CN1257626C

CN1257626C - 光束组合器

Info

Publication number: CN1257626C
Application number: CNB018135684A
Authority: CN
Inventors: 伊利亚·阿古若克; 朗尼·林塞
Original assignee: Physical Optics Corp
Current assignee: Luminit LLC
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: US6369925B1; CA2411538A1; CN1500324A; TW567346B; EP1302009A4; KR20090095660A; WO2001097425A1; AU2001268209A1; JP2004503836A; KR20030007890A; EP1302009A1; WO2001097425B1

Abstract

一种非成像光束组合器和准直仪。所述非成像光束组合器和准直仪包括至少两个发射过焦点(150)的等波长(142、144)光的光源(110、130)；和一个非成像元件(160)，所述非成像元件接收经过焦点之后的等波长的光和对穿过大气的等波长的光进行准直。至少两个光源(110、130)包括纤维光源、光纤、梯度折射率透镜、纤维激光器或激光二极管。非成像元件(160)包括：入射面(165)；与入射面相邻的抛物面；与抛物面相邻的圆锥面；和与圆锥面相邻并且位于非成像元件(160)的相对侧远离入射面(165)的椭圆面。抛物面包括内反射面。

Description

光束组合器

技术领域

本发明涉及一种聚束装置，尤其涉及一种用于对穿过大气的光线进行组合和准直的方法和装置。

背景技术

目前照明系统可以用于对光进行传输。该透射光用于在光源和接收器之间传送数据。例如，数据可以从光源经光纤被传送到接收器。此外，该透射光还可用于对目标进行定位。例如激光瞄准具用于瞄准目标。再有，透射光还可用于雕刻。大功率雷达可以利用光的传输例如进行目标照明。

令人遗憾的是，现有的许多照明系统不能为大量的应用提供充足的功率。另外，为大量的应用增大光的功率受到费用和空间的限制。例如，出于对必要的功率需要的考虑，穿过大气进行高速数据传输将受到费用的限制。而且在诸如目标定位系统等许多应用中，由于价格和尺寸的原因制约着了对大型照明系统的使用。例如，现有最大功率的激光二极管无法产生大于1至4瓦的功率。而在能见度不高的大气条件下该功率并不足以实现对战场场面的三维再现。

发明内容

本发明提出一种非成像光束组合器和准直仪(NIBCC)。所述NIBCC包括至少两个第一光源和一个非成像元件，所述第一光源发出过焦点的等波长的光，和所述非成像元件接收经过焦点后的等波长光并且使等波长光平行穿过大气。所述至少两个第一光源包括纤维光源、光纤、梯度折射率透镜、纤维激光器和激光二极管中的至少任一个元件。所述准直仪包括入射面、与入射面相邻的抛物面、与抛物面相邻的圆锥面和与圆锥面相邻位于准直仪的相对侧远离入射面的椭圆面。抛物面应用全内反射原理。

所述NIBCC还包括至少两个第二光源，所述至少两个第二光源发出过焦点的相同的第二波长的光。非成像元件还接收经过焦点后的相同的第二波长的光并且对相同的第二波长的光进行准直，以使穿过大气的相同的第二波长的光的功率叠加。

此外，NIBCC还包括与至少两个第二光源中的至少一个第二光源相连的光源控制器和与光源控制器相连的大气状况传感器。其中所述光源控制器根据大气状况传感器感测出的大气状况控制由至少两个第二光源中的至少一个第二光源所发出的光。当大气状况传感器感测出大气易于传输光时，光源控制器可以令至少两个第二光源中的至少一个第二光源停止发射光。而当大气状况传感器感测出大气状况不易于传输光时，光源控制器还可以使至少两个第二光源中的至少一个第二光源发射光。大气状况传感器包括激光雷达。光源控制器根据大气传感器所感侧的大气状况，实现增大、保持和降低穿过大气的光的功率。大气状况传感器对穿过大气的具有相同第一波长的光束内的大气状况进行检测。

NIBCC可以用于雕刻，此外还可用在用于瞄准物体的目标精确定位系统。

NIBCC还可用于大气光传输网，所述大气光传输网包括大气光数据节点。所述大气光数据节点包括至少两个第一光源，所述至少两个第一光源发出过焦点的相同的第一波长的光。大气光数据节点还包括至少两个第二光源，所述至少两个第二光源发出过焦点的相同的第二波长的光。大气光数据节点还包括非成像元件，在相同的第一波长的光会聚到焦点并且实现准直后，所述非成像元件接收相同的第一波长的光，从而实现穿过大气的相同第一波长的光的功率叠加。而相同的第二波长的光会聚到焦点并且实现准直后，非成像元件接收相同的第二波长的光，从而实现穿过大气的相同的第二波长的光的功率叠加。所述大气光传输网还可以包括一个第二大气光数据节点。

另外，大气光传输网还包括用于接收来自大气的相同的第一波长光和相同的第二波长光的接收器。所述接收器与用于组合和准直光的装置之间的距离至少约为2千米、10千米或者更远。接收器包括波分分路器，所述分路器将具有相同的第一波长的光与具有相同的第二波长的光分路。接收器还包括分插复用器。

大气光传输网还包括对穿过大气的准直的光进行反射的反射器。大气光传输网还包括将准直的光折射到第一接收器和第二接收器的折射器。

大气光传输网还包括一个与至少两个第一光源中的至少一个第一光源相连的光源控制器和一个与光源控制器相连的大气状况传感器。所述光源控制器根据由大气状况传感器感测出的大气状况对由至少两个第一光源中的至少一个第一光源所发射的光进行控制。当大气状况传感器感测出大气易于传输光时，光源控制器令至少两个第一光源中的至少一个第一光源停止发光。而当大气状况传感器感测出大气不易于传输光时，光源控制器另外使至少两个第一光源中的至少一个第一光源发出光。

大气状况传感器包括激光雷达。光源控制器根据大气传感器所感侧出的大气状况，增大、保持和降低穿过大气的光的功率。大气状况传感器对穿过大气的具有相同的第一波长的光的光束内的大气状况进行检测。

所述NIBCC具有以下优点：该装置可以获得具有0.5毫拉德发散度的高质量准直光束；另外，所述装置机械结构坚固，即使在战场条件下，工作时也不需要周期校准；再有，该装置既可以利用模制工艺也可以利用金刚石车削工艺可实现成本低廉的批量生产；还有，因为该装置不用金属零件制成，所以在战场上敌方的雷达无法探测到该装置，因此，该装置有助于隐形技术；还有，该装置结构紧凑，比应用习用的光学方法小10倍，所述NIBCC的尺寸可以小于2″×2″×3″；另外装置的外表面不沾污易于清洁。还有，因为NIBCC内的光路差大大小于1GHz微波信号的相干长度，所以该装置可以在1GHz的微波调制频率下实现相位相干准直(phase coherent collimation)。另外，该装置可以实现高效率(在NIBCC上涂有抗反射涂层，透射超过98％)的光准直。再有，因为所述NIBCC所组合的光束越多，入射光束的每个部分孔径则越小，所以各光束的可能的像差很小。还有，NIBCC可以组合等波长的光束。

NIBCC不仅价格低廉而且在温度变化及振动时保持稳定。由于NIBCC在小立体角的情况下亮度很高，所以得到许多工商业应用领域的欢迎，例如机场的着陆灯、用于高桅杆的非定向警示进近灯、警用探照灯和直升机进近灯等。

附图说明

下面对照附图对本发明的优选实施例加以说明，其中用相同的附图标记表示相同的部件。图中示出：

图1为第一实施例的用于组合及准直穿过大气的光的系统的举例方框图；

图2为另一实施例的用于组合及准直穿过大气的光的系统或装置的举例方框图；

图3为一个实施例的大气光传输网系统的举例方框图；

图4为一个实施例的接收器的举例方框图；

图5为一个实施例的利用NIBCC的系统的举例图；

图6为一个实施例的利用NIBCC的网络举例图；

图7为一个实施例的雕刻机举例方框图；

图8为一个实施例的目标瞄准系统的举例图；

图9为一个实施例的NIBCC的设计举例图；

图10为说明光线如何平行于X轴射出的举例图；

图11为另一个实施例的NIBCC的设计举例图；

图12为一个实施例的用于不同折射率的NIBCC的形状举例图；

图13为一个实施例的减小的入射角的共轭的方案的举例图；

图14为一个实施例的聚焦光学器件的举例图；

图15说明聚焦光学器件如何实现良好的像差校正的举例图；

图16为纤维末梢过聚焦系统成的像；

图17为另一个实施例的聚焦光学器件的举例图；

图18为另一个实施例的聚焦光学器件的举例图；

图19为另一个实施例的四个视点场的聚焦光学器件的点扩散函数的举例图；

图20为一个实施例的聚焦物镜的外壳设计，和

图21为一个实施例的入射到具有聚焦物镜的NIBCC上的光束的排列举例图。

具体实施方式

图1为第一实施例的诸如NIBCC等系统或装置100的方框图，所述系统或装置100用于对穿过大气的光进行组合及准直。装置100包括光源110、120、130和非成像元件(NIE)160。其中光源110、120和130包括至少两个光源110、130或者包括两个以上的光源110、130。光源110、120和130还可以包括纤维光源、光纤、梯度折射率透镜、纤维激光器、激光二极管或者任何其它用作光源的器件。NIE 160包括入射面162和出射面167。NIE 160包括对光进行准直和/或组合的装置。工作时，光源110、120和130直接向NIE 160的入射面发射光140、142和144。其中多个光源的至少两个光源发射完全等波长的光。光140、142和144经过焦点150完全直接射向NIE 160的入射面165，所述NIE 160对光140、142和144进行准直和组合。接下来，NIE 160经出射面167射出准直组合的光170、172和174。通过对经过焦点150接收到的光进行准直和组合，NIE 160使接收到的光140、142和144的强度叠加，形成穿过出射面167的组合光170、172和174。所以，例如，在一个光源的基础上增加第二光源，则一个光源所发射的光的强度加倍，然后再增加一第三光源，则一个光源所发射的光的强度增加三倍，等等。

光源120含有光控制器和大气传感器，并且所述光源120与光源110、130中的至少一个光源耦合。例如，光源120可以是光探测和测距或激光雷达并且可以发出经过焦点150的光140，所述光140穿过NIE160并且作为光170从出射面167射出。光170的一部分视大气状况被NIE160反射回去。例如，与能见度较高的大气相比，霾或烟将导致更多的光被反射回。光经NIE 160被反射回光源120。然后光源120的大气传感器对大气状况的变化进行检测。当大气状况改变时，光源120的光控制器对光源110、130发出的光进行调整。例如，当大气状况使光难以传送时，所述光控制器使附加的光源(如光源110)发光或者增大其发光强度。所以，在能见度高的大气状况下可以使用一个光源而在能见度不高的大气状况下则可以增加更多的光源对大气条件进行补偿。

图2为另一个实施例的诸如NIBCC 200系统或装置的示意图，其中所述系统或者装置用于对穿过大气的光进行组合和准直。NIBCC 200包括光源205和NIE 250。其中光源205包括激光二极管210、212和214和梯度折射率(GRIN)透镜230、232和234。所述GRIN透镜230、232和234安装在照明器的外壳220上。NIE 250包括入射面252、抛物面254、锥形面256和椭圆面258，其中锥形面256围绕X轴260成圆锥形。工作时，激光二极管210、212和214发射光，所述光通过GRIN透镜230、232和234，然后以光240的形式经过焦点275。光240穿过入射面252进入NIE 250，并且经反射和折射形成平行于X轴的出射光270和272。

工作时，或者利用喇叭技术或者利用传统光学技术使激光二极管210、212和214发出的光耦合到纤维216至218中。几个GRIN透镜230、232和234对光进行向NIE 250的焦点275的导向。接着NIE输出出射光270和272。

所述NIE 250包括围绕X轴260对称旋转的面。其中入射面252为球面，其中心在点275上。从点275射出的光线穿过入射面252，并不发生折射。从A到B的面254包含焦点位于点275的抛物面。每条光线FC在平行于抛物面的轴线的方向上经过全内反射被反射(作为光线CE)。光线CE在从B到D的锥形面256上被折射，折射光线平行于X轴。点275为从D到L的椭圆258的后焦点。入射光线，例如FP在面256上被直接折射，折射光线，例如出射光272等平行于X轴。NIE 250的收集角(acquisition angle)为180°(即NIE可收集π立体角范围内的光)。它也是一种用于点光源的无像差准直元件。因为在点275处的聚焦点的尺寸极其微小(～50um)，所以NIE 250能实现0.5毫拉德的出射光束的发散度。为有助于NIE 250实现小像差，所述NIE 250采用金刚石车削工艺由光学塑料制成，其收集角(acquisition angle)可减小到160°，此处收集角的减小并不会明显降低NIE收集的光量。

图3为一实施例的大气光传输网系统300的方框图。所述系统300包括：数据源310，光源320、322、324、326和328，经过焦点355发出的光330，NIE 340，经组合准直的光345，包括有透镜350、探测器360和终端372、374、376的接收器。工作时，数据源310为光源320-328提供数据，以光330的形式射出。例如，数据源310可以提供给光源320-328二进制数据，作为脉冲调制的光发送出。为了实现不同的通道，光源322和324可以发射具有第一波长的光形成一个通道，而光源326和328可以发射具有第二波长的光实现一辅助通道。因此，光源322和324可以传送第一通道的数据而光源326和328则可以传送第二通道的数据。

光源320包含光控制器和用于对光源320、322、324、326和328进行控制的感测大气状况的大气传感器。因此，在能见度高的大气状况下，为节省能量可以使用少量的光源；而在能见度不高的大状况下，则对每个通道可以使用具有等波长的附加光源，以增大穿过大气的透射功率。所述光控制器和大气传感器可以设置在系统300的外部。所以，光控制器和大气传感器不必经NIE340对光进行接收。

光330经焦点355射到NIE 340上。然后，所述NIE 340对光345进行组合和准直。光345由接收器的透镜350接收，并且聚焦到接收器的探测器360上。接下来，探测器360可以将不同的数据通道分配给不同的终端372、374和376。例如，探测器360可以包括探测器阵列、波分分路器、光电转换器和/或插接多路复用器/分路器。终端372、374和376是附加的探测器、计算机终端、服务器、节点或者其它任何利用数据的器件。

图4为一个实施例的接收器400的举例方框图。所述接收器400起着图3中系统300的探测器360的作用。接收器400包括探测器420，光泵430，光电探测器442、442、446和448，检验器450和声光插接多路复用器/分路器(AOADM)452。工作时，探测器420接收来自大气的光410。所述探测器420包括透镜或者分光镜、探测器电路、光学传感器、波分分路器或类似的器件。接下来，探测器可以将从光410接收到的数据分配给接收器400的其它元件。所述数据可以分成光学数据或者电子数据。光泵430接收作为光学数据或者光形式的数据，然后将光放大，用于继续传输。光电探测器442-448接收作为光形式的数据并将光转换成用于电系统的电信号。每个探测器442-448接收来自光410的被分路的单独的光路。然后所述探测器442-448将光学数据转化成电信号，传送给后续的器件。

检测装置450根据不同的标准检测大气状况并且对其它器件进行相应控制。例如检测装置450可以使用带内激光雷达(in-band lidar)检测大气状况。AOADM452以载有数据的光的附加波长的形式实现插接或分路附加通道，并且利用附加的NIBCC继续进行光的传输。AOADM 452也可以再产生用于继续传输的接收信号。AOADM 452可以在光学段完全起作用或者AOADM 452可以转换到电学段然后再回到光学段。然后，所述AOADM4 52将信号传送给其它的接收器。

图5为一个实施例的利用NIBCC的基本系统500的示意图。所述基本系统500包括第一大气光数据传输节点(AODN)510、第二AODN520、经准直组合的光530、第一建筑物540和第二建筑物550。其中第一AODN 510可以安装在第一建筑物540上，第二AODN 520可以安装在第二建筑物550上。所述建筑物540和550可以包括大楼、塔或者任何其它对AODN有效支撑的建筑物。建筑物540和550之间的距离例如大约为10km。AODN包括一种用于对穿过大气的光540进行组合和准直的仪器，例如图1所示的仪器100。工作时，AODN 510以组合准直的光540的形式将数据传送给第二AODN 520。因此，所述基本系统500可以用来形成诸如校园局域网等城域网(MAN)，或者也可以用来形成广域网(WAN)。

图6为一个实施例的利用NIBCC的网络600的举例图。所述网络600包括建筑物610-614、AODN 620-624和反射器630。工作时，AODN 620可以利用组合准直的光将数据传送到AODN 621。AODN 621可以接收到光传输的数据，并且可再生、将光反射或者折射到AODN 622和623上。AODN 623可以利用光传输来的数据，并且还可以将光射到反射器630上。反射器630可以将光反射到AODN 624上。所以，反射起630可以用于克服从AODN 623到AODN 624之间的视距障碍。网络600可以用来形成WAN或者MAN。所有AODN 622-624可以使用如图4中所示的接收器和如图1、2中所示的NIBCC。

图7为一个实施例的雕刻机700的举例方框图。光刻机700可以包括光源710、720和730以及NIE 740，其中，在工作时光源710、720和730可以将过焦点的光735射到NIE 740上。接下来，NIE 740可以对光进行组合和准直，形成光750，射到物体760上。因此，NIE 740产生高强度的光，其强度等于光源710、720和730所发射的光735的强度的总和。光刻机700用光实现对多种不同的物体的光刻，例如物体760。

图8为一实施例的目标精确定位系统800的距离图。所述目标精确定位系统800包括光源810、820和830以及NIE 840。工作时，光源810、820和830将过焦点的光835射到NIE 840上。然后NIE 840对光进行组合和准直，输出光850。光850用于对物体860进行精确定位。因此，NIE 840可以对光源810、820和830所发出的光的功率进行组合，从而产生高强度光850。然后利用所述高强度光850对物体860进行瞄准。

图9为一个实施例的NIBCC 900的设计举例图，例如图2中的NIBCC。NIBCC 900包括NIE 910和GRIN透镜920、930和940，其中GRIN透镜920、930和940与纤维925、935和945的阵列连接。NIE910集中了来自整个半球的光。其中最大限度的接收光线为FA，侧面AB为旋转抛物面，所述抛物面以等于或者大于全内反射角k的角度对光进行反射，

hsink＝1， (1-2)

其中h为非成像元件材料的反射系数。全部光线以与光轴FO的夹角的角度θ被反射。经圆锥面BD折射后，出射光线平行于轴FO。其中，n为折射系数，

n sin α＝sin β (1-3)

如果出射光线γ平行于轴FO，根据三角形FEM得出：

β＝90°-φ (1-4)

其中EM垂直于锥面DB。根据三角形CNE得出：

α＝180°-θ-δ (1-5)

因此，

δ＝180°-β (1-6)

或者，根据等式(1-4)，得出

δ＝180°-90°+φ＝90°+φ (1-7)

所以

α＝180°-φ-90°＝90°-θ-φ (1-8)

所以决定非成像元件的设计的主要等式为对等式(1-3)的解释：

n sin(90°-θ-φ)＝sin(90°-φ)，或者

n cos(θ+φ)＝cos(φ). (1-9)

因为θ＝90°-2K，并且由等式(1-2)已知角K，等式(1-9)给出φ的大小。

面DLS为凸椭圆面，F点为该椭圆的后焦点。已知如果椭圆的偏心率ε为

ε＝1/n (1-10)

则如图10所示，所有光线都平行于X轴射出。如果r₁＝FA和r₂＝AF₁，则：

r₁＝a+εx (1-11)

其中a为椭圆半轴。如果图10的角φ等于图9的角φ，则反射情形如图11所示。在角为φ时，线段FD为r₁。为了得出r₁，由三角形FAD可知：

r₁/sin(90-θ)＝h/sin(180-90+θ-90+φ)， (1-12)

或者

r₁/cosθ＝h/sin(θ+φ)， (1-13)

r₁＝h cosθ/sin(θ+φ).

因为焦点F位于X＝-aε(图10)的位置，所以点D的X坐标为：

X_D＝-aε+r₁cosφ (1-14)

但是，根据等式(1-11)，得山：

r₁＝a+εX_D 或者 (1-15)

r₁＝a+ε(-aε+r₁cosφ).

根据等式(1-15)得出参数a为：

a = \frac{r_{1}}{(1 - ϵ^{2})} (1 - ϵ \cos φ) - - - (1 - 16)

根据等式(1-16)得出的参数a和根据等式(1-10)得出的参数ε决定了所述椭圆。理论上讲图9中的设计为无像差设计，但实际上会聚到点F的光具有有限的尺寸，这是因为会聚到点F的光是GRIN透镜上的端纤维所成的像，由此导致出射光束的发散。

具有180°可接收入射角的NIE存在非常窄的光学材料折射率的间隔。所述折射率的间隔被限定在指数值为1.7至1.85。由于随着指数减小，NIE的椭圆部分膨胀，引起NIE形状损失(shape degradation)。这是因为偏心率随着指数减小而增大(等式1-10)以及小椭圆轴的绝对值增大之故。该指数减小导致全内反射角增大(图9)，从而D点的高度增大。如果该指数增大，椭圆瘦缩，则这将会再次导致形状损失。图12为一个实施例的具有不同折射率的NIE的形状的举例图。

金刚石车削是制造NIE的唯一可行的技术。但是使用金刚石车削技术加工玻璃会产生断裂层。所以设计采用光学塑料丙烯酸。丙烯酸的折射率是1.5。为与该折射率相配合，NIE的入射角从180°减到较小的值，例如减小到160°。图13为一个实施例的入射角减小的共轭方案图。

如图13所示，对倾斜的抛物面AB而言，全内反射从点A开始。不管角k为多大，角θ都足够大，以便支持NIBCC的瘦缩的椭圆部分(光线PD向下传播，其中点D靠近点F)。其中，椭圆并不变粗。最初θ＝90°-2K，现在θ＝90-2k+(90-α/2)。尽管在此设计中所述椭圆部分足够小，但是在NIBCC中它仍然是像差的主源。所以，纤维光学照明组件必须与NIBCC的到达角(acceptance angle)一致。

图14为一个实施例的聚焦光学器件1400的举例图，该器件使用用于获得高质量聚焦光学器件的平凸GRIN透镜1410和附加的正元件1420。其中，附加的正元件1420弥补像差和使输入孔径(inputaperture)等于纤维孔径0.35。如图15所示，聚焦光学器件1400可实现良好的像差校正。图中示出物体高度为0、0.02mm、0.031mm的三点扩散函数。光斑直径约为0.015mm。这意味着纤维末梢在聚焦系统上的成像如图16所示。

图17为另一个更为复杂的实施例的聚焦光学器件1700举例图。所述聚焦光学器件1700包括GRIN透镜1720、正元件1730和负透镜1710。其中负透镜1710使出瞳投射到正元件1730的上。

图18为另一个实施例的聚焦光学器件1800。该聚焦光学器件包括GRIN透镜1810、负透镜1820和正透镜1830。聚焦光学器件1800的像质量比图14中所示的物镜好10倍。视场边缘最大光斑的大小约为2um。图19为一个实施例的四个视场点的聚焦光学器件1800的点扩散函数举例图。

显像聚焦物镜的出射孔径为0.449或者为26°。所以光锥的二倍角为52°。七个聚焦光学器件或者物镜的组合覆盖大约156°的NIBCC的入射锥。物镜的光学器件组合成机械外壳。外壳壁的最小厚度为0.2mm。如图18所示，在像距为1.154mm的情况下，光束中断的最小半角约为9°。图20为一个实施例的聚焦物镜2000的外壳设计举例图。

图21为一个实施例的入射到具有聚焦物镜2000的NIBCC上的光束的排列举例图。图21中的排列几乎是最佳的并且采用现有的微型物镜制造工艺即可以实现。

尽管以上对本发明的特定实施例加以说明，但是显然本领域的普通技术人员可以对其加以变更、修改和变形。所以，本发明不仅限于所述优选实施例，而是可以对其加以修改和变型。另外，可以对本发明进一步加以多种变型而不会脱离本发明的精神和范围。

Claims

1、一种用于组合和准直穿过大气的光的装置，所述装置包括：

至少两个第一光源，所述至少两个第一光源发送基本过焦点的具有相同的第一波长的光；和非成像元件，所述非成像元件接收经过焦点之后的具有相同的第一波长的光和对具有相同的第一波长的光进行准直，以便使穿过大气的具有相同的第一波长光的功率叠加，其中非成像元件包括：

入射面；

与入射面相邻的抛物面；

与抛物面相邻的圆锥面；和

与圆锥面相邻并且位于非成像元件的入射面的相对侧的椭圆面。

2、按照权利要求1所述的装置，其中至少两个第一光源包括纤维光源、光纤、梯度折射率透镜聚焦系统、纤维激光器和激光二极管中的至少一种。

3、按照权利要求1所述的装置，其中抛物面包括全内反射面。

4、按照权利要求1所述的装置，还包括至少两个第二光源，所述至少两个第二光源发射过焦点的具有相同的第二波长的光，其中所述非成像元件进一步接收经过焦点之后的具有相同的第二波长的光和对具有相同的第二波长的光进行准直，以便使穿过大气的具有相同的第二波长的光的功率叠加。

5、按照权利要求1所述的装置，还包括：

光源控制器，所述光源控制器与至少两个第一光源中的至少一个第一光源连接；和

与光源控制器连接的大气状况传感装置。

6、按照权利要求5所述的装置，其中光源控制器根据由大气状况传感装置感测的大气状况对由至少两个第一光源中的至少一个第一光源所发射的光进行控制。

7、按照权利要求8所述的装置，其中当大气状况传感装置感测到大气易于透射光时，光源控制器使至少两个第一光源中的至少一个第一光源停止发射光。

8、按照权利要求6所述的装置，其中当大气状况传感装置感测到大气不易于透射光时，光源控制器使至少两个第一光源中的至少一个第一光源发射光。

9、按照权利要求5所述的装置，其中大气状况传感装置包括激光雷达。

10、按照权利要求5所述的装置，其中光源控制器根据大气传感装置所感测到的大气起着增大、保持和减小穿过大气的光的功率的作用中的至少一个作用。

11、按照权利要求5所述的装置，其中大气状况传感装置感测穿过大气的具有相同第一波长的光束内的大气状况。