Способ концентрации излучения в фокальном пятне

 

Изобретение относится к оптике, в частности фокусировке излучения большой мощности. Сущность изобретения: излучение предварительно пропускают через конический светопровод квадратного сечения в направлении увеличения его сечения вдоль его оптической оси с углом конуса меньшим, чем угол расходимости излучения. 1 ил.

Изобретение относится к оптике и касается вопросов фокусировки излучения.

Известен способ фокусировки излучения с помощью сферического зеркала, который заключается в том, что излучение отражают сферической поверхностью в заданную точку пространства. Недостатком этого способа является то, что размер пятна в фокусе определяется расходимостью излучения. Известен и другой способ, в котором излучение фокусируется с помощью растра. В этом способе излучение не фокусируется, а разбивается на множество пучков заданных размеров, каждый из которых направляется в фокальное пятно. Недостатком этого способа является невысокая яркость в фокальном пятне, которое не может быть меньше, чем сечение одного пучка.

Наиболее близким является способ фокусировки излучения с помощью линзы, взятый в качестве прототипа. Недостатком этого способа является, как и в первом случае то, что размер пятна в фокусе, а значит и яркость излучения в фокальном пятне не могут быть больше определенного значения, определяемого расходимостью излучения.

Целью изобретения является увеличение яркости в фокальном пятне при заданной расходимости излучения.

Поставленная цель достигается тем, что излучение предварительно пропускают через конический светопровод квадратного сечения в направлении увеличения его сечения вдоль его оптической оси с углом конуса меньшим, чем угол расходимости излучения.

Вследствие того, что при отражении от стенок светопровода изменяется угловой спектр излучения, в результате чего большая часть энергии распространяется под меньшими углами к оптической оси, при последующей фокусировке яркость в фокальном пятне возрастает. Наличие новой операции - пропускание света через конический расширяющийся светопровод - позволяет сделать заключение, что предложенный способ удовлетворяет критериям "новизна" и "существенные отличия".

На чертеже показано излучение с углом расходимости α, направленное вдоль оптической оси светопровода 1 с углом конуса β, отраженное стенкой светопровода под углом γ и сфокусированное линзой 2. Как видно из чертежа угол γ меньше α и значит по крайней мере часть излучения после прохождения светопровода 1 будет распространяться под меньшими углами к оптической оси, чем на входе, и значит после фокусировки в фокальном пятне яркость увеличится.

Например, если α = 2 β , то излучение, распространяющееся под этими максимальными углами, после отражения будет распространяться вдоль оптической оси и сфокусируется в точку, поскольку в общем случае, как видно из чертежа γ= α-2β для одного отражения. При каждом последующем отражении для других углов α угол γ будет изменяться на величину 2β . Это и приведет к тому, что угловой спектр сузится, а яркость излучения в фокусе линзы возрастает.

Таким образом, предложенный способ позволяет увеличить яркость излучения в фокусе линзы. При этом эффект будет тем больше, чем больше длина светопровода.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ В ФОКАЛЬНОМ ПЯТНЕ, включающий пропускание излучения через линзу, отличающийся тем, что, с целью увеличения яркости светового пятна в любом сечении, расположенном между линзой и фокальной точкой, пропускают излучение через светопровод квадратного сечения с углом конуса, меньшим, чем угол расходимости излучения, в направлении увеличения сечения светопровода вдоль его оптической оси и затем пропускают излучение через линзу.

РИСУНКИ

Рисунок 1