Оптический затвор

Оптический затвор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПТИЧЕСКИЙ ЗАТВОР, включающий газонаполненный корпус, соединенный с системой насосов, входную и выходную линзы с совмещенными фокусами , размещенные вдоль оптической оси корпуса, отличающийся тем, что, с целью повьшения оперативности изменения порога чувствительности , он снабжен злектроизоляционной трубкой, выполненной в виде двух одинаковых полых усеченных конусов, : обращенных вершинами друг к другу, и установленной коаксиально оптической оси, а также источником питания и расположенными внутри электроизоляционной трубки тремя электродами, крайние из которых вьтолнены сетчатыми в виде обращенных вершинами друг к другу полых конусов, подсоединенных к разноименным выходам источника питания, а средний электрод выполнен игольчатым с острием, размещенньм в области совмещенного фокуса .линз, и подключен к средней точке источника питания, а корпус заземлен.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК аю ОИ

3Ш G02F 1 01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю (21) 3590261/18-25 (22) 04.02.83 (46) 15.09.84. Бюл. В 34 (72) В.В.Быстрый, В.В.Молодцова, В.И.Колодий и В.Г.Судоргин (53) 535.8(088.8) (56) 1. Страховский Г.М. и др. Основы квантовой электроники. M. "Высшая школа", 1973, с. 210.

2. Патент США Р 3433555, 350-160, 1969. (54)(57) ОПТИЧЕСКИЙ ЗАТВОР, включающий газонаполненный корпус, соединенный с системой насосов, входную и выходную линзы с совмещенными фокусами, размещенные вдоль оптической оси . корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности изменения порога чувствительности, он снабжен электроизоляционной трубкой, выполненной в виде двух одинаковых полых усеченных конусов, обращенных вершинами друг к другу, и установленной коаксиально оптической оси, а также источником питания и расположенными внутри электроизоляционной трубки тремя электродами, крайние из которых выполнены сетчатыми в виде обращенных вершинами друг к другу полых конусов, подсоединенных к разноименным выходам источника питания, а средний электрод выполнен игольчатым с острием, размещенным в области совмещенного фокуса I линз, и подключен к средней точке ис-, точника питания, а корпус зазеилен.

1113772 2

Иэобререние относится к электрон- но-оптическому машиностроению и мо; жет быть использовано в лазерной технике и в ряде оптико-физических приборов, например таких, как оптичес кий предохранитель, или в устройствах оптической связи.

Известен оптический затвор. Затвор выполнен на основе ячейки Керра и содержит две скрещенные поляризационные 1О призмы, главные полости которых взаимно перпендикулярны и составляют с направлением приложенного поля углы

45о (1) .

Недостатком этого устройства яв- tS ляется сложность схемы управления затвором при использовании ere в качестве оптического предохранителя.

Наиболее близким к предлагаемому является оптический затвор, включаю- 20 щий газонаполненный корпус с регулируемым давлением, входную и выходную линзы, размещенные вдоль оптической оси корпуса (2(.

Недостатком этого устройства является низкая оперативность в работе при перестройке с одного порога чувствительности на другой, так как регулирование производится изменени30 ем давления в корпусе.

Цель изобретения — повышение оперативности изменения порога чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что оптический затвор, включающий газонаполненный корпус, соединенный с системой насосов, входную и выходную линзы с совмещенными фокусами, размещенные вдоль оптической оси корпуса, 4О снабжен электроизоляционной трубкой, выполненной в виде двух одинаковых полых усеченнйх конусов, обращенных вершинами друг к другу и установлен.ной коаксиально оптической оси, а 45 также источником питания и расположен. ными внутри изоляционной трубки тремя электродами, крайние из которых выполнены сетчатыми в виде обращенных вершинами друг к другу полых конусов, подключенных к разноименным выходам источника питания, а средний электрод выполнен игольчатым с острием, размещенным в области совмещенного фокуса линз, и подключен к средней точке ис-55 точника питания, а корпус заземлен.

На фиг. 1 изображен оптический затвор, продольный разрез, на фиг. 2то же, в момент разряда (схематическое изображение).

Оптический затвор содержит газонаполненный металлический корпус 1 с регулируемым внутренним давлением, входную и выходную линзы 2 и 3 разме) щенные по оси Π— 01 корпуса 1. Устройство снабжено электроизоляционной трубкой 4, установленной коаксиально оптической оси корпуса и выполненной, например, из керамики, тремя электродами 5, 6 и 7, крайние из которых

5 и 7 выполнены сетчатыми в виде обращенных вершинами друг к другу конусов, например, из плетеной вольфрамовой сетки, изготовленной с возможностью пропускания до 70 оптического излучения. Крайние электроды 5 и 7 подключены к источнику питания 8 (к разноименным его выходам). Средний электрод 6, подключенный к средней точке источника питания выполнен игольчатым. Его острие размещено в области совмещенного фокуса линз 2 и 3 и может его касаться. Корпус соединен с системой насосов. Внутренний диаметр полости электроизоляционной трубки 4 в плоскости фокуса выполнен в 1,0—

35 раз больше диаметра фокуса, так как меньший диаметр экранирует .излучение, а больший приводит к значительному разбросу местоположения разряда и соответственно к ухудшению коммутирования проходящего через затвор излучения.

Устройство работает следующим образом.

В режиме инициируемого пробоя ко-. герентным излучением.

Проходя через входную линзу 2 и первый по ходу электрод 5, когерентное излучение фокусируется в районе острия среднего электрода 6, затеняю щего его до 10 . Далее излучение выходит через электрод 7 и выходную линзу 3. Электрическое поле, установленное между электродами 5, 6 и

7, ускоряет свободные электроны, находящиеся в газе. При повышении плотности мощности когерентного излучения молекулы rasa ионизируются, а электроны и ионы, ускоряясь в электрическом поле, образуют лавинный пробой между электродами 5, 6 и 7. Образовавшийся при этом плазменный шнур экранирует и интенсивно поглощает инициирующее излучение. Пороговая плотность мощности, при которой происхо-1

Э 1113 дит срабатывание оптического затвора, определяется напряжением на электродах. Вероятность образования электрической дуги пропорциональна энергии, при которой электрон может произвести размножение путем ионизации. Энергия электрона, в свою очередь, пропорциональна величине приложенного на электроды напряжения.

Так как межэлектродное электричес- 10 кое поле предварительно .возбуждает атомы газа, поэтому для отрыва электрона от атома требуется значительно

: меньше энергии, чем от невозбужден, ного атома, как это имеет место в прототипе, поэтому оно может срабатывать при меньших энергиях излучения.

В режиме самопробоя.

Для коммутации некогерентного излучения на электроды 5, 6 и 7 подают напряжение, которое пробивает межэлектродный промежуток и своим .плазменным разрядом экранирует некогерент2 ное излучение, особенно эффективно излучение, длина волны которого превышает длину волны максимума излучения разряда. После снятия напряжения разряд прекращается, наступает рекомбинация ионов газа и оптический затвор снова готов к работе.

Данный затвор в принципе может коммутировать некогерентное излучение лазером, инициирующим разряд. Для этого может быть установлена светоделительная пластина и оптический фильтр. При этом измеренное время задержки составляет несколько наносеку д °

772 4

Указанный вариант конструкции оптического затвора является оптимальным, так как его плазменный разряд имеет форму шнура, ось которого преимущественно совпадает с осью излучения (на большей по сравнению с прототипом длине перекрывает ход луча) и всегда проходит через общий фокус линз, и поэтому с большей надежностью экранирует излучение. Оперативность изменения порога чувствительности данного устройства выше, чем у известных устройств, так как она.опреи деляется временем изменения электрического потенциала V на электродах, которое пропорционально емкости С и полному внутреннему сопротивлению

К: = С к и составляет микросекунды, что примерно в 1 ° 101 раз меньше, чем та же величина в прототипе.

Максимальный порог чувствительности к энергии когерентного излучения оптический затвор имеет при напряжении на электродах, близком к самопробою. При этом срабатывание происходит от энергии 5 10 Дж, что эквивалентно повышению порога чувствительности в 1 ° 10 раз по сравнению с прототипом.

Использование вновь введенных элементов: электроизоляционной трубки, установленной по оси корпуса, трех электродов, размещенных в ее внутреннем канале и подключенных к источнику управляющего напряжения, выгодно отличает данный оптический затвор от известных повышенной оперативностью изменения порога чувствительности, возможностью коммутирования некогерентного излучения, а также расширением рабочего диапазона.

ВНИИПИ Заказ 6616/39 Т аа 496 По снов, Филиал ППП Патент, г. Ужгород,ул.йроежткаа ° 4