CS255087B1 - Optický prvek k samofokusaci výkonných laserových paprsků - Google Patents

Abstract

Řešení spadá do oboru laserové techniky a to šíření laserových paprsků. Podstata řešení spočívá v tom, že alespoň jedním optickým prvkem je optický hranol (11), jehož výstupní optická plocha (3) je upravena pro úhel dopadu (<P ) laserového paprsku (4) v rozmezí Brewsterova úhlu dopadu (ΦΒ ) a kritického úhlu dopadu (Ψ C ) .

Description

Vynález se týká optické soutavy k samofokusaci výkonných laserových paprsků, obsahující optické prvky.

Řada aplikací laserové techniky vyžaduje úpravy průměru a divergence laserových paprsků. Dosud se těchto úprav dosahuje fokusací optickými systémy s čočkami anebo se zrcadly.

Nevýhodou způsobu fokusace laserových paprsků optickými systémy s čočkami anebo se zrcadly je složitost takových optických systémů a jejich citlivost k mechanickým dejustacím.

Mnohé z těchto nevýhod odstraňuje optická soustava k samofokusaci výkonných laserových paprsků podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že alespoň jedním optickým prvkem je optický hranol, jehož výstupní optická plocha je upravena pro úhel dopadu laserového paprsku v rozmezí Brewsterova úhlu dopadu a kritického úhlu dopadu.

Výhoda optické soustavy k samofokusaci výkonných laserových paprsků podle vynálezu spočívá v možnosti plynule měnit parametry samofokusace a realizovat optickou soustavu tak, aby při translaěnim posuvu vůči laserovému paprsku zůstaly parametry samofokusace zachovány.

Fyzikální podstata vynálezu je objasněna na obr. 1, znázorňujícím samofokusaci laserového paprsku a na obr. 2 je znázorněn příklad provedení optické soustavy podle vynálezu ve schematickém náčrtku.

Fyzikální podstata vynálezu spočívá v samofokusaci výkonného laserového paprsku i_ při průchodu rozhraním 3. z opticky hustšího prostředí 11 s indexem lomu n^ do opticky řidšího prostředí 12 s indexem lomu n₂ pod úhlem dopadu φ, jehož hodnota je větší než je Brewsterův úhel dopadu Φ„ a menší než je kritický úhel dopadu Φ . což dává vztah —tJ —c arctg Uj/n^ = φ_β < φ ·< Φ. = arcsin n„/np (A)

Obě optická prostředí 11 a 12 jsou homogenní, izotropní a neabsorbující.

Samofokusaci vzniká v rovině obr. 1 ve vzdálenosti L od rozhraní 2 místo s nejmenší šířkou laserového paprsku d^, ze kterého laserový paprsek dále diverguje pod úhlem 8. Parametry samofokusace L, d^ íi závisejí na výkonu laserového paprsku _4 a na velikosti úhlu dopadu fí dle shora uvedeného vztahu tak, že počínaje od prahového výkonu laserového paprsku 2, jehož hodnota je určena materiálovými konstantami optických prostředí 11 a 12, se pozoruje při zvětšování úhlu dopadu Φ vzrůst hodnoty divergence £ a současný pokles hodnot L a Parametry samofokusace nezávisejí na poloze místa dopadu 13 laserového paprsku 4 podél rozhraní 3.

Na obr. 2 je optická soustava k samofokusaci výkonných laserových paprsků tvořena jediným optickým prvkem a to optickým hranolem 11 se vstupní optickou plochou 2, s výstupní optickou plochou 2 ^a s úhly Ji a 90+Φ. Optický hranol 11 je z optického skla o indexu lomu světla n^ a obklopujícím prostředím je vzduch 12 s indexem lomu světla n₂c n^.

Vstupující laserový paprsek £ dopadá na vstupní optickou plochu 5_ pod úhlem dopadu a a je samofokusován průchodem výstupní optickou plochou 2 pod úhlem dopadu fí. Výstupní optická plocha 2 j^e upravena tak, aby v souladu se vztahem (A) byla splněna podmínka arctg η₂/η₁<^φ<· arcsin n^n^. Pokud je účelné snížit ztráty výkonu laserového paprsku i_ odrazem na vstupní ploše 5, je optická plocha 2 upravena tak, aby úhly a a £ byly rovny Brewsterově úhlu dopadu P = a = arctg n₂/n₂ a laserový paprsek £ je lineárně polarizován v rovině náčrtku.

Optické soustavy podle vynálezu je možno s výhodou použít ve všech aplikacích laserové techniky, souvisejících s prostorovým koncentrováním výkonu laserových paprsků.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Optická soustava k samofokusacl výkonných laserových paprsků, obsahující optické prvky, vyznačená tím, že alespoň jedním optickým prvkem je optický hranol (11, , jehož výstupní optická plocha (3) je upravena pro úhel dopadu (φ) laserového paprsku (4) v rozmezí Brewsterova úhlu dopadu |»_BI a kritického úhlu dopadu ( Φ ).
2. 2 výkresy