Зеркальная телескопическая насадка для лазерного приемно- передающего устройства

 

Использование: в лазерно-локационных системах. Сущность изобретения: в зеркальную телескопическую насадку для лазерного приемопередающего устройства, содержащую два последовательно установленных зеркала, введены плоские зеркала, установленные за вогнутым зеркалом под углом к оптической оси и выполненные с отверстием, центр которого смещен относительно оптической оси, причем плоские зеркала могут быть выполнены в виде граней многогранника. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может найти применение как в лазерно-локационных системах, так и в многоканальных фотометрах и предназначено, в частности, для использования в качестве зеркальной телескопической насадки для лазерного приемопередающего устройства на нескольких (в том числе и на одной) длинах волн в оптическом диапазоне спектра.

Известно устройство, каналы в котором выполнены как самостоятельные конструктивные узлы с параллельными оптическими осями, причем канал излучения включает в себя телескопическую систему, состоящую из двух коллимированных зеркал, а канал приема приемное внеосевое зеркало [1] Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная тем, что каналы выполнены как самостоятельные узлы, каждый из которых имеет собственные оптические элементы. Указанные недостатки связаны также с неудобством выставления параллельности оптических осей каналов и с поддержанием этой параллельности в условиях изменяющихся внешних воздействий (перепад температур, транспортная вибрация, ветровые нагрузки и др.).

Известно также устройство, включающее телескоп, состоящий из вогнутого зеркала и основного зеркала с отверстием в центре, которое оптически разделено на четыре не налагающихся друг на друга части световые сектора (субапертуры), предназначенные два для излучения, два для приема (т.е. для независимых приемников) [2] Недостатком известного устройства является громоздкость, сложность конструкции телескопической насадки, обусловленная тем, что излучающие и приемные секторы оптических каналов пространственно разнесены, что приводит к существенному увеличению габаритов коллимирующей зеркальной оптической насадки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, включающее зеркальную приемопередающую насадку, состоящую из двух вогнутых внеосевых коллимирующих зеркал [3] Недостатком известного устройства является использование одних и тех же участков поверхности зеркал, общих для зондирования и приема коллимированных световых лучей, что вызывает в связи с этим световую засветку из канала излучения в канал приема световыми лучами, отраженными в направлении назад по оси от этих общих поверхностей.

Целью изобретения является создание светонезависимых и параллельных между собой и оптической осью насадки нескольких оптических каналов (минимум двух излучения и приема).

Цель достигается за счет того, что в известное устройство, содержащее два последовательно установленных зеркала, одно выпуклое или вогнутое, а другое вогнутое, дополнительно введены плоские зеркала (не менее одного), каждое из которых установлено за вогнутым зеркалом под углом к оптической оси насадки и выполнено с отверстием, центр которого смещен относительно оптической оси на величину h, удовлетворяющую условию: 0,5 ˙ d < h < 0,5 ˙ D, где D и d диаметры проекций плоского зеркала и отверстия в нем на плоскость, перпендикулярную оптической оси, другим отличием предлагаемого устройства является то, что плоские зеркала выполнены в виде граней многогранника.

На чертеже схематически изображена двухлучевая зеркальная телескопическая насадка для лазерного приемопередающего устройства и ход оптических лучей в ее меридиональном сечении.

Телескопические зеркала, входящие в насадку, могут иметь различные формы поверхностей, описываемые как параболоидом вращения, сферой, так и в виде нетрадиционных поверхностей, задаваемых в параметрической форме, и т.д. При этом зеркала могут быть осевыми и внеосевыми, важным является их свойство быть телескопической (афокальной) системой, использующей коллимированные пучки излучения.

Предлагаемая насадка содержит выпуклое параболическое зеркало 1 или вогнутое параболическое зеркало 1' (изображена отражающая поверхность), вогнутое параболическое зеркало 2 с отверстием в центре (изображена отражающая поверхность), F₁ и F₂ соответственно фокусы зеркал 1 и 2, плоские зеркала 3 и 3', соединенные друг с другом и установленные под углом к оптической оси насадки, h и h' смещение центра отверстия в плоских зеркалах, d и d' соответствующие диаметры отверстий в плоских зеркалах, определяют максимальные световые размеры каналов излучения, D световой диаметр (входной зрачок) для принимаемых лучей, λ и λ' длины волн, ХОY система координат.

Телескопическая насадка работает следующим образом.

Параллельные световые пучки каналов излучения λ и λ' проходят через отверстия соответственно диаметром d и d' в наклонном зеркале 3 и 3', центры которых смещены параллельно оптической оси насадки на расстояние h и h' от нее, и после отражения от выпуклого зеркала 1 (или вогнутого зеркала 1') с фокусом F₁ поступают на зеркало 2 с фокусом F₂ и после отражения от него выходят параллельным пучком параллельно оптической оси.

Каналы приема оптического излучения образованы зеркалами 2 1 и соответственно наклонными зеркалами 3 и 3' и работают следующим образом. Световые параллельные лучи принимаются зеркалом 2, затем зеркалом 1, поступают на зеркало 3 или 3', отражаются от них на приемники (не показаны).

При этом для приема излучения достигается использование всей поверхности коллимирующих зеркал за исключением небольших зон, используемых каналами излучения. Отраженные от поверхности в направлении назад параллельно оси световые лучи не попадают в приемные каналы (они возвращаются на излучатели) благодаря разнесенному в пространстве (базовому) расположению параллельных между собой и оптической оси насадки световых каналов излучения и приема, что позволяет таким образом снять засветку и сделать каналы светонезависимыми.

Отраженные (рассеянные) световые лучи от поверхности зеркал под другими направлениями (не в направлении назад по оси) теоретически тоже могут давать световую засветку, но на практике она (световая засветка) оказывается настолько незначительной, что соизмерима или не превышает существующий шумовой сигнал приемного канала.

Формула изобретения

1. ЗЕРКАЛЬНАЯ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ НАСАДКА ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащая два последовательно установленных зеркала, одно выпуклое или вогнутое, а другое вогнутое, отличающаяся тем, что введены N плоских зеркал, каждое из которых установлено за вогнутым зеркалом под углом к оптической оси насадки и выполнено с отверстием, центр которого смещен относительно оптической оси на величину h, удовлетворяющую условию 0,5d < h < 0,5D где D и d диаметры проекций плоского зеркала и отверстия в нем на плоскость, перпендикулярную оптической оси насадки.

2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что плоские зеркала выполнены в виде граней многогранника.

РИСУНКИ

Рисунок 1