[發(fā)明專利]光導(dǎo)管均化器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380011221.2
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN104136837B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 托馬斯·R·小霍芬德
• 申請（專利權(quán)）人: 3M創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: F21V8/00
• 分類號: F21V8/00;G02B27/09;G02B6/00;F21S11/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11112
• 代理人: 顧紅霞,彭會

背景技術(shù)

可見光穿過建筑物的長距離傳輸可使用大的反射鏡襯里的導(dǎo)管或者使用利用了全內(nèi)反射的較小實心纖維。反射鏡襯里的導(dǎo)管包括如下優(yōu)點：橫截面積大且數(shù)值孔徑大(允許較大的通量，而聚集較少)，傳播介質(zhì)(即，空氣)穩(wěn)固且透光從而使得衰減較低且壽命較長，并且所傳輸?shù)拿繂挝还馔康闹亓靠赡茌^低。

發(fā)明內(nèi)容

本公開整體涉及光導(dǎo)管光均化器，該光導(dǎo)管光均化器能夠在導(dǎo)管的橫截面積增加時使在所述光導(dǎo)管內(nèi)傳播的光的橫截面光通量均勻化。具體地講，在一個方面，本發(fā)明提供一種光導(dǎo)管均化器，該光導(dǎo)管均化器包括入口光導(dǎo)管，該入口光導(dǎo)管具有第一表面和相對的第二表面，相對的第二表面設(shè)置在距離所述第一表面入口光導(dǎo)管高度處；和出口光導(dǎo)管，該出口光導(dǎo)管與第一表面鄰接并具有相對的第三表面，所述相對的第三表面距離第一表面設(shè)置在出口光導(dǎo)管高度處，出口光導(dǎo)管高度大于所述入口光導(dǎo)管高度。光導(dǎo)管均化器還包括第一光轉(zhuǎn)向器，該第一光轉(zhuǎn)向器在第二表面和第三表面之間形成45度角；和第二光轉(zhuǎn)向器，該第二光轉(zhuǎn)向器設(shè)置成平行于第一光轉(zhuǎn)向器，第二光轉(zhuǎn)向器接觸第一表面并被定位成使得從所述入口光導(dǎo)管向所述出口光導(dǎo)管傳播的光束的從第二光轉(zhuǎn)向器反射的部分也從第一光轉(zhuǎn)向器反射。在另一方面，本發(fā)明提供一種包括光導(dǎo)管均化器的光分配系統(tǒng)。

在另一方面中，本發(fā)明提供一種光分配系統(tǒng)，該光分配系統(tǒng)包括入口光導(dǎo)管，該入口光導(dǎo)管具有第一表面和垂直于第一表面的入口光導(dǎo)管高度，入口光導(dǎo)管能夠沿與第一表面平行的第一傳播方向傳輸輸入光束。光分配系統(tǒng)還包括光提取器，該光提取器設(shè)置在所述入口光導(dǎo)管中，光提取器包括第二表面和反射性提取器表面，第二表面在距離第一表面提取器導(dǎo)管高度處設(shè)置成平行于第一傳播方向，反射性提取器表面設(shè)置成將入射光作為所提取光束引導(dǎo)至提取器導(dǎo)管中。光分配系統(tǒng)還包括出口光導(dǎo)管，該出口光導(dǎo)管與第一表面鄰接并具有相對的第三表面，第三表面距離所述第一表面設(shè)置在出口光導(dǎo)管高度處，出口光導(dǎo)管高度大于提取器導(dǎo)管高度，出口光導(dǎo)管能夠沿與第一表面平行的第一傳播方向傳輸輸出光束。光分配系統(tǒng)還包括第一光轉(zhuǎn)向器，該第一光轉(zhuǎn)向器在第二表面和第三表面之間形成45的角度；和第二光轉(zhuǎn)向器，該第二光轉(zhuǎn)向器設(shè)置成平行于第一光轉(zhuǎn)向器，第二光轉(zhuǎn)向器接觸第一表面并被定位成使得從入口光導(dǎo)管向出口光導(dǎo)管傳播的輸入光束的一部分從第二光轉(zhuǎn)向器反射，并且也從第一光轉(zhuǎn)向器反射。

上述發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明的每個所公開實施例或每種實施方案。以下附圖和具體實施方式更具體地舉例說明了示例性實施例。

附圖說明

在本說明書通篇中將參考附圖，在附圖中，類似的參考標(biāo)號表示類似的元件，并且其中：

圖1A顯示光導(dǎo)管的橫截面示意圖；

圖1B顯示光導(dǎo)管均化器的橫截面示意圖；

圖1C至圖1E顯示光導(dǎo)管均化器內(nèi)的代表性光線；

圖2顯示光導(dǎo)管均化器和提取器的橫截面示意圖；

圖3A是顯示光導(dǎo)管中的空間光分配的例子的曲線圖；

圖3B是顯示圖3A所示所選擇的最佳參數(shù)的曲線圖；和

圖3C是顯示最佳均化器填充比率相對于轉(zhuǎn)向器填充比率的曲線圖。

附圖未必按比例繪制。附圖中使用的類似標(biāo)號是指類似組件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，使用標(biāo)號來指代給定附圖中的部件并非意圖限制在另一附圖中以相同標(biāo)號標(biāo)記的部件。

具體實施方式

本公開提供一種用于在反射鏡襯里的光導(dǎo)管中特別是諸如在具有沿光傳播方向增加的橫截面導(dǎo)管面積的光導(dǎo)管中使光均勻化的新型構(gòu)造。本公開另外提供一種用于在導(dǎo)管中的光的一部分已被從導(dǎo)管中提取和/或轉(zhuǎn)向至側(cè)面導(dǎo)管之后使光均勻化的裝置。在一個具體實施例中，均化器包括兩個直角等腰(與所述直角相對的兩個角為45度)反射棱鏡，該反射棱鏡相對于來自轉(zhuǎn)向器(或提取器)反射棱鏡的光束傳播方向放置在下游。雙面反射棱鏡系統(tǒng)使光線的通過轉(zhuǎn)向器的一部分的方位角旋轉(zhuǎn)180度，并保持相對于導(dǎo)管軸線的極角。由于旋轉(zhuǎn)光和非旋轉(zhuǎn)光，角度的非均勻性在光通過轉(zhuǎn)向器時得到改善。

在一個具體實施例中，本公開論述了在導(dǎo)管的橫截面積已在傳播方向上增大的區(qū)域中在光導(dǎo)管中的光分配均勻性。如本文所公開的，光導(dǎo)管均化器可減小針對光在整個導(dǎo)管上重新進(jìn)行均勻分配所需的距離。