Устройство для формирования световых прямолинейных структур Советский патент 1987 года по МПК G02B27/42 

10

15

20

1359765

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в системах преобразования оптических сигналов, в системах обработки информации, спектральной аппаратуре и т.д.

Цель изобретения - повышение однородности в распределении интенсивности вдоль формируемой прямолинейной структуры, уменьшение потерь энергии, а также расширение функциональных возможностей путем формирования прямолинейных контуров геометрических фигур.

На фиг.1 представлена оптическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структура дифракционного преобразователя; на фиг.З - пример составного дифракционного преобразователя, позволяющего сформировать контур квадрата.

Устройство для формирования све- товых прямолинейных структур (фиг,1) содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси дифракционный преобразователь 1 и линзу 2, причем дифракционный преобразователь 1 выполнен в виде .фазового транспаран- та (фиг.2), дифракционная структура которого имеет форму дуг окружностей одинаковой длины и одинакового радиуса R, центры которых эквидистантно расположены на прямой, ортогональной оптической оси и заданному направлению формируемой световой прямолинейной структуры.

Для формирования световых прямолинейных контуров геометрических фигур дифракционный преобразователь выполнен составным в виде набора описанных дифракционных преобразователей, пространственно разнесенных в плоскости, ортогональной оптической оси, при этом каждьм из них формирует ,рт- дельную линию, ортогональную направлению прямой, на которой расположены центры окружностей, образующих штрихи соответствующего дифракционного преобразователя.. Так, для формирования светового квадрата преобразователь состоит из двух пространственно разнесенных зон 3 и 4, ориентированных друг относительно друга под углом 0 (фиг.З). ,

Дифракционная структура (штрихи) преобразователя 1 (фиг.2) образована дугами окружностей с одинаковьми ра- диусами R, центры которых расположеныпр вы ко ок щи ОХ дл зо вд пр шт те

ра

с фр ни

че 25 ци см с фо ра ни

30

гд

35

по ци до ля то же те то и пл ря ли

45

50

гд Чи от 55 ля ра

зо па

0

5

0

ны эквидистантно с период.ом d на прямой, направление которой условно выбрано совпадающим с направлением координатной оси ОХ. Концы отрезков окружностей заключены между образующими АА и ВВ , параллельными оси ОХ, что обеспечивает их одинаковую длину. Период дифракционного преобразователя 1 изменяется по сечению вдоль координаты OY по закону d dgCostp, где уголср определяет направление дифракции, ортогональное штрихам дифракционного преобразователя.

Устройство работает следующим об- разол. .

На дифракционный преобразователь 1 падает ортогонально световой пучок с длиной волны 7, с плоским волновым фронтом и с равномернь1м распределением по сечению.

Для каждого бесконечно узкого се- чения вдоль координаты OY дифрак- 5 ционный преобразователь 1 можно рас сматривать ка дифракционную решетку с периодом dgCosq), которая дает в фокальной плоскости 5 линзы 2 дифракционные порядки, причем расстояние л между ними равно

0

ь,

гf

dijCos

(1)

где f - фокусное расстояние линзы 2,

5

Полная структура дифракционных порядков-определяется как суперпозиция дифракционных порядков для каждого значения угла о . Она представляет собой отрезки прямых линий, ор- тогональных оптической оси OZ, а также оси ОХ. Если концы дуг окружностей образуют углы Cj, и tf с осью ОХ, то эти же углы будуть обр.азовывать и концы дифракционных порядков в плоскости 5. Длина дифракционных порядков (формируемых отрезков прямой линии) равна

5

50

1 k fsin(,) d costf, costfj

(2)

где k - номер дифракционного порядка. Число дифракционных порядков и их относительная интенсивность опреде- 55 ляются профилем рельефа штрихов дифракционного преобразователя 1.

В составном дифракционном преобразователе (фиг.З) участок 3 формирует пару вертикальных сторон, участок

4 - горизонтальных..Если формируемый световой многоугольник симметричен относительно оптической оси, то профиль рельефа соответствукядего дифракционного преобразователя также целесообразно выбрать симметричным, так как в этом случае он формирует две противоположные стороны. В противном

делении интенсивности света вдоль формируемой прямолинейной структу а также уменьшения потерь энергии дифракционный преобразователь вьшо нён в виде фазового транспаранта, дифракционная структура которого и ет форму дуг окружностей одинаково длины и одинакового радиуса, центр

случае для формирования кkждoй сторо- ю которых эквидистантно расположены

ны требуется отдельный дифракционный преобразователь с соответствующей ориентацией штрихов.

Формула изобретения

14 Устройство для формирования световых прямолинейных структур, содержащее последовательно расположенные вдоль оптической оси дифракционный преобразователь и линзу, от- личающееся тем, что, с целью повышения однородности в распрена прямой, ортогональной оптическ оси и заданному направлению формир мой световой прямолинейной Структ 2. Устройство поп.1,отлич

15 ю щ е е с я тем, что, с целью рас рения функциональных возможностей тем формирования прямолинейных кон ров геометрических фигур, в него в дены дополнительные дифракционные

20 преобразователи, конструкция котор идентична конструкции первого дифр ционного преобразователя и которые расположены в одной плоскости с ни

делении интенсивности света вдоль формируемой прямолинейной структуры, а также уменьшения потерь энергии, дифракционный преобразователь вьшол- нён в виде фазового транспаранта, дифракционная структура которого имеет форму дуг окружностей одинаковой длины и одинакового радиуса, центры

которых эквидистантно расположены

на прямой, ортогональной оптической оси и заданному направлению формируемой световой прямолинейной Структуры. 2. Устройство поп.1,отличаю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования прямолинейных контуров геометрических фигур, в него введены дополнительные дифракционные .

преобразователи, конструкция которых идентична конструкции первого дифракционного преобразователя и которые расположены в одной плоскости с ним.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и м.б использовано в системах преобразования оптических сигналов, обработки информации и в спектральной аппаратуре. Цель изобретения - повышение однородности в распределении интенсивности света вдоль формируемой прямолинейной структуры, а также уменьшение потерь энергииi Дифракционный преобразователь 1 устр-ва выполнен в виде фазового транспаранта с дифракционной структурой в форме дуг окружностей одинаковой длины и одинакового радиуса. Центры окружностей эквидистантно расположены на прямой, ортогональной оптической оси и заданному направлению формируемой световой прямолинейной структуры. Преобразователь 1 для каждого бесконечно узкого сечения является дифракционной решеткой, образующей в фокальной плоскости 5 линзы 2 дифракционные порядки, число и относительная интенсивность которых определяются профилем рельефа дифракционной структуры. Для формирования прямолинейных контуров геометрических фигур используются несколько идентичных дифракционных преобразователей, расположенных в одной плоскости. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. i (Л с 0 У Ipufi

-fiK- 4 -

cpus.Z

Редактор Т.Порфенова

Составитель В.Кравченко

Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 6152/49Тираж 522Подписное

ВНИИШ Государственнбго комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

(ри&З