CN104880829A - 光束平移反射器及采用该反射器实现光束平移的方法 - Google Patents

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Abstract

光束平移反射器及采用该反射器实现光束平移的方法，涉及一种光束平移反射器，属于光学领域。光束平移反射器包括反射元件，该反射元件包括多个全反射面和多个斜面，所述多个全反射面和多个斜面依次穿插排列，多个全反射面互相平行，多个斜面互相平行，全反射面与斜面的夹角为α，且π/2απ。采用上述光束平移反射器实现光束平移的方法为：将多个位于同一平面内且互相平行的入射光分别入射至光束平移反射器的多个全反射面，调整反射元件角度，实现相邻两束反射光的间距的调节。本发明采用一个反射元件就能够实现若干束光束同时调整，提高了光束调节效率，系统的稳定性显著提高。适用于分束或多光束空间组合。

Description

光束平移反射器及采用该反射器实现光束平移的方法
技术领域
本发明涉及一种光束平移反射器，属于光学领域。
背景技术
自激光器问世以来，如何针对激光在不同应用领域实现若干光束光的有效空间排布和偏转，是人们在从事激光研究中常常面临的一个问题。特别是满足结构小型化、易调节和高稳定性的光束反射器，将对实现高稳定性、结构紧凑的激光系统具有重要的意义。
现有实现多光束在空间组合的技术中，大都采用若干个反射镜分别调整每一束光的传输方向。在实际应用中，反射镜片通常装置于一个多维可调的镜架上，用螺丝或顶丝的方式进行固定，而镜架多采用弹簧拉伸的方式进行角度的调节。但是随着光束数量的增加，系统器件的数量和结构复杂性也随之增加，任何一个反射镜的位置偏差或零件松动，都将导致反射光束的角度和方向偏离预期出现偏折，在实际应用中需要不断的修正和调节，使系统的稳定性大大降低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有实现多光束在空间组合的系统器件数量大、结构复杂，导致系统的稳定性降低的问题，提供一种光束平移反射器及采用该反射器实现光束平移的方法。
本发明所述的光束平移反射器包括反射元件，所述反射元件包括多个全反射面1和多个斜面2，所述多个全反射面1和多个斜面2依次穿插排列，多个全反射面1互相平行，多个斜面2互相平行，全反射面1与斜面2的夹角为α，且π/2<α<π。
所述反射元件还包括顶面5、底面6、背面7和两个相对的侧面，顶面5与底面6平行，两个相对的侧面平行，背面7与两个侧面垂直。
所述反射元件采用镀膜的光学材料实现。
所述光束平移反射器还包括柱透镜扩束系统10，入射光束经柱透镜扩束系统10扩束后入射至多个全反射面1。
采用上述光束平移反射器实现光束平移的方法为：将多个位于同一平面内且互相平行的入射光分别入射至光束平移反射器的多个全反射面1，调整反射元件角度，实现相邻两束反射光的间距的调节。
进行合束时，若干束光平行入射至反射器，各光束的口径可以相同或不同，合束后的光束平行出射；进行分束时，一束光直接入射至反射器，分束后的各光束成一定距离平行出射。
本发明的有益效果：采用一个反射元件就能够实现若干束光束同时调整，既可以使空间分开的平行光束合成一束，紧凑排布，也可以使一束光束分开成若干束空间分开的平行光束，光束空间排布紧凑，解决了传统反射器空间排布紧凑程度不高、无法实现多束光同时角度调整的问题，提高了光束调节效率，系统的稳定性显著提高。本发明适用于光束的平移合束或分束。
附图说明
图1为实施方式一所述的光束平移反射器的结构示意图；
图2为实施方式二所述的光束平移反射器的立体图；
图3为实施方式二中顶面的结构示意图；
图4为实施方式一所述的光束平移反射器的分束与合束的原理示意图；
图5为实施方式四所述的光束平移反射器的分束原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式所述的光束平移反射器包括反射元件，所述反射元件包括多个全反射面1和多个斜面2，所述多个全反射面1和多个斜面2依次穿插排列，多个全反射面1互相平行，多个斜面2互相平行，全反射面1与斜面2的夹角为α，且π/2<α<π。
如图1所示，本实施方式中，所述反射元件包括n个全反射面1和m个斜面2，m＝n-1。第一个全反射面1的长度为L1，第二个全反射面1的长度为L2，以此类推，第n个全反射面1的长度为Ln，第一个斜面2的长度为L1’，第二个斜面2的长度为L2’，以此类推，第m个斜面2的长度为Lm’。
如图4所示，所述光束平移反射器用作合束反射器时，入射到反射器的光束为均互相平行，且均位于同一平面上，且该平面与全反射面1垂直。入射到第一个全反射面1的一号光束101的口径为W1，入射到第二个全反射面1的二号光束102的口径为W2，一号光束101与二号光束102都能够被全部反射的极限条件为且一号光束101和二号光束102的间距为d12，则d12＝-L'1cos2α，以此类推，入射到第n个全反射面1的光束的口径为Wn，第n-1束光束和第n束光束的间距为dn-1，n，则dn-1,n＝-L'm cos2α，入射前和反射后的光束夹角为δ，则δ＝2α-π，0<δ<π。
所述光束平移反射器用作分束反射器时，入射到反射器的光束口径为经过反射器分束后，各光束口径分别为W1、W2……Wn，分开后各光束的间距为d12、d23……dn-1,n。入射前和反射后的光束夹角为δ，则δ＝2α-π，且0<δ<π。
具体实施方式二：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的光束平移反射器的进一步限定，本实施方式中，所述反射元件还包括顶面5、底面6、背面7和两个相对的侧面，顶面5与底面6平行，两个相对的侧面平行，背面7与两个侧面垂直。
本实施方式中，将反射元件加工成板状，不仅易加工，也便于调整角度。反射元件厚度为H，H≥max(Wn)。
具体实施方式三：本实施方式是对实施方式二所述的光束平移反射器的进一步限定，本实施方式中，所述反射元件采用镀膜的光学材料实现。
反射元件的材料有很多种选择，如常见的光学玻璃、金属等材料等都可以，只需要在全反射面上镀膜即可。
具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的光束平移反射器的进一步限定，本实施方式中，所述光束平移反射器还包括柱透镜扩束系统10，入射光束经柱透镜扩束系统10扩束后入射至多个全反射面1。
将反射元件水平放置，一束小口径光束9通过柱透镜扩束系统10后沿着水平方向进行扩束变为椭圆光束11，椭圆光束11的口径为经反射元件反射后，分解成口径分别为W1、W2……Wn，间距分别为d12、d23……dn-1,n的独立光束。本实施方式所述的光束平移反射器适用于将小口径光束分成多个平行的独立光束。
具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式是采用实施方式一所述的光束平移反射器实现光束平移的方法，该方法为：将多个位于同一平面内且互相平行的入射光分别入射至光束平移反射器的多个全反射面1，调整反射元件角度，实现相邻两束反射光的间距的调节。
调整反射元件角度时，需保证反射光不会在相邻的斜面2上发生反射。通过调整反射元件角度，能够实现相邻两束反射光之间间距的调节。

Claims (5)

1.光束平移反射器，其特征在于：它包括反射元件，所述反射元件包括多个全反射面(1)和多个斜面(2)，所述多个全反射面(1)和多个斜面(2)依次穿插排列，多个全反射面(1)互相平行，多个斜面(2)互相平行，全反射面(1)与斜面(2)的夹角为α，且π/2<α<π。
2.根据权利要求1所述的光束平移反射器，其特征在于：所述反射元件还包括顶面(5)、底面(6)、背面(7)和两个相对的侧面，顶面(5)与底面(6)平行，两个相对的侧面平行，背面(7)与两个侧面垂直。
3.根据权利要求1所述的光束平移反射器，其特征在于：所述反射元件采用镀膜的光学材料实现。
4.根据权利要求1所述的光束平移反射器，其特征在于：所述光束平移反射器还包括柱透镜扩束系统(10)，入射光束经柱透镜扩束系统(10)扩束后入射至多个全反射面(1)。
5.采用权利要求1所述的光束平移反射器实现光束平移的方法，其特征在于，该方法为：将多个位于同一平面内且互相平行的入射光分别入射至光束平移反射器的多个全反射面(1)，调整反射元件角度，实现相邻两束反射光的间距的调节。
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