Устройство управления параметрами оптического излучения

Авторы патента:

G02F1/35 - нелинейная оптика (бистабильные оптические устройства G02F 3/02; лазеры с использованием эффекта Бриллюэна или эффекта Рамана H01S 3/30)

G02F1/01 - для регулирования интенсивности, фазы, поляризации или цвета (G02F 1/29, G02F 1/35 имеют преимущество; поляризирующие элементы как таковые G02B 5/30; статические запоминающие устройства как таковые G11C; экраны электронно-лучевых приборов, действующие как электронно-оптические преобразователи путем манипулирования заслонкой, H01J 29/12; экраны электронно-лучевых приборов, действующих путем изменения цвета, H01J 29/14)

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 2545336:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (RU)

Изобретение относится к области оптики и касается устройства управления параметрами лазерного излучения. Устройство включает в себя источник лазерного излучения, поляризатор, вращающийся оптический элемент и цепь обратной связи. Цепь обратной связи состоит из светоделительной пластины, дополнительного поляризатора, фотодетектора, усилителя, блока управления скоростью вращения оптического элемента и поворотного блока, на котором установлен датчик угла поворота плоскости поляризации. Технический результат заключается в обеспечении возможности управления степенью и углом поворота поляризации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Область техники

Изобретение относится к области оптики, а именно к устройствам управления параметрами лазерного излучения, используемого в практике создания оптических систем.

Уровень техники

Известно устройство, реализующее способ управления параметрами оптического излучения, включающее размещение на пути потока оптического элемента и изменение его оптических свойств воздействием на оптический элемент физического фактора. Например, в качестве оптического элемента используют материал, содержащий адсорбированную воду. Предварительно оптический элемент охлаждают до температуры начала восстановления водородных связей в адсорбированной воде, а изменение оптических свойств оптического элемента производят путем охлаждения и/или нагрева оптического элемента в области температур восстановления - разрушения водородных связей в адсорбированной воде. (Патент РФ №2035756, опубл. 20.05.1995).

Недостаток его состоит в том, что производится управление исключительно интенсивностью потока излучения. Существует необходимость нагрева и/или охлаждения оптического элемента извне. Вследствие этого для корректной работы устройства требуется дополнительное нагревательное и охладительное оборудование.

Наиболее близким техническим решением является устройство измерения, которое содержит поляризатор, после прохождения через который луч попадает во вращающийся оптический элемент, выполненный в виде стеклянного цилиндра, а также датчик, измеряющий угол поворота плоскости поляризации. (R.V. Jones, F.R.S. Rotary ′aether drag′. Department of Natural Philosophy, University of Aberdeen, Scotland. Proc. R. Soc. Lond. A. 349, 29 June 1976, p.426). Здесь используется экспериментально обнаруженный эффект изменения параметров линейно поляризованного монохроматического излучения при его прохождении через вращающуюся оптическую среду.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не позволяет управлять параметрами оптического излучения, такими, например, как поворот плоскости поляризации излучения, а имеет возможность только измерять его величину.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего управлять параметрами оптического излучения, а конкретно углом поворота плоскости поляризации и степенью поляризации.

Задача решается тем, что в устройство для управления оптическим излучением, включающее в себя источник лазерного излучения, поляризатор и вращающийся оптический элемент, введена цепочка обратной связи, состоящая из светоделительной пластины, поворотного блока, на котором установлены датчик угла поворота плоскости поляризации и дополнительный поляризатор, также из фотодетектора, усилителя, персонального компьютера и центрального блока управления скоростью вращения оптического элемента.

Вращающийся оптический элемент для более надежной и точной работы может быть установлен на виброизолирующее основание.

Перечень фигур

На фиг.1 изображена блок-схема устройства управления параметрами оптического излучения.

На фиг.2 представлена экспериментально полученная зависимость угла поворота плоскости поляризации от частоты вращения оптического диска при исходной горизонтальной поляризации излучения на выходе лазера.

Осуществление изобретения

Блок-схема устройства управления параметрами оптического излучения, включает в себя лазер 1, поляризатор 2, электромотор 3, оптический диск 4, светоделительную пластину 5, поворотный блок 6, датчик угла 7, дополнительный поляризатор 8, фотодетектор 9, усилитель 10, персональный компьютер 11 и центральный блок управления 12, виброизолирующее основание 13.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Поляризация исходного излучения на выходе лазера 1 выбирается с помощью поляризатора 2. Светоделительная пластина 5 позволяет разделить прошедшее через оптический диск 4 излучение на две составляющие, одна из которых поступает на выход устройства, а вторая - в цепь обратной связи. Изменением частоты вращения электромотора 3 можно добиться желаемого изменения степени поляризации или угла поворота плоскости поляризации на основе заранее измеренных зависимостей (фиг.2). Детектирование искомых величин производится посредством поворота поворотного блока 6 на угол, соответствующий минимальному или максимальному значению прошедшего через дополнительный поляризатор 8 на фотодетектор 9 сигнала, в случае измерения угла поворота, и обоих экстремальных значений сигнала (минимального и максимального), в случае определения степени поляризации. Угол поворота поворотного блока 6 фиксируется с помощью датчика угла 7, установленного на нем. С помощью вычислительных средств персонального компьютера 11 производится вычисление степени поляризации. Для уменьшения влияния вибраций электромотора 3 на точность устройства его помещают на виброизолирующее основание 13. Пределы изменения параметров на выходе устройства могут контролироваться изменением угла падения излучения на оптический диск 4, выбором оптического диска 4 из различных материалов и изменением исходной поляризации излучения на выходе генератора.

Заявляемое устройство позволяет производить управление излучением с использованием простых по составу, структуре способов получения оптических элементов. Изобретение реализовано в виде экспериментального стенда на основе гелий-неонового лазера, работающего на длине волны 0,6328 мкм. В качестве оптического элемента используется диск из оптического стекла марки ТФ3 с диаметром 62 мм и толщиной 10 мм. Роль дополнительного поляризатора выполняет пленочный поляризатор SUNPACK (PL) Polarizer 48 mm. В качестве измерительного фотодетектора выбран высокоскоростной PIN фотодиод S5821-01 (Hamamatsu). Частота и направление вращения двигателя управляются при помощи цифрового преобразователя частоты Delta Electronics VFD-EL.

При расчетах используется вводимая в персональный компьютер заранее определенная экспериментально зависимость угла поворота плоскости поляризации от частоты вращения оптического диска (например, по фиг.2).

1. Устройство для управления параметрами оптического излучения, включающее в себя источник лазерного излучения, поляризатор, вращающийся оптический элемент и датчик, измеряющий угол поворота плоскости поляризации, отличающееся тем, что в схему введена цепочка обратной связи, состоящая из светоделительной пластины, поворотного блока, на котором установлены указанный датчик угла поворота плоскости поляризации и дополнительный поляризатор, также из фотодетектора, усилителя, персонального компьютера и центрального блока управления скоростью вращения оптического элемента.

2. Устройство для управления параметрами оптического излучения по п.1, отличающееся тем, что вращающийся оптический элемент установлен на виброизолирующее основание.

Изобретение относится к оптической технике. В способе ограничения интенсивности лазерного излучения (ЛИ), включающем подачу потока лазерного излучения на вход устройства, ограничивающего мощность лазерного излучения, подачу потока ЛИ ведут путем последовательного пропускания потока ЛИ через размещенный на входе в оптическую систему в фокальной плоскости двух сопряженных линз первый каскад, а затем через второй каскад.

Способ генерации перепутанных поляритонов // 2503052

Способ относится к генерации перепутанных поляритонов. Способ генерации перепутанных поляритонов заключается в том, что выбираются параметры схемы атомно-оптического взаимодействия в допированной среде и за счет внешнего оптического управления происходит генерации перепутанных поляритонов.

Устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи // 2498510

Изобретение относится к области волоконно-оптической техники связи и может быть использовано при реконструкции протяженных волоконно-оптических линий передачи. Устройство содержит строительные длины оптического кабеля, оптические волокна которых соединены последовательно в муфтах и имеют хроматическую дисперсию одного знака.

Способ ограничения интенсивности лазерного излучения // 2495467

Изобретение относится к способу ограничения мощного лазерного импульсно-периодического излучения и может найти применение для защиты органов зрения и чувствительных приемников излучения от разрушающего действия высокоинтенсивного падающего излучения.

Устройство для ограничения интенсивности лазерного излучения // 2481604

Изобретение относится к области оптической техники, а именно к ограничителям мощности приемников лазерного излучения, и может найти применение для защиты глаз, оптических систем и приемников лазерного излучения от разрушающего действия входного излучения высокой мощности.

Способ управления солитонами волоконно-оптической линии связи // 2470462

Изобретение относится к области волоконно-оптической техники связи и может быть использовано для увеличения пропускной способности и/или протяженности усилительных или регенерационных участков волоконно-оптических линий связи.

Способ управления солитонами волоконно-оптической линии связи // 2470461

Способ реконструкции и увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи // 2435183

Изобретение относится к области волоконно-оптической техники и может быть использовано для увеличения ее пропускной способности. .

Способ формирования периодически поляризованного ниобата и танталата лития для нелинейно-оптических элементов и устройство для локальной поляризации ниобата и танталата лития // 2425405

Изобретение относится к области квантовой электроники оптического диапазона, в частности к разработке преобразователей излучения на основе нелинейно-оптических кристаллических сред с периодической структурой доменов, поляризованных в противоположных направлениях, и может быть использовано для создания малогабаритных лазерных источников.

Способ формирования доменной структуры в монокристаллической пластине нелинейно-оптического сегнетоэлектрика // 2411561

Изобретение относится к нелинейной оптике и оптоэлектронике и может быть использовано в оптических системах записи и считывания информации, в волоконно-оптической связи и в лазерных проекционных системах.

Светорегулирующее термохромное устройство // 2539980

Изобретение относится к светорегулирующему термохромному устройству, включающему по меньшей мере две светопропускающих подложки и по меньшей мере один термохромный слой, обратимо изменяющий пропускание световых и тепловых потоков при изменении его температуры в видимой и/или ближней ИК областях спектра.

Источник импульсного лазерного излучения // 2535529

Изобретение относится к источнику импульсного лазерного излучения, который включает в себя последовательно оптически связанные между собой лазер с непрерывным излучением, оптический коммутатор, блок согласования, средство оптической задержки, оптическое средство суммирования излучения, фокусирующую систему.

Компенсатор термонаведенной деполяризации в поглощающем оптическом элементе лазера // 2527257

Изобретение относится к оптической технике. Компенсатор термонаведенной деполяризации γ0 включает в себя расположенный на оптической оси компенсирующий оптический элемент, установленный за поглощающим оптическим элементом.

Способ повышения плотности мощности светового излучения внутри среды // 2525674

Изобретение относится к оптике и касается способа повышения плотности мощности светового излучения внутри среды. Способ включает в себя формирование среды в виде многослойной периодической структуры, имеющей в спектре пропускания запрещенную зону, а также узкие резонансные пики полного пропускания и направление в эту среду излучения, длина волны которого совпадает с одним из резонансных пиков полного пропускания.

Способ управления модуляцией оптического сигнала в жидкокристаллическом устройстве // 2523110

Изобретение относится к способу управления модуляцией оптического сигнала в устройствах на основе жидких кристаллов (ЖК) и может применяться в ЖК-дисплеях, различных фотонных устройствах и оптических компонентах для телекоммуникационных систем.

Нанорезонатор // 2513657

Изобретение относится к области лазерной техники. Нанорезонатор состоит из двух гребенчатых пересекающихся фотонно-кристаллических волноводов, в месте пересечения образующих резонансную камеру.

Способ управления спектром пучка широкополосного терагерцового излучения // 2491587

Изобретение относится к оптике дальнего инфракрасного (ИК) и терагерцового (ТГц) диапазонов и может найти применение в установках, содержащих широкополосные источники ТГц-излучения, в ТГц плазменной и фурье-спектроскопии проводящей поверхности и тонких слоев на ней, в перестраиваемых фильтрах ТГц-излучения.

Способ приготовления гелеобразного полимерного электролита для светомодуляторов с пленочными электрохромными слоями // 2488866

Изобретение относится к способу приготовления гелеобразного полимерного электролита для электрохромных светомодуляторов с пленочными электрохромными слоями на основе полимерных кислот, при этом к полимерной кислоте добавляют низкомолекулярную жидкую при температуре, равной нижней границе температурного диапазона работоспособности светомодулятора, слабую кислоту.

Пассивирующее покрытие поверхностей инфракрасных фотодиодов, светодиодов и лазеров // 2488864

Изобретение относится к полупроводниковой и лазерной технике и предназначено для повышения качества работы фото-, светодиодов и лазеров. .

Полностью волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса // 2486647

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к волоконным импульсным лазерам со сверхкороткой длительностью импульса, работающим на длине волны около 1 мкм.

Переключатель и коммутатор // 2532684

Изобретение касается переключателя или коммутатора, содержащего хотя бы один такой переключатель, который содержит бистабильный элемент в МЭМС-исполнении, средства переключения и коммутационный узел.