Устройство автоматической фокусировки луча

Устройство автоматической фокусировки луча

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

4 (1% (11) .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

КСПУБЛИН

g(g) С 01 В 11/00 ь < с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3515571/25-28 (22) 19.11.82 (46) 28.02.84. Вюл. М 8 (72) А.А. Титов и В.А, Веткин (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (53) 531..715.27(088 8) (56) l Патент США < 3905703, кл. G 01 В 9/02, 1973.

2. Palermo P. Video Disc mastering and Replecation. - "Optics

and Laser Technology", 1973, чо1. 9, М 4, р. 170 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ФОКУСИРОВКИ. ЛУЧА, содержащее последо,вательно расположенные лазер, моду-. лятор, линзу, полупрозрачное .зеркало и объектив, блок определения положения перетяжки луча, оптически

1 связанный с полупрозрачным зеркалом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродейст вия и надежности, оно снабжено электрооптическим кристаллом с прозрачными электродами, установленным между линзой и полупрозрачным зеркалом, а прозрачные электроды соединены с выходами блока определения положения перетяжки луча.

107674

Изобретение относится к вычисли- . тельной технике и может быть использовано в оптических запоминающих устройствах.

Известно устройство автоматической фокусировки луча, содержащее лазер, выход которого через коллиматор оптически соединен с входом модулятора, выход которого через полупрочрачное зеркало оптически соединен с призмой, зеркалом и фокусирующей линзой, перемещаемой механически f1 ).

Недоста ками известного устройства являются низкие быстродействие

15 и надежность, обусловленные наличием механического устройства переме щения фокусирующей линзы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является

20 уатройство автоматической фокусировки луча, содержащее последовательно расположенные лазер, модулятор, линзу, полупрозрачное зеркало и объектив, блок определения положения пе25 ретяжки луча, оптически связанный

1 с полупрозрачным зеркалом (2 ).

Недостатками такого устройства являются низкие быстродействие и надежность, обусловленные наличием механического устройства для перемещения объектива.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство автоматической 35 фокусировки луча, содержащее последовательно расположенные лазер, модулятор, линзу, полупрозрачное зеркало и объектив, блок определения положения перетяжки луча, опти- 40 чески связанный с полупрозрачным зеркалом, снабжено электрооптическим кристаллом с прозрачными электродами, установленным между линзой и полупрозрачным зеркалом, а про- 45 зрачные электроды соединены с выходами блока определения положения перетяжки луча.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства автоматической фокусировки луча.

Устройство содержит последовательно расположенные лазер 1, модулятор 2, линзу 3, электрооптический 55 кристалл 4 с прозрачными электродами 5 и 6, полупрозрачное зеркало 7 и объектив 8, блок 9 определения

0 2 положения перетяжки луча, блок 10 управления и носитель 11 записи.

Устройство работает следующим образом.

Луч от лазера 1 проходит через модулятор 2, который управляется блоком 10. Модулятор 2 служит для модуляции луча при записи информации, линза 3 отображает перетяжку .. луча в центр электрооптического кристалла 4. Далее луч проходит через полупрозрачное зеркало 7 и попадает на объектив 8, который фокусирует луч на носителе 11 записи.

Отраженный от носителя 11 записи луч проходит объектив 8, отражается от полупрозрачного зеркала 7 и поступает на блок 9 определения положения перетяжки луча. Блок 9 в зависимости от положения носителя 11 записи относительно плоскости перетяжки луча вырабатывает следующие сигналы.

При положении носителя 11 записи в плоскости перетяжки луча на выходе блока 9 О = О., При смещении носителя 11 записи в ту или другую сторону от плоскости перетяжки луча вырабатывается сигнал

U=k x,,(1) где х - смещение носителя 11 записи относительно плоскости перетяжки;

k - коэффициент пропорциональности.

Напряжение с выхода блока 9 подается на прозрачные электроды 5 и 6 электрооптического кристалла 4.

Под действием напряжения 0 изменяется показатель преломления электрооптического кристалла 4 по следующей зависимости и = - — n rU/L

2 (2) где и - показатель преломления кристалла;

r - электрооптический коэффициент;

L — длина кристалла.

Смещение d перетяжки в кристалле

4 можно представить в следующем виде д= "„ . (3)

Дифференцируя (3) по и, получим

dï п (4) 1076740

Составитель Л. Лобзова

Редактор С. Пекарь Техред C,Ìèãóíîâà Корректор О. Тигор

Заказ 728/37 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подставляя в (4) значение,йп из (2) с учетом (1), получим 0 = «2пгкх, 1 (5)

Из выражения (5) видно, что изменение смещения перетяжки дд в кристалле 4 пропорционально х.

Смещение перетяжки луча в кристалле 4 приведет к смещению перетяжки луча на выходе объектива 8 и, та- 10 ким образом, к автоматической фоку-. сировке положения фокусированного луча относительно носителя- 11 записи.

Ьыстродействие устройства определяется временем переключения электрооптического кристалла 4. Электрооптический кристалл 4 для электрического сигнала представляет собой емкость, равную 20

0 = (ат (6) где S - площадь прозрачного электрода;

- относительная диэлектричес- д кая проницаемость кристалла;

- абсолютная диэлектрическая . проницаемость вакуума.

Постоянная времени электрооптического кристалла равна

Ф= Квь(х С! (7) где Явь,х- выходное сопротивление блока 9.

В качестве электрооптического кристалла чаще всего используют ниобат лития с f = 43, р 8.,85 10 ф/м.

Значения S u L определяются размерами луча, сфокусированного линзой 3 в кристалле 4, и могут иметь приблизительно следующие значения

S = (1т2) мм, 1 = (10т20) мм, Выходное сопротивление блока 9 может быть равно Я „ -(1004200) Ом, что легко обеспечить. Тогда — (7 10)10 2 с. Время переключения кристалла обычно равно t = 3 ь (20-:30) 10 " с. Время же срабатывания механических устройств перемещения объектива составляет не менее единиц миллисекунд. Лоэтому выигрыш в быстродействии даже при других параметрах кристалла 4 и блока 9 весьма значителен. Отсутствие в устройстве подвижных механических узлов приводит к повышению надеж-. ности работы.