降低激光束探测强度不均匀性的系统和方法技术方案

一种提高系统中激光器产生的光束的探测强度空间均匀性的方法，该系统包括激光器（３４）和光探测器（７４）。在一种实施方案中该方法包括以下步骤：利用激光器产生光束（３０）；相对移动光束和光探测器，以使探测器在一段时间内均化光束的空间强度。在另一种实施方案中本发明专利技术涉及提高光束的探测强度空间均匀性的系统。在一种实施方案中该系统包括：光探测器；用于产生光束的激光源；以及相对移动光束和探测器的装置（１０），以使探测器在一段时间内均化光束的强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及激光器，具体地涉及降低激光束探测强度不均匀性的改进 方法。
技术介绍
许多测量需要使用激光器作为光源。例如，在从成像到基因序列检测 的系统中均使用了激光器。在这些系统中使用了不同类型的激光器，包括 气体激光器、化学激光器、准分子激光器、固态激光器、半导体激光器(包括二极管激光器)、染料激光器和空心阴极溅射金属离子激光器(hollow cathode sputtering metal ion laser)。各种激光器在用于具体应用时有其自身的 优点和缺点。例如，不同类型激光器的特性，包括功率输出、波长、成本、 尺寸、可调性和光束截面的强度均匀性，根据该激光器的应用而成为优点 或缺点。二极管激光器成本低、功率输出较高且尺寸较小。二极管激光器包括 具有极低高宽(高度:宽度)比的辐射区域或平面。即辐射平面的高度远小于 其宽度。由激光二极管平面产生的光束在辐射平面上强度不均匀。由于光 束强度缺乏均匀性，因而激光二极管不能够用于要求光束强度均匀性的应 用。因此，在要求高功率和高均匀性的应用中，通常使用其它激光器，例 如气体激光器。在许多应用中，激光器的成本和尺寸的降低明显降低整个设备的成本 并因而降低研究的成本。因此，降低二极管激光束强度的探测不均匀性的 方法或系统可提高效率并减小用于选定应用的设备的尺寸。本专利技术解决激光束的探测光束强度不均匀性的问题。
技术实现思路
本专利技术涉及降低激光二极管的探测强度不均匀性的系统和方法，以使 激光二极管可用于需要探测均匀激光束的情况。一方面，本专利技术涉及提高系统中激光器发出的光束的探测强度空间均 匀性的方法，该系统包括激光器和光探测器。在一种实施方案中，该方法包括以下步骤利用激光器产生光束；相对移动光束和光探测器，以使探 测器在一段时间内均化光束的空间强度。在另一实施方案中，移动光束的 步骤包括使光束射入二维后向反射器(retroreflector)并移动该后向发射器的 反射壁的步骤。在再一实施方案中，移动光束的步骤包括使光束射入旋转 多面体，该多面体可以是透明的多面体。在再一实施方案中，移动光束的 步骤包括相对于探测器物理移动光源。另一方面，本专利技术涉及提高光束的探测强度空间均匀性的系统。在一 种实施方案中，该系统包括光探测器；用于产生光束的激光源；用于相 对移动光束和探测器的装置，以使探测器在一段时间内均化光束的强度。 在另一实施方案中，该系统包括光束射入其中的具有移动反射壁的后向反 射器。在再一实施方案中，该系统包括光束射入其中的旋转透明多面体。另一方面，本专利技术涉及提高光束的探测强度空间均匀性的系统。在一 种实施方案中，该系统包括光探测器；用于产生光束的激光源；用于相 对移动光束和探测器的平移装置(translator),以使探测器在一段时间内均化 光束的强度。在另一实施方案中，激光源是激光二极管。在另一实施方案 中，平移装置包括光束射入其中的具有移动反射壁的直角锥反射器(comer cube reflector)。在再一实施方案中，平移装置包括光束射入其中的旋转透明 多面体。在另一实施方案中，平移装置包括相对于探测器物理移动光源的 平移装置。另一方面，本专利技术涉及使光束沿垂直其传播方向的方向移动的设备。 在一种实施方案中，该设备包括第一反射面、与第一反射面成直角的第二 反射面、以及相对移动第一反射面和第二反射面的平移装置。在另一实施 方案中，平移装置是由波形发生器驱动的压电转换器。在再一实施方案中， 平移装置是由波形发生器驱动的扬声器纸盆(speaker cone)。在再一实施方案 中，扬声器纸盆是副低音扬声器。附图说明通过以下详细说明和附图，本专利技术的这些实施方案和其它方面将显而 易见，所述附图是示例性的而不限制本专利技术，其中图1是光线被二维后向反射器反射的二维示意图2(a， b)是光线进入反射表面处于不同位置的二维后向反射器的二维 示意图3(a, b)是包含多条光线的光束进入反射表面处于不同位置的二维后 向反射器的二维示意图4a是由观测二极管光源的探测器观察到的通过探测器截面的光强曲线；图4b是由观测二极管光源的探测器观察到的通过探测器截面的光强按 照本专利技术实施方案均化后得到的曲线；图5是两条光线以垂直(90度)入射角进入透明多面体的二维示意图； 图6是两条光线以非90度的入射角进入透明多面体的二维示意图； 图6a是图6的一部分的放大图；以及图7(a, b)是包括多条光线的光束以非90度的入射角进入透明多面体的 二维示意图。具体实施例方式通过结合附图阅读以下详细说明，将更充分地理解本专利技术。在本说明 中，在本专利技术的各实施方案中，相同的标记表示相同的要素。在详细说明 中，将通过优选实施方案对所要求保护的专利技术进行说明。然而，本领域技 术人员将容易地理解本申请说明的方法和系统仅仅是示范性的，在不脱离本专利技术的构思和范围的情况下可作出改变。通常，如下解决激光器发出的光束的探测强度空间不均匀性的问题相对移动光束(通常大于探测器)和探测器，以使探测器"看到"光束通过探 测器时强度的空间变化并进行均化。产生这种相对移动的 一种方法是采用 后向反射器。通常由三个互相垂直相交的反射平面组成的后向反射器使被反射的入 射光束沿其初始方向返回。图1示出了直角锥反射器5形式的二维后向反 射器的实例。直角锥反射器5包括互成90度的两个反射面10和20。光源 34发出的相对第一反射面10以45度入射的光线30朝向第二反射面20反 射。所述第二反射面20使光线30朝向光源34方向反射回来。光线30的 反射部分42平行于光线30的入射部分38反射。光线30的入射部分38和反射部分43之间的距离(D)取决于反射面10、 20之间的距离。参考图2a,通过调整反射面10、 20的相对位置，可使出射光线42平 移，以使光线30的入射部分38和出射部分42之间的距离(D)改变。在本发 明的一种实施方案中，第一反射面10可沿垂直于反射面10的方向移动。 可通过移动第一反射面10,同时使其保持与第二反射面20的相对方向，改 变光线30的入射部分38和出射部分42之间的距离(D)。因而，当第一反射面10移动时，光线30的出射部分42平移穿过位于 光线30出射部分42的路径中的光圈70。光线30的出射部分42的位移变 化决定了光线30的出射部分42是否能够穿过光圈70并到达探测器74.更详细地，图2a示出了一条光线30，该光线30经第一反射面IO反射， 然后经第二反射面20反射，从而产生光线30的出射部分42,该出射部分 42与光线30的入射部分38平行并成反向180度。在第一反射面IO处于位 置80时，光线30的出射部分42随后穿过光圈70到达探测器74。参考图2b，通过将第一反射面10移至(箭头T)位置82,改变光线30 的入射部分38和出射部分42，之间的距离(D，)。光线30的出射部分42，的位 移导致光线30无法穿过光圈70并因而无法被探测器74观察到。参考图3a，当考虑例如扩展的光源34，发出的由多条光线30，组成的光 束时，同样，在反射面IO处于第一位置80，时，多数光线朝向光圈70反射， 与图2a中单条光线30的情况相同，仅有少数光线72穿过并到达探测器74。 此外，参考图3b，当移动第一反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高系统中激光器发出的光束的探测强度空间均匀性的方法，所述系统包括所述激光器和光探测器，所述方法包括以下步骤：　利用所述激光器产生光束；和　相对移动所述光束和所述光探测器，以使所述探测器在一段时间内均化所述光束的空间强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦韦伯，戴维特雷西，
申请(专利权)人：海利克斯生物科学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]