Фокусирующие дифракционные решетки и их аберрационные свойства. Приборы на их основе

• Автор: Бажанов, Юрий Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 368 с. : ил.

ГЛАВА 1 МЕТОДЫ РАСЧЁТА КАЧЕСТВА СПЕКТРАЛЬНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, ДАВАЕМОГО ДИФРАКЦИОННЫМИ РЕШЕТКАМИ
1.1. Теория плоской дифракционной решётки
1.1.1 Электромагнитная теория
1.1.2 Скалярная теория
1.2. Расчет хода лучей
1.3. Функция оптического пути
1.3.1 Разложение функции оптического пути
1.3.2 Аберрации 1-го - 3-го порядков
1.4. Критерии качества спектрального изображения
1.5. Выводы
ГЛАВА 2 ЗАВИСИМОСТЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ШТРИХОВ ОТ МЕТОДА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОГНУТЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЁТОК
2.1. Параметры вогнутой решетки с произвольным расположением штрихов
2.2. Нарезные дифракционные решетки
2.2.1. Параметры дифракционных решеток, изготовленных при наклоне плоскости резания
2.2.2. Методы изготовления решеток с переменным шагом
2.3. Голограммные дифракционные решетки
2.3.1. Запись в гомоцентрических пучках
2.3.2. Запись в астигматических пучках
2.4. Распределение эффективности по поверхности вогнутых дифракционных решеток
2.5. Выводы
ГЛАВА 3 ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ВОГНУТЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЁТОК
3.1. Расчёт параметров стигматических дифракционных решёток
3.1.1. Стигматические голограммные решетки
3.1.2. Стигматические нарезные решетки
3.2. Минимизация аберраций 1-го порядка в различных схемах спектральных приборов
3.2.1.Схемы с постоянным углом падения
3.2.2.Схемы с поворотом решетки
3.3. Компенсация аберраций 2-го и 3-го порядков
3.3.1.Оценочные функции
3.3.2. Оптимизация параметров
3.4. Минимизация ширины аппаратной функции спектрального прибора
3.5. Расчёт различных оптических схем спектральных приборов с фокусирующими дифракционными решётками
3.5.1. Схема спектрографа на круге Роуланда
3.5.2. Схема спектрографа с плоским полем
3.5.3. Схема спектрографа с фокусировкой на окружности
3.5.4. Схема монохроматора с простым вращением решётки
3.5.5. Схема монохроматора с вращением решётки и одновременным перемещением щели в направлении решётки
3.5.6. Схема монохроматора с одновременным вращением и перемещением решётки в направлении щели
3.6. Выводы
ГЛАВА 4 ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЕ ДИФРАКЦИОННЫЕ
РЕШЕТКИ
4.1. Основные характеристики решетчатых элементов связи
4.1.1. Методы расчёта энергетических характеристик
4.1.2. Влияние формы штрихов решетки на эффективность УВВ
4.1.3. Расчет энергетических характеристик УВВ с максимальной эффективностью
4.2. Дифракционные решётки на планарном волноводе
4.2.1. Аберрационные характеристики
4.2.2. Расчёт оптической схемы интегрально-оптического устройства дискового звукоснимателя
4.3. Фокусирующая решетка на вогнутой поверхности оптического волновода
4.3.1. Аберрационные характеристики
4.3.2. Результаты расчётов
4.4. Круговые дифракционные решётки на поверхности волновода
4.4.1. Аберрации круговой решётки, стигматизм
4.4.2. Аксиально-симметричные поверхностные волны
4.4.3. Дифракционный интеграл
4.4.4. Дифракционная эффективность
4.5.Вывод ы
ГЛАВА 5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ ФОКУСИРУЮЩИХ
ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЁТОК В ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРАХ И УСТРОЙСТВАХ
5.1. Приборы атомно-эмиссионного спектрального анализа
5.1.1. Дифракционные спектрографы ДФС-460, ДФС-461, ДФС-462
5.1.2. Многоэлементные эмиссионные спектрометры МЭС-1000 и МЭС
5.1.3. Спектрометр ББ-ОІ
5.2. Приборы атомно-абсорбционного спектрального анализа
5.2.1. Атомно-абсорбционный спектрофотометр СА

5.2.2. Атомно-абсорбционный спектрофотометр СА
5.2.3. Монохроматор для атомно-абсорбционных спектрофотометров «Спираль-19» и «Атомик-2000»
5.3. Приборы для анализа спектров флюоресценции и комбинационного рассеяния
5.3.1. Спектрофлюориметры
5.3.2. Анализатор природного газа на основе комбинационного рассеяния света
5.4. Приборы для анализа спектров мягкого рентгеновского излучения
5.5. Устройства для волоконно-оптических линий связи
5.5.1. Мульти/демультиплексоры
5.5.2. Устройства деления мощности излучения в ВОЛС
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

1.5. Выводы
1. Проведён обзор методов расчёта дифракционной эффективности решёток, основанных на электромагнитной и скалярной теориях. Подробно рассмотрены методы, используемые при расчётах в настоящей работе. Приведены пределы применимости этих методов.
2. Даётся краткий обзор методов расчёта хода лучей, отражённых вогнутыми дифракционными решётками с искривлёнными неравноотстоящими штрихами, изготовленных как голографическим методом, так и методом нарезания, выделены наиболее перспективные методы использования.
3. Классические формулы для расчёта приближённых значений аберраций с помощью дифференцирования разложения ФОП в ряд по координатам на решётке приведены в виде, включающем практически все формы поверхностей, применяемых для изготовления дифракционных решёток.
4. Известно, что точные формулы аберраций различных порядков можно найти, если разложить в ряды выражения аберраций, полученные из уравнения хода лучей. В работе показано, что эти соотношения не только подтверждают ранее известные эмпирические формулы, учитывающие влияние величины астигматизма первого порядка на аберрации второго, но и выявляют зависимость аберраций 2-го порядка от величины дефокусировки.
5. Приводятся основные критерии оценки качества спектрального изображения. Подчёркивается особая роль аппаратной функции спектрального прибора.