Устройство для преобразования ограниченного волнового пучка
Изобретение относится шреимущественно к оптике и может быть использовано , например, при обработке материалов . Цель-изобретения заключается в повышении точности сосредоточения основной части мощности пучка в кольцевой области в направлении заданного угла относительно оси пучка с равномерным ее распределением по окружности при одновременном упрощении конструкции и достигается путем пропускания плоской волны постоянной амплитуды нормально через отверстие в диафрагме, формирования пучка в дальней зоне на расстоянии z от отверстия , коллимироЕ,-ния его с ограничивающим диаметром 2Ь и проецирования не экран в дальней зоне коллиматора, причем отверстие в диафрагме выполнено кольцевь№1 с параметрами, удовлетворяющими условиям 2 ;Га Ь/7 2 21Га,Ь/ , 21ГЬ(,), где а,, а - внутренний и внешний радиусы отверстия , К - длина волны. 1 ил. с СЛ
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 02 В 27/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4280174/24-10 (22) 07.07,87 (46) 15.02.89. Бюл. )1 - б (72) К.И.Иващенко и В.II,Ïàíoâ .(53) 535,8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N - 1291919, кл, G 02 В 27/00, 1987..
Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения, — И.: Наука, 1979, с. 27, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ОГРАНИЧЕННОГО ВОЛНОВОГО П ц (А (57) Изобретение относится ;преимущественно к оптике и может быть использовано, например, при обработке материалов . Цель-изобретения заключается в повышении точности сосредоточения
Изобретение относится к технике, использующей волновые процессы, преимущественно к оптике, конкретнее к преобразованию ограниченного волнового пучка (ОВП), и может быть использовано в технологии машиностроения и др. областях IIpoMIIIIUIeHHocTH, I
Цель изобретения — повышение точности сосредоточения мощности пучка в кольцевой области в направлении заданного угла относительно оси пучка с равномерным ее распределением по окружности при одновременном упрощен и конструкции °
На чертеже представлена схема устройства, основной части мощности пучка в кольцевой области в направлении заданного угла относительно оси пучка с равномерным ее распределением по окружности при одновременном упрощении конструкции и достигается путем пропускания плоской волны постоянной амплитуды нормально через отверстие в диафрагме, формирования пучка в дальней зоне на расстоянии z от отверстия, коллимирсв;- ия егс с ограничивающим диаметром 2b и проецирования не экран в дальней зоне коллиматора, причем отверстие в диафрагме Выполнено кольцевым с параметрами, удовлетворяющими условиям 2«а Ь/Ък ) 2«a,Ь/
/яz) 5, 2«b(a -а,) gzc4, где а,9 а — внутренний и внешний радиусы отверстия, 3 — длина волны. 1 ил.
Устройство содержит источник 1 и формирователь 2 плоского фронта постоянной амплитуды и установлен" ные последовательно на однои с ним оптической оси 3 диафрагму 4 с коль цевым отверстием 5, а в дальней so- - не отверстия 5 коллиматор б с вьг:. ходной ограничивающей апертурой диаметра 2Ь. В дальней зоне коллиматора установлен экран 7, на который проецируют пучок. Центральный непрозрачный диск 8 крепится на тон 1 ких перемычках и кольцо 5 изготовлено из прозрачного для пучка излучения материала.
Устройство работает следующим об. разом.
Расчет параметров оптической системы устройства производится по следующим полученным формулам:
22 1, 2ro %И!
N -1 а Я « ° т N,,+1%
N, = @=1-4; т> г — — з/йа ;
4 ОЛЬГО /Бейб, где r - средний радиус кольцевой о зоны концентрации мощности на расстоянии т4 в ДЗ коллиматора (или в районе фокальной плоскости оптической системы, Ф о р м у л а . и з о б р е т е н и я з 1458850
Из источника 1 и формирователя 2 плоский пучок постоянной амплитуды поступает на кольцевое отверстие 5 диафрагмы 4, дифракция .на котором формирует поле в дальней зоне (g3)
U(p) =(g,т, (g,p)-g„T, (g„y ) J/р, (1) где р - безразмерный радиус, отнесенный к Ь;
g» = 2(а„Ь/az; 10
Т, — функция Бесселя 1-го рода
1-го порядка.
g = 2 ".. "zb/%z°.
Основная часть мощности пучка сосредотачивается в кольцевой облас- 15 ти в направлении углами,=(с +а, )/2
=(а,+аг)/2z относительно оси пучка с равномерным ее распределением по окружности, где 2 ос и 2 кг — углы, под которыми Видны апертуры диамет 20 ром 2а„ и 2аг из центральной оси но в ДЗ).
Для получения распределения интенсивности
Ширина кольца по уровню 0 5 мощсти ь г %aL /4Ь. т танк т,(g,p>-g, т, (g,p>) т,(gp>ap) о
I-=1 р (gaтc gap> giTt «p>j (2) где g = Ж rb/,;
r — текущий радиус в плоскости проекционного экрана; сС - расстояние между этим экраном и коллиматором;
Т, — функция Бесселя 1-го рода
0-го порядка.
В ДЗ теперь уже от апертурной функции (1) пучок коллимируют (формируют плоский фронт) коллиматором 6 с выходной апертурой диаметром 2Ъ.
Для получения четкого изображения иа экране 7, при котором основная часть мощности сосредотачивается s узкое кольцо соотношения между Ь, в, а„, аг, 9 должны согласно численным расчетам удовлетворять условиям
2>> аг Ь /q z ) 2 >> а, b /4 z,. 5 у
2рЬ(аг-а1) />1з 4, где 9 — длина волны;
z — - расстояние в дальней зоне отверстия;
" — Радиус апертуры коллиматора, Устройство для преобразования ограниченного волнового пучка, вклю=. чающее источник и установленные за ним последовательно но.ходу луча формирователь плоского фронта излучения
ЗО постоянной амплитуды и диафрагму, плоскость которой ориентирована по нормали к оптической оси, в дальней зоне за диафрагмой размещены коллиматор и экран, установленный в его дальней зоне, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, сосредоточение мощности пучка в кольцевой области в направлении заданного угла относительно оси пучка с равномерным ее распределением по окружности и упрощения конструкции, диа.— . фрагма выполнена кольцевой с внутренним и внешним радиусами отверстия а, и аг, связанными соотношением
2»агЬ/hz ) 2Wa„b/gz ) 5;
2»Ь(аг-а, : ) /71з (4, где Э вЂ” длина волны пучка;
2Ь - ограничивающий диаметр коллиматора; . z - расстояние от отверстия в дальней зоне.
Г
i! г
1 ! !
i г
1
Составитель Е.Лыкашева
Редактор Л.Пчолинская Техред М.Ходанич - Корректор С,Шекмар
Заказ 369/52 Тираж 514 Подписное
ВНИИПИ Го"óäàðñòâåííîãî комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г.,Ужгород, ул. Проектная, 4
