устройство для преобразования апертурного угла светового потока

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АПЕРТУРНОГО УГЛА СВЕТОВОГО ПОТОКА, содержащее отражатель в форме эллипсоида вращения и вторичный источник света, расположенный в одном из фокусов отражателя, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности энергии выходного пучка путем уменьшения выходного апертурного угла, по крайней мере один из участков отражателя с центром на его большой оси выполнен в виде отрезка градиентного световода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оптике, а именно к оптическим устройствам для преобразования апертурного угла светового потока.

Известно устройство для преобразования апертурного угла светового потока, содержащее отражатель, имеющий форму эллипсоида вращения, и вторичный источник света, расположенный в одном из фокусов отражателя [1].

Известно устройство для преобразования апертурного угла светового потока, содержащее отражатель, имеющий форму эллипсоида вращения, вторичный источник света, расположенный в одном из фокусов отражателя, причем в отражателе соосно с большой его осью выполнено отверстие [2].

Это устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и принято за прототип.

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон значений преобразованного апертурного угла, поскольку минимальные значения его лимитируются диаметром отверстия, соосного с большой осью эллипсоидного отражателя, и, как следствие, относительно низкая плотность энергии выходного пучка.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве, содержащем отражатель, имеющий форму эллипсоида вращения, вторичный источник света, расположенный в одном из фокусов отражателя, по меньшей мере один из участков отражателя с центром на его большой оси выполнен в виде градиентного световода.

Подобное выполнение устройства за счет совокупных преобразований светового потока в эллипсоидном отражателе и градиентном световоде повышает плотность энергии выходного пучка.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство для преобразования апертурного угла светового потока содержит отражатель 1, имеющий форму эллипсоида вращения с фокусами 2 и 3 и большой осью 4, и участок отражателя в виде градиентного световода 5. Кроме того, на чертеже обозначены входной световой поток 6, поток перед градиентным световодом 7, один из лучей входного светового потока 8 и поток, вышедший из устройства 9.

Устройство для преобразования апертурного угла светового потока работает следующим образом.

Лучи светового потока 6, сфокусированные в фокусе 2, пройдя через него, отражаются эллипсоидным отражателем 1 и в силу оптических свойств эллипсоида после отражения проходят через фокус 3 и после многократного отражения все более приближаются к большой оси 4 эллипсоида. При некотором достаточном числе отражений лучи 7 светового потока практически совпадают с большой осью 4. Число отражений, необходимое для этого, зависит от эксцентриситета эллипсоида и тем меньше, чем больше эксцентриситет (например, для эллипсоидов с эксцентриситетом, равным 0,5, это число можно принять равным в пределах 10. . . 15, а для эллипсоидов с эксцентриситетом, равным 0,9 - в пределах 5...8), а также зависит от абсолютных размеров эллипсоида: чем меньше по абсолютным размерам эллипсоид, тем при меньшем числе отражений преобразованный поток 7 можно считать практически совпадающим с большой осью 4, таким образом формируется преобразованный в эллипсоиде 1 поток 7, имеющий форму конического пучка с вершиной в фокусе 3 и основанием на торцовой поверхности градиентного световода 5. Поскольку показатель преломления градиентного световода 5 в поперечном сечении увеличивается от периферии к центру, то происходит перераспределение интенсивности пучка в поперечном направлении таким образом, что приводит к концентрации его в области, примыкающей к оси пучка, что приводит к уменьшению выходного апертурного угла светового потока до нулевого значения.

Внедрение изобретения позволяет выполнить входное устройство для волоконно-оптических систем с малыми потерями.