ИНФРАКРАСНОЕ ЛАЗЕРНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области оптического лазерного приборостроения и может быть использована в научных и производственных назначениях для точной юстировки инфракрасных оптических систем, определения местоположения приемника инфракрасного излучения, измерения плотности мощности излучения в заданной точке пространства, она может служить эффективным источником розжига огня и быть полезной геологам, рыбакам, охотникам и туристам, а также в других областях.
1
Известно устройство (см. Патент №123136 от 20.12.2012г. Бюл. №35, 2012г., авт. Черных В.Т., Черных Г.С., Борисов А.Н., Тукшаитов Р.Х.), содержащее лазерный источник излучения, коллиматор, состоящий из первого и второго объективов, формирующий световой пучок в видимой области спектра с длиной волны λ, две плоскопараллельные пластины, установленные в рабочей зоне, под равными, но противоположно направленными углами к оптической оси коллиматора.
1.
Наиболее близким техническим решением является устройство (см. Патент №154277 от 22.07.2015г. Бюл. №23, 2015г., авт. Черных В.Т., Черных Г.С., Борисов А.Н. - прототип), содержащее лазерный источник излучения, световод, объектив, оптически связанные сферические зеркала, установленные вдоль оптической оси, формирующие сфокусированный световой пучок с длиной волны λ
Основным недостатком известных устройств является низкая точность фокусировки пучка лазерного излучения в инфракрасной области спектра.
Создание устройств, приборов и аппаратуры на основе использования инфракрасного излучения требует наличия дополнительного светового пучка видимого диапазона, позволяющего точно определять местоположение сфокусированного пучка в заданной точке пространства или объекта.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка инфракрасного лазерного устройства, в котором устранен основной недостаток аналогов и прототипа.
Техническим результатом полезной модели полезной модели является повышение точности фокусировки пучков в инфракрасном лазерном устройстве.
1
1
2
2
1
2
2
2
1
1
Технический результат достигается тем, что инфракрасное лазерное устройство, содержащее первую оптическую систему, включающую лазер, излучающий в инфракрасной области спектра световой пучок W с длиной волны λ, световод, прозрачный в инфракрасной области длин волн, выпуклое и вогнутое сферические зеркала, установленные вдоль оптической оси и образующие первую фокусирующую систему, согласно настоящей полезной модели, дополнительно содержит плоскопараллельную пластину и вторую оптическую систему, при этом плоскопараллельная пластина выполнена из оптического материала, прозрачного в инфракрасной области длин волн, на одну из поверхностей плоскопараллельной пластины нанесен отражающий слой, поверхность плоскопараллельной пластины с отражающим слоем обращена в противоположную сторону относительно вогнутого сферического зеркала первой фокусирующей системы, а вторая оптическая система содержит лазер, излучающий в видимой области спектра световой пучок W с длиной волны λ, световод, прозрачный в видимой области длин волн, выпуклое и вогнутое сферические зеркала, образующие вторую фокусирующую систему, причем первая фокусирующая система, плоскопараллельная пластина и вторая фокусирующая система установлены с возможностью обеспечения одновременной и точной фокусировки световых пучков W и W в фиксированной точке объекта, при этом плоскопараллельная пластина установлена под углом к оптической оси, оптическая ось второй оптической системы направлена под углом к оптической оси первой фокусирующей системы, при котором отраженный от пластины световой пучок W с длиной волны λ по апертуре и направлению распространения совпадает с направлением и апертурой пучка W с длиной волны λ, прошедшего сквозь плоскопараллельную пластину.
1
2
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет расширить технологические возможности инфракрасного лазерного устройства при определении точного положения плоскости фокусирования пучка инфракрасного излучения в пространстве или в плоскости объекта за счет возможности обеспечения одновременной и точной фокусировки пучков в инфракрасной с длиной λ и видимой с длиной волны λ областях спектра.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображена принципиальная схема оптической системы предлагаемого инфракрасного лазерного устройства.
Цифрами на чертеже обозначены:
1
1
1 - лазер, излучающий в инфракрасной области спектра пучок W с длиной волны λ;
2 - световод, прозрачный в инфракрасной области длин волн;
3 - выпуклое сферическое зеркало первой фокусирующей системы;
4 - вогнутое сферическое зеркало первой фокусирующей системы;
5 - плоскопараллельная пластина, выполненная из оптического материала, прозрачного в инфракрасной области длин волн;
6 - отражающий слой, нанесенный на поверхность плоскопараллельной пластины;
7 - фиксированная точка объекта;
2
2
8 - лазер, излучающий в видимой области спектра световой пучок W с длиной волны λ;
9 - световод, прозрачный в видимой области длин волн;
10 - выпуклое сферическое зеркало второй фокусирующей системы;
11 - вогнутое сферическое зеркало второй фокусирующей системы.
1
1
Инфракрасное лазерное устройство содержит первую оптическую систему, включающую лазер 1, излучающий в инфракрасной области спектра световой пучок W с длиной волны λ, световод 2, прозрачный в инфракрасной области длин волн, выпуклое сферическое зеркало 3 и вогнутое сферическое зеркало 4, установленные вдоль оптической оси и образующие первую фокусирующую систему.
Отличием предлагаемого инфракрасного лазерного устройства является то, что оно дополнительно содержит плоскопараллельную пластину 5 и вторую оптическую систему.
Плоскопараллельная пластина 5 выполнена из оптического материала, прозрачного в инфракрасной области длин волн. На одну из поверхностей плоскопараллельной пластины 5 нанесен отражающий слой 6. Поверхность плоскопараллельной пластины 5 с отражающим слоем 6 обращена в противоположную сторону относительно вогнутого сферического зеркала 4 первой фокусирующей системы.
2
2
Вторая оптическая система содержит лазер 8, излучающий в видимой области спектра световой пучок W с длиной волны λ, световод 9, прозрачный в видимой области длин волн, выпуклое сферическое зеркало 10 и вогнутое сферическое зеркало 11, образующие вторую фокусирующую систему.
1
2
Первая фокусирующая система, плоскопараллельная пластина 5 и вторая фокусирующая система установлены с возможностью обеспечения одновременной и точной фокусировки световых пучков W и W в фиксированной точке 7 объекта.
Плоскопараллельная пластина 5 установлена под углом к оптической оси.
2
2
1
1
Оптическая ось второй оптической системы направлена под углом к оптической оси первой фокусирующей системы, при котором отраженный от пластины световой пучок W с длиной волны λ по апертуре и направлению распространения совпадает с направлением и апертурой пучка W с длиной волны λ, прошедшего сквозь плоскопараллельную пластину.
Принцип действия предлагаемого инфракрасного лазерного устройства состоит в следующем.
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
1
2
Поток излучения от лазера 1, излучающего на длине волны λ в инфракрасной области спектра, проходит сквозь световод 2 и поступает в первую фокусирующую систему, состоящую из сферических зеркал 3 и 4. Отраженный от вогнутого сферического зеркала 4 пучок излучения W трансформируется в сходящийся пучок с апертурой ω. Далее сходящийся пучок W проходит плоскопараллельную пластину 5, выполненную из оптического материала, прозрачного в инфракрасной области длин волн и фокусируется в фиксированной точке 7 объекта. При этом размер изображения точечного источника в фокальной точке объекта определяется оптическим качеством поверхностей оптических зеркал 3 и 4. Затем световой пучок от лазера 8, излучающего в видимой области пучок W на длине волны λ, направляют сквозь световод 9. Далее световой пучок W падает на выпуклое сферическое зеркало 10 и, отразившись от поверхности зеркала 10, поступает на вогнутое сферическое зеркало 11. Отраженный от поверхности зеркала 11 пучок W с длиной волны λ падает на плоскопараллельную пластину 5 с отражающим слоем 6. Путем перемещения зеркала 11 вдоль оптической оси формируют сходящийся пучок W с апертурой ω, равной апертуре сходящегося пучка W. Поскольку зеркало 11 и плоскопараллельная пластина 5 оптически связаны друг с другом, то это позволяет совмещать направление распространения пучков W и W, обеспечивая одновременную и точную фокусировку обоих пучков в фиксированной точке 7 объекта.
Предлагаемое техническое решение, по мнению авторов, является эффективным средством при разработке и создании различных инфракрасных лазерных устройств, так как по положению фокальной точки светового пучка видимого диапазона длин волн судят о точном местоположении фокальной точки пучка излучения инфракрасной области спектра.
Таким образом, создано устройство, обеспечивающее точную фокусировку обоих пучков в фиксированной точке объекта, что позволяет расширить технологические возможности инфракрасного лазерного устройства.