Спосіб опромінення віддаленого об’єкта

Реферат: UA 107422 U UA 107422 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується задач потужного лазерного опромінення віддалених об'єктів. Вона може знайти застосування в оптичній локації, а також при потребі променевої дії на віддалені об'єкти, наприклад, для нагрівання чи абляції їх поверхні. Відомий спосіб підвищення потужності опромінення віддаленого об'єкта полягає у зменшені кутової ширини пучка [1, 2]. Для цього пучок пропускають через оптичні пристрої колімаційної дії (зорові труби Кеплера, Галілея і т. п.). Тоді густина потужності опромінення збільшується за рахунок зменшення опроміненої площі при тій же потужності джерела. Такий спосіб прийнятний, коли розміри об'єктів малі і зменшення ширини пучка не призводить до неповного освітлення їх поверхні. У випадку протяжних об'єктів можливості такого способу обмежені співвідношенням розмірів об'єкта і пучка. В цьому разі неповне освітлення поверхні об'єкта можна компенсувати шляхом використання багатьох (N) джерел світла. Відомий, і обраний як прототип, спосіб опромінення об'єкта багатьма джерелами світла (N лазерних діодів), пучки яких орієнтовані так, щоб їх поперечні перетини в зоні об'єкта були розміщені впритул [3]. Така орієнтація пучків дозволяє заповнити випромінюванням потрібну площу об'єкта заданої форми. Використання багатоканального джерела світла, на відміну від аналога, дозволяє збільшити площу опромінення в N разів без зменшення потужності опромінення об'єкта. В такому способі опромінення віддаленого протяжного об'єкта збільшення площі опромінення досягається за рахунок зростання кількості джерел світла в N разів. Це призводить до значного зростання вартості джерела світла та ускладнення його конструкції та юстування світлових каналів. Реально, як таке багатоканальне джерело світла можна використати найдешевші та найпростіші лазери, а саме - лазерні діоди. Проте такі джерела мають значно меншу густину потужності ("миттєву потужність") опромінення, ніж потребують такі задачі, як, 2 наприклад, дистанційна абляція поверхні об'єкта (~1 МВт/см ). Таку густину потужності, при прийнятній середній потужності забезпечують лише деякі імпульсно-періодичні лазери. В основу корисної моделі поставлено задачу у способі опромінення віддаленого об'єкта шляхом створення багатьох просторових каналів імпульсно-періодичного лазеру за рахунок перемикання напрямку його випромінювання, забезпечити підвищення густини потужності опромінення поверхні об'єкта. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі опромінення віддаленого об'єкта багатоканальним джерелом світла, пучки якого в площині об'єкта розміщені впритул і покривають його поверхню, згідно з корисною моделлю, просторові канали імпульсноперіодичного лазеру утворюються почерговим перемиканням для кожного світлового імпульсу напрямку випромінювання за часовий проміжок між двома послідовними імпульсами на кут, що дорівнює кутовій ширині пучка. Перемикання напрямку пучка лазера призводить до нової властивості джерела світла. Зокрема, лазер без засобів перемикання може випромінювати лише в одному напрямку. Лазер з перемиканнями може випромінювати в (N+1) напрямках, де N - кількість перемикань. Отже можливість перемикання напрямку пучка дозволяє перетворити лазер з одним світловим каналом в багатоканальне джерело світла. Таким чином, почергове перемикання напрямку випромінювання перетворювало імпульсно-періодичний лазер в багатоканальне джерело світла. Оскільки перемикання відбувається за часовий проміжок між двома послідовними імпульсами, то в кожний канал потрапляє один світловий імпульс. Кожний з цих імпульсів характеризується густиною потужності випромінювання, яка визначається енергетичними показниками імпульсно-періодичного лазеру. Тому всі ділянки поверхні об'єкта, на які потрапляють імпульси, опромінюються однаково. Та ознака, що кут перемикання напрямку пучка дорівнює кутовій ширині пучка, зумовлює суцільне покриття випроміненням поверхні об'єкта. Заявлений спосіб здійснюється таким чином. Випромінювання імпульсно-періодичного лазера, що утворене цугом з N імпульсів, спрямовується на об'єкт опромінення. Перший імпульс опромінює частину поверхні об'єкта, розмір і форма якої дорівнюють поверхні поперечного перетину лазерного пучка в площині об'єкта. Спочатку розглянемо одновимірний випадок, коли поверхня об'єкта має вигляд смужки, ширина якої дорівнює ширині лазерного пучка, а довжина, - сумі ширин N пучків. За часовий проміжок між 1-им і 2-им імпульсами відбувається перемикання напрямку пучка в площині, що вміщує напрямок смужки поверхні об'єкта. При цьому кут перемикання напрямку пучка дорівнює його кутовій ширині. Тоді 2-ий імпульс опромінить ще одну таку ж частину поверхні об'єкта, яка розміщена впритул до опроміненої 1им імпульсом. Частина поверхні об'єкта, опромінена 3-ім імпульсом, розміститься впритул до області, опроміненої 2-им імпульсом і т. д. до N-гo імпульсу, включно. Таким чином, поверхня N 1 UA 107422 U 5 10 15 20 імпульсного опромінення буде мати форму смужки, ширина якої дорівнює ширині одного пучка, а довжина, - сумі ширин N пучків. Отже сумарна опромінена площа в N разів більша за площу, опромінену одним імпульсом, при тому, що густина потужності опромінення залишилась такою ж, як у випадку одного імпульсу. В двовимірному випадку площа об'єкта буде опромінюватись смужками, що покривають його поверхню без прогалин. Заявлений спосіб можна реалізувати практично наступним чином. Пучок імпульсноперіодичного лазеру, що містить N світлових імпульсів, спрямовують на об'єкт. На шляху цього пучка розміщують оптико-механічний або акустико-оптичний дефлектор, який здатний перемикати його напрямок за час, менший періоду слідування світлових імпульсів. Кут зміни напрямку пучка вибирається рівним кутовій ширині пучка, а моменти вмикання дефлектору синхронізується з імпульсами лазерного випромінювання. Виконання цих умов забезпечує рядкову розгортку пучка в площині об'єкта. Внаслідок цього на поверхні об'єкта буде опромінена смужка, ширина якої дорівнює ширині пучка, а довжина в N разів більша. В результаті таких дій і виконання означених умов, опромінена площа збільшиться в N разів, порівняно з пучком, напрямок якого не перемикався. Джерела інформації: 1. Кокурин Ю.Л. Лазерная локация Луны. Труды ФИАН СССР. - 1977 - Т. 91. - С. 159-215. 2. Молебный В.В. Оптическая локация. Киев КГУ. 1985. - 112 с. 3. Оптико-электронное локационное устройство. Патент на полезную модель РФ RU 105 472 U1. Дручевский В.А., Сидорова Н.С., Королева Л.И. Заявка N 2011106163/28 от 02.03.2011. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб опромінення віддаленого об'єкта багатоканальним лазерним джерелом, пучки якого в площині об'єкта розміщені впритул і покривають його поверхню, який відрізняється тим, що світлові канали утворюються почерговим перемиканням напрямку випромінювання імпульсноперіодичного лазера за часовий проміжок між двома послідовними імпульсами на кут, що дорівнює кутовій ширині пучка. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2