TW201833628A - 光學分色元件及光學分色模組 - Google Patents
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Abstract
一種光學分色元件,適於合併第一光束與第二光束為一混合光束。光學分色元件包括透光元件、第一反射件以及第二反射件。透光元件適於讓第一光束與第二光束通過。第一反射件設置於透光元件上。第二反射件設置於透光元件上。第一反射件適於反射第一光束至第二反射件。第二反射件適於反射第一光束以及讓第二光束通過。第一反射件與第二反射件在透光元件上彼此相對而不平行,且第一反射件與第二反射件之間具有一夾角。另外,一種光學分色模組亦被提出。
Description
本發明是有關於一種光學元件,且特別是有關於一種光學分色元件。
隨著通訊技術的進步,通訊方式已不限於使用電訊號來實現。在目前的科技發展,已發展出以光訊號來實現訊號傳輸的光通訊技術。由於光的傳遞速率與距離遠高於電子,因此光通訊已逐漸成為市場的主流。因此,基於高頻寬需求,能夠大量傳遞光訊號的光收發模組的需求便與日俱增。
然而,鋪設能夠傳遞光訊號的光纜的所花費用相對高昂。因此,關於增進一條光纖內所能傳遞的光學信號,除了提高信號頻率之外,常常需要在同一條光纖纜線內合併並導入多種波長的光線以使得信號傳遞數量倍數增加,其中波長多工分工器(Wavelength Division Multiplexer, WDM)就是為達到以上目的一種解決方案。然而,現今的波長多工分工器有繁多的組件,使得在製作上由於配置的複雜而導致成本高昂且良率較低。因此,如何設計出簡單架構,且減少在裝置內的占用空間以及可適用於多數裝置的波長多工分工器,長久以來一直是本領域從業人員潛心研究之課題。
本發明提供一種光學分色元件,其架構簡單且可以減少其在光束整合系統的占用空間。
本發明提供一種光學分色模組,其架構簡單且可以減少其在光束整合系統的占用空間。
本發明的光學分色元件適於合併第一光束與第二光束為混合光束。光學分色元件包括透光元件、第一反射件以及第二反射件。透光元件適於讓第一光束與第二光束通過。第一反射件設置於透光元件上。第二反射件設置於透光元件上。第一反射件適於反射第一光束至第二反射件。第二反射件適於反射第一光束以及讓第二光束通過。第一反射件與第二反射件在透光元件上彼此相對而不平行,且第一反射件與第二反射件之間具有一夾角。
在本發明的一實施例中,上述的第一光束與第二光束的波長彼此不同。
在本發明的一實施例中,上述的第二反射件上具有反射一預設波長光束的鍍膜,且預設波長光束的波長與所對應的第一光束的波長相同。
在本發明的一實施例中,上述的光學分色元件也適於將混合光束分離為第一光束與第二光束。
本發明的光學分色模組適於提供混合光束。光學分色模組包括多個光學分色元件,適於合併多個第一光束與第二光束為混合光束。多個光學分色元件設置於第二光束的傳遞路徑上。各光學分色元件包括透光元件、第一反射件以及第二反射件。透光元件適於讓第一光束與第二光束通過。第一反射件設置於透光元件上。第二反射件設置於透光元件上。第一反射件適於反射多個第一光束的其中之一或第二光束至第二反射件。第一反射件與第二反射件在透光元件上彼此相對而不平行,且第一反射件與第二反射件之間具有一夾角。
在本發明的一實施例中,上述的多個第一光束與第二光束的波長全部不同。
在本發明的一實施例中,上述的透光元件包括一個多邊形透光稜鏡。
在本發明的一實施例中,上述的第一反射件及第二反射件為透光元件的表面鍍膜。
在本發明的一實施例中,上述的透光元件包括一多邊形框架。
在本發明的一實施例中,上述的第一反射件及第二反射件為透光薄片與其表面上的鍍膜所形成。
在本發明的一實施例中,上述的第二反射件上具有反射預設波長光束的鍍膜,且預設波長光束的波長與所對應的多個第一光束的其中之一的波長或第二光束的波長相同。
在本發明的一實施例中,上述的光學分色模組更包括多個準直透鏡組,分別設置於多個第一光束以及第二光束的傳遞路徑上。
在本發明的一實施例中,上述的光學分色模組更包括反射元件,設置於第二光束的傳遞路徑上,適於反射第二光束至多個光學分色元件。
在本發明的一實施例中,上述的光學分色模組更包括光束平移元件,設置於混合光束的傳遞路徑上,適於將混合光束平移。
在本發明的一實施例中,上述的光學分色元件也適於將混合光束分離為多個第一光束的其中之一與第二光束。
在本發明的一實施例中,上述的夾角係依據透光元件的折射率來及第二反射件的預設入射角決定。
在本發明的一實施例中,上述的光學分色模組更包括多個第一光源及第二光源。多個第一光源適於提供多個第一光束。第二光源適於提供第二光束。
本發明的光學分色模組適於分離混合光束。光學分色模組包括多個光學分色元件,適於接收混合光束,並且將混合光束分離為多個第一光束與第二光束。多個光學分色元件設置於第二光束的傳遞路徑上。各光學分色元件包括透光元件、第一反射件以及第二反射件。透光元件適於讓第一光束與第二光束通過。第一反射件設置於透光元件上。第二反射件設置於透光元件上。第二反射件適於反射多個第一光束的其中之一或第二光束至第一反射件。第一反射件與第二反射件在透光元件上彼此相對而不平行,且第一反射件與第二反射件之間具有一夾角。
基於上述,在本發明的實施例中,光學分色元件包括透光元件、第一反射件以及第二反射件,第一反射件反射多個第一光束的其中之一或第二光束至第二反射件,第一反射件與第二反射件在透光元件上彼此相對而不平行,第一反射件與第二反射件之間具有一夾角,因此,光學分色模組的架構簡單且可減少其在其他裝置中的佔用空間,並提高光束傳遞的精準度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示本發明一實施例的光學分色元件的示意圖。請參考圖1,在本實施例中,光學分色元件100可適用於需將不同波長光束加以整合成單一光束的各種裝置中,或者可以應用做為使用一或多個波長之光信號的元件,例如是波長多工分工器、粗式波長多工分工器(Coarse Wavelength Division Multiplexer, CWDM)、高密度波長多工分工器(Dense Wavelength Division Multiplexer, DWDM)等光信號裝置。
在本實施例中,光學分色元件100適於合併一第一光束L1與一第二光束L2為一混合光束LB,其中第一光束L1與第二光束L2的波長不同。光學分色元件100包括一透光元件140、一第一反射件150以及一第二反射件160。透光元件140適於讓第一光束L1與第二光束L2通過。在本實施例中,透光元件140由一個多邊形透光稜鏡形成,例如是五角稜鏡,而其材質例如是玻璃或塑膠等材料,但本發明對於透光元件140的稜鏡種類及其材料並不加以限制。
在本實施例中,第一反射件150與第二反射件160設置於透光元件140上,其中第一反射件150與第二反射件160在透光元件140上彼此相對而不平行,且第一反射件150與第二反射件160之間具有一夾角θ1。換句話說,第一反射件150與第二反射件160在透光元件140的不同的兩個表面上,且第一反射件150的延伸方向與第二反射件160的延伸方向形成一夾角θ1。在本實施例中,其夾角θ1範圍係依據透光元件140的材質及第二反射件160的預設入射角來決定。如此一來,可減少光學分色元件100在其他裝置中的佔用空間,並提高光束傳遞的精準度。
在本實施例中,第一反射件150及第二反射件160為透光元件140的表面鍍膜,其中第一反射件150例如是鍍上鏡面鍍膜(Mirror Coating),因此可反射任意波長光束。如此一來,可減少光學分色元件100的製作成本。第二反射件160則鍍上對單一波長光束反射的選擇性鍍膜(Selective Reflection Coating)。換句話說,第二反射件160對預設的單一波長光束反射,而對其他波長光束透射,其所限制通過的波長與所射入的第一光束L1的波長相同。如此一來,在任意使用本實施例的光學分色元件100的裝置中,可針對需要的預設波長光束而更換光學分色元件100即可,使得使用者在更換上述裝置中的元件更加便利。
在本實施例中,第一反射件150適於反射第一光束L1至第二反射件160。第二反射件160適於反射第一光束L1以及讓第二光束L2通過。詳細而言,第一光束L1的傳遞路徑依序為由外部傳遞至透光元件140。接著,第一光束L1在透光元件140中傳遞至第一反射件150上並產生第一次的反射。接著,第一光束L1由第一反射件150反射至第二反射件160上並產生第二次的反射,之後第一光束L1由第二反射件160反射至透光元件140,並且從不具有第一反射件150的表面射出。第二光束L2的傳遞路徑依序為由外部傳遞並且通過透光元件140上的第二反射件160,其中第二光束L2在第二反射件160上的射入點即相同於第一光束L1由透光元件140射至第二反射件160上的射入點。接著,第一光束L1與第二光束L2合併為一混合光束LB,並且由第二反射件160傳遞通過透光元件140,最後從不具有第一反射件150的表面射出。換句話說,第一反射件150與第二反射件160之間的夾角θ1經由適當的設計而使第二光束L2通過第二反射件160後即與第一光束L1重疊並且合併為混合光束LB。
除此之外,在其他實施例中,光學分色元件100亦可應用作為光學分光元件使用。舉例而言,在其他實施例中,可將混合光束LB分離為第一光束L1與第二光束L2。首先,提供一混合光束LB,由外部射至光學分色元件100中,其中混合光束LB是由前述第一光束L1以及第二光束L2所合併而成。接著,在透光元件140上鍍膜而形成第二反射件160,其中第二反射件160所限制通過的波長即為混合光束LB中第一光束L1的波長。因此,當混合光束LB由透光元件140射至第二反射件160時,混合光束LB中的第一光束L1會被第二反射件160反射,而混合光束LB中的第二光束L2則通過第二反射件160以完成分光作用。因此,本發明的光學分色元件100可依使用者需求做為合光或分光使用,本發明不以此為限。
圖2繪示本發明另一實施例的光學分色元件的示意圖。請參考圖2,本實施例的光學分色元件100A類似於圖1的光學分色元件100,惟兩者之間差異例如在於第一反射件150A及第二反射件160A為透光材料薄片與其表面上的鍍膜所形成,透光材料薄片的材質可相同或不同於透光元件140材質,本發明不以此為限。詳細而言,在本實施例中,是先對透光材料進行蒸鍍而形成第一反射件150A及第二反射件160A,再將其膠合於透光元件140上而形成光學分色元件100A。換句話說,在本實施例中,可先製作出所需用的第一反射件150A與第二反射件160A,再將其組合至透光元件140以形成光學分色元件100A。如此一來,可節省所需透光元件140的耗材,並且可根據所射入的第二光束L2的波長而做透光薄片的置換,增加更換元件的便利性。
在其他實施例中,透光元件140可包括一多邊形框架(未繪示)。如此一來,可將前述的第一反射件150A與第二反射件160A配置於多邊形框架上,而不需進一步將其膠合於透光元件140上,進而增加更換元件的便利性。除此之外,在其他實施例中,上述的多邊形框架亦可為中空式框架。換句話說,透光元件140亦可直接由中空式多邊型框架形成,接著再將前述的第一反射件150A與第二反射件160A配置於多邊形框架上以完成光學分色元件。如此一來,可進一步節省製作元件的材料。除此之外,本發明對於多邊形框架內的填充種類及材料並不加以限制。
圖3繪示本發明一實施例的光學分色模組的示意圖。請參考圖3,在本實施例中,光學分色模組200適於提供一混合光束LB。光學分色模組200包括多個第一光源111、112、113、一第二光源120以及多個光學分色元件101、102、103。多個第一光源111、112、113適於提供多個第一光束L11、L12、L13。第二光源120適於提供一第二光束L2。多個光學分色元件101、102、103分別對應設置於多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2的傳遞路徑上。在本實施例中,多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2的波長彼此不同。在其他實施例中,多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2亦可由外部的光源組件分別提供至光學分色模組,本發明不以此為限。
在本實施例中,光學分色元件101、102、103類似於圖1的光學分色元件100,惟兩者之間主要差異例如在於本實施例的第二反射件161、162、163中其所限制通過的波長彼此不同。換句話說,光學分色元件101、102、103中的第二反射件161、162、163彼此鍍膜不同。舉例而言,在本實施例中,光學分色元件101中的第二反射件161,其所限制通過(亦即反射)的波長與所對應射入的第一光束L11的波長相同。光學分色元件102中的第二反射件162,其所限制通過(亦即反射)的波長與所對應射入的第一光束L12的波長相同。光學分色元件103中的第二反射件163,其所限制通過(亦即反射)的波長與所對應射入的第一光束L13的波長相同。
詳細而言,在本實施例中,第一光束L11的傳遞路徑依序為由外部射入光學分色元件101中,經由光學分色元件101中的第一反射件150反射至第二反射件161,再經第二反射件161反射並射出光學分色元件101,並且通過光學分色元件102、103。第一光束L12的傳遞路徑依序為由外部射入光學分色元件102中,經由光學分色元件102中的第一反射件150反射至第二反射件162,再經第二反射件162反射並射出光學分色元件102,並且通過光學分色元件103。第一光束L13的傳遞路徑依序為由外部射入光學分色元件103中,並且經由光學分色元件103中的第一反射件150反射至第二反射件163,再經第二反射件163反射並射出光學分色元件103。第二光束L2的傳遞路徑依序為由外部傳遞並且通過光學分色元件101、102、103上的第二反射件161、162、163,其中第二光束L2在第二反射件161、162、163上的射入點即相同於第一光束L11、L12、L13分別射至第二反射件161、162、163上的射入點。接著,多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2合併為一混合光束LB從光學分色元件103中不具有第一反射件150的表面射出。如此一來,可減少光學分色模組200在其他裝置中的佔用空間,並提高光束傳遞的精準度。
在本實施例中,光學分色模組200更包括多個準直透鏡組130,分別設置於多個第一光束L11、L12、L13以及第二光束L2的傳遞路徑上,適於將多個第一光源111、112、113以及第二光源120射出之入射光束L11、L12、L13、L2予以準直進而入射至分別所對應的光學分色元件中。如此一來,可提升多個光束所合併的混合光線LB的功率及準直性。
在本實施例中,光學分色模組200更包括一光束平移元件180,設置於混合光束LB的傳遞路徑上,適於將混合光束LB平移。如此一來,可進一步導正因多個光束合併所產生的偏移量,亦可進一步根據使用裝置而將混合光束LB偏移至所需位置。在其他實施例中,亦可配置兩彼此平行且相對的平面反射鏡(未繪示),並且將兩平面反射鏡傾斜於混合光束LB的傳遞方向進而將混合光束LB平移,本發明不以此為限。
圖4繪示本發明另一實施例的光學分色模組的示意圖。請參考圖4,本實施例的光學分色模組200A類似於圖3的光學分色模組200,惟兩者之間主要差異例如在於本實施例的光學分色模組200A更包括一反射元件170,設置於第二光束L2的傳遞路徑上,適於反射第二光束L2至多個光學分色元件101、102、103。如此一來,可將第二光源120以及多個第一光源111、112、113集中配置於單一組件上,例如是一基板上,以優化光源裝置的配置。
圖5繪示本發明又一實施例的光學分色模組的示意圖。請參考圖5,本實施例的光學分色模組200B類似於圖3的光學分色模組200,惟兩者之間主要差異例如在於本實施例的光學分色模組200B更包括光學分色元件104,設置於第二光束L2的傳遞路徑上,光學分色元件104類似於圖3的光學分色元件101、102、103,惟兩者之間主要差異例如在於光學分色元件104的第二反射件164中其所限制通過(亦即反射)的波長相同於第二光束L2的波長,因此第二光束L2可藉由光學分色元件104而反射至光學分色元件101、102、103。如此一來,可將第二光源120以及多個第一光源111、112、113集中配置於單一組件上,例如是一電路板上,以優化光源裝置的配置位置。
除此之外,在其他的實施例中,上述實施例中的光學分色模組200、200A、200B中的多個光學分色元件101、102、103、104的詳細構造,可選用其他實施例的光學分色元件,例如是如圖2所繪示的光學分色元件100A,本發明不以此為限。另一方面,為方便說明本案之發明,上述實施例中的光學分色模組200、200A、200B僅以三或四個光學分色元件為舉例。在其他的實施例中,上述實施例中的光學分色模組200、200A、200B中多個光學分色元件的數量可依據其他裝置的需求而改變為其他數量,本發明不以此為限。
圖6繪示本發明再一實施例的光學分色模組的示意圖。請參考圖6,本實施例的光學分色模組300類似於圖5的光學分色模組200B,惟兩者之間主要差異例如在於本實施例的光學分色模組300適於接收混合光束LB,並且將混合光束LB分離為多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2。
舉例而言,在本實施例中,由於光學分色元件103中第二反射件163所限制通過的波長為第一光束L13的波長,光學分色元件102中第二反射件162所限制通過的波長為第一光束L12的波長,光學分色元件101中第二反射件161所限制通過的波長為第一光束L11的波長,光學分色元件104中第二反射件164所限制通過的波長為第二光束L2的波長,因此當混合光束LB由光束平移元件180射入至光學分色元件101、102、103、104時,混合光束LB中的多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2會分別由這些第二反射件161、162、163、164反射至各光學分色元件101、102、103、104中的第一反射件150,進而射出各光學分色元件101、102、103、104以完成分離光束。在本實施例中,混合光束LB中的多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2的詳細傳遞路徑可以由上述的其他實施例中獲致足夠的教示與實施說明,因此不再贅述。
此外,在本實施例中,光學分色模組300更包括多個檢光器310及多個聚光透鏡組320,分別設置於多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2的傳遞路徑上,多個聚光透鏡組320分別適於將由混合光束LB分離出的多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2予以聚焦進而入射至各別對應的檢光器310中。如此一來,可繼續使用被分離出來的多個第一光束L11、L12、L13與第二光束L2,或檢測出其各別的光強度。在本實施例中,多個檢光器310及多個聚光透鏡組320的詳細實施方式可以由所屬技術領域的通常知識獲致足夠的教示、建議與實施說明,因此不再贅述。
綜上所述,在本發明的實施例中,光學分色元件包括透光元件、第一反射件以及第二反射件,第一反射件反射多個第一光束的其中之一或第二光束至第二反射件,第一反射件與第二反射件在透光元件上彼此相對而不平行,第一反射件與第二反射件之間具有一夾角,因此,光學分色模組的架構簡單且可減少其在其他裝置中的佔用空間,並提高光束傳遞的精準度。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、100A、101、102、103、104‧‧‧光學分色元件
111、112、113‧‧‧第一光源
120‧‧‧第二光源
130‧‧‧準直透鏡組
140‧‧‧透光元件
150、150A‧‧‧第一反射件
160、160A、161、162、163、164‧‧‧第二反射件
170‧‧‧反射元件
180‧‧‧光束平移元件
200、200A、200B、300‧‧‧光學分色模組
310‧‧‧檢光器
320‧‧‧聚光透鏡組
L1、L11、L12、L13‧‧‧第一光束
L2‧‧‧第二光束
LB‧‧‧混合光束
θ1‧‧‧夾角
圖1繪示本發明一實施例的光學分色元件的示意圖。 圖2繪示本發明另一實施例的光學分色元件的示意圖。 圖3繪示本發明一實施例的光學分色模組的示意圖。 圖4繪示本發明另一實施例的光學分色模組的示意圖。 圖5繪示本發明又一實施例的光學分色模組的示意圖。 圖6繪示本發明再一實施例的光學分色模組的示意圖。
Claims (22)
- 一種光學分色元件,適於合併一第一光束與一第二光束為一混合光束,該光學分色元件包括: 一透光元件,適於讓該第一光束與該第二光束通過; 一第一反射件,設置於該透光元件上;以及 一第二反射件,設置於該透光元件上,該第一反射件適於反射該第一光束至該第二反射件,該第二反射件適於反射該第一光束以及讓該第二光束通過,其中該第一反射件與該第二反射件在該透光元件上彼此相對而不平行,且該第一反射件與該第二反射件之間具有一夾角。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學分色元件,其中該第一光束與該第二光束的波長不同。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學分色元件,其中該透光元件包括一個多邊形透光稜鏡。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學分色元件,其中該第一反射件及該第二反射件為該透光元件的表面鍍膜。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學分色元件,其中該透光元件包括一多邊形框架。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學分色元件,其中該第一反射件及該第二反射件為透光薄片與其表面上的鍍膜所形成。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學分色元件,其中該第二反射件適於反射一預設波長光束,且該預設波長光束的波長與所對應的該第一光束的波長相同。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學分色元件,其中該光學分色元件也適於將該混合光束分離為該第一光束與該第二光束。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學分色元件,其中該夾角係依據該透光元件的折射率及該第二反射件的預設入射角來決定。
- 一種光學分色模組,適於提供一混合光束,該光學分色模組包括: 多個光學分色元件,適於合併多個第一光束與一第二光束為該混合光束,並且設置於該第二光束的傳遞路徑上,各該光學分色元件包括: 一透光元件,適於讓該第一光束與該第二光束通過; 一第一反射件,設置於該透光元件上;以及 一第二反射件,設置於該透光元件上,該第一反射件適於反射該些第一光束的其中之一或該第二光束至該第二反射件,其中該第一反射件與該第二反射件在該透光元件上彼此相對而不平行,且該第一反射件與該第二反射件之間具有一夾角。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,其中該些第一光束與該第二光束的波長全部不同。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,其中該透光元件包括一個多邊形透光稜鏡。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,其中該第一反射件及該第二反射件為該透光元件的表面鍍膜。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,其中該透光元件包括一多邊形框架。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,其中該第一反射件及該第二反射件為透光薄片與其表面上的鍍膜所形成。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,其中該第二反射件適於反射一預設波長光束,且該預設波長光束的波長與所對應的該些第一光束的其中之一的波長或該第二光束的波長相同。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,更包括一反射元件,設置於該第二光束的傳遞路徑上,適於反射該第二光束至該些光學分色元件。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,更包括一光束平移元件,設置於該混合光束的傳遞路徑上,適於將該混合光束平移。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,其中該光學分色元件也適於將該混合光束分離為該些第一光束的其中之一與該第二光束。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,其中該夾角係依據該透光元件的折射率及該第二反射件的預設入射角來決定。
- 如申請專利範圍第10項所述的光學分色模組,更包括: 多個第一光源,適於提供該些第一光束; 一第二光源,適於提供該第二光束;以及 多個準直透鏡組,分別設置於該些第一光束以及該第二光束的傳遞路徑上。
- 一種光學分色模組,適於分離一混合光束,該光學分色模組包括: 多個光學分色元件,適於接收該混合光束,並且將該混合光束分離為多個第一光束與一第二光束,並且設置於該第二光束的傳遞路徑上,各該光學分色元件包括: 一透光元件,適於讓該第一光束與該第二光束通過; 一第一反射件,設置於該透光元件上;以及 一第二反射件,設置於該透光元件上,該第二反射件適於反射該些第一光束的其中之一或該第二光束至該第一反射件,其中該第一反射件與該第二反射件在該透光元件上彼此相對而不平行,且該第一反射件與該第二反射件之間具有一夾角。
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