Устройство визуализации инфракрасного изображения

Авторы патента:

Польский Юрий Ехилевич (RU)

Коннов Владимир Петрович (RU)

G02F2/02 - изменение частоты света, например с помощью квантовых счетчиков (люминесцентные материалы C09K 11/00)

Владельцы патента RU 2345393:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Мифотекс" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит антистоксовый преобразователь частоты, выполненный в виде набора активных световодов и оптически сопряженный с входной и выходной оптическими системами, а также источником излучения накачки. Между набором активных световодов и входной оптической системой введена оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов, оптически сопряженная как с входными концами каждого из активных световодов, так и с входной оптической системой и выходной оптической системой формирования видимого изображения. Технический результат - повышение эффективности использования полезной площади ИК изображения и чувствительности устройства. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике контроля и измерения распределения полей и изображений инфракрасного (ИК) диапазона и может быть использовано для прямого преобразования изображения среднего ИК-диапазона в изображение видимого или ближнего ИК-диапазона, где имеются стандартные средства визуализации, например электрооптические преобразователи.

Известен способ и устройство преобразователя изображения (заявка ФРГ №1299782, М. кл. H01S 3/00, опубл. 24.07.1969 г.), в котором ИК изображение формируется на входном торце набора активных световодов (НАС), выполненных из вещества, содержащего центры антистоксового преобразования частоты. В этих световодах происходит преобразование частоты ИК-излучения, и изображение видимого диапазона без потери четкости формируется на выходном (противоположном) торце НАС.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность преобразования.

Известно устройство визуализации ИК изображений, патенты РФ №2263939 от 10.11.05 г., №2295745 от 20.03.07 г., содержащее антистоксовый преобразователь частоты, выполненный в виде НАС, сопряженный с входной оптической системой и источником излучения накачки, эффективность преобразования которых уже значительно выше. Визуализация ИК изображения в этом устройстве происходит в НАС, содержащих центры антистоксового преобразования частоты вверх под воздействием поля накачки, при этом изображение видимого изображения формируется на том же торце НАС, что и ИК изображение. Это устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа, препятствующим его эффективному применению в качестве визуализатора ИК изображения, является малая эффективность использования площади ИК изображения, так как площадь сечения активной сердцевины отдельного световолокна в НАС значительно меньше площади поперечного сечения световолокна с учетом его оболочки. В результате этого происходит большая потеря квантов ИК изображения и, следовательно, существенное снижение чувствительности устройства визуализации ИК изображения.

Целью изобретения является повышение эффективности использования полезной площади ИК изображения и чувствительности устройства визуализации ИК изображения.

Цель изобретения достигается тем, что в устройство визуализации ИК изображения, содержащее входную и выходную оптические системы, набор активных световодов и источник излучения накачки, введена оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов, оптически сопряженная с входной и выходной оптическими системами и входом активной сердцевины каждого из световодов НАС.

На фиг.1 представлена схема устройства визуализации ИК изображения. На фиг.2 представлена входная плоскость НАС, где показаны поперечное сечение сердцевины активного световода и полное поперечное сечение световода с учетом его оболочки.

Устройство визуализации ИК изображения включает в себя входную оптическую систему 1, выходную оптическую систему формирования видимого изображения 2, оптическую систему увеличения входной апертуры активных световодов 3, антистоксовый преобразователь частоты ИК-излучения вверх с НАС 4, источник излучения накачки 7. Сердцевина активных световодов 5 содержит центры антистоксового преобразования и окружена оболочкой 8, которая может быть и монолитной, а задняя торцевая поверхность НАС 6 может быть выполнена с дихроичным покрытием.

Устройство визуализации ИК изображения работает следующим образом. Инфракрасное излучение, пройдя через входную оптическую систему 1, формирует на входной плоскости оптической системы увеличения входной апертуры активных световодов 3 ИК изображение сцены. Излучение от каждого элемента ИК изображения с помощью оптической системы увеличения входной апертуры активных световодов 3 вводится в сердцевины активных световодов 5 антистоксового преобразователя частоты ИК-излучения вверх с НАС 4, в которые одновременно вводится излучение от источника излучения накачки 7. Преобразованное в сердцевинах активных световодов 5 в видимое изображение излучение через оптическую систему увеличения входной апертуры активных световодов 3 поступает на внутреннюю отражающую поверхность входной оптической системы 1 и выводится на выходную оптическую систему формирования видимого изображения 2. Так как при этом площадь элемента ИК изображения на входной плоскости оптической системы увеличения входной апертуры активных световодов 3 равна площади поперечного сечения световода с оболочкой 8, как это показано на фиг.2, то оно полностью поступает в сердцевины активных световодов 5. За счет этого устраняются потери квантов ИК-излучения и достигается цель изобретения.

Оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов 3 может быть выполнена на базе планарно-расположенных микролинз 9, число которых равно числу активных световодов НАС, и оптически сопряженных с ними, как это показано на фиг.3а.

Оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов 3 может быть выполнена также на базе фоконов 9, совмещенных с входными концами сердцевин активных световодов 5 (фиг.3б). При этом если основа материала фокона содержит центры антистоксового преобразования ИК-излучения в видимое, то это обеспечит дополнительное повышение эффективности преобразования устройства визуализации ИК изображения.

1. Устройство визуализации инфракрасного изображения, содержащее входную оптическую систему, выходную оптическую систему формирования видимого изображения, антистоксовый преобразователь частоты ИК-излучения вверх, выполненный в виде набора активных световодов, источник излучения накачки, отличающееся тем, что между набором активных световодов и входной оптической системой введена оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов, оптически сопряженная, как с входными концами каждого из активных световодов, так и с входной оптической системой и выходной оптической системой формирования видимого изображения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов выполнена в виде планарного набора микролинз, оптически сопряженных с входными концами активных световодов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов выполнена в виде фоконов на входных концах активных световодов.

4. Устройство по п.1 или З, отличающееся тем, что фоконы на входных концах активных световодов выполнены из материала, содержащего те же центры антистоксового преобразования, что и активные световоды.

Изобретение относится к технике контроля и измерения распределения полей и изображений инфракрасного диапазона и может быть использовано для прямого преобразования изображения среднего инфракрасного диапазона в изображение видимого или ближнего инфракрасного диапазона, где имеются стандартные средства визуализации, например фотоэлектрические преобразователи.

Устройство визуализации инфракрасного изображения // 2263939

Изобретение относится к измерительной технике. .

Преобразователь спектра оптического излучения // 2075105

Оптическое устройство классификации радиосигналов // 1103183

Способ визуализации инфракрасного излучения // 845625

Способ спектральной апконверсии оптического излучения // 786574

Полиспектральное устройство визуализации инфракрасного изображения // 2351970

Изобретение относится к технике контроля и измерения распределения полей и изображений инфракрасного (ИК) диапазона

Способ изготовления антистоксового преобразователя частоты для устройств визуализации инфракрасного изображения // 2369890

Изобретение относится к области приборостроения

Электрически возбуждаемое оптическое устройство для сдвига частоты // 2439640

Оптико-терагерцовый преобразователь с черенковским излучением // 2574518

Изобретение относится к оптико-терагерцовым преобразователям с черенковским излучением и может быть использовано в качестве базового конструктивного узла в источниках терагерцового излучения для высокочувствительного оборудования спектроскопии, микроскопии и имиджинга. Преобразователь содержит преобразующую пластину, выполненную из анизотропного нелинейного кристалла, способного преобразовывать сфокусированные лазерные импульсы, поступающие в пластину через ее торцевую поверхность, в терагерцовое излучение с образованием черенковского конуса, и размещенную на выходе вырабатываемого терагерцового излучения оптическую призму, прозрачную в терагерцовом диапазоне частот и контактирующую одной из своих граней с указанной пластиной по всей лицевой поверхности пластины. Преобразующая пластина выполнена из упомянутого кристалла с соблюдением условия ориентации его кристаллографических осей по отношению к направлению распространения и направлению поляризации лазерных импульсов, обеспечивающего ортогональность вектора наведенной нелинейной поляризации по отношению к вектору напряженности электрического поля на одной из образующих терагерцового черенковского конуса, генерируемого вектором нелинейной поляризации. Оптическая призма расположена по отношению к преобразующей пластине противоположно указанной образующей терагерцового черенковского конуса. Технический результат - улучшение спектральных характеристик оптико-терагерцового преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Источник терагерцового излучения // 2622093

Изобретение относится к источникам терагерцового излучения. Предложенный источник терагерцового излучения состоит из корпуса, расположенного внутри корпуса электромагнитного излучателя, облучаемой подложки с расположенными на ней золотыми объектами и резонансного фильтра, плоскость которого параллельна плоскости подложки. Также источник терагерцового излучения снабжен установленной в корпусе с зазором металлической камерой с входным и выходным отверстиями на смежных стенках. Подложка с золотыми объектами размещена внутри металлической камеры так, что ось входного отверстия лежит в плоскости с золотыми объектами. В корпусе также выполнено отверстие, совпадающее по форме с выходным отверстием камеры и соосное ему. В указанном отверстии в корпусе установлен резонансный фильтр. Электромагнитный излучатель выполнен в виде магнетрона с волноводом, установленным коаксиально с входным отверстием металлической камеры так, что торец волновода находится внутри камеры. Золотые объекты имеют произвольную форму и состоят из числа атомов Na, удовлетворяющего неравенству: (4/3)⋅(EF/Em)≤Na<(4/3)⋅(EF/hν), где EF - энергия Ферми золота, Em - энергия пика энергетического распределения плотности состояний продольных фононов в золоте, ν - рабочая частота магнетрона, h - постоянная Планка. Технический результат изобретения заключается в увеличении сечения потока терагерцового излучения и, как следствие, в повышении мощности источника терагерцового излучения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил.

Терагерц-инфракрасный конвертер для визуализации источников терагерцевого излучения // 2642119

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается терагерц-инфракрасного конвертера для визуализации источников терагерцевого излучения. Конвертер состоит из основания и преобразователей терагерцевого излучения в инфракрасное излучение. Основание выполнено в виде матрицы, прозрачной в терагерцевом и инфракрасном диапазонах частот. Преобразователи равномерно распределены в объеме матицы и выполнены в виде наночастиц золота. Диаметр наночастиц золота определяется по формуле D≈[(8/π)⋅(mAu/ρ)⋅(EF/hν)]1/3, где D - диаметр наночастиц золота, mAu - масса атома золота, ρ - плотность золота, EF - энергия Ферми золота, hν - энергия фотонов терагерцевого излучения. Технический результат заключается в повышении эффективности преобразования и чувствительности устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.