Имитатор источника излучения

 

Использование: в приборостроении, в имитаторах излучения. Сущность изобретения: имитатор содержит n лазеров 1-3, n блоков питания лазеров 4-6, два светопровода 10 и 11, объектив 12, фильтр 13 с радиальным изменением плотности, фотоприемник 14, дифференциальный усилитель 15, n поворотных устройств для лазеров 27-29. 9 ил.

S Изобретение относится к оптическому приборостроению, к имитаторам излучения; используемым для разнообразных целей, например, для проверок угломерных оптических устройств, оптико-электронных угломерных приборов ориентации.

Известен имитатор, содержащий лазер и двухлинзовый расширитель лазерного пучка, состоящий из короткофокусной и длиннофокусной линз с совмещенными фокальными плоскостями.

Этот имитатор имеет следующие недостатки. Неравномерность освещенности в выходном пучке света за длиннофокусной линзой воспроизводит неравномерность освещенности в поперечном сечении лазерного пучка. Она достигает больших значений. Для одномодового пучка неравномерность описывается гауссовой кривой, а для многомодового неравномерность освещенности достигает 100% В имитаторе с двухлинзовым расширителем расходимость пучка уменьшается по сравнению с расходимостью лазерного пучка в (f₂/f₁) раз, где f₁ и f₂ фокусные расстояния короткофокусной и длиннофокусной линз. Стоящая на выходе длиннофокусная линза имеет большой диаметр, причем f₂ >> f₁. Но имитатор источника излучения должен обеспечивать расходимость пучка света такую же, как у натурного источника света. Например, пучок света от имитатора Солнца должен иметь расходимость ≈32'. Расходимость пучка света газовых и твердотельных кристаллических лазеров составляет единицы угловых минут, а после двухлинзового расширителя расходимость многократно уменьшится, и все устройство в целом неприемлемо.

Нарушения в равномерности освещенности в поперечном сечении пучка света имитатора приводят к неверным оценкам угломерной инструментальной погрешности проверяемого прецизионного прибора ориентации.

Кроме того, газовые и твердотельные кристаллические лазеры имеют пульсации потока, которые устраняют, например, с помощью обратной связи, устанавливая в выходном пучке фотоприемник, подключенный к усилителю и блоку питания лазера.

Известен имитатор, в котором радиально неравномерное распределение освещенности в слаборасходящемся пучке света устраняется сборкой из трех линз, в которой первая и третья линзы стеклянные, а вторая вогнуто-выпуклая, образована зазором между первой и третьей линзами, заполненным полупрозрачной желатиной.

Недостатком этого устройства является нестойкость в эксплуатации (время, температура и прочие воздействия) оптических характеристик органической желатины, вследствие чего равномерность освещенности нарушается. Кроме того, конкретная форма зазора между линзами и оптические характеристики желатины не позволяют обеспечить точное выравнивание неравномерности освещенности в пучке с произвольным законом в радиальном направлении.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является имитатор, содержащий источник излучения и рассеиватель светового пучка в виде плоскопараллельного пакета из стеклянных волокон.

Недостатки у этого имитатора следующие. Невозможно одновременно обеспечить необходимые расходимость рабочего пучка имитатора и большой поток. Поясним это примером. Пусть за волоконным пакетом установлен объектив, фокус которого расположен на выходной поверхности волоконного пакета. Расходимость Θ рабочего пучка света за объективом определяется диаметром d светового пятна в фокусе объектива и его фокусным расстоянием f₂: Θ arctg (1) Если источник света (например, лазер) излучает слаборасходящийся пучок света диаметром d, а диаметр d₁ волокон в волоконном пакете d₁ << d, то формула (1) для расходимости Θ справедлива, если волокна в пакете разложены упорядоченно. Однако получить большой поток в рабочем пучке имитатора невозможно, так как поступающий на входную плоскость волоконной пластины мощный поток даст быстрый и большой (на сотни градусов) разогрев пластины из-за поглощения на оболочках волокон и межволоконных зазорах. Если же расширять диаметр d лазерного пучка света, чтобы уменьшить входную освещенность на пластине, то увеличится расходимость Θ. Кроме того, излучение многих типов лазеров является поляризованным, а свет от натурных источников (Солнце, звезды и др.) неполяризованный.

Целью изобретения является обеспечение необходимой расходимости в рабочем пучке света имитатора, увеличение потока и создание неполяризованного пучка света.

Это достигается тем, что предложенный имитатор, содержит источник света, соединенный с блоком питания, светопровод, выходной торец которого расположен в фокусе объектива, фильтр с радиальным изменением плотности, установленный осесимметрично за объективом, фотоприемник, установленный в пучке света вне рабочей зоны сечения пучка света, причем фотоприемник подключен к дифференциальному усилителю, соединенному с блоком питания источника излучения, n лазеров, соединенных с n блоками питания лазеров, в него введен второй светопровод, причем первый светопровод образован из n одиночных волоконных жил, входной торец i-й волоконной жилы оптически соединен с излучающим зеркалом i-го лазера, где 1≅i≅n, с условием Ψ>Ψ₁, где Ψ arctg (2˙r₁ ) > t r₁ радиус сердцевины волоконной жилы; t размер зеркала на излучающем торце лазера; Δ₁ расстояние от зеркала лазера до входного торца жилы; (2˙Ψ₁) расходимость лазерного пучка света, а выходные n торцов волоконных жил соединены осесимметрично вместе, находятся в одной плоскости и направлены в одну сторону, причем сердцевины выходных торцов волокон расположены в круге с радиусом r₂, второй светопровод выполнен с одним светопроводящим каналом с радиусом r₃, r₃ > > r₂, входной торец второго светопровода расположен осесимметрично с выходным торцом первого светопровода с условием Ψ₂>Ψ₃ где Ψ₂= arctg, Δ₂ расстояние между входным торцом второго светопровода и выходным торцом первого светопровода;
Ψ₃ апертурный угол волоконной жилы в первом светопроводе;
Ψ₃= arcsin ,
n_с показатель преломления сердцевины волоконной жилы в первом светопроводе,
n_о показатель преломления оболочки волоконной жилы в первом светопроводе, кроме того, выходной торец второго светопровода установлен в фокусе объектива, фокусное расстояние f объектива находится из условия
f где Θ- требуемая расходимость рабочего пучка света имитатора, а все n пар лазер входной конец жилы первого светопровода установлены соответственно в n поворотных устройствах с возможностью поворота каждой пары на угол от 0 до 90^о вокруг оси, перпендикулярной излучающему зеркалу лазера.

Таким образом, предлагаемое техническое решение представляет собой совокупность существенных признаков, которые в сравнении с прототипом обладают новизной.

Использование (волоконного) светопровода для передачи светового пучка от источника света в фокальную плоскость объектива известно. Однако использование соединения двух светопроводов, первый из которых разветвленный для сбора пучков света от нескольких лазеров, а второй с одним светопроводящим каналом для перемешивания пучков света, выходящих из первого светопровода, не известно.

Таким образом, такое техническое решение обладает существенными отличиями.

Обеспечение высокой величины светового потока в рабочем пучке имитатора и необходимой расходимости рабочего пучка света осуществляется необходимым количеством лазеров (т. е. и необходимым количеством ответвлений в первом светопроводе); подбором фокусного расстояния объектива с учетом диаметра второго светопровода; обеспечением геометрии стыковки торцов жил первого светопровода с источниками света и торцов первого и второго светопроводов.

Создание неполяризованного пучка света обеспечивается разворотами лазеров и входных концов волоконных жил первого светопровода.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет получить новый положительный эффект.

На фиг. 1 показана структурная схема имитатора; на фиг. 2 схематично изображен полупроводниковый лазер с его излучающим свет торцом; на фиг. 3 расположение входного торца одной из жил первого светопровода относительно излучающего торца лазера; на фиг. 4 выходной торец первого светопровода; на фиг. 5 взаимное расположение выходного торца первого светопровода и входного торца второго светопровода; на фиг. 6 индикатриса излучения лазера в плоскостях XY, перпендикулярной р-n-переходу лазера; на фиг. 7 индикатриса излучения лазера в плоскости ZY, параллельной p-n-переходу лазера; на фиг. 8 проекция зеркала лазера на сердцевину жилы входного торца первого светопровода; на фиг. 9 конкретный пример цепи обратной связи с дифференциальным усилителем.

Имитатор содержит n источников света (полупроводниковых лазеров) 1, 2, 3, запитанных от n блоков питания 4, 5, 6, первый разветвленный светопровод из n одиночных волоконных жил с входными концами 7, 8, 9, и общим выходным концом 10, второй светопровод 11 с одним светопроводящим каналом. Приблизительное количество лазеров, излучающих каждый по 0,5 Вт, равно n≈10. Каждый источник света 1, 2, 3, расположен осесимметрично относительно входных торцов жил 7, 8, 9, Выходной конец 10 расположен осесимметрично относительно входного торца светопровода 11. Выходной торец светопровода 11 расположен в фокусе объектива 12, имеющего фокусное расстояние f. За объективом 12 расположен оптический фильтр 13 с радиальным изменением плотности. В пучке света за выходным торцом светопровода 11 установлен фотоприемник 14, подключенный к дифференциальному усилителю 15, выход которого подключен к одному или нескольким блокам питания источника(ов) света. На фиг.1 это блок питания 6.

Полупроводниковый лазер имеет размер излучающего зеркала 16 (t x q). На фиг. 2 показана также система координат XYZ, привязанная к излучающему зеркалу лазера. К этой системе координат осуществлена привязка индикатрис излучения лазера в плоскостях XY и XZ. Одиночная волоконная жила 7 (8, 9,) первого светопровода состоит из сердцевины 17 и оболочки 18 и имеет плоский торец 19. Радиус сердцевины r₁. Плоский выходной торец 20 выходного конца 10 светопровода объединяет n торцов жил 7, 8, 9, с помощью, например, эпоксидного клея 21. Сердцевины жил заключены внутри круга радиусом r₂. Второй светопровод 11 может быть выполнен, например, или как волоконная жила с сердцевиной 22, оболочкой 23 и с плоским торцом 24 (см. фиг.5), или в виде полого зеркального канала.

Выходной торец светопровода 11 также плоский. Торцы жил всех светопроводов перпендикулярны (до ±3^о) осям жил вблизи торцов. Взаимное расположение торцов 20 и 24 осесимметричное относительно оси 25. Середина выходного торца светопровода 11 расположена в фокусе объектива 12. Фильтр 13, объектив 12 и выходной торец светопровода 11 осесимметричны. Ось 26 является осью симметрии при стыковке зеркала 16 и торца 19 для каждого из n стыков лазеров с волоконными жилами. Каждая пара лазер входной конец жилы (1-7, 2-8, 3-9,) могут разворачиваться вокруг оси 26 на угол от 0 до 90^о с помощью приспособлений 27, 28, 29, Эти развороты можно осуществлять либо только лазеров, либо вместе с лазерами поворачивать и входные концы жил 7, 8, 9, Последний вариант удобнее, так как не будет нарушаться отъюстированное соединение лазера и волоконной жилы.

Работу устройства рассмотрим на примере имитатора Солнца. Наиболее подходящим источником света для имитатора Солнца является полупроводниковый лазер на арсениде галлия. Мощность излучения лазера до 0,5 Вт на длине волны света 0,8 мкм. Мощность линейно зависит от питающего тока. Коэффициент полезного действия 0,3. Рабочая температура 10-15^оС. При комнатной температуре мощность излучения приклеенного к массивному (медному) теплоотводу полупроводникового лазера снижается на 30% Типичные индикатрисы излучения лазера в плоскостях XY и XZ показаны соответственно на фиг.6, 7. Лазерное излучение поляризовано на 90% в плоскости XY. Ширина излучаемого спектра 20 . Излучение этого лазера стабильно, без пульсаций. В этом отношении определяется стабильностью блока питания. В качестве блоков питания могут использоваться покупные, например, ТЕС-15. Размер зеркала лазера t x q (100 мкм) х (1 мкм).

Одно из свойств волоконной жилы состоит в том, что выходной пучок света из выходного торца жилы заполняет (осесимметрично) все коническое пространство, определяемое апертурой, независимо от угла падения света и его сходимости на входном торце (в пределах конуса с двойным апертурным углом в осевом сечении). Апертурный угол равен
arcsin , (1) где n_c, n_o показатели преломления сердцевины и оболочки волоконной жилы.

Солнечный свет естественный, не поляризованный. Лазерное излучение поляризованное. Волоконная жила 7 (8, 9,) не полностью деполяризует лазерное излучение. Поясним это на экспериментальном примере. Исследовалась волоконная жила с кварцевой сердцевиной диаметром 130 мкм и полимерной оболочкой, с апертурным углом 25^о, длиной 700 мм. На входной торец посылался слаборасходящийся пучок света со 100%-ной поляризацией при нулевом угле падения (т. е. вдоль оси 26). За выходным торцом устанавливались поляризатор и фотоприемник. Фотоприемник неподвижный, а поляризатор поворачивался вокруг оси 26 на угол ϕот 0 до 90^о. При этом сигнал U от фотоприемника при каких-то произвольных углах ϕ изменялся от максимального U_макс до минимального U_мин.

Коэффициент деполяризации
(2) оказался у 10 волоконных жил равным 0,3-0,7.

Конкретное значение углов ϕ, при которых сигнал U принимает у каждой жилы значения U_макс и U_мин, зависит от длины жилы, девиаций диаметра сердцевины по длине жилы, изгибов жилы.

Экспериментально были подтверждены следующие факты.

Если на входном торце жилы повернуть плоскость поляризации на угол Δ ϕ, то углы поворота поляризатора за выходным торцом жилы, при которых сигнал от фотоприемника равен U_макс и U_мин, также изменяются на угол Δ ϕ.

Это сохраняется как при повороте плоскости поляризации света относительно входного торца жилы, так и при совместном повороте плоскости поляризации и входного конца жилы.

Таким образом, чтобы рабочий пучок света 30 был практически полностью освобожден от влияния коэффициента деполяризации (2), необходимо произвести такие индивидуальные развороты пар лазеров (1, 2, 3,) и входных концов (7, 8, 9,), чтобы сигналы U_макс (или U_мин) от каждого лазера, измеренные фотоприемником за выходным концом 10 через поляризатор, имели место при углах поворота поляризатора: от лазера 1 при угле ϕ= 0^о, от лазера 2 при угле ϕ , от лазера 3 при угле ϕ 2· , от лазера i при угле ϕ (i-1)· .

Затем поляризатор и фотоприемник за выходным торцом убираются и производят стыковочную юстировку торцов 20, 24.

Второй светопровод 11 не изменяет деполяризованного состояния света, поступившего из выходного конца первого светопровода.

Второй светопровод 11 осуществляет перемешивание n световых пучков, вышедших из торца 20 первого светопровода.

Большая величина потока в рабочем пучке света 30 обеспечивается большой величиной излучаемого потока (до 0,5 Вт) от каждого полупроводникового лазера; набором необходимого количества лазеров и соответствующим количеством жил в первом светопроводе; правильными стыковками лазеров с входными торцами жил первого светопровода и торцов 20, 24 первого и второго светопроводов; просветлением оптических поверхностей до коэффициента отражения значительно менее 1% Это удается, так как просветление монохроматическое. Кроме того, сердцевина второго светопровода 11 может быть исполнена конической с небольшим расширением в сторону объектива 12. Например, радиус сердцевины 22 на торце 24 равен r₃, а на торце, обращенном к объективу 12, равен r₄, причем r₄ > r₃.

В этом случае расходимость пучка света при выходе из светопровода 11 будет меньше двойного апертурного угла на величину
2·arctg где L длина светопровода 11.

Коническое исполнение светопровода 11 может рекомендоваться в том случае, когда пучок света, поступающий на объектив 12, больше по диаметру, чем диаметр объектива 12, чтобы ввести весь поток в объектив.

На величину потока в пучке света 30 влияет и требуемая величина диаметра пучка 30 (требуемая для проверяемых в пучке света приборов), т.е. и диаметра объектива 12. Кроме того, имеются технологические ограничения при изготовлении линз со сферическими поверхностями (фокусное расстояние должно быть ≈1,5 раза больше диаметра линз). Последние обстоятельства нужно будет учитывать и при обеспечении необходимой расходимости рабочего пучка света.

Для максимальной передачи потока от лазера в жилу первого светопровода необходимо, чтобы расстояние Δ₁ (см. фиг.3) обеспечило полное вхождение расходящегося пучка от лазера в сердцевину жилы. Диаметр сердцевины жилы должен быть больше размера излучающего зеркала лазера. Апертурный угол жилы должен быть не менее угла расходимости лазерного пучка.

На фиг. 3 показана геометрия стыковки лазера и жилы в плоскости XZ. Указанные условия представляются формулой
Ψ arctg , (3) где 2˙ r₁ > t;
r₁ радиус сердцевины волоконной жилы первого светопровода;
t размер зеркала на излучающем торце лазера;
Δ₁ расстояние от зеркала до входного торца жилы, причем должно быть
Ψ>(Ψ_1макс), (4) Максимальное значение угла расходимости (Ψ_1макс) в лазерном пучке света составляет (см. фиг.6, 7) в плоскости XY±25^о, а в плоскости XZ±3^о.

Проверим условие (3) для плоскости XZ при r₁ 65 мкм, Δ₁ 10 мкм, t 100 мкм:
Ψ arctg 56°18ʹ причем 56^o18' >> 3^o, т.е. условие (4) выполнено.

В перпендикулярном направлении проверке подлежит не плоскость XY, а параллельная ей и проходящая через конец зеркала лазера, т.е. отстоящая от плоскости XY на расстоянии t/2 (см. фиг.8), поскольку l< r₁, а желательно обеспечить условие (3) для всех точек зеркала с размерами t x q(100 мкм) х (1 мкм). Находим
l мкм 41/5 мкм. Условие (3) приобретает вид
Ψ arctg arctg 76°18ʹ, причем 76^o18' > 25^о, т.е. условие (4) выполнено.

Условие стыковки второго светопровода с первым (см. фиг.5) для максимальной передачи светового потока записывается для углов Ψ₂ и Ψ₃:
Ψ₂≥Ψ₃ (5)
Ψ₃= arcsin (6)
Ψ₃ апертурный угол первого светопровода,
n_c, n_o показатели преломления сердцевины и оболочки волоконной жилы в первом светопроводе;
Ψ₂ arctg (7)
Δ₂ расстояние между входным торцом 24 второго светопровода и выходным торцом 20 первого светопровода.

Проверим выполнение условия (5) на примере. Пусть r₂ 350 мкм, r₃= 360 мкм, Δ₂= 20 мкм (см. фиг.5).

Находим из выражения (7)
Ψ₂ arctg arctg 0,5 26°31ʹ. Следовательно, условие (5) выполнено, так как апертурный угол Ψ₃ 25^одля волоконной жилы с кварцевой сердцевиной и полимерной оболочкой.

Фокусное расстояние объектива 12 определим из формулы
f (8) в которой Θ= 32' расходимость рабочего пучка света, равная солнечной. Получим
f 77,5 мм (9) Зададимся большим диаметром рабочего пучка 30 света, равным 60 мм. Площадь Р поперечного сечения пучка (круга диаметром 60 мм) равна Р 28 см².

Угол (2˙Ω) при вершине конуса, образованный лучами света из выходного торца светопровода 11 (т.е. из фокуса объектива 12) на края объектива 12, равен
(2·Ω) 2·arctg 2·arctg 2· (21°12ʹ) (10) Если апертурный угол Ψ₄ второго волоконного светопровода равен Ψ₄= Ψ₃= ±25^о, то коэффициент "захвата" μпотока объективом 12 приблизительно равен μ 0,8.

От одного лазера в рабочем пучке 30 получается освещенность Е₁:
E₁= 0,0091 Вт/см² (11) где τ₁=τ₂= 0,9 пропускание света первым и вторым светопроводами с просветленными торцами;
μ= 0,8;
τ_ф 0,7 пропускание фильтра 13 с радиальным изменением плотности.

В приборах ориентации на Солнце обычно используются кремниевые фотодиоды, спектральная чувствительность которых от 0,4 до 1,1 мкм. Внеатмосферная солнечная постоянная в этом спектре составляет
Е₂ 0,09 Вт/см² (12) Следовательно, необходимое количество n лазеров для обеспечения величины (12) равно
n 10 шт. Поскольку лазерное излучение с длиной волны 0,8 мкм приходится на максимум спектральной чувствительности кремниевого фотодиода, то для получения от фотодиода сигнала, равного при засветке от Солнца, потребуется меньше десяти лазеров ( ≈8 лазеров).

На фиг. 9 показан конкретный пример цепи обратной связи с дифференциальным усилителем 15, воспринимающим сигнал от фотодиода 14, для стабилизации уровня потока в рабочем пучке 30 света. Здесь имеется в виду стабилизация в течение нескольких часов и более.

Конструктивно фотоприемник 14 может быть установлен так, как показано на фиг. 1 или в другом месте. Например, вне конического пучка света с углом (2˙Ω), приходящим на объектив 12, но в отраженном от передней поверхности объектива 12 свете. Для этого небольшой участок передней поверхности ( ≈2х2 мм²) на краю объектива, на которую поступает свет из светопровода 11, не просветлять и фотоприемник установить в пучке света, отразившемся от этого не просветленного участка передней поверхности объектива. В другом варианте излучение можно отнести от объектива с помощью дополнительной волоконной жилы, с тем чтобы имелась возможность расположить фотоприемник и дифференциальный усилитель в термокамере со стабилизацией температуры.

На фиг.9 показан пример цепи обратной связи. Фотодиод 14 (например, кремниевый, типа ФД20КП) шунтирован низкоомным резистором 31 с номиналом 1 кОм, чтобы режим работы фотодиода был вентильным. Опорное напряжение обеспечивает кремниевый стабилитрон 32 типа Д818Е. С помощью резисторов 33, 34 выравниваются сигналы на входах дифференциального усилителя 15 при необходимом уровне освещенности в рабочем пучке света имитатора и при исходном значении температуры в помещении, в котором расположен имитатор.

Дифференциальный усилитель 15 исполнен на микpосхеме 544УД1А. Резисторы 35, 36 имеют номинал R₁ 9,1 кОм; резисторы 37, 38 имеют номинал R₂ 130 кОм.

Блок питания 6 состоит из стабилизатора тока 39 и эмиттерного повторителя 40.

Качество стабилизации потока в рабочем пучке света 30 с помощью цепи обратной связи зависит от температурной стабильности трех элементов: фотоприемника 14, дифференциального усилителя 15, стабилитрона 32.

Температурный коэффициент изменения потока от лазера находится в диапазоне от 15 до 22^оС
4,3 /°C (13) Изменение чувствительности кремниевых фотодиодов (ФД20КП и других) менее
0,4%/^oC (14) Стабильность уровня напряжения стабилитрона Д818Е равна
±0,001% /K (15) Выходное напряжение U_вых с дифференциального усилителя равно
U_вых= (U₂-U₁)· , где U₂ снимается с делителя из резисторов 33, 34,
U₁ снимается с фотодиода 14. Оценим стабильность дифференциального усилителя 15.

dU_вых= (U₂-U₁)· dR₁ + dR
(U₂-U₁)· dR₁ + dR. Запишем соотношение резисторов R₁ и R₂ как R₂= k˙R₁, где k const. Тогда
U_вых (U₂- U₁)· - dR₁+ (k·dR₁) 0 (16)
Дифференциальный усилитель не вносит дополнительной нестабильности, если резисторы R₁ и R₂ однотипные.

Поскольку величины (14), (15), (16) значительно менее величины (13), цепь обратной связи действительно выполняет стабилизирующую роль. Стабилизация потока станет еще лучше, если фотодиод 14, стабилитрон 32, усилитель 15 поместить в термостат, например, типа СЖМЛ-19/2,5 И1, ТУ 16-531.539-75, обеспечивающий сохранение температуры в диапазоне 30-250^оС с точностью ±0,02^оС.

В тех случаях, когда желательно герметизировать лазер, передача излучения от лазера к входному торцу 19 может быть осуществлена с помощью микролинзы. Передний фокус микролинзы совмещается с зеркалом 16 лазера, а для изображения зеркала 16 в заднем фокусе микролинзы в условии (4) изменяется физический смысл величин: Ψ_1max это сходимость пучка света за микролинзой; t размер изображения зеркала в заднем фокусе микролинзы; Δ₁ расстояние от изображения зеркала до входного торца жилы. Микролинза фактически состоит из двух линз, чтобы передать изображение из одного фокуса в другой. Вместо микролинз и объектива 12 можно использовать отражательную оптику (эллипсоиды, параболоиды др.).

Таким образом, предлагаемый имитатор имеет малые габариты из-за небольшого количества лазеров, их малого габарита и высокого КПД, позволяющего обойтись небольшими блоками питания и малую величину фокусного расстояния объектива для обеспечения солнечной расходимости в пучке света 30, так как диаметр сердцевины второго светопровода небольшой. Используя лазеры с излучением на разных длинах волн света, можно проводить аттестацию (приборов ориентации) в широко спектральной области. Ресурс полупроводниковых лазеров составляет 500-1000 ч, в то время как у распространенных в настоящее время на предприятиях имитаторов Солнца с ксеноновыми лампами ресурс ламп ≈50 ч.

Формула изобретения

ИМИТАТОР ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий источник света, соединенный с блоком питания, светопровод, выходной торец которого расположен в фокусе объектива, фильтр с радиальным изменением плотности, установленный осесимметрично за объективом, фотоприемник, установленный в пучке света вне рабочей зоны сечения пучка света, причем фотоприемник подключен к дифференциальному усилителю, соединенному с блоком питания источника излучения, отличающийся тем, что имитатор содержит n лазеров, соединенных с n блоками питания лазеров, введен второй светопривод, причем первый светопривод волоконный, образованный из n одиночных волоконных жил, входной торец i-й волоконной жилы оптически соединен с излучающим зеркалом i-го лазера, где 1 ≅ i ≅ n, с условием Ψ >Ψ₁,

2 · r₁ > t;
r₁ радиус сердцевины волоконной жилы;
t размер зеркала на излучающем торце лазера;
Δ₁ расстояние от зеркала лазера до входного торца жилы;
(2·Ψ₁) расходимость лазерного пучка света,
а выходные n торцов волоконных жил соединены осесимметрично вместе, находятся в одной плоскости и направлены в одну сторону, причем сердцевины выходных торцов волокон расположены в круге радиусом r₂, второй светопровод выполнен с одним светопроводящим каналом радиусом r₃(r₃ > r₂), входной торец второго светопровода расположен осесимметрично с выходным торцом первого светопровода с условием Ψ₂>Ψ₃,

Δ₂ расстояние между входным торцом второго светопровода и выходным торцом первого светопровода;
Ψ₃ апертурный угол волоконной жилы в первом светопроводе,

η_с, η_o показатели преломления сердцевины и оболочки волоконной жилы в первом светопроводе,
кроме того, выходной торец второго светопровода установлен в фокусе объектива, фокусное расстояние f объектива находится из условия

где q требуемая расходимость рабочего пучка света имитатора,
а все n пар лазер входной конец волоконной жилы первого светопривода установлены соответственно в n поворотных устройствах с возможностью поворота каждой пары на угол от 0 до 90^o вокруг оси, перпендикулярной излучающему зеркалу лазера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9