[發明專利]一種面向多氙燈光源非耦合集束的強紫外光源實驗系統

在審

• 申請號: 201810414116.8
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108843991A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 吳堅;葉杏;郭磊釗;陳濤
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V5/00;F21V5/04;F21V7/22;F21V9/06;H05B41/24;H05B41/42
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明涉及一種基于多氙燈光源非耦合集束的強紫外光源實驗系統，面向生物工程領域和光固化工業領域。其特征在于：包括多個氙燈光源、濾光系統、聚光系統和光束集束器四個部分；聚光系統，由兩個不同焦距凸透鏡組成；分別稱作為：長焦距凸透鏡和短焦距凸透鏡，將長焦距凸透鏡的后焦點與短焦距透鏡的前焦點重合，平行光射入，出射光仍然為平行光，光束直徑被壓縮且壓縮比為兩個透鏡的焦距比；光束集束器是一個從正N棱錐截出的正N棱臺，N等于氙燈數量每一個棱臺側面對應一束氙燈光束，光束在鍍了增反膜的棱臺表面發生反射，傳輸路徑發生改變，達到將N束光耦合、增加光源亮度和功率的目的。

技術領域

本發明涉及一種紫外光源實驗系統，主要是利用非耦合的方法將多束氙燈光源集束，尤其涉及光束整形耦合，面向生物工程領域和光固化工業領域。

背景技術

大功率、高能量光源廣泛用于軍事、科研等領域中，光電系統中需要發射能夠發射高功率的光源，毫無疑問這其中也包括了目前被廣泛應用的激光光源。提高光源功率、能量目前多為通過直接增加單個光源的功率來解決，現有多種在單光源中采用耦合技術來增加功率及能量的方法，這些傳統的方法十分有局限性：一是耦合的過程中光束能量及功率有較大損失；二是耦合過程中大量產熱，存在明顯安全隱患；三是耦合技術成本高，且只能針對某一種波長光束進行耦合。近年來，生物工程大型化、產業化趨勢明顯，面向市場需求，大功率、高能量的用于光催化、光固化的紫外光源亟待發展。與此同時，由于紫外固化膠的廣泛應用，產熱小、可選擇性多的大功率電源有很大的應用空間，并且對低成本、高功率的激光器也有較大需求。

目前，國內外多采用多光束耦合即激光相干集束的方法，主要包括利用非線性光學相位共軛激光集束、主動反饋式激光集束、腔耦合激光集束、倏逝波激光集束、自組織激光集束等。

激光集束發展到今天，人們基于不同的原理和技術提出和研究了如此多的技術方案，但是并不能說有哪一種方案已經把激光集束這一當前激光領域的研究熱點問題給解決了。每種方案都存在其自身的優勢和不足。SBS激光并行集束系統的負載過于集中，不能承受大的負載，而且集束效率低、調整精度要求高、可擴展性小；布里淵增強四波混頻技術可以很好的實現相位共軛，但相位共軛下的并行結構對方案的實用性和擴展性有很大的限制；主動反饋式激光集束需要同時對每束光的位相進行精確監測并通過反饋控制修正，這需要高精度復雜的干涉探測器和控制調相器件；腔耦合激光集束在低功率水平上很成功，但是隨著功率的增長，獲得低階模式運轉很困難；倏逝波(漏泄波)激光集束主要傾向于對反相光束進行耦合，這會使共軸遠場光強為零，在擴展性上有難度；自組織激光集束目前的實驗結果也顯示了其在對數目較大的激光陣列進行組束時，效率下降明顯。

基于上述情況，本發明提出一種基于多氙燈光源的非耦合、多光束的合成技術，在光源腔體外對多個單光源進行光束整形、光斑微縮、傳輸路徑的研究，在此基礎上，采用非耦合集束的方式將光束耦合，整合成一束具有高功率、高能量、內含多種自由選擇波長等特點的強光束。

發明內容

本發明涉及一種基于多氙燈光源非耦合集束的強紫外光源實驗系統，主要是設計并制作具有高穩定度的氙燈電源，搭建基于多氙燈光源的多光束非耦合系統的紫外光源實驗系統，可進行不同排列、不同數量的集束方式，獲得多種不同的組合方式，為其在生物工程領域和光固化工業領域的不同應用場景提供選擇。

為達到上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種基于多氙燈光源非耦合集束的強紫外光源實驗系統，主要包括氙燈光源(多個)、濾光系統、聚光系統、光束集束器四個部分。