Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения



Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения
Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения
Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения
Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения
Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения
Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения
Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения
Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения

 

G02F1/00 - Устройства или приспособления для управления интенсивностью, цветом, фазой, поляризацией или направлением света, исходящего от независимого источника, например для переключения, стробирования или модуляции; нелинейная оптика (термометры с использованием изменения цвета или прозрачности G01K 11/12; с использованием изменения параметров флуоресценцией G01K 11/32; световоды G02B 6/00; оптические устройства или приспособления с использованием подвижных или деформируемых элементов для управления светом от независимого источника G02B 26/00; управление светом вообще G05D 25/00; системы визуальной сигнализации G08B 5/00; устройства для индикации меняющейся информации путем выбора или комбинации отдельных элементов G09F 9/00; схемы и устройства управления для приборов
G02B26/00 - Оптические устройства или приспособления с использованием подвижных или деформируемых оптических элементов для управления интенсивностью, цветом, фазой, поляризацией или направлением света, например, переключение, стробирование, модуляция (механически управляемые конструктивные элементы осветительных устройств для управления направлением света F21V; специально предназначенные для измерения характеристик света G01J; устройства или приспособления, оптические функции которых изменяются при изменении оптических свойств среды в этих устройствах или приспособлениях, G02F 1/00; управление светом вообще G05D 25/00; управление источниками света H01S 3/10,H05B 37/00-H05B 43/00)

Владельцы патента RU 2517823:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к оптической технике. Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения содержит оптически прозрачную среду, в которой установлены разделитель монохроматического оптического излучения на первый и второй каналы распространения, отражающий элемент во втором канале, участок когерентного суммирования для формирования модулированного монохроматического оптического излучения. В качестве разделителя монохроматического оптического излучения на первый и второй каналы использован делительный куб, состоящий из двух одинаковых треугольных призм, совмещенных своими большими гранями. Первый канал снабжен своим отражающим элементом. Каждый отражающий элемент нанесен на соответствующую грань делительного куба по ходу монохроматического оптического излучения в первом и втором каналах. Делительный куб установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вне плоскости сопряжения призм делительного куба, а угол α между вектором скорости возвратно-поступательного движения и плоскостью сопряжения призм делительного куба выбран из соотношения

,

где fm - необходимая частота модуляции монохроматического оптического излучения, λ0 - длина волны монохроматического оптического излучения на входе в делительный куб, υ - скорость движения делительного куба. Технический результат: устойчивость к вибрациям и толчкам, работоспособность во всех пространственных ориентациях. 2 ил.

 

Изобретение относится к оптической технике, в частности к модуляторам монохроматического оптического излучения.

Известно устройство для модуляции монохроматического оптического излучения [RU 2239801 С2, МПК7 G01J 3/00, G02B 26/00, опубл. 10.11.2004], содержащее источник света, фотоприемник, устройство управления и обработки, интерферометр Майкельсона, в котором одно из зеркал установлено с возможностью изменения оптической разности хода по гармоническому закону.

Недостатком устройства является чувствительность к вибрациям и толчкам, возможность изменения настройки зеркал интерферометра Майкельсона при изменении пространственной ориентации.

Известно устройство для модуляции лазерного излучения [RU 2411620 С1, МПК (2006.01) H01S 3/10, G02B 26/02, опубл. 10.02.2011], содержащее платформу с закрепленной на ней подложкой. Платформа закреплена с возможностью совершения возвратно-поступательного движения относительно оси поворота. На поверхности подложки сформирована рельефная дифракционная решетка с прямоугольным профилем. Глубина профиля не превышает четверть длины волны модулируемого лазерного излучения. Поверх дифракционной решетки нанесено зеркальное отражающее покрытие. После отражения от поверхности подложки лазерное излучение разделено на несколько дифракционных порядков. После пространственного щелевого фильтра выделяется излучение нулевого порядка, модулируемое по интенсивности.

Недостатком устройства является чувствительность к вибрациям и толчкам, возможность изменения настройки зеркального отражающего покрытия при изменении пространственной ориентации.

Известно устройство для модуляции монохроматического оптического излучения [RU 2247420 C1, МПК 7 G02B 26/06, опубл. 27.02.2005], выбранное в качестве прототипа, содержащее оптически прозрачную среду, в которой по ходу оптического излучения установлены разделитель монохроматического оптического излучения на первый и второй каналы распространения, отражающий элемент, участок когерентного суммирования оптического излучения в первом и втором каналах распространения оптического излучения. В качестве устройства выделения оптического излучения в первый канал распространения выбрана плоскость входа в оптически прозрачную среду, а во второй канал распространения оптического излучения выбран зеркально отражающий элемент. Зеркально отражающий элемент ориентирован параллельно плоскости входа в оптически прозрачную среду. Плоскость входа оптического излучения в оптически прозрачную среду и плоскость отражающего элемента второго канала распространения расположены с возможностью непрерывного изменения расстояния между ними.

Недостатком устройства является чувствительность к вибрациям и толчкам, возможность изменения настройки зеркально отражающего элемента при изменении пространственной ориентации.

Задачей изобретения является разработка устройства модуляции монохроматического оптического излучения, устойчивого к вибрациям и толчкам, работоспособного во всех пространственных ориентациях.

Поставленная задача решена за счет того, что устройство для модуляции монохроматического оптического излучения, так же как в прототипе, содержит оптически прозрачную среду, в которой по ходу монохроматического оптического излучения установлены разделитель монохроматического оптического излучения на первый и второй каналы распространения, отражающий элемент во втором канале распространения, участок когерентного суммирования для формирования модулированного монохроматического оптического излучения.

В отличие от прототипа в качестве разделителя монохроматического оптического излучения на первый и второй каналы распространения использован делительный куб, состоящий из двух одинаковых треугольных призм, совмещенных своими большими гранями. Первый канал распространения снабжен своим отражающим элементом. Каждый отражающий элемент нанесен на соответствующую грань делительного куба по ходу монохроматического оптического излучения в первом и втором каналах распространения. Делительный куб установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вне плоскости сопряжения призм делительного куба, а угол α между вектором скорости возвратно-поступательного движения и плоскостью сопряжения призм делительного куба выбран из соотношения

,

где fm - необходимая частота модуляции монохроматического оптического излучения,

λ0 - длина волны монохроматического оптического излучения на входе в делительный куб,

υ - скорость движения делительного куба.

Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения устойчиво к вибрациям и толчкам, работоспособно во всех его пространственных ориентациях, так как в качестве интерферометра использован делительный куб. Цельная конструкция предложенного устройства для модуляции монохроматического оптического излучения устойчива как к вибрациям и толчкам, так и к пространственному положению относительно земли, так как все внешние воздействия действуют синхронно на монохроматическое оптическое излучение в первом и втором каналах распространения. Возможные изменения взаимного расположения делительного куба и источника монохроматического оптического излучения, при изменении их взаимной пространственной ориентации, малы и не оказывают заметного влияния на условия модуляции.

На фиг.1 приведена схема устройства для модуляции монохроматического оптического излучения.

На фиг.2 приведено экранное изображение осциллографа GDS-2204, на котором показана осциллограмма временного хода модулированного монохроматического излучения на примере лазера.

Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения содержит по ходу монохроматического оптического излучения, например, генерируемого лазером ЛГН-118, делительный куб 1, например, кубик светоделительный 24×24×24 фирмы «НПП ФОКУС» со светоделением 1/1, состоящий из двух одинаковых треугольных призм, сопряженных своими большими гранями 2. На гранях делительного куба 1 по ходу монохроматического оптического излучения в первом 3 и втором 4 каналах распространения сформированы отражающие элементы 5, например, зеркальная поверхность путем вакуумного напыления пленки алюминия. Делительный куб 1 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения, например, на моторизированном линейном трансляторе 8МТ175 фирмы «Vicon Standa». Шаговый двигатель типа FL42STH47-1204B линейного транслятора 8МТ175 связан с контроллером типа 8SМС1-и USBhF.

Шаговым двигателем управляли в ручном режиме. Делительный куб перемещали по направлениям, располагающимся вне плоскости сопряжения треугольных призм делительного куба 1.

Монохроматическое оптическое излучение, генерируемое лазером, направляли на делительный куб 1. Линейным транслятором приводили делительный куб 1 в возвратно-поступательное движение. Угол α между вектором скорости возвратно- поступательного движения и плоскостью сопряжения треугольных призм делительного куба 1 выбирали из соотношения:

.

Разделяли монохроматическое оптическое излучение с помощью делительного куба 1 на первый 3 и второй 4 каналы распространения. В каждом из каналов распространения 3 и 4 монохроматическое оптическое излучение направляли обратно с помощью отражающих элементов 5. За счет возвратно-поступательного движения делительного куба 1, изменяли частоты монохроматического оптического излучения по двум каналам распространения 3 и 4.

На участке когерентного суммирования пространственно совмещали потоки, прошедшие по первому 3 и второму 4 каналам распространения, и получали поток модулированного монохроматического оптического излучения.

Частоту модуляции монохроматического оптического излучения определяли согласно формуле

.

Сборка устройства для модуляции монохроматического оптического излучения заключается в установке делительного куба 1 на линейный транслятор, закреплении транслятора относительно направления оптического излучения под расчетным углом и ориентировании входной грани делительного куба 1 перпендикулярно к направлению монохроматического оптического излучения.

Из осциллограммы для первого канала CH1 осциллографа, приведенной на фиг.2, следует, что частота модуляции Δf монохроматического оптического излучения гелий-неонового лазера ЛГН-118 составляет 66, (6) кГц.

Расчетная частота fm, соответствующая скорости перемещения υ=0,042 м/с делительного куба 1 под углом φ=45° к направлению монохроматического оптического излучения, составила 65,75 кГц.

Таким образом, сравнение полученной частоты модуляции Δf с расчетной дает разницу в 0,91 кГц, что не превышает погрешности измерения - половины цены деления шкалы осциллографа 1 мкс. Лазер ЛГН-118 генерирует излучение на нескольких продольных модах. Так как соотношение интенсивностей лазерного излучения на основной и первой модах составляет 30, то при амплитуде сигнала 1,5 В высокочастотная составляющая имеет амплитуду менее 50 мВ. Эксплуатация в течение более 5 часов с перерывами показала, что частота модуляции остается постоянной в пределах ошибки определения частоты путем определения временных интервалов с экрана осциллографа и их пересчета.

Устройство для модуляции монохроматического оптического излучения, содержащее оптически прозрачную среду, в которой по ходу монохроматического оптического излучения установлены разделитель монохроматического оптического излучения на первый и второй каналы распространения, отражающий элемент во втором канале распространения, участок когерентного суммирования для формирования модулированного монохроматического оптического излучения, отличающееся тем, что в качестве разделителя монохроматического оптического излучения на первый и второй каналы распространения использован делительный куб, состоящий из двух одинаковых треугольных призм, совмещенных своими большими гранями, первый канал распространения снабжен своим отражающим элементом, при этом каждый отражающий элемент нанесен на соответствующую грань делительного куба по ходу монохроматического оптического излучения в первом и втором каналах распространения, делительный куб установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вне плоскости сопряжения призм делительного куба, а угол α между вектором скорости возвратно-поступательного движения и плоскостью сопряжения призм делительного куба выбран из соотношения
,
где fm - необходимая частота модуляции монохроматического оптического излучения,
λ0 - длина волны монохроматического оптического излучения на входе в делительный куб,
υ - скорость движения делительного куба.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является устранение неравномерной яркости.

Устройство отображения содержит систему (100) окружающего освещения для испускания окружающего света (106) на стену (107) позади устройства (104) отображения. Система окружающего освещения включает по меньшей мере один источник (101) света, расположенный в области внутри центральной части задней стороны устройства (104) отображения, и по меньшей мере один отражатель (102), расположенный на задней стороне устройства (104) отображения.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является обеспечение излучения общего практически однородного цвета.

Изобретение относится к области визуализации терагерцового (ТГц) излучения (ν=0,1÷10 ТГц или λ=30÷3000 мкм) и может быть использовано при создании приборов для регистрации и анализа ТГц-излучения.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является уменьшение неоднородности яркости панели отображения без увеличения числа технологических операций.

Устройство задней подсветки для цветного ЖК-дисплея включает в себя светодиоды (СИДы) белого света, образованные с использованием синего СИДа со слоем красного и зеленого люминофоров над ним.

Жидкокристаллическое устройство (100) отображения настоящего изобретения включает в себя жидкокристаллическую индикаторную панель (10) и блок (20) боковой подсветки, служащий для испускания света из позиции, которая является боковой по отношению к панели (10).

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является устранение неравномерности подсветки.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является устранение неравномерности яркости.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является уменьшение неравномерности яркости и оттенков.

Изобретение относится к лазерной технике. Оптико-механический модулятор добротности с функцией коммутатора представляет собой устройство, включающее оптико-механический блок, блок питания и процессор управления, а также сборную призму, которая устанавливается на вращающемся роторе электромотора, состоящую из двух прямоугольных призм Ap90, закрепленных гипотенузными гранями на наклонных гранях ромб-призмы с зазором между гранями.

Изобретение относится к области квантовой криптографии - системам квантового распределения криптографических ключей, а более конкретно способу кодирования и передачи криптографических ключей.

Дисплей содержит множество пикселей, включающих красный, зеленый и синий интерференционный модуляторы. Каждый из пикселей выполнен с возможностью вывода более высокой интенсивности зеленого света, чем красного и синего света.

Изобретение относится к электрооптическим полимерным материалам, изменяющим коэффициент преломления при приложении электрического поля. .

Изобретение относится к микроэлектромеханическим системам и может быть использовано в дисплеях, содержащих интерференционные модуляторы. .

Изобретение относится к оптической интерферометрии, в частности к спектральной рефлектометрии, и может быть использовано для одновременного наблюдения интерференционных картин с различными фазовыми соотношениями между интерферирующими волнами.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано, например, в тепловизионных приборах и системах, построенных на основе матричных фотоприемников теплового излучения (МФПУ).

Изобретение относится к обработке оптической информации, адаптивной оптике и может быть использовано для решения задачи измерения нестационарных искажений лазерного пучка при распространении его в турбулентной атмосфере.

Изобретение относится к интерферометрическим модуляторам и может быть использовано в дисплеях. .

Изобретение относится к области аппаратуры, применяемой для астрофизических исследований, и может быть использовано при наблюдении за звездным небом с помощью телескопа. Целью изобретения является упрощение конструкции механизма компенсатора наклонов волнового фронта. Механизм компенсатора наклонов волнового фронта содержит плоскопараллельную круглую пластину, закрепленную в подвижном кольце. На поверхности кольца выполнены три радиальные цилиндрические канавки, расположенные равномерно по окружности, в которых находятся толкатели актуаторов, концы которых имеют полусферическую форму. Актуаторы установлены на основании в вершинах равностороннего треугольника, к внешним концам канавок присоединены пружины растяжения, вторые концы которых присоединены к основанию. 1 ил.
Наверх