專利名稱：一種提高光束占空比的錐型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利提出了一種能夠提高激光束占空比的新型裝置，可廣泛用于激光的相干合成、非相干合成以及其他激光束合成。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的廣泛應(yīng)用，諸多領(lǐng)域?qū)す廨敵龉β实囊笤絹碓礁?，而單路激光束的輸出功率受到各方面的影響很難繼續(xù)提高，多束激光進(jìn)行相干或非相干合成，成為提高激光輸出功率行之有效的方法。在激光光束合成中，光束的占空比(即各激光束尺寸之和與占整個輸出口徑的比值)對合成光束的輸出功率影響很大。減小各激光束之間的間距，使用高占空比的平行激光束進(jìn)行激光合成，可以有效提高合成激光束的輸出功率。在激光合成領(lǐng)域，獲得高占空比激光束的技術(shù)成為一項重要的研究內(nèi)容。 2011年人民解放軍國防科技大學(xué)申請了一份名為《高占空比類卡塞格林型光束合成裝置》的專利，其專利申請公布號為CN 102213833 A，該專利提出了一種提高光束占空比的激光束合成裝置，該裝置的二維平面圖如附圖9所示.該裝置涉及的技術(shù)要點在于光束合成裝置由兩種型號反射鏡組成，集成的反射鏡Al和分立的反射鏡A2，兩種反射鏡空間組成了卡塞格林光束變換系統(tǒng)。其中，各反射鏡均為平面鏡，且反射鏡A2的鏡面處在拋物面y2+z2=-2p’ [x-(p’ -p)/2]上，其中p’ =6，但反射鏡之間處于分立狀態(tài)，反射鏡Al的鏡面處在拋物面y2+z2=-2px上，其中p=2，互相粘接成為一個完成體。根據(jù)附圖9所示，激光束由左方水平射入，首先經(jīng)過分立的反射鏡A2反射，投向集成的反射鏡Al，經(jīng)過Al的反射，各激光束都將水平向右射出。如此，占空比很低的入射激光束經(jīng)過此裝置后，出射激光束具有很高的占空比。理論分析可知，該裝置可以較好的提高激光束占空比，但在技術(shù)實施上仍存在一些的不足和缺陷①兩套反射鏡要嚴(yán)格在兩個拋物面的相應(yīng)位置上，如果反射鏡A2的鏡面有稍微的偏向，激光將無法到達(dá)預(yù)定的反射鏡Al，最終輸出的激光束將不是水平激光束；如果反射鏡Al粘接的角度有偏差，也將使輸出激光束偏向，無法達(dá)到預(yù)想的目標(biāo)。②該裝置中需要兩套反射鏡，在實際使用過程中無疑會增加成本?！北景l(fā)明的目的是為了制作出提高光束占空比的光束合成裝置，該裝置既能實現(xiàn)光束合成的功能，又能提高光束的占空比，而且在使用過程中便于調(diào)節(jié)。該裝置外形呈錐型，稱之為“提高光束占空比的錐型裝置”，簡稱為“光錐裝置”。該光錐裝置是一個支撐柱和多個正六棱柱型反射鏡組合而成。支撐柱為金屬材質(zhì)的正六棱柱，位于整個光錐裝置的中心位置，反射鏡是采用石英材質(zhì)加工成正六棱柱，它的一端切割成具有45度的斜面，稱為“正六棱柱型反射鏡”，根據(jù)正六棱柱型反射鏡柱，柱的尺寸長度不同分為各種規(guī)格，每種規(guī)格只有六根，支撐柱的端面正六邊形和正六棱柱型反射鏡端面的正六邊形邊長相等。以支撐柱為中心，根據(jù)正六棱柱型反射鏡柱的長度不同，由長到短、由里向外，依次以同底為基準(zhǔn)粘貼到支撐柱的棱面上，反射鏡的鏡面背向支撐柱向外，則每一種規(guī)格的反射鏡粘貼完后，就形成一個反射鏡環(huán)，根據(jù)使用的需要，可以粘接到所需的環(huán)數(shù)，最終形成一個呈錐形結(jié)構(gòu)的裝置，即本發(fā)明的“光錐裝置”見圖6。整個光錐裝置正立放置時，來自各個方向上的水平激光以45度角入射到正六棱柱型反射鏡面上，反射光將沿與光錐軸向平行的方向輸出。此時，輸出的激光束具有很高的占空比。本發(fā)明的光錐裝置能夠提高光束的占空比，同時結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，便于組裝使用，實用性強。


圖I支撐住和三種規(guī)格的六棱柱型反射鏡BI型(a)、B2型(b)、B3型(C)圖2 B1、B3型反射鏡的俯視圖(a)、左視圖(b)和前視圖(C) 圖3 B2型反射鏡的俯視圖(a)、左視圖(b)和前視圖(C)圖4 BI型反射鏡粘接示意5 B2型反射鏡粘接示意6 B3型反射鏡粘接示意7具有三環(huán)反射鏡的光錐裝置俯視8光錐裝置的光路示意圖 圖9已有提聞光束占空比的裝置不意圖發(fā)明實施方式結(jié)合附圖，通過實施實例進(jìn)一步說明本發(fā)明。本實例列舉的是一個具有三環(huán)反射鏡組成的光錐裝置，如圖6所示。該實例的光錐裝置由I個支撐柱0、6個BI型反射鏡、6個B2型反射鏡和6個B3型反射鏡組成。支撐柱O為金屬材質(zhì)正六棱柱，反射鏡柱的端面具有45度斜面的石英材質(zhì)的正六棱柱，支撐柱的端面正六邊形和反射鏡的正六棱柱的端面正六邊形的邊長相等。其中，反射鏡的加工過程如下反射鏡的加工首先需要確定反射鏡柱的長度并保證反射鏡的正六棱柱的端面正六邊形邊長和支撐柱端面的正六邊形邊長相等，然后在石英材質(zhì)正六棱柱的一端以45度切割。BI型反射鏡柱的長度確定為LI，切割端面與正六棱軸向呈45度夾角，以六棱柱端面的對邊作為基準(zhǔn)切割45度鈄面見圖2。B2型反射鏡柱的長度確定為L2，切割端面與正六棱柱呈45度夾角，以六棱柱端面的一條對角線作為基準(zhǔn)切割45度鈄面見圖3。B3型反射鏡柱和BI型反射鏡桂只是長度上的差別，其他加工同BI型，確定B3型反射鏡柱的長度為L3。三種規(guī)格的反射鏡柱切割完成后，在切割端面上蒸鍍高反射膜，此面為反射鏡面，即完成反射鏡的加工。附圖4所示為BI型反射鏡柱組成的光錐裝置的第一環(huán)的形成，取I個BI型反射鏡柱，反射鏡柱的鏡面背向支撐柱向外，以底面為基準(zhǔn)，反射鏡柱的一個棱面對應(yīng)支撐柱的一個棱面粘接，其他5 BI型反射鏡柱以同樣的方式粘接到支撐柱的5個棱面上，形成第一反射鏡環(huán)，即獲得具有6個反射鏡的光錐裝置。附圖5所示為B2型反射鏡柱組成的光錐裝置的第二環(huán)的形成，取I個B2型反射鏡柱，反射鏡柱的鏡面背向支撐柱向外，反射鏡柱的最長的棱線對應(yīng)第一環(huán)反射鏡柱兩個棱面的交線，此處B2的兩棱面以同底面為基準(zhǔn)粘接到第一環(huán)反射鏡柱的兩棱面上，其他5個B2型反射鏡柱以同樣的方式粘接到第一環(huán)反射鏡棱面上，形成第二反射鏡環(huán)，即獲得具有12個反射鏡的光錐裝置。附圖6所示為B3型反射鏡柱組成的光錐裝置的第三環(huán)的形成，取I個B3型反射鏡柱，反射鏡柱的鏡面背向支撐柱向外，以同底面為基準(zhǔn)，B3型反射鏡柱的三個棱面分別粘接到對應(yīng)第一環(huán)反射鏡柱的一個棱面和第二環(huán)反射鏡柱的兩個棱面上，其他5個B3型反射鏡柱，以同樣的方式粘接到第一環(huán)、第二環(huán)反射鏡柱的棱面上，形成第三反射鏡環(huán)，即獲得了 18個反射鏡的光錐裝置。即完成具有三環(huán)反射鏡組成的光錐裝置的制作附圖7所示為圖6光錐拼接完成后的俯視圖，其中O為正六棱柱型支撐柱；
I.Γ1. 6為BI型反射鏡柱組成的第一反射鏡環(huán)；2. Γ2. 6為B2反射鏡柱組成的第二反射鏡環(huán)；3. Γ3. 6為B3反射鏡桂組成的第三反射鏡環(huán)。附圖8所示為具有三環(huán)共18個反射鏡的光錐裝置的光路示意圖，激光以45度入射角入射到本發(fā)明裝置的反射鏡面上，反射光將沿光錐軸向輸出，如果光錐裝置正立放置，來自水平方向的激光束，以45度入射角入射到18個反射鏡面上,反射光將向上平行射出。 由于光錐結(jié)構(gòu)緊湊，輸出的激光束具有很高的占空比。
權(quán)利要求
1.一種提高光束占空比的錐型裝置(光錐裝置)，其特征在于該裝置由一個金屬材質(zhì)的正六棱柱為中心的支撐柱和由六個以上石英材質(zhì)端面具有45度斜面的正六棱柱為反射鏡的柱體組合，反射鏡柱按柱的長度不同分為各種規(guī)格，每種規(guī)格只有六根反射鏡柱體，以支撐柱為中心，同一底面為基準(zhǔn)，首先將規(guī)格中最長的六根反射鏡柱粘接在支撐柱的六個棱面上，形成由六個反射鏡柱組成的反射鏡環(huán)，反射鏡的端面都與支撐柱的軸向成45度，第一環(huán)粘接完成后，以同樣的原則，反射鏡柱的規(guī)格由長到短、由里向外粘接第二反射鏡環(huán)，以此類推，粘接到所需的環(huán)數(shù)形成錐體式的光裝置，稱為“光錐裝置”；該光錐裝置接收不同方向射來的光束，每束光對應(yīng)一個反射鏡柱，光束的中心位置調(diào)整在反射鏡的中心，光束的方向與反射鏡的鏡面成45度，入射光經(jīng)過反射鏡后，反射光束將沿光錐軸向輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高光束占空比的錐型裝置，其特征在于該裝置由一個金屬材質(zhì)的正六棱柱為中心的支撐柱和三種規(guī)格的石英材質(zhì)端面具有45度斜面的正棱柱為反射鏡柱構(gòu)成，第一種規(guī)格BI正六棱柱反射鏡，長度為LI，六個BI型反射鏡各個BI的一個棱面分別與支撐柱的一個棱面粘接，組成第一反射鏡環(huán)(I. 1^1. 6),第二種規(guī)格B2的正六棱柱反射鏡，長度為L2，六個B2型反射鏡各個B2的兩個棱面分別粘接到BI型反射鏡的兩個棱面上，組成第二反射鏡環(huán)(2. f 2. 6)，第三種規(guī)格B3型正棱柱性反射鏡，長度為B3，六個B3型反射鏡各個B3的三個棱面分別粘接到第一環(huán)反射鏡的一個棱面和第二環(huán)反射鏡的兩個棱面上，組成第三反射鏡環(huán)(3. Γ3.6),構(gòu)成具有三個反射鏡環(huán)的光錐裝置，三環(huán)共18個反射鏡，每個反射鏡的端面與支撐柱的軸向成45度，當(dāng)激光束入射到該裝置反射鏡面上，其反射光束沿光錐軸向輸出，占空比得到提高。
3.根據(jù)權(quán)利要求I、或權(quán)利要求2其中的一項所述的一種提高光束占空比的錐型裝置，其特征在于每個正六棱柱反射鏡端面45度斜面上鍍有高反射膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高光束占空比的錐形裝置，涉及激光合成技術(shù)領(lǐng)域。該裝置整體呈錐形，由一個金屬材質(zhì)的正六棱柱型為支撐柱和圍繞其周圍的正六棱柱型反射鏡組成。每個六棱柱型反射鏡由石英材質(zhì)的正六棱柱加工而成，在石英材質(zhì)的正六棱柱的一端以與軸向成45°切割并鍍膜，根據(jù)反射鏡的長度以及切割端面的不同，反射鏡分為各種規(guī)格，每種規(guī)格只有6個反射鏡。激光束以45°的入射角入射到反射鏡，其反射光束將沿光錐軸向平行輸出，可以獲得高占空比的平行激光束。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用過程中便于調(diào)節(jié)，具有很高的實用性。
文檔編號G02B27/09GK102830492SQ20121033784
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者楊春平, 王運付, 楊若夫, 敖明武, 董洪舟, 郭晶, 吳健 申請人:電子科技大學(xué)