RU157295U1 - MIRROR-LENS EXPANDER OF LASER BEAM - Google Patents
MIRROR-LENS EXPANDER OF LASER BEAM Download PDFInfo
- Publication number
- RU157295U1 RU157295U1 RU2015119688/28U RU2015119688U RU157295U1 RU 157295 U1 RU157295 U1 RU 157295U1 RU 2015119688/28 U RU2015119688/28 U RU 2015119688/28U RU 2015119688 U RU2015119688 U RU 2015119688U RU 157295 U1 RU157295 U1 RU 157295U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- optical axis
- mirror
- meniscus
- eyepiece
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Зеркально-линзовый расширитель лазерного пучка, содержащий оптически связанные объектив и окуляр, включающий отрицательную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного выпуклой поверхностью к объективу, отличающийся тем, что объектив содержит первую отрицательную линзу, выполненную в виде мениска с зеркальным покрытием центральной части на второй поверхности, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, вторую отрицательную линзу, выполненную в виде мениска с зеркальным покрытием второй поверхности, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов (линза Манжена), и плоское зеркало, расположенное между линзами под углом 45° к оптической оси объектива, а окуляр, находящийся в фокусе Несмита, дополнительно содержит отрицательную двояковогнутую линзу и положительную линзу, выполненную в виде мениска, вогнутая поверхность которого обращена к объективу, оптическая ось окуляра расположена перпендикулярно к оптической оси объектива, точка пересечения оптической оси объектива и оптической оси окуляра лежит на поверхности плоского зеркала.A mirror-lens laser beam expander containing an optically coupled lens and an eyepiece including a negative lens made in the form of a meniscus facing a convex surface to the lens, characterized in that the lens contains a first negative lens made in the form of a meniscus with a mirror coating of the central part on the second the surface facing a concave surface to the space of objects, the second negative lens made in the form of a meniscus with a mirror coating of the second surface facing a curved surface to the space of objects (Manzhen’s lens), and a flat mirror located between the lenses at an angle of 45 ° to the optical axis of the lens, and the eyepiece located in the focus of Nesmith additionally contains a negative biconcave lens and a positive lens made in the form of a meniscus, a concave surface which faces the lens, the optical axis of the eyepiece is perpendicular to the optical axis of the lens, the point of intersection of the optical axis of the lens and the optical axis of the eyepiece lies on the surface of a flat mirror.
Description
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к коллиматорам оптического излучения и может быть использована в устройствах лазерной дальнометрии, оптической локации и связи для коллимации лазерного излучения.The utility model relates to optical instrumentation, namely to collimators of optical radiation and can be used in laser ranging, optical location and communication devices for collimating laser radiation.
Известен зеркально-линзовый объектив (патент RU 112453 U1; МПК G02B 23/00), включающий в себя оптически связанные трехлинзовый объектив и двухлинзовый окуляр, причем объектив содержит двояковыпуклую, двояковогнутую и положительную линзу в виде мениска и окуляр содержит двояковогнутую линзу и отрицательную линзу в виде мениска. Данное устройство обеспечивает увеличение 21 крат для лазерного пучка диаметром 6,3 мм для длины волны 1060 нм.Known mirror lens (patent RU 112453 U1; IPC G02B 23/00), which includes optically coupled three-lens lens and two-lens eyepiece, the lens contains a biconvex, biconcave and positive lens in the form of a meniscus and the eyepiece contains a biconcave lens and a negative lens in the form of a meniscus. This device provides an increase of 21 times for a laser beam with a diameter of 6.3 mm for a wavelength of 1060 nm.
Недостатком данного устройства является то, что данное устройство без дополнительной перефокусировки не обеспечивает расширения лазерного пучка дифракционного качества для длин волн оптического и ближнего инфракрасного диапазона от 400 до 2000 нм, а также диаметр входного зрачка составляет 6,3 мм, что не позволяет использовать данное устройство как приемную оптическую систему в обратном ходе лучей одновременно с расширением лазерного пучка.The disadvantage of this device is that this device without additional refocusing does not provide expansion of the laser beam of diffraction quality for wavelengths of the optical and near infrared range from 400 to 2000 nm, and the diameter of the entrance pupil is 6.3 mm, which does not allow the use of this device as a receiving optical system in the return path of the rays simultaneously with the expansion of the laser beam.
Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемой полезной модели является телескопический расширитель лазерного пучка типа Галилея (патент РФ №75245 U1; МПК G02B 23/00), состоящий из оптически связанных объектива и окуляра, причем объектив состоит из трех компонентов: первый выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент в виде двояковогнутой линзы и третий в виде двояковыпуклой линзы, а окуляр включает в себя два отрицательных мениска, обращенных выпуклыми поверхностями к объективу. Данное устройство позволяет получить увеличение 11,4 крат для лазерного пучка диаметром 3 мм для длин волн 1570 и 660 нм с дифракционным качеством.The closest analogue (prototype) to the claimed utility model is a Galileo-type telescopic laser beam expander (RF patent No. 75245 U1; IPC G02B 23/00), consisting of an optically coupled lens and an eyepiece, the lens consisting of three components: the first is made in the form biconvex lens, the second component in the form of a biconcave lens and the third in the form of a biconvex lens, and the eyepiece includes two negative meniscus, convex surfaces facing the lens. This device allows to obtain an increase of 11.4 times for a laser beam with a diameter of 3 mm for wavelengths of 1570 and 660 nm with diffraction quality.
Недостатком данного устройства является то, что данное устройство без дополнительной перефокусировки не обеспечивает расширения лазерного пучка дифракционного качества для длин волн оптического и ближнего инфракрасного диапазона от 400 до 2000 нм, а также диаметр входного зрачка составляет 3 мм, что не позволяет использовать данное устройство для лазерных пучков большего диаметра и не позволяет использовать данное устройство как приемную оптическую систему в обратном ходе лучей одновременно с расширением лазерного пучка.The disadvantage of this device is that this device without additional refocusing does not provide expansion of the laser beam of diffraction quality for wavelengths of the optical and near infrared range from 400 to 2000 nm, and the diameter of the entrance pupil is 3 mm, which does not allow the use of this device for laser beams of larger diameter and does not allow the use of this device as a receiving optical system in the return path of the rays simultaneously with the expansion of the laser beam.
Задачей полезной модели является создание зеркально-линзового расширителя лазерного пучка с 7-кратным увеличением дифракционного качества без дополнительной перефокусировки для длин волн от 400 нм до 2000 нм (оптический и ближний инфракрасный диапазон), при этом диаметр входного зрачка должен быть достаточно большим, чтобы использовать данное устройство в качестве приемной оптической системы в обратном ходе лучей одновременно с расширением лазерного пучка.The objective of the utility model is to create a mirror-lens laser beam expander with a 7-fold increase in diffraction quality without additional refocusing for wavelengths from 400 nm to 2000 nm (optical and near infrared), while the diameter of the entrance pupil must be large enough to use this device as a receiving optical system in the reverse beam simultaneously with the expansion of the laser beam.
Для достижения указанной задачи предлагаетсяTo achieve this goal, it is proposed
Зеркально-линзовый расширитель лазерного пучка, содержащий оптически связанные объектив и окуляр, включающий отрицательную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного выпуклой поверхностью к объективу, в котором объектив содержит первую отрицательную линзу выполненную в виде мениска с зеркальным покрытием центральной части на второй поверхности, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, вторую отрицательную линзу выполненную в виде мениска с зеркальным покрытием второй поверхности, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов (линза Манжена), и плоское зеркало, расположенное между линзами под углом 45° к оптической оси, а окуляр, находящийся в фокусе Несмита, дополнительно содержит отрицательную двояковогнутую линзу и положительную линзу выполненную в виде мениска, вогнутая поверхность которого обращена к объективу, оптическая ось окуляра расположена перпендикулярно к оптической оси объектива, точка пересечения оптической оси объектива и оптической оси окуляра лежит на поверхности плоского зеркала.A mirror-lens laser beam expander containing an optically coupled lens and an eyepiece including a negative lens made in the form of a meniscus facing a convex surface to the lens, in which the lens contains a first negative lens made in the form of a meniscus with a mirror coating of the central part on the second surface facing concave surface to the space of objects, the second negative lens made in the form of a meniscus with a mirror coating of the second surface facing concave over space to objects (Manzhen’s lens), and a flat mirror located between the lenses at an angle of 45 ° to the optical axis, and the eyepiece located in the focus of Nesmith additionally contains a negative biconcave lens and a positive lens made in the form of a meniscus, whose concave surface faces lens, the optical axis of the eyepiece is perpendicular to the optical axis of the lens, the point of intersection of the optical axis of the lens and the optical axis of the eyepiece lies on the surface of a flat mirror.
От известного прототипа заявляемая полезная модель отличается тем, объектив содержит первую отрицательную линзу выполненную в виде мениска с зеркальным покрытием центральной части на второй поверхности, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, вторую отрицательную линзу выполненную в виде мениска с зеркальным покрытием второй поверхности, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов (линза Манжена), и плоское зеркало, расположенное между линзами под углом 45° к оптической оси, а окуляр, находящийся в фокусе Несмита, дополнительно содержит отрицательную двояковогнутую линзу и положительную линзу, выполненную в виде мениска, вогнутая поверхность которого обращена к объективу, оптическая ось окуляра расположена перпендикулярно к оптической оси объектива, точка пересечения оптической оси объектива и оптической оси окуляра лежит на поверхности плоского зеркала.The claimed utility model differs from the known prototype in that the lens contains a first negative lens made in the form of a meniscus with a mirror coating of the central part on the second surface facing the concave surface to the space of objects, a second negative lens made in the form of a meniscus with a mirror coating of the second surface facing the concave surface to the space of objects (Mangin’s lens), and a flat mirror located between the lenses at an angle of 45 ° to the optical axis, and the eyepiece located in Oecussi Nasmyth, further comprises a negative biconcave lens and a positive lens formed in the meniscus form concave surface of which faces to the lens, the eyepiece optical axis is perpendicular to the optical axis of the lens, the point of intersection of the optical axis of the lens and the eyepiece optical axis lies on the surface of the flat mirror.
Выполнение объектива, содержащего первую отрицательную линзу, выполненную в виде мениска с зеркальным покрытием центральной части на второй поверхности, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, вторую отрицательную линзу, выполненную в виде мениска с зеркальным покрытием второй поверхности, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов (линза Манжена), и плоское зеркало, расположенное между линзами под углом 45° к оптической оси объектива, а окуляр, находящийся в фокусе Несмита, дополнительно содержит отрицательную двояковогнутую линзу и положительную линзу, выполненную в виде мениска, вогнутая поверхность которого обращена к объективу, оптическая ось окуляра расположена перпендикулярно к оптической оси объектива, точка пересечения оптической оси объектива и оптической оси окуляра лежит на поверхности плоского зеркала, позволяют получить 7-кратное увеличение лазерного пучка дифракционного качества без дополнительной перефокусировки для длин волн от 400 нм до 2000 нм (оптический и ближний инфракрасный диапазон) при этом диаметр входного отверстия составляет 42 мм.The implementation of the lens containing the first negative lens made in the form of a meniscus with a mirror coating of the Central part on the second surface facing a concave surface to the space of objects, the second negative lens made in the form of a meniscus with a mirror coating of the second surface facing a concave surface to the space of objects (lens Mangen), and a flat mirror located between the lenses at an angle of 45 ° to the optical axis of the lens, and the eyepiece located in the focus of Nesmeth additionally contains a negative biconcave lens and a positive lens made in the form of a meniscus, the concave surface of which is facing the lens, the optical axis of the eyepiece is perpendicular to the optical axis of the lens, the intersection point of the optical axis of the lens and the optical axis of the eyepiece lies on the surface of a flat mirror, allowing a 7-fold increase laser beam of diffraction quality without additional refocusing for wavelengths from 400 nm to 2000 nm (optical and near infrared range); of the holes is 42 mm.
На фиг. 1 изображена оптическая схема зеркально-линзового расширителя лазерного пучка и ход лучей в нем, где:In FIG. 1 shows the optical scheme of the mirror-lens expander of the laser beam and the path of the rays in it, where:
1 - первая отрицательная линза в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов,1 - the first negative lens in the form of a meniscus facing a concave surface to the space of objects,
2 - зеркальное покрытие в центральной части второй поверхности линзы 1,2 - mirror coating in the Central part of the second surface of the
3 - отрицательная линза в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов,3 - a negative lens in the form of a meniscus facing a concave surface to the space of objects,
4 - зеркальное покрытие второй поверхности линзы 3,4 - mirror coating of the second surface of the
5 - отрицательная линза, выполненная в виде мениска, обращенного выпуклой поверхностью к объективу,5 - negative lens, made in the form of a meniscus facing a convex surface to the lens,
6 - отрицательная двояковогнутая линза,6 - negative biconcave lens,
7 - положительная линза, выполненная в виде мениска, вогнутая поверхность которого обращена к объективу,7 - a positive lens made in the form of a meniscus, the concave surface of which is facing the lens,
8 - входной зрачок,8 - entrance pupil,
ЛИ - лазерный излучатель,LI - laser emitter,
М - плоское зеркало, расположенное под углом 45° к оптической оси,M - a flat mirror located at an angle of 45 ° to the optical axis,
О - точка, относительно которой лазерный излучатель может менять наклон к оптической оси.O is the point relative to which the laser emitter can change the inclination to the optical axis.
Зеркально-линзовый расширитель лазерного пучка состоит из оптически связанных объектива и окуляра. Объектив зеркально-линзового расширителя лазерного пучка содержит отрицательную линзу (1), выполненную в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, причем на центральной части второй поверхности линзы (1) нанесено зеркальное покрытие (2), вторую отрицательную линзу (3), выполненную в виде мениска, на выпуклой поверхности которого нанесено зеркальное покрытие (4), плоское зеркало, расположенное под углом 45° к оптической оси между линзами объектива. Окуляр зеркально-линзового расширителя лазерного пучка содержит отрицательную линзу (5), выполненную в виде мениска, обращенного выпуклой поверхностью к объективу, отрицательную двояковогнутую линзу (6), и положительную линзу (7) в виде мениска, вогнутая поверхность которого обращена к объективу. Оптическая ось окуляра расположена под углом 90° к оптической оси объектива, при этом точка пересечения оптических осей лежит на поверхности плоского зеркала (М).The mirror-lens laser beam expander consists of optically coupled lens and eyepiece. The lens of the mirror-lens laser beam expander contains a negative lens (1), made in the form of a meniscus facing a concave surface to the space of objects, and on the central part of the second surface of the lens (1) a mirror coating is applied (2), the second negative lens (3), made in the form of a meniscus, on the convex surface of which a mirror coating is applied (4), a flat mirror located at an angle of 45 ° to the optical axis between the lenses of the lens. The eyepiece of the mirror-lens laser beam expander contains a negative lens (5) made in the form of a meniscus facing a convex surface to the lens, a negative biconcave lens (6), and a positive lens (7) in the form of a meniscus with a concave surface facing the lens. The optical axis of the eyepiece is located at an angle of 90 ° to the optical axis of the lens, while the intersection point of the optical axes lies on the surface of a flat mirror (M).
Зеркально-линзовый расширитель лазерного пучка работает следующим образом. Лазерный пучок, исходящий из лазерного излучателя (ЛИ) проходит через входной зрачок расширителя (8), причем входной зрачок расширителя совпадает с выходной апертурой ЛИ, при этом входной зрачок расширителя расположен на некотором расстоянии от линзы (7). Благодаря этому не изменяется расходимость выходящего из расширителя лазерного пучка, при повороте входящего лазерного пучка на некоторый угол относительно точки О.Mirror-lens laser beam expander operates as follows. The laser beam emanating from the laser emitter (LI) passes through the entrance pupil of the expander (8), and the entrance pupil of the expander coincides with the exit aperture of the LR, while the entrance pupil of the expander is located at some distance from the lens (7). Due to this, the divergence of the laser beam emerging from the expander does not change when the incoming laser beam is rotated by an angle relative to point O.
Лазерный пучок после прохождения через линзы окуляра (7), (6) и (5) начинает расходиться. Расходящийся лазерный пучок, отразившись от плоского зеркала, расположенного под углом 45° к оптической, отклоняется на 90° в направлении первой линзы объектива. Далее пучок отражается от зеркального покрытия (2) центральной части второй поверхности линзы (1) в обратном направлении. Далее он преломляется на первой поверхности линзы Манжена и отражается от второй зеркальной поверхности в обратном направлении. После очередного преломления на первой поверхности линзы Манжена лазерный пучок становится слабосходящимся и направлен в сторону первой линзы, после прохождения через которую, становится параллельным и увеличенным в диаметре.After passing through the lenses of the eyepiece (7), (6) and (5), the laser beam begins to diverge. A diverging laser beam, reflected from a plane mirror located at an angle of 45 ° to the optical, is deflected 90 ° in the direction of the first objective lens. Further, the beam is reflected from the mirror coating (2) of the central part of the second surface of the lens (1) in the opposite direction. Further, it is refracted on the first surface of the Mangin lens and is reflected from the second mirror surface in the opposite direction. After the next refraction on the first surface of the Mangin lens, the laser beam becomes slightly ascending and is directed towards the first lens, after passing through which it becomes parallel and increased in diameter.
Зеркально-линзовый расширитель лазерного пучка имеет 7 кратное увеличение дифракционного качества без дополнительной перефокусировки для длин волн в диапазоне 400-2000 нм на поле зрения 0,4° при диаметре входного зрачка 42 мм, что позволяет использовать устройство в качестве приемной оптической системы в обратном ходе лучей одновременно с расширением лазерного пучка.The mirror-lens laser beam expander has a 7-fold increase in diffraction quality without additional refocusing for wavelengths in the range 400-2000 nm in the field of view of 0.4 ° at the entrance pupil diameter of 42 mm, which allows the device to be used as a receiving optical system in reverse rays simultaneously with the expansion of the laser beam.
В соответствии с предложенным решением рассчитан конкретный зеркально-линзовый расширитель лазерного пучка для длин волн от 400 до 2000 нм, в котором расходимость лазерного пучка после прохождения через расширитель не изменяется при повороте лазерного излучателя в пределах ±0,2 градуса и с удалением входного зрачка на 100 мм и при этом диаметр входного зрачка составляет 42 мм, что позволяет использовать данное устройство как приемную оптическую систему в обратном ходе лучей одновременно с расширением лазерного пучка.In accordance with the proposed solution, a specific mirror-lens laser beam expander was designed for wavelengths from 400 to 2000 nm, in which the laser beam divergence after passing through the expander does not change when the laser emitter rotates within ± 0.2 degrees and the entrance pupil is removed by 100 mm and the diameter of the entrance pupil is 42 mm, which allows you to use this device as a receiving optical system in the return path of the rays simultaneously with the expansion of the laser beam.
Конструктивные параметры рассчитанного зеркально-линзового расширителя лазерного пучка приведены на Фиг. 2, где указаны радиусы поверхностей линз, толщины линз, марки стекол из которых изготовлены линзы и световые диаметры линз.The design parameters of the calculated mirror-lens laser beam expander are shown in FIG. 2, where the radii of the lens surfaces, the thickness of the lenses, the glass brands of which the lenses are made and the light diameters of the lenses are indicated.
Технические характеристики рассчитанного зеркально-линзового расширителя лазерного пучка:Technical characteristics of the calculated mirror-lens laser beam expander:
Рабочие длины волн - от 400 до 2000 нм;Working wavelengths - from 400 to 2000 nm;
Угол расходимости лазерного излучения при входящем пучке диаметром 6 мм:The divergence angle of the laser radiation with an incoming beam with a diameter of 6 mm:
для длины волны 2000 нм ~11,6×10-5 рад;for a wavelength of 2000 nm ~ 11.6 × 10 -5 rad;
для длины волны 400 нм ~2,5×10-5 рад;for a wavelength of 400 nm ~ 2.5 × 10 -5 rad;
Вынос входного зрачка - 100 мм;The distance of the entrance pupil is 100 mm;
Диаметр входного зрачка - 42 мм;The diameter of the entrance pupil is 42 mm;
Увеличение расширителя лазерного пучка - 7 крат;Increase in a laser beam expander - 7 times;
Угол поля зрения - 0,4°;Field of view angle - 0.4 °;
Общая длина системы - 545 мм.The total length of the system is 545 mm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015119688/28U RU157295U1 (en) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | MIRROR-LENS EXPANDER OF LASER BEAM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015119688/28U RU157295U1 (en) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | MIRROR-LENS EXPANDER OF LASER BEAM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU157295U1 true RU157295U1 (en) | 2015-11-27 |
Family
ID=54753780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015119688/28U RU157295U1 (en) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | MIRROR-LENS EXPANDER OF LASER BEAM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU157295U1 (en) |
-
2015
- 2015-05-25 RU RU2015119688/28U patent/RU157295U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103633557B (en) | A kind of laser radar semiconductor laser light resource collimator and extender device | |
| JP2012529075A (en) | REFLAXICON apparatus and assembly method thereof | |
| CN213399086U (en) | Large-zoom-ratio multi-wavelength laser shaping beam expanding collimating lens | |
| CN103246063B (en) | A kind of adjustable laser beam expander | |
| JPWO2016050710A5 (en) | ||
| CN105866970A (en) | Reflective type high-speed camera shooting schlieren system applied to constant volume combustion bomb and capable of correcting chromatic aberration | |
| CN107807451A (en) | A kind of portable variable-focus length optical system | |
| RU157295U1 (en) | MIRROR-LENS EXPANDER OF LASER BEAM | |
| RU2694557C1 (en) | Infrared system with two fields of view | |
| US11923102B2 (en) | Optical tweezers based on total internal reflection micro-optics mounted on the tip of a single mode optical fiber | |
| RU162339U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
| RU163268U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
| RU162318U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
| CN207557589U (en) | A kind of portable variable-focus length optical system | |
| RU2331909C1 (en) | Objective lens for closer infrared spectrum | |
| RU142867U1 (en) | LENS | |
| RU161082U1 (en) | TWO-WAVE LASER BEAM EXPANDER | |
| RU158459U1 (en) | ACHROMATIC TWO-WAVE LASER BEAM EXPANDER | |
| CN110941096A (en) | Sheet light optical path system for laser propulsion | |
| RU2498363C1 (en) | Catadioptric lens | |
| CN104199131B (en) | It is a kind of for expanding or the single non-spherical lens of shrink beam | |
| RU139664U1 (en) | INFRARED LENS WITH TWO FIELDS OF VISION | |
| RU127949U1 (en) | MIRROR LENS VARIO LENS | |
| RU2783298C1 (en) | Retroreflective element | |
| RU2281536C1 (en) | Infrared lens with remote entrance pupil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200526 |