[发明专利]全内反射－折射激光光束变换器

摘要

本发明涉及一种对激光器出射的激光束进行某种整形、耦合的变换器，特别是对激光束直径进行扩大或者压缩使其得以更广泛的应用的所谓扩束器(或者缩束器)，属于激光光束的整形、耦合技术领域。它是一个对入射光透明的圆锥体，L为变换器的长度，圆锥体锥尖夹角为2α，2H为圆锥体圆平面的直径，中心旋转轴为x，其特征在于：锥尖夹角2α的大小和入射光的入射方向决定了其具体的作用，圆平面的大小由出射光束的直径或入射光束的直径2H决定，据此变换器的长度L才能确定，n_ε为变换器的折射率。变换器具有结构简单，价格便宜和倍率高等优点，可以被广泛用于改变激光光束直径的相关应用中。

主权项

1.一种全内反射-折射激光光束变换器，它是一个对入射光透明的圆锥体，L为变换器的长度，圆锥体锥尖夹角为2α，2H为圆锥体圆平面的直径，中心旋转轴为x，其特征在于：锥尖夹角2α的大小决定了其具体的作用，nε为变换器的折射率；它们之间的关系取决于下面的公式$n_{ϵ}\sin [\frac{\pi }{2}-(2n-1)\alpha ]=\sin (\frac{\pi }{2}-\alpha )(n=\mathrm{2,3,4}···)$ 这里n为传播光线和侧壁的交点次数，不同的交点次数倍率也不同，n越大倍率越高，相应的α越小；调节α的大小和改变入射光的入射方向，是决定变换器具体起到何种作用的关键，当入射光从圆平面沿中心旋转轴入射从锥尖的侧面出射，且锥尖的夹角α满足上述公式则变换器对平行光起到的作用是缩束；当入射光从锥尖的侧面沿中心旋转轴入射从圆平面出射，且锥尖的夹角α同样满足上式，则变换器对平行光起到的作用是扩束；当入射光从圆平面沿中心旋转轴入射从锥尖的侧面出射，锥尖的夹角α不再满足上式时，则变换器起到的作用是汇聚平行光或使平行光转换成空心的激光束，激光束汇聚或发散的程度由α的大小决定；圆平面的大小由出射光束的直径或入射光束的直径决定，据此变换器的长度L才能确定。