ЗЕРКАЛЬНАЯ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ НАСАДКА ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 1995 года по МПК G02B23/02 G02B17/06 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может найти применение как в лазерно-локационных системах, так и в многоканальных фотометрах и предназначено, в частности, для использования в качестве зеркальной телескопической насадки для лазерного приемопередающего устройства на нескольких (в том числе и на одной) длинах волн в оптическом диапазоне спектра.

Известно устройство, каналы в котором выполнены как самостоятельные конструктивные узлы с параллельными оптическими осями, причем канал излучения включает в себя телескопическую систему, состоящую из двух коллимированных зеркал, а канал приема приемное внеосевое зеркало [1]
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная тем, что каналы выполнены как самостоятельные узлы, каждый из которых имеет собственные оптические элементы. Указанные недостатки связаны также с неудобством выставления параллельности оптических осей каналов и с поддержанием этой параллельности в условиях изменяющихся внешних воздействий (перепад температур, транспортная вибрация, ветровые нагрузки и др.).

Известно также устройство, включающее телескоп, состоящий из вогнутого зеркала и основного зеркала с отверстием в центре, которое оптически разделено на четыре не налагающихся друг на друга части световые сектора (субапертуры), предназначенные два для излучения, два для приема (т.е. для независимых приемников) [2]
Недостатком известного устройства является громоздкость, сложность конструкции телескопической насадки, обусловленная тем, что излучающие и приемные секторы оптических каналов пространственно разнесены, что приводит к существенному увеличению габаритов коллимирующей зеркальной оптической насадки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, включающее зеркальную приемопередающую насадку, состоящую из двух вогнутых внеосевых коллимирующих зеркал [3]
Недостатком известного устройства является использование одних и тех же участков поверхности зеркал, общих для зондирования и приема коллимированных световых лучей, что вызывает в связи с этим световую засветку из канала излучения в канал приема световыми лучами, отраженными в направлении назад по оси от этих общих поверхностей.

Целью изобретения является создание светонезависимых и параллельных между собой и оптической осью насадки нескольких оптических каналов (минимум двух излучения и приема).

Цель достигается за счет того, что в известное устройство, содержащее два последовательно установленных зеркала, одно выпуклое или вогнутое, а другое вогнутое, дополнительно введены плоские зеркала (не менее одного), каждое из которых установлено за вогнутым зеркалом под углом к оптической оси насадки и выполнено с отверстием, центр которого смещен относительно оптической оси на величину h, удовлетворяющую условию:
0,5 ˙ d < h < 0,5 ˙ D, где D и d диаметры проекций плоского зеркала и отверстия в нем на плоскость, перпендикулярную оптической оси, другим отличием предлагаемого устройства является то, что плоские зеркала выполнены в виде граней многогранника.

На чертеже схематически изображена двухлучевая зеркальная телескопическая насадка для лазерного приемопередающего устройства и ход оптических лучей в ее меридиональном сечении.

Телескопические зеркала, входящие в насадку, могут иметь различные формы поверхностей, описываемые как параболоидом вращения, сферой, так и в виде нетрадиционных поверхностей, задаваемых в параметрической форме, и т.д. При этом зеркала могут быть осевыми и внеосевыми, важным является их свойство быть телескопической (афокальной) системой, использующей коллимированные пучки излучения.

Предлагаемая насадка содержит выпуклое параболическое зеркало 1 или вогнутое параболическое зеркало 1' (изображена отражающая поверхность), вогнутое параболическое зеркало 2 с отверстием в центре (изображена отражающая поверхность), F₁ и F₂ соответственно фокусы зеркал 1 и 2, плоские зеркала 3 и 3', соединенные друг с другом и установленные под углом к оптической оси насадки, h и h' смещение центра отверстия в плоских зеркалах, d и d' соответствующие диаметры отверстий в плоских зеркалах, определяют максимальные световые размеры каналов излучения, D световой диаметр (входной зрачок) для принимаемых лучей, λ и λ' длины волн, ХОY система координат.

Телескопическая насадка работает следующим образом.

Параллельные световые пучки каналов излучения λ и λ' проходят через отверстия соответственно диаметром d и d' в наклонном зеркале 3 и 3', центры которых смещены параллельно оптической оси насадки на расстояние h и h' от нее, и после отражения от выпуклого зеркала 1 (или вогнутого зеркала 1') с фокусом F₁ поступают на зеркало 2 с фокусом F₂ и после отражения от него выходят параллельным пучком параллельно оптической оси.

Каналы приема оптического излучения образованы зеркалами 2 1 и соответственно наклонными зеркалами 3 и 3' и работают следующим образом. Световые параллельные лучи принимаются зеркалом 2, затем зеркалом 1, поступают на зеркало 3 или 3', отражаются от них на приемники (не показаны).

При этом для приема излучения достигается использование всей поверхности коллимирующих зеркал за исключением небольших зон, используемых каналами излучения. Отраженные от поверхности в направлении назад параллельно оси световые лучи не попадают в приемные каналы (они возвращаются на излучатели) благодаря разнесенному в пространстве (базовому) расположению параллельных между собой и оптической оси насадки световых каналов излучения и приема, что позволяет таким образом снять засветку и сделать каналы светонезависимыми.

Отраженные (рассеянные) световые лучи от поверхности зеркал под другими направлениями (не в направлении назад по оси) теоретически тоже могут давать световую засветку, но на практике она (световая засветка) оказывается настолько незначительной, что соизмерима или не превышает существующий шумовой сигнал приемного канала.

Использование: в лазерно-локационных системах. Сущность изобретения: в зеркальную телескопическую насадку для лазерного приемопередающего устройства, содержащую два последовательно установленных зеркала, введены плоские зеркала, установленные за вогнутым зеркалом под углом к оптической оси и выполненные с отверстием, центр которого смещен относительно оптической оси, причем плоские зеркала могут быть выполнены в виде граней многогранника. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ЗЕРКАЛЬНАЯ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ НАСАДКА ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащая два последовательно установленных зеркала, одно выпуклое или вогнутое, а другое вогнутое, отличающаяся тем, что введены N плоских зеркал, каждое из которых установлено за вогнутым зеркалом под углом к оптической оси насадки и выполнено с отверстием, центр которого смещен относительно оптической оси на величину h, удовлетворяющую условию 0,5d < h < 0,5D где D и d диаметры проекций плоского зеркала и отверстия в нем на плоскость, перпендикулярную оптической оси насадки. 2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что плоские зеркала выполнены в виде граней многогранника.