ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА ТЕЛЕОРИЕНТАЦИИ ОБЪЕКТА Российский патент 2018 года по МПК G01S17/02 

Лазерная система телеориентации (далее ЛСТ) относится к лазерной технике и предназначена для формирования информационного поля лазерных систем телеориентации и навигации, оптической связи и может быть использована при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, проводке судов через узости или своды мостов, дистанционном управлении робототехническими устройствами в опасных для человека зонах и т.п.

Известно изобретение - лазерная система телеориентации, патент РФ №2619827, которая состоит из последовательно установленных лазера, двухкоординатного акустооптического дефлектора, содержащего две анизотропные акустооптические ячейки, развернутые друг относительно друга на 90°, блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения, поляризационного светоделительного призменного блока, телескопа и измерительного канала, состоящего из телескопа и фотоприемника. Поляризационный светоделительный призменный блок состоит из призмы в виде параллелограмма БС-0 с приклеенными к отклоняющим излучение граням прямоугольной призмы АР-90 и прямоугольной призмы БкР-180 с крышей на катете, при этом отражающие грани БС-0 имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней.

Данная лазерная система телеориентации имеет один недостаток - длинный поляризационный светоделительный призменный блок, что может привести к его разрушению в случае:

- приклейки его по длине к корпусу из материала с другим температурным коэффициентом линейного расширения;

- мощного механического и акустического воздействия при производстве артиллерийского выстрела или взрыва вблизи ЛСТ (импульс до 40 g).

Для устранения вышеуказанного недостатка автором предлагается разделить поляризационный светоделительный призменный блок, описанный в патенте №2619827, на две части, при этом для разворота лазерного излучения в измерительный канал использовать пентапризму БП-90°. Это позволит повысить надежность ЛСТ в боевых условиях. Кроме этого, разделение поляризационного светоделительного призменного блока на две части позволяет укоротить измерительный канал, если разместить пентапризму БП-90° между линзами телескопа измерительного канала.

Технический результат направлен на создание двухканальной лазерной системы телеориентации объекта с повышенной надежностью ЛСТ в боевых условиях.

Технический результат достигается тем, что по ходу лазерного излучения после блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения устанавливается поляризационный светоделительный призменный блок, который выполнен в виде призмы БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двумя призмами АР-90° и пентапризмы БП-90°, расположенной по ходу лазерного излучения, направленного в измерительный канал.

Сущность предлагаемой лазерной системы телеориентации поясняется чертежом.

На фигуре 1 представлена лазерная система телеориентации объекта.

Автором предлагается лазерная система телеориентации объекта, представленная на фигуре 1, которая состоит из последовательно установленных лазера 1, двухкоординатного акустооптического дефлектора, содержащего две анизотропные акустооптические ячейки 2 и 3, развернутые друг относительно друга на 90°, блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения 4, поляризационного светоделительного призменного блока 5, телескопа 6 и измерительного канала, состоящего из пентапризмы БП-90° 7, телескопа 8 и фотоприемника 9. Поляризационный светоделительный призменный блок 5 состоит из призмы в виде параллелограмма БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двух прямоугольных призм АР-90°, при этом отражающие грани БС-0° имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней.

Лазерная система телеориентации объекта работает следующим образом: лазерное излучение от лазера 1, проходя через две акустооптические ячейки 2 и 3, отклоняется в двух плоскостях. Далее лазерное излучение проходит через блок управления плоскостью поляризации лазерного излучения 4 (например, электрооптический кристалл), который, в зависимости от подачи управляющего сигнала, работает в двух режимах - разворот плоскости поляризации излучения на 90° или без разворота плоскости поляризации лазерного излучения. Далее по ходу лазерного излучения установлен поляризационный светоделительный призменный блок 5, который состоит из призмы в виде параллелограмма БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двух прямоугольных призм АР-90°, при этом отражающие грани БС-0 с имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней. В зависимости от положения линейной поляризации лазерное излучение или проходит поляризационный светоделительный призменный блок 5 насквозь без изменения и формирует канал II, или отражается от двух граней поляризационного светоделительного призменного блока 5 и формирует канал I. После поляризационного светоделительного призменного блока 5 в канале II для работы ЛСТ на близком расстоянии установлен телескоп 6, работающий на уменьшение, что позволяет увеличить углы отклонения лазерного излучения и увеличить расходимость лазерного излучения. Известно, что поляризационно-избирательное покрытие имеет высокий коэффициент отражения (80÷99%) для линейно-поляризованного лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающей грани, и может частично отражать (1÷10%) лазерное излучение, электрический вектор которого перпендикулярен плоскости отражающей грани (Э.С. Путилин, Оптические покрытия. // Учебное пособие. - НИУ СПбГУ ИТМО. - 2012). Такой вид поляризационно-избирательного покрытия позволяет направлять часть лазерного излучения из каналов I и II в измерительный канал. Пентапризма БП-90° 7 независимо от наклона и разворота отклоняет лазерное излучение на 90° в измерительный канал, который состоит, из последовательно установленных телескопа 8 и фотоприемника 9. Телескоп 8 работает на уменьшение и настраивается подобно длиннофокусной линзе, в фокусе которой располагается диафрагма фотоприемника 9.

В качестве блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения 4 можно использовать электрооптический кристалл или акустооптический дефлектор с постоянной ультразвуковой частотой. При использовании акустооптического дефлектора в качестве вращателя плоскости поляризации лазерного излучения, необходимо одну призму АР-90° поляризационного светоделительного призменного блока 5 выполнить с корректирующим оптическим клином, так как при выключенном и включенном акустооптическом дефлекторе лазерные пучки распространяются под разными углами друг к другу (нулевой и первый порядки дифракции).

Если необходимо, чтобы измерительный канал был короче, то достаточно разместить первую фокусирующую линзу телескопа 8 между поляризационным светоделительным призменным блоком 5 и пентапризмой 7.

Кроме этого, для возможности юстировки оптических осей необходимо в каналах I, II и перед линзой телескопа измерительного канала установить по паре оптических клиньев.

Кроме этого, для увеличения дальности управления необходимо на выходе канала I установить телескоп, увеличивающий апертуру выходного лазерного пучка и, следовательно, уменьшающий его расходимость.

Лазерная система телеориентации состоит из последовательно установленных лазера, двухкоординатного акустооптического дефлектора, блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения, поляризационного светоделительного призменного блока, телескопа и измерительного канала, состоящего из телескопа и фотоприемника. Поляризационный светоделительный призменный блок выполнен в виде призмы БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двух призм АР-90°. Отражающие грани БС-0° имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней. В измерительном канале по ходу лазерного излучения перед телескопом или после первой линзы телескопа расположена пентапризма БП-90°. Технический результат - повышение надежности лазерной системы телеориентации в боевых условиях. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Лазерная система телеориентации объекта, состоящая из последовательно установленных - лазера, двухкоординатного акустооптического дефлектора, состоящего из двух анизотропных акустооптических ячеек, развернутых друг относительно друга на 90°, блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения, поляризационного светоделительного призменного блока, телескопа и измерительного канала, состоящего из телескопа и фотоприемника, отличающаяся тем, что поляризационный светоделительный призменный блок выполнен в виде призмы БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двух призм АР-90°, при этом отражающие грани БС-0° имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней, кроме этого, в измерительном канале по ходу лазерного излучения перед телескопом расположена пентапризма БП-90°.

2. Лазерная система телеориентации объекта, состоящая из последовательно установленных - лазера, двухкоординатного акустооптического дефлектора, состоящего из двух анизотропных акустооптических ячеек, развернутых друг относительно друга на 90°, блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения, поляризационного светоделительного призменного блока, телескопа и измерительного канала, состоящего из телескопа и фотоприемника, отличающаяся тем, что поляризационный светоделительный призменный блок выполнен в виде призмы БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двух призм АР-90°, при этом отражающие грани БС-0° имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней, кроме этого, в измерительном канале по ходу лазерного излучения после поляризационного светоделительного призменного блока расположена первая линза телескопа измерительного канала и затем расположена пентапризма БП-90°.