[發明專利]一種多光束分束器

有效

• 申請號: 201310751046.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103760636B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 朱廣志;朱曉;朱長虹;黃彥;王海林;郭飛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B6/125
• 分類號: G02B6/125
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于激光技術領域，更具體地，涉及一種多光束分束器。

背景技術

隨著光電子技術的快速發展，光束分束器在光通信、光信息處理、工業檢測、高能激光加工等領域實現光功率分配、多通道傳輸及采樣等方面有著廣泛的應用。同時，在多光束干涉的應用領域，由于經分束后的子光束具有相干性的特點，有利于實現空間激光干涉場（光學格子），成為光子晶體或光學微結構器件制備新技術，受到國內外科研團隊的廣泛重視。因此光束的分束器是光電技術領域的一個核心器件。

目前根據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、基于衍射光學特性的光束分束器、基于光子晶體等超結構器件的光束分束器。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；基于衍射光學元件、微透鏡陣列以及超結構器件構成的分束器件雖然可實現空間平面陣列的多光束的分束，但是制造工藝復雜、成本很高、對入射光波場要求苛刻、不適用于高功率激光光源等缺點，在工業應用中受到了很大的制約。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發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構復雜且分光能力有限的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明，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，所述光波導的橫截面為等邊多邊形，邊數為L；工作時，待分束的光束與光波導的主軸呈銳角，從光波導的一端入射，入射后的光束在所述光波導內經光波導不同的側面多次全部反射，最終均勻分成多束子光束從光波導另一端出射。

優選地，所述的多光束分束器，其所述光波導為實心光波導，所述入射后的光束與在光波導側面上的入射角大于全反射角。

優選地，所述的多光束分束器，其所述光波導兩端鍍有高增透膜。

優選地，所述的多光束分束器，其所述光波導為空心光波導，所述空心光波導側面內壁鍍有全反膜。

優選地，所述的多光束分束器，其所述邊數L為偶數；

當待分束的光束與光波導位置關系符合以下條件時，光束分為L2束；當待分束的光束與光波導位置關系不符合以下條件時，光束被均勻的分成L束：

其中，選取光波導橫截內任意方向為參考方向，光波導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橫截面內投影與參考方向的夾角，N為正整數。

優選地，所述的多光束分束器，其所述邊數L為奇數時，

當待分束的光束與光波導位置關系符合以下條件時，光束分為L束；當待分束的光束與光波導位置關系不符合以下條件時，光束被均勻的分成2L束：

其中，選取光波導橫截內任意方向為參考方向，光波導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橫截面內投影與參考方向的夾角，N為正整數。

按照本發明的另一個方面，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，從光波導一端以銳角入射，并且使待分束光束以光波導的主軸為中心，相對于光波導旋轉，形成以待分束光束兩倍的轉速旋轉的子光束，從光波導的另一端出射。

按照本發明的另一個方面，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從光波導的一端以銳角入射，出射的子光束為每一束待分束光束各自獨立分束的子光束，出射方向相同的子光束復合成一束，從光波導的另一端出射。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，由于采用多面柱狀光波導作為多光束分束器，能夠取得下列有益效果：

（1）本發明提供的多光束分束器，采用多面柱狀光波導與現有的多束分束器相比，大大簡化了結構，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大幅延長。

（2）本發明提供的多光束分束器，由于光束在光波導內多次反射，因此能實現均勻分束，尤其是將光束均勻的分為奇數份。

（3）待分束光束可圍繞光波導主光軸旋轉，分束后的光束隨之旋轉，可用于光電檢測領域光束動態掃描。

（4）待分束光束可為多束，每束光束分別通過光波導分束，不同波長的光束各自分束，每束出射的光線含有所有入射波長的光線，實現分光器復用，可應用于光通信領域。

優選方案，本發明提供的多光束分束器，光損耗較小。