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二次元影像仪中光栅尺的一些基础知识

作者:牧象仪器 来源:www.szmxyq.cn 时间:2017-08-04 09:25

光栅尺作为记录工作台移动距离的光学计数尺,在二次元影像仪中至关重要,其性能的好坏直接决定了整个测量系统的性能的好坏,为帮助大家更好的选择和了解光栅尺,下面我们会对光栅尺做一个详细的分析介绍:
1、二次元影像仪光栅尺分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等;
 
2、刻划光栅是用钻石刻刀在涂有金属的表面上机械刻划而成;
 
3、复制光栅是用母光栅复制而成;
 
4、典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形;
 
5、全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成,全息通常包括正弦刻槽,刻划光栅具有衍射效率高的特点,全息光栅光谱范围广,杂散光低,且可作到高光谱分辨率。

光栅方程:

反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽,一系列平行刻槽的间隔与波长相当,光栅表面涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对某波长,在大多数方向消失,只在一定的有限方向出现,这些方向确定了衍射级次。
 
光栅刻槽垂直辐射入射平面,辐射与光栅法线入射角为α,衍射角为β,衍射级次为m,d为刻槽间距,在下述条件下得到干涉的极大值:
mλ=d(sinα+sinβ);
 
定义φ为入射光线与衍射光线夹角的一半,即φ=(α-β)/2;θ为相对与零级光谱位置的光栅角,即θ=(α+β)/2,得到更方便的光栅方程:
mλ=2dcosφsinθ;
 
从该光栅方程可看出:
对一给定方向β,可以有几个波长与级次m相对应λ满足光栅方程。比如600nm的一级辐射和300nm的二级辐射、200nm的三级辐射有相同的衍射角。衍射级次m可正可负。
 
对相同级次的多波长在不同的β分布开。含多波长的辐射方向固定,旋转光栅,改变α,则在α+β不变的方向得到不同的波长。
 
如何选择二次元影像仪光栅尺,选择光栅尺主要考虑如下因素:
刻槽密度:刻槽密度G=1/d,d是刻槽间隔,单位为mm。
 
闪耀波长:闪耀波长为光栅尺最大衍射效率点,因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实际需要波长附近。如实际应用在可见光范围,可选择闪耀波长为500nm。
 
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