RU2761127C1

RU2761127C1 - Optical radiation adder

Info

Publication number: RU2761127C1
Application number: RU2020141737A
Authority: RU
Inventors: Олег Витальевич Сизов; Алексей Владимирович Григорьев; Сергей Олегович Чистяков; Людмила Юрьевна Бажанова; Виталий Николаевич Палашов
Original assignee: Акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод"
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-12-06

Abstract

FIELD: optical instrumentation.

SUBSTANCE: invention relates to the field of optical instrumentation, or rather to optical systems with refractive elements that collimate the radiation of a laser beam, and can be used in optical location systems, optical communication, remote control, etc. The optical radiation adder contains two groups of semiconductor lasers arranged in a row with single gradient or aspherical collimating lenses that create two sets of collimated beams parallel in the same plane with a distance between the beams slightly exceeding their light diameter, a combining component that forms a single set of collimated beams parallel in the same plane with a minimum distance between the beams, followed by a prism telescope consisting of an integer number of pairs of optical prisms, the edges of the refractive dihedral angles of which are oriented parallel to the planes of the semiconductor transitions, and a focusing lens that provides a spot of laser radiation with the necessary parameters near the focal plane.

EFFECT: increase in the output beam power.

5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а точнее к оптическим системам с преломляющими элементами, коллимирующими излучение лазерного пучка, и может быть использовано в системах оптической локации, оптической связи, телеуправления и др.The invention relates to the field of optical instrumentation, and more precisely to optical systems with refractive elements that collimate the radiation of a laser beam, and can be used in optical location systems, optical communication, telecontrol, etc.

В этих системах, как правило, необходимо эффективно и достаточно равномерно заполнить излучением некоторую полевую диафрагму, изображение которой в конечном счете передается в дальнюю зону.In these systems, as a rule, it is necessary to efficiently and fairly uniformly fill a certain field diaphragm with radiation, the image of which is ultimately transmitted to the far zone.

Для этого удобно использовать инжекционные полупроводниковые лазеры, также называемые лазерными диодами, которые являются одними из наиболее востребованных современных излучателей всего оптического диапазона, видимого и ближнего инфракрасного и представляют собой самые компактные источники лазерного излучения из всех когда-либо применявшихся в лазерных технологиях. Лазерные диоды являются твердотельными устройствами, поэтому отличаются высокой прочностью, надежностью и долговечностью, причем по мере совершенствования технологий их эксплуатационный ресурс продолжает увеличиваться. Их коэффициент полезного действия составляет около 50%, но теоретически можно получить и более 80%. Несмотря на то, что выходная мощность лазерных диодов может достигать нескольких ватт, мощности одного диода может быть недостаточно для подсветки вышеуказанной полевой диафрагмы. Тогда применяются различные схемы суммирования излучения от нескольких лазеров. При этом помимо плотности мощности в плоскости полевой диафрагмы к пучку предъявляются требования по максимально допустимому значению числовой апертуры (углу расходимости).For this, it is convenient to use injection semiconductor lasers, also called laser diodes, which are one of the most popular modern emitters of the entire optical range, visible and near infrared, and are the most compact laser sources ever used in laser technology. Laser diodes are solid-state devices, therefore they are characterized by high strength, reliability and durability, and as technologies improve, their service life continues to increase. Their efficiency is about 50%, but theoretically more than 80% can be obtained. Despite the fact that the output power of laser diodes can reach several watts, the power of one diode may not be enough to illuminate the above-mentioned field diaphragm. Then various schemes are used for summing radiation from several lasers. In this case, in addition to the power density in the plane of the field diaphragm, the requirements for the maximum permissible value of the numerical aperture (angle of divergence) are imposed on the beam.

Известна коллимирующая оптическая система для полупроводниковых лазеров по патенту RU №2101743, G02B 27/30, 1998 г., содержащая последовательно расположенные по ходу лучей объектив и группу призм, отличающаяся тем, что ребра преломляющих двугранных углов призм ориентированы параллельно плоскости полупроводникового перехода, преломляющие углы призм выбираются в пределах 25-40°, угловое увеличение Г группы призм выбирается из следующего соотношения:Known collimating optical system for semiconductor lasers according to patent RU No. 2101743, G02B 27/30, 1998, containing a lens and a group of prisms located in series along the path of the rays, characterized in that the edges of the refractive dihedral angles of the prisms are oriented parallel to the plane of the semiconductor junction, refracting angles The prisms are selected within the range of 25-40 °, the angular magnification Г of the group of prisms is selected from the following ratio:

где

, θ_⊥ - углы расходимости излучения полупроводникового лазера по уровню 0,5 в плоскостях, параллельной и перпендикулярной плоскости полупроводникового перехода соответственно, передняя фокальная плоскость объектива смещена относительно предметной плоскости на расстояние δ_o, определяемое соотношениемwhere

, θ _⊥ are the angles of divergence of the semiconductor laser radiation at a level of 0.5 in planes parallel and perpendicular to the plane of the semiconductor junction, respectively, the front focal plane of the lens is displaced relative to the object plane by a distance δ _o , determined by the relation

где

, а_⊥ размеры - тела свечения полупроводникового лазера в плоскостях, параллельной и перпендикулярной плоскости полупроводникового перехода соответственно, а продольная сферическая аберрация δ(u) объектива выбирается из следующего соотношения:where

, and _⊥ dimensions are the body of the semiconductor laser glow in planes parallel and perpendicular to the plane of the semiconductor junction, respectively, and the longitudinal spherical aberration δ (u) of the objective is selected from the following relation:

где U - апертурный угол объектива;where U is the lens aperture angle;

δ_o - расстояние от передней фокальной плоскости объектива до предметной плоскости.δ _o - distance from the front focal plane of the lens to the object plane.

=8° - 12°, θ⊥=30° - 50°,

=50 - 500 мкм в зависимости от выходной мощности Р=0.5-5 Вт, а_⊥ ≈ 1 мкм.

= 8 ° - 12 °, θ⊥ = 30 ° - 50 °,

= 50 - 500 microns, depending on the output power P = 0.5-5 W, and _⊥ ≈ 1 micron.

В реферате указывается, что данная коллимирующая оптическая система может быть использована для получения осесимметричного светового пучка от нескольких полупроводниковых лазеров. При этом соотношение для углового увеличения Г группы призм меняется и превращается в следующее:The abstract indicates that this collimating optical system can be used to obtain an axisymmetric light beam from several semiconductor lasers. In this case, the ratio for the angular increase Г of the group of prisms changes and turns into the following:

где N - количество полупроводниковых лазеров.where N is the number of semiconductor lasers.

В дальнейшем этот подход продолжен в патенте RU №2148850, G02B 27/30, 2000 г. тех же авторов в основном в части повышения стабильности выходного пучка при воздействии пониженной и повышенной температуры без изменения принципа увеличения мощности пучка за счет увеличения количества полупроводниковых лазеров, расположенных в один ряд вплотную друг к другу.In the future, this approach is continued in patent RU No. 2148850, G02B 27/30, 2000 by the same authors, mainly in terms of increasing the stability of the output beam when exposed to low and high temperatures without changing the principle of increasing the beam power by increasing the number of semiconductor lasers located in one row close to each other.

Наиболее близким устройством по технической сущности к заявляемому изобретению является сумматор оптического излучения, патент RU №2182346, G02B 27/09, 2000 г., содержащий группу источников излучения, например лазеров, оптические оси которых параллельны друг другу, последовательно расположенные по ходу лучей коллимирующие объективы и общую систему оптических клиньев. В этом изобретении, как и в предыдущем, предлагается способ уменьшения зависимости основных оптических характеристик прибора от изменения температуры окружающей среды.The closest device in technical essence to the claimed invention is an optical radiation adder, patent RU No. 2182346, G02B 27/09, 2000, containing a group of radiation sources, such as lasers, the optical axes of which are parallel to each other, collimating objectives sequentially located along the path of the rays and a common optical wedge system. In this invention, as in the previous one, a method is proposed for reducing the dependence of the main optical characteristics of the device on changes in the ambient temperature.

Поперечный габаритный размер сумматора данной конструкции ограничен снизу поперечным размером корпуса лазерного диода D_⊥ и не может быть меньше N(D_⊥+δ), где δ - минимально необходимый технологический зазор между корпусами лазеров. Продольный габаритный размер в свою очередь прямо пропорционален поперечному при неизменном значении углового увеличения группы призм Г. Размер D_⊥ связан с мощностью лазера и с требуемой эффективностью теплоотвода, поэтому не может быть уменьшен. Кроме того, в качестве коллимирующей оптики в данной конструкции используются трехлинзовые объективы с высокой числовой апертурой, требующие соответствующих размеров оправ, что тоже ограничивает возможности уменьшения габаритов прибора.The transverse overall dimension of the adder of this design is limited from below by the transverse dimension of the laser diode body D _⊥ and cannot be less than N (D _⊥ + δ), where δ is the minimum required technological gap between the laser bodies. The longitudinal overall dimension, in turn, is directly proportional to the transverse one with a constant value of the angular increase of the group of prisms G. The size D _⊥ is related to the laser power and the required heat removal efficiency, therefore, it cannot be reduced. In addition, as collimating optics in this design, three-lens objectives with a high numerical aperture are used, which require appropriate sizes of frames, which also limits the possibility of reducing the size of the device.

Поэтому недостатком такой оптической системы является то, что при необходимости повышения в два раза выходной мощности суммированного пучка с использованием тех же источников излучения в два раза увеличиваются габаритные размеры устройства.Therefore, the disadvantage of such an optical system is that if it is necessary to double the output power of the summed beam using the same radiation sources, the overall dimensions of the device are doubled.

Другим недостатком, который не акцентируется в вышеуказанных патентах, является сильная неоднородность распределения мощности в поперечном сечении пучка на выходе призменного телескопа (в ближней зоне) в направлении, перпендикулярном плоскостям полупроводниковых переходов.Another drawback, which is not emphasized in the above patents, is the strong nonuniformity of the power distribution in the cross section of the beam at the exit of the prismatic telescope (in the near field) in the direction perpendicular to the planes of the semiconductor junctions.

Задачей данного изобретения является повышение в два раза мощности выходного пучка сумматора оптического излучения без увеличения габаритов при обеспечении необходимой равномерности распределения освещенности в поперечном сечении пучка.The objective of this invention is to double the output beam power of the optical radiation combiner without increasing the dimensions while ensuring the required uniformity of illumination distribution in the beam cross section.

Технический результат достигается тем, что в качестве объективов, коллимирующих излучение группы расположенных в один ряд вплотную друг к другу лазерных диодов используются одиночные градиентные или асферические линзы диаметром d_k в два раза меньшим, чем поперечный размер корпуса лазерного диода D_⊥, в систему добавляется еще одна такая же группа расположенных в один ряд вплотную друг к другу лазерных диодов с коллимирующими линзами, только смещенная поперек оптической оси на половину расстояния между соседними лазерными диодами.The technical result is achieved by the fact that as lenses collimating the radiation of a group of laser diodes located in one row close to each other, single gradient or aspherical lenses with a diameter of d _k are used two times smaller than the transverse size of the laser diode body D _⊥ , another one similar group of laser diodes with collimating lenses arranged in one row close to each other, only shifted across the optical axis by half the distance between adjacent laser diodes.

Каждая из двух групп создает набор параллельных в одной плоскости коллимированных пучков с расстоянием между пучками, несколько превышающим световой диаметр пучков.Each of the two groups creates a set of collimated beams, parallel in one plane, with the distance between the beams slightly exceeding the light diameter of the beams.

Затем при помощи совмещающего компонента формируется единый набор параллельных в одной плоскости коллимированных пучков с минимальным расстоянием между пучками.Then, using the aligning component, a single set of collimated beams parallel in one plane is formed with a minimum distance between the beams.

За совмещающим компонентом следует призменный телескоп, состоящий из целого числа пар оптических призм, ребра преломляющих двугранных углов которых ориентированы параллельно плоскостям полупроводниковых переходов, причем направление входного и выходного пучка в каждой паре совпадает с направлением исходных коллимированных пучков.The aligning component is followed by a prism telescope consisting of an integer number of pairs of optical prisms, the edges of the refracting dihedral angles of which are oriented parallel to the planes of semiconductor junctions, and the direction of the input and output beams in each pair coincides with the direction of the original collimated beams.

Следующая за призменным телескопом линза формирует сходящийся пучок с заданным апертурным углом (углом расходимости) и с заданными размерами поперечного сечения вблизи ее фокальной плоскости, обеспечивая при этом необходимую равномерность распределения освещенности.The lens following the prism telescope forms a converging beam with a given aperture angle (divergence angle) and with given cross-sectional dimensions near its focal plane, while ensuring the necessary uniformity of illumination distribution.

На фиг. 1 и 2 показаны поперечные разрезы сумматора в сечениях параллельном и перпендикулярном плоскости полупроводникового перехода.FIG. 1 and 2 show cross sections of the adder in sections parallel and perpendicular to the plane of the semiconductor junction.

Сумматор фиг. 1 и фиг. 2 содержит десять полупроводниковых лазеров поз. 1 с характеристиками:The adder of FIG. 1 and FIG. 2 contains ten semiconductor lasers pos. 1 with characteristics:

, а_⊥ - размеры тела свечения полупроводникового лазера в плоскостях, параллельной и перпендикулярной плоскости полупроводникового перехода соответственно.

, and _⊥ are the dimensions of the glowing body of the semiconductor laser in planes parallel and perpendicular to the plane of the semiconductor junction, respectively.

, θ⊥ - углы расходимости излучения полупроводникового лазера по уровню 0,5 в плоскостях, параллельной и перпендикулярной плоскости полупроводникового перехода соответственно.

, θ⊥ are the angles of divergence of the semiconductor laser radiation at a level of 0.5 in planes parallel and perpendicular to the plane of the semiconductor junction, respectively.

Полупроводниковые лазеры поз. 1 собраны в две группы по пять лазеров, расположенных в ряд в направлении, перпендикулярном плоскости полупроводникового перехода (см. фиг. 2) с минимальным зазором δ между корпусами лазеров, необходимым для настройки сумматора. Поэтому расстояние между осями соседних лазеров равно D_⊥+δ.Semiconductor lasers pos. 1 are assembled in two groups of five lasers, arranged in a row in the direction perpendicular to the plane of the semiconductor junction (see Fig. 2) with a minimum gap δ between the laser cases required to adjust the adder. Therefore, the distance between the axes of neighboring lasers is equal to D _⊥ + δ.

При этом оси пучков в первой группе перпендикулярны осям пучков во второй группе (см. фиг. 1).In this case, the axes of the beams in the first group are perpendicular to the axes of the beams in the second group (see Fig. 1).

В качестве коллимирующего объектива используется одиночная градиентная или асферическая линза поз. 2 фиг. 1 с фокусом ƒ_к и диаметром d_к, не превышающим половины поперечного размера корпуса лазерного диода D_⊥:A single gradient or aspherical lens pos. 2 fig. 1 with focus ƒ _k and diameter d _to not greater than half the transverse dimension of the laser diode D _⊥ housing:

В плоскости, параллельной плоскости полупроводникового перехода, из-за большой ширины активного слоя лазер генерирует излучение на нескольких поперечных модах резонатора, в связи с этим угловое распределение интенсивности излучения лазера в этой плоскости приблизительно постоянно в пределах угла расходимости

. В плоскости, перпендикулярной плоскости полупроводникового перехода, волноводный слой удерживает только одну низшую поперечную моду, и угловое распределение интенсивности излучения лазера в этой плоскости описывается гауссовой кривой с шириной θ_⊥по уровню 0,5. Поэтому после коллимирующей линзы поперечное сечение пучка представляет собой узкую полоску шириной

вытянутую в плоскости, перпендикулярной плоскости полупроводникового перехода с гауссовым распределением вдоль полоски и с почти равномерным распределением поперек полоски. Коллимирующая линза не должна вносить дифракционных искажений в пучок, поэтому ее угловая апертура должна быть не меньше угла θ_⊥. Таким образом, размер пучка в направлении, перпендикулярном плоскости полупроводникового перехода равен световому диаметру коллимирующей линзы, т.е. А_⊥=d_к.In a plane parallel to the plane of the semiconductor junction, due to the large width of the active layer, the laser generates radiation at several transverse modes of the cavity; therefore, the angular distribution of the laser radiation intensity in this plane is approximately constant within the divergence angle

... In the plane perpendicular to the plane of the semiconductor junction, the waveguide layer retains only one lowest transverse mode, and the angular distribution of the laser radiation intensity in this plane is described by a Gaussian curve with a width θ _⊥ at a level of 0.5. Therefore, after the collimating lens, the cross-section of the beam is a narrow strip of width

elongated in a plane perpendicular to the plane of a semiconductor junction with a Gaussian distribution along the strip and with an almost uniform distribution across the strip. The collimating lens should not introduce diffraction distortions into the beam; therefore, its angular aperture should not be less than the angle θ _⊥ . Thus, the size of the beam in the direction perpendicular to the plane of the semiconductor junction is equal to the light diameter of the collimating lens, i.e. A _⊥ = d _k .

Каждая группа лазеров создает набор коллимированных пучков, параллельных в одной плоскости, с расстоянием между пучками, несколько превышающим световой диаметр пучков. Это позволяет объединить два набора пучков в один набор параллельных в одной плоскости коллимированных пучков с небольшим расстоянием между пучками.Each group of lasers creates a set of collimated beams, parallel in one plane, with a distance between the beams slightly exceeding the optical diameter of the beams. This makes it possible to combine two sets of beams into one set of collimated beams parallel in one plane with a small distance between the beams.

Для этого используется совмещающий компонент поз. 3 фиг. 1 и фиг. 2, выполненный в виде зеркала с эквидистантным набором круглых сквозных отверстий для прохода излучения первой группы полупроводниковых лазеров (диаметр отверстий соответствует световому диаметру коллимирующей линзы) и отражающего излучение второй группы полупроводниковых лазеров.For this, the combining component of pos. 3 fig. 1 and FIG. 2, made in the form of a mirror with an equidistant set of circular through holes for the passage of radiation from the first group of semiconductor lasers (the diameter of the holes corresponds to the light diameter of the collimating lens) and reflecting the radiation of the second group of semiconductor lasers.

После совмещающего компонента отдельные коллимированные пучки объединяются в единый пучок с поперечными размерами:After the aligning component, the individual collimated beams are combined into a single beam with transverse dimensions:

Углы расходимости пучков после коллимирующих линз (углы расходимости пучка до призменного телескопа):Beam divergence angles after collimating lenses (beam divergence angles before a prism telescope):

где λ - длина волны излучения лазера.where λ is the laser radiation wavelength.

Последнее выражение следует из известного закона преобразования гауссова пучка линзой (см., например, [4]).The last expression follows from the well-known law of transformation of a Gaussian beam by a lens (see, for example, [4]).

Конструкция совмещающего компонента может быть различной и зависит от взаимного расположения осей пучков исходных групп. При перпендикулярном расположении осей совмещающий компонент может также быть выполнен в виде удлиненной призмы полного внутреннего отражения АР-90 поз. 3 фиг. 3 с эквидистантным набором круглых сквозных отверстий, направленных вдоль одного из катетов для прохода излучения первой группы полупроводниковых лазеров. Излучение лазеров второй группы испытывает полное внутреннее отражение от гипотенузной грани призмы. При этом требуется просветление поверхностей катетов призмы для уменьшения потерь излучения второй группы.The design of the aligning component can be different and depends on the relative position of the beam axes of the original groups. With the perpendicular arrangement of the axes, the aligning component can also be made in the form of an elongated prism of total internal reflection AR-90 pos. 3 fig. 3 with an equidistant set of circular through holes directed along one of the legs for the passage of radiation from the first group of semiconductor lasers. The radiation of lasers of the second group undergoes total internal reflection from the hypotenuse face of the prism. In this case, the surfaces of the prism legs are required to be coated to reduce the radiation losses of the second group.

При встречном ходе пучков исходных групп совмещающий компонент может быть двойным набором призм полного внутреннего отражения АР-90 поз. 3(1) и поз. 3(2) фиг. 4.With the opposite motion of the beams of the original groups, the matching component can be a double set of total internal reflection prisms AR-90 pos. 3 (1) and pos. 3 (2) fig. 4.

При параллельном ходе пучков исходных групп совмещающий компонент может быть двойным набором ромбических призм типа БС-0 поз. 3(1) и поз. 3(2) фиг. 5.With the parallel course of the beams of the original groups, the combining component can be a double set of rhombic prisms of the BS-0 type pos. 3 (1) and pos. 3 (2) fig. 5.

За совмещающим компонентом следует призменный телескоп, состоящий из последовательности оптических призм поз. 4, 5, 6, 7 фиг. 1 и фиг. 2, ребра преломляющих двугранных углов которых ориентированы параллельно плоскостям полупроводниковых переходов, который многократно уменьшает поперечный размер

лишь незначительно увеличивая за счет длины прохода размер

При этом во столько же крат увеличивается угол расходимости

, а угол расходимости

остается неизменным. Число призм может быть любым и каждая призма может иметь свое значение углового увеличения Г_i. Угловое увеличение телескопа равно произведению угловых увеличений призм. На практике для настройки прибора удобно, когда направление пучка на выходе телескопа совпадает с направлением входящего пучка, поэтому в заявленной конструкции телескоп состоит из целого числа пар оптических призм, причем направление входного и выходного пучка в каждой паре совпадает с направлением исходных коллимированных пучков. Такая попарная компоновка призменного телескопа сильно упрощает технологический процесс сборки и настройки. Для этого ребра преломляющих двугранных углов призм в каждой паре расположены по разные стороны относительно оси пучка, а величины углов и показателей преломления материалов призм выбираются исходя из требуемого значения углового увеличения пары. Применение различных материалов может быть необходимо для компенсации температурных уводов выходного пучка. В простейшем случае все призмы изготавливаются из одного материала с одинаковыми углами как на фиг. 2.The aligning component is followed by a prismatic telescope consisting of a sequence of optical prisms pos. 4, 5, 6, 7 fig. 1 and FIG. 2, the edges of the refractive dihedral angles of which are oriented parallel to the planes of semiconductor junctions, which greatly reduces the transverse size

only slightly increasing the size due to the length of the passage

In this case, the angle of divergence increases by the same factor

, and the angle of divergence

remains unchanged. The number of prisms can be any and each prism can have its own value of the angular magnification Г _i . The angular magnification of the telescope is equal to the product of the angular magnifications of the prisms. In practice, it is convenient to adjust the device when the direction of the beam at the output of the telescope coincides with the direction of the incoming beam; therefore, in the claimed design, the telescope consists of an integer number of pairs of optical prisms, and the direction of the input and output beams in each pair coincides with the direction of the original collimated beams. Such a pairwise arrangement of the prism telescope greatly simplifies the assembly and setup process. For this, the edges of the refractive dihedral angles of the prisms in each pair are located on different sides relative to the beam axis, and the values of the angles and refractive indices of the prism materials are selected based on the required value of the angular magnification of the pair. The use of various materials may be necessary to compensate for temperature drifts of the output beam. In the simplest case, all prisms are made of the same material with the same angles as in FIG. 2.

Поперечные размеры пучка после призменного телескопа:Transverse dimensions of the beam after the prism telescope:

где L_cp - средняя длина прохода в призменном телескопе, приведенная к воздуху;where L _cp - the average length of the passage in the prismatic telescope, reduced to air;

где Г=Г₁⋅Г₂⋅Г₃…Г_2n - угловое увеличение призменного телескопа (коэффициент сжатия пучка), Г_i - угловое увеличение (коэффициент сжатия) i-й призмы, n - число пар призм.

where Г = Г ₁ ГГ ₂ ГГ ₃ … Г _2n is the angular magnification of the prismatic telescope (beam compression ratio), Г _i is the angular magnification (compression ratio) of the i-th prism, n is the number of prism pairs.

Углы расходимости пучка после призменного телескопа:Beam divergence angles after a prism telescope:

Т.к. распределение мощности в поперечном сечении пучка на выходе призменного телескопа неоднородно в направлении, перпендикулярном плоскостям полупроводниковых переходов, то после призменного телескопа устанавливается линза с фокусом ƒ_i, необходимая для формирования пучка с заданными параметрами и максимально равномерным распределением мощности в заданной плоскости. На практике эта плоскость выбирается вблизи фокальной плоскости линзы, где поперечные размеры пучка равны:Because the power distribution in the cross section of the beam at the output of the prism telescope is inhomogeneous in the direction perpendicular to the planes of semiconductor junctions, then a lens with a focus ƒ _{i is} installed after the prism telescope, which is necessary to form a beam with given parameters and maximally uniform power distribution in a given plane. In practice, this plane is chosen near the focal plane of the lens, where the transverse dimensions of the beam are equal:

Углы расходимости пучка после фокусирующей линзы (на выходе сумматора) равны:The divergence angles of the beam after the focusing lens (at the output of the adder) are equal to:

Приведенные формулы помогают оценить характеристики схемы сумматора и составляющих его элементов исходя из заданных параметров выходного пучка.The above formulas help to evaluate the characteristics of the adder circuit and its constituent elements based on the specified parameters of the output beam.

Список использованных источниковList of sources used

1. Патент РФ №2101743, G02B 27/30, 10.01.1998.1. RF patent No. 2101743, G02B 27/30, 10.01.1998.

2. Патент РФ №2148850, G02B 27/30, 28.07.1998.2. RF patent №2148850, G02B 27/30, 28.07.1998.

3. Патент РФ №2182346, G02B 27/09, 20.06.2000.3. RF patent No. 2182346, G02B 27/09, 20.06.2000.

4. Л.В. Тарасов. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения. - М.: Радио и связь, 1981, с. 175.4. L.V. Tarasov. Physics of processes in coherent optical radiation generators. - M .: Radio and communication, 1981, p. 175.

Claims

1. An optical radiation combiner containing several semiconductor lasers, collimating objectives arranged in series along the path of the rays, a single prism telescope consisting of an integer number of pairs of optical prisms, the edges of the refractive dihedral angles of which are oriented parallel to the planes of semiconductor transitions, characterized in that the lasers are divided into two groups, each of which consists of a row of laser diodes, the optical axes of which are parallel to each other, and following them in the course of the beams of single collimating lenses with a diameter half the transverse size of the laser diode body, and creates a set of collimated beams parallel in one plane with a distance between the beams slightly exceeding the light diameter of the beams, a combining component is installed in front of the prism telescope, which creates a single set of collimated beams parallel in one plane with a minimum distance between the beams, and after the prism telescope A focusing lens is installed, which forms a converging beam with a given aperture angle (divergence angle) and with given cross-sectional dimensions near its focal plane, while ensuring the necessary uniformity of power distribution.

2. An optical radiation combiner according to claim 1, characterized in that the aligning component is made in the form of a mirror with an equidistant set of circular through holes for the passage of radiation from the first group of semiconductor lasers and reflecting radiation from the second group of semiconductor lasers.

3. An optical radiation combiner according to claim 1, characterized in that the matching component is made in the form of an elongated AR-90 total internal reflection prism with an equidistant set of circular through holes directed along one of the legs, passing through them the radiation of the first group of semiconductor lasers and reflecting radiation from the hypotenuse facet of the second group of semiconductor lasers.

4. The optical radiation combiner according to claim 1, characterized in that the aligning component is made in the form of a double set of AR-90 total internal reflection prisms.

5. The optical radiation combiner according to claim 1, characterized in that the matching component is made in the form of a double set of rhombic prisms of the BS-0 type.