[發(fā)明專利]一種多光束分束器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310751046.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103760636B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱廣志;朱曉;朱長(zhǎng)虹;黃彥;王海林;郭飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/125
• 分類號(hào): G02B6/125
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多光束分束器。

背景技術(shù)

隨著光電子技術(shù)的快速發(fā)展，光束分束器在光通信、光信息處理、工業(yè)檢測(cè)、高能激光加工等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)光功率分配、多通道傳輸及采樣等方面有著廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，在多光束干涉的應(yīng)用領(lǐng)域，由于經(jīng)分束后的子光束具有相干性的特點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)空間激光干涉場(chǎng)（光學(xué)格子），成為光子晶體或光學(xué)微結(jié)構(gòu)器件制備新技術(shù)，受到國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)的廣泛重視。因此光束的分束器是光電技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)核心器件。

目前根據(jù)光束分解的原理不同，光束分束器可以分為基于反射、折射式的光束分束器、基于衍射光學(xué)特性的光束分束器、基于光子晶體等超結(jié)構(gòu)器件的光束分束器。其中基于反射、折射式的分束器件多用于雙光束能量分束或偏振分束，其分束能力有限；基于衍射光學(xué)元件、微透鏡陣列以及超結(jié)構(gòu)器件構(gòu)成的分束器件雖然可實(shí)現(xiàn)空間平面陣列的多光束的分束，但是制造工藝復(fù)雜、成本很高、對(duì)入射光波場(chǎng)要求苛刻、不適用于高功率激光光源等缺點(diǎn)，在工業(yè)應(yīng)用中受到了很大的制約。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種多光束分束器，其目的在于提供一種基于反射的分束方式，將待分束光束均勻地分成多束，由此解決目前多光束分束結(jié)構(gòu)復(fù)雜且分光能力有限的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種多光束分束器，所述多光束分束器為柱狀光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)的橫截面為等邊多邊形，邊數(shù)為L(zhǎng)；工作時(shí)，待分束的光束與光波導(dǎo)的主軸呈銳角，從光波導(dǎo)的一端入射，入射后的光束在所述光波導(dǎo)內(nèi)經(jīng)光波導(dǎo)不同的側(cè)面多次全部反射，最終均勻分成多束子光束從光波導(dǎo)另一端出射。

優(yōu)選地，所述的多光束分束器，其所述光波導(dǎo)為實(shí)心光波導(dǎo)，所述入射后的光束與在光波導(dǎo)側(cè)面上的入射角大于全反射角。

優(yōu)選地，所述的多光束分束器，其所述光波導(dǎo)兩端鍍有高增透膜。

優(yōu)選地，所述的多光束分束器，其所述光波導(dǎo)為空心光波導(dǎo)，所述空心光波導(dǎo)側(cè)面內(nèi)壁鍍有全反膜。

優(yōu)選地，所述的多光束分束器，其所述邊數(shù)L為偶數(shù)；

當(dāng)待分束的光束與光波導(dǎo)位置關(guān)系符合以下條件時(shí)，光束分為L(zhǎng)2束；當(dāng)待分束的光束與光波導(dǎo)位置關(guān)系不符合以下條件時(shí)，光束被均勻的分成L束：

其中，選取光波導(dǎo)橫截內(nèi)任意方向?yàn)閰⒖挤较颍獠▽?dǎo)橫截面任意一條邊為參考邊，θ角為參考邊與參考方向的夾角，Ω為待分束的光束的方向矢量在光波導(dǎo)橫截面內(nèi)投影與參考方向的夾角，N為正整數(shù)。

優(yōu)選地，所述的多光束分束器，其所述邊數(shù)L為奇數(shù)時(shí)，

當(dāng)待分束的光束與光波導(dǎo)位置關(guān)系符合以下條件時(shí)，光束分為L(zhǎng)束；當(dāng)待分束的光束與光波導(dǎo)位置關(guān)系不符合以下條件時(shí)，光束被均勻的分成2L束：

其中，選取光波導(dǎo)橫截內(nèi)任意方向?yàn)閰⒖挤较颍獠▽?dǎo)橫截面任意一條邊為參考邊，θ角為參考邊與參考方向的夾角，Ω為待分束的光束的方向矢量在光波導(dǎo)橫截面內(nèi)投影與參考方向的夾角，N為正整數(shù)。

按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種光束分束方法，采用所述的多光束分束器，使一束待分束光束，從光波導(dǎo)一端以銳角入射，并且使待分束光束以光波導(dǎo)的主軸為中心，相對(duì)于光波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)，形成以待分束光束兩倍的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的子光束，從光波導(dǎo)的另一端出射。

按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種光束分束方法，采用所述的多光束分束器，使多束待分束光同時(shí)從光波導(dǎo)的一端以銳角入射，出射的子光束為每一束待分束光束各自獨(dú)立分束的子光束，出射方向相同的子光束復(fù)合成一束，從光波導(dǎo)的另一端出射。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用多面柱狀光波導(dǎo)作為多光束分束器，能夠取得下列有益效果：

（1）本發(fā)明提供的多光束分束器，采用多面柱狀光波導(dǎo)與現(xiàn)有的多束分束器相比，大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，因此能大幅降低制作成本低、提高良品率，分束器的使用壽命也相應(yīng)大幅延長(zhǎng)。

（2）本發(fā)明提供的多光束分束器，由于光束在光波導(dǎo)內(nèi)多次反射，因此能實(shí)現(xiàn)均勻分束，尤其是將光束均勻的分為奇數(shù)份。

（3）待分束光束可圍繞光波導(dǎo)主光軸旋轉(zhuǎn)，分束后的光束隨之旋轉(zhuǎn)，可用于光電檢測(cè)領(lǐng)域光束動(dòng)態(tài)掃描。

（4）待分束光束可為多束，每束光束分別通過(guò)光波導(dǎo)分束，不同波長(zhǎng)的光束各自分束，每束出射的光線含有所有入射波長(zhǎng)的光線，實(shí)現(xiàn)分光器復(fù)用，可應(yīng)用于光通信領(lǐng)域。

優(yōu)選方案，本發(fā)明提供的多光束分束器，光損耗較小。