×
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 61-70 из 438.
10.04.2019
№219.017.02b8

Снайперская магазинная винтовка

Изобретение относится к области оружейной техники и может быть использовано в снайперском и спортивно-охотничьем оружии. Снайперская магазинная винтовка содержит ствольную коробку, ствол с патронником, казенник с боевыми упорами. В ствольной коробке размещен с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002399007
Дата охранного документа: 10.09.2010
10.04.2019
№219.017.0364

Стрелковое оружие

Изобретение относится к области оружейной техники и может быть использовано в снайперском и спортивно-охотничьем оружии. Стрелковое оружие содержит ствольную коробку со стволом, затворную раму с затвором, ударно-спусковой механизм, размещенный в едином корпусе, закрепленном в ствольной коробке....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002387942
Дата охранного документа: 27.04.2010
10.04.2019
№219.017.06d5

Магазин стрелкового оружия

Изобретение относится к магазину стрелкового оружия. Магазин стрелкового оружия содержит коробчатый корпус с загибами в верхней части для удержания патронов, подаватель патронов с выступом на верхней поверхности, пружину, крышку и патроны, расположенные в два ряда в шахматном порядке. По...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422748
Дата охранного документа: 27.06.2011
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
№219.017.0a5c

Устройство управления наводкой

Изобретение относится к военной технике, в частности к системам управления оружием. Изобретение позволяет повысить точность приведения устройства в нулевое положение. Сущность изобретения заключается в том, что устройство управления наводкой содержит каркас с двумя потенциометрами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165581
Дата охранного документа: 20.04.2001
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
№219.017.0b0f

Бронебойная пуля и способ изготовления бронебойных сердечников

Изобретение относится к боеприпасам стрелкового оружия. Бронебойная пуля содержит оболочку, в которой закреплены рубашка и стальной бронебойный сердечник, установленный с выступанием заостренной головной части за открытый торец оболочки, частично перекрывающей головную часть сердечника. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002151369
Дата охранного документа: 20.06.2000
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
19.04.2019
№219.017.2ff1

Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния

Объектив имеет три фокусных расстояния и содержит четыре компонента, первый, второй и четвертый из которых - положительные, третий - отрицательный. Второй компонент совместно с четвертым установлены с возможностью ввода и вывода из оптической системы и выполнены различными для двух фокусных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002333517
Дата охранного документа: 10.09.2008
29.04.2019
№219.017.3f7c

Треножный станок автоматического гранатомета

Треножный станок автоматического гранатомета содержит основание станка с двумя задними и одной передней ногами. Основание станка выполнено Т-образным, на его поперечине сверху закреплен Г-образный сектор горизонтального наведения. Поворотная часть выполнена в виде передней и задней поперечин,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02206039
Дата охранного документа: 10.06.2003
Показаны записи 61-70 из 88.
02.07.2019
№219.017.a37b

Способ наведения управляемой ракеты и система наведения для его реализации

Группа изобретений относится к области разработки систем управления ракетами и может быть использована в противотанковых ракетных комплексах (ПТРК). Технический результат - повышение качества и надежности процесса наведения управляемой ракеты без изменения конструкции самой ракеты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002258887
Дата охранного документа: 20.08.2005
02.07.2019
№219.017.a37c

Система вертикального наведения зенитного вооружения

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в зенитных ракетных комплексах. Технический результат - снижение потребляемой мощности и массы системы вертикального наведения зенитного вооружения. Решение поставленной задачи достигается тем, что в системе вертикального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002258886
Дата охранного документа: 20.08.2005
02.07.2019
№219.017.a37d

Блок рулевого привода управляемого снаряда

Изобретение относится к области вооружения, конкретно к ракетной технике. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности бронепробиваемости. Предложен блок рулевого привода снаряда, в котором якорь размещен перпендикулярно продольной оси снаряда, в центральной части якоря...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02234672
Дата охранного документа: 20.08.2004
02.07.2019
№219.017.a37e

Гирокоординатор головки самонаведения

Изобретение относится к области управляемых снарядов, а именно к гирокоординаторам головок самонаведения, используемых в системах управления артиллерийских управляемых снарядов. Сущность изобретения заключается в том, что в гирокоординаторе головки самонаведения артиллерийского управляемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02234049
Дата охранного документа: 10.08.2004
02.07.2019
№219.017.a37f

Способ определения фазовой связи каналов и блок для его реализации (варианты), двумерный способ управления и двумерная система для его реализации

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в образцах техники, имеющих фазовую связь каналов объекта управления, а также в установках для их научного исследования. Техническим результатом является повышение точности работы системы управления при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02236080
Дата охранного документа: 10.09.2004
02.07.2019
№219.017.a380

Способ стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций

Изобретение относится к области техники вооружения, в частности к стрельбе неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций. Изобретение может быть использовано для повышения точности стрельбы самоходных и буксируемых артиллерийских систем, а также комплексов артиллерийского вооружения БМП и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02236665
Дата охранного документа: 20.09.2004
02.07.2019
№219.017.a38d

Механизм поворота (варианты)

Изобретение относится к военной технике и может найти применение как в общем машиностроении, так и в конструкциях следящих приводов, передающих большие нагрузки (механизмы поворота башни танков, боевых машин пехоты и др.). Механизм поворота содержит ведущее колесо 8, две косозубые шестерни 6, 7...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02225549
Дата охранного документа: 10.03.2004
03.07.2019
№219.017.a4a2

Способ стрельбы боевой машины по цели и система для его реализации

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, в частности к защите боевой машины (БМ) от средств воздушного нападения (СВН), а также к стрельбе, например, в горных условиях при превышениях (принижениях) расположения цели по отношению к пусковой установке. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02243482
Дата охранного документа: 27.12.2004
03.07.2019
№219.017.a4a6

Орудийная установка

Изобретение относится к военной технике, конкретно к конструкциям орудийных установок боевых машин сухопутных войск легкой весовой категории (БМП, БМД, БТР), танков, а также морских и речных объектов (кораблей, катеров и т. п. ). Изобретение позволяет повысить надежность работы орудийной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02220395
Дата охранного документа: 27.12.2003
03.07.2019
№219.017.a4a7

Способ стрельбы управляемым снарядом и система наведения управляемого снаряда

Изобретение относится к способам стрельбы управляемыми снарядами и оптическим прицельным приспособлениям систем наведения самодвижущихся снарядов. Технический результат - повышение точности и надежности комплекса вооружения посредством проведения систематической автоматизированной выверки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02219483
Дата охранного документа: 20.12.2003
+ добавить свой РИД