УСТРОЙСТВО ЮСТИРОВКИ ОПРАВЫ ОПТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА
DEVICE FOR ADJUSTMENT OF HOLDER OF OPTICAL ELEMENT

Изобретение относится к твердотельным лазерам с диодной накачкой, в частности к элементам конструкции оптических резонаторов, используемых для первоначальной настройки резонатора, стабилизации выходных параметров лазера, и может быть использовано при изготовлении лазерной техники.
Известно изобретение под названием «Генератор лазера» (патент Японии №2010135852, МПК H01S 3/08, опубл. 2010), в котором описано устройство юстировки, содержащее корпус, в отверстии которого установлен оптический элемент (отражающее охлаждаемое зеркало), и пружину. Устройство также содержит регулировочные винты, эластичный элемент и упругую пластину, прижатие которой происходит с усилием F, рассчитанным по определенной формуле. Зеркало прижимается к корпусу стороной, противоположной отражающей поверхности и по отражающей поверхности упругой пластиной, которая при нажатии на зеркальную поверхность меняет угол ее положения.
Конструкция данного устройства юстировки обладает минимальными массогабаритными характеристиками, несложностью механизма регулировки, однако наличие упругих элементов не может позволить его применение в условиях жестких режимов эксплуатации (таких, как ударные или вибрационные), т.к. их наличие существенно повышает частоту собственных колебаний элементов конструкции резонатора.
Наиболее близким аналогом изобретения, выбранным в качестве прототипа, является известное устройство юстировки оправы оптического элемента (патент Китая №201142512, МПК H01S 3/02, 3/08, опубл. 2007), содержащее закрепленный на кронштейне (держателе) корпус, в отверстии (центральном отверстии) которого установлен оптический элемент, фиксирующие элементы (кронштейн), фиксатор юстировки (стопорный винт) и пружины.
Устройство содержит пружины натяжения, регулировочные винты, установленное в центральном отверстии стопорное кольцо, на лицевой стороне которого установлено дополнительное стопорное кольцо. Корпус снабжен четырьмя отверстиями, нижний и верхний угловые участки снабжены V-образным пазом и углублением. Корпус установлен на кронштейн (держатель) на пружинах натяжения в соответствующем положении. Регулировочные винты установлены в резьбовые отверстия кронштейна (держателя) и упираются сферической частью в V-образную канавку и углубление корпуса. Регулировочные винты установлены в кронштейн, в котором расположен фиксирующий винт, а регулировка фиксации выполняется через резьбовые отверстия кронштейна (держателя). Конусные отверстия располагаются напротив друг друга в корпусе и кронштейне (держателе) и снабжены общим шариком. Корпус снабжен четырьмя отверстиями с пазами для штифтов натяжения, в кронштейне (держателе) размещены аналогичные отверстия с пазами для штифтов натяжения, в которых устанавливаются пружины натяжения, фиксирующиеся штифтами. Регулировочные винты вворачиваются в отверстие кронштейна, верхняя часть которого выполнена с пазом.
Четыре пружины натяжения обладают достаточным усилием напряженности, что позволяет удерживать корпус относительно кронштейна (держателя) с достаточно равномерным и стабильным усилием. Крепление оптического элемента в отверстии корпуса выполнено при помощи стопорных гаек с резьбовой наружной поверхностью, выполненных из меди, что может гарантировать не только надежное прижатие, но и хорошее теплоотведение от оптического элемента. Эффективное позиционирование обеспечивается по трем контактным точкам: общему шарику, расположенному в конусных отверстиях и регулировочным винтам, которые своими сферическими поверхностями упираются в конусное отверстие и конусный паз. Причем в конусный паз упирается сферическая поверхность одного из регулировочных винтов, резьбовая поверхность которого выполнена с более мелким шагом, поэтому позволяет выполнять более точную настройку. Таким образом, при помощи регулировочных винтов можно легко изменять угол положения оптического элемента в пространстве в двухкоординатном угловом диапазоне, более точная настройка с последующей фиксацией настройки стопорными винтами в фиксирующих элементах (кронштейнах) позволяет обеспечить надежность позиционирования.
Данное устройство юстировки является достаточно точным, позволяет фиксировать настройку оптического элемента. Однако предназначено для использования в лабораторных условиях для мощных лазерных устройств, имеет большие массогабаритные характеристики и после проведенной юстировки становится частью конструкции, таким образом, увеличивая ее массу и габариты.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения, - создание конструктивно обособленного и удобного при эксплуатации устройства, обеспечивающего высокую точность юстировки оптического элемента с последующей фиксацией настройки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве юстировки оправы оптического элемента, содержащем закрепленный на кронштейне корпус, в отверстии которого установлен оптический элемент, фиксирующие элементы, фиксатор юстировки и пружину, особенность заключается в том, что в корпусе выполнены отверстия для установки фиксирующих элементов, оптический элемент установлен в корпусе в оправе, фиксирующие элементы выполнены в виде подпружиненного со стороны кронштейна штока, зафиксированного крышкой, и штырей, причем шток и штыри расположены равномерно относительно оправы с возможностью взаимодействия с ней, в качестве фиксатора юстировки используется клей, размещенный в посадочном отверстии для оправы на несущей части конструкции оптического устройства вдоль посадочной части оправы.
Всей совокупностью перечисленных признаков устройства юстировки обеспечивается точная позиционная установка оправы с оптическим элементом на несущую часть оптического устройства, с возможностью его последующего демонтажа. Это обеспечило высокую точность юстировки оптического элемента и позволило создать конструктивно обособленное и удобное при эксплуатации устройство. При этом достигается снижение массогабаритных характеристик лазера в целом, а также повышение его устойчивости к внешним воздействующим факторам.
При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков от прототипа, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, изобретение соответствует условию «новизна».
Для проверки соответствия изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. В результате поиска не выявлены технические решения с этими признаками. На этом основании можно сделать вывод о соответствии изобретения условию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен общий вид устройства.
На фиг. 2 - главный вид.
На фиг.3 - разрез А-А.
На фиг. 4 - вид оправы с зеркалом после демонтажа устройства.
Устройство юстировки оправы оптического элемента содержит корпус 1 (фиг. 1-3), закрепленный на кронштейне 2, который в свою очередь крепится жестко к стандартному юстировочному устройству, например, к двухкоординатному оптическому столику (на фиг. не показан). В корпусе выполнены: отверстие а для установки оправы 3 с оптическим (юстируемым) элементом 4 (например, зеркалом) и отверстия b для установки фиксирующих элементов. Фиксирующие элементы выполнены в виде подпружиненного со стороны кронштейна 2 штока 5, зафиксированного крышкой 6, и штырей 7. Шток 5 и штыри 7 расположены равномерно относительно оправы 3 с возможностью взаимодействия с ней. Штыри 7 установлены по прессовой посадке.
Устройство работает следующим образом. Оправа 3 с юстируемым элементом 4 фиксируется штоком 5 и штырями 7 в корпусе 1. Усилие поджатая оправы регулируется при помощи пружины сжатия 8, имеющей возможность подвижки по резьбе на корпусе 1. После этого оптический элемент в оправе устанавливается на несущую часть конструкции оптического устройства (например, резонатора либо оптического канала) в посадочное отверстие с для оправы 3 с зазором d. В качестве фиксатора юстировки используется клей (например, безусадочный), который размещается в зазоре d вдоль посадочной части е оправы 3.
Далее при помощи кронштейна 2 производится юстировка оправы 3 на клею в посадочном отверстии с, например, по координатам X и Y. Зазор d позволяет производить юстировку без заеданий. После затвердевания клея оправа 3 с оптическим элементом 4 оказывается полностью зафиксированной на несущей части конструкции оптического устройства.
После чего устройство юстировки оправы демонтируется и на несущей части конструкции оптического устройства остается только отъюстированная и зафиксированная оправа 3 с оптическим элементом 4 (фиг. 4). При демонтаже устройства юстировки оправы оптического элемента исключается механическое воздействие на оправу, зафиксированную клеем.
Данное устройство было неоднократно экспериментально проверено при настройке оптических резонаторов, которые использовались для создания лазера, работающего в условиях внешних воздействующих факторов. По результатам экспериментальных исследований и анализа полученных данных подтверждена высокая точность юстировки оптического элемента, устойчивость лазера к эксплуатационным нагрузкам, снижение его массогабаритных характеристик.
Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в электронной и оптико-механической промышленности при изготовлении лазерных устройств;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления.
Следовательно, изобретение соответствует условию «промышленная применимость».