Сферическая линза

Сферическая линза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ..

Союз Советски к

Сецианистичесиик

Республик рц;б 24185

1 „, .1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (51) И. Кл.

С, О2 В 1/02 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0604.77(21) 2475221/18-10 с присоединением заявки йе (23) Приоритет (43) Опубликовано 150978. Бюллетень Эй 34

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.421 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 080878 (72) Авторы изобретения B.H.Белыйi A.Ã.ìàùåíêî, я.Г.поветьев и A.Ã,õàòêåâè÷

Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики

AH Белорусской ССР (73) Заявитель (54) СФЕРИЧЕСКАЯ ЛИНЗА

Изобретение относится к квантовой электронике, оптике, локации, космической навигации и может быть использовано в тех областях науки и техники, где необходимо производить управляемое фокусирование электромагнитного излучения.

Известны оптические системы с Фо-. кусным расстоянием, управляемым за счет механического перемещения части элементов системы $1(.

Основными недостатками этих систем являются большая инерционность процесса перестройки, большие габариты, а также использование движущихся частей, подверженных износу.

Известны оптические системы с фокусным расстоянием, управляемым электрическим полем, в которых используются вещества, обладающие квадратичным электрооптическим эффектом $2) .

Недостатками этих систем являются невозможность использования их B ка( честве положительных линз и малая эффективность.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является электрооптическая линза (31, содержащая рабочее тело и источник питания.

В этой линзе на рабочее тело, вы« полненное из вещества, обладающего линейным электрооптическим эффектом, нанесено шесть электродов, с помощью которых в рабочем теле создается распределение показателя преломления, квадратично спадающее (растущее) с расстоянием от оси линзы.

Недостатками описанного устройства являются: малая светосила и малый диапазон изменения фокусного расстояния, так как устройства на основе электрооптического эФФекта дают малые углы отклонения, что связано с ограниченной электропрочностью кристаллов малая апертура, ограниченная размерами кристаллов; сложность изготовления линз, большая стоимость используемых кристаллов.

Целью изобретения является увеличение светосилы диапазона и перестройки Фокусного расстояния.

Это достигается тем, что рабочее тело предлагаемой линзы выполнено в форме цилиндрического стержня из фотоупругого изотропного прозрачного материала, снабженного цилиндрическим пьезокерамическим или магнитострикци6241

Формула изобретения

3 онным вибратором, который находится в акустическом контакте с боковой поверхностью рабочего тела.

На чертеже изображен внешний вид,„ предложенной линзы, где 1-цилиндрический стержень иэ Фотоупругого изотропного прозрачного материалау 2 - цилиндрический вибратор, представляющий собой цилиндр иэ пьеэокерамики,на внутреннюю и внешнюю, поверхность которого нанесены электроды. Параметры вибратора подбираются так, чтобы его частота совпадала с собственной час-. тотой радиальных колебаний стержня.

Сферическая линза работает следующим образом. Излучение падает на торец линзы 1. Радиальные колебания стержня, вызываемые вибратором, приводят к квадратичному изменению упру-, гой деформации в поперечном сечении стержня, которая, в свою очередь, вы зовет распределение показателя преломления, спадающее (растущее) квадра- 20 тично по радиусу от центра стержня.

Поэтому при распространении светового пучка вдоль оси стержня фотоупру/. гий материал ведет себя как положительная (отрицательная) сферическая 25 линза.

Управление фокусным расстоянием йроизводится путем изменения акустической мощности, передаваемой через цилйндрическую поверхность от вибратора к стержню, Фокусное расстояние обратно пропорционально :в случае пьезокерамического вибратора прикладыва-. .емому электрическому напряжению, а в случае магнитострикционного вибратора " пропускаемому по обмотке току.

Нри отсутствии колебаний вибратора линза ведет себя как плоскопарал-, лельная пластинка.

Например, линза, изготовленная из фо-40 тоупругого материала — тяжелый флинт в виде цилиндра с диаметром Д 4 см, длиной E "- 10 см,с пьезокерамическим вибратором, имеет для светового пучка диаметром 3 см фокусное расстояние

Х1 - 1000 см при управляющем напряжении 0,5 кВ и частоте колебаний перво85 4 го резонанса 80 кГц. На частоте второго резонансами =204 кГц фокусное расстояние Р "- 35 см для диаметра пучка

1 см при том же управляющем напряжении.

Предлагаемая линза при одинаковой апертуре и длине рабочего тела имеет фокусное расстояние. 35 см при напряжении 0,5 кВ, то есть фокусное рас(стояние предлагаемой линзы при том же напряжении меньше в 170 раз. Максимальное фокусное расстояние этих линз одинаково и определяется, как обычно, длиной волны и апертурой. Если такую же линзу составить из кристаллов ниобата, имеющих большой электрооптический коэффициент, но более неоднородных, то предлагаемая линза эффективнее в 17 раз. Рабочее тело линзы изготавливают из дешевого иэотропного Фотоупругого материала, например стекло (флинт, тяжелый флинт) пластмасса (полистирол, органическое стекло), плавленый кварц и т. д.Апертура линзы не ограничена возможными размерами, кристаллов.

Сферическая линза с переменным фокусным расстоянием, содержащая рабочее тело в виде цилиндра, выполненного иэ фотоупругого прозрачного материала, и источник питания, о т л иI ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения светосилы и диапазона пере- стройки фокусногд расстояния, линза снабжена вибратором, установленным в акустическом контакте с боковой поверхностью,ее рабочего тела.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США Р 3834796, кл.350-184, 1974.

2. Патент C|OA 9 3424513,кл.350-180, 1969, 3. Заявка 9 1936703/10, кл. С 02 В 1/02, 1973, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

ЦНИИПИ Заказ 5180/37

Тираж 621 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4