FR2479981A1 - Inclined plane diffraction grating monochromator - has concave mirror and paraxial entry and wavelength-selective exit optical fibres - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un monochromateur à réseau plan et miroir concave, pressentant des qualites accrues de stigmatisme. The present invention relates to a monochromator with a flat network and concave mirror, sensing increased qualities of stigmatism.
On connaît plusieurs modes d'association d'un miroir concave et d'un reseau de diffraction plan pour constituer un monochromateur. On en trouvera un exemple page 266 du volume IV de ltouvrage "Progress in Optics" par E. WOLF et publié par NORTH-HOLLAND PUBLISHING COMPANY à Amsterdam. Several modes of association are known of a concave mirror and of a plane diffraction grating to constitute a monochromator. An example can be found on page 266 of volume IV of the book "Progress in Optics" by E. WOLF and published by NORTH-HOLLAND PUBLISHING COMPANY in Amsterdam.
Dans ce cas une fente dtentrée constituant la source lumineuse envoie un faisceau sur un miroir concave qui refléchit un faisceau parallèle sur le réseau plan ; les faisceaux diffractes parallèles sont renvoyés sur le miroir qui les focalise, et en règlant l'orientation du reseau on amène la longueur d'onde recherchée sur une fente de sortie. Les fentes d'entrée et de sortie sont disposées de part et d'autre du reseau, ce qui entraine un astigmatisme important. Ceci n'est pas très gênant pour un monochromateur à fentes, mais constitue une perte considerable de lumière si l'on part d'une source quasi ponctuelle et que l'on veuille aussi recueillir la lumière monochromatique sous forme d'une tache quasi ponctuelle pour la détecter par un détecteur de dimensions très limitées.In this case an entry slit constituting the light source sends a beam on a concave mirror which reflects a parallel beam on the plane network; the parallel diffractive beams are returned to the mirror which focuses them, and by adjusting the orientation of the array, the desired wavelength is brought to an output slot. The inlet and outlet slots are arranged on either side of the network, which causes significant astigmatism. This is not very annoying for a slotted monochromator, but constitutes a considerable loss of light if one starts from an almost point source and that one also wants to collect the monochromatic light in the form of an almost point spot. to detect it by a detector of very limited dimensions.
On connaît aussi, dans le but de réduire l'astigmatisme, un montage décrit page 480 de l'ouvrage "Practical spectroscopy" de Gw HARRISON publie par PRENTICE-HALL à Nenr-York. Dans ce cas les fentes dventrée et de sortie sont places derrière un miroir plan présentant un orifice. Le faisceau emis par la source d'entrez passe dans l'orifice, à travers le miroir plan, pour atteindre un miroir concave qui le réfléchit en un faisceau parallèle vers le miroir plan ; celui-ci le renvoie vers un système dispersif (ici à prisme associe à un autre miroir plan).Les faisceaux parallèles diffractes reviennent sur le miroir plan, puis sur le miroir concave pour être focalises, et le faisceau monochromatique sélectionné passe par l'orifice du miroir plan pour atteindre la fente de sortie. On obtient ainsi un faible astigmatisme, mais on utilise au moins trois systèmes optiques ce qui conduit à nouveau à des problèmes de luminosite. We also know, in order to reduce astigmatism, a montage described on page 480 of the book "Practical spectroscopy" by Gw HARRISON published by PRENTICE-HALL in Nenr-York. In this case the dventrée and outlet slots are placed behind a plane mirror having an orifice. The beam emitted by the input source passes through the orifice, through the plane mirror, to reach a concave mirror which reflects it in a parallel beam towards the plane mirror; this returns it to a dispersive system (here with a prism associated with another plane mirror). Diffract parallel beams return to the plane mirror, then to the concave mirror to be focused, and the selected monochromatic beam passes through the orifice. of the plane mirror to reach the exit slot. This results in low astigmatism, but at least three optical systems are used, which again leads to luminosity problems.
Le problème se pose par ailleurs d'utiliser des fibres optiques comme sources d'entrée et de sortie, en particulier pour des problèmes de multiplexage. Dans ces types d'applications, décrits par exemple à partir de la page 2180 du numéro 8, volume 15, de la revue APPLIED OPTICS (Août 1977), les systèmes dispersifs proposes utilisent tous, soit un réseau con cave corrigé de certaines aberrations, soit l'association d'un réseau plan et d'un système optique complémentaire de focalisation. Dans le premier cas le réseau concave ne peut pas être corrigé efficacement pour toutes les longueurs d'ondes à analyser ; dans l'autre cas les systèmes optiques complé- mentaires limitent l'utilisation dans l'ultra-violet et l'infra-rouge. The problem also arises of using optical fibers as input and output sources, in particular for multiplexing problems. In these types of applications, described for example from page 2180 of number 8, volume 15, of the journal APPLIED OPTICS (August 1977), the proposed dispersive systems all use either a con cave network corrected for certain aberrations, or the combination of a flat network and a complementary optical focusing system. In the first case, the concave network cannot be corrected effectively for all the wavelengths to be analyzed; in the other case, the complementary optical systems limit the use in ultraviolet and infra-red.
La presente invention permet l'utilisation de fibres optiques avec un système ne comportant qu'un réseau plan et un miroir concave, en limitant considérablement les défauts d'astigmatisme. The present invention allows the use of optical fibers with a system comprising only a planar grating and a concave mirror, considerably limiting astigmatism defects.
L'invention s'applique à un monochromateur, du type comportant une source lumineuse d'entrée au voisinage immédiat du foyer d'un miroir concave sphérique ou parabolique produisant un faisceau parallèle dirigé vers un réseau de diffraction plan, le miroir concave recevant en retour les différents faisceaux parallèles diffractes par le reseau et les focalisant sur une ou plusieurs sorties, où on recueille la ou les longueurs tondes recherchées. The invention applies to a monochromator, of the type comprising an input light source in the immediate vicinity of the focal point of a spherical or parabolic concave mirror producing a parallel beam directed towards a plane diffraction grating, the concave mirror receiving in return the different parallel beams diffracted by the network and focusing them on one or more outlets, where the desired mowing length or lengths are collected.
Selon l'invention ltentrée et la ou les sorties, constituées de façon connue en soi par Itextremité de fibres optiques, sont placees en avant ou au niveau du réseau, lui-même disposé au-delà du foyer principal du miroir, les caractéristiques et l'orientation du réseau étant déterminées pour recueillir les longueurs d'ondes recherchées au voisinage immédiat de l'axe du miroir formé par la normale au sommet du miroir. According to the invention, the input and the output or outputs, constituted in a manner known per se by the end of optical fibers, are placed in front of or at the level of the network, itself arranged beyond the main focus of the mirror, the characteristics and the 'orientation of the network being determined to collect the wavelengths sought in the immediate vicinity of the axis of the mirror formed by the normal to the top of the mirror.
Selon une forme préférentielle de réalisation le réseau plan est percé d'un orifice dans l'axe de la normale au sommet du miroir, et au moins certaines des fibres optiques passent à travers cet orifice. According to a preferred embodiment, the planar network is pierced with an orifice in the axis of the normal at the top of the mirror, and at least some of the optical fibers pass through this orifice.
Egalement selon une forme préférentielle de realisation le miroir comporte un cache disposé de façon à arrêter les rayons incidents issus de la source d'entrée et qui seraient réfléchis directement vers la ou les sorties sans passer par le réseau. Also according to a preferred embodiment, the mirror includes a cover arranged so as to stop the incident rays coming from the input source and which would be reflected directly towards the outlet (s) without passing through the network.
L'invention sera mieux comprise en se référant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple et represente par la figure annexée qui donne de façon schématique le trajet des faisceaux incidents et diffractes. The invention will be better understood by referring to a particular embodiment given by way of example and represented by the appended figure which schematically gives the path of the incident and diffractive beams.
Le système est ici constitué par un réseau plan de diffraction 1, disposé devant un miroir concave 2. Dans l'axe 3 de la normale au sommet du miroir le réseau est percé d'un orifice 4 conique, allant en s'évasant vers l'arrière du support du réseau. Une fibre optique 5 passe à travers l'ori- fice 3, de façon à ce que son extrémité soit au foyer du miroir 2. La lumière à analyser est introduite en amont dans la fibre optique 5 de telle sorte que son extrémité constitue la source d'entrée dans le monochromateur. La lumière issue de la fibre 5 est réfléchie par le miroir 2 en un faisceau parallèle qui arrive sur le réseau. Celui-ci le disperse et le miroir 2 focalise le spectre au niveau de ltextrémité d'une autre fibre optique 6 passant également dans l'orifice 3. The system here consists of a diffraction plane grating 1, placed in front of a concave mirror 2. In the axis 3 of the normal to the top of the mirror, the grating is pierced with a conical orifice 4, flaring towards the network support. An optical fiber 5 passes through the orifice 3, so that its end is at the focus of the mirror 2. The light to be analyzed is introduced upstream into the optical fiber 5 so that its end constitutes the source input into the monochromator. The light coming from the fiber 5 is reflected by the mirror 2 in a parallel beam which arrives on the network. This disperses it and the mirror 2 focuses the spectrum at the end of another optical fiber 6 also passing through the orifice 3.
Les caracteristiques et l'orientation du reseau sont détenminées de façon à ce que la focalisation de la longueur d'onde recherchée soit au voisinage immBdiat de l'axe 3 du miroir ; la distance entre les deux fibres optiques d'entrée et de sortie est alors très faible, et les aberrations du système ne sont que les aberrations d'un miroir concave au voisinage de son centre. IL s'agit de l'aberration sphérique si le miroir est sphérique, et cette aberration est nulle s'il s'agit d'un miroir parabolique que l'on peut utiliser pour le miroir 2. The characteristics and orientation of the network are determined so that the focus of the desired wavelength is in the immediate vicinity of axis 3 of the mirror; the distance between the two optical fibers of entry and exit is then very small, and the aberrations of the system are only the aberrations of a concave mirror in the vicinity of its center. It is a spherical aberration if the mirror is spherical, and this aberration is zero if it is a parabolic mirror that can be used for mirror 2.
On pourra aussi disposer plusieurs fibres optiques de sortie comme la fibre 6, pour recueillir plusieurs longueurs d'ondes ; pour éviter les lumières parasites, on disposera de préference les fibres de sortie légère- ment en dehors du plan de figure contenant la fibre d'entrée 5. It is also possible to have several output optical fibers such as fiber 6, to collect several wavelengths; to avoid stray light, the output fibers will preferably be available slightly outside the plane of the figure containing the input fiber 5.
Dans une réalisation réelle on a utilisé des fibres comportant un coeur en silice de 1 mm de diamètre, dont l'ouverture d'extrémité permet- tait de couvrir un miroir sphérique de diamètre 60 mm et de rayon 160mm. In a real embodiment, fibers were used comprising a silica core 1 mm in diameter, the end opening of which made it possible to cover a spherical mirror with a diameter of 60 mm and a radius of 160 mm.
On a utilisé un reseau à 1.200 traits par millimètre en travaillant dans l'ordre 1 de diffraction.A network of 1,200 lines per millimeter was used while working in order 1 of diffraction.
On utilisera également de préférence un cache 8 au centre du miroir 2, qui a pour effet d'arrêter les rayons incidents issus de la source 5 et qui seraient réfléchis directement par le miroir 2 vers la sortie 6 sans passer par le réseau i. Use will also preferably be made of a cover 8 in the center of the mirror 2, which has the effect of stopping the incident rays coming from the source 5 and which would be reflected directly by the mirror 2 towards the output 6 without passing through the network i.
On a aussi observe que ce cache pouvait être efficacement rectangulaire, avec sa grande dimension dans la direction du spectre formé, de façon à arrêter les rayons secondaires issus des portions de spectre non captes par les sorties, et qui autrement seraient refechis en retour. It has also been observed that this cache could be effectively rectangular, with its large dimension in the direction of the spectrum formed, so as to stop the secondary rays coming from the portions of spectrum not picked up by the outputs, and which would otherwise be reflected back.
Bien entendu l'invention ntest pas strictement limitée au mode de réalisation qui a e' été decrit à titre d'exemple, mais elle couvre également les réalisations qui n'en diffèreraient que par des détails, par des variantes d'exécution, ou par l'utilisation de moyens équivalents. Ainsi ltélément important dans une telle realisation est de regrouper rentrée et la ou les sorties au voisinage de la normale au sommet du miroir concave. Of course, the invention is not strictly limited to the embodiment which has been described by way of example, but it also covers the embodiments which would differ from it only in details, in variant embodiments, or by use of equivalent means. Thus the important element in such an embodiment is to group the inlet and the outlet (s) in the vicinity of the normal at the top of the concave mirror.
L'orifice dans le roseau permet à la fois ce regroupement et l'amenée de ltextrémité des fibres en avant ou au niveau du réseau, pour profiter de la pleine ouverture de celles-ci. Le réseau doit alors être placiez arrière du foyer du miroir concave.The opening in the reed allows both this regrouping and the bringing of the end of the fibers in front of or at the level of the network, to take advantage of the full opening of these. The network must then be placed behind the focal point of the concave mirror.
On pourrait en variante ne pas faire passer les fibres par ltori- fice, mais utiliser pour y faire passer des organes mecaniques de maintien de fibres optiques placés en avant du réseau et au voisinage de l'axe. As a variant, the fibers could not be passed through the orifice, but used to pass through it mechanical members for holding optical fibers placed in front of the network and in the vicinity of the axis.
On obtiendrait aussi une disposition équivalente au moyen de petits miroirs tenus mécaniquement à travers l'orifice du réseau, et permettant de recueillir la lumière d'entrée émise par une fibre optique disposée latéralement, et de la même façon de renvoyer latéralement la lumière de sortie vers une ou plusieurs autres fibres optiques.We would also obtain an equivalent arrangement by means of small mirrors held mechanically through the orifice of the grating, and making it possible to collect the input light emitted by an optical fiber arranged laterally, and in the same way to return the output light laterally. to one or more other optical fibers.
On pourrait aussi envisager une solution mixte, avec certaines fibres optiques engagées dans l'orifice, et d'autres entièrement en avant du roseau, avec des supports mécaniques dans l'orifice pour tenir la fibre elle-même ou un miroir de renvoi. One could also envisage a mixed solution, with certain optical fibers engaged in the orifice, and others entirely in front of the reed, with mechanical supports in the orifice to hold the fiber itself or a deflection mirror.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4817202A (en) * | 1985-06-19 | 1989-03-28 | Framatome | Process and apparatus for control and monitoring of installation by transmission of information and of commands by optical means |
| US4819224A (en) * | 1985-03-20 | 1989-04-04 | Instruments S.A. | Wavelength multiplexer-demultiplexer corrected of geometric and chromatic aberrations |
| EP0877266A1 (en) * | 1997-05-09 | 1998-11-11 | Instruments S.A. | Selective optical device and wavelenght multiplexer-demultiplexer |
| EP2083298A1 (en) | 2008-01-23 | 2009-07-29 | Yenista Optics | Optical device comprising a compact dispersing system |
| CN113654660A (en) * | 2021-08-31 | 2021-11-16 | 武汉六相光电技术有限公司 | Self-focusing optical fiber diffraction grating and miniaturized spectrometer |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4012147A (en) * | 1974-11-06 | 1977-03-15 | George Edouard Walrafen | Slit-less spectrometer |
| FR2365792A1 (en) * | 1976-09-23 | 1978-04-21 | Ibm | SPECTROPHOTOMETER ASSOCIATED WITH PHOTODIODES |
-
1980
- 1980-04-08 FR FR8007849A patent/FR2479981A1/en active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4012147A (en) * | 1974-11-06 | 1977-03-15 | George Edouard Walrafen | Slit-less spectrometer |
| FR2365792A1 (en) * | 1976-09-23 | 1978-04-21 | Ibm | SPECTROPHOTOMETER ASSOCIATED WITH PHOTODIODES |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| EXBK/77 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4819224A (en) * | 1985-03-20 | 1989-04-04 | Instruments S.A. | Wavelength multiplexer-demultiplexer corrected of geometric and chromatic aberrations |
| US4817202A (en) * | 1985-06-19 | 1989-03-28 | Framatome | Process and apparatus for control and monitoring of installation by transmission of information and of commands by optical means |
| EP0877266A1 (en) * | 1997-05-09 | 1998-11-11 | Instruments S.A. | Selective optical device and wavelenght multiplexer-demultiplexer |
| FR2763139A1 (en) * | 1997-05-09 | 1998-11-13 | Instruments Sa | WAVELENGTH SELECTIVE AND MULTIPLEXER-DEMULTIPLEXER OPTICAL DEVICE |
| EP2083298A1 (en) | 2008-01-23 | 2009-07-29 | Yenista Optics | Optical device comprising a compact dispersing system |
| CN113654660A (en) * | 2021-08-31 | 2021-11-16 | 武汉六相光电技术有限公司 | Self-focusing optical fiber diffraction grating and miniaturized spectrometer |
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