象散-平行光束转换器的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:象散-平行光束转换器的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种光束转换器,尤其是象散-平行光束转换器。
背景技术
目前,在信息光学、激光技术、光电子技术等领域的光学应用中,人们都希望得到较为理想的平行光束,如光通讯,光盘刻录,激光测量与加工,光电子信号的优化采集处理等,它们都对光束的质量提出了很高的要求,以利于光能量的发射、传输、接收与应用。通常,理想的平行光束是很少的,对于大多数发散(同心)光束、象散光束,特别如半导体激光器输出的象散激光束,要想使其变为平行光束,现有技术常采用光学镜头、空间滤波器(小孔光栏)等光学元件来对其进行改造以实现目的。然而,对于大多数象散光束,特别如强激光象散光束,光学镜头并不能达到理想效果,而且设计、加工、装校等都相当复杂,成本高;空间滤波器则是阻挡、过滤、去掉边缘的发散光束,更是损失了许多宝贵的光能。光通讯中的锥体阶跃光纤虽能改变光束的出入射角,但不能实现象散或同心光束到平行光束的转换,且其需两种以上的材料同心拉制而成,其对原材料的选取、配制要求高,拉制的工艺也较为复杂。

发明内容
本实用新型要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处,提供一种结构简单、制造容易、使用方便的象散-平行光束转换器。
所采用的技术方案包括导光体,特别是所说导光体为同质材的圆锥台体,所说圆锥台体的两端面与其轴心垂直,圆锥台体的张角α=0.05~1.5度时,圆锥台体的长度L=50mm~1000mm、小端面的直径d=50μm~10mm、大端面的直径D=d+2*L*tgα。
作为技术方案的进一步改进,所述的圆锥台体为实心体,其两端面为平面或曲面;所述的两端面上镀有光学增透膜;所述的圆锥台体的圆锥侧壁上镀有光学反射膜;所述的圆锥侧壁的光学反射膜上覆有保护层;所述的圆锥台体为空心体,其圆锥侧壁的内壁或外壁上镀有光学反射膜;所述的圆锥侧壁外壁的光学反射膜上覆有保护层;所述的两端面处置有光学窗口盖;所述的光学窗口盖上镀有光学增透膜。
相对于现有技术的有益效果是,其一,对平直的圆锥台体的形状进行的限定,使其能将由其小端面射入的象散或同心光束转换成任意程度的理想的准平行光束,且不会造成任何光能量的损失;其二,圆锥台体采用同一的原材料制造,使得结构特别简单,设计、加工也极为简捷、容易,具有了较高的性能价格比;其三,使用时不需装校,方便易行。
以下结合附图对本实用新型的优选方式作进一步详细的描述。


图1是本实用新型的一种基本结构示意图。
具体实施方式
参见
图1,若将本实用新型用于260nm~11μm光波段。则本实用新型的结构和某些具体参数可选为如下用玻璃制成的实心圆锥台体3的长度L为600mm,张角α为1度,小端面2的直径d为1mm,大端面5的直径D为3.5mm。圆锥台体3的大小端面(5,2)均与其的轴心相垂直,且两端面(5,2)均为平面和其上镀有增透膜。圆锥台体3的圆锥侧壁4上依次镀有反射膜和覆有保护层(也可不镀反射膜和不覆保护层)。
若将本实用新型用于红外光波段,则本实用新型的结构和某些具体参数可选为如下用玻璃管制成的空心圆锥台体3的长度L为600mm,张角α为1度,小端面2的直径d为1mm,大端面5的直径D为3.5mm。圆锥台体3的大小端面(5,2)均与其的轴心相垂直,两端面(5,2)处置有红外窗口盖(也可不用红外窗口盖),该红外窗口盖上镀有红外增透膜。圆锥台体3的圆锥侧壁4的内壁或外壁上镀有红外反射膜,圆锥侧壁4外壁的红外反射膜上覆有保护层。
使用时,只要将本实用新型的小端面面对像散或同心光束,且将其轴心与光线中心对准,当像散或同心光束中的某一根光线1与轴心以θi角入射到小端面2,经该小端面2折射后到达圆锥侧壁4,由此在圆锥侧壁4上经历N次反射后,从大端面5输出,出射光线6与轴心的角度θ。减小了2Nα倍,最终以小于α角的准平行光线输出。例如,当像散或同心光束与轴心以θi≤15°的入射角入射后,经由圆锥侧壁4多次全内反射,而后从大端面5出射,出射光束与轴心的最大夹角θ0≤0.25°,发散角θ≤4.5mrad,其已为准平行光束,实现了象散或同心光束到准平行光束的无损耗转换。只要圆锥台体3的张角α和长度L以及大、小端面(5,2)的直径均落在所限定的范围之内,本实用新型就能将像散或同心光束转换成任意程度的理想的准平行光束。
显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种象散-平行光束转换器,包括导光体,其特征是所说导光体为同质材的圆锥台体(3),所说圆锥台体(3)的两端面(2,5)与其轴心垂直,圆锥台体(3)的张角α=0.05~1.5度时,圆锥台体(3)的长度L=50mm~1000mm、小端面(2)的直径d=50μm~10mm、大端面(5)的直径D=d+2*L*tgα。
2.根据权利要求1所述的转换器,其中,圆锥台体(3)为实心体,其两端面(2,5)为平面或曲面。
3.根据权利要求2所述的转换器,其中,两端面(2,5)上镀有光学增透膜。
4.根据权利要求3所述的转换器,其中,圆锥台体(3)的圆锥侧壁(4)上镀有光学反射膜。
5.根据权利要求4所述的转换器,其中,圆锥侧壁(4)的光学反射膜上覆有保护层。
6.根据权利要求1所述的转换器,其中,圆锥台体(3)为空心体,其圆锥侧壁(4)的内壁或外壁上镀有光学反射膜。
7.根据权利要求6所述的转换器,其中,圆锥侧壁(4)外壁的光学反射膜上覆有保护层。
8.根据权利要求7所述的转换器,其中,两端面(2,5)处置有光学窗口盖。
9.根据权利要求8所述的转换器,其中,光学窗口盖上镀有光学增透膜。
专利摘要本实用新型公开了一种象散-平行光束转换器。它包括导光体,特别是导光体为同质材的圆锥台体(3),圆锥台体(3)的两端面(2,5)与其轴心垂直,圆锥台体(3)的张角α=0.05~1.5度时,其长度L=50mm~1000mm、小端面(2)的直径d=50μm~10mm、大端面(5)的直径D=d+2*L*tgα;所述的圆锥台体(3)为实心体,其两端面(2,5)为镀有光学增透膜的平面或曲面,圆锥侧壁(4)上镀有光学反射膜和覆有保护层,所述的圆锥台体(3)为空心体,其圆锥侧壁(4)的内壁或外壁上镀有光学反射膜和外壁覆有保护层,两端面(2,5)处置有光学窗口盖。它能将像散或同心光束转换成任意程度的准平行光束,且不会造成光能量的损失;可广泛用于信息光学、激光技术、光电子技术等领域。
文档编号G02B5/04GK2615681SQ0322192
公开日2004年5月12日 申请日期2003年5月15日 优先权日2003年5月15日
发明者王进祖, 赵震声 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所

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