09.06.2019
219.017.8030

СУММАТОР ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
02182346
Дата охранного документа
10.05.2002
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Сумматор содержит группу источников излучения, оптические оси которых параллельны друг другу, коллимирующие объективы и систему оптических клиньев, выполненную из четного количества пар оптических клиньев, закрепленных на несущей пластине, выполненной из материала с коэффициентом линейного расширения, согласованным с коэффициентом линейного расширения материала оптических клиньев. Каждая четная пара клиньев расположена как негативное отображение предыдущей пары. Источники излучения и объективы объединены в одном корпусе, являющемся компенсатором температурной дефокусировки объективов относительно излучающих площадок соответствующих источников излучения. При этом выполняется указанное в формуле изобретения соотношение между диапазоном изменения температуры, коэффициентами линейного расширения материалов корпусов сумматора и источника излучения, расстояниями от места крепления корпуса источника излучения до первой линзы соответствующего коллимирующего объектива и до излучающей площадки источника излучения и диаметром кружка рассеяния коллимирующего объектива. Технический результат заключается в повышении мощности выходного луча малой расходимости со стабильной выходной оптической осью при изменении температуры от -70 до 70С и высоким КПД. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к сумматорам оптического излучения, например полупроводниковых лазеров, и может быть использовано в технологическом оборудовании, в бытовых приборах, медицине, системах опознавания и наведения, для охраны объектов от посторонних и пожара и т.д.

Известно, что полупроводниковые лазеры имеют большие преимущества перед другими лазерами, например твердотельными, газовыми, жидкостными и т.д., в части небольших габаритов и весов, КПД их близок к 60-70%, что не требует громоздких систем охлаждения, низкие напряжения и токи питания, нет высоковольтных напряжений, работают как в непрерывном, так и в импульсном режимах, диапазон длин волн имеет широкий интервал и т.д.

Существуют сумматоры оптического излучения, например ЕР 0100242, кл. G 02 B 13/00, 1983 г., содержащие последовательно по ходу лучей положительные сферические и цилиндрические компоненты.

Недостатком таких систем являются чрезмерное увеличение продольного размера, высокая стоимость цилиндрических линз, чрезвычайная сложность обеспечения стабильности оси выходного оптического луча.

Наиболее близким устройством по технической сущности к заявленному изобретению является коллимирующая оптическая система для полупроводниковых лазеров, патент 2101743, кл. 6 G 02 В 27/30, 1998 г., содержащая полупроводниковые лазеры, первый положительный оптический компонент и группу призм. Существенным недостатком такой оптической системы является сильная зависимость ее основных характеристик от изменения температуры окружающей среды. При этом изменяются как плотность мощности и угловая расходимость луча, так и происходит уход оптической оси луча от первоначального направления. Прямое применение такой оптической системы для изготовления на ее основе приборов проблематично и требует дополнительного исследования.

Предлагаемый сумматор оптического излучения лишен выше приведенных недостатков.

Задачей изобретения является повышение мощности выходного луча путем сложения излучений группы источников, например полупроводниковых лазеров, в один мощный луч малой расходимости со стабильной выходной оптической осью при изменении температуры окружающей среды от минус 70 до плюс 70oС и высоким КПД.

Поставленная задача достигается тем, что в оптической системе, содержащей группу источников излучения, например лазеров, оптические оси которых параллельны друг другу, последовательно расположенные по ходу лучей коллимирующие объективы и систему оптических клиньев, система оптических клиньев выполнена из четного количества пар оптических клиньев, закрепленных на несущей пластине, выполненной из материала с коэффициентом линейного расширения, согласованным с коэффициентом линейного расширения материала оптических клиньев, причем каждая четная пара оптических клиньев расположена как негативное отображение предыдущей пары, источники излучения и коллимирующие объективы объединены в одном корпусе, являющемся компенсатором температурной дефокусировки каждого коллимирующего объектива относительно излучающей площадки соответствующего источника излучения, при этом
ΔT(α2•l21•l1)≤δ,
где ΔT - диапазон изменения температуры окружающей среды;
α2 - коэффициент линейного расширения материала корпуса сумматора;
l2 - расстояние от места крепления корпуса источника излучения на корпусе сумматора до первой линзы соответствующего коллимирующего объектива;
α1 - коэффициент линейного расширения материала корпуса источника излучения;
l1 - расстояние от места крепления корпуса источника излучения на корпусе сумматора до излучающей площадки источника излучения;
δ - диаметр кружка рассеяния коллимирующего объектива.

На чертеже приведена схема оптического сумматора, где 1 - полупроводниковые лазеры; 2 - коллимирующие объективы; 3 - оптические пучки; 4 - оптический клин первый; 5 - оптический клин второй; 6 - оптический клин третий; 7 - оптический клин четвертый; 8 - титановая пластина; 9 - термокомпенсационный корпус сумматора, 10 - излучающая площадка; 11 - стакан; 12 - винт затяжной; 13 - токовводы лазера; 14 - штифт.

Излучение полупроводниковых лазеров 1, расположенных преимущественно в одной плоскости, с помощью коллимирующих объективов 2 формируется в узкие параллельные лучи 3, которые падают на входную грань оптического клина 4. Вторая грань оптического клина изготовлена под таким углом, чтобы преломленные на ней оптические лучи от полупроводниковых лазеров максимально близко сблизились друг с другом, но при этом имели бы низкие потери на отражение на входной и выходной гранях оптического клина. На пути выходящих оптических лучей 3 находится входная грань второго оптического клина 5, которая располагается перпендикулярно к входящим оптическим лучам, входная грань изготовлена под таким же утлом, что и вторая грань первого оптического клина 4. Преломляясь на одной грани, оптические лучи полупроводниковых лазеров снова сближаются друг с другом, причем уменьшение сечения всех лучей происходит только в плоскости оптических клиньев и соответствует соотношению (2):
П = [l-(sinα)2]/[l-(nsinα)2], (2)
где П - уменьшение сечения в разах;
α - угол преломления на второй грани оптического клина;
n - коэффициент преломления стекла, из которого изготовлены оптические клинья.

Грани оснований оптических клиньев перпендикулярны к входным граням и расположены по разные стороны к падающим оптическим лучам полупроводниковых лазеров. Таким образом, при прохождении еще одной пары оптических клиньев 6 и 7 излучение группы полупроводниковых лазеров собирается в один мощный луч малой расходимости с высокой плотностью мощности. При существующих коэффициентах просветления такой сумматор оптического сложения излучений для полупроводниковых лазеров, например, из двух пар оптических клиньев может достигать КПД≥95% при расходимости в обоих плоскостях меньше 40'.

Для поддержания стабильности оптической оси сумматора при изменении температуры окружающей среды в диапазоне от минус 70 до плюс 70oС блок оптических клиньев располагается на отдельной, преимущественно титановой, пластине 8, которая механическим способом крепится к термокомпенсационному корпусу сумматора 9.

При изменении температуры окружающей среды меняется как коэффициент преломления самого стекла оптического клина, так и длина волны излучения полупроводникового лазера ~0,3 нм/град. Причем каждой длине волны излучения полупроводникового лазера соответствует свой коэффициент преломления. Оптическая ось лазерного луча, выходящая после первой пары оптических клиньев 4 и 5, начнет перемещаться в плоскости оптических клиньев 4 и 5. Для стабилизации оптической оси излучения сумматора ставится вторая пара оптических клиньев 6 и 7, как негативное отображение первой пары 4 и 5 только уменьшенных размеров ввиду сближения лучей полупроводниковых лазеров согласно соотношению (2). При этом происходит изменение размеров сечения оптического луча и стабилизация оптической оси луча сумматора.

Еще одним существенным недостатком вследствие перепада температур является разбегание оптических лучей 3 полупроводниковых лазеров из-за перемещения медного корпуса полупроводникового лазера 1 по торцевой поверхности термокомпенсационного корпуса сумматора 9 ввиду разницы коэффициентов линейного расширения материалов, из которых они изготовлены.

На выходе оптического сумматора резко увеличиваются расходимость объединенного луча и размер светового поля в дальней зоне и, как следствие, уменьшается плотность мощности в луче лазера. Для того, чтобы этого не происходило, медный корпус полупроводникового лазера 1 помещается во втулку типа стакана 11 с крыльями, изготовленного из того же материала, что и термокомпенсационный корпус 9, которые соединяются вместе с помощью штифтов 14. Головки винтов 12, которыми крепятся стаканы 11 с полупроводниковыми лазерами к термокомпенсационному корпусу сумматора 9, привариваются преимущественно лазерной сваркой после затяжки к крыльям стакана 11. Вся конструкция похожа на ферму моста, опирающуюся на мощное основание. Токовводы 13 полупроводникового лазера выходят наружу через открытое дно стакана 11.

Другой целью изобретения является удержание фокальной плоскости коллимирующего объектива 2 на излучающей площадке полупроводникового лазера в диапазоне температур окружающей среды от минус 70 до плюс 70oС не хуже диаметра кружка рассеяния коллимирующего объектива δ.
Учитывая, что коллимирующие объективы обычно имеют короткий фокус, удержание в фокальной плоскости коллимирующего объектива 2, в котором и находится дифракционная точка δ на излучающей площадке 10 полупроводникового лазера 1, является не простой задачей. Необходимо, чтобы выполнялось неравенство (3):
ΔT(α2•l21•l1)≤δ, (3)
где ΔT - диапазон изменения температуры окружающей среды;
α2 - коэффициент линейного расширения материала корпуса сумматора;
l2 - расстояние от места крепления корпуса источника излучения на корпусе сумматора до первой линзы соответствующего коллимирующего объектива;
α1 - коэффициент линейного расширения материала корпуса источника излучения;
I1 - расстояние от места крепления корпуса источника излучения на корпусе сумматора до излучающей площадки источника излучения;
δ - диаметр кружка рассеяния коллимирующего объектива.

При невыполнении неравенства (3) угол расходимости оптических лучей 3 начинает меняться в больших пределах, что приводит к резкому изменению рабочих характеристик общего луча сумматора оптического излучения группы источников излучения, например полупроводниковых лазеров.

Источники информации
1. Патент ЕР 0100242, кл. 6 G 01 В 13/00, Н 01 S 3/00, 1989 г.

2. Патент 2101743, кл. 6 G 02 В 27/30, 1998 г.

3. Справочник по лазерной технике. Под редакцией проф. А.П. Напартовича. - М. Энергоиздат, 1991 г., стр. 139.

4. Laser chode product catalog. Spektra Diode Labs, 1993 г.

Сумматороптическогоизлучения,содержащийгруппуисточниковизлучения,напримерлазеров,оптическиеосикоторыхпараллельныдругдругу,последовательнорасположенныепоходулучейколлимирующиеобъективыисистемуоптическихклиньев,отличающийсятем,чтосистемаоптическихклиньеввыполненаизчетногоколичествапароптическихклиньев,закрепленныхнанесущейпластине,выполненнойизматериаласкоэффициентомлинейногорасширения,согласованнымскоэффициентомлинейногорасширенияматериалаоптическихклиньев,причемкаждаячетнаяпараоптическихклиньеврасположенакакнегативноеотображениепредыдущейпары,источникиизлученияиколлимирующиеобъективыобъединеныводномкорпусе,являющемсякомпенсаторомтемпературнойдефокусировкикаждогоколлимирующегообъективаотносительноизлучающейплощадкисоответствующегоисточникаизлучения,приэтомΔT(α•l-α•l)≤δ,гдеΔT-диапазонизменениятемпературыокружающейсреды;α-коэффициентлинейногорасширенияматериалакорпусасумматора;l-расстояниеотместакреплениякорпусаисточникаизлучениянакорпусесумматорадопервойлинзысоответствующегоколлимирующегообъектива;α-коэффициентлинейногорасширенияматериалакорпусаисточникаизлучения;l-расстояниеотместакреплениякорпусаисточникаизлучениянакорпусесумматорадоизлучающейплощадкиисточникаизлучения;δ-диаметркружкарассеянияколлимирующегообъектива.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 438.
10.01.2013
№216.012.19c9

Ударно-спусковой механизм автоматического стрелкового оружия

Изобретение относится к области оружейной техники. Ударно-спусковой механизм содержит курок с боевым взводом и взводом автоспуска, боевую пружину, подпружиненное шептало, кинематически связанное со спусковым крючком, шептало одиночной стрельбы и подпружиненный автоспуск с шепталом автоспуска....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472093
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19cd

Действующая модель миниатюрного полуавтоматического пистолета

Изобретение относится к области действующих моделей миниатюрного оружия, преимущественно образцов оружия, действие автоматики которого основано на отдаче ствола с коротким ходом. Действующая модель миниатюрного полуавтоматического пистолета содержит корпус, в котором размещены ствол, затвор,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472097
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.03.2013
№216.012.315f

Автоматическое стрелковое оружие

Изобретение относится к оружейной технике и может быть использовано при разработке автоматического стрелкового оружия многофункционального назначения. Автоматическое стрелковое оружие содержит ствольную коробку с закрепленным в ней стволом, затворную раму с затвором и возвратной пружиной,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478177
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.10.2013
№216.012.76d4

Прицельное приспособление гранатомета

Изобретение относится к оружейной технике, а именно к прицельному приспособлению гранатомета, используемому, в основном, в качестве дополнительных к основному оптическому прицелу. Прицельное устройство гранатомета содержит целик с прорезью или диоптром и мушку, установленную в основании мушки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496080
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.02.2019
№219.016.c4a3

Способ юстировки излучателя лазерной системы прицел-прибора наведения

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к управляемым ракетным комплексам. Техническим результатом изобретения является повышение выходной мощности лазерного луча прицел-прибора наведения, уменьшение его веса и габаритов, снижение трудоемкости при сборке и юстировке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02148234
Дата охранного документа: 27.04.2000
20.02.2019
№219.016.c4ba

Способ проверки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов и стенд для его осуществления

Изобретение относится к испытаниям деталей машин. Стенд содержит генератор импульсных сигналов, пульт управления и контроля, регистрирующий блок, источники электро- и пневмопитания, основание для закрепления проверяемого блока воздушно-динамического рулевого привода (автопилота) с раскрытыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02182702
Дата охранного документа: 20.05.2002
01.03.2019
№219.016.caee

Способ наведения оптического прицела на цель

Изобретение относится к вооружению и может быть использовано в войсках противовоздушной обороны. Технический результат - повышение точности наведения оптического прицела (ОП) на цель и уменьшение зависимости эффективности боевой машины от уровня профессиональной подготовленности наводчика....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02217681
Дата охранного документа: 27.11.2003
08.03.2019
№219.016.d5c1

Орудийная установка

Изобретение относится к технике вооружения, в частности к башенным орудийным установкам. Оно позволяет повысить точность стрельбы за счет уменьшения влияния вибраций ствола на баллистику снаряда в момент его вылета из канала ствола. Орудийная установка содержит автоматическую пушку, размещенную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165575
Дата охранного документа: 20.04.2001
11.03.2019
№219.016.d69b

Боевая машина

Изобретение относится к бронетанковой технике, а именно к конструкциям боевых машин пехоты и десанта. Сущность изобретения заключается в том, что боевая машина содержит гусеничный носитель и боевое отделение, установленное на переходном кольце, которое закреплено на подбашенном листе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002288427
Дата охранного документа: 27.11.2006
11.03.2019
№219.016.d69d

Складывающееся крыло ракеты

Изобретение относится к области вооружения. Складывающееся крыло ракеты содержит лопасть, корневая часть которой совместно с шарнирно соединенными с ней вкладышами размещена в выемке жестко закрепленного на корпусе ракеты основания, устройство раскрытия в виде взаимодействующей с вкладышами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002288434
Дата охранного документа: 27.11.2006
Показаны записи 1-10 из 88.
20.02.2019
№219.016.c478

Способ ввода информации о дальности до цели в баллистический вычислитель системы управления снарядами (варианты) и устройство для его реализации

Изобретение используется в противотанковых, зенитных и космических ракетных комплексах. Предварительно измеряют дальность до цели дальномером в ограниченном диапазоне дальностей. Устанавливают одно регулируемое значение дальности, преобразовывают его в граничные значения диапазона измеряемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02178141
Дата охранного документа: 10.01.2002
20.02.2019
№219.016.c4a3

Способ юстировки излучателя лазерной системы прицел-прибора наведения

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к управляемым ракетным комплексам. Техническим результатом изобретения является повышение выходной мощности лазерного луча прицел-прибора наведения, уменьшение его веса и габаритов, снижение трудоемкости при сборке и юстировке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02148234
Дата охранного документа: 27.04.2000
01.03.2019
№219.016.caee

Способ наведения оптического прицела на цель

Изобретение относится к вооружению и может быть использовано в войсках противовоздушной обороны. Технический результат - повышение точности наведения оптического прицела (ОП) на цель и уменьшение зависимости эффективности боевой машины от уровня профессиональной подготовленности наводчика....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02217681
Дата охранного документа: 27.11.2003
08.03.2019
№219.016.d5c1

Орудийная установка

Изобретение относится к технике вооружения, в частности к башенным орудийным установкам. Оно позволяет повысить точность стрельбы за счет уменьшения влияния вибраций ствола на баллистику снаряда в момент его вылета из канала ствола. Орудийная установка содержит автоматическую пушку, размещенную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165575
Дата охранного документа: 20.04.2001
11.03.2019
№219.016.de20

Орудийная установка

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в крупнокалиберных артиллерийских установках. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы установки за счет полного удаления стреляных гильз за пределы бронеколпака. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02148231
Дата охранного документа: 27.04.2000
11.03.2019
№219.016.de21

Боевое отделение объектов бронетанковой техники

Изобретение относится к области вооружения, в частности к конструкциям боевых отделений боевых машин сухопутных войск, а также морских и речных объектов. Техническим результатом изобретения является уменьшение времени заряжания унитарных выстрелов разной длины за счет автоматизации операций...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02148766
Дата охранного документа: 10.05.2000
11.03.2019
№219.016.de6a

Пол боевого отделения с механизмом центрирования

Изобретение относится к области военной техники, в частности к бронированным боевым машинам. Изобретение позволяет повысить надежность работы механизмов боевого отделения, а также обеспечивает размещение на полу боевого отделения агрегатов, кинематически связанных с артиллерийской установкой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02156939
Дата охранного документа: 27.09.2000
20.03.2019
№219.016.ea1b

Ручной привод вращающегося транспортера

Изобретение относится к военной технике, в частности к транспортерам для подачи боеприпасов к орудию. Ручной привод позволяет повысить надежность работы механизма ручного привода и уменьшить прикладываемое усилие на рукоятке. Сущность изобретения заключается в том, что он снабжен вилкой, жестко...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165572
Дата охранного документа: 20.04.2001
20.03.2019
№219.016.eaa2

Генератор прямоугольных импульсов

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контрольно-измерительных устройствах. Генератор прямоугольных импульсов содержит генератор опорной частоты (ГОЧ)(1), выход которого соединен с первым входом элемента И (3), второй вход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02150783
Дата охранного документа: 10.06.2000
29.03.2019
№219.016.f019

Оптический прицел системы наведения управляемого снаряда

Изобретение относится к оптическим системам наведения управляемых снарядов и может быть использовано в системах управляемого оружия с телеориентацией в луче лазера. Технический результат - повышение надежности работы прицела за счет стабилизации мощности лазеров во всем диапазоне рабочих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002257524
Дата охранного документа: 27.07.2005

Похожие РИД в системе