Мультиплексор Советский патент 1992 года по МПК G02B27/10 

Изобретение относится к приборостроению, точнее, к конструкции оптических устройств для мультиплицирования изображений (мультиплексоров и демуль- типлексоров) и предназначено для использования в системах оптической обработки информации и в микроэлектронике.

Известны мультиплексоры, содержащие зеркальные отражатели, В этих устройствах в различных участках пространства идентичные изображения объекта воспроизводятся целиком, причем каждое из про- мзводных изображений создается одновременно во всем спектральном диапазоне длин волн излучения, характерном для источника и оптической системы. Отсутствие возможности пространственного разложения изображения по фрагментам и по спектру длин волн ограничивает функционал ьные возможности таких мультиплексоров.

Известны также голографические мультиплексоры изображений, для получения которых используется транспарант из то- чечсых отверстий. Эти устройства позволяют размножать только целостное изображение объекта. Кроме того, при мультиплицировании (и в особенности, при записи голограммы-мультиплексора) необходимо применение достаточно монохроматических, когерентных источников из- лучения. Это усложняет конструкцию устройств и сужает их функциональные возможности.

Известны также мультиплексоры, которые включают дифракционные решетки и в которых обеспечена возможность спектрального анализа мультиплицируемых изображений, а также разложение изображений на фрагменты.

Для фрагментирования изображений в таких устройствах использованы волоконно-оптические разветвителм, содержащие волоконно-оптические световоды и микрооптические элементы. Это ведет к усложнению конструкции и удорожанию всего устройства.

Целью изобретения - упрощение конструкции мультиплексора и его удешевление.

Указанная цель достигается тем, что в мультиплексоре, включающем дифракционную решетку, последняя снабжена блендой, которая разделена на секторы рассекателем, причем размеры секторов бленды и рассекателя выбраны из условия

Arcsln(m+1)A/d Arctg(D(/h)(ni A /d) Arctg(Di,max/H)Arcsin( Amm /d

где Di - наибольший размер в сечении отдельного, i - того сектора бленды;

DI, max - размер наибольшего сектора;

п - высота бленды; Н - высота рассекателя;

АиА(П1п - соответственно, текущее и минимальное значения рабочих длин волн излучения;

d - период решетки;

,2,3,... - наибольший порядок дифракции, выделяемый соответствующим i-м сектором бленды.

Дифракционная решетка может быть выполнена отражающей или пропускаю- щей, она может быть выполнена двумерной (в частности, в виде микроканальной пластины - МКП), причем в этом случае размеры секторов должны быть выбраны из условия

Arcsin(ni-f1)A/dk Arctg(Di/h)Arcsin(niA /dk),

Arctg(Di,max/H)Arcsin( A mm /dk), где dk - период К-й одномерной решетки из образующих двумерную дифракционную решетку,

Внутри поверхности бленды могут быть покрыты поглощающим или светорассеива- ющим слоем.

Бленда может быть выполнена в виде усеченного конуса или пирамиды с решеткой, помещенной в вершине, и углом tf(, при вершине, выбранным из условия

35

$pn,i (niA/d ), ,

причем размеры секторов и бленды выбраны из условия

DI /h (tgpn +1,1 -tg pn. ),

где

p +1, i (n+1) A /d.

На фиг. 1-4 представлены варианты устройства мультиплексора,

Мультиплексор содержит дифракционную решетку 3, помещенную в корпус 2 и закрепленную гайкой 4, бленду 1 и рассекатель 5, разделяющий бленду на продольные секторы, отражающее покрытие 15; колпа- чок 16; оптическую систему 8; объект 7, изображение которого мультиплицируется по фрагментам,падающее излучение 6; излучение 9,10 с длинами волн AI и А2 , соответственно, направленное в дифракционный максимум нулевого порядка; лучи 11,13 с длиной волны AI , направленные в максимумы первого (и минус первого) порядка и строящие участки изображения; лучи 12, 14 с длиной волны А2 , направленные в максимумы того же порядка и строящие те же самые участки изображения.

Устройство работает следующим образом.

В направлении нз максимум нулевого порядка излучения 9 и 10 всех длин волн распространяются от всех участков дифракционной решетки. В результате, в нулевом порядке изображение воспроизводится целиком и во всем спектре длин волн. В на- правлениях 11(12) и 13(14) распространяется излучение в максимумы первого порядка (и более высоких порядков). Эти максимумы создаются не всем изображением, а лишь теми его частями, которые формируются на отдельных участках решетки, выделяемых соответствующими секторами бленды 1. При этом одни и те же фрагменты изображения, построенные в разных спектральных областях, вблизи At иЛг . оказываются разнесенными в пространстве; лучи направлены под углами Ач и Яа . Аналогично работает и мультиплексор с отражательной решеткой (фиг.2) Придание бленде конической или пирамидальной формы позволяет увеличить яркость фрагментов изображений (фиг.3,4). р - угол, определяющий направление на n-й дифракционный максимум в i-м секторе бленды. С помощью колпачка 16 удается устранить белое цельное изображение в нулевом порядке дифракции.

Итак, в предлагаемом мультиплексоре оказывается возможным отказаться от использования волоконно-оптических развет- вителей и таким образом упростить и удешевить конструкцию.

Формула изобретения

1. Мультиплексор, включающий дифракционную решетку, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления конструкции, решетка снабжена блендой, которая разделена на секторы рассекателем, причем размеры секторов, бленды и рассекателя выбраны из условия

Агсз1п(П|+1)Я /dJ arctg(D,/h arcsin(n, Я /d), arctg(Di.maxc/HKarcsin( Амин /d),

где DI - наибольший размер в сечении отдельного, 1-го сектора бленды;

Di.makc - размер наибольшего сектора1

h - высота бпенды; Н - высота рассекателя;

Я и Я мин - соответственно, текущее и минимальное значения рабочих длин волн излучения, d - период решетки;

,2,3,... - наибольший порядок дифракции, выделяемый соответствующим i-м сектором бленды.

2.Мультиплексор по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что решетка выполнена двумерной, причем размеры секторов выбраны из условия:

arcsln(ni+1)A /dk arctg(Di/h)(m A /dk), arctg(Di,makc/H)arcsin( Ямин /dk). где dk - период k-й одномерной решетки из образующих двумерную дифракционную решетку,

3.Мультиплексор по п.2, отличающийся тем, что дифракционная решетка выполнена в виде микроканальной пластины.

4.Мультиплексор по п, 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что бленда выполнена в виде усеченного конуса или пирамиды с решеткой, помещенной в вершине, и углом (р при вершине, выбранным из условия:

arcsin ( о, A/d ) .,

причем размеры секторов и бленды выбраны из условия:

Dj/h( +1,( -tg pn, )

где (р п -И. i arcsin ( п + 1 ) A/d

5.Мультиплексор по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что внутренние поверхности бленды покрыты поглощающим или свето- рассеивающим слоем.

6.Мультиплексор по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что дифракционная решетка выполнена пропускающей.

7.Мультиплексор по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что дифракционная решетка выполнена отражающей.

i у t «b t . US . О t 1J- ii

} JI ,

) utlil 5 M

CM H (( оЫН, (i ЫЧ i i i

IT

(0 t-t Ъ/ Д |011 J. «Jl J lr

rwhb-. «q j л Чл А Ч ак, ь Mvrar JcJsa ov

/2

iW 1 fvi i,4 il41. л C-f

i« t i . P.b . -k Jhv n , У r {О , S J ч

.пъь fi гз 4л qu

JJ Ji Jb

Изобретение позволяет упростить конструкцию и удешевить ее изготовпение. Мультиплексор содержит дифракционную решетку 3, закрепленную с помощью шайбы 4 в корпусе 2, и снабжен блендой 1, разделенной рассекателем 6 на продольные секторы Каждый из секторов выделяет направление на заранее заданный дифракционный максимум определенного порядка. Лучи 11-14 в этот максимум направляются от соответствующего участка изображения объекта 7, которое создается на решетке оптической системой 8. 1 с п.,6 з.п.ф-лы, 4 ил.

fc/ajФиг.4Составитель А Воронков

Редактор С Патрушева Техред М Моргентал

Заказ 3087ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Корректор Н. Гунько