Отражательные призмы

Призма – оптическая деталь с плоскими преломляющими и отражающими поверхностями, образующими между собой двугранный угол.

Отражательные призмы предназначаются для изменения направления распространения лазерного пучка. Тем же задачам служат и плоские зеркала, но зеркала усложняют конструкцию и увеличивают габаритные размеры системы.

Преимущества отражательных призм по сравнению с зеркалами:

1) углы между гранями неизменны, а углы между зеркалами требуют регулировки;

2) при полном внутреннем отражении отсутствуют потери света.

Отражательные грани призм, не имеющие зеркального покрытия, должны обеспечивать полное внутреннее отражение падающих на них лучей.

В качестве материала призм используют оптическое стекло марок К8 и БК10, для которых значение предельного угла полного внутреннего отражения равны соответственно и для мкм.

Призмы могут быть с одной, двумя или тремя отражающими гранями.

Каждая призма обозначается двумя прописными буквами и числом:

- первая буква определяет число отражающих граней (А – одна отражающая грань, Б – две и В – три);

- вторая буква – характер конструкции призмы (Р – равнобедренная; С – ромбическая; П – пента-призма; У – полупента-призма; М – дальномерная; Л – призма Лемана);

- число указывает угол отклонения осевого луча в градусах.

Таким образом, на рисунке 13.8 показаны:

а) – равнобедренная призма с одной отражающей гранью, отклоняющая луч на угол ;

б) – равнобедренная призма с двумя отражающими гранями, отклоняющая луч на угол ;

в) – ромбическая призма с двумя отражающими гранями, смещающая, но не отклоняющая луч от первоначального направления (угол );

г) – пента-призма с двумя отражающими гранями, отклоняющая луч на угол .

Отражательную призму характеризует коэффициент призмы , представляющий отношение длины хода луча в призме к световому диаметру входной грани

.

По величинам и определяют длину хода луча в призме. Для призм, показанных на рисунке 13.8 коэффициент призмы равен: а) – 1; б) – 2; в) – 2; г) – 3,414.

13.5. Гибкие световолоконные лучепроводы.

Волоконный световод представляет собой пруток, изготовленный из оптически прозрачного материала (оптическое (ТФ) или кварцевое стекло), чаще всего круглого сечения с полированной боковой поверхностью и торцами.

Световоды позволяют передавать на значительные расстояния световую энергию достаточно высокой плотности мощности по любой траектории.

Принцип действия основан на полном внутреннем отражении. Луч, падающий на торец световода, проходит сквозь световод, претерпевая при этом многократное полное внутреннее отражение от боковой поверхности (рис. 13.9, а). Для обеспечения лучших условий полного внутреннего отражения на боковую поверхность световода наносится прозрачный материал с меньшим показателем преломления (рис. 13.9, б) или металлический отражающий слой (рис. 13.9, в). Используются также световоды с параболическим распределением показателя преломления по диаметру (рис. 13.9, г) для обеспечения самофокусировки луча вдоль оси световода.

Для передачи лазерных пучков большой мощности или изображения используются многожильные световоды – пучки. Изготавливаются световоды наименьшего диаметра 5...6 мкм. При меньших диаметрах качество передачи информации ухудшается из-за явлений дифракции на выходе из световода.

Волокна в оболочках, уложенные параллельно и спеченные, с отполированными торцами, лежащими в одной плоскости, обеспечивают передачу изображения с одного торца на другой. Получаемая разрешающая способность достигает 100 штрихов/мм.

Из волоконных элементов делают:

1) жесткие светопроводы;

2) гибкие жгуты;

3) волоконные диски (рис. 13.10);

4) фоконы и афоконы, фоконные линзы;

5) волоконные преобразователи.

Фоконы (рис. 13.11, а) и афоконы (рис. 13.11, б) представляют собой волокно с переменным (коническим) сечение, обеспечивающие соответсвенно ввод и вывод излучения в световод. Фоконные линзы служат для ввода или вывода излучения в жгуты.

Преобразователи представляют собой жгуты со специальным образом сформированными торцами, обеспечивающими изменение распределения энергии излучения по заданному закону, например, круглого пучка излучения в кольцевой или линию.

Дата добавления: 2014-12-25