КОЛЛИМАТОР ФОТОМЕТРА

Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения, более конкретно, к приборам для формирования коллимированного светового пучка с нормированной мощностью, используемым, например, для контроля величины энергетической освещенности на входном зрачке оптико-электронного прибора, соответствующей заданной величине ответного сигнала.
Известен коллиматор фотометра [1], включающий оптически связанные объектив и излучатель световых волн, содержащий источник излучения, в качестве которого используется лампа накаливания, проекционную оптическую систему и диафрагму, установленную в фокальной плоскости объектива. Такой коллиматор фотометра используется для формирования потока излучения заданной мощности, входящего в контролируемый оптический прибор, и может быть использован, в частности, для контроля величины энергетической освещенности на входном зрачке оптико-электронного прибора, соответствующей заданной величине ответного сигнала.
Основными недостатками известного коллиматора фотометра являются невысокая точность обеспечения заданной мощности излучения, отсутствие возможности создания импульсного режима излучения с импульсами короткой длительности и регулировки частоты и длительности импульсов выходящего из объектива излучения, что обусловлено характеристиками лампы накаливания, отсутствие возможности измерения энергетической освещенности на выходном зрачке коллиматора в процессе контроля величины энергетической освещенности на входном зрачке оптико-электронного прибора, соответствующей заданной величине ответного сигнала, а также сложность юстировки проекционной оптической системы, вызванная необходимостью концентрации излучения на диафрагме.
Задачей полезной модели являются повышение точности обеспечения заданной мощности излучения, обеспечение возможности создания импульсного режима, регулировки частоты и длительности импульсов излучения, выходящего из объектива, обеспечение возможности измерения энергетической освещенности на выходном зрачке коллиматора в процессе контроля величины энергетической освещенности на входном зрачке оптико-электронного прибора, соответствующей заданной величине ответного сигнала, а также упрощение юстировки коллиматора.
Сущность полезной модели заключается в том, что коллиматор фотометра включает оптически связанные источник излучения и объектив, в отличие от прототипа, дополнительно введены ослабитель оптического излучения с регулируемым коэффициентом пропускания, оптический разветвитель с двумя выходами, оптическая соединительная розетка, измеритель мощности оптического излучения и блок управления, при этом источник излучения, ослабитель оптического излучения, оптический разветвитель и оптическая соединительная розетка последовательно соединены между собой посредствам первого, второго и третьего волоконно-оптических кабелей, к выходу оптической соединительной розетки присоединен четвертый волоконно-оптический кабель, выходной торец которого расположен в фокальной плоскости объектива, оптический разветвитель соединен с измерителем мощности оптического излучения при помощи пятого волоконно-оптического кабеля, а в качестве источника излучения используется полупроводниковый лазерный диод, электрически связанный с блоком управления.
Использование в качестве источника излучения полупроводникового лазерного диода, электрически связанного с блоком управления и введение в состав коллиматора фотометра ослабителя оптического излучения с регулируемым коэффициентом пропускания, позволяет добиться повышения точности обеспечения заданной мощности излучения.
Использование в качестве источника излучения полупроводникового лазерного диода, электрически связанного с блоком управления обеспечивает возможности создания импульсного режима излучения, регулировки частоты и длительности импульсов излучения, выходящего из объектива.
Введение оптического разветвителя, соединенного при помощи пятого волоконно-оптического кабеля с измерителем мощности оптического излучения, обеспечивает возможность измерения энергетической освещенности на выходном зрачке коллиматора, в процессе контроля величины энергетической освещенности на входном зрачке оптико-электронного прибора, соответствующей заданной величине ответного сигнала.
Введение в состав коллиматора фотометра ослабителя оптического излучения с регулируемым коэффициентом пропускания, оптического разветвителя, оптической соединительной розетки и соединение источника излучения, ослабителя оптического излучения, оптического разветвителя и оптической соединительной розетки последовательно между собой посредствам первого, второго и третьего волоконно-оптических кабелей, а также присоединение к выходу оптической соединительной розетки четвертого волоконно-оптического кабеля, выходной торец которого расположен в фокальной плоскости объектива и является диафрагмой, позволяет упростить юстировку, так как обеспечивает без потерь полное и равномерное заполнение диафрагмы излучением от источника.
На рисунке изображена функциональная схема коллиматора фотометра.
Коллиматор фотометра включает оптически связанные источник излучения 1 и объектив 2, при этом в состав коллиматора фотометра дополнительно введены ослабитель оптического излучения 3 с регулируемым коэффициентом пропускания, оптический разветвитель 4 с двумя выходами, оптическая соединительная розетка 5, измеритель мощности 6 оптического излучения и блок управления 7, при этом источник излучения 1, ослабитель оптического излучения 3, оптический разветвитель 4 и оптическая соединительная розетка 5 последовательно соединены между собой посредствам первого 8, второго 9 и третьего 10 волоконно-оптических кабелей, к выходу оптической соединительной розетки 5 присоединен четвертый волоконно-оптический кабель 11, выходной торец которого расположен в фокальной плоскости объектива и является диафрагмой, оптический разветвитель 4 соединен с измерителем мощности оптического излучения 6 при помощи пятого волоконно-оптического кабеля 12, а в качестве источника излучения 1 используется полупроводниковый лазерный диод, электрически связанный с блоком управления 7.
В конкретном исполнении использованы следующие элементы: источник излучения 1 - полупроводниковый лазерный диод LDI-H-V-850-4Р; волоконно-оптические кабели 8-12 - соединительные многомодовые оптические кабели ОКС с разъемами FC/PC - FC/PC; ослабитель оптического излучения 3 с регулируемым коэффициентом пропускания - оптический регулируемый аттенюатор адаптерного типа с разъемами FC; оптический разветвитель 4 - разветвитель оптический многомодовый 50/125, 1×2, коэффициент деления 50% / 50%; оптическая соединительная розетка 5 - адаптер проходной разборный с разъемами FC/FC; измеритель мощности оптического излучения 6 - измерительный фотодиод PDI-1000R-10 с жидкокристаллическим индикатором.
В качестве блока управления 7 можно использовать генератор электрических импульсов, обеспечивающий формирование импульсов напряжения, близких по форме к прямоугольным, имеющих величину, соответствующую напряжению питания используемого источника излучения 1, а также необходимые длительность и частоту и позволяющий регулировать их в заданных пределах. Например, можно использовать стандартный генератор импульсов типа Г5-56.
Обширная номенклатура промышленно выпускаемых оптико-электронных элементов позволяет выбрать и иные необходимые для конкретной разработки комплектующие.
Коллиматор фотометра работает следующим образом.
Оптическое излучение, исходящее из источника излучения 1, по первому волоконно-оптическому кабелю 8 попадает в ослабитель оптического излучения 3 с регулируемым коэффициентом пропускания, от которого по второму волоконно-оптическому кабелю 9 проходит в оптический разветвитель 4, где делится на две части и поступает на два выхода оптического разветвителя 4, с одного выхода по третьему волоконно-оптическому кабелю 10 излучение приходит на оптическую соединительную розетку 5, после которой попадает в четвертый волоконно-оптический кабель 11 и приходит к его выходному торцу, который расположен в фокальной плоскости объектива 2 и выполняет функцию диафрагмы, с другого выхода оптического разветвителя 4 излучение по пятому волоконно-оптическому кабелю 12 приходит на измеритель мощности 6 оптического излучения, при этом блок управления 7 формирует и передает на источник излучения 1 электрические сигналы, обеспечивающие необходимые режимы излучения. Изменяя коэффициент пропускания ослабителя 3 оптического излучения и регулируя с помощью блока управления 7 напряжение питания источника излучения 1, точно обеспечиваем заданную мощность излучения. На оптическом разветвителе 4 излучение делится на пропорциональные части. Одна часть излучения приходит на выходной торец четвертого волоконно-оптического кабеля 11, обеспечивая равномерное и без потерь излучения заполнение выходного торца. Так как выходной торец четвертого волоконно-оптического кабеля 11 расположен в фокальной плоскости объектива 2, то из объектива 2 выходит параллельный пучок, обеспечивающий необходимую величину энергетической освещенности на входном зрачке проверяемого оптико-электронного прибора, соответствующую заданной величине ответного сигнала. Эта освещенность может быть замерена независимым аттестованным прибором. Другая, пропорциональная первой, часть излучения с другого выхода оптического разветвителя 4 по пятому волоконно-оптическому кабелю 12 приходит на измеритель мощности оптического излучения 6 и может индицируется на жидко-кристалическом индикаторе, электрически связанном с измерителем мощности оптического излучения 6. Можно ввести коэффициент преобразования, обеспечивающий, чтобы жидко-кристалический индикатор показывал значение энергетической освещенности, измеренное независимым прибором на выходном зрачке коллиматора фотометра.
Таким образом, полезная модель выполняет поставленную задачу:
повышает точность обеспечения заданной мощности излучения, обеспечивает возможность создания импульсного режима, регулировки частоты и длительности импульсов излучения, выходящего из объектива, обеспечивает возможность измерения энергетической освещенности на выходном зрачке коллиматора в процессе контроля величины энергетической освещенности на входном зрачке оптико-электронного прибора, соответствующей заданной величине ответного сигнала, а также упрощение юстировки коллиматора.
Источники информации:
1. Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. Оптические измерения: Учебник для вузов по специальностям «Оптико-электронные приборы» и «Технология оптического приборостроения»/Под общ. Ред. Д.Т.Пуряева. - М,: «Машиностроение», 1987 г. - С.188…189. - прототип.