Светоотклоняющее устройство Советский патент 1989 года по МПК G02F1/29 

Г5

1$

I

(Л

со

21

13

gfu&.t

го

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть ис-: пользовано в оптических системах для отклонения световых лучей.

Цель изобретения - увеличение диаметра отклоняемого луча.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройствоJ на фиг. 2 - то же, вид снизу.

Устройство содержит рабочее тело 1, электроды 2, подключенные к источнику 3 напряжения, источник 4 света, призму 5 ввода излучения, призму 6 вывода излучения и Сегмент 7 цилиндрической линзы с па раболичесиими зеркальными поверхностями 8.

Рабочее тело 1 выполнено из электрооптического материала, у которого под действием приложенного напряжения происходит поворот оптической индикатрисы в Штоскости фиг, 1.

Источник 4 света содержит лазер, телескопическую систему для расширения пучка, поляризатор и диафрагму. Телескопическая система анаморфотная она предназначена для формирования сечения пучка в виде прямоугольника с длиной стороной, параллельной плоскости фиг. 1. Излучение-плоско- поляризованное с электрическим вектором, лежасЦем в плоскости поворота индикатрисы рабочего тела 1. Диапазон используемых длин волн - видимая и инфракрасная области.

Призмы 5 и 6 предназначены для согласования оптических сред кристалла и воздуха.

Сегмент 7 цилиндрической линзы выполнен из стекла. Поверхности 8 - параболические. Линия (точка) 9 глав ных фокусов поверхностей 8 расположе на на середине плоскости рабочего тела, контактирующей, с плоской поверхностью сегмента. .

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок 10 с прямоугольным сечением поступает от источника 4 света через призму 5 в рабочее тело

Входной луч светового пучка 10 образует угол с нормалью к образзто- щей цилиндрического сегмента 7, отличный от нуля, поэтому оптический путь луча внутри, устройства представ

ляет восьмиобразную многовитковую ломаную линию, которая начинается на призме 5 и заканчивается на призме 6. . После призмы 5 световой пучок проходит путь (по центральному лучу)

через точки 11,. 12, 13, 14, 16 и попадает в точку 17, после которой луч уходит на следующий виток, заканчивая его в точке 18, а на последнем витке проходит выходную призму 6, попадая в нулевое выходное положение 19. При этом на линии (точке) главных фокусов поверхностей 8 выполняется условие Брюстера, в результате чего потерь света на отражение нет, а в точках 17 и 18 выполняется .условие полного внутреннего отраже- : ния. Таким образом, потери энергии связаны практически только с поглощением в стекле, которое не превышает 5% на 1 м оптического пути (вторая категория по показателю ослабления света). Расстояние между точками 17 и 18 равно высоте .сечения пучка света.

При подаче напряжения на электро- ды 2 в рабочем теле 1 возникает индуцированное двупреломление, равное

eTTiyi

iL

.Дп

n Cij sin2i/

2

Q

О

5

13 Е

где п - показатель преломления луча, распространяющегося под углом ((;

электрооптический коэффициент-,

напряженность электрического поля.: В результате луч света испытывает индуцированную рефракцию в точках 11, 12, 9 и 16, причем все отклонения синфазны, а также согласованы с путем.в цилиндрическом сегменте 7. Угол отклонения луча в точках 9 и 11 равен

Л 1/9 dtfn 24n/ri tg tf ,

a в точках 12 и 16, угол отклонения луча равен

Л(,,

2 Лп/п ctg tf

где dtf.- угол от1слонения луча отдельной гранью. Суммируя отклонения, получаем значение отклонения л Cf. луча за один проход рабочим телом

(f, 4

пЧ

Следовательно, полный угол Д Ц деф- лекции в воздухе будет равен

;ЗЦ , где k - число витков.

Луч света, выйдя из дефлектора, попадает в положение 20, а. при смене знака напряжения - в положение 21. При.этом он практически не смещается в выходной апертуре, т.е. ширина пучка может быть соизмерима с шириной катета призмы 5, а виньетирование отсутствует.

Приведем численные оценки. Пусть рабочая длина волны Л 1,06 мкм, диаметр пучка 1 мм. Материал цилиндрического сегмента - стекло К8 (п 1,506), материал рабочего тела - ниобат бария- натрия (n 2,2b в интересующем нас направлении). Размеры рабочего тела: 4, мм, высота 5 мм. Угол падения луча на границу кристалл - стекло составляе в стекле if , в кристалле

, при этом выполняется условие Брюстера. Значение электрооптического коэффициента г . - 80 %

м/В на Л 1,06 мкм при комнатной температуре. Следовательно,

ЧЧ грс,А 0,35k-E КБ/СМ I .

Например, при Е 20 кВ/см и К 3

& (f 24 град, а при смене знака напряжения - 48 г-рад.

Таким образом, при сохранении параметров отклонения устройство позвляет работать с пучками значительного диаметра и эффективно использовать объем рабочего тела.

Предлагаемое устройство может быть эффективно использовано в ка -V

N Ч.

7

Составитель Редактор А.Ревин Техред М.Ход

честве самостоятельного узла в оптических системах обработки изображений и коммутации оптических сигналов, в оптических запоминающих устройства и т.п. Твердотельная жесткая конструкция предлагаемого устройства не чувствительна к вибрации, что позволяет устанавливать устройство

в транспортируемые приборы. Материалы, использованные в устройстве, обладают высокой лучевой прочностью, поэтому возможно применение предлагаемого устройства в проекторах.

15

0

5

0

5

Формула изобретения

Светоотклоняющее устройство, со- . держащее электрооптическое рабочее тело с электродами, подключенными к источнику напряжения, призмы ввода и вывода излучения, расположенные на рабочем теле, отличающееся тем, что, с целью увеличения ; диаметра отклоняемого луча, в устройство введен сегмент ци-линдричес- кой линзы с параболическими зеркаль- ными поверхностями, направленными встречно, установленными так, что . образующая линзы параллельна боковым граням рабочего тела, а общая линия главных фокусов параболических поверхностей расположена на середине плоскости рабочего тела, контактирующей с плоской поверхностью сегмента цилиндрической линзы.

/У

/

Г9

te

17

Корректор М.Пожо

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах для отклонения световых лучей. Целью изобретения является обеспечение параллельного смещения луча. Устройство содержит рабочее тело 1, электроды 2, подключенные к источнику напряжения 3, источник света 4, призмы ввода и вывода излучения и сегмент цилиндрической линзы 7 с параболическими зеркальными поверхностями 8. 2 ил.

Заказ 4862/41

Тираж 513

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Подписное