Оптическая система для выравнивания интенсивности по сечению пучка Советский патент 1987 года по МПК G02B27/46 G02F1/03 

1

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для получения пучков с равномерной интенсивностью по сечению, необходимых, например, для контроля фотоприемников, оптико- электро11ных координаторов и т.д.

Цель изобретения - повьшение равномерности распределения интенсивности и увеличение быстродействия.

На чертеже изображена структурна блок-схема устройства.

Устройство содержит поляризаторы 1 и 2 с взаимно перпендикулярным расположением плоскостей поляризаци светоделительные пластины 3 и 4 и оптически управляемьй транспарант 5 составными частями которого являютс прозрачные металлические электроды 6 и 7 и расположенные между ними электрооптический модулятор 8 и фотопроводник 9, в качестве которого используется, например, аморфный селен. Электроды 6 и 7 транспаранта 5 подключены к источнику питания (не показан) с напряжением Uj, величина которого зависит от типа кpиcтaллa ис1г1ользуемого в качестве электрооптческого модулятора 8. I

Электролюминесдентньй преобразо- ватель 10 служит в качестве источника управлякяцего излучения и состоит из прозрачных электродов 11 и 12, фотослоя 13, оптического экрана 14 и электролюминофора 15. Электроды 11 и 12 подключены к источнику питания (не показан) с напряжением U. В качестве фотослоя 13 используется например, сернистый кадмий толщиной 0,5 мм, а в качестве электролюминофра - сернистый цинк с присадкой серебра. Светоделительная пластина 3 образует совместно с зеркалом 16, призмой с крьшей 17 и светоделитель ной пластиной 4 замкнутьш контур хода луча. Электролюминесцентный преобразователь 10 удален от пластины 3 на такое же расстояние, что и оптически управляемый транспарант 5 и установлен как и проекционный объектив 18 в плечах замкнутого контура. Электролюминофор 15 преобразователя 10 и фотопроводник 9 транспарата 5 оптически сопряжены объективом 18 с увеличением +1 (с учетом действия зеркала 16 и призмы 17).

Устройство работает следукшщм образом.

В исходном состоянии при отсутствии входного пучка напряжение на прозрачных электродах 6 и 7 транспаранта 5 оказывается приложенным к электрооптическому модулятору В и фотопроводнику 9 и делится между ними. Всегда можно выбрать такую величину и, чтобы на электрооптический модулятор 8 приходилась доля U , равная или близкая к полуволновому напр5гае- нию конкретного типа кристалла. В этом случае электрооптический кристалл поворачивает плоскость поляри- ., зации падающего на наго пучка лучей на 90 .Таким образом,с учетом перпендикулярности плоскостей поляризаторов 1 и 2 в исходном состоянии система: поляризатор 1 - транспарант 5 поляризатор 2, обладает максимальным пропусканием по всей аперту- Ре.

0

5

5

0

п е

В исходном состоянии при отсутствии входного пучка напряжение U , на прозрачных электродах 11 и 12 электролюминесцентного преобразователя 10 оказывается приложенным к полупроводниковому фотослою 13, поскольку его сопротивление в неосвещенном состоянии намного больше сопротивления последовательно соединенного с ним электролюминофора 15, а оптичес- ,кий экран 14 как часть электрической цепи представляет -собой хороший проводник.

Пучок входного излучения линейно поляризуется поляризатором 1 и расщепляется светоделительной пластиной 3 на два пучка, один из которых поступает на транспарант 5, а другой- на преобразователь 10. При этом распределение интенсивностей по сечению пучка на транспаранте 5 и на преобразователе 10 совпадают независимо от геометрии пучка (параллельный, сходящийся, расходящийся), поскольку эти элементы одинаково удалены от Светоделительной пластины 3. Освещение полупроводникового фотослоя 13 вызьшает уменьшение его сопротивления и перераспределение .напряжения Uj, в результате которого значительная его часть оказывается приложенной к электролюминофору 15, что вызывает его свечение. Причем распределение интенсивности свечения элек- тролюминофора повторяет соответствующее распределение по сечению пучка, падающего на преобразователь. Спектральный состав излучения электролюминофора выбирается с учетом спек- трально й характеристики фотопроводника 9. Таким образом, с помощью электролюминесцентного преобразователя -5 распределение интенсивности по сечению пучка преобразуется по спектрапь- ному составу. Оптический экран 14 исключает засветку фотослоя 13 излучением электролюминофора 15. О

Проекционный объектив 18, зеркало 16, призма с крьппей 17 и светодели- тельная пластина 4 проектируют светящийся электролюминофор 15 на фотопроводник 9 с увеличением +1 (знак + -5 учитьшает количество отражений и обо- рачивакнцие свойства проекционного

объектива и призмы с крьппей), т.е.

на электродах 6 и 7 транспаранта 5 образуются зоны облучения с одинако- 20 выми распределениями интенсивности. Излучение электролюминофора 15 находится в области спектральной чувствительности фотослоя 9 и является для

ра материалов фотослоя 9 и электри- люминофора 15. Необходимый для функ ционирования транспаранта 5 уровень засветки фотослоя 9 подбирается путем регулировки напряжения U, от величины которого зависит коэффициент преобразования электролюминес- центного преобразователя 10, выбора коэффициентов отражения светодели- тельньк пластин 3 и 4, зеркала 16 и светосилы проекционного объектива 18

Формула изобретения

Оптическая система для выравнивания интенсивности по сечению пучка, содержащая оптически управляемый транспарант, выполненный в виде элек трооптического модулятора и фотопроводника, размещенных между прозрач- ньми металлическими электродами, источник питания, подключенный к прозрачным металлическим электродам оптически управляемого транспаранта.

него управляюпщм (записывающим) сиг- светоделительную пластину, проекциналом, под действием которого фотослой локально изменяет свое сопротивление. В результате этого напряжение и перераспределяется между кристаллом 8 и фотослоем 9 и угол поворо та плоскости поляризации, вносимый электрооптическим модулятором 8, изменяется по отношению к 90, что вызывает локальное уменьшение пропускания системы: поляризатор 1 - транспа рант 5 - поляризатор 2. При этом в тех местах сечения исходного пучка, где интенсивность наибольшая, происходит и наиболее интенсивная засветка фотослоя 9 излучением электролю ш нофора 15, что приводит к наиболее сильному изменению угла поворота плоскости поляризации и к наибольшему ослаблению. В результате этого интенсивность выходного пучка выравг нивается по сечению.

I

В конкретных вариантах вьшолнения исходньй пучок может принадлежать разлым областям спектра (напри- мер, красной, инфракрасной), но во всех случаях он не должен попадать в область-спектральной чувствительности фотослоя 9. В то же время излучение электролюминофора должно быть более коротковолновым (например, си1;ее) и согласованным по спектральному диапазону с фотослоем 9. Эти условия вьшолняются путем подбо

ра материалов фотослоя 9 и электри- люминофора 15. Необходимый для функционирования транспаранта 5 уровень , засветки фотослоя 9 подбирается путем регулировки напряжения U, от величины которого зависит коэффициент преобразования электролюминес- центного преобразователя 10, выбора коэффициентов отражения светодели- тельньк пластин 3 и 4, зеркала 16 и светосилы проекционного объектива 18.

Формула изобретения

Оптическая система для выравнивания интенсивности по сечению пучка, содержащая оптически управляемый транспарант, выполненный в виде электрооптического модулятора и фотопроводника, размещенных между прозрач- ньми металлическими электродами, источник питания, подключенный к прозрачным металлическим электродам оптически управляемого транспаранта.

ния

онный объектив и источник управляющего излучения, причем светоделитель ная пластина расположена после оптически управляемого транспаранта по ходу луча, а выходная плоскость источника управляющего излучения и фотопроводник оптически управляемого транспаранта оптически сопряжены проекционн.1м объективом, отличающаяся тем, что, с целью повьппения равномерности распределения интенсивности и увеличения быстродействия, в нее введены два поляризатора с взаимно перпендикулярным расположением плоскостей поляризации вторая светоделительная пластина, зеркало и призма с крьшгей, а источник управляющего излучения выполнен в виде электролюминесцентного преобразователя, составленного из фотослоя, оптического экрана и электролюминофора, размещенных между двумя прозрачными электродами, подключенными к собственному источнику пита- причем вторая светоделительная пластина расположена перед оптически управляемым транспарантом и образует совместно с зеркалом, призмой с крышей и первой светоделительной пластиной замкнутый контур хода луча, электролюминесцентный преобразователь удален от второй светоделительной пластины на такое же расстояние, что и оптически управляемый транс51282050 6

парант, и установлен, так же, какка оптически управляемого транспаи проекционный объектив в плечахрантя равен +1, а поляризаторы устазамкнутого контура, коэффициент уве-новлены по ходу луча перед

личения при оптическом сопряжениивторой и после первой све электролюминофора электролюминесцент- 5тоделительных пластин соответстного преобразователя и фотопроводни-|венно.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет повысить равномерность распределения интенсивности и увеличить быстродействие. Система содержит поляризаторы 1 и 2 с взаимно перпендикулярным расположением плосклтей поляризации. ,I. ; J 7ff После прохождения поляризатора 1 пучок входного излучения расщепляется светоделительной пластиной 3 на два пучка. Один из пучков направляется на злектролюминесцентный преобразователь 10, с помощью которого.распределение интенсивности по сечению пучка преобразуется по спектральному составу. Светящийся электролюминофор 15 проектируется зеркалом 16, объективом 18, призмой 17 с крьппей и светоделительной пластиной 4 на фотопроводник 9 с увеличением +1 транспаранта 5, изменяющий локально свое сопротивление. В результате происходит локальное уменьшение пропускания системы: поляризатор 1 - транспарант 5 - поляризатор 2 и вьфавнивание интенсивности выходного пучка. 1 ил. (Л ю ор to о ел 17