Способ концентрирования лучистого потока и устройство для его осуществления

 

1. Способ концентрирования лучистого потока, включающий его улавливание , перераспределение в пространстве и испускание потока, о тличающийся тем, что, с целью повышения энергии испускаемого потока,.в процессе перераспределения потока производят накопление его энергии в замкнутом контуре.

„„яН„„! 041Я77

COeS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) G 02 В 27 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3457127/18-10 (22) 17.06.82 (46) 15.09.83. Бюл. 9.34 (72) Н.С. Милованов (53) 535.822.92(088.8) (56) 1. Климков Ю.М. Основы расчета оптико-электронных приборов с лазерами. М., "Советское радио", 1978, с. 107-111.

2. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет.. оптико-электронных приборов. М., "Советское радио", 1980, с. 99 (прототип}.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 334537, кл. G 02 F 3/00, 02.11.7( (прототип ). (54) СПОСОБ, КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЛУЧИСТОГО ПОТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ концентрирования лучистого потока, включающий его улавливание, перераспределение в пространстве и испускание потока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения энергии испускаемого потока,,в процессе перераспределения потока производят накопление его энергии в замкнутом контуре.

1041 977

2. устройство для осуществления способа концентрирования лучистого потока, содержащее источник монохроматического когерентного излучения, амплитудный делитель лучистого потока от источника на два потока, на пути одного из которых установлено устройство задержки, а на пу-. ,1 ти другого — поворотная зеркальная система с кристаллической фазовращающей пластинкой, о т л и ч а ю — щ е е с я тем, что в него введены ячейка Керра, установленная на пути обоих потоков, вторая поворотная

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в осветительных приборах, фотометрии, оптической астрономии, спектроскопии, лазерной технике, системах коррекции движения.

Известен способ концентрирования лучистых потоков, основанный на их фокусировке, и устройство для осуществления этого способа, выпол-, ненное в виде положительной короткофокусной линзы 1 1.

В соответствии с этим способом линза реализует повышение плотности энергии или мощности, приходящейся на единицу площади.

Недостатком такого технического решения является отсутствие возможности повышения энергии или мощности концентрируемого лучистого потока., Наиболее близким к предлагаемому способу по своей технической сущности является способ концентрирова ния лучистого потока, включающий его улавливание, перераспределение в пространстве и испускание потока (2).

В соответствии с этим способом поток улавливается телескопичес кой оптической антенной, перераспределяется в ней, причем в процессе перераспределения потока производят уменьшение его расходимости, и испускается в дальнюю зону. Данный способ позволяет повысить плотность энергии нли мощности в пределах заданного угла.

Однако сама по себе энергия испускаемого потока даже несколько меньше первоначальной с учетом потерь в антенне.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по своей технической сущности является устройство для осуществления способа концентриро5

45 зеркальная система, установленная за-указанной ячейкой, и четвертьволновая пластинка, размещенная между второй зеркальной системой и амплитудным делителем лучистого потока, причем этот делитель выполнен в виде отражающе-преломляющей призмы, устройство задержки выполнено из оптически активного вещества, а кристаллическая фазовращающая пластинка выполнена четвертьволновой и установлена между первой зеркальной системой и ячейкой

Керра, 2 вания лучистого потока, содержащее источник монохроматического когерентного излучения, амплитудный делитель лучистого потока от источника на два потока, на пути одного иэ которых установлено устройство задержки, а пути другого — поворотная зеркальная система с кристалли; ческой фазовращающей пластинкой (3 1.

В этом устройстве оба разделенных потока коллимируются в соответствующих коллиматорах и заreM концентрируются на приемнике излучения. Недостатком устройства является то, что результирующий лучистый ноток поступает на приемник излучения ослабленным по сравнению с потоком; испускаемым источником, так как каждый из составляющих его потоков испытал ослабление при прохож

Дении своего оптического пути. Это требует использования в устройстве высокочувствительных приемников.

Цель изобретения — повышение энергии испускаемого потока.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу концентрирования лучистого потока, включающему его улавливание, перераспределение в пространстве и испускание потока, в процессе перераспределения— потока производят накопление его энергии в замкнутом контуре.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для осуществления способа концентрирования лучистого потока, содержащее источник монохроматического когерентного излучения, амплитудный деЛитель лучистого потока от источника на два потока, на пути одного из которых установлено устройство задержки, а на пути другого — поворотная зер,кальная система с кристаллической фазовращающей пластинкой, введены

1041977 ячейка Керра, установленная на пути . обоих потоков, вторая поворотная зеркальная система, установленная за указанной ячейкой, и четвертьволновая пластинка, размещенная между второй зеркальной системой и амплитудным делителем лучистого потока, причем этот делитель выполнен в виде отражающе-преломляющей призмы, устройство задержки выполнено из оптически активного вещества, а кристаллическая фазовращающая пластинка выполнена четвертьволновой и установлена между первой зеркальной системой и ячейкой Керра.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа (ход лучей в ней представлен с указанием состояния

° поляризации потоков ).

Согласно предлагаемому способу накопление достигается благодаря многократному прохождению лучистого потока по замкнутому оптическому пути, что приводит к распространению по этому пути все новых и новых

"порций " энергии, поступающей от источника. В результате этого в каждый момент времени начиная с некоторого начального момента по этомУ замкнутому оптическому пути распространяется множество лучистых потоков, имеющих близкие геометрические параметры и отличающихся друг от друга своей интенсивностью.

Величина энергии, а следовательно,. и интенсивность результирующего потока будет равна в этом случае сумме энергий всех распространяющихся по данному направлению лучистых потоков

А А

Р -АИ где А, — энергия результирующего светового потока;

A — энергия потока, идущего от источника на устройство, концентрирующее-световой поток>

A энергия светового потока после одноразового прохождения им замкнутого оптического пути в концентрирующем устройстве.

Испускание результирующего потока имеет импульсный характер с длительностью импульса испускания равной времени прохождения лучистым потоком оптического пути, на кото-- . ром производится накопление лучистой энергии. Интервал между импульсами ." испускания потока равен, в общем случае, времени накопления его энергии.

УстройсФво для осуществления предлагаемого способа содержит источник 1 когерентного монохромати5 прохождения пластинки 13 поток по нормали входит в призму 2, причем

60 направление его распространения в ней составляет с нормалью к основанию призмы угол, равный углу преломt0

55 ческаго излучения, амплитудный делитель 2 лучистого потока от ис. точника 1 на два потока, выполненный в виде отражающе-преломляющей трехгранной равнобедренной призмы, устройства задержки 3, изготовленное из оптически активного вещества и установленное на пути одного из разделенных потоков, первую поворотную систему зеркал 4, 5 и 6 с четвертьволновой пластинкой 7, которые установлены на пути второго из указанных потоков, ячейку Керра

8, установленную на пути обоих потоков, вторую поворотную систему эеркал 9, 10, 11 и 12 и вторую четвертьволновую пластинку 13.

Предлагаемое устройство, реализуя предлагаемый способ, работает следующим образом.

Линейно поляризованный поток лазерного излучения от источника 1 падает на отражающе-преломляющую призму 2, делящую его на два потока.

Отраженный поток проходит через оптическое активное вещество 3, поворачивающее его плоскость поляри зации на 90 и компенсирующее разо ность его хода с преломленным потоком до 0 или до целого числа длин волн. Преломленный поток с помощью зеркал 4, 5 и б направляется на пластинку 7-в четверть волны, компенсирующую приобретенную им эллиптическую поляризацию. Пройдя пластинку 7. он параллельно отраженному потоку по нормали входит в ячейку

Керра 8, электрический вектор которой, располагаясь в плоскости чертежа, направлен под углом к нормали входа обоих потоков, плоскости поляризации которых взаимно перпендику- . лярны. В этом случае отраженный поток, соответствующий обыкновенному лучу, пройдет ячейку без изменения направления, а преломленный поток, соответствующий необыкновенному лучу, изменит свое направление. На выходе из ячеики 8 оба потока, соединившись в один результирующий, дадут ему в результате интерференции между собой, в общем случае, эллипти-" ческую поляризацию. С помощью системы зеркал 9, 10, 11 и 12 результиру» ищии поток направляется на пластинку 13 в четверть волны, компенсирующую ега эллиптическую поляризацию, и приводящую его плоскость поляризации в плоскость поляризации отраженного от призмы 2 потока. После ления потока, попадающего в призму от источника 1, В результате прошедший по замкнутому пути поток на

1041977

Составитель В. Кравченко

Техред Й.Иетелева Корректор В.Гирняк

Редактор Л. Веселовская

Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7123/47

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 выходе из призмы 2 снова разделяется на два и идет по направлениям распространения потоков, исходящих от источника 1.

Пикл накопления в предлагаемом устройстве продолжается до момента возрастания потерь циркулирующего потока до уровня энергии, поступаю щей в устройство, после чего на ячейку Керра 8 подается напряжение, изменяющее положение электрического вектора (оси ячейки ) на 90, что приводит к выходу результирующего потока по другому направлению и попаданию его на приемное устройство.

Затем переключением ячейки Керра 8 цикл накопления повторяется вновь.

Таким образом, использование: изобретения позволяет по сравнению с известными техническими решениями существенно повысить энергию испус-, каемого потока.