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二次元影像儀中光柵尺的一些基礎(chǔ)知識(shí)

作者:牧象儀器 來源:xindaboliqimin.cn 時(shí)間:2017-08-04 09:25

光柵尺作為記錄工作臺(tái)移動(dòng)距離的光學(xué)計(jì)數(shù)尺,在二次元影像儀中至關(guān)重要,其性能的好壞直接決定了整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的性能的好壞,為幫助大家更好的選擇和了解光柵尺,下面我們會(huì)對(duì)光柵尺做一個(gè)詳細(xì)的分析介紹:
1、二次元影像儀光柵尺分為刻劃光柵、復(fù)制光柵、全息光柵等;
 
2、刻劃光柵是用鉆石刻刀在涂有金屬的表面上機(jī)械刻劃而成;
 
3、復(fù)制光柵是用母光柵復(fù)制而成;
 
4、典型刻劃光柵和復(fù)制光柵的刻槽是三角形;
 
5、全息光柵是由激光干涉條紋光刻而成,全息通常包括正弦刻槽,刻劃光柵具有衍射效率高的特點(diǎn),全息光柵光譜范圍廣,雜散光低,且可作到高光譜分辨率。

光柵方程:

反射式衍射光柵是在襯底上周期地刻劃很多微細(xì)的刻槽,一系列平行刻槽的間隔與波長(zhǎng)相當(dāng),光柵表面涂上一層高反射率金屬膜。光柵溝槽表面反射的輻射相互作用產(chǎn)生衍射和干涉。對(duì)某波長(zhǎng),在大多數(shù)方向消失,只在一定的有限方向出現(xiàn),這些方向確定了衍射級(jí)次。
 
光柵刻槽垂直輻射入射平面,輻射與光柵法線入射角為α,衍射角為β,衍射級(jí)次為m,d為刻槽間距,在下述條件下得到干涉的極大值:
mλ=d(sinα+sinβ);
 
定義φ為入射光線與衍射光線夾角的一半,即φ=(α-β)/2;θ為相對(duì)與零級(jí)光譜位置的光柵角,即θ=(α+β)/2,得到更方便的光柵方程:
mλ=2dcosφsinθ;
 
從該光柵方程可看出:
對(duì)一給定方向β,可以有幾個(gè)波長(zhǎng)與級(jí)次m相對(duì)應(yīng)λ滿足光柵方程。比如600nm的一級(jí)輻射和300nm的二級(jí)輻射、200nm的三級(jí)輻射有相同的衍射角。衍射級(jí)次m可正可負(fù)。
 
對(duì)相同級(jí)次的多波長(zhǎng)在不同的β分布開。含多波長(zhǎng)的輻射方向固定,旋轉(zhuǎn)光柵,改變α,則在α+β不變的方向得到不同的波長(zhǎng)。
 
如何選擇二次元影像儀光柵尺,選擇光柵尺主要考慮如下因素:
刻槽密度:刻槽密度G=1/d,d是刻槽間隔,單位為mm。
 
閃耀波長(zhǎng):閃耀波長(zhǎng)為光柵尺最大衍射效率點(diǎn),因此選擇光柵時(shí)應(yīng)盡量選擇閃耀波長(zhǎng)在實(shí)際需要波長(zhǎng)附近。如實(shí)際應(yīng)用在可見光范圍,可選擇閃耀波長(zhǎng)為500nm。
 
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