Устройство для фокусировки гауссова пучка в прямоугольник с равномерным распределением интенсивности

 

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в установках, предназначенных для освещения или обработки различного рода изделий пучками сконцентрированного лазерного излучения. Цель изобретения - повышение равномерности распределения Интенсивности а фокусируемом прямоугольнике. Устройство выполнено в виде фазового оптического элемента 1 - пропускающей зонной пластинки с микрорельефом 2. Приведено соотношение для определения высоты микрорельефа зон пластинки, обеспечивающее повышение равномерности распределения интенсивности в фокусируемом прямоугольнике 2 ил.

,СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s G 02 В 27/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795268/10 (22) 23.02.90 (46) 07.12.91. Бюл. М 45 (71) Центральное конструкторское бюро уникального приборостроения Научно-технического объединения АН СССР и Самарский авиационный институт им. С. П. Королева (72) М. А. Голуб, Л, Л. Досколович, И, Н, Сисакян, В.А.Сойфер, С.И.Харитонов и

В А.Данилов (53) 535.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1303977. кл. G 02 В 27/44, 26.09,84.

Авторское свидетельство СССР

hh 1314291, кл. G 02 В 5/10, G 02 В 27/44, 26.09,84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ГАУССОВА ПУЧКА В ПРЯМОУГОЛЬНИК С

„Я2,, 1697042 А1

РАВНОМЕРНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ИНТЕНСИВНОСТИ (57} Изобретение относится к оптике и может быть использовано в установках, предназначенных для освещения или обработки различного рода изделий пучками сконцентрированного лазерного излучения. Цель изобретения — повышение равномерности распределения интенсивности в фокусируемом прямоугольнике. Устройство выполнено в виде фазового оптического элемента 1— пропускающей зонной пластинки с микрорельефом 2. Приведено соотношение для определения высоты микрорельефа зон пластинки, обеспечивающее повышение равномерности распределения интенсив- Я ности в фокусируемом прямоугольнике. 2 ил.

3 б97042

h(Up,Vp) = — — - rgb, х

2 CG5 0

Я2со.; 0+V !

2 »« =" f е», (d/а) Ор coo д1 х(а ОР соз О ит — — — + <> 4: ег фр/(.";—

t 0

11 я, 7., ° Л . 08 О

tp

+ екр (--,;-.) — q)j, gl Q (7

Где Ор, Vp " декаргОвые КОординаты в плОскости ОптическоГО элемен". а 1:

jI — длина волны падагощего ::.ынэхрсматического излучения 3; д — угол между Оптической осью л.:ройства и нормалью II плоскости оптического элемента 1;

fpocIpl jl (х) фут. кция, раВная наимен ьиему положительному оста «ку деления х на

Й1 А;

m — заданное целое число;

1 — заданное фокусное расстояние Оптич8скОГО элемента у параметр Гауссова пучка;

Изобретение относится к оптике и может быть использованu 8 установках, предназначенных для освещения или обработки различного родэ изделий пучками cl.онпентрированного лазерного излучения. 5

Известно устройство для фокусировм оптического излучения В ..рямоугольник с равномерным раСпредвлени8М интенсив ности с Определенными математическими соотношениями для Опред8ления Высо "ы 1О микрорельефа для пропускающей пластиl l bl.

ОднакО Оптический элемент с таким микрорельефом дает недостаточное качество фокусировки и не позволяет получигь 15 прямоугольник с равномерным распределением интенсивности.

Цель изббретения — повышение равномерности распределения интенсивности я фокусируемом прямоугбльнике. 2Î

На фиг. 1 представлена схема расположения оптического элемеь;та при фокусировке монохроматического излучения в прямоугольник; на фиг, 2 — поле распределения интенсивности в этом прямоугольни- 25

К8, Устройство выполнено в виде фазового оптического элемента 1 — отражающ .й эонной пластики с микрорвльефом?, Высота

h (Up,. Vp) которого определяегся соотноше- 3О

Нием х

8rf (x) == --- ) е dt; Л Q

2d — размер стороны оптического элемента 1, 2а, 2b — заданные размеры сторон фокусируемосо прямоугольника, Микрорельеф на подложке иэготавлива1от известными методами, Для 8I о ИЗГотовления делатся фотоиаблон в соответствии с расчетной формулой (1), Затем методом фотолитографии получают зонированнук) пластинку с требуемым микрорельефом, Устройство работает следующим образом, Пучок манохроматического света 3 с длиной Волны, например A, = 0,63 мкм и с гауссовым распределением интенсивности излучения падает пад углом на отражающую зонную пластинку 1 и взаимодействует с ее микрорельефом 2. В силу дифракции света на нем происходит интерференционное сложение световых колебаний от отдельных ЗОн микрорельефа. Фазы этих зон согласно уравнению (1) подобраны так. что результатом сложения колебаний является такой волновой фронт, что в приближении геометрической оптики лучи направляются

В прямоугольник 4 со сторонами 2а и 2b (а=-Ь=25О м .,4 и с рав.:.Омерным распределением инте:- сивности сфокусированного излучения «фиг, 2).

Формула изобретения

Устройство для фокусировки гауссова пучка В прямоуГольник с раВномерным poc пределениам интенсивности, выполненное

:; виде фазового onòè÷8cêoão элемента — образующей зонной пластинки с микрорельефом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

: .Овьияения равномерности распределения . интенсивности в фокусируемом прямоугольнике, высота пй3р, Vp) микрорельефа эон пластинки оп еделяется соотногвением

h(Up.V0) = — — mod «I х

2 CGS 6

Ц соз д+Ч

Х х

2 f а 4 f 8 (d/Я) х,а Up создe f— -.,+ Ь Vp 8rf(Vp««с—

Ы,созд

«г U сОз 01

/ (Я

О2 у 2

+ехр (- — е — ) -2)), 0 где Up, Vp — декартовы координаты В плоскости ОптическОГО элемента;

1597042

Составитель В.Данилов

Редактор В.Бугренкова Техред M,Ìîðãåíòàë Ко ректор В.Гирняк р

Тираж Подписное

Заказ 4365 иэоб етениям и открытиям при ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 инат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,,1 1

Производственно-издательский комбинат

il— - длина волны падающего монохроматического излучения;

0- угол между оптической осью устройства и нормалью к плоскости оптического элемента;

modmg (х) — функция, равная наименьшему положительному остатку от деления х на тЛ;

m — заданное целое число;

f — заданное фокусное расстояние оптического элемента; а- параметр гауссова пучка; х ег((х) =- — J е dt!

i& o

2d — размер стороны оптического элемента;

2а, 2b — заданные размеры сторон фокусируемого прямоугольника, 10