Дифракционный преобразователь для формирования светового пучка в виде прямой линии

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в системах преобразования оптических сигналов, обработки информации и т.п. для формирования пучка в виде прямой линии с широким угловым спектром при сохранении ее прямолинейности и равномерности распределения световой энергии вдоль контура. Дифракционный преобразователь 1 выполнен в виде апериодической дифракционной структуры, пространственная частота ν которой изменяется вдоль заданного направления формируемой линии по закону ν=AX/√1+K<SP POS="POST">2</SP>λ<SP POS="POST">2</SP>A<SP POS="POST">2</SP>X<SP POS="POST">2</SP>, где A - параметр, определяющий масштаб структуры дифракционного преобразователя

X - пространственная координата в плоскости преобразователя вдоль заданного направления формируемой линии

K - номер рабочего дифракционного порядка

ν - длина волны светового пучка. Формирование линии в плоскости 2 наблюдения происходит за счет непрерывного изменения угла Θ дифракции вдоль направления OX, что является следствием плавного изменения ν. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОоциАлистических

РЕаЪБЛИН

А1 (19) (11) yg 4 G 02 В 27/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ц,"ЕЛЕ;:: БИЧУЮ

Р, - 4О Енд аХ

------, где а — параметр, ну

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н AST0PGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4351051/24-10

: (22) 28. 12.87 (46) 15.11.89. Бюл. У 42 (71) Киевский научно-исследовательский и конструкторский институт периферийного оборудования и Институт физи-. .. ки АН УССР (72) А.П;Логинов, А.Ф.Плевако, А.В.Гнатовский и Н.В.Иедведь (53) 535.853.31 (088.8). (56) Патент Японии 9 58-20014, кл. G 02 В 27/00, опублик. 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1359765, кл. 0 02 В 27/42 1986. (54). ДИФРАЩИОП1ПЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДЛЯ ФОРИИРОВАИИЛ СВЕТОВОГО ПУЧКА В

ВИДЕ ПРЯИОЙ ЛИНИИ (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в системах преобразования оптических сигналов, обработки информации и т;и. для формирования пучка в виде прямой линии с широким угловым

2 спектром при сохранении ее прямолинейности и равномерности распределения световой энергии вдоль контура. Дифракционный преобразователь 1 выполнен в виде апериодическай дифракционной структуры, пространственная частота которой изменяется вдоль заданного направления формируемой лйнии по закоопределяющий масштаб структуры дифракционного преобразователя, Х вЂ” пространственная координата в плоскости преобразователя вдоль заданного направления формируемой линии; k — номер g рабочего дифракционного порядка; % длина волны светового пучка. Формирование линии в плоскости 2 наблюдения происходит эа счет непрерывного изменения угла. 8 . дифракции вдоль направления ОХ, что является следствием плавного изменения ) . 1 ил.

1522039

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в системах преобразования оптических сигналов, обработки информа

1 ции и т.п.

Цель изобретения — увеличение углового спектра формируемой линии при сохранении ее прямолинейности и равномерности распределения световой

0 энергии вдоль контура.

На чертеже представлена схема работы преобразователя.

Дифракционный преобразователь 1 выполнен в виде апериодической дифрак5 ционной структуры, пространственная частота которой изменяется вдоль заданного направления формируемой линии по закону:

l где а — параметр, определяющий масштаб структуры дифракционного преобразователя;

Х вЂ” пространственная координата в плоскости дифракционного преобразователя вдоль заданного направления формируемой линии

% — длина волны светового пучка;

k — номер рабочего дифракционного порядка.

Дифракционный преобразователь ра- 35 ботает следующим образом.

На дифракционный преобразователь

1 ортогонально его плоскости падает коюерентный световой пучок с длиной волны Q, имеющий равномерное распре- 40 деление интенсивности по сечению. В результате дифракции световой пучок отклоняется на угол 8, который определяется известным соотношением.

9 = are sin k Qg, (2) 45 где k — номер рабочего дифракционкаго порядка.

Выделение единственного рабочего дифракционного порядка может быть осуществлено либо применением фазовой 50 дифракционной структуры (прямоугольные ступеньки, эшеллет), имеющей один порядок дифракции, либо экранированием нерабочих порядков, С учетом выражения (1) угол дифракции 55

К% аХ

9 = are sin — — — — — --- — —. (3) Из этого выражения следует, что угол дифракции различен для различных ,участков дифракционного преобразователя 1. Формирование линии в плоскости 2 наблюдения происходит за счет непрерывного изменения угла дифракции вдоль направления ОХ, что является следс" âèåì плавного изменения пространственной частоты дифракционного преобразователя. Если штрихи дифракционного преобразователя выполнены прямолинейными (т.е. дифракционный преобразователь является одномерным), то формируемая линия представляет собой прямую, ортогональную штрихам дифракционного преобразователя и проходящую через оптическую ось системы.

Ее длина в К-м дифракционном порядке определяется соотношением:

1„= Z tge = k ЕаЪ d, (4) где Z — расстояние от дифракционного преобразователя 1 до плоско-! сти наблюдения 2.

Формируемую линию можно также наблюдать в фокальной плоскости линзы, тогда Z должно равняться ее фокусному расстоянию.

Из выражения (4) следует, что длина формируемой ликии линейно зависит от размера освещаемого участка дйфракционного преобразователя d° . Следовательно, одинаковые по величине вдоль направления ОХ участки дифракционкого преобразователя формируют отрезки линии одинаковой длины, что обеспечивает равномерность распределения световой энергии вдоль контура формируемой линии.

Одномерный дифракционный преобра" зователь формирует световую линию, проходящую через оптическую ocb. Для ее смещения н плоскости, ортогональной оптической оси, дифракционный преобразователь может быть выполнен аксиально-симметричным. Его дифракционная структура выполнена н ниде штрихов, имеющих форму концентри- . ческих окружностей, при этом пространственная частота изменяется от центра симметрии к краям по закону, характерному и для одномерного pjiфракционного преобразователя, что формально выражается в замене в выражении (1) декартовой координаты Х на полярный радиус r. Смещение форми", руемой линии Р относительно оптиче. ской оси при заданном сдвиге центра симметрии r определяется соотношением:

1522039 6 направления формируемой линии по закону:

Р = KZa r,. аХ

Составитель В. Кравченко

Техред И.Дидык Корр ект ор. N. Поко

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 6949/38 Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Формула изобретения

Дифракционный преобразователь для формирования светового пучка в виде прямой линии, выполненный в виде апериодической ди4ракционной структуры, fp отличающийся тем, что, с целью увеличения углового спектра формируемой линии при сохранении ее прямолинейности и равномерности распределения световой энергии вдоль .15 контура, пространственная частота. структуры дифракционного преобразователя 9 изменяется вдоль заданного . где а --параметр, определяющий масштаб структуры дифракционого преобразователя;

Х вЂ” пространственная координата в плоскости дифракционного преобразователя вдоль заданного направления формируемой линии, J

4 — длина волны светового пучка;

k — номер рабочего дифракцнонного порядка.