Устройство для фокусировки излучения

(56) Патент СШ1979.Патент США л. МЗЗваА М. 4141652,352-121, щ31-94.5,4096448, к прин ного лиро 978.Недостатком таких с сутствие коррекции абер нового фронта.Известна система ис ний волнового фронта, п бой устройство регист истем является атаций наклона волравления искаже- (Л едставляющая со-. а ации искажений ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ИЗЛУЧЕНИЯ(57) Использование: в квантовой радиотехнике. Сущность изобретения: оптическая сис гема коррекции искажений волнового фронта дополнительно содержит М полосовых фильтров, И корректирующих зеркал. являющихся элементами излучающей апертуры, Й устройств деления-отражения луча,Изобретение относится к квантовой ра диотехнике и может быть использовано в информационных и измерительных систе мах,Известны различные модификации оптических систем коррекции искажений волнового фронта. Одни из них основаны на методе апертурного зондирования и представляют собой или одно зеркало с разделением его на отдельные сегменты, или решетку предварительно синхронизированных по частоте и фазе когерентных излучателей, В каждый канал излучения вводится фазовая модуляция и по отраженному от объекта сигналу посредством адаптивной подстройки фаз система в каждом канале корректирует такую аберрацию волнового фронта, как фазовый сдвиг. К светоделительных устройств, опорное модулирующее зеркало, модулирующий генератор, фазовращатель на 7 т /2 и й контуров управления наклоном элементов излучаюей апертуры. При работе системы вследстие гетеродинирования суб пучковимаемого излучения и субпучков опор- излучения, предварительно промодуванного по наклону в двух ортогональных плоскостях, на выходах контуров управления наклоном элементов излучающей апертуры формируются сигналы, пропорциональные ошибкам наклона элементов излучающей апертуры, которые служат для управления угловым положением элементов излучающей апертуры, что ведет к повышению интенсивности излучения решетки когерентных излучателей нэ мишени. волнового фронта луча, отражаемого от объекта, В этом устройсгзе отраженный луч комбинируется с модулированным эталонным лучом, разделяется на ряд пучков, каждый из которых фокусируется на светочувствительном устройстве, регистрирующем их положение, Электронное устройство определяет для каждого субпучкэ относительные положения отраженного и эталонного лучей и находит по ним ошибку наклона волнового фронта отраженного луча.30 35 40 45 оп Яоу" йр,и ц)й ЗяЪ,г фм р 150 Недостатком этой системы является то, что при использовании решетки когерентных излучателей система отрабатывает только аберрации наклона и не корректирует фазовый сдвиг.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является оптическая система с фазовой синхронизацией независимых когерентных излучателей, содержащая генератор опорного излучения, решетку когерентных излучателей, управляемых по частоте и фазе, и устройство смещения частоты генератора опорного излучения, электрически управляемое радиочастотным генератором. Каждому когерентному излучателю решетки соответствует контур управления частотой и фазой излучения.,Отраженная от мишени сферическая волна проходит слой турбулентной атмосферы, искажается и на приемном устройстве системы разделяется на М субпучков, каждый из которых комбинируется с опорным излучением, отраженным от зеркала, на входе соответствующего оптического приемника.Колебание опорного генератора на входе 1-го оптического и рием ника Оогф"Гов Г (Иог +йорг ) 1+ Фрг + Фог) (1)1где в ,г - частота опорного генератора; Ф, - фаза опорного излучения, отраженного от зеркала: щ рФ р,г - частота и фаза радиочастотного генератора.Колебание излучения, отраженного от мишени в 1-ом канале на входе оптического приемника, равно Опр ГозйЬт+Ф+Фм) (2) где и- частота 1-го когерентного излучателя; Ф. - фаза 1-го когерентного излучателя относительно опорного излучения; Ф мл - фаза отраженного от мишени излучения 1-го когерентного излучателя.На выходе 1-го оптического приемника частота и фаза сигнала разности частот колебаний (1) и (2) следующая ЩЭтот сигнал поступает на вход 1-го первого фазового компаратора.,На его второй вход подается сигнал с выхода 1-го фотоэлектрического приемника, на входе которого комбинируют излучения опорного генератора Соз(вц, + ияг ) с + Фрг) и 1- го когерентного излучател я л С о з(йЛт+Ф) 5 10 15 20 25 Офэ 3(08 1, ( Мог + Жрг ) т - йМ 1 + Фрг Ф 3 )(4)Сигнал на выходе 1-го первого фазовогокомпаратора равен Офх 1"Соэ ( Фог - Фм ) 6) Этот сигнал поступает на вход 1-го фазосдвигателя так же как и сигнал радиочастотного генератора Сов (врг 1 + Фрг ), в результате чего на выходе 1-го фазосдвигателя имеем сигнал ОфоСов (йорг 1+ Фрг - Ъ + Фог ) (б) На выходе 1-го второго фазового компаратора при подаче на его входы сигналов (4) и (6) имеем Офк 2 Соз Г (й 4 у - й ) т + Рм - ( Ф - Фсг ) 3(7)После прохождения усилителя этот сигнал используется для подстройки частотыкогерентных излучателей к частоте опорного генератора и для формирования фазовогофронта излучения, выравненного относительно опорного и сопряженного по фазепринимаемому сигналу,Недостатком описанной системы является то, что она отрабатывает только аберрации сдвига волнового фронта и некорректирует наклона элементов излучающей апертуры.Целью изобретения является повышение интенсивности излучения на мишени засчет коррекции ошибок наклона волновогофронта,Эта цель достигается введением в каждый из 1 ч контуров управления полосовогофильтра, выход которого соединен с первымвходом первого фазового компаратора, авход соединен с выходом соответствующегооптического приемника, опорное зеркаловыполнено модулирующим, введены последовательно соединенные модулирующийгенератор и фазовращатель на д /2, выходы которых соединены с управляющим входом опорного модулирующего зеркала,кроме того.в устройство введены й корректирующих зеркал, каждое.из которых оптически связано с соответствующимкогерентным излучателем и первым входомсоответствующего светоделительного устройства, Й контуров управления наклономкорректирующих зеркал, каждый из которых состоит иэ последовательно соединен 1760513ных режекторного фильтра и амплитудногодетектора, а также из последовательно соединенных первого синхронного детектора,первого фильтра нижних частот, первогоусилителя и двигателя коррекции по азимуту, и из последовательно соединенных второго синхронного детектора, второгофильтра нижних частот, второго усилителяи двигателя коррекции по углу места, причем, первые входы первого и второго синхронного детектора соединены с выходомамплитудного детектора, второй вход первого синхронного детектора соединен с выходом модулирующего генератора, второйвход второго синхронного детектора соединен с выходом фазовращателя на л /2,вход режекторного фильтра соединен с выходом соответствующего оптического приемника, а выходы двигателей коррекции поазимуту и углу места подключены к управляющим входам соответствующего. корректирующего зеркала.На чертеже представлена схема устройства, на которой использованы следующиеобозначения:1,11,К - решетка из К когерентныхизлучателей,2 - генератор опорного излучения,3 - устройство смещения частоты генератора опорного излучения,4 - радиочастотный генератор.5.1,5.К - устройства деления-отражения луча,6.16,К - оптические приемники,7.17.К - светоделительные устройства,8,1:8.К - контуры управления фазой ичастотой излучения когерентных излучателей, каждый из которых состоит из:9 - паласовой фильтр,10 - фотоэлектрический приемник,111, 13 - первый и второй фазовые компараторы.12 - фазосдвигатель,14 - усилитель,15,1.15. К - корректирующие зеркала,являющиеся элементами излучающей апертуры,16 - опорное модулирующее зеркало,17 - модулирующий генератор,18 - фазовращатель на л/2,19.119 Я - контуры управления наклоном элементов излучающей апертуры, каждый из которых состоит из:20 - режекторный фильтр,21 - амплитудный детектор,221, 23 - синхронные детекторы,241, 251 - фильтры нижних частот,26. 271 - усилители,283, 29 - двигатели коррекции по азимуту и по углу места.Устройство работает следующим образом,5 Отраженная от блика на мишени сферическая волна, прошедшая через турбулентную атмосферу, имеет искаженный пофазовому сдвигу и наклону волновой фронт,который с помощью светоделительных уст 10 ройств 7,17,К делится на К субпучков,каждый из которых поступает на соответствующий оптический приемник 6.16.К,Опорная волна создается генераторомопорного излучения 2, работающим на час 15 тоте и о.г. При прохождении устройствасмещения частоты опорного генератора 3,управляемого радиочастотным генератором 4, работающим на частоте в р,г, получает сдвиг частоты на в р проходит20 устройства деления-отражения 5.1.5 Я, вкаждом из которых происходит отделениеравной части опорной волны в направлениисоответствующего светоделительного устройства 7.17,К, что осуществляется за счет25 подбора коэффициентов пропускания каждого из К устройств деления-отражения луча 5.15.К, и падает на опорноемодулирующее зеркало 16, Через светоделительные устройства 7.17.К субпучки.30 опорного излучения вместе с субпучками,отделенными светоделительными устройствами 7.1.7,К от излучения соответствующего когерентного излучателя решетки1,11.К, направляемого посредством кор 35 ректирующих зеркал 15.1.15 Л, являющихся элементами излучающей апертуры, внаправлении мишени, поступают на входысоответствующих фотоэлектронных приемников 10.110 Я. Опорная волна отражает 40 ся от опорного модулирующего зеркала 16,модуляция которого осуществляется в двухортогональных плоскостях с помощью модулирующего генератора 17, на выходе которого сигнал Эп Й , и фазовращателя на45 л /2 18, имеющего на выходе сигналСоя Й 1, Отраженная от опорного модули-.рующего зеркала 16 промодулированнаяопорная волна делится на К равных субпучков с помощью устро 1 тва деления-отраже 50 ния луча, что достигается подборомкоэффициентов пропускания, и совместно ссоответствующим субпучком излучения, отраженного от мишени и прошедшего черезсоответствующее светоделител ьное устрой 55 ство, регистрируется соответствующим оптическим приемником 6,16.К. Такимобразом, в результате комбинирования 1-госубпучка, принимаемого от мишени излучения, с модулированной по наклону опорнойгателя, второго фазового компаратора и усилителя, выход которого подключен к управляемому входу соответствующего когерентного излучателя, при этом первый вход первого фазового компаратора соединен с выходом соответствующего оптического приемника, а вторые входы первого и второго фазовых компараторов соединены с выходом соответствующего фотоэлектрического приемника, а второй вход фазосдвигателя соединен с выходом радиочастотного генератора, а также К последовательно оптически взаимосвязанных устройств деления-отражения луча, четвертый оптический выход каждого из которых соединен с соответствующим оптическим приемником, а первый оптический вход первого из М устройств деления-отражения луча оптически связан с выходом устройства смещения частоты генератора опорного излучения, И светоделительных устройств, вторые оптические входы и выходы каждого из которых замкнуты через удаленную мишень, третий вход и выход каждого из которых соединены с третьим выходом и входом соответствующего устройства деления-отражения луча, а первые выходы соединены с входами соответствующего фотоэлектрического приемника, а также опорное зеркало, оптически взаимосвязанное с вторыми входом и выходом Й-го устройства деления-отражения луча, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения интенсивности излучения на мишени за счет коррекции ошибок наклона волнового фронта, в каждый из й контуров управления введен полосовой фильтр, вь 1- ход котЬрого соединен с первым входом первого фазового кОмпаратора. а вход соединен с выходом соответствующего оптического приемника, опорное зеркало выполнено модулирующим, введены последовательно соединенные модулирую щий генератор и фазовращатвль на д /2, выходы которых соединены с управляющим входом опорного модулирующего зеркала. кроме того, в устройство введены Й корректирующих зеркал, каждое из которых опти 10 чески связано с соответствующим когерентным излучателем и с первым входам соответствующего светоделительного устройства, Й контуров управления наклоном корректирующих зеркал, каждый из15 которых состоит из последовательно соединенных режекторного фильтра и синхронного детектора, а также из последовательно соединенных первого синхронного детектора, первого фильтра20 нижних частот, первого усилителя и двигателя коррекции по азимуту и из последовательно соединенных второго синхронного детектора, второго фильтра нижних частот, второго усилителя и двигателя коррек 25 ции по углу места, причем первые входы первого и второго синхронных детекторов соединены с выходом амплитудного детектора, второй вход первого синхронногодетектора соединен с выходом30 модулирующего генератора, второй вход второго синхронного детектора соединен с выходом фазовращателя на у 2, вход режекторного фильтра соединен с выходом соответствующего оптического при 35 емника, а выходы двигателей коррекции по азимуту и углу места подключены к управляющим входам соответствующего корректирующего зеркала,1760513едактор Е,Новикова Техред М,Моргента орректор Н.Тупиц изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3186 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиял при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5