RU122497U1

RU122497U1 - DEVICE FOR VISUALIZING THE OPTICAL AXIS OF RADIATION OF A PULSE-PERIODIC LASER

Info

Publication number: RU122497U1
Application number: RU2011148009/28U
Authority: RU
Inventors: Ольга Николаевна Муравлева; Владимир Александрович Феофилактов
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-11-27

Abstract

Прибор для визуализации оптической оси излучения импульсно-периодического лазера (ИПЛ), содержащий два фотоприемника оценки положения зеркал резонатора ИПЛ и приемник излучения, осуществляющий контроль за осями излучения промодулированного сигнала юстировочного (ЮЛ) и контрольно-маркерного (КМЛ) лазеров, а также светоделительный куб и триппель-призму для совмещения сигналов от КМЛ и ЮЛ, и клиновой компенсатор, обеспечивающий перенастройку системы, позволяет стабилизировать ось резонатора ИПЛ между импульсами излучения ИПЛ за счет информации от КМЛ, полученной на фотоприемнике с частотой следования, значительно превышающей частоту излучения ИПЛ.A device for visualizing the optical axis of the radiation of a repetitively pulsed laser (IPL), containing two photodetectors for assessing the position of the IPL cavity mirrors and a radiation receiver that monitors the emission axes of the modulated signal of the alignment (YL) and control-marker (CML) lasers, as well as a beam splitting cube and a triple-prism for combining signals from the CML and YL, and a wedge compensator, which ensures the reconfiguration of the system, allows stabilizing the axis of the IPL resonator between the pulses of the IPL radiation due to the information from the CML received on the photodetector with a repetition rate significantly higher than the frequency of the IPL radiation.

Description

Полезная модель относится к оптическим приборам и может быть использовано в целях автоюстировки направления излучения импульсно-периодического лазера (ИПЛ).The utility model relates to optical devices and can be used for auto-alignment of the radiation direction of a repetitively pulsed laser (IPL).

Известно устройство сопряжения осей с системой автоюстировки (САЮ) для лазерной локационной системы.A device for coupling axles with an automatic alignment system (SAU) for a laser location system is known.

Для стабилизации оси излучения ИПЛ нужен непосредственный контроль за качеством юстировки зеркал резонатора ИПЛ и возможность управления ими.To stabilize the radiation axis of the IPL, direct control over the quality of alignment of the mirrors of the IPL resonator and the ability to control them are needed.

Для решения этой задачи ранее была предложена следующая схема (Фиг.1). В тени выходного зеркала ИПЛ 1 (Фиг.1) устанавливается призма полного внутреннего отражения 3. На призму падает когерентный свет лазера 2 (маркера) видимого диапазона спектра так, чтобы отразившись от призмы, он распространялся соосно с излучением ИПЛ 1. Далее на пути излучения лазеров устанавливается плоскопараллельная пластина 8, отклоняющая часть падающего света под углом 90°. Отклоненный свет проходит через объектив 7, и фокусируется на фотоприемниках (ФП). Один ФП служит для регистрации излучения видимого спектра 6, другой - инфракрасного 4. Для разделения сигналов от двух лазеров используется еще одна плоскопараллельная пластинка с напылением 5, не пропускающим видимый свет.To solve this problem, the following scheme was previously proposed (Figure 1). In the shadow of the output mirror of IPL 1 (Fig. 1), a prism of total internal reflection 3 is installed. Coherent light of a laser 2 (marker) of the visible range of the spectrum is incident on the prism so that it reflects from the prism and propagates coaxially with the radiation of IPL 1. Further on the radiation path lasers installed plane-parallel plate 8, deflecting part of the incident light at an angle of 90 °. The deflected light passes through the lens 7, and focuses on photodetectors (FP). One AF serves to register the radiation of the visible spectrum 6, the other infrared 4. To separate the signals from two lasers, another plane-parallel plate with a sputtering 5 that does not transmit visible light is used.

Система обеспечивает слежение за динамикой уходов оси излучения ИПЛ от первоначального положения.The system provides tracking of the dynamics of departures of the IPL radiation axis from the initial position.

В электронном блоке определяется их угловое рассогласование, которое отрабатывается дефлектором. [1].In the electronic unit, their angular mismatch is determined, which is worked out by the deflector. [one].

Недостатком устройства сопряжения осей (УСО) является невозможность совместить оси излучения лазеров к моменту следования следующего импульса импульсно-периодического лазера и отрабатывание угловых уходов по последнему импульсу с последующей корректировкой.The disadvantage of the axle coupling device (USO) is the inability to combine the laser radiation axes by the moment the next pulse of the repetitively pulsed laser follows and practicing the angular drifts according to the last pulse with subsequent correction.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного УСО является частота реагирования САЮ на блок регистрации импульсов. Система регистрируют импульсы ИПЛ с частотой следования импульсов - 20 Гц, а отрабатывает их с частотой 2 Гц, таким образом, происходит постоянное запаздывание отработки угловых уходов.The reason that impedes the receipt of the technical result indicated below when using the well-known USO is the response frequency of the SAY to the pulse registration unit. The system registers IPL pulses with a pulse repetition rate of 20 Hz, and fulfills them with a frequency of 2 Hz, thus, there is a constant delay in working out angular departures.

Сущность полезной модели заключается в совмещении осей направленного излучения импульсно-периодического и маркерного лазеров. Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, выражается в повышении точности системы автоюстировки под направленное излучение импульсно-периодического лазера.The essence of the utility model consists in combining the axes of directional radiation of repetitively pulsed and marker lasers. The technical result obtained by implementing the utility model is expressed in increasing the accuracy of the auto-alignment system under the directional radiation of a repetitively pulsed laser.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном приборе для визуализации оптической оси излучения ИПЛ, установлен котировочный лазер, расположенный в точке «полюса» (для неустойчивого конфокального резонатора на оси излучения существует некая точка «полюса»; направляя луч из этой точки так. чтобы он имел возможность дважды пройти сквозь резонатор, отражаясь попеременно от обоих зеркал, можно наблюдать, как луч будет возвращаться в точку полюса С; это условие всегда будет выполняться для источника, расположенного на оси), посылает в канал совмещения осей ИПЛ и маркерного луча импульсы с частотой следования, на порядок превышающую частоту следования импульсов ИПЛ. Тем самым, появляется возможность отрабатывать угловые уходы до начала следующего импульса ИПЛ.The specified technical result is achieved by the fact that in the known device for visualizing the optical axis of radiation of the IPL, a quotation laser is installed located at the “pole” point (for an unstable confocal resonator there is a certain “pole” point on the radiation axis; directing the beam from this point so that it had the opportunity to pass through the resonator twice, reflecting alternately from both mirrors, one can observe how the beam will return to the point of pole C; this condition will always be fulfilled for a source located on the axis ), sends pulses with a repetition rate that is an order of magnitude higher than the repetition rate of IPL pulses into the channel for combining the axes of the IPL and the marker beam. Thus, it becomes possible to work out angular departures before the start of the next IPL impulse.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены: Фиг.2 - функциональная (оптическая) схема прибора для визуализации оптической оси); Фиг.3 - временные характеристики, поясняющие работу устройства.The utility model is illustrated by drawings, on which are presented: Figure 2 - functional (optical) diagram of the device for visualizing the optical axis); Figure 3 - time characteristics explaining the operation of the device.

Ось излучения 1 должна строго совпадать с осью ИПЛ (Фиг.2). Для этого в систему введен приемник излучения 5. при помощи которого можно осуществлять контроль за осями излучения котировочного лазера 24 и 1.The axis of radiation 1 must strictly coincide with the axis of the IPL (Figure 2). To this end, a radiation detector 5. is introduced into the system with the help of which it is possible to control the radiation axes of the quotation laser 24 and 1.

При точных положениях зеркал 11, 12, 13 сигналы, поступающие с 17. 20 и 5 от 24 будут иметь нулевые положения. При совпадении осей излучения 1 и 24, и соответственно ИПХЛ, сигналы, поступающие на 5 от 24 и 1 будут совмещены, либо находиться на площадке 5 каждый в своем нулевом положении.With the exact positions of the mirrors 11, 12, 13, the signals arriving from 17. 20 and 5 from 24 will have zero positions. With the coincidence of the radiation axes 1 and 24, and accordingly IPHL, the signals arriving at 5 from 24 and 1 will be combined, or will be on site 5 each in its zero position.

Для дифференциации сигналов, поступающих на 5, один из них, в нашем случае сигнал с 24, будет промодулирован при помощи акусто-оптического модулятора 23. 1 и 24 располагаются друг напротив друга. Для совмещения двух сигналов на одном ФП излучение лазеров отклоняется светоделительным кубом 8 в противоположные стороны. В одной стороне располагается 5, в другой - уголковый отражатель - триппель-призма (ТП) 9, возвращающая лучи обратно. Таким образом, лучи 1, отклоненные в сторону ТП. попадают на площадку 5 также, как если бы были отклонены ортогональным светоделителем. Для этого требуется, чтобы пучок лучей, падающий на ТП был параллельный.To differentiate the signals arriving at 5, one of them, in our case, the signal from 24, will be modulated using an acousto-optical modulator 23. 1 and 24 are located opposite each other. To combine the two signals on the same AF, the laser radiation is deflected by the beam splitting cube 8 in opposite directions. On one side is 5, on the other - a corner reflector - a triple prism (TP) 9, which returns the rays back. Thus, the rays 1, deflected in the direction of TP. get to the site 5 as if they were rejected by an orthogonal beam splitter. This requires that the beam of rays incident on the TP be parallel.

Для согласования двух сигналов, поступающих на 5 пучок лучей, идущий от 24 должен приходить параллельный на 8. С этой целью, на пути лучей, идущих к 8 от 24 и 1 устанавливаются линзы 10 и 3, выступающие в роли коллиматоров.To match the two signals arriving at 5 beams of rays, going from 24 should come parallel to 8. For this purpose, lenses 10 and 3, acting as collimators, are installed on the path of rays going to 8 from 24 and 1.

Для того, чтобы маркерный луч, расширенный линзой 2 - к диаметру маркерного луча предъявляются требования не менее 8-10 мм - не фокусировался 2, а сохранял свои размеры, указывая направление распространения излучения ИПЛ, в центре 10 имеется апертурное отверстие, пропускающее излучение 1, не ограничивая его размеров.In order for the marker beam expanded by lens 2 — the requirements for the diameter of the marker beam of at least 8–10 mm — not to focus 2, but to maintain its size, indicating the direction of propagation of the IPL radiation, in the center 10 there is an aperture hole that transmits radiation 1, without limiting its size.

Расширение и коллимация маркерного луча достигнуто посредством телескопического преобразования линзами 2 и 3.The expansion and collimation of the marker beam is achieved through telescopic conversion with lenses 2 and 3.

Клиновой дефлектор 4 предназначен для отработки угловых рассогласований (уводов) по двум координатам. Эти уводы могут определяться как нестабильность положения оси излучения от импульса к импульсу, так и температурными уводами конструкции.The wedge deflector 4 is designed to work out angular mismatches (withdrawals) in two coordinates. These withdrawals can be determined both by the instability of the position of the axis of the radiation from pulse to pulse, and by temperature leads of the structure.

На Фиг.3 изображены 3 импульса ИПЛ и множество контрольных импульсов, идущих от зеркал резонатора, и информирующих о положении зеркал. Красные штрихи говорят о возмущенной среде после импульса, по ним не желательно проводить анализ. Далее среда успокаивается и перед началом следующего импульса уже можно знать об отклонении оси излучения ИПЛ и вернуть зеркалам нужное положение.Figure 3 shows 3 IPL pulses and many control pulses coming from the resonator mirrors and informing about the position of the mirrors. Red strokes indicate a disturbed medium after an impulse; it is not advisable to analyze them. Then the medium calms down and before the start of the next pulse it is already possible to know about the deviation of the IPL radiation axis and return the mirrors to the desired position.

Осуществление полезной модели обеспечивает повышенную точность автоюстировки под направленное излучение импульсно-периодического лазера. Система управления стабилизацией оси отрабатывает сигналы с частотой как минимум в два раза быстрее частоты следования импульсов ИП-лазера. Поэтому до начала следующего импульса ось излучения и ось лазера-маркера оказываются совмещенными.The implementation of the utility model provides increased accuracy of auto-alignment under the directional radiation of a repetitively pulsed laser. The axis stabilization control system processes signals with a frequency of at least two times faster than the pulse repetition rate of the IP laser. Therefore, before the start of the next pulse, the axis of radiation and the axis of the laser marker turn out to be combined.

Список используемых источников:List of sources used:

1. Гезисы докладов, III Научно-техническая конференция, «Радионтические технологии в приборостроении», г.Сочи, 2005 г.1. Theses of reports, III Scientific and Technical Conference, “Radionic Technologies in Instrument Engineering”, Sochi, 2005

Claims

A device for visualizing the optical axis of the radiation of a pulsed periodic laser (IPL), containing two photodetectors for evaluating the position of the mirrors of the IPL resonator and a radiation receiver that monitors the radiation axes of the modulated signal of the alignment (YL) and control and marker (KML) lasers, as well as a beam splitting cube and a triple prism for combining signals from KML and YL, and a wedge compensator that provides reconfiguration of the system, allows you to stabilize the axis of the resonator IPL between the pulses of radiation IPL due to inf KLM received at the photodetector with a repetition rate significantly higher than the IPL radiation frequency.