ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЙ РАСШИРИТЕЛЬ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к расширителям лазерного пучка, который может использоваться без перефокусировки лазерных лучей для длин волн 1.06 мкм и 0.63 мкм.
Известен телескопический расширитель лазерного пучка, состоящий из четырех компонентов [1], первый из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству излучения лазерных лучей, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству излучения лазерных лучей, четвертый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы. Первый компонент представляет собой отрицательный окуляр, второй, третий и четвертый компоненты составляют положительный объектив. Данная конструкция обеспечивает 5-ти кратное расширение лазерного пучка диаметром до 2 мм при дифракционном качестве в спектральном диапазоне от 0.365 мкм до 1.3 мкм. Недостатком данной конструкции является то, что она не обеспечивает удаление входного зрачка более 40 мм при диаметре входного зрачка более 2 мм и расширении лазерного пучка более 5-ти крат.
Наиболее близкой к предлагаемой системе является телескопическая оптическая система [2], состоящая из объектива и окуляра. Объектив состоит из двух положительных линз, первая из которых двусклеенная линза, состоящая из двояковыпуклой и двояковогнутой
линз, а вторая линза выполнена в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоской поверхностью к окуляру. Окуляр состоит из одиночной отрицательной линзы, выполненной двояковогнутой. Данная конструкция обеспечивает увеличение 5.5 крат при высоком качестве изображения и небольшой длине системы, не превышающей 46 мм. Удаление выходного зрачка составляет 7 мм. Однако недостатком прототипа является то, что при пересчете на увеличение 7 крат данная система не обеспечивает необходимого качества изображения.
Задачей полезной модели является увеличение кратности системы, увеличение удаления выходного зрачка при сохранении дифракционного качества изображения для длин волн 1.06 мкм и 0.63 мкм.
Телескопический расширитель лазерного пучка, состоит из оптически связанных объектива и окуляра, причем объектив содержит двояковыпуклую линзу, двояковогнутую линзу и положительную линзу, а окуляр выполнен в виде двояковогнутой линзы, в отличие от прототипа, двояковогнутая и двояковыпуклая линзы объектива разделены воздушным промежутком, положительная линза объектива выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру.
Расположение двояковыпуклой и двояковогнутой линз объектива с воздушным промежутком между ними, выполнение положительной линзы объектива в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру, обеспечили увеличении системы до 7 крат, удаление выходного зрачка диаметром 3.6 мм не менее 40 мм при сохранении высокой степени коррекции сферической аберрации и комы.
На фиг.1 изображена оптическая схема телескопиченского расширителя лазерного пучка.
На фиг.2 приведены конструктивные параметры телескопиченского расширителя лазерного пучка.
Расширитель лазерного пучка состоит из четырех компонентов. Первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 1. Второй компонент представляет собой двояковогнутую линзу 2. Первый и второй компоненты разделены воздушным промежутком 0.5 мм. Третий компонент выполнен в виде положительного мениска 3, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру. Линзы 1-3 образуют объектив. Фокусное расстояние объектива равно 60 мм. Четвертый компонент представляет собой двояковогнутую линзу 4, выполняющую роль окуляра. Фокусное расстояние окуляра равно - 8.45 мм.
Оптическая система работает следующим образом. Лазерное излучение от лазерного источника, совмещенного с выходным зрачком системы, расположенным на расстоянии не менее 40 мм от линзы 4, попадает на отрицательную линзу 4, выполняющую роль окуляра, после чего расширяется и попадает на линзы 3, 2, 1 объектива. Задний фокус объектива совпадает с передним фокусом окуляра и поэтому из объектива выходит параллельный пучок лазерного пучка, увеличенный в диаметре в 7 раз по сравнению с падающим пучком лазерного излучения.
Телескопический расширитель лазерного излучения для длин волн 1.06 мкм и 0.633 мкм имеет увеличение оптической системы 7 крат, диаметр выходного зрачка 3.6 мм, удаление выходного зрачка 20...100 мм, средне-квадратичное отклонение волнового фронта, выходящего из телескопической системы равно 0.0039λ для длин волн
1.06 мкм и 0.633 мкм, что говорит о том, что система имеет дифракционное качество для указанных длин волн.
Источники информации
1. Патент US №5329404, публикация 1992 г., МПК G02B 9/34
2. Патент RU №2209455 С2, публикация 2001 г., МПК G02B 23/00 - прототип.