Способ изготовления концентратора светового излучения голографическим методом

(19) ЯО (11 5/32 3/0 2,Р.Г.Марребковоюзо Знао проектисточ г о СССР1980. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Армянское отделение Всеного ордена Трудового Красномени научно-исследовательсконо-технологического институтников тока(56) 1. Авторское свидетельспо заявке В 2990649/24-06,кл. Г 24 7 3/02, С 02 В 5/32(54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНЦ РАТОРА СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ГОЛОГР ЧЕСКИМ МЕТОДОМ, включающий запись интерференционной картины в светочувствительном слое, нанесенном на оптический элемент, путем направленияна него расходящегося предметного иопорного плоскопараллельного пучковлазерного излученйя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения коэффициента концентрации привыполнении оптического элемента в виде прозрачной плоскопараллельнойпластины, каждый луч расходящегосяпредметного пучка направляют на оптический элемент, под углом к светочувствительному слою, большим угла полного внутреннего отражения материалаоптического элемента,Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к способам изготовления концентраторов светового преимущественного солнечного излученияголографическим методом.Известен способ изготовления концентратора светового излучения голографическим методом, включающий за-пись интерференционной картины всветочувствительном слое, нанесенномна оптический элемент, путем направления на него расходящегося предметного и опорного плоскопараллельногопучков лазерного излучения.Этим способом изготовляют концентратор светового излучения, например, 15состоящий из плоских фацет, являющихся оптическими элементами этого концентратора Я .Однако при выполнении оптическогоэлемента в виде прозрачной плоскопараллельной пластины с концентрациейсветового излучения путем многократных переотражений внутри оптическогоэлемента часть излучения не участвует в переотражениях, 25Целью изобретения является повышение коэффициента концентрации привыполнении оптического элемента в виде прозрачной плоскопараллельиойпластины.30Поставленнаяцель достигается тем,что каждый луч расходящегося предметрогО пучка направляют на оптический,элемент под углом к светочувствительному слою, большим угла полного внутреннего отражения материала опти- З 5ческого элемента.На чертеже представлен концентратор светового излучения, изготовленный данным способом.Способ изготовления концентратора 401 светового излучения голографическим методом включает запись интерфе.Ренционной картины в светочувствительном слсе 2, нанесенном на оптический элемент 3, путем направления 45на него расходящегося предметногопучка 4 и опорного плоскопараллельного пучка 5 лазерного излучения,Причем последний иэ пучков по. направлению тождественен концентрируемым сол нечным лучам б и 7. Каждый луч расходящегося предметного пучка 4 направляют на оптический элемент 3 подуглом ксветочувствительному слою 2,большим угла полного внутреннго отражения материала оптического элемента 3. Оптический элемент 3 выполнен в виде прозрачной плоскопараллельнуй пластины., Концентратор светового излучения,изготовленный данным способом, работает следующим образом,При освещении концентратора 1плоскопараллельным пучком света, наример солнечным излучением, идентичым опорному плоскопараллельному пучку 5, участвовавшему в образовании объемной голограммы, голограмма восстанавливает расходящийся предметный пучок 4,участвовавший в образовании этой голограммы, Благодаря, тому, что расходящийся пучок 4 в процес" се изготовления концентратора 1 был направлен в оптический элемент 3 под углом полного внутреннего отражения, обеспечивается ввод солнечного излучения в оптический элемент 3 под углом полного внутреннего отражения. Это является необходимым, но недостаточным условием концентрирования светового излучения. Дифрагировавшнй на объемной голограмме луч света входит в оптический элемент 3, выполненный в виде пластины, под углом полного внутреннего отражения, претерпевает полное внутреннее отражение на противоположной поверхности пластины и в некоторой точке возвращается в слой 2 с объемной голограммой. Для концентрирования достаточно, чтобы, отразившись от границы раздела светочувствительного слоя 2с записанной в нем объемной голограммой и воздуха, луч не удовлетворялусловию Брэгга на этом участке голо-р.граммы. Тогда луч не будет дифрагировать на объемной голограмме и после ряда полных внутренних отраженийвыйдет из торца пластины. Отсюда следует, что объемная голограмма внаправлении движения переотраженноголуча должна быть неоднородной. Этообеспечивается расходимостью предметного пучка 4, лучи которого при образовании голограммы входят в пластину .под разными углами, оставаясь больше, предельного угла полного внутреннего отражения. Выбором же толщины пластины обеспечивается падение отраженного луча на участок объемной голограммы с таким угловым отклонением ц от угла Брэгга в этой точке, чтодифракционная эффективность объемной/ голограммы на этом участке для него равна нулю. Объемная голограмма обладает угловой селективностью, поэтому она не воздействует дифрагирующе на луч, направленный с определенным угловым отклонением от угла Брэгга (см. чертеж) . В этом случае, например, солнечный луч б дифрагнрует на пропускающей объемной голограмме в слое 2 и входит в пластину под углом полного внутреннего отражения материала этой пластины. После отражения на нижней поверхности пластинылуч б пересекает объемную голограмму (светочувствительный слой 2),и претерпевает полное внутреннее отражение на границе объемная голограмма воздух, При этом он отражается в направлении, которое отличается от направления вошедшего в объемную голограмму в этой точке и дифрагиро1103049 Составитель П,шендеровичРедактор Л.Повхан Техред А. Кикемезей Корректор О.БилакЗаказ 4933/28 .Тираж 711 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений.и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 филиал ППППатент., г, Ужгород, ул. Проектная, 4 вавшего па ней солнечного луча 7 на угол. Луч 7 удовлетворяет условию Брэгга и для него дифракционная эффективность объемной голограммы максимальнаи может достигать 100, Угол 3 превышает угловое отклонение от угла Брэгга, при котором дифракционная эффективность объемной голограммы на этом участке равна нулю, поэтому отраженный луч 6 не меняет своего направления и после ряда пере" 10 отражений выходит из торца пластины. Аналогично концентрируются другие лучи плоскопараллельного потока светового, например солнечного, излучения. Требуемый угол 5 обеспечивается 15 выбором толщины пластины при заданной геометрии расходящегосяпредметного пучка 4, участвовавшего в образовании объемной голограммы.Аналогичным образом работает кон-. центратор светового излучения с отражательной объемной голограммой, записанной в светочувствительном слое, нанесенном на нижней поверхности оптического элемента 3, выполненного в виде прозрачной плоскопараллельной пластины. При этом ввод расходящегося предметного пучка 4 в оптический элемент 3 под углом полного внутреннего отражения осуществляется с помощью известных средств, например посредством вспомогательной призмы и слоя иммерсионной жидкости.В любом из описанных случаев в зависимости от геометрии расходящегося пучка в процессе образования объемной голограммы световое излучение можс но концентрировать на двух и более торцах пластины, на.части торца или в произвольной точке пластины, Кроме того, поскольку объемная голограмма обладает спектральной селективностью, то в зависимости от условий ее обра- . зования может концентрироваться определенная область солнечного спектра.Направление каждого луча расходящегося предметного пучка 4 в оптический элемент 3 под углом к светочувствительному слою 2, большим угла полного внутреннего отражения материала оптического элемента 3, обеспечивает запись такой объемной голограммы, которая впоследствии,. преобразует падающий на концентратор 1 поток плоскопараллельного светового излучения в расходящийся внутри оптического элемента 3 с возможностью многократного переотражения за счет эффекта полного внутреннего отражения и тем самым концентрируемый поток светового излучения.При этом толщина выполненного в виде пластины оптического элемента 3, связанная со степенью расходимости соседних лучей предметного пучка 4 при записи, обеспечивает нулевую дифракционную эффективность объемной голограммы для потока переотражаемого светового излучения.Таким образом, происходит концентрация светового излучения практически без потерь, а именно без рассеивания и тепловыделений, что, в свою очередь, повышает коэффициент концентрации.