CN107942500B - 一种激光小型化能量叠加系统 - Google Patents

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Abstract

一种激光小型化能量叠加系统，包括激光源、凸透镜和反射板组成，所述的凸透镜包括第一凸透镜和第二凸透镜，第一凸透镜的直径R大于第二凸透镜的直径r，所述的反射板包括第一反射板、第二反射板、第三反射板和第四反射板，第一凸透镜和第二凸透镜设置在第一反射板和第二反射板之间，第一凸透镜和第二凸透镜的焦点在同一条直线上，该直线分别与第一反射板和第二反射板相交，第一反射板分别与第二反射板和第四反射板垂直，第二反射板与第三反射板垂直，所述的第一反射板与第三反射板平行，第二反射板与第四反射板平行。本发明实现了激光能量叠加的小型化。

Description

一种激光小型化能量叠加系统
技术领域
本发明属于光学能量叠加领域，具体涉及一种光线回转叠加技术以及实现方法。
背景技术
目前光学领域，光学技术能量得加基本上都是一组或者一大组光线进行聚焦一点实现能量得加，这样有个弊端为了获得高额能量，必须要用庞大的激光发射器。无法实现小型化能量叠加。
发明内容
本发明的目的是解决上述能量发射器过大，而提出的一种激光小型化能量叠加系统，本发明实现了激光能量叠加的小型化。本发明中，激光源发出平行收束透镜光点与焦点所在直线的平行光束，该光束在收束透镜与反射板之间通过折射反射360度回转叠加能量。
一种激光小型化能量叠加系统，其特征在于，包括激光源、凸透镜和反射板，所述的凸透镜包括第一凸透镜和第二凸透镜，第一凸透镜的直径R大于第二凸透镜的直径r，所述的反射板包括第一反射板、第二反射板、第三反射板和第四反射板，第一凸透镜和第二凸透镜设置在第一反射板和第二反射板之间，第一凸透镜和第二凸透镜的焦点在同一条直线上，该直线分别与第一反射板和第二反射板相交，第一反射板分别与第二反射板和第四反射板垂直，第二反射板与第三反射板垂直，所述的第一反射板与第三反射板平行，第二反射板与第四反射板平行；激光源发出一束光平行第一凸透镜和第二凸透镜的焦点所在的直线，光束在第一凸透镜上，第一凸透镜进行反射后将该光束进行收束后，再射到第二凸透镜上，光束在第二凸透镜经过反射与激光源发出时的光束平行，该光束再第一反射板、第二反射板、第三反射板到第四反射板进行反射，第四反射板射出的反射光再到射回到第一凸透镜，该光束在凸透镜和反射板之间360回转收束叠加能量。
优选的，所述的第二凸透镜可为凹透镜，所述的第一凸透镜的焦点与凹透镜的焦点在同一条直线上，所述的第一凸透镜的直径R大于凹透镜直径r3。
优选的，所述的第一反射板和第四反射板可为凹面镜，所述的凸透镜为第三凸透镜，所述凹面镜的焦点与第三凸透镜的焦点在同一条直线上。
本发明的有益效果在于，实现了激光能量叠加的小型化，而且这套能量叠加技术理念在光束多次叠加下能把激光能量叠加到很大。实现一条或一束激光，经过透镜，面镜，反射板实现光线回路不溢出，达到以时间换能量的目的，这套系统能将光线多次叠加，能量有限次叠加，得到超高温，超聚合光束。
附图说明
图1是本发明凸透镜与平面镜组合设计的收束范围光路图。
图2是本发明凸透镜与平面镜组合设计的收束范围光路图。
图3是本发明凸透镜与平面镜组合设计的收束范围光路图。
图4是本发明凸透镜与六块平面镜组合设计的收束范围光路图。
图5是本发明透镜为凸透镜与凹透镜组合设计的收束范围光路图。
图6是本发明凸透镜与凹面镜组合设计的收束范围光路图。
图7是本发明无反射板设计的收束范围光路图。
图8是本发明收束回转光路图。
图9是本发明透镜对焦光路图。
图10是本发明回转偏移量光路图。
图11是本发明回转偏移量递推表。
图中：1-第一凸透镜，2-第二凸透镜，3-第一反射板，4-第二反射板，5-第三反射板，6-第四反射板，7-凹透镜，8-第三凸透镜，9-凹面镜。
具体实施方式
本发明中，激光源发出平行收束透镜光点与焦点所在直线的平行光束，该光束在收束透镜与反射板之间通过折射反射360度回转叠加能量。下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例一：
本发明中的反射板可以是平面反射板。
如图1到3所示，一种激光小型化能量叠加系统，其特征在于，包括激光源、凸透镜和反射板，所述的凸透镜包括第一凸透镜1和第二凸透镜2，第一凸透镜1的直径R大于第二凸透镜2的直径r，所述的反射板包括第一反射板3、第二反射板4、第三反射板5和第四反射板6，第一凸透镜1和第二凸透镜2设置在第一反射板3和第二反射板4之间，第一凸透镜1和第二凸透镜2的焦点在同一条直线上，该直线分别与第一反射板3和第二反射板3相交形成夹角，第一反射板3分别与第二反射板4和第四反射板6垂直，第二反射板4与第三反射板5垂直，所述的第一反射板3与第三反射板5平行，第二反射板4与第四反射板6平行；激光源发出一束光平行第一凸透镜1和第二凸透镜2的焦点所在的直线，光束在第一凸透镜1上，第一凸透镜1进行反射后将该光束进行收束后，再射到第二凸透镜2上，光束在第二凸透镜2经过反射与激光源发出时的光束平行，该光束再第一反射板3、第二反射板4、第三反射板5到第四反射板6进行反射，第四反射板6射出的反射光再到射回到第一凸透镜1，光束在镜子与透镜之间360度回转，经过多次的回转收束，最终无限接近或者汇成一条线，实现光线回转一次能量叠加一次，回转n次能量得加n次的，最终获得超高能量聚合光束。
图中，N为激光源，R为第一凸透镜1的直径，r为第二凸透镜2的直径，S为入射激光可用范围。
入射激光的可用范围：S＝R-r。
激光回转收束范围＝第二凸透镜直径r。
如图1到3所示，本发明中第一凸透镜1和第二凸透镜2的焦点在同一条直线上，该直线分别与第一反射板3和第二反射板3相交形成夹角，形成的夹角的取值范围为[0°，90°]。
实施例二：
如图4所示，本发明中反射板的数量不是受限制，反射板的数量可以增加，也可以减少，但是必须保证：激光源发出平行收束透镜光点与焦点所在直线的平行光束，该光束在收束透镜与反射板之间通过折射反射360度回转叠加能量。本实施例是反射板为六块的设计。
一种激光小型化能量叠加系统，其特征在于，包括激光源、凸透镜和反射板，所述的凸透镜为第一凸透镜1，第一凸透镜1的直径R大于第二凸透镜2的直径r，所述的反射板设有六块，第一凸透镜1和第二凸透镜2设置在第一反射板3和第二反射板4之间，第一凸透镜1和第二凸透镜2的焦点在同一条直线上，该直线分别与第一反射板3和第二反射板3相交形成夹角，第一反射板3分别与第二反射板4和第四反射板6垂直，第二反射板4与第三反射板5垂直，所述的第一反射板3与第三反射板5平行，第二反射板4与第四反射板6平行；激光源发出一束光平行第一凸透镜1和第二凸透镜2的焦点所在的直线，光束在第一凸透镜1上，第一凸透镜1进行反射后将该光束进行收束后，再射到第二凸透镜2上，光束在第二凸透镜2经过反射与激光源发出时的光束平行，该光束再第一反射板3、第二反射板4、第三反射板5到第四反射板6进行反射，第四反射板6射出的反射光再到射回到第一凸透镜1，光束在镜子与透镜之间无限回转，永不溢出，经过多次的回转收束，最终无限接近或者汇成一条线，实现光线回转一次能量叠加一次，回转n次能量得加n次的，最终获得超高能量聚合光束。
实施例三：
本发明中凸透镜可以是凹透镜。
如图5所示，一种激光小型化能量叠加系统，其特征在于，包括激光源、凸透镜、凹透镜7和反射板，所述的凸透镜为第一凸透镜1，所述的反射板包括第一反射板3、第二反射板4、第三反射板5和第四反射板6，第一凸透镜1和凹透镜7设置在第一反射板3和第二反射板4之间，第一凸透镜1和凹透镜7的焦点在同一条直线上，该直线分别与第一反射板3和第二反射板3相交形成夹角，第一反射板3分别与第二反射板4和第四反射板6垂直，第二反射板4与第三反射板5垂直，所述的第一反射板3与第三反射板5平行，第二反射板4与第四反射板6平行；激光源发出一束光平行第一凸透镜1和凹透镜7的焦点所在的直线，光束在第一凸透镜1上，第一凸透镜1进行反射后将该光束进行收束后，再射到凹透镜7上，光束经过凹透镜7后与激光源发出光束平行，该光束在第一反射板3、第二反射板4、第三反射板5到第四反射板6进行反射，第四反射板6射出的反射光再到射回到第一凸透镜1，光束在镜子与透镜之间无限回转，永不溢出，经过多次的回转收束，最终无限接近或者汇成一条线，实现光线回转一次能量叠加一次，回转n次能量得加n次的，最终获得超高能量聚合光束。
如图5所示，所述的第二凸透镜2可为凹透镜7，所述的第一凸透镜1的焦点与凹透镜7的焦点在同一条直线上，所述的第一凸透镜1的直径R大于凹透镜直径r3。
图5中，N为激光源，R为第一凸透镜1的直径，r3为凹透镜7的直径，S为入射激光可用范围。
入射激光的可用范围：S＝R-r3.
激光回转收束范围＝凹透镜直径r3。
实施例四：
本发明中反射板可为凹面镜，发明中凸透镜也可以只设有一块，同时本发明的反射板的数量不受限制。
一种激光小型化能量叠加系统，其特征在于，包括激光源、凸透镜、反射板，所述的凸透镜为第三凸透镜8，所述的反射板包括凹面镜9、第二反射板4、和第三反射板5，所述凹面镜9的焦点与第三凸透镜8的焦点在同一条直线上，该直线与第二反射板4相交产生夹角，激光源发出一束光平行凹面镜9和第三凸透镜8的焦点所在直线的光束，该光束在凹面镜9上反射后，反射到第三凸透镜8进行收束，该光束在第三凸透镜8折射收束后，变成平行于凹面镜9和第三凸透镜8的焦点所在直线的光束，该光束依次经过第二反射板4、第三反射板5和凹面镜9，凹面镜9再将该光束反射到第三凸透镜8，光束在镜子与透镜之间360度无限回转，永不溢出，经过多次的回转收束，最终无限接近或者汇成一条线，实现光线回转一次能量叠加一次，回转n次能量得加n次的，最终获得超高能量聚合光束。
如图6所示，所述的第一反射板3和第四反射板6可为凹面镜9，所述的凸透镜为第三凸透镜8，所述凹面镜的焦点与第三凸透镜8的焦点在同一条直线上。
图6中，N为激光源，R1为凹面镜9的直径，r4为第三凸透镜8的直径，S1、S2为入射激光可用范围。
入射激光的可用范围：S1+S2＝R1-2r4.
激光回转收束范围＝凹透镜直径r4。
收束原理：平行激光，通过光线反射，反射最终形成回转线路，实现激光回转收束，达到激光能量收束叠加。
实施例五：
如图7所示，本发明中反射板的数量不是受限制，反射板的数量可以增加，也可以减少，也可以不设置反射板，但是必须保证：激光源发出平行收束透镜光点与焦点所在直线的平行光束，该光束在收束透镜与反射板之间通过折射反射360度回转叠加能量。本实施例为办发明不设反射板的设计。
一种激光小型化能量叠加系统，其特征在于，包括激光源、凸透镜和光棱镜，激光源发出一束光平行凸透镜光心与焦点所在直线的光束，光束在凸透镜进行反射，凸透镜对将该光束进行收束，收束后该光束再射到光棱镜上，该光束在多个光棱镜上进行折射后回到凸透镜，该光束在光棱镜折射后射向凸透镜的光束平行于凸透镜光心与焦点所在直线；光束在镜子与透镜之间360度无限回转，永不溢出，经过多次的回转收束，最终无限接近或者汇成一条线，实现光线回转一次能量叠加一次，回转n次能量得加n次的，最终获得超高能量聚合光束。
如图8所示，L1为第一凸透镜1的折损量，L2为第二凸透镜2的折损量，L3为反射板的折损量，A为激光从发射到回转再到折损消失所能回转的次数，E为激光的光子能量；
激光回转次数公式：
Figure GDA0002407762180000071
回转次数＝光子能量/激光每次回转的折损量总和，所以激光在能量回转收束器中被多次收束，最后得到超聚合激光束。
如图9所示，本发明的收束位移运算公式：
Figure GDA0002407762180000081
第一凸透镜1和第二凸透镜2距离对照公式与大小透镜曲率对照公式：
第一凸透镜1的焦距F>第二凸透镜2的焦距f，
Figure GDA0002407762180000082
若透镜材料相同，反射率相同，左右曲率相同的情况下，可以推出如下对照公式：
Figure GDA0002407762180000083
R1＝R2＝R
N＝n
r1＝r2＝r
Figure GDA0002407762180000084
如图10所示，R为第一凸透镜1的直径，r为第二凸透镜2的直径，A为第一凸透镜1入射光线偏移量，M为第二凸透镜2入射光线偏移量，n为回转次数。
R>r,偏移量公式：
Figure GDA0002407762180000085
图11中，第一凸透镜1为大凸透镜，第二凸透镜2为小凸透镜。
本发明的有益效果在于，实现了激光能量叠加的小型化，而且这套能量叠加技术理念在光束多次叠加下能把激光能量叠加到很大。实现一条或一束激光，经过透镜，面镜，反射板实现光线回路不溢出，达到以时间换能量的目的，这套系统能将光线多次叠加，能量有限次叠加，得到超高温，超聚合光束。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种激光小型化能量叠加系统，其特征在于，包括激光源、凸透镜和反射板，所述的凸透镜包括第一凸透镜和第二凸透镜，第一凸透镜的直径R大于第二凸透镜的直径r，所述的反射板包括第一反射板、第二反射板、第三反射板和第四反射板，第一凸透镜和第二凸透镜设置在第一反射板和第二反射板之间，第一凸透镜和第二凸透镜的焦点在同一条直线上，该直线分别与第一反射板和第二反射板相交，第一反射板分别与第二反射板和第四反射板垂直，第二反射板与第三反射板垂直，所述的第一反射板与第三反射板平行，第二反射板与第四反射板平行；激光源发出一束光平行第一凸透镜和第二凸透镜的焦点所在的直线，光束在第一凸透镜上，第一凸透镜进行反射后将该光束进行收束后，再射到第二凸透镜上，光束在第二凸透镜经过反射与激光源发出时的光束平行，该光束再第一反射板、第二反射板、第三反射板到第四反射板进行反射，第四反射板射出的反射光再到射回到第一凸透镜，该光束在凸透镜和反射板之间360回转收束叠加能量。
2.根据权利要求1所述的一种激光小型化能量叠加系统，其特征在于,所述的第二凸透镜可为凹透镜，所述的第一凸透镜的焦点与凹透镜的焦点在同一条直线上，所述的第一凸透镜的直径R大于凹透镜直径r3。
3.根据权利要求1所述的一种激光小型化能量叠加系统，其特征在于，所述的第一反射板和第四反射板可为凹面镜，所述的凸透镜为第三凸透镜，所述凹面镜的焦点与第三凸透镜的焦点在同一条直线上。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1136719A (zh) * 1995-05-22 1996-11-27 柳尚青 只输入式封闭环型光学腔及其应用
CN1155094A (zh) * 1995-11-21 1997-07-23 柳尚青 可储存单向运行光束的无源环型光学腔及其应用
EP1322006B1 (en) * 2001-12-21 2009-08-26 Avago Technologies Fiber IP (Singapore) Pte. Ltd. Apparatus for detecting wavelength drift and method therefor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5703710A (en) * 1994-09-09 1997-12-30 Deacon Research Method for manipulating optical energy using poled structure
US6172823B1 (en) * 1997-10-21 2001-01-09 Trustees Of Princeton University Mode matching for cavity ring-down spectroscopy based upon Brewster's angle prism retroreflectors
CN200989883Y (zh) * 2006-12-22 2007-12-12 中国科学院大连化学物理研究所 一种光声喇曼光谱检测器
WO2013131788A2 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Tyco Electronics Raychem Bvba Splice enclosure with storage tray

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1136719A (zh) * 1995-05-22 1996-11-27 柳尚青 只输入式封闭环型光学腔及其应用
CN1155094A (zh) * 1995-11-21 1997-07-23 柳尚青 可储存单向运行光束的无源环型光学腔及其应用
EP1322006B1 (en) * 2001-12-21 2009-08-26 Avago Technologies Fiber IP (Singapore) Pte. Ltd. Apparatus for detecting wavelength drift and method therefor

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