Светосильные нарезные дифракционные решетки для гиперспектральной аппаратуры

При создании гиперспектральной аппаратуры космического базирования, построенной по схеме Оффнера, ключевым оптическим элементом выступает особо светосильная нарезная дифракционная решетка на выпуклой поверхности. Важнейшей отличительной особенностью таких решеток является их высокие значения светосилы, дифракционной эффективности и оптическое качество в заданном рабочем спектральном диапазоне. Для известных и функционирующих в настоящее время делительных машин, построенных по кинематической схеме Роуланда, характерны конструктивные особенности, которые лимитируют достижение указанных параметров изготавливаемых нарезных дифракционных решеток и изменение формы профиля штрихов в пределах светового диаметра применительно к требованиям гиперспектральной аппаратуры.
Представлен обзорный материал, характеризующий современное состояние делительной техники и технологий, применяемых для изготовления с помощью специальных алмазных резцов нарезных дифракционных решеток, в России и зарубежом (см., например, Лукин, Мельников, Мирумянц, 2007; Li et al, 2015; Liu et al, 2012).
В АО «НПО «Государственный институт прикладной оптики» имеется специализированное технологическое помещение – заглубленная лаборатория дифракционных решеток (ЗЛДР), где располагается и функционирует парк делительной техники трех типов: классические делительные машины Роуландского типа (двенадцать единиц), круговые делительные машины (три единицы), делительная машина маятникового типа (действующий макет). С их помощью изготавливается широкая номенклатура нарезных дифракционных оптических элементов как по размерам подложки и форме её рабочей поверхности, так и по диапазону и распределению пространственных частот в пределах светового диаметра и форме профиля штрихов. Нарезные дифракционные оптические элементы включают в себя спектроскопические дифракционные решетки на плоских и вогнутых подложках, круговые и линейные осевые синтезированные голограммы на плоских, вогнутых и выпуклых подложках, решетки с высокой дифракционной эффективностью и повышенной лучевой стойкостью для инфракрасных лазеров, нарезные измерительные решетки, решетки-поляризаторы. В ЗЛДР обеспечивается необходимый уровень виброзащиты и термостабилизации. Специальные резцы бицилиндрической, биконической и трапецеидальной формы для этой технологии изготавливаются из природных алмазных кристаллов на прецизионных заточных станках.
Рассматриваются и анализируются возможности реализации технических решений в делительной технике и поиск новых путей применительно к задаче изготовления особо светосильных нарезных дифракционных решеток. В частности, разрабатываются устройства для синтеза таких дифракционных решеток на выпуклых и вогнутых подложках на основе реализации принципов построения делительной машины маятникового типа.