RU1809413C - Устройство дл наблюдени объекта с помощью лазерного проекционного прибора - Google Patents

Abstract

Использование: в демонстрационных установках при испытани х объектов. Сущ2 ность изобретени : в лазерный проекционный прибор, содержащий активный элемент , с одного торца которого расположен двухкомпонентную оптическую систему, а с другой - проекционный объектив, между торцом активного элемента и проекционным объективом введено выпуклое частично отражающее зеркало, а между компонентами оптической системы в плоскости оптически , сопр женной с зеркалом, установлена диафрагма, фокус второго компонента совмещен с диафрагмой, причем фокусное рассто ние второй линзы больше фокусного рассто ний первой линзы. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области прикладной оптики, в частности, к лазерным проекционным микроскопам.

Цель изобретени  состоит в обеспечении видимости на экране существенно удаленных от лазера объектов с увеличением, достаточным дл  группового наблюдени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  наблюдени  оптическа  система дл  наблюдени  представл ет собой телескоп, который настроен на наблюдаемый объект, в пределе - на бесконечность, а дл  создани  изображени  экране имеетс  проекционное устройство , подобное примен емому в любом кинопроекторе.

Первый же эксперимент, проведенный по указанной схеме, дал отрицательный результат: картинка получалась почти невидна  на фоне засветки, требовала строгой фокусировки вслед за перемещаемым объектом . Поэтому была проведена дальнейша  доработка, выразивша с  в фильтрации когерентного излучени  и пучков с одинаковыми угловыми характеристика. Дл  этой цели была введена вместо обычного телескопа телескопическа  система с диафрагмой , фильтрующей пучки со строго одинаковыми углами расходимости сверхизлучени  и введено также выпуклое зеркало неустойчивого резонатора, что позволило дополнительно нав зать сверхизлучению необходимые однородные когерентные характеристики.

На чертеже изображена функциональна  схема устройства, устройство содержит лазерный активный элемент 1 в качестве облучател  предметов и усилител   ркости изображени . С одного торца трубки (активного элемента) расположено полупрозрачное , преимущественно выпуклое зеркало 2, с радиусом кривизны на 1-2 пор дка меньше длины активного элемента, с другого кин- ца - фильтр - коллиматор из двух положи

Ё

00

о чэ

N

со

тельных (фекуеирующих) липа 3 и В и диаф рагмы 4.

За выпуклым зеркалом 2 установлен проекционный объектиш 7, Экран 8 предназначен дл  наблюдени  изображени  пред- мета В.

Работа предложенной конструкции проводит следующим образом,,

С помощью источника питани  осуществл етс  накачка лазерного активного эле- мента (ЛАЭ) 1. В его активной среде возникают усиливающиес  спонтанные затравки , привод щие к образованию двух расход щихс  пучков излучени  - пучок с углом.распространени  а D/H, где ОиН диаметр и длина активной среды и /2 D/fc, где 12 - рассто ние от зеркала 2 до дальнего торца границы активной среды). Пучок с углом распространени  /3. формируетс  при участий выпуклого зеркала 2, Этот пучок, по причине малого радиуса кривизны, обладает высокой пространственной когерентностью и представл ет в данной конструкции практическую ценность. С помощью линзы 3 фильтра - коллиматора когерентный пучок фокусируетс  в п тно малого диаметра (пе рет жка) и диафрагмой 4-выдел етс  из фона пучка с низкой когерентностью (а). Линзой 5, фокус которой г сб вМещен с плоскостью диафрагмы, выделенный расход - щийс  пучок преобразуетс , с цилиндрический с плоским -волновым фронтом. Чем больше отношение f /fs/fs и Ь -- фокусные рассто ни  линз 3 и 5), тем больше диаметр цилиндрического пучка и, Соответственно площадь облучаемой поверхности предмета 6. Часть отраженного от предмета излучени , несущего изображение, через фильтр - коллиматор возвращаетс  обратно в ЛАЭ 1. Усиленное по  ркости изображение прохо- дит через полупрозрачное зеркало 2 и проецируетс  объективом экран 9

Диапазон рассто ний С с которых можно наблюдать усиленное изображение предмета в импульсном режиме ЛАЭ, опре- дел етс  времейём сущёствовайй  инвер - сии (Гинв) и межимпульсным периодом Т и можно выписать по формуле

L--|(T.K + Гинв), ; V

где С - скорость света, К- О, Т, 2, 3,.; :

Проверка работоспбсобностИ предложенного устройства проводилась с АЛ АЭ от лазера на парах меди типа ГЛ-201 (8), обладающего высоким усилением активной сре

.

ды (сотни дБ/м) и коротким временем существовани  инверсии (С 30 не). Длина ЛАЭ И 130 см, диаметр входной апертуры 0 2 см, рассто ние от зеркала 2 до дальне3

10 15 20 25 3® 35 40 45

50

55

го кенца ЛАЭ.12 131 ,м i качестве выпук1 лого э рквла 2 иепользовалеэ с;теклинный мениск е коэффициентом етрэжани р Я% и радиусом кривизны R - 10 ем, Коллиматор был образован линзами 3 и 5 с фокусным рассто нием F 1В ем. Дл  эффективного выделени  когерентного пучка излучени  {fi , из фонового излучени  ( а), диафрагма А была установлена в плоскости его фокусировки и имела диаметр отверсти , близкий к диаметру перет жки (0,2 мм),

В качестве предмета наблюдени  6 примен ли микросхемы, монеты, тексты и т.д. Указанные предметы устанавливались на рассто нии до L 5 м от ЛАЭ. дальше этого рассто ни  предмет отдал ть пока не пришлось из-за ограниченности зоны инверсии во времени (30 мс).

На фотографии фиг. 2 представлены экспериментально полученные изображени  предметов примерно со стократным увеличением ЛАЭ работал с частотой следовани  импульсов 10 кГц (Т-100 мкс). Поэтому в соответствии с формулой 1 можно наблюдать изображени  предметов, удаленных; на большие рассто ни  1 (Кх1500 + 5) см, Применение лазерных трубок на парах Меди приведено зде.сь в качестве примера , который был наиболее доступен авторам по роду их де тельности. Возможно применение и других активных сред: важно только их большое усиление. Например, в непрерывном режиме возможно использование полупроводниковых сверхизлуча- :тельных диодов, б принципе возможно созда йие и лазерного телевидени  по волоконным лини м св зи с передачей непосредственно изображени . -Трансл ци  изображени  микрообъектов открывает возможность создани  различных демонстрационных установок; аналогичных рекламных табло на стадионах, в парках, в концертных залах,

Разница состоит в существеннейшей простоте предлагаемых устройств по сравнению с телевидением, его сложной радиотехникой и проекционными устройствами . .: :

Claims (1)

1. Еще одно специфическое применение предлагаемого проекционного устройства состоит-в том, что на экран возможно проецировать изображение объекта во врем  его испытаний,, например, на вибростенде. Удал   устройство от вибростенда, можно получить на экране изображение объекта целиком, а не его малую часть, как в проекционном микроскопе. Наблюда  такое изображение , можно обнаружить резонансы различных частей объекта. Использу  ра,пичньи фетеприемники, межно измерить чаетету и амплитуду колебаний, Формула изобретени  Устройство дл  наблюдени  объекта с помощью лазерного проекционного прибора , содержащее лазерный активный элемент , с одного торца которого расположена оптическа  система с двум  положительными линзами, с другой - проекционный объектив , отличающеес  тем, что, с целью наблюдени  удаленных объектов, между

   0

   проекционным ебь 1кти1ем и обращенным к нему шыхедным терцем актишног о элемента установлено §ыпукло§ частично етрижаю щее зеркало, а в плоскости, оптически сопр женной с выпуклым зеркалом через первую линзу, ближнюю к входному торцу активного элемента, установлена диафрагма , фокус второй линзы совмещен с диафрагмой , причем фокусное рассто ние второй линзы больше фокусного рассто ни  первой линзы.