ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК H01S5/40 G02B27/09 

Предлагаемое изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к оптическим лазерным системам излучения.

Известны оптические системы, осуществляющие суммирование оптического излучения или коррекцию формы светового потока лазеров и используемые в источниках излучения, например, в системах передачи информации (см. 1. Патент РФ № 2148850, М. кл. G 02 B 27/30, G 02 B 27/09, опубл. 10.05.2000 г., 2. Патент РФ № 2182346, М. кл. G 02 B 27/09, H 01 S 5/40, опубл. 10.05.2002 г., 3. Заявка РФ № 2000116306, М. кл. G 02 B 27/09, H 01 S 5/40, опубл. 20.05.2002 г., 4. Патент РФ № 2172972, М. кл. G 02 B 27/09, H 01 S 5/40, опубл. 27.08.2001 г., 5. Патент РФ № 2165097, М. кл. G 02 B 27/09, H 01 S 5/40, опубл. 10.04.2001 г., 6. Патент РФ № 2176097, М. кл. G 02 B 27/09, G 11 В 7/125, G 11 B 7/135, опубл. 20.11.2001 г., 7. Патент ФРГ № 10209605 (WO 02082164), М. кл. G 02 B 27/09, опубл. 10.10.2002 г., 8. Патент Японии № 2002196278, М. кл. G 02 B 27/09, H 01 S 3/10, опубл. 12.07.2002 г., 9. Патент Японии № 2002049002, М. кл. G 02 B 27/09, В 23 К 26/06, G 02 F 1/135, H 01 S 5/00, H 01 S 5/06, H 01 S 5/40, опубл. 15.02.2002 г., 10. Заявка РФ № 98110387, М. кл. G 02 B 27/09, опубл. 10.04.2000 г., 11. Международная заявка WO 03005104, М. кл. G 02 B 27/09, опубл. 16.01.2003 г.).

Упомянутые системы используют для суммирования излучения лазера или коррекции формы излучения различные дополнительные оптические элементы, такие как сферические линзы (см. заявку РФ № 98110387), объективы и призмы (см. патент РФ № 2148850), коллимирующие объективы и систему оптических клиньев (см. патент РФ № 2182346 и заявку РФ № 2000116306), плоскопараллельные пластины и цилиндрическую линзу (см. патент РФ № 2176097 и патент ФРГ № 10209605), коллимирующие объективы и фокусирующие линзы (см. международную заявку WO 03005104, патент Японии № 2002196278, патент Японии № 2002049002), призму, входная грань которой расположена перпендикулярно оптическим осям пучков излучения (см. патенты РФ № 2172972 и 2165097).

За прототип выбран патент РФ № 2165097, в котором имеется, по крайней мере, два излучающих источника с излучающими полосками, отображающее средство, помещенное между излучающими источниками и зоной фокусировки и содержащее средство формирования излучения, включающее средства коллимирования излучения и средство фокусировки излучения. Центры излучающих полосок излучающих источников преимущественно расположены в плоскости, перпендикулярной длинным сторонам излучающих полосок. Оптическая длина от выходного торца каждого из излучающих источников до зоны фокусировки равна (L ± ΔL), где ΔL - отклонение оптической длины, составляющее не более 10% от L. Средство формирования излучения содержит, по крайней мере, одно средство переноса излучения, обладающее, по крайней мере, на части своей протяженности возможностью смешивания излучений от излучающих источников. Средства коллимирования излучения выполнены в виде средств, коллимирующих излучение в плоскостях, параллельных коротким сторонам излучающих полосок, и размещенных со стороны излучающих источников для каждого из них, и средства, коллимирующего излучение в плоскости, параллельной длинным сторонам излучающих полосок, и помещенного после средства переноса.

Данная конструкция обеспечивает увеличение яркости и плотности выходной мощности, уменьшение потерь излучения и увеличение эффективности работы на разных длинах волн, а также упрощение юстировки и технологии изготовления и уменьшение габаритов и веса.

Однако использование всеми перечисленными системами, включая прототип, дополнительных оптических элементов, необходимых для суммирования световых потоков, требует дополнительных юстировок и осуществления высокоточных операций по их установке, что значительно увеличивает стоимость этих систем.

Задачей изобретения является создание оптического излучателя с суммированием излучений от независимых источников, не содержащего дополнительных оптических элементов, суммирующих световой поток и требующих сложных юстировок и высокоточных операций по их установке, что приведет к снижению его стоимости.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в источник излучения, содержащий основной полупроводниковый лазер и оптическую систему формирования требуемых оптических характеристик светового излучения, введен дополнительный полупроводниковый лазер, идентичный по оптическим и механическим характеристикам основному полупроводниковому лазеру, установленный от него на расстоянии порядка размеров излучающей части лазера в пределах кружка рассеяния оптической системы симметрично относительно оптической оси источника излучения.

При этом в предложенном источнике излучения излучающие поверхности основного и дополнительного лазеров могут иметь форму излучающих полосок, длинные стороны которых установлены параллельно друг другу на расстоянии порядка длины излучающей полоски.

Оптическая система формирования требуемых оптических характеристик светового излучения может быть выполнена, например, в виде объектива.

Кроме того, основной и дополнительный лазеры могут быть снабжены теплоотводами, установленными с противоположных сторон оптической оси источника излучения симметрично ей.

Введение в предлагаемый источник излучения дополнительного полупроводникового лазера, идентичного основному полупроводниковому лазеру, устанавливаемого от основного на расстоянии порядка размеров излучающей части лазера симметрично относительно оптической оси источника излучения, позволяет увеличить мощность и равномерность светового излучения, т.к. освещенности, создаваемые каждым из лазеров, суммируются в приемнике оптического излучения.

При этом отпадает необходимость в использовании дополнительных суммирующих оптических элементов, как это осуществляется в известных оптических системах, не требуется сложных юстировок и операций по их установке. В результате повышается надежность работы источника излучения и снижается его стоимость.

На чертеже изображен вид предлагаемого источника излучения вдоль оптической оси со стороны оптической системы формирования требуемых оптических характеристик светового излучения, в качестве которой в данном примере выполнения предлагаемого источника излучения использован объектив. Устройство содержит основной и дополнительный полупроводниковые лазеры 1 и 2 соответственно, установленные симметрично относительно оптической оси устройства на расстоянии 1 порядка размера излучающей части лазера. На чертеже показаны также излучающие поверхности 3 и 4 основного и дополнительного полупроводниковых лазеров соответственно, входящая в устройство система 5 формирования требуемых оптических характеристик светового излучения, в виде объектива, установленного на оптической оси источника излучения, и теплоотводы 6 и 7, которыми могут быть снабжены основной 1 и дополнительный 2 полупроводниковые лазеры соответственно, расположенные с противоположных сторон оптической оси источника излучения симметрично ей.

Рассмотрим работу предлагаемого источника излучения. Каждый из лазеров 1 и 2, установленных на расстоянии от фокальной плоскости, обеспечивающем формирование кружка рассеяния требуемых размеров, создает самостоятельный поток излучения, проходящий через объектив 5 и формирующий изображение излучающих поверхностей лазеров в плоскости фотоприемника. Причем, поскольку оба лазера 1 и 2 расположены в пределах кружка рассеяния оптической системы, их изображения в фотоприемнике совмещаются, создавая суммарное изображение.

Для реализации предлагаемого устройства могут быть использованы полупроводниковые лазеры, например, типа 55345 (см. Каталог фирмы Hamamatsu “Photodiodes”, Oct. 1999T, printed in Japan).

Оптическая система формирования требуемых оптических характеристик светового излучения в предлагаемом источнике излучения может представлять собой объектив, например, от теодолита ОМТ-30 (см. кн. Отечественная маркшейдерия и горная геомеханика, под ред. М.И.Щадова - Москва, “Недра”, 1987, стр.130).

Предлагаемое изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к оптическим лазерным источникам излучения. Технический результат - создание источника излучения, не содержащего дополнительных оптических элементов, суммирующих световой поток, и, как следствие, не требующего сложных юстировок и высокоточных операций по их установке, что обеспечит снижение его стоимости. Предложен источник излучения, содержащий основной полупроводниковый лазер и оптическую систему формирования требуемых оптических характеристик светового излучения, например, объектив. Введен дополнительный полупроводниковый лазер, идентичный по своим оптическим и механическим характеристикам основному полупроводниковому лазеру, установленному от последнего на расстоянии порядка размеров излучающей части лазера в пределах кружка рассеяния оптической системы симметрично относительно оптической оси источника излучения. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Источник излучения, содержащий основной полупроводниковый лазер и оптическую систему формирования требуемых оптических характеристик светового излучения, например объектив, отличающийся тем, что введен дополнительный полупроводниковый лазер, идентичный по своим оптическим и механическим характеристикам основному полупроводниковому лазеру, установленный от него на расстоянии порядка размеров излучающей части лазера в пределах кружка рассеяния оптической системы симметрично относительно оптической оси источника излучения.2. Источник излучения по п.1, отличающийся тем, что излучающие части основного и дополнительного полупроводниковых лазеров могут быть выполнены в виде излучающих полосок, длинные стороны которых установлены параллельно друг другу на расстоянии порядка длины излучающей полоски.3. Источник излучения по п.1, отличающийся тем, что основной и дополнительный полупроводниковые лазеры снабжены теплоотводами, установленными с противоположных сторон оптической оси источника излучения симметрично ей.