Способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока



Способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока
Способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока
G02B26/023 - 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 2707245:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)

Способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока включает направление потока излучения на светоделительный оптический элемент, установленный под углом β к его направлению, для отражения части потока от его наклонной поверхности. Отраженную часть потока с помощью дополнительного оптического элемента, установленного с возможностью поворота и наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, направляют назад на светоделительный оптический элемент для повторного отражения, при этом светоделительный оптический элемент установлен с возможностью вращения вокруг оси, ортогональной направлению распространения основного потока излучения с изменением угла его установки β в диапазоне 12°<β<угла Брюстера. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет изменения угла наклона оптического элемента и изменения коэффициента отражения. 1 ил.

 

Изобретение относится к области оптики, к способам управления параметрами оптического излучения, и может быть использовано, например, при создании оптико-механических приборов, предназначенных для отведения части монохроматического линейно-поляризованного света.

Из уровня техники известны способы управления параметрами оптического излучения, применяемые в многоканальных лазерных установках: американской - NIF [D.H. Kalantar et. al. An overview of target and diagnostic alignment at the National Ignition Facility. Proc. of SPIE, v. 8505, 850509, 2012 г.] и французской - LMJ [Michel Luttmann et. al. Laser Megajoule alignment to target center. Proc. of SPIE, v. 7916, 79160N, 2011 г.]. Управление параметрами оптического излучения осуществляют путем направления излучения на оптические элементы со светоделительными покрытиями. Оптические элементы устанавливают на выходе силовых каналов и выполняют их в виде клиньев и зеркал с диэлектрическими покрытиями [E.S. Bliss. А.А. Grey, R.D. Kyker and others. Beam Control and Laser Diagnostic Systems. ICE Quarterly Report Livermore National Laboratory UCRL-LR-105821-99-1], [О.И. Шанин Адаптивные оптические системы в импульсных мощных лазерных установках. Техносфера, Москва, 2012 г.].

Недостатками способов, основанных на применении оптических элементов с диэлектрическим покрытием, является то, что покрытая имеют фиксированный коэффициент отражения, низкую, в сравнении с материалом подложки, лучевую прочность, а так же неравномерный, как во времени, так и по площади элемента, коэффициент отражения излучения.

Известно применение устройства для ослабления оптического пучка, содержащего вращающиеся клинья, изготовленные из оптически поглощающего материала различной толщины в разных сечениях, либо изготовленные из оптически прозрачного материала, с нанесенной на них пленкой переменной толщины из платины, палладия, никеля, титана, хрома или других металлов ("Проектирование оптико-электронных приборов" под общ. ред. д-ра техн. наук Ю.Г. Якушенкова, Москва: "Машиностроение", 1981, с. 42-43).

Недостатками применения таких ослабителей является неравномерность ослабления по сечению пучка. Для устранения этого недостатка необходимо применение двух синхронно вращающихся клиньев.

Известно применение плавно регулируемого оптического фильтрового устройства, содержащего полимерную пленку переменной толщины, намотанную на барабан. Плавное ослабление оптического пучка, падающего по нормали на пленку, осуществляют путем перематывания пленки с одного барабана на другой (международная заявка WO 8201423, публ. 29.04.1982).

Недостатком является небольшой диапазон ослабления, малая лучевая прочность пленки, а также неравномерность ослабления по сечению пучка.

Известно также применение оптического вентиля (патент RU 2256945, публ. 20.07.2005,) включающего магнитную систему и помещенный в магнитное поле магнитооптический ротатор, содержащий выполненные из магнитооптического материала последовательно расположенные на оптической оси пластины, установленные под углом Брюстера к падающему излучению. Каждая последующая пластина повернута вокруг оптической оси относительно предыдущей пластины на угол, равный углу поворота плоскости поляризации света в предыдущей пластине в направлении, совпадающем с направлением поворота плоскости поляризации света в предыдущей пластине. Обеспечивается повышение лучевой стойкости.

Недостатками применения такого устройства являются: большое количество элементов (10…15 штук) изготовленных из магнитооптического материала, наличие магнитного поля для работы вентиля и потеря энергии в прямом луче.

Также известен способ управления параметрами оптического излучения путем отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения силового излучения установки Beamlet (США) [S.C. Burkhart, W.C. Behrendt, I. Smith Beamlet Laser Diagnostic ICE Quarterly Report Livermore National Laboratory UCRL-LR-105821-95-1]. Этот способ выбран в качестве ближайшего аналога заявляемому изобретению. Способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока излучения включает направление потока излучения на светоделительный оптический элемент, установленный под углом β к направлению распространения потока излучения, для отражения части потока от наклонной поверхности оптического элемента. В качестве оптического элемента применяют светоделительный клин, который устанавливают под углом β, равным 12° к направлению распространения излучения, разделяя поток излучения на прошедшую и отраженную части. Светоделительный клин выполнен без светоделительного покрытия. Такая конструкция позволяет осуществить отведение 3% р поляризованного света.

Недостаток данного способа связан с тем, что для определенных целей, например, для диагностики лазерной системы необходимо отводить в систему регистрации более ослабленное излучение, что невозможно осуществить с помощью светоделительного клина, установленного под указанным выше углом, из-за высокого, для устройств такого класса, коэффициента отражения.

Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем изменения угла наклона оптического элемента и изменения коэффициента отражения излучения.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока, включающем направление потока излучения на светоделительный оптический элемент, установленный под углом β к его направлению, для отражения части потока от его наклонной поверхности, новым является то, что отраженную часть потока с помощью дополнительного оптического элемента, установленного с возможностью поворота и наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, направляют назад на светоделительный оптический элемент для повторного отражения, при этом светоделительный оптический элемент установлен с возможностью вращения вокруг оси, ортогональной направлению распространения основного потока излучения, с изменением угла его установки β в диапазоне 12°<β<угла Брюстера.

Направление потока излучения на светоделительный оптический элемент, установленный с возможностью вращения вокруг оси, ортогональной направлению распространения основного потока излучения, с изменением угла его установки β в указанном выше диапазоне позволяет обеспечить возможность изменения коэффициента отражения р поляризованного излучения в широком диапазоне (от ~ 1% до 0,1%). что существенно расширяет функциональные возможности способа.

Направление отраженной части потока на дополнительный оптический элемент, установленный с возможностью поворота и наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, для повторного отражения от наклонной поверхности светоделительного оптического элемента позволяет изменять направление распространения отведенного излучения, дополнительно ослабить отводимое излучение и реализовать возможность отведения малой части монохроматического линейно поляризованного излучения ~ 0,1%. Кроме того, использование дополнительного оптического элемента обеспечивает возможность применения различных типов покрытий его отражающей грани для изменения коэффициента ослабления, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения.

На фиг. изображена функциональная оптическая схема, позволяющая осуществить способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока, где:

1 - светоделительный оптический элемент; 2 - дополнительны оптический элемент; 3 - опорно-поворотное устройство: 4 - угловые регулировки дополнительного оптического элемента.

Представленная схема отведения, в частности, регулируемой малой части (~ 0.1%) линейно поляризованного монохроматического потока излучения, может быть использована при создании широкого класса устройств, где необходимо отведение малой части интенсивного лазерного излучения при сохранении направления распространения основной части лазерного потока, например:

- многоканальные лазерные установки;

- медицинские и технологические лазерные установки;

- твердотельные лазерные устройства.

Оптическая схема, представленная на фиг., состоит из светоделительного оптического элемента, выполненного из оптически прозрачного материала и дополнительного оптического элемента, выполняющего функцию зеркала. Светоделительный оптический элемент установлен под углом 55° к оптической оси пучка. Светоделительный оптический элемент установлен на опорно-поворотном устройстве для изменения угла его установки от 12° до 56°. Дополнительный оптический элемент оснащен угловыми регулировками для изменения положения элемента вокруг вертикальной и горизонтальной осей и управления направлением распространения отраженного света. Опорно-поворотное устройство 3 и поворотные регулировки 4 могут быть оснащены моторами для обеспечения как автоматического, так и автоматизированного управления. Также имеется возможность применения различных покрытий отражающей поверхности дополнительного оптического элемента.

Заявляемый способ включает в себя следующие операции. На светоделительный оптический элемент 1 направляют линейно поляризованный s и р монохроматический свет, который в соответствии с формулами Френеля, имеет различные коэффициенты отражения. Постановка на пути потока светоделительного оптического элемента 1 под углом 55°, близким к углу Брюстера, позволяет обеспечить малый коэффициент отражения р поляризованного света. При этом равномерность отведения по поперечному сечению пучка достигается за счет использования светоделительного оптического элемента 1 без покрытий. Отраженный светоделительным оптическим элементом 1 свет направляется на дополнительный оптический элемент 2, и, последовательно отражаясь от дополнительного оптического элемента 2, повторно отражается от наклонной поверхности светоделительного оптического элемента 1. Поскольку дополнительный оптический элемент 2 оснащен поворотными регулировками 4 для изменения направления распространения отраженного излучения, то реализуется возможность управления направлением распространения излучения. Использование опорно-поворотного устройства 3 для изменения угла установки светоделительного оптического элемента 1 относительно падающего излучения позволяет изменять коэффициент отражения излучения в широком диапазоне (от ~ 1% до 0,1%).

Т.о. заявляемый способ позволяет осуществить отведение необходимой части линейно поляризованного монохроматического потока излучения от основного потока при управлении направлением распространения излучения.

Способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока, включающий направление потока излучения на светоделительный оптический элемент, установленный под углом β к его направлению, для отражения части потока от его наклонной поверхности, отличающийся тем, что отраженную часть потока с помощью дополнительного оптического элемента, установленного с возможностью поворота и наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, направляют назад на светоделительный оптический элемент для повторного отражения, при этом светоделительный оптический элемент установлен с возможностью вращения вокруг оси, ортогональной направлению распространения основного потока излучения с изменением угла его установки β в диапазоне 12°<β<угла Брюстера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области лазерной техники и касается способа получения последовательности идентичных фемтосекундных импульсов. Способ включает в себя разделение излучения лазера на две части, одна из которых поступает на фотодетектор, где выделяется сигнал с частотой повторения импульсов, который смешивается с сигналом синтезатора опорной частоты повторения импульсов и поступает на блок фазовой привязки частоты повторения импульсов лазера.

Изобретение относится к области лазерной техники и касается способа получения последовательности идентичных фемтосекундных импульсов. Способ включает в себя разделение излучения лазера на две части, одна из которых поступает на фотодетектор, где выделяется сигнал с частотой повторения импульсов, который смешивается с сигналом синтезатора опорной частоты повторения импульсов и поступает на блок фазовой привязки частоты повторения импульсов лазера.

Изобретение относится к оптической интерферометрии, в частности к спектральной рефлектометрии, и может быть использовано для получения фазового сдвига для излучения оптического диапазона.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, лазерной, телекоммуникационной, дисплейной и биомедицинской техники при использовании в приборах защиты глаз сварщиков, пилотов самолетов и др.

Изобретение относится к области оптических способов измерения физических величин с использованием фазовых оптических датчиков (интерферометров), в том числе для измерения механических и акустических колебаний, а также линий сбора данных на их основе.

Изобретение относится к области оптического наблюдения в условиях недостаточной освещенности. Система инфракрасного ночного видения включает источник света видимого диапазона, головной блок управления, блок переключения источника света видимого диапазона в инфракрасный диапазон, камеру ночного видения, светоотражающий экран и средство вывода графической информации на светоотражающий экран.

Изобретение относится к области автоматизированных систем для длительного испытания узлов лазерных систем. Изобретение представляет собой станцию для оценки времени жизни тестируемого каскада усиления волоконного лазера, включающую задающий лазер для генерации лазерных импульсов, оптоволокно для передачи лазерных импульсов, первый предусилитель для усиления импульсов из задающего лазера и увеличения соотношения сигнала к шуму, акустооптический модулятор для управления частотой следования импульсов, второй предусилитель для усиления сигнала до уровня сигнала одного волоконного усилителя из каскада усиления, третий предусилитель для усиления сигнала до уровня нескольких волоконных усилителей из каскада усиления, разветвитель для деления сигнала из третьего предусилителя в равном соотношении и передачи его в тестируемые волоконные усилители, диоды накачки, создающие инверсную населенность в тестируемых волоконных усилителях, подключенные через электрические контакты к источникам тока, ответвители мощности с фотодиодами, которые служат для ответвления небольшой доли мощности на измерительные фотодиоды, АЦП, осуществляющий оцифровку сигнала с измерительных фотодиодов, и передающий сигнал на компьютер с управляющей программой, при этом станция включает управляющую плату, осуществляющую изменение параметров перечисленных устройств и сбор данных, а также блок данных.

Изобретение относится к системам оптической двусторонней связи между подвижными и неподвижными объектами при помощи перестраиваемых фазовых оптических дифракционных решеток и может найти применение в сферах, критичных к передаче и приему информации.

Изобретение относится к средствам мониторинга объектов. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения.

Изобретение относится к устройствам и способам для осуществления и управления оптической фильтрацией длины волны. Перестраиваемый оптический фильтр содержит источник света, поляризатор, входной оптический элемент, жидкокристаллическую ячейку, выходной оптический элемент, блок управления.

Изобретение относится к области спектрального анализа и касается прибора для спектрального анализа излучения от объектов. Прибор содержит последовательно соединенные оптический блок с объективом, оптический фильтр, ПЗС-матрицу, аппаратуру цифровой обработки и систему отображения.

Изобретение относится к технике электрической связи, а именно к области управления лазерными световыми пучками, и может быть использовано в системах квантовой криптографии через свободное пространство и для связи между несколькими летательными аппаратами (ЛА) и/или ЛА и наземными станциями.

Изобретение относится к оптике, к устройствам для управления направлением отклонения оптических лучей и может быть использовано в астрономии, системах видения в турбулентной атмосфере, в сканирующих системах.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается импульсного фотоприемного устройства. Устройство включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.
Изобретение относится к области управления перемещением лазерного луча в пространстве, способам сканирования и слежения и может быть использовано для навигации космических аппаратов.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается приемника лазерных импульсов. Приемник включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Настоящее изобретение относится к лазерным проекционным часам, содержащим приводное устройство, один или множество источников излучения указателя и одну или множество решеток.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается приемника оптического излучения. Приемник включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается фотоприемного устройства с затвором. Фотоприемное устройство включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается фотоприемного устройства. Фотоприемное устройство включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Изобретение относится к производству высококачественных оптических приборов, в частности к контролю качества обрабатываемых поверхностей оптических материалов как аморфных, так и монокристаллических.

Способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока включает направление потока излучения на светоделительный оптический элемент, установленный под углом β к его направлению, для отражения части потока от его наклонной поверхности. Отраженную часть потока с помощью дополнительного оптического элемента, установленного с возможностью поворота и наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, направляют назад на светоделительный оптический элемент для повторного отражения, при этом светоделительный оптический элемент установлен с возможностью вращения вокруг оси, ортогональной направлению распространения основного потока излучения с изменением угла его установки β в диапазоне 12°<β<угла Брюстера. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет изменения угла наклона оптического элемента и изменения коэффициента отражения. 1 ил.

Наверх