本發(fā)明涉及光譜測量技術領域，更具體地說，特別涉及一種光束耦合裝置。

背景技術：

tdlas是指可調諧二極管激光吸收光譜，是tunablediodelaserabsorptionspectroscopy的簡稱，該技術主要是利用可調諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性實現對分子的單個或幾個距離很近很難分辨的吸收線進行測量。tdlas技術為一種高選擇性、高分辨率的光譜技術，由于分子光譜的“指紋”特征，它不受其它氣體的干擾。tdlas技術是一種對所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術，同樣的儀器可以方便的改成測量其它組分的儀器，只需要改變激光器和標準氣。此外，tdlas技術具有速度快，靈敏度高的優(yōu)點。在不失靈敏度的情況下，其時間分辨率可以在ms量級。因此，tdlas技術廣泛應用于分子光譜研究、工業(yè)過程監(jiān)測控制、燃燒過程診斷分析、發(fā)動機效率和機動車尾氣測量、爆炸檢測、大氣中痕量污染氣體監(jiān)測等領域中。

tdlas技術中，通常需要運用到激光檢測技術，激光檢測技術中，通常情況下一種激光器只能檢測一種物質，為了能同時檢測多種物質的濃度，需要將不同的激光器發(fā)出的不同波長的光束進行耦合?，F有的光束耦合裝置很多，但由于現有光束耦合裝置結構設計上的局限性，現有光束耦合裝置往往不能有效的實現光束的合束，光束的耦合效果差，極大影響了其后期的檢測功能。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題為提供一種光束耦合裝置，該光束耦合裝置通過其結構設計，能夠有效實現不同波長光束的耦合，光束的能量損失小。

一種光束耦合裝置，包括：

發(fā)射機構，所述發(fā)射機構設置有至少兩個，所述發(fā)射機構用于光束的發(fā)射，且不同的所述發(fā)射機構用于發(fā)射不同的規(guī)定波長的光束；

調節(jié)機構，設置在所述發(fā)射機構的光束發(fā)射方向上，所述調節(jié)機構用于光束的方向調節(jié)從而使所述發(fā)射機構發(fā)射的光束射向規(guī)定方向；

合束機構，所述合束機構為色散棱鏡且設置在所述調節(jié)機構的光束傳輸方向上，所述色散棱鏡用于接收來自所述調節(jié)機構的全部光束，并調整不同波長光束的入鏡角度從而使其折射出鏡時合成一個整光束。

優(yōu)選地，所述發(fā)射機構為激光發(fā)射器，所述調節(jié)機構為反射鏡或棱鏡或半透半反鏡或光纖。

優(yōu)選地，所述反射鏡設置有至少兩個，且所述反射鏡與所述發(fā)射機構呈一一對應設置。

優(yōu)選地，所述色散棱鏡為三棱鏡或直角棱鏡或五角棱鏡。

優(yōu)選地，所述三棱鏡包括入射面、主截面及出射面，其中，所述入射面用于接收所述調節(jié)機構傳輸來的光束且光束經所述入射面后第一次折射入鏡，所述主截面用于第一次折射后光束在鏡內的直線傳輸，所述出射面用于沿主截面?zhèn)鬏攣淼墓馐牡诙握凵涑鲧R。

優(yōu)選地，所述三棱鏡設置有至少兩個，所述三棱鏡層層相間隔設置且上層的三棱鏡的出射面與下層的三棱鏡的入射面平行。

優(yōu)選地，所述發(fā)射機構、所述調節(jié)機構及所述合束機構上均連接有位置調整機構。

優(yōu)選地，所述調節(jié)機構與所述合束機構之間設置有中轉反射鏡，所述中轉反射鏡用于接收所述調節(jié)機構傳輸來的所有光束并使光束以規(guī)定角度射向所述合束機構。

優(yōu)選地，所述中轉反射鏡的光束反射面為平行光束反射面，所述平行光束反射面用于將外部射向所述平行光束反射面的光束呈平行狀態(tài)反射出。

優(yōu)選地，所述激光發(fā)射器包括左側激光發(fā)射器與右側激光發(fā)射器，所述左側激光發(fā)射器正下方設置有左反射鏡，所述右側激光發(fā)射器正下方設置有右反射鏡，所述左反射鏡與所述右反射鏡中間位置處設置有中轉反射鏡，所述中轉反射鏡正下方設置有三棱鏡。

優(yōu)選地，所述三棱鏡設置有兩個且分別為上層三棱鏡與下層三棱鏡，所述上層三棱鏡的出射面與所述下層三棱鏡的入射面平行。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的該光束耦合裝置包括至少兩個用于發(fā)射不同規(guī)定波長光束的發(fā)射機構，與發(fā)射機構一一對應設置的用于朝規(guī)定方向傳輸光束的調節(jié)機構，以及接收調節(jié)機構所傳輸的全部光束并將其合成一個整光束的色散棱鏡，通過本裝置巧妙的布局，不同波長的光束只需按照規(guī)定路線傳輸便可以合成一個整光束，從而能有效實現不同波長光束的耦合。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1和圖2為本發(fā)明實施例1所公開的光束耦合裝置的光學原理圖；

圖3為本發(fā)明實施例1所公開的光束耦合裝置的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例2所公開的光束耦合裝置的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例3所公開的光束耦合裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。

基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

實施例1：

參見圖1至圖3，圖1至圖3提供了本發(fā)明一種光束耦合裝置的具體實施例，其中，圖1和圖2為本發(fā)明實施例1所公開的光束耦合裝置的光學原理圖；圖3為本發(fā)明實施例1所公開的光束耦合裝置的結構示意圖。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供的一種光束耦合裝置巧妙的利用光束的反射與折射原理，構建了由發(fā)射機構、調節(jié)機構及合束機構組成的光束耦合裝置，能有效實現不同波長光束的耦合，光束的能量損失小。

本實施例中，折射原理如圖1和圖2所示，圖1中，一整束含有波長λ1和λ2的光束，從色散棱鏡左側射入再從色散棱鏡右側射出時，該光束會分成上下兩束分光束，兩束分光束分別對應波長λ1和λ2。

如此，根據光路可逆原理，如果有一束波長為λ1的光束和一束波長為λ2的光束分別從上述圖1出射光λ1和λ2的出射方向反向進入色散棱鏡，那么在色散棱鏡的左側出射的兩束光束將重合為一束整的光束，此即為圖2。

本方案的光束耦合裝置包括發(fā)射機構，發(fā)射機構設置有至少兩個，發(fā)射機構用于光束的發(fā)射，且不同的發(fā)射機構用于發(fā)射不同的規(guī)定波長的光束。本實施例中，發(fā)射機構為激光發(fā)射器，且激光發(fā)射器設置有兩個，分別為左側上方的左側激光發(fā)射器1與右側上方的右側激光發(fā)射器2，其中，左側激光發(fā)射器1與右側激光發(fā)射器2所發(fā)射的光束波長由檢測中所需的光束波長決定。

調節(jié)機構設置在發(fā)射機構的光束發(fā)射方向上，調節(jié)機構用于將其所對應的發(fā)射機構發(fā)射的光束朝規(guī)定方向傳輸。本實施例中，調節(jié)機構優(yōu)選為反射鏡且反射鏡設置有兩個，分別為設置在左側激光發(fā)射器1正下方的左側反射鏡3以及設置在右側激光發(fā)射器2正下方的右側反射鏡4。

具體的，所述反射鏡設置有至少兩個，且所述反射鏡與所述發(fā)射機構呈一一對應設置。從而每個反射鏡對應調整一個不同發(fā)射機構多發(fā)射來的光束，更方便光束方向的調整。

當然，調節(jié)機構也可以為棱鏡或半透半反鏡或光纖。

合束機構為色散棱鏡且設置在調節(jié)機構的光束傳輸方向上，色散棱鏡用于接收調節(jié)機構所傳輸來的全部光束，并調整不同波長光束的入鏡角度從而使其折射出鏡時合成一個整光束。本實施例中，色散棱鏡選用了三棱鏡5。三棱鏡5設置在左側反射鏡3與右側反射鏡4中部下方處。

當然，色散棱鏡也可以選用直角棱鏡或五角棱鏡。

具體設置過程中，根據左側激光發(fā)射器1與右側激光發(fā)射器2所發(fā)射的光束波長的不同，調整左側反射鏡3、右側反射鏡4及三棱鏡5之間的位置，以確保不同光束與其各自折射率匹配的位置進入三棱鏡5，最終折射出鏡時合成一個整的光束。

本發(fā)明提供的該光束耦合裝置通過本裝置巧妙的布局，不同波長的光束只需按照規(guī)定路線傳輸便可以合成一個整光束，從而能有效實現不同波長光束的耦合。

此外，本實施例中的裝置巧妙的利用光束本身反射及折射的物理特性，使不同波長的光束只需按照規(guī)定路線經過反射及折射便可以合成一個整光束，不需要對光束進行其他處理，從而能在有效減小光束能量損失的前提下實現不同波長光束的有效耦合。

實際操作中，波長間隔越大的兩束光束越易實現耦合，另外在選擇色散棱鏡的時候盡量選擇阿貝數較小的棱鏡，以更易實現多波長光束的合束。

整體而言，本實施例提供的該光束耦合裝置對多波長光束的耦合度高，在合束的同時，對光路具有縮束整形的作用；在整個合束過程中，未使用狹縫、透鏡之類的對光能量損耗較大的元件，極大地保存了光束的能量；此外，本發(fā)明合束后的光束直徑較小，極易兼容進其他檢測系統(tǒng)中，基本不受尺寸限制。

本實施例中，為方便光束經折射后合成一個整的光束，三棱鏡5包括入射面501、主截面502及出射面503，其中，入射面501用于接收調節(jié)機構傳輸來的光束，且光束經入射面501后第一次折射入鏡；主截面502用于第一次折射后光束在鏡內的直線傳輸；出射面503用于沿主截面502傳輸來的光束的第二次折射出鏡。

本實施例中，為方便發(fā)射機構、調節(jié)機構及合束機構位置的調整，從而確保發(fā)射機構所發(fā)射的不同波長的光束經調節(jié)機構與合束機構處理后都可以合成一束整的光束，優(yōu)選地，發(fā)射機構、調節(jié)機構及合束機構上均連接有位置調整機構6。具體實施中，位置調整機構6用于調整發(fā)射機構、調節(jié)機構、合束機構三者與水平面的夾角和相互之間的距離，從而調整光束的入射方向、傳輸方向及折射方向。

實施例2：

參見圖4，圖4提供了本發(fā)明一種光束耦合裝置的另一種具體實施例，其中，圖4為本發(fā)明實施例2所公開的光束耦合裝置的結構示意圖。

本實施例的其它部分與實施例1相同，不同之處在于，為進一步方便控制不同的光束以規(guī)定的角度射向合束機構，調節(jié)機構與合束機構之間設置有中轉反射鏡7，中轉反射鏡7用于接收所述調節(jié)機構傳輸來的所有光束并將光束以規(guī)定角度射向所述合束機構。

本實施例中，發(fā)射機構為激光發(fā)射器，包括左側激光發(fā)射器1與右側激光發(fā)射器2，左側激光發(fā)射器1正下方設置有左反射鏡3，右側激光發(fā)射器2正下方設置有右反射鏡4，左反射鏡3與右反射鏡4中間位置處設置有中轉反射鏡7，中轉反射鏡7正下方設置有三棱鏡5。

具體操作中，首先根據左側激光發(fā)射器1與右側激光發(fā)射器2發(fā)射的光束的波長關系，規(guī)定好左側激光發(fā)射器1所發(fā)射光束與三棱鏡5的夾角，同時調節(jié)左反射鏡3使之滿足該夾角；

其次通過調節(jié)右反射鏡4來改變右側激光發(fā)射器2發(fā)射的光束的傳輸方向，使之通過三棱鏡5后出射光與左側激光發(fā)射器1所發(fā)射光束的出射光平行；

最后再通過調節(jié)中轉反射鏡7及三棱鏡5的距離實現兩出射光束的重合，并調節(jié)左側激光發(fā)射器1發(fā)射光束與三棱鏡5的夾角為合適值，以實現光束直徑的縮小整形。

實施例3：

參見圖5，圖5提供了本發(fā)明一種光束耦合裝置的第三種具體實施例，其中，圖5為本發(fā)明實施例3所公開的光束耦合裝置的結構示意圖。

本實施例的其它部分與實施例2相同，不同之處在于，三棱鏡設5置有至少兩個，三棱鏡5層層相間隔設置且上層的三棱鏡的出射面與下層的三棱鏡的入射面平行。

本實施例中，三棱鏡5設置有兩個且分別為上層三棱鏡與下層三棱鏡，上層三棱鏡的出射面與下層三棱鏡的入射面平行。從而更方便光束經多次折射后合成一個整的光束。

本實施例中，為進一步方便光束的合成，中轉反射鏡7的光束反射面為平行光束反射面，平行光束反射面用于將外部射向所述平行光束反射面的光束呈平行狀態(tài)反射出。

以上對本發(fā)明所提供的一種光束耦合裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。