CS218939B1

CS218939B1 - A method of mirroring a wavefront of metal plates for engraved diffraction gratings

Info

Publication number: CS218939B1
Application number: CS874080A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Jirout
Original assignee: Miroslav Jirout
Priority date: 1980-12-11
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Vynález řeší možnost 'vytváření difrakční (ohybové) mřížky rycím diamantovým nástrojem do celokovové niklové desky, umožňující vytvářet repliky galvanoplastikou. Podstata řešení spočívá 'v tom, že se prvý vryp vytváří se šířkou přesahující délku mřížkové konstanty a další vrypy se vytvářejí s přesahem do prodloužené části předchozího vrypu.The invention solves the possibility of creating a diffraction (bending) grating with a diamond engraving tool in an all-metal nickel plate, allowing replicas to be created by electroplating. The essence of the solution lies in the fact that the first notch is created with a width exceeding the length of the grating constant and the subsequent notches are created with an overlap into the extended part of the previous notch.

Description

Vynález se týká způsobu ozrcadlení vlnoplochy kovových desek pro difrakční mřížky ryté kovové matrice.The present invention relates to a method of mirroring a wavefront of metal plates for diffraction gratings of an engraved metal matrix.

Difrakční (ohybová) mřížka v podstatě představuje řadu velmi jemných a úzkých rovnoběžných vrypů vytvořených na zrcadlové ploše, kladených vedle sebe tak těsně, že mezery mezi jednotlivými vrypy jsou viditelné i pod mikroskopem dosti neurčitě. Plochy vrypů, které se svými odstupy blíží vlnové délce světla, rozkládají pod daným úhlem dopadající rovnoběžný svazek světla v širokém úhlu a způsobují jeho interferenci.The diffraction grating essentially represents a series of very fine and narrow parallel scratches formed on the mirror surface, so close to each other that the gaps between the individual scratches are visible even indefinitely under the microscope. The areas of the scratches, which are spaced closer to the wavelength of light, decompose the incident parallel beam of light at a given angle at a wide angle and cause its interference.

Zhotovení difrakčních mřížek zůstává jedním z nejobtížnějších úkolů požadovaných od fyziků a mechaniků, neboť vyžaduje vytvoření řady rovnoběžných čar, rozmístěných s přesností řádově jedné milióntiny mm.Making diffraction gratings remains one of the most difficult tasks required of physicists and mechanics, since it requires the creation of a series of parallel lines, spaced to the nearest one millionth of a millimeter.

Dosud se difrakční mřížka zhotovuje diamantovým nástrojem jako řada vrypů do povrchu kovové tenké vrstvičky, vakuově napařené na skleněné zbroušené, opticky rovné desce.Until now, the diffraction grating is made with a diamond tool as a series of engravings into the surface of a metal thin film, vacuum-vaporized on a glass ground optically flat plate.

Takto vytvořené difrakční mřížky potom slouží např. jako matrice ke zhotovování replik (otisků], což se provádí např. technikou podle Mertonovy školy tak, že se zhotoví odlitek matrice pomocí nálevu z plastické, vhodně viskosní hmoty. Po zaschnutí a odpaření rozpouštědla vzniklá blána — rematrice — věrně kopírující vlnoplochu mřížky, se sejme a přenese na zbolbtnalou želatinovou vrstvu na skleněné desce. Po vysušení želatiny a sejmutí blány — rematrice — vznikne otisk přesně odpovídající původní mřížce. Po vytvrzení želatinové vrstvy lze otisk mřížky vakuově pokovit, má-li sloužit jako mřížka odrazová. Jako nosiče vlnoplochy matrice i replik se v tomto případě používají skleněné, broušené opticky rovné desky ze skla o nízkém koeficientu tepelné roztažností.The diffraction gratings thus formed are then used, for example, as matrices for making replicas (fingerprints), which is carried out, for example, by the Merton School technique, such that the die casting is made using a plastic, suitably viscous mass. rematrice - faithfully copying the wavefront of the grid, is removed and transferred to the greasy gelatin layer on the glass plate. In this case, glass, ground optically flat glass plates with a low coefficient of thermal expansion coefficient are used as carriers of the wavefront of the matrix and the replicas.

Uvedenou technologií zhotovené vlastní matrice, tak i otisky (repliky) slouží jako rozkladový člen pro výrobu monochromátoru spektrálních fotometrů, spektrografů, spektroskopů atp. Snaha vytvářet vlnoplochu do celokovcvého nosiče s chladicím okruhem, např. pro přesné určení vlnové délky laserového záření nebo pro zhotovování replik galvanoplastikou narážela na problém vytvoření zrcadlové plochy na nekaleném, tedy měkkém celokovovém, např. niklovém nosiči. Běžnými způsoby dokončovacího oleštění nelze na desce z čistého niklu vytvořit zrcadlovou plochu při zachování požadované optické roviny.Own matrix made by this technology, as well as imprints (replicas) serve as a decomposition member for the production of monochromator of spectral photometers, spectrographs, spectroscopes, etc. The effort to form a wavefront into a full-metal carrier with a cooling circuit, for example to accurately determine the wavelength of laser radiation or to make replicas by electroforming, has encountered the problem of creating a mirror surface on a non-hardened, i.e. soft, all-metal, eg nickel carrier. By means of conventional finishing polishing, it is not possible to create a mirror surface on the pure nickel plate while maintaining the desired optical plane.

Nevýhody z podstatné části odstraňuje způsob ozrcadlení vlnoplochy kovových desek pro difrakční mřížky ryté matrice podle vynálezu, jehož podstatou je, že do broušeného a na drsnost povrchu Ra 0,4 až 0,2 μΐη lepováním upraveného povrchu kovového nosiče se vytvoří prvý vryp, jehož šířka přesahuje délku mřížkové konstanty, načež další vrypy se s přesahem vytvoří do části prodloužené a rycím nástrojem vysoce ozrcadlené pracovní plochy předchozího vrypu.The method of mirroring the wavefront of the metal plates for the diffraction gratings of the engraved matrix according to the invention is essentially eliminated by the disadvantage that the first scratch, the width of which has a width, is formed into the ground and surface roughness Ra 0.4 to 0.2 μΐη. exceeds the length of the lattice constant, whereupon further scratches are formed overlapping into a part of the elongated and engraved surface of the previous scratch by the engraving tool.

Uvedený způsob umožňuje vytvořit difrakční mřížku do celokovové s výhodou niklové desky, čímž je dále umožněno vytvářet repliky galvanoplastickým způsobem. Překrytí jednotlivých vrypů také umožňuje použít desky bez opracování do vysokého zrcadlového lesku, přitom výsledná vlnoplocha je po celém povrchu vysoce doleštěna plastickou deformací činností rycího diamantového nástroje.Said method makes it possible to form a diffraction grating into a all-metal preferably nickel plate, whereby it is furthermore possible to form replicas in a galvanoplastic manner. The overlapping of the individual scratches also makes it possible to use the plates without machining to a high mirror gloss, whereby the resulting wavefront is highly polished over the entire surface by plastic deformation by the operation of the engraving diamond tool.

Ozrcadlení vlnoplochy kovových desek pro difrakční mřížky ryté, je blíže vysvětleno pomocí vyobrazení, kde v příčných řezech mnohonásobně zvětšených jsou znázorněny nosiče s vytvořenými vrypy difrakční mřížky — obr. 1 stávajícím způsobem a obr. 2 způsobem podle vynálezu.Reflection of the wavefront of the metal plates for engraved diffraction gratings is explained in more detail by means of the drawing, in which the cross-sectional views of the diffraction grating shown in FIG.

Běžně se difrakční mřížka rytá vytváří pomocí diamantového nástroje do vrstvičky 2, např. hliníku, napařeném na skleněné broušené opticky rovné podložce 1. Z obr. 1 je také patrný odstup jednotlivých vrypů s meziplochou původní napařené vrstvičky hliníku — pohybující se v podstatě v hodnotných desetin mikrometru.Normally, an engraved diffraction grating is formed by a diamond tool into a layer 2, eg aluminum, steamed on a glass ground optically flat substrate 1. Figure 1 also shows the spacing of the individual scratches with the area of the original steamed aluminum layer - substantially in tenths micrometer.

Podle vynálezu je možno difrakční mřížku vytvořit přímo do destičky celokovové s výhodou niklové, s tím, že horní plocha 3 destičky nevyžaduje zrcadlový lesk, neboť celá vlnoplocha mřížky je vytvořena rycím nástrojem, a to minimálně v hodnotách X pod horní plochou 3 — hodnota X tedy v podstatě představuje zónu přípustných nerovností po lapování včetně jinak téměř neodstranitelné krystalické struktury, čímž vznikne homogenní vysoce ozrcadlená vlnoplocha.According to the invention, the diffraction grating can be formed directly into the plate, all-metal preferably nickel, provided that the top surface 3 of the plate does not require a mirror shine, since the entire wavefront of the grid is formed by a scratching tool. it basically represents a zone of permissible inequalities after lapping, including an otherwise almost irremovable crystalline structure, thereby producing a homogeneous highly mirrored wavefront.

Na obr. 2 je dále patrno přesazení b dalšího vrypu do již vytvořené vysoce ozrcadlené plochy vytvořené předchozím vrypem. Dále je z obr. 2 patrna mřížková konstanta a, tedy vzdálenost sousedních vrypů.FIG. 2 further shows the offset b of the next notch into the already formed high-mirror surface formed by the previous notch. In addition, FIG. 2 shows the lattice constant a, that is, the spacing of adjacent notches.

Claims

SUBJECT

Method of mirroring a wavefront of metal plates for diffraction gratings of an engraved metal matrix, characterized in that a first scratch, whose width overlapping the length of the lattice constant (e.g. a), whereupon further scratches are overlapped (b) into a part of the elongated and highly mirrored work surface of the previous scratch.