一種基于電熱效應(yīng)的可改變的光柵結(jié)構(gòu)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種透射光柵，是通過電流可控制結(jié)構(gòu)的一種透射光柵，涉及光測(cè)量和光信息處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光柵通常為大量等寬等間距的狹縫構(gòu)成的光學(xué)元件。但是，近代光柵的種類已經(jīng)很多，有些光柵的衍射單元已經(jīng)不再是通常意義下的狹縫。因此，光柵如今被定義為，能使入射光的振幅或相位，或者兩者同時(shí)產(chǎn)生周期性空間調(diào)制的光學(xué)元件。光柵根據(jù)它是用于透射光還是用于反射光分類時(shí)，可以分為透射光柵和反射光柵兩類。其中透射光柵一般是在光學(xué)平板玻璃上刻劃出一道道等寬等間距的刻痕制成；刻痕出不透光，未刻處則是透光的狹縫。
[0003]隨著光測(cè)量和光信息處理的的發(fā)展，要求越來越要求簡(jiǎn)化光路和步驟，通過外接電路得到電控制的可改變光柵參數(shù)和結(jié)構(gòu)，而不用更換光柵，這種方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0004]與本為原理類似的有專利CN1922914，是利用光熱效應(yīng)，改變透鏡的折射率，從而改變光束的傳播方向，達(dá)到改變光路的要求。該專利保持原有器件，不增加光學(xué)器件，不改變光源位置，簡(jiǎn)化了光路，步驟從而改變光路具有較大優(yōu)勢(shì)。但光束光源不易控制和監(jiān)測(cè)，本文使用更容易控制的電信號(hào)，提出了電控制的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提供一種基于電熱效應(yīng)的可改變的光柵結(jié)構(gòu)的方法，該方法可以用電信號(hào)進(jìn)行控制，在不增加線路和節(jié)點(diǎn)的情況下，改變透明介質(zhì)的折射率，即入射的單色平行光束在通過內(nèi)鑲有電阻片的透鏡后，由于電阻片產(chǎn)生的熱量改變了介質(zhì)的折射率，改變了介質(zhì)的透光屬性，達(dá)到了改變光柵常數(shù)d的左右，最終改變了光束通過該光柵后的衍射光束。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種基于電熱效應(yīng)的可改變的光柵結(jié)構(gòu)的控制方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1，建立基于電熱效應(yīng)的可改變的光柵結(jié)構(gòu)，包括平行光源、透明介質(zhì)、電阻片、信號(hào)發(fā)生器、電源，多個(gè)電阻片等間距平行嵌入在透明介質(zhì)內(nèi)部，電阻片與平行光源的入射光平行，且垂直于透明介質(zhì)；
[0009]步驟2，各個(gè)電阻片一端用導(dǎo)線并聯(lián)后依次串接信號(hào)發(fā)生器，電源；通過外接電路中的信號(hào)發(fā)生器，此信號(hào)發(fā)生器提供各種頻率、波形的輸出電平，能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形；
[0010]步驟3，平行光源通過透明介質(zhì)，由于等間距的電阻片與外接的信號(hào)發(fā)生器、電源相連后，電源給電阻片供電，根據(jù)光柵方程dsin Θ =mA,由于入射光為單色平行光，光的波長(zhǎng)λ不變，因此當(dāng)光柵常數(shù)d變小時(shí)，sin Θ變大，即衍射角變大，當(dāng)d變大時(shí)，sin Θ變小，即衍射角變小，通過d的變化，直接導(dǎo)致了出射的衍射光的方向的改變；
[0011]步驟4，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生的不同的電流信號(hào)波形，通過改變出射的衍射角Θ不同的變化趨勢(shì)，從而達(dá)到電控制的效果。
[0012]進(jìn)一步，所述步驟I中的多個(gè)電阻片相同，且厚度在0.8-2mm范圍內(nèi)。
[0013]進(jìn)一步，所述步驟I中透明介質(zhì)為聚酰亞胺樹脂，保持固化可承受的最高溫度為300。。。
[0014]進(jìn)一步，所述聚酰亞胺樹脂和電阻片的放置方法為:聚酰亞胺樹脂在高溫狀態(tài)下為液態(tài)，在樹脂液態(tài)時(shí)，將完全相同的發(fā)熱電阻片等間距的放置在液化樹脂中，液化樹脂此時(shí)放置在模具中，模具有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)注，用來準(zhǔn)確的等間距放置發(fā)熱電阻片，然后將聚酰亞胺樹脂冷卻硬化，得到成品。
[0015]進(jìn)一步，所述聚酰亞胺樹脂冷卻硬化過程是一個(gè)不加硬化劑的聚合過程，其聚合過程亦分兩步:第一步是聚酰亞胺預(yù)聚物在低溫下熔化；第二步是將預(yù)聚物在較高溫度下環(huán)化成不熔性聚酰亞胺，具體為:模具在熱壓機(jī)上加熱硬化30-40分鐘完成一次硬化，然后在電烘箱內(nèi)進(jìn)行二次補(bǔ)充硬化。
[0016]進(jìn)一步，所述步驟2中的電源電壓選用5v，信號(hào)發(fā)生器通入的最大輸出電流為2.5ma，發(fā)熱電阻片的溫度根據(jù)電阻不同最大可以達(dá)到250°C。
[0017]進(jìn)一步，所述各個(gè)電阻片之間的透明介質(zhì)的距離大于電阻片的厚度。
[0018]本發(fā)明有以下技術(shù)特點(diǎn):
[0019]I)該裝置包括平行光源、透光介質(zhì)、電阻片、電源和信號(hào)發(fā)生器。采用的光路由平行光源、透光介質(zhì)鏡組成。透光介質(zhì)中內(nèi)鑲嵌有完全相同的電阻片，且電阻片是等間距放置，電阻片垂直于透光介質(zhì)，于入射的單色平行光平行。當(dāng)電源給內(nèi)鑲的電阻片供電后，電能轉(zhuǎn)化成熱能，電阻片周圍形成了一處熱效應(yīng)區(qū)，熱改變了介質(zhì)的微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變了介質(zhì)的透射率，使得熱效應(yīng)也基本成為了不透光的區(qū)域，從而改變了光柵的光柵常數(shù)d。
[0020]2)根據(jù)光柵方程dsin θ =πιλ，由于入射光為單色平行光，光的波長(zhǎng)λ不變，因此當(dāng)d變小時(shí)，sin Θ變大，即衍射角變大，當(dāng)d變大時(shí)，sin Θ變小，即衍射角變小。即d的變化，直接導(dǎo)致了出射的衍射光的改變。
[0021]3)透明介質(zhì)材料為聚酰亞胺樹脂，該材料的吸熱性能極好，熔點(diǎn)在300°C，發(fā)熱電阻根據(jù)不同的電阻值發(fā)熱范圍最大可達(dá)250°C，此時(shí)聚酰亞胺樹脂的微結(jié)構(gòu)變化劇烈，其透光性受到極大影響，入射平行光此時(shí)很難透過透明介質(zhì)，即此時(shí)的衍射角將無限接近于90°。這使得本發(fā)明在發(fā)熱電阻通電后，對(duì)入射平行光的衍射角的影響范圍基本為0°?90°，與其他方案相比衍射角范圍更大，也就使得衍射角影響的光柵常數(shù)變化范圍更大。
[0022]4)通過外接電路控制系統(tǒng)，控制輸入進(jìn)電阻片的電流信號(hào)，信號(hào)發(fā)生器可輸入時(shí)序脈沖信號(hào)，正弦信號(hào)，三角薄信號(hào)等，信號(hào)的不同會(huì)導(dǎo)致熱效應(yīng)區(qū)形成的變化，d會(huì)隨著不同的電流信號(hào)波形有相應(yīng)的不同波形的變化，使得衍射角Θ的變化趨勢(shì)不同，從而達(dá)到電控制的改變光柵結(jié)構(gòu)的效果。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是光在有熱效應(yīng)作用和無熱效應(yīng)作用下的光束對(duì)比示意圖。
[0025]圖中:平行光源1、透明介質(zhì)2、電阻片3、信號(hào)發(fā)生器4、電源5、第一光束6、熱效應(yīng)區(qū)7、第二光束8。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0027]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0028]一種基于電熱效應(yīng)的可改變的光柵結(jié)構(gòu)的控制方法，包括以下步驟:
[0029]步驟1，建立基于電熱效應(yīng)的可改變的光柵結(jié)構(gòu)，包括平行光源1、透明介質(zhì)2、電阻片3、信號(hào)發(fā)生器4、電源5，多個(gè)電阻片3等間距平行嵌入在透明介質(zhì)2內(nèi)部，電阻片3與平行光源I的入射光平行，且垂直于透明介質(zhì)2 ;
[0030]步驟2，各個(gè)電阻片3 —端用導(dǎo)線并聯(lián)后依次串接信號(hào)發(fā)生器4，電源5 ;通過外接電路中的信號(hào)發(fā)生器4，此信號(hào)發(fā)生器4提供各種頻率、波形的輸出電平，能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形；
[0031]步驟3，平行光源I通過透明介質(zhì)2，由于等間距的電阻片3與外接的信號(hào)發(fā)生器4、電源5相連后，電源5給電阻片3供電，根據(jù)光柵方程dsin Θ = mA，由于入射光為單色平行光，光的波長(zhǎng)λ不變，因此當(dāng)光柵常數(shù)d變小時(shí)，sin Θ變大，即衍射角變大，當(dāng)d變大時(shí)，sin Θ變小，即衍射角變小，通過d的變化，直接導(dǎo)致了出射的衍射光的方向的改變；
[0032]步驟4，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器4，產(chǎn)生的不同的電流信號(hào)波形，通過改變出射的衍射角Θ不同的變化趨勢(shì)，從而達(dá)到電控制的效果。
[0033]下面參考圖1-圖2描述進(jìn)一步具體描述本發(fā)明提供一種基于電熱效應(yīng)的可改變的光柵結(jié)構(gòu)的方法。入射光源為單色的平行光源I通過一個(gè)透明介質(zhì)2，透明介質(zhì)2內(nèi)部鑲嵌有電阻片3，發(fā)熱電阻片完全相同，電阻片3的厚度需求較薄，一般可在0.8-2mm范圍內(nèi)(本實(shí)施例優(yōu)選1.2_)，它們等間距的排列放置在該透明介質(zhì)的內(nèi)部，放置方向?yàn)榇怪庇谠撏该鹘橘|(zhì)并且平行于入射光。透明介質(zhì)2材料為聚酰亞胺樹脂(C35H28N207)，保持固化可承受的最高溫度為300°C。放置方法為:樹脂在高溫狀態(tài)下為液態(tài)，在樹脂液