CN219266587U - 一种多光源光纤耦合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学领域，具体涉及一种多光源光纤耦合系统，包括合光透镜、光传播介质装置及若干单通道组件，所述合光透镜的前侧外壁沿周向布置若干垂直的入射平面，合光透镜的后侧外壁设置与入射平面相对应的自由曲面，所述光传播介质装置位于自由曲面的光线会聚区域上，所述单通道组件位于合光透镜的前侧，位置和数量与入射平面一一对应，所述单通道组件包括集光转向透镜和与之对应的LED光源。本实用新型中，所有单通道组件发出的光线可通过合光透镜进行耦合，会聚到光传播介质装置，每条光路经过的光学面少，能量损失小，每个单通道互不影响，可以容纳更多单通道。

Description

一种多光源光纤耦合系统

技术领域

本实用新型属于光学领域，具体涉及一种多光源光纤耦合系统。

背景技术

LED多通道光源系统可以应用于医疗检测仪器中，其通常包括LED光源、集光透镜、分光片、光传播介质装置，每个通道包括对应的LED光源、集光透镜和分光片，LED光源负责发出光线，集光透镜负责收集光线，分光片负责反射光线，每个通道的光线最终输入到光传播介质装置，由光传播介质装置输出，光传播介质装置为光纤。

现有的LED多通道光源系统存在排布不够紧凑、体积大、成本高的问题，公开号为CN115218135A的中国专利公开了一种医疗检测仪器用LED多通道光源系统，包括一个光传播介质装置和多个单通道组件，单通道组件包括集光转向透镜和LED光源，集光转向透镜包括集光透镜部和转向透镜部，集光透镜部用以收集LED光源发出的光线并将其按照统一的角度输出，转向透镜部相对集光透镜出射面倾斜设置，其用以接收由本单通道组件的集光透镜部输入的光线并使其反射输出，而对其他单通道组件水平入射的光线则透射通过。在该发明的LED多通道光源系统中，后一LED光源集光转向透镜输出的光线能够与前一LED光源集光转向透镜输出的光线合并，实现多路光线的合并，进一步优化了LED多通道光源系统的空间排布，缓解了体积大、成本高的问题。

但是上述LED多通道光源系统依然存在以下问题：

单通道组件一字排开，后面的透镜经过多个光学面后，能量损失较大，因此单通道组件数量受限。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种多光源光纤耦合系统的技术方案。

一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，包括：

合光透镜，所述合光透镜的前侧外壁沿周向布置若干垂直的入射平面，合光透镜的后侧外壁设置与入射平面相对应的自由曲面；

光传播介质装置，所述光传播介质装置位于自由曲面的光线会聚区域上；以及

若干单通道组件，所述单通道组件位于合光透镜的前侧，位置和数量与入射平面一一对应，所述单通道组件包括集光转向透镜和与之对应的LED光源；

所述集光转向透镜配置为收集LED光源发出的光线并将光线平行反射输出，使其垂直入射至合光透镜的入射平面上；所述合光透镜的自由曲面配置为将从入射平面进入的光线反射输出并使其会聚于光传播介质装置。

进一步地，所述合光透镜的上下两端均为水平面。

进一步地，所述合光透镜上的所有入射平面依次相连。

进一步地，所述集光转向透镜包括集光透镜部和与之一体连接的转向透镜部，所述集光透镜部用以收集LED光源发出的光线并将其垂直输出，所述转向透镜部用以接收由集光透镜部输入的光线并使其水平反射输出。

进一步地，所述集光转向透镜为实心结构；所述集光透镜部具有集光透镜入射端和集光透镜出射端；所述转向透镜部具有分光透镜入射端、分光透镜反射端和分光透镜出射端，所述分光透镜入射端与集光透镜出射端连接，其用以接收集光透镜部输入的光线，所述分光透镜反射端用以反射分光透镜入射端接收的光线，并使其从分光透镜出射端输出。

进一步地，所述集光透镜部为集光准直透镜，其能够收集光线并将其垂直输出。

进一步地，所述集光透镜部为旋转轴对称结构，集光透镜入射端的外径小于集光透镜出射端的外径，集光透镜部底部具有凹槽。

进一步地，所述分光透镜入射端与分光透镜出射端相垂直，所述分光透镜反射端分别与分光透镜入射端和分光透镜出射端构成45°角。

进一步地，所述集光透镜部和转向透镜部为光学塑料一体注塑结构。

进一步地，所述光传播介质装置为光纤或光波导。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中，所有单通道组件发出的光线可通过合光透镜进行耦合，会聚到光传播介质装置，每条光路经过的光学面少，能量损失小，每个单通道互不影响，可以容纳更多单通道。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型截面结构示意图；

图3为本实用新型中合光透镜结构示意图之一；

图4为本实用新型中合光透镜结构示意图之二；

图5为本实用新型中集光转向透镜结构示意图之一；

图6为本实用新型中集光转向透镜结构示意图之二；

图7为图6中A-A剖视图。

图中：集光转向透镜1、集光透镜部100、集光透镜入射端1000、集光透镜出射端1001、凹槽1002、转向透镜部101、分光透镜入射端1010、分光透镜反射端1011、分光透镜出射端1012、合光透镜2、入射平面200、自由曲面201、光传播介质装置3、LED光源4。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1-图7，一种多光源光纤耦合系统，包括合光透镜2、光传播介质装置3和若干单通道组件，合光透镜2的上下两端均为水平面，合光透镜2的前侧外壁沿周向均匀布置若干垂直的入射平面200，所有入射平面200最好是依次相连，此外入射平面200也可以间隔设置，合光透镜2的后侧外壁设置与所有入射平面200同时对应的自由曲面201，此外自由曲面201也可以间隔设置成若干块，与入射平面200一一对应。所有水平入射至自由曲面201的光线会被反射出去，并且会聚于自由曲面的光线会聚区域，自由曲面可为抛物面。光传播介质装置3为光纤或光波导，其位于自由曲面201的光线会聚区域上。单通道组件的数量可根据需要进行调整，其位于合光透镜2的前侧，位置和数量与入射平面一一对应，单通道组件包括集光转向透镜1和与之对应的LED光源4。

集光转向透镜1配置为收集LED光源4发出的光线并将光线平行反射输出，使其垂直入射至合光透镜2的入射平面200上。合光透镜2的自由曲面201配置为将从入射平面200进入的光线反射输出并使其会聚于光传播介质装置3。

本实用新型中，不同通道的LED光源4采用不同的波长，可根据需要开启和关闭每个通道。

可以理解，在上述技术方案中，本实用新型中，所有单通道组件发出的光线可通过合光透镜2进行耦合，会聚到光传播介质装置3，每条光路经过的光学面少，能量损失小，每个单通道互不影响，可以容纳更多单通道。

继续参阅图5，集光转向透镜1为实心结构，其由光学塑料一体注塑成型，包括集光透镜部100和与之一体连接的转向透镜部101。集光透镜部100用以收集光线并输出，集光透镜部100为圆形碗状结构，集光透镜部100底部具有凹槽1002，凹槽1002的横截面轮廓为圆形，集光透镜部100上下两端分别具有集光透镜出射端1001和集光透镜入射端1000，集光透镜入射端1000的外径小于集光透镜出射端1001的外径。

需要说明的是，上述集光透镜部100优选为集光准直透镜，其结构和原理为公知技术。

继续参阅图7，转向透镜部101用以接收集光透镜部100输入的光线并将其反射输出，其具有分光透镜入射端1010、分光透镜反射端1011和分光透镜出射端1012，分光透镜入射端1010与集光透镜出射端1001连接，其用以接收集光透镜部100输入的光线，分光透镜反射端1011用以反射分光透镜入射端1010接收的光线，并使其从分光透镜出射端1012输出。

具体地，转向透镜部101整体结构为一块等腰直角三棱柱，能够将垂直输入的光线水平反射输出，分光透镜入射端1010、分光透镜反射端1011和分光透镜出射端1012三者首尾相连，分光透镜入射端1010与分光透镜出射端1012相垂直，分光透镜反射端1011分别与分光透镜入射端1010和分光透镜出射端1012构成45°角。

分光透镜入射端1010和分光透镜出射端1012均为方形，集光透镜入射端1000和集光透镜出射端1001均为圆形，分光透镜入射端1010和分光透镜出射端1012的长度与集光透镜出射端1001的外径相等。

需要说明的是，有时为了提高光线的透过率也可在分光透镜反射端1011表面镀膜。

使用时，如图1和图2所示，每个单通道组件中的LED光源4发出光线，多路光线经各自的转向透镜部101准直后分别水平输出并垂直入射合光透镜2上对应的入射平面200，这些光线经合光透镜2的自由曲面201反射并从合光透镜2的上端离开，最终多路光线合并进入光传播介质装置3。

此外，本实用新型的集光转向透镜1也可以采用专利CN115218135A中的对应结构。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，包括：

合光透镜（2），所述合光透镜（2）的前侧外壁沿周向布置若干垂直的入射平面（200），合光透镜（2）的后侧外壁设置与入射平面（200）相对应的自由曲面（201）；

光传播介质装置（3），所述光传播介质装置（3）位于自由曲面（201）的光线会聚区域上；以及

若干单通道组件，所述单通道组件位于合光透镜（2）的前侧，位置和数量与入射平面一一对应，所述单通道组件包括集光转向透镜（1）和与之对应的LED光源（4）；

所述集光转向透镜（1）配置为收集LED光源（4）发出的光线并将光线平行反射输出，使其垂直入射至合光透镜（2）的入射平面（200）上；所述合光透镜（2）的自由曲面（201）配置为将从入射平面（200）进入的光线反射输出并使其会聚于光传播介质装置（3）。

2.根据权利要求1所述的一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，所述合光透镜（2）的上下两端均为水平面。

3.根据权利要求1所述的一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，所述合光透镜（2）上的所有入射平面（200）依次相连。

4.根据权利要求1所述的一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，所述集光转向透镜（1）包括集光透镜部（100）和与之一体连接的转向透镜部（101），所述集光透镜部（100）用以收集LED光源（4）发出的光线并将其垂直输出，所述转向透镜部（101）用以接收由集光透镜部（100）输入的光线并使其水平反射输出。

5.根据权利要求4所述的一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，所述集光转向透镜（1）为实心结构；所述集光透镜部（100）具有集光透镜入射端（1000）和集光透镜出射端（1001）；所述转向透镜部（101）具有分光透镜入射端（1010）、分光透镜反射端（1011）和分光透镜出射端（1012），所述分光透镜入射端（1010）与集光透镜出射端（1001）连接，其用以接收集光透镜部（100）输入的光线，所述分光透镜反射端（1011）用以反射分光透镜入射端（1010）接收的光线，并使其从分光透镜出射端（1012）输出。

6.根据权利要求5所述的一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，所述集光透镜部（100）为集光准直透镜。

7.根据权利要求5所述的一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，所述集光透镜部（100）为旋转轴对称结构，集光透镜入射端（1000）的外径小于集光透镜出射端（1001）的外径，集光透镜部（100）底部具有凹槽（1002）。

8.根据权利要求5所述的一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，所述分光透镜入射端（1010）与分光透镜出射端（1012）相垂直，所述分光透镜反射端（1011）分别与分光透镜入射端（1010）和分光透镜出射端（1012）构成45°角。

9.根据权利要求5所述的一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，所述集光透镜部（100）和转向透镜部（101）为光学塑料一体注塑结构。

10.根据权利要求1所述的一种多光源光纤耦合系统，其特征在于，所述光传播介质装置（3）为光纤或光波导。

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