光波导及光波导的构建方法与流程

本申请实施例涉及光波导，尤其涉及一种光波导及光波导的构建方法。

背景技术：

1、光波导(optical waveguide)是由光透明介质(如石英玻璃)构成的传输光频电磁波的导行结构。

2、光波导的传输原理是在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在光波导及其周围有限区域内传播。光波导的导光性能较好，传输损耗较低。

3、但是，在相关技术中，光波导无法满足对光出射的能量分布的需求。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种光波导及光波导的构建方法，用以解决自光波导出射的光能量分布不能满足需求的技术问题。

2、本申请实施例为解决上述技术问题提供如下技术方案：

3、本申请实施例提供了一种光波导，包括用于对入射光进行传输的传输段和用于出射既定光能量分布的出射光的出射段，所述传输段具有入射端和出射端，所述出射段设置于所述传输段的出射端；

4、所述入射光自所述传输段的入射端进入所述传输段，并经所述传输段传输至所述出射段后，自所述出射段出射，形成具有既定能量分布的出射光。

5、本申请实施例的有益效果：本申请实施例提供的光波导包括传输段和出射段，入射光入射至光波导内后传输至所述出射段，并经出射段出射形成具有既定能量分布的出射光，本申请实施例提供的光波导在出射段的作用下定向输出具有既定能量分布的出射光，解决了自光波导出射的光能量分布不能满足需求的技术问题。

6、在一种可能的实施方式中，所述出射段的结构为旋转对称的结构，所述出射段旋转对称的中心轴垂直于所述出射端，且经过所述出射端的中心。

7、在一种可能的实施方式中，所述传输段为圆柱形结构，所述出射段为球冠结构、椭球冠结构或圆台结构。

8、在一种可能的实施方式中，所述出射段为半球结构或半椭球结构，出射段的结构为半球结构时，光波导的出射光照射在目标面上形成的光能量分布区域与出射段的结构为半椭球结构时，光波导的出射光照射在目标面上形成的光能量分布区域类似，均为中心较强，边缘梯度减弱的圆形。

9、在一种可能的实施方式中，所述出射段为圆台结构时，所述圆台的锥角范围为8°-45°，出射段的结构为圆台结构时，光波导的出射光照射在目标面上形成的光能量分布区域(即目标结构)为中心的光照强度与边缘的光照强度差别较小的圆形。

10、在一种可能的实施方式中，所述出射段为圆台结构时，所述圆台的锥角范围为10°-35°。

11、在一种可能的实施方式中，所述传输段为棱柱形结构，所述出射段为棱台结构，所述出射段和所述出射端的对接面的形状与所述出射端的形状相同。

12、在一种可能的实施方式中，所述传输段为正四棱柱结构，所述出射段为正四棱台结构，所述出射段远离所述出射端的一面为正方形，且正方形的边长为0.01mm-0.5mm，当出射段的结构为正四棱台结构时，光波导的出射光照射在目标面上形成的光能量分布区域(即目标结构)为去中心化的环形结构。

13、在一种可能的实施方式中，所述出射段的侧面与第一轴线的夹角为8°-45°，所述第一轴线为所述出射段的两底面的中心连线。

14、在一种可能的实施方式中，所述出射段与所述出射端的对接面在所述出射端上的正投影与所述出射端重合。

15、在一种可能的实施方式中，所述传输段的入射端设置有发光件，所述发光件耦合于所述传输段内。

16、在一种可能的实施方式中，所述发光件为led灯、卤素灯或汞灯。

17、在一种可能的实施方式中，所述传输段的入射端一侧设置有发光件，所述发光件发出的至少部分光入射至所述传输段内。

18、在一种可能的实施方式中，所述传输段和所述发光件之间设置有透镜，所述发光件发出的光通过所述透镜入射至所述传输段内。

19、在一种可能的实施方式中，所述光波导通过机械冷加工、压铸或注塑的方法一体制备成型。

20、本申请实施例还提供了一种如上任一方案所述的光波导的构建方法，包括如下步骤：

21、s100、根据目标结构获取所述光波导的形状信息，所述目标结构为所述光波导的出射光照射在目标面上形成的光能量分布区域；

22、s200、根据所述目标结构信息、所述目标面与所述光波导之间的距离、所述光波导的材料信息、所述光波导的形状信息、所述光波导的传输段的尺寸、发光件信息以及第二介质的折射率，获取所述光波导的出射段的尺寸，所述第二介质为所述光波导的出射段和所述目标面所处的介质。

23、本申请实施例提供的光波导的构建方法的有益效果：本申请实施例提供的光波导的构建方法能够有效的构建出上述任一方案所述的光波导，构建出的光波导的有益效果与上述的有益效果相同，在此不再赘述。

24、在一种可能的实施方式中，在步骤s200中，利用光线追迹软件获取所述光波导的出射段的尺寸。

25、在一种可能的实施方式中，在获取所述光波导的尺寸后，通过光线追迹软件，验证所述光波导的出射光照射在目标面上形成的光能量分布情况。

26、在一种可能的实施方式中，当所述出射段为正四棱台结构时，所述光波导的出射段的尺寸为所述出射段的侧棱的长度、所述出射段的侧面与第一轴线的夹角以及所述出射段远离所述出射端一面的边长，其中，所述第一轴线为所述出射段的两底面的中心连线；

27、当所述出射段为半椭球结构时，所述光波导的出射段的尺寸为半椭球结构的长轴的尺寸；

28、当所述出射段为圆台结构时，所述光波导出射段的尺寸为圆台远离传输段的底面的直径以及圆台的高度。

技术特征：

1.一种光波导，其特征在于，包括用于对入射光进行传输的传输段和用于出射既定光能量分布的出射光的出射段，所述传输段具有入射端和出射端，所述出射段设置于所述传输段的出射端；

2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述出射段的结构为旋转对称的结构，所述出射段旋转对称的中心轴垂直于所述出射端，且经过所述出射端的中心。

3.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述传输段为圆柱形结构，所述出射段为球冠结构、椭球冠结构或圆台结构。

4.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述出射段为半球结构或半椭球结构。

5.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述出射段为圆台结构时，所述圆台的锥角范围为8°-45°。

6.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述传输段为棱柱形结构，所述出射段为棱台结构，所述出射段和所述出射端的对接面的形状与所述出射端的形状相同。

7.根据权利要求6所述的光波导，其特征在于，所述传输段为正四棱柱结构，所述出射段为正四棱台结构，所述出射段远离所述出射端的一面为正方形，且正方形的边长为0.01mm-0.5mm。

8.根据权利要求7所述的光波导，其特征在于，所述出射段的侧面与第一轴线的夹角为8°-45°，所述第一轴线为所述出射段的两底面的中心连线。

9.根据权利要求1-8任一项所述的光波导，其特征在于，所述出射段与所述出射端的对接面在所述出射端上的正投影与所述出射端重合。

10.根据权利要求1-8任一项所述的光波导，其特征在于，所述传输段的入射端设置有发光件，所述发光件耦合于所述传输段内。

11.根据权利要求10所述的光波导，其特征在于，所述发光件为led灯、卤素灯或汞灯。

12.根据权利要求1-8任一项所述的光波导，其特征在于，所述传输段的入射端一侧设置有发光件，所述发光件发出的至少部分光入射至所述传输段内。

13.根据权利要求12所述的光波导，其特征在于，所述传输段和所述发光件之间设置有透镜，所述发光件发出的光通过所述透镜入射至所述传输段内。

14.根据权利要求1-8任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导通过机械冷加工、压铸或注塑的方法一体制备成型。

15.一种权利要求1-14任一项所述的光波导的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

16.根据权利要求15所述的构建方法，其特征在于，在步骤s200中，利用光线追迹软件获取所述光波导的出射段的尺寸。

17.根据权利要求15所述的构建方法，其特征在于，在获取所述光波导的尺寸后，通过光线追迹软件，验证所述光波导的出射光照射在目标面上形成的光能量分布情况。

18.根据权利要求15所述的构建方法，其特征在于，当所述出射段为正四棱台结构时，所述光波导的出射段的尺寸为所述出射段的侧棱的长度、所述出射段的侧面与第一轴线的夹角以及所述出射段远离所述出射端一面的边长，其中，所述第一轴线为所述出射段的两底面的中心连线；

技术总结
本申请提供一种光波导及光波导的构建方法，属于光波导技术领域。本申请提供的光波导包括用于对入射光进行传输的传输段和用于出射既定光能量分布的出射光的出射段，所述传输段具有入射端和出射端，所述出射段设置于所述传输段的出射端；所述入射光自所述传输段的入射端进入所述传输段，并经所述传输段传输至所述出射段后，自所述出射段出射，出射段的结构为球冠结构、椭球冠结构、圆台结构或棱台结构，出射段的结构不同，自出射段出射的出射光的能量分布不同，从而解决了自光波导出射的光能量分布不能满足需求的问题。

技术研发人员：汪远,吴禹,陈敏,孙腾骞
受保护的技术使用者：南京微纳科技研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15