ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЛАЗЕРОВ

1. Оптическая система для полупроводниковых лазеров, включающая два канала с коллимирующим объективом в каждом из них и преломляющий компонент, состоящий из двух преломляющих призм, установленных последовательно одна за другой, при этом ребра двугранных углов, образованных преломляющими гранями призм, параллельны плоскости полупроводникового перехода и лежат по разные стороны от оптической оси пучка, углы между преломляющими гранями обеих призм выполнены в пределах 25-40°, входные грани каждой призмы перпендикулярны падающему на них пучку, каждый коллимирующий объектив имеет остаточную сферическую аберрацию, а его плоскость предмета смещена относительно передней фокальной плоскости, отличающаяся тем, что в оптическую систему введены второй преломляющий компонент, выполненный таким же, как и первый, и суммирующий компонент, при этом первый и второй преломляющие компоненты расположены по одному в каждом канале за коллимирующим объективом по ходу лучей, суммирующий компонент установлен за преломляющими компонентами обоих каналов по ходу лучей и имеет поверхность с поляризационным покрытием, полностью пропускающим излучение лазера, поляризованное в плоскости падения на данную поверхность, и полностью отражающим излучение, поляризованное в перпендикулярной плоскости, каналы оптической системы повернуты вокруг своих оптических осей так, что плоскости поляризации излучения полупроводниковых лазеров взаимно ортогональны, а взаимное расположение каналов таково, что их оптические оси пересекаются на поверхности суммирующего компонента с поляризационным покрытием и совпадают между собой за суммирующим компонентом по ходу лучей, при этом коллимирующие объективы выполнены таким образом, что их фокусные расстояния Fоб, удовлетворяющие условию
выбраны такими, что обеспечивается равенство
II
где a - размер тела свечения в плоскости полупроводникового перехода,
II
Θ и Θ⊥ - угловые расходимости коллимированного объективом пучка после преломляющего компонента по ходу лучей в плоскостях, параллельной и перпендикулярной полупроводниковому переходу соответственно,
угловая расходимость Θ⊥, обусловленная суммарным действием смещения плоскости предмета и остаточной сферической аберрации каждого коллимирующего объектива, а также действием преломляющего компонента, определяется соотношениями
фок
сф
где Θ и Θ - угловые расходимости коллимированного лазерного пучка, обусловленные смещением плоскости предмета и остаточной сферической аберрацией каждого коллимирующего объектива соответственно,
Г - видимое увеличение преломляющего компонента в плоскости, перпендикулярной ребрам двугранных углов призм,
α - угол между преломляющими гранями призм,
n - показатель преломления материала призм для длины волны излучения лазера,
и по меньшей мере на одной из преломляющих граней каждой призмы выполнено просветляющее покрытие на длину волны излучения лазера.
2. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что суммирующий компонент выполнен в виде плоскопараллельной пластины из прозрачного для излучения лазера материала, расположенной таким образом, что плоскость падения излучения первого канала на пластину совпадает с плоскостью поляризации полупроводникового лазера, а угол падения равен углу Брюстера, при этом поляризационное покрытие выполнено на второй по ходу лучей поверхности плоскопараллельной пластины, второй канал оптической системы расположен по отношению к первому каналу так, что его оптическая ось лежит в плоскости падения излучения первого канала на пластину и пересекается с осью первого канала на поверхности с поляризационным покрытием под углом, определяемым из соотношения
где ε - угол пересечения оптических осей каналов на поверхности пластины с поляризационным покрытием.
3. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что суммирующий компонент выполнен в виде двух плоскопараллельных пластин, расположенных на оси каждого канала наклонно и параллельно друг другу, при этом оптические оси каналов до суммирующего компонента по ходу лучей параллельны между собой, углы падения излучения полупроводниковых лазеров на пластины равны углу Брюстера, а плоскости падения совпадают между собой, при этом в первом канале плоскопараллельная пластина выполнена из прозрачного для излучения лазера материала и расположена таким образом, что плоскость падения излучения первого канала на пластину совпадает с плоскостью поляризации полупроводникового лазера, причем поляризационное покрытие выполнено на второй по ходу лучей поверхности плоскопараллельной пластины, а во втором канале плоскопараллельная пластина выполнена с наружным зеркальным отражением, причем второй канал расположен по отношению к первому каналу так, что его оптическая ось пересекается с осью первого канала на поверхности плоскопараллельной пластины с поляризационным покрытием под углом, определяемым из соотношения
.
4. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что суммирующий компонент выполнен в виде призмы АР-90° и призмы-ромба БС-0°, склеенных между собой гипотенузными гранями, на одной из которых нанесено поляризационное покрытие, при этом оптические оси каналов до суммирующего компонента по ходу лучей параллельны между собой и перпендикулярны входным граням призм, внутри суммирующего компонента они пересекаются на поверхности с поляризационным покрытием, а за суммирующим компонентом по ходу лучей оптические оси обоих каналов совпадают между собой.
5. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что суммирующий компонент выполнен в виде призмы-куба, состоящей из двух призм АР-90°, склеенных между собой гипотенузными гранями, на одной из которых нанесено поляризационное покрытие, при этом оптические оси каналов до суммирующего компонента по ходу лучей перпендикулярны как между собой, так и входным граням призмы-куба, внутри суммирующего компонента они пересекаются на поверхности с поляризационным покрытием, а за суммирующим компонентом по ходу лучей оптические оси обоих каналов совпадают между собой.
6. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что в систему введена по меньшей мере одна длиннофокусная линза, установленная на общей оптической оси каналов за суммирующим компонентом по ходу лучей.
7. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что одна из призм преломляющего компонента в каждом канале выполнена с возможностью плавного перемещения вдоль оптической оси, при этом величина параллельного смещения оптической оси в плоскости, перпендикулярной ребрам двугранных углов призм, определяется согласно формуле
где ΔY - величина смещения оптической оси в плоскости, перпендикулярной ребрам двугранных углов призм;
ΔZ - величина смещения призмы вдоль оптической оси;
α - угол между преломляющими гранями призм;
β - угол отклонения пучка от нормали к выходной грани (угол преломления).
8. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что в один из каналов введена пара оптических клиньев, расположенных на оптической оси за преломляющим компонентом по ходу лучей, при этом клинья установлены с возможностью поворота каждого клина вокруг оптической оси.
9. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что угол α между преломляющими гранями призм преломляющего компонента выполнен таким, что соответствует условиям
при этом просветляющее покрытие выполнено только на первых по ходу луча преломляющих гранях обеих призм.