[发明专利]一种可变光程多次反射池及光程调节方法

权利要求书

1.一种可变光程多次反射池，其特征在于，所述反射池包括：吸收气室(1)、光窗(2)、反射镜(3)；

所述吸收气室(1)包括顺次连接的石英腔(11)、阶梯螺旋腔体(12)、差动螺旋腔体(13)，所述石英腔(11)与所述阶梯螺旋腔体(12)通过中间板(4)固定连接，所述阶梯螺旋腔体(12)和所述差动螺旋腔体(13)螺接；

所述吸收气室(1)上设有进气口(5)和出气口(6)；

所述阶梯螺旋腔体(12)由阶梯螺旋结构(120)构成，所述阶梯螺旋结构(120)包括顺次连接的下阶梯螺旋结构(121)、上阶梯螺旋结构(123)、中阶梯螺旋结构(122)，所述上阶梯螺旋结构(123)为右旋内螺纹，与所述中阶梯螺旋结构(122)的右旋外螺纹啮合，所述下阶梯螺旋结构(121)的左旋外螺纹则与所述中阶梯螺旋结构(122)的左旋内螺纹啮合；

两组螺纹螺距相等，且均为单线螺纹，固定所述下阶梯螺旋结构(121)，当转动所述上阶梯螺旋结构(123)时外界施加的力矩为M，所述上阶梯螺旋结构(123)对所述中阶梯螺旋结构(122)作用的转动摩擦力矩为M(f1)，实际摩擦力矩为M(f)；所述中阶梯螺旋结构(122)对所述下阶梯螺旋结构(121)作用的转动摩擦力矩为M(f2)，实际摩擦力矩为M(f’)，M(f1)＞M(f2)，转动均为角速度恒定的匀变速运动；

所述差动螺旋腔体(13)由差动螺旋结构(130)构成，所述差动螺旋结构(130)包括顺次连接的上差动螺旋结构(131)、中差动螺旋结构(132)、下差动螺旋结构(133)，所述上差动螺旋结构(131)与所述中差动螺旋结构(132)为右旋螺纹啮合，所述上差动螺旋结构(131)与所述中差动螺旋结构(132)螺距为P₁；所述中差动螺旋结构(132)与所述下差动螺旋结构(133)也为右旋螺纹啮合，所述中差动螺旋结构(132)与所述下差动螺旋结构(133)螺距为P₂，P₁＞P₂，固定所述上差动螺旋结构(131)，所述中差动螺旋结构(132)可转动与平动，所述下差动螺旋结构(133)仅可平动；

所述反射镜(3)包括两块焦距相同且共轴的凹面反射镜，固定在所述吸收气室(1)的前后两端；

所述吸收气室(1)前端的反射镜(3)开设有入射孔(7)；

所述光窗(2)设置在所述吸收气室(1)前端反射镜(3)的前端。

2.根据权利要求1所述的可变光程多次反射池，其特征在于，所述中间板(4)、所述阶梯螺旋腔体(12)、所述差动螺旋腔体(13)均由铝材料制成、内腔表面进行发黑处理。

3.根据权利要求1所述的可变光程多次反射池，其特征在于，所述入射孔(7)孔径大小为1-3mm。

4.根据权利要求1所述的可变光程多次反射池，其特征在于，所述反射镜(3)由石英材料制成。

5.根据权利要求4所述的可变光程多次反射池，其特征在于，所述反射镜(3)的反射面镀金膜。

6.根据权利要求5所述的可变光程多次反射池，其特征在于，所述金膜上涂覆有SiO₂层。

7.根据权利要求1所述的可变光程多次反射池，其特征在于，所述石英腔(11)与所述中间板(4)以及所述阶梯螺旋腔体(12)连接处采用O型圈进行密封。

8.根据权利要求1所述的可变光程多次反射池，其特征在于，所述入射孔(7)靠近所述反射镜(3)的边缘设置。

9.根据权利要求1所述的可变光程多次反射池，其特征在于，所述反射池上方设置有激光调整架(8)，所述激光调整架(8)用于安装和调整激光器，所述反射池前端还设置有平面反射镜支架(9)，所述平面反射镜支架(9)用于安装平面反射镜，所述平面反射镜用于将所述激光器发射的激光反射到所述光窗(2)内。

10.一种可变光程多次反射池光程调节方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的可变光程多次反射池，所述方法包括：

根据预设光程获得反射镜间距，其中所述光程和所述反射镜间距之间满足的关系为：

式中：L为光程，P取正整数，d为反射镜间距，d的取值范围是0～4f，f为焦距，R为反射镜曲率半径，r为入射孔中心到光轴的距离，A＝R²+r²，B＝t-2R，t为从曲率中心到分布面的距离，

根据所述反射镜间距确定反射次数，所述反射镜间距和所述反射次数之间满足的关系为：

式中：n反射镜间距，为P取正整数，d为反射镜间距，d的取值范围是0～4f，f为焦距，R为反射镜曲率半径；

根据所述反射镜间距确定入射光的方向，其中所述反射镜间距和所入射光的方向之间满足的关系为：

式中：(x₀，y₀)为入射点位置坐标，f为焦距，d为反射镜间距，d的取值范围是0～4f，(x’₀，y’₀)为光线入射角度；

根据所述入射光的方向和所述反射镜间距确定每个光斑在反射镜上位置，其中入射光的方向和所述反射镜间距与每个光斑在反射镜上位置满足的关系为：

式中：(x_n，y_n)为每个光斑在反射镜上位置坐标，(x₀，y₀)为入射点位置坐标，f为焦距，d为反射镜间距，d的取值范围是0～4f，(x’₀，y’₀)为光线入射角度，θ为相邻的两个光斑之间的夹角满足

根据所述反射次数确定出射孔位置；

根据所述出射孔位置在反射池的反射镜上设置出射孔；

根据反射镜间距调节反射池的阶梯螺旋结构和差动螺旋结构获得所述光程。