спектра 3), кроме нулевого порядка, могут быть также использованы спектральные порядки 10 решетки 1. Это возможно в случае, когда спектральный диапазон падающегоизлучения меньше "октавы". Для первого порядка спектра величина октавы составляет 0,5 ЭЕсли в качестве спектрального порядка 10 использовать первый порядок спектра решетки 1, то в направлении 10 будет распространяться излучение с длиной волны Я )= 1,5 с 1 , ) здп К соз 8, ограничивающей пропускание диспергирующего устройства с коротковолновой стороны. При этом угол поворота 9 О решетки 2 вокруг оси 3 может быть определен из выраже ния3)(+ Я" 6 = 6 + агсз).п (- -- - - з),п д ). о 2 д,Излучение на выходе устройства всегда полностью поляризовано перпендикулярно штрихам решеток.П р и м е р. Изготавливают диспергирующие устройства, параметры которых указаны в таблице, Для осуществления необходимых поворотовпервая решетка 1 устанавливается на столике, обеспечивающем возможность поворота на 90 , с точностьюйотсчета угла поворота +30 . Вторая решетка 2 устанавливается на подвиж-, ном в радиальном направлении втором стот 1 ике, обеспечивающем возможность независимого поворота вокруг осиО И вращения первого столика на 180 +30 , 10 а также вокруг собственной оси нао и90 +30 . При расчете параметров конструкции диспергирующих устройств необходимо учесть следующее:при увеличении угла падения 8 15 излучения на решетку 1 положение максимума концентрации энергии смещается в коротковолновую сторону, поэтому целесообразно, для возможности перестройки Эво веем диапазоне Я, - 9 , выбирать( . -- Я,;угол блеска решетки 1 целесообразно выбирать в диапазоне 18-22 (во случае использования спектральных порядков 10) или меньше 5 (в случаеоиспользования нулевого порядка 9) для исключения влияния поляризованных аномалий на распределение коэффициента отражения решетки;(5) где Л, - длина волны, соответствующая максимуму концентрацииэнергии в первом порядкеспектра;параметры решетки 2 могут бытьвыбраны, исходя из необходимости получения максимального коэффициентаотражения при углах дифракции, близких к скользящим, т,е. угол блескарешетки 2 должен быть больше 30", апостоянная деления с 1 должна удовлетворять условию наличия толькоодного спектрального порядка 12,т.е. 0,5 Эд; с Ъ .Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от известного обеспечивает возможность перестройки ширины полосы пропускания спектра вовсей оптической области спектра - отультрафиолетовой до микрорадиоволн при сохранении высокой светосилы устройства.(Чо оЮ мд ФЧМоО л м Ч Ю л О СО (О ООл1171744 Составитель В,Кравченкоактор А.Шишкина Техред М.Гергель орректор Р.Сирохма Подписно илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная 4858/38 по 113035Тираж 52 бГосударственного коелам изобретений и оМосква, Ж, Раушс тета СССРрытийя наб., д,4/