[发明专利]可拓宽探测光谱范围的三闪耀面中阶梯光栅的设计方法

摘要

本发明涉及一种可拓宽探测光谱范围的三闪耀面中阶梯光栅的设计方法，在中阶梯光栅的同一刻槽内设计三个不同闪耀角的闪耀面，形成三闪耀面的中阶梯光栅，各相邻闪耀面闪耀角差值的大小关系，以满足衍射能量叠加峰值趋向于相等为准；根据三闪耀波长在像面上光能量相等的条件，设计三个闪耀面的闪耀面宽度，由于各闪耀面衍射主极大方向上对应的衍射波长不同，使得在像面上的一个比较宽的光谱范围内都具有较强的光谱强度，中阶梯光栅光谱能量分布沿波长展宽，从而达到在宽光谱范围内具有较强光谱强度的目的，拓宽了探测面上的光谱范围，能够探测到单闪耀面中阶梯光栅光谱仪在像面上光谱能量边缘无法探测到的波长信息。

主权项

一种可拓宽探测光谱范围的三闪耀面中阶梯光栅的设计方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)在中阶梯光栅刻槽中，设计具有三个不同闪耀角的闪耀面，第一闪耀面在中间，第二闪耀面和第三闪耀面在第一闪耀面两边，第一闪耀面的闪耀角为θb1、第二闪耀面的闪耀角为θb2、第三闪耀面的闪耀角为θb3，并且设计后闪耀面从光栅基底开始沿着顺时针或逆时针方向闪耀角依次减小，θb3<θb1<θb2；2)根据光栅方程d(sinα+sinβ)＝mλb，其中d是光栅常数，α是入射角，β是衍射角，m是衍射级次，λb是在m级次下的闪耀波长，对于同一束平行入射光垂直于第一闪耀面入射，第一闪耀面符合Littrow自准直入射条件，第一闪耀面的衍射主极大方向为垂直于第一闪耀面的反射光方向，对应的衍射波长为闪耀面的闪耀波长；由于入射光不垂直于第二闪耀面和第三闪耀面，因此第二闪耀面和第三闪耀面的衍射主极大方向为入射光相对于第二闪耀面和第三闪耀面的反射光方向，对应的衍射主极大方向上的衍射波长分别为第二闪耀面和第三闪耀面的闪耀波长，各闪耀面在衍射主极大方向上的衍射波长不同；3)根据中阶梯光谱仪使用波段范围，设计三个闪耀角对应的闪耀面，各相邻闪耀面闪耀角差值的大小关系，以满足衍射能量叠加峰值趋向于相等为准；4)根据三闪耀波长在像面上光能量相等的条件，设计三个闪耀面的闪耀面宽度t1、t2和t3；5)当有三个闪耀面时，中阶梯光栅衍射能量在像面上的分布为三个闪耀面的闪耀波长作为中心波长的光谱能量分布的叠加，由于各闪耀面衍射主极大方向上对应的衍射波长不同，从而拓宽了衍射能量在像面上分布的光谱范围。