RU2458368C1 - Angle reflector - Google Patents
Angle reflector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458368C1 RU2458368C1 RU2011119904/28A RU2011119904A RU2458368C1 RU 2458368 C1 RU2458368 C1 RU 2458368C1 RU 2011119904/28 A RU2011119904/28 A RU 2011119904/28A RU 2011119904 A RU2011119904 A RU 2011119904A RU 2458368 C1 RU2458368 C1 RU 2458368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prism
- face
- zone
- dielectric film
- area
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к локационной технике и может быть использовано в качестве отражающего элемента в спутниковой лазерной дальнометрии для точного определения координат навигационных и геодезических спутников.The invention relates to location technology and can be used as a reflecting element in satellite laser ranging for accurate determination of the coordinates of navigation and geodetic satellites.
Известен уголковый отражатель [1], выполненный в виде тетраэдра с тремя металлизированными отражающими гранями, в котором два двугранных угла равны π/2, а третий - π/2(S+1), где s 1, 2, 3, 4. Длины его ребер R1, R2, R3 выбраны из соотношения R1:R2:R3=а:а:1.Known corner reflector [1], made in the form of a tetrahedron with three metallized reflective faces, in which two dihedral angles are π / 2, and the third is π / 2 (S + 1), where
Известен также призменный уголковый отражатель [2], выполненный в виде трехгранной пирамиды, двугранные углы между боковыми отражающими гранями которой также равны π/2, π/2 и π/2(S+1), где S - целое положительное число, ребра отражателя выполнены с размерами Р1 и Р2, определяемыми из математических соотношений. Показатель преломления материала отражателя также определяется из приведенного соотношения.Also known is a prismatic corner reflector [2], made in the form of a trihedral pyramid, the dihedral angles between the side reflective faces of which are also equal to π / 2, π / 2 and π / 2 (S + 1), where S is a positive integer, the edges of the reflector made with sizes P1 and P2, determined from mathematical relations. The refractive index of the material of the reflector is also determined from the above ratio.
Известные уголковые отражатели используются для обеспечения отражения лазерного излучения от различных объектов, в том числе спутников Земли, строго в обратном направлении на передатчик.Known corner reflectors are used to provide reflection of laser radiation from various objects, including Earth satellites, strictly in the opposite direction to the transmitter.
Недостатком известных технических решений является то, что за счет аберрации скорости отраженный луч возвращается со смещением, достигающим нескольких угловых секунд, которое зависит от орбиты спутника, при этом в известных уголковых отражателях [1] и [2]) основная часть энергии приходится на центр пятна и расходуется впустую.A disadvantage of the known technical solutions is that due to the velocity aberration, the reflected beam returns with an offset reaching several arc seconds, which depends on the satellite’s orbit, while in the known corner reflectors [1] and [2]) the main part of the energy is in the center of the spot and wasted.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности является уголковый отражатель [3], выполненный, например, из кварца в виде призмы, боковые грани которой выполнены в форме треугольника, при этом на поверхности боковых граней призмы нанесен слой отражающего металлического покрытия, например, из алюминия или серебра, с выполнением условия Sпокр.общ.<Sгр.общ., где Sпокр.общ. - суммарная площадь отражающего покрытия, Sгр.общ. - суммарная площадь боковых граней призмы, причем уголковый отражатель выполнен с обеспечением формирования многолепестковой диаграммы направленности с периферийными пятнами освещенности в ее сечении.The closest to the proposed utility model in technical essence is the corner reflector [3], made, for example, of quartz in the form of a prism, the side faces of which are made in the shape of a triangle, while a layer of reflective metal coating is applied to the surface of the side faces of the prism, for example, aluminum or silver, with the fulfillment of condition S cover. <S gr. Total where S cover. - the total area of the reflective coating, S gr. - the total area of the side faces of the prism, and the corner reflector is made to ensure the formation of a multilobe radiation pattern with peripheral spots of illumination in its cross section.
В других вариантах выполнения уголка [3] отражающее металлическое покрытие нанесено с выполнением условия , где i=1-3, Sпокр.i. - площадь покрытия i-й боковой грани, Sгр.i.- площадь i-й грани призмы, илиIn other embodiments of the corner [3], a reflective metal coating is applied with the condition where i = 1-3, S cover i. - coverage area of the i-th side face, S gr.i. - the area of the i-th face of the prism, or
нанесено с выполнением условия Sпокр.i.<Sгр.i., где i=1-3, Sпокр.i. - площадь покрытия i-й боковой грани, Sгр.i.- площадь i-й грани призмы.applied with the fulfillment of condition S cover i. <S gr. I. where i = 1-3, S cover i. - coverage area of the i-th side face, S gr.i. - the area of the i-th face of the prism.
Недостатками известного устройства [3] являются недостаточная точность и надежность локации для спутников, орбита которых находится на расстоянии примерно 19000 км от Земли.The disadvantages of the known device [3] are the lack of accuracy and reliability of the location for satellites, whose orbit is located at a distance of about 19,000 km from the Earth.
Технический результат, заключающийся в повышении точности и надежности локации за счет увеличения доли энергии, которая распределяется по периферии отраженного лазерного пучка (по периферии диаграммы направленности), а также в повышении соотношения «сигнал/шум», достигается в предлагаемом уголковом отражателе, выполненном, например, из кварца в виде призмы с боковыми гранями в форме треугольника, на которых имеется отражающее покрытие, достигается тем, что на входную преломляющую грань призмы нанесена диэлектрическая пленка в виде круговой зоны с выполнением условия:The technical result, which consists in increasing the accuracy and reliability of the location by increasing the fraction of energy that is distributed around the periphery of the reflected laser beam (along the periphery of the radiation pattern), as well as in increasing the signal-to-noise ratio, is achieved in the proposed corner reflector, made, for example , made of quartz in the form of a prism with side faces in the shape of a triangle on which there is a reflective coating, is achieved by the fact that a dielectric film in the form of a circle is deposited on the input refracting face of the prism zone with the following conditions:
Sкр.зоны=1/2 Sвx.гр., где Kr.zony S = 1/2 S vx.gr. where
Sкр.зоны - площадь круговой зоны диэлектрической пленки,S cr.zone - the area of the circular zone of the dielectric film,
Sвx.гp. - площадь входной преломляющей грани призмы, причем диэлектрическая пленка выполнена, например, из окисла кварца с толщиной h, удовлетворяющей условию: h=λ/4(n-1), где λ - длина волны излучения, n - коэффициент преломления материала пленки, и нанесена с обеспечением получения кольцевой диаграммы направленности отраженного излучения.S hx.gr. is the area of the input refracting face of the prism, and the dielectric film is made, for example, of quartz oxide with a thickness h satisfying the condition: h = λ / 4 (n-1), where λ is the radiation wavelength, n is the refractive index of the film material, and plotted to provide a ring radiation pattern of reflected radiation.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:The essence of the utility model is illustrated by drawings:
- на фиг.1 показан вид на боковую грань отражательного уголка;- figure 1 shows a view of the side face of the reflective corner;
- на фиг.2 показан вид на входную грань уголка;- figure 2 shows a view of the input face of the corner;
- на фиг.3 показан вид на входную грань уголка;- figure 3 shows a view of the input face of the corner;
- на фиг.4 показан уголок в разрезе с падающим и отраженным лазерным излучением;- figure 4 shows a corner in section with incident and reflected laser radiation;
- на фиг.5 приведена дифракционная картина в дальней зоне;- figure 5 shows the diffraction pattern in the far zone;
- на фиг.6 показана зависимость освещенности от углового расстояния до оси отраженного пучка от УО с пленкой, нанесенной на входную грань.- figure 6 shows the dependence of illumination on the angular distance to the axis of the reflected beam from the EO with a film deposited on the input face.
Уголковый отражатель выполнен в виде призмы 1 (фиг.1) с тремя боковыми гранями 2, 3 и 4 и входной фронтальной гранью 5.The corner reflector is made in the form of a prism 1 (Fig. 1) with three
На входную фронтальную грань 5 наносится тонкая пленка 6 из окисла кремния круглой формы площадью Sкр.зоны таким образом, чтобы она закрывала половину площади Sвx.гp. входной грани 5 уголкового отражателя.A thin
Предлагаемый уголковый отражатель работает следующим образом.The proposed corner reflector operates as follows.
Пучок падающего лазерного излучения 9 (фиг.4) входит в уголковый отражатель 1 через его входную (фронтальную) грань 5. После полных внутренних отражений от боковых граней 2, 3 и 4 пучок отраженного лазерного излучения выходит из отражателя 1 через фронтальную грань 5 в направлении 10, противоположном направлению падения.A beam of incident laser radiation 9 (Fig. 4) enters the
Для спутников навигационной системы ГЛОНАСС оптимальная форма распределения освещенности имеет вид кольца с угловым расстоянием до оси, примерно равным пяти угловым секундам (фиг.5).For the satellites of the GLONASS navigation system, the optimal shape of the illumination distribution has the form of a ring with an angular distance to the axis of approximately five angular seconds (Fig. 5).
Дифракционная картина в дальней зоне и зависимость освещенности от углового расстояния до оси отраженного пучка от уголкового отражателя 1 с пленкой 6, нанесенной на входную грань 5, показаны на фиг.6.The diffraction pattern in the far zone and the dependence of illumination on the angular distance to the axis of the reflected beam from the
Толщина пленки 6 должна обеспечивать сдвиг фаз между центральным и периферийным пучком, равный π. Интерференция этих параллельных пучков в дальней зоне (на бесконечности) приводит к выдавливанию энергии на периферию отраженного пучка.The thickness of the
Уголковый отражатель с нанесенным на его грань рисунком покрытия является радиальным амплитудно-фазовым дифракционным элементом, свойства которого зависят от состояния поляризации падающего излучения. Это обеспечивает в дальней зоне особый вид диаграммы направленности и позволяет управлять как ее угловой шириной, так и распределением энергии внутри нее.A corner reflector with a coating pattern applied to its face is a radial amplitude-phase diffraction element whose properties depend on the state of polarization of the incident radiation. This provides a special kind of radiation pattern in the far zone and allows one to control both its angular width and the energy distribution inside it.
Ретрорефлекторные системы на базе уголковых отражателей устанавливаются на геодезических и навигационных спутниках для отражения луча лазерного дальномера. Измерение времени пути лазерного импульса позволяет с высокой точностью определить параметры орбиты спутника и координаты наземного пункта. Боковые грани 2,3,4 уголкового отражателя 1, как правило, выполняются с металлическим покрытием из алюминия или серебра. Если все двугранные углы при этом не имеют отклонений от 90°, то распределение интенсивности отраженного света в дальней зоне представляет собой дифракционную картину Эйри с угловой шириной центрального максимума между первыми нулями 2γ≈2,44λ/D, где D - диаметр апертуры УО.Retroreflector systems based on corner reflectors are installed on geodetic and navigation satellites to reflect the beam of a laser rangefinder. Measurement of the laser pulse path time allows one to determine with high accuracy the parameters of the satellite’s orbit and the coordinates of a ground station. The side faces of 2,3,4
Специфика применения УО в системах спутниковой дальнометрии заключается в том, что отраженный лазерный луч отклоняется от направления на передатчик вследствие так называемого явления скоростной аберрации, причем величина угла отклонения составляет 2 u/с, где u - тангенциальная составляющая скорости движения спутника, а с - скорость света. Это отклонение зависит от высоты орбиты спутника и может достигать при небольших высотах примерно 10 угловых секунд, что означает смещение центра светового пятна на поверхности Земли на десятки-сотни метров от передатчика. Следовательно, для работы дальномерной системы необходимо, чтобы энергия отраженного лазерного пучка была сосредоточена не на оптической оси, а на его периферии.The specifics of the use of UO in satellite ranging systems is that the reflected laser beam deviates from the direction to the transmitter due to the so-called high-speed aberration phenomenon, and the deviation angle is 2 u / s, where u is the tangential component of the satellite’s speed, and c is the speed Sveta. This deviation depends on the satellite’s orbit and can reach about 10 arc seconds at low altitudes, which means a shift of the center of the light spot on the Earth’s surface by tens to hundreds of meters from the transmitter. Therefore, for the operation of the rangefinder system, it is necessary that the energy of the reflected laser beam be concentrated not on the optical axis, but on its periphery.
Уголковый отражатель выполнен из кварца.The corner reflector is made of quartz.
Геометрические размеры: каждая грань представляет собой треугольник со сторонами 24 мм, при этом углы граней срезаны для удобства закрепления.Geometric dimensions: each face is a triangle with sides of 24 mm, while the corners of the faces are cut for ease of fixing.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ на изобретение №2020668, М. кл. H01Q 15/18, опубл. 30.09.1994.1. RF patent for the invention No. 2020668, M. cl. H01Q 15/18, publ. 09/30/1994.
2. Патент РФ на изобретение №2101740, М. кл. H01Q 15/18, опубл. 30.09.1994.2. RF patent for the invention No. 2101740, M. cl. H01Q 15/18, publ. 09/30/1994.
3. Патент РФ на полезную модель №84141, МПК G02B 5/122, опубл. 27.06.2009.3. RF patent for utility model No. 84141, IPC G02B 5/122, publ. 06/27/2009.
Claims (1)
Sкр.зоны=1/2Sвх.гр.,
где Sкр.зоны - площадь круговой зоны диэлектрической пленки,
Sвх.гр. - площадь входной преломляющей грани призмы,
причем диэлектрическая пленка выполнена, например, из окисла кварца толщиной h, удовлетворяющей условию h=λ/4(n-1), где λ - длина волны излучения, n - коэффициент преломления материала пленки, и нанесена с обеспечением получения кольцевой диаграммы направленности отраженного излучения. A corner reflector made, for example, of quartz in the form of a prism with side faces in the shape of a triangle, on which there is a reflective coating, characterized in that a dielectric film in the form of a circular zone is applied to the input refracting face of the prism with the condition
Kr.zony S = 1/2 S vh.gr. ,
where S cr.zone - the area of the circular zone of the dielectric film,
S input gr. - the area of the input refracting face of the prism,
moreover, the dielectric film is made, for example, of quartz oxide with a thickness h satisfying the condition h = λ / 4 (n-1), where λ is the radiation wavelength, n is the refractive index of the film material, and is applied to obtain a ring radiation pattern of reflected radiation .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119904/28A RU2458368C1 (en) | 2011-05-18 | 2011-05-18 | Angle reflector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119904/28A RU2458368C1 (en) | 2011-05-18 | 2011-05-18 | Angle reflector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2458368C1 true RU2458368C1 (en) | 2012-08-10 |
Family
ID=46849720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011119904/28A RU2458368C1 (en) | 2011-05-18 | 2011-05-18 | Angle reflector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2458368C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556744C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (ОАО "НПК "СПП") | Optical reflector (versions) |
RU2817617C1 (en) * | 2024-01-30 | 2024-04-16 | Юрий Георгиевич Сухой | Reflective reflector returning incident electromagnetic radiation of the optical range in the reverse direction |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1394720A (en) * | 1971-12-27 | 1975-05-21 | Comp Generale Electricite | Retro-reflector |
SU1631639A2 (en) * | 1988-11-30 | 1991-02-28 | Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н.Севченко и Белорусский государственный университет им. В.И.Ленина | Corner reflector |
RU84141U1 (en) * | 2009-01-27 | 2009-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт прецизионного приборостроения" (ФГУП "НИИ ПП") | CORNER REFLECTOR |
-
2011
- 2011-05-18 RU RU2011119904/28A patent/RU2458368C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1394720A (en) * | 1971-12-27 | 1975-05-21 | Comp Generale Electricite | Retro-reflector |
SU1631639A2 (en) * | 1988-11-30 | 1991-02-28 | Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н.Севченко и Белорусский государственный университет им. В.И.Ленина | Corner reflector |
RU84141U1 (en) * | 2009-01-27 | 2009-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт прецизионного приборостроения" (ФГУП "НИИ ПП") | CORNER REFLECTOR |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556744C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (ОАО "НПК "СПП") | Optical reflector (versions) |
RU2817617C1 (en) * | 2024-01-30 | 2024-04-16 | Юрий Георгиевич Сухой | Reflective reflector returning incident electromagnetic radiation of the optical range in the reverse direction |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11336074B2 (en) | LIDAR sensor system with small form factor | |
US20200033454A1 (en) | System and method for supporting lidar applications | |
KR102422783B1 (en) | Apparatus for light detection and ranging | |
JP2021510814A (en) | Laser radar and its operation method | |
CN210015229U (en) | Distance detection device | |
WO2013013488A1 (en) | Optical system structure of laser range finder | |
CN110207588B (en) | Method for assembling and adjusting optical vertex aiming device of pyramid prism | |
Hampf et al. | Satellite laser ranging at 100 kHz pulse repetition rate | |
Sokolov et al. | Diffraction polarization optical elements with radial symmetry | |
CN112219130B (en) | Distance measuring device | |
CN105300348A (en) | Laser range finding apparatus | |
FR2717271A1 (en) | Retroreflective target for laser telemetry. | |
US4789219A (en) | Gradient index retroreflector | |
US20090303592A1 (en) | Retroreflector | |
RU2458368C1 (en) | Angle reflector | |
CN100523908C (en) | Pyramid prism design method based on surface shape compensation | |
RU2556744C2 (en) | Optical reflector (versions) | |
CN108519591A (en) | A kind of laser ranging light beam is directed toward the device of real-time high-precision monitoring | |
RU84141U1 (en) | CORNER REFLECTOR | |
RU2817617C1 (en) | Reflective reflector returning incident electromagnetic radiation of the optical range in the reverse direction | |
Sokolov et al. | Space retroreflector arrays | |
RU2529449C1 (en) | Annular retroreflection system | |
US20210364602A1 (en) | Protection of a monostatic or quasi-monostatic laser rangefinder | |
CN2651769Y (en) | Hollow polyhedral angle reflector | |
RU2434255C1 (en) | Retroreflective element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |