CN117031744A - 一种基于石英圆管的成像光学系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阴影成像技术领域，特别涉及一种基于石英圆管的成像光学系统和方法。本发明实施例提供了一种基于石英圆管的成像光学系统，包括成像子系统，所述成像子系统沿光的传播方向依次包括光源、准直镜组、第一柱面单元、石英圆管、第二柱面单元、会聚镜组和接收装置；其中，所述第一柱面单元包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分所述石英圆管的弯曲方向一致的柱面镜，所述第二柱面单元包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分所述石英圆管的弯曲方向一致的柱面镜。本发明实施例提供了一种基于石英圆管的成像光学系统和方法，能够在石英圆管内产生平行光。

Description

一种基于石英圆管的成像光学系统和方法

技术领域

本发明涉及阴影成像技术领域，特别涉及一种基于石英圆管的成像光学系统和方法。

背景技术

流动显示是空气动力学、爆炸与冲击、燃烧与化学反应等很多研究领域中一种重要的测试技术之一，通过流动显示可以获得测试流场的密度变化情况以及模型的投影姿态位置等，为试验研究提供重要的图像数据。

相关技术中，流动显示方法主要为平行光阴影成像方法。在对连续爆轰发动机流动机理现象开展深入研究时，需要对石英圆管内的连续爆炸波进行观测。但是，由于石英圆管的存在，难以在石英圆管内产生平行光。

因此，针对上述问题，急需一种能够在石英圆管内产生平行光的成像光学系统和方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于石英圆管的成像光学系统和方法，能够在石英圆管内产生平行光。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于石英圆管的成像光学系统，包括成像子系统，所述成像子系统沿光的传播方向依次包括光源、准直镜组、第一柱面单元、石英圆管、第二柱面单元、会聚镜组和接收装置；其中，所述第一柱面单元包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分所述石英圆管的弯曲方向一致的柱面镜，所述第二柱面单元包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分所述石英圆管的弯曲方向一致的柱面镜；

所述光源用于发射光线，所述准直镜组用于将所述光源发射的光线整形为平行光束，所述第一柱面单元用于将所述准直镜组形成的平行光束沿所述第一柱面单元的弯曲方向整形，使整形后的光束进入石英圆管后仍然为平行光束，所述第二柱面单元用于将所述石英圆管中穿出的非平行光整形为平行光，所述会聚镜组用于将所述第二柱面单元整形的平行光束会聚至所述接收装置。

在一种可能的设计中，所述第一柱面单元沿光路方向依次包括第一柱面镜和第二柱面镜，所述第一柱面镜包括靠近所述准直镜组的第一外曲面和远离所述准直镜组的第一内曲面，所述第二柱面镜包括靠近所述第一柱面镜的第二外曲面和远离所述第一柱面镜的第二内曲面，所述第二内曲面与所述石英圆管的外表面贴合；

所述第一外曲面、所述第一内曲面、所述第二外曲面的曲率通过如下方式确定：

根据所述石英圆管的厚度和尺寸确定所述第二外曲面的曲率，使经过所述第二柱面镜和所述石英圆管的光沿所述第二柱面弯曲方向的反方向发散；

根据所述第二柱面镜和所述石英圆管发散光的程度确定所述第一外曲面的曲率和所述第一内曲面的曲率，使经过第一柱面镜的光沿其弯曲方向会聚，且会聚的程度和所述第二柱面镜、所述石英圆管发散光的程度相同。

在一种可能的设计中，所述第一柱面镜和所述第二柱面镜设置不同的折射率以矫正像差。

在一种可能的设计中，所述第二柱面单元沿光路方向依次包括第三柱面镜和第四柱面镜，所述第三柱面镜包括靠近所述第四柱面镜的第三外曲面和远离所述第四柱面镜的第三内曲面，所述第三内曲面与所述石英圆管的外表面贴合，所述第四柱面镜包括靠近所述会聚镜组的第四外曲面和远离所述会聚镜组的第四内曲面；

所述第三外曲面、所述第四内曲面、所述第四外曲面的曲率通过如下方式确定：

根据所述石英圆管的厚度和尺寸确定所述第三外曲面的曲率，使所述石英圆管内的光依次穿过所述石英圆管和所述第三柱面镜后沿所述第三柱面镜弯曲的反方向发散；

根据所述第三柱面镜和所述石英圆管发散光的程度确定所述第四外曲面的曲率和所述第四内曲面的曲率，使经过第四柱面镜的光沿其弯曲方向会聚，且会聚的程度和所述第三柱面镜、所述石英圆管发散光的程度相同。

在一种可能的设计中，所述准直镜组包括准直单元和第一矫正单元，所述第一矫正单元为平面透镜，所述准直单元和所述第一矫正单元设置不同的折射率以矫正像差。

在一种可能的设计中，所述会聚镜组包括会聚单元和第二矫正单元，所述第二矫正单元为平面透镜，所述会聚单元和所述第二矫正单元设置不同的折射率以矫正像差。

在一种可能的设计中，包括两组光轴正交的所述成像子系统。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于石英圆管的成像光学方法，基于上述中任一成像光学系统；

所述方法包括：

利用所述光源发射光线；

利用所述准直镜组将所述光源发射的光线整形为平行光束；

利用所述第一柱面单元将所述准直镜组形成的平行光束沿所述第一柱面单元的弯曲方向整形，使整形后的光束进入石英圆管后仍然为平行光束；

利用所述第二柱面单元将所述石英圆管中穿出的非平行光整形为平行光；

利用所述会聚镜组将所述第二柱面单元整形的平行光束会聚至所述接收装置。

在一种可能的设计中，所述第一柱面单元沿光路方向依次包括第一柱面镜和第二柱面镜，所述第一柱面镜包括靠近所述准直镜组的第一外曲面和远离所述准直镜组的第一内曲面，所述第二柱面镜包括靠近所述第一柱面镜的第二外曲面和远离所述第一柱面镜的第二内曲面，所述第二内曲面与所述石英圆管的外表面贴合；

所述利用所述第一柱面单元将所述准直镜组形成的平行光束沿所述第一柱面单元的弯曲方向整形，使整形后的光束进入石英圆管后仍然为平行光束，包括：

利用所述第一柱面镜沿其弯曲方向会聚所述准直镜组形成的平行光束；

利用所述第二柱面镜和所述石英圆管沿所述第二柱面镜弯曲的反方向发散光束，使所述石英圆管内的光束为平行光束。

在一种可能的设计中，所述第二柱面单元沿光路方向依次包括第三柱面镜和第四柱面镜，所述第三柱面镜包括靠近所述第四柱面镜的第三外曲面和远离所述第四柱面镜的第三内曲面，所述第三内曲面与所述石英圆管的外表面贴合，所述第四柱面镜包括靠近所述会聚镜组的第四外曲面和远离所述会聚镜组的第四内曲面；

所述利用所述第二柱面单元将所述石英圆管中穿出的非平行光整形为平行光，包括：

利用所述第三柱面镜将所述石英圆管中穿出的非平行光沿所述第三柱面镜弯曲方向的反方向发散；

利用所述第四柱面镜将穿出所述第三柱面镜的光沿所述第四柱面镜弯曲方向会聚，使穿出所述第四柱面镜的光束为平行光束。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

在本实施例中，光源发出的散射光经过准直镜组形成平行光束，但是，由于石英圆管存在弯曲管壁，平行光束进入石英圆管后会失去平行的形态。为了使光线进入石英圆管后依旧保持平行状态，在石英圆管和准直镜组之间设置第一柱面单元，第一柱面单元包括至少一组朝向石英圆管弯曲的柱面镜，且其弯曲的方向和其相邻的部分石英圆管的弯曲方向一致。石英圆管仅会沿其弯曲方向整形光束，其他方向的光束仍会保持平行，不会改变。而在石英圆管前设置与石英圆管弯曲方向一致的柱面镜同样仅会改变弯曲方向的光束，因此，在石英圆管前设置柱面镜提前沿弯曲方向整形光线能够使光束进入石英圆管后为平行光束。第一柱面单元的柱面镜的曲率可以根据石英圆管的尺寸和厚度确定，这是因为石英圆管的尺寸和厚度确定后，其弯曲光线的程度就可以确定，然后依据其弯曲光线的程度，确定第一柱面单元的柱面镜的曲率，使第一柱面单元以相同的程度反向整形光束。石英圆管内的平行光穿出石英圆管后会再次沿其弯曲方向发生变化，因此，在石英圆管后面设置第二柱面单元，第二柱面单元同样包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分所述石英圆管的弯曲方向一致的柱面镜。同理，利用第二柱面单元能够将穿出石英圆管的非平行光整形为平行光。第二柱面单元整形得到的平行光束通过会聚镜组会聚至接收装置成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于石英圆管的成像光学系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种基于石英圆管的成像光学系统的结构示意图。

图中：

1-光源；

2-准直镜组；

21-准直单元；

22-第一矫正单元；

3-第一柱面单元；

31-第一柱面镜；

32-第二柱面镜；

4-石英圆管；

5-第二柱面单元；

51-第三柱面镜；

52-第四柱面镜；

6-会聚镜组；

61-会聚单元；

62-第二矫正单元；

7-接收装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于石英圆管4的成像光学系统，包括成像子系统，成像子系统沿光的传播方向依次包括光源1、准直镜组2、第一柱面单元3、石英圆管4、第二柱面单元5、会聚镜组6和接收装置7；其中，第一柱面单元3包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分石英圆管4的弯曲方向一致的柱面镜，第二柱面单元5包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分石英圆管4的弯曲方向一致的柱面镜；

光源1用于发射光线，准直镜组2用于将光源1发射的光线整形为平行光束，第一柱面单元3用于将准直镜组2形成的平行光束沿第一柱面单元3的弯曲方向整形，使整形后的光束进入石英圆管4后仍然为平行光束，第二柱面单元5用于将石英圆管4中穿出的非平行光整形为平行光，会聚镜组6用于将第二柱面单元5整形的平行光束会聚至接收装置7。

在本实施例中，光源1发出的散射光经过准直镜组2形成平行光束，但是，由于石英圆管4存在弯曲管壁，平行光束进入石英圆管4后会失去平行的形态。为了使光线进入石英圆管4后依旧保持平行状态，在石英圆管4和准直镜组2之间设置第一柱面单元3，第一柱面单元3包括至少一组朝向石英圆管4弯曲的柱面镜，且其弯曲的方向和其相邻的部分石英圆管4的弯曲方向一致。石英圆管4仅会沿其弯曲方向整形光束，其他方向的光束仍会保持平行，不会改变。而在石英圆管4前设置与石英圆管4弯曲方向一致的柱面镜同样仅会改变弯曲方向的光束，因此，在石英圆管4前设置柱面镜提前沿弯曲方向整形光线能够使光束进入石英圆管4后为平行光束。第一柱面单元3的柱面镜的曲率可以根据石英圆管4的尺寸和厚度确定，这是因为石英圆管4的尺寸和厚度确定后，其弯曲光线的程度就可以确定，然后依据其弯曲光线的程度，确定第一柱面单元3的柱面镜的曲率，使第一柱面单元3以相同的程度反向整形光束。石英圆管4内的平行光穿出石英圆管4后会再次沿其弯曲方向发生变化，因此，在石英圆管4后面设置第二柱面单元5，第二柱面单元5同样包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分石英圆管4的弯曲方向一致的柱面镜。同理，利用第二柱面单元5能够将穿出石英圆管4的非平行光整形为平行光。第二柱面单元5整形得到的平行光束通过会聚镜组6会聚至接收装置7成像。

在本发明的一些实施例中，第一柱面单元3沿光路方向依次包括第一柱面镜31和第二柱面镜32，第一柱面镜31包括靠近准直镜组2的第一外曲面和远离准直镜组2的第一内曲面，第二柱面镜32包括靠近第一柱面镜31的第二外曲面和远离第一柱面镜31的第二内曲面，第二内曲面与石英圆管4的外表面贴合；

第一外曲面、第一内曲面、第二外曲面的曲率通过如下方式确定：

根据石英圆管4的厚度和尺寸确定第二外曲面的曲率，使经过第二柱面镜32和石英圆管4的光沿第二柱面弯曲方向的反方向发散；

根据第二柱面镜32和石英圆管4发散光的程度确定第一外曲面的曲率和第一内曲面的曲率，使经过第一柱面镜31的光沿其弯曲方向会聚，且会聚的程度和第二柱面镜32、石英圆管4发散光的程度相同。

在本实施例中，第一柱面单元3包括第一柱面镜31和第二柱面镜32，第二柱面镜32的内曲面曲率与石英圆管4相同且贴合于石英圆管4外部。第二柱面镜32贴合在石英圆管4外部能够便于装配，并且能够使石英圆管4内的平行光束的直径保持在一个较大的值。本申请选取了两个柱面镜，两个柱面镜相对于一个柱面镜更好优化，更容易通过调整曲率来实现石英圆管4内的光线平行。

需要说明的是，柱面镜的数量可以更多，柱面镜的数量越多越好优化光线，但是，过多的数量会增加装配的难度。此外，多个柱面镜之间存在一定间距，柱面镜过多还会使各个柱面镜之间的间距过多，使石英圆管4内的平行光束直径减小。

在本实施例中，光线通过第一柱面镜31时会发生会聚，经过第二柱面镜32和石英圆管4时会发散，因此，平行光束在经过第一柱面单元3和石英圆管4后，仍然是平行光束。

在本发明的一些实施例中，第一柱面镜31和第二柱面镜32设置不同的折射率以矫正像差。

在本发明的一些实施例中，第二柱面单元5沿光路方向依次包括第三柱面镜51和第四柱面镜52，第三柱面镜51包括靠近第四柱面镜52的第三外曲面和远离第四柱面镜52的第三内曲面，第三内曲面与石英圆管4的外表面贴合，第四柱面镜52包括靠近会聚镜组6的第四外曲面和远离会聚镜组6的第四内曲面；

第三外曲面、第四内曲面、第四外曲面的曲率通过如下方式确定：

根据石英圆管4的厚度和尺寸确定第三外曲面的曲率，使石英圆管4内的光依次穿过石英圆管4和第三柱面镜51后沿第三柱面镜51弯曲的反方向发散；

根据第三柱面镜51和石英圆管4发散光的程度确定第四外曲面的曲率和第四内曲面的曲率，使经过第四柱面镜52的光沿其弯曲方向会聚，且会聚的程度和第三柱面镜51、石英圆管4发散光的程度相同。

在本实施例中，第二柱面单元5包括第三柱面镜51和第四柱面镜52，第三柱面镜51的内曲面曲率与石英圆管4相同且贴合于石英圆管4外部。第三柱面镜51贴合在石英圆管4外部能够便于装配，并且能够使石英圆管4内的平行光束的直径保持在一个较大的值。本申请选取了两个柱面镜，两个柱面镜相对于一个柱面镜更好优化，更容易通过调整曲率来实现石英圆管4内的光线平行。

需要说明的是，柱面镜的数量可以更多，柱面镜的数量越多越好优化光线，但是，过多的数量会增加装配的难度。此外，多个柱面镜之间存在一定间距，柱面镜过多还会使各个柱面镜之间的间距过多，使石英圆管4内的平行光束直径减小。

在本实施例中，光线经过第三柱面镜51和石英圆管4时会发散，通过第四柱面镜52时会发生会聚，因此，平行光束在经过石英圆管4和第二柱面单元5后，仍然是平行光束。

在本发明的一些实施例中，准直镜组2包括准直单元21和第一矫正单元22，第一矫正单元22为平面透镜，准直单元21和第一矫正单元22设置不同的折射率以矫正像差。

在本发明的一些实施例中，会聚镜组6包括会聚单元61和第二矫正单元62，第二矫正单元62为平面透镜，会聚单元61和第二矫正单元62设置不同的折射率以矫正像差。

如图2所示，在本发明的一些实施例中，包括两组光轴正交的成像子系统。

本发明实施例还提供了一种基于石英圆管4的成像光学方法，基于上述中任一成像光学系统；

方法包括：

利用光源1发射光线；

利用准直镜组2将光源1发射的光线整形为平行光束；

利用第一柱面单元3将准直镜组2形成的平行光束沿第一柱面单元3的弯曲方向整形，使整形后的光束进入石英圆管4后仍然为平行光束；

利用第二柱面单元5将石英圆管4中穿出的非平行光整形为平行光；

利用会聚镜组6将第二柱面单元5整形的平行光束会聚至接收装置7。

在本发明的一些实施例中，第一柱面单元3沿光路方向依次包括第一柱面镜31和第二柱面镜32，第一柱面镜31包括靠近准直镜组2的第一外曲面和远离准直镜组2的第一内曲面，第二柱面镜32包括靠近第一柱面镜31的第二外曲面和远离第一柱面镜31的第二内曲面，第二内曲面与石英圆管4的外表面贴合；

利用第一柱面单元3将准直镜组2形成的平行光束沿第一柱面单元3的弯曲方向整形，使整形后的光束进入石英圆管4后仍然为平行光束，包括：

利用第一柱面镜31沿其弯曲方向会聚准直镜组2形成的平行光束；

利用第二柱面镜32和石英圆管4沿第二柱面镜32弯曲的反方向发散光束，使石英圆管4内的光束为平行光束。

在本发明的一些实施例中，第二柱面单元5沿光路方向依次包括第三柱面镜51和第四柱面镜52，第三柱面镜51包括靠近第四柱面镜52的第三外曲面和远离第四柱面镜52的第三内曲面，第三内曲面与石英圆管4的外表面贴合，第四柱面镜52包括靠近会聚镜组6的第四外曲面和远离会聚镜组6的第四内曲面；

利用第二柱面单元5将石英圆管4中穿出的非平行光整形为平行光，包括：

利用第三柱面镜51将石英圆管4中穿出的非平行光沿第三柱面镜51弯曲方向的反方向发散；

利用第四柱面镜52将穿出第三柱面镜51的光沿第四柱面镜52弯曲方向会聚，使穿出第四柱面镜52的光束为平行光束。

本申请中的方法实施例与上述光学系统的实施例基于同一发明构思，因此，能够取得相同的技术效果，具体技术效果请参照上述成像光学系统实施例部分，不在此赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于石英圆管的成像光学系统，其特征在于，包括成像子系统，所述成像子系统沿光的传播方向依次包括光源（1）、准直镜组（2）、第一柱面单元（3）、石英圆管（4）、第二柱面单元（5）、会聚镜组（6）和接收装置（7）；其中，所述第一柱面单元（3）包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分所述石英圆管（4）的弯曲方向一致的柱面镜，所述第二柱面单元（5）包括至少一个弯曲方向与其相邻的部分所述石英圆管（4）的弯曲方向一致的柱面镜；

所述光源（1）用于发射光线，所述准直镜组（2）用于将所述光源（1）发射的光线整形为平行光束，所述第一柱面单元（3）用于将所述准直镜组（2）形成的平行光束沿所述第一柱面单元（3）的弯曲方向整形，使整形后的光束进入石英圆管（4）后仍然为平行光束，所述第二柱面单元（5）用于将所述石英圆管（4）中穿出的非平行光整形为平行光，所述会聚镜组（6）用于将所述第二柱面单元（5）整形的平行光束会聚至所述接收装置（7）。

2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述第一柱面单元（3）沿光路方向依次包括第一柱面镜（31）和第二柱面镜（32），所述第一柱面镜（31）包括靠近所述准直镜组（2）的第一外曲面和远离所述准直镜组（2）的第一内曲面，所述第二柱面镜（32）包括靠近所述第一柱面镜（31）的第二外曲面和远离所述第一柱面镜（31）的第二内曲面，所述第二内曲面与所述石英圆管（4）的外表面贴合；

所述第一外曲面、所述第一内曲面、所述第二外曲面的曲率通过如下方式确定：

根据所述石英圆管（4）的厚度和尺寸确定所述第二外曲面的曲率，使经过所述第二柱面镜（32）和所述石英圆管（4）的光沿所述第二柱面弯曲方向的反方向发散；

根据所述第二柱面镜（32）和所述石英圆管（4）发散光的程度确定所述第一外曲面的曲率和所述第一内曲面的曲率，使经过第一柱面镜（31）的光沿其弯曲方向会聚，且会聚的程度和所述第二柱面镜（32）、所述石英圆管（4）发散光的程度相同。

3.根据权利要求2所述的成像光学系统，其特征在于，所述第一柱面镜（31）和所述第二柱面镜（32）设置不同的折射率以矫正像差。

4.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述第二柱面单元（5）沿光路方向依次包括第三柱面镜（51）和第四柱面镜（52），所述第三柱面镜（51）包括靠近所述第四柱面镜（52）的第三外曲面和远离所述第四柱面镜（52）的第三内曲面，所述第三内曲面与所述石英圆管（4）的外表面贴合，所述第四柱面镜（52）包括靠近所述会聚镜组（6）的第四外曲面和远离所述会聚镜组（6）的第四内曲面；

所述第三外曲面、所述第四内曲面、所述第四外曲面的曲率通过如下方式确定：

根据所述石英圆管（4）的厚度和尺寸确定所述第三外曲面的曲率，使所述石英圆管（4）内的光依次穿过所述石英圆管（4）和所述第三柱面镜（51）后沿所述第三柱面镜（51）弯曲的反方向发散；

根据所述第三柱面镜（51）和所述石英圆管（4）发散光的程度确定所述第四外曲面的曲率和所述第四内曲面的曲率，使经过第四柱面镜（52）的光沿其弯曲方向会聚，且会聚的程度和所述第三柱面镜（51）、所述石英圆管（4）发散光的程度相同。

5.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述准直镜组（2）包括准直单元（21）和第一矫正单元（22），所述第一矫正单元（22）为平面透镜，所述准直单元（21）和所述第一矫正单元（22）设置不同的折射率以矫正像差。

6.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述会聚镜组（6）包括会聚单元（61）和第二矫正单元（62），所述第二矫正单元（62）为平面透镜，所述会聚单元（61）和所述第二矫正单元（62）设置不同的折射率以矫正像差。

7.根据权利要求1-6中任一所述的成像光学系统，其特征在于，包括两组光轴正交的所述成像子系统。

8.一种基于石英圆管的成像光学方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任一项所述的成像光学系统；

所述方法包括：

利用所述光源（1）发射光线；

利用所述准直镜组（2）将所述光源（1）发射的光线整形为平行光束；

利用所述第一柱面单元（3）将所述准直镜组（2）形成的平行光束沿所述第一柱面单元（3）的弯曲方向整形，使整形后的光束进入石英圆管（4）后仍然为平行光束；

利用所述第二柱面单元（5）将所述石英圆管（4）中穿出的非平行光整形为平行光；

利用所述会聚镜组（6）将所述第二柱面单元（5）整形的平行光束会聚至所述接收装置（7）。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一柱面单元（3）沿光路方向依次包括第一柱面镜（31）和第二柱面镜（32），所述第一柱面镜（31）包括靠近所述准直镜组（2）的第一外曲面和远离所述准直镜组（2）的第一内曲面，所述第二柱面镜（32）包括靠近所述第一柱面镜（31）的第二外曲面和远离所述第一柱面镜（31）的第二内曲面，所述第二内曲面与所述石英圆管（4）的外表面贴合；

所述利用所述第一柱面单元（3）将所述准直镜组（2）形成的平行光束沿所述第一柱面单元（3）的弯曲方向整形，使整形后的光束进入石英圆管（4）后仍然为平行光束，包括：

利用所述第一柱面镜（31）沿其弯曲方向会聚所述准直镜组（2）形成的平行光束；

利用所述第二柱面镜（32）和所述石英圆管（4）沿所述第二柱面镜（32）弯曲的反方向发散光束，使所述石英圆管（4）内的光束为平行光束。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二柱面单元（5）沿光路方向依次包括第三柱面镜（51）和第四柱面镜（52），所述第三柱面镜（51）包括靠近所述第四柱面镜（52）的第三外曲面和远离所述第四柱面镜（52）的第三内曲面，所述第三内曲面与所述石英圆管（4）的外表面贴合，所述第四柱面镜（52）包括靠近所述会聚镜组（6）的第四外曲面和远离所述会聚镜组（6）的第四内曲面；

所述利用所述第二柱面单元（5）将所述石英圆管（4）中穿出的非平行光整形为平行光，包括：

利用所述第三柱面镜（51）将所述石英圆管（4）中穿出的非平行光沿所述第三柱面镜（51）弯曲方向的反方向发散；

利用所述第四柱面镜（52）将穿出所述第三柱面镜（51）的光沿所述第四柱面镜（52）弯曲方向会聚，使穿出所述第四柱面镜（52）的光束为平行光束。