中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

阶梯光栅作为天文光谱仪的核心元件，决定了光谱仪的性能，光栅更高的衍射波前精度可以获得更好的对比度，光栅的更大面积可以获得更高的集光率和分辨本领。由于单体光栅的制备存在工艺技术上难题，所以米量级以上的单体光栅难以成功制备。

因此，光栅拼接技术是目前研制米级大尺寸阶梯光栅的重要手段，在天文领域中光栅拼接要求更高，需要对每个拼接误差进行精准检测及调整，位移误差调整精度对光栅的拼接精度有重要的影响，但位移误差存在周期性，导致检测困难。为了消除拼接光栅中的周期性位移误差，实现大尺寸阶梯光栅的共相拼接，本文建立了拼接光栅误差理论模型，明确了各拼接误差之间的关系，设计了一套光栅拼接误差检测系统，该系统可对光栅拼接中三个方向的角度误差进行精确调整，并且针对纵向位移误差检测存在的周期性问题，提出一种基于色散条纹位移检测技术系统与双波长干涉测量的粗调与精调结合方案。

利用色散条纹位移检测技术可以使得测量范围达到百微米量级且克服了传统单波长、双波长干涉中存在的干涉条纹周期性误差的问题，实现了更大范围的纵向位移误差检测。通过仿真对此方案进行可行性分析，并以此搭建了光栅拼接误差检测调整实验系统，对比不同调整量下干涉条纹位移变化的模拟计算和位移台实验结果，实现了位移误差的精确调整。实验计算结果表明，该测量技术实现的拼接光栅位移误差优于6nm，可满足拼接光栅的共相检测要求。