Способ задания направления распространения излучения лазера и устройство для его осуществления

 

Использование: в приборостроении с использованием лазерного излучения. Сущность изобретения: для задания горизонтального . направления распространения излучения лазера при его произвольном п ространственном расположении предложен новый способ, в котором излучение направляют на оптический узел, включающий расположенные на одной оси полупрозрачное и поворотное зеркало, установленные под углом 45° Друг к другу, при этом оптический узел закреплен так, что Имеет одну степень свободы-вращение вокруг оси, перпендикулярной выходному зеркалу, и занимает положение, в котором линия пересечения плоскостей с расположенными в них зеркальными Поверхностями лежит в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости выходного зеркала, причем полупрозрачное зеркало жестко скреплено с поворотным зеркалом. Предложенный способ реализован в устройстве, включающем активную среду лазера и резонатор, образованный двумя зеркалами, выходное зеркало которого выполнено подвижным, между выходным зеркалом лазера и активной средой расположена 90° призма, входная грань которой выставлена параллельно глухому зеркалу, выходная грань выставлена параллельно вертикальной плоскости, перпендикулярной глухому зеркалу, при этом призма и выходное зеркало механически связаны с глухим зеркалом резонатора через подшипники с возможностью установки призмы с минимумом потенциальной энергии, выходное зеркало жестко скреплено с призмой параллельно ее выходной грани , а подшипники выполнены с обеспечением одной степени свободы призмы-вращение вокруг оси. перпендикулярной глухому зеркалу. Для задания вертикального и горизонтального направлений излучения в условиях изменяющегося по углу пространственного положения устройства и определения характера низкочастотных колебаний оно дополнительно содержит вторую ось вращения, перпендикулярную выходной грани призмы и жестко скрепленную с ней, между призмой и выходным зеркалом расположены полупрозрачное зеркало и плоскопараллельная оптическая кювета, частично заполненная жидкостью, при этом полупрозрачное зеркало установлено под углом 45° к выходной грани призмы так, что линия пересечения плоскостей, в которых расположены полупрозрачное зеркало и выходная грань призмы , лежит а горизонтальной плоскости, причем полупрозрачное зеркало соединено с призмой через подшипники, размещенные на второй оси. оптическая кювета размещена под углом 45° к полупрозрачному зеркалу так, что плоскости, в которых лежат полупрозрачное зеркало и дно кюветы, пересекаются по прямой, лежащей в горизонЈ ьяяД ш со ы 10 ел со

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Н 01 S 3/02

ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСЙАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 1

В

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4913278/25 (22) 05.12.90 (46) 15.08.93. Бюл. 14 30 (71) Совместное советско-индийское предприятие "ЭПСИЛОН" (72) И.Г.Зубарев, С.И,Михайлов, В.И.Панте-. леев, В.Г.Смирнов и M.Ã.Ñìèðèoâ (56) Политехнический словарь. M.: Советская энциклопедия, 1980, с. 351. 553.

ВЭП1эте!И Е. et aI..Separation wd analisls

of for ward scanered power 1п Iaboratory

measuremants of light. beam transmittance

though э turbid вебйв. Appl. Opt. 1986, v.

25. I4 3. р. 420-430. (54) СПОСОБ ЗАДАНИЯ HAllPABJIEHM$I

РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в приборостроении с использованием лазерного излучения. Сущность изобретения: для задания горизонтального.направления распространения излучения лазера при его произвольном

:пространственном расположении предложен новый епособ, в котором излучение направляют на оптический узел, включаюцщй . рэсеоложенные на одной оси полупрозрачное и поворотное зеркало, установленные под углом 45 друг к другу, при этом оптический узел закреплен так, что имеет одну степень свободы-вращение вокруг оси, перпендикулярной выходному зеркалу, и занимает положение, в котором линия пересечения плоскостей с расположенными в них зеркальными поверхностями лежит в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости выходного зеркала, причем полупрозрачное зеркало жестко скреплено с поворотным зеркалом.. Предложенный способ реализован в устройстве, включающем активную среду лазера и резонатор.,„, Ы„„1833933 А1 образованный двумя зеркалами, выходное зеркало. которого выполнено подвижным; между выходным зеркалом лазера и активной средой расположена 90 призма, входная грань которой выставлена параллельно глухому зеркалу. выходная грань выставлена параллельно вертикальной плоскости, перпендикулярной глухому зеркалу, при этом призма и выходное зеркало механически свяээны с глухим зеркалом резонатора через подшипники с возможностью установки призмы с минимумом потенциальной энергии, выходное зеркало жестко скреплено с призмой параллельно ее выходной грани, а Aoäøèrlники выполненbl с обеспечением одной степени свободы призмы-вращение вокруг оси. перпендикулярной глухому зеркалу. Для задания вертикального и горизонтального направлений излучения в условиях изменяющегося по углу пространственного положения устройства и определения характера низкочастотных колебаний оно дополнительно содержит вторую ось вращения, перпендикулярную выходной грани призмы и жестко скрепленную с ней, между призмой и выходным зеркалом расположены полупрозрачное зеркало и плоскопараллельная оптическая кювета, частично заполненная жидкостью, при этом полупрозрачное зеркало установлено под углом 45 к выходной грани призмы так, что линия пересечения плоскостей, в которых расположены полупрозрачное зеркало и выходная грань призмы, лежит в горизонтальной плоскости, причем полупрозрачное зеркало соединено с призмой через подшипники, размещенные на второй оси, оптическая кювета размещена под углом 45 к полупрозрачному зеркалу так, что плоскости, в которых лежат полупрозрачное зеркало и дно кюветы, пересекаются по прямой, лежащей в гориэон1833933 той параллельно ее дну, 2 с. и 3 з.п. ф-лы. 3 ил. тальной плоскости, как и дно кюветы, выходное зеркало жестко скреплено с кювеИзобретение относится к приборостро- входную и выходную грани или призма моению с использованием лазерного иэлуче- 5 жет быть заменена на зеркало, что улучшит ния и касается вопросов задания работу устройства, но затруднит описание горизонтального и вертикального направле- его работы), внешняя (выходная} грань нахоний в пространстве. дится в вертикальной плоскости, перпендиЦель способа — заданйе горизонтально- кулярной плотному зеркалу и это положение

ro направления при произвольном про- 10 зафиксировано силой тяжести (Р— направ-. странственном расположении лазера. ление силы тяжести). Выходное зеркало 8

Предложенный способ может быть реа- жестко крепится к призме и настраивается лиэован в устройстве изображенном на фиг, параллельно выходной грани и ризмы(в про1; где показаны; лазер 1, поворотное зерка- стейшем случае зеркальное покрытие нело 2, ocb вращения 3, оптическая ось 4, .15 посредственно наносится на выходную центр тяжести 5, йолупроэрачное зеркало 6, грань призмы). которое в одном случае может крепиться к Естественно, что для обеспечения воззеркалу 2 и в другом варианте к оси враще- можности вращаться вокруг оси, перпендиния (пунктир). кулярной плотному зеркалу, может быть

Источником излучения может служить 20 использована и какая-то другая конструклюбой, например, газовый He-Ne лазер 1, на ция, обеспечивающая одну степень свобопути распространения излучения которого ды — вращение вокруг оси с минимальным нужно расположить оптический элемент та- трением, ким образом, чтобы излучение отразилось Работа устройства состоит в том, что отзеркала бточно вобратном направлении.. 25 после включения лазера через время,необПри этом оптический элемент или его cpa- ходимое для того. чтобы подвижная часть щающаясячасть(второе исполнение)долж- оптической системы заняла положение с на иметь одну степень свободы — вращение минимальной потенциальной энергией. при вокруг оси перпендикулярной зеркалу 6, и котором выходное зеркала находится в верего(ее)положение в пространствефиксиру- 30 тикальной плоскости, он будет излучать ется силой тяжести таким образом, что ли- энергию в направлении перпендикулярном ния пересечения зеркальных плоскостей этому зеркалу, т.е. в горизонтальном належит в вертикальной плоскости, перпенди- правлении. При этом положение лазера мокулярной зеркалу 6, образующему с зерка- жет быть любым от горизонтального до лом 2 углом 45О. При таком расположении 35 вертикального, зеркал оптического элемента он всегда бу- При работе в условиях качки вышеопидетотражатьпрошедшеечереэнегоизлуче- санное устройство будет излучать сает не

we в горизонтальном направлении, только в горизонтальном направлении. но и

На фиг. 2 показана схема устройства. подугломвтечение времени,когдаподвижОна содержит лазер 1; глухое зеркало 7, 40 ная часть оптической схемы переходит из выходное зеркало 8, 90 призму 9, ее ось одного устойчивого состояния с минимальвращения 10, жестко скрепленную с плот- ной потенциальной энергией в другое. что ным зеркалом резонатора лазера 7и парал- затруднит его использовани1. в этих условилельную оптической оси лазера, т.е, ях. перпендикулярную плотному зеркалу резо- 45 Устройство. показанное на фиг. 3, свонатора 7 и подшипники 11, бодно от этого недостатка . оно излучает

В качестве источника света использует- свет только в горизонтальном и вертикалься Нв-Ne лазер 1(может использоваться лю- ном (вверх и вниз) направлениях при произбойдругойлазер),укоторогоснято обычное вольном крене плоскости. на которой выходное зеркало и на его оправке, жестко 50 устройство расположено и не излучает в тескрепленнойс плотным зеркалом закрепле- чение времени перехода подвижной части на ось вращения 10. Призма 9, которая име- оптической схемы из одного устойчивого поет лишь одну степень свободы (вращение ложения в другое. Устройстводополнительвокруг оси 10) выставлена таким образом. но содержит вторую ось вращения 12. что ее внутренняя грань параллельна плот- 55 жестко скрепленную с призмой 9 под пряному зеркалу(у призмы следует просветлить мым углом к выходной грани призмы 9, под1833933 шипники 13, обеспечивающие одну степень свободы — вращение, частично прозрачное зеркало 14, отражающее излучение вниз под прямым углом, плоскопараллельную оптическую кювету 15, частично заполненную прозрачной жидкостью, при этом кювета жестко скреплена с зеркалом 8 и противовес 16. Зеркальное покрытие выходного зеркала в данном случае нанесено на дно кюветы 15, В стационарных условиях устройство работает следующим образом.

Под действием силы тяжести оптические элементы занимают в пространстве следующие положения; Призма фиксируется как и в предыдущем случае, т.е. обеспечивает горизонтальное распространение света. Частично прозрачное зеркало отражает этот свет под прямым углом так, что он распространяется в вертикальном направлении вниз, оптическая кювета, поверхность жидкости и выходное зеркала находятся в горизонтальной плоскости и отражают часть света в вертикальном направлении, который частично возвращается в

- активную среду лазера 1 и частично проходят сквозь зеркало 14 и задает вертикальное направление вверх. Если плоскость, на которой располагается устройство. наклонить, то генерация сорвется т,к. оптическая кювета будет являться клином. который расстроит резонатор, и генерация возобновится лишь после того, как подвижная часть оптической схемы займет исходное положение с минимальной потенциальной энергией, при котором кювета вновь станет плоскопдраллельной пластинкой.

Т.о., предложенное устройство в упрощенном варианте обеспечивает задание горизонтальной плоскости в стационарных условиях при любом расположении лазера и может быть использовано в строительных и геодезических работах. а его модификация обеспечивает задание трех направлений (вертикально вверх, вертикально вниз и горизонтальное). При этом устройство может быть использовано при работе в условиях качки дпя выполнения, например, таких работ. как покация дна моря. И последнее, по длительности импульсов генерации и их скважности можно судить о характере низкочастотных колебаний платформы, на которой установлено устройство, Формула изобретения

1. Способ задания направления распространения излучения лазера, резонатор которого образован глухим и выходным зеркалами, включающий направление излучения на оптический узел, положение которого в пространстве определяется

20 ский узел, в котором полупрозрачное зеркало жестко скреплено с поворотным зеркалом.

30

45

5

1D

15 гравитационными силами. о т li и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепью задания горизонтального направления при произвольном пространственном расположении лазера; излучение направляют на оптический узел, включающий расположенные на одной оси полупрозрачное и поворотное зеркала, установленные под углом 45 друг к другу, при этом оптический узел закреплен так. что имеет одну степень свободы — вращение вокруг оси, перпендикулярной выходному зеркалу, и занимает положение, в котором линия пересечения плоскостей с расположенными в них зеркальными поверхностями лежит в вертикальной плоскости, перпендикулярной ппоскости выходного зеркала

2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем. что, с целью упрощения его осуществления, излучение направляют на оптиче3. Устройство задания направления распространения излучения лазера, включающее активную среду лазера и резонатор, образованный двумя зеркалами, выходное зеркало которого выполнено подвижным, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью задания горизонтального направления при произвольном пространсгвенНом расположении устройства, оно дополнительно содержит 90 призму, расположенную между выходным зеркалом лазера и активной средой, входная грань призмы выставлена параллельно глухому зеркалу, выходная грань вставлена параллельно вертикальной плоскости, перпендикулярной глухому зеркалу, при этом призма и выходное зеркало механически связаны с глухим зеркалом резонатора через подшипники с возможностью установки призмы с минимумом потенциальной энергии, 4. Устройство по и. 3, о т и и ч à ю щ е ес я тем, что, с целью автоматического задания горизонтального направления при работе в стационарных условиях, выходное зеркало жестко скреплено с призмой параллельно ее выходной грани, а подшипники выполнены с обеспечением одной степени свободы призмы-вращение вокруг оси, перпендикулярной глухому зеркалу..

5. Устройство поп.3. о т л и ч а ю щеес я тем, что, с целью задания вертикального и горизонтального направлений в условиях изменяющегося по углу пространственного положения устройства и определения характера низкочастотных колебаний, оно допoлнительно содержит вторую ось вращения, перпендикулярную выходной грани призмы и жестко скрепленную с ней, 1833933 между призмой и выходным зеркалом расположены полупрозрачное зеркало и плоскопараллельная оптическая кювета, частично заполненная жидкостью, при этом полупрозрачное зеркало установлено под 5 углом 45 к выходной грани призмы, так, что линия пересечения плоскостей, в которых расположены полупрозрачное зеркало и выходная грань призмы, лежит в горизонтальной плоскости, причем полупрозрачное 10 зеркало соединено с призмой через подшипники, размещенные на второй оси, оптическая кювета размещена под углом 45 к полупрозрачному зеркалу так, что плоскости, в которых лежат полупрозрачное зеркало и дно кюветы, пересекаются по прямой, лежащей в горизонтальной плоскости, как и дно кюветы. выходное зеркало жестко скреплено с кюветой параллельно ее дну.

1833933

Составитель В.Смирнов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т.Вашкович

Редактор

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

Заказ 2690 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета flo изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР

113035 Москва Ж-35Раушскак на5. а/5