ДВУХВОЛНОВОЙ РАСШИРИТЕЛЬ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к коллиматорам оптического излучения и может быть использовано в устройствах лазерной дальнометрии, оптической локации и связи для коллимации лазерного излучения.
Известен телескопический расширитель лазерного пучка типа Галилея (патент РФ №75245 U1; МПК G02B 23/00), состоящий из оптически связанных объектива, состоящего из трех компонентов, первый из которых выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент объектива выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий - выполнен в виде двояковыпуклой линзы и окуляра, состоящего из двух отрицательных менисков, которые обращены выпуклыми поверхностями к объективу. Данное устройство имеет дифракционное качество при 11,4-кратном увеличении системы для длин волн 1570 и 660 нм для лазерного пучка диаметром 3 мм.
Однако недостатком данного устройства является то, что при перерасчете расширителя для пучка с апертурой 8 мм он не дает дифракционного качества.
Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемой полезной модели является телескопический расширитель лазерного пучка типа Галилея (патент РФ №112453 U1; МПК G02B 23/00), состоящий изоптически связанных объектива и окуляра, причем объектив содержит двояковыпуклую линзу, двояковогнутую линзу, разделенные воздушным промежутком, и положительную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, а окуляр выполнен в виде двух линз, первая из которых двояковогнутая, и вторая линза окуляра выполнена ввиде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Данное устройство позволяет получить для лазерного пучка диаметром 6,3 мм увеличение 21 крат для длины волны 1060 нмс дифракционным качеством.
Недостатком данного устройства является то, что невозможно получить лазерный пучок дифракционного качества без дополнительной перефокусировки одновременно для двух длин волн 1064 и 532 нм.
Задачей полезной модели является создание двухволнового расширителя лазерного пучка с увеличением 15,8 крат для длин волн 1064 и 532 нм для входящего лазерного пучка диаметром 8 мм.
Для достижения указанной задачи предлагается двухволновой расширитель лазерного пучка, состоящий из оптически связанных объектива и окуляра, причем трехлинзовый объектив содержит двояковыпуклую линзу, линзу в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к окуляру, и двояковыпуклую линзу, окуляр содержит три линзы, две двояковыпуклых линзы и расположенной между ними линзы в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к объективу. От известного прототипа заявляемое устройство отличается тем, что вторая линза объектива выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к окуляру, третья линза объектива является двояковыпуклой, окуляр содержит три линзы, две двояковыпуклых линзы и расположенную между ними линзу в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к объективу. И это позволяет получить увеличение расширителя 15,8 крат для длин волн 1064 и 532 нм и обеспечивает дифракционное качество изображения без дополнительной перефокусировкиза счет коррекции сферической аберрации, астигматизма и комы при удалении выходного зрачка на 93 мм и диаметре лазерного пучка 8 мм.
Полезная модель поясняется чертежом на фиг. 1, где изображена оптическая схема двухволнового расширителя лазерного пучка и ход лучей в нем.
Двухволновой расширитель лазерного пучка состоит из шести линз 1-6. Линзы 1-3 образуют объектив. Первая линза объектива 1 и третья линза объектива 3 выполнены в виде двояковыпуклых линз, вторая линза объектива 2 выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к окуляру и расположена между линзами 1 и 2.
Четвертая, пятая и шестая линзы 4, 5, 6 образуют окуляр. Причем четвертая линза выполнена в виде двояковыпуклой линзы, пятая линза выполнена в виде отрицательного мениска, который обращен выпуклой поверхностью к объективу, шестая линза выполнена в виде двояковыпуклой линзы.
Объектив и окуляр расположены так, что передний фокус окуляра F совпадает с задним фокусом объектива.
Двухволновой расширитель лазерного пучка работает следующим образом: лазерный пучок, исходящий из лазерного излучателя проходит через входной зрачок расширителя 7, причем входной зрачок расширителя совпадает с выходной апертурой лазерного источника (ЛИ), при этом входной зрачок расширителя расположен на расстоянии 93 мм от линзы 6 окуляра. Благодаря этому, расширитель лазерного пучка становится нечувствительным к повороту входящего лазерного пучка на угол ~ 0,2 градуса относительно точки О.
Лазерный пучок после прохождения через линзы окуляра 6, 5 и 4 начинает сходиться. После прохождения точки фокуса F, лазерный пучок расходится. После прохождения объектива, состоящего из линз 3, 2 и 1, задний фокус которого совпадает с передним фокусом окуляра, пучок становится параллельным и увеличенным в 15,8 раз.
Двухволновой расширитель лазерного пучка имеет увеличение в 15,8крат для длин волн 1064 и532 нм для диаметра выходного зрачка 8 мм и удалении выходного зрачка от окуляра на 93 мм.
В соответствии с предложенным решением рассчитан конкретный двухволновой расширитель лазерного пучка для длин волн 1064 и 532 нм, который не чувствителен к повороту лазерного излучателя относительно точки О (Фиг. 1) в пределах ±0,2 градуса.
Конструктивные параметры рассчитанного двухволнового расширителя лазерного пучка приведены в таблице, где указаны радиусы поверхностей линз, толщины линз на оси, марки стекол из которых изготовлены линзы и световые диаметры линз.
Технические характеристики рассчитанного двухволнового расширителя лазерного пучка:
Угол расходимости лазерного излучения:
-5
для длины волны 1064 нм ~10 рад;
-6
для длины волны 532 нм ~5*10 рад;
Рабочие длины волн - 1064 и 532 нм;
Диаметр входного пучка - 8 мм;
Увеличение расширителя лазерного пучка - 15,8 крат;
Угол поля зрения - 0,4°;
Общая длина системы - 694,3 мм.
Рассчитанный по предложенному решению двухволновой расширитель лазерного пучка имеет дифракционное качество для длин волн 1064 и 532 нм, увеличение 15,8 крат и входной зрачок диаметром 8 мм.