Способ задания направления распространения излучения лазера и устройство для его осуществления

(51)5 Н 01 Я 3/02 ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Политехнический словарь, М,: Советская энциклопедия, 1980, с. 351. 553.ВЭП 1 зтеИ Е. ет а 18 ерагат 1 оп апб апайз 1 з о 1 аког вагб зсаттегеб роаег 1 п 1 эЬога(огу веазцгеветз о Идти. Ьеав тгапьв 1 аапсе тЬоврЬ а иио 1 б вебйв. Арр. Орс 1986, ч.25, Ь 3, р,420-430,(54) СПОСОБ ЗАДАНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: в приборостроении с использованием лазерного излучения, Сущность изобретения: для задания горизонтального. Направлемия распространения излучения лазера при его произвольном пространственном расположении предложен новый епособ, в котором излучение направляют на оптический узел, включающий . расположенные на одной оси полупрозрачное и поворотное зеркало, установленные под углом 45 друг к другу, при этом оптический узел закреплен так, что имеет одну степень свободы-вращение вокруг оси, перпендикулярной выходному зеркалу, и занимает .положение, в котором линия пересечения плоскостей с расположенмыми в них зеркальными поверхностями лежит в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости выходного зеркала, причем полупрозрачное зеркало жестко скреплено с поворотным зеркалом., Предложенный способ реализован в устройстве, включающем активную среду лазера и резонатор,Я 21833933 А 1 образованный двумя зеркалами, выходное зеркало которого выполнено подвижным; между выходным зеркалом лазера и активной средой расположена 90 призма, входная грань которой выставлена параллельно глухому зеркалу. выходная грань выставлена параллельно вертикальной плоскости, перпендикулярной глухому зеркалу, при этом призма и выходное зеркало механически свяээны с глухим зеркалом резонатора через подшипники с возможностью установки призмы с минимумом потенциальной энергии, выходное зеркало жестко скреплено с призмой параллельно ее выходной грани, а подшипники выполнены с обеспечением одной степени свободы призмы-вращение вокруг оси. перпендикулярной глухому зеркалу. Для задания вертикального и горизонтального направлений излучения в условиях изменяющегося по углу пространственного положения устройства и определения характера низкочастотных колебаний оно дополнительно содержит вторую ось вращения, перпендикулярную выходной грани призмы и жестко скрепленную с мей, между призмой и выходным зеркалом расположены полупрозрачное зеркало и плоскопараллельная оптическая кювета, частично заполненная жидкостью, при этом полупрозрачное зеркало установлено под углом 45 к выходной грани призмы так, что линия пересечения плоскостей, в которых расположены полупрозрачное зеркало и выходная грань призмы, лежит в горизонтальной плоскости, причем полупрозрачное зеркало соединено с призмой через подшипники, размещенные на второй оси, оптическая кювета размещена под углом 45 к полупрозрачному зеркалу так, что плоскости, в которых лежат полупрозрачное зеркало и дно кюветы, пересекаются по прямой, лежащей в гориэон1833933 той параллельно ее дну, 2 с. и 3 з.п. ф-лы. 3ил. тальной плоскости, кэк и дно кюветы, выходное зеркало жестко скреплено с кювеИзобретение относится к приборостро- входную и выходную грани или призма моению с использованием лазерного излуче жет быть заменена на зеркало, что улучшитния и касается вопросов задания работу устройства, но затруднит описаниегоризонтального и вертикального направле- его работы), внешняя (выходная) грань нахоний в пространстве, дится в вертикальной плоскости, перпендиЦель способа - заданйе горизонтально- кулярной плотному зеркалу и это положениего направления при произвольном про зафиксировано силой тяжести(Р - нэправ-.странственном расположении лазера. ление силы тяжести). Выходное зеркало 8Предложенный способ может быть реа- жестко крепится к призме и настраиваетсялиэован в устройстве изображенном на фиг, параллельно выходной грани п ризмы(в про 1; где показаны: лазер 1, поворотное зерка- стейшем случае зеркальное покрытие нело 2, ось вращения 3, оптическая ось 4, .15 посредственно наносится на выходнуюцентр тяжести 5, йолупроэрачное зеркало 6, грань призмы).которое в одном случае может крепиться к Естественно, что для обеспечения воззеркэлу 2 и в другом варианте к оси враще- можности вращаться вокруг оси, перпендиния (пунктир). кулярной плотному зеркалу, может бытьИсточником излучения может служить 20 использована и какая-то другая конструклюбой, например, газовый Не-Ме лазер 1, на ция, обеспечивающая одну степень свобопути распространения излучения которого ды - вращение вокруг оси с минимальнымнужно расположить оптический элемент та- трением,ким образом, чтобы излучение отразилось Работа устройства состоит в том, чтоотзеркала бточно вобратном направлении 25 после включения лазера через время,необПри этом оптический элемент или его вра- ходимое для того. чтобы подвижная частьщающаясячасть(второе исполнение)долж- оптической системы заняла положение сна иметь одну степень свободы - вращениеминимальной потенциальной энергией. привокруг оси перпендикулярной зеркалу б, и котором выходное зеркала находится в верего(ее)положение в пространствефиксиру тикальной плоскости, он будет излучатьется силой тяжести таким образом, что ли- энергию в направлении перпендикулярномния пересечения зеркальных плоскостей этому зеркалу, т.е. в горизонтальном належит в вертикальной плоскости, перпенди- правлении. При этом положение лазера мокулярной зеркалу б, образующему с зерка- жет быть любым от горизонтального долом 2 углом 45 О, При таком расположении 35 вертикального,зеркал оптического элемента он всегда бу- При работе в условиях качки вышеопидетотражатьпрошедшеечерезнегоизлуче- санное устройство будет излучать сает нение в горизонтальном направлении, только в горизонтальном направлении, но иНа фиг. 2 показана схема устройства. подугломвтечение времени,когдаподвижОна содержит лазер 1; глухое зеркало 7, 40 ная часть оптической схемы переходит извыходное зеркало 8, 90 призму 9, ее ось одного устойчивого состояния с минимальвращения 10, жестко скрепленную с плот- ной потенциальной энергией в другое. чтоным зеркалом реаонаторэ лазера 7 и парал- затруднит его использованиЪ в этих условилельную оптической оси лазера, т.е, ях.перпендикулярную плотному зеркалу резо Устройство. показанное на фиг. 3, свонаторэ 7 и подшипники 11, бодно от этого недостатка. оно излучаетВ качестве источника света использует- свет только в горизонтальном и вертикалься Нв-Йе лазер 1(может использоваться лю- нам(вверх и вниз) направлениях при произ-бой другойлэзер),укоторогоснято обычное вольном крене плоскости. на которойвыходное зеркало и на его оправке, жестко 50 устройство расположено и не излучает в тескрепленнойс плотным зеркалом эакрепле- чение времени перехода подвижной частинэ ось вращения 10. Призма 9, которая име- оптической схемы из одного устойчивого поет лишь одну степень свободы (вращение ложения в другое, Ус 1 ройство дополнитель- .вокруг оси 10) выставлена таким образом. но содержит вторую ось вращения 12,что ее внутренняя грань параллельна плот жестко скрепленную с призмой 9 под пряному эеркэлу(у призмы следует просветлить мым углом к выходной грани призмы 9, под 18339335 10 15 30 35 40 45 50 шипники 13, обеспечивающие одну степень свободы - вращение, частично прозрачное зеркало 14, отражающее излучение вниз под прямым углом, плоскопараллельную оптическую кювету 15, частично заполненную прозрачной жидкостью, при этом кювета жестко скреплена с зеркалом 8 и противовес 16. Зеркальное покрытие выходного зеркала в данном случае нанесено на дно , кюветы 15,В стационарных условиях устройство работает следующим образом.Под действием силы тяжести оптические элементы занимают в пространстве следующие положения; Призма фиксируется как и в предыдущем случае, т,е. обеспечивает горизонтальное распространение света. Частично прозрачное зеркало отражает этот свет под прямым углом так, что он распространяется в вертикальном направлении вниз, оптическая кювета, поверхность жидкости и выходное зеркала находятся в горизонтальной плоскости и отражают часть света в вертикальном направлении, который частично возвращается в активную среду лазера 1 и частично проходят сквозь зеркало 14 и задает вертикальное направление вверх. Если плоскость, на которой располагается устройство. наклонить, то генерация сорвется т,к. оптическая кювета будет являться клином, который расстроит резонатор,и генерация возобновится лишь после того, как подвижная часть оптической схемы займет исходное положение с минимальной потенциальной энергией, при котором кювета вновь станет плоскопдраллельной пластинкой.Т,о., предложенное устройство в упрощенном варианте обеспечивает задание горизонтальной плоскости в стационарных условиях при любом расположении лазера и может быть использовано в строительных и геодезических работах, а его модификация обеспечивает задание трех направлений (вертикально вверх, вертикально вниз и горизонтальное). При этом устройство может быть использовано при работе в условиях качки дпя выполнения, например, таких работ. как покация дна моря. И последнее, по длительности импульсов генерации и их скважности можно судить о характере низкочастотных колебаний платформы, на которой установлено устройство,Формула изобретения 1. Способ задания направления распространения излучения лазера, резонатор которого образован глухим и выходным зеркалами, включающий направление излучения на оптический узел, положение которого в пространстве определяется гравитационными силами. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепью задания горизонтального направления при произвольном пространственном расположении лазера; излучение направляют на оптический узел, включающий расположенные на одной оси полупрозрачное и поворотное зеркала, установленные под углом 45 друг к другу, при этом оптический узел закреплен так, что имеет одну степень свободы - вращение вокруг оси, перпендикулярной выходному зеркалу, и занимает положение, в котором линия пересечения плоскостей с расположенными в них зеркальными поверхностями лежит в вертикальной плоскости, перпендикулярной ппоскости выходного зеркала 2. Способ пои. 1,о тл и ча ю щи йс я тем. что, с целью упрощения его осуществления, излучение направляют на оптиче 20 ский узел, в котором полупрозрачное зеркало жестко скреплено с поворотным зеркалом. 3, Устройство задания направления распространения излучения лазера, включающее активную среду лазера и резонатор,образованный двумя зеркалами, выходное зеркало которого выполнено подвижным,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью задания горизонтального направления при произвольном пространсгвенНом расположении устройства, оно дополнительно содержит 90 призму, расположенную между выходным зеркалом лазера и активной средой, входная грань призмы выставлена параллельно глухому зеркалу, выходная грань вставлена параллельно вертикальной плоскости, перпендикулярной глухому зеркалу, при этом призма и выходное зеркало механически связаны с глухим зеркалом резонатора через подшипники с возможностью установки призмы с минимумом потенциальной энергии,4. Устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью автоматического задания горизонтального направления при работе в стационарных условиях, выходное зеркало жестко скреплено с призмой параллельно ее выходной грани, а подшипники выполнены с обеспечением одной степени свободы призмы-вращение вокруг оси, перпендикулярной глухому зеркалу5. Устройство поп.З, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью задания вертикального и горизонтального направлений в условиях изменяющегося по углу пространственного положения устройства и определения характера низкочастотных колебаний, оно дополнительно содержит вторую ось вращения, перпендикулярную выходной грани призмы и жестко скрепленную с ней, 1833933между призмой и выходным зеркалом расположены полупрозрачное зеркало и плоскопараллельная оптическая кювета, частично заполненная жидкостью, при этом полупрозрачное зеркало установлено под 5 углом 45 к выходной грани призмы, так, что линия пересечения плоскостей, в которых расположены полупрозрачное зеркало и выходная грань призмы, лежит в горизонтальной плоскости, причем полупрозрачное 10 зеркало соединено с призмой через подшипники, размещенные на второй оси, оптическая кювета размещена под углом 45 к полупрозрачному зеркалу так, что плоскости, в которых лежат полупрозрачное зеркало и дно кюветы, пересекаются по прямой, лежащей в горизонтальной плоскости, как и дно кюветы. выходное зеркало жестко скреплено с кюветой параллельно ее дну.1833933 Составитель В,СмирноТехред М.Моргентал Реда кт р Т.Вашко роиэводственно-издательскийкомбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 2690 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР 113035 Москва Ж.35 Рвушсквк нв 5. 4/5 П