[实用新型]一种光栅的二维线密度测量系统

说明书

本实用新型公开了一种光栅的二维线密度测量系统，所述系统中，缩束准直器、一维π位相片、偏振分束镜、1/4波片、两块平面反射镜和电动二维平移台依次设置在激光发射器发射的激光的光路上；双平面反射镜设置在电动旋转台上；待测光栅放置在电动二维平移台上，激光经缩束准直器、一维π位相片、偏振分束镜、1/4波片和两块平面反射镜后照射到待测光栅表面；电动旋转台用于旋转带动双平面反射镜使光沿原光路返回，在返回的光路上依次设置所述两块平面反射镜、1/4波片、偏振分束镜、聚焦镜和CCD探测器。本实用新型能够实现不同面型、不同线密度的光栅的二维线密度的高精度测量。

技术领域

本实用新型属于光谱技术领域，尤其是一种光栅的二维线密度测量系统。

背景技术

光栅是一种重要的分光元件，在小型光谱仪、同步辐射和自由电子激光单色器中具有广泛的应用。特别是变线距光栅的广泛使用进一步拓展了光栅的应用范围。线密度参数是光栅的一个重要参数指标，对于变线距光栅线密度参数直接影响光栅的分光成像性能。

常用的光栅线密度测量方法主要有干涉法、莫尔条纹法、长程面型仪测量法以及衍射法。其中干涉法和莫尔条纹法测量精度低，长程面型仪测量法需要使用长程面型仪，其造价昂贵，不适用于广泛使用。利用光栅的衍射原理进行测量，能得到更高的测量精度，同时适用范围也大大增加。传统的衍射法其测量原理是利用激光照射在光栅上产生衍射光，一种方法是通过电动旋转台转动光栅使零级光和一级衍射光原路返回，记录电动旋转台的角度位置，代入光栅方程sin(α)+sin(β)＝mnλ，其中α为入射角，β为衍射角，α＝β，m＝1为衍射级次，λ为激光波长，即可计算得到光栅该点的线密度为n＝2sin(α)/λ，该方法固有存在光栅转动时测量点偏离转台中心的误差，影响测试系统的精度，特别是对变线距光栅的测量精度影响更大，同时该方法无法测量高线密度的光栅，限制了使用范围。另一种方法是采用两个不同波长的激光器，通过电动旋转台转动一块平面镜分别使零级光和两波长的一级衍射光原路返回，分别测量两个波长的一级光和零级光的夹角δ₁和δ₂，通过方程组sin(α)+sin(-α-δ₁)＝mnλ₁，sin(α)+sin(-α-δ₂)＝mnλ₂解得光栅的线密度，其中λ₁和λ₂分别为激光波长，两个激光器存在准直误差，影响测试系统的精度。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种光栅的二维线密度测量方法及系统，通过缩束准直镜和一维π位相片将光源调制成中心呈暗条纹的准直光源，并以暗条纹中心为基准，以抑制光源的抖动带来的测量误差。转动双平面反射镜分别使得入射光、0级衍射光和1级衍射光沿入射方向返回，根据测得的角度差反算出光栅的线密度，同时消除了离轴误差，提高了测量精度。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种光栅的二维线密度测量系统，包括激光发射器、缩束准直器、一维π位相片、偏振分束镜、1/4波片、两块平面反射镜、双平面反射镜、电动旋转台、电动二维平移台、聚焦镜和CCD探测器；缩束准直器、一维π位相片、偏振分束镜、1/4波片、两块平面反射镜、双平面反射镜和电动二维平移台依次设置在激光发射器发射的激光的光路上；双平面反射镜和电动二维平移台设置在电动旋转台上；待测光栅放置在电动二维平移台上，激光发射器发射的激光经缩束准直器缩束准直后通过一维π位相片进行调制，再经过两块平面反射镜照射到待测光栅表面，产生不同次级的衍射光；电动旋转台用于旋转带动双平面反射镜，使待测光栅的入射光或不同次级的衍射光沿原来的光路返回，并依次经过两块平面反射镜后再经过1/4波片变成S偏振光，在S偏振光的光路上依次设置偏振分束镜、聚焦镜和CCD探测器。

进一步，所述一维π位相片、偏振分束镜和1/4波片与激光发射器发射的激光中心波长相对应。

进一步，两块所述平面反射镜的位置和角度均可调。