本发明专利技术涉及光学领域，特别涉及一种线性频域光栅及其设计方法。本发明专利技术的线性频域光栅包括光学玻璃保护层、衍射层和棱镜；衍射介质附着在棱镜上形成所述的衍射层，光学玻璃保护层盖在衍射层上。入射光经过本发明专利技术的线性频域光栅散射后形成的光谱是频率线性的。本发明专利技术的线性频域光栅可用于制作线性频域光谱仪，制作的线性频域光谱仪具有体积小、重量轻、零散器件数目少、组装和调试时间短的优点，有效降低了线性频域光谱仪由于界面反射带来的光损失和光噪声，同时降低了线性频域光谱仪的制造成本。本发明专利技术的线性频域光栅，广泛适用于光学成像OCT、光谱分析、光通讯等现代光谱学领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学领域，特别涉及。
技术介绍
现有的衍射光栅或棱镜对光的散射是波长线性的。这里所谓的散射是波长线性 的，是指现有的衍射光栅或棱镜，由于其入射光波长的不同，其出射光的出射角也不同，其 入射光的波长与出射光的出射角之间存在线性关系。所以，由传统的衍射光栅或棱镜制作 的光谱仪只能是波长线性的。此时，入射光的频率与出射光的出射角之间是非线性的。在很 多场合，需要光学器件对光的散射是频率线性的，即入射光经过特定的光学器件散射之后， 入射光的频率与出射光的出射角之间存在线性关系。
技术实现思路
为了使光学器件对光进行频率线性的散射，本专利技术提出了一种线性频域光栅的设 计方法，包括将衍射介质附着在棱镜上形成衍射层，再盖上一层光学玻璃保护层；由 Ii1 sin 9 != n 2 sin 0 2 得到入射光经过光学玻璃保护层后的出射角，其中^为第一介质的折射率，11 2为 第二介质的折射率，此处的第一介质可以是空气，此处的第二介质是光学玻璃保护层，0i 为入射光入射光学玻璃保护层的入射角，02为入射光经过光学玻璃保护层后的出射角，0 2 也是入射光进入衍射层时的入射角；然后由光栅方程： 入? y ? m = sin 9 2+sin 9 3 得到入射光经过衍射层后的衍射角，其中X为入射光的波长，y为衍射层的单位 条纹数，m为衍射光所在的级数，03为入射光经过衍射层后的衍射角；棱镜的折射率由制作 棱镜的光学材料决定，具体为【主权项】1. 一种线性频域光栅的设计方法，其特征在于，包括将衍射介质附着在棱镜上形成衍 射层，再盖上一层光学玻璃保护层；由 Ii1Sin θ χ= n 2sin θ 2 得到入射光经过光学玻璃保护层后的出射角，其中H1为第一介质的折射率，η2为第二 介质的折射率，G1为入射光入射光学玻璃保护层的入射角，θ2为入射光经过光学玻璃保 护层后的出射角，0 2也是入射光进入衍射层时的入射角；然后由光栅方程： λ · μ · m = sin Θ Jsin Θ 3 得到入射光经过衍射层后的衍射角，其中λ为入射光的波长，μ为衍射层的单位条纹 数，m为衍射光所在的级数，θ3为入射光经过衍射层后的衍射角；棱镜的折射率由制作棱镜 的光学材料决定，具体为其中η ( λ )为棱镜的光学折射率，Kp K2、K3、Lp L2、L3为表征制作棱镜的光学材料的光 学特性的常数参数；对于底角为α的棱镜，由得到入射光经过棱镜后的出射角，其中θ4为入射光经过棱镜后的出射角；由 Θ 3= sin ( μ λ -〇· 5 μ λ c) -sirf1 (0· 5 μ λ c) +sirf1 (η ( λ ) cos α ) 对波数的微分式对波数的微分式其中，λ。为入射光谱的中心波长，k为波数，k = 2 π / λ ;k。为入射光谱的中心波长所 对应的波数，k。= 2 π / λ。;选择适当的K i、K2、K3、L2、L#P衍射层的单位条纹数μ，令 θ' 4(k)对波数k为常数。2. 如权利要求1所述的一种线性频域光栅的设计方法，其特征在于，所述棱镜是等角 棱镜。3. -种线性频域光栅，其特征在于，所述的线性频域光栅包括光学玻璃保护层、衍射层 和棱镜；衍射介质附着在棱镜上形成所述的衍射层，光学玻璃保护层盖在衍射层上。4. 如权利要求3所述的一种线性频域光栅，其特征在于，所述棱镜的K i、K2、K3、U、L2、 LjP衍射层的单位条纹数μ满足如下条件：下列算式对波数k为常数；其中，k = 2π/λ，λ为入射光的波长；1、1(2、1(3山山儿3为表征制 作棱镜的光学材料的光学特性的常数参数），η(λ) 为棱镜的光学折射率；Θ 3为入射光经过衍射层后的衍射角；α为棱镜的底角；k。为入射光 谱的中心波长所对应的波数，k。= 2π/λ。，λ。为入射光谱的中心波长。5. 如权利要求3所述的一种线性频域光栅，其特征在于，所述棱镜可以是等角棱镜。【专利摘要】本专利技术涉及光学领域，特别涉及。本专利技术的线性频域光栅包括光学玻璃保护层、衍射层和棱镜；衍射介质附着在棱镜上形成所述的衍射层，光学玻璃保护层盖在衍射层上。入射光经过本专利技术的线性频域光栅散射后形成的光谱是频率线性的。本专利技术的线性频域光栅可用于制作线性频域光谱仪，制作的线性频域光谱仪具有体积小、重量轻、零散器件数目少、组装和调试时间短的优点，有效降低了线性频域光谱仪由于界面反射带来的光损失和光噪声，同时降低了线性频域光谱仪的制造成本。本专利技术的线性频域光栅，广泛适用于光学成像OCT、光谱分析、光通讯等现代光谱学领域。【IPC分类】G02B5-04, G02B5-18【公开号】CN104765085【申请号】CN201510126357【专利技术人】胡志林 【申请人】美昇科技（成都）有限公司【公开日】2015年7月8日【申请日】2015年3月23日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种线性频域光栅的设计方法，其特征在于，包括将衍射介质附着在棱镜上形成衍射层，再盖上一层光学玻璃保护层；由n1sinθ1＝n2sinθ2得到入射光经过光学玻璃保护层后的出射角，其中n1为第一介质的折射率，n2为第二介质的折射率，θ1为入射光入射光学玻璃保护层的入射角，θ2为入射光经过光学玻璃保护层后的出射角，θ2也是入射光进入衍射层时的入射角；然后由光栅方程：λ·μ·m＝sinθ2+sinθ3得到入射光经过衍射层后的衍射角，其中λ为入射光的波长，μ为衍射层的单位条纹数，m为衍射光所在的级数，θ3为入射光经过衍射层后的衍射角；棱镜的折射率由制作棱镜的光学材料决定，具体为n(λ)=1+λ2(K1λ2-L1+K2λ2-L2+K3λ2-L3),]]>其中n(λ)为棱镜的光学折射率，K1、K2、K3、L1、L2、L3为表征制作棱镜的光学材料的光学特性的常数参数；对于底角为α的棱镜，由θ4=sin-1[sin(2αn(λ)2*sinθ32+sinθ3cos(2α))]]]>得到入射光经过棱镜后的出射角，其中θ4为入射光经过棱镜后的出射角；由θ3＝sin‑1(μλ‑0.5μλc)‑sin‑1(0.5μλc)+sin‑1(n(λ)cosα)对波数的微分式δθ3=-μ2πk2δk1-μ24π2(1k-0.51kc)2+cosαδn1-n(λ)2cosα2=-μ2πk2·δk1-μ24π2(1k-0.51kc)2+cosα·n′(k)·δk1-n(λ)2cosα2=(-μ2πk2·11-μ24π2(1k-0.51kc)2+cosα·n′(k)1-n(λ)2cosα2)=θ3′(k)·δk]]>n(λ)=1+λ2(K1λ2-L1+K2λ2-L2+K3λ2-L3)]]>对波数的微分式δn=k4π2·K1L1(1-L14π2k2)2+K2L2(1-L24π2k2)2+K3L3(1-L34π2k2)21+K11-L14π2k2+K21-L24π2k2+K31-L34π2k2·δk=n′(k)·δk]]>和θ4=sin-1[sin(2α)n(λ)2-sinθ32+sinθ3cos(2α)]]]>对波数的微分式δθ4=cos2αcosθ3δθ3+sin2αnδn-sinθ3cosθ3δθ3n(λ)2-sinθ321-[sin(2α)n(λ)2-sinθ32+sinθ3cos(2α)]2=[(cot2α·n(λ)2-sinθ32-sinθ3)·cosθ3·θ3′(k)+n(λ)·n′(k)n(λ)2-sinθ32·1sin(2α)2-[n(λ)2-sinθ32+sinθ3cot(2α)]2]·δk=θ4′(k)·δk]]>得到δθ4={k4π2·(K1L1(1-L14π2k2)2+K2L2(1-L24π2k2)2+K3L3(1-L34π2k2)2)n(λ)2-sinθ32+2μπ&Cent...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡志林，
申请(专利权)人：美昇科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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