СПЕКТРАЛЬНОЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2024 года по МПК G02B27/10 

Описание патента на изобретение RU2823079C1

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение, как указано в формулировке этого описания, относится к спектральному расщепительному устройству, обеспечивающему преимущества и признаки, подробно описанные ниже, которые представляют собой усовершенствование уровня техники в области его применения.

В частности, объект изобретения относится к спектральному расщепительному устройству, которое, на основе принципа фильтра Лио, позволяет увеличить удельную мощность луча источника света, например лазера, благодаря линейному наложению двух пар лучей, объединенных ортогональной поляризацией, за счет использования двулучепреломляющих и/или дисперсионных оптических элементов, например, кристалла кальцита с необходимой толщиной для контролируемого изменения длины волны, в результате чего оба луча имеют одинаковую поляризацию и, таким образом, обеспечивается их линейное наложение, что, в свою очередь, позволяет последовательно повторять процесс, снова объединяя линейно наложенные лучи с другими лучами, подвергающимися такому же воздействию, при этом оборудование содержит пластину оптического блока для обеспечения возможности осуществления указанного воздействия за счет включения дополнительных элементов, таких как внешний резонатор, обеспечивающий большую полость и особые условия резонанса, в зависимости от необходимости, на полученном выходном луче.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область применения настоящего изобретения относится к сектору промышленности, связанному с производством устройств и компонентов для светоизлучающего оборудования, например лазерных, светодиодных (LED) или других технологий.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Как известно, когда свет проходит через двулучепреломляющую среду, луч может быть разбит на две поляризационные компоненты по отношению к оптической оси среды, каждая из которых имеет разные показатели преломления, что приводит к относительному фазовому сдвигу между двумя компонентами, и, таким образом, может вызывать изменение состояния поляризации света. Поскольку все среды являются дисперсионными и, следовательно, имеют разные показатели преломления для разных длин волн, двойное лучепреломление, как правило, также является дисперсионным. Таким образом, изменение состояния поляризации зависит от длины волны. Следовательно, можно различать, фильтровать, разделять или объединять различные спектральные компоненты света с помощью подходящих конфигураций двулучепреломляющих материалов и поляризационных расщепителей луча. В простейшем случае двулучепреломляющий кристалл размещают между двумя поляризаторами. Этот фильтр известен как фильтр Лио. Поскольку фазовая задержка между состояниями поляризации света является периодичной и кратной π, то же самое относится и к периодическому пропусканию фильтра по отношению к длине волны.

Этот эффект может быть очень полезен для повышения мощности в определенном оборудовании.

Например, лазерная технология широко применяется в промышленности, как правило, для использования в промышленных лазерных процессах, в основном для резки или сварки. Большинство из них осуществляют с помощью волоконно-оптических лазеров или дисковых лазеров.

В любом случае, в приложениях такого типа важно обеспечить плотность энергии, которая может быть сконцентрирована в очень небольших пятнах. Плотность энергии достигается за счет масштабирования мощности или уменьшения размера лазерного пятна.

Однако в приложениях, связанных с диодами, все увеличение плотности основано на увеличении мощности, поскольку пятно не может быть уменьшено из-за низкого качества луча на оси наименьшей скорости распространения света, однако на сегодняшний день в уровне техники на основе лазеров для увеличения мощности/емкости можно добавлять только двухдиодные лучи посредством поляризации или несколько на длину волны. Таким образом, требуется разработка новой технологии, позволяющей увеличить указанную мощность за счет добавления более двух одиночных диодов, и задачей настоящего изобретения является разработка указанной новой технологии, позволяющей простым способом увеличить плотность энергии в два или четыре раза.

В уровне техники для объединения двух лазерных лучей двух диодов, объединяют два одинаковых диода, размещенных перпендикулярно и фокусированных, с различной поляризацией света (вертикальная поляризация и другая поляризация, повернутая горизонтально посредством замедлителя волн, вставленного для этой цели), по направлению к поляризационному расщепителю луча так, чтобы они достигли поляризационного расщепителя луча и вышли объединенными в одном и том же направлении, поскольку один луч проходит через поляризационный расщепитель луча, а другой отражается, сохраняя при этом свою различную поляризацию. Это означает, что объединение обоих лучей не может быть повторно объединено для увеличения мощности выходного лазера, что было бы желательно.

Каждый лазер состоит из активной области лазера, также называемой областью усиления, в которой подводимая энергия преобразуется за счет вынужденного излучения в когерентное излучение. Для этого необходим лазерный резонатор для обеспечения возврата части выходящего излучения в область усиления. Таким образом, он содержит по меньшей мере один элемент обратной связи, обычно полупрозрачное зеркало. Этот резонатор своей геометрией и физическими свойствами определяет характеристики обратной связи лазерного излучения, в частности пространственный профиль, длину волны, ширину полосы и поляризацию.

Расчетные достижимые характеристики зависят от коэффициента усиления материала и от резонаторов, и в общем случае находятся в обратной зависимости друг от друга и обладают достижимой выходной мощностью. Таким образом, улучшение одного выбранного параметра ведет к ухудшению других параметров.

Особое практическое значение имеют полупроводниковые лазеры, поскольку они очень малы, непосредственно преобразуют электрическую энергию в свет, чрезвычайно эффективны и могут быть изготовлены с использованием существующих технологий производства полупроводников и, следовательно, недороги в больших количествах. Резонатор интегрирован последовательно с помощью отражающих слоев, нанесенных на торцевые поверхности, и/или дифракционных решеток с переменным показателем преломления, встроенных эпитаксиально. В настоящее время выходная мощность или достижимая удельная мощность все еще слишком малы для многих представляющих интерес приложений. Это связано с тем, что свет генерируется в объемах, значительно меньших 1 мм3, и, следовательно, приводит к удельным мощностям, которые могут разрушить компонент при дальнейшем увеличении.

Увеличение объема не является решением, так как снижается модальная избирательность и, как следствие, ухудшается качество луча, что сохраняет удельную мощность примерно постоянной.

Давно практикуемый подход для, по меньшей мере, удвоения выходной мощности состоит в наложении двух ортогональных поляризаций лазера с использованием поляризационного расщепителя луча, как объяснено выше так, что результирующий свет содержит кросс-поляризации и может быть увеличен только до двойной мощности.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка спектрального расщепительного устройства для увеличения мощности и, следовательно, эффективности использования световых лучей в различных промышленных приложениях, например, в лазерных устройствах для значительного увеличения указанной мощности за счет объединения пар лазерных лучей, что обеспечивает возможность экспоненциального увеличения мощности, в зависимости от количества объединяемых пар.

Кроме того, в качестве ссылки на уровень техники следует отметить, что, хотя по меньшей мере заявителю известны документы и литература, раскрывающие концепции в данной области, считается, что ни один из них, взятый по отдельности или вместе, не раскрывает устройство, описанное в этом документе, или устройство с техническими, конструктивными и составными характеристиками, эквивалентными или подобными характеристикам, представленным устройством, заявленным в этом документе.

В этой связи следует упомянуть, что известно (например, из WO 03/055018), что очень компактные внешние резонаторы могут значительно улучшить качество луча мощных диодных лазеров при высоких средних мощностях. Однако несколько таких лазеров должны работать одновременно для еще большей мощности луча. Как правило, это значительно снижает качество луча и возможность создания небольших фокусов. Достижимая удельная мощность остается практически постоянной.

Для решения этой проблемы, Daneu et.al. (Opt. Lett., Vol. 25, No. 6, pp. 405-407) и Sanchez-Rubio (US 6.192.062) предложили спектральное мультиплексирование. В этом подходе используется несколько лазерных источников, каждый из которых работает на разной длине волны, так что они могут быть пространственно перекрыты соответствующим образом выбранным элементом, обычно дифракционной решеткой. На этом же основаны другие патентные заявки (например, WO 03/036766, WO 20/02091077).

Во всех этих патентах используется центральный дисперсионный элемент (призма или решетка), разделяющий резонатор надвое. На одной стороне элемента различные лазерные излучения являются коллинеарными, т. е. поперечное сечение луча и направление излучения являются практически идентичными. На второй стороне элемента различные лучи пространственно рассеиваются за счет дисперсии или дифракции среды, так что в каждом направлении может работать отдельный лазер с соответствующей длиной волны. Как правило, он содержит лазеры, имеющие зеркало обратной связи на общем пути, поскольку этим обеспечивается, что каждая область усиления работает точно на соответствующей длине волны, определяемой дисперсией.

Общим для этих патентов является тот факт, что спектральное расстояние мультиплексируемых длин волн определяется дисперсией и геометрией резонатора. Дисперсия в терминах "длина волны на угол" должна быть умножена на угол "расстояние между излучателями, деленное на расстояние до дисперсионного элемента". Для плотного спектрального мультиплексирования получаются большие конфигурации или для данной зоны охвата и дисперсии резонатора размер спектрального шага, обычно больший 1 нм, приводит в результате к соседним излучателям. Кроме того, хорошо известно, что большинство решеток с высокой дисперсией имеют только низкую эффективность дифракции и/или спектральную приемистость, и/или низкие пороги разрушения, что делает практическую реализацию весьма сложной.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, спектральное расщепительное устройство, предлагаемое в изобретении, выполнено как оптимальное решение для решения вышеупомянутых задач, при этом отличающие его характерные детали приведены в пунктах формулы изобретения, приложенной к этому описанию.

В частности, изобретательское предложение, как указано выше, относится к спектральному расщепителю, который, на основе принципа фильтра Лио, позволяет увеличить удельную мощность луча источника света (например, лазера) благодаря линейному наложению каждой пары лучей, объединенных ортогональной поляризацией, за счет использования двулучепреломляющих и дисперсионных оптических элементов, например, кристалла кальцита с необходимой толщиной для контролируемого изменения длины волны, в результате чего оба луча снова имеют одинаковую линейную поляризацию, обеспечивающую их линейное наложение, что, в свою очередь, позволяет последовательно повторять процесс, повторно объединяя линейно наложенные лучи с другими лучами, подвергшимся этому же процессу. Спектральное расщепительное устройство содержит пластину оптического блока для достижения указанного результата за счет включения дополнительных элементов, таких как внешний резонатор, обеспечивающий большую полость и особые условия резонанса, в зависимости от необходимости, на полученном выходном луче.

Для этой цели, в частности, устройство, предлагаемое в изобретении, представляет собой спектральный расщепитель для расщепления исходного светового луча на более чем два световых луча, содержащий по существу:

- первый поляризационный расщепитель луча, разделяющий указанный свет на два ортогонально поляризованных луча;

- два оптических элемента, через которые проходят соответственно два вышеуказанных поляризованных луча; и

- второй и третий поляризационные расщепители луча, разделяющие, в свою очередь, два поляризованных световых луча на четыре соответствующих выходных луча,

при этом каждый оптический элемент является двулучепреломляющим, и двойное лучепреломление обоих элементов зависит от длины волны.

Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления свет полученных выходных световых лучей взаимно имеет по меньшей мере одно из состояний ортогональной поляризации или разные длины волн.

Аналогично, в предпочтительном варианте осуществления устройства согласно изобретению исходный световой луч проходит через предшествующий двулучепреломляющий дисперсионный оптический элемент до входа в первый поляризационный расщепитель луча и, опционально, также проходит через предшествующий поляризационный расщепитель луча до входа в первый поляризационный расщепитель луча.

Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления исходный световой луч проходит через частично отражающее зеркало до входа, соответственно, в указанный предшествующий поляризационный расщепитель луча или указанный предшествующий двулучепреломляющий оптический элемент.

Опционально также по меньшей мере один из четырех выходных лучей проходит через третий оптический элемент, который является двулучепреломляющим и/или дисперсионным.

С другой стороны, следует отметить, что опционально спектральное расщепительное устройство может действовать как объединитель лучей при использовании, как описано выше, с обратным путем лучей.

В этом случае устройство содержит более одного отдельного источника света, предпочтительно лазеры или средство усиления лазера, для объединяемых лучей света, при этом указанные отдельные источники света могут получать обратную связь от частично отражающего зеркала.

В любом случае спектральное расщепительное устройство согласно изобретению выполнено как пластина, содержащая средство индивидуального взаимного управления оптической задержкой и/или дисперсией первого и второго оптических элементов и, при необходимости, предшествующего оптического элемента.

В предпочтительном варианте осуществления каждый отдельный оптический элемент содержит двулучепреломляющие дисперсионные кристаллы с целыми кратными основной толщины и дополнительный фазозадерживающий элемент, содержащий любое одно или комбинацию из:

одна или комбинация нескольких замедляющих пластин

- поддерживающие элементы для индивидуального наклона оптических элементов для регулировки задержки

- призма Бабине-Солейла

- жидкокристаллический элемент с задержкой, контролируемой процессом его изготовления или электрическим полем.

В частности, в предпочтительном варианте осуществления каждый отдельный оптический элемент содержит по меньшей мере две части с небольшой призмой, так что эффективная толщина может регулироваться путем перемещения двух частей по отношению друг к другу.

Кроме того, предпочтительно относительная оптическая задержка осуществляется с использованием меньшего количества физических элементов, чем это требуется концептуально, при этом обеспечивается прохождение по меньшей мере через один из них более одного раза.

Наконец, следует отметить, что в предпочтительном варианте источник(и) света может представлять собой лазер, полупроводниковый лазер с низкой отражательной способностью или без нее, светодиод, стержень активного вещества лазера, набор стержней.

В любом случае источники света представляют собой матрицу, и некоторые из поляризаторов представляют собой вытеснители.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для дополнения прилагаемого описания и для способствования лучшему пониманию характеристик изобретения, описание сопровождается чертежами как его неотъемлемая часть, на которых для иллюстративных и неограничивающих целей представлено следующее:

На фиг.1 показано схематическое изображение примера реализации спектрального расщепительного устройства, на котором показаны основные части и элементы, которые оно содержит, а также его расположение.

На фиг.2 показано схематическое изображение спектрального расщепительного устройства, в данном случае реализованного как объединитель лучей, на котором показано расположение его частей.

На фиг.3 показан вид сверху примера осуществления устройства в виде объединителя лучей на оптической пластине, на котором показаны основные части и элементы, которые оно содержит, а также их расположение, причем различные световые лучи представлены пунктирными линиями.

На фиг.4 и 5 показаны два вида в перспективе примера осуществления узла лазерного диода с пассивным охлаждением и активным охлаждением, соответственно, в качестве примера источника света, содержащего спектральное расщепительное устройство, являющееся объектом изобретения, на которых показана его общая конфигурация.

На фиг.6 и 7 показаны виды в перспективе лазерных диодов с пассивным охлаждением и активным охлаждением, показанных на фиг.1 и 2, в данном случае представленных на основании с использованием воды в качестве охлаждающей среды.

На фиг.8 и 9 показаны виды в перспективе лазерных диодов с пассивным охлаждением и активным охлаждением, установленных на их основании с использованием воды в качестве охлаждающей среды и показанных на предыдущих фигурах, в данном случае включая их соответствующие регулировки круглых линз.

И на фиг.10 показан вид в перспективе примера установки оптического элемента на наклонном поддерживающем элементе.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С учетом вышеуказанных чертежей и в соответствии с принятой нумерацией позиций в этом документе раскрывается неограничивающий пример варианта осуществления спектрального расщепительного устройства согласно изобретению, в частности, пример в виде лазерного оптического устройства, которое содержит то, что указано и подробно описано ниже.

Таким образом, как показано на фиг.1, спектральное расщепительное устройство (1) согласно изобретению для преобразования исходного светового луча (R0), поступающего от источника света (F), в более чем два световых луча, по существу содержит:

- первый поляризационный расщепитель (P1) луча, расщепляющий указанный исходный световой луч (R0) на два ортогонально поляризованных луча (R1 и R2);

- два оптических элемента (O1 и O2), через которые проходят соответственно два указанных ортогонально поляризованных луча (R1 и R2); и

- второй и третий поляризационные расщепители (P21 и P22) луча, расщепляющие, в свою очередь, два ортогонально поляризованных световых луча (R1 и R2) на четыре соответствующих выходных луча (R11 и R12) и (R21 и R22),

при этом каждый из этих оптических элементов (О1 и О2) является двулучепреломляющим, и двойное лучепреломление обоих элементов зависит от длины волны.

Предпочтительно свет от четырех полученных выходных световых лучей (R11 и R12) и (R21 и R22) взаимно имеет по меньшей мере одно из состояний ортогональной поляризации или разные длины волн.

Предпочтительно исходный световой луч (R0) проходит через предшествующий двулучепреломляющий дисперсионный оптический элемент (О0) до входа в первый поляризационный расщепитель (Р1) луча.

Как альтернатива, исходный световой луч (R0) проходит через предшествующий поляризационный расщепитель (P0) луча до входа в первый поляризационный расщепитель (Р1) луча.

И, опционально, исходный световой луч (R0) проходит через частично отражающее зеркало (М) до входа в указанный предшествующий поляризующий расщепитель (Р0) луча или предшествующий двулучепреломляющий оптический элемент (О0).

В любом случае, предпочтительно по меньшей мере один из четырех выходных лучей (R11 и R12) и (R21 и R22) проходит через третий оптический элемент (О3), являющийся двулучепреломляющим и/или дисперсионным.

Следует отметить, что, опционально, в одном варианте осуществления описываемое спектральное расщепительное устройство может применяться в качестве объединителя лучей при использовании, как описано выше, с обратным путем лучей, то есть с получением суммы двух пар лучей (R11 и R12) и (R21 и R22), генерируемых более чем одним отдельным источником (F) света и с объединением их в один луч (R0).

В этом случае для получения лучей (R) устройство содержит более одного отдельного источника (F) света, предпочтительно лазеры или средство лазерного усиления, которые генерируют объединяемые световые лучи. Указанные отдельные источники света могут получать обратную связь от частично отражающего зеркала (М).

В предпочтительном варианте осуществления спектральное расщепительное устройство (1) согласно изобретению реализовано с по меньшей мере одной фазозадерживающей пластиной для индивидуального взаимного управления оптической задержкой и/или дисперсией первого и второго оптических элементов (O1, O2) и, при необходимости, предшествующего оптического элемента (O0).

Предпочтительно указанная пластина представляет собой фазовую пластину специального типа, называемую четвертьволновой пластиной.

В предпочтительном варианте осуществления каждый отдельный оптический элемент (O1, O2, O0) содержит двулучепреломляющие дисперсионные кристаллы с целыми кратными основной толщины и дополнительный фазозадерживающий элемент, содержащий любое одно или комбинацию из:

- одна замедляющая пластина или комбинация нескольких замедляющих пластин

- поддерживающие элементы для индивидуального наклона оптических элементов для регулировки задержки

- призма Бабине-Солейла

- жидкокристаллический элемент с задержкой, контролируемой процессом его изготовления или электрическим полем.

В частности, в предпочтительном варианте осуществления каждый отдельный оптический элемент содержит по меньшей мере две части с небольшой призмой, так что эффективная толщина может регулироваться путем перемещения двух частей по отношению друг к другу.

Кроме того, предпочтительно относительная оптическая задержка осуществляется с использованием меньшего количества физических элементов, чем это требуется концептуально, при этом обеспечивается прохождение по меньшей мере через один из них более одного раза.

Следует отметить, что источник (источники) (F) света может представлять собой лазер, полупроводниковый лазер с низкой отражательной способностью или без нее, светодиод, стержень активного вещества лазера, набор стержней.

Кроме того, источники (F) света могут представлять собой как точку, так и матрицу, и некоторые из поляризаторов представляют собой вытеснители.

На фиг.3 показан пример реализации устройства согласно изобретению на пластине (3), в частности, пример, в котором четыре луча объединены в выходной линзе (L), при этом показано, как, кроме того, включены радиаторы (D).

На фиг.3-9 показан пример источника (F) света, в частности, полупроводниковый лазерный диод, который охлаждается пассивно (фиг.4) без воды внутри узла на основании (2), имеющем систему охлаждения, или охлаждается активно (фиг.5) с двумя водяными каналами, охлаждающими диод.

На фиг.6 и 7 показаны оба варианта диода в качестве источника (F) света в двух его вариантах, с пассивным и активным охлаждением, соответственно, после установки на основание (2), использующее воду в качестве охлаждающей среды.

Указанное основание (2) используется для крепления диода или источника (F) света к торцевой пластине (3) и снабжено водяными патрубками (4) для подключения трубок для охлаждения системы. Установка с активным охлаждением, показанная на фиг.7, имеет более прочные потрубки, позволяющие пропускать более сильные потоки, хотя высота обоих вариантов одинакова.

На фиг.8 и 9 показан узел обоих вариантов источника (F) света с пассивной и активной системой охлаждения, соответственно, после соединения круглых линз (5), регулировка которых не меняется, так как она идентична.

И, наконец, на фиг.10 показано, как предпочтительно оптический элемент (О), предпочтительно представляющий собой двулучепреломляющий и/или дисперсионный кристалл, например кальцит, установлен на поддерживающем элементе (6) с наклоном 45°.

Ввиду достаточно подробного описания сущности настоящего изобретения, а также его реализации, представляется ненужным детализировать его объяснение так, чтобы специалисту в данной области техники был понятен его объем и вытекающие из него преимущества.

Похожие патенты RU2823079C1

название год авторы номер документа
Акустооптический фильтр без радиочастотного сдвига отфильтрованного излучения и лазерные устройства с его применением 2020
  • Епихин Вячеслав Михайлович
  • Давыдов Борис Леонидович
RU2759420C1
ЭЛЛИПСОМЕТР 2008
  • Чикичев Сергей Ильич
  • Рыхлицкий Сергей Владимирович
  • Прокопьев Виталий Юрьевич
RU2384835C1
СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И МНОГОЛУЧЕВАЯ ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2014
  • Давыдов Борис Леонидович
  • Самарцев Игорь Эдуардович
RU2563908C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УХОДА ЗА ВОЛОСАМИ С ДАТЧИКОМ ВОЛОС НА ОСНОВЕ СВЕТА 2013
  • Варгиз Бабу
  • Верхаген Рико
RU2631195C2
Способ отражения лазерных пучков с сохранением поляризации и отражатель на его основе 2021
  • Давыдов Борис Леонидович
RU2759577C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЕДЕНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКОВ 2016
  • Никитин Сергей Петрович
  • Почечуев Матвей Сергеевич
  • Желтиков Алексей Михайлович
RU2709049C1
ЧЕТЫРЕХМОДОВЫЙ ГИРОСКОП НА СТАБИЛИЗИРОВАННОМ ТВЕРДОТЕЛЬНОМ ЛАЗЕРЕ БЕЗ ЗОНЫ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ 2006
  • Швартц Сильвен
  • Фёнье Жилль
  • Пошолль Жан-Поль
RU2382333C2
СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ 1989
  • Коновалов И.П.
RU2039351C1
ЛАЗЕРНАЯ ПРОЕКЦИОННАЯ СИСТЕМА ОТОБРАЖЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ (ВАРИАНТЫ) 1995
  • Мокрушин Юрий Михайлович
  • Шакин Олег Васильевич
RU2104617C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УХОДА ЗА ВОЛОСАМИ С ДЕТЕКТОРОМ ВОЛОС 2012
  • Варгиз Бабу
  • Верхаген Рико
  • Узунбаякава Наталлиа Эдуардауна
RU2639029C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 823 079 C1

Реферат патента 2024 года СПЕКТРАЛЬНОЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается спектрального расщепительного устройства для преобразования исходного светового луча, поступающего от источника света, в четыре световых луча. Устройство содержит первый поляризационный расщепитель, расщепляющий исходный световой луч на два ортогонально поляризованных луча, два оптических элемента, через которые проходят два ортогонально поляризованных луча, второй и третий поляризационные расщепители, расщепляющие два ортогонально поляризованных световых луча на четыре соответствующих выходных луча. При этом каждый из двух оптических элементов является двулучепреломляющим, и двойное лучепреломление обоих элементов зависит от длины волны. Технический результат заключается в увеличении мощности и эффективности использования световых лучей. 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула изобретения RU 2 823 079 C1

1. Спектральное расщепительное устройство для преобразования по меньшей мере одного исходного светового луча (R0), поступающего от источника (F) света, в четыре и более световых луча, отличающееся тем, что оно содержит:

- первый поляризационный расщепитель (P1) луча, расщепляющий указанный исходный световой луч (R0) на два ортогонально поляризованных луча (R1 и R2);

- два оптических элемента (O1 и O2), через которые проходят соответственно два указанных ортогонально поляризованных луча (R1 и R2); и

- второй и третий поляризационные расщепители (P21 и P22) луча, расщепляющие, в свою очередь, два ортогонально поляризованных световых луча (R1 и R2) на четыре соответствующих выходных луча (R11 и R12) и (R21 и R22),

при этом каждый из указанных оптических элементов (O1 и O2) является двулучепреломляющим и двойное лучепреломление обоих элементов зависит от длины волны.

2. Спектральное расщепительное устройство по п.1, отличающееся тем, что свет полученных четырех выходных световых лучей (R11 и R12) и (R21 и R22) взаимно имеет по меньшей мере одно из состояний ортогональной поляризации или разные длины волн.

3. Спектральное расщепительное устройство по п.2, отличающееся тем, что исходный световой луч (R0) проходит через двулучепреломляющий дисперсионный оптический элемент (О0) до входа в первый поляризационный расщепитель (Р1) луча.

4. Спектральное расщепительное устройство по п.2, отличающееся тем, что исходный световой луч (R0) проходит через предшествующий поляризационный расщепитель (P0) луча до входа в первый поляризационный расщепитель (Р1) луча.

5. Спектральное расщепительное устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что исходный световой луч (R0) проходит через частично отражающее зеркало (М) до входа в предварительно поляризующий расщепитель (Р0) луча или предшествующий двулучепреломляющий оптический элемент (О0).

6. Спектральное расщепительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один из четырех выходных лучей (R11 и R12) и (R21 и R22) проходит через третий оптический элемент (О3), являющийся двулучепреломляющим и/или дисперсионным.

7. Спектральное расщепительное устройство по п.3, отличающееся тем, что оно включает в себя средство индивидуального взаимного управления оптической задержкой и/или дисперсией первого и второго оптических элементов (О1, О2) и, при необходимости, предшествующего оптического элемента (O0).

8. Спектральное расщепительное устройство по п.7, отличающееся тем, что каждый отдельный оптический элемент (О1, О2, О0) содержит двулучепреломляющие дисперсионные кристаллы с целыми кратными основной толщины и дополнительный фазозадерживающий элемент, содержащий любое одно или комбинацию из:

- одна замедляющая пластина или комбинация нескольких замедляющих пластин,

- поддерживающие элементы для индивидуального наклона оптических элементов для регулировки задержки,

- призма Бабине-Солейла,

- жидкокристаллический элемент с задержкой, контролируемой процессом его изготовления или электрическим полем.

9. Спектральное расщепительное устройство по п.7, отличающееся тем, что каждый отдельный оптический элемент (О1, О2, О0) содержит по меньшей мере две части с призмой, так что обеспечена возможность регулировки эффективной толщины путем перемещения двух частей по отношению друг к другу.

10. Спектральное расщепительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что источник света представляет собой лазерный диод, полупроводниковый лазер с низкой отражательной способностью или без нее, светодиод, стержень активного вещества лазера или набор стержней.

11. Спектральное расщепительное устройство по п.7, отличающееся тем, что источник света представляет собой матрицу.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2823079C1

US 7113279 B2, 26.09.2006
US 8570654 B2, 29.10.2013
US 6623121 B2, 23.09.2003
Устройство для поляризации и разделенияСВЕТОВОгО излучЕНия 1979
  • Корчемский Яков Иосифович
  • Недбаев Николай Яковлевич
  • Петренко Ремир Александрович
  • Соболь Валерий Петрович
  • Черноиван Николай Павлович
SU838628A1

RU 2 823 079 C1

Авторы

Ориах Фон, Карлес

Даты

2024-07-18Публикация

2020-12-29Подача