第36卷，第3期 2016年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36,No. 3 pp857863
March，2016
在线诊断光谱仪用光栅制作误差对光谱成像的影响及补偿
姜岩秀1，2，巴音贺希格1，，杨硕12，赵旭龙1，2，吴娜，李文昊
1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033 2.中国科学院大学，北京100049
摘·要为制作应用于在线诊断光谱仪的高分辨率光栅，通过分析记录参数误差对光概刻线密度、聚焦曲线、谱像宽度等的影响及规律，提出相应的补偿方法是必要前提。基于费马原理、光程差理论及像差理论，分析了光光谱性能对记录参数误差的影响及其敏感性。在光据使用参数固定的情况下，记录角度误差对光谱性能影响较大，在光橱设计时可通过对记录角度加权的方法来提高记录角度的取值的精确度；记录臂长误差对光谱性能影响较小；记录臀长和记录角度的相对误差决定了其对光栅光谱性能影响程度。结果表明，单侧记录臂长和角度误差对光谱性能的影响，可分别通过调节两臂臂长及角度的相对误差进行补偿。由此可以确定对应用于在线监测光谱仪光栅成像质量影响较大的误差因索，并给出制作误差的相应补偿方法，
降低曝光系统的调试难度，为制作在线诊断光谱仪用高分辨率光栅提供理论指导。关键调平面变栅距全息光栅；分辨率；刻线密度误差；聚焦曲线；谱像宽度
中图分类号：0443.4
文献标识码：A
引言
DOI: 10, 3964/j. issn. 1000-0593(2016)03-0857-07
参数对曙光光路系统进行调试，通过选择不同的位移记录参数及角度记录参数即可以制作出不同刻线密度函数的变间距全息光栅。在曝光系统调试过程中，两个点光源的空间位置
同步辐射光源由于其连续光谱、高准直性、高亮度、具有偏振以及脉冲时间结构，同时其光谱性能可预知和精确调节等特点，广泛应用于基础科学、物质科学和生命科学等科学研究领域[1-5)。大连化物所相干光源(DCLS)作为第四代同步辐射光源的光学设计相比前三代同步输射光源面临着新的挑战[，其中光源的光谱在线诊断即为其中难题之一，采用超环面镜和光栅构成光谱仪，用于对光源进行在线诊断，要求光谱仪分辨本领达至120007。由于使用光谱为50～150 nm的极紫外波段，考虑到保持较高的能量传输特性和后续光束线传播，选择平面变栅距光栅作为此光谱仪的核心元件较为合理[7,8。
目前在科研、生产中较多使用球面波曝光系统制作全息光栅。使用球面波曝光可以令基底表面不同的点以不同的于涉角度喉光，形成变距光栅，通过合理的选择记录参数可以消除特定阶次像差(9-12)，这种眼光光路光学元件较少，且仅有4个记录参数，光路调节相对较为简单，可以制作出高质量的光栅，在实际制作中较多采用球面波曝光系统。
变栅距全息光栅掩模的制作主要是根据设计得到的记录收稿日期：2014-09-18，修订日期：2015-01-28
基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项(2011YQ120023)资助
误差无法严格按照设计值放置，各个记录参数必然在其位置附近产生漂移，这--漂移量即为记录参数误差，而制作误差必然会影响平面变栅距全息光概的刻线密度函数分布，变榻距光栅的自案焦以及像差校正能力是由于栅距按一定规律变化获得的，即光栅刻线密度变化直接影响其聚焦曲线以及谱像宽度，而谱像宽度越宽分辨能力越低。由于这些误差的存在会导致制作的平面变棚距光无法满足光谱仪器的高分辨率要求。鉴于此，必须对设计的变栅距光栅制作误差对刻线密度、聚焦曲线及谱线宽度的影响进行数值分析，分别计算记录臂长和记录角度存在误差时的光栅光谱分辨能力，并分析其变化规律，从面找到记录参数误差的补偿方法，旨在为应用于在线诊断光谱仪的高分辨率平面变栅距全息光栅的设计与制作提供理论指导。
变栅距光栅的优化设计
图1为变间距全息光栅的球面波记录光路图。如图所示，曝光系统由两个点光源C，D和一个平面基底组成，C，
作简介：姜岩秀，1987年生，中国科学院大学博士研究生
e-mail; jiangyanxiup@163. com
*通讯联系人e-mail：bayin888@sina,com 万方数据