Голографическая дифракционная решетка

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 02 В 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPPl ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3912400/10 (22) 05,07,85 (46) 15.06,91. Бюл. М 22 (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б.Н. Константинова (72) Б.Г.Турухано (53) 535З53.31 (088,8) . (56) Оптико-механическая промышленность, 1975, Гв 9, с. 47.

Авторское свидетельство СССР

М 1052095, кл. G 02 В 5/32, 1982.

Изобретение относится к спектроскопии и к устройствам для измерения линейных перемещений, используемым в метрологии, и может быть применено в оптико-механической промышленности и машиностроении.

Цель изобретения — повышение качества решетки и обеспечиваемое благодаря этому повышение точности измерения и качества поверки высокочастотных штриховых мер.

На фиг.1 показана схема перекрытия фазированных участков периодических штрихов в рассматриваемой конструкции решетки; на фиг.2 — то же, разрез; на фиг.3— картина совмещения фаз штрихов в зоне перекрытия (пунктир указывает на то, что количество штрихов, попадающих в эту зону, зависит от ее длины); на фиг.4 — изменение глубины модуляции 0 на одном из участков голографической решетки с координатами по ее длине L от 79 до 93 мм, куда... Ы„„1656483 Al (54)(57) ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА, состоящая из подложки и нанесенного на нее фоточувствительного слоя, в котором сформирована система периодических штрихов, сгруппированных в расположенных последовательно вдоль направления, перпендикулярного штрихам, и фазированных между собой участках, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества. границы двух соседних фазированных участков перекрывают друг друга, а фазы накладывающихся штрихов совпадают. входит одна зона перекрытия шириной 3 мм (от 84 до 86 мм). . Голографическая дифракционная решетка состоит из подложки 1 и нанесенного на нее фоточувствительного слоя 2, в котором сформирована система периодических штрихов (на фиг.1, 2 не показаны), сгруппированных в расположенных последовательно вдоль направления, перпендикулярного штрихам, и фазированных между собой участках 3, 4 и 5. При этом граница 6 участка 3 перекрывает границу 7 участка 4. а граница

8 участка 4 — границу 9 участка 5. Фазы накладывающихся штрихов совпадают (см. фиг,3).

Решетка записывается бесконтактным, интерференционным способом. Она синтезируется последовательно из отдельных участков длиной 1, равных целому числу периодов штрихов, входящих в апертуру интерференционного поля. После засветки каждого отдельного участка решетка перемещается на расстояние, меньше и такое, 1656483 чтобы при любой погрешности перемещения механических элементов на границе стыковки двух соседних участков всегда было перекрытие штрихов, Затем осуществляется фазирование между записанным участком и участком интерференционного поля и снова дается засветка для копирования очередного участка. При этом фазирование двух соседних участков осуществляется по картине муаровых полос.

Предлагаемая решетка сохраняет равномерность распределения штрихов в местах перекрытия, а также равномерную дифракционную эффективность. Это обусловлено тем, что равномерность распределения штрихов в любом месте решетки определяется равномерностью распределения полос копируемого участка интерференционного поля. В то же время равномерный участок интерференционного поля выбирается таким,. что в него входят области стыковки. Таким образом, равномерное распределение присутствует на всем протяжении этих участков. Даже для линз с апертурой 150 мм равномерность не. хуже Л (50) 0,01 мкм при длине волны

Л = 0,63 мкм/на длине 70 мм. Равномерность областей стыковок обеспечивается также точным совмещением (фазированием) штрихов в местах перекрытия. Это точность не хуже Л /100.

При работе решетки в системах определения линейных перемещений осуществляется счет интерференционных полос, полученных в результате дифракции света на двух дифракционных решетках, обращенных друг к другу фоточувствительными слоями 2, нанесенными на стеклянные подложки 1. Одна из решеток представляет собой рассматриваемую конструкцию и выполняет роль измерительной решетки, а вторая индикаторная. Длина измерительной решетки должна соответствовать длине

5 измеряемого перемещения или измеряемой длине. Непрерывность считываемой интерференционной полосы указывает на отсутствие разрывности в расположении штрихов, а отсутствие скачков вдоль полосы

10 в области стыковки — на точное совмещение фазы штрихов (как показано на фиг.3). Только такая полоса может обеспечить высокую точность измерения перемещений или длин.

15 Как видно из фиг,4 в зоне перекрытия, обозначенной пунктиром, глубина модуляции отличается от максимального значения на 3,67,, а вне этой зоны — на 2,67,, т,е. отличия в дифракционной эффективности

20 имеют один и тот же порядок и не влияют на точность счета интерференционных полос.

В качестве примера была синтезирована решетка длиной 1 м с частотой 1000 лин/мм с непрерывным распределением

25 штрихов вдоль ее длины за счет перекрытия штрихов в области стыковок. Она была записана на стеклянной подложке, покрытой высокоразрешающей фотографической эмульсией ПЭ-2, Решетка обладает высокой

30 равномерностью распределения штрихов на всей длине, включая и область перекрытия. Погрешность решетки не более 1 мкм/м, что соответствует "0" классу штриховых образцовых мер.

35 Данная решетка была использована в качестве измерительного элемента в датчике линейных перемещений в паре с малой индикаторной решеткой, Данные по глубине модуляции этой решетки приведены на

40 фиг.4.

1656483

Составитель В.Кравченко

Техред M.Моргентал Корректор С.Шевкун

Редактор A.Äoëèíè÷

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2050 Тираж 336 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5