Дифракционный преобразователь для формирования светового пучка в виде прямой линии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕОЪБЛИН 09) (11) 4 С 02 В 27/4 ГОСУДАРСТВЕННЬФ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ .И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР БРЕТЕНИЯ ВСЕ.0103 НАЯ ЛИП.:ИВ%МИ О 1:НА(71) Киевский научно-исследователкий и конструкторский институт перрийного оборудования и Институт фики АН УССР(54) ДИФРАЩИОННИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬДЛЯ ФОРИИРОВАНИЛ СВЕТОВОГО ПУЧКАВИДЕ ПРЯИОЙ ЛИНИИ(57) Изобретение относится к оптикому приборостроения и может бытьпользовано в системах преобразоваоптических сигна ов, обработки инмацки и т;и. для формирования пучв виде прямой линии с широким угл спектром при со ности и равноме световой энерги фракционный пре в виде апериоди структуры, прокоторой изм направления фо фези-.: аметр где а уры дифра - прост- скости ого напк номер определяющии масштаб структ кционного преобразователя; ранственная координата в пл преобразователя вдоль задан равления формируемой линии; рабочего дифракционного пор длина волны светового пучка ванне линии в плоскости 2 происходит эа счет непрерыв нения угла. 8 дифракции вдол ления ОХ, что является след плавного изменения 1 . 1 ил дка; Ъ Формироаблюдения ого измеь направесис ие ов ОПИСАНИ АВТОРСНОМУ хранении ее прямолинейрности распределения и вдоль контура. Диобразователь 1 выполнен ческай дифракционной транственная частота еняется вдоль заданного мируемой лйнии по закоИзобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в системах преобразования оптических сигналов, обработки информа1 ции и т.п.Цель изобретения - увеличение углового спектра формируемой линии при сохранении ее прямолинейности и равномерности распределения световой0 энергии вдоль контура.На чертеже представлена схема работы преобразователя.Дифракционный преобразователь 1 выполнен в виде апериодической дифрак 5 ционной структуры, пространственная частота которой изменяется вдоль заданного направления формируемой линии по закону;20 где а - параметр, определяющий масштаб структуры дифракционного преобразователя; Х - пространственная координата в плоскости дифракционного преобразователя вдоль заданного направления формируемой линии % - длина волны светового пучка; 1 с - номер рабочего дифракционного порядка.Дифракционный преобразователь ра ботает следующим образом,На дифракционный преобразователь 1 ортогонально его плоскости падает коюерентный световой пучок с длиной волны , имеющий равномерное распре деление интенсивности по сечению. В результате дифракции световой пучок отклоняется на угол 6 , который определяется известным соотношением:9 = агс в 3.п 1 с%, (2) 45 где 1 с - номер рабочего дифракционкагопорядка.Выделение единственного рабочего дифракционного порядка может быть осуществлено либо применением фазовой 50 дифракционной структуры (прямоугольные ступеньки, эшеллет), имеющей один порядок дифракции, либо экранированием нерабочих порядков, С учетом выражения (1) угол дифракции 55КЪ аХ6 = агс зхп ------- . (3) Из этого выражения следует, чтоугол дифракции различен для различных,участков дифракционного преобразователя 1, Формирование линии н плоскости 2 наблюдения происходит за счетнепрерывного изменения угла дифракции вдоль направления ОХ, что является следствием плавного изменения пространственной частоты дифракционногопреобразователя, Если штрихи дифракционного преобразователя выполненыпрямолинейными (т.е. дифракционныйпреобразователь является одномерным),то формируемая линия представляетсобой прямую, ортогональную штрихамдифракционного преобразователя и проходящую через оптическую ось системы.Ее длина в К-м дифракционном порядкеопределяется соотношением:1= Е га 6 = 1 с Еае а, (4)где Е - расстояние от дифракционногопреобразователя 1 до плоскости наблюдения 2.Формируемую линию можно также наблюдать в фокальной плоскости линзы,тогда Е должно равняться ее фокусному расстоянию.Из выражения (4) следует, что длина формируемой линии линейно зависитот размера освещаемого участка дифракционного преобразователя д. Следовательно, одинаковые по величиневдоль направления ОХ участки дифракционкого преобразователя формируютотрезки линии одинаковой длины, чтообеспечивает равномерность распределения световой энергии вдоль контураформируемой линии,Одномерный дифракционный преобра"зователь формирует световую линию,проходящую через оптическую ось. Дляее смещения н плоскости, ортогональной оптической оси, дифракционныйпреобразователь может быть выполненаксиалько-симметричным. Его дифракционная структура выполнена н нидештрихов, имеющих форму концентри- .ческих окружностей, при этом пространственная частотаизменяетсяот центра симметрии к краям по закону, характерному.и для одномерного дфракционного преобразователя, чтоформально выражается в замене в выражении (1) декартовой координаты Хна полярный радиус г. Смещение форми",руемой линии Р относительно оптической оси при заданном сдвиге центрасимметрии г, определяется соотношением:1522039 6направления формируемой линии по закону: Р = КЕа 7 г 1 аХеш Составитель В. КравченкоТехред И.Дидык Корректор. И. Поко Редактор Л.Пчолинская Заказ 6949/38 Тираж 513 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Формула изобретения5 Дифракционный преобразователь для формирования светового пучка в виде прямой линии, выполненный в виде апериодической диФракционной структуры, 1 О о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения углового спектра формируемой линии при сохранении ее прямолинейности и равномерности распределения световой энергии вдоль .15 контура, пространственная частота структуры дифракционного преобразователя 9 изменяется вдоль заданного . где а параметр, определяющнй масштаб структуры дифракционогопреобразователя;Х - пространственная координатав плоскости дифракционногопреобразователя вдоль заданного направления формируемойлинии;- длина волны светового пучка;Е - номер рабочего дифракцнонногопорядка,