CN106769854A - 一种用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，包括提供第一光源和第二光源，在所述第一光源和所述第二光源之间设置第一双面凸镜，在所述第二光源的远离所述光源转换镜的一侧设置第二双面凸镜。本发明第一光源发出的光束在经过第一双面凸镜的折射后到达第二光源中心，从而与第二光源发出的光束形成耦合，然后在第二双面凸镜的折射下光束得到两个光源同轴的平行光束。本发明可以将两个不同波长的光源同轴耦合输出，整合在一个光路上，不需分为两个光路，简化了结构，使光的利用率更高。另外本发明设计简单，易于实施，能够有效降低光学检测空气的成本，具有非常好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及光学监测技术领域，具体地说涉及一种用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法。
背景技术
城市的大气污染监测工作通常以固定的测站网为基地，对个别布点的空气样进行测量分析。由于各测站之间的距离太远，为了对大气污染状况进行实时予报、控制，可以，采用光学设备监测大气污染。
现有利用光学监测空气中组分的方法主要使用的是激光、红外光源及紫外光源，但是紫外光源往往存在着光源质量不够强从而影响传感器接受到的信号强度，因此会给使用带来及调试设备时带来困难与不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种将两个不同波长的光源整合在一个光路，提高光的利用率的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，包括提供第一光源和第二光源，在所述第一光源和所述第二光源之间设置第一双面凸镜，在所述第二光源的远离所述光源转换镜的一侧设置第二双面凸镜。
进一步地，所述第一光源和所述第二光源的中心均位于所述第一双面凸镜的主光轴上，定义所述第一光源的中心与所述第一双面凸镜的光心之间的距离为L1，所述第二光源的中心与所述第一双面凸镜的光心之间的距离为L2，所述第一双面凸镜的焦距为F，则L1、L2和F满足公式
进一步地，所述第二光源的中心位于所述第二双面凸镜的主光轴上。
进一步地，所述第二光源的中心位于所述第二双面凸镜的焦点上。
进一步地，所述第一双面凸镜采用K9光学材料制成。
进一步地，所述第二双面凸镜采用JGS1光学材料制成。
进一步地，所述第二双面凸镜的两面均镀有增透膜。
进一步地，L2：F＝1.4。
进一步地，所述第一光源为LED光源，所述第二光源为氘灯光源。
本发明的有益效果体现在：
本发明第一光源发出的光束在经过第一双面凸镜的折射后到达第二光源中心，从而与第二光源发出的光束形成耦合，然后在第二双面凸镜的折射下光束得到两个光源同轴的平行光束。本发明可以将两个不同波长的光源同轴耦合输出，整合在一个光路上，不需分为两个光路，简化了结构，使光的利用率更高。
另外本发明设计简单，易于实施，能够有效降低光学检测空气的成本，具有非常好的应用前景。
附图说明
图1是本发明一实施例的原理图。
附图中各部件的标记为：1第一光源、2第二光源、3第一双面凸镜、4第二双面凸镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
参见图1，图中带箭头的线条为光线。
本发明一实施例的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，包括提供第一光源1和第二光源2，在所述第一光源1和所述第二光源2之间设置第一双面凸镜3，在所述第二光源2的远离所述光源转换镜的一侧设置第二双面凸镜4。
本发明的原理为，第一光源发出的光束在经过第一双面凸镜3的折射后到达第二光源2周围，从而与第二光源2发出的光束形成耦合，产生加强作用，然后在第二双面凸镜4的折射下光束得到发散。
本实施例中，所述第一光源1和所述第二光源2的中心均位于所述第一双面凸镜3的主光轴上，定义所述第一光源1的中心与所述第一双面凸镜3的光心之间的距离为L1，所述第二光源2的中心与所述第一双面凸镜3的光心之间的距离为L2，所述第一双面凸镜3的焦距为F，则L1、L2和F满足公式采用这种设计，第一光源发出的光束在经过第一双面凸镜3的折射后的正好聚焦在第二光源2的中心，从而与第二光源2发出的光束方向相同，使第一光源和第二光源的耦合效率提升，提高光的利用率，加强检测的信号强度。
优选方案中，L1选取60mm，L2选取25mm。此时，第一双面凸镜3的焦距为17.64。以上为多次实验后取得的较为理想的位置距离，可使发出的光斑发散量达到较为合理的大小，又可以使各个器件之间的距离处于合适的位置，便于实际操作。另外，上述参数等比例增大或减小，也具有一定的优化效果。
本实施例中，所述第二光源2的中心位于所述第二双面凸镜4的主光轴上。采用这种设计，第一光源1和第二光源2发出的光束在耦合后能够同轴输出，光的利用率更高，加强检测的信号强度。
本实施例中，所述第二光源2的中心位于所述第二双面凸镜4的焦点上。采用这种设计，第一光源1和第二光源2发出的光束在耦合后能够平行射出。第二双面凸镜4的焦距为40mm。
本实施例中，所述第一双面凸镜3采用K9光学材料制成。第一双面凸镜3采用这种材料通用且经济，而且效果可靠。
本实施例中，所述第二双面凸镜4采用JGS1光学材料制成。JGS1材料是既透过波长为420nm的光又透过210nm的光，效果可靠。
本实施例中，所述第一光源为LED光源，所述第二光源为氘灯光源。
优选地，LED灯发出的为420nm的近紫外光，氘灯发出的为210nm的紫外光，可以检测空气中的组分如CO、CO2、NOx、SO2、VOCs等。
本实施例中，所述第二双面凸镜4的两面均镀有增透膜。设置增透膜可以增加光的透过率，减少光能的损失，材料可以选用氧化镁、氧化锆。优选地，所述增透膜的透光范围为210～650nm。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，其特征在于：包括提供第一光源和第二光源，在所述第一光源和所述第二光源之间设置第一双面凸镜，在所述第二光源的远离所述光源转换镜的一侧设置第二双面凸镜。
2.如权利要求1所述的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，其特征在于：所述第一光源和所述第二光源的中心均位于所述第一双面凸镜的主光轴上，定义所述第一光源的中心与所述第一双面凸镜的光心之间的距离为L1，所述第二光源的中心与所述第一双面凸镜的光心之间的距离为L2，所述第一双面凸镜的焦距为F，则L1、L2和F满足公式
3.如权利要求1或2所述的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，其特征在于：所述第二光源的中心位于所述第二双面凸镜的主光轴上。
4.如权利要求1或2所述的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，其特征在于：所述第二光源的中心位于所述第二双面凸镜的焦点上。
5.如权利要求1或2所述的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，其特征在于：所述第一双面凸镜采用K9光学材料制成。
6.如权利要求1或2所述的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，其特征在于：所述第二双面凸镜采用JGS1光学材料制成。
7.如权利要求1或2所述的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，其特征在于：所述第二双面凸镜的两面均镀有增透膜。
8.如权利要求2所述的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，其特征在于：L2：F＝1.4。
9.如权利要求1或2所述的用于光学监测空气的双光源同轴输出耦合方法，其特征在于：所述第一光源为LED光源，所述第二光源为氘灯光源。
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| CN201653903U (zh) * | 2010-04-26 | 2010-11-24 | 浙江万里学院 | 一种抗积灰干扰的激光粉尘检测装置 |
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