云纹法检测变线距光栅的线密度

变线距光栅在同步辐射装置、激光核聚变装置上有着广阔的应用前景 ,它的制作和检测方法尚未成熟 ,本文在介绍变线距光栅线密度变化规律的基础上 ,采用级数形式表达变线距光栅线密度 ,比较了几种测量方法后 ,将云纹法引入变线距光栅的检测中 ,从理论上介绍了几何云纹法和云纹干涉法 ,几何云纹法适合于线密度很低的光栅 ,云纹干涉法适合于线密度较高的光栅 ,云纹的密度反映了光栅的线密度 ,如果云纹非常密 ,精确地测量所有云纹的坐标比较难 ,可以用数云纹数目的方法测出光栅的密度变化 ,就变线距光栅的检测分别给出了有关理论公式 ,并给出实际测量中的光路和初步的结果 。

对变线距光栅干涉测量中的环形条纹的分析

变线距光栅能够自动聚焦和消像差,在同步辐射装置、激光核聚变装置上有着广阔的应用前景,本文用干涉法测量变线距光栅的密度,设计并给出了实验中的光路,发现了环形的干涉条纹和变化规律,分析了这些现象产生的原因,产生明显的环形条纹的必要条件首先是变线距光栅的线密度单调变化的,连续增加或连续减小,其次要光栅的刻线是弯的,第三虚栅的密度接近待测光栅的整数倍,由于元件位置偏差,检测用的平面波会变成球面波,也会产生环形的干涉条纹,但是这种效应可以忽略。预言了类似双曲线的干涉条纹。通过对条纹运动规律的分析,可以在初步测量中定性分析光栅密度的变化趋势,从而为进一步测量做准备。

平面变线距光栅衍射场的解析表达式

利用多缝干涉原理计算了平面变线距光栅的衍射场分布 ,给出了它的主极大位置、半宽度等物理量 .讨论了该光栅在成像参量变化时对光栅衍射场的影响 ,得到了变线距光栅单色器参量变化的限制范围 .

二维变线距光栅密度的检测

变线距全息光栅平面单色仪由于具有自动聚焦、消像差、高分辨率以及减少杂散光等能力,因而在同步辐射装置、激光核聚变装置以及太空望远镜等设备中有着重要的应用。由于变线距全息光栅的制作及检测存在着相当的难度,制约了变线距全息光栅的推广应用。因此,变线距全息光栅的制作及检测研究,具有十分重要的理论及应用意义。变线距全息光栅的制作必须有高精度的密度检测技术相配合。比如,在变线距全息光栅的制作过程中,需要对用于形成变线距光栅的全息干涉条纹的线密度进行检测;对于已经制成的变线距全息光栅的线密度也需要进行检测,以检查光栅的制作质量。因此,变线距全息光栅线密度的检测,对提高变线距全息光栅的制作质量起着十分关键的作用。文中给出了二维变线距光栅的密度描述公式,讨论了干涉条纹的物理意义;应用干涉云纹法和条纹图像处理技术,对二维变线距光栅的密度分布进行了检测研究,给出了光栅密度的全场分布,并讨论了检测精度。

平面变线距光栅(VLS)的基本原理与线距修正系数的检测

变线距光栅是一种自消部分象差的光学元件。本文提出了用激光束检测变线距系数的理论模型。计算表明变线距光栅的衍射波与平面波的干涉条纹可以用于检测变线距系数.

用长程面形仪对变线距光栅的线密度进行拼接测量

随着同步辐射光源中光束线的分辨率不断提高,衍射光栅成为影响分辨率的关键因素,因此,在将光栅安装到光束线之前,需要进行准确的测试。用长程面形仪测量合肥光源光电子能谱线所需的变线距光栅的线密度,光栅衍射角变化范围超出长程面形仪的测量范围,因此采用拼接测量。用数据重叠测试及数据处理方法,消除了转台定位误差,有效抑制了随机误差,使光栅周期测量的重复性有较大提高。不同重叠率的测试结果显示,测量一致性优于1.13×10-6(RMS),满足了变线距光栅的测试需求。

变线距光栅线密度的干涉测量

变线距光栅在同步辐射装置、激光核聚变装置上有着广阔的应用前景 ,它的制作和检测方法尚未成熟。用干涉法测量变线距光栅的线密度 ,给出了测量原理、实验中的光路、数据处理的方法、测量结果。在待测光栅表面 ,衍射光干涉条纹的数量和密度是入射光干涉条纹和倍增后光栅的刻线之差。采用共光路的方案 ,使光路具有很强的抗干扰能力。用中值滤波消除干涉图像中的干扰。针对不同的干涉条纹 ,讨论和比较了两种测量方法 ,提出相对密度不变性。证明了干涉法完全可以用于变线距光栅的线密度测量 ,并能达到一定的精度 ,初步解决了检测问题 ,认为这种方法也可以用于变线密度光栅的加工中。

变线距全息光栅的在线检测

变线距平面光栅单色仪具有自动聚焦、消慧差、分辨率高以及装置简单等特点,在同步辐射装置、激光核聚变装置上有着广阔的应用前景。变线距平面光栅的全息制作越来越受到人们的关注,但变线距光栅的全息制作必需有高精度的密度检测技术,尤其是需要在线检测技术相配合。文中应用干涉云纹法和条纹图像处理技术,对全息光栅制作过程中的光栅线密度进行了在线检测,并给出了检测原理。讨论了变线距光栅线密度的表述,推导出了检测变线距光栅线密度的相关公式,介绍了变线距光栅线密度的在线检测原理以及干涉条纹图的处理方法。

亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪光学设计

狭缝式成像光谱仪是太阳极紫外光谱成像探测的重要工具之一,然而目前国内尚无该类载荷,导致太阳物理学和空间天气学等学科在极紫外光谱诊断研究方面主要依赖国外仪器数据,严重制约了相关学科的发展.国外已发射的成像光谱仪仅具有2"量级的空间分辨率,很难观测到日冕加热模型预测的等离子体核心特征.为了更好地理解太阳不同层次大气之间的耦合过程,需要更宽光谱覆盖的太阳观测数据.鉴于此,本文提出并设计了一款亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪,相比现有仪器,系统能够实现更高空间和光谱分辨率、更宽光谱范围覆盖的观测.性能评价结果表明,系统在62—80 nm,92—110 nm波段内的像元空间分辨率均优于0.4",光谱分辨率均优于0.007 nm,光谱成像质量接近衍射极限,对我国未来首台空间太阳极紫外成像光谱仪的研制具有重要参考价值.

相位扫描法制作变栅距光栅(英文)

提出了一种制作变栅距(VLS)光栅的相位扫描方法。该方法的主要装置包括一个用于控制刻划机运动的光栅干涉仪和一个相位扫描机构。如果调整光栅干涉仪,保证接收场中只有两条干涉条纹,然后改变用于对条纹进行计数的光电传感器的位置,就可以刻划出具有变栅距的刻槽。对光电式光栅刻划机的控制系统和结构都做了详细论述。按照上述方法成功刻划出了试验性的VLS光栅,它的最小栅距增量为0.33nm,并对在制作过程中产生的误差进行了讨论。采用测量衍射角的方法进行了栅距检测试验,由变栅距光栅和等栅距光栅作出的拟合曲线表明:相位扫描方法是加工具有亚纳米栅距增量的VLS光栅的有效方法,该方法对超精密定位也具有借鉴作用。

极紫外平场光栅光谱仪的研制和性能测试

研制了一台高分辨率极紫外光谱仪,用于磁约束等离子体诊断。采用一块具有平场特性的全息球面变线距光栅作为分光元件,光栅公称线密度为1 200lines.mm-1,掠入射角为3°。一台可深度制冷、背照式面阵CCD作为光谱探测器,用机械快门控制曝光时间。通过CCD在光谱聚焦面的移动,可以记录的光谱范围为5～50nm。用Penning放电光源测试了光谱仪的性能;利用光源的标准谱线,进行了波长标定,波长精度为0.003nm,并计算出系统各参数的实际值;当入缝宽度设置为30μm时,在20nm附近,光谱分辨率达0.015nm,达到设计指标。

软X射线磁性圆二色光束线的调试和实验

合肥国家同步辐射实验室二期工程建立了基于软X射线吸收的光束线和实验站。光束线采用了平面变线距光栅单色器,可以提供100—1000eV的单色光,在1000eV处当分辨本领为1000时,光子通量可以超过108s-1。光束线的焦点尺寸是3mm×1mm。在该设备上已经获得软X射线磁性圆二色吸收谱和C、N、O的K吸收边的近边吸收谱。

极紫外、软X-射线变线距平面光栅单色仪的研究

高性能极紫外、软X 射线单色仪的研制对高亮度同步辐射光源的应用具有十分重要的意义。对 Itou的变线距平面光栅单色仪作了详细的分析研究,发现它的光栅工作曲线几乎与单色仪的入、出射臂长度等参量无关,仅取决于单色仪设计的边界条件。其曲线方程和SX-700单色仪的完全类似。该单色仪不仅具有很好的光栅效率和高级次谐波抑制性能,而且有利于几条光束线共享一个电子储存环窗口的光路优化设计。

光的干涉与衍射

O348.1 2003031638光强和方位角误差对光弹性五步彩色相移法的影响=Influenceof intensity and orientation errors on photoelastic fivestepcolor phase shifting[刊,中]/雷振坤(大连理工大学工程力学系.辽宁,大连(116024)),云大真…∥光学技术.—2002,28(4).—313-314,316为了了解相移法中的各种参数所产生的误差对最终结果的影响,对一些主要参数做了深入的误差分析。针对五步彩色相移法所用的白光入射平面偏振场的特点,

具有非罗兰圆结构的太阳极紫外正入射宽波段成像光谱仪光学设计

基于传统罗兰圆结构的凹面光栅成像光谱仪,尽管具有很好的轴上点成像特性,但是存在较大的光栅离轴像差,离轴性能显著降低,不适用于大离轴视场、宽波段的空间和光谱成像。因此,基于超环面变线距光栅工作在非罗兰圆结构下的像差校正理论,设计了一款兼具大离轴视场和宽波段的太阳极紫外正入射成像光谱仪,使用三个平场探测器,可实现在极紫外波段对包括日冕和过渡区域在内的太阳上层大气的高空间和高光谱分辨观测。该仪器仅有两次反射表面,同时使用周期性的SiC/Al多层镀膜最大化地减小了极紫外波段的光子通量损失,提高了仪器的传输效率。该成像光谱仪的工作波段为40~47 nm、53~60 nm和66~73 nm,口径为100 mm,沿狭缝方向的离轴视场为18′,系统的空间分辨率优于0.55″,光谱分辨率优于30×10-4 nm。

三级次太阳极紫外窄波段无狭缝成像光谱仪光学设计

对太阳进行光谱成像观测是太阳物理和空间天气研究的重要数据来源。在极紫外波段对动态的太阳大气进行光谱成像观测面临着严峻挑战。传统的狭缝式成像光谱仪受瞬时视场的限制,必须通过耗时的推扫才能获取二维日面图像,系统不具有高时间分辨率,无法捕获太阳过渡区域和日冕的快速演化过程。尽管极紫外成像仪能够实现大二维视场和高时间分辨率的观测,但却无法获取光谱分辨率信息。本文基于像差校正的椭球面变线距光栅,提出了一款新型无狭缝成像光谱仪,该系统同时工作在三个光栅衍射级次(m=-1,0,1)上,这样的新颖设计不需要任何元件的机械运动,单次快照便可同时获得三幅视场为20 arcmin×20 arcmin的极紫外窄波段(29.4〜31.4 nm)太阳日面图像,该仪器的时间分辨率高且视场大。不发生色散的0级次系统相当于一台极紫外成像仪,可以直接获得高分辨率空间信息(0.6 arcsec);发生色散的±1级次图像携带有空间和光谱的混叠信息,类似于计算层析成像原理。通过数据反演算法,可以从三个级次的图像中提取高分辨率的光谱信息(0.0035 nm)。