專利名稱：遠(yuǎn)場(chǎng)纖維耦合輻射的均勻化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開了可以被用于在維持從光學(xué)導(dǎo)管輸出的均勻遠(yuǎn)場(chǎng)光束時(shí)高效地將激光能量耦合到光學(xué)導(dǎo)管中的光學(xué)系統(tǒng)及其構(gòu)件。某些實(shí)施例更加具體地涉及來自多個(gè)離散發(fā)射器的光學(xué)纖維耦合輻射的遠(yuǎn)場(chǎng)光束均勻化。
背景技術(shù)：
要求光能和在某些實(shí)施例中激光能量的應(yīng)用可以得益于使用通?？色@得的、可靠操作并且相對(duì)成本有效的固態(tài)光源諸如激光二極管作為激光能源。這種器件可以包括在單一條(bar)中的多個(gè)激光發(fā)射器，每一個(gè)激光發(fā)射器均以基本平行的定向同時(shí)地發(fā)射激光。另外，多個(gè)固態(tài)或者激光發(fā)射器條可以被以堆疊式配置置放從而在某些情形中產(chǎn)生甚至更高的功率級(jí)。激光二極管條經(jīng)常被用于通信技術(shù)器件、醫(yī)療應(yīng)用和其它應(yīng)用諸如軍事應(yīng)用。對(duì)于這些應(yīng)用中的某些應(yīng)用以及其它應(yīng)用，將單一固態(tài)發(fā)射器條或者在堆疊配置中的多條的所有發(fā)射器的輸出耦合到單一光學(xué)纖維或者其它光學(xué)導(dǎo)管中可能是理想的。在某些情況中，將來自多個(gè)離散發(fā)射器的線性陣列的激光輻射耦合到光學(xué)導(dǎo)管中可以導(dǎo)致在從光學(xué)導(dǎo)管發(fā)射的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案中來自光學(xué)導(dǎo)管的非均勻輸出?？梢杂捎诒获詈系焦鈱W(xué)導(dǎo)管中的多個(gè)發(fā)射器相對(duì)于光學(xué)導(dǎo)管的縱向輸入軸線的離散角度分布而導(dǎo)致這種非均勻遠(yuǎn)場(chǎng)圖案。在要求在通過光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)構(gòu)件中的至少某些光學(xué)構(gòu)件傳播時(shí)每一個(gè)光束均被從相鄰光束隔開的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例中，可能特別地如此。對(duì)于某些系統(tǒng)，所述分離包括在相鄰光束之間的間隙，這然后可以導(dǎo)致每一個(gè)光束或者光束組到光學(xué)導(dǎo)管中的離散發(fā)射角。到光學(xué)導(dǎo)管中的離散發(fā)射角產(chǎn)生來自光學(xué)導(dǎo)管的發(fā)射的非均勻遠(yuǎn)場(chǎng)圖案。這種類型的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案可以包括引起在遠(yuǎn)場(chǎng)中的光的低效耦合或者傳輸?shù)牡蛷?qiáng)度區(qū)域。另外，這種類型的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案可以包括可以引起對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)光束與之相互作用的材料的損壞的高強(qiáng)度區(qū)域或者熱斑。已經(jīng)需要的是用于為光學(xué)導(dǎo)管的輸出產(chǎn)生均勻或者基本均勻的遠(yuǎn)場(chǎng)光束分布的方法和器件。更加具體地，已經(jīng)需要的是用于從帶有具有離散發(fā)射角的多個(gè)光束的輸入源從光學(xué)導(dǎo)管產(chǎn)生均勻遠(yuǎn)場(chǎng)光束圖案的方法和器件。

發(fā)明內(nèi)容
一種光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束的、線性陣列中的多個(gè)同等地且線性地隔開的發(fā)射器。輸出光束在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出光束軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線傳播。該系統(tǒng)還可以包括聚焦光學(xué)器件，該聚焦光學(xué)器件具有對(duì)稱性光學(xué)軸線并且被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚來自發(fā)射器的該多個(gè)基本平行的輸出光束。該聚焦光學(xué)器件可以橫向地移動(dòng)使得聚焦光學(xué)器件的對(duì)稱性光學(xué)軸線從中心輸出軸線移位了該多個(gè)發(fā)射器的間距的大約八分之一到該多個(gè)發(fā)射器的間距的大約八分之三。該光學(xué)系統(tǒng)還可以包括光學(xué)導(dǎo)管，該光學(xué)導(dǎo)管被定位成使得光學(xué)導(dǎo)管的輸入表面操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域。在
某些情形中，該系統(tǒng)可以包括光束重整(reformatting)光學(xué)器件，該光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器、慢軸準(zhǔn)直器或者這兩者?！N光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束的、線性陣列中的多個(gè)同等地且線性地隔開的發(fā)射器。輸出光束可以在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出光束軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線傳播。該系統(tǒng)還可以包括聚焦光學(xué)器件，該聚焦光學(xué)器件被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚來自發(fā)射器的該多個(gè)基本平行的輸出光束。該聚焦光學(xué)器件包括與中心輸出軸線相對(duì)準(zhǔn)或者基本相對(duì)準(zhǔn)的對(duì)稱性光學(xué)軸線。該系統(tǒng)還具有帶有傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管。該光學(xué)導(dǎo)管的傳輸芯部包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面。該傳輸芯部進(jìn)一步包括相對(duì)于中心光束輸出軸線被以傾斜角度置放的縱向軸線。該傾斜角度可以基本處于由在光學(xué)導(dǎo)管上入射的該多個(gè)光束限定的平面中。對(duì)于被置放在聚焦光學(xué)器件和光學(xué)導(dǎo)管的輸入之間的光束，該傾斜角度可以具有在相鄰發(fā)射器光束軸線之間形成的角度的大約一半的幅度。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括光束重整光學(xué)器件，該光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞光束的縱向軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度。對(duì)于某些實(shí)施例，在聚焦光學(xué)器件和光學(xué)導(dǎo)管的輸入之間相鄰的發(fā)射器軸線之間形成的角度可以基本等于在相鄰發(fā)射器之間的間距除以聚焦光學(xué)器件的焦距。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器、慢軸準(zhǔn)直器或者這兩者。一種光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例包括在線性陣列中的多個(gè)同等地且線性地隔開的發(fā)射器。發(fā)射器可以被配置為產(chǎn)生在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線傳播的、相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束。聚焦光學(xué)器件可以被操作性地耦合該多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦來自發(fā)射器的該多個(gè)基本平行的輸出光束。該系統(tǒng)還可以包括具有傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，該傳輸芯部包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面。該傳輸芯部包括基本平行于中心發(fā)射器的中心輸出軸線置放的縱向軸線。該輸入表面還包括相對(duì)于垂直于傳輸芯部的縱向軸線的平面的輸入角度。該輸入角度基本處于由在光學(xué)導(dǎo)管上入射的該多個(gè)光束限定的平面中并且可以具有大約為9^4 (η-l)的幅度，其中Θ i是在聚焦光學(xué)器件和光學(xué)導(dǎo)管的輸入之間光束的相鄰發(fā)射器光束軸線之間形成的角度并且η是傳輸芯部的折射率。在某些情形中，該系統(tǒng)還包括光束重整光學(xué)器件，該光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞每一個(gè)光束的縱向軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度。對(duì)于某些實(shí)施例，在聚焦光學(xué)器件和光學(xué)導(dǎo)管的輸入之間相鄰的發(fā)射器軸線之間形成的角度基本等于在相鄰發(fā)射器之間的間距除以聚焦光學(xué)器件的焦距。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器、慢軸準(zhǔn)直器或者這兩者。一種光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開 的輸出光束的多個(gè)同等地且線性地隔開的發(fā)射器。輸出光束被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線傳播。聚焦光學(xué)器件可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚來自發(fā)射器的該多個(gè)基本平行的輸出光束。該系統(tǒng)還可以包括具有傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管。該傳輸芯部可以包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面。該傳輸芯部還可以包括基本平行于中心發(fā)射器的中心輸出軸線置放的縱向軸線。該輸入表面包括兩個(gè)小面，該兩個(gè)小面具有形成在每一個(gè)相應(yīng)小面表面和垂直于傳輸芯部的縱向軸線的平面之間測(cè)量的輸入角度的鑿狀配置。該輸入角度基本處于由在光學(xué)導(dǎo)管上入射的該多個(gè)光束限定的平面中并且可以具有大約為9^4 (η-l)的幅度，其中Θ i是在聚焦光學(xué)器件和光學(xué)導(dǎo)管的輸入之間光束的相鄰發(fā)射器光束軸線之間形成的角度并且η是傳輸芯部的折射率。對(duì)于某些實(shí)施例，輸入表面的該兩個(gè)小面具有凸形配置，并且對(duì)于其它實(shí)施例，傳輸芯部的輸入表面的該兩個(gè)小面具有凹形配置。對(duì)于某些實(shí)施例，該系統(tǒng)還可以包括光束重整光學(xué)器件，該光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞每一個(gè)光束的縱向軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度。對(duì)于某些實(shí)施例，在聚焦光學(xué)器件和光學(xué)導(dǎo)管的輸入之間相鄰的發(fā)射器軸線之間形成的角度基本等于在相鄰發(fā)射器之間的間距除以聚焦光學(xué)器件的焦距。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器、慢軸準(zhǔn)直器或者這兩者。一種光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束的多個(gè)同等地且線性地隔開的發(fā)射器。輸出光束被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線傳播。聚焦光學(xué)器件可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚來自發(fā)射器的該多個(gè)基本平行的輸出光束。該系統(tǒng)還可以包括具有傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，該傳輸芯部具有被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面。該光學(xué)導(dǎo)管的傳輸芯部具有可以基本平行于中心發(fā)射器的中心輸出軸線置放的縱向軸線。該輸入表面包括四個(gè)小面，該四個(gè)小面具有形成在每一個(gè)相應(yīng)小面表面和垂直于傳輸芯部的縱向軸線的平面之間測(cè)量的輸入角度的凸套針狀配置。該輸入角度可以具有大約為Θ/4 (n-ι)的幅度，其中01是在聚焦光學(xué)器件和光學(xué)導(dǎo)管的輸入之間光束的相鄰發(fā)射器光束軸線之間形成的角度并且η是傳輸芯部的折射率。對(duì)于某些實(shí)施例，該系統(tǒng)可以包括光束重整光學(xué)器件，該光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞每一個(gè)光束的縱向軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度。對(duì)于某些實(shí)施例，在聚焦光學(xué)器件和光學(xué)導(dǎo)管的輸入之間相鄰的發(fā)射器軸線之間形成的角度基本等于在相鄰發(fā)射器之間的間距除以聚焦光學(xué)器件的焦距。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器、慢軸準(zhǔn)直器或者這兩者。一種光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束的多個(gè)同等地且線性地隔開的發(fā)射器。輸出光束被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線傳播。聚焦光學(xué)器件可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚來自發(fā)射器的該多個(gè)基本平行的輸出光束。該系統(tǒng)還包括帶有傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管。該傳輸芯部具有被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面。該輸入表面包括具有基本在輸入表面上定中的頂點(diǎn)的圓狀配置。對(duì)于某些實(shí)施例，系統(tǒng)可以包括光束重整光學(xué)器件，該光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞每一個(gè)光束的縱向軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器、慢軸準(zhǔn)直器或者這兩者。在某些情形中，傳輸芯部的輸入表面的圓狀配置可以是基本球形的并且可以具有大約O. 4mm到大約I. 2mm的曲率半徑。一種光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例包括多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，該發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束。聚焦光學(xué)器件可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦來自發(fā)射器的多個(gè)基本平行的輸出光束。該系統(tǒng)還可以包括具有傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，該傳輸芯部包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面。該光學(xué)導(dǎo)管的輸入表面包括基本在輸入表面上定中的柱面透鏡兀件。該輸入表面還具有基本處于由在光學(xué)導(dǎo)管上入射的光束限定的平面中的曲率半徑。對(duì)于某些實(shí)施例，該柱面透鏡元件具有凸形配置，并且對(duì)于某些實(shí)施例，該柱面透鏡元件具有凹形配置。在某些情形中，該柱面透鏡元件的曲率半徑可以是大約O. 2mm到大約I. 5_。對(duì)于某些實(shí)施例，該系統(tǒng)還可以包括光束重整光學(xué)器件，該光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞每一個(gè)光束的縱向軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器、慢軸準(zhǔn)直器或者這兩者。一種光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束的多個(gè)同等地且線性地隔開的發(fā)射器。輸出光束可以被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線傳播。聚焦光學(xué)器件可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚來自發(fā)射器的該多個(gè)基本平行的輸出光束。該系統(tǒng)還可以包括具有傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，該傳輸芯部包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面?？梢酝ǔＴ谠摱鄠€(gè)發(fā)射器和聚焦光學(xué)器件之間置放光學(xué)移動(dòng)元件。該光學(xué)移動(dòng)元件可以被配置為折射在中心輸出光束軸線的一側(cè)上的輸出光束并且移動(dòng)其光學(xué)軸線。該系統(tǒng)的某些實(shí)施例還可以包括光束重整光學(xué)器件，該光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞光束的縱向軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度。該光學(xué)移動(dòng)元件的某些實(shí)施例包括具有平行于輸出表面的輸入表面的透射性材料塊體。該光學(xué)移動(dòng)兀件還可以包括透射性材料楔體。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器、慢軸準(zhǔn)直器或者這兩者。一種光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束的多個(gè)同等地且線性地隔開的發(fā)射器。光束可以被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線傳播。聚焦光學(xué)器件可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚來自發(fā)射器的該多個(gè)基本平行的輸出光束。該系統(tǒng)還可以包括具有傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，該傳輸芯部具有被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面。該光學(xué)系統(tǒng)還可以包括在該多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器和聚焦光學(xué)器件之間光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)列內(nèi)在操作性布置中置放的望遠(yuǎn)鏡陣列。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器、慢軸準(zhǔn)直器或者這兩者。對(duì)于這種實(shí)施例，望遠(yuǎn)鏡陣列可以被置放在快軸準(zhǔn)直器和聚焦光學(xué)器件之間。在某些情形中，望遠(yuǎn)鏡陣列可以被置放在光學(xué)系統(tǒng)的可選光束重整光學(xué)器件和慢軸準(zhǔn)直器之間。在某些實(shí)施例中，望遠(yuǎn)鏡陣列可以被如此緊鄰可選光束重整元件或者光學(xué)器件地置放。該望遠(yuǎn)鏡陣列可以被配置為擴(kuò)展來自激光發(fā)射器條的每一個(gè)光束以在將光束聚焦到光學(xué)導(dǎo)管中之前與相鄰光束接觸或者交迭?？梢栽诓辉黾訉?shí)質(zhì)的或者顯著的、各個(gè)光束的發(fā)散或者會(huì)聚的情況下利用望遠(yuǎn)鏡元件實(shí)現(xiàn)每一個(gè)光束的擴(kuò)展。對(duì)于某些實(shí)施例，該系統(tǒng)可以包括光束重整光學(xué)器件，該光束重整光學(xué)器件可以被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度。對(duì)于某些實(shí)施例，該望遠(yuǎn)鏡陣列可以包括具有基本與該多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器相同的間距的開普勒望遠(yuǎn)鏡的陣列。對(duì)于某些實(shí)施例，該望遠(yuǎn)鏡陣列可以包括具有基本與該多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器相同的間距的伽利略望遠(yuǎn)鏡的陣列。根據(jù)當(dāng)與示例性附圖相結(jié)合閱讀時(shí)的以下詳細(xì)說明，實(shí)施例的這些特征將變得更·加清楚。


圖I是來自光學(xué)纖維的遠(yuǎn)場(chǎng)光束輸出圖案的概略表不。圖IA是激光發(fā)射器條的實(shí)施例的透視圖。圖2是用于將多個(gè)發(fā)射器耦合到光學(xué)導(dǎo)管的光學(xué)系統(tǒng)的頂視圖。圖3是圖2的光學(xué)系統(tǒng)的正視圖。圖3A是光束重整光學(xué)器件的實(shí)施例的正視圖。圖3B是圖3A的光束重整光學(xué)器件的透視圖。圖4是帶有多個(gè)平行光束的光學(xué)系統(tǒng)的概略視圖，其中聚焦透鏡相對(duì)于中心光束被以定中的對(duì)稱配置置放。圖4A是圖4的光學(xué)纖維沿著圖4的線4A-4A截取的橫向截面。圖5是帶有多個(gè)平行光束的、圖4的光學(xué)系統(tǒng)的概略視圖，其中聚焦透鏡以該多個(gè)平行光束的橫向間距的大約一半橫向地移動(dòng)。圖5A是帶有多個(gè)平行光束的、圖4的光學(xué)系統(tǒng)的概略視圖，其中聚焦透鏡以該多個(gè)平行光束的橫向間距的大約四分之一橫向地移動(dòng)。圖6是帶有被聚焦到光學(xué)纖維中的多個(gè)平行光束的光學(xué)系統(tǒng)的概略視圖，該光學(xué)纖維具有相對(duì)于該多個(gè)平行光束的光學(xué)軸線傾斜的縱向軸線。圖7是具有相對(duì)于光學(xué)纖維的縱向軸線非正交的斜向輸入表面的光學(xué)纖維的正視圖。圖7A是沿著圖7的線7A-7A截取的、圖7的光學(xué)纖維的橫向截面。圖8描繪通過空氣傳播并且在垂直于光學(xué)纖維的縱向軸線的光學(xué)纖維輸入表面上入射的光束折射的射線追跡。圖9描繪通過空氣傳播并且在相對(duì)于垂直于光學(xué)纖維的縱向軸線的平面形成角度α的光學(xué)纖維輸入表面上入射的光束折射的射線追跡。
圖10是具有凸鑿形輸入表面的光學(xué)纖維的輸入段的正剖視圖。圖11是圖10的光學(xué)纖維的輸入表面的端視圖。圖12是具有凹鑿形輸入表面的光學(xué)纖維的輸入段的正剖視圖。圖13是圖12的光學(xué)纖維的輸入表面的端視圖。圖14是具有帶有四個(gè)小面的棱椎形輸入表面的光學(xué)纖維的端視圖和在輸入表面上示出的正方形入射光束的輪廓。圖15是圖14的光學(xué)纖維的輸入段的正剖視圖。圖16是具有帶有四個(gè)小面的棱椎形輸入表面的光學(xué)纖維的端視圖和在輸入表面上示出的正方形入射光束的輪廓。
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圖17是圖16的光學(xué)纖維的輸入段的正剖視圖。圖18是具有凸球形輸入表面配置的光學(xué)纖維的輸入段的正剖視圖。圖19是圖18的光學(xué)纖維的輸入表面的端視圖。圖20是具有凹球形輸入表面配置的光學(xué)纖維的輸入段的正剖視圖。圖21是圖20的光學(xué)纖維的輸入表面的端視圖。圖22是具有凸柱面透鏡狀輸入表面配置的光學(xué)纖維的輸入段的正剖視圖。圖23是圖22的光學(xué)纖維的輸入表面的端視圖。圖24是具有凹柱面透鏡狀輸入表面配置的光學(xué)纖維的輸入段的正剖視圖。圖25是圖24的光學(xué)纖維的輸入表面的端視圖。圖26是來自光學(xué)纖維的遠(yuǎn)場(chǎng)光束輸出圖案的概略表示，示意該圖案的高強(qiáng)度環(huán)形區(qū)域的移動(dòng)方向。圖27是來自光學(xué)纖維的遠(yuǎn)場(chǎng)光束輸出圖案的概略表示，示意該圖案的高強(qiáng)度環(huán)形區(qū)域的移動(dòng)方向。圖28是用于耦合多個(gè)平行光束并且包括被用于橫向地移動(dòng)被置放在該系統(tǒng)的中心光束或者光學(xué)軸線的一側(cè)上的光束的位置的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖。圖29示意開普勒型望遠(yuǎn)鏡元件的陣列。圖30示意通過透過單一開普勒型望遠(yuǎn)鏡元件而被橫向地?cái)U(kuò)大的光束的射線追跡。圖31示意通過透過單一伽利略型望遠(yuǎn)鏡元件而被橫向地?cái)U(kuò)大的光束的射線追跡。
具體實(shí)施例方式在這里討論的實(shí)施例涉及用于操控多個(gè)發(fā)射器諸如激光發(fā)射器條或者具有在其中置放的一個(gè)或者多個(gè)發(fā)射器的芯片的輸出的方法和器件。在這里討論的實(shí)施例還涉及用于將激光發(fā)射器條的輸出耦合到光學(xué)導(dǎo)管諸如光學(xué)纖維的方法和器件。對(duì)于將多個(gè)發(fā)射器的輸出光束耦合到光學(xué)導(dǎo)管而言有用的某些光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例可以包括光束重整光學(xué)器件。這種光學(xué)系統(tǒng)的某些實(shí)施例可以包括各自地從每一個(gè)發(fā)射器旋轉(zhuǎn)每一個(gè)光束或者執(zhí)行某種其它重整功能的光束重整光學(xué)器件。對(duì)于這種實(shí)施例，當(dāng)它們通過光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)列的至少一個(gè)部分傳播時(shí)維持在每一個(gè)光束之間的空間分離可能是理想的。如果在發(fā)射到光學(xué)導(dǎo)管中時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)的光束被從相鄰光束分離，則每一個(gè)光束或者光束組的離散發(fā)射角可以在光學(xué)導(dǎo)管的輸出的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案中導(dǎo)致非均勻的輸出分布。圖I示意來自形式為多模光學(xué)纖維的光學(xué)導(dǎo)管的輸出的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的實(shí)施例。所不出的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案 ο是I禹合具有五個(gè) 相應(yīng)發(fā)射器的激光發(fā)射器條的五個(gè)發(fā)射器的輸出光束的結(jié)果。遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的高強(qiáng)度中心區(qū)域12可以對(duì)應(yīng)于激光發(fā)射器條的中心發(fā)射器的輸出光束。激光發(fā)射器條的中心發(fā)射器可以與將光束耦合到光學(xué)導(dǎo)管的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)軸線相對(duì)準(zhǔn)。從與中心光束相鄰的兩個(gè)光束或者中心+1和中心-I光束產(chǎn)生圍繞中心區(qū)域12置放的高強(qiáng)度的第一環(huán)14。對(duì)于相對(duì)于中心發(fā)射器具有對(duì)稱的光學(xué)軸線的光學(xué)系統(tǒng)，與中心光束相鄰的每一個(gè)光束可以具有到光學(xué)纖維中的類似的發(fā)射角并且對(duì)于第一高強(qiáng)度環(huán)14作出貢獻(xiàn)。類似地，可以從來自激光發(fā)射器條的外側(cè)光束對(duì)產(chǎn)生圍繞高強(qiáng)度的第一環(huán)14置放但是被從其分離的高強(qiáng)度光的第二環(huán)16。該光束對(duì)具有帶有這種系統(tǒng)的五個(gè)光束中的最高幅度的發(fā)射角。再一次地，每一個(gè)最外光束即中心+2和中心-2具有到光學(xué)纖維中的類似的發(fā)射角并且對(duì)于第二高強(qiáng)度環(huán)16作出貢獻(xiàn)。圖案10還包括第一低強(qiáng)度環(huán)17和第二低強(qiáng)度環(huán)18。圖2和3示意用于將具有五個(gè)發(fā)射器的激光發(fā)射器條22的輸出耦合到形式為光學(xué)纖維24的光學(xué)導(dǎo)管的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例20。所示出的光學(xué)系統(tǒng)20包括激光發(fā)射器條22諸如在圖IA中示意的激光發(fā)射器條、快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28、聚焦光學(xué)器件32和形式為光學(xué)纖維24的光學(xué)導(dǎo)管。所述系統(tǒng)20還包括光束重整光學(xué)器件34。通常，光由激光發(fā)射器條22的五個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)產(chǎn)生并且傳播到沿著圖IA所示的快軸36準(zhǔn)直每一個(gè)光束的快軸準(zhǔn)直器26中。每一個(gè)光束然后通過各自地圍繞每一個(gè)相應(yīng)光束的縱向軸線旋轉(zhuǎn)每一個(gè)光束的光束重整光學(xué)器件34。對(duì)于某些實(shí)施例，每一個(gè)光束被旋轉(zhuǎn)大約90度。每一個(gè)光束然后通過基本沿其慢軸準(zhǔn)直每一個(gè)光束的慢軸準(zhǔn)直器28。最后，每一個(gè)光束和所有五個(gè)光束的光束圖案或者陣列一起地被聚焦光學(xué)器件32聚焦或者以其它方式會(huì)聚到光學(xué)纖維24的輸入表面37中。應(yīng)該指出，如在圖2和3的系統(tǒng)中示出地，在包括旋轉(zhuǎn)每一個(gè)光束的光束重整光學(xué)器件的系統(tǒng)中，快軸準(zhǔn)直器26和慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為在相同平面中施加它們的光功率。另外，根據(jù)在快軸準(zhǔn)直器上入射的輸出光束的配置，快軸準(zhǔn)直器26可以包括單一光學(xué)元件或者多個(gè)光學(xué)元件。對(duì)于慢軸準(zhǔn)直器28同樣如此。對(duì)于圖2和3所示的系統(tǒng)實(shí)施例20，快軸準(zhǔn)直器26和慢軸準(zhǔn)直器28這兩者均是越過輸出光束陣列延伸和有效的單透鏡單元。關(guān)于激光發(fā)射器條22,圖IA不意包括總共5個(gè)發(fā)射器42的具有輸出表面38的激光發(fā)射器條22，該發(fā)射器42具有基本平行于彼此光束46的光學(xué)軸線44。雖然在這里討論的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例通常涉及單一發(fā)射器條的使用，但是某些實(shí)施例可以使用2、3、4、5個(gè)或者更多激光發(fā)射器條22的堆疊陣列。如在圖IA中由箭頭48指示地，激光發(fā)射器條22的發(fā)射器42被沿著發(fā)射器的慢軸方向置放在基本線性的行中。發(fā)射器的快軸方向垂直于慢軸方向并且在圖IA中由箭頭36指示。發(fā)射器被定位或者以其它方式被配置以便在沿著可以垂直于慢軸方向48和快軸方向36這兩者的發(fā)射或者光束軸線44傳播的輸出光束46中發(fā)射光能。應(yīng)該指出，圖IA所示的由箭頭36指示的快軸方向和由箭頭48指示的慢軸方向可應(yīng)用于緊鄰激光發(fā)射器條22的光束。對(duì)于包括光束重整光學(xué)器件(諸如旋轉(zhuǎn)光束的那些)的系統(tǒng)實(shí)施例，這些軸線中的任一條或者這兩者的定向可以根據(jù)在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的位置而改變。
激光發(fā)射器條實(shí)施例22可以具有任何適當(dāng)數(shù)目的發(fā)射器，諸如大約I個(gè)發(fā)射器到大約100個(gè)發(fā)射器，更加具體地大約3個(gè)發(fā)射器到大約12個(gè)發(fā)射器。對(duì)于某些實(shí)施例，具有大約5個(gè)發(fā)射器16的每一個(gè)激光發(fā)射器條22可以具有大約5瓦特(W)到大約90W，更加具體地大約15W到大約70W，并且甚至更加具體地大約20W到大約30W的輸出功率。發(fā)射器42可以包括激光二極管諸如邊發(fā)射激光二極管、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)等。用于激光發(fā)射器條22的發(fā)射器42的材料可以包括半導(dǎo)體材料諸如GaAs、InP或者任何其它適當(dāng)?shù)募す庠鲆娼橘|(zhì)。通常，發(fā)射器實(shí)施例42的激光二極管實(shí)施例的發(fā)射孔隙可以為矩形形狀，其中發(fā)射器的長(zhǎng)尺度具有通常數(shù)十或者數(shù)百微米的尺寸，而短尺度通常為一到幾微米的尺寸。從發(fā)射器42出現(xiàn)的輻射以沿著短發(fā)射器方向更大的發(fā)散角度進(jìn)行發(fā)散。在長(zhǎng)發(fā)射器方向的方向上發(fā)散角度較低。發(fā)射器42的某些實(shí)施例可以具有大約30微米到大約300微米，更加具體地大約50微米到大約200微米的物理寬度，并且發(fā)射器可以具有大約I微米到大約3微米的高度。某些發(fā)射器實(shí)施例42可以具有大約O. 5mm到大約IOmm,更加具體地大約Imm到大約7mm，并且甚至更加具體地大約3mm到大約6mm的空腔長(zhǎng)度。這種發(fā)射器實(shí)施例42可以具有在慢軸方向上的、大約2度到大約14度，更加具體地大約4度到大約12度的光能 輸出發(fā)散和在快軸方向上的、大約30度到大約75度的光能輸出發(fā)散。激光發(fā)射器條22的某些實(shí)施例可以具有發(fā)射具有大約700nm到大約1500nm，更加具體地大約800nm到大約IOOOnm的波長(zhǎng)的光能的發(fā)射器42。發(fā)射器42可以發(fā)射的光具有大約300nm到大約2000nm,更加具體地大約600nm到大約IOOOnm的質(zhì)心或者峰值波長(zhǎng),包括越過近紅外光譜的波長(zhǎng)。有用的發(fā)射器42的某些具體實(shí)施例可以發(fā)射處于大約350nm到大約550nm、600nm到大約1350nm或者大約1450nm到大約2000nm的峰值波長(zhǎng)的光。這種激光二極管條22可以在脈動(dòng)模式或者連續(xù)波模式中操作。經(jīng)常地，不受波長(zhǎng)控制(例如通過從體折射率光柵(volume index grating)等提供波長(zhǎng)依賴反饋控制的波長(zhǎng))的各個(gè)發(fā)射器42的輸出光譜帶可以為大約O. 5nm到大約2. Onm或者更大。對(duì)于某些實(shí)施例，除了用于每一個(gè)個(gè)體發(fā)射器42的光譜帶，由于在峰值發(fā)射波長(zhǎng)中的變化，激光發(fā)射器條的總體帶寬可以是大約2nm到大約5nm。關(guān)于光束重整光學(xué)器件34，圖3A示意形式為折射偏移柱面透鏡陣列34的這種光學(xué)器件的實(shí)施例。透鏡陣列34被包括于圖2和3的光學(xué)系統(tǒng)20中并且被配置用于90度旋轉(zhuǎn)來自激光發(fā)射器條22的每一個(gè)發(fā)射器42的每一個(gè)離散光束46。圖3B是折射偏移柱面透鏡陣列34的透視圖。光學(xué)器件34包括相對(duì)的、成對(duì)的沿對(duì)角方向定向的柱面透鏡52的陣列。光束重整光學(xué)器件34的每一相對(duì)的成對(duì)透鏡52可以具有基本與系統(tǒng)20的激光發(fā)射器條22的各個(gè)發(fā)射器42的橫向分離或者間距相同的橫向分離或者間距54。折射光束重整光學(xué)器件可以由任何適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)材料諸如玻璃、石英、硅石等制成。被置放在每一相對(duì)的成對(duì)透鏡52之間的透射性塊體56可以被確定尺寸為使得任何相對(duì)的對(duì)稱的成對(duì)柱面透鏡元件52均在透射性塊體56的本體內(nèi)的同一點(diǎn)或者線處聚焦。這種配置可以得到調(diào)節(jié)使得它將以大致90度圍繞光束46的縱向軸線44旋轉(zhuǎn)入射輸出光束46從而輸出光束46的快軸和慢軸可以被顛倒。各個(gè)輸出光束46的旋轉(zhuǎn)對(duì)于在快軸和慢軸之間實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的光束參數(shù)積(beam product)和光束輪廓可以是有用的并且可以在維持亮度時(shí)促進(jìn)隨后對(duì)輸出光束46的聚焦或者集中。如在圖3A中由箭頭58指示地，光束重整光學(xué)器件34的柱面透鏡元件52的傾斜或者角度定向可以被設(shè)為大約40度到大約50度的角度。如以上討論地,激光發(fā)射器條22的每一個(gè)發(fā)射器42發(fā)射基本被快軸準(zhǔn)直器沿著快軸準(zhǔn)直的離散光束46。每一個(gè)光束然后通過光束重整光學(xué)器件34的相應(yīng)透鏡對(duì)從而以大約80度到大約100度，更加具體地大約88度到大約92度圍繞每一個(gè)光束的光學(xué)軸線旋轉(zhuǎn)。一旦輸出光束46已經(jīng)通過光束重整光學(xué)器件34，它們便通過慢軸準(zhǔn)直器28。因?yàn)檩敵龉馐?6的快軸和慢軸已經(jīng)被光束重整光學(xué)器件34顛倒，所以在光束重整光學(xué)器件34之后置放的慢軸準(zhǔn)直器28可以是單柱面透鏡。慢軸準(zhǔn)直器28基本沿著慢軸方向準(zhǔn)直每一個(gè)個(gè)體光束46。在通過慢軸準(zhǔn)直器28透射之后，每一個(gè)基本準(zhǔn)直光束46傳播到聚焦光學(xué)器件32。聚焦光學(xué)器件32可以包括被配置為將基本準(zhǔn)直光束46聚焦或者以其它方式會(huì)聚到區(qū)域或者焦點(diǎn)的單一透鏡或者多個(gè)光學(xué)器件，該光束然后可以被引導(dǎo)到光學(xué)導(dǎo)管或者光學(xué)纖維24的輸入表面37中。所示出的光學(xué)導(dǎo)管包括可以是具有無定形芯部材料和無定·形包層材料的多模光學(xué)纖維的光學(xué)纖維24，該包層材料具有小于芯部材料的折射率的折射率。雖然示出了實(shí)心材料多模光學(xué)纖維實(shí)施例24，但是可以使用任何其它適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)導(dǎo)管。特別地，該光學(xué)導(dǎo)管可以包括單模光學(xué)纖維、中空波導(dǎo)、晶態(tài)光學(xué)纖維、聚合物光學(xué)纖維等。因?yàn)楣馐卣鈱W(xué)器件34在光束46之間無交迭或者接觸地對(duì)每一個(gè)光束離散地操作，所以在聚焦光學(xué)器件32上入射的每一個(gè)光束可以仍然是離散而無接觸或者交迭。這樣，每一個(gè)光束46或者對(duì)稱的成對(duì)相對(duì)光束將被聚焦光學(xué)器件32聚焦并且以離散角度發(fā)射到光學(xué)纖維24的輸入表面37中。這個(gè)布置然后可以如由圖I的圖案10指示地從光學(xué)纖維24的輸出表面(未不出)產(chǎn)生在遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射圖案10中的光束強(qiáng)度分布。對(duì)于所不出的其中中心光束的光學(xué)軸線44基本與聚焦透鏡32的光學(xué)軸線相對(duì)準(zhǔn)的實(shí)施例而言特別地如此。根據(jù)將如何使用光學(xué)纖維24的高強(qiáng)度輸出，由于各種原因，圖I的非均勻遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10可能是不理想的。如以上討論地，這種類型的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10包括可以引起在遠(yuǎn)場(chǎng)中的光的低效耦合或者傳輸?shù)牡蛷?qiáng)度區(qū)域17和18。另外，這種類型的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10包括可以對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)光束與之相互作用的材料引起損壞的高強(qiáng)度區(qū)域14和16或者熱斑。因此，對(duì)于某些應(yīng)用，也模糊圖I所示的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的離散性可能是理想的。將輸出圖案的高強(qiáng)度部分移動(dòng)到輸出圖案的低強(qiáng)度區(qū)域中或者反之從而基本均勻化遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10也可能是理想的。圖4-5A示意可以在圖2和3的光學(xué)系統(tǒng)20中使用從而基本均勻化從光學(xué)纖維24發(fā)射的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的聚焦透鏡32和光學(xué)纖維24的實(shí)施例。圖4示意被引導(dǎo)到聚焦光學(xué)器件32上的、具有間距P的五個(gè)離散光束46的典型實(shí)施例。對(duì)于圖4的實(shí)施例，中心光束64的光學(xué)軸線62基本與光學(xué)纖維24的芯部68的光學(xué)軸線66相對(duì)準(zhǔn)。光學(xué)纖維還可以包括包層70，包層70可以是如在圖4A中所示的階躍折射率包層。類似于圖2和3所示的這種布置，可以產(chǎn)生圖I所示的非均勻遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10。圖5示意由此光束46的光學(xué)軸線已經(jīng)以各個(gè)光束46的間距P的大約一半相對(duì)于光學(xué)纖維24和聚焦透鏡32的光學(xué)軸線橫向地移動(dòng)的不同布置。聚焦透鏡32的光學(xué)軸線相對(duì)于激光發(fā)射器條22的輸出的中心光束64的光學(xué)軸線62的橫向移動(dòng)可以被用于模糊光學(xué)纖維24的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10。圖5A不意這種方案的另一個(gè)實(shí)施例。圖5A包括可以被結(jié)合到圖2和3所示的光學(xué)系統(tǒng)20中的聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24。這種光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著發(fā)射器42的輸出軸線44產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。聚焦光學(xué)器件32包括對(duì)稱性光學(xué)軸線，該聚焦光學(xué)器件被配置為聚焦來自發(fā)射器42的該多個(gè)基本平行的輸出光束46。光學(xué)導(dǎo)管24被定位成使得光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域。聚焦光學(xué)器件32還被橫向地移動(dòng)從而聚焦光學(xué)器件的對(duì)稱性光學(xué)軸線從中心光束的中心輸出軸線移位了該多個(gè)發(fā)射器42的間距的大約八分之一到該多個(gè)發(fā)射器42的間距的大約八分之三。對(duì)于某些實(shí)施例，聚焦光學(xué)器件32從中心輸出軸線橫向地移動(dòng)了該多個(gè)發(fā)射器42的間距P的大約四分之一。某些系統(tǒng)實(shí)施例還包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者?？燧S準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出。應(yīng)該指出，如在圖2和3的系統(tǒng)中示出地，在包括旋轉(zhuǎn)每一個(gè)光束46的光束重整光學(xué)器件34的系統(tǒng)中，快軸準(zhǔn)直器26和慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為在同一平面中施加它們的光功率。圖6示意用于均勻化光學(xué)導(dǎo)管24的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的另一種方案。圖6示意可以被結(jié)合到圖2和3的光學(xué)系統(tǒng)20中的聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)纖維24。光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著發(fā)射器42的輸出軸線44產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。聚焦光學(xué)·器件32被配置為聚焦來自發(fā)射器42的該多個(gè)基本平行的輸出光束46。聚焦光學(xué)器件32還包括與中心光束的中心輸出軸線相對(duì)準(zhǔn)的對(duì)稱性光學(xué)軸線。形式為多模光學(xué)纖維24的光學(xué)導(dǎo)管包括傳輸芯部，該傳輸芯部包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入。光學(xué)導(dǎo)管24還包括相對(duì)于中心光束的中心輸出軸線62以傾斜角度Φ置放的縱向軸線66。傾斜角度Φ基本處于由在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24上入射的光束46限定的平面中。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24的傾斜角度Φ可以具有在聚焦光學(xué)器件和光學(xué)導(dǎo)管的輸入之間相鄰的發(fā)射器軸線之間形成的角度Q1的大約一半的幅度。對(duì)于某些實(shí)施例，在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24的輸入37之間相鄰的發(fā)射器軸線44之間形成的角度Θ i可以基本等于在相鄰的發(fā)射器42之間的間距P除以聚焦光學(xué)器件32的焦距。在某些情形中，系統(tǒng)實(shí)施例20也可以包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者?？燧S準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出，并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出。圖7-9示意用于均勻化被耦合到離散發(fā)射器光束46的光學(xué)導(dǎo)管24的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的裝置的另一個(gè)實(shí)施例。圖7-9示意可以被結(jié)合到圖2和3的光學(xué)系統(tǒng)20中的光學(xué)導(dǎo)管實(shí)施例24。光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。輸出光束46可以在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器42的輸出軸線44傳播。聚焦光學(xué)器件32可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42并且被配置為聚焦來自發(fā)射器42的多個(gè)基本平行的輸出光束46。光學(xué)導(dǎo)管24可以包括傳輸芯部68，該傳輸芯部包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面37。該光學(xué)導(dǎo)管還可以包括用于光學(xué)導(dǎo)管24的實(shí)心光學(xué)纖維實(shí)施例的包層70。光學(xué)導(dǎo)管24還可以包括基本平行于中心發(fā)射器的中心輸出軸線62置放的縱向軸線66。輸入表面37可以進(jìn)一步包括相對(duì)于垂直于光學(xué)導(dǎo)管24的芯部的縱向軸線66的平面的輸入角度α。對(duì)于這種實(shí)施例，遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的均勻化可能要求光學(xué)纖維24圍繞光學(xué)纖維24的縱向軸線66的適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)定向。特別地，輸入角度α可以基本處于由在光學(xué)導(dǎo)管24和聚焦光學(xué)器件32上入射的光束46限定的平面中。輸入角度α可以具有大約為9^4 (η-i)的幅度，其中Q1是在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24的輸入37之間光束46的相鄰的發(fā)射器光束軸線44之間形成的角度并且η是光學(xué)纖維24的傳輸芯部的折射率。對(duì)于某些實(shí)施例，在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24的輸入37之間相鄰的發(fā)射器軸線44之間形成的角度Θ i可以基本等于在相鄰的發(fā)射器之間的間距P除以聚焦光學(xué)器件32的焦距。對(duì)于某些實(shí)施例,輸入角度α可以從大約I度到大約3度。某些系統(tǒng)實(shí)施例20也包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者?？燧S準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出。圖8不意在光學(xué)纖維的輸入表面和包圍輸入表面的空氣之間的界面處折射的兩個(gè)射線或者光束46的概略表不。關(guān)于圖8的表不,纖維輸入表面37無任何輸入角度α。這樣，被聚焦光學(xué)器件32聚焦到纖維輸入表面37上的光束陣列的中心光束64 (射線O)在折射之前和在折射之后均基本垂直于輸入表面37。與還被指示為射線O的中心光束64相鄰的光束或者由射線I代表的中心+1光束與光學(xué)纖維的輸入表面37形成入射角Θ工。通常，如以上討論地，Θ i可以等于在聚焦光學(xué)器件32之前的光束或者發(fā)射器的間距P除以聚焦光學(xué)器件32的焦距。對(duì)于圖8所示的實(shí)施例，如在圖I中所示并且在以上討論地，在射線O和射線I之間的角度分離Θ i可以創(chuàng)建非均勻遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10。圖9是在光學(xué)纖維24的輸入表面37和包圍輸入表面的空氣之間的界面處折射的兩個(gè)射線的概略表不。關(guān)于圖9所不的實(shí)施例,光學(xué)纖維24的輸入表面37以在光學(xué)纖維24的輸入表面37和垂直于光學(xué)纖維芯部68的縱向軸線66的平面72之間的角度α傾斜。針對(duì)在圖9中示意的輸入角度、光學(xué)纖維的芯部材料的折射率以及射線O和射線I的入射角的具體配置，在折射之后射線O和射線I關(guān)于光學(xué)纖維24的縱向軸線66對(duì)稱。對(duì)于射線O和射線1，斯涅耳定律給出以下等式 sin α =η8 ηΦ0 (I)
sin ( θ A α ) =IisincIi1 (2)
其中η是光學(xué)纖維芯部68的折射率并且圍繞光學(xué)纖維芯部68的輸入表面37置放的空氣具有折射率I。這些等式(I)和(2 )可以被近似為 α =ηΦ0 (3)
Θ j+ α =ηΦ! (4)
對(duì)于其中射線O和射線I關(guān)于光學(xué)纖維24的縱向軸線66對(duì)稱的上述情況,光學(xué)纖維24的遠(yuǎn)場(chǎng)輸出圖案10的中心部分12將是黑暗的或者具有低的強(qiáng)度。為了實(shí)現(xiàn)這種配置，α-Φ0=Φ「α (5)
組合等式(3)- (5)給出α = θ /2 (η-1) (6)
為了填充遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的中心部分12，輸入角度應(yīng)該是在等式(6)中給出的角度α的大約一半。因此，如以上討論地，可以被配置為基本均勻化光學(xué)纖維輸出的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的、用于光學(xué)纖維的芯部的所期輸入角度α’的實(shí)施例可以大約為^ = (η-1)。對(duì)于某些這種實(shí)施例，Θ i可以等于在聚焦光學(xué)器件之前的光束的間距除以聚焦光學(xué)器件的焦距。圖10-13示意用于均勻化被耦合到離散發(fā)射器光束46的光學(xué)導(dǎo)管24的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的裝置的實(shí)施例。圖10和11示意可以被結(jié)合到圖2和3的光學(xué)系統(tǒng)20中的光學(xué)導(dǎo)管實(shí)施例24。在結(jié)合之后的光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線62對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線44產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。聚焦光學(xué)器件32可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42并且被配置為聚焦來自發(fā)射器的多個(gè)基本平行的輸出光束46。光學(xué)導(dǎo)管24包括傳輸芯部68并且可以具有被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面37。光學(xué)導(dǎo)管24還可以包括基本平行于中心發(fā)射器的中心輸出軸線置放的縱向軸線66。光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37具有兩個(gè)小面76，該兩個(gè)小面具有形成在每一個(gè)相應(yīng)小面表面76和垂直于光學(xué)導(dǎo)管24的縱向軸線66的平面72之間測(cè)量的輸入角度α的凸鑿狀配置。對(duì)于這種實(shí)施例，遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的均勻化可能要求圍繞光學(xué)纖維24的縱向軸線66的、光學(xué)纖維24的適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)定向。特別地，輸入角度α可以基本處于由在光學(xué)導(dǎo)管和聚焦光學(xué)器件32上入射的光束46限定的平面中。輸入角度α可以具有大約為01；/4(η-i)的幅度，其中Θ I是在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24的輸入37之間光束46的相鄰的發(fā)射器光束軸線44之間形成的角度并且η是傳輸芯部68的折射率。對(duì)于某些實(shí)施例，在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24的輸入37之間相鄰的發(fā)射器軸線44之間形成的角度基本等于在相鄰的發(fā)射器42之間的間距P除以聚焦光學(xué)器件32的焦距。對(duì)于某些實(shí)施例，輸入角度α可以從大約O. 8度到大約2度。某些系統(tǒng)實(shí)施例20也包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者?？燧S準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出。除了光學(xué)纖維24的帶有小面的鑿狀輸入表面37具有凹鑿狀配置之外，圖12和13示意類似于圖10和11的實(shí)施例的實(shí)施例。這種布置還可以被結(jié)合到圖2和3所示的光學(xué)系統(tǒng)20中。如所被結(jié)合的光學(xué)系統(tǒng)可以包括被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器42的輸出軸線44產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。聚焦光學(xué)器件32可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42并且被配置為聚焦來自發(fā)射器42的多個(gè)基本平行的輸出光束46。包括傳輸芯部68的光學(xué)導(dǎo)管24可以具有被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面37。光學(xué)導(dǎo)管24還可以包括基本平行于中心發(fā)射器的中心輸出軸線置放的縱向軸線66。光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37具有兩個(gè)小面76，該兩個(gè)小面具有形成在每一個(gè)相應(yīng)小面表面76和垂直于光學(xué)導(dǎo)管24的縱向軸線66的平面72之間測(cè)量的輸入角度α的·凹鑿狀配置。對(duì)于這種實(shí)施例，遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的均勻化可能要求圍繞光學(xué)纖維24的縱向軸線66的、光學(xué)纖維24的適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)定向。特別地，輸入角度α可以基本處于由在光學(xué)導(dǎo)管24上入射并且被置放在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24之間的光束46限定的平面中。輸入角度α可以具有大約為9^4 (η-1)的幅度，其中Θ i是在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24的輸入37之間光束46的相鄰的發(fā)射器光束軸線44之間形成的角度并且η是傳輸芯部68的折射率。對(duì)于某些實(shí)施例，在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24的輸入37之間相鄰的發(fā)射器軸線44之間形成的角度Θ i基本等于在相鄰的發(fā)射器42之間的間距P除以聚焦光學(xué)器件32的焦距。對(duì)于某些實(shí)施例,輸入角度α可以從大約O. 8度到大約2度。某些系統(tǒng)實(shí)施例20也包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者?？燧S準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出。圖14-17示意用于均勻化被耦合到離散發(fā)射器光束46的光學(xué)導(dǎo)管24的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的裝置的實(shí)施例。圖14和15示意可以被結(jié)合到圖2和3的光學(xué)系統(tǒng)20中的光學(xué)導(dǎo)管實(shí)施例24。圖14示意光學(xué)纖維實(shí)施例24的輸入表面37的端視圖，其中示出帶有小面的輸入表面37的正方形入射激光束78的輪廓。對(duì)于圖14和15所示的實(shí)施例，基本聚焦的光 束的正方形輪廓78具有被置放在輸入表面的小面邊界80之間或者在其之間被基本同等地隔開的角部。圖16和17示意圖14和15的光學(xué)導(dǎo)管24，但是其中基本聚焦的輸入光束的正方形輪廓78的角部基本與輸入表面37的小面邊界80相對(duì)準(zhǔn)。如所結(jié)合的光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線62對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器42的輸出軸線44產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開發(fā)射器42。聚焦光學(xué)器件32可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42并且被配置為聚焦來自發(fā)射器42的多個(gè)基本平行的輸出光束46。光學(xué)導(dǎo)管24可以包括具有被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面37的傳輸芯部68。傳輸芯部68可以具有基本平行于中心發(fā)射器的中心輸出軸線62置放的縱向軸線66。如在圖17中所示，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37可以包括四個(gè)小面82，該四個(gè)小面具有形成在每一個(gè)相應(yīng)小面表面82和垂直于光學(xué)導(dǎo)管芯部的縱向軸線66的平面72之間測(cè)量的輸入角度α的凸套針狀配置。在某些情形中，為這種類型的布置實(shí)現(xiàn)基本均勻的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10較小地依賴于光學(xué)纖維24及其輸入表面37的角度定向。然而，仍然存在某種旋轉(zhuǎn)定向依賴性。因?yàn)閮H僅在圖16中由數(shù)字“I”指示的光束輸入斑的區(qū)域?qū)τ诠馐鶆蚧鞒鲐暙I(xiàn)，所以這種相對(duì)弱的旋轉(zhuǎn)依賴性發(fā)生。在圖16中由數(shù)字“I”指示的這些小面具有處于由輸入光束形成的平面中的輸入角度。對(duì)于這種實(shí)施例，輸入角度α可以具有大約為θ/4 (η-i)的幅度，其中Θ i是在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37之間光束46的相鄰的發(fā)射器光束軸線44之間形成的角度并且η是傳輸芯部68的折射率。對(duì)于某些實(shí)施例，在聚焦光學(xué)器件32和光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37之間相鄰的發(fā)射器軸線44之間形成的角度Θ 1基本等于在相鄰的發(fā)射器42之間的間距P除以聚焦光學(xué)器件32的焦距。對(duì)于某些實(shí)施例，輸入角度α可以從大約I度到大約3度。某些系統(tǒng)實(shí)施例20也包括可以被操作性地耦合到光束軸線44快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者?？燧S準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出。圖18-21示意用于均勻化包括具有圓狀輸入表面37的光學(xué)纖維24的、被耦合到離散發(fā)射器光束46的光學(xué)導(dǎo)管24的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的裝置的實(shí)施例。圖18和19示意可以被結(jié)合到圖2和3的光學(xué)系統(tǒng)20中的光學(xué)導(dǎo)管實(shí)施例24。如所結(jié)合的光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。輸出光束46可以在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線62對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器42的輸出軸線44產(chǎn)生和傳播。光學(xué)系統(tǒng)20還可以包括被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42的聚焦光學(xué)器件32。聚焦光學(xué)器件32可以被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚該多個(gè)基本平行的輸出光束46。光學(xué)導(dǎo)管24可以具有傳輸芯部68并且可以被鄰近聚焦光學(xué)器件32置放。光學(xué)導(dǎo)管24可以具有基本平行于激光發(fā)射器條22的中心光束的光束軸線62的縱向軸線66。光學(xué)導(dǎo)管實(shí)施例24的輸入表面37可以被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域從而在所結(jié)合的系統(tǒng)20的操作期間激光發(fā)射器條22的光束46被聚焦或者被基本聚焦到光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面實(shí)施例37上。某些系統(tǒng)實(shí)施例20也可以包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者?？燧S準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器的輸出。
光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37可以包括可以具有基本在輸入表面37上定中或者與光學(xué)導(dǎo)管的縱向軸線66相對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)軸線84或者表面頂點(diǎn)的凸圓狀配置。對(duì)于某些實(shí)施例，輸入表面的凸圓狀配置可以是關(guān)于輸入表面84的光學(xué)軸線或者光學(xué)導(dǎo)管24的芯部的縱向軸線66基本對(duì)稱的。在某些情形中，光學(xué)導(dǎo)管可以是光學(xué)纖維24，諸如具有以諸如在圖7A中示出的階躍折射率配置的芯部68和包層70的多模光學(xué)纖維。對(duì)于某些這種實(shí)施例，可以從光學(xué)纖維24的傳輸芯部68的材料形成光學(xué)纖維24的輸入表面37的圓狀配置。在某些情形中，圓狀凸輸入表面37可以通過加熱并且熔化光學(xué)纖維24的芯部材料68并且允許熔化的芯部材料由于熔化的芯部材料的表面張力和粘合而形成為圓狀形狀而被形成。這種技術(shù)可以被用于具有玻璃、硅石等芯部材料的光學(xué)纖維24。用于這種熔化技術(shù)的熱量可以由在光學(xué)纖維24的輸入表面37上入射的激光能量供應(yīng)，該激光能量具有被光學(xué)纖維24的芯部材料68吸收的波長(zhǎng)。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的圓狀配置可以從獨(dú)立于傳輸芯部68的材料形成并且可以在操作性布置中被緊固到傳輸芯部68。在某些情形中，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的圓狀配置包括基本球形配置或者部分球形片段。對(duì)于某些實(shí)施例，具有基本球形片段的形狀的圓狀配置可以具有大約300微米到大約900微米的曲率半徑R，其它實(shí)施例可以具有大約400微米到大約1200微米的曲率半徑R。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24可以包括具有橫向尺度或者直徑為大約50微米到大約400微米的芯部68的多模光學(xué)纖維24。圖20和21示意除了替代光學(xué)纖維24的圓狀凸輸入表面地使用凹圓狀輸入表面配置之外在某些方面類似于圖18和19的實(shí)施例的光學(xué)纖維24的實(shí)施例。如在圖18和19中所示的光學(xué)纖維實(shí)施例24還可以被結(jié)合到如在圖2和3中所示的光學(xué)系統(tǒng)20中。具有如此結(jié)合的光學(xué)纖維實(shí)施例24的光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。輸出光束46由激光發(fā)射器條22產(chǎn)生并且在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線62對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器42的輸出軸線44傳播。光學(xué)系統(tǒng)20還包括被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42的聚焦光學(xué)器件32。聚焦光學(xué)器件32被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚該多個(gè)基本平行的輸出光束46。光學(xué)導(dǎo)管24可以包括傳輸芯部。光學(xué)導(dǎo)管24還可以在系統(tǒng)20的光學(xué)列中被鄰近聚焦光學(xué)器件32置放。光學(xué)導(dǎo)管24包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面37。輸入表面37包括凹圓狀配置,其可以具有基本在輸入表面37上定中或者與光學(xué)導(dǎo)管24的縱向軸線66相對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)軸線84。某些系統(tǒng)實(shí)施例也包括可以被操作性地耦合到光束軸線的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者?？燧S準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器的輸出。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的凹圓狀配置可以形成為光學(xué)導(dǎo)管24的傳輸芯部68的材料。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的凹圓狀配置可以形成為獨(dú)立于傳輸芯部68的材料并且可以在操作性布置中被緊固到傳輸芯部68。在某些情形中，光學(xué)導(dǎo)管24的圓狀輸入表面37的圓狀配置包括基本球形配置或者局部球形片段。對(duì)于某些實(shí)施例，具有基本球形片段的形狀的圓狀配置可以具有大約300微米到大約 900微米的曲率半徑R。圖22-25示意用于均勻化被耦合到離散發(fā)射器光束的光學(xué)導(dǎo)管24的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的裝置的實(shí)施例。圖22和23示意可以被結(jié)合到圖2和3的光學(xué)系統(tǒng)20中的、具有被形成為其輸入表面37的凸基本柱面表面的光學(xué)導(dǎo)管實(shí)施例24。如所結(jié)合的光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。輸出光束46由激光發(fā)射器條22產(chǎn)生并且在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線62對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器42的輸出軸線44傳播。光學(xué)系統(tǒng)20還包括被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42的聚焦光學(xué)器件32。聚焦光學(xué)器件32可以被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚該多個(gè)基本平行的輸出光束46。光學(xué)導(dǎo)管24包括傳輸芯部68。光學(xué)導(dǎo)管24也可以被鄰近聚焦光學(xué)器件32置放。某些系統(tǒng)實(shí)施例20也包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者。快軸準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器的輸出。光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域。輸入表面37可以配置有基本在輸入表面37上定中的凸柱面透鏡元件88。柱面透鏡元件88可以具有基本處于由在光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37上入射的光束46限定的平面中的曲率半徑R。這種布置可以是理想的，因?yàn)檫h(yuǎn)場(chǎng)圖案均勻化的效力可能對(duì)于這種柱面透鏡元件88要求光學(xué)導(dǎo)管24及其輸入表面37的適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)定向。對(duì)于某些實(shí)施例，適配到柱面透鏡兀件88的表面的假想柱體(未不出)的縱向軸線垂直于由在光學(xué)導(dǎo)管輸入表面37上入射的光束46的會(huì)聚細(xì)光束(beamlett)軸線44形成的平面。特別地，如果柱面透鏡元件的曲率半徑R并不基本處于由在輸入表面上入射的該多個(gè)會(huì)聚聚焦光束限定的平面中，則在均勻化來自光學(xué)導(dǎo)管24的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10方面輸入表面37可能不是有效的。對(duì)于某些實(shí)施例，輸入表面37的柱面透鏡元件88可以具有大約O. 2mm到大約I. 5mm的曲率半徑。對(duì)于某些實(shí)施例，可以從光學(xué)導(dǎo)管24的傳輸芯部的材料形成光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的凸柱面透鏡元件88。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的凸柱面透鏡元件88可以從獨(dú)立于傳輸芯部68的材料形成并且在操作性布置中被緊固到傳輸芯部68。在某些情形中，對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的凸柱面透鏡元件88可以具有大約300微米到大約900微米的曲率半徑R。圖24和25示意除了光學(xué)纖維的凸柱面透鏡元件輸入表面具有凹形配置之外類似于圖22和23的實(shí)施例的光學(xué)導(dǎo)管實(shí)施例24。這種布置也可以被結(jié)合到圖2和3所示的光學(xué)系統(tǒng)20中。如由圖24和25的實(shí)施例結(jié)合的光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。輸出光束46在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器42的輸出軸線44產(chǎn)生和傳播。光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例20還包括被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42的聚焦光學(xué)器件32。聚焦光學(xué)器件32被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚該多個(gè)基本平行的輸出光束46。光學(xué)導(dǎo)管24包括傳輸芯部并且可以被鄰近聚焦光學(xué)器件32置放。某些系統(tǒng)實(shí)施例20也包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者。快軸準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出。光學(xué)導(dǎo)管24包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面37。輸入表面37包括基本在輸入表面37上定中并且具有基本處于由在光學(xué)導(dǎo)管24上入射的光束46限定的平面中的曲率半徑R的凹柱面透鏡元件90。在某些情形中，凹柱面透鏡元件90可以具有大約O. 2mm到大約I. 5mm的焦距。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的凹柱面透鏡兀件90可以形成為光學(xué)導(dǎo)管24的傳輸芯部68的材料。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的凹柱面透鏡元件90可以形成為獨(dú)立于傳輸芯部68的材料并且可以在操作性布置中被緊固到傳輸芯部68。在某些情形中，對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37的凹柱面透鏡元件90可以具有大約300微米到大約900微米的曲率半徑R。用于均勻化被進(jìn)給具有離散輸入發(fā)射角的光的光學(xué)導(dǎo)管24的輸出的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10的另一種手段是將在遠(yuǎn)場(chǎng)中的熱斑的位置移動(dòng)到冷斑上或者反之。圖26示意遠(yuǎn)場(chǎng)光束圖案10的概略表示。還在圖26中示出了箭頭92，該箭頭指示亮環(huán)12、14和94沿著向外定向的可能的移動(dòng)方向，從而通過迭加在遠(yuǎn)場(chǎng)中的亮區(qū)域或者環(huán)12、14或者94或其任何組合與低強(qiáng)度區(qū)域或者環(huán)17或者18而使強(qiáng)度分布基本上平均。圖27示意同一遠(yuǎn)場(chǎng)圖案10，但是其中箭頭96指示亮區(qū)域14或者94或者這兩者向內(nèi)的移動(dòng)從而使遠(yuǎn)場(chǎng)圖案分布10平均?？梢岳酶鞣N方法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的各種離散區(qū)域的這種移動(dòng)。一種這樣的方法包括將某些光束46的發(fā)射角移動(dòng)到光學(xué)導(dǎo)管24的輸入表面37中。圖28示意可以被結(jié)合到圖2和3所示的光學(xué)系統(tǒng)20中的光學(xué)系統(tǒng)100的一個(gè)部分。這種光學(xué)系統(tǒng)20可以包括被配置為沿著相應(yīng)發(fā)射器42的輸出軸線44產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42?？梢栽趪@中心發(fā)射器的中心輸出軸線62對(duì)稱的分布中置放光束46。所結(jié)合的系統(tǒng)20還可以包括被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42并且被配置為聚焦來自發(fā)射器42的多個(gè)基本平行的輸出光束46的聚焦光學(xué)器件32。某些系統(tǒng)實(shí)施例20也包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者。快軸準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出。
可以在系統(tǒng)20中包括具有帶有被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面37的傳輸芯部68的光學(xué)導(dǎo)管24?？梢酝ǔＴ谠摱鄠€(gè)發(fā)射器42和聚焦光學(xué)器件32之間或者任何其它適當(dāng)?shù)奈恢弥梅殴鈱W(xué)移動(dòng)元件102。光學(xué)移動(dòng)元件102可以被配置為移動(dòng)在中心輸出軸線62的一側(cè)上的輸出光束46的光學(xué)軸線44。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)移動(dòng)元件102可以包括具有所期厚度以及平行的輸入和輸出表面的塊體。光學(xué)移動(dòng)元件102還可以包括楔體。光學(xué)移動(dòng)元件102可以由折射性或者透射性光學(xué)材料諸如玻璃、硅石、固態(tài)材料等制成。對(duì)于某些實(shí)施例，光學(xué)移動(dòng)元件102可以具有平行或者基本平行于輸出表面106的輸入表面104。在某些情形中，光學(xué)移動(dòng)兀件塊體實(shí)施例102可以具有大約O. 5mm到大約2mm的厚度。如能夠在圖28的示意中看到地，通過光學(xué)移動(dòng)元件102的兩個(gè)上光束46被朝向中心光束64橫向地向內(nèi)移動(dòng)。已經(jīng)被橫向地向內(nèi)移動(dòng)的該兩個(gè)光束保持平行于彼此和在 位置上未被橫向地移動(dòng)的來自激光發(fā)射器條22的其它光束46。所期橫向移動(dòng)量可以依賴于具體實(shí)施例和所要求的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案。對(duì)于某些實(shí)施例，向內(nèi)移動(dòng)量被配置為填充在中心和中心-I發(fā)射器之間的角度間隙和在中心-I和中心-2發(fā)射器之間的角度間隙。用于均勻化來自光學(xué)系統(tǒng)20的光學(xué)導(dǎo)管24的輸出的遠(yuǎn)場(chǎng)光束圖案10的手段的另一個(gè)實(shí)施例可以包括用于光束擴(kuò)展的器件和方法。光束擴(kuò)展器件諸如望遠(yuǎn)鏡可以用于擴(kuò)展來自激光發(fā)射器條22的每一個(gè)光束46以在將光束46聚焦到光學(xué)導(dǎo)管24中之前與相鄰光束46接觸或者交迭。圖29示意開普勒型望遠(yuǎn)鏡110的陣列的頂視圖，其中其每一個(gè)望遠(yuǎn)鏡元件112均具有凸輸入透鏡114和凸輸出透鏡116。每一個(gè)凸輸入透鏡114被配置為在望遠(yuǎn)鏡本體內(nèi)聚焦相應(yīng)光束46。光束46然后被允許為在焦點(diǎn)118之后擴(kuò)展到大于輸入光束的寬度并且然后被凸輸出透鏡116再準(zhǔn)直。凸輸入透鏡114和凸輸出透鏡116的焦距和這些透鏡的分離可以被配置為將每一個(gè)相應(yīng)光束46擴(kuò)展到望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)的橫向邊界。望遠(yuǎn)鏡112還可以被配置為擴(kuò)展每一個(gè)光束46從而如由圖29中的光束射線追跡示出地與相鄰光束46接觸、幾乎接觸或者交迭。圖30示意通過望遠(yuǎn)鏡陣列110的單一望遠(yuǎn)鏡元件112的光束射線追跡。每一個(gè)光束46的擴(kuò)展可以由望遠(yuǎn)鏡元件112實(shí)現(xiàn)而不增加實(shí)質(zhì)的或者顯著的、各個(gè)光束46的發(fā)散或者會(huì)聚。對(duì)于某些實(shí)施例，望遠(yuǎn)鏡陣列110的望遠(yuǎn)鏡元件112的間距120可以被選擇為匹配激光發(fā)射器條22或者在望遠(yuǎn)鏡元件110的陣列的輸入側(cè)處的光束46的光束陣列的間距120。某些系統(tǒng)實(shí)施例20包括被配置為產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束46的多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42。輸出光束46可以被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線62對(duì)稱的分布中沿著相應(yīng)發(fā)射器42的輸出軸線44傳播。聚焦光學(xué)器件32可以被操作性地耦合到該多個(gè)發(fā)射器42并且被配置為聚焦或者以其它方式會(huì)聚來自發(fā)射器42的該多個(gè)基本平行的輸出光束46。還可以在所結(jié)合的系統(tǒng)20中包括具有包括被操作性地耦合到聚焦光學(xué)器件32的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面37的傳輸芯部68的光學(xué)導(dǎo)管24。望遠(yuǎn)鏡陣列110可以在操作性布置中被置放在該多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器42和聚焦光學(xué)器件32之間光學(xué)系統(tǒng)20的光學(xué)列內(nèi)。望遠(yuǎn)鏡陣列110可以被配置為擴(kuò)展來自激光發(fā)射器條22的每一個(gè)光束46以在將光束46聚焦到光學(xué)導(dǎo)管24中之前與相鄰的光束46接觸或者交迭。某些系統(tǒng)實(shí)施例也包括可以被操作性地耦合到光束軸線44的快軸準(zhǔn)直器26、慢軸準(zhǔn)直器28或者這兩者。快軸準(zhǔn)直器26可以被配置為基本在快軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器的輸出并且慢軸準(zhǔn)直器28可以被配置為基本在慢軸方向上準(zhǔn)直每一個(gè)發(fā)射器42的輸出。通常，望遠(yuǎn)鏡陣列110可以在快軸準(zhǔn)直器26和聚焦光學(xué)器件32之間位于光學(xué)系統(tǒng)20諸如在圖2和3中示意的光學(xué)系統(tǒng)20的光學(xué)列內(nèi)。在某些情形中，望遠(yuǎn)鏡陣列110可以被置放在光學(xué)系統(tǒng)20的可選光束重整光學(xué)器件34和慢軸準(zhǔn)直器28之間。在某些實(shí)施例中，望遠(yuǎn)鏡陣列110可以被如此緊鄰可選光束重整元件或者光學(xué)器件34地置放。對(duì)于某些實(shí)施例，慢軸準(zhǔn)直器28可以被置放在望遠(yuǎn)鏡陣列110的任一側(cè)上。雖然圖29所示的望遠(yuǎn)鏡陣列110包括開普勒型望遠(yuǎn)鏡112的陣列，但是通常可以使用其它望遠(yuǎn)鏡或者光束擴(kuò)展器件。圖31示意可以被以與如上關(guān)于開普勒型望遠(yuǎn)鏡的陣列討論的相同的方式使用的伽利略型望遠(yuǎn)鏡元件122的頂視圖。用于伽利略型望遠(yuǎn)鏡元件112的材料、尺度、特征和布置可以與開普勒望遠(yuǎn)鏡元件122的那些相同或者類似。望遠(yuǎn)鏡元件122包括凹輸入透鏡124和凸輸出透鏡126。光束46擴(kuò)展至望遠(yuǎn)鏡元件122的物理極限而不通過焦點(diǎn)。
關(guān)于以上詳細(xì)說明，在其中使用的類似的引用數(shù)字指代可以具有相同或者類似的尺度、材料和配置的類似的元件。雖然已經(jīng)示意并且描述了實(shí)施例的具體形式，但是將會(huì)清楚，能夠在不偏離本發(fā)明的實(shí)施例的精神和范圍的情況下作出各種修改。相應(yīng)地，本發(fā)明并非旨在受到前面的詳細(xì)說明所限制。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括 多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，所述發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著所述發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束； 聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件包括對(duì)稱性光學(xué)軸線，所述聚焦光學(xué)器件被配置為聚焦來自所述發(fā)射器的所述多個(gè)基本平行的輸出光束并且所述聚焦光學(xué)器件被橫向地移動(dòng)使得所述聚焦光學(xué)器件的所述對(duì)稱性光學(xué)軸線從所述中心輸出軸線移位了所述多個(gè)發(fā)射器的間距的大約八分之一到所述多個(gè)發(fā)射器的間距的大約八分之三；和 光學(xué)導(dǎo)管，所述光學(xué)導(dǎo)管被定位成使得所述光學(xué)導(dǎo)管的輸入表面被操作性地耦合到所述聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光束重整光學(xué)器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器包括激光發(fā)射器條，所述激光發(fā)射器條包括被置放在線性陣列中的多個(gè)激光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述激光發(fā)射器條包括大約3個(gè)到大約15個(gè)發(fā)射器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述聚焦光學(xué)器件從所述中心輸出軸線橫向地移動(dòng)了所述多個(gè)發(fā)射器的間距的大約四分之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管包括光學(xué)纖維，所述光學(xué)纖維包括傳輸芯部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維的所述傳輸芯部包括實(shí)心材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸芯部的所述實(shí)心材料包括玻璃。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維包括多模光學(xué)纖維。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器全部以基本相同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器以在大約350nm到大約2000nm之間的波長(zhǎng)發(fā)射光。
13.—種光學(xué)系統(tǒng),包括 多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，所述發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著所述發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束； 聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件被配置為聚焦來自所述發(fā)射器的所述多個(gè)基本平行的輸出光束并且所述聚焦光學(xué)器件包括與所述中心輸出軸線相對(duì)準(zhǔn)的對(duì)稱性光學(xué)軸線；和 包括傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，所述傳輸芯部包括被操作性地耦合到所述聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入并且所述傳輸芯部包括相對(duì)于所述中心輸出軸線被以傾斜角度置放的縱向軸線，所述傾斜角度基本處于由在所述光學(xué)導(dǎo)管上入射的光束限定的平面中并且具有在所述聚焦光學(xué)器件和所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入之間相鄰的發(fā)射器軸線之間形成的角度的大約一半的幅度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光束重整光學(xué)器件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng),其中所述光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中在所述聚焦光學(xué)器件和所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入之間相鄰的發(fā)射器軸線之間形成的角度基本等于在相鄰的發(fā)射器之間的間距除以所述聚焦光學(xué)器件的焦距。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器包括激光發(fā)射器條，所述激光發(fā)射器條包括被置放在線性陣列中的多個(gè)激光二極管。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述激光發(fā)射器條包括大約3個(gè)到大約15個(gè)發(fā)射器。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管包括光學(xué)纖維，所述光學(xué)纖維包括傳輸芯部。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng),其中所述光學(xué)纖維的所述傳輸芯部包括實(shí)心材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸芯部的所述實(shí)心材料包括玻璃。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維包括多模光學(xué)纖維。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器全部以基本相同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器以在大約350nm到大約2000nm之間的波長(zhǎng)發(fā)射光。
25.—種光學(xué)系統(tǒng),包括 多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，所述發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著所述相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束； 聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件被操作性地耦合到所述多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦來自所述發(fā)射器的多個(gè)基本平行的輸出光束；和 包括傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，所述傳輸芯部包括被操作性地耦合到所述聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面并且所述傳輸芯部包括基本平行于所述中心發(fā)射器的所述中心輸出軸線置放的縱向軸線，所述輸入表面包括相對(duì)于垂直于所述縱向軸線的平面的輸入角度，所述輸入角度基本處于由在所述光學(xué)導(dǎo)管上入射的光束限定的平面并且所述輸入角度包括大約9^4 (η-l)的幅度，其中Θ i是在所述聚焦光學(xué)器件和所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入之間光束的相鄰的發(fā)射器光束軸線之間形成的角度并且η是所述傳輸芯部的折射率。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光束重整光學(xué)器件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng),其中所述光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中在所述聚焦光學(xué)器件和所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入之間相鄰的發(fā)射器光束軸線之間形成的角度基本等于在相鄰的發(fā)射器之間的間距除以所述聚焦光學(xué)器件的焦距。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述輸入角度從大約O.8度到大約2度。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器包括激光發(fā)射器條，所述激光發(fā)射器條包括被置放在線性陣列中的多個(gè)激光二極管。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述激光發(fā)射器條包括大約3個(gè)到大約15個(gè)發(fā)射器。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管包括光學(xué)纖維，所述光學(xué)纖維包括傳輸芯部。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維的所述傳輸芯部包括實(shí)心材料。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸芯部的所述實(shí)心材料包括玻璃。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維包括多模光學(xué)纖維。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器全部以基本相同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器以在大約350nm到大約2000nm之間的波長(zhǎng)發(fā)射光。
38.一種光學(xué)系統(tǒng),包括 多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，所述發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著所述相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束； 聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件被操作性地耦合到所述多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦來自所述發(fā)射器的多個(gè)基本平行的輸出光束；和 包括傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，所述傳輸芯部包括被操作性地耦合到所述聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面并且所述傳輸芯部包括基本平行于所述中心發(fā)射器的所述中心輸出軸線置放的縱向軸線，所述輸入表面包括 兩個(gè)小面，所述兩個(gè)小面具有形成輸入角度的鑿狀配置，所述輸入角度是在每一個(gè)相應(yīng)小面表面和垂直于所述縱向軸線的平面之間測(cè)量的，所述輸入角度基本處于由在所述光學(xué)導(dǎo)管上入射的光束限定的平面中并且所述輸入角度包括大約為9^4 (η-l)的幅度，其中Θ i是在所述聚焦光學(xué)器件和所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入之間光束的相鄰的發(fā)射器光束軸線之間形成的角度并且η是所述傳輸芯部的折射率。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光束重整光學(xué)器件。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中在所述聚焦光學(xué)器件和所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入之間相鄰的發(fā)射器軸線之間形成的角度基本等于在相鄰的發(fā)射器之間的間距除以所述聚焦光學(xué)器件的焦距。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述小面包括凸鑿配置。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述小面包括凹鑿配置。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述輸入角度從大約O.8度到大約2度。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器包括激光發(fā)射器條，所述激光發(fā)射器條包括被置放在線性陣列中的多個(gè)激光二極管。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述激光發(fā)射器條包括大約3個(gè)到大約15個(gè)發(fā)射器。
47.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管包括光學(xué)纖維，所述光學(xué)纖維包括傳輸芯部。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng),其中所述光學(xué)纖維的所述傳輸芯部包括實(shí)心材料。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸芯部的所述實(shí)心材料包括玻璃。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維包括多模光學(xué)纖維。
51.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器全部以基本相同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器以在大約350nm到大約2000nm之間的波長(zhǎng)發(fā)射光。
53.—種光學(xué)系統(tǒng),包括 多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，所述發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著所述相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束； 聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件被操作性地耦合到所述多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦來自所述發(fā)射器的多個(gè)基本平行的輸出光束；和 包括傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，所述傳輸芯部包括被操作性地耦合到所述聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面并且所述傳輸芯部包括基本平行于所述中心發(fā)射器的所述中心輸出軸線置放的縱向軸線，所述輸入表面包括 四個(gè)小面，所述四個(gè)小面具有形成輸入角度的凸套針狀配置，所述輸入角度是在每一個(gè)相應(yīng)小面表面和垂直于所述縱向軸線的平面之間測(cè)量的并且所述輸入角度包括大約為Θ/4 (η-l)的幅度，其中Θ i是在所述聚焦光學(xué)器件和所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入之間光束的相鄰的發(fā)射器光束軸線之間形成的角度并且η是所述傳輸芯部的折射率。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光束重整光學(xué)器件。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的系統(tǒng),其中所述光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所述的系統(tǒng),其中在所述聚焦光學(xué)器件和所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入之間相鄰的發(fā)射器軸線之間形成的角度基本等于在相鄰的發(fā)射器之間的間距除以所述聚焦光學(xué)器件的焦距。
57.根據(jù)權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中所述輸入角度從大約O.8度到大約2度。
58.根據(jù)權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器包括激光發(fā)射器條，所述激光發(fā)射器條包括被置放在線性陣列中的多個(gè)激光二極管。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述激光發(fā)射器條包括大約3個(gè)到大約15個(gè)發(fā)射器。
60.根據(jù)權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管包括光學(xué)纖維，所述光學(xué)纖維包括傳輸芯部。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng),其中所述光學(xué)纖維的所述傳輸芯部包括實(shí)心材料。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸芯部的所述實(shí)心材料包括玻璃。
63.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維包括多模光學(xué)纖維。
64.根據(jù)權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器全部以基本相同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器以在大約350nm到大約2000nm之間的波長(zhǎng)發(fā)射光。
66.—種光學(xué)系統(tǒng),包括 多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，所述發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著所述相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束； 聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件被操作性地耦合到所述多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦來自所述發(fā)射器的多個(gè)基本平行的輸出光束；和 包括傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，所述傳輸芯部包括被操作性地耦合到所述聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面，并且所述輸入表面包括基本在所述輸入表面上定中的圓狀配置。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括光束重整光學(xué)器件。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的系統(tǒng),其中所述光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度。
69.根據(jù)權(quán)利要求66所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入表面的所述圓狀配置包括凸形配置。
70.根據(jù)權(quán)利要求66所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入表面的所述圓狀配置包括凹形配置。
71.根據(jù)權(quán)利要求66所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入表面的所述圓狀配置包括基本球形配置。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入表面的所述球形配置的曲率半徑為大約400微米到大約1200微米。
73.根據(jù)權(quán)利要求66所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入表面的所述圓狀配置由所述傳輸芯部的材料形成。
74.根據(jù)權(quán)利要求66所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管的所述輸入表面的所述圓狀配置由獨(dú)立于所述傳輸芯部的材料形成并且在操作性布置中被緊固到所述傳輸芯部。
75.根據(jù)權(quán)利要求66所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器包括激光發(fā)射器條，所述激光發(fā)射器條包括被置放在線性陣列中的多個(gè)激光二極管。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述激光發(fā)射器條包括大約3個(gè)到大約15個(gè)發(fā)射器。
77.根據(jù)權(quán)利要求66所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管包括光學(xué)纖維，所述光學(xué)纖維包括傳輸芯部。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維的所述傳輸芯部包括實(shí)心材料。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸芯部的所述實(shí)心材料包括玻璃。
80.根據(jù)權(quán)利要求77所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維包括多模光學(xué)纖維。
81.根據(jù)權(quán)利要求66所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器全部以基本相同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器以在大約350nm到大約2000nm之間的波長(zhǎng)發(fā)射光。
83.—種光學(xué)系統(tǒng),包括 多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，所述發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著所述相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束； 聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件被操作性地耦合到所述多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦來自所述發(fā)射器的多個(gè)基本平行的輸出光束；和 包括傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，所述傳輸芯部包括被操作性地耦合到所述聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面，并且所述輸入表面包括基本在所述輸入表面上定中且具有基本處于由在所述光學(xué)導(dǎo)管上入射的光束限定的平面中的曲率半徑的柱面透鏡元件。
84.根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光束重整光學(xué)器件。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的系統(tǒng)，其中所述光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度。
86.根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述柱面透鏡元件包括凸形配置。
87.根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述柱面透鏡元件包括凹形配置。
88.根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述柱面透鏡元件的曲率半徑為大約200微米到大約1500微米。
89.根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述柱面透鏡元件由所述傳輸芯部的材料形成。
90.根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述柱面透鏡元件由獨(dú)立于所述傳輸芯部的材料形成并且在操作性布置中被緊固到所述傳輸芯部。
91.根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器包括激光發(fā)射器條，所述激光發(fā)射器條包括被置放在線性陣列中的多個(gè)激光二極管。
92.根據(jù)權(quán)利要求91所述的系統(tǒng)，其中所述激光發(fā)射器條包括大約3個(gè)到大約15個(gè)發(fā)射器。
93.根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管包括光學(xué)纖維，所述光學(xué)纖維包括傳輸芯部。
94.根據(jù)權(quán)利要求93所述的系統(tǒng),其中所述光學(xué)纖維的所述傳輸芯部包括實(shí)心材料。
95.根據(jù)權(quán)利要求94所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸芯部的所述實(shí)心材料包括玻璃。
96.根據(jù)權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維包括多模光學(xué)纖維。
97.根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器全部以基本相同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
98.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器以在大約350nm到大約2000nm之間的波長(zhǎng)發(fā)射光。
99.一種光學(xué)系統(tǒng),包括 多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，所述發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著所述相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束； 聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件被操作性地耦合到所述多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦來自所述發(fā)射器的多個(gè)基本平行的輸出光束； 包括傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，所述傳輸芯部包括被操作性地耦合到所述聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面；和 光學(xué)移動(dòng)元件，所述光學(xué)移動(dòng)元件通常被置放在所述多個(gè)發(fā)射器和聚焦光學(xué)器件之間并且被配置為移動(dòng)在所述中心輸出軸線的一側(cè)上的所述輸出光束的光學(xué)軸線。
100.根據(jù)權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光束重整光學(xué)器件。
101.根據(jù)權(quán)利要求100所述的系統(tǒng)，其中所述光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度。
102.根據(jù)權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)移動(dòng)元件包括透射性材料的塊體。
103.根據(jù)權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)移動(dòng)元件包括透射性材料的楔體。
104.根據(jù)權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器包括激光發(fā)射器條，所述激光發(fā)射器條包括被置放在線性陣列中的多個(gè)激光二極管。
105.根據(jù)權(quán)利要求104所述的系統(tǒng)，其中所述激光發(fā)射器條包括大約3個(gè)到大約15個(gè)發(fā)射器。
106.根據(jù)權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管包括光學(xué)纖維，所述光學(xué)纖維包括傳輸芯部。
107.根據(jù)權(quán)利要求106所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維的所述傳輸芯部包括實(shí)心材料。
108.根據(jù)權(quán)利要求107所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸芯部的所述實(shí)心材料包括玻璃。
109.根據(jù)權(quán)利要求106所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維包括多模光學(xué)纖維。
110.根據(jù)權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器全部以基本相同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
111.根據(jù)權(quán)利要求110所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器以在大約350nm到大約2000nm之間的波長(zhǎng)發(fā)射光。
112.—種光學(xué)系統(tǒng),包括 多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器，所述發(fā)射器被配置為在圍繞中心發(fā)射器的中心輸出軸線對(duì)稱的分布中沿著所述相應(yīng)發(fā)射器的輸出軸線產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)基本平行的同等地隔開的輸出光束； 聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件被操作性地耦合到所述多個(gè)發(fā)射器并且被配置為聚焦來自所述發(fā)射器的多個(gè)基本平行的輸出光束； 包括傳輸芯部的光學(xué)導(dǎo)管，所述傳輸芯部包括被操作性地耦合到所述聚焦光學(xué)器件的輸出軸線和聚焦區(qū)域的輸入表面；和 望遠(yuǎn)鏡陣列，所述望遠(yuǎn)鏡陣列在操作性布置中被置放在所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器和所述聚焦光學(xué)器件之間所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)列內(nèi)，并且所述望遠(yuǎn)鏡陣列被配置為擴(kuò)展來自所述激光發(fā)射器條的每一個(gè)光束以在將所述光束聚焦到所述光學(xué)導(dǎo)管中之前與相鄰的光束接觸或者交迭。
113.根據(jù)權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光束重整光學(xué)器件。
114.根據(jù)權(quán)利要求113所述的系統(tǒng)，其中所述光束重整光學(xué)器件被配置為使每一個(gè)光束圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度。
115.根據(jù)權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中所述望遠(yuǎn)鏡陣列包括開普勒望遠(yuǎn)鏡的陣列，所述開普勒望遠(yuǎn)鏡具有基本與所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器相同的間距。
116.根據(jù)權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中望遠(yuǎn)鏡陣列包括伽利略望遠(yuǎn)鏡的陣列，所述伽利略望遠(yuǎn)鏡具有基本與所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器相同的間距。
117.根據(jù)權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)線性地隔開的發(fā)射器包括激光發(fā)射器條，所述激光發(fā)射器條包括被置放在線性陣列中的多個(gè)激光二極管。
118.根據(jù)權(quán)利要求117所述的系統(tǒng)，其中所述激光發(fā)射器條包括大約3個(gè)到大約15個(gè)發(fā)射器。
119.根據(jù)權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)導(dǎo)管包括光學(xué)纖維，所述光學(xué)纖維包括傳輸芯部。
120.根據(jù)權(quán)利要求119所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維的所述傳輸芯部包括實(shí)心材料。
121.根據(jù)權(quán)利要求120所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸芯部的所述實(shí)心材料包括玻璃。
122.根據(jù)權(quán)利要求119所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)纖維包括多模光學(xué)纖維。
123.根據(jù)權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器全部以基本相同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
124.根據(jù)權(quán)利要求123所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)射器以在大約350nm到大約2000nm之間的波長(zhǎng)發(fā)射光。
全文摘要
公開了可以被用于在維持從光學(xué)導(dǎo)管輸出的均勻光束時(shí)高效地將激光能量耦合到光學(xué)導(dǎo)管中的光學(xué)系統(tǒng)及其構(gòu)件。某些實(shí)施例更加具體地涉及光學(xué)纖維耦合輻射的遠(yuǎn)場(chǎng)光束均勻化。
文檔編號(hào)H01S3/067GK102934298SQ201180015123
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者S-K.樸, E.L.沃拉克, J.K.約翰遜, S.卡蒂拉斯 申請(qǐng)人:奧若蘭光子學(xué)有限公司