Прибор для визуализации оптической оси излучения импульсно-периодического лазера

Прибор для визуализации оптической оси излучения может быть использован в целях автоюстировки направления излучения импульсно-периодического лазера ИПЛ.

Применение ИПЛ при установке на подвижных носителях имеет особенность, состоящую в том, что ось диаграммы направленности излучения может менять свое угловое положение относительно оптических элементов тракта передачи луча и системы его формирования. Поэтому при практическом использовании ИПЛ в таких системах необходимо иметь средства контроля углового положения луча и его коррекции.

Прибор для визуализации оптической оси излучения обеспечивает не только слежение за динамикой уходов оси излучения ИПЛ от первоначального положения, но и позволяет прогнозировать последующие отклонения и корректировать их до начала следующего импульса, в результате чего оси направленного излучения импульсно-периодического и маркерного лазеров оказываются совмещенными.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, выражается в повышение точности системы автоюстировки под направленное излучение ИПЛ.

Указанный технический результат достигается тем, что в приборе для визуализации оптической оси излучения ИПЛ, установлен котировочный лазер, который посылает в канал совмещения осей ИПЛ и маркерного луча импульсы с частотой следования, на порядок превышающую частоту следования импульсов ИПЛ. Тем самым, появляется возможность отрабатывать угловые уходы до начала следующего импульса ИПЛ.

Полезная модель относится к оптическим приборам и может быть использовано в целях автоюстировки направления излучения импульсно-периодического лазера (ИПЛ).

Известно устройство сопряжения осей с системой автоюстировки (САЮ) для лазерной локационной системы.

Для стабилизации оси излучения ИПЛ нужен непосредственный контроль за качеством юстировки зеркал резонатора ИПЛ и возможность управления ими.

Для решения этой задачи ранее была предложена следующая схема (Фиг.1). В тени выходного зеркала ИПЛ 1 (Фиг.1) устанавливается призма полного внутреннего отражения 3. На призму падает когерентный свет лазера 2 (маркера) видимого диапазона спектра так, чтобы отразившись от призмы, он распространялся соосно с излучением ИПЛ 1. Далее на пути излучения лазеров устанавливается плоскопараллельная пластина 8, отклоняющая часть падающего света под углом 90°. Отклоненный свет проходит через объектив 7, и фокусируется на фотоприемниках (ФП). Один ФП служит для регистрации излучения видимого спектра 6, другой - инфракрасного 4. Для разделения сигналов от двух лазеров используется еще одна плоскопараллельная пластинка с напылением 5, не пропускающим видимый свет.

Система обеспечивает слежение за динамикой уходов оси излучения ИПЛ от первоначального положения.

В электронном блоке определяется их угловое рассогласование, которое отрабатывается дефлектором. [1].

Недостатком устройства сопряжения осей (УСО) является невозможность совместить оси излучения лазеров к моменту следования следующего импульса импульсно-периодического лазера и отрабатывание угловых уходов по последнему импульсу с последующей корректировкой.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного УСО является частота реагирования САЮ на блок регистрации импульсов. Система регистрируют импульсы ИПЛ с частотой следования импульсов - 20 Гц, а отрабатывает их с частотой 2 Гц, таким образом, происходит постоянное запаздывание отработки угловых уходов.

Сущность полезной модели заключается в совмещении осей направленного излучения импульсно-периодического и маркерного лазеров. Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, выражается в повышении точности системы автоюстировки под направленное излучение импульсно-периодического лазера.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном приборе для визуализации оптической оси излучения ИПЛ, установлен котировочный лазер, расположенный в точке «полюса» (для неустойчивого конфокального резонатора на оси излучения существует некая точка «полюса»; направляя луч из этой точки так. чтобы он имел возможность дважды пройти сквозь резонатор, отражаясь попеременно от обоих зеркал, можно наблюдать, как луч будет возвращаться в точку полюса С; это условие всегда будет выполняться для источника, расположенного на оси), посылает в канал совмещения осей ИПЛ и маркерного луча импульсы с частотой следования, на порядок превышающую частоту следования импульсов ИПЛ. Тем самым, появляется возможность отрабатывать угловые уходы до начала следующего импульса ИПЛ.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены: Фиг.2 - функциональная (оптическая) схема прибора для визуализации оптической оси); Фиг.3 - временные характеристики, поясняющие работу устройства.

Ось излучения 1 должна строго совпадать с осью ИПЛ (Фиг.2). Для этого в систему введен приемник излучения 5. при помощи которого можно осуществлять контроль за осями излучения котировочного лазера 24 и 1.

При точных положениях зеркал 11, 12, 13 сигналы, поступающие с 17. 20 и 5 от 24 будут иметь нулевые положения. При совпадении осей излучения 1 и 24, и соответственно ИПХЛ, сигналы, поступающие на 5 от 24 и 1 будут совмещены, либо находиться на площадке 5 каждый в своем нулевом положении.

Для дифференциации сигналов, поступающих на 5, один из них, в нашем случае сигнал с 24, будет промодулирован при помощи акусто-оптического модулятора 23. 1 и 24 располагаются друг напротив друга. Для совмещения двух сигналов на одном ФП излучение лазеров отклоняется светоделительным кубом 8 в противоположные стороны. В одной стороне располагается 5, в другой - уголковый отражатель - триппель-призма (ТП) 9, возвращающая лучи обратно. Таким образом, лучи 1, отклоненные в сторону ТП. попадают на площадку 5 также, как если бы были отклонены ортогональным светоделителем. Для этого требуется, чтобы пучок лучей, падающий на ТП был параллельный.

Для согласования двух сигналов, поступающих на 5 пучок лучей, идущий от 24 должен приходить параллельный на 8. С этой целью, на пути лучей, идущих к 8 от 24 и 1 устанавливаются линзы 10 и 3, выступающие в роли коллиматоров.

Для того, чтобы маркерный луч, расширенный линзой 2 - к диаметру маркерного луча предъявляются требования не менее 8-10 мм - не фокусировался 2, а сохранял свои размеры, указывая направление распространения излучения ИПЛ, в центре 10 имеется апертурное отверстие, пропускающее излучение 1, не ограничивая его размеров.

Расширение и коллимация маркерного луча достигнуто посредством телескопического преобразования линзами 2 и 3.

Клиновой дефлектор 4 предназначен для отработки угловых рассогласований (уводов) по двум координатам. Эти уводы могут определяться как нестабильность положения оси излучения от импульса к импульсу, так и температурными уводами конструкции.

На Фиг.3 изображены 3 импульса ИПЛ и множество контрольных импульсов, идущих от зеркал резонатора, и информирующих о положении зеркал. Красные штрихи говорят о возмущенной среде после импульса, по ним не желательно проводить анализ. Далее среда успокаивается и перед началом следующего импульса уже можно знать об отклонении оси излучения ИПЛ и вернуть зеркалам нужное положение.

Осуществление полезной модели обеспечивает повышенную точность автоюстировки под направленное излучение импульсно-периодического лазера. Система управления стабилизацией оси отрабатывает сигналы с частотой как минимум в два раза быстрее частоты следования импульсов ИП-лазера. Поэтому до начала следующего импульса ось излучения и ось лазера-маркера оказываются совмещенными.

Список используемых источников:

1. Гезисы докладов, III Научно-техническая конференция, «Радионтические технологии в приборостроении», г.Сочи, 2005 г.

Прибор для визуализации оптической оси излучения импульсно-периодического лазера (ИПЛ), содержащий два фотоприемника оценки положения зеркал резонатора ИПЛ и приемник излучения, осуществляющий контроль за осями излучения промодулированного сигнала юстировочного (ЮЛ) и контрольно-маркерного (КМЛ) лазеров, а также светоделительный куб и триппель-призму для совмещения сигналов от КМЛ и ЮЛ, и клиновой компенсатор, обеспечивающий перенастройку системы, позволяет стабилизировать ось резонатора ИПЛ между импульсами излучения ИПЛ за счет информации от КМЛ, полученной на фотоприемнике с частотой следования, значительно превышающей частоту излучения ИПЛ.