CN104297910A - 多波长复合光束分光接收装置 - Google Patents

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姜会林
方韩韩
宋卢军
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Abstract

多波长复合光束分光接收装置用于多波长复合光束的光束分离与接收，装置结构简单，分光接收波长分布范围宽，属于激光传输特性检测技术领域。现有技术缺乏一种结构简单、能够将多波长复合光束进行分光接收的方案，尤其所述多波长中的各波长相距较远。本发明其特征在于，由次抛物面反射镜、主抛物面反射镜构成卡塞格林望远系统，在卡塞格林望远系统焦点后的光路上设有离轴抛物面反射镜，在离轴抛物面反射镜的反射光路上设有等边分光棱镜，在等边分光棱镜的每个分光光路上设置一个准直透镜，在每个准直透镜的像方光路上设置一个接收光纤，并且，接收光纤的耦合端面位于准直透镜的像方焦点处。本发明以简单的结构简单完成分布范围较宽的多波长合束光的分光接收。

Description

多波长复合光束分光接收装置
技术领域
本发明涉及一种多波长复合光束分光接收装置，用于多波长复合光束的光束分离与接收，装置结构简单，分光接收波长分布范围宽，属于激光传输特性检测技术领域。
背景技术
无线激光通信、激光武器等的激光传输信道为大气、水体等，大气、水体对激光的强度、偏振、相位、相干度影响较大，并且，这种影响因激光波长的不同而表现出较大的差异。准确掌握这种差异，能够更有针对性地改进现有无线激光通信以及激光武器技术。而现有技术则是在相同大气、水体条件下，分别研究不同波长激光在大气、水体中传输后其强度、偏振、相位、相干度所受到的影响。然而，所述大气、水体条件看似相同，实际上瞬息万变，因激光通过的时间、路径不同而不同。因此，在此前提下对不同波长激光的特性展开对比分析，其研究结果与真实情况实际上存在偏差。
现有技术已经实现了不同波长激光的合束，获得多波长复合光束，进而同轴发射。结合上文，当将待检测的不同波长的激光合束后，再使所获得的多波长复合光束通过同一试验大气或者水体，这使得检测具备了可比基础，在此基础上进行对比分析，则所发现的差异才具有真实性，其研究结果也就具有了可比性。然而，在现有技术中尚无一种结构简单、能够将多波长复合光束进行分光接收的方案，尤其所述多波长中的各波长相距较远，也就是多波长分布范围较宽。
发明内容
为了实现分布范围较宽的多波长合束光的分光接收，我们发明了一种多波长复合光束分光接收装置。
本发明之多波长复合光束分光接收装置其特征在于，由次抛物面反射镜1、主抛物面反射镜2构成卡塞格林望远系统，如图1所示，在卡塞格林望远系统焦点O后的光路上设有离轴抛物面反射镜3，在离轴抛物面反射镜3的反射光路上设有等边分光棱镜4，在等边分光棱镜4的每个分光光路上设置一个准直透镜5，在每个准直透镜5的像方光路上各设置一个接收光纤6，并且，接收光纤6的耦合端面位于准直透镜5的像方焦点处。
本发明其技术效果在于，由于卡塞格林望远系统成像方式为反射式，实现多波长复合光束的反射汇聚，无色差，因此，适合多波长工作，不会导致不同波长的光束彼此之间出现新的差异，适合于本发明接收多波长复合光束。多波长复合光束由主抛物面反射镜2会聚；缩束后的多波长复合光束由离轴抛物面反射镜3准直、整形，离轴抛物面反射镜3的离轴特点使得光束传播无遮拦、无损耗，此时多波长复合光束的光束直径也符合后续分光要求；准直、整形后的多波长复合光束入射到等边分光棱镜4后产生色散，由于光束以某一角度入射分光棱镜，光束的出射点位置和出射光角度(出射面折射角)由光束的波长唯一决定，所以，多波长复合光束将被等边分光棱镜4清晰分束为多束单波长光；每束单波长光再由一个对应的准直透镜5会聚耦合到接收光纤6中。至此完成多波长复合光束分光接收，之后由各接收光纤6将各束单波长光送入探测器并进行后续光束处理。
本发明以简单的结构简单完成分布范围较宽的多波长合束光的分光接收，这主要得益于次抛物面反射镜1、主抛物面反射镜2、离轴抛物面反射镜3的组合所产生的离轴缩束效果。使用等边分光棱镜4分光后，采用与单波长光对应的准直透镜5将单波长光耦合到接收光纤6中，这使得本发明之装置整体易用性较强，使用中无需一一对准，且分光效果好，光能利用率高。
附图说明
图1为本发明之多波长复合光束分光接收装置结构示意图，该图同时作为摘要附图。图2为本发明之多波长复合光束分光接收装置添加了平面反射镜后的结构示意图。
具体实施方式
以532nm、808nm、1550nm三波长复合光束的分光接收为例说明本发明之多波长复合光束分光接收装置的具体实施方式。
由次抛物面反射镜1、主抛物面反射镜2构成卡塞格林望远系统，如图1所示，所述卡塞格林望远系统有效口径为210mm，有效焦距为2415mm。在卡塞格林望远系统焦点O后的光路上设有离轴抛物面反射镜3，所述离轴抛物面反射镜3母焦距为200mm，离轴偏角为24°。在离轴抛物面反射镜3的反射光路上设有等边分光棱镜4，所述等边分光棱镜4材料为氟化钙，折射率为1.434，工作波长0.19～7μm。在等边分光棱镜4的532nm、808nm、1550nm三个分光光路上各设置一个准直透镜5，所述准直透镜5有效焦距为11mm，数值孔径为0.25。在每个准直透镜5的像方光路上都设置一个接收光纤6，并且，接收光纤6的耦合端面位于准直透镜5的像方焦点处。
在离轴抛物面反射镜3与等边分光棱镜4之间的光路上设置平面反射镜7，如图2所示，改变光路方向，以使本发明之多波长复合光束分光接收装置的多波长复合光束入射端、多个单波长光出射端位于所述分光接收装置两端。
所述多波长复合光束分光接收装置的分光接收过程如下，532nm、808nm、1550nm三波长复合光束首先经由卡塞格林望远系统会聚，然后由离轴抛物面反射镜3准直成为平行光，再经由平面反射镜7使光束偏转入射到等边分光棱镜4中，三个波长不同的单波长光在等边分光棱镜4中的折射率不同，发生不同角度的偏转，各个准直透镜5作为光纤准直器将每个单波长光准直耦合到接收光纤6中，再由探测器探测。

Claims (3)

1.一种多波长复合光束分光接收装置，其特征在于，由次抛物面反射镜(1)、主抛物面反射镜(2)构成卡塞格林望远系统，在卡塞格林望远系统焦点后面的光路上设有离轴抛物面反射镜(3)，在离轴抛物面反射镜(3)的反射光路上设有等边分光棱镜(4)，在等边分光棱镜(4)的每个分光光路上各设置一个准直透镜(5)，在每个准直透镜(5)的像方光路上各设置一个接收光纤(6)，并且，接收光纤(6)的耦合端面位于准直透镜(5)的像方焦点处。
2.根据权利要求1所述的多波长复合光束分光接收装置，其特征在于，当所述多波长复合光束为532nm、808nm、1550nm三波长复合光束时，所述卡塞格林望远系统有效口径为210mm，有效焦距为2415mm；所述离轴抛物面反射镜(3)母焦距为200mm，离轴偏角为24°；所述等边分光棱镜(4)材料为氟化钙，折射率为1.434，工作波长0.19～7μm；所述准直透镜(5)有效焦距为11mm，数值孔径为0.25。
3.根据权利要求1所述的多波长复合光束分光接收装置，其特征在于，或者在离轴抛物面反射镜(3)与等边分光棱镜(4)之间的光路上设置平面反射镜(7)。
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