BG112640A - Колиматор за лъчение на мощни лазерни диоди - Google Patents
Колиматор за лъчение на мощни лазерни диоди Download PDFInfo
- Publication number
- BG112640A BG112640A BG112640A BG11264017A BG112640A BG 112640 A BG112640 A BG 112640A BG 112640 A BG112640 A BG 112640A BG 11264017 A BG11264017 A BG 11264017A BG 112640 A BG112640 A BG 112640A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- spherical lens
- optical axis
- distance
- focus spherical
- long
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретението се отнася до колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди, по-специално до колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди с влакнести световоди, с приложение в лидарни системи, използвани за локация, атмосферен мониторинг и газов анализ, в областта на метеорологията, климатологията, екологията, авиацията за осигуряване безопасността на полетите, в селското стопанство и др. Колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди се състои от мощен лазерен диод, свързан с влакнест световод с голяма апертура, изходът на който е разположен на обща оптична ос и на разстояние от късофокусна сферична леща. На общата оптична ос и на разстояние от другата страна на късофокусната сферична леща е разположен вход на влакнест световод с малка апертура. На изхода на влакнестия световод с малка апертура, на общата оптична ос и на разстояние от него е разположена дългофокусна сферична леща. Краищата на световодите са конусовидни с различни разходимости на лазерното лъчение, с каскадно-намаляваща апертура. Срещу отразения лазерен лъч от изследвания обект - лидарно трасе в атмосферата е разположена приемна дългофокусна сферична леща, като на обща оптична ос и на еднакво разстояние от нея са разположени входовете на влакнести световоди с малка апертура, всеки от които е свързан с отделен приемник. Напречните сечения на дългофокусните сферични лещи са разположени едно до друго в една равнина и краищата на излъчвателите и приемните световоди са разположени симетрично спрямо оптичните им центрове.
Description
Колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА
Изобретението се отнася до колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди, с приложение в лидарни системи използвани за локация, атмосферен мониторинг и газов анализ, в областта на метеорологията, климатологията, екологията, авиацията за осигуряване безопасността на полетите, в селското стопанство и др.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА
Известни са колиматори на лазерно лъчение, които са съставени от комбинация от две или повече лещи [1,2]. Такива колиматори осъществяват разширяване, или свиване на един колимиран лазерен лъч, при което разходимостта на лъча е обратно пропорционална на диаметъра на неговото сечение. Те са неприложими за колимиране на лъчението на лазерните диоди, които излъчват в голям пространствен ъгъл подобно на точкови източници.
Известни са колиматори на лъчението на лазерни диоди съставени от една, или няколко сферични лещи, както и комбинации с цилиндрични лещи и влакнести световоди [3, 4, 5, 6]. Те са с относително висока разходимостта на изходящия лазерен лъч, която се определя от размерите на апертурата на лазерния диод, или от влакнестия световод.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ
Колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди се състои от мощен лазерен диод свързан с влакнест световод с голяма апертура, изходът на който е разположен на обща оптична ос и на разстояние от късофокусна сферична леща. На общата оптична ос и на разстояние от другата страна на късофокусната сферична леща е разположен входът на влакнест световод с малка апертура. Тази конфигурация формира изолиран спектрален канал. На изхода на влакнестия световод с малка апертура, на общата оптична ос и на разстояние от него е разположена дългофокусна сферична леща. Краищата на световодите са конусовидни с различни разходимости на лазерното лъчение, с каскадно- намаляваща апертура.
Колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди се състои от два изолирани спектрални канала. На изхода на влакнестите световоди с малка апертура е разположена излъчвателна дългофокусна сферична леща. Срещу излъчвателна дългофокусна сферична леща е разположен изследваният обект - лидарно трасе в атмосферата. Срещу отразения лазерен лъч от изследвания обект - лидарно трасе в атмосферата, е разположена приемна дългофокусна сферична леща. Срещу приемна дългофокусна сферична леща на обща оптична ос и на еднакво разстояние от нея са разположени входовете на влакнести световоди с малка апертура, всеки от които е свързан с отделен фотоприемник. Напречните сечения на дългофокусните сферични лещи са разположени едно до друго в една равнина, като краищата на излъчвателните и приемните световоди са разположени симетрично спрямо оптичните центрове на дългофокусните сферични лещи.
Колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди подобрява разходимостта и кръговата симетрия на лазерния лъч на мощни лазерни диоди, което намалява фоновата засветка на фотоприемника и подобрява съотношението сигнал - шум. Това позволява лидарни измервания да се провеждат в дневни условия. Колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди осигурява по- добро съгласуване на апертурите на влакнести световоди с два, или повече лазерни диоди и съответни фотодиоди. Конфигурацията от няколко изолирани спектрални канала допълнително намалява фоновата засветка и корелирания шум, например този от електрическата мрежа. Същевременно, отпада необходимостта от времева задръжка между лазерните импулси на отделните лазери, което оптимизира операциите за измерване и контрол на работните режими на лидара.
ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ
По-подробно изобретението се пояснява с приложените фигури, където на: фиг.1 е представена принципна схема на колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди с един спектрален канал, фиг. 1а е представена първата част на принципната схема на колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди с един спектрален канал фиг. 16 е представена втората част на принципната схема на колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди с един спектрален канал фиг.2 е представена принципната схема на колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди с два спектрални канала фиг.2а е представено напречно сечение на разположени една до друга излъчвателна и приемна сферична дългофокусна леща.
Съгласно изобретението колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди (фиг. 1) се състои от мощен лазерен диод 1 свързан с влакнест световод с голяма апертура 2, изходът на който е разположен на обща оптична ос и на разстояние от късофокусна сферична леща 3. На общата оптична ос и на разстояние от другата страна на късофокусната сферична леща 3 е разположен входът на влакнест световод с малка апертура 4. На изхода на влакнестия световод с малка апертура 4, на общата оптична ос и на разстояние от него е разположена дългофокусна сферична леща 5. Краищата на световодите 2 и 4 са конусовидни с различни разходимости на лазерното лъчение и с каскадно- намаляваща апертура.
Съгласно друго примерно изпълнение на изобретението колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди се състои от два изолирани спектрални канала (фиг. 2), всеки от които включва мощен лазерен диод 1, свързан с влакнест световод с голяма апертура 2, като неговият изход е разположен на обща оптична ос и на разстояние от късофокусна сферична леща 3. На общата оптична ос и на разстояние от другата страна на късофокусната сферична леща 3 са разположени входовете на влакнести световоди с малка апертура 4. На изхода на влакнестите световоди с малка апертура 4 е разположена излъчвателна дългофокусна сферична леща 5. Краищата на световодите 2 и 4 са конусовидни с различни разходимости на лазерното лъчение и с каскаднонамаляваща апертура. Срещу излъчвателна дългофокусна сферична леща 5 е разположен изследваният обект - лидарно трасе в атмосферата 6. Срещу отразения лазерен лъч от изследвания обект - лидарно трасе в атмосферата 6 е разположена приемна дългофокусна сферична леща 7. След приемна дългофокусна сферична леща 7 разположена на общата оптична ос и на еднакво разстояние от нея са разположени входовете на влакнести световоди с малка апертура 8, всеки от които е свързан с отделен фотоприемник 9.
Напречните сечения на дългофокусните сферични лещи 5 и 7 (фиг.2а) са разположени една до друга в една равнина, като краищата на излъчвателните световоди 4 и приемните световоди 8 са разположени симетрично спрямо оптичните центрове на дългофокусните сферични лещи 5 и 7.
Съгласно изобретението колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди функционира по следния начин:
Лъчението от лазерния диод 1 (фиг.1) се насочва в отделен спектрален канал съставен от влакнест световод с голяма апертура 2, входът на който е с конусовиден край и има максимален приемен ъгъл. Лазерният лъч от изхода на влакнестия световод с голяма апертура 2 и конусовиден край с минимален излъчвателен ъгъл се фокусира с късофокусна леща 3 на входа на влакнест световод с малка апертура 4 с конусовиден край и има максимален приемен ъгъл. Това позволява ефективно съгласуване на двата световода 2 и 4, което намалява допълнителните загуби при въвеждането на лазерния лъч. Изходното лазерно лъчение от конусовидния край на световода е малка апертура 4 и с минимална разходимост се колимира и насочва към лидарното трасе в атмосферата 6 посредством излъчвателна дългофокусна сферична леща 5.
Съгласно друго примерно изпълнение (фиг.2) лъчението от всеки лазерен диод 1 се насочва в отделни спектрални канали, всеки съставен от влакнест световод с голяма апертура 2, входът на който е с конусовиден край и има максимален приемен ъгъл. Лазерният лъч от изхода на влакнестия световод с голяма апертура 2 и конусовиден край с минимален излъчвателен ъгъл се фокусира с късофокусна леща 3 на входа на влакнест световод с малка апертура 4 с конусовиден край и има максимален приемен ъгъл. Краищата на световодите са конусовидни, за да се съгласуват изображенията на изходящия световод с голяма апертура 2 до размерите на входящия световод с малка апертура 4. Разсеяното от атмосферата 6 лазерно лъчение се фокусира и насочва с приемна дългофокусна сферична леща 7 в изолираните спектрални канали с влакнести световоди с малка апертура 8. Лазерните лъчи в изолираните спектрални канали се филтрират и се регистрират с отделни фотодиоди 9 с еднакви параметри.
ПРИЛОЖЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
Колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди е с приложение в лидарни системи използвани за локация, атмосферен мониторинг и газов анализ, в областта на метеорологията, климатологията, екологията, авиацията за осигуряване безопасността на полетите, в селското стопанство и др.
Литература
1. Saleh В. and М. Teich (1991), Fundamentals of Photonics, pp. 14 - 15, John Wiley, N.Y., ISBNs: 0-471-2-1374-8
2. Optics Technical Note # 1, Optical Components, Newport Corporation https://www.newport.com/medias/sys master/images/images/he7/h44/8797226237982/Optics
-How-to-Build-a-Beam-Expander.pdf
3. Microrod compression of laser beam in combination with transmit lens
US 9086273 Bl
4. Laser for coherent LIDAR
US 7894044 Bl
5. Joshua D. Vande Hey, A Novel Lidar Ceilometer: Design, Implementation and Characterisation, pp. 44-45, Springer Theses, Springer, 2014 ISBN331912613X, 9783319126135
6. S. Penchev, V. Pencheva and S. Naboko A compact DIAL hygrometer employing paired powerful laser diodes of 0.85-0.9pm wavelengths , Proc. SPIE 10226, 19th International Conference and School on Quantum Electronics: Laser Physics and Applications, 1022611 (January 5,2017); doi:10.1117/12.2262567; http://dx.doi.Org/10.l 117/12.2262567
Claims (3)
1. Колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди включва лазерен диод свързан е влакнест световод, който световод е разположен на разстояние от оптични лещи на обща оптична ос, характеризиращ се това, че мощен лазерен диод (1) е свързан с влакнест световод с голяма апертура (2), изходът на който е разположен на обща оптична ос и на разстояние от късофокусна сферична леща (3), а на разстояние от другата и страна е разположен входът на влакнест световод с малка апертура (4), а на изхода на световода на общата оптична ос и на разстояние от него е разположена дългофокусна сферична леща (5), като краищата на световодите (2) и (4) са конусовидни и с различни разходимости на лазерното лъчение.
2. Колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди, съгласно претенция 1 се състои от два изолирани спектрални канала, като срещу излъчвателна дългофокусна сферична леща (5) е разположен изследваният обект - лидарно трасе в атмосферата (6), а срещу отразения лазерен лъч от изследвания обект - лидарно трасе в атмосферата (6) е разположена приемна дългофокусна сферична леща (7), като на обща оптична ос и на еднакво разстояние от нея са разположени входовете на влакнести световоди с малка апертура (8), всеки от които е свързан с отделен приемник (9), като напречните сечения на дългофокусните сферични лещи (5) и (7) са разположени едно до друго в една равнина и краищата на излъчвателните (4) и приемните световоди (8) са разположени симетрично спрямо оптичните им центрове.
3. Колиматорът на лъчение на мощни лазерни диоди включва лазерен диод, съгласно претенция 1 и 2 характеризиращ се с това, че световодите (2) и (4) са влакнесто- оптични, с конусовидни краища и с каскадно - намаляваща апертура.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112640A BG67135B1 (bg) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | Колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112640A BG67135B1 (bg) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | Колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG112640A true BG112640A (bg) | 2019-06-28 |
| BG67135B1 BG67135B1 (bg) | 2020-08-31 |
Family
ID=74126190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG112640A BG67135B1 (bg) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | Колиматор на лъчение на мощни лазерни диоди |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG67135B1 (bg) |
-
2017
- 2017-12-01 BG BG112640A patent/BG67135B1/bg unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG67135B1 (bg) | 2020-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| IL308961A (en) | Exposure and spread of light with transmission and reception paths aligned together | |
| EP3144713A1 (en) | Binocular telescope with integrated laser rangefinder | |
| CN110729628B (zh) | 一种活塞相位控制系统及方法 | |
| EP3203314A1 (en) | Terahertz wave generation apparatus | |
| US20210356323A1 (en) | Wideband extended pulsed light source, spectrometry device, and spectrometry method | |
| CN104297910A (zh) | 多波长复合光束分光接收装置 | |
| RU153460U1 (ru) | Устройство для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере | |
| US3287556A (en) | Laser long-path infrared multiwave-length absorption spectrometer | |
| CN112771403A (zh) | 激光雷达 | |
| CN107356914B (zh) | 一种星载激光雷达探测器校准系统 | |
| EP3239749A1 (en) | Photo coupler and method for optically coupling grin lens-attached optical fibers | |
| BG112640A (bg) | Колиматор за лъчение на мощни лазерни диоди | |
| RU2570055C1 (ru) | Инфракрасный зеркально-линзовый объектив | |
| RU2572463C1 (ru) | Оптический прицел с лазерным дальномером | |
| RU2013109728A (ru) | Способ лидарного зондирования и устройство для его осуществления | |
| KR102500953B1 (ko) | 광학 파라메트릭 발진기 및 이를 포함한 레이저 표적지시 및 거리측정 장치 | |
| RU2010134833A (ru) | Способ оптической регистрации сигналов флуоресценции и рассеяния аэрозольных частиц в потоке и оптическая система для его осуществления | |
| CN205749884U (zh) | 一种分光棱镜组件及分光系统 | |
| RU2012124755A (ru) | Устройство лазерной локации заданной области пространства | |
| KR102017224B1 (ko) | 자유공간 광통신을 위한 모노스태틱 양방향 집광 및 수광 광학계 | |
| CN108369347B (zh) | 光束成形单元、测距装置和激光照明装置 | |
| JP2015233006A (ja) | 検出システム | |
| FR3030063A1 (fr) | Dispositif optique multifonctions compact | |
| RU159203U1 (ru) | Устройство для настройки и контроля лазерного дальномера | |
| KR102076224B1 (ko) | 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치 |