Устройство для преобразования ограниченного волнового пучка Советский патент 1989 года по МПК G02B27/09 

J

Изобретение относится к технике, использующей волновые процессы, преимущественно к оптике, конкретнее к преобразованию ограниченного волне- вого пучка (ОВП), и может быть использовано в технологии машиностроения и др. областях промышленности.

Цель изобретения - повышение точности сосредоточения мощности пучка в кольцевой области в направлении заданного угла относительно оси пучка с равномерным ее распределением по окружности при одновременном упрощении конструкции.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 и формирователь 2 плоского фронта постоянной амплитуды и установленные последовательно на одной с ним оптической оси 3 диафрагму 4 с коль-, цевым отверстием 5, а в дальней so- - не отверстия 5 коллиматор 6 с въп ходной ограничивающей апертурой диаметра 2Ь. В дальней зоне коллиматора установлен экран 7, на который проецируют пучок. Центральный непрозрачный диск 8 крепится на тонких перемычках и кольцо 5 изготовлено из прозрачного для пучка излучения материала.

Устройство работает следующим образом.

СП

00 СХ) СП

Из источника 1 и формирователя 2 плоский пучок постоянной амплитуды поступает на кольцевое отверстие 5 диафрагмы 4, дифракция .на котором формирует поле в дальней зоне (g3)

U(p) giT, (gdf)-giT, (g,p)l/p, (1) где j3 - безразмерный радиус, отнесенный к b; g4

Т, - функция Бесселя 1-го рода 1-го порядка,

g a-iTflgb/ z.

Основная часть мощности пучка сосредотачивается в кольцевой области в направлении углао6 ( о6,)/2в (a,-va2)/2z относительно оси пучка, с равномерным ее распределением по окружно.сти, где 2 oi, и углы, под которыми видны апертуры диаметром 2а, и 2а из центральной оси в ДЗ). .

Для получения распределения интенсивности

2|tg:,T,(g,p)-g,T, (g,p) Tjgp)dpy

Т -

,(g2p)-g,T, (g.p)dp , О

где ;g ZiTrb/ Aci;

(2

г ot Т

текущий радиус в плоскости проекционного экрана; расстояние между этим экраном и колл-иматором; функция Бесселя 1-го рода 0-го порядка. .

В ДЗ теперь уже от апертурной функции (1) пучок коллимируют (формируют плоский фронт) коллиматором с выходной апертурой диаметром 2Ь. Для получения четкого изображения на экране 7, при котором основная часть мощности сосредотачивается в узкое кольцо соотнощения между Ь, Z t % А должны согласно численным расчетам удовлетворять условиям . 21ьа, ЪМ Z 5; 2lrb(,)Az 4, где Д - длина волны;

Z - расстояние в дальней зоне

отверстия; b - радиус апертуры коллиматора.

Расчет параметров оптической системы устройства производится по следующим полученным формулам:

(.).

V -г 0(и

Ы2 iib

а.

N

где г„

- я N -1. N} + r

ug 1 - ;

N,2 -Az/ITal;

N3 4 nbr,/N,fi«i,

- средний радиус кольцевой зоны концентрации мощности на расстоянии csi в ДЗ коллиматора (или в районе фокальной плоскости оптической системь.

.

Ширина кольца по уровню 0,5 мощности ./4b.

Формула.изо 6-ретения

Устройство для преобразования ограниченного волнового пучка, вклю-- чающее источник и установленные за ним последовательно по.ходу луча формирователь плоского фронта излучения постоянной амплитуды и диафрагму, плоскость которой ориентирована по нормали к оптической осИ} в дальней зоне за диафрагмой размещены коллиматор и зкран, установленный в его дальней зоне, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, сосредоточение мощности пучка в кольцевой области в направлении заданно- го угла относительно% оси пучка с равномерным ее распределением по окружности и упрощения конструкции, дизг- фрагма выполнена кольцевой с внутренним и внещним радиусами отверстия

и а

2

связанными соотношением

2 ra2b/ Az 2ira,b/ Az 5; 2 Hb(a,i-a, :4,

где -л - длина волны пучка;

2Ь - ограничивающий диаметр коллиматора;

. Z - расстояние от отверстия в дальней зоне,

X/

XX.

XX Хх

Изобретение относится шреимуще- ственно к оптике и может быть использовано, например, при обработке материалов. Цель-изобретения заключается в повышении точности сосредоточения основной части мощности пучка в кольцевой области в направлении заданного угла относительно оси пучка с равномерным ее распределением по окружности при одновременном упрощении конструкции и достигается путем пропускания плоской волны постоянной амплитуды нормально через отверстие в диафрагме, формирования пучка в дальней зоне на расстоянии z от отверстия, коллимироЕ,-ния его с ограничивающим диаметром 2Ь и проецирования не экран в дальней зоне коллиматора, причем отверстие в диафрагме выполнено кольцевь№1 с параметрами, удовлетворяющими условиям 2 ;Га Ь/7 2 21Га,Ь/ , 21ГЬ(,), где а,, а - внутренний и внешний радиусы отверстия, К - длина волны. 1 ил. с СЛ

Г

-i--

I

/ OL

/ OL

/