Лазерная система телеориентации объекта

Лазерная система телеориентации объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Лазерная система телеориентации (далее ЛСТ) относится к лазерной технике и предназначена для формирования информационного поля лазерных систем телеориентации и навигации, оптической связи и может быть использована при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, проводке судов через узости или своды мостов, дистанционном управлении робототехническими устройствами в опасных для человека зонах и т.п.

Известно изобретение - лазерная система телеориентации, патент РФ №2619827, которая состоит из последовательно установленных лазера, двухкоординатного акустооптического дефлектора, содержащего две анизотропные акустооптические ячейки, развернутые друг относительно друга на 90°, блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения, поляризационного светоделительного призменного блока, телескопа и измерительного канала, состоящего из телескопа и фотоприемника. Поляризационный светоделительный призменный блок состоит из призмы в виде параллелограмма БС-0 с приклеенными к отклоняющим излучение граням прямоугольной призмы АР-90 и прямоугольной призмы БкР-180 с крышей на катете, при этом отражающие грани БС-0 имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней.

Данная лазерная система телеориентации имеет один недостаток - длинный поляризационный светоделительный призменный блок, что может привести к его разрушению в случае:

- приклейки его по длине к корпусу из материала с другим температурным коэффициентом линейного расширения;

- мощного механического и акустического воздействия при производстве артиллерийского выстрела или взрыва вблизи ЛСТ (импульс до 40 g).

Для устранения вышеуказанного недостатка автором предлагается разделить поляризационный светоделительный призменный блок, описанный в патенте №2619827, на две части, при этом для разворота лазерного излучения в измерительный канал использовать пентапризму БП-90°. Это позволит повысить надежность ЛСТ в боевых условиях. Кроме этого, разделение поляризационного светоделительного призменного блока на две части позволяет укоротить измерительный канал, если разместить пентапризму БП-90° между линзами телескопа измерительного канала.

Технический результат направлен на создание двухканальной лазерной системы телеориентации объекта с повышенной надежностью ЛСТ в боевых условиях.

Технический результат достигается тем, что по ходу лазерного излучения после блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения устанавливается поляризационный светоделительный призменный блок, который выполнен в виде призмы БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двумя призмами АР-90° и пентапризмы БП-90°, расположенной по ходу лазерного излучения, направленного в измерительный канал.

Сущность предлагаемой лазерной системы телеориентации поясняется чертежом.

На фигуре 1 представлена лазерная система телеориентации объекта.

Автором предлагается лазерная система телеориентации объекта, представленная на фигуре 1, которая состоит из последовательно установленных лазера 1, двухкоординатного акустооптического дефлектора, содержащего две анизотропные акустооптические ячейки 2 и 3, развернутые друг относительно друга на 90°, блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения 4, поляризационного светоделительного призменного блока 5, телескопа 6 и измерительного канала, состоящего из пентапризмы БП-90° 7, телескопа 8 и фотоприемника 9. Поляризационный светоделительный призменный блок 5 состоит из призмы в виде параллелограмма БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двух прямоугольных призм АР-90°, при этом отражающие грани БС-0° имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней.

Лазерная система телеориентации объекта работает следующим образом: лазерное излучение от лазера 1, проходя через две акустооптические ячейки 2 и 3, отклоняется в двух плоскостях. Далее лазерное излучение проходит через блок управления плоскостью поляризации лазерного излучения 4 (например, электрооптический кристалл), который, в зависимости от подачи управляющего сигнала, работает в двух режимах - разворот плоскости поляризации излучения на 90° или без разворота плоскости поляризации лазерного излучения. Далее по ходу лазерного излучения установлен поляризационный светоделительный призменный блок 5, который состоит из призмы в виде параллелограмма БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двух прямоугольных призм АР-90°, при этом отражающие грани БС-0 с имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней. В зависимости от положения линейной поляризации лазерное излучение или проходит поляризационный светоделительный призменный блок 5 насквозь без изменения и формирует канал II, или отражается от двух граней поляризационного светоделительного призменного блока 5 и формирует канал I. После поляризационного светоделительного призменного блока 5 в канале II для работы ЛСТ на близком расстоянии установлен телескоп 6, работающий на уменьшение, что позволяет увеличить углы отклонения лазерного излучения и увеличить расходимость лазерного излучения. Известно, что поляризационно-избирательное покрытие имеет высокий коэффициент отражения (80÷99%) для линейно-поляризованного лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающей грани, и может частично отражать (1÷10%) лазерное излучение, электрический вектор которого перпендикулярен плоскости отражающей грани (Э.С. Путилин, Оптические покрытия. // Учебное пособие. - НИУ СПбГУ ИТМО. - 2012). Такой вид поляризационно-избирательного покрытия позволяет направлять часть лазерного излучения из каналов I и II в измерительный канал. Пентапризма БП-90° 7 независимо от наклона и разворота отклоняет лазерное излучение на 90° в измерительный канал, который состоит, из последовательно установленных телескопа 8 и фотоприемника 9. Телескоп 8 работает на уменьшение и настраивается подобно длиннофокусной линзе, в фокусе которой располагается диафрагма фотоприемника 9.

В качестве блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения 4 можно использовать электрооптический кристалл или акустооптический дефлектор с постоянной ультразвуковой частотой. При использовании акустооптического дефлектора в качестве вращателя плоскости поляризации лазерного излучения, необходимо одну призму АР-90° поляризационного светоделительного призменного блока 5 выполнить с корректирующим оптическим клином, так как при выключенном и включенном акустооптическом дефлекторе лазерные пучки распространяются под разными углами друг к другу (нулевой и первый порядки дифракции).

Если необходимо, чтобы измерительный канал был короче, то достаточно разместить первую фокусирующую линзу телескопа 8 между поляризационным светоделительным призменным блоком 5 и пентапризмой 7.

Кроме этого, для возможности юстировки оптических осей необходимо в каналах I, II и перед линзой телескопа измерительного канала установить по паре оптических клиньев.

Кроме этого, для увеличения дальности управления необходимо на выходе канала I установить телескоп, увеличивающий апертуру выходного лазерного пучка и, следовательно, уменьшающий его расходимость.

1. Лазерная система телеориентации объекта, состоящая из последовательно установленных - лазера, двухкоординатного акустооптического дефлектора, состоящего из двух анизотропных акустооптических ячеек, развернутых друг относительно друга на 90°, блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения, поляризационного светоделительного призменного блока, телескопа и измерительного канала, состоящего из телескопа и фотоприемника, отличающаяся тем, что поляризационный светоделительный призменный блок выполнен в виде призмы БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двух призм АР-90°, при этом отражающие грани БС-0° имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней, кроме этого, в измерительном канале по ходу лазерного излучения перед телескопом расположена пентапризма БП-90°.

2. Лазерная система телеориентации объекта, состоящая из последовательно установленных - лазера, двухкоординатного акустооптического дефлектора, состоящего из двух анизотропных акустооптических ячеек, развернутых друг относительно друга на 90°, блока управления плоскостью поляризации лазерного излучения, поляризационного светоделительного призменного блока, телескопа и измерительного канала, состоящего из телескопа и фотоприемника, отличающаяся тем, что поляризационный светоделительный призменный блок выполнен в виде призмы БС-0° с приклеенными к отклоняющим излучение граням двух призм АР-90°, при этом отражающие грани БС-0° имеют поляризационно-избирательные отражающие покрытия с высоким коэффициентом отражения для плоскости поляризации лазерного излучения, электрический вектор которого параллелен плоскости отражающих граней, кроме этого, в измерительном канале по ходу лазерного излучения после поляризационного светоделительного призменного блока расположена первая линза телескопа измерительного канала и затем расположена пентапризма БП-90°.