Оптические системы лазерных приборов

В настоящее время в экспериментальной практике используются разнообразные методы определения турбулентных характеристик потока. Однако все они могут быть разделены на две большие группы. К первой группе относят методы, основанные на введении в поток индикатора (пыль, мелкие частицы), по поведению которого можно сделать вывод о параметрах турбулентности. Это методы, основанные на эффекте Доплера (лазерный, акустический анемометры), методы мгновенной фоторегистрации, разнообразные оптические методы, методы электронных пучков и т. д. Указанные методы имеют небольшую разрешающую способность приборов, для них характерны трудности юстировки оптической системы, большой объем экспериментальной информации, а также определенные трудности расшифровки показаний аппаратуры. В то же время эти методы не искажают структуры потока и находят применение в тех случаях, когда другие методы неприменимы (например, при исследовании структуры вязкого подслоя). [c.257]

Для измерения геометрических характеристик линии сварки и самого шва в зоне сварки применяется способ сканирования луча лазерного дальномера вокруг точки сварки. Этот способ адаптивной сварки иллюстрируется рис. 5.18. В качестве излучателя здесь используется полупроводниковый лазер с мощностью импульса от 1 до Ш Вт, работающей в инфракрасном диапазоне. На свариваемые поверхности оптическая система лазера проецирует световое пятно диаметром 0,3 мм. Другая оптическая система воспринимает отраженный луч и фокусирует изображение пятна на фотоприемники прибора с зарядовой связью (ПЗС) с разрешающей способностью порядка 10 мкм. [c.175]

Лазерная установка (рис. 2.8) представляет собой комплекс оптико-механических и электрических приборов, основным звеном которого является оптический квантовый генератор [3]. Оптические системы в лазерных установках для обработки материалов выполняют разнообразные функции передачу лазерного излучения в зону пайки и формирование светового пучка необходимых плотности, мощности и конфигурации наводку излучения в заданный участок, контроль за ходом процесса, оценку результатов. [c.459]

Специфика рассматриваемого случая интерференции обуславливает важную особенность прибора, заключающуюся в том, что оптическая система, состоящая из зеркала и диффузора, не требует практически никакой юстировки. Единственно чего нужно добиться, это удовлетворительной плоскопараллельности воздушной прослойки. Однако, в силу компенсационного характера формирования интерферирующих пучков, требования к прослойке в этом плане оказываются очень мягкими, тем более при освещении прибора узким лазерным пучком. Поэтому упрощенный прибор можно использовать и без держателя и даже без скрепляющих колец. В этом случае разделенные зеркало и диффузор сочетают в прибор непосредственно в ходе демонстрационного опыта. Преимущество такой методики заключается [c.20]

Измерительные схемы ОА-спектрометров. Все многообразие схем лазерных ОА-приборов можно свести в конечном счете к основной структурной схеме, представленной на рис. 5.9. Основными элементами этой схемы являются лазер, модулятор, согласующая оптическая система и измерительная ОА-ячейка, сигнал с выхода которой поступает в усилитель и далее в блок обработки и регистрации. [c.137]

При организации поражающей лазерной помехи в зону, где предполагается присутствие ОЭП противника, направляется излучение лазера и осуществляется поиск и определение координат ОЭП, после чего формируется лазерное излучение для поражающего воздействия. Излучение лазера на входе ОЭП может концентрироваться оптической системой в фокальной плоскости объектива, в результате на приемнике создается поток излучения высокой плотности, который и разрушает элементы прибора [99, 104, 148, 150]. В табл. 3.3 приведены пороговые значения плотности лазерного излучения (облученности) для длины волны 1,06 мкм, разрушающие передние ер и задние поверхности оптических деталей [150]. [c.69]

Один из важных элементов лазерного прибора — его оптическая система. Она концентрирует лазерный поток в узкий пучок, обеспечивает требуемую облученность на приемнике, выделяет координаты. При проектировании оптической системы, когда еще неизвестны конструктивные параметры деталей и узлов, строят ее эквивалентную схему. Такую схему в теории оптических систем называют идеальной, так как основным принципом ее построения является условие, что она преобразует совокупности точек, прямых и плоскостей пространства предметов в геометрически подобные совокупности точек, прямых и плоскостей пространства изображений, не внося искажений з строение преломляемых или отражаемых пучков лучей. [c.80]

Высокие плотности мощности и энергии, получаемые в современных лазерных установках, могут приводить к нелинейным оптическим эффектам, которые отсутствуют при работе с обычными световыми потоками. Поэтому необходимо сводить к минимуму взаимодействие между излучением и системами контроля. Общим требованием для всех методов измерения является по возможности максимальное удаление приемника излучения от лазера. Однако, если это требование выполнить не удается и излучение контролируется непосредственно около лазера, то необходимо тщательно его отфильтровывать, чтобы исключить попадание на приемник спонтанного излучения света лампы накачки, а при работе в инфракрасном диапазоне и осветительных приборов. [c.94]

Появление стабилизированных одночастотных лазеров, в особенности лазеров с плавной перестраиваемой частотой, каковыми являются жидкостные лазеры, значительно расширит области практических применений оптических методов в системах неразрушающего контроля, метрологии, системах измерения и контроля размеров и линейных перемещений. Лазерный пучок станет более удобным инструментом для определения физико-химических свойств материалов, использования в качестве визира, измерения длины, скорости и т. д. При этом приборы на основе лазеров будут обладать исключительно высокой точностью и воспроизводимостью при локальных измерениях. Оптические доплеровские методы дадут возможность измерять скорости потоков различных жидкостей и газов. [c.322]

Длительности световых импульсов, генерируемых современными лазерными системами, могут составлять всего несколько периодов световых колебаний. Линейное распространение таких импульсов даже в слабо диспергирующей, среде (вдали от резонансов) уже на весьма коротких расстояниях кардинально-отличается от привычного для оптики распространения волновых пакетов неизменной формы с групповой скоростью. Дисперсия среды может чрезвычайно сильно изменить форму коротких импульсов. При специальном подборе начальной фазовой модуляции импульса и знака дисперсии появляются возможности целенаправленного управления его формой, сильного сжатия импульса — фокусировки во времени. Явления, возникающие при распространении коротких световых импульсов в диспергирующей среде, во многом сходны с дифракционным распространением и преобразованием узких световых пучков. В ряде случаев между этими разнородными иа первый взгляд явлениями можно проследить точную пространственно-временную аналогию. Много практически важных задач связано с прохождением коротких световых импульсов через оптические приборы, взаимовлиянием дифракционных и дисперсионных эффектов. Большой их круг является предметом фурье-оптики волновых пакетов. [c.17]

Основным элементом системы демодуляции амплитудно-модулированного (AM) светового излучения является фотоприемник— прибор, который, получив на входе световой сигнал, дает на выходе электрический сигнал. Изучаем ли мы шумы, которые проявляются как AM лазерного излучения, рассчитываем ли характеристики световых модуляторов с AM потока или конструируем коммуникационные или радарные системы с применением AM оптической несущей, мы должны знать передаточную функцию используемого фотодетектора. Эта передаточная функция — [c.498]

Оценивая возможности различных систем и ответственность задач, предпочтение следует отдать последней системе, особенно в комбинации ее с использованием оптических приборов, лазерной техники и непосредственных измерений. [c.349]

Новый характер и содержание процессов, связанных с воспроизведением геометрических параметров деталей узлов и агрегатов са.молетов, определяют направления дальнейшего развития методов контроля. Среди бесконтактных измерительных систем на первый план выступают лазерные и оптические измерительные системы, приборы и устройства. В настоящее время определилась потребность самолетостроения в таких типах лазерных измерительных систем, как [c.24]

Выше указывалось, что телескопы, используемые в оптических приемных системах лазерных приборов дистанционного зондирования, всегда имеют какое-либо затеняюшее тело, а многие снабжены также ограничивающими апертурами, меньшими,, чем объектив или зеркало телескопа. [c.300]

Оптическая диагностика двухфазных сред, бурно развивающаяся в последнее время, использует лазерные доплеровские анемометры по дифференциальной схеме (ЛДА) и лазерные решеточные анемометры (ЛРА). Различие между ними заключается в том, что пространственная решетка — модулятор в первом приборе формируется за счет интерференции двух когерентных лучей лазера в потоке, а во втором — либо проецируется в поток оптической системой, либо создается на фотоприемнике рассеянного света. Отсюда следует, что ЛРА не требует когерентного источника света и поэтому соответствующий прибор более прост по оптической схеме. Однако в связи с тем, что интерференция двух гауссовских пучков когерентного света дает решетку с синусоидальным пространственным распределением освещенности, ЛДА имеет более чистый сигнал с малым содержанием гармоник. В ЛРА обычно используют решетку с пространственным распределением освещенности (пропускания) в виде меандра, но сигнал содер-.жит высшие гармоники, т. е. менее чист . Энергетическая оценка ЛДА и ЛРА показывает, что при равных условиях ЛДА требует в 2 раза менее мощный источник света, так как при интерференции пучков в месте максимальной осве-сЩеиности пространственной решетки волны света складываются, тогда как в ЛРА половина мощности источника пропадает — затеняется пространственной решеткой-модулятором. Сравнительная оценка ЛДА и ЛРА, использующих одну и ту же оптику, проведена в [35, 122]. [c.52]

Исследованию распространения оптического излучения в турбулентной атмосфере уделяется значительное внимание в связи с широким применением лазеров в оптических системах, предназначенных для работы в земной атмосфере. Если атмосферные газы и аэрозоли вызывают преимущественно энергетическое ослабление оптического излучения, то турбулентные пульсации показателя преломления приводят к случайному перераспределению энергии в оптических пучках, определяя таким образом технические возможности лазерных систем. Действительно, точность геодезических лазерных приборов, пространственное и временное разрешение лазерных локаторов, возможности и точность определения параметров среды дистанционными лазерными методами можно оценить только с учетом флуктуаций поля оптических пучков. Вызываемые турбулентностью случайные изменения показателя преломления могут суш,ественно ограничивать технические характеристики оптических систем, так что в ряде случаев сама целесообразность их применения должна определяться на основе оперативного прогнозирования флуктуаций поля лазерного излучения с учетом сложившейся в атмосфере оптико-метеороло-гической ситуации [46] (ссылки даны по списку цитируемой литературы ко второй главе). [c.5]

Последний член выражения в знаменателе представляет собой сумму темнового тока и щумового тока Джонсона. У больщинства лазерных приборов дистанционного зондирования детектор имеет некоторое внутреннее усиление и, следовательно, членом выражения, определяемым щумом Джонсона, можно пренебречь. Как указано в гл. 6, существуют три предельных случая для отнощения сигнал/щум на выходе приемной оптической системы лидара, при которых длина волны отраженного от мищени сигнала значительно смещена относительно длины волны лазерного излучения, для того чтобы обеспечить достаточное спектральное разделение с лазерным излучением, рассеянным в обратном направлении (см. табл. 8.1 >). [c.323]

Широкое распространение получили дифракционные решётки как диспергирующие элементы в спектральных приборах (монохроматорах, спектрографах, спектрофотометрах и др.) и как элементы резонаторов в лазерах с перестройкой частоты излучения. Они используются также в качестве ответвителей монохроматич. (лазерного) излучения (см. Дифракционный ответвитель) велика их роль в интегральных оптич. устройствах. ракция на ультразвуке в прозрачных средах позволяет определить упругие константы вещества, а вакже создать акустооптич. модуляторы света (см. также Акустооптика), применяемые в светодальномерах, оптич. локаторах и системах оптической связи. [c.420]

В настоящее время (1990-е гг.) существует много разл. лазеров, работающих во всех диапазонах спектра — от рентгеновского до далёкого инфракрасного. Однако применение лазерных усилителей в оптич, приборах до сих пор весьма ограничено. Связано это с тем, что усилители в лазерах и оптич. системах используются по-разному. В лазерах обычно стремятся получить предельно высокую направленность излучения, применяя для этого оптические резонаторы и ограничивая число генерируемых мод. В оптич. системах обычно требуется передать болыпой объём информации, заложенный в распределении амплитуд и фаз (иногда и поляризации) по полю зрения, на к-ром укладывается порядка 10 разрешаемых элементов. Такая много-канальность и есть одно из осн. преимуществ оптич. систем с У. я. Это накладывает дополнит, требования на У. я. для оптич. приборов, к-рый должен обладать большой угл. апертурой, чтобы пропустить большой объём информации, обеспечивать значит, усиление за один проход усиливающей среды и, естественно, не должен вносить искажений в усиливаемые световые поля. Достижение высокого усиления (а желательно иметь коэф. усиления 0,1 — 1,0 сми составляет осн. трудность на пути создания лазерных У. я. для оптич. систем. Высокий коэф. усиления (при прочих равных условиях) легче получить для узкого спектрального интервала и в коротких импульсах. [c.243]

Советская промышленность уже в 1975 году освоила серийный выпуск лазеров различных типов, серий ГОС и ГОР, серии ЛГ и др. Они демонстрировались на iMho-гих международных выставках, и вызывали всеобщий интерес [4, 5, 6]. Ускоренными темпами развивалась лазерная техника и в США, Франции, Англии, Италии, ФРГ. В новое научное направление вовлекалось все больше ученых и исследователей. Они принесли новые идеи, часть из которых оказалась давно забытыми старыми. Так, например, использование схемы эксперимента А. Майкельсона, который он приводил еще в npomJioM веке, привело к созданию лазерного гироскопа, а точнее, датчика угловой скорости вращения (ДУС), который отличается от роторного более высокой точностью, широким диапазоном измеряемых скоростей, практически мгновенным включением в работу (не нужно время на раскрутку ротора), малой чувствительностью к перегрузкам [7, 8]. Эти приборы стали использовать в системах навигации и стабилизации. Для решения ряда научных проблем были построены различные локаторы и дально-. меры с лазером в качестве источника излучения. Например, при проведении локации Луны локатор был размещен в Крымской обсерватории и им осуществлялось зондирование поверхности Луны. С тем, чтобы получить отраженный сигнал значительной мощности, на Луну был доставлен зеркальный отражатель, изготовленный французскими учеными и техниками [9, 10]. О высокой точности лазерной локации говорит такой эксперимент.. Он был выполнен сотрудниками обсерватории Мишель де Прованс по американскому спутнику Эксплорер-22 . Этот спутник был также оснащен зеркальной панелью, состоящей из 360 оптических элементов. В локаторе в качестве источника излучения использовался рубиновый лазер. После обработки результатов локации выяснилось, что в момент измерений наклонная дальность от локатора до спутника составляла 1571 км 992 м. Причем это Расстояние было измерено с ошибкой всего 8 м. Такой эксперимент дает ученым возможность составить более правильное представление о форме Земли и о распределении поля тяготения. И если раньше считалось, что поле тяготения имеет сферическую форму, затем стали говорить об эллиптической форме, то теперь о поле тяго- [c.6]

Функциональная схема инерциальной системы без гиростабилизированной платформы [7] приведена на рис. 25. Назначение отдельных блоков понятно из рисунка. Видно, что в системе для счисления пути используются датчики первичной информации и вычислительные устройства. Такими датчиками являются блок гироскопов, блок акселерометров (измерителей ускорений), блок оптических телескопов. Поступаю щая информация обрабатывается в вычислительном устройстве и поступает на органы летательного аппарата, управляющие и регулирующие его движение (рулевые органы, двигательную установку). Все вычисления при работе БИС разбивают на две группы вычисление ориентации объекта и навигационные вычисления. Для коррекции БИС используются оптические телескопические системы типа солнечных или звездных ориентаторов. БИС наиболее чувствительна к ошибкам группы приборов, выдающей информацию об угловом движении объекта. Поэтому использование лазерных датчиков угловой скорости вращения дает существенные преимущества. Ожидается, что с их применением можно построить высокоточную, простую, малогабаритную БИС, пригодную к использованию в быстром а не врирующих объектах. В иностранной печати сообщалось, что если БИС, построенная на роторных гироскопах, стоит 90 000 дол., то использование Лазерных датчиков при сохранении той же точности по- [c.63]

Методов измерения световой мощности очень много. Но при измерении такими методами импульсов высокой интенсивности твердотельных лазеров размеры установок и быстродействие, динамический диапазон, свойства насыщения оказываются несовместимыми с задачей воспроизведения с разрешением во времени точных значений интенсивности лазера. Типичная приемная система, пригодная для измерения выходной мощности лазера с высоким уровнем интенсивности, состоит из ослабителя для уменьшения интенсивности лазерного излучения приемника, преобразующего оптическую энергию в ток или напряжение, и выходного прибора для регистрации формы импульса (или пико- [c.182]

В настоящее время вместо оптических дальномеров повсеместно используют компактные лазерные дальномеры. Это стало возможным с созданием малогабаритных лазеров, при этом точность измерения дальномеров повысилась на несколько порядков. Принцип действия лазерного дальномера достаточно прост. Оператор, направив дальномер на цель, нажатием кНопкй активирует лазер, который посылает луч в сторону цели. Специальное приемное устройство дальномера улавливает отраженный от цели луч. Дальномер имеет счетчик интервалов времени (электронные часы), который включается в момент выхода луча из дальномера и выключается в момент его возвращения. По известной скорости света и времени прохождения луча вперед и обратно определяется расстояние до цели. Наиболее совершенные лазерные дальномеры, применяемые в спутниковых системах навигации, оснащаются счетчиками интервалов времени с точностью 1 10 с (такая единица времени называется наносеюдадой) и даже точнее. Это позволяет определять расстояние с точностью до 0,2 10 %. Стандартные лазерные рулетки и дальномеры, используемые в комплекте с вехами или штативами с уголкрвыми отражателями, имеют точность, достигающую 1,5 мм на 100 м. Широкое распространение в последние годы получили дальномеры, позволяющие измерять расстояние непосредственно до объекта без отражателя, В связи с зависимостью точности измерений от свойств отражающей поверхности и надежности фиксации точки измерения дальность таких приборов не превышает [c.64]

Так, обзорно-следящая дальномерная система поиска и сопровождения объекта [66] включает в себя оптический прицел, радиолокатор, поисково-следящий теп-лопеленгатор, лазерный дальномер и вычислительное устройство. Она предназначена для управления оружием в авиационных комплексах и, по данным авторов [66], превосходит радиолокационные устройства подобного назначения по точности и помехозащищенности. Первоначальное введение углового поля прибора в зону объекта производится либо вручную с помощью оптического прицела, либо автоматически с помощью радиолокатора. Излучение объекта (собсгвенное и отраженное) принимается и поступает на попсково-следя- [c.164]

Особое значение приобрели лазерные измерительные системы и оптические приборы при изготовлеини технологической оснастки. [c.3]

Такой метод метрологического обеспечения производства весьма сложен, трудоемок и значительно удлиняет цикл ТПП. В настоящее время на технологическую подготовку производства затрачивают несколько млн. чел.-ч, из которых на создание плазово-шаблонной оснастки и контрольно-макетных средств падает около 12—20%. Эти цифры достаточно убедительно говорят о том, что одной из центральных проблем ТПП остается проблема совершенствования методов связанного воспроизведения форм и размеров изделий и увязки технологической оснастки. Пути решения этой проблемы заключаются не только в автоматизации и механизации производства плазово-шаблонной оснастки, но и в создании принципиально новых методов изготовления технологической оснастки с использованием бесплазовых и безмакетных методов ее увязки. Очевидно,, что такие методы должны базироваться на математическо.м моделировании поверхностей и программной обработке оснастки. А средствами монтажа и контроля должны являться лазерные и оптические приборы, системы, и измерительные устройства, способные не только обеспечить идентичное воспроизведение базовых поверхностей и осей, но и взаимозаменяемость конструктивных элементов по наружным контурам, стыковым поверхностям и выводам внутренних коммуникаций изделий. [c.8]

Таки.м образом, система автоматизированного воспроизведения формы и управления размерами — это комплекс методов и средств, обеспечивающих формирование и контроль геометрических иара-метро.в самолетов как в процессе проектирования, так и в процессе. производства. Система включает следующие элементы машинное проектирование конструкций самолета азтол1атизированное изготовление технологической оснастки безмакстную увязку и монтаж сборочных приспособлений изготовление деталей самолета на оборудовании с ЧПУ прогрессивные методы сборки агрегатов, стыковку и нивелировку изделий. Система базируется на широком применении прецизиоипых чертежных автоматов, плоскостных и пространственных дисплеев, графопостроителей, бесконтактных средств контроля — лазерных измерительных систем и оптических приборов координатных стендов повышенной точности с ЧПУ металлообрабатывающего оборудования с программным управлением и других средств автоматизированного изготовления изделий. [c.24]

По контракту с фирмой Perkin—Elmer была разработана ЛЦИС на базе гелий-неоновых лазеров модели 5600 и центрирующих детекторов модели СД-1. Эта система была усовершенствована и применена для монтажа стапеля сборки крыла самолета В-747, имеющего длину свыше 40 м. Из-за большой длины применить обычные оптические приборы визирного типа не представлялось возможным, Разработанная монтажная схема содержала 13 опорных лазерных лучей, пронизывающих стапельную конструкцию. [c.93]

Очень широка сфера практич. применения приборов, основанных на квант, оптич. явлениях,— фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей, фотосопротивлений, фотодиодов, электронно-оптических преобразователей и др. усилителей яркости изображения, передающих и приёмных телевиз. трубок и т. д. Фотоэлементы используются не только для регистрации излучения, но и как устройства, преобразующие лучистую энергию Солнца в электрич. энергию (т, н. солнечные батареи). Фотохим. процессы лежат в основе фотографии. На основе изучения изменений оптич. св-в в-в под действием света фотохромизм) разрабатываются новые системы записи и хранения информации для нужд вычислит, техники и созданы защитные светофильтры, автоматически усиливающие поглощение света при возрастании его интенсивности. Получение мощных потоков монохроматического лазерного излучения с разными длинами волн открыло пути к разработке методов лазерного разделения изотопов и стимулирования направленного протекания хим. реакций, позволило О. найти новые, нетрадиционные применения в биофизике (воздействие лазерных световых потоков на биол. объекты на мол. уровне) и медицине. Благодаря возможности с помощью лазеров концентрировать на площадках с линейными размерами 10 мкм большие мощности излучения, интенсивно развивается оптич. метод получения высокотемпературной плазмы с целью осуществления управляемого термоядерного синтеза. [c.491]

Рассматривая источники излучения применительно к лазерным системам, их можно условно разделить на два класса естественные и искусственные. Естественные, излучающие в результате протекания в них природных процессов (Солнце, планеты, звезды, атмосфера и т. п.) искусственные, которые созданы человеком для различных целей, их можно подразделить на эталонные и технические. Эталонные предназначены для градуирования аппаратуры и приборов. К ним относятся АЧТ, эталонные лампы. Техническиг — предназначены для излучения, концентрации и передачи энергии. К ним относятся оптические квантовые генераторы, лампы-вспышки и др. [c.21]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...