SU838343A1

SU838343A1 - Device for automatic stabilizing of light beam spatial position

Info

Publication number: SU838343A1
Application number: SU792857218A
Authority: SU
Inventors: Николай Львович Цесюль; Михаил Алексеевич Кокшаров; Михаил Иванович Ковтун
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1981-06-15

Description

Изобретение относится к высокоточным геодезическим измерениям, выполненным прежде всего при геодезическом обеспечении строительства крупных инженерных сооружений,когда требуется задавать опорное напраление световым лучом, и может найти применение при створных измерениях, контроле прямолинейности, наблюдениях за деформациями и смещениями сооружений.The invention relates to high-precision geodetic measurements, made primarily with geodetic support for the construction of large engineering structures, when it is required to set the reference direction of the light beam, and can be used for target measurements, straightness control, observation of deformations and displacements of structures.

Известны устройства для автоматической стабилизации, в которых в ходе луча размещены оптические элементы, автоматически занимающие под действием силы тяжести стабильное постоянное положение и обеспечивающие тем самым необходимую коррекцию положения луча после прохождения указанных элементов. Такие устройства обеспечивают достаточную стабильность положения светового луча £ 1^] и£2] .Known devices for automatic stabilization in which optical elements are placed during the beam, which automatically occupy a stable constant position under the action of gravity and thereby provide the necessary correction of the beam after passing through these elements. Such devices provide sufficient stability of the position of the light beam £ 1 ^] and £ 2].

Однако данные устройства не всегда йозволяют устранить воздействие такого важного фактора, как температурные деформации резонатора лазера.However, these devices do not always allow eliminating the influence of such an important factor as the temperature deformation of the laser cavity.

Известны также устройства, основанные на принципе сообщения световому лучу принудительного отклонения с помощью оптических элементов (дефлекторов) в соответствии с сигналом рассогласования, характеризующим отклонение от правильного положения Ез].Also known devices based on the principle of communication to the light beam of a forced deflection using optical elements (deflectors) in accordance with the error signal, characterizing the deviation from the correct position Ez].

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее размещенные по ходу луча дефлекторы, управляемые выходными сигналами фотоприемников, воспринимающих часть светового потока, отраженного светоделителями, размещенными после дефлекторов £4^].Closest to the proposed one is a device containing deflectors placed along the beam, controlled by the output signals of photodetectors that receive a part of the light flux reflected by beam splitters placed after the deflectors £ 4 ^].

В этом устройстве правильное фиксированное направление задается одной фиксированной точкой, связанной с самим излучателем, и другой фиксированной точкой, связанной со светоделителем. Поэтому такое устройство, чувствительное к угловым смещениям луча, оказывается нечувствительным к линейным смещениям.In this device, the correct fixed direction is defined by one fixed point associated with the emitter itself, and another fixed point associated with the beam splitter. Therefore, such a device that is sensitive to angular displacements of the beam is insensitive to linear displacements.

также возможным вследствие температурных деформаций.also possible due to temperature deformations.

Цель изобретения - повышение стабильности положения луча путем задания фиксированного направления точками установки двух светоделителей. Каждый из светоделителей оптически сопряжен со своим фотбприемником, управляющим, в свою очередь, своим дефлектором.The purpose of the invention is to increase the stability of the beam position by setting a fixed direction by the installation points of the two beam splitters. Each of the beam splitters is optically coupled to its photodetector, which, in turn, controls its own deflector.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства, иллюстрирующая одновременно ход лучей через дефлекторы.The drawing shows a schematic diagram of the proposed device, illustrating at the same time the path of the rays through the deflectors.

Световой луч направляется через дефлекторы 1,2, за которыми размещены светоделители 3,4, направляющая часть отраженного на них потока - на сопряженные с ними фотоприемники 5,6. В качестве позиционно-чувствительных фотоприемциков могут · быть использованы квадратные фотоприемники, например квадратные фотодиоды. Двухкоординатные дефлекторы могут быть образованы каждый парой биморфных пластин с закрепленными на них зеркалами.The light beam is guided through the deflectors 1,2, behind which the beam splitters 3,4 are placed, the guiding part of the reflected flux on them is directed to the photodetectors 5,6 associated with them. As position-sensitive photodetectors, square photodetectors, for example square photo diodes, can be used. Two-coordinate deflectors can be formed by each pair of bimorph plates with mirrors mounted on them.

При отклонении стабилизируемого луча от правильного положения, задаваемого, например, центрами светоделителей 3 и 4, происходит перераспределение засветки квадратов фотопрйемников 5 и 6. Сигналы с выхода фотоприемников 5 и 6, зависящие от распределения засветки, поступают на вход.формирователей 7, 8 сигналов управления для дефлектров I, 2. Если падающий световой луч занимает положение Т , то дефлекторы 1,2 должны отклонить его соответственно на углы и для совмещения его с фиксированным направлением. Точно также при перемещении падающего луча в положение II дефлекторы 1,2 должны задавать ему компенсирующие отклонения под углами θύ<2 соответственно.When the stabilized beam deviates from the correct position specified, for example, by the centers of the beam splitters 3 and 4, the illumination of the squares of the photodetectors 5 and 6 is redistributed. The signals from the output of the photodetectors 5 and 6, depending on the distribution of the light, are fed to the input of the formers 7, 8 control signals for deflectors I, 2. If the incident light beam occupies the T position, then the deflectors 1,2 must deflect it respectively by angles and to combine it with a fixed direction. Similarly, when the incident beam is moved to position II, the deflectors 1,2 must give it compensating deviations at angles θύ <2, respectively.

Таким образом, обеспечивается стабилизация положения луча, прошедшего дефлекторы, в фиксированном направлении как при угловых, так и при линейных смещениях падающего луча.This ensures stabilization of the position of the beam passing through the deflectors in a fixed direction both at angular and linear displacements of the incident beam.

Точность стабилизации зависит практически от стабилизации положения светоделителей, а также других элементов оптической схемы.The stabilization accuracy depends practically on the stabilization of the position of the beam splitters, as well as other elements of the optical scheme.

Предлагаемое устройство позволяет заметно снизить влияние линейных смещений падающего луча.The proposed device can significantly reduce the effect of linear displacements of the incident beam.

Claims

(54) DEVICE. FOR AUTOMATIC STABILIZATION OF THE SPATIAL POSITION OF THE LIGHT BEAM It is also possible due to thermal deformations. The purpose of the invention is to increase the stability of the beam position by setting a fixed direction by the points of installation of two beam splitters. Each of the beam splitters is optically coupled with its photo receiver, which controls, in turn, its deflector. The drawing shows a schematic diagram of the proposed device, illustrating simultaneously the course of rays through the deflectors. The light beam is directed through the deflectors 1, 2, behind which the beam splitters 3, 4 are placed, the guiding part of the flow reflected on them is connected to the photoreceivers 5, 6. Square-sized photo receivers, such as square photodiodes, can be used as position-sensitive photodetectors. Two-coordinate deflectors can be formed with each pair of bimorph. Plates with mirrors attached to them. When the stabilized beam deviates from the correct position, specified, for example, by the centers of the beam splitters 3 and 4, the illumination of the squares of the photoconductors 5 and 6 is redistributed. control for deflectors 1, 2. If the incident light beam is in position T, then deflectors 1.2 must deflect it by angles o6 and b, respectively, to align it with a fixed direction. Similarly, when the incident beam is moved to the position And the deflectors 1.2 should set to it compensating deviations at angles o6,; j brj, respectively. In this way, the position of the beam passing through the deflectors is stabilized in a fixed direction, both at angular and linear displacements of the incident beam. The accuracy of stabilization depends almost on the stabilization of the position of the beam splitters, as well as other elements of the optical circuit. The proposed device makes it possible to markedly reduce the effect of linear mixing of the incident beam. Apparatus of the Invention A device for automatic stabilization of the spatial position of a light beam, comprising deflectors placed along the beam, controlled by photo output signals from receivers, which receive a part of the light flux reflected by beam splitters placed after the deflectors, which is that, in order to increase the stability of the beam position by setting a fixed direction by the points of installation of two beam splitters, each of the beam splitters is optically conjugated, with its own photodetector, the deflector. Sources of information taken into account in the examination 1. US Patent No. 3684381, cl. 356/138, 1972.

2. The patent of Germany No. 2157113, cl. 42, 6/01, 1972.

3. US patent number 3724953, cl. 356/153, 1973.

4. Zazarinny AV Automation of high-precision engineering and geodetic measurements. M., Nedra, 1976, p. 92-93 (prototype).