CN107340555B - 大发散角光吸收阱 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种大发散角光吸收阱，包括串列的N级光吸收阱，N不小于3；其中从第1级到第N‑1级的光吸收阱为圆台形状腔体，且没有上下底面；第N级光吸收阱为圆锥腔体，且无下底面；第i级光吸收阱与第i+1级光吸收阱之间通过圆环紧密连接，圆环外径等于第i+1级光吸收阱下端内径，圆环内径等于第i级光吸收阱上端外径；光吸收阱腔体内壁以及圆环上表面具有黑色涂层。本发明的光吸收阱，既可以吸收小发散角的光束，也可以吸收大发散角的光束。
Description
技术领域
本发明涉及光电检测领域，涉及一种光吸收阱，尤其涉及一种大发散角光吸收阱。
背景技术
在光电检测领域的光通量测试中，有时会用到光吸收阱，光吸收阱可以用来吸收有效光束，也可以规避无效光束的干扰。如文献《反射式可调激光衰减器的研究》(应用光学，2015年5月，第36卷第3期)，文中介绍了一种包含光吸收阱的激光衰减器。当激光束从入口进入，入射到第一片镜子后，一部分有效光束会沿原路继续前进，另一部份光束就会发生反射，光束经锯齿多次反射，有的进入到两个锯齿之间，有的被锯齿反射回来，又入射到其它锯齿上，这样经过锯齿的多次反射，光束无法反射到原入射光路中，这样就达到了规避无效光束的效果。这种吸收阱的结构特点是在类似桶形曲面上切削若干锯齿来实现光束的吸收，这种在空间曲面上布置若干锯齿的设计具有一定的局限性，对于大口径光束无法有效吸收，而且只能吸收发散角度较小的光束，比如直径细小的平行光束或准直光束。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种大发散角光吸收阱，该吸收阱不仅能够吸收小口径小发散角的光束，还能够吸收大口径大发散角的光束。
本发明的技术方案为：
所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：包括串列的N级光吸收阱，N不小于3；其中从第1级到第N-1级的光吸收阱为圆台形状腔体，且没有上下底面；第N级光吸收阱为圆锥腔体，且无下底面；第i级光吸收阱与第i+1级光吸收阱之间通过圆环紧密连接，圆环外径等于第i+1级光吸收阱下端内径，圆环内径等于第i级光吸收阱上端外径；光吸收阱腔体内壁以及圆环上表面具有黑色涂层。
进一步的优选方案，所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：第1级到第N-1级的光吸收阱中，圆台腔体高度与圆台下端外径之比为3～5:1；第N级光吸收阱中，圆锥腔体高度与圆锥下端外径之比为3～5:1。
进一步的优选方案，所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：圆环径向宽度为10mm～30mm。
进一步的优选方案，所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：在光吸收阱侧壁上分布有若干衍生光吸收阱，衍生光吸收阱内腔与光吸收阱内腔连通；所述衍生光吸收阱的中心轴线垂直于所在的光吸收阱侧壁；所述衍生光吸收阱包括串列的M级衍生光吸收阱，当M＝1时，衍生光吸收阱为圆锥腔体；当M>1时，从第1级到第M-1级的衍生光吸收阱为圆台形状腔体，且没有上下底面，第M级的衍生光吸收阱为圆锥腔体，且没有下底面，第i级衍生光吸收阱与第i+1级衍生光吸收阱之间通过圆环紧密连接，圆环外径等于第i+1级衍生光吸收阱下端内径，圆环内径等于第i级衍生光吸收阱上端外径；衍生光吸收阱腔体内壁以及圆环上表面具有黑色涂层。
进一步的优选方案，所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：在第1级光吸收阱侧壁上，距离第1级光吸收阱下端四分之一第1级光吸收阱圆台高度处，以180度角均匀布置两个衍生光吸收阱，或以60度角均匀布置6个衍生光吸收阱，或以90度角均匀布置4个衍生光吸收阱，或以120度均匀布置3个衍生光吸收阱。
进一步的优选方案，所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：在第1级光吸收阱侧壁上，距离第1级光吸收阱下端四分之一第1级光吸收阱圆台高度处，以及距离第1级光吸收阱下端二分之一第1级光吸收阱圆台高度处或距离第1级光吸收阱下端四分之三第1级光吸收阱圆台高度处，同时布置若干个衍生光吸收阱。
进一步的优选方案，所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：处于距离第1级光吸收阱下端同一高度的若干衍生光吸收阱具有相同结构。
有益效果
本发明的光吸收阱，既可以吸收小发散角的光束，也可以吸收大发散角的光束。当小发散角光束入射时，光束会分成三种类型，一种类型的光束，经过第一级光吸收阱侧壁的几次反射后，向第一级光吸收腔的顶部前行，最终进入第一级光吸收腔顶部的第二级光吸收阱以及第三级光吸收阱，甚至更高级光吸收阱，这种光束占的比重最大；另一种类型的光束，未经过第一级光吸收阱侧壁的反射，直接进入布置在第一级光吸收阱侧壁上的衍生吸收阱；第三种类型的光束，经过第一级光吸收阱的若干次反射后，进入第一级光吸收阱侧壁上的衍生吸收阱。当大发散角光束入射时，光束会分成三种类型，一种类型的光束，直接进入第一级光吸收阱侧壁上的衍生吸收阱；第二种类型的光束，经过第一级光吸收阱侧壁的若干次反射后，进入第一级光吸收阱顶部的第二级光吸收阱及其连接的第三级光吸收阱，甚至更高级光吸收阱；第三种类型的光束，经过第一级光吸收阱侧壁的若干次反射后，进入第一级光吸收阱侧壁的衍生吸收阱。
附图说明
图1是本发明第一优选实施例的示意图。
图2是本发明第二优选实施例、第三优选实施例的示意图。
图3是本发明第四优选实施例的示意图。
图4是本发明第四优选实施例，且当光束以小发散角入射时的光路示意图。
图5是本发明第四优选实施例，且当光束以大发散角入射时的光路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
参见图1，为解决上述技术问题，本发明提供的大发散角光吸收阱包括第一级光吸收阱1、第二级光吸收阱2、第三级光吸收阱3；第一级光吸收阱是圆台形状腔体，且没有上下底面，圆台的高度为600mm，圆台下端直径为150mm，圆台上端直径为60mm，圆台上端连接一个圆环4，圆环的内径与圆台上端直径相等，圆环的外径为100mm，圆台腔体内壁和圆环上表面是高发射率黑色涂层；第二级光吸收阱2是圆台形腔体，且没有上下底面，圆台的高度为300mm，圆台上端直径为20mm，圆台上底面连接一个圆环5，圆环的内径与圆台上端直径相等，圆环的外径为60mm，圆台下端直径与第一级光吸收阱上端连接的圆环4外径相等，且紧密连接，圆台腔体内壁和圆环上表面是高发射率黑色涂层；第三级光吸收阱是一个圆锥腔体，此圆锥的高度为180mm，圆锥底部是开口的，其直径与第二级光吸收阱腔体上端连接的圆环5外径相等，且紧密相连，腔体内壁是高发射率黑色涂层。
参见图2，本发明的第二优选实施例与第一优选实施例的不同之处在于，在距离第一级光吸收阱底部的四分之一高度处，以180度角均匀布置两个衍生光吸收阱2-2，所述两个衍生光吸收阱与第一级光吸收阱腔体外侧壁密封外接，且衍生光吸收阱的高度方向与第一级光吸收阱腔体外侧壁垂直，衍生光吸收阱的最低边沿不超出第一级光吸收阱腔体的底部。衍生光吸收阱由第一级衍生光吸收阱和第二级衍生光吸收阱组成。第一级衍生光吸收阱是圆台形腔体，且没有上下底面，圆台下底面直径为60mm，圆台上端直径为20mm，圆台的高度为180mm，圆台上端连接一个圆环5-2，圆环的内径与圆台上端直径相等，圆环的外径为60mm，圆台下端与第一级光吸收阱侧壁密封外接，圆台腔体内壁和圆环上表面是高发射率黑色涂层；第二级衍生吸收阱3-2是一个圆锥腔体，圆锥的高度为180mm，圆锥底面直径为60mm，圆锥底部是开口的，且与第一级衍生光吸收阱上的圆环5-2密封连接，腔体内壁是高发射率黑色涂层。
参见图2，本发明的第三优选实施例与第一优选实施例的不同之处在于，在距离第一级光吸收阱底部的四分之一高度处，以60度角均匀布置6个衍生光吸收阱。衍生光吸收阱由第一级衍生光吸收阱和第二级衍生光吸收阱组成。第一级衍生光吸收阱2-2是圆台形腔体，且没有上下底面，圆台下端直径为30mm，圆台上端直径为10mm，圆台的高度为90mm，圆台上端连接一个圆环5-2，圆环的内径与圆台上端直径相等，圆环的外径为30mm，圆台下端与第一级光吸收阱侧壁密封外接，圆台腔体内壁和圆环上表面是高发射率黑色涂层；第二级衍生光吸收阱是圆锥腔体，圆锥的高度为90mm，圆锥底面直径为30mm，第二级衍生光吸收阱与第一级衍生光吸收阱上的圆环5-2密封连接。
参见图3，本发明的第四优选实施例与第一优选实施例的不同之处在于，在距离第一级光吸收阱底部的四分之一高度处，以60度角均匀布置6个衍生光吸收阱。衍生光吸收阱由第一级衍生光吸收阱和第二级衍生光吸收阱组成。第一级衍生光吸收阱2-2是圆台形腔体，且没有上下底面，圆台下底面直径为30mm，圆台上底面直径为10mm，圆台的高度为90mm，圆台上端连接一个圆环5-2，圆环的内径与圆台上端直径相等，圆环的外径为30mm，第二级衍生光吸收阱是圆锥腔体，圆锥的高度为90mm，圆锥底面直径为30mm。在距离第一级光吸收阱底部的四分之三高度处，以180度角均匀布置2个衍生光吸收阱，衍生光吸收阱由第一级衍生光吸收阱和第二级衍生光吸收阱组成。第一级衍生光吸收阱2-3是圆台形腔体，且没有上下底面，圆台下端直径为30mm，圆台上端直径为10mm，圆台的高度为90mm，圆台上端连接一个圆环5-3，圆环的内径与圆台上底面直径相等，圆环的外径为30mm，第二级衍生光吸收阱是圆锥腔体，圆锥的高度为90mm，圆锥底面直径为30mm。
本发明的光吸收阱，既可以吸收小发散角的光束，也可以吸收大发散角的光束。参见图4，当小发散角光束入射时，光束会分成三种类型，一种类型的光束8，经过第一级光吸收阱侧壁的几次反射后，向第一级光吸收阱的顶部前行，最终进入第一级光吸收阱顶部的第二级光吸收阱及第三级光吸收阱，这种光束占的比重最大；另一种类型的光束9，未经过第一级光吸收阱侧壁的反射，直接进入第一级光吸收阱侧壁上的衍生光吸收阱；第三种类型的光束10，经过第一级光吸收阱的若干次反射后，进入第一级光吸收阱侧壁上的衍生光吸收阱。参见图5，当大发散角光束入射时，光束会分成三种类型，一种类型的光束8，直接进入第一级光吸收阱侧壁上的衍生光吸收阱；第二种类型的光束9，经过第一级光吸收阱侧壁的若干次反射后，进入第一级光吸收阱顶部的第二级光吸收阱；第三种类型的光束10，经过第一级光吸收阱侧壁的若干次反射后，进入第一级光吸收阱侧壁的衍生吸收阱。
Claims (6)
1.一种大发散角光吸收阱，其特征在于：包括串列的N级光吸收阱，N不小于3；其中从第1级到第N-1级的光吸收阱为圆台形状腔体，且没有上下底面；第N级光吸收阱为圆锥腔体，且无下底面；第i级光吸收阱与第i+1级光吸收阱之间通过圆环紧密连接，圆环外径等于第i+1级光吸收阱下端内径，圆环内径等于第i级光吸收阱上端外径；光吸收阱腔体内壁以及圆环上表面具有黑色涂层；
在光吸收阱侧壁上分布有若干衍生光吸收阱，衍生光吸收阱内腔与光吸收阱内腔连通；所述衍生光吸收阱的中心轴线垂直于所在的光吸收阱侧壁；所述衍生光吸收阱包括串列的M级衍生光吸收阱，当M＝1时，衍生光吸收阱为圆锥腔体；当M>1时，从第1级到第M-1级的衍生光吸收阱为圆台形状腔体，且没有上下底面，第M级的衍生光吸收阱为圆锥腔体，且没有下底面，第j级衍生光吸收阱与第j+1级衍生光吸收阱之间通过圆环紧密连接，圆环外径等于第j+1级衍生光吸收阱下端内径，圆环内径等于第j级衍生光吸收阱上端外径；衍生光吸收阱腔体内壁以及圆环上表面具有黑色涂层。
2.根据权利要求1所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：第1级到第N-1级的光吸收阱中，圆台腔体高度与圆台下端外径之比为3～5:1；第N级光吸收阱中，圆锥腔体高度与圆锥下端外径之比为3～5:1。
3.根据权利要求2所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：N级光吸收阱中的圆环径向宽度为10mm～30mm。
4.根据权利要求1所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：在第1级光吸收阱侧壁上，距离第1级光吸收阱下端四分之一第1级光吸收阱圆台高度处，以180度角均匀布置两个衍生光吸收阱，或以60度角均匀布置6个衍生光吸收阱，或以90度角均匀布置4个衍生光吸收阱，或以120度均匀布置3个衍生光吸收阱。
5.根据权利要求1所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：在第1级光吸收阱侧壁上，距离第1级光吸收阱下端四分之一第1级光吸收阱圆台高度处，以及距离第1级光吸收阱下端二分之一第1级光吸收阱圆台高度处或距离第1级光吸收阱下端四分之三第1级光吸收阱圆台高度处，同时布置若干个衍生光吸收阱。
6.根据权利要求5所述一种大发散角光吸收阱，其特征在于：处于距离第1级光吸收阱下端同一高度的若干衍生光吸收阱具有相同结构。
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