Навигация
Системи фокусування випромінювання
17492
знака
0
таблиц
0
изображений
4. Системи фокусування випромінювання
Сучасні лазерні системи у принципі здатні передавати світлову енергію на великі відстані (на космічний корабель для організації, наприклад, оптичного зв'язку з ним) або фокусувати пучок в мікронну область при лазерній зварюванні або різке металу.
Практичні результати використання таких систем виявилися не настільки вражаючими, як теоретичні оцінки, дифракційні обмеження, що враховують лише. Головним злом з'явилася атмосфера з її схильністю до непередбачуваних змін не тільки погоди, але і показника заломлення на трасі світлового пучка. Свій внесок вносять вібрація системи, теплові деформації дзеркал, недосконалість оптики і т.д. В результаті цілі досягає лише мала частка тієї, що випромінює енергій, а із-за розпливання пучка локальна щільність потужності виявляється неприпустимо малою. Найпростіший шлях поліпшити ситуацію — підвищити потужність лазера. До недавнього часу так і поступали, вважаючи, що мета виправдовує засоби, витрачені при цьому на неминуче переважне нагрівання атмосфери. Проте і тут є межа. Нагріте в каналі пучка повітря формує дефокусіруючу лінзу, внаслідок чого потужність на мішені падає.
Інший шлях зв'язаний з використанням адаптивних систем фокусування. Що стосується економії енергії, то виграш може виявитися не таким великим. 69-канальна адаптивна система споживає потужність близько 40 кВт, так що повітря як і раніше нагрівається, правда вже не в каналі пучка, а в лабораторії (і в цьому є свої переваги).
5. Фазова система спряження
Ідея методу фазового спряження була реалізована і випробувана в адаптивній системі Хеймса. У поставлених експериментах використовувався 40-ваттовий одномодовий генератор на вуглекислому газі, промінь якого за допомогою світлодільників розділяється на сім променів, промені проходили через фазовращателі на бреговских осередках з германію і прямували на нерухомі дзеркала, що формують діаграму спрямованості випромінювання. Бреговські осередки є акустооптичними модуляторами, які проводять зсув фази оптичного випромінювання, що проходить через них, при зміні миттєвої частоти акустичної хвилі. Фазообертателі працювали на акустичних частотах близько 18 Мгц. При цьому зсув фази може досягати дуже великих значень (
) (мал.7).
Зсунуті по фазі пучки після розширення прямували на систему дзеркал, що формує випромінюючу хвилю. Взаємне розташування пучків могло мінятися, що дозволяло створювати різні конфігурації.
Хвиля, відбита від точкової мішені, проходила той же оптичний шлях, що і що випромінює. Для запобігання взаємним перешкодам при прийомі і передачі використовувалася селекція хвиль по поляризації. Фаза відбитої хвилі в кожному каналі вимірювалася за допомогою гетеродинної схеми
Після двократного проходження пучків через приймально-передавальний і гетродинний тракти, зсунуті по частоті на 4,5 Мгц, хвилі інтерферують між собою в площині детектора. На фазовий детектор надходить також електричний сигнал, опорного каналу. Фазове розузгодження з опорним сигнал служить для управління генератором сигналів, пов'язаним з брегівськім осередком. Таким чином, в промінь, що йде, вноситься зсув фази, або, іншими словами, здійснюється оптичне фазове узгодження з опорним каналом.
Описана схема випробувана на атмосферних трасах 1,6-9,5 км. Як імітатор цілі використовувався кутовий відбивач розміром близько 1 см. Спостерігалася стійка адаптація, що супроводжується значним підвищенням потужності сигналу на імітаторі цілі. У смузі частот до 2 кГц спостерігалася практично повна компенсація флуктуації інтенсивності на цілі.
6. Системи апертурного зондування
Для фокусування випромінювання лазера системи апертурного зондування набули широкого поширення. Особливістю цього класу систем являється наявність малих пробних рухів окремих субапертур коректора. Ці пробні рухи викликають малі зміни реєстрованого сигналу (критерію фокусування). Як правило, реєструється інтенсивність поля, розсіяного точковим об'єктом. Збільшення цієї інтенсивності свідчить про зростання рівня освітленості точкового об'єкту, т. е. про фокусування випромінювання.
Випромінювання генератора на аргоні за допомогою світлодільника розподіляється між відбивними елементами матриці, які являються і модуляторами, і коректорами фази для кожного з променів. У системі використовується сінус/косінусная модуляція, що дозволяє скоротити в два рази число необхідних частот сканування і, отже, звузити необхідну смугу частот. Потім всі промені зводяться в єдиний пучок і прямують до цілі.
Система показує порівняно широкі можливості методу апертурного зондування. Фокусування може проводитися по блискучій цілі, з інвертуванням робочого сигналу (по чорній точці), по освітленому краю, з рухомою метою. Характерний час адаптації системи складає 1,2..5мс. Діаметр вихідної апертури складає 1,4 см, а розмір субапертури, порядку 0,3см.
Подальший розвиток адаптивної техніки пішов по шляху використання в лазерних системах фокусування випромінювання дзеркал, що безперервно деформуються, оскільки при заданому числі приводів дзеркало, що деформується, забезпечує кращу апроксимацію хвилевого фронту, чим поршневе.
У 18-канальній системі апертурного зондування з багатоканальною фазовою модуляцією використовувалося берилієве дзеркало, що деформується, з 37 приводами. Кожен привід викликав зміщення поверхні дзеркала на 0,488 мкм при подачі напруги ±400 В. Дзеркало одночасно виконувало дві функції: модуляцію і корекцію фази. Розмір вихідної апертури пучка складав 2,4 см. Система працювала на горизонтальній атмосферній трасі завдовжки 150 м. Як показали експерименти, середня інтенсивність випромінювання на мішені при замиканні зворотного зв'язку в системі зростала в три рази. Залежно від початкових умов час адаптації в системі змінювався в інтервалі 1,5—5 мс.
Похожие работы
... плоских зеркал (так называемая система кудэ, от французско го coude - ломаный), направляется в общее приемное устройство, расположенное в центральной лаборатории. При этом в одном из телескопов свет проходит через оптическую линию задержки, длина которой регулируется таким образом, чтобы разность хода приходящих на телескопы световых пучков была равна нулю. При нулевой разности хода на приемном ...
... на горе Фолкс (Техас, США). По его аналогу создается Большой Южно-Африканский Телескоп (SALT). SALТ (соответственно и HET) радикально отличаются от предыдущих проектов больших оптических (инфракрасных) телескопов. Оптическая ось SALT установлена под фиксированным углом 35° к зенитныму направлению, причем телескоп способен поворачиваться по азимуту на полный круг . В течение сеанса наблюдений ...
... мембрани зводить гістерезисні явища в дзеркалі до мінімуму. В процесі управління потрібні порівняно низькі напруги. Дзеркало нескладно у виготовленні, економічно, надійно, міцно і несприйнятливо в дії атмосферних факторів. Адаптивні оптичні елементи, що використовують для модуляції фази електрооптичний ефект (електрооптичні адаптивні фазові коректори), найвдаліше поєднують в собі висока швидкодія ...
... поиск должен быть одним из важнейших ориентиров при формировании современной программы исследования космического пространства. Информация о реликтовом веществе в начальный период образования Солнечной системы будет способствовать углублению наших знаний о больших планетах, которые сформировались из мельчайших небесных тел, содержавших данное вещество. Таким образом, химический и физический анализы ...
0 комментариев