RU158459U1

RU158459U1 - Ахроматический двухволновой расширитель лазерного пучка

Info

Publication number: RU158459U1
Application number: RU2015112066/28U
Authority: RU
Inventors: Евгений Геннадьевич Лапухин; Валерий Михайлович Владимиров; Лев Васильевич Границкий
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Электрон" (ООО "НПФ "Электрон")
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2016-01-10

Abstract

Ахроматический двухволновый расширитель лазерного пучка предназначен для использования в устройствах лазерной дальнометрии, оптической локации и связи для коллимации лазерного излучения. Расширитель состоит из оптически связанных объектива и окуляра. Первый компонент объектива выполнен в виде положительного мениска и обращен вогнутой поверхностью к окуляру, второй компонент объектива выполнен в виде отрицательного мениска и обращен вогнутой поверхностью к окуляру, третий компонент объектива выполнен в виде двояковыпуклой линзы. Первый компонент окуляра выполнен в виде двояковогнутой линзы, а второй компонент окуляра выполнен в виде положительного мениска и обращен вогнутой поверхностью к лазерному излучателю. Компоненты окуляра не разделены воздушным пространством, а например, склеены. Ахроматический двухволновой расширитель лазерного пучка имеет увеличение в 13,8 крат для длин волн 1064 и 532 нм для диаметра выходного зрачка 9,5 мм и удалении выходного зрачка от окуляра на 93 мм. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к коллиматорам оптического излучения и может быть использовано в устройствах лазерной дальнометрии, оптической локации и связи для коллимации лазерного излучения.

Известен телескопический расширитель лазерного луча (патент РФ №76723 U1; МПК G02B 23/00), состоящий из оптически связанных объектива и окуляра, причем объектив содержит двояковыпуклую линзу и двояковогнутую линзу разделенные воздушным промежутком и положительную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру, а окуляр выполнен в виде двояковогнутой линзы. Данное устройство имеет дифракционное качество при 7-кратном увеличении системы для длин волн 1064 и 633 нм.

Однако недостатком данного устройства является то, что увеличение системы мало и невозможно получение дифракционного качества одновременно для двух длин волн 1064 и 532 нм.

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 компонент 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 оптической системы 11,4 крат для длин волн 1570 и 660 нм с дифракционным качеством.

Недостатком данного устройства является недостаточное увеличение системы и отсутствие дифракционного качества для длин волн 1064 и 532 нм.

Задачей полезной модели является создание ахроматического двухволнового расширителя лазерного пучка с увеличением 13,8 крат для длин волн 1064 и 532 нм.

Для достижения указанной задачи предлагается ахроматический двухволновой расширитель лазерного пучка состоящий из оптически связанных объектива, содержащего три компонента, при этом третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, и окуляра, содержащего два компонента, в котором первый компонент объектива выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру, второй компонент объектива выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру, первый компонент окуляра выполнен в виде двояковогнутой линзы, а второй компонент окуляра выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к лазерному излучателю, при этом между компонентами окуляра нет воздушного промежутка, что достигается, например, склейкой компонентов.

От известного прототипа заявляемое устройство отличается тем, что первый компонент объектива выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру, второй компонент объектива выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру, первый компонент окуляра выполнен в виде двояковогнутой линзы, а второй компонент окуляра выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к лазерному излучателю, при этом между компонентами окуляра нет воздушного промежутка, что достигается, например, склейкой компонентов.

Выполнение второго компонента объектива в виде отрицательного мениска, а первого компонента объектива в виде положительного мениска и реализация двухкомпонентного склеенного окуляра, причем первый компонент окуляра выполнен в виде двояковогнутой линзы, а второй компонент окуляра выполнен в виде положительного мениска позволяет получить увеличение расширителя 13,8 крат для длин волн 1064 и 532 нм и обеспечивает дифракционное качество изображения за счет коррекции сферической аберрации, астигматизма и комы при удалении выходного зрачка на 93 мм.

Полезная модель поясняется чертежом, где:

На фиг. 1 изображена оптическая схема ахроматического двухволнового расширителя лазерного пучка и ход лучей в нем.

1 - первый компонент объектива, выполненный в виде положительного мениска, который обращен вогнутой поверхностью к окуляру,

2 - второй компонент объектива, выполненный в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру,

3 - третий компонент объектива, выполненный в виде двояковыпуклой линзы,

4 - первый компонент окуляра, выполненный в виде двояковогнутой линзы,

5 - второй компонент окуляра, выполненный в виде положительного мениска, который обращен вогнутой поверхностью к лазерному излучателю,

6 - выходной зрачок расширителя,

ЛИ - лазерный излучатель,

О - точка, относительно которой лазерный излучатель может менять наклон к оптической оси.

Ахроматический двухволновой расширитель лазерного пучка состоит из пяти компонентов (1-5). Компоненты (1-3) образуют объектив. Первый компонент объектива выполнен в виде положительного мениска, который обращен вогнутой поверхностью к окуляру, второй компонент объектива выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру, и третий компонент объектива выполнен в виде двояковыпуклой линзы. Соотношение толщин компонентов и воздушных промежутком между ними на оптической оси выражается как 1:3:1:1:1.

Четвертый и пятый компоненты, не разделенные воздушным промежутком, образуют окуляр. Причем четвертый компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, а пятый компонент в виде положительного мениска, который обращен вогнутой поверхностью к лазерному излучателю, при этом толщины четвертого и пятого компонентов имеют отношение 3:2.

Ахроматический двухволновой расширитель лазерного пучка работает следующим образом: лазерный пучок, исходящий из лазерного излучателя проходит через входной зрачок расширителя (6), причем входной зрачок расширителя совпадает с выходной апертурой лазерного источника (ЛИ), при этом входной зрачок расширителя расположен на расстоянии 93 мм от компонента (5) окуляра. Благодаря этому, расширитель лазерного пучка становится нечувствительным к повороту входящего лазерного пучкана угол ~0,2 градуса относительно точки О.

Лазерный пучок после прохождения через склеенные компоненты (4) и (5) окуляра начинает расходиться. После прохождения объектива, состоящего из компонентов (3), (2) и (1), задний фокус которого совпадает с передним фокусом окуляра, пучок становится параллельным и увеличенным в 13,8 раз.

Ахроматический двухволновой расширитель лазерного пучка имеет увеличение в 13,8 крат для длин волн 1064 и 532 нм для диаметра выходного зрачка 9,5 мм и удалении выходного зрачка от окуляра на 93 мм.

В соответствии с предложенным решением рассчитан конкретный ахроматический двухволновой расширитель лазерного пучка для длин волн 1064 и 532 нм, который не чувствителен к повороту лазерного излучателя относительно точки О (Фиг. 1) в пределах ±0,2 градуса.

Конструктивные параметры рассчитанного ахроматического двухволнового расширителя лазерного пучка приведены на Фиг. 2, где указаны радиусы поверхностей компонентов, толщины компонентов, марки стекол из которых изготовлены компоненты и световые диаметры компонентов.

Технические характеристики рассчитанного ахроматического двухволнового расширителя лазерного пучка:

Лазерный излучатель - Nd:YAG лазер;

Угол расходимости лазерного излучения:

для длины волны 1064 нм ~10^-5 рад;

для длины волны 532 нм ~5*10^-6 рад;

Рабочие длины волн - 1064 и 532 нм;

Диаметр входного пучка - 9,5 мм;

Увеличение расширителя лазерного пучка - 13,8 крат;

Угол поля зрения - 0,4°;

Общая длина системы - 621 мм.

Claims

Ахроматический двухволновой расширитель лазерного пучка, состоящий из оптически связанных объектива, содержащего три компонента, при этом третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, и окуляра, содержащего два компонента, отличающийся тем, что первый компонент объектива выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру, второй компонент объектива выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к окуляру, первый компонент окуляра выполнен в виде двояковогнутой линзы, а второй компонент окуляра выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к лазерному излучателю, при этом компоненты окуляра не разделены воздушным промежутком.