3.1.4. Гризма

В обиход конструкции спектральных компонентов приборов, прежде всего, астрономических, и при решении некоторых задач формирования ультракоротких импульсов вошло устройство, носящее название гризма (grism). (Слово составлено из двух английских: grating, подразумевается дифракционная решетка, и prism - призма). Оно является комбинацией двух рассмотренных нами типов диспергирующих устройств. Нельзя сказать, что гризмы – принципиально новые системы, но за новым словом кроются новые технологии и новые возможности. Простейший вариант гризмы показан на рис. 3.5 а – это комбинация

А	Б
Рис. 3.5

призмы и пропускающей дифракционной решетки (в данном случае – с профилированной формой штриха). Схема конструкции сделана так, что если не обратить внимание на различие показателей преломления веществ, из которых сделана нанесенная на призму решетка и самой призмы, оптик увидит в ней не что иное как подобие «эшелона Майкельсона» (а студент кафедры оптики физического факультета СПбГУ – рассмотренную на лекциях комбинацию призмы и растра от «объемной» открытки). В примере, показанном на рис. 3.5 а дисперсии решетки и призмы лежат в одной плоскости, но за словом «гризма» иногда кроется и давно известная система со скрещенным направлением дисперсий. По своей сути, гризма является решеткой эшелле, работающей в высоких порядках (вплоть до 80-90-го!) с числом штрихов , причем именно решетка определяет разрешающую способность гризмы. Пример результата работы гризмы приведены на рис. 3.5 б. Обратите внимание на номера порядков дифракции.

Конструируется гризма так, что подобно призме прямого зрения она не смещает среднюю часть рассматриваемого спектра относительно оси прибора (углы распространения лучей на рис. 3.5 а сильно преувеличены, и соотношение величин показателей преломления также нарушено). Именно это обстоятельство сразу оценили астрономы, потому что такие свойства системы упрощают идентификацию объектов, особенно, слабых точечных, как звезды. Однако как и все прозрачные решетки, астрономические гризмы дают хорошо видимые нулевые порядки дифракции, которые могут внести ошибки в исследования. Гризмы уже начали испытываться и в устройствах пространственного кодирования систем оптоволоконной связи (рис. 3.6), в стретчерах и компрессорах генераторов ультракоротких импульсов. Будущее

Рис. 3.6

покажет, насколько уверенно займет гризма свое место в спектральных приборах.

Мы не будем рассматривать теорию аппаратной функции гризмы, так как она мало отличается от таковой для дифракционной решетки, а двумерные пространственные характеристики спектрометров, особенности которых обеспечивает призменная компонента гризмы, лежат вне интересов данной книги.

3.1.5. Фокальный монохроматор.

Быть может, в заключение этого раздела стоит напомнить подзабытую версию монохроматора, подобного призменному. Вообразите, что внутри щелевого монохроматора установлена комбинация: призма и наклеенные на ее грани плоско-выпуклые линзы. Теперь проверните эту комбинацию на 360˚ вокруг оси, проходящей через основание призмы. Одновременно будут вращаться щели. Тогда вместо щелей получим круглые диафрагмы, а вместо призмы – подобие толстой двояковыпуклой линзы. Это и будет основа так называемого «фокального» монохроматора. Простейшая его схема приведена на рис. 3.7: линза и две

Рис. 3.7

круглые диафрагмы в сопряженных относительно линзы плоскостях. Монохроматор использует хроматическую аберрацию линзы, изображение входной диафрагмы в красном свете находится дальше от линзы, чем в фиолетовом. Соответственно, перемещая выходную диафрагму в ту или иную точку вдоль оси симметрии, можно выделить излучение с разными частотами. Недостатком показанного на рис. 3.7 устройства является наличие прямого луча, проходящего без преломления вдоль оптической оси линзы. Эта проблема решается просто: в центре линзы устанавливается блокирующий кружок.

Упоминающаяся в публикациях разрешающая сила такого монохроматора не превосходит 100 – величины близкой к разрешающей силе комбинации стеклянных цветных фильтров. К сожалению, мне не удалось найти форму самой аппаратной функции, но очевидно, что ее крылья должны спадать монотонно и иметь довольно большую амплитуду, т. е. применять подобный монохроматор можно только в том случае, когда требуется получить максимально-большой световой поток от источника с простым, состоящим из редко расставленных линий, спектром.