Светоотклоняющее устройство

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах для отклонения световых лучей. Целью изобретения является обеспечение параллельного смещения луча. Устройство содержит рабочее тело 1, электроды 2, подключенные к источнику напряжения 3, источник света 4, призмы ввода и вывода излучения и сегмент цилиндрической линзы 7 с параболическими зеркальными поверхностями 8. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 G 02 F 1/29

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СВЕТООТКЛОНЯ10ЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах для отклонения световых лучей. Целью изобретения является обеспечение параллельного смещения луча. Устройство содержит рабочее тело 1, злектроды 2, подключенные к источнику

3 напряжения, источник 4 света, приз-. мы ввода и вывода излучения и сегмент 7 цилиндрической линзы с параболическими зеркальными поверхностями 8. 2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П<НТ СССР (21) 4331905/31-25 (22) 06.07.87 (46) .15.08.89. Бюл. h» 30 (72) В.И. Анисимов и Ю.С. Кузьминов (53) 535. 241. 13 (088.8) (56) Патент США В 4097123, кл. G 02 F 1/16, 1978.

Патент С1пА У 4090779, кл. G 02 F 1/16, 1978.

„„SU„„1500971 А 1 СР

CO сО

dq = Lkn rE

3 15009

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть ис- пользовано в оптических системах для отклонения световых лучей.

Цель изобретения — увеличение диаметра отклоняемого луча.

На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг, 2 — то же, вид снизу.

Устройство содержит рабочее тело

1, электроды 2, подключенные к источнику 3 напряжения, источник 4 света, призму 5 ввода излучения, призму 6 вывода излучения и сегмент 7 цилиндрической линзы с йараболическими зеркальными поверхностями 8.

Рабочее тело 1 выполнено из электрооптического материала, у которого под действием приложенного напряжения происходит поворот оптической индикатрисы в плоскости фиг. 1.

Источник 4 света содержит лазер, телескопическую систему для расширения пучка, поляризатор и диафрагму. 25

Телескопическая система анаморфотная, она предназначена для формирования сечения пучка в виде прямоугольника с длиной стороной, параллельной плоскости фиг. 1. Излучение плоскополяризованное с электрическим вектором, лежаЩем в плоскости поворота индикатрисы рабочего тела 1. Диапазон используемых дпин волн - видимая и инфракрасная области.

Призмы 5 и 6 предназначены для согласования оптических сред кристалла и воздуха.

Сегмент 7 цилиндрической линзы выполнен из стекла. Поверхности 8— параболические, Линия (точка) 9 глав- 40 ных фокусов поверхностей 8 расположе- на на середине плоскости рабочего тела, контактирующей. с плоской поверхностью сегмента.

Устройство работает следующим об- 45 разом.

Световой пучок 10 с прямоугольным сечением поступает от источника 4 света через призму 5 в рабочее тело 1.

Входной луч светового пучка 10 50 образует угол с нормалью к образующей цилиндрического сегмента 7, отличный от нуля, поэтому оптический путь луча внутри. устройства представляет восьмиобразную многовитковую 55 ломаную линию, которая начинается на призме 5 и заканчивается на призме 6.

После призмы 5 световой пучок проходит путь (по центральному лучу) 71 4 через точки 11, 12, 13, 14, 16 и попадает в точку 17, после. которой луч уходит на следующий виток, заканчивая его в точке 18, а на последнем витке проходит выходную призму

6, попадая в нулевое выходное положение 19. При этом на линии (точке) главных фокусов поверхностей 8 выполняется условие Брюстера, в результате чего потерь света на отражение нет, а в точках 17 и 18 выполняется .условие полного внутреннего отражения, Таким образом, потери энергии связаны практически только с поглощением в стекле, которое не превышает 5Х на 1 м оптического пути (вторая категория по показателю ослабления света). Расстояние между точками 17 и 18 равно высоте, сечения пучка света.

При подаче напряжения на электроды 2 в рабочем теле 1 возникает индуцированное двупреломление, равное и С sin24

2 где и — показатель преломления луча, распространяющегося под углом

r ... .— электрооптический коэффици1) ент;

Š— напряженность электрического поля.

В результате луч света испытывает индуцированную рефракцию в точках

11, 12, 9 и 16, причем все отклонения синфазны, а также согласованы с путем в цилиндрическом сегменте 7.

Угол отклонения луча в точках 9 и 11 равен

d p«= 2 Лп/ri tg q, а в точках 12 и 16, угол отклонения луча равен 1 ч 16 2 Д n/Ï ctg qó где дЦ.— угол отклонения луча отt дельной гранью.

Суммируя отклонения, получаем значение отклонения а ц. луча за l один проход рабочим телом

Ills, = 4 и r Е

Следовательно, полный угол и V дефлекции.в воздухе будет равен где k — число витков.

5 15009

Луч света, выйдя из дефлектора, попадает в положение 20, а. при смене знака напряжения — в положение

21. При.этом он практически не смещается в выходной апертуре, т.е. ширина пучка может быть соизмерима с шириной катета призмы 5, а виньетирование отсутствует.

Приведем численные оценки. Пусть рабочая длина волны Л = 1 06 мкм, диаметр пучка 1 мм. Иатериал цилиндрического сегмента — стекло К8 (и = 1,506), материал,.рабочего тела — ниобат бария-натрия (n = 2 20

У 15 в интересующем нас направлении) °

Размеры рабочего тела: 4,5 3 ммЯ, высота 5 мм. Угол падения луча на границу кристалл — стекло составляет: в стекле (= 55 40, в кристалле о р-- 34 20, при этом выполняется усо 20 ловие Брюстера, Значение электрооптического коэффициента r.< = 80

x10 м/В на Я = 1,06 мкм при комнатной температуре. Следовательно, d.gð <у = Оу,35k E I кв/cM )

Например, при Е = 20 кВ/см и К = 3

Д = 24 град, а при смене знака напряжения — 48 град.

Таким образом, при сохранении параметров отклонения устройство позволяет работать с пучками значительного диаметра и эффективно использовать объем рабочего тела.

Предлагаемое устройство может

35 быть эффективно использовано в ка7 11g

71 6 честве самостоятельного узла в оптических системах обработки изображений и коммутации оптических сигналов, в оптических запоминающих устройства и т.п. Твердотельная жесткая конструкция предлагаемого устройства не чувствительна к вибрации, что позволяет устанавливать устройство в транспортируемые приборы. Иатериалы, использованные в устройстве, обладают высокой лучевой прочностью, поэтому возможно применение предлагаемого устройства в проекторах.

Формула изобретения

Светоотклоняющее устройство, со- . держащее электрооптическое рабочее тело с электродами, подключенными к источнику напряжения, призмы ввода и вывода излучения, расположенные на рабочем теле, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения, диаметра отклоняемого луча, в устройство введен сегмент цилиндрической линзы с параболическими зеркаль" ными поверхностями, направленными встречно, установленными так, что образующая линзы параллельна боковым граням рабочего тела, а общая линия главных фокусов параболических поверхностей расположена на середине плоскости рабочего тела, контактирующей с плоской поверхностью сегмента цилиндрической линзы.

Составитель Б.Ульянов

Техред М.Ходанич Корректор И.Пожо

Редактор А.Ревин

Заказ 4862/4 1 Тираж 513 Подписное

ВНИНПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101