[发明专利]一种调整洛艾镜装置中洛艾镜与光栅基底垂直度的方法

说明书

技术领域

本发明属于光谱技术领域中涉及的平面全息光栅制作所使用的洛艾镜干涉装置中调整洛艾镜与光栅基底垂直度的方法。

背景技术

洛艾镜干涉装置是一种常用的平面全息光栅制作装置，它的最大优点在于：在这种装置中洛艾镜与光栅基底成90°夹角，因此两束干涉光束的夹角始终被光栅基底的法线平分，在用同一个洛艾镜干涉装置制作不同刻线密度的全息光栅时，干涉夹角的调整非常方便，只需要保持洛艾镜与光栅基底垂直不变，使其共同旋转到需要的干涉夹角即可。

但是实际操作中这种装置的精确调整很不方便，洛艾镜与光栅基底垂直度的精确度很难保证。平面全息光栅的制作原理是，两束相干的平行光束以一定的夹角2θ在空间相遇，形成的干涉场的周期为 式中λ是激光波长，n是介质折射率。如果光栅基底表面法线与干涉光束的夹角平分线偏离一个角度δ，制作出光栅的光栅常数为变为 可见只有当δ＝0时光栅常数才等于干涉场周期。也就是说，在洛艾镜干涉装置中，必须使洛艾镜与光栅基底严格垂直才能保证制作出光栅的光栅常数与干涉场周期相同，否则便会产生光栅常数误差，光栅基底法线与干涉光束的夹角平分线的偏离角 δ越大，光栅常数的误差就越大。

传统调整垂直度的方法主要有：利用莫尔条纹现象的光栅角度传感器、码盘等；利用电磁原理工作的电容式角度和角位移传感器、感应同步器、磁栅式传感器等。利用光栅莫尔条纹现象的角度传感器多用于测量旋转物体的角度；利用电磁原理工作的角度传感器多属于接触测量，测量时需要与被测物体接触，会破坏反射镜面及光栅基底表面；利用经纬仪测量调整则需要购买昂贵的测量仪器，成本太高。可见传统测量角度或角位移的方法不适用于调整平面全息光栅制作中洛艾镜与光栅基底的垂直度，需要建立一种新的调整洛艾镜与光栅基底垂直度的方法。

发明内容

为了克服上述已有技术存在的缺陷，本发明目的在于实现对洛艾镜与光栅基底垂直度的精确调整，特提出一种易于实现的能够精确调整洛艾镜与光栅基底垂直度的方法。

本发明要解决的技术问题是：提供一种调整洛艾镜装置中洛艾镜与光栅基底垂直度的方法。解决技术问题的技术方案为：步骤一、配备一套平面全息光栅洛艾镜干涉装置，如图1所示，包括光源激光器1、第一平面反射镜2、第二平面反射镜3、空间滤波器4、准直反射镜5、洛艾镜6和光栅基底7；光源激光器1发出的激光束经第一平面反射镜2和第二平面反射镜3反射到达空间滤波器4，激光束经过空间滤波器4后成为发散的球面光波，再经准直反射镜5反射成为平行光束，平行光束的一部分经洛艾镜6反射后与另一部分平行光束交 汇形成干涉场8，光栅基底7置于干涉场8内，光栅基底7的曝光面与洛艾镜6的反射面之间的夹角φ＝90°，θ为反射光线同洛艾镜6所成夹角，同时也是入射光线同洛艾镜6所成夹角，它等于形成干涉场的两束光之间的夹角(即干涉夹角)的一半，称为干涉半角，它决定了干涉场的周期；步骤二、制备一个大平板9，如图2所示：大平板9的上表面刻有用计算机绘制的两条相互垂直的直线，即第一直线10和第二直线11；将大平板9固定在五维调整装置14上，如图3所示：通过调整五维调整装置14，大平板9可以上下、前后、左右、旋转、俯仰五个方向自由运动；步骤三、将固定装有大平板9的五维调整装置14、第一激光器12和第二激光器13置于图1所示的平面全息光栅制作所用的洛艾镜干涉装置中洛艾镜6和光栅基底7所在的部位，使第一激光器12的出射光轴、第二激光器13的出射光轴以及大平板9的上表面位于同一水平面内，如图4所示：使第一激光器12的出射光经洛艾镜6反射后的反射光按原路返回第一激光器12的出光孔，调整大平板9使第一直线10与第一激光器12的出射光束重合，调整第二激光器13使其出射光束沿第二直线11入射在光栅基底7表面，调整光栅基底7使第二激光器13的出射光束经光栅基底7的反射光束沿第二直线11返回第二激光器13的出光孔。至此，洛艾镜6与光栅基底7的垂直度调整完毕。