留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Seya-Namioka单色仪中光栅曲率半径误差的影响及补偿

孟竹,谭鑫,巴音贺希格,王玮,刘兆武,赵旭龙

downloadPDF
孟竹, 谭鑫, 巴音贺希格, 王玮, 刘兆武, 赵旭龙. Seya-Namioka单色仪中光栅曲率半径误差的影响及补偿[J]. , 2018, 11(4): 623-629. doi: 10.3788/CO.20181104.0623
引用本文: 孟竹, 谭鑫, 巴音贺希格, 王玮, 刘兆武, 赵旭龙. Seya-Namioka单色仪中光栅曲率半径误差的影响及补偿[J]. , 2018, 11(4): 623-629.doi:10.3788/CO.20181104.0623
MENG Zhu, TAN Xin, Bayanheshig, WANG Wei, LIU Zhao-wu, ZHAO Xu-long. Effect and compensate of grating curvature radius error in Seya-Namioka monochromator[J]. Chinese Optics, 2018, 11(4): 623-629. doi: 10.3788/CO.20181104.0623
Citation: MENG Zhu, TAN Xin, Bayanheshig, WANG Wei, LIU Zhao-wu, ZHAO Xu-long. Effect and compensate of grating curvature radius error in Seya-Namioka monochromator[J].Chinese Optics, 2018, 11(4): 623-629.doi:10.3788/CO.20181104.0623

Seya-Namioka单色仪中光栅曲率半径误差的影响及补偿

doi:10.3788/CO.20181104.0623
基金项目:

国家重大科学仪器设备开发专项2011YQ120023

详细信息
    作者简介:

    孟竹(1991-), 女, 吉林四平人, 硕士研究生, 2014年于长春理工大学获得学士学位, 主要从事光栅优化设计、光谱及光谱仪器分析等方面的研究。E-mail:13624492750@163.com

    谭鑫(1981-), 男, 吉林长春人, 副研究员, 2003年、2008年于中国科学技术大学分别获得学士、博士学位, 主要从事离子束刻蚀、光栅设计分析等方面的研究。E-mail:xintan_grating@163.com

  • 中图分类号:O433.4

Effect and compensate of grating curvature radius error in Seya-Namioka monochromator

Funds:

National major scientific instruments and equipment development projects2011YQ120023

More Information
  • 摘要:Seya-Namioka光栅制作过程中的曲率半径误差会引起离焦像差,该像差会对光栅单色仪的光谱性能造成极大的影响。本文基于光线追迹理论,模拟分析了曲率半径误差对Seya-Namioka光栅的具体影响。分析结果表明,出入臂长度对曲率半径误差有很好的补偿作用,通过调整出入臂长度曲率半径误差的容许范围可增大到2 mm左右。总调整量不变的情况下,任意改变出入臂的长度,补偿效果相似。随着误差的增加需要调整的出入臂长度值变大,过大的误差使用出入臂长度无法进行补偿;出入臂夹角仅能对正向曲率半径误差进行补偿,且补偿所需调整角过大,影响单色仪的结构设计,该方法并不实用。结果可为单色仪的设计和使用提供理论参考。

  • 图 1Seya-Namioka光栅光学系统示意图

    Figure 1.Schematic diagram of the Seya-Namioka grating optical system

    图 2曲率半径与离焦像差的关系

    Figure 2.Relationship of radius and defocus aberration

    图 3出入臂长度与离焦像差的关系

    Figure 3.Relationship of exit and entrance slit distance and defocus aberration

    图 4出入臂长度与曲率半径误差的关系

    Figure 4.Relationship of exit and entrance slit distance and radius

    图 5同时改变出入臂长度的误差补偿图

    Figure 5.Error compensation with the change of exit and entrance slit distance

    图 6总调整量±1.3 mm的误差补偿图

    Figure 6.Error compensation for the total adjustment amount of ±1.3 mm

    图 7K误差对像宽的影响

    Figure 7.Influence of K error on image width

    图 8出入臂夹角对曲率半径误差的补偿图

    Figure 8.Error compensation with the change of exit and entrance slit angle

    表 1总调整量与曲率半径误差的关系

    Table 1.Relationship between the total adjustment amount and radius error

    曲率半径误差值/mm 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0
    总调整量/mm 0.3 0.5 1.3 2.6 5.3
    下载: 导出CSV
  • [1] 吴国安.光谱仪器设计[M].北京:科学出版社, 1987.

    WU G A.Design of Spectroscopic Instruments[M]. Beijing:Science Press, 1978.(in Chinese)
    [2] 卢启鹏, 宋源, 等.极高分辨变包含角平面光栅单色器关键技术及检测方法研究[J].中国光学, 2016, 9(2):281-295.//www.illord.com/CN/abstract/abstract9026.shtml

    LU Q P, SONG Y,et al.. Key technologies and the performance measuring methods in variable included angle plane grating monochromator[J].Chinese Optics, 2016, 9(2):281-295.(in Chinese)//www.illord.com/CN/abstract/abstract9026.shtml
    [3] NODA H, NAMIOKA T, SEYA M. Geometrical theory of the grating[J].J. Opt. Soc. Am, 1974, 64:1031-1036.doi:10.1364/JOSA.64.001031
    [4] 寇婕婷, 吴娜, 等.凹面光栅衍射效率测试仪精度分析与优化[J].光学 精密工程, 2012, 20(6):1225-1232.http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201509048.htm

    KOU J T, WU N,et al.. Precision analysis and optimization on diffraction efficiency instrument for concave gratings[J].Opt. Precision Eng., 2012, 20(6):1225-1232.(in Chinese)http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201509048.htm
    [5] 姜岩秀, 韩建, 等.平面全息光栅曝光系统中的分光器件特性分析[J].中国光学, 2015, 8(2):241-247.//www.illord.com/CN/abstract/abstract9254.shtml

    JANG Y X, HAN J,et al.. Characteristic analysis for different beamsplitters of the plane holographic grating lithography system[J].Chinese Optics, 2015, 8(2):241-247.(in Chinese)//www.illord.com/CN/abstract/abstract9254.shtml
    [6] NODA H, NAMIOKA T, SEYA M. Design of holographic concave gratings for Seya-Namioka monochromators[J].J. Opt. Soc. Am, 1974, 64(8):1043-1048.doi:10.1364/JOSA.64.001043
    [7] NAMIOKA T, SEYA M, NODA H. Design and performance of holographic concave gratings[J].J. Appl. Phys., 1976, 15(7):1181-1197.doi:10.1143/JJAP.15.1181
    [8] MCKINNEY W R, PALMER C. Numerical design method for aberration reduced concave grating spectrometers[J].Appl. Opt., 1987, 26(15):3108-3118.doi:10.1364/AO.26.003108
    [9] 包仁, 宋从龙.Ⅳ型消像差全息凹面光栅的设计与实验[J].仪器仪表学报, 1988, 9:240-246.http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y1614739

    BAO R, SONG C L. A design of type Ⅳ aberration-corrected holographic concave grating[J].Chinese Journal of Scientific Instrument, 1988, 9:240-246.(in Chinese)http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y1614739
    [10] SOKOLOVA E A, KRUIZINGA V, BRUIJN D D,et al.. Computer modelling of a wavefront diffracted at a concave grating[J].Opt. Technol., 2003, 70(8):600-606.doi:10.1364/JOT.70.000600
    [11] ELENA SOKOLOVA. Simulation of mechanically ruled concave diffraction gratings by use of an original geometric theory[J].Appl. Opt., 2004, 43(1):20-28.doi:10.1364/AO.43.000020
    [12] 王秋平, 余小江, 高辉, 等.光栅单色器及相关技术[J].现代科学仪器, 2001, 1:49-52.http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGGY200400001583.htm

    WANG Q P, YU X J, GAO H,et al.. Grating monochromator related techniques[J].Modern Scientific Instruments, 2001, 1:49-52.(in Chinese)http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGGY200400001583.htm
    [13] SINGH M, REDDY G P. Seya-Namioka monochromators theory and design of holographic concave gratings[J].Optik, 1986(74):142-153.https://www.researchgate.net/publication/279768415_SEYA-NAMIOKA_MONOCHROMATORS_THEORY_AND_DESIGN_OF_HOLOGRAPHIC_CONCAVE_GRATING
    [14] 孔鹏, 唐玉国, 巴音贺希格, 等.平场全息凹面光栅结构参量误差之间的补偿作用[J].光学学报, 2011, 31(7):0705001-6.http://www.irgrid.ac.cn/handle/1471x/599559

    KONG P, TANG Y G, BAYANHESHIG,et al.. Compensation effects between parameter error of flat-field holographic concave gratings[J].Acta Optica Sinica, 2011, 31(7):0705001-6.(in Chinese)http://www.irgrid.ac.cn/handle/1471x/599559
    [15] 曾瑾, 巴音贺希格, 李文昊, 等.Ⅳ型凹面全息光栅参数误差对光谱性能的影响及补偿[J].光学学报, 2011, 31(10):1005005-7.http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201110011.htm

    ZENG J, BAYANHESHIG, LI W H,et al.. Effect of type-Ⅳ concave holographic grating parameter errors on spectral performance and their compensation[J].Acta Optica Sinica, 2011, 31(10):1005005-7.(in Chinese)http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201110011.htm
    [16] 周倩, 曾理江, 李立峰.平场全息凹面光栅制作结构与使用结构之间误差补偿作用的数值模拟与实验验证[J].光谱学与光谱分析, 2008, 28(7):1674-1678.http://www.opticsjournal.net/abstract.htm?id=OJ110620000168B9EbHd

    ZHOU Q, ZENG L J, LI L F. Numerical simulation of error compensation between recording structure and use structure of flat-field holographic concave grating[J].Spectroscopy and Spectral Analysis, 2008, 28(7):1674-1678.(in Chinese)http://www.opticsjournal.net/abstract.htm?id=OJ110620000168B9EbHd
    [17] 吕丽军, 石亮.平面对称光学系统像差理论的扩展[J].光学 精密工程, 2009, 17(12):2975-2982.doi:10.3321/j.issn:1004-924X.2009.12.015

    LV L J, SHI L.Generalization of aberration theory of plane-ssymmetric optical systems[J].Opt. Precision Eng., 2009, 17(12):2975-2982.(in Chinese)doi:10.3321/j.issn:1004-924X.2009.12.015
  • 加载中
图(8)/ 表(1)
计量
  • 文章访问数:2130
  • HTML全文浏览量:763
  • PDF下载量:204
  • 被引次数:0
出版历程
  • 收稿日期:2018-03-11
  • 修回日期:2018-05-13
  • 刊出日期:2018-08-01

目录

    /

      返回文章
      返回
        Baidu
        map