НЕСУЩАЯ РАМА ИЗЛУЧАТЕЛЯ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА С ДИОДНОЙ НАКАЧКОЙ
BEARING FRAME RADIATOR OF SOLID-STATE DIODE-PUMPED LASER

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к несущим элементам (НЭ) конструкции (основания, рамы, каркасы) твердотельных лазеров с диодной накачкой (ТТЛДН), и может быть использовано при создании лазерных и прочих оптических приборов и систем с большим числом оптических элементов и устройств (ОЭиУ).
Известны многоэлементные оптические системы с НЭ для размещения ОЭиУ. НЭ выполнен в виде плиты, на которую установлены ОЭиУ посредством кронштейнов, подставок и котировочных столиков (каталог фирмы Eksma Optiks «Laser components» №18, 2009/2010 г., каталог фирмы Tohrlabs, №21, 2012 г.).
Данное решение отличается простотой и позволяет разместить в оптическом приборе большое количество ОЭиУ.
Однако за счет размещения ОЭиУ в одной плоскости, при использовании указанного решения для создания лазера, последний будет иметь значительные габариты (длину и ширину), а плита имеет склонность к деформации, что может приводить к разъюстировке лазера. Для предотвращения деформации плиту утолщают, что увеличивает массу лазера. Также, для обеспечения точного размещения ОЭиУ, каждый из них приходится выставлять на плите по месту, что является трудоемким и не технологичным процессом.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является НЭ, содержащий полый брус с направляющими, с установленными на них основаниями для ОЭиУ (каталог фирмы Tohrlabs, №21, 2012 г., детали ХТ95 Rail, ХТ95Р1 Plate). Полый брус выполнен прямоугольного сечения с направляющими, расположенными с четырех сторон. Основания выполнены в виде кареток, на которые закрепляют подставки, кронштейны и котировочные столики с ОЭиУ.
Брус полого сечения сочетает в себе малую массу и высокую жесткость, что обеспечивает защиту от механических воздействий. ОЭиУ можно устанавливать с четырех сторон бруса, что делает конструкцию более компактной, чем вариант с НЭ в виде плиты.
Однако данный НЭ сложен в изготовлении, он состоит из деталей сложной формы. Расположение ОЭиУ возможно на каретках с четырех сторон, что не обеспечивает плотную компоновку конструкции (много пустого места). Кроме того, наличие различных направляющих и множества кареток с кронштейнами и подставками приводит к тому, что взаимное ОЭиУ задается довольно длинной размерной цепью, что снижает точность установки. Поэтому ОЭиУ, как правило, нуждаются в юстировке.
Задача, на решение которой направлено изобретение - создание НЭ для компактного размещения с высокой точностью (преимущественно без котировок) большого числа ОЭиУ излучателя ТТЛДН.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения - создание простой конструкции с наикратчайшими размерными цепями, определяющими положение ОЭиУ.
Указанный технический результат достигается тем, что в несущей раме (HP) излучателя ТТЛДН, содержащей полый брус с направляющей с установленным на нем основанием для ОЭиУ, согласно изобретению брус выполнен круглого сечения со шпоночным пазом по всей длине, основание выполнено в виде жестко закрепленных на брусе при помощи устройств фиксации пластин с закрепленными в них шпонками, пластины содержат посадочные гнезда для ОЭиУ и установлены перпендикулярно брусу, наружная поверхность которого является направляющей.
Всей совокупностью перечисленных признаков достигается следующее. Конструкция HP содержит в себе минимальное число деталей, при этом их форма выбрана наиболее простой и технологичной для возможности изготовления и сборки HP с высокой точностью. Таким образом, взаимное положение посадочных гнезд для ОЭиУ друг относительно друга задано размерной цепью с минимальным числом звеньев и минимальными допусками каждого звена. Это в свою очередь позволило отказаться от использования юстировочных столиков и расположить ОЭиУ на пластинах более компактно. Все элементы, из которых выполнена конструкция HP, известны из уровня техники и используются в нем с выполнением свойственных им функций. Однако, данная комбинация удовлетворяет условию изобретательского уровня, так как решает задачу компактного размещения с высокой точностью большого числа ОЭиУ излучателя ТТЛДН при помощи нового средства (HP). Кроме того, HP универсальна, экономична, проста в изготовлении и использовании.
При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного 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, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Для проверки соответствия заявленного 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 заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен продольный разрез HP.
На фиг. 2 представлена пластина для установки ОЭиУ.
На фиг. 3 представлен клеммовый зажим (устройство фиксации).
На фиг. 4 представлен вариант установки ОЭиУ на HP.
На фиг. 5 представлен вариант установки HP в корпус.
На фиг. 6 представлен разработанный на основе предлагаемого технического решения излучатель ТТЛДН.
HP содержит полый брус 1 круглого сечения, наружная поверхность 2 которого является направляющей (фиг. 1-4). По всей длине бруса 1 выполнен шпоночный паз 3. На брус 1 установлено основание для ОЭиУ в виде пластин 4 с центральным отверстием 5, пазом 6 с установленной в него шпонкой 7. Пластины 4 установлены перпендикулярно брусу 1 и содержат посадочные гнезда 8 для установки оптических элементов 9 и оптических устройств 10 непосредственно или при помощи переходников 11. Пластины 4 закреплены на брусе 1 жестко при помощи устройств фиксации 12 (например, в виде клеммовых зажимов).
Наружная поверхность 2 бруса 1 и центральное отверстие 5 каждой пластины 4 выполнены таким образом, чтобы между ними имелся минимальный зазор, достаточный для свободного перемещения деталей.
Длина бруса 1, количество установленных на него пластин 4, а также количество посадочных гнезд 8 каждой пластины 4 зависят от требования к габаритам излучателя и от оптической схемы (количества каналов, на которое она разбита, общей длины оптического пути, количества ОЭиУ).
При сборке HP пластины 4 выставляются друг относительно друга в соответствующее оптической схеме линейное положение на брусе 1, при этом угловое положение задается шпонкой 7, и затем жестко фиксируются на нем при помощи устройств фиксации 12.
Крепление HP в корпусе осуществляется за поверхность 2 бруса 1. На фиг. 5 показан вариант такой конструкции. HP закреплена в корпусе, состоящем из основания 13 и кожуха 14, при помощи опор 15.
Посадочные гнезда 8 каждой пластины 4 располагают относительно центрального отверстия 5 пластины 4 в соответствии с оптической схемой. Конфигурация гнезда 8 может быть выбрана под конкретный оптический элемент 9 или оптическое устройство 10, а может быть универсальной. В этом случае для установки ОЭиУ используются переходники 11.
На основе предлагаемого технического решения был разработаны излучатель ТТЛДН. На фиг. 6 представлено его упрощенное изображение. Габариты излучателя: длина 900 мм, ширина 400 мм, высота 300 мм. HP собрана из пяти пластин и бруса диаметром 100 мм. Излучатель содержит более 40 ОЭиУ.
Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в оптико-механической промышленности при изготовлении лазерных и прочих оптических приборов и систем с большим числом ОЭиУ;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».