автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Дифракционные решетки нового поколения. Их теория, изготовление и применение в спектральных приборах

Мммиси'рсгво обрахшаиия 1'осснГсскоГ| фслсрашш СЛ11КТ-1 ИПТТ'БУРГСКИЙ ГОСУДЛРС 1131:1 II1ЫЙ III 1С I И ГУ! ТОЧНОЙ

мгхлпики и оптики ( П-:хнич1:с кий уииылчипл)

На нраиач рукописи

РТ5 ОД 2 2 ДЕК 2ЭСЭ

Соко.юьа Плена Ллексеенна

Дифракционные Решетки Нового Поколения. Их Теория, Изготовление и Применение в Спектральных

Приборах

Спсииа1ып>с1ь 05 II 07-Ошпческие и омшко-ыекчроиные прнооры

Лнюрсфераг .пкссркиши па соискание \чсии11 и сними локшра 1с\шг1сскмх на>к

( аик1-11с1сро\р1 2 ОМ)

Работа выполнена в Ш1ИОП В1ЩГОИ им. С И. Вавилова и Университете Бейра Интериор, Португалия

Официальные оппоненты:

-доктор технических наук, профессор Псйсахсон И.В.

-доктор технических наук, иро(|1ессор Нагибина И М.

-доктор физико-математических наук, профессор Козлов М.Г.

Ведущая организация

ВИЦ 1"УП ВНИИМ им. Д И. Менделеева.

(9

Защита состоится " " декабря 2000 г. в на заседании специализированного совета Д 053.26.01 ИТМО по адресу: 197101, г. Санкт - Петербург, ул. Саблинская, 14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТМО

К МО. №. О

Актуальность работы.

Сферическая погнутая дифракционная решетка была выбрана н качестве диспергирующего члемеши для множества спекзрометров. Более современное применение таких решеток -разработка мультеплексоров-демультиатексоров для волокошю - оптических сетей. Погнутая решетка работает как фокусирующий члемягг и может быть единственным оптическим члеметом устройства, что упрощает его юстировку и увеличивает пропускание . Однако, она обладает аберрациями. Обычный метод записи вогнутой дифракционной решетки предусматривает использование интерференции дата сферических полн сформированных делением и расширением лазерного луча, дает возможность минимизировать три основных аберрации, дефокусировку, меридиональную кому и астигматизм первого порядка. Для широког о диапазона спектрометров чти решетки могут использоваться с достаточно хорошими результатам. Однако, если мы хотим спроектировать спектрометр с увеличенной апертурой, широкой спектральной областью или чрезвычайно высоким разрешением, мы должны учесть по крайней мере еще две аберрации - сагттальную кому и сферическую аберрацию. Мы также должны решать эту проблему в проектировании демультиплексоров , в которых геометрический размер аберрационного изображения не должен превышать диаметр световода .Это можно сделать, используя асферические волновые фронты для записи решеток. Так как преломляющая оптика не подходит для голографической регистрации из-за рассеивания, эти системы могут включать зеркала или дифракционные решетки. Двухступенчатая запись позволяет вдвое увеличить число параметров оптимизации оптической схемы, что дает возможность проектировать спектральные приборы со значительно улучшенными характеристиками. Некоторые из рассмотрашых в настоящей работе дифракционных решеток невозможно получить другими существующими методами.

Использование записи во встречных пучках, наряду с более полной компенсацией сагиттальной комы, позволяет получал. решснси с блеском, хгерп етические характеристики которых эквивалентны энергетическим характеристикам

нарезных решеток, а в случае высокоапертурных вогнутых решеток с малым углом блеска, даже лучше, чем у нарезных решеток. Двухступенчатая запись дифракционных решеток в попутных пучках , а также одноступенчатая запись во встречных пучках были также рассмотрены другими авторами. Объединение этих двух методов в одном, которое, собственно, не было объединением существующих методов, а развивалось паратлельно им, осуществлено впервые. Определенные преимущества п технологии изготовления имеют решегки, таписашпле при помощи падающего и отраженного пучков. Отмечено, однако, что возможное™ исправлешы аберраций у таких решеток, записанных в наиболее технологически приемлемых схемах, весьма ограничены. Следовательно, расширение этих возможностей, расемотрешюе в настоящей работе, является логическим продолжением развития дифракшошюй решетки как части спектрального прибора. В настоящее время уже существует ряд разработок спектральных приборов, оггпшальную решетку для которых невозможно изготовить ни одним из ранее известных методов.

Актуальность настоящей работы в том, что она открывает возможность изготовления таких решеток, и, в дальнейшем, возможность разработки нового класса спектральных приборов с улучшенными характеристикалш. Цель и задачи работы.

Целью настоящей работы является разработка аберрационной теории дифракшонных решеюк. записанных во везречных пучках в двухступенчатой схеме, разработка практических меюдов изготовления таких решеток нового поколешь, применение которых в спектральных приборах позволяет значительно улучшить их характеристики.

Для доепгж'сния ука шиной цели феСхшалось ренпгп. слс;ующие задачи:

1. Построить функцию оптического пути для случая записи во встречных пучках с использованием аберрационных волновых фронтов, разложзпъ ее в степенной ряд и вычислить коэффициенты, соответствующие основным аберрациям.

2. Минимизируя ни коэффициенты для различных оптических схем спектральных приборов (или совместно с оптимизацией параметров ттих схем), разработать схемы записи голираммных решепж, обладающих улучшенными, ранее недостижимыми характеристиками.

3. Построить рассчитанные установки и изготовил. экспериментальные дифракционные решетки, чтобы нронершь технологически реализуемость новых схем записи.

4. Проанализировать возможность и целесообразность применения дифракционных решегок нового поколения п оптических схемах спектральных приборов для различных приложений.

Научная ноннша работы заключается в том, что в ее рамках впервые:

Разработана геометрическая теория двухступенчатой записи голограммной дифракционной решетец во веточных пучках. Построены лабораторные установи! для записи голограммных дифракционных решеток во встречных пучках , параметры которых рассчитаны с использованием выведенных формул. П1Х)блема компенеащш преломления записывающего пучка на задней поверхности заготовки решетки решена при помощи записи решепси -объектива через заготовку конечной решетки. На построенных установках изготовлены первые дифракшюшгые решетки.

Разработшшая теория расширена для метода записи дифракционных решеток при помощи падающего и отраженного пучков, позволяющего использовать пространственно некогерешное освещение.

Проанализированы аберрационные характеристики решеток, записанных этим методом в его классическом варианте, а также показаны возможности модификации метода для расширения возможностей компенсации аберраций решеток, записанных таким образом.

Проанализирована целесообразность использования этого метода для записи решеток для различных спектральных приборов. Показаны его ограничения, а также намечена перспектива дальнейшего развили метода - трехступенчатая регистрация.

Построена лабораторная установка для двухступенчатой записи голо1раммных дифракционных решеток в пространственно нскогерентном свете при помощи падающего и отраженного пучков. На этой установке изготовлены дифракционные решеткн. имеющие 3600 пггрихоп па миллиметр с аберрационными характеристиками, которые невозможно реализовать ни одним из ранее существующих методов.

Разработаны оптические схемы спектральных приборов различною назначения, л которых используются как дифракционные решетки, изготавливаемые известными ранее меч одами, гак и дифракционные решетки ноною поколения, записанные во встречных пучках в двухступенчатой регистрации. Показано, в каких случаях применение новых дифракциошшх решеток может улучшить спектральные или энергетические характеристики прибора.

Построена геометрическая теория двойного монохроматора. Построена функция оптического пути для двойного монохроматора, и выведена формула расчета члена ее разложения в степешгой ряд, отвечающего за дефокусировку. На основе результатов минимизации полученного выражения проанализирована возможность построения двойного монохроматора таким образом, чтобы второй монохроматор частично компенсировал аберрации первого. Замечено, что в схеме двойного монохроматора при определенных условиях автоматически осуществляется компенсация астигматизма второю порядка. Г>го позволяет использовать угол отклонешы схемы для более полной компенсации других аберраций и разрабатывать двойные монохроматоры с улучшенными характеристикам.

Практическая ценность работы заключается в том, что ее

результата позволили ии отлип, дифракционные решетки с ранее недостижимыми аберрационными свойствами Применение таких решеюк в спектральных приборах позволит существенно улучшим, их характеристики. Кроме того, результаты рабопл иошолили создан, ряд уникальных приборов доя

решения специфических задач сиемралмю! о акаипа Материалы диссертации полезны кик для специалистов, занимающихся расчетом, проекгированием и изготовлением спектральных ггрибороп, так и для ппгрокого круга польювателей спектральной аппаратуры.

Основные положения н результаты. выносимые на защиту-

1. Метод изготовления голограммной дифракционной решетки во встречных пучках, в котором пучок, падающий на чаю гонку с ее задней стороны, сформирован при помощи другой дифракционной решетки.

•Метод позволяет изготавливать дифракционные решетки с улучшенными спектральными и -энергетическими характеристиками, нклмчая решетки, которые невозможно изготовит пп од1шм из ранее существующих методов. •И случае записи голограммной дифракционной решсиси но встречных пучках компенсация астигматизма первого порядка и сапптальной комы осуществляется при близких значениях параметров зиписи.

•Использование дифракционной решетки в качестве объектива для записи другой дифракционной решетки позволяет в два раза увеличить число параметров оптимизации записывающей установки.

•Дифракционная решетка-объектив, записанная через -иго гонку конечной решетки, компенсирует аберрации, связашпле с преломлением записывающего пучка на задней стороне заготовки конечной решетки.

•Дифракционные решетки, записанные во встречных пучках, обладают постоянным по поверхности утлом блеска. Только таким образом можно изготовить высокоапертурные вогнутые решетки с малым утлом блеска и сплошной "нарезкой".

2. Геометрическая теория дифракционной решетки, записашюй во встречных пучках в двухступенчатой схеме.

•Оптические схемы записи голограммных дифракционных решеток, рассчитанные при помощи -пой теории, обеспечивают более полную компенсацию аберраций получаемых решеток, чем схемы, рассчитанные другими методами.

3. Геометрическая теория двойного монохроматора.

•Использование -пой теории для расчета оптических схем двойных монохроматоров дает возможность значительно улучшить их спектральные характеристики.

4. Оригинальные оптические схемы спектральных приборов для различных приложений:

ГЬггидиапазонный спектрофаф с плоским полем, оригинальная оптическая схема которого обеспечивает более полную компенсацию аберраций, чем это возможно для существующих схем двух и трех диапазонных спектро1рафоп. •В случае изменения диапазона спектра при помощи изменения положения входной щели, в отличие от сканирования поворотом дифракционной решетки, фокальные свойспш сохриияюк'м .

Спектрограф с плоским полем для анализа рассеяния Томпсона в плазме ТОКАМАКа, обеспечивающий пространственное разрешение в вертикальном направлении.

Спектрофаф с матричным фотоприемником и тремя дифракционными решетками, расположенными друг над друг ом. •Использование голограммпых дафракциоцных решегок в -лом спектрометре позволяет скомпенсировать асшг маппм второго порядка периферийных решеток. Спектрофаф с фотонриемником в виде двух линеек и ;шумя наклонными дифракционными решетками.

Предварительный монохроматор для спектрометра для измерения скорости плазмы, основшпплй на оптической схеме, в которой дифракционная решетка освещена сходящимся пучком лучей.

Высокор;прешающий спектрометр для диагностики плазмы ТОКАМАКа, содержаний две дифракционные решетки 2700 мм'1, вторая из которых компенсирует аберрации первой

Двухканатьный монохроматический осветитель с вогнутой дифракцио!шой решеткой и оригинальной системой сканирования спектра.

Вариант демультиилексора с улучшенными аберрационными характеристикам! Двойной монохроматор, в котором второй монохрома юр частично компенсирует аберрации первого.

•13 двойном мопохроматоре со сложением дисперсий возможна полная компенсация астигматизма иторого порядка.

•В двойном мопохроматоре с малым углом отклонения возможно скомпенсировать дефокусировку в грех точках рабочего спектрального диапазона.

Личный вклад автора. Ike результаты, изложенные н настоящей работе, получены лично автором или под руководством автора и непосредственном его участии.

Структура и объем диссертации-

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Первая глава содержит три раздела, вторая - один раздел, третья - два раздела, четвертая - шесть разделов. Материалы изложены на 283 страницах, включая. 111 рисунков и список литературы (138 наименований) на 5 страшщах.

Краткое содержание работы.

Во введении рассмотрена история изготовления дифракционных решеток, определено место настоящей работы в этой истории, показана ее актуальность, сформулированы цель и задачи исследований, приведено краткое содержание работы.

В первой главе на основе литературных данных проанализировано развитие знаний о дифракционной решетке как элемеше спектральног о прибора. В разделе 1.1. рассмотрено развитие электромаппптюй теории решетки, позволяющей нам отшсыватъ ее энергетическую эффективность. В разделе 1.2 рассмотрены голотраммные решетки, их свойства и технология изготовлешш. В разделе 1.3 вогнутые решетки рассмотрены как с точки зрения аберрационной теории, так и с точки зренты энергетической эффективности. Отмечены преимущества вогнутых решеток, загшеашшх во встречных пучках,

которые наряду с фокусирующими свойствами обладают постоянным по поверхности углом блеска. Отмечено, однако, что возможности исправления аберраций у таких решеток, записанных в наиболее технологически приемлемых схемах, весьма ограничены.

Во второй главе изложена развшоя автором геометрическая теория дифракционной решетки, записанной во встречных пучках в двухступенчатой схеме. Функция оптического пути для луча, выходящего из точки А и дифрагированого в точке Р (х, у, /) па к - том нприхе в направлешш РВ

В нашей системе записи луч длины волны ^ выходящий из точки Л*(хА0| УлоУлД дифрагирует в точке I" (хо, у0,?.0) в направлении точки Р(х,у,7.) на заготовке в. Луч ОР дпшы волны /.о направляется в точку Р из точки 1Ххп,Уо,^п>) Интерференционные полосы, формируемые на поверхности заготовки решетки в, или штрихи решетки, определяются уравнением

где к* - номер иггриха, соответствующего точке Р* на поверхности решетки О*, п -показатель преломления материала, из которого сделана заготовка решетки О, который может быть выбран равным показателю преломления фоторезиста , т* -порядок дифракции, в котором используется решетка в*.

Решетка О* -записывается при помощи лучей дпшы волны >.0, падающих на заготовку из точек С*(х0о. УоЛо) и П*(Х[,„ уо0У-г>ч)- Следовательно, нприх номер к* формируется в соответстаии с уравнением

Р=<АР> + < РВУ+ктХ

Ц - «[<. Л'Р' 4 + "ч Р'Р > -[<. ОР > - < 00 >]

(2)

к\ = [< С'Р > - < С'о' >]-[< 0"р' > - < О'О' >] (з)

Подставляя уравнения 2 и 3 в 1, получаем

(6)

Р-<ЛР>*<РЗ>* -Хи<Л'Р' >*<Р'Р^-т'[[(С'Р'>-<.С'0' >¡-[<37»'••]||-{<Г.,,^-<£0>|) (4)

Л '

Поскольку мм не вносим никаких изменений в <АР>+<РВ> по сравнешпо с

классическим случаем, в дальнкйшем мм можем рассматривать (фикцию

/- л[< А'р' > + с р'р > +л'|[< с'р' > - < с'о' >]-[< й'р' > - с О'с' >]}|-[с ОР > - < ПО>\ (5)

где

< А'Г' >- р Чу-укУ /л)]

< РР' >- р-',)2+0>-у<,)'

( С'Р• У-рх^-х,)' -Л)1 -7«)3

< О'р' >- рь-Хг)'<-Ь>ь-У,)1 -.-,)1

< ПР >- '-у»)'

Координаты точки 1'* могут быть выражены как функции координат точки Р. Мы можем найти их из пересечения луча СРР* с поверхностью решетки С. С использованием компьютерной программы математика были получены пять производных функции ^ соответствующие уравнению решетки (ЗСду) и четырем основным аберрациям, расфокусировке (д'Оду1), меридиональной коме, (сЯСЭу3), астигматизму первого порядка (д'{/дГ) и сагппалыюй коме (г'Г/Лй2). Чтобы убедиться в правильности полученных формул , были вычислены эти производные для оптической схемы вакуумного монохроматора, который работает в спектральной области 100 - 300 нм. Этот монохроматор имеет решетку 1800 мм'1 с радиусом кривизны 250 мм. Из-за довольно большого искривления штрихов этой решетки, единственный пуп, ее изготовления - голографическая регистрация во встречных пучках . Параметры записи этой были рассчитаны ранее с использованием численных методов и проверены экспериментом на матемшической модели. Другая решетка, имеющая 1800 штрихов на мм и радиус кривизны 500 мм использовалось как объектив.

Получение уравнения решетки, а также совпадение с высокой точностью трех коэффициентов аберраций подтверждает правильность полученных формул. Пользуясь этими формулами, удалось уточнить параметры записи решетки для

рассматриваемого монохрома гора, ■по позволило добиться более полной компенсации сагиттальной комы и сферической аберрации.

Теория также была проверена на примере полихроматора, работающего на круге Роуланда. Решетка этого полихроматора имеет 3600 нггрихов на миллиметр и радиус кривизны 500 мм. Угол падения излучения на решетку равен 50.5 Результаты дтя дефокусировки, астигматизма первого порядка, меридиональной и сагиттальной комы и сферической аберрации совпадают с точностью 10"8 - Ю"10.

Новый метод расчета оптических схем двухступенчатой записи решеток дает более широкие возможности использования всех параметров регистрации для более полной компенсации аберраций. Спектральные приборы с лучшим качеством могут быть разработаны с использовшшем решеток, записанных в двухступенчатой схеме и только сферической оптики. Метод может использоваться не только для расчета голограммных \сганоиок регисфации. но и дая расчет двойных монохромитороп, в которых одна решетка компенсирует аберрации другой, или других установок, содержащих более чем один элемент, включая дифракциошшю решетки. Рассмотренная теория построена для наиболее общего случая двухступенчатой записи, когда и решетка - объектив и конечная решетка записываются при помощи двух пространственно разделенных источников, причем один из пучков проходит через заготовку, показатель преломления которой необходимо учишвап>. Однако, многие другие схемы записи могут быть рассмотрены с точки зрешы этой теории как частные случаи. Например, двухступенчатая запись в попутных пучках - это частный случай, для которого показатель преломтения в формулах, полученных для общего случая, следует принял, рапным единице. Общие формулы значительно упрощаются для записи при помощи падающею и отраженного пучков. Как показано и следующей главе, применение рассмотренной здесь теории к этому случаю позволяет расширить возможности компенсации аберраций по сравнению с его классическим вариашом.

Третья глава посвящена практической реализации разработанной теории На основе -»той теории были рассчшаны оптические схемы установок для записи дифракционных решеток. Установки были построены для двух вариантов регистрации, с использованием пространственно когерентного и пространственно некогерентного излучения.

В разделе 3.1. описано изготовлешсе голограммных дифракциошшх решеток с теми же самыми аберрационными свойствами что и мехашгчески нарезанная решетка для спектрометра с плоским полем доя изучения рассеяния Томпсона в плазме ТОКАМАКа.

Мехассическн изготовленная решетка для лого спектрометра имеет 600 нгтрихов на мм, которые являются прямыми и неравноотстоящими Радссус крссвизссы тгогй решетки - 125 мм, рабочая область - 36x36 мм. 'Jroг cnerijxiMcip бьп разработан, чтобы достичь пространственного разрешения и вертикальном направлении. Рассмотрены особенности оптической схемы спектрометра, состоящей из вогнутой решетки и поп сухого сферического зеркала, используемого доя более полной компенсации астигматизма.

Для регистрации решетки, имеющей всего 600 штрихов на миллиметр использовалось нормальное падешсе одного из зшшсывающих пучков. Решетка - объектив была зарегистрирована через заготовку конечной решетки. Вся информация относительно аберраций заготовки конечной решетки была зарегистрирована сса решетке -объективе. На втором этапе регистрации все аберрации заготовки конечной решетки были скомпенсированы волссовым фронтом пучка, дифрапсрованного сса решетке -объективе.

Для проверки аберрационных свойств зарегистрировшшой решетки мы измерили ее фокусное расстоясше в автоколлимасцсошсой установке. Решетка фокусировала расширенный пучок гелий - неонового лазера на расстояшси равссом 118 мм для первого отрицательного порядка спектра и 128 мм для первого положительного порядка спектра. Согласно уравнению фокусировки дифракционной решетки с неравноотстоящими штрихами, коэффициент неравномерности шага, ц зарегистриронашюй решетки - приблизительно

0.0016574 - 0.00170447 мм'1. Соответствующий коэффициент нарезной решетки -0.00172 мм"'. Различие соответствует полной ошибке в

установке расстояний в схеме записи не больше чем 0.3 мм, что невелико ятя ручной юстировки.

Были также записаны спектры рпупю - кадмиевой лампы с использованием рассматриваемой голограммной, и соответствующей нарезной решеток, установленных в той же самой геометрии . Г'олограммная решетка дает то же самое качество спектра , что и нарезная. Обладая меньшим углом блеска, она дифрагирует большее количество энергии в синей области спеюра, и меньше в красной , чем нарезная решетка.

При помощи рассмотренной схемы записи был изготовлен ряд дифракционных решеток при помощи одной и той же решетки - объектива, которая была записана через подложку одной из этих решеток. При этом какой либо разницы в фокусирующих свойствах изготовленных решеток обнаружено не было. Поскольку качество задней стороны используемых подложек не контролировалось изготовителем, они были предварительно исследованы на интерферометре Физо (\Vyko). Качество задней стороны всех подложек удовлетворяет требованиям, предъявляемым к зшотовкам ^(фракционных решеток (ошибка не превышает десятой доли длины волны)

В разделе 3.2. рассмотрена схема записи, использующая ишерферепцию падающего и отраженного пучков, где пространственно некогеретташ снег может использоваться 1) пространственно мекогереитном сиен.- мы имеем шперферепцию только между прямым лучом и его собственным отражением. Лучи, отраженные внутри подложки не будут встречать надлежащие лучи доя интерференции, и паразитные решетки не возникнут. Это особешю важно для записи высокочастотных решеток, когда угол наклона заготовки относительно падающего пучка достаточно большой, и больший процент падающею излучения отражается от поверхностей заготовки.

Падающий свет сходится к точке, находящейся на круге Роуланда . После прохождения через чш отопку решетки , свет отражается назад сферическим выпуклым зеркалом , цешр кривизны которого лежит в виртуальном фокусе. 13

результате интерференции образуется сферическая стоячая волна Пересечение пучностей этой волны с заготовкой определяет положение и форму штрихов и утол блеска решетки.

Этот метод уже используется в промышленности, но из-за преломления на обратной стороне заготовки решетки, он может использоваться только для изготовления решеток для приборов низкою разрешения.. Ми можем реппш. лу проблему, используя решетку - объектив, зара парированную через заготовку конечной решетки , как это было описано в предыдущем разделе.

В качестве примера рассмотрено изготовление решетки для полихроматора, работающего па крую Роланда для спектральной области 170 - 420 нм с дифракционной решеткой, имеющей 3600 пприхов па мм и радиус кривизны 500 мм. Угол падения света на решетку - 50.5° Решетка с относительной апертурой 1:10 для этого прибора не может быть изготовлена механически, потому что атмазный резец изнашивается после создания такого большого количества пприхов. Голотраммная решетка, записшшая в попутных пучках, не подходит для этого ¡трибора ю-за большой сапптальной комы.

Ряд дифракционных решеток 3600 мм'1 был записан как с использованием пространствешю когерентного, так и с использованием пространственно некогерентного излучения. Исследование спектров, полученных при помощи записанных решеток, подтвердили компенсацию сагиттальной комы. Как и ожидалось, у решеток, записанных в пространс твешю некогерентном свете, в отличие от решеток, записанных н цростринстнеппо коюреппшм снеге, паразитные спектры отсутствуют.

Четвертая глава посвящена разработке новых оптических схем спектральных приборов, и использованию голограммиых дифракционных решеток нового поколения в новых и ранее известных спектральных инструментах.

В разделе 4.1. рассмотрены спектрографы с плоским полем. Так как размер приемника ограштчен, спектрометры с плоским полем - обычно устройства низкой дисперсии. Для достижения высокой энергетической эффективности в видимой области спектра, используя механически нарезанную решетку с

небольшим числом штрихов на миллиметр; мы нуждаемся в решетке с очень маленьким углом блеска, до 3 - 5 1радусов.

Поскольку' технология механического изготовления вогнутых дифракционных решеток такова, что утол блеска изменяется с одного конца к другому, дифракционная эффективность изменяется по поверхности решетки, особенно в случае решетки высокой апертуры. Эта проблема может быть решена, используя многосекционные решетки с постоянным утлом блеска в центре каждой секции. Более полное решение проблемы может был, достигнуто, если мы используем голограммные решетки с блеском , например, зарегистрировашше во встречных пучках.

Рассмотрен ряд оригинальных оптических схем спектрометров с плоским полем. Проведен сравнительный анапп аберрационных характеристик тшх спектрометрах для случаев использования в них нарезных решеток и голо1раммных решеток, записанных во встречных пучках в различных установках регистрации. Показано, что 10.'101раммные дифракционные решетки, зарегистрированные во встречных пучках могут использоваться в рахшчш.гх спектрометрах с плоским полем. Тип установки регистрации зависит ог требовании компенсации аберраций для каждого спектрометра. Некоторые оптические схемы спектрометров могут быть специально разработаны для использовашш с голограммнмми решетками. В этом случае необходимо осуществлять одновременную оптимизацию геометрии спектрометра и установки регистрации . Главное преимущество использования таких решеток в спектрометрах с плоским полем заключается в их непрерывной "нарезке". Для некоторых устройств с вергикальными оптическими схемами использование таких решеток дает дополнительную возможность компенсации астигматизма второго порядка, которое невозможно осуществить с механически нарезанными решетками.

В разделе 4.2. рассмотрен высокоразрешающий спектрометр, который был разработан, чюбы разрешить тонкую структуру получения плазмы вблизи линии 4648.8 Л.. Устройство состоит из двух вогнутых дифракционных решеток, имеющих 2700 штрихов на мм и радиус кривизны 1000 мм.

Оптическая схема рассчитана таким образом , что вторая решетка компенсирует аберрации первой для одной длины волны. При использовании небольшой переменности шага мы уменьшили аберрации в узкой области около 'пой длины волны и достигли предела разрешения приблизительно 0.015 для спектральной области : 464.18 - 465.15 нм. Дифракционные решетки для этого спектрометра были нарезаны на делительной машине. Решегки показали хорошие спектральные и энергетические характеристики при лабораторных испытаниях и используются в спектрометре, установленном на ТОКЛМЛКе в Лиссабоне. Площадь этих решеток ограничена механическим способом изготовления. Предельный размер - 50x50 мм. Чтобы обнаружить слабые сигналы, было бы хороню увеличить площадь решетки. Для этого надо попытаться изготовите голограммную решетку. Вычисления показали, что для рассматриваемого спектрометра коэффициеш' меридиональной комы для случая записи решетки при помощи падающего и отраженного пучков очень близок к оншмальному. Дополнительная минимизация горизонтального размера точечной диаграммы может быть осуществлен!! одновременной опишизацией расстояния между дифракциоштой решеткой и промежуточным зеркалом в установке спектрометра и расстояния между заготовкой решетки и точкой фокусировки записывающего пучка.

Поскольку этот метод peí царапин решетки не обеспечивае т ко.\шенеацию астигматизма, единственный способ сделать это состоит в использовании негомоцентрического записывающего пучка. Например, выпуклое сферическое зеркало в схеме записи может быть заменено на тороидальное.

Однако, мы должны помнить, что интерференция в данной схеме записи при использовании пространственно некогерентного света имеет место только для случая, когда лучи, встречающиеся на фоточувствительной поверхности заготовки решетки, принадлежат тому же самому лучу перед прохождением через заготовку. Это означает, чго пучок, падающий на выпуклое тороидальное зеркало должен быть уже астигматическим с меридиональным и сагиттальным фокусами . совпадающими с меридиональным и саплтальным центрами кривизны выпуклого

зеркала. Чтобы удовлетворить пому условию, мы

должны вычислить угол отклонения на объективе, формирующем сходящийся нучек таким образом, чтобы ввести необходимый астигматизм. Другой способ решения этой проблемы - использование выпуклой решетки вместо выпуклого зеркала. В разделе 4.3. рассмотрено использование высокоапертурного монохроматора в качестве устройства для предварительной монохроматизации для спектрометра, измеряющего скорость плазмы. Дальнейшее усовершенствование спектральных характеристик рассмотренного монохроматора может быть достигнуто, при помощи ра¡работки голограммной дафракционной решегки с уменьшенной сагиттальной комой. Сшиггалмшя кома зависит от икона, описывающего изменение радиуса кршш ИМ.1 иприха решетки. Для механически нарзанной ¡»ешегкм мот закон определен конструкцией делшелыюй машины и не может бытъ изменен. Для голо1раммной [хлпегки он зависит от геометрии установки регистрации. Эта оптимальная геометрия была рассчитана для случая регистрации в попутных пучках.. Показано, что использование такой решегки делает возможным увеличить разрешите инструмента на 30 %. Так как такая решетка имеет синусоидальный профиль штрихов, это отрицательно сказывается на эффективности в первой половине спектрального интервала от 200 нм до 400 нм. Голограммная дифракционная решетка с блеском может быть зарегистрирована во встречных пучках.

С помощью решения системы уравнений, полученной в соответствии с I еометричсской теорией, рассмотренной и главе 2, били найдены параметры записи такой решетки.

Один из источников записи в этой установке расположен очень близко к заготовке решегки. В связи с этим трудно подобрать подходящий оюъектив дня освещения всей площади заготовки. Чтобы решить эту проблему, мы можем рассмотреть установку регистрации, которая включает дополнительные сферические зеркала для компенсации астигматизма. Мы можем также использовать дифракциошше решетки в нормально падающем пучке, как элементы, вводящие астигматизм в записывающие пучки. Чтобы избежать введения дополнительной сагиттальной

комы, эти решетки должны был. зарегистрированы, используя нормальное падение одного из лучей регистрации на заготовку. Вычисления показывают, что для того же самого радиуса кривизны элемента, утол дифракции для случая использования дифракционной решетки равен углу ограженш для случая использования зеркала. Поскольку дифракционная решетка должна быть освещена, используя нормальное падения, расстояние между точечной диафрагмой и решеткой равно радиусу кривизны решетки, или в 1/со<>Й раз больше , чем для случая использования зеркала. Установка с использованием дифракционной решетки вьптчит более привлекательной для последнего случая, где, используя решетку вместо зеркала мы можем увеличивать расстояние между точечной диафрагмой и рассматриваемым элементом

В разделе 4.4. рассмотрен Сканирующий монохроматический осветитель с голограммной дифракционной решеткой и оригинальной сканирующей системой. До сих пор мы рассматривали дифракционные решегки. записанные во встречных пучках. Однако, теория двухступенчатой записи может быть применена и к случаю записи в попутных пучках, который можно рассматривать как частный случай записи во встречных пучках, для которого показатель преломления среды, в которой распространяются записывающие пучки, ранен единице. Н ном и следующем разделах показаны новые возможное ги использования голограммпых дифракционных решеток, записанных в понушых пучках, а также преимущества, которые дает двухступенчатая запись этах решеток.

Решетка, записанная в понушых пучках в симметричной схеме, освещенная расходящимся из точки, расположенной на нормали решегки, пучком, дифрагирует свет в два симметричных порядка одинаковой интенсивности. При этих условиях аберрационные характеристики решетки являются также симметричным для двух дифрагированных порядков "Эти два дифрагированных порядка аберрациошю и энергетически эквиватентны и могут использоваться, чтобы формировать ;ша каната монохроматического осветительного прибора.

Для построения такое» осветителя спроектирована такая система сканирования, которая будет посылать снег всех длин волн в одном направлении, и не будет серьезно нарушать условия фокусировки.

Сканирующая система дня этою устройства может быть разработана с двумя вращательными зеркалами, каждое из которых отражает дифрагированный свет к выходной щели одного канала.

Одно из возможных применений освепггеля - спектрометр для измерения цветовой чувствительности человеческого глаза. Использование рассмотренного устройства для этой цели представляется более простим, чем использование двух различных монохрома торов для каждого канала, как нргиешкуегся в наст оящее время. Второе возможное использование монохроматического осветителя - измерение дифракционной эффективности вогнутых ^фракционных решеток. Первая экспериментальная установка монохроматического осветителя была построена в лаборатории Университета Ьейра Иктериор. Ьыли сделаны кошрольные измерения эффективности некоторых дифракциошшх решеток. Полученные результаты согласуются с теоретическими и экспериментальными результатами друтих авторов с достаточно высокой точностью. Установка легко может быть изменена доя измерения цветовой чувствительности человеческого глаза.

В разделе -4.5. рассмотрена запись решеток доя демультиплексоров. В существующем демулытшлексоре, основанном на голограммной вогнутой решетке, используется вертикальная автоколлимащюшшя схема с углом падения 30° . В схеме записи этой решетки используются два попутных гомоцентрических пучка , что удовлетворяет условиям компенсации дефокусировки, меридиональной и сагиттальной комы и астигмат изм;! первого порядка для рабочей области длин волн. Так как эта установка регистрации довольно асимметрии, присутс твуют некоторые аберрации выспшх порядков .

Чтобы проанализироватъ возможности усовершенствования аберрационных характеристик дифракционной решетки в этом применении, были рассчитаны альтернативные оптические схемы устройства и регистрации

дифракционно!! [хгшетки. 1) [хмультате удалось исправить астигматизм третьи о порядка,

В разделе 4.6. рассмотрены особенности расчета оптической схемы двойного монохроматора и его геометрическая теория. Традиционный путь оптимизации двойных монохроматоров - отдельная компенсация аберраций каждого одинарного монохроматора, из которых состоит двойной . Можно, однако, разработать такой двойной монохроматор, в котором шорой монохроматор частично компенсирует дефокусировку, меридиональную кому и астигматизм первого порядка. Астигматизм второго порядка непосредственно не зависит от параметров решетки, и может Сын, минимизирован, только используя параметры оптической схемы спектрального прибора. Астигматизм второго порядка может быть полностью устранен, если вторая часть двойного монохроматор эквивалента его первой части, но направление прохождения луча противоположно. Тогда, и чшм типе двойною монохроматора астигматизм второго порядка не зависит от утла отклонения. Мы можем использовать этот параметр для более полной компенсации астигматизма первого порядка. Из-за устранения астигматизма второго порядка двойной монохроматор дает нам более чем двойное улучшение разрешения.

Г>олее полная оптимизация оптической схемы, содержащей две дифракционные решетки, может быть сделана при использовании функции оптического пути. Луч

Я

длины полны , выходящий из точки А, дифрагирован в точке Р в напраплешш точки Р* на второй решетке. Функция оптического пути для этого случая:

F =<АР> + < РГ* > +кпЛ+ < Р* В >+к*тА (7)

Лучи DP и CP длины волны падают в точку Р из точек D и С. Лучи 1)*Р* и С*Р* Л

длины волны 0 надают в точку Р* из точек D* и С* . Интерференционные полосы, сформированные на заготовках, или штрихи решеток, определяются выражением:

к л, =[<("/' >-<со >]-[</;>/> >-<оо >] (8)

для первой решетки, и: (9)

к'\, =\<СР' >-<СО' >-<1)() >|

для второй решетки.

IГодстановка выражений (8) и (9) и (7) дает

Г=<ЛР> + <Р}*> + <Р*В>+тМ^(<СР>-<РР> + <С*/*>-<П*Р*>)(Щ

< А Р у''(л - хл )! + (у-ул)' + (:- )'

где < 14'' >= ;(Л'-Д0)1 +0-г„)' +(:--"„)' (11)

< С'р' >= - л-„)' +(.!•.. - )'+(:„- :„

< й'Р' >= ;'(л-£,. - Л'о)1 + (IV - .!•„ )'+(;„- г0

< ОР >= у'(х - х.У + (V - V.,)' + (г - -"„)'

>- х'(л л,.)' +(.1-V, )' »(г-.-,.)1 </"«>= ;(л„ - .V,)' + (у0 - V» >' + <г0 - г„)'

Координаты точки I'* могут быть выражены как фушщни координат точки I'. Мы можем найти их из пересечения луча АРР* со второй решеткой. В полученные выражения входят направляющие косинусы луча, дифрагированного на первой решетке, которые зависят от параметров оптической схемы монохроматора и от параметров регистрации первой дифракционной решетки. '>га означает, чго для этого рассмотрения мы не можем разделить функцию отеческого пути на две части, одна 1П которых зависит от голографической установки регистрации, и другая зависит от параметров оптической схемы спектрального прибора, как это было сделано в других случаях. Гак как выражения для направляющих косинусов довольно длшшы и сложны и также, поскольку в распоряжении автора нет компьютера с достаточным обьемом памяти, чтобы вычислим, нее шпересующие нас производные (хотя такие компьютеры существуют), рассмотрение ограничено компенсацией дефокусировки. Данное рассмотрение показало, что геометрическая теория двойного монохроматора может использоваться для более полной оптимизации оптических схем приборов и параметров дифракционных решеток.

При использовании более мощных компьютеров мы

можем ожидать дальнейшего сокращения дефокусировки, а также компенсации других аберраций. В рассматриваемом примере двойного монохроматора мы использовали шесть параметров оптимизации. При анализе результатов различных решений вместе с начальными параметрами мы можем видеть, что в каждом решении один или дна параметра не использовались дли оптимизации '>ю означает, что они могут использоваться для оптимизации других аберраций без риска >величить дефокусировку. Параметры оптической схемы прибора могут быть также включены в оптимизацию.

Еще один интересный результат был получен в течение этого рассмотрения -возможность получить три точки компенсации дефокусировки в спектральной области для двойного монохроматора с маленьким углом отклонения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Основные выводы и результаты работы.

1. Разработана геометрическая теория двухступенчатой записи голограммной дифракционной решетки во встречных пучках. Построена функция оптического пути, учитывающая запись дифракционной решетки - объектива с последующим ее использованием для формирования сходящегося пучка, освещающего заготовку конечной решетки с задней стороны в установке ее регистрации. Выведены формулы расчета членом рашожепия в степенной ряд посфоенной функции оптического пут, отвечающих за аберрации дефокусировки, меридиональной и сапптальной комы, астигматизма первого порядка и сферической аберрации. Выведенные формулы проверены на примере расчета этих членов разложения для монохроматора и полихроматора, параметры записи решеток для которых были ранее получены автором численными методам!. Показано, что при помощи выведенных формул можно улучшить результаты, полученные ранее численными методами. Показано, что разработанная теория позволяет скомпенсировать псе пять упомянутых аберраций без применения дорогой асферической оптики

2. Рассмотрено практическое применение разработанной теории для из!отопления дифракционных решеток. 11осгроепы лабораторные установки для записи голограммпых дифракционных решеток во встречных пучках ,

параметры которых рассчитаны с использованием выведенных формул. Проблема компенсации преломления записывающего пучка на задней поверхности заготовки решетки решена при помощи записи решетки - обьектива через заготовку конечной решетки. На построенных установках изготовлены первые дифракционные решетки. Лберращюнные характеристики полученных решеток проверены при помощи записи линейчатых спектров газовых ламп, а также измерением их фокусного расстояния в авгоколлимации с последующим расчетом коэффициента неравномерности шага. Результаты «тих исследований подтвердили разработанную теорию.

3. Разработанная теория расширена дня метода записи дифракционных решеток при помощи падающего и отраженного пучков, позволяющего использовать пространственно некогерепзпое освещение. Выведены формулы расчета членов разложения в ряд функции оптическою пути, отвечающих за основные аберрации решеток, записанных этим методом. Проанализированы аберрационные характеристики решеток, записанных этим методом в его классическом варианте, а также показаны возможносзи модификации метода для расширения возможностей компенсации аберрацтш решеток, записанных таким образом. Проанализирована целесообразность использования этого метода для зашей решеток для различных спектральных приборов. Показаны его ограничения, а также намечена перспектива дальнейшего развития метода -цтехетупенчагая регистрация.

4. Построена лабораторная установка для двухступенчатой записи голограммных дифракционных решеток в пространстве!шо нскогерешном свете при помощи падающего и отраженного пучков. На этой установке изготовлены дифракционные решетки, имеющие 3600 штрихов на миллиметр с аберрациошплми характеристиками, которые невозможно реализовать ни одним из ранее существующих методов.

5. Разработаны оптические схемы спектральных приборов различного назначения, в которых используются как дифракционные решетки,

изготавливаемые известными ранее методами, гак и дифракционные решетки нового поколения, записанные во встречных пучках в двухступенчатой регистрации. Показано, в каких случаях применение новых дифракционных решеток может улучшить спектральные или энергетические характеристики прибора.

Пятидиапазонный спектрограф с плоским полем, оригинальная оптическая схема которого обеспечивает более полную компенсацию аберраций, чем это возможно для существуюгцих схем двух и трехдиапазопных спектрографов. Спектрофаф с плоским полем для анализа рассеяния Томпсона в плазме ТОКАМЛКа, обеспечивающий пространственное разрешение в вертикальном направлении.

Спектрограф с матричным фоюприемпиком и тремя дифракционными решет ками, расположенными друг над другом.

Спектрограф с фотоприемником в виде двух линеек и двумя наклонными дифракциошп.!ми решетками.

Предварительный монохромагор для спектрометра для измерения скорости плазмы, основанный па оптической схеме, в которой дифракционная решегка освещена сходящимся пучком лучей.

Высокоразрешающий спектрометр для диагностики плазмы ТОКАМАКа. содержащий две дифракционные решетки 2700 мм', вторая из которых компенсирует аберрации нерпой.

Двухканальпый монохроматический осветитель с вогнутой дифракционной решеткой и оригинальной системой сканирования спектра. Вариант демульшплексора с улучшенными аберрационными характеристиками. 6. Аналогично разработанной теории двухступенчатой записи ;щфракционных решеток построена геометрическая теория двойного монохроматора. Построена функция оптического пути для двойного монохроматора, и выведена формула расиста члена ее разложения в степенной ряд, отвечающего за дефокусировку. На основе результатов минимизации

полученною иы|К1Жсшш проапшш шропмна возможность построения двойною монохроматира таким обратом, чюбы второй монох|х)матор частично компенсировал аберращш первого. Автором также было замечено, что в схеме двойного монохроматора при определенных условиях автоматически осуществляется компенсация астигматизма второго порядка. 1>го позволяет использовать угол отклонения схемы для более полной компенсации друг их аберраций и разрабатывать двойные монохроматоры с улучшенными характеристиками.

Таким образом, совокупность результатов и выводов, полученных в диссертационной работе, определяет новое направление в развитии дифракционных спектральных приборов - использование годограммнпх решеток нового поколения. Разработанные автором дифракционные решетки действительно соответствуют термину "голограммпые" в отличие от известных ранее ишерференционных решеток. Во-первых, (хмпс'гка, записанная во встречных пучках, является результатом взаимодействия света с фоточунствнтельным слоем по всей его толщине, а не только поверхностной фоюграфией интерференционной картины. Во - вторых, решегка -объектив, записанная через заготовку конечной решетки, является, по сути, голограммой 'пой заготовки, или отражающим голограммным оптическим элементом. Решетки, записанные предложенным методом, являются наиболее общим случаем голограммных дифракционных решеток. Решетки, зарегистрированные в негомоцентрических пучках при помощи сферических и асферических зеркал, можно считать их частным случаем, так как зеркало можно считать частным случаем решетки с бесконечно большим периодом. Поскольку метод двухступенчатой регистрации обладает шестью свободными параметрами, что позволяет с запасом компенсировать пять основных аберраций, введение асферической оптики представляется на настоящий момент излишним. Механически нарезанная дифракционная (клпелка в этом контексте может рассматриваться как синтешровшшая голограмма. Хотя теоретически

механически нарезанная решетка обладает большими возможностями для компенсации аберраций, практически они ограничены конструкцией делительной машины, и, в настоящее время, наибольшими практическими возможностями обладает двухступенчатая регистрация ' >га ситуация может измеиться, если дальнейшее совершенствование метода прямой записи сканирующим лазерным или электронным пучком, применяемого в настоящее время в микроэлектронике, позволит изготавливать более тонкие структуры, позволяющие воспроизвести с достаточной точностью необходимый закон распределения штрихов и 1гх кривизну. Поставленные и решенные в раСкич: научные и технические задачи охватывают полный комплекс вопросов, связанных с разработкой приборов, использующих .дифракционные решетки. Рассмотрены как вопросы расчета оптических схем, так и особенности изготовления используемых в них дифракционных решеток. Изготовление автором опытных образцов предлагаемых решеток нового поколения является гарантией практической реализуемое™ метода и его перспективности для широкого использовшпш в промышленности.

Список* печатных работ по теме диссертации.

1. Ю.И. Брайшш, Л.Б. Иоапнисиани, Е.Л. Соколова. Голографические дифракционные решетки с блеском, Аналитический обзор N3369, ВНИИТИ, Москва, 1984.

2. Л.Б. Кацнельсон, Е.Л. Соколова. Определение аппаратной функции инфракрасного монохроматора с вогнутой дифракционной решеткой. ОМП. 1986, N4, с.46-49.

3. Л.Б. Кшщельсон, Е.А. Соколова. Энергетические характеристики вогнутых дифракционных решеток в ИК области спектра. ОМ11, 1987, N1, с.48-51.

4. Л.В. Санушкин, Е.Л. Соколова, Г.П Старцев. Оптимизация спектральных и энергетических характеристик вогнутых дифракционных решеток. ОМП, 1987. N6, с.51-53.

5. А.В. Санушкин, Е.Л. Соколова, 1 .11. Старцев, М П. Тверипшов. Ошимизация спектральных и энергетических характеристик приборов со стигматическими дифракционными решетками. ЖПС. 1988. N1, с.112-116.

6. L A. Соколова, I .11. Старцев. Оптимизация параметров схем светосильных монохроматоров со стигматическими вогнутыми дифракционными решетками. OMII, 1988, N7, с. 1-2.

7. Е.А. Соколова, Г.ГТ. Старцев. Минимизация сантальной комы в монохроматорах с вогнутыми дифракционными решетками. OM1I, 1988, N8, с.1-2.

8. Е.А. Соколова. Оптимизация частоты штрихов вошугой дифракционной решетки, ОМГ1, 1988, Ы11, с.58-59.

9. Л.В. Савушкин, Е.А. Соколова, I' ll. Старцев. Исследование возможности улучшении разрешающей способности светосильного монохроматора, ОМ11, 1989, N1,0. 34-35.

И). Е.А. Соколова, M.l 1. Малсшин. Расчет точною хода луча в сиеюральиых

приборах со стигматическими вогнутыми дифракционными решетками. ОМП,

1991, N6, с. 36-38.

11. Е.А. Соколова. Разработка оптических схем спектрометров с плоским нолем. ОМП, 1992, N6, с.41-43.

12. Е.А. Соколова, Г.П. Старцев, М.П. Тверштшов, О.Н. Гусев. Компактный спектральный прибор широкого применения. XX Всесоюзный съезд но спектроскопии, Киев, 1988, т.2, с. 426.

13. А.В. Савушкин, Е.А. Соколова. Сравнительный анализ оптических схем светосильных монохроматоров.. XX Всесоюзный съезд по спектроскопии, Киев, 1988, т.2, с. 428

14. Е.А. Соколова и другие. Многоканальный спектрометр с линейным приемником. . XX Всесоюзный съезд по спектроскопии, Киев, 1988, т.2, с. 464.

15. H.A.Sokolova, Optical mountings of the polychromators with stigmatic concave diffraction gratings, XICANAS, Moscow, 1990, p.2 1 0.

16. E.A.Sokolova, Optical mountings of the flat-field spectrometers, IY ECAMP, Riga,

1992,p.25.

17. А.В. Савушкин, Е.А. Соколова, Г.П. Старцев. Дифракционный монохроматор. А С. N1478053, кл.О 01 J 3/18, 1989, Б.И. N17.

18. Е.Л. Соколова. Дифракционный полихроматор. Л.С. N1700386, кл.0 01 J 3/18, 1991, Б.И. N47.

19. Е.А. Соколова, Г.П. Старцев. Спеклрофаф с плоским нолем. А.С. N1509623, кл.0 01 J 3/18, 1989, Б.И. N35.

20. . E.A.Sokolova, New optical mountings of the spectral devices with concave diffraction gratings, FISICA-94, 9a Conferencia Nacional de Fisica 19123.09 1994, IJBI, Covilha, Portugal, I.ivro de Resumes, p.82.

21. E.A.Sokolova, V.I.Sokolov, The Spectral devices for ecological control with die original optical mountings, I ISICA- 94, 9a Conferencia Nacional de Fisica 19123.09 1994, IJBI, Covilha, Portugal, Livro de Resumes, p.83.

22. E.A.Sokolova, The flat - field spectrometer, FISICA-94, 9a Conferencia Nacional de Fisica 19123.09 1994, IJBI, Covilha, Portugal, Livro de Resumes, p.84.

23. П.В. Городецкий, M.H. Малешин, С.Я. Пегров, Е.А. Соколова, В.И. Пчелкин, СЛ. Соловьев. Компактно многоканальные огтсческие снеюромелры. Отическнй Журнал, 1995, N7, с.3-9.

24. Elena Sokolova and Santiago D.A.Reyes Cortes. Wide range CCD spectrometer. SPIE Volume 2774, Design and Engineering of Optical Systems. 13 - 16 May 1996, Glasgow, U.K., p.p. 573 -580.

25. Elena Sokolova and Santiago DA. Reyes Cortes. New optical mountings of the spectral devices with concave diffraction gratings and high entrance slit. SPIE Volume 2863, Current Development in Optical Design and Engineering VI, 5 - 7 August 1996, Denver USA, p.p. 197-205.

26. Elena Sokolova and Santiago D A. Reyes Cortes. Calculation mid mathematical model computer experiments with optical mountings for recording and using holographic diffraction gratings. SPIE Volume 2968, Optical Organic and Semiconductor Inorganic Materials, 26 - 29 August 1996, Riga, Latvia, p.p. 311316.

27. Elena Sokolova, Santiago D. Reyes Cortes, Nelson Mineiro. High - resolution Spectrometer for TOKAMAK plasma diagnostic. SPIE Volume 3130, Lens Design, illumination and Optomechanical Modelling, 29 - 30 July 1997, San

Diego, USA, p.p. 160-167.

28. Manuel Alonso, Pedro Coelho, C.A.F. Varan das, Santiago Reyes, Nelson Mineiro, Hiena Sokolova, Novos Desen vol meatos dos Diagnósticos Opticos do TOKAMAK ISTI'OK. 1 0' Conferencia Netional de Física FISICA 96, 13117 de Setembro, Faro, PORTUGAL, p.p. 542 - 543.

29. Santiago 1).A. Reyes Cortes, Nelson 1: Mineiro e Elena Sokolova. Visualizado do modelo matemático de despositivos espectrais, 1 0' Conferencia Netional de Física FISICA 96, 13117 de Setembro, Faro, PORTUGAL, p. 65 3 - 654.

30. Santiago D A. Reyes Cortes, Nelson Mineiro e Llena Sokolova. Estudo dos propriedades espectrais de urna rede de difracto cóncava. 1 0' Conferencia National de Fisica FISICA 96, 13-17 de Setembro, Faro, PORTUGAL, p.p. 655 - 656.

31. Llena Sokolova, Santiago Reyes Cortes. Novos Oesenvolviinentos para mn Spectrofotometro para a Medico N3o Invasiva da Fluorescencia e Reflectancia Intrinsec do I'undo Oculur. I Simposio Internacional, XII Congresso da UP(X)P, IV Congresso da NEFAO, Optica, Optometria e Contactologia, Lisboa, 11 -12 de Abril 1997, p.p. 13 -14

32. Elena Sokolova, Geometric theory of two steps recorded holographic diffraction gratings, SPIE volume 3450, Theory and Practice of Surface - Relief Diffraction Gratings: Synchrotron and Other Applications, Sim Diego, USA, 1998, p.p. 113 - 124.

33. E. Sokolova, J. Silvv, S. D. Reyes Cortes, F. Santiago CCD Spectrometer for colour measurements, FYoceedings of Baltic Electronic Conference, BEC'98, Tallinn, Estonia, p.p.41-44.

34. Elena Sokolova, Santiago Reyes Cortes Using of the concave diffraction grating for measuring of the colour sensitivity of the human eyes, 11 International Symposium of Optics, Optometry and Contactology, Covilha, 1998 - p. 32

35. Elena Sokolova, Holographic diffraction gratings for flat - field spectrometers, European Optical Society, Topical Meetings Digest Series : volume 22, Dilttactive Optics, Jena, Germany, 23 - 25 August 1999, pp. 82 -83.

6. Elena Sokolova. Optical systems for recording of holographic diffraction gratings

for high resolution spectrometer, in Design and Engineering of Optical Systems 11, Fritz Merkle, Editor, Proceedings of SPIE Vol. 3737,pp. 432 -<40, 1999.

7. Elena Sokolova , Geometric theory of double monochromator, SPIE volume 3779

Current Development in Optical Design and Engineering VIH, July 1999, Denver, USA, pp.293-302.

8. E.A. Соколова. Вогнутые дифракщтонные решетки, »(писанные во

встречных пучках, Оптический Журнал, 1999, N12, с. 88-93

9. Elena Sokolova, Vladimir Sokolov, Amelia Nunes, Tunable monochromatic

illuminator with concave diffraction grating and original scanning system. Applied Optics, 2000, v.39,N22, pp.3854-3863.

0. Elena Sokolova, Adaptation of high aperture monochromator with concave

diffraction grating for using as a pre-disperser of multichord spectrometer lor plasma velocity measurements., Northern Optics 2000 and EOSAM 2000, (he joint optics conference of the Optical Societies of Denmark, Finland, Norway and Sweden, and the Europian Optical Society, Uppsala, Sweden, 6-8 June 2000, Program summaries of contributions, p.55.

1. Elena Sokolova, Sandra Mogo, Mike Hutley, Practical recording of holographic

diffraction gratings in opposite directed beams, Diflractive Optics and Micro-Optics, Technical Digest, June 18-22, 2000, Quebec City, Canada, Conference

Edition, pp. 118-119.

2. E. Sokolova. New optical systems for holographic recording of aberration

corrected diffraction gratings, IX International Conference Laser-Assisted Microtechnology, St. Petersburg 2000, pp.67-68.