Рефераты по Физике

Применение полного внутреннего отражения для повышения лучевой стойкости магнитооптических вентилей

Страница 1

При прохождении оптического излучения через границу раздела двух сред, показатели преломления которых мало отличаются друг от друга, направление распространения изменяется на малый угол, что затрудняет селекцию излучения в оптическом вентиле. Использование полного внутреннего отражения позволяет разнести на большой угол селектируемые лучи.

Функциональная схема первого варианта магнитооптического вентиля [1, 2] приведена на рис. 1, где приняты следующие обозначения: 1 - поляризатор, 2 - пер­­вая собирающая линза, 3 - диафрагма, 4 - вторая собирающая линза, 5 - акустооптический сканер, 6 - светоделитель, 7 - магнитная система, 8 - магнитооптический ротатор, 9 - анализатор, 10 - фотоприемник, 11 - электронный компаратор, 12 - источник напряжения, 13 - элек­тронный ключ, 14 - генератор.

При воздействии на магнитооптический вентиль оптической помехи боль­шой мощности его параметры ухудшаются: снижается пропускание в прямом направлении и увеличивается пропускание в обратном направлении. Описаные в [1, 2] оптические вентили могут функционировать в зависимости от помеховой обстановки в одном из двух режимов: при малой мощности обратного луча вентиль работает в обычном режиме и выполняет две функции: пропускает луч от источника оптического излучения в прямом направлении и защищает источник оптического излучения от воздействия на него обратного луча, а при высокой мощности обратного луча вентиль работает во втором режиме и выполняет при этом только функцию защи­ты источника оптического излучения от воздействия на него обратного луча. При этом в качестве селектирующего элемента применена поглощающая диафрагма с центральным отверстием.

Развитием упомянутых выше вентилей является оптический вен­тиль [3], в котором диафрагма 3 выполнена в виде пластины из прозрачного материала с отверстием в виде усеченного конуса, обращенного своим ма­лым отверстием в сторону второй собирающей линзы 4, причем угол j между оптической осью и образующей конуса выбран таким образом, чтобы вы­полнялось условие полного внутреннего отражения при падении сфо­кусированного обратного луча на поверхность конусного отверстия, в результате чего обратный луч не поглощается диафрагмой 3, а отводится в сторону от оптической оси и не попадает в защищаемый лазер (рис. 2).

За счет того, что выделение тепловой энергии в прозрачной пластине при полном внутреннем отражении обратного луча значительно меньше, чем при поглощении обратного луча диафрагмой, то описанный в [3] вен­тиль обладает более высокой лучевой стойкостью, чем предложенные в [1, 2] вентили. Вентили [1, 2, 3] име­ют два режима работы: первый реализуется при слабой помехе, второй – при помехе большой мощности.

Работа этих вентилей при слабой помехе аналогична работе классического релеевского вентиля [4].

Если сигнал с выхода фотоприемника 10 больше сигнала с выхода источ­ника напряжения 12 (то есть если мощность помехи превысила пороговое значение), то электронный компаратор 11 подает на первый вход электронного ключа 13 сигнал, достаточный для открывания электронного ключа 13, в результате чего сигнал с выхода генератора 14 через электронный ключ 13 поступает на возбудитель акустооптического де­ф­лектора 5. При этом обратный луч при прохождении через акустооп­ти­ческий дефлектор 5 отклоняется на некоторый угол. Вследствие этого обратный луч после прохождения через вторую собирающую лин­зу 4 фокусируется на диафрагме 3 в точке, находящейся за пределами ее отверстия. В вентилях [1, 2] обратный луч поглощается диафрагмой 3, в вентиле [3] он проходит через диафрагму 3, отражается от конусного отверстия и уходит в сторону от оптической оси. Порог срабатывания системы управле­ния вентиля определяется величиной сигнала на выходе источника напряжения 12, величину которого можно при необходимости изменять в зависимости от помеховой обстановки

Таким образом, при работе вентилей [1, 2, 3] в условиях воздей­ствия на него оптической помехи большой мощности не имеет никакого значения снижение параметров магнитооптического ротатора 8 из-за его нагревания, так как в данном случае он только пропускает через себя излучение помехи, а увод помехи в сторону от оптической оси осуществляется диафрагмой 3.

Определим, каким условиям в вентиле [3] должен удовлетворять угол j между опти­че­ской осью и образующей конуса, чтобы для обратного луча выполнялось условие полного внутреннего отражения.

Очевидно, что если для луча АВС (рис. 2 и 3) выполняется условие полного внутреннего отражения, то это условие будет заведомо выполняться для всех других лучей, входящих в состав обратного луча, так как луч АВС имеет минимальный угол падения на поверхность О'СО".

Вначале определим, под каким углом луч АВ падает на поверхность прозрачной пластины. Для этого обратимся к рис. 3, где приняты следующие обозначения: R - радиус апертуры обратного луча, f - фокусное расстояние второй собирающей линзы 4, a - угол отклонения обратного луча в акустооптическом дефлекторе 5, b - угол падения луча АВ на поверхность прозрачной пластины, BD - нормаль к поверхности прозрачной пластины. Пусть точки А и D находятся на главной плоскости второй собирающей линзы 4. Обозначим буквой Е точку пересечения оптической оси с фокальной плоскостью второй собирающей лин­зы 4. Кроме того, пусть поверхность прозрачной пластины, на которую падает луч АВ,

перпендикулярна оптической оси, тогда отрезок BD будет параллелен оптической оси, поэтому угол EBD будет равен a. Так как отрезок АЕ перпендикулярен оптической оси, а отрезок BD паралле­лен оптической оси, то

Перейти на страницу:  1  2  3