CN110687048A - 一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吸收池领域，具体的说是所述一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，包括带有进气孔和出气孔的环形平面镜光学多通池吸收池体，以及置于多通吸收池池体的镀有高反射膜的平面镜，反射率高于98％。特别是第一平面镜、第二平面反射镜与第三平面镜分别与多通池吸收池体的三端密闭连接，使得光线能够在吸收池体内形成闭环回路。第一平面反射镜带有入射光孔，第二平面反射镜带有出射光孔，透镜位于第一平面镜与第二平面镜之间，透镜位于第三平面镜与第二平面镜之间。环形光学多通池结构紧凑，极大的降低了光学多通池成本，可以广泛地应用于大气温室气体(甲烷，二氧化碳，水)浓度的检测。

Description

一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池
技术领域
本发明涉及吸收池领域，具体的说是一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池。
背景技术
光学多通吸收池作为一种高灵敏度光学仪器，在激光光学、高分辨激光吸收光谱学获得广泛应用，光线在多通池紧凑的体积内多次反射形成稳定的光场分布实现长光程，以此提高探测的灵敏度与检测极限。
目前，常见的光学多通池如欧洲发明专利申请EP 2375237 AI于2011年10月12日公开的一种采用球面反射镜的Herriot多通吸收池及办法。该发明专利申请文件提及的多通吸收池由带进气孔、出气孔的吸收池体，以及位于吸收池体两端的平面镜构成，其中，两个平凹面镜的凹面相向放置，平凹面镜凹面上镀有反射膜，平面镜的边缘透光孔；探测时，通过调节两个平面镜的间距与倾角，实现光线不同反射次数，得到不同的吸收光程。这种光学多通吸收池虽然可以实现长吸收光程，却存在着不足之处：当吸收池的腔长一定时，由于激光光斑间的干涉效应，有效光程也趋向于定值，为了获取更好的光程，只能增加腔长或者反射镜尺寸，但是这样会极大的增加光学多通池的体积、重量和成本，这些不利的因素限制了光学多通池的应用，因此，针对上述问题提出一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明提供了一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，包括带有进气孔和出气孔的环形多通吸收池池体，所述环形多通吸收池池体的三个端面设置带有高反射镀膜层的第一平面镜、第二平面镜与第三平面镜，且所述第一平面镜与第三平面镜之间安装第一透镜，且所述第一平面镜与第二平面镜之间安装第二透镜；三个平面镜与两个透镜使得光线形成闭环回路；所述反射镜分别为第一平面镜、第二平面镜与第三平面镜，所述第一平面镜、第二平面镜与第三平面镜分别置于环形吸收池池体的三个端面，形成光线的闭合回路。
具体的，所述第一平面镜、第二平面镜分别带有进光孔与出光孔。
具体的，所述进光孔与出光孔之间连线穿过所述第一透镜的中心处。
具体的，所述环形多通吸收池池体分别带有进气孔与出气孔，且所述进气孔与出气孔位于两边，且所述进气孔、出气孔在所述环形多通吸收池池体上的高度相同。
具体的，所述第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜，平面镜镜片之间的夹角均为60 °。
具体的，所述第二透镜的中心分别位于第一平面镜中心与第二平面镜中心连线上。
具体的，激光束射向所述进光孔，激光束通过第三平面镜的进光孔进入环形多通吸收池池体内部，然后经过第一透镜汇聚，激光束汇聚到第一平面镜上，然后第一平面镜反射，经过第二透镜汇聚，将激光束反射到第二平面镜上，然后第二平面镜反射，最后将激光束反射到第三平面镜上，激光束在环形腔内多次反射，形成稳定的光场分布，最后从出射孔射出。
本发明的有益效果：
(1)本发明相对于传统的多通池，由于多元件多通池的热透镜效应，环形多通池腔热稳定性有了很大的提高，使得光学多通池能够满足极端温度条件下的测量需求。
(2)本发明激光束通过第三平面镜的进光孔进入环形多通吸收池池体内部，然后经过第一透镜汇聚，激光束汇聚到第一平面镜上，然后第一平面镜反射，经过第二透镜汇聚，将激光束汇聚到第二平面镜上，经过第二平面镜的反射，最后将激光束反射到第三平面镜上，激光束在环形腔内多次反射，形成稳定的光场分布，使吸收池能够适用于极端的温度条件下进行使用，保证在工作时的稳定性和使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明提供的一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池的一种较佳实施例的结构示意图；
图2为图1所示的整体结构示意图；
图3为图1所示的整体结构后视图；
图4为本发明第一平面镜光斑分布示意图；
图5为本发明第二平面镜光斑分布示意图；
图6为本发明第三平面镜光斑分布示意图；
图7为本发明第一透镜光斑分布示意图；
图8为本发明第二透镜光斑分布示意图。
图中：1、进气孔，2、出气孔，3、第一平面镜，4、第二平面镜，5、第三平面镜， 6、入射光孔，7、出射孔，8、第一透镜，9、第二透镜，10、环形多通吸收池池体。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图8所示，本发明所述的一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，包括带有进气孔1和出气孔2的环形多通吸收池池体10，所述环形多通吸收池池体10的三个端面设置带有高反射镀膜层的第一平面镜3、第二平面镜4与第三平面镜5，且所述第一平面镜3与第三平面镜5之间安装第一透镜8，且所述第一平面镜3与第二平面镜4之间安装第二透镜9；三个平面镜与两个透镜使得光线形成闭环回路；所述反射镜分别为第一平面镜3、第二平面镜4与第三平面镜5，所述第一平面镜3、第二平面镜4与第三平面镜5 分别置于环形吸收池池体的三个端面，形成光线的闭合回路。
具体的，所述第一平面镜3、第二平面镜5分别带有进光孔6与出光孔7。
具体的，所述进光孔6与出光孔7之间连线穿过所述第一透镜8的中心处。
具体的，所述环形多通吸收池池体10分别带有进气孔1与出气孔2，且所述进气孔1与出气孔2位于两边，且所述进气孔1、出气孔2在所述环形多通吸收池池体10上的高度相同。
具体的，所述第一平面镜3、第二平面镜4、第三平面镜5，平面镜镜片之间的夹角均为60°。
具体的，所述第二透镜9的中心分别位于第一平面镜3中心与第二平面镜4中心连线上。
具体的，激光束射向所述进光孔6，激光束通过第三平面镜5的进光孔6进入环形多通吸收池池体10内部，然后经过第一透镜8汇聚，激光束汇聚到第一平面镜3上，然后第一平面镜3反射，经过第二透镜9汇聚，将激光束汇聚到第二平面镜4上，，然后第二平面镜4反射，最后将激光束反射到第三平面镜5上，激光束在环形腔内多次反射，形成稳定的光场分布，最后从出射孔7射出。
本发明提供的一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池的工作原理如下：
在工作时，先根据所需光程要求将多通吸收池安装在需要使用的地方，光斑在内部分布如图2，3，4，5，6，7所示，再有进气孔1和出气孔2通入待测气体后。激光束射向入射光孔6，该激光束通过第三平面镜5入射孔6进入吸收池体，然后经过第一透镜8汇聚，激光束汇聚到第一平面镜3上，然后第一平面镜3反射，经过第二透镜9汇聚，将激光束反射到第二平面镜4上，然后第二平面镜4反射，最后将激光束反射到第三平面镜5 上激光束在环形腔内多次反射，形成稳定的光场分布，最后从出射孔7射出，从而实现了环形平面镜多通吸收池对于有效吸收光程的增加。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，包括带有进气孔(1)和出气孔(2)的环形多通吸收池池体(10)，其特征在于：所述环形多通吸收池池体(10)的三个端面设置带有高反射镀膜层的第一平面镜(3)、第二平面镜(4)与第三平面镜(5)，且所述第一平面镜(3)与第三平面镜(5)之间安装第一透镜(8)，且所述第一平面镜(3)与第二平面镜(4)之间安装第二透镜(9)；三个平面镜与两个透镜使得光线形成闭环回路；所述反射镜分别为第一平面镜(3)、第二平面镜(4)与第三平面镜(5)，所述第一平面镜(3)、第二平面镜(4)与第三平面镜(5)分别置于环形吸收池池体的三个端面，形成光线的闭合回路。
2.根据权利要求1所述的一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，其特征在于：所述第一平面镜(3)、第二平面镜(5)分别带有进光孔(6)与出光孔(7)。
3.根据权利要求2所述的一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，其特征在于：所述进光孔(6)与出光孔(7)之间连线穿过所述第一透镜(8)的中心处。
4.根据权利要求1所述的一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，其特征在于：所述环形多通吸收池池体(10)分别带有进气孔(1)与出气孔(2)，且所述进气孔(1)与出气孔(2)位于两边，且所述进气孔(1)、出气孔(2)在所述环形多通吸收池池体(10)上的高度相同。
5.根据权利要求1所述的一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，其特征在于：所述第一平面镜(3)、第二平面镜(4)、第三平面镜(5)，平面镜镜片之间的夹角均为60°。
6.根据权利要求1所述的一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，其特征在于：所述第二透镜(9)的中心分别位于第一平面镜(3)中心与第二平面镜(4)中心连线上。
7.根据权利要求3所述的一种新型多元件环形平面镜光学多通吸收池，其特征在于：激光束射向所述进光孔(6)，激光束通过第三平面镜(5)的进光孔(6)进入环形多通吸收池池体(10)内部，然后经过第一透镜(8)汇聚，激光束汇聚到第一平面镜(3)上，然后第一平面镜(3)反射，经过第二透镜(9)汇聚，将激光束反射到第二平面镜(4)上，然后第二平面镜(3)反射，最后将激光束反射到第三平面镜(5)上，激光束在环形腔内多次反射，形成稳定的光场分布，最后从出射孔(7)射出。
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