CN110542025B - 一种偏光反馈系统 - Google Patents

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Abstract

一种偏光反馈系统，属于照明技术领域。系统包括激光光源、一体透镜、光纤、光源模组、检测器、控制装置；一体透镜包括耦合透镜、设于耦合透镜外侧的反馈透镜；光纤两端分别连接光源模组和面朝耦合透镜的光纤接头插芯；激光光源发射的激光依次经耦合透镜前后表面耦合入光纤接头插芯；光源模组中激光激发成白光，部分白光漫反射反向耦合至反馈透镜，反馈透镜将光线偏折并汇聚进入检测器；检测器检测偏折光能量或波长，反馈光纤正常或异常信号给控制装置，以控制激光光源工作状态。本发明使用纤内反馈方式，节约成本和人力物力，且将反馈耦合设计为一体，封装便捷。

Description

一种偏光反馈系统
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种偏光反馈系统。
背景技术
目前我们研究的激光照明系统，是利用高功率激光，在常规的廉价的通信用玻璃光纤内部传输，最后输出到远端灯具，激发光源模组。因此光线内部传输的光功率密度非常高，存在很大能量，一旦发生异常故障，光路受阻，需要立即及时关闭光源电源，切断不可控的高能量隐患。
现有技术采用两种方案，第一种，在远端光源模组端利用硅光电池等光电转换器件采集光能得到电能转换，再通过无线传输方式返回主机光电箱。无线都是433M或者2.4GISM频段，一旦现场环境中无线电频谱被严重干扰或者阻塞，整个系统就会失去保护，这相当于打仗时通信系统被敌人瘫痪。可见，无线方式存在被干扰的风险，并且传输也存在相应延迟。第二种，在已有传输光纤的基础上增加一根回光光纤，利用该回光光纤来检测远端荧光粉激发的状况。此方案的缺点：反馈需要单独设置一根光纤，成本高，会使得产品体积更大，封装更复杂，需要更多的人力物力。
发明专利CN201210063216.3公开了具有自检验功能的光纤电弧光检测装置，并具体公开了装置包括弧光探头、光纤和光电转换单元，所述弧光探头通过光纤和光电转换器连接，其中，所述弧光探头的光学窗口端与光纤之间设置有荧光材料。该发明能够克服传统的点式光纤弧光传感器在传感器自身故障的情况下可能产生的信号丢失和误操作，但无法检测到故障后自动切断电源。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种偏光反馈系统，使用纤内反馈方式，节约成本和人力物力，且将反馈耦合设计为一体，封装便捷。
本发明是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提出了一种偏光反馈系统，包括激光光源、一体透镜、光纤、光源模组、检测器、控制装置；所述一体透镜包括耦合透镜、以及设于所述耦合透镜外侧的反馈透镜；所述光纤一端连接光源模组，另一端具有面朝耦合透镜的光纤接头插芯；所述激光光源发射的激光依次经所述耦合透镜前后表面进入光纤接头插芯；所述光线通过光纤传播至所述光源模组，所述光源模组中激光激发白光，部分白光漫反射反向耦合至所述反馈透镜，所述反馈透镜将光线偏折并汇聚进入检测器；所述检测器用于检测偏折的光能量或波长，反馈光纤正常信号或异常信号给所述控制装置，以控制激光光源工作状态。
本发明使用纤内反馈的方式，出射光纤和反馈光纤共用一条光纤，相比现有技术的纤外反馈方案中需要多一根反馈光纤而言，更节约成本；其次，本发明耦合反馈一体，封装更加方便，节省人力物力。
作为优选，所述激光光源为固体激光器、气体激光器、半导体激光器中的一种。
作为优选，所述光纤为塑料光纤或玻璃光纤。
作为优选，所述一体透镜为玻璃透镜或塑料透镜。
作为优选，所述耦合透镜为具有一个异轴非球面和一个自由曲面的耦合透镜；或者为具有两个自由曲面的耦合透镜；或者为具有两个异轴非球面的耦合透镜；或者为具有两个异轴非球面和一个自由曲面的耦合透镜；或者为具有一个自由曲面和一个平面的耦合透镜。
作为优选，所述反馈透镜为具有一个或两个光学曲面的反馈透镜；所述反馈透镜面朝光纤接头插芯的光学面为平面或者球面；所述反馈透镜面朝激光光源的光学面为非球面或自由曲面。
作为优选，所述反馈透镜面朝激光光源的光学面为卵形面。
作为优选，所述反馈透镜满足下述偏光映射约束条件：
其中，为光源的配光曲线，表示光源发光面半球的空间角参数，为目标的能量分布，x,y确定了目标点在空间中的位置，表示光学算符，分别表示折射率和自由曲面；表示目标能量分布与光源配光曲线之间的映射关系；表示能量守恒关系的约束。
作为优选，所述检测器包括照度传感器或波长传感器。
作为优选，所述光纤接头插芯为由FC接头和UPC插芯构成的接头插芯，或者为由FC接头和APC插芯构成的接头插芯，或者为由LC接头和UPC插芯构成的接头插芯，或者为由LC接头和APC插芯构成的接头插芯。
本发明具有以下有益效果：
本发明一种偏光反馈系统：
(1)摆脱了电的束缚，凸显了高安全的特点。主要解决了高压环境下电线可能会漏电，以及不允许带电进入易燃易爆物储藏的室内的问题。
(2)使用纤内反馈的方式，出射光纤和反馈光纤共用一条光纤，比纤外反馈需要多一根反馈光纤更节约成本。
(3)使用偏振片的方式，使得光源传输和反馈共用一根光纤成为可能，结构设计更简单化。
(4)反馈耦合一体，封装更加方便，节省了人力物力。
附图说明
图1为本发明一种偏光反馈系统的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1，本发明一种偏光反馈系统，包括激光光源5、一体透镜、光纤、光源模组1、检测器4、控制装置6。所述一体透镜包括耦合透镜、以及设于所述耦合透镜外侧的反馈透镜32。所述光纤2一端连接光源模组1，另一端具有面朝所述耦合透镜31的光纤接头插芯2。所述激光光源5发射的激光依次经所述耦合透镜前后表面33、31进入光纤接头插芯2，所述光线通过光纤传播至所述光源模组，所述光源模组1中激光激发白光，部分白光漫反射反向耦合至所述反馈透镜32，所述反馈透镜32将光线偏折并汇聚进入检测器4，所述检测器用于检测偏折的光能量或波长，反馈光纤正常或异常信号给所述控制装置，以控制激光光源工作状态。
所述激光光源为固体激光器、气体激光器、半导体激光器中的一种。
所述光纤为塑料光纤或玻璃光纤。
所述一体透镜为所述耦合透镜和所述反馈透镜32构成的二合一机构。所述一体透镜为玻璃透镜或塑料透镜。
所述耦合透镜为具有一个异轴非球面和一个自由曲面的耦合透镜，如耦合透镜的前表面为异轴非球面，后表面为自由曲面。或者，所述耦合透镜为具有两个自由曲面的耦合透镜，如前后表面均为自由曲面。或者，所述耦合透镜为具有两个异轴非球面的耦合透镜，如前后表面均为异轴非球面。或者，所述耦合透镜为具有两个异轴非球面和一个自由曲面的耦合透镜，如耦合透镜的前表面为两个异轴非球面，后表面为一个自由曲面；或者，所述耦合透镜为具有一个自由曲面和一个平面的耦合透镜，如耦合透镜的前表面为一个自由曲面，后表面为一个平面。所述耦合透镜不限于上述几种情况。
所述反馈透镜为具有一个或两个光学曲面的反馈透镜；所述反馈透镜面朝光纤接头插芯的光学面为平面或者球面；所述反馈透镜面朝激光光源的光学面为非球面或自由曲面。优选地，所述反馈透镜面朝激光光源的光学面为卵形面。所述卵形面是一类有显明几何特征的紧致闭曲面。
所述反馈透镜满足下述偏光映射约束条件：
其中，为光源的配光曲线，表示光源发光面半球的空间角参数，为目标的能量分布，x,y确定了目标点在空间中的位置，表示光学算符，分别表示折射率和自由曲面。根据实际映射关系，选择非成像光学中ODE、PDE、剪裁法、流线法、SQM、SMS方法中的一种求方程组数值解。自由曲面按照张量积，多项式插值，样条曲面方法中的一种构造生成。
所述检测器包括照度传感器或波长传感器。当检测到反射的光能量正常时，则光源正常工作；当检测到反射的光能量超过正常值时，则认为反射回来的光能量异常，则证明光纤发生异常故障，反馈光纤异常信号给控制装置11，控制装置控制激光光源5断电。当检测到反射的光波长峰值正常时，则光源正常工作；当检测到反射的光波长峰值超过正常值时，则认为反射回来的光线异常，反馈异常信号给控制装置11，控制装置控制激光光源12断电。
所述光纤接头插芯4已经做了光纤对准设计，使得耦合进光纤接头插芯的光线在纤芯中心轴处汇聚成一条焦线。所述光纤接头插芯为由FC接头和UPC插芯构成的接头插芯，或者为由FC接头和APC插芯构成的接头插芯，或者为由LC接头和UPC插芯构成的接头插芯，或者为由LC接头和APC插芯构成的接头插芯，或者为其他接头插芯。
所述控制模块6为光电箱，用于处理检测设备发送来的检测信号，并根据处理后的信号发送逻辑命令给激光光源，用以控制激光光源的通断电工作。所述检测器与所述控制模块之间电连接或无线连接。
以激光照明反馈为例。激光光源5发射激光依次经过一体透镜的耦合透镜的前后表面进入光纤接头插芯。激光照射在光源模组1上的荧光粉，激发荧光粉反射反向耦合至所述反馈透镜32，所述反馈透镜32将光线偏折并汇聚进入检测器4，如ALS环境光检测传感器，检测反射回来的白光能量，以此来判断光纤是否发生异常故障。若反射白光能量异常，检测器4将信号反馈到控制激光光源的控制模块6，从而控制激光，实现及时的断电保护。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (8)

1.一种偏光反馈系统，其特征在于，包括激光光源、一体透镜、光纤、光源模组、检测器、控制装置；所述一体透镜包括耦合透镜、以及设于所述耦合透镜外侧的反馈透镜；所述光纤一端连接光源模组，另一端具有面朝耦合透镜的光纤接头插芯；所述激光光源发射的激光依次经所述耦合透镜前后表面进入光纤接头插芯；所述激光通过光纤传播至所述光源模组，所述光源模组中激光激发白光，部分白光漫反射反向耦合至所述反馈透镜，所述反馈透镜将光线偏折并汇聚进入检测器；所述检测器用于检测偏折的光能量或波长，反馈光纤正常信号或异常信号给所述控制装置，以控制激光光源工作状态；所述耦合透镜为具有一个异轴非球面和一个自由曲面的耦合透镜；或者为具有两个自由曲面的耦合透镜；或者为具有两个异轴非球面的耦合透镜；或者为具有两个异轴非球面和一个自由曲面的耦合透镜；或者为具有一个自由曲面和一个平面的耦合透镜；所述反馈透镜为具有一个或两个光学曲面的反馈透镜；所述反馈透镜面朝光纤接头插芯的光学面为平面或者球面；所述反馈透镜面朝激光光源的光学面为非球面或自由曲面。
2.根据权利要求1所述的一种偏光反馈系统，其特征在于，所述激光光源为固体激光器、气体激光器、半导体激光器中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种偏光反馈系统，其特征在于，所述光纤为塑料光纤或玻璃光纤。
4.根据权利要求1所述的一种偏光反馈系统，其特征在于，所述一体透镜为玻璃透镜或塑料透镜。
5.根据权利要求1所述的一种偏光反馈系统，其特征在于，所述反馈透镜面朝激光光源的光学面为卵形面。
6.根据权利要求1所述的一种偏光反馈系统，其特征在于，所述反馈透镜满足下述偏光映射约束条件：
其中，为光源的配光曲线，/>表示光源发光面半球的空间角参数，/>为目标的能量分布，x,y确定了目标点在空间中的位置，/>表示光学算符，/>分别表示折射率和自由曲面； />表示目标能量分布与光源配光曲线之间的映射关系； />表示能量守恒关系的约束。
7.根据权利要求1所述的一种偏光反馈系统，其特征在于，所述检测器包括照度传感器或波长传感器。
8.根据权利要求1所述的一种偏光反馈系统，其特征在于，所述光纤接头插芯为由FC接头和UPC插芯构成的接头插芯，或者为由FC接头和APC插芯构成的接头插芯，或者为由LC接头和UPC插芯构成的接头插芯，或者为由LC接头和APC插芯构成的接头插芯。
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