Оптичний квантовий генератор

Джерелом потужного вузькоспрямованого імпульсуі випромінювання в далекомірі є оптичний квантовий генератор (ОКГ), фізичною основою дії якого є підсилення світла за допомогою вимушеного випромінювання. Для цього в ОКГ використовуються активний елемент і система оптичної накачки.

За нормальних умов атоми речовини активного елементу знаходяться в стані термодинаміческої рівноваги. Для генерації необхідно перевести частину атомів в збуджений стан. Збудження атомів проходить за допомогою потужного світлового випромінювання імпульсної лампи накачки, яке виникає при розряді на лампу спеціального конденсатора.

Збуджений атом може випускати фотон, якщо діяти на нього якимось зовнішнім фотоном, наприклад, випромінюваним сусіднім атомом. В результаті до зовнішнього фотону добавиться ще один. При дії цих фотонів на інші збуджені атоми з’являються нові фотони і т. д. Проходить лавиноподібне нарощування числа фотонів, тобто виникає вимушене випромінювання.

Для збільшення числа фотонів, які беруть участь в процесі генерації, активний елемент поміщують в оптичний резонатор, створений двома дзеркалами. Наявність відбиваючих поверхонь резонатора примушує випромінювання багаторазово пройти крізь збуджену речовину активного елемента, кожен раз отримують підсилення. Для виводу випромінювання з резонатора одне з його дзеркал роблять полупрозорим.

Кількість проходжень випромінювання крізь активну речовину залежить від добротності оптичного резонатора, яка визначається взаємною паралельністю його дзеркал.

Якщо добротність резонатора постійна, ОКГ випромінює імпульс тривалістю близько 100 мкс. Для зменшення тривалості світлового імпульсу до 40—50 нс в далекомірі використано ОКГ з модульованою добротністю резонатора. Модуляція добротності досягається наступним чином: під час накачки одне з дзеркал приймається, що дозволяє накопичити велику кількість збуджених атомів; потім дзеркало швидко вводиться в систему, в результаті чого виникає лавиноподібний процес вимушеного випромінювання. В розглядаємому ОКГ для цих цілей служить обертаюча призма модулятора добротності. Генерація проходить в момент, коли гипотенузна грань призми строго паралельна торцю активного елемента.

Активний елемент представляє собою циліндричний стержень з плоскопаралельними торцями діаметром 8 мм і довжиною 100 мм. Довжина опромінюваної частини 75 мм.

Імпульсна лампа накачки типу ІСП-600

Відбивач використовується для концентрації світлового випромінювання лампи на активному елементі. Активний елемент і лампа розташовані симетрично відносно відбивача.

Вихідне дзеркало резонатора являє собою полупрозоре дзеркало з багатослойним діелектричним покриттям.

В якості заднього дзеркала резонатора використовуються призма модулятора добротності, яка є призмою повного внутрішнього відбивача. Модуляція добротності резонатора здійснюється за допомогою оптико-механічного затвора. Призма закріплена в оправі на вісі малогабаритного електродвигуна таким чином, що ребро при вершині прямого кута перпендикулярно вісі обертання і лежить в площинні, яка проходить крізь вісі активного елемента і лампи.

Максимальна добротність резонатора ОКГ досягається в момент такого положення призми модулятора, коли ребро прямого кута призми строго паралельно плоскості торця активного елемента.

Для синхронізації положення призми з моментом початку імпульсу накачки поблизу оправи призми установлено електромагнітний датчик МГ-1, імпульси з якого вводять в схему формування імпульсів синхронізації (СФІС) в БУ. СФІС забезпечує задане випередження за часом моменту підпала лампи накачки відносно моменту максимальної добротності резонатора.

Електродвигун постійної напруги М1 обертає призму модулятора добротності з частотою 8000 об/хв. Постійність частоти обертання електродвигуна в умовах експлуатації забезпечується регулюванням напруги живлення, Управляючі імпульси, пропорційні частоті обертання електродвигуна, поступають в ППН від електромагнітного датчика МГ-2, установленого поблизу оправи призми модулятора добротності.

ОКГ виконано у вигляді моноблока і конструктивно об’єднано з телескопом. Основною несучою частиною конструкції є корпус, в якому кріпиться випромінювач. Всередині випромінювача розташовано відбивач. Активний елемент і імпульсна лампа накачки Напруга живлення на імпульсну лампу поступає крізь контакти.

Імпульс підпалювання поступає на контакти і далі на сітку з хромонікелевого дроту, навитої на колбу імпульсної лампи для забезпечення її надійного підпалювання.

Вихідне дзеркало резонатора кріпиться в оправі, яка встановлена на корпусі генератора і закрита кожухом Оправа може наклоняться для досягнення паралельності площини дзеркала і торця активного.

Модуляцію добротності в ОКГ забезпечує вузол синхронізації, закріплений на торці корпуса. Заднє дзеркало резонатора-призми кріпиться в оправі, яка установлена на вісі електродвигуна. Поблизу оправи встановлені магнітні голівки які являються відповідно електромагнітними датчиками синхронізації підпалу імпульсної лампи і стабілізації частоти обертання електродвигуна. Електричні імпульси з магнітних голівок поступають в БУ і ППН крізь роз’єм. На загальній осі з активним елементом установлено телескоп, призначений для зменшення кутової розхідності випромінювання ОКГ. Корпус телескопа складається з двох частин, на одній з яких установлено інфрачервоний світлофільтр, який поглинається видимою частиною спектру випромінювання імпульсної лампи, завдяки чому зменшується вірогідність демаскування при роботі вночі.

ІІІ Заключна частина.

1. Відповісти на питання студентів.

2. Підбити підсумки заняття.

3. Дати завдання на самостійну підготовку.

Методичну розробку склав

Підполковник запасу Павелко О.В.

Тема№ 5Основні положення організації експлуатації озброєння.

Заняття 3. Гірокомпас 1Г-17.

Мета заняття:.

1 Розкрити вимоги, запропоновані до гірокомпаса. 1Г-17

2 Довести призначення гірокомпаса. 1Г-17

3 Розкрити вимоги, запропоновані до гірокомпас 1Г-17.

Час:4 години.

Місце:клас оптики.

Метод:Групове заняття.

Навчальні питання:

1 Призначення, основні тактико-технічні дані і склад 1Г-17.

2 Принцип дії та будова 1Г-17.

Розрахунок часу:

Вступна частина: 5 хв.

Основна частина: 170 хв.

Заключна частина: 5 хв.

Матеріально-технічне забезпечення:

1 Навчальний 1Г-17.

2 Плакат: 1Г-17.

3 Діаф. № 9,52.

Інформаційно – методичне забезпечення :

Інструкція по експлуатації, технічний опис 1Г-17

Організаційно – методичні вказівки.

На початку заняття рекомендується провести інструктаж студентів щодо дотримання ними мір безпеки.

У вступному слові бажано підкреслити важливість питань, які розглядаються як складова частина підготовки офіцерів-фахівців служби РАО. У ході заняття навчальні питання відпрацьовуються в послідовності, яка зазначена в методичній розробці.

Хід заняття:

І Вступна частина

1. Прийняти доповідь чергового,по взводу.

2. Перевірити наявність і зовнішній вигляд студентів

3. Оголосити тему, ціль і навчальні питання заняття

ІІ Основна частина

Учбове питання №1. Призначення, основні тактико-технічні дані і склад

Г-17.

Гирокомпас 1Г- 17 призначений для визначення азимута істинного оріентованого напрямку. Может бути використаний як угловимірний прилад.

Тактико-технічні дані

Час визначення астрономічного азимута гіроскопічним методом,не більш 12 Середня квадратична помилка визначення астрономічного азимута по 32 прийомам гіроскопічним методом, угл. сек, не більш 30

Напруга живлення постійне:

від наземного джерела живлення, В 27±2,7

від акумулятора у футлярі БЦЗ.532 005, В 22-24

Споживана потужність:

у момент включення гіромотора (протягом 2—3 с), не більш 1000 Вт

у режимі ПУСК (протягом 1,5—3 хв), не більш 600 Вт

у режимі РОБОТА, не більш 250 Вт

Амплітуда пульсації джерела живлення в пусковому і робочому режимах комплекту гірокомпаса, %, не більш 6

Маса комплекту гірокомпаса 1Г-17, не більш 133 кг

Маса комплекту гірокомпаса 1Г-17-1, не більш 86,3 кг

У комплект постачання гірокомпаса 1Г-17 входять:

Гірокомпас 1 шт.

Пульт керування 1 шт.

Штатив гірокомпаса 1 шт.

Віха зі штативом 1 шт.

Акумулятор у футлярі 1 шт.