CN102566057B - 具有光程调节能力的多光束合束器 - Google Patents

具有光程调节能力的多光束合束器 Download PDF

Info

Publication number
CN102566057B
CN102566057B CN2012100111857A CN201210011185A CN102566057B CN 102566057 B CN102566057 B CN 102566057B CN 2012100111857 A CN2012100111857 A CN 2012100111857A CN 201210011185 A CN201210011185 A CN 201210011185A CN 102566057 B CN102566057 B CN 102566057B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pedestal
light path
high reflective
light
reflective mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2012100111857A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102566057A (zh
Inventor
粟荣涛
周朴
马阎星
王小林
李霄
肖虎
司磊
许晓军
陈金宝
刘泽金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN2012100111857A priority Critical patent/CN102566057B/zh
Publication of CN102566057A publication Critical patent/CN102566057A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102566057B publication Critical patent/CN102566057B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多光束合束器的设计方法，尤其是一种具有光程调节能力的多光束合束器设计方法，能够实现任意多光束、多种排列、光程差接近0的光束合成。利用台阶状基座(1)实现光束的二维拼接，通过设置台阶高度，实现纵向光束的拼接；利用同一台阶上45度高反镜片(2)的排列，完成横向光束的拼接。通过调节装有两个高反镜的光程调节座(3)的位置，达到调节光程的目的。在合束和光程调节的过程中，通过合理设计光路，使参与合成的各光束之间不会发生光路的交叉。这种光束合束器的设计方法可广泛应用于对光程差有特殊要求的光束合成领域。

Description

具有光程调节能力的多光束合束器
技术领域
本发明涉及一种多光束合束器的设计方法，尤其是一种具有光程调节能力的多光束合束器设计方法，能够实现任意多光束、多种排列、光程差接近0的光束合成。这种光束合束器的设计方法可广泛应用于对光程差有特殊要求的光束合成领域。
背景技术
一些激光应用领域对激光光束的功率和光束质量有着特殊要求，单束激光无法满足其需求。相干合成光纤激光阵列在提高激光输出功率的同时能够获得近衍射极限的高光束质量，成为高能激光技术领域的研究热点。在宽光谱激光、多波长激光和短脉冲激光的相干合成中，光程差直接影响着最终的合成效果（这里光程差是指各路激光的光程之间的差值）。目前普遍是在激光进入合束装置之前进行光程差的调节，这样不仅操作不便，而且系统过于复杂。在本发明提出之前，还未见到关于一种可以实现具有光程调节能力的多光束合束器设计方法的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以实现具有光程调节能力的多光束合束器的设计方法。参与合束的光束数目可以任意多，可以在合束的同时对各光束的光程进行调节，对实验环境和仪器设备没有特殊要求，系统设计简单，性能可靠。
本发明的技术解决方案是：
包括基座1、45度高反镜片2、高反镜31、光程调节座3和紧固件4，具体方式为：基座1上设有台阶，每级台阶上铣有用于镶嵌45度高反镜片2的凹槽和供光程调节座3移动的滑槽，凹槽与台阶前端面成45度夹角，滑槽与台阶前端面平行，光程调节座3由底座和粘在底座上的两个度高反镜31组成，将45度高反镜片2装到基座1的凹槽上，将光程调节座3和紧固件4装到基座1的滑槽上。
具体调节过程为：利用台阶状基座1实现光束的二维拼接，通过设置台阶高度，实现纵向光束的拼接；利用同一台阶上45度高反镜片2的排列，完成横向光束的拼接。通过调节装有两个高反镜31的光程调节座3的位置，达到调节光程的目的。高反镜31与水平面成45度角，与光程调节座3的竖直面垂直，固定在光程调节座3上。在合束和光程调节的过程中，通过合理设计光路，使参与合成的各光束之间不会发生光路的交叉。
所述的基座1由硬质材料加工而成，基座1台阶的级数与合束时纵向光束层数相同。如图2、图3所示，每级台阶上铣有用于镶嵌45度高反镜片2的凹槽和供光程调节座3移动的滑槽，基座上每级台阶上的凹槽和滑槽数相同，每级台阶上凹槽的数目与合束光对应层上的光束的数目相等。凹槽与台阶前端面成45度夹角，滑槽与台阶前端面平行，每级台阶上的凹槽和滑槽数相同，每一层凹槽和滑槽的中心线在同一水平线上，每两层凹槽间的距离1L2大于入射光束间的间距。凹槽的深度1D0任意，能够对高反镜2进行固定即可。滑槽从上表面向下，宽度依次为1L2、1L3、1L4，1L4的尺寸小于1L2即可，1L3的尺寸小于1L4即可。宽度为1L2的槽的深度为1D1，1D1的尺寸等于光程调节座底面与镜面下沿的距离4H2。根据每一层光束的数目设置每一级台阶宽度1L1，具体为1L1>N×1L2，其中，N表示该层光束数目。根据光束的数目、光束的光斑直径和需要调节的光程范围设计基座的长度1L0，具体为1L1>Nmax×D0+ΔL，其中Nmax为光束数目最多的一层的光束数目，D0为光束的横向尺寸（如图16所示），ΔL为需要调节的光程范围。根据光束的纵向尺寸设置台阶高度1H1（如图16所示）。通过移动台阶上凹槽的位置，便可实现光束的多种排列。要求每级台阶间具有较高的平行度，凹槽与台阶平面具有较高的垂直度。
所述的45度高反镜片2镜面上半部分根据单光束的光斑形状做成如图4-6所示的半圆形或矩形，镜片左边和右边的厚度方向磨成45度夹角，镜片宽度2L等于单光束的横向尺寸(图16中的D0)乘以
Figure GDA0000301256651
，镜片高度等于镜片嵌入基座深度(图2 中的1D0)与单光束纵向尺寸(图16中的D1)之和，镜面镀合束光束波长的45度高反膜。
所述的高反镜31形状如图10-12所示，镜片左边和右边的厚度方向磨成45度夹角，镜片长度3L1大于单光束的横向尺寸乘以
Figure GDA0000301256652
，镜面镀合束光束波长的45度高反膜。底座由硬质材料加工而成，所用材料不限。底座嵌与基座滑槽部分的高度为3H2，其高度具体为3H2>3H1+4H1，3H1为底座最底端突出的用于紧固底座的部分的高度；4H1为紧固底座所用的螺帽的厚度。图中3H0的尺寸由高反镜31高度和基座1所在阶数决定，具体为：3H0>M×1H1+2×31H。图中3L0的尺寸设置为31L1；3L1尺寸略小于图2中的1L4；3L2等于图2中的1L3。
所述的光程调节座3由底座和粘在底座上的两个度高反镜31组成，如图7-9所示。
所述的紧固件4为硬质材料，形状如图13、14所示。螺帽直径大于图3中的3L2，螺钉直径小于图3中的3L2，螺母为正方形，边长略小于3L1，厚度尺寸在1D1的1/2左右；紧固件4高度等于该层基座的高度。
本发明实现光束合束的过程如下：
将45度高反镜片2装到基座1的凹槽上，将光程调节座 3和紧固件4装到基座1的滑槽上。如图7所示，参与合束的各光束从基座1的一侧入射，经过光程调节座3两次反射后，入射至45度高反镜2，调节调节入射光束与光程调节座上的上面一个45度高反镜31的夹角，使之等于45度且平行于基座台阶，经反射后输出，输出光斑图样如图16所示，实现了7路光束合束。
上述思想已经为该发明申请人所在实验室进行实验验证，这种组束方法可以实现多路光束的高占空比合束。
采用本发明可以达到以下技术效果：
1、本发明提供了一种具有光程调节能力的多光束合束器的设计方法，利用台阶状基座和基座上的45度高反镜完成光束的拼接，利用台阶状基座上的光程调节座完成光程调节。
2、本发明提供的合束器设计方法可同时实现任意多光束、任意排列的合束和各光束的光程调节。
3、本发明提供的合束器设计方法原理简单，操作方便，所设计的合束器性能可靠，对实验环境和仪器设备没有特殊要求。
4、本发明提供的合束器设计方法适用于宽光谱或短脉冲的多光束相干合成及其他需要调节光程的光束合成领域。
附图说明
图1为采用本发明提供方法设计的7路光束合束器上视图
图2为采用本发明提供方法设计的7路光束合束器基座左视图
图3为为采用本发明提供方法设计的7路光束合束器基座上视图
图4为采用本发明提供方法设计的合束器的镶嵌于基座上的45度高反镜片2的左视图
图5为采用本发明提供方法设计的合束器的镶嵌于基座上的45度高反镜片2的上视图
图6为采用本发明提供方法设计的合束器的镶嵌于基座上的45度高反镜片2的前视图
图7为采用本发明提供方法设计的合束器的光程调节座的左视图
图8为采用本发明提供方法设计的合束器的光程调节座的上视图
图9为采用本发明提供方法设计的合束器的光程调节座的前视图
图10为采用本发明提供方法设计的合束器的光程调节座上粘的45度高反镜31的左视图
图11为采用本发明提供方法设计的合束器的光程调节座上粘的45度高反镜31的上视图
图12为采用本发明提供方法设计的合束器的光程调节座上粘的45度高反镜31的前视图
图13为采用本发明提供方法设计的合束器的紧固件的上视图
图14为采用本发明提供方法设计的合束器的紧固件的前视图
图15为采用本发明提供方法设计的合束器工作时的立体图，为了使图能够清晰的反应工作原理，图中只给出了第一束光束的入射、出射光路，其它各束光束的光路与之类似
图16为采用本发明提供方法设计的7路光束合束器在实现7路圆形截面光束合束时的输出光斑图样
具体实施方式
以7路圆形截面光束合束为例，首先根据自己需求设计出基座1、 45度高反镜片2、 高反镜31、光程调节座3和紧固件4的图纸。根据图纸做出基座1、高反镜片2和31、光程调节座3和紧固件4，并将之装配起来，如图1所示。将参与合束的各光束于基座1一侧入射至基座上的光程调节座3，经过两次反射后入射到45度高反镜片2上，移动光程调节座的位置，调节入射光束与光程调节座上的上面一个高反镜31的夹角，使之等于45度且平行于基座1台阶，此时便可在合束器的输出端获得任意排列、光程分布任意的合成输出。

Claims (2)

1.具有光程调节能力的多光束合束器，包括基座（1）、45度高反镜片（2）、高反镜（31）、光程调节座(3)和紧固件（4），基座（1）上设有台阶，每级台阶上铣有用于镶嵌45度高反镜片（2）的凹槽和供光程调节座（3）移动的滑槽，凹槽与台阶前端面成45度夹角，将45度高反镜片（2）装到基座（1）的凹槽上，其特征在于，滑槽与台阶前端面平行，光程调节座（3）由底座和粘在底座上的两个高反镜（31）组成，将光程调节座 （3）和紧固件（4）装到基座（1）的滑槽上；
所述基座(1)每一层凹槽和滑槽的中心线在同一水平线上，每两层凹槽间的距离1L2大于入射光束间的间距；滑槽从上表面向下，宽度依次为1L2、1L3、1L4，1L4的尺寸小于1L2，1L3的尺寸小于1L4，宽度为1L2的槽的深度为1D1，1D1的尺寸等于光程调节座底面与镜面下沿的距离4H2，根据每一层光束的数目设置每一级台阶宽度1L1，具体为1L1>N×1L2，其中，N表示该层光束数目，根据光束的数目、光束的光斑直径和需要调节的光程范围设计基座的长度1L0，具体为1L1>Nmax×D0+ΔL，其中Nmax为光束数目最多的一层的光束数目，D0为光束的横向尺寸，ΔL为需要调节的光程范围；底座嵌与基座滑槽部分的高度为3H2，其高度具体为3H2>3H1+4H1，3H1为底座最底端突出的用于紧固底座的部分的高度；4H1为紧固底座所用的螺帽的厚度；
所述高反镜（31）的左边和右边的厚度方向磨成45度夹角，高反镜(31) 镜片长度3L1大于单光束的横向尺寸乘以                                                
Figure 867001DEST_PATH_IMAGE001
，两片镜面镀合束光束波长的45度高反膜。
2.根据权利要求1所述的具有光程调节能力的多光束合束器，其特征在于，参与合束的各光束从基座(1)的一侧入射，经过光程调节座(3)两次反射后，入射至45度高反镜片(2)，调节入射光束与光程调节座上的一个高反镜(31)的夹角，使之等于45度且平行于基座(1)台阶，经反射后输出。
CN2012100111857A 2012-01-15 2012-01-15 具有光程调节能力的多光束合束器 Active CN102566057B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100111857A CN102566057B (zh) 2012-01-15 2012-01-15 具有光程调节能力的多光束合束器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100111857A CN102566057B (zh) 2012-01-15 2012-01-15 具有光程调节能力的多光束合束器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102566057A CN102566057A (zh) 2012-07-11
CN102566057B true CN102566057B (zh) 2013-06-12

Family

ID=46411867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100111857A Active CN102566057B (zh) 2012-01-15 2012-01-15 具有光程调节能力的多光束合束器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102566057B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112864792A (zh) * 2021-01-08 2021-05-28 西安炬光科技股份有限公司 半导体激光器模组及光学系统
CN113394653B (zh) * 2021-06-10 2022-08-05 中国人民解放军国防科技大学 激光相干阵列和控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1844996A (zh) * 2006-04-30 2006-10-11 华东师范大学 飞秒激光脉冲位相精密控制技术及装置
CN101175599A (zh) * 2005-05-18 2008-05-07 佳能株式会社 使用干涉激光光束的处理方法和处理装置
CN201514514U (zh) * 2009-07-29 2010-06-23 中国人民解放军国防科学技术大学 多光束高占空比合束器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61156219A (ja) * 1984-12-28 1986-07-15 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レ−ザビ−ム合成方法
JP2007014394A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 視力回復訓練装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101175599A (zh) * 2005-05-18 2008-05-07 佳能株式会社 使用干涉激光光束的处理方法和处理装置
CN1844996A (zh) * 2006-04-30 2006-10-11 华东师范大学 飞秒激光脉冲位相精密控制技术及装置
CN201514514U (zh) * 2009-07-29 2010-06-23 中国人民解放军国防科学技术大学 多光束高占空比合束器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭61-156219A 1986.07.15
JP特开2007-14394A 2007.01.25

Also Published As

Publication number Publication date
CN102566057A (zh) 2012-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018140651A8 (en) Diffraction gratings formed by metasurfaces having differently oriented nanobeams
KR101788776B1 (ko) 지향성 백라이트
CN104049296A (zh) 导光板及光源模组
TW200801722A (en) Light guide plate and back light module using the same
CN104174994A (zh) 分光装置及其方法
EP1731255A3 (en) Wedge homogeniser optical system with diffraction optical element
US9778407B2 (en) Light guide
CN102566057B (zh) 具有光程调节能力的多光束合束器
US20170082907A1 (en) Beam steering device, optical apparatus including beam steering device, and beam steering method
TW200733819A (en) Technique for shaping a ribbon-shaped ion beam
CN202256752U (zh) 导光板及背光源模组
EP4235232A3 (en) Waveguides with light absorbing films and processes for forming the same
CN102588845A (zh) 背光照明装置及液晶显示装置
US8240904B2 (en) Light diffraction member and display and backlight module having the same
WO2010026415A3 (en) Photovoltaic cell apparatus
CN103944067A (zh) 一种高功率半导体激光器合束系统
CN201514514U (zh) 多光束高占空比合束器
CN104102009A (zh) 一种用于靶点焦斑整形和光束匀滑的激光光路
CN104765095A (zh) 导光板及光源模块
CN103944068B (zh) 一种用于高功率半导体激光器的合束装置
CN110531528A (zh) 三维显示装置
DE102012104245A1 (de) Flächiges Leuchtmodul mit Seitenlicht
KR102342129B1 (ko) 회절 소자에 의한 초단 레이저 펄스들의 공간 재결합을 위한 시스템
CN208984892U (zh) 三维显示装置
CN202276058U (zh) 一种输出十字线光斑的激光器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant