×
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 11-20 из 438.
11.03.2019
№219.016.d6a8

Вращающаяся по крену ракета в контейнере

Изобретение относится к области вооружения. Вращающаяся по крену ракета в контейнере, выполненном из композиционного материала, содержит ракетный двигатель с блоком стабилизаторов. Ракета снабжена роликами, равномерно распределенными по длине окружности и установленными посредством осей на ее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002284459
Дата охранного документа: 27.09.2006
11.03.2019
№219.016.d7fd

Подвижный пункт управления комплексом вооружения

Изобретение относится к военной технике, в частности к средствам управления вооружением. Подвижный пункт управления комплексом вооружения содержит кузов-фургон, в котором размещены аппаратура управления с пультом и кресла боевого расчета, основания которых снабжены ножками с поворотными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002348000
Дата охранного документа: 27.02.2009
11.03.2019
№219.016.d868

Автоматическое оружие

Изобретение относится к военной технике, конкретнее к автоматическому оружию зенитных самоходных установок. Автоматическое оружие содержит агрегат стволов и люльку, закрепленную в поворотной цапфе, установленной на башне боевой машины. Оружие выполнено в виде высокотемпного зенитного автомата,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002396502
Дата охранного документа: 10.08.2010
11.03.2019
№219.016.d86b

Стрелковое оружие

Изобретение относится к универсальному оружию, способному вести стрельбу различными видами патронов. Стрелковое оружие содержит ствол, ствольную коробку, затворную раму с затвором, приемное окно для выборочного размещения в нем не менее двух магазинов, упор для зацепа магазина в передней части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002399009
Дата охранного документа: 10.09.2010
11.03.2019
№219.016.d8b7

Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения по нескольким целям

Изобретение относится к области вооружения, в частности к управлению артиллерийскими управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения, захватывающей подсвеченную цель на конечном участке траектории, и предназначено для управления огнем при стрельбе управляемыми боеприпасами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317504
Дата охранного документа: 20.02.2008
11.03.2019
№219.016.d8ba

Средство дистанционного поджигания вредных газообразных горючих выбросов и патрон метательного устройства средства дистанционного поджигания вредных газообразных горючих выбросов

Группа изобретений относится к устройствам для уничтожения аварийных выбросов вредных газообразных и горючих веществ на предприятиях нефтехимии и переработки нефти и газа. Средство дистанционного поджигания вредных газообразных и горючих веществ содержит боевой магазинный гранатомет с нарезным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317508
Дата охранного документа: 20.02.2008
11.03.2019
№219.016.d9d6

Способ управления артиллерийским орудием при стрельбе

Способ может быть использован в вооружении для управления артиллерийскими снарядами. Способ включает определение координат цели целеуказателем и передачу их в пульт командира огневой позиции. В пульте командира огневой позиции рассчитывают установки стрельбы для цели и орудия и передают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002379614
Дата охранного документа: 20.01.2010
11.03.2019
№219.016.da0f

Ракетный двигатель твердого топлива

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к ракетным двигателям твердого топлива. Ракетный двигатель твердого топлива содержит камеру сгорания, сопловое дно с теплозащитным покрытием и заряд твердого топлива, частично забронированный по наружной поверхности. На сопловом дне в районе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339829
Дата охранного документа: 27.11.2008
11.03.2019
№219.016.da7e

Пусковая установка ракетного комплекса

Изобретение относится к военной технике, к пусковым установкам зенитных комплексов ближнего действия. Пусковая установка содержит пусковой кронштейн, закрепленный на башне, и установленный на направляющей контейнер. На пусковом кронштейне закреплен привод, кинематически связанный с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002367878
Дата охранного документа: 20.09.2009
11.03.2019
№219.016.dc6a

Механизм сцепки ракетно-пушечного комплекса

Изобретение относится к военной технике, в частности к зенитным комплексам, имеющим на вооружении автоматические пушки и зенитные ракеты. Механизм сцепки ракетно-пушечного комплекса закреплен на качающейся части башни, содержит жесткий упор и подпружиненный фиксатор, взаимодействующие со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002401405
Дата охранного документа: 10.10.2010
Показаны записи 11-20 из 88.
29.03.2019
№219.016.f84d

Устройство для размещения выстрела

Изобретение относится к военной технике, в частности к транспортерам для подачи выстрелов к орудию. Изобретение позволяет в малых габаритах установки использовать унитарные выстрелы разной длины. Сущность изобретения заключается в том, что корпус устройства выполнен в виде желоба с дном....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165059
Дата охранного документа: 10.04.2001
10.04.2019
№219.017.0a52

Способ термоаккумуляции тепла (холода) при транспортировании оптического прибора в термоукупорке от термокамеры до оптической скамьи и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу проверки аппаратуры с оптической системой наведения, а именно к прицелу прибора наведения (ППН). Задача изобретения состоит в повышении достоверности замера оптического рассогласования информационного и визирного каналов в диапазоне эксплуатационных температур...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02167372
Дата охранного документа: 20.05.2001
10.04.2019
№219.017.0a5e

Конвейер для размещения и подачи выстрелов

Изобретение относится к военной технике, в частности к конвейерам для подачи боеприпасов к орудию. Изобретение позволяет повысить надежность работы конвейера и механизма заряжания орудия, а также повысить точность подачи выстрелов к механизму заряжания. Сущность изобретения заключается в том,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165573
Дата охранного документа: 20.04.2001
10.04.2019
№219.017.0b1a

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. Техническим результатом изобретения является повышение точности кодирования координат при формировании оптического поля. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02150073
Дата охранного документа: 27.05.2000
29.04.2019
№219.017.3f81

Система питания автоматической пушки

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в стрелково-пушечных установках с ленточным боепитанием. Система питания автоматической пушки содержит патронный магазин, состоящий из нескольких отсеков с крышками, образованных вертикальными перегородками. Отсеки выполнены в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02200290
Дата охранного документа: 10.03.2003
29.04.2019
№219.017.470e

Формирователь импульсной последовательности

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контрольно-измерительных устройствах. Предложено устройство, содержащее генератор опорной частоты (ГОП) (3), первый счетчик импульсов (СИ) (6), разрядные выходы которого соединены с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02169988
Дата охранного документа: 27.06.2001
29.04.2019
№219.017.470f

Управляемый снаряд

Изобретение относится к реактивным артиллерийским боеприпасам. Управляемый снаряд выполнен по схеме "утка" с аэродинамическими рулями. Сопла маршевого двигателя расположены на боковой поверхности корпуса снаряда перед стабилизатором на расстоянии, равном двум-трем размахам одной его консоли от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02166724
Дата охранного документа: 10.05.2001
29.04.2019
№219.017.4717

Механизм досылания артиллерийской установки

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к крупнокалиберным артиллерийским установкам. Изобретение может использоваться в бронетанковой технике, в конструкциях БМП, БМД и артиллерийских корабельных установках. Механизм досылания артиллерийской установки содержит привод,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02163334
Дата охранного документа: 20.02.2001
29.04.2019
№219.017.4722

Устройство для досылания выстрела артиллерийского орудия

Изобретение относится к военной технике, в частности к устройствам для досылания выстрелов в канал ствола артиллерийского орудия. Техническим результатом изобретения является уменьшение линейных габаритов досылающего устройства и обеспечение плавного движения досылаемого выстрела. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02148230
Дата охранного документа: 27.04.2000
29.04.2019
№219.017.473b

Складывающееся крыло малогабаритной ракеты

Изобретение относится к реактивным боеприпасам. Складывающееся крыло малогабаритной ракеты содержит основание, жестко закрепляемое на корпусе ракеты и снабженное выемкой, лопасть с ответной посадочной частью, шарнирно соединенную с подвижными вкладышами, а также устройство раскрытия. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002184339
Дата охранного документа: 27.06.2002
+ добавить свой РИД