close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6533

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6533
(13) C1
(19)
7
(51) G 02F 1/00,
(12)
G 02B 26/08
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТРЕХМЕРНОГО
ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ
(21) Номер заявки: a 20011012
(22) 2001.11.29
(46) 2004.09.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт электроники
НАН Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Поляков Владимир Иванович;
Конойко Алексей Иванович; Ярмолицкий Вячеслав Феликсович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт электроники НАН Беларуси" (BY)
(57)
Оптическая система для трехмерного позиционирования световых пучков, содержащая оптически связанные первое устройство позиционирования световых пучков, первое
и второе фокусирующие оптические устройства, первое и второе устройства управления,
отличающаяся тем, что включает второе устройство позиционирования световых пучков,
расположенное между первым и вторым фокусирующими оптическими устройствами и
содержащее установленные последовательно друг за другом оптически согласованные
каскады, каждый из которых выполнен в виде электрооптического многоканального поляризационного переключателя, подключенного к первому и второму устройствам управления, и поляризационного светоделителя, при этом первое устройство позиционирования
световых пучков содержит электрооптические поляризационные элементы, установленные с возможностью позиционирования световых пучков в двумерном пространстве и
подключенные к первому устройству управления.
BY 6533 C1
(56)
US 4712887 A, 1987.
RU 02017181 C1, 1994.
RU 95102810 A1, 1996.
EP 0455249 A2, 1991.
JP 63115130 A, 1988.
BY 6533 C1
Оптическая система для трехмерного позиционирования световых пучков относится к
технике управления оптическим излучением, в частности может применяться в быстродействующих оптических системах с адресуемым в цифровом коде трехмерном пространственном положении световых пучков с различными длинами волн, в том числе в 3-D
оптических запоминающих устройствах.
Известно устройство для трехмерного позиционирования световых пучков [1], в котором элемент позиционирования выполнен на базе жидкостной линзы, при этом позиционирование пучков в двумерном пространстве осуществляется за счет поворота элемента
позиционирования на необходимый угол, а изменение позиционирования пучка в третьем
измерении, связанное с изменением положения фокуса того же элемента позиционирования, осуществляется за счет изменения радиуса кривизны поверхности жидкостной линзы
этого элемента позиционирования путем соответствующего изменения давления жидкости в этой линзе.
Такое устройство не может обеспечить высокую точность позиционирования светового пучка в трехмерном пространстве, обусловленной абсолютной и относительной погрешностями положения поворотного механизма линзы при позиционировании пучка в
двумерном пространстве и неточностью изменения положения фокуса, которое связано с
погрешностями изменения радиуса кривизны поверхности жидкостной линзы, связанной с
флуктуацией давления жидкости в этой линзе, что ведет к низкой точности позиционирования пучка в третьем измерении.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является система для трехмерного позиционирования световых пучков [2], в которой основными элементами, осуществляющими позиционирование пучков, являются оптически связанные линзы и используется
линейное изменение положения элемента позиционирования в трехмерном пространстве,
обеспечивающего изменение позиционирования светового пучка в двумерном пространстве путем линейного перемещения элемента позиционирования в плоскости, перпендикулярной его оптической оси, и изменение позиционирования этого пучка в третьем
измерении путем линейного перемещения этого элемента позиционирования вдоль его
оптической оси, ведущее к изменению положения плоскости фокусировки пучка.
Такая система не может обеспечить высокую точность позиционирования световых
пучков в трехмерном пространстве, поскольку предполагает перемещение элемента позиционирования и, связанное с этим, абсолютной и относительной погрешностями и временной
нестабильностью его положения в трехмерном пространстве, ведущее к неточности позиционирования.
Технической задачей изобретения является увеличение абсолютной и относительной
точности трехмерного позиционирования световых пучков.
Техническая задача решается тем, что оптическая система для трехмерного позиционирования световых пучков, содержащая оптически связанные первое устройство позиционирования световых пучков, первое и второе фокусирующие оптические устройства,
первое и второе устройства управления, дополнительно включает второе устройство позиционирования световых пучков, расположенное между первым и вторым фокусирующими оптическими устройствами и содержащее установленные последовательно друг за
другом оптически согласованные каскады, каждый из которых выполнен в виде электрооптического многоканального поляризационного переключателя, подключенного к первому и второму устройствам управления, и поляризационного светоделителя, при этом
первое устройство позиционирования световых пучков содержит электрооптические поляризационные элементы, установленные с возможностью позиционирования световых
пучков в двумерном пространстве и подключенные к первому устройству управления.
Увеличение абсолютной и относительной точности трехмерного позиционирования
световых пучков достигается за счет применения безынерционных поляризационных элементов с разделением функций управления и позиционирования световых пучков, в том
2
BY 6533 C1
числе в третьем измерении, где позиционирование связано с дискретным изменением
длины оптического пути световых пучков, и при этом обеспечивается с высоким быстродействием, практически, идеальная адресная точность и воспроизведение пространственного положения световых пучков с различными длинами волн.
Сущность изобретения поясняется на фигуре, где:
1 - первое устройство позиционирования световых пучков;
2 - первая фокусирующая оптика;
3 - второе устройство позиционирования световых пучков;
4 - электрооптический многоканальный поляризационный переключатель;
5 - поляризационный светоделитель;
6 - вторая фокусирующая оптика;
7 - первое устройство управления;
8 - второе устройство управления;
9 - исходный плоско-поляризованный пучок с длиной волны λn;
10- первое положение фокуса светового пучка;
11 - второе положение фокуса светового пучка.
Оптическая система для трехмерного позиционирования световых пучков содержит
последовательно оптически связанные первое устройство позиционирования световых
пучков 1, первую фокусирующую оптику 2, второе устройство позиционирования 3, состоящие из оптически связанных каскадов, каждый из которых содержит электрооптический
многоканальный поляризационный переключатель 4 и поляризационный светоделитель 5,
вторую фокусирующую оптику 6, при этом первое устройство позиционирования световых пучков 1 подключено к первому устройству управления 7, подключенного к электрооптическим многоканальным поляризационным переключателям 4, которые подключены
ко второму устройству управления 8.
Первое устройство позиционирования световых пучков 1 выполнено, например, в виде
двумерной структуры оптических переключателей световых пучков, обеспечивающей необходимое количество пространственных положений исходного плоско-поляризованного
светового пучка с длиной волны λn 9 в координатах X-Y, и представляющих собой оптические вентили, каждый из которых состоит из электрооптического поляризационного переключателя на кристалле ДКДР и поляризационного светоделителя на кристалле кальцита
марки ИШ-В.
Первая 2 и вторая 6 фокусирующие оптики выполнены, например, в виде матриц гололинз.
Второе устройство позиционирования световых пучков 3 выполнено, например, на базе оптически согласованных каскадов, количество которых определяется количеством необходимых сфокусированных положений светового пучка с длиной волны λn в третьем
измерении, то есть по координате Z.
Электрооптические многоканальные поляризационные переключатели 4 выполнены,
например, в виде двумерной структуры модуляторов на кристалле ДКДР Z-среза с металлическими сетчатыми электродами и индивидуальной адресацией.
Поляризационные светоделители 5 выполнены, например, в виде плоскопараллельных
пластин из кальцита марки ИШ-В, оптическая ось которых параллельна входной и выходной граням, а толщина удваивается от каскада к каскаду.
Первое 7 и второе 8 устройства управления - стандартные электронные устройства.
Оптическая система для трехмерного позиционирования световых пучков работает
следующим образом.
В первоначальном состоянии, то есть при нулевом (0...0) цифровом адресном коде,
одновременно поступающим из первого 7 устройства управления на первое 1 и второе 3
устройства позиционирования световых пучков, на которое такой же код поступает из
второго устройства управления 8, исходный плоскополяризованный световой пучок с
3
BY 6533 C1
длиной волны λn 9, пройдя не отклоняясь через первое устройство позиционирования световых пучков 1, первую фокусирующую оптику 2 и второе устройство позиционирования
световых пучков 3 как обыкновенный световой пучок для поляризационного светоделителя 5 фокусируется второй фокусирующей оптикой 6 в первом положении фокуса светового
пучка 10. При любом другом цифровом адресном коде, отличном от нулевого, поступающим из первого устройства управления 7 на первое 1 и второе 3 устройства позиционирования световых пучков, происходит изменение пространственного положения световых
пучков в X-Y координатах, то есть определяется соответствующий оптический канал в
двумерном пространстве второго устройства позиционирования световых пучков 3. Для
позиционирования световых пучков в третьем измерении, то есть по координате Z, из второго устройства управления 8 поступает цифровой адресный код, отличный от нулевого,
на второе устройство позиционирования световых пучков 3. При этом, если используются
световые пучки (сходящиеся, расходящиеся) с различными длинами волн, то возникает
продольный хроматизм положения, и для совмещения, при необходимости, фокусов таких
пучков в одной точке, корректируется цифровой адресный код в соответствии с используемыми длинами волн λn излучения, поступающий из второго устройства управления 8, в
соответствии с которым во втором устройстве позиционирования 3 задействуется определенное количество каскадов, то есть управляющее напряжение подается только на электроды
электрооптических многоканальных поляризационных переключателей 4, выбранных в
соответствии с этим кодом. При этом световая волна распространяется через поляризационные светоделители 5 как обыкновенная или необыкновенная. Такая вариация обусловливает изменение длины оптического пути световых пучков, в том числе с различными
длинами волн и соответствующее смещение предметной плоскости и, связанное с этим,
смещение плоскости изображения второй фокусирующей оптики 6, то есть смещение из
первого 10 во второе 11 положение фокуса светового пучка в третьем измерении (по координате Z).
Некоторые численные оценки, иллюстрирующие предлагаемую оптическую систему
для трехмерного позиционирования световых пучков: при фокусировке лазерного пучка в
пятно диаметром порядка 1,0 мкм, погрешность отслеживания фокусировки не превышает
0,1 мкм при шаге дискретности переключения плоскости фокусировки порядка 1,14 мкм
(λn = 0,63 мкм).
Таким образом, достигается высокая абсолютная и относительная точность трехмерного позиционирования световых пучков с различными длинами волн и высоким быстродействием, свойственным электрооптике, с использованием, практически, единой
технологической базы.
Источники информации:
1. Патент Великобритании 1226003, G 02F 1/26, 1971.
2. Патент США 4712887, G 02В 26/08, 1987.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
169 Кб
Теги
by6533, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа