Датчик оптического излучения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Я)5 6 01 3 1/О В 5 32 НИЯ ЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ измерения параметров апти ов мощность, энергия, дл чения и т,д,), Целью изобре ся расщирение функциона ожностей датчика за с ции источников излучения ому составу и положени ве. Датчик выполнен из волокон, входные торцы ко ожены на полусфере, а вых собраны в жгут с регуляр в датчик введен селективно элемент, интерференционн +1 фотоприемников, распо оскости выходного торца вх ского элемента и выполнен нтными, 1 ил,че те- лью в М+1 та- адной от- ый ых Недостатками данного устройства являются малое поле зрения. невозможность определения спектрального состав маемого излучения.Наиболее близким к предлагае назначению и принципам действи ся фотоприемное устройство, содержащее фоточувствительный элемент, подключенный к нему предусилитель, заключенные в общий корпус с отверстием для ввода излучения, перед фоточувствительным элементом установлен входной оптический элемент - выпукло-вогнутый поглощающий фильтр. Вогнутая поверхность фильтра является сферической, а выпуклая асферической поверхностями вращения и задаются математическими выражениями. Поток излучения, приходящий под произвольным углом к оси в пределах угла поля зрения птическому хнике реги- , и может х устройс 1" оптических ина волны а источник а прини- (д мому по я являетОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Ленинградский институт точной механики и оптики(54) ДАТЧИК ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к технике регистрации оптического излучения, иможет быть использовано в автономных усИзобретение относится к о приборостроению, а именно к те страции оптического излучени быть использовано в автономны вах для измерения параметров сигналов (мощность, энергия, дл излучения и т.д.) и направления н оптического сигнала,Известен датчик оптического излучения, предназначенный для регистрации оптического излучения, содержащий фоточувствительные элементы (ФЧЭ) с предусилителями, подключенными к устройствам обработки. Исследуемое излучение попадает на ФЧЭ и приводит к появлению на его выводах электрических сигналов, которые усиливаются до нужной величины предусилителями и подаются на системы обработки,тройствах ских сигнал волны излу ния являет ных возм идентифика спектральн пространст оптических рых распол ные концы структурой ража ющий фильтр и М женных в пл ного оптиче многоэлеме 1753302 Афотоприемного устройства (ФПУ), проходя через выпукло-вогнутый фильтр, попадает на ФЧЭ, подключенный к предусилителю. Так как ширина пучка и толщина фильтра изменяются незначительно, то угол падения излучения на ФЧЭ, примерно, равен углу между направлением прихода излучения и осью ФПУ. Зависимость пропускания фильтра от угла прихода сигнала обратна диаграмме направленности ФЧЭ, В результате диаграмма направленности всего ФПУ становится равномерной.Недостатками известного устройства являются невозможность распознавания по длинам волн, невозможность определения направления на источник.Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей датчика эа счет идентификации источников по спектральному составу и положению в пространстве.На чертеже представлен датчик оптического излучения, общий вид.Датчик содержит входной оптический элемент 1, корпус 2, фотоприемники 3, голографический селективно отражающий элемент (ГСОЭ) 4, механизм 5 юстировки зеркал и крышку б,кожуха,Входной оптический элемент 1 оптически согласован с фотоприемниками 3 с помощью ГСОЗ 4, т е, в плоскости иэображения выходного торца входного оптического элемента расположены фотоприемники,Датчик работает следующим образом.Принимаемое излучение засвечивает входные торцы волокон входного оптического элемента 1, расположенные на поверхности полусферы с произвольного направления в телесном угле 2 д стерадиан. Засвеченная группа элементарных световодов передает излучение к своим выходным торцам.Из выходного торца входного оптического элемента излучение выходит расходящимся пучком с углом при вершине, близким к 24 (так как числовая апертура одиночного световода обычно не превышает 0,2), и поступает на ГСОЭ 4, который отклоняет различные спектральные составляющие отражаемого пучка на различные углы в различных сечениях относительно оси и строит изображения выходного торца входного оптического элемента на различных фотоприемных площадках 3 в различнык спектральных диапазонах. На выходах засвеченных элементов фотоприемников 3 образуется выкодной сигнал, который является выходом датчика.. Таким образом, благодаря выполнению входного оптического элемента в виде набора из оптическик волокон, входные торцыкоторых являются элементами полусферы, распределены на ней равномерно и имеют радиус кривизны, совпадающий с радиусом полусферы, излучение всегда перехватывается группой элементарных световодов и передается по оптическим волокнам к выкодному торцу. Это обеспечивает равномерную диаграмму направленности в угле 2 лстерадиан. Причем из-эа малой числовой апертуры одиночного волокна каждый элементарный световод контролирует определенную зону полусферического пространства. Поскольку числовая апертура волокна определяется выражениемА = ьв 1 по - 4:пГ а апертурный угол в связан с телесным углом а 20 в= 2 т(1- созе), то нетрудно вычислить, что для тогочтобы контролировать полусферу. потребуется световодов, раскрыв выведенное условие получим Й - 1 у - Й 2йИзлучение, приходящее иэ этой контро лируемой эоны пространства, проходит только в один или несколько рядом стоящих световодов, поэтому вследствие регулярной световодной структуры входного оптического элемента излучение будет выходить из 40 определенного участка выходного торца в зависимости от направления на излучатель в пространстве, т,е. на выходном торце образуется светящееся пятно. Изображение выходного торца строится в различных 45 спектральных диапазонах спомощью ГСОЭ на различных приемных площадках в зависимости от спектрального состава падающего излучения. Изображение светящегося пятна засвечивает один или несколько эле ментов соответствующего фотоприемника, по выходному сигналу с которых определяют положение источника в пространстве, а в зависимости от того, какой приемник выдает сигнал, определяют спектральный со став излучения. Таким образом происходит идентификация излучения по спектру и положению в пространстве.Изобретение позволит выполнить унифицированный датчик Оптического излуче1753302 ния для систем передачи информации, навигационных приборов, приборов ориентации и т,д. цом, причем количество волокон удовлетворяет условию 5 Составитель Е.ХалатоваТехред М,Моргентал едактор О,Голова Корректор П.Гереш Заказ 2760 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретенияДатчик оптического излучения, содержащий входной оптический элемент и фото- приемник, заключенные в общий корпус с отверстием для ввода оптического излучения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 10 расширения функциональных воэможностей датчика за счет идентификации излучения по спектральному составу и положению в пространстве, в него дополнительно введены М фотоприемников, входной опти чески элемент выполнен в виде набора из й оптических волокон, входные торцы которыхявляются элементами полусферы, распределены на ней равномерно и имеют радиус кривизны, 20 совпадающий с радиусом полусферы, выходные торцы волокон собраны в жгут с регулярной структурой и плоским торгде п - коэффициент преломления сердечника волокна, п - коэффициент преломления оболочки, за входным элементом по оси системы расположен селективно отражающий элемент, состоящий из не менее двух компонентов, один из которых состоит иэ М голографических отражающих элементов, а второй компонент выполнен в виде интерференционного отражающего фильтра, причем иэофазные поверхности голографических отражающих элементов и главная. плоскость фильтра развернуты относительно друг друга на угол 360/(М +1), фотоприемники расположены в плоскости выходного торца входного оптического элемента симметрично относительно его оси, оптически сопряжены с ним, и выполнены многоэлементными.