本發(fā)明涉及光學(xué)測量器件領(lǐng)域，具體是一種光束傳播定向器件。

背景技術(shù)：

在磁約束聚變研究中，常應(yīng)用等離子體輻射光譜進(jìn)行等離子參數(shù)的診斷測量。在可見光波段，聚焦透鏡配合光纖收集輻射光譜是常用的集光方法。由于光纖存在一定的數(shù)值孔徑角，因而在觀測方向上形成了一個狹長的集光區(qū)域。經(jīng)過特殊設(shè)計的集束光纖可以確保集光區(qū)域的相互獨立，從而能夠獲得等離子體參數(shù)的空間分布。為了確定該集光區(qū)域的空間位置及方向，常使用反向打光的方法，用高亮光源或激光照亮集束光纖的另一端，在集光區(qū)域形成定向傳播的光束帶，應(yīng)用白板攔截測量光束帶上的多個位置，擬合計算獲得光束的傳播方向。實際測量中發(fā)現(xiàn)，由于光斑的大小約為3~5cm，且邊緣極其模糊，實際測量中易引入較大的人為誤差。對于極度依賴幾何方向的多普勒頻移測量、運動斯塔克偏振測量來說，方向定位誤差會對測量結(jié)果帶來極大的不確定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種光束傳播定向器件，以解決現(xiàn)有技術(shù)磁約束聚變進(jìn)行光學(xué)測量時存在人為定位誤差的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種光束傳播定向器件，其特征在于：包括用于接收空間中傳播光束的前置光闌，前置光闌的出射光光路上沿光路方向依次設(shè)有分束片、反射鏡，分束片一側(cè)方向的光路上設(shè)有角錐棱鏡，分束片另一側(cè)方向的光路上依次設(shè)有聚焦透鏡、感光芯片；

在空間中傳播的光束通過前置光闌后入射至分束片，并被分束片分成兩路，一路光束透射過分束片后入射至反射鏡，經(jīng)反射鏡表面反射折返回分束片，再經(jīng)分束片反射至聚焦透鏡，最后經(jīng)聚焦透鏡聚焦在感光芯片上形成第一個光斑；

另一路光束經(jīng)過分束片反射后入射至角錐棱鏡，并經(jīng)過角錐棱鏡的內(nèi)部多次反射折返回來，然后透射過分束片后入射至聚焦透鏡，最后經(jīng)聚焦透鏡聚焦在感光芯片上形成第二個光斑；

若光束傳播的方向與反射鏡的法線方向一致時，兩個光斑相互重合，若光束傳播方向與反射鏡的法線方向存在一定的夾角，則形成兩個分立的光斑，光斑的間距與夾角的大小相關(guān)，通過調(diào)整定向器件的空間位置使得分立的光斑重合，從而將難以定位的光束空間傳播方向轉(zhuǎn)化成反射鏡的幾何位置測量。

所述的一種光束傳播定向器件，其特征在于：所述分束片為可產(chǎn)生分束作用的分束薄膜或分束棱鏡，分光比為50：50。

所述的一種光束傳播定向器件，其特征在于：所述感光芯片為CCD或COMS類型的影像器件。

所述的一種光束傳播定向器件，其特征在于：所述角錐棱鏡為內(nèi)部全反射棱鏡，不受入射角度大小影響，將入射光折返180°。

本發(fā)明的原理：

本發(fā)明采用分束片將傳播光束分裂為相互垂直的兩路光束，一路經(jīng)過反射鏡反射形成第一個光斑，另一路經(jīng)過角錐棱鏡反射形成左右互易的第二個光斑。只有光束的傳播方向與反射鏡的法線方向重合時，才能形成唯一的一個光斑。通過調(diào)整定向器件的空間位置使得分立的光斑重合，從而將難以定位的光束空間傳播方向轉(zhuǎn)化定向器件的幾何位置測量，能大幅度提高光束傳播方向的定位精度。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明將光的傳播方向定位問題，轉(zhuǎn)化為兩個光斑的重合問題，通過高精度機(jī)械臂測量反射鏡的法線方向，即可獲得準(zhǔn)確的光束傳播方向，避免了人為測量引入的不確定誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明光束傳播定向器件原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種光束傳播定向器件，包括用于接收空間中傳播光束的前置光闌1，前置光闌1的出射光光路上沿光路方向依次設(shè)有分束片2、反射鏡3，分束片2一側(cè)方向的光路上設(shè)有角錐棱鏡4，分束片2另一側(cè)方向的光路上依次設(shè)有聚焦透鏡5、感光芯片6；

在空間中傳播的光束通過前置光闌1后入射至分束片2，并被分束片2分成兩路，一路光束透射過分束片2后入射至反射鏡3，經(jīng)反射鏡3表面反射折返回分束片2，再經(jīng)分束片2反射至聚焦透鏡5，最后經(jīng)聚焦透鏡5聚焦在感光芯片6上形成第一個光斑；

另一路光束經(jīng)過分束片2反射后入射至角錐棱鏡4，并經(jīng)過角錐棱鏡4的內(nèi)部兩次反射，以實現(xiàn)光路的折返與左右互易，然后透射過分束片2后入射至聚焦透鏡5，最后經(jīng)聚焦透鏡5聚焦在感光芯片6上形成第二個光斑；

若光束傳播的方向與反射鏡的法線方向一致時，兩個光斑相互重合，若光束傳播方向與反射鏡的法線方向存在一定的夾角，則形成兩個分立的光斑，當(dāng)空間傳播光束與反射鏡的法線方向夾角越大，兩個光斑之間的間距越大，通過調(diào)整定向器件的空間位置使得分立的光斑重合，從而將難以定位的光束空間傳播方向轉(zhuǎn)化成測量反射鏡的法線方向，易于判斷和測量，能有效提高光束傳播方向的測量的精度。

分束片為可產(chǎn)生分束作用的分束薄膜或分束棱鏡，分光比為50：50。

感光芯片為CCD或COMS類型的影像器件。

角錐棱鏡為內(nèi)部全反射棱鏡，不受入射角度大小影響，將入射光折返180°。