CN106896499B - 一种保相角光束遮拦比调节器 - Google Patents

一种保相角光束遮拦比调节器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种保相角光束遮拦比调节器，它包括集成镜筒、光具A、光具B、全透镜、光具A压环、光具B压环以及全透镜压环；光具A反射面一侧具有圆周均布成90°夹角的反射面，光具A中部中空，便于光束穿过，光具B反射面一侧同样具有圆周均布成90°夹角的反射面；光具A通过光具A压环安装固定在集成镜筒上，光具B与全透镜通过光具B压环集成在一起，然后作为一个整体通过全透镜压环安装固定在集成镜筒上组成调节器，光具A与光具B在集成镜筒内是同轴安装固定方式。本发明光束在经过调节器后，其相角保持不变，同时光束能量通过率高，损耗小，并保持了仿形特征。

Description

一种保相角光束遮拦比调节器
技术领域
本发明属于光学工程技术，具体涉及到一种保相角光束遮拦比调节器，通过不同尺寸的光具组匹配安装，在不改变光束相角的情况下，可实现光束遮拦比的调节，并在遮拦比调节时保持光束微能量损耗和仿形特征。
背景技术
在光学工程中，很多跟瞄发射光学***，都具有中心遮拦。如果光束本身的遮拦比和光学***的遮拦比不匹配，会导致光束切边或传输效率下降等问题。一般会针对特定遮拦比的光束设计特定的光学***，或者采用损失光束部分能量的变通方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种保相角光束遮拦比调节器，并在遮拦比调节时保持微能量损耗和仿形特征。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种保相角光束遮拦比调节器，它包括集成镜筒、光具A、光具B、全透镜、光具A压环、光具B压环以及全透镜压环；
光具A反射面一侧具有圆周均布成90°夹角的反射面，光具A中部中空，便于光束穿过，光具B反射面一侧同样具有圆周均布成90°夹角的反射面；
光具A通过光具A压环安装固定在集成镜筒上，光具B与全透镜通过光具B压环集成在一起，然后作为一个整体通过全透镜压环安装固定在集成镜筒上组成调节器，光具A与光具B在集成镜筒内是同轴安装固定方式。
作为优选方式，集成镜筒上设置有第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽用于安装光具A，第二安装槽用于安装光具B和全透镜。
作为优选方式，第一安装槽和第二安装槽之间设置有凸台。
作为优选方式，凸台为圆环状，避免遮挡光束。
作为优选方式，凸台与集成镜筒一体成型。
作为优选方式，第一安装槽和第二安装槽的槽壁上均设置有内螺纹，光具A压环外壁设置有与第一安装槽内螺纹相匹配的外螺纹，全透镜压环外壁设置有与第二安装槽内螺纹相匹配的外螺纹。
作为优选方式，全透镜上设置有圆形缺口，光具B同轴心装入全透镜圆形缺口内并与光具B压环通过螺钉连接使光具B与全透镜通过光具B压环集成在一起。
本发明的有益效果是：本发明光束在经过调节器后，其相角保持不变，同时光束能量通过率高，损耗小，并保持了仿形特征。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图；
图2为本发明的光路传递示意图；
图3为本发明的内部结构示意图；
图4为图3的局部放大结构示意图；
图5为本发明的光路几何关系图；
图中，1、集成镜筒；2、光具A；3、光具B；4、全透镜；5、光具A压环；6、光具B压环；7、全透镜压环。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1～图5所示，一种保相角光束遮拦比调节器，它包括集成镜筒1、光具A2、光具B3、全透镜4、光具A压环5、光具B压环6以及全透镜压环7；
光具A2反射面一侧具有圆周均布成90°夹角的反射面，光具A2中部中空，便于光束穿过，光具B3反射面一侧同样具有圆周均布成90°夹角的反射面；
光具A2通过光具A压环5安装固定在集成镜筒1上，光具B3与全透镜4通过光具B压环6集成在一起，然后作为一个整体通过全透镜压环7安装固定在集成镜筒1上组成调节器，光具A2与光具B3在集成镜筒1内是同轴安装固定方式。光具A2通过压环固定在集成镜筒1上，同样的，光具B3与全透镜4作为一个整体通过压环固定在集成镜筒1上，两部分在镜筒内是同轴心安装。如图1所示，本发明还包括安装座，安装座上设置有安装孔。集成镜筒1设置在安装座上。
如图5所示，由光路几何关系可以看出，环形光束截面沿径向方向是等光程传输的，故光束相角保持不变。在光束遮拦比调节时，没有对光束遮挡或散射，能量通过率高，损耗小。
光具A2与光具B3结构上都具有圆周均布成90°夹角的反射面，实心光束(遮拦比为0)或遮拦比较小的光束从光具A2沿着镜筒轴线方向同心射入，先后经过光具B3、光具A2两次全反射，然后沿着入射光的方向发射出去，经过光具B3外环的全透镜4出射后光束遮拦比变大；同理，光束从光具B3入射经过调节器后，光束遮拦比变小。在光具A2具有圆周均布成90°夹角的反射面和光具B3具有圆周均布成90°夹角的反射面的成对作用下，在光束遮拦比调节时保持了仿形特征，即入射光束的内环(靠中心部位)和出射光束的内环互为映射。
该调节器采用一体化集成设计方式，将光具组进行模块化设计，通过将不同尺寸的光具组在集成镜筒1内进行匹配安装，即可实现光束的中心遮拦比调节。该调节器同时可应用于光束的多子束合束发射，可把不同子束的遮拦比调整为互相嵌套，为光束拼接发射提供了一种新的思路。
优选地，集成镜筒1上设置有第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽用于安装光具A2，第二安装槽用于安装光具B3和全透镜4。
优选地，第一安装槽和第二安装槽之间设置有凸台。
优选地，凸台为圆环状，避免遮挡光束。
优选地，凸台与集成镜筒1一体成型。
优选地，第一安装槽和第二安装槽的槽壁上均设置有内螺纹，光具A压环5外壁设置有与第一安装槽内螺纹相匹配的外螺纹，全透镜压环7外壁设置有与第二安装槽内螺纹相匹配的外螺纹。
优选地，全透镜4上设置有圆形缺口，光具B3同轴心装入全透镜4圆形缺口内并与光具B压环6通过螺钉连接使光具B3与全透镜4通过光具B压环6集成在一起。
一种保相角光束遮拦比调节器实施方法，它包括如下步骤：
步骤一、根据光束遮拦比的调节要求设计研制相应尺寸的光具A2、光具B3，以及对应的全透镜4；
步骤二、将光具A2同轴心装入镜筒内，一侧与镜筒内部凸台接触，光具A压环5外壁与镜筒内壁设置有匹配的螺纹，将光具A压环5旋入镜筒，将光具A2压紧在镜筒内部；将光具B3同轴心装入全透镜4圆形缺口内，光具B压环6置于全透镜4背面，光具B压环6与光具B3之间采用圆周均布螺钉连接，将压环、透镜、光具B3集成为一个整体；将其同轴心装入镜筒，一侧与镜筒内部凸台接触，全透镜压环7外壁与镜筒内壁设置有匹配的螺纹，将全透镜压环7旋入镜筒，将整体压紧在镜筒内部；
步骤三、实心光束或遮拦比较小的光束从光具A2一侧同轴心垂直射入，经过光具B3反射，光束射入到光具A2上，经过二次反射，形成与入射光同向的环形光束，该光束穿过光具B3***的全透镜4后，形成具有一定中心遮拦比的环形光束；或者，光束从光具B3入射经过调解器后，光束遮拦比变小。
优选地，将集成好的调节器放置于光学调整架上，便于在光路***中使用。
本发明在调节器集成镜筒1内安装不同尺寸规格的光具与透镜组合，可实现中心遮拦比的调节，可以满足光学***中对光束遮拦比的不同需求。
如图5所示，实心光束在经过调节器时，对光束在光具A2与光具B3的反射过程、环形光束经过全透镜4的透射过程的能量损失不计。
不妨设入射实心光束亮度均匀，功率密度分布归一化为1(单位：W/m2)。半径为r，面积πr2(单位：m2)，则入射光束总功率为πr2(单位：W)。
经过光具组以后，环形光束的截面积为9πr2-4πr2＝5πr2(单位：m2)。
经过光具组以后，功率密度沿环向相等，沿径向为：
Figure BDA0001268897820000041
(单位：W/m2) (1)
式中，x为自变量，取值从2r至3r，上式在半径2r至3r的环域上积分：
Figure BDA0001268897820000042
故出射光束总功率为πr2(单位：W)。
经过上述分析计算，可看出光束经过调节器后，光束总功率保持不变。本发明主要是介绍一种保相角光束遮拦比调节器的结构形式及特点，其相关部件的结构设计可灵活处理。例如光具材料的设计选取、光具组件与镜筒的安装集成方式等都可以进行相应调整。通过在调节器镜筒内匹配安装不同尺寸的光具组件，可实现光束遮拦比的调节。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种保相角光束遮拦比调节器，其特征在于：它包括集成镜筒、光具A、光具B、全透镜、光具A压环、光具B压环以及全透镜压环；
光具A反射面一侧具有圆周均布成90°夹角的反射面，光具A中部中空，便于光束穿过，光具B反射面一侧同样具有圆周均布成90°夹角的反射面；
光具A通过光具A压环安装固定在集成镜筒上，光具B与全透镜通过光具B压环集成在一起，然后作为一个整体通过全透镜压环安装固定在集成镜筒上组成调节器，光具A与光具B在集成镜筒内是同轴安装固定方式。
2.根据权利要求1所述的一种保相角光束遮拦比调节器，其特征在于：集成镜筒上设置有第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽用于安装光具A，第二安装槽用于安装光具B和全透镜。
3.根据权利要求2所述的一种保相角光束遮拦比调节器，其特征在于：第一安装槽和第二安装槽之间设置有凸台。
4.根据权利要求3所述的一种保相角光束遮拦比调节器，其特征在于：凸台为圆环状，避免遮挡光束。
5.根据权利要求4所述的一种保相角光束遮拦比调节器，其特征在于：凸台与集成镜筒一体成型。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的一种保相角光束遮拦比调节器，其特征在于：第一安装槽和第二安装槽的槽壁上均设置有内螺纹，光具A压环外壁设置有与第一安装槽内螺纹相匹配的外螺纹，全透镜压环外壁设置有与第二安装槽内螺纹相匹配的外螺纹。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种保相角光束遮拦比调节器，其特征在于：全透镜上设置有圆形缺口，光具B同轴心装入全透镜圆形缺口内并与光具B压环通过螺钉连接使光具B与全透镜通过光具B压环集成在一起。
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