Оптическое устройство для вращения изображений источников излучения

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано , например, в качестве компенсатора поворота бесструктурных изображений источников излучения в многоканальных оптических вращающихся соединителях. Устройство включает равнобедренную призму 1 и два световодных жгута 2, 3 с регулярной укладкой световодов. Равные грани призмы 1 являются входной 4 и выходной 5 соответственно, а грань 6, составляющая с этими гранями острые углы, - отражающей. Приама 1 установлена с возможностью вращения вокруг оси 7, проходящей в главном сечении призмы параллельно грани 6. Торцы 8 и 9 световодных жгутов 2 и 3 сопряжены с входной 4 и выходной 5 гранями призмы 1 соответственно и размещены так, что нормали к ним в их у Ё Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 02 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4624987/10 (22) 03.11.88 (46) 30.04.91. Бюл. Ря 16 (72) В.Н.Швпарь, В.Н.Бондаренко, K.O.Êâрапетян, Г.С.Свечников, Н.Н.Гогин, P.Ï.Äæâíã0áâr0â и В.И.Шевелев (53) 535.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 198724, кл. G 02 В 17/00, 1965.

Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. M. — Л.: Наука, 1966, с.33-35. (54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИСТОЧНИКОВ

ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использо„„Sly,, 1645923 А1

2 вано, например, в качестве компенсвторв поворота бесструктурных изображений источников. излучения в многоканальных оптических врэщэющихся соединителях.

Устройство включэет равнобедренную призму 1 и двв световодных жгута 2, 3 с регулярной укладкой световодов. Рввные грвни ApH$Mbl 1 ЯВЛЯютсЯ входной 4 и выходной 5 соответственно. э грвнь 6, составляющэя с этими гранями острые углы,— отрэжэющей. Призма 1 установлена с возможностью вращения вокруг оси 7, прохо- дящей в главном сечении призмы параллельно грани 6. Торцы 8 и 9 световодных жгутов Z н 3 сопряжены с входной 4 и выходной 5 гранями призмы 1 соответствен-, но и размещены твк, что нормали к ним в их 3

1645923 центрах пересекаются в центре отражающей грани 6. Другие торцы 11 и 12 световодных жгутов 2 и 3 ориентированы по нормали к оси 7 вращения, проходящей через центры этих торцов. Рассмотренная конструкция позволяет уменьшить величиИзобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к приборостроению оптических устройств для вращения изображения источников излучения, и может быть использовано в качестве компенсатора поворота бесструктурных изображений источников излучения вокруг общей оси в многоканальных оптических вращающихся соединителях, а также в качестве оптических преобразователей угловых величин в оптических модуляторах.

Целью изобретения является улучшение вплоть до максимального качества иэображений источников в непараллельном ходе лучей путем улучшения величины уширения этих изображений источников.

На фиг. 1 изображена схема устройства с равнобедренной призмой AP-60 (с углами между входной и соответственно выходной гранями призмы и ее основанием, равными

60О); на фиг. 2 — схема устройства с прямоугольной призмой AP-90 (с углом между входной и выходной гранями призмы, равным 90О); на фиг, 3 — расчетные кривые 13—

15 зависимости величины аберрационных искажений иэображений источников от угла Р наклона световых лучей к оси вращения иэображения (для устройства с призмой Даве — кривая 13, для устройства с призмой AP-60 — кривая 14 и для устройства с призмой AP-90 — кривая 15), Устройство включает равнобедренную призму 1 и два световодных жгута 2 и 3 с регулярной укладкой световодов. Равные грани призмы 1 являются входной 4 и выходной 5 соответственно, а грань 6, составляющая с этими гранями острые углы, отражающей. Призма 1 установлена с возможностью вращения вокруг оси 7, проходящей в главном сечении призмы параллельно грани 6. Торцы 8 и 9 световодов 2 и 3 сопряжены с входной 4 и выходной

5 гранями призмы 1 соответственно и размещены так, что нормали 10 к ним в их центрах пересекаются в центре ограждающей грани 6. Другие торцы 11 и 12 световодов 2 и 3 ориентированы по нормали к оси

7 вращения, проходящей через центры этих торцов. Максимальное улучшение качества

-25

45 ну уширения изображений источников излучения в непараллельном ходе лучей и благодаря этому повысить качество этих иэображений. Максимальный эффект достигается при выполнении угла между гранями

4 и 5, равным 90О. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. иэображений достигается при выполнении угла между гранями 4 и 5, равным 90 . Возможно встречное расположение торцов 11 и

12 световодных жгутов, однако в этом случае устройство работает только при углах поворота изображения не более 360, в то время как в случае, изображенном на фиг. 1, 2, угол поворота изображения неограничен.

Сопряжение торцов 8 и 9 жгутов 2 и 3 с гранями 4 и 5 призмы 1 может быть осуществлено различными способами (с зазором или без зазора), например, приклеиванием с помощью оптического клея торцовых поверхностей световодных жгутов к соответствующим граням призмы. При этом с целью обеспечения лучшего качества изображения за счет уменьшения паразитных отражений от входной 4 и выходной 5 граней призмы и от сопряженных с этими гранями торцов 8 и 9 световодных жгутов оптический клей выбирают с показателем преломления, равным показателю преломления материала призмы 1 и материала сердцевины оптических световодов 2 и 3.

Устройство работает следующим образом.

Световые пучки источников излучения направляются вдоль оси 7 вращения устройства на торец 11 световодного жгута 2, диаметр которого равен величине d, распространяются по световодам жгута 2 к его противоположному торцу 8, выходят из жгута 2 со стороны торца 8 и вводятся в призму 1 через ее входную грань 4, на которую световые пучки падают под углом 90О, Отразившись с внутренней стороны призмы от ее основания 6, световые пучки оборачиваются в плоскости главного сечения призмы на 180 и падают на выходную грань 5 призмы 1 под углом 90 будучи зеркально перевернутыми. Пройдя призму, световые пучки идут далее по световодам жгута 3, достигают его торца 12, выходят иэ жгута 3 со стороны этого торца и идут в направлении общей оси 7 вращения источников и устройства.

При повороте устройства на некоторый угол р вокруг общей оси 7 вращения и неподвижных источниках иэображения по1б45923 следние поворачиваются на выходе устрой- ва, состоящий из прямоугольной и измы у л (p), т,е. при непре- АР-90 с размерами входной грани призмы о ямоугольнои призмы рывном вращении устройства вращаются в 15 х 15 мм. и двух световодных жгутов типа два раза быстрее, чем устройство. P-ГХ-15-150 ОСТ3-3990-82 круглого сечения

При неподвижном устройстве и поворо- 5 диаметром 15 мм длин и 150 р те источников иэл ников излучение на некоторый угол ющей способностью по полю 18 мм. Соизображения источников по ворачиваются пряжение торцов 8 и 9 световодных жгутов на выходе устройства на угол, равный углу 2 и 3 с входной 4 и, соответственно, выходы осуществлено пуповорота источников одного направления ной 5 гранями призмы 1 ос т вращения, изображение изменяется в дан- 10 тем приклеивания торцовых поверхностей ном случае на противоположное, жгутов к соответствующим граням призмы

Таким образом, устройство может рабо- оптическим клеем К-50. тать как устройство для осуществления вра- Макет собирался на оптической скамье, щения изображений источников. так и для поэволяющ=й осуществить юстировку центкомпенсации вращения изображений, В по- 15 ров торцов жгутов относительно оптической следнем случае устройство должно вра- оси с точностью до 20 мкм. щаться со скоростью, в два раза меньшей Входное изображение формировалось скорости вращения источников излучения, четырьмя точечными источниками изл чеП изма 1 может аб р т работать как на эффек- ния, один из которых располагался на обчниками излучете полного внутреннего отражения свето- 20 щей оси 7 вращения а три ост у от основания 6, так и на эффекте удалении от оси, равном 10 мм. Уг л зе кальног р о отражения световых лучей от димости световых лучей в оптических пучках поверхности этого основания, для чего оно источников задавался с помощью после оью последовательно установленных перед источникаТеоретические зависимости величин 25 ми диафрагм и составлял в двух источниках раэмытия точек иэображения д от 2О, в одном 3 и в одном 5, углов Р представлены на фиг. 3 в графиче- Измеренные значения величин уширеском виде. ния световых пучков источников на выходе

Диаметр б световода на входе призмы устройства полностью соответствовали рас1 принят для примера при расчете величин 30 четным значениям. размытия изображений точечных источников при постооении данных зависимостей Формула изобретения равным 20 мм, как наиболее часто встреча- 1. Оптическое устройство для в ащения емый на практике случай. Из кривых видно, изображений источников излучения, содерчто в устройстве с призмой Дове величина 35 жащее равнобедренную призму с равными аберрационных искажений во всем диапа- входной и выходной гранями, отражающей зоне глов ф в 1 5 а а у Р в, раза выше, чем в устрой- гранью, составляющей с этими гранями осстве с и измой AP-60 р - -600, и в 3 раза выше, чем трые углы, которая установлена с возможнов устройстве с призмой AP-90О. При этом стью вращения вокруг оси, проходящей в величина размытия точек изображения 40 главном сечении призмы параллельно ее отвследствие расходимости световых лучей ражающей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с становится сопоставимой с величиной раз- целью улучшения качества изображений исмытия точек изображения вследствие гео- точников в непараллельном ходе лучей пуметрических погрешностей элементов тем уменьшения величины уширения этих конструкций в устройстве с призмой Дове 45 изображений, в него введены два световодпри углах расходимости лучей в три раза ных жгута с регулярной укладкой световоменьших, чем в ст ой т устро стве с призмой AP- дов, одни торцы которых сопряжены с

90 . Например, величина размытия точек входной и выходной гранями призмы соотр — 20.мкм в непараллель- ветственно и размещены так, что нормали к ных лучах в устройстве с призмой Дове с 50 ним в их центрах пересекаются в центре высотой призмы 20 мм наступает при углах отражающей грани, а другие торцы ориенрасходимости лучей порядка 0,01 — 0,02О, в тированы по нормали к оси вращения, прото время как в предлагаемом устройстве это ходящей через центры этих торцов. имеет место при P =0,03-0,06 .. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е et целью проверки устройства на рабо- 55 с я тем, что угол между входной и выходной тоспособность изготовлен макет устройст- rранями призмы равен 90 .

1645923 о,ин о,о8 оою о,dg

002 ооф 006 /9

Фиг.Э

Составитель В.Кравченко

Техред М.Моргентал Корректор M.Ïîæî

Редактор Е.Копчэ

Заказ 1349 Тираж 336 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101