Устройство для расширения монохроматического пучка лучей, ортогональных цилиндрической поверхности

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО ПУЧКА ЛУЧЕЙ, ортогональных цилиндрической поверхности , вкЛючанщее оптические элементы двоякой симметрии, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, оно состоит из двух плоских дифракционных решеток, образующих двухгранный угол, причем /штрихи ранеток ориентированы параллельно ребру двугранного угла, j их пространственные периоды определяются из соотношений Т, Т,, гдеТ|, и Та. - пространственные периоды первой и второй дифракционных решеток соответственноJ - рабочая длина волны; .Ч- угол при вершине двугранного (угла. (Л

и

503 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

: Мюи л

РЕСПУБЛИК

agl (10

3(я) 601 В 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ СТВМ

Т„=AHge; т Ц „„ (21) 3395400/18-10 (22) 12.02.82 .(46) 07.07.83. Бюл. 9 25 (72) С.Н.Корешев

153) 535.853.31 (088..8) (56) 1. Бегунов Б.Н. и др. Теория оптических систем. М., "Машиностроение", 1981, с. 335-336.

2. Там же. с. 344-346 (прототип). (54 ) (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ

ИОНОХРОИАТИЧЕСКОГО ПУЧКА ЛУЧЕЙ, ор тогональных цилиндрической поверхности, включающее оптические элемен-; ты двоякой симметрии, о т л и ч. аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, оно состоит иэ двух плоских дифракционных решеток, образующих двухгранный угол, причем штрихи решеток ориентированы параллельно ребру двугранного угла, а их пространственные периоды определяются as соотношений где T„ a T - пространственные периоды первой и второй дифракционных решеток соответственно, 1 - рабочая длина волны;

М - угол при вершине двугранного

1 угла.1027503

Изобретение относится к технике преобразования пучков лучей, а точнее к анаморфотным оптическим системам.

Известно устройство для расширения монохроматического пучка лучей, выполненное в виде афокальной оптической система, состоящей из сферических линз |12.

Недостатком данного устройства является его непригодность для рас- 10 ширения пучка лучей, ортогональных цилиндрической поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому ко технической сущности является устройство для расширения монохро- 15 матического пучка лучей, ортогональных цилиндрической поверхности, состоящее из оптических элементов двоякой симметрии С 22.

В известном устройстве для улучшения линейного размера пучка в сечении, гдв лучи параллельны между собой и образуют,иэображение бесконечно удаленного штриха, применяется афокальная оптическая система, состоящая из цилиндрических линз, образующие которых ориентированы в одном направлении. Недостатком таких оптических устройств является то, что они, как правило, многокомпонентны, содержат сложные и дорого« стоящке цилиндрические объективы.

Кроме того, при расчете этих систеьМ существенные трудности представляет минимизация вносимых ими в пучек аберраций.

Цель .изобретения - упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем„ .что устройство дпя расширения монохро матического пучка лучей, ортогональныГ40 цилиндрической, поверхности, включающее оптические элементы двоякой симметрии, состочт иэ двух плоских дифракционных решеток, образующих двугранный уг©л причем штрихи peum- 45 ток:ориентированы параллельно ребру двугранного угла, а их пространственные периоды определяются из соотношений

50 т1= И(м Tg"-Ивеg, где Т и Т - пространственные периоды первой и второй дкфракциокных решеток соответственноу

- рабочая дпика волны

9 - угол при вершине двугран„. ного угла.

На фкг. 1 представлено сечение 69 предлагаемого устройства плоскостью, Ф перпендикулярной штрихам решеток, на фиг. 2 - сечение плоскостью, парал» лельной этим штрихам, на фиг. 3 график зависимости коэффициента рас- g5 шкрения пучка М от величины двугранного угла Ч, образованного решетками.

Устройство для расширения монохроматического пучка лучей, ортогональных цилиндрической поверхности, состоит нз двух плоских пропускающих кли отражательных дифракционных решеток 1 и 2, образующих двугранный . угол Ц (на фиг. 1 к 2 показана конструкция с пропускающими решетками). Штрихи решеток 1 и 2 ориентиро» ваны параллельно ребру 3 двугранного угла в, а кх пространственные периоды определяются из вышеуказанных соотношений. Использование в устройстве плоских дифракционных решеток обуславливает отсутствие аберраций в трансформируемом пучке, что позволяет обойтись без оптических элементов, предназначенных для компенсации аббераций.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Расыиряемый монохроматический пучок лучей, ортогональных цилиндрической поверхности, направляют на решетку 1 так, чтобы штрих, формируемый этим пучком на конечном расстоянии, лежал в плоскости, перпендикулярной направлению штрихов решеток 1 к 2. При этом направление распространения пучка должно составлять с нормалью к поверхности решетки 1 уголь(=ОГСМи р1JT . В результате дифрайцкк на решетке 1 направление распространения кучка совпадает с нор малью к ве поверхности, а линейный размер пучка в сечении, перпендику-, лярном штрихам решетки, становитсяравкым а

co < где . б - размер пучка, падающего на решетку 1. Таким образом, решетка расширяет пучок в 1/Сола раз. однако при этом происходит изменение структуры пучка, так как после дифракцки он перестает быть пучком лучей, ортогональных цилиндрической поверхности, поскольку штрих, формируемый им иа конечном расстоянии перестает chtrI пермендккулярным направлению распространения пучка и составляет"c нкм угол 9 =90© - .

Т.е. лучи в результате дифракции на решетке 1 становятся ортогональными конической поверхности.

B . силу того, что пространственные периоды решеток Т и T+ относятся друг к другу как косинус угла У, решетка 2 компенсирует наклон штриха, орусловленный решеткой 1. После дифракции на второй решетке пучок лучей имеет -ту же структуру, что и исходный, т.е. его лучи ортогональны цилиндрической поверхности. Прк этом

1027503

4У

Фаг. J.Корректор А. Повх

Редактор Н. Кешеля

Составитель В. Кравченко

Техред Т. Маточка

Заказ 4720/43

Тираж 602

Подписное

ВННН0Н Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная. 4

6@ — размер пучка в сечении, где формируется изображение штриха, лежащего на бесконечности, определяется иэ соотношения

S а коэффйциент расширения пучка иэ соотношения и

N=61 4-tg+ VC69

Изменяя величийу, а следователь- 10 но, и периоды решеток можно получать устройства, характеризующиеся различными коэффициентами расширения.

Рассматриваемое устройство в силу одномерности и одинаковой ориентации дифракционных решеток не оказывает никакого влияния на ортогональные рассмотренному сечения пучка.

Таким образом, предлагаемое устройство для расширения монохромати,ческого пучка лучей, ортогональных цилиндрической поверхности, выгодно отличается от известных устройств аналогичного назначения своей простотой и отсутствием аберраций.