專利名稱：選擇和控制光源帶寬的系統(tǒng)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及光柵，具體來說，涉及調(diào)諧和控制帶寬的系統(tǒng)方法和裝置，其通過彎曲光柵來選擇對中在所選中心波長上的光的波長的帶寬來進(jìn)行調(diào)諧和控制帶寬。
背景技術(shù)：
通常使用光柵來選擇縮窄的光束。然而，縮窄光束中的波長帶寬不是用通常的光柵就可容易地選擇的。圖1是典型的光束縮窄系統(tǒng)100的簡化示意圖。該典型的光束縮窄系統(tǒng)100包括光源束102和光柵106，所述光源束102被引導(dǎo)通過光束擴(kuò)展器104(通常包括一個或多個棱鏡)。光柵106具有帶許多光柵線110的反射表面108。反射表面108具有曲面112，其基本上等同于擴(kuò)展的光源束102A的波前曲面114。應(yīng)該指出的是，光束縮窄系統(tǒng)100的部件102-114未按比例繪出，具體來說，為了示范的目的，曲面112、波前曲面114 和光柵的間距作了放大。擴(kuò)展的光束源102A包括多個光的波長116A-I1。多個光的波長116A_n相對于光束擴(kuò)展器104以不同角度發(fā)散，并在相應(yīng)不同部位撞擊到反射表面108上。理想的是，選定的光柵線IlOA反射縮窄的光束124，光束IM僅包括以合適角度 118朝向光束擴(kuò)展器104的相應(yīng)反射波長116E’，使得縮窄的光束IM返回通過光束擴(kuò)展器 104，超越光束擴(kuò)展器104而到光學(xué)系統(tǒng)120。遺憾的是，選定的光柵線IlOA還反射另外波長的帶寬，包括比反射的中心波長116E’稍短的波長1502A以及比反射的中心波長116E’ 稍長的波長1502B。因此，縮窄的光束IM包括反射的中心波長116E’以及包括比反射的中心波長116E，稍短的波長1502A和比反射的中心波長116E，稍長的波長1502B的波長的帶覓ο調(diào)諧光束擴(kuò)展器104和曲面112內(nèi)的曲率量，可選擇非常精確的中心波長和非常狹窄的最大帶寬，例如，對于縮窄的光束124，帶寬在反射的中心波長116E’的每側(cè)小于 1. 0pm(l. OX ΙΟ"12米)+/_。然而，調(diào)諧光束擴(kuò)展器104并不能對縮窄的光束124精確地控制或選擇最大的帶寬和最小的帶寬，例如，帶寬在在反射的中心波長116E’的兩側(cè)0. 5至 1. Opm+/" ο光學(xué)系統(tǒng)120可包括多個使用縮窄的光束124的子系統(tǒng)。某些子系統(tǒng)會要求選定的最大帶寬和選定的最小帶寬。舉例來說，光學(xué)系統(tǒng)120可包括掃描儀，其需要若干個對中在選定波長上且跨越可用來產(chǎn)生要求的干擾圖形的足夠?qū)挾鹊膸捝戏植嫉牟ㄩL。為了連續(xù)地滿足更加嚴(yán)格的控制帶寬的要求，尤其是，包含選定百分比亮度的光譜的寬度，即，分別從全寬半值(“FWHM”)起的95% ( 195%”或簡單地195”)或E95， 需要使中心波長選擇和帶寬選擇光學(xué)元件(例如，具有多個色散光學(xué)特征，例如，光柵一個面上的槽的色散光柵)的波前互相作用表面變形。這些要求可包括需要更大范圍的控制以及將帶寬保持在某些小范圍內(nèi)和/或不超過某些選定值。該變形需要在兩個平面內(nèi)，并需要獨(dú)立地在兩個平面中的每個平面內(nèi)，使變形機(jī)構(gòu)之間的干擾盡可能小，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，需要一種變形機(jī)構(gòu)能夠作用更大的變形力，該變形機(jī)構(gòu)諸如使槽橫貫色散光學(xué)元件的表面(與沿
4著色散光學(xué)元件的長度相比)的槽形成特征的分離變形的機(jī)構(gòu)。申請人提出了現(xiàn)有激光系統(tǒng)帶寬控制機(jī)構(gòu)的這些改進(jìn)。鑒于以上所述，需要有一種彎曲光柵的系統(tǒng)、方法和裝置，用于選擇對中在選定中心波長上并具有選定最小帶寬和選定最大帶寬的光波長的帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
廣義上說，本發(fā)明通過提供一種使光柵彎曲來選擇對中在選定中心波長上并具有選定最小帶寬和選定最大帶寬的光的波長的帶寬的系統(tǒng)、方法和裝置來滿足上述需求。應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明可以多種方式來實(shí)施，作為一種工藝過程，可包括設(shè)備、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或裝置。下面將描述本發(fā)明的若干個發(fā)明實(shí)施例。本文所公開的帶寬選擇系統(tǒng)和方法包括沿兩個不同方向(垂向地和水平地)使色散光學(xué)元件的色散反射面彎曲，同時還從水平彎曲力中基本上解耦(decoupling)出垂向的彎曲力。該解耦使得垂向彎曲力和水平彎曲力之間的互相作用或干擾變得最小。使用一個或多個撓曲件來解耦每個垂向彎曲力和水平彎曲力。一個實(shí)施例提供了帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其包括色散光學(xué)元件，該色散光學(xué)元件具有包括色散反射面的本體，該色散反射面包括沿著色散光學(xué)元件的反射面沿縱向軸方向延伸的入射區(qū)域。該本體還包括第一端塊和第二端塊，第一端塊設(shè)置在本體的第一縱向端上，而第二端塊設(shè)置在本體的第二縱向端上，第二縱向端與第一縱向端相對。該帶寬選擇機(jī)構(gòu)還包括安裝在色散光學(xué)元件第二面上的第一致動器，所述第二面與反射面相反，所述第一致動器具有聯(lián)接到第一端塊的第一端和聯(lián)接到第二端塊的第二端，第一致動器可操作而對第一端塊和第二端塊施加相等而相反的力，以使本體沿著本體的縱向軸線和沿正交于色散光學(xué)元件反射面的第一方向彎曲。該帶寬選擇機(jī)構(gòu)還包括安裝在色散光學(xué)元件第三面上的第二致動器，該第三面正交于反射面，所述第二致動器具有用第一撓曲件聯(lián)接到第一端塊的第一端以及用第二撓曲件聯(lián)接到第二端塊的第二端，第一致動器可操作而對第一端塊和第二端塊施加相等而相反的力，以使本體沿著本體的縱向軸線和沿垂直于色散光學(xué)元件反射面的第二方向彎曲，該第二方向也垂直于第一方向，所述第二致動器包括加壓流體力的施加機(jī)構(gòu)。還公開了一種選擇帶寬的方法。從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將會變得明了，附圖借助于實(shí)例示出了本發(fā)明的原理。


通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將可容易地理解本發(fā)明。圖1是典型的光束縮窄系統(tǒng)的簡化示意圖。圖2A是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的光束控制裝置的簡化示意圖。圖2B和2C是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的光束控制裝置的反射面的簡化示意圖。圖3是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面，顯示彎曲光柵來選擇對中在選定中心波長上并具有選定最小帶寬和選定最大帶寬的光波長的帶寬所執(zhí)行的方法操作的流程圖。
圖4是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的光束縮窄系統(tǒng)的簡化示意圖。圖5是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的色散光學(xué)元件的俯視圖。圖6是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的色散光學(xué)元件的側(cè)視圖。圖7A-7E是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的將力施加到光柵體上的各種形式致動器的簡化示意圖。圖8是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的雙作用帶寬控制裝置的立體圖。圖9-12示出另一根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的雙作用帶寬控制機(jī)構(gòu)。圖13A和13B是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的撓曲元件的立體圖。圖14A是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的加力板的立體圖。圖14B是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的色散光學(xué)元件體的前端或后端的立體圖。圖15A是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的E95帶寬的曲線圖。圖15B是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的用于彎曲諸如光柵的色散光學(xué)元件的另一裝置的立體圖。圖16A和16B示意地示出根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面可能有用的撓曲的光柵安裝件。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將描述彎曲光柵來選擇對中在選定中心波長上并具有選定最小帶寬和選定最大帶寬的光波長的帶寬的系統(tǒng)、方法和裝置的若干個示范實(shí)施例。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會認(rèn)識到，沒有本文所闡述的某些或全部特殊細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本發(fā)明。圖2A是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的光束控制裝置200的簡化示意圖。 該光束控制裝置B⑶包括光柵206和第一力裝置218。第一力裝置218聯(lián)接到第一平面230 內(nèi)的光柵206的相對端206A、206B。第一力裝置218可分別通過連接件219A、219B對光柵206的相對端206A、206B施加第一力，以使光柵的反射表面208以受控方式彎曲。舉例來說，第一力裝置218可在光柵 206的相對端206A、206B上施加拉力5022，以使光柵沿控制的凸出的方向50M彎曲。同樣地，第一力裝置218可在光柵206的相對端206A、206B上施加推力50 ,以使光柵沿控制的凹入的方向50 彎曲。這樣，第一力裝置218可使光柵206的反射面212彎曲，以基本上與光束的波前曲面匹配，并因此選擇反射的中心波長和反射的縮窄的光束的最大帶寬。在使用過程中，光束加熱光柵206。加熱光柵206可致使光柵根據(jù)光柵材料的熱膨脹系數(shù)膨脹。通常，光柵206由膨脹系數(shù)低的材料形成。第一力裝置218和連接件219A、219B的熱膨脹系數(shù)基本上類似于光柵206的熱膨脹系數(shù)，以使第一力裝置218以與光柵相同的速率膨脹。因此，第一力裝置作用在光柵上的力5022,50 基本上在預(yù)期的熱運(yùn)行范圍內(nèi)保持恒定不變。第二力裝置240在不同于第一平面230的第二平面232內(nèi)聯(lián)接到光柵206的相對端206A、206B。第二力裝置240分別通過連接件M1A、241B聯(lián)接到光柵206的相對端206A、 206B。舉例來說，如圖所示，第二平面232可基本上垂直于第一平面230。第二力裝置MO 和連接件M1A、241B的熱膨脹系數(shù)基本上類似于光柵206的熱膨脹系數(shù)，以使第二力裝置以與光柵相同的速率膨脹。因此，第二力裝置作用在光柵上的力5022,50 基本上在預(yù)期的熱運(yùn)行范圍內(nèi)保持恒定不變。圖2B和2C是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的光束控制裝置200的反射面 208的簡化示意圖。第二力裝置240可對光柵206的相對端206A、206B施加第二力，以使光柵以受控方式彎曲。這樣，第二力裝置240可使光柵206的反射面212彎曲，使得光柵線 210在光柵的反射面208上呈扇形。由于扇形緣故，隨著反射的光束的邊緣在不同方向上反射，該扇形圖形改變著反射光束的形狀。舉例來說，如圖2B所示，第二力裝置240可在光柵206的相對端206A、206B上施加拉力M2，以使光柵線210的扇形圖形從右向左增加。同樣地，并如圖2C所示，第二力裝置240可在光柵206的相對端206A、206B上施加推力M6，以使扇形圖形在左邊較寬而在右
邊較靠近在一起。圖3是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的流程圖，顯示了彎曲光柵以選擇對中在選定中心波長上并具有選定最小帶寬和選定最大帶寬的光波長的帶寬所執(zhí)行的方法操作300。文中所示的操作僅是舉例而已，因?yàn)閼?yīng)該理解到某些操作可具有子操作，而在其他的情形中，文中所述的某些操作可能不被包括在所示的操作中。記住這一點(diǎn)，現(xiàn)將描述該方法和操作300。圖4是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的光束縮窄系統(tǒng)400的簡化示意圖。應(yīng)該指出的是，光束縮窄系統(tǒng)400的部件102-4 未按比例繪出，具體地說，為示范的目的，曲面50 、波前面114和光柵的間距作了放大。在操作310中，光束穿過諸如棱鏡那樣的放大器，例如，光束擴(kuò)展器104，來放大和擴(kuò)展或散布光束。在操作320中，第一力裝置218分別通過連接件219A、219B對光柵206 的相對端206A、206B施加第一力222或226，以使光柵的反射表面208以受控方式彎曲。反射表面208彎曲成使反射表面基本上與擴(kuò)展的光束102A的波前面114匹配。在操作330中，選擇中心波長。中心波長116E由柵格線210A選擇，該柵格線朝向光束擴(kuò)展器104和光學(xué)系統(tǒng)120反射回中心波長。選擇中心波長116E和使反射表面208 與擴(kuò)展的光束102A的波前面114匹配，還確定了縮窄反射的光束424A的最大帶寬422A。在操作340中，第二力裝置240分別通過連接件M1A、241B對光柵206的相對端 206A.206B施加第二力242或M4，以使光柵的反射表面208上的光柵線210的扇形增大或減小。改變光柵線210的扇形可確定線縮窄的反射光束424B的帶寬422B。光束縮窄系統(tǒng)400還可包括可變孔430。可變孔430可改變擴(kuò)展的光束所撞擊的柵格表面的面積。可變孔430還可增大或減小擴(kuò)展光束的發(fā)散。所述發(fā)散是不同光束 116A-116n彼此分開的角度。增大該發(fā)散就加大了光束116A-116n之間的角度，還增加了這些光束116A-116n反射出光柵208的角度差。于是，可變孔430可增大或減小從光柵表面反射回的光的角度。與沿水平方向和垂向方向的光柵彎曲結(jié)合，可變孔就可增大反射帶寬的范圍，從小于約200fm至大于約1500fm之間。圖5是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的色散光學(xué)元件500的俯視圖。該色散光學(xué)元件500可用于中心波長的選擇，色散光學(xué)元件500即，諸如埃謝勒(eschelle)光柵那樣的光柵。色散光學(xué)元件500還可至少部分地用來確定帶寬。色散光學(xué)元件500包括具有色散光學(xué)元件頂504的色散光學(xué)元件體502。應(yīng)該理解到，所述頂這個名稱純粹是用作參考，其在這里是指這樣的事實(shí)當(dāng)色散光學(xué)元件500放置在線縮窄的模塊外殼1002內(nèi)時，就如俯視圖的圖10所示那樣，該色散光學(xué)元件500將面對外殼1002的頂部。色散光學(xué)元件500還可具有一個形成色散光學(xué)元件色散表面508的面，所述色散表面508形成在色散光學(xué)元件體502的前表面510上。色散光學(xué)元件體502還可具有背面506。色散光學(xué)元件體502還可具有如圖6和9所示的色散光學(xué)元件底部512。色散光學(xué)元件500還可具有色散光學(xué)元件的前端514和后端516，還應(yīng)理解到，術(shù)語前和后僅是為了參考之目的，其是指這樣的事實(shí)如圖9所示，前端最靠近中心波長選擇機(jī)構(gòu)900，該機(jī)構(gòu)900從激光腔室(未示出)放出光線，并控制光線在色散光學(xué)元件500上的入射角以便選擇中心波長。從圖5中可見，對色散光學(xué)元件背面施加力，將在下文中更加完全地進(jìn)行描述，其在這種帶寬控制裝置(“BCD”)行內(nèi)是公知的，例如將端部514、516固定就位，并沿朝向本體502的方向?qū)ι⒐鈱W(xué)元件體502的背面506施加水平力(又是僅為了參考，并與僅為了參考之目的而先前描述的方向?qū)R)，對色散光學(xué)元件背面施加力可誘發(fā)前表面510發(fā)生柱狀變形，且由此色散光學(xué)元件的光柵面508發(fā)生柱狀變形。這可使光柵面相對于從中心波長選擇機(jī)構(gòu)900入射在光柵面508上的光線變形為凸出的圓柱形狀。同樣地，與此方向相反地施加力可使光柵面相對于從中心波長選擇機(jī)構(gòu)入射的光線變形為凹入的圓柱形狀。如圖5中可見，沿著色散光學(xué)元件體502的背面506施加壓縮力，可縮短色散光學(xué)元件體502的背面506的不受應(yīng)力的長度，例如，從長度Ll到長度L2。因此背面506形成為壓縮應(yīng)力面，而前面510(對應(yīng)于光柵表面508)形成為拉應(yīng)力下的應(yīng)力面。例如，光柵背面506可從相應(yīng)的背部角由不受應(yīng)力位置位移到受應(yīng)力的位置，位移約為8 μ m，其可在背面506內(nèi)形成曲率，該曲率量級在約為Ikm的曲率半徑上，在含有光柵表面508的前面內(nèi)有對應(yīng)的曲率。圖6是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的色散光學(xué)元件500的側(cè)視圖。色散光學(xué)元件500顯示為因B⑶將力施加到頂表面504上而處于應(yīng)力之下，使得色散光學(xué)元件柵格具有多個表面槽210，每個槽具有反射槽面，該反射槽面面向前端514，而槽的相反面面向相反方向，通常垂直于光柵面508的縱向軸線的各個槽210，如圖所示發(fā)生變形。該變形沿著從頂表面504到底表面512的延伸部分拓寬了槽210，使得槽210的反射表面朝向后端516，相對于光柵面508未受應(yīng)力的縱向中心軸線接近于角度β，并朝向前端514大致接近于相反角α。圖7Α-7Ε是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面、將力施加到光柵體上的各種形式致動器的簡化示意圖。圖7Α-7Ε所示的致動器可組合地使用而將力施加到色散光學(xué)元件 500的兩側(cè)，因此，形成了水平的B⑶和垂向的B⑶。圖7Α示意地示出致動器702，其通過撓曲部分706Α、706Α，、706Β和706Β，連接到一對端塊704Α、704Β，而撓曲部分706Α、706Α，、 706Β和706Β，又連接到移動塊708Α、708Β。類似于圖9中所示情況，端塊704Α、704Β連接到光柵體(圖7Α中未示出)的相應(yīng)端。一個移動塊708Β攻有螺紋，并具有沿著正交于穿過端塊704Α、704Β的致動器702的縱向軸線的方向穿過螺紋的小螺距的差動螺桿710。另一移動塊708Α通過預(yù)加載彈簧714可操作地連接到靜止塊712，通過互相靠近地曳拉移動塊708Α、708Β，超過某個中性移動塊位置，彈簧714可在端塊704Α、704Β之間施加拉力。差動螺桿致動的分辨率可以是40nm扭轉(zhuǎn)/圈。扭轉(zhuǎn)調(diào)整范圍可以是士 1微米。例如，移動塊在螺桿50 上20微米的移程可導(dǎo)致8微米的下垂，如圖6示意地所示，即，對于分辨率為0. 1微米/圈的手動致動來說，1微米下垂需要2. 5微米的移程。圖7B示意地示出在調(diào)整過程中降低施加力的概念。致動器720具有附連到光柵體(圖7B中未示出)的端塊704A。圖7B示出B⑶致動器，如上所述，其可在塊704A、704B 處附連到光柵體502上的端部安裝的加力板，或塊體可保持靜止不動，并定位成沿垂向方向推壓在光柵體(圖7B中未示出)上。軸722用螺紋方式嚙合到塊體704A，并延伸通過框架726的端壁和中間壁上的軸承724。該軸722可具有附連到其上的活塞728，相應(yīng)的鄰近彈簧730位于端壁和活塞728中間，以及活塞7 和中間壁中間。轉(zhuǎn)動該軸722可相對于塊體704B移動塊體704A，并可對光柵端部上的端部加力板施力，或?qū)鈻彭敳渴┝Γ缫陨纤?。調(diào)整之后，螺紋的軸722可由本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員按熟知的方式鎖定，以抵抗所示OBCD誘發(fā)的高的力，對于其它實(shí)施例來講，例如圖7A-E、8和9_12所示的實(shí)施例，也可以是這樣的情形。如圖7A-E和8所示，對于給定的轉(zhuǎn)數(shù)，例如，圖8所示類型BCD致動器的螺紋軸近似為25轉(zhuǎn)，如此的BCD可提供BCD體1微米量級的位移(下垂)。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，提供約160N的力即可造成這樣的位移，S卩，約為6N/轉(zhuǎn)(160N/25轉(zhuǎn))。6N/螺距等于彈簧常數(shù)， 而25轉(zhuǎn)*螺距等于移程量。曲線中心處位移的理想下垂(曲率)范圍是從-1至+8微米，這意味著，如果沒有特別提供反向作用力，例如由彈簧，像圖9及以下實(shí)施例各方面中所討論的預(yù)加載彈簧提供的作用力，只推致動器是不令人滿意的。如本文參照圖9及以下所討論的那樣，諸如波紋管那樣的只推致動器可用彈簧進(jìn)行預(yù)加載，例如，加載到-ι設(shè)定上。另一形式的致動器可附連到光柵上的端力塊，或直線施加力到光柵的側(cè)面/頂面上，這樣形式的致動器可示意地顯示在圖7C中，帶有用于預(yù)加載該致動器的彈簧，例如，加載到-1微米下垂設(shè)定上。如圖7C所示，致動器740具有外框架742和內(nèi)框架744，使內(nèi)框架的頂和底部可滑動地配合外框架742的后壁746A和中間壁746B，本文中其它處指出的一種類型的致動器驅(qū)動機(jī)構(gòu)748可用來對內(nèi)框架744和外框架742直接施加力，以縮短端塊 704A.704B之間的距離。彈簧750可沿相反方向施加預(yù)加載力。圖7D示意地示出致動器760，其使用杠桿臂762將力施加到端塊704A、704B上。 杠桿臂762也包括在本文所述的其它實(shí)施例中。杠桿臂762可減小需要致動器驅(qū)動機(jī)構(gòu) 764所施加的力。圖7D中的致動器驅(qū)動機(jī)構(gòu)764將力施加到杠桿762上，該杠桿又通過連接臂766將端塊704A、704B朝向彼此曳拉，連接器766可樞轉(zhuǎn)地附連到與端塊704B相連的軸768上。軸768上緊接著右手端塊704B的彈簧770可施加預(yù)加載力。圖7E示出類似的致動器780，其有圍繞支點(diǎn)784樞轉(zhuǎn)并可樞轉(zhuǎn)地連接到軸768的杠桿782，該致動器將端塊704A、704B朝向彼此曳拉，彈簧790用于施加預(yù)加載力。應(yīng)該理解到，本文所示和所描述的致動器僅是示例性的，也可使用其它類型的致動器和各種類型致動器的組合。致動器的類型可包括液壓的、氣動的、壓電的、電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、電磁和磁致伸縮的等，以上僅舉出一些例子而已。圖8是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的雙作用帶寬控制裝置800的立體圖。雙作用帶寬控制裝置800包括第一帶寬控制裝置802和第二帶寬控制裝置804，它們分別布置在色散光學(xué)元件體502的背面506和色散光學(xué)元件體502的頂面504上。一對端塊 (加力板)704A、704B布置在各端上，并適于由B⑶802、804對本體502施加力。
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每個BCD802、804分別包括BCD框架806A、806B。相應(yīng)的框架806A、806B包括相應(yīng)的BCD框架前隔壁808A、808B ；BCD框架后隔壁810A、810B ；以及BCD框架中間隔壁812A、 812B。相應(yīng)的后隔壁810A、810B包括B⑶框架后隔壁指形物814A、814B，每個指形物具有圓柱形的安裝軸開口(未示出)。BCD圓柱形致動器軸816A、816B延伸穿過前隔壁808A、808B和中間隔壁812A、 812B,終止在帶有B⑶軸阻擋機(jī)構(gòu)的一端上。B⑶軸的軸承延伸通過前隔壁808A、808B并包括BCD軸的軸承凸緣。BCD螺紋襯套延伸穿過前加力板704A并攻有內(nèi)螺紋，以接納BCD軸的螺紋部分。一對L形支架160分別膠合到色散光學(xué)元件體502的前端514和后端516上，該對支架具有合適的附連機(jī)構(gòu)，用來將相應(yīng)的端加力板166附連到色散光學(xué)元件體502上。加力板704A包括兩對力板夾具，各具有力板夾具擰緊螺釘，以便緊緊地夾持后和頂BCD802、 804的相應(yīng)的后隔壁指形物附連銷。相應(yīng)的附連銷各延伸穿過相應(yīng)的附連銷襯套。BCD活塞820A、820B例如通過設(shè)定螺釘或其它合適緊固件固定到軸816A、816B上， 通過具有推力軸承塑料環(huán)的活塞推力軸承，它們各被前壓縮彈簧822A、822B和后壓縮彈簧 824A、824B 分開。在操作中，響應(yīng)于帶寬控制致動器定位信號，相應(yīng)的軸816A和/或816B，通過例如旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電動機(jī)，或帶有線性運(yùn)動到轉(zhuǎn)動運(yùn)動轉(zhuǎn)換器的線性步進(jìn)電動機(jī)，手動地或自動地轉(zhuǎn)動。由于軸轉(zhuǎn)動，其壓迫相應(yīng)的彈簧822A、822B和824A、8MB，并根據(jù)相應(yīng)軸816A、 816B的轉(zhuǎn)動方向，朝向或背離前端加力板704A將力作用在相應(yīng)的框架806A、806B上，并通過相應(yīng)的指形物814A、814B將力作用在后端加力板704B上，以使相應(yīng)的面506、504處于拉伸或壓縮狀態(tài)。B⑶802如圖5示意地所示地影響著光柵面，且B⑶804如圖6示意地所示地影響著光柵面508。這種雙作用帶寬控制裝置800可用來扭轉(zhuǎn)如上所討論的色散光學(xué)元件體502，作為中心波長/帶寬的選擇機(jī)構(gòu)影響與色散光學(xué)原件關(guān)聯(lián)的激光腔室(未示出)內(nèi)放大的光的帶寬。對于全寬半值(“FWHM”)的情形，帶寬可受到不同程度的影響，在光譜側(cè)壁上且對于E95%/E95在最大亮度峰值點(diǎn)的一半處測量的光譜的帶寬，光譜的寬度包含95%的對中在光譜中心波長上的亮度。兩個B⑶802、804的互聯(lián)接可以是這樣對FWHM和E95上的影響的獨(dú)立性可以充分地折衷，或其它有害的效果可導(dǎo)致雙作用帶寬控制裝置800在帶寬選擇和控制方面不盡理想。圖9-12示出根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的另一雙作用帶寬控制機(jī)構(gòu) 900。如圖9所示，雙作用帶寬控制機(jī)構(gòu)900使用前端加力板704A和后端加力板704B，如圖 14A中詳細(xì)地所示。圖14A是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的、加力板704A、704B的立體圖。圖14B是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的色散光學(xué)元件體502的前端514 或后端516的立體圖。加力板704A、704B具有多個安裝墊1402，其由水平槽1404和垂向槽1406形成， 它們將安裝面1408分為相應(yīng)的墊1402。某些或全部的安裝墊1402可在其上放置膠合點(diǎn) 1410、1410，、1410”，以將相應(yīng)的加力板704A、704B附連到色散光學(xué)元件體502的前端514 或后端516上。選定的相應(yīng)膠合點(diǎn)1410、1410’、1410”的布置可因此使剪切力集中。如圖 14B所示，區(qū)域1412沒有置于其上的膠合點(diǎn)。于是，剪切力不施加到色散光學(xué)元件體502的
10前表面508，而是更多地施加到后表面。相應(yīng)的膠合點(diǎn)1410、1410’、1410”的選定的部位可集中最佳的樞轉(zhuǎn)部位。最佳的樞轉(zhuǎn)部位是垂向的BCD和水平的BCD彼此影響最小的那個部位。例如，在最佳樞轉(zhuǎn)部位內(nèi)， 添加或減少垂向BCD施加到色散光學(xué)元件體502上的力數(shù)量，基本上不會減少或增加水平 BCD施加在色散光學(xué)元件體502上的力。同樣地，在最佳樞轉(zhuǎn)部位內(nèi)，添加或減少水平BCD 施加到色散光學(xué)元件體502上的力數(shù)量，基本上不會減少或增加垂向BCD施加在色散光學(xué)元件體502上的力。本文所述的撓曲元件用來基本上使力矢量與向直BCD解耦或隔離，防止減小或增加水平BCD施加在色散光學(xué)元件體502上的力。本文所述的撓曲元件還用來基本上使力矢量與水平BCD解耦或隔離，防止減小或增加垂向BCD施加在色散光學(xué)元件體502上的力。應(yīng)該指出的是，相應(yīng)的膠合點(diǎn)1410、1410’、1410”顯示為不同的大小和/或強(qiáng)度，以便增加使剪應(yīng)力集中在色散光學(xué)元件體502前端514或后端516的理想部位的另外其它的尺寸。加力板704A、704B還可包括一對水平B⑶安裝支架1414和垂向(正交) BCD( “0BCD，，)安裝表面 1416。再轉(zhuǎn)到圖9-12，圖中示出正交(例如，垂向)B⑶(“0B⑶”)，其可將拉伸或壓縮應(yīng)力施加到色散光學(xué)元件體502上，以實(shí)現(xiàn)如圖6部分示意地所示的槽210的漸進(jìn)式加寬。雙作用帶寬控制機(jī)構(gòu)具有一對后安裝支架902，例如其可用殷鋼(Invar)制成，并用來通過一對安裝支架指形物連接加力板704B，每個指形物延伸入相應(yīng)的支架141和安裝支架角形臂內(nèi)，它們分別附連到水平BCD附連軛904的頂或底部臂上，并通過螺栓連接到軛。類似的支架902將軛904的底部聯(lián)接到后端加力板704B。B⑶附連軛904具有安裝在軛上的軸承用以接納軸906。軸906包括撓曲部分910。每個推力軸承912可具有一定的延伸長度。前安裝支架902’類似地將前加力板704A聯(lián)接到前端撓曲安裝板914的頂部和底部，前端撓曲安裝板914具有將其連接到水平B⑶撓曲連接板918的撓曲元件916，而水平 B⑶撓曲連接板918通過空間924內(nèi)的類似撓曲連接件(未示出)連接到水平B⑶922的前端920，圖13A、13B中較詳細(xì)地顯示出該情形。水平B⑶922基本上類似于有關(guān)文中所討論和圖8中所示的BCD802、804。圖13A和1 是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的撓曲元件916、918的立體圖。撓曲元件916、918和端塊300可用殷鋼制成。OB⑶可具有一個或多個撓曲元件，例如， 前撓曲元件和后撓曲元件，例如其通過螺栓連接到OB⑶安裝件904上而將OB⑶連接到相應(yīng)的前和后加力板704A、704B。撓曲元件916、918具有撓曲的連接端塊連接件1302、螺紋孔1304和撓曲的連接端塊壁1306。如圖所示，連接件塊1302形成致動器L形支架1308， 但應(yīng)該理解到撓曲元件916、918可以是任何類型的連接件。連接器板1306包括連接件開口 1310，如果需要的話，開口可以有螺紋。撓曲元件916、918使塊體1302、1306圍繞著由撓曲部分1312長度形成的軸線相對于彼此轉(zhuǎn)動。再參照圖9，OB⑶致動器900包括OB⑶致動器框架930。該OB⑶致動器框架930 包括一對頂部水平延伸的突脊、后壁和底壁。后壁例如通過螺栓連接到錐形梁932上。錐形梁932包括縱向結(jié)構(gòu)件934和垂向延伸的結(jié)構(gòu)及固件936。錐形梁932可連接到撓曲的端板940上，端板940可通過諸如螺栓那樣的螺紋連接器連接到連接器構(gòu)件的L形支架部分上。撓曲的端板元件940包括撓曲件942。
致動器框架930可包括一對頂部水平梁，致動器框架支承架通過螺栓可安裝到頂部水平梁上。致動器波紋管950可用鋁材或不銹鋼制成。致動器波紋管950附連到框架 930，如用螺栓連接到框架后壁，框架后壁附連到中空的圓柱形波紋管后板上。致動器波紋管950還通過圓柱形波紋管前板用螺栓連接到致動器杠桿臂952上。致動器波紋管950還可包括波紋管致動流體或液體。致動器杠桿臂952聯(lián)接到向下延伸的角形臂954。該角形臂％4聯(lián)接到杠桿臂952 在其間延伸的、水平地從框架底壁延伸的撓曲的薄板960以及撓曲的薄板962，杠桿臂通常與杠桿臂的角形臂954的中心軸線對齊。角形臂954的端部還通過撓曲的薄板966附連到連接件塊964。撓曲板960、962、966在角形臂952的下部范圍內(nèi)共同形成樞轉(zhuǎn)點(diǎn)，該點(diǎn)位于撓曲板960的平面和撓曲帶962的相交處，當(dāng)致動器波紋管950膨脹或收縮時，致動器杠桿臂 952則圍繞該點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，通過撓曲件966將力施加到連接件塊940，因此，通過前撓曲連接件 940連接到前加力板704A?？蚣?50具有懸垂部分972。該懸垂部分972包括接納預(yù)加載彈簧976的圓柱形通道974，預(yù)加載彈簧也可被接納在致動器杠桿臂952上端內(nèi)的圓柱形開口 978中。通道 974還可包括螺紋的彈簧壓縮機(jī)構(gòu)980。該螺紋的彈簧壓縮機(jī)構(gòu)980對彈簧976施加壓縮力，以預(yù)加載色散光學(xué)元件體502，以在致動器波紋管不膨脹施加彎曲時沿相反方向在本體 502內(nèi)施加彎曲。通過波紋管端板內(nèi)的流體開口將氣體、流體或液體引入波紋管950內(nèi)或從其中除去，以此來施加壓力，波紋管950就可從一定的中心位置膨脹或縮回，中心位置例如在預(yù)加載彈簧976的影響下建立起的預(yù)加載位置。通過由流體供給系統(tǒng)管道支撐件988支承的流體供給管道986，加壓氣體、流體或液體可來自致動器流體供給系統(tǒng)984。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會理解到，上述OBCD可沿著色散光學(xué)元件的頂將力施加到色散光學(xué)元件上，例如，施加壓縮力，該壓縮力可沿垂向方向?qū)⒘ψ饔迷诒倔w的中心軸線上(又應(yīng)該理解到，全部的水平和垂向都與如圖8所示的線縮窄模塊的定向有關(guān)，如模塊的俯視圖所示的定向，而不與實(shí)際使用時的模塊任何實(shí)際定向有關(guān)，實(shí)際上，模塊的實(shí)際定向例如可以是使紙面位于垂向平面內(nèi)，而相對于使用中的安裝模塊中的水平和垂向圖10 的俯視圖實(shí)際上是側(cè)視圖)。這樣的力可沿圖6的側(cè)視圖中所示方向使色散光學(xué)元件的槽變形(又定向成使圖10中線縮窄模塊的視圖，作為俯視圖)?？刂破?80聯(lián)接到OB⑶致動器900。該控制器可包括反饋回路，該回路分析從反射表面反射回的光束的帶寬并相應(yīng)地通過調(diào)整由致動器施加的力來調(diào)整反射表面的形狀， 例如，調(diào)整反射表面的彎曲。控制器980可包括用來操作OBCD致動器900和分析由反射表面反射回的光束的帶寬以及調(diào)整反射表面的形狀的軟件和硬件?？刂破?80可鏈接到其他的控制器或包括其他控制器，諸如中央服務(wù)器或系統(tǒng)控制器(未示出)以及壓力控制器 (未示出)，諸如由印第安那州的McCordsville市的比例空氣公司(Proportion Air)制造的QBlT控制器。這種控制器可使用4-20mA的輸入電流來設(shè)定壓力，該壓力為0至最大壓力，由要求的帶寬調(diào)諧范圍和機(jī)械設(shè)計(jì)所限定。例如，5巴或10巴可用作為最大壓力。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，達(dá)到300fm的OB⑶調(diào)諧范圍所需要的壓力(扭轉(zhuǎn))對于圖5_8實(shí)例所示的設(shè)計(jì)來說是非常合理的，并被確定為比在某些情形中為預(yù)期的稍小。HBCD和OBCD之間的串?dāng)_很小，例如，小于約20nm就引起HB⑶內(nèi)的下垂。諸如板960和帶962、966的撓曲元件以及連接件940可由諸如殷鋼那樣CTE非常低的材料制成。應(yīng)該理解到，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，也可使用低熱膨脹的其它材料，諸如由ULE玻璃加工成的零件?？蚣芎湾F形梁可由鋁材制造，包括連接件塊940和撓曲件1312，鋁材諸如7075鋁， 其可以是撓曲板960和帶撓曲件962、966，它們形成連接到致動器波紋管950前端的致動器杠桿臂952的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)。撓曲的端塊914以及BCD外殼框架922的其余部分和中間撓曲板 916也可用殷鋼或鋁材或其它具有低CTE和高強(qiáng)度的合適材料制成，或由兩者的合適組合來形成。致動器框架930還可用諸如7075鋁的鋁材制造。板902可用殷鋼或鋁材等制造。本發(fā)明申請人已經(jīng)確定，這種變形可將BW調(diào)諧范圍擴(kuò)大為的上限為LNM > 0. 50pm,例如，使范圍裕度覆蓋0. 25至0. 50pm的系統(tǒng)BW調(diào)諧規(guī)格。帶寬的效應(yīng)已經(jīng)表明，使得在種子激光放大器的激光構(gòu)造中，諸如像功率環(huán)放大器(“PRA”)那樣的功率振蕩器中能夠進(jìn)行激光放大。就如以上提及的美國專利第7366219 號中所描述的，例如，在可變放大的線狹窄模塊中，帶寬對放大率的關(guān)系可以變換大約 70fm，然而，根據(jù)公開主題內(nèi)容的各方面產(chǎn)生的光柵變形水平上，例如，在圖5所示的量級上，垂向施加的力并未顯著地改變光束形狀和發(fā)散形狀。由于入射在色散光學(xué)元件上的入射光束放大得較大，所以，施加的力可使力與帶寬修正之間的關(guān)系大致呈線性。業(yè)已發(fā)現(xiàn)， 對于這種范圍的垂向力/BW變換來說，通過近似1/2轉(zhuǎn)就可遷移水平B⑶曲線。還已經(jīng)表明，通過沿垂向方向在色散光學(xué)元件體502上施加力而造成的70fm遷移，并不使引起波長穩(wěn)定性顯著變差，尤其是與單獨(dú)的縮小相比，且即使在垂向力施加之后，帶寬也繼續(xù)遵守作為實(shí)地測量核查的可信賴的標(biāo)準(zhǔn)。還已經(jīng)確定，根據(jù)公開主題內(nèi)容的各方面的OB⑶可用來顯著地減緩帶寬的諧振， 有效地用作與進(jìn)入的波前匹配的適配性光學(xué)器件。波前面由于通過會影響帶寬的聲音氣體擾動而會有變形。與迄今的發(fā)生使用標(biāo)準(zhǔn)LNM中的情況相比，通過在零柵格垂向偏離附近細(xì)調(diào)OB⑶，可使這種帶寬擾動減到最小。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)公開主題內(nèi)容的各方面，結(jié)合了包含OB⑶機(jī)構(gòu)的線縮窄模塊入口處的可變孔，就可使OBCD的利用變得非常有效。限定入射在柵格上光束尺寸的孔可被調(diào)整，所述光束尺寸平行于柵格槽的方向，還進(jìn)一步允許在柵格處于靜態(tài)固定彎曲條件之下時控制光的帶寬。例如在同時優(yōu)化光束的帶寬和發(fā)散特性時，該種組合是很有用的。公開主題內(nèi)容的另一變體是，結(jié)合垂向方向的光束擴(kuò)展來使用OB⑶的致動，垂向方向大致平行于槽的方向。對于固定的柵格垂向偏移，膨脹或減少垂向方向上入射到柵格上的光束，可形成帶寬的調(diào)諧，因?yàn)椴ㄩL的寬/窄范圍是由柵格變尖來選定的，并被包括在總的反射光譜內(nèi)。此外，以上說明的OB⑶與現(xiàn)有的水平B⑶的利用并不沖突。已經(jīng)看到，柵格塊502的垂向彎曲產(chǎn)生不均勻的槽間距(“展開”)和槽線相對于垂向軸線的傾斜。在利特羅(Littrow)裝置中，入射到光柵中心部分上的光線沿著入射方向衍射回來。然而，入射到光柵右端上的光線不再在面內(nèi)衍射，因?yàn)椴凼莾A斜的光線以相對于入射方向A稍許向下的角度B衍射回來，如圖6所示。入射在光柵左端上的光束同樣相對于入射光束以同樣小的角度B衍射回來，但帶有相反的符號。因此，從光柵返回的光束由于槽定向的改變而顯現(xiàn)扭曲。申請人:對各種帶寬調(diào)諧目標(biāo)所需的Zygo干涉測量對光柵變形作出了粗略估計(jì)。 舉例來說，對于250fnK250fm-500fm)的調(diào)諧范圍，所引起的波前扭曲測量值是100 μ rad， 該值對應(yīng)于R = 3. 5Km的曲率半徑和4. 4um的光柵彎曲下垂。對于1. 2pm(0. 25-1. 45pm) 的調(diào)諧范圍，曲率半徑減小到近似為0. 98Km，引起的光柵下垂為16um。該偏移對光柵頂部至底部產(chǎn)生0.21pm/mm的波長噪。圖15A是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的E95帶寬的曲線圖1500。該E95帶寬調(diào)諧是與光柵垂向彎曲水平相當(dāng)?shù)模纾c來自Zygo干涉測量的波前扭曲相當(dāng)。為作比較，典型的帶有調(diào)整的水平BCD的光柵的曲率半徑在約為40Km的量級，最大誘發(fā)的下垂約為0. 63um。對于通過使用OB⑶來修整帶寬的效果，必須考慮到以下因素水平和垂向B⑶之間的聯(lián)接、光束參數(shù)變化，以及測量方法，諸如可修整設(shè)備上跟蹤可信賴儀器的測量方法的光譜形狀的變化，儀器諸如LTB分光計(jì)，尤其是E95。垂向和水平B⑶之間的聯(lián)接已經(jīng)最小化到可忽略的水平B⑶補(bǔ)償，例如，小于誘發(fā)下垂的約20nm。下表I指出由于根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面使用了雙作用帶寬控制機(jī)構(gòu)而記錄歸檔的參數(shù)，如圖5-8所示。表 I
OBCD (氣動的)調(diào)諧速度0.2-1.5pm全范圍致動器速度小于約1秒，全范圍致動致動器預(yù)加載可調(diào)整，約為與氣動操作相反方向的偏移全范圍的10%OBCD (氣動的)自動致動分辨率小于E95分辨率的約IOfm氣動致動的壓力范圍0-5巴是優(yōu)選的范圍，可根據(jù)應(yīng)用而改變本發(fā)明申請人考慮到多個致動器的選項(xiàng)，諸如上述氣動；壓電材料，或其它合適致動的變形材料，諸如磁致收縮的材料；通過軸附連到手工導(dǎo)線的電動機(jī)，諸如用于如圖8所示實(shí)施例的電動機(jī)；電磁的；液壓的(也許是圖5-8所示相當(dāng)?shù)幕蚋玫姆桨?，并在設(shè)計(jì)上相類似，但也許更貴)。要考慮的準(zhǔn)則是技術(shù)風(fēng)險、功率消耗、速度、必要的LNM修改、對這種致動器提供的GRAS材料的可供性，以及壽命等。基于各種原因，根據(jù)圖9-12所示的實(shí)施例被確定為最合適的，但也可使用這些選項(xiàng)中的一個或多個，尤其是，例如液壓的實(shí)施例，并或多或少達(dá)到與圖9-12中公開的主題內(nèi)容所構(gòu)思的相同的效果。對于圖9-12中所示的氣動實(shí)施例，發(fā)現(xiàn)其壽命是壓力控制器壽命和將力傳送到色散光學(xué)元件體的機(jī)械部件的結(jié)實(shí)程度的函數(shù)。一般地說，在構(gòu)造線縮窄模塊(LNM)過程
14中，可使用可接受的光學(xué)材料(GRA材料)。IOOmm直徑的波紋管被確定為能夠在波紋管內(nèi)施加2500N的力和3巴(43psi)氣體壓力，諸如氦氣或空氣壓力。該裝置是只推控制器，因此，如有必要的話，則需要有彈簧機(jī)構(gòu)或類似裝置，來沿相反方向?qū)鈻朋w502施加力，例如，進(jìn)行預(yù)加載。如圖14A和14B中所示，已經(jīng)采納了使用多個獨(dú)立的膠水點(diǎn)接納表面，以在垂向 B⑶(0B⑶)致動器的壽命上，減小膠水點(diǎn)在端塊704A、704B上脫開粘結(jié)的風(fēng)險。這可避免在光柵端部出現(xiàn)波前畸變的可能性，例如，若必須進(jìn)行全面積的膠合，而不是前面的膠合點(diǎn)， 則不使用圖14A的各個表面。由于可需要用手工致動的方法來調(diào)整光柵體502的扭曲，例如，用來確定自動致動的基線，所以，仍可利用根據(jù)現(xiàn)有BCD設(shè)計(jì)的水平BCD。此外，控制兩個不同平面內(nèi)的光柵曲率可具有其它有益的結(jié)果，諸如獨(dú)立于E95上的FWHM選擇/控制，使得選擇/控制帶寬更加敏感等。圖15B是根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面、用于使諸如光柵的色散光學(xué)元件彎曲的另一裝置1550的立體圖。如圖15A所示，水平B⑶顯示為沿圖5的定向，S卩，光柵體 502底部和頂部上的光柵面508面向前，如圖14A中所示，也就是說大致在紙面內(nèi)。兩個端部力塊/板704A、704B顯示為例如通過膠合的方法附連到光柵體502的前端和后端，每個端部力塊/板可具有可與相應(yīng)的端塊704A、704B成一體的撓曲板15M。每個撓曲板15M 各聯(lián)接到一對桿保持件1560上。該桿保持件1560各保持聯(lián)接到相應(yīng)桿1562的相應(yīng)端。致動器1570包括波紋管1572或其它膨脹的或收縮的機(jī)構(gòu)。波紋管1572聯(lián)接到撓曲板1572上。每個撓曲板1574聯(lián)接到撓曲元件15M。每個撓曲元件15M通過桿端部 1560聯(lián)接到相應(yīng)桿1562的相應(yīng)端上。在操作中，當(dāng)致動器1570膨脹時，例如通過將諸如液體或氣體的加壓流體引入到波紋管1572內(nèi)，加壓流體諸如液壓油或水，氣體例如氦氣或氮?dú)饣蚩諝?，那么，力就可作用在兩個端板1574上，大致在通過桿1562中心線的平面內(nèi)將兩個端板拉向一起，因此，使光柵面508彎曲。應(yīng)該理解到，圖15B所示的光柵面的彎曲機(jī)構(gòu)1550也可定向成如圖6所示那樣，即，大致地平行于光柵頂表面504使光柵面變形。因此，圖15B所示的光柵體變形機(jī)構(gòu)1550可提供使光柵體502單向彎曲的簡單方法，其用于增加帶寬，同時使材料和補(bǔ)償溫度變化為最小。通過在兩端之間產(chǎn)生拉伸力，可在光柵內(nèi)引起彎曲。拉伸構(gòu)件例如桿1562和撓曲件15M可由與光柵體502相同的材料制成，可選擇具有相對非常低的熱膨脹系數(shù)的材料，或其它具有相對非常低的CTE的材料，例如殷鋼Invar ,或非常低CTE和較輕重量的其它組合材料，以使光柵基底體502和揭示的主題物質(zhì)之間熱膨脹差為最小，可通過在波紋管1572內(nèi)保持恒定的壓力和由此保持恒定的力，使得組合的撓曲件15M和桿1562的殘余熱膨脹差得到補(bǔ)償。圖15B的實(shí)施例可提供力放大器，放大增益可大于7倍。撓曲件15M還可用合適的輕重量的材料制成，諸如鋁材，例如是7075鋁。圖16A和16B示意地示出根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面、可能有用的撓曲的光柵安裝件1600。該光柵安裝件1600可如圖10所示地附連到LNM外殼1002的地板上。 除了其它的撓曲連接件允許由ULE制成的光柵和由鋁制成的安裝/容納件之間的熱膨脹差之外，還可使用撓曲件1602來抵抗由諸如OB⑶造成的光柵體502的變形。應(yīng)該理解到，過去用于抵抗平面內(nèi)運(yùn)行的熱膨脹差的撓曲件，通常能夠考慮到現(xiàn)有形式BCD引起的光柵體 502的變形，這里，有時也被稱之為HB⑶。光柵體的彎曲由OB⑶所提供，再加上撓曲的安裝點(diǎn)1602，以使光柵的圓弧部1608 在垂直于安裝表面1608的平面內(nèi)運(yùn)動。它們例如可呈一個或多個垂向撓曲安裝件的形式， 即，與施加到光柵頂部上以抵抗諸如圖6部分地示意所示的變形的力一致。撓曲件1602包括槽1606，其可大致呈U形，但也可具有例如方角，形成舌狀物1608，舌狀物允許在正交于光柵安裝件的兩個表面的方向內(nèi)撓曲。這也可形成為具有向直的預(yù)應(yīng)力的向上位移，以抵抗任何負(fù)形式的彎曲，例如，標(biāo)記為-Iym的預(yù)加載彎曲。通過檢查多種作用的影響，例如，雙重作用、對光柵體施加彎曲力，S卩，兩個平面內(nèi) FWHM和E95的比例有大的變化、不同的帶寬測量，對于施加到相關(guān)致動器上的不同力水平， 例如，圖9-12的實(shí)施例中的波紋管表明譜線形狀隨光柵扭曲而顯著地變化。扭曲光柵可導(dǎo)致光束輪廓的轉(zhuǎn)動，這在MO之后可顯現(xiàn)更加嚴(yán)重，但在放大器級諸如PRA級之后，可稍許地加以掩蓋。光束還可有垂向的遷移，這也可由MO和PRA光束軸線的相對對齊所造成。應(yīng)該理解到，根據(jù)公開主題內(nèi)容的實(shí)施例的各方面的波紋管950、1572可用加壓流體進(jìn)行操作，既可以是壓縮的(即，氣動方式)也可以是非壓縮的流體(即，液壓方式)， 壓縮流體諸如加壓空氣或氣體，非壓縮流體諸如液壓油或水，術(shù)語“加壓流體”是指包括兩種類型的致動器。盡管以上為了清晰理解的目的較詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但應(yīng)該認(rèn)識到，在附后權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)，還可作出某種的變化和修改。因此，本文中的實(shí)施例應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的，本發(fā)明并不局限于文中所給出的細(xì)節(jié)，還可在附后權(quán)利要求書的范圍和等同物的范疇之內(nèi)進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，包括色散光學(xué)元件，所述色散光學(xué)元件具有包括色散反射面的本體，所述色散反射面包括沿著所述色散光學(xué)元件的所述反射面沿縱向軸方向延伸的入射區(qū)域；第一端塊，所述第一端塊設(shè)置在所述本體的第一縱向端；第二端塊，所述第二端塊設(shè)置在所述本體的第二縱向端，所述第二縱向端與所述第一縱向端相反；第一致動器，所述第一致動器安裝在所述色散光學(xué)元件第二面上，所述第二面與所述反射面相反，所述第一致動器具有聯(lián)接到所述第一端塊的第一端和聯(lián)接到所述第二端塊的第二端，所述第一致動器可操作而對所述第一端塊和所述第二端塊施加相等而相反的力， 以使所述本體沿著所述本體的縱向軸線和沿正交于所述色散光學(xué)元件的所述反射面的第一方向彎曲；以及第二致動器，所述第二致動器安裝在所述色散光學(xué)元件第三面上，所述第三面與所述反射面正交，所述第二致動器具有用第一撓曲件聯(lián)接到所述第一端塊的第一端以及用第二撓曲件聯(lián)接到所述第二端塊的第二端，所述第一致動器可操作而對所述第一端塊和所述第二端塊施加相等而相反的力，以使所述本體沿著所述本體的縱向軸線和沿垂直于所述色散光學(xué)元件的所述反射面的第二方向彎曲，所述第二方向也垂直于所述第一方向，所述第二致動器包括加壓流體力的施加機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述加壓流體力施加機(jī)構(gòu)是氣動機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述加壓流體力施加機(jī)構(gòu)是液壓機(jī)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述加壓流體力的施加機(jī)構(gòu)是可變的。
5.如權(quán)利要求1所述的帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括以不變的固定撓度在所述第一致動器和所述第二致動器中的至少一個上進(jìn)行手工的預(yù)加載調(diào)整。
6.如權(quán)利要求5所述的帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括在所述第二致動器上的反饋控制環(huán)路，所述反饋控制環(huán)路響應(yīng)于光的光譜參數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括在所述第一致動器和所述第二致動器中的至少一個上的氣動致動和反饋控制環(huán)路，所述氣動致動和所述反饋控制環(huán)路響應(yīng)于光的光譜參數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括可變孔，所述可變孔定位在入射光束和所述色散光學(xué)元件的所述反射面之間。
9.如權(quán)利要求8所述的帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述可變孔具有沿著所述第二致動器的彎曲方向的可變尺寸。
10.如權(quán)利要求1所述的帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括光束擴(kuò)展器，所述光束擴(kuò)展器用于擴(kuò)展跨越所述入射區(qū)域的入射光束。
11.一種選擇帶寬的方法，包括擴(kuò)展橫跨色散光學(xué)元件的反射面的入射區(qū)域上的入射光束；用沿著正交于所述色散光學(xué)元件的反射面的第一方向由第一致動器施加的第一彎曲力，來使所述色散光學(xué)元件的反射表面彎曲；用沿著垂直于所述色散光學(xué)元件的反射面的第二方向由第二致動器施加的第二彎曲力，來使所述色散光學(xué)元件的所述反射表面彎曲，所述第二方向也垂直于所述第一方向；以及通過至少一個撓曲件來解耦所述第二彎曲力，使得解耦的第二力不使第一力增加或減
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在使所述色散光學(xué)元件的所述反射表面沿第一方向彎曲時，根據(jù)沿所述第一方向的位置均勻地改變所述反射表面上色散特征之間的間距。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括修改在所述反射表面上入射光束的尺寸，以包含彎曲的反射表面的不同區(qū)域。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于從反射光束特性中得到的反饋，使所述反射表面沿第一方向和第二方向中的至少一個方向彎曲。
全文摘要
一種帶寬選擇的機(jī)構(gòu)，包括色散光學(xué)元件，該色散光學(xué)元件具有包括色散反射面的本體，該色散反射面包括沿著色散光學(xué)元件的反射面沿縱向軸方向延伸的入射區(qū)域。該本體還包括第一端塊和第二端塊，第一端塊設(shè)置在本體的第一縱向端上，而第二端塊設(shè)置在本體的第二縱向端上，第二縱向端與第一縱向端相對。該帶寬選擇機(jī)構(gòu)還包括安裝在色散光學(xué)元件第二面上的第一致動器，所述第二面與反射面相反，第一致動器具有聯(lián)接到第一端塊的第一端和聯(lián)接到第二端塊的第二端，第一致動器可操作而對第一端塊和第二端塊施加相等而相反的力。
文檔編號H01S3/10GK102204038SQ200980142619
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者E·菲格羅亞, J·M·阿爾格特斯, W·N·帕特洛 申請人:西默股份有限公司