RU2565661C1 - Multipurpose laser projector - Google Patents
Multipurpose laser projector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565661C1 RU2565661C1 RU2014113181/07A RU2014113181A RU2565661C1 RU 2565661 C1 RU2565661 C1 RU 2565661C1 RU 2014113181/07 A RU2014113181/07 A RU 2014113181/07A RU 2014113181 A RU2014113181 A RU 2014113181A RU 2565661 C1 RU2565661 C1 RU 2565661C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- radiation
- lens
- optical
- projector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к специальной светотехнике, в частности к прожекторам на основе полупроводниковых инжекционных лазеров, генерирующих излучение в ближней инфракрасной /ИК/ области спектра, функционирующих в составе активных и активно-пассивных систем ночного видения /СНВ/ и предназначенных для подсветки при поиске, наблюдении удаленных объектов, ведения прицельной стрельбы, ориентации на местности и т.п. в условиях плохой видимости, ночью и в сумерках /1/. Прожекторы работают в импульсном или непрерывном режимах и могут быть использованы также для лазерной локации и оптической связи.The present invention relates to special lighting equipment, in particular to searchlights based on semiconductor injection lasers that generate radiation in the near infrared / IR / spectral region, functioning as part of active and active-passive night vision systems / START / and intended for illumination during search, observation remote objects, conducting targeted shooting, targeting, etc. in conditions of poor visibility, at night and at dusk / 1 /. Spotlights operate in pulsed or continuous modes and can also be used for laser location and optical communications.
Известен лазерный осветитель /2/, предназначенный для подсветки объектов в составе СНВ, выполняющий также функции дальномера, работающий в импульсном режиме, содержащий лазерный излучатель, оптически сопряженный с объективом, блок управления излучателем и источник питания.Known laser illuminator / 2 /, designed to illuminate objects in the strategic offensive arms, also performing the functions of a range finder, operating in a pulsed mode, containing a laser emitter optically coupled to the lens, a control unit for the emitter and a power source.
В аналоге не раскрыты возможности лазерного излучателя, однако осветитель не может обеспечить достаточно высокую интенсивность и ширину пучка и возможность изменения спектра излучения при использовании одного излучателя.The analogue does not disclose the possibilities of a laser emitter, however, the illuminator cannot provide a sufficiently high intensity and beam width and the possibility of changing the radiation spectrum when using a single emitter.
Известен инфракрасный прожектор /3/, частично реализованный в изделии ПЛ-1 /1, 4/, содержащий собранные в корпусе с выходным отверстием, перекрытым защитным стеклом, оптически сопряженные полупроводниковый лазерный излучатель и объектив, систему термостабилизации излучателя со средствами теплопередачи на корпус, отклоняющую систему для пучка излучения, установленную на выходе объектива, блоки управления.Known infrared spotlight / 3 /, partially implemented in the product PL-1/1, 4 /, containing assembled in the housing with an outlet, covered with a protective glass, optically paired with a semiconductor laser emitter and a lens, a thermal stabilization system of the emitter with heat transfer means to the housing, deflecting a system for a radiation beam mounted at the output of the lens, control units.
Недостатки прототипа связаны с невысокой выходной мощностью лазерного излучателя из-за проблем его охлаждения, что вынуждает для увеличения осевой силы излучения применять формирование очень узкого пучка излучения /0,75-1,5°/, обеспечивающего поиск и обнаружение объектов на увеличенных расстояниях до 1,5 км.The disadvantages of the prototype are associated with the low output power of the laser emitter due to problems of its cooling, which forces us to use the formation of a very narrow radiation beam (0.75-1.5 °) to increase the axial radiation force, which provides search and detection of objects at increased distances up to 1 5 km.
В этом случае при подсветке возникают проблемы поиска объектов на более близких расстояниях, например 300-600 м, в связи с чем в прожекторе используют отклоняющую систему, существенно усложняющую конструкцию, снижающую надежность его эксплуатации.In this case, when illuminating, there are problems of searching for objects at closer distances, for example, 300-600 m, in connection with which a deflector system is used in the projector, which significantly complicates the design and reduces the reliability of its operation.
Целью предлагаемого изобретения является устранение названных недостатков, повышение выходной модности излучения при одновременном улучшении теплофизических параметров прожектора, а также расширение его функциональных возможностей за счет управляемого изменения расходимости пучка и спектрального состава излучения.The aim of the invention is to remedy these shortcomings, increase the output radiation modality while improving the thermophysical parameters of the searchlight, as well as expanding its functionality due to a controlled change in beam divergence and spectral composition of the radiation.
Поставленная цель достигается тем, что в многоцелевом лазерном прожекторе, содержащем корпус с выходным отверстием, перекрытым защитным стеклом, с собранными внутри лазерными излучателями на основе полупроводниковых гетероструктур с p-n-переходами, оптическую систему формирования пучка излучения с объективом, установленным на оптической оси прожектора, систему термостабилизации со средствами теплоотвода на корпус и электронную аппаратуру питания и управления, два, три или большее количество лазерных излучателей установлены в корпусе прожектора на удалении друг от друга с оптической связью между собой посредством индивидуальных призм полного внутреннего отражения или индивидуальных зеркал, собранных вблизи фокальной плоскости объектива, создающих сопряженные пучки излучения с параллельными оптическими осями, направленными на объектив, формирующий объединенный лазерный луч прожектора заданной расходимости.This goal is achieved by the fact that in a multipurpose laser projector containing a housing with an outlet, covered with a protective glass, with laser emitters based on semiconductor heterostructures with pn junctions assembled inside, an optical system for generating a radiation beam with a lens mounted on the optical axis of the projector, a system thermal stabilization with means of heat removal to the housing and electronic power and control equipment, two, three or more laser emitters are installed in the housing spotlight at a distance from each other with an optical coupling between an individual by total internal reflection prisms or mirrors individual collected near the focal plane of the lens, creating radiation beams associated with parallel optical axes directed to the lens, forming a combined laser beam illuminator predetermined divergence.
Поставленная цель достигается и тем, что по меньшей мере два лазерных излучателя установлены в корпусе с оптическими осями, ориентированными перпендикулярно оптической оси прожектора и расположенным по ходу лучей входным граням индивидуальных для каждого излучателя поворотных прямоугольных призм полного внутреннего отражения, выходные грани которых максимально приближены между собой в фокальной плоскости объектива, формируя объединенный пучок излучения на объектив.This goal is achieved by the fact that at least two laser emitters are installed in the housing with optical axes oriented perpendicular to the optical axis of the searchlight and located along the rays of the input faces of the individual for each emitter rotary rectangular prisms of total internal reflection, the output faces of which are as close as possible to each other in the focal plane of the lens, forming a combined beam of radiation on the lens.
Достижению цели способствует также то, что по меньшей мере два лазерных излучателя установлены в корпусе с оптическими осями, ориентированными параллельно оптической оси прожектора и перпендикулярно расположенным по ходу лучей входным граням индивидуальных для каждого излучателя призм полного внутреннего отражения типа ромб, выходные грани которых максимально приближены между собой, формируя объединенный пучок излучения на объектив.The achievement of the goal is also facilitated by the fact that at least two laser emitters are installed in the casing with optical axes oriented parallel to the optical axis of the searchlight and perpendicular to the input faces of the rhombus type individual internal reflection prisms individual for each emitter, the output faces of which are as close as possible between by itself, forming a combined beam of radiation on the lens.
Цель достигается и тем, что в корпусе на оптической оси прожектора установлен дополнительный лазерный излучатель с выходным окном оптического резонатора расположенным вблизи фокальной плоскости объектива с возможностью вывода излучения через щель, образованную кромками выходных граней призм полного внутреннего отражения, и формирования объединенного пучка излучения на объектив.The goal is achieved by the fact that an additional laser emitter is installed in the housing on the optical axis of the searchlight with the output window of the optical resonator located near the focal plane of the lens with the possibility of outputting radiation through a slit formed by the edges of the output faces of the prisms of total internal reflection and the formation of a combined radiation beam to the lens.
Задача решается и тем, что лазерные излучатели снабжены индивидуальными или групповыми средствами термостабилизации и теплопередачи на корпус, обладающий средствами охлаждения.The problem is also solved by the fact that the laser emitters are equipped with individual or group means of thermal stabilization and heat transfer to a housing having cooling means.
Решение задачи обеспечено и тем, что по меньшей мере один лазерный излучатель выполнен в виде полупроводниковой гетероструктуры с узкозонным активным слоем на основе арсенида галлия, сопряженным с широкозонными слоями различного типа проводимости, например nAlxGa1-xAs-pGaAs-pAlxGa1-xAl, генерирующими излучение в ближней ИК-области спектра, и автономно подключен к электронной аппаратуре питания и управления с возможностью функционирования в импульсном или непрерывном режиме автономно или совместно с другими излучателями.The solution to the problem is also ensured by the fact that at least one laser emitter is made in the form of a semiconductor heterostructure with a narrow-gap active layer based on gallium arsenide, conjugated with wide-gap layers of various types of conductivity, for example, nAl x Ga 1-x As-pGaAs-pAl x Ga 1 -x Al, generating radiation in the near infrared region of the spectrum, and is autonomously connected to electronic power and control equipment with the ability to operate in a pulsed or continuous mode autonomously or in conjunction with other emitters.
Цель достигается также тем, что применены лазерные излучатели, выполненные на гетероструктурах с p-n-переходами, генерирующие излучение в двух спектральных интервалах ближней ИК-области спектра при независимом подключении к электронной аппаратуре питания и управления.The goal is also achieved by the use of laser emitters made on heterostructures with p-n junctions, generating radiation in two spectral ranges of the near infrared region of the spectrum when the power and control equipment are independently connected to electronic equipment.
Предпочтительные варианты исполнения лазерных прожекторов представлены на чертежах.Preferred embodiments of laser spotlights are shown in the drawings.
Фиг.1а, б. Многоцелевой лазерный прожектор с двумя лазерными излучателями и прямоугольными призмами полного внутреннего отражения /ПВО/. Здесь: а/ вид спереди, б/ вид сбоку /частично в разрезе/.Figa, b. Multipurpose laser floodlight with two laser emitters and rectangular prisms of total internal reflection / air defense /. Here: a / front view, b / side view / partially in section /.
Фиг.2а, б. Оптическая схема прожектора, показанного на фиг.1. Здесь: а/ вид сбоку, б/ вид сверху.Figa, b. The optical design of the spotlight shown in figure 1. Here: a / side view, b / top view.
Фиг.3. Оптическая схема прожектора с двумя призмами ПВО типа ромб и тремя лазерными излучателями с параллельными оптическими осями.Figure 3. Optical design of a searchlight with two rhombus air defense prisms and three laser emitters with parallel optical axes.
Показанный на фиг.1а, б прожектор выполнен в герметичном корпусе 1 из теплопроводного алюминиевого сплава с выходным отверстием, перекрытым защитным стеклом 2 и задней крышкой 3.Shown in figa, b, the searchlight is made in a sealed enclosure 1 of a heat-conducting aluminum alloy with an outlet, covered by a protective glass 2 and a back cover 3.
В корпусе собраны два лазерных излучателя 4, установленных на удалении друг от друга /на верхней и нижней стенках корпуса/, с оптической связью между собой и объективом 5 посредством индивидуальных призм 6 и 7 полного внутреннего отражения, образующих преломляющий излучение оптический блок, собранный в оправке 8 на кронштейнах на продольной /оптической/ оси ZZ прожектора.Two
Создающие сопряженные пучки излучения на оси ZZ прожектора призмы 6 и 7, собранные вблизи фокальной плоскости объектива 5, формируют совместно единый лазерным луч прожектора заданной расходимости /показано пунктиром/.The conjugate radiation beams creating on the ZZ axis of the searchlight of
Направляемые на входные грани призм ПВО 6 и 7 пучки излучения для снижения потерь могут быть сформированы в более узкие пучки с применением коллимирующих насадок на лазерные излучатели /на фиг. не показаны/.Beams of radiation directed to the input faces of the
Смешение излучения лазерных излучателей 4 с формированием объединенного пучка показано пунктирными стрелками на фиг.2а, б в двух плоскостях, а также на фиг.3.The mixing of the radiation of the
Подобное формирование пучков излучения за счет использования оптической связи излучателей может быть достигнуто также с применением зеркал /на фиг. не показано/.A similar formation of radiation beams through the use of optical coupling of emitters can also be achieved using mirrors / in FIG. not shown.
В первом варианте исполнения прожектора использованы индивидуальные для каждого из двух лазерных излучателей 4 поворотные прямоугольные 6 и 7 ПВО с зеркализованными отражательными гранями 9, собранные в оправке 8 оптического блока таким образом, что оптические оси выходящих пучков лазерных излучателей 4 максимально приближены между собой и ориентированы параллельно оптической оси ZZ прожектора /см. фиг.1а и 2б/ вблизи фокальной плоскости объектива 5, обеспечивая формирование объединенного пучка излучения на объектив в угле рассеяния, близком или несколько большем угла рассеяния каждого излучателя /~30°/ в вертикальной плоскости и не превышающем двойной угол рассеяния в горизонтальной плоскости.In the first embodiment, the searchlights used rotary rectangular 6 and 7 air defense individual for each of the two
Второй вариант исполнения прожектора /см. фиг.3/ предусматривает использование трех лазерных излучателей 10, 11 и 12, установленных в корпусе с оптическими осями, параллельными оптической оси ZZ прожектора, для двух из которых /10 и 12/ оптические оси перпендикулярны расположенным по ходу лучей входным граням индивидуальных для указанных излучателей призм полного внутреннего отражения типа ромб 13 и 14 соответственно. Выходные грани этих призм максимально приближены между собой /также как и для прожектора, показанного на фиг.2б/ или образуют щель между кромками выходных граней указанных призм для вывода пучка излучения при размещении на оптической оси прожектора дополнительного лазерного излучателя 11 с выходным окном оптического резонатора, располагаемым вблизи фокальной плоскости объектива 15, с возможностью формирования совместно с излучателями 10 и 12 объединенного пучка излучения на указанный объектив /показано пунктирными стрелками на фиг.3/.The second version of the searchlight / cm. figure 3 / involves the use of three
Лазерные излучатели 4 и 10-12 прожекторов снабжены индивидуальными средствами термостабилизации и теплопередачи 16 на корпус 1 /см. фиг.1б/, выполненный с возможностью кондуктивно-конвективного охлаждения.
При этом по меньшей мере один или два лазерных излучателя выполнены в виде полупроводниковой гетероструктуры с узкозонным активным слоем на основе арсенида галлия, сопряженным с широкозонными слоями различного типа проводимости, например, на основе nAlxGa1-xAs-pGaAs-pAlxGa1-xAl, генерирующими излучение в ближней ИК-области спектра, и автономно подключены к электронной аппаратуре 17 питания и управления, собранной в крышке 3 с возможностью одновременного или раздельного функционирования в импульсном или непрерывном режиме.In this case, at least one or two laser emitters are made in the form of a semiconductor heterostructure with a narrow-gap active layer based on gallium arsenide, conjugated with wide-gap layers of various types of conductivity, for example, based on nAl x Ga 1-x As-pGaAs-pAl x Ga 1 -x Al, generating radiation in the near infrared region of the spectrum, and are autonomously connected to electronic equipment 17 power and control, assembled in the cover 3 with the possibility of simultaneous or separate operation in pulsed or continuous mode.
В вариантах исполнения многоцелевого прожектора могут быть использованы лазерные излучатели с отличающимися гетероструктурами с p-n-переходами, обеспечивающими функционирование его с генерацией излучения в двух спектральных интервалах ближней ИК-области спектра, например на длинах волн λ~0,82-0,84 мкм серии IDL100S-830 или λ~0,96-0,99 мкм серии IDL100S-980 /4/, для исключения возможной демаскировки прожекторов при эксплуатации с автономным подключением к электронной аппаратуре 17 питания и управления.In embodiments of a multipurpose searchlight, laser emitters with different heterostructures with pn junctions can be used, which ensure its functioning with radiation generation in two spectral ranges of the near infrared region of the spectrum, for example, at wavelengths λ ~ 0.82-0.84 μm of the IDL100S series -830 or λ ~ 0.96-0.99 microns of the IDL100S-980/4 / series, to exclude the possible unmasking of the spotlights during operation with autonomous connection to power and control electronics 17.
Таким образом, включение двух лазерных излучателей одновременно позволяет удвоить выходную мощность излучения и одновременно увеличить расходимость пучка излучения прожектора.Thus, the inclusion of two laser emitters simultaneously allows you to double the output radiation power and at the same time increase the divergence of the radiation beam of the searchlight.
Альтернативное независимое включение лазерных излучателей, например 10 и 11, генерирующих пучки излучения в спектральных интервалах с измененным составом излучения прожектора расширяет его функциональные возможности.Alternative independent inclusion of laser emitters, for example 10 and 11, generating radiation beams in spectral ranges with a modified composition of the radiation of the searchlight expands its functionality.
Пространственное рассредоточение лазерных излучателей в корпусе прожектора упрощает построение индивидуальной или общей системы термостабилизации, улучшает его теплофизические параметры.Spatial dispersion of laser emitters in the spotlight housing simplifies the construction of an individual or general thermal stabilization system, improves its thermophysical parameters.
Литература.Literature.
1. Басов Ю.Г., Раквиашвили А.Г., Сысун В.В. Специальная светотехника. Минск, ИЦ БГУ, 2008, c. 193-197.1. Basov Yu.G., Rakviashvili A.G., Sysun V.V. Special lighting equipment. Minsk, IC BSU, 2008, p. 193-197.
2. Пат. РФ №2061194, кл. F21L 14/02. Опубл. 27.05.96. Бюл. №15. Лазерный осветитель. Медведев А.В. и др.2. Pat. RF №2061194, class F21L 14/02. Publ. 05/27/96. Bull. No. 15. Laser illuminator. Medvedev A.V. and etc.
3. Пат. РФ №2300699, кл. F21S 8/00. Опубл. 10.06.2007. Бюл. №16. Инфракрасный прожектор. Бирюлин В.Е. и др.3. Pat. RF №2300699, cl. F21S 8/00. Publ. 06/10/2007. Bull. No. 16. Infrared floodlight. Biryulin V.E. and etc.
4. Волков В. Лазерные полупроводниковые излучатели для приборов ночного видения. Ж. Полупроводниковая светотехника, №1, 2012, с. 48.4. Volkov V. Laser semiconductor emitters for night vision devices. J. Semiconductor lighting technology, No. 1, 2012, p. 48.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113181/07A RU2565661C1 (en) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | Multipurpose laser projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113181/07A RU2565661C1 (en) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | Multipurpose laser projector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014113181A RU2014113181A (en) | 2015-10-10 |
RU2565661C1 true RU2565661C1 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=54289434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014113181/07A RU2565661C1 (en) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | Multipurpose laser projector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2565661C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3720101A1 (en) * | 1987-06-16 | 1988-12-29 | Herbert Kniep | Illuminating assembly |
RU2061194C1 (en) * | 1993-04-13 | 1996-05-27 | Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Laser light |
RU2300699C1 (en) * | 2004-10-25 | 2007-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Infrared projector |
CN201765184U (en) * | 2010-08-30 | 2011-03-16 | 南京卡博生物科技有限公司 | Detection device of laser scattering turbidity comparator |
-
2014
- 2014-04-04 RU RU2014113181/07A patent/RU2565661C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3720101A1 (en) * | 1987-06-16 | 1988-12-29 | Herbert Kniep | Illuminating assembly |
RU2061194C1 (en) * | 1993-04-13 | 1996-05-27 | Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Laser light |
RU2300699C1 (en) * | 2004-10-25 | 2007-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Infrared projector |
CN201765184U (en) * | 2010-08-30 | 2011-03-16 | 南京卡博生物科技有限公司 | Detection device of laser scattering turbidity comparator |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"Полупроводниковая светотехника", N1, 2012, с. 48. * |
БАСОВ Ю.Г. и др. Специальная светотехника, Минск, ИЦ БГУ, 2008, с.193-197 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014113181A (en) | 2015-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7239655B2 (en) | Compact high power laser dazzling device | |
US9574749B2 (en) | Adaptive multi-wavelength laser illuminator | |
KR101920411B1 (en) | Light Source, Light Combining Device, and Projection Device with the Light Source | |
US8919994B2 (en) | Illumination system and lamp utilizing directionalized LEDs | |
KR20190040269A (en) | An illumination unit for an automotive headlight for generating at least two light distributions | |
US20100110198A1 (en) | Mid infrared optical illuminator assembly | |
US20160231576A1 (en) | Collimated lighting effect for an automated luminaire | |
DE60121996D1 (en) | HIGH INTENSITY LAMP WITH IR LASER DIODE | |
CN110118332B (en) | Lighting device of integrated LiDAR system and car | |
CN216450931U (en) | Optical fiber coupling white light illumination system, central illumination system and intelligent illumination system | |
RU186810U1 (en) | Pulsed laser illuminator | |
RU2565661C1 (en) | Multipurpose laser projector | |
CN105511085B (en) | A kind of laser beam expanding fusion optical system | |
US9458987B2 (en) | Multi-wavelength light emitting assembly | |
ES2573552B1 (en) | Optical device for lighting and / or signaling projector for aircraft and projector comprising such optical device. | |
FR2625010A1 (en) | HIGH POWER ILLUMINATOR FOR CAMERA | |
WO2007146033A2 (en) | Long-range illuminator using multiple radiation dispersion angles | |
US7186006B2 (en) | Reduced-footprint night illumination laser system | |
US20150003054A1 (en) | Light emitting diode based PAPI design incorporating linear diode arrays, cylindrical optics, and linear light combining mirror | |
US11410508B2 (en) | Beacon system | |
KR101301878B1 (en) | Visible Laser which can controlling nominal ocular hazard distance | |
CN205535597U (en) | Ultra -large -power near -infrared semiconductor laser illuminator | |
CN105627253B (en) | A kind of super high power near-infrared semiconductor laser lighting | |
EP2927560B1 (en) | Surgical lighting apparatus with offset laser source | |
US20100165610A1 (en) | Long-Range Illuminator Using Multiple Radiation Dispersion Angles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170405 |