Зеркало с регулируемой кривизной Советский патент 1993 года по МПК H01S3/08 G02B5/10 

Изобретение относится к квантовой электронике, лазерной локации и может быть использовано, например, в резонаторах лазеров.

Цель изобретения - увеличение диапазона регулирования кривизны зеркала.

На фиг. 1, 2 представлено осевое сечение предложенного зеркала.

Зеркало с регулируемой кривизной содержит отражающий элемент 1, выполненный в виде упругого металлического диска, герметичный корпус 2, выполненный из маг- нитопроводящего материала в виде стакана Ш-образного сечения, при этом его цилиндрическая стенка выполнена из трех концен- трично расположенных колец 3, 6 и 7. Кольца соединены по торцам соответственно с корпусом 2, друг с другом посредством колец 8 и 9 и с упругим диском 1. Внутри корпуса 2 на центральном стержне установлена цилиндрическая обмотка управления 4.

Предложенное зеркало работает следующим образом. При запитке обмотки управления 4 постоянным током в корпусе 2, его стенках 3, 6 и 7, а также отражающем элементе 1, наводится магнитное поле, направление которого показано на фиг. 1 тонкими линиями со стрелками. Наведенное магнит- hoe поле вызывает в стенках 3, 6 и 7 эффект Джоуля или линейную магнитострикцию, т. е. ведет к изменению длины стенок корпуса 2. Если кольца 3 и 7 выполнены из материала с положительным знаком коэффициента

00

о ел ел

ю

магнитострикции, например, железо-кобальтового сплава 49К2Ф или пермендюра, а кольцо 6 выполнено из материала с противоположным знаком коэффициента магнитострикции, например, никеля, то края отражающего элемента 1 при включенной обмотке 4 поднимутся относительно его центра, поскольку центр и края диска 1 жестко закреплены к герметичному корпусу 2.

В этом случае вогнутое зеркало увеличит свою кривизну от первоначального состояния, т. е, когда магнитное поле отсутствует, и фокусное расстояние зеркала уменьшится. Для выпуклого зеркала его кривизна будет уменьшаться.

При смене материалов колец 3, 6 и 7 на материалы с противоположными знаками коэффициентов магнитострикции, т. е. когда кольца 3 и 7 выполняются из никеля, а кольцо 6 - из пермендюра, общая высота стенки корпуса будет уменьшаться. В этом случае кривизна вогнутого зеркала будет уменьшаться при намагничивании, а выпуклого - увеличиваться.

Величина деформации колец 3, 6 и 7, а следовательно, и отражающего элемента 1 будет зависеть от величины тока подмагни- чивания в обмотке 4, что следует из закона полного тока, при этом жесткость колец 3, 6 и 7 выбирается много большей жесткости отражающей пластины 1.

Магнитострикция насыщения у различных материалов достигается при различных магнитных индукциях. С целью лучшего использования магнитострикционных материалов колец 3, 6 и 7 их площади поперечного сечения выбираются обратно пропорционально соответствующим магнитным индукциям. Так, например, для пермендюра индукция магнитострикционного насыщения составляет составляет 2,1 тесла, а для никеля 0,6 тесла, поэтому для получения наибольшей магнитострикционной деформации колец их площади выбираются у никеля в 2,1/0,6 3,5 раза больше, чем у пермендюра. Выбор разных площадей в материалах колец обеспечивает постоянство магнитного потока во всех кольцах, а это позволяет в каждом кольце получить соответствующую магнитную индукцию, при которой достигается максимальное значение магнитострикционной деформации в каждом кольце. .

Для проведения сопоставительного анализа предложенного зеркала и прототипа полагаем для обоих зеркал одинаковыми: апертуры зеркал а 50 мм; длину намагничиваемо части магнитострикционного элемента I 50 мм и радиус кривизны R 1000мм.

0

5

У прототипа для магнитострикционного элемента возможно применение материала только с отрицательным знаком коэффициента магнитострикции, например, никеля и

мм.

приращение его длины АН будет

Ац 1 А5- 50-35-10 ё 1.75- Соответственно в предложенном зеркале длина I будет присутствовать у трех материалов, т. е. у трех цилиндров

21 у пермендюра с /U+ 75 и I у никеля с As- 35 Отсюда суммарное приращение длины AI2

Al2 2lAs+ + lA s- 2-50-75 + 5 +50-35- 9,25-

При равном радиусе кривизны обоих

зеркал стрела сегмента при апертуре а 50

мм составит величину h 0,312549 мм,. При

воздействии на зеркало магнитострикцион0 ной деформации имеем:

hi h+ Ah 0,314299 мм h2 h+ AI2 0,321799 мм Изменение радиусов кривизны зеркал определяется выражением 5о ,

R- Ј- +

К 8h 2

Отсюда соответственно имеем Rl 994,4333 мм и R2 971,26398 мм. Q Сравнение производим по относительному изменению каждого радиуса кривизны ARl R- Ri 5,5667 мм A R2 R-R2 28,7361 мм

100 % 0,55667 % AR2

Ј2

-- 100% 2,873602 %

Таким образом, относительный диапазон изменения кривизны в предложенном зеркале увеличился в 5,16 раз.

При выборе знака кривизны зеркала противоположным соответственно имеем hi h - Ah, h2 h- Al2 Ri 1005,658391 мм, R2 1030,488805 MM

Ј1 0,5628391 %, Ј2 3,048805 % Т. е. относительное увеличение диапазона изменения кривизны зеркала увеличивается в 5,417 раза.

Предложенное устройство имеет в пять раз увеличенный диапазон изменения радиуса кривизны, что свидетельствует о решении задачи поставленной в рассматриваемом изобретении. Формула изобретения

Зеркало с регулируемой кривизной, содержащее отражающий элемент с полостью для хладагента на его тыльной стороне, герметичный цилиндрический корпус и магни- тострикционный элемент с приводной

электромагнитной катушкой, отличающееся тем, что в нем отражающий элемент выполнен в виде упругого металлического диска, прикрепленного в центре и по периферии к корпусу, и магнитострикцион- ный элемент выполнен в виде стенки герметичного корпуса из трех концентрично расположенных полых цилиндров, соединенных по торцам последовательно с корпусом, друг с другом и отражающим элементом,

при этом наружный и внутренний цилиндры выполнены из магнитострикционного материала с одинаковым знаком коэффициента магнитострикции, а средний цилиндр - с противоположным знаком, причем площади поперечного сечения всех упомянутых цилиндров выбраны обратно пропорциональными магнитным индукциям магнитострикционного насыщения материалов цилиндров.

Изобретение относится к квантовой электронике, лазерной локации и может быть использовано в резонаторах лазеров. Сущность изобретения: увеличение диапазона регулирования кривизны зеркала, Зеркало содержит отражающий элемент с полостью для хладагента на его тыльной стороне, герметичный цилиндрический корпус и магнитострикционный элемент с приводной электромагнитной катушкой, отражающий элемент выполнен в виде упругого металлического диска, закрепленного в центре и по периферии к корпусу, магнитострикционный элемент выполнен в виде стенки герметичного корпуса из трех концентрично расположенных полых цилиндров, соединенных по торцам последовательно с корпусом, друг с другом и отражающим элементом, при этом наружный и внутренний цилиндры выполнены из магнитострикцион- ного материала с одинаковым знаком коэффициента магнитострикции, а средний цилиндр - с противоположным знаком, причем площади поперечного сечения всех упомянутых цилиндров выбраны обратно пропорциональными магнитным индукциям магнитострикционного насыщения материалов цилиндров. 2 ил. (Л