Устройство для фокусировки лазерного излучения

(19) (5 Х) Е ИЗОБРЕТидетельству ИЯ рск стоит из выпучюго зеркала и зеркал. Зеркала выполнены сферическими. В устройство могут быть введены плоские зеркала. Радиусы кривизны сферических зеркал и расстояния между ними связаны соотношениями й+21-й =й 1+ й й й й2 21 12 2 1 2 1+ - =О, где й, - радиус2 2кривизны выпукпоного зеркала, й - радиус кривиз 2ны вогнутого зеркала, - расстояние между зеркалами по осевому лучу, а,а - углы между опти 1 2ческой осью и нормалями к зеркалам,- расстояние от вогнутого зеркала для точки фокусировки по осевому лучу, при этом нормали к поверхности зеркал расположены по одну сторону от прямой, проходящей через центры сферических зеркал. 2 з. и. ф-лы,5 ил. ЬЭ СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССиг) ОПИСАНИк авто ому с(56) Фромм ВА Влияние характеристик лазерного луча на его проплавляющую способность и разработка фокусирующих систем сварки. М, 1983, с 16,Голубев В.С. Инженерные основы создания технологических лазеров, М; Высшая школа, 1988, с 140.(И) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ЛАЗЕРНОГОИЗЛУЧЕНИЯ(67) Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при разработке технологических лазерных установок Цель. изобретения - уменьшение габаритов устройства Устройство со(и) 18 Ц 123018 3 7811831123 Изобретение относится к лазерной технике и може быть использовано при разработке и зксплуатации технологических лазерных установок.Цель изобретения - уменьшение габа ритов устройства.Яа фиг,1 представлена схема устройства с двумя зеркалами; на фиг.2 - то же, с дополнительным плоским Зеркалом; на фиг.3 - то же, с двумя плоскими зеркалами; 1 О на фиг.4 - схемарасчета устройства; на фиг.5- фокуси рующая схема из двух зеркал,Устройство содержит размещенные по ходу луча выпуклое сферическое зеркало 1 и вогнутое сферическое зеркало 2. Причем 15 луч, падающий на первое выпуклое зеркало и л "ч Отраженный От второго зеркала лежат по одну сторону от луча, Отраженного от первого зеркала. (ем самым и нормали к зеркалам лежат по одну сторону от отрезка 20 Оптической оси, соединвощей центры зеркал. Таким образом реализуется схема с пер 8 с 8 чени 8 м входного и выходного лучеЙ и с пересечением нормалей в точке, лежащей внутри петли, образованной входным и 25 выходным лучами. Устройство содержит дополнительное плоское зеркало 3, обеспечивающее разворот луча под заданным углом падения на зеркало 1, В устройство может быть введено еще одно плоское,зер О кало 4. При атом уменьшается угол падения на зеркало 3 и тем самым уменьшаются размеры плоских зеркал и всего устройства.Устройство работает следующим обра- ЭОМ, 35Плоский пучок, падающий на зеркало 1 под углом расширяется и отражается от него также под углом и попадает под углом на зеркало 2, которое фокусирует его в заданную точку. Для обеспечения оптического ка чества следует рассчитать следующиех В-В 1+1г гг г г 12 В гг Вг х (Г +1) И -(Г +1) )г Г В Здесь использовано очевидное соотно 50 шениех 2 = х 11+1 Л 1)На зеркало 1 падает плоский пучок, по. ЗТОМУ 2 4 хх х СК(2 Р-а) 2 В 4, после ряда 2 4х ха - +2 В 3 Последовательно находим: Р 2 а-ВРассмотрим далее фокусирующую схему из двух зеркал, приведенную на фиг.5. Непосредственно из чертежа для зеркала 2 следует: и аберрации второго зеркала 2 записываются в виде: ЬЬ 1= е ЛЬ 1=х 12 ж а-ф Приравнивая ЬЬ = ЬЬ 1 2преобразований получаем искомое соотношение:й +21-В =В 1+ й /й2 2 1 2 2 = ОВ сова 2 2 й сова +21 Согласно принятым обозначениям, кривиз на пучка после отражения от выпуклого зер 2 сояа кала 1 будет:й 21 сояа 2 сояа г 11/сова, О0= -1 В О сову 10 Для выбранных величины В 12, 1,1 из последних уравненйй однозначно определяются углы падения а 1 и а 2 . Вариации углов на входе аех определяют вариации фокуса Л 1 ныыходе; Ь 1= аах 1 откудадля осевого пучка получается выражение для Й После прах ия отрезка длиной 1 1 2 В В 2 В +21-В 1 2Для расстояния фокусировки 1. справеформула;+21)г 51 В сояа +21 2 сояа 2 В +21-В В +21 сов откуда уже для осевого пучка можно получить:30 и после отражения от второго вогнутого зеркала В В +2осевых параксиальных и льной плоскости справе соз а, а всагитгальной пл а . Подстановка последних ражение для 1 дает иском 2-- сояа г 11 В яа . 2-2 сова В +21 сова 45 В 1/2 сояаГ=1с В 1/2 сова +1 жения от втов каустику нана выходного 50иям: облюдение данных параметров позволяетолучить оптимальные характеристики фоусирующей системы. Формула изобретения1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее оптически сопряженные, расположенные под углом друг к другу выпуклое и вогнутое сферические зеркала, нормали к которым лежат в одной плоскости, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства, радиусы кривизны сферических зеркал и расстояния между ними связаны Требование, чтобы после отр рого зеркала пучок сходился расстоянии Ь, так, что криви пучка С - -1 П.приводит к искомым уравнен Для вн ридион на: В= =В/соз нийв в чков в медлива заме- скости: В" соотношее Рми Ес.соотношениями:21- щ Афб л (В В ) )1 2 2 1 2 1 2г +1=Ой сов)а +21 В сова Г 51 1 2 22 соза 2 сова1 2+1Я 2 Ы ВЬ 1 1 2где Й 1 - радиус кривизны выпуклого 1 О зеркала;йг - радиус кривизны вогнутого зеркала;1 - расстояние между зеркалами по 1осевому лучу;а 1 а 2 - углы между оптической осьюи нормалями к зеркалам;. - расстояние от вогнутого зеркала. до точки фокусировки по осевому 20лучу,при этом нормали к поверхности зеркал расположены по одну сторону от прямой, проходящей через центры сферических зеркал.2, Устройство для фокусировки оптического излучения по п,1, отаючеющееся тем, что в него введено установленное перед выпуклым сферическим зеркалом плоское зеркало, нормаль к поверхности которого в его центре расположена в плоскости, совпадающей с плоскостью, проходящей через нормали сферических зеркал.3. Устройство для фокусировки оптического излучения по пп.1 и 2, опиичаюиуеся тем, что в него введено дополнительное плоское зеркало, установленное перед первым плоским зеркалом, причем прямая, проходящая через центры плоских зеркал, перпендикулярна прямой, соединяющей центр вогнутого сферического зеркала с геометрическим фокусом устройства,1831123 Составитель В,ИванюкТехред М,Моргентал Корректор А,Обруча едактор Заказ Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 гарина, 101 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор