SU1734064A1 - Unit to focus the microwave radiation into rectangular - Google Patents
Unit to focus the microwave radiation into rectangular Download PDFInfo
- Publication number
- SU1734064A1 SU1734064A1 SU894757829A SU4757829A SU1734064A1 SU 1734064 A1 SU1734064 A1 SU 1734064A1 SU 894757829 A SU894757829 A SU 894757829A SU 4757829 A SU4757829 A SU 4757829A SU 1734064 A1 SU1734064 A1 SU 1734064A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- mirror
- axis
- plane
- radiation
- focal plane
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 101150091051 cit-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к квазиоптическим системам и может быть использовано в установках дл обработки материалов сфокусированным излучением. Цель изобретени - обеспечение равномерности распределени интенсивности в пр моугольном сечении пучка в фокальной плоскости - достигаетс фокусировкой гауссового пучка от источника излучени с помощью зеркала, форма которого определ етс из системы уравнений. 3 ил.The invention relates to quasi-optical systems and can be used in plants for processing materials with focused radiation. The purpose of the invention is to ensure uniform distribution of the intensity in a rectangular beam section in the focal plane is achieved by focusing the Gaussian beam from the radiation source using a mirror, the shape of which is determined from a system of equations. 3 il.
Description
Изобретение относитс к созданию элементов квазиоптических систем, служащих дл преобразовани волновых фронтов СВЧ-излучени и может быть использовано, в частности в установках, используемых дл обработки материалов пучком эффективно сфокусированного излучени .The invention relates to the creation of elements of quasi-optical systems that serve to convert the wave fronts of microwave radiation and can be used, in particular, in installations used to process materials with an efficiently focused radiation beam.
Цель изобретени - фокусировка СВЧ- излучени в пр моугольник с равномерным распределением интенсивности в пр моугольном сечении пучка в фокальной плоскости .The purpose of the invention is to focus microwave radiation into a rectangle with a uniform intensity distribution in a rectangular beam section in the focal plane.
Дл этого в устройстве дл фокусировки , выполненном в виде отражающего элемента , отражающий элемент выполнен в виде зеркала, форма поверхности которого определ етс системой двух уравнений /а а(у), (х,у),For this purpose, in the device for focusing, made in the form of a reflecting element, the reflecting element is made in the form of a mirror, the shape of the surface of which is determined by the system of two equations / a a (y), (x, y),
гдех, у- координаты точки в пр моугольной системе координат с началом в центре зеркала , осью ОХ параллельной фокальной плоскости , и осью OY перпендикул рной падающему на зеркало пучку; а (у) - уголwhere y, y are the coordinates of a point in the rectangular coordinate system with the origin at the center of the mirror, the axis OX of the parallel focal plane, and the axis OY perpendicular to the beam incident on the mirror; and (y) - angle
ipe,ipe,
Iе 1/SIe 1 / S
наклона касательной и кривой, образованной сечением плоскостью, перпендикул рной оси ОХ зеркала в точке с координатой у определ емой из соотношени the slope of the tangent and the curve formed by the section of the plane, perpendicular to the axis OX of the mirror at the point with the coordinate y determined from the ratio
co5 2(|-2oc(Cit1(уco5 2 (| -2oc (Cit1 (y
w-ё(w-y (
19(|-2( ( Д}19 (| -2 ((D}
р (у) - угол падени пучка на зеркало в плоскости OXZ,p (y) is the angle of incidence of the beam on the mirror in the OXZ plane,
p(y) arctg(-j);p (y) arctg (-j);
г - координата по оси OZ, совпадающей с направлением пучка; R (z) - радиус кривизны волнового фронта волны,g is the coordinate along the axis OZ, which coincides with the direction of the beam; R (z) is the radius of curvature of the wave front of the wave,
СОWITH
СWITH
х|x |
GO 4GO 4
ОABOUT
ON 4ON 4
+ (тг)2-W (z) W0 /1 Y-A| 2 W0 - W(o): + (n) 2-W (z) W0 / 1 Y-A | 2 W0 - W (o):
7TW0 / 7TW0 /
Я-длина волны излучател ; S - рассто ние от начала координат до фокальной плоскости;I is the wavelength of the radiator; S is the distance from the origin to the focal plane;
I (У)-I (о, у, d),I (V) -I (o, y, d),
I (x, у, z) - функци интенсивности гаус- сового пучка, определ ема выражениемI (x, y, z) is a function of the intensity of the Gaussian beam, which is defined by the expression
I (х, у, z) 10 ехр (+ У2I (x, y, z) 10 exp (+ U2
), 10 const;), 10 const;
W(Z-)exPW (Z-) exP
tfr2tfr2
ВДVD
W(zXW (zX
d - рассто ние от источника излучени до начала координат.d is the distance from the radiation source to the origin of coordinates.
J5tW(z)J5tW (z)
1 2а 1 2a
2а, 2Ь - размеры пр моугольного сечени пучка в фокальной плоскости;2a, 2b are the dimensions of the rectangular section of the beam in the focal plane;
Р (х, у) - угол наклона касательной к кривой, образованной сечением поверхности зеркала плоскостью, перпендикул рной оси OY, определ емый из соотношени P (x, y) is the angle of inclination of the tangent to the curve formed by the section of the surface of the mirror by a plane, perpendicular to the axis OY, determined from the relation
/(x,y) arctg / (x, y) arctg
х/ (1-)d +(x);x / (1-) d + (x);
f (x) - угол падени пучка на зеркало в плоскости OXZ,f (x) is the angle of incidence of the beam on the mirror in the OXZ plane,
| ©-(. о, d),| © - (. O, d),
г J7TW(Z)Mr. J7TW (Z)
u- 2b .u- 2b.
На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство, работающее на отражение.In Fig.1 schematically shows the proposed device, working on the reflection.
Зеркало 1 находитс на рассто нии d от источника 2 и формирует в фокальной плоскости , расположенной на рассто нии S от центра зеркала и перпендикул рной направлению распространени отраженного излучени , участок 3 равномерного распре- делени интенсивности в виде пр моугольника со сторонами 2а и 2Ь.Mirror 1 is located at a distance d from the source 2 and forms in the focal plane located at a distance S from the center of the mirror and perpendicular to the direction of propagation of the reflected radiation, section 3 of uniform intensity distribution in the form of a rectangle with sides 2a and 2b.
Дл гауссова пучка волнова функци на произвольном рассто нии может быть записана в виде (3)For a Gaussian beam, the wave function at an arbitrary distance can be written in the form (3)
Wo (j(х,ij,z) (| П-Т777Г ехр - | kz Wo (j (x, ij, z) (| П-Т777Г exp - | kz
-AZ-Az
I r 2I r 2
e pl-fe)e pl-fe)
1one
2 2 2 2
где г v х + у - рассто ние от центра пучка до точки (х, у);where r v x + y is the distance from the center of the beam to the point (x, y);
К - проекци волнового вектора на ось oz;K - projection of the wave vector on the axis oz;
(° °- о) const.(° ° - o) const.
Так как в формуле (1) первый экспоненциальный множитель характеризует фазу плоской волны и кривизну волнового фрон- та, второй - распределение интенсивности в поперечном сечении пучка, то функци интенсивности гауссового пучка в любой плоскости, перпендикул рной направлению распространени , может быть представлена в видеSince, in formula (1), the first exponential factor characterizes the plane wave phase and the wave front curvature, the second the intensity distribution in the beam cross section, the intensity function of the Gaussian beam in any plane perpendicular to the direction of propagation can be represented as
I (х, у, z) 10 ехр (- у ). w (ОI (x, y, z) 10 exp (- y). w (o
(2)(2)
гдеWhere
lo const.lo const.
Рассмотрим отражение в плоскости X 0. Дл получени равной интенсивности отраженного пучка достаточным вл етс условиеConsider the reflection in the X 0 plane. To obtain an equal intensity of the reflected beam, the condition
I (vlI (vl
Ci const, Ci const
(3)(3)
dy где I (у) I (о, у, d),dy where I (y) I (o, y, d),
dU - ширина волнового фронта, в фокальной плоскости, отраженного от участка поверхности зеркала, проекци которого на ось OY равна dy.dU is the width of the wave front, in the focal plane, reflected from the surface of the mirror, the projection of which on the OY axis is equal to dy.
Чтобы вс мощность равномерно фокусировалась в пределах геометрических размеров одной из сторон пр моугольника, равной 2а, необходимо, чтобыIn order for the power to be uniformly focused within the geometrical dimensions of one of the sides of the rectangle, equal to 2a, it is necessary that
С,(-). «,WITH,(-). “,
аоw(z)aw (z)
Значение d U/dye формуле (3) определ етс из геометрических соображений (см.фиг.2) какThe value of d U / dye formula (3) is determined from geometric considerations (see Fig.2) as
tga(y) + (S + y)x х tgg-2a(y) + p(y)). tga (y) + (S + y) x x tgg-2a (y) + p (y)).
(5)(five)
55 30 35 4055 30 35 40
d Ud u
4545
5050
Подставл выражение (5) дл в усd уSubstituted the expression (5) dl in usd y
ловие (1), получим(1), we get
-Vlybigd-eec t y - Ц- --Vlybigd-eec t y - C- -
С052(( C052 ((
Или дл cr iyjOr for cr iyj
сов2(|-2об(+сг(у)ow2 (| -2ob (+ cr (y)
((y)ai ((4cf (. ((t}((y) ai ((4cf (. ((t}
Это обыкновенное дифференциальное уравнение решаетс методом Эйлера с начальным условиемThis ordinary differential equation is solved by the Euler method with the initial condition
«(O)f(7)"(O) f (7)
Теперь рассмотрим отображение в плоскости Y 0. Аналогично рассужда можно записатьNow consider the mapping in the plane Y 0. Similarly, the reasoning can be written
1-(S + y)tg(2/(x,y)-p(x)j,(8)1- (S + y) tg (2 / (x, y) -p (x) j, (8)
где dV - ширина волнового фронта, в фокальной плоскости, отраженного от участкаwhere dV is the width of the wave front, in the focal plane, reflected from the area
элемента, проекци которого на ось ОХ равна dx.element, the projection of which on the axis OX is equal to dx.
Учитыва это условие, а также условие равной интенсивности по координате х, аналогичное условию (3), получим l(x)Taking into account this condition, as well as the condition of equal intensity along the x coordinate, similar to condition (3), we obtain l (x)
1(s+y)Tx-tg(2/(x y)(x)1 (s + y) Tx-tg (2 / (x y) (x)
С2. C2.
Очевидно также, что c.J5rW(z)It is also obvious that c.J5rW (z)
L22b .L22b.
(9(9
(10(ten
Из соотношени (9) находим выражение дл определени /(х, у)From the relation (9) we find the expression for determining / (x, y)
Ј(x,y) |arctg Ј (x, y) | arctg
х/ ()(x); (11)x / () (x); (eleven)
Параметры ft (х, у) и а (у) полностью определ ют кривизну поверхности отражающего элемента.The parameters ft (x, y) and a (y) completely determine the curvature of the surface of the reflecting element.
На фиг.1 - изображено предлагаемое устройство, работающее на отражение; на фиг.2 - схема преобразовани пучка поверхностью зеркала; на фиг.З - схематическое представление предложенного устройства.Figure 1 - shows the proposed device, working on the reflection; Fig. 2 is a diagram of a beam transformation by the surface of a mirror; FIG. 3 is a schematic representation of the proposed device.
Предложенное устройство представл ет собой отражающий элемент, выполненный в виде зеркала 1, расположенного .на рассто нии (S) до фокальной плоскости (поверхности объекта), перпендикул рной к направлению распространени отраженного излучени , с пр моугольником 3, на который производитс фокусировка.The proposed device is a reflecting element made in the form of a mirror 1 located at a distance (S) to the focal plane (object surface), perpendicular to the direction of propagation of reflected radiation, with rectangle 3 on which focusing is performed.
Отражающий элемент предлагаемой формы, решающий задачу фокусировки СВЧ-излучени в пр моугольник, может быть изготовлен различными существующими в насто щее врем технологическими методами (например, механическими, ионного травлени , методами создани намив- ного ). При изготовлении этих отражающих элементов необходимо обеспечить достаточно высокую точность, что требует применени современной техники, особенно при механическом изготовлении.The reflecting element of the proposed form, which solves the problem of focusing microwave radiation into a rectangle, can be produced by various currently existing technological methods (for example, mechanical, ion etching, methods of creating self). In the manufacture of these reflecting elements, it is necessary to ensure a sufficiently high accuracy, which requires the use of modern technology, especially in mechanical manufacturing.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.
Отражающий элемент преобразует пучок падающего на него излучени в отраженный , обеспечивающий требуемый процесс фокусировки в фокальной плоскости .The reflecting element converts the beam of radiation incident on it into reflected radiation, providing the required focusing process in the focal plane.
В качестве примера устройства дл фокусировки СВЧ-излучени в пр моугольник была рассчитана форма поверхности зеркала дл обработки поверхности защитныхAs an example of a device for focusing microwave radiation into a rectangle, the shape of the surface of a mirror for processing surface protective
пленок гиротронным излучением миллиметрового диапазона.films gyrotron radiation millimeter range.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894757829A SU1734064A1 (en) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | Unit to focus the microwave radiation into rectangular |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894757829A SU1734064A1 (en) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | Unit to focus the microwave radiation into rectangular |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1734064A1 true SU1734064A1 (en) | 1992-05-15 |
Family
ID=21478934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894757829A SU1734064A1 (en) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | Unit to focus the microwave radiation into rectangular |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1734064A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2152631C1 (en) * | 1998-03-11 | 2000-07-10 | Закрытое акционерное общество "LC" | Optical system |
-
1989
- 1989-11-09 SU SU894757829A patent/SU1734064A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1314291, кл. G 02 В 5/10, 1987. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2152631C1 (en) * | 1998-03-11 | 2000-07-10 | Закрытое акционерное общество "LC" | Optical system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104597436B (en) | A kind of spectrum device applied to imaging laser radar | |
US5440143A (en) | Folded-path optical analysis gas cell | |
EP1019773B1 (en) | Displaced aperture beamsplitter for laser transmitter/receiver opto mechanical system | |
EP0433613B1 (en) | Microscopic spectrometer with Cassegrain objective | |
US4611883A (en) | Two-dimensional optics element for correcting aberrations | |
US5075800A (en) | Method of optimizing holographic optical elements | |
SU1734064A1 (en) | Unit to focus the microwave radiation into rectangular | |
CN105974579A (en) | Angle changing device for large-aperture parallel beams based on off-axis parabolic mirror | |
US4362367A (en) | Miniaturized symmetrization optics for junction laser | |
CN115395349B (en) | Large-aperture laser system and light beam quality diagnosis method thereof | |
US4345815A (en) | Perfect geodesic lens for waveguides and optical processor of unidimensional signals employing said lens | |
CN117740682A (en) | W-shaped foldback type multi-way absorption tank and manufacturing method thereof | |
CN218066329U (en) | Ultra-long-distance high-precision micro-nano displacement measuring device | |
CN115993587A (en) | Device and method for filtering out solar background light | |
CN116015433A (en) | Beam estimation and adjustment method based on quick reflector | |
EP0650043A1 (en) | Optical system for high-sensitivity reflectivity measurement equipment | |
Li | A high-accuracy formula for fast evaluation of the effect of focal shift | |
US4605290A (en) | Coherent light vergence varying apparatus | |
US3266369A (en) | Compound three-element lens assembly | |
CN113092075A (en) | Variable-angle high-precision calibration light source system | |
US3285129A (en) | Triple element s-lens focusing system | |
CN114280806B (en) | Light collimation method based on kinoform | |
US3464760A (en) | Optical system with variable focal length | |
CN114280563B (en) | Pulse Doppler laser radar speed and distance measuring external calibration device and method | |
Du et al. | Progress in laser active detection technology based on the cat’s eye effect |