Способ изготовления концентратора светового излучения голографическим методом

Способ изготовления концентратора светового излучения голографическим методом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОРА СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ, включающий запись интерференционной картины в светочувствительном слое, нанесенном на оптический элемент, путем направления на него расходящегося предметного и опорного плоскопараллельного пучков лазерного излучения, о т л и ч a ющ и и с я тем, что, с целью повышения коэффициента концентрации при выполнении оптического элемента в виде прозрачной плоскопарсшлельной пластины, каждый луч расходящегося предметного пучка направляют на оптический элемент под УГЛОМ к светочувствительному слою, большим угла полного внутреннего отражения материала п оптического элемента.S

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О:ТКРЫТИЙ (21) 3211501/24-06 . (22) 12.12.80 (46) 15.07.84. Бюл. и 26 (72) В.В.Афян, А,В.Âàðòàíÿí, P.Г.Мартиросян, С.В.Рябиков и Д.С.Стребков (71) Армянское отделение Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского проектно-технологического института источ- . ников тока (53) 662.997, (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2990649/24-06, кл ° F 24 J 3/02, G 02 В 5/32, 1980. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОРА СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ГОЛОГРАФИ„.SU А

3(5В F 24 J 3/0,2, а 02 В 5/32

ЧЕСКИМ МЕТОДОМ, включающий запись интерференционной картины в светочувствительном слое, нанесенном на оптический элемент, путем направления на него расходящегося предметного и опорного плоскопараллельного пучков лазерного излученйя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения коэффициента концентрации при выполнении оптического элемента в виде прозрачной плоскопараллельной пластины, каждый луч расходящегося предметного пучка направляют на оптический элемент, под углом к светочувствительному слою, большим угла полного внутреннего отражения материала оптического элемента.

1103049

Изобретение относится к гелиотехнике, н частности к способам изготонления концентраторов светового преимущественного солнечного излучения голографическим методом.

Известен способ изготовления концентратора светового излучения голографическим методом, включающий за- пись интерференционной картины н светочувствительном слое, нанесенном на оптический элемент, путем направ- 10 ления на него расходящегося предметного и опорного плоскопараллельного пучков лазерного излучения.

Этим способом изготовляют концентратор светового излучения,.например, 15 состоящий из плоских фацет, являющихся оптическими элементами этого концентратора (1) .

Однако при выполнении оптического элемента н виде прозрачной плоскопараллельной пластины с концентрацией светового излучения путем многократных переотражений внутри оптического элемента часть излучения не участвует и переотражениях. 25

Целью изобретения является повышение коэффициента концентрации при выполнении оптического элемента в виде прозрачной плоскопараллельиой пластины.

Постанленная цель достигается тем, что каждый луч расходящегося предметного пучка направляют на оптический элемент под углом к светочувствительному слою, большим угла полного внутреннего отражения материала оптического элемента.

На чертеже предстанлен концентратор светового излучения, изготовленный данным способом.

Способ изготовления концентратора 40

1 светового излучения голографическим методом включает запись интерфе.ренционной картины в светочувствительном слсе 2, нанесенном на оптический элемент 3, путем направления 45 на него расходящегося предметного пучка 4 и опорного плоскопараллельного пучка 5 лазерного излучения.Причем последний иэ пучков по. направлению тождественен концентрируемым сол-50 нечным лучам 6 и 7. Каждый луч расходящегося предметного пучка 4 направляют на оптический элемент 3 под

I углом к светочувствительному слою 2, большим угла полного ннутреннго отражения материала оптического элемента 3. Оптический элемент 3 выполнен в виде прозрачной плоскопараллельнуй пластины., Концентратор светового излучения, изготовленный данным способом, рабо- 60 тает следующим образом.

При освещении концентратора 1 плоскопараллельным пучком света, наример солнечным излучением, идентичым опорному плоскопараллельному пуч- 6g! ку 5, участнонавшему н образовании объемной голограммы, голограмма восстанавливает расходящийся предметный пучок 4,участвовавший в образовании этой голограммы. Благодаря. тому, что расходящийся пучок 4 в процессе изготовления концентратора 1 был направлен в оптический элемент 3 под углом полного внутреннего отражения, обеспечивается ввод солнечного излучения в оптический элемент 3 под углом полного внутреннего отражения.

Это является необходимым, но недостаточным условием концентрирования светового излучения. Дифрагиронаншнй на объемной голограмме луч света входит н оптический элемент 3, выполненный в виде пластины, под углом полного внутреннего отражения, претерпевает полное внутреннее .отражение на противоположной поверхности пластины и в некоторой точке возвращается в слой 2 с объемной голограммой. Для концентрирования достаточно, чтобы, отразившись от границы раздела светочувствительного слоя 2 с записанной в нем объемной голограммой и воздуха, луч не удонлет вор ял условию Брэгга на этом участке голо-рграммы. Тогда луч не будет дифрагировать на объемной голограмме и после ряда полных внутренних отражений ныйдет из торца пластины. Отсюда следует, что объемная голограмма в направлении движения переотраженного луча должна быть неоднородной. Это обеспечивается расходимостью предметного пучка 4, лучи которого при образовании голограммы входят и пластину .под разными углами, оставаясь больше, предельного угла полного внутреннего отражения. Выбором же толщины пластины обеспечивается падение отраженного луча на участок объемной голограммы с таким угловым отклонением

5 от угла Брэгга в этой точке, что дифракционная эффективность объемной

/ голограммы на этом участке для него равна нулю. Объемная голограмма обладает угловой селективностью, поэтому она не воздействует дифрагирующе на луч, направленный с определенным угловым отклонением от угла Брэгra (см. чертеж) . В этом случае, например, солнечный луч 6 дифрагнрует на пропускающей объемной голограмме в слое 2 и нходит н пластину под yrлом полного внутреннего отражения материала этой пластины. После отражения на нижней поверхности пластины луч 6 пересекает объемную голограмму (светочувстнительный слой 2),и претерпевает полное внутреннее отражение на границе объемная голограмма воздух. При этом он отражается в направлении, которое отличается от направления вошедшего в объемную голограмму н этой точке и дифрагиро1103049

Составитель П,шендерович

Редактор Л.Повхан Техред A. Кикемезей Корректор О.Билак

Заказ 4933/28 .. Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

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

Филиал ППП Патент ., г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вавшего па ней солнечного луча 7 на угол S . Луч 7 удовлетворяет условию

Брэгга и для него дифракционная эффективность объемной голограммы максимальна"и может достигать 100%, Угол ц превышает угловое отклонение от угла Брэгга, при котором дифракционная эффективность объемной голограммы на этом участке равна нулю, поэтому отраженный луч 6 не меняет своего направления и после ряда пере- 10 отражений выходит из торца пластины.

Аналогично концентрируются другие лучи плоскопараллельного потока светового, например солнечного, излучения. Требуемый угол 5 обеспечивается 15 выбором толщины пластины при заданной геометрии расходящегося предметного пучка 4, участвовавшего в образовании объемной голограммы.

Аналогичным образом работает кон-. центратор светового излучения с отражательной объемной голограммой, записанной в светочувствительном слое, нанесенном на нижней поверхности оптического элемента 3, выполненного в виде прозрачной плоскопараллельной пластины. При этом ввод расходящегося предметного пучка 4 в оптический элемент 3 под углом полного внутреннего отражения осуществляется с помощью известных средств, например посредством вспомогательной призмы и слоя иммерсионной жидкости.

В любом из описанных случаев в зависимости от геометрии расходящегося пучка в процессе образования объемной голограммы световое излучение можс но концентрировать на двух и более торцах пластины, на. части торца или в произвольной точке пластины. Кроме того, поскольку объемн а я голограмма обладает спектральной селективностью, то в зависимости от условий ее обра- . зов ани я может концентри ров ат ьс я определенная область солнечного спектра.

Направление каждого луча расходящегося предметного пучка 4 в оптический элемент 3 под углом к светочувствительному слою 2, большим угла полного внутреннего отражения материала оптического элемента 3, обеспечивает запись такой объемной голограммы, которая впоследствии,. преобразует падающий на концентратор 1 поток плоскопараллельного светового излучения в расходящийся внутри оптического элемента 3 с возможностью многократного переотражения за счет эффекта полного внутреннего отражения и тем самым концентрируемый поток светового излучения.

При этом толщина выполненного в виде пластины оптического элемента 3, связанная со степенью расходимости соседних лучей предметного пучка 4 при записи, обеспечивает нулевую дифракционную эффективность объемной голограммы для потока переотражаемого светового излучения.

Таким образом, происходит концентрация светового излучения практически без потерь, а именно без рассеивания и тепловыделений, что, в свою очередь, повышает коэффициент концентрации.