кювета фототропного затвора для лазеров

Формула изобретения

Кювета фототропного затвора для лазеров, содержащая две оптические пластины, размещенные с зазором и герметично соединенные между собой жестким проставочным кольцом, образующие корпус для заполнения рабочей жидкостью, отличающаяся тем, что профиль зазора образован оптическим вкладышем, выполненным в виде линзы с радиусом 40 мм<R<1000 мм из оптического стекла с коэффициентом преломления, совпадающим с коэффициентом преломления рабочей жидкости, и размещенным между пластинами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к лазерной технике и может быть применено в нелинейных поглощающих элементах, используемых в качестве пассивных лазерных затворов и оптических развязок. К ним предъявляются следующие требования: герметичность при работе с высокоагрессивными и токсичными средами, низкий уровень влияния на расходимость излучения, достаточный для прохождения светового пучка рабочий диаметр, малая клиновидность, малая степень деполяризации, возможность многократного заполнения, а также безопасность в работе.

Известна измерительная кювета для анализа вещества при повышенных давлении и температуре (авт. св. 817547, МКИ G 01 N 21/05, опубликован в бюллетене N 12, 1981 г.), содержащая металлический корпус со входным и выходным патрубками, кварцевые смотровые окна и две оправы, имеющие пазы в виде гребнеобразного профиля, куда вставляются окна путем горячей посадки. Недостатком этой кюветы являются неизбежные деформации окон при термопосадке в металлические оправы, а наличие резьбовых соединительных поверхностей оправ сохраняет постоянный перекос окон и невозможность получения высокой оптической точности по клиновидности и неплоскостности окон, что влечет за собой абберации, также невозможность использования ее в контакте с агрессивными средами.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемому решению является кювета для исследования физических свойств жидкостей с помощью оптических методов (патент США 2048128, кл. 356-246, опубл., 1956 г.).

Кювета содержит два плоскопараллельных окна, помещенных в корпус, и жесткое проставочное кольцо с отверстиями для заполнения рабочей зоны кюветы. Недостатком конструкции этой кюветы является неудовлетворение требованиям герметичности и химической стойкости при контакте с агрессивными фототропными жидкостями, необеспечение необходимого оптического качества кювет со световой апертурой > 100 мм и трудности создания минимально необходимого и равномерного зазора полости и неизбежные деформации, перенапряжения, перекосы при создании герметичности входных окон, образующие неравномерный зазор между пластинами. Такая конструкция существенно влияла на пространственную структуру лазерного пучка.

Новым техническим результатом является создание конструкции крупногабаритной кюветы, отвечающей требованиям лазерных установок с большими световыми апертурами ~200 мм, при требуемом оптическом качестве с компенсирующим линзовым зазором, образующим профилированную полость для заполнения фототропной рабочей жидкостью (красителем), обеспечивая заданную пространственную структуру пучка.

Технический результат достигается предлагаемой конструкцией кюветы фототропного затвора для лазеров, содержащей две оптические пластины, герметично соединенные между собой жестким проставочным кольцом, образующие корпус. В зазоре между пластинами установлен и закреплен по центру образующей оптический вкладыш, выполненный из материала, инертного к рабочей жидкости. Поверхности оптического вкладыша выполнены в виде линзы с R₁ < R < R₂ мм и изготовлены из оптического стекла с коэффициентом преломления, совпадающим с коэффициентом преломления рабочей жидкости. Такая конструкция кюветы компенсирует и сглаживает все оптико-механические и конструктивные погрешности и не влияет на расходимость проходящего излучения на уровне 510^-4 рад, образуя при этом прецизионное оптическое изделие с неплоскостностью поверхностей N= 0,05-0,1 кольца Ньютона, клиновидность Q=3""- 5"". Контроль качества изделия осуществлялся с помощью интерферометра по интерференционной картине на поверхности изделия. Однородность по лучепропусканию обеспечивается выполнением вкладыша из материала с коэффициентом преломления, совпадающим с коэффициентом преломления рабочей жидкости, которую вводят в профилированную полость. Отверстия для заполнения рабочей зоны кюветы выполнены в проставочном кольце и манжете. Такая конструкция фототропного затвора для лазеров обеспечивает монолитность кюветы, надежную герметичность при работе с высокоагрессивными и токсичными средами, обеспечивая тем самым безопасность работы персонала с кюветой и одновременно улучшая пространственную структуру пучка.

На чертеже представлена конструкция кюветы (пример конкретного выполнения), где:

поз. 1 - окно;

поз. 2 - проставочное кольцо;

поз. 3 - оптический вкладыш;

поз. 4 - манжета;

поз. 5 - пробка.

Кювета содержит два плоскопараллельных окна 1 из оптического стекла марки К-8, диаметром ~200 мм, жесткое проставочное кольцо 2 из стекла марки К-8 и соединенных оптическим контактом с последующим углублением контакта путем термообработки изделия. В зазоре между окнами во фторопластовой манжете установлен и закреплен по центру образующей оптический вкладыш, выполненный из оптического стекла, инертного к рабочей жидкости, с совпадающим с рабочей жидкостью коэффициентом преломления. В качестве рабочей жидкости используется фототропный краситель.

Поверхности оптического вкладыша выполнены в виде линзы с радиусом 40 мм < R < 1000 мм. Отверстия для заполнения рабочей зоны кюветы выполнены в проставочном кольце. Такая конструкция фототропного затвора для лазеров обеспечила монолитность кюветы, надежную герметичность при работе с высокоагрессивными и токсичными средами. Улучшены условия техники безопасности работы персонала с кюветой, увеличен срок службы кюветы (за счет монолитности конструкции). Использование такой конструкции кюветы фототропного затвора для лазеров позволяет компенсировать и сглаживать все оптико-механические и конструктивные погрешности и не влияет на расходимость проходящего излучения на уровне 510^-4 рад. Одновременно эта конструкция позволяет устранить фазовые искажения в световом пучке, проходящем через кювету, улучшая структуру пучка.