《光导管均化器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光导管均化器.pdf（21页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104136837A43申请公布日20141105CN104136837A21申请号201380011221222申请日2013022561/609,50220120312USF21V8/00200601G02B27/09200601G02B6/00200601F21S11/0020060171申请人3M创新有限公司地址美国明尼苏达州72发明人托马斯R小霍芬德74专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112代理人顾红霞彭会54发明名称光导管均化器57摘要本公开提供用于在反射镜衬里的光导管中特别是诸如在具有沿光传播方向增加的横截面导管面积的光导管中使光均匀化的新型构造。
2、。本公开另外提供用于在导管中的光的一部分已被从导管中提取和/或转向至侧面导管之后使光均匀化的装置。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014082786PCT国际申请的申请数据PCT/US2013/0275952013022587PCT国际申请的公布数据WO2013/138054EN2013091951INTCL权利要求书2页说明书9页附图9页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图9页10申请公布号CN104136837ACN104136837A1/2页21一种光导管均化器，包括入口光导管，所述入口光导管具有第一表面和相对的第二表面，所述相对的。
3、第二表面设置在距离所述第一表面入口光导管高度处；出口光导管，所述出口光导管与所述第一表面邻接并具有相对的第三表面，所述第三表面设置在距离所述第一表面出口光导管高度处，所述出口光导管高度大于所述入口光导管高度；第一光转向器，所述第一光转向器在所述第二表面和所述第三表面之间形成45度角；和第二光转向器，所述第二光转向器设置成平行于所述第一光转向器，所述第二光转向器接触所述第一表面并被定位成使得从所述入口光导管向所述出口光导管传播的光束的从所述第二光转向器反射的部分也从所述第一光转向器反射。2根据权利要求1所述的光导管均化器，其中在与所述第一表面平行的传播方向的准直半角内传播的所述光束在所述出口光导。
4、管中变成在所述准直半角内传播的输出光束。3根据权利要求1所述的光导管均化器，其中所述入口光导管和所述出口光导管中的每个分别包括第一矩形横截面和第二矩形横截面。4根据权利要求1所述的光导管均化器，其中所述第一光转向器和所述第二光转向器各自包括平面反射器。5根据权利要求1所述的光导管均化器，其中所述第二光转向器包括三角形反射器。6根据权利要求2所述的光导管均化器，其中所述准直半角介于约0度和约30度之间。7根据权利要求2所述的光导管均化器，其中所述准直半角介于约10度和约20度之间。8根据权利要求2所述的光导管均化器，其中所述准直半角为约184度。9一种光分配系统，所述光分配系统包括根据权利要求1。
5、所述的光导管均化器。10一种光分配系统，包括入口光导管，所述入口光导管具有第一表面和垂直于所述第一表面的入口光导管高度，所述入口光导管能够沿与所述第一表面平行的第一传播方向传输输入光束；光提取器，所述光提取器设置在所述入口光导管中，所述光提取器包括第二表面和反射性提取器表面，所述第二表面在距离所述第一表面提取器导管高度处设置成平行于所述第一传播方向，所述反射性提取器表面设置成将入射光作为所提取的光束引导至提取器导管中；出口光导管，所述出口光导管与所述第一表面邻接并具有相对的第三表面，所述相对的第三表面设置在距离所述第一表面出口光导管高度处，所述出口光导管高度大于所述提取器导管高度，所述出口光导。
6、管能够沿与所述第一表面平行的所述第一传播方向传输输出光束；第一光转向器，所述第一光转向器在所述第二表面和所述第三表面之间形成45度角；和第二光转向器，所述第二光转向器设置成平行于所述第一光转向器，所述第二光转向权利要求书CN104136837A2/2页3器接触所述第一表面并被定位成使得从所述入口光导管向所述出口光导管传播的所述输入光束的一部分从所述第二光转向器反射并且也从所述第一光转向器反射。11根据权利要求10所述的光分配系统，其中在所述第一传播方向的准直半角内传播的所述输入光束分开而变成在所述出口光导管中在所述准直半角内传播的所述输出光束和所述所提取的光束。12根据权利要求10所述的光分配。
7、系统，其中所述入口光导管和所述出口光导管中的每个分别包括第一矩形横截面和第二矩形横截面。13根据权利要求10所述的光分配系统，其中所述第一光转向器和所述第二光转向器各自包括平面反射器。14根据权利要求10所述的光分配系统，其中所述第二光转向器包括三角形反射器。15根据权利要求11所述的光分配系统，其中所述准直半角介于约0度和约30度之间。16根据权利要求11所述的光分配系统，其中所述准直半角介于约10度和约20度之间。17根据权利要求11所述的光分配系统，其中所述准直半角为约184度。权利要求书CN104136837A1/9页4光导管均化器背景技术0001可见光穿过建筑物的长距离传输可使用大的。
8、反射镜衬里的导管或者使用利用了全内反射的较小实心纤维。反射镜衬里的导管包括如下优点横截面积大且数值孔径大允许较大的通量，而聚集较少，传播介质即，空气稳固且透光从而使得衰减较低且寿命较长，并且所传输的每单位光通量的重量可能较低。发明内容0002本公开整体涉及光导管光均化器，该光导管光均化器能够在导管的横截面积增加时使在所述光导管内传播的光的横截面光通量均匀化。具体地讲，在一个方面，本发明提供一种光导管均化器，该光导管均化器包括入口光导管，该入口光导管具有第一表面和相对的第二表面，相对的第二表面设置在距离所述第一表面入口光导管高度处；和出口光导管，该出口光导管与第一表面邻接并具有相对的第三表面，所。
9、述相对的第三表面距离第一表面设置在出口光导管高度处，出口光导管高度大于所述入口光导管高度。光导管均化器还包括第一光转向器，该第一光转向器在第二表面和第三表面之间形成45度角；和第二光转向器，该第二光转向器设置成平行于第一光转向器，第二光转向器接触第一表面并被定位成使得从所述入口光导管向所述出口光导管传播的光束的从第二光转向器反射的部分也从第一光转向器反射。在另一方面，本发明提供一种包括光导管均化器的光分配系统。0003在另一方面中，本发明提供一种光分配系统，该光分配系统包括入口光导管，该入口光导管具有第一表面和垂直于第一表面的入口光导管高度，入口光导管能够沿与第一表面平行的第一传播方向传输输入。
10、光束。光分配系统还包括光提取器，该光提取器设置在所述入口光导管中，光提取器包括第二表面和反射性提取器表面，第二表面在距离第一表面提取器导管高度处设置成平行于第一传播方向，反射性提取器表面设置成将入射光作为所提取光束引导至提取器导管中。光分配系统还包括出口光导管，该出口光导管与第一表面邻接并具有相对的第三表面，第三表面距离所述第一表面设置在出口光导管高度处，出口光导管高度大于提取器导管高度，出口光导管能够沿与第一表面平行的第一传播方向传输输出光束。光分配系统还包括第一光转向器，该第一光转向器在第二表面和第三表面之间形成45的角度；和第二光转向器，该第二光转向器设置成平行于第一光转向器，第二光转向。
11、器接触第一表面并被定位成使得从入口光导管向出口光导管传播的输入光束的一部分从第二光转向器反射，并且也从第一光转向器反射。0004上述发明内容并非意图描述本发明的每个所公开实施例或每种实施方案。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明了示例性实施例。附图说明0005在本说明书通篇中将参考附图，在附图中，类似的参考标号表示类似的元件，并且其中0006图1A显示光导管的横截面示意图；说明书CN104136837A2/9页50007图1B显示光导管均化器的横截面示意图；0008图1C至图1E显示光导管均化器内的代表性光线；0009图2显示光导管均化器和提取器的横截面示意图；0010图3A是显示光导管中的。
12、空间光分配的例子的曲线图；0011图3B是显示图3A所示所选择的最佳参数的曲线图；和0012图3C是显示最佳均化器填充比率相对于转向器填充比率的曲线图。0013附图未必按比例绘制。附图中使用的类似标号是指类似组件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的部件并非意图限制在另一附图中以相同标号标记的部件。具体实施方式0014本公开提供一种用于在反射镜衬里的光导管中特别是诸如在具有沿光传播方向增加的横截面导管面积的光导管中使光均匀化的新型构造。本公开另外提供一种用于在导管中的光的一部分已被从导管中提取和/或转向至侧面导管之后使光均匀化的装置。在一个具体实施例中，均化器包括两个直角等腰与所述直角相。
13、对的两个角为45度反射棱镜，该反射棱镜相对于来自转向器或提取器反射棱镜的光束传播方向放置在下游。双面反射棱镜系统使光线的通过转向器的一部分的方位角旋转180度，并保持相对于导管轴线的极角。由于旋转光和非旋转光，角度的非均匀性在光通过转向器时得到改善。0015在一个具体实施例中，本公开论述了在导管的横截面积已在传播方向上增大的区域中在光导管中的光分配均匀性。如本文所公开的，光导管均化器可减小针对光在整个导管上重新进行均匀分配所需的距离。0016在一些情况下，可能需要增大光导管横截面来改善光在较长距离上的传输，这是因为在所述横截面积增大时会发生较少的光反射。在一些情况下，光导管横截面积在其中行进穿。
14、过光导管的局部准直光的一部分已被提取并转向至交叉导管的区域中减小，并接着在提取/转向区域之后增加回到初始导管横截面积。通常光导管提取器可被应用于以“三通”构型相交的矩形光导管，例如提交于2011年4月8日的名称为“光导管三通提取器LIGHTDUCTTEEEXTRACTOR”代理人案卷号NO67374US002的共同未决的美国专利申请NO61/473,220中所描述，其整个公开包括在本文中。0017使用反射镜衬里的光导管的建筑采光可将日光深入输送至多层建筑物的核心。此类反射镜衬里的光导管可唯一地使用3M光学膜包括反射镜膜，例如可得自3M公司的VIKUITITM增强型镜面反射器ESR膜来实现，光学。
15、膜可在整个光的可见光谱上具有大于98的镜面反射率。建筑采光是包括用于收集日光的设备和用于在建筑物内传输和分配日光的光导管和提取器的多部件系统。使用日光进行内部照明的典型益处可包括将用于办公照明的能量平均减少25，由于传送全光谱光而提高了光品质，对于办公人员而言常常更宜人。0018在一个具体实施例中，由于光产生方法，注入光导管中的光是部分准直的光。此局部准直的光通常可被描述为包含在锥内，该锥具有中央光传播方向的准直半角内的边界光线。在一些情况下，可收集并聚集太阳辐射以将其注入光导管中。在一些情况下，可将来自各种来源的“人造光”注入光导管中。此“人造光”是通过任何已知的技术诸如，卤素灯、弧光灯、发。
16、光二极管LED、白炽灯等而产生。说明书CN104136837A3/9页60019准直性相对好的光可更有效地用在用于传输光的反射镜衬里的导管系统中。例如，随着日光聚集，准直角将相对于日光的输入准直角增大约1/4度半角。通常，进入光导管中的聚集光例如，日光的准直半角应该被限制为不大于约30度，或不大于约25度，或不大于约20度，或甚至不大于约15度。在一个具体实施例中，准直半角可为约184度。追踪太阳的精确性以及用于将光注入导管中的各种光学部件的精确性均可有助于得到准直半角。0020图1A显示光导管100的横截面示意图，所述光导管的横截面积从入口光导管105向出口光导管106增大。光导管100包括。
17、具有反射性内部112的第一表面110和具有反射性内部116的第二表面114。当导管从入口光导管105向出口光导管106变宽时，具有第一边缘175和第二边缘177的第一转向器178连接第二表面114。在入口光导管105中，第二表面114设置在距离第一表面110入口光导管高度WI处；在出口光导管106中，第二表面114设置在距离第一表面110出口光导管高度WO处。0021入口光导管105、出口光导管106、和第一转向器178可由建筑导管系统常用的任何材料制成，所述材料包括例如金属片诸如，钢、镀锌金属片、铝、塑料等。入口光导管105和出口光导管106的所有内表面112,116是由具有高镜面反射率的材。
18、料制成。高镜面反射率可允许沿着建筑物光导管内可出现的相当大的距离有效地传输光。在一些实施例中，高镜面反射率可利用诸如例如高度抛光的金属、金属化聚合物膜和电介质多层反射器的材料来实现。在一个具体实施例中，多层光学膜例如，可得自3M公司的VIKUITITM增强型镜面反射器ESR膜可为优选的材料，特别是用于导管表面的层合。在一个具体实施例中，所述光导管可通过利用效率非常高的反射镜例如，可得自3M公司的VIKUITITM增强型镜面反射器ESR膜而最有效。在一些情况下，ESR膜可易于绕单个曲率轴线弯曲，例如矩形横截面光导管中共用的曲率。0022具有中央输入光线142、第一边界输入光线144和第二边界输入。
19、光线146的输入光束140沿入口光导管105传播，且中央输入光线142另外限定穿过入口光导管105的第一传播方向。输入光束140包括光线锥，该光线锥被限制在中央输入光线142的输入准直半角I内，且第一边界输入光线144和第二边界输入光线146限定输入光束140的极限传播方向。当输入光束140穿过第一转向器178的第一边缘175时，入口光导管宽度WI增大而变成出口光导管宽度WO，且输入光束140变成输出光束160。输出光束160包括沿出口光导管106传播的中央输出光线162、第一边界输出光线164和第二边界输出光线166，且中央输出光线162另外限定穿过出口光导管106的第二传播方向。输出光束1。
20、60包括光线锥，该光线锥被限制在中央输出光线162的输出准直半角O内，且第一边界输出光线164和第二边界输出光线166限定输出光束160的极限传播方向。在一个具体实施例中，输入准直半角I和输出准直半角O是相同的，但在某些情况下，所述输入准直半角和所述输出准直半角可为不同的。0023显示一组代表性的第二输入边界光线146A至146E是为了示出在光导管中可发生光分配不均匀的一种方式。当输入光束140穿过第一转向器178的扩展到出口光导管106中的第一边缘175时，会产生阴影部分170，在阴影部分中光线不会照射第二表面114。如本领域中的技术人员将意识到，由于任何光线不会从此区域中反射，因而在出口光。
21、导管106内的沿光导管传播的光通量分配不均匀。此不均匀的通量分配可沿出口光导管106持续显说明书CN104136837A4/9页7著的距离，并继而影响从导管提取或转向的光的分配。0024图1B显示根据本公开的一个方面的光导管中的光导管均化器100的横截面示意图，所述光导管的横截面积从入口光导管105向出口光导管106增加。光导管均化器100包括具有反射性内部112的第一表面110和具有反射性内部116的第二表面114。当所述导管从入口光导管105到出口光导管106变宽时，具有第一边缘175和第二边缘177的第一转向器178将第二表面114连接到第三表面118。第一转向器178可被描述为第一等腰。
22、直角三角形“A”的斜边，该等腰直角三角形具有夹角和边长WA，如图1B所示。在一个具体实施例中，夹角可为45度。在入口光导管105中，第二表面114设置在距离第一表面110入口的光导管高度WI处；在出口光导管106中，第三表面118设置在第一表面110的出口光导管高度WO处。0025第二转向器183具有第三边缘180，该第三边缘与第一表面110接触；和第四边缘181，所述第四边缘设置成使得第一转向器178和第二转向器183相互平行。第二转向器183可被描述为第二等腰直角三角形“B”的斜边，该第二等腰直角三角形具有夹角和边长WB，如图1B所示。尽管第二等腰直角三角形“B”被显示成所具有的边相对于所。
23、述第一表面沿垂直方向从顶点182向第四边缘181延伸，然而应当理解，第四边缘181可相反地不附接到第一表面110。第二转向器183被定位成使得从入口光导管105向出口光导管106传播的输入光束140的从第二转向器183反射的部分也从第一转向器178反射。在一个具体实施例中，第二转向器183的第四边缘181被定位成距离第一转向器178的第二边缘177一偏移距离X以适应这两次反射，如在其它地方所述。0026入口光导管105、出口光导管106、第一转向器178和第二转向器183可由建筑导管系统常用的任何材料制成，该材料包括例如金属片诸如，钢、镀锌金属片、铝、塑料等。入口光导管105和出口光导管106。
24、的所有内表面112,116是由具有高镜面反射率的材料制成。高镜面反射率可允许沿着建筑物光导管内可出现的相当大的距离有效地传输光。在一些实施例中，高镜面反射率可利用诸如例如高度抛光的金属、金属化聚合物膜和电介质多层反射器的材料来实现。在一个具体实施例中，诸如得自3M公司的VIKUITITM增强型镜面反射器ESR膜的多层光学膜可为优选材料。在一个具体实施例中，所述光导管可通过利用效率非常高的反射镜例如，得自3M公司的VIKUITITM增强型镜面反射器ESR膜而最有效。在一些情况下，ESR膜可易于绕单个曲率轴线弯曲，例如矩形横截面光导管中共用的曲率。0027具有中央输入光线142、第一边界输入光线1。
25、44和第二边界输入光线146的输入光束140沿入口光导管105传播，且中央输入光线142另外限定穿过入口光导管105的第一传播方向。输入光束140包括光线锥，该光线锥被限制在中央输入光线142的输入准直半角I内，且第一边界输入光线144和第二边界输入光线146限定输入光束140的极限传播方向。当输入光束140穿过第一转向器178的第一边缘175时，入口光导管宽度WI增大而变成出口光导管宽度WO，且输入光束140变成输出光束160。输出光束160包括沿出口光导管106传播的中央输出光线162、第一边界输出光线164和第二边界输出光线166，且中央输出光线162另外限定穿过出口光导管106的第二传。
26、播方向。输出光束160包括光线锥，该光线锥被限制在中央输出光线162的输出准直半角O内，且第一边界输出光线164和第二边界输出光线166限定输出光束160的极限传播方向。在一个具体实施例中，输入说明书CN104136837A5/9页8准直半角I和输出准直半角O是相同的，但在某些情况下，输入准直半角和输出准直半角可为不同的。0028图1C至图1E显示光导管均化器100内的代表性光线，并展示根据本发明一个方面的改善加宽导管中的光分配均匀性的技术。图1C至图1E所示元件105至183中的每个对应于图1B所示的此前已描述的具有相似编号的元件。例如，图1C至图1E中的第一表面110对应于图1B中的第一表。
27、面110，依此类推。在图1C中，一系列输入光线142A至142F被显示成沿中央输入光线142的传播方向从入口光导管105行进到出口光导管106。输入光线142A至142C形成输入光束140的遇到第二转向器183、朝第一转向器178反射、并再次反射而变成输出光线162A至162C的部分，该输出光线沿中央输出光线162的传播方向行进穿过出口光导管106。输入光线142D至142F形成输入光束140行进穿过出口光导管106后变成沿中央输出光线162的传播方向行进的输出光线162D至162F的部分。光导管均化器已在输入光线142A至142C和142D至142F穿过达到出口光导管106时翻转了这些输入光。
28、线在导管中的相对位置。0029现在转到图1D，一系列第一边界输入光线144A至144C被显示成沿第一边界输入光线144的传播方向从入口光导管105行进到出口光导管106。第一边界输入光线144A至144C形成输入光束140的遇到第二转向器183、朝第一转向器178反射、并再次反射而变成第二边界输出光线166A至166C的部分，该第二边界输出光线沿第二边界输出光线166的传播方向行进穿过出口光导管106。第二等腰直角三角形“B”定位成具有第三边缘180，以使得在第三边缘180处遇到第二转向器183的第一边界输入光线144A在第一边缘175处朝第一转向器178反射并被引导至出口光导管106中作为处。
29、于准直半角内的第二边界输出光线166A，如在其它地方所述。0030现在转向图1E，第二边界输入光线146B至146C被显示成沿第二边界输入光线146的传播方向从入口光导管105行进到出口光导管106。第二边界输入光线146B至146C形成输入光束140的遇到第二转向器183、朝第一转向器178反射、并再次反射而变成第一边界输出光线164A至164C的部分，该第一边界输出光线沿第一边界输出光线164的传播方向行进穿过出口光导管106。第二等腰三角形“B”被定位成具有第四边缘181，以使得在第四边缘181处遇到第二转向器183的第二边界输入光线146C在第二边缘177处朝第一转向器178反射并被引。
30、导至处于准直半角内的出口光导管106中，如在其它地方所述。0031图1B至图1E所示双面反射构造用于翻转光线的一部分相对于光导管轴线的角度。对于全反射镜而言，此翻转不会改变光线相对于光导管轴线的角度的大小，前体条件是满足某些设计约束。双面反射系统使光线的一部分的方位角旋转180度并保持相对于导管轴线的极角。旋转光的所述部分与反向填充因子“B”近似成比例，如在其它地方所述。旋转光和非旋转光的净效应是修复所通过的光中的角度非均匀性。可利用光线跟踪软件例如TRACEPRO704可得自位于LITTLETON,MA的研究公司LAMBDARESEARCHCORP来估计并优化角度分配的均化程度，如在其它地方。
31、所述。0032例如如图1B所示，设定偏移距离X，以使得入射于第二直角三角形“B”中第二转向器183的第四边缘181上的第二边界输入光线146C被反射至第一直角三角形“A”中第一转向器178的第二边缘177，并随后被引导至出口光导管106中作为第一边界输出光线164C。此确保所注入光束准直半角内的光不会被出口光导管106的第三表面118反射。此说明书CN104136837A6/9页9设计约束可被描述为0033XWOWBTAN0034期望第二直角三角形“B”中的第二转向器183的第三边缘180设置成使得入射于第二转向器183的第三边缘180上的第二边界输入光线146A朝第一直角三角形“A”中的第一。
32、转向器178反射，并随后被引导至出口光导管106中作为第一边界输出光线164A。此可确保不会由于背向反射或以超过入射光束准直半角的大角度传播光而造成损耗。此设计约束可被描述为00350036图2显示根据本公开的一个方面的光导管200的横截面示意图，所述光导管具有与光提取器“D”一起使用的均化器，所述光提取器使光束转向至提取器导管207中。光提取器“D”包括反射性提取器表面274和第二提取器表面276，该第二提取器表面形成窄的入口光导管区域，该入口光导管区域在第一表面210和第二提取器表面276之间具有间距“WI”。图2所示元件205至283中的每个对应于图1B所示的此前已描述的具有相似编号的元。
33、件。例如，图2中的第一表面210对应于图1B中的第一表面110，依此类推。在图2中，光提取器“D”使输入光束230的沿中央输入光线232的传播方向传播穿过入口光导管205的一部分转向成沿中央提取光线252的传播方向传播穿过提取器导管207的提取光束250，例如如在共同待审且名称为“光导管三通提取器LIGHTDUCTTEEEXTRACTOR”代理人案卷号NO67374US002的美国专利申请NO61/473,220中所述。提取器导管207相对于中央输入光线232的传播方向沿垂直方向延伸，使得提取光束250的中央提取光线252垂直于中央输入光线232传播，且提取器导管207在第一拐角271处与入口。
34、光导管205相交并且也在第二拐角279处与出口光导管206相交。0037光提取器“D”包括反射性提取器表面274，该反射性提取器表面具有第一提取器边缘272和第二提取器边缘273，第一提取器边缘处于入口光导管205内，第二提取器边缘与提取器导管207接触。光提取器“D”可被描述为直角等腰三角形，该直角等腰三角形具有与直角相邻的两个边，两个边中的每个具有在第一提取器边缘272和第一边缘275之间且也在第一边缘275和第二提取器边缘273之间，如图所示延伸的转向器宽度“WD”。反射性提取器表面274被定位成使得相对于中央输入光线232以准直半角传播的第一边界光线292在第一提取器边缘272处遇到反。
35、射性提取器表面274，以使所述光线在第一拐角271处被反射至提取器导管207中。反射性提取器表面274另外被定位成使得相对于中央输入光线232以准直半角传播的第二边界光线291穿过第一拐角271并在第二提取器边缘273处遇到反射性提取器表面274，以使所述光线被反射至提取器导管207中。0038光提取器“D”存在于入口光导管205内会形成导管的窄的部分，导管的窄的部分在第一表面210和第二提取器表面276之间具有高度WI，使得输入光束230的不转向至提取器导管207中的部分穿过所述窄的导管部分作为朝出口光导管206传播的传送输入光束240而继续传播。当传送输入光束240开始进入出口光导管206。
36、中时，如在其它地方所述使所述光束均匀化一部分从第二转向器“B”朝第一转向器“A”反射。在传送中央光线242的准直半角内传播的第一边界传送输入光线284在第三边缘280处遇到第二转向器283，并朝第一转向器278的第一边缘275反射，并且沿第二边界输出光线266的方向传送说明书CN104136837A7/9页10至出口光导管206中。在传送中央光线242的准直半角内传播的第二边界传送输入光线285在第四边缘281处遇到第二转向器283，并朝第一转向器278的第二边缘277反射，并且沿第一边界输出光线264的方向传送到出口光导管206中。由于从第一转向器283和第二转向器278进行反射，输出光束2。
37、60沿出口光导管206在比不包括转向器的类似光导管200短的距离中被均匀化。0039实例0040使用一种型号来研究与图2所示提取器/转向器导管类似的光传输导管中的转向器和均化器的光学性能，且参考编号指代已参照该数字描述的元件。所用的型号包括3英寸762CM的正方形入口、出口和提取器导管205,206,207WO3英寸。具有15度的准直半角的朗伯光在距第一拐角271的12英寸3048CM的位置处被注入到入口光导管205中。ESR膜用于所有表面上，从而导致97的镜面反射率和2的漫射朗伯反射率。在出口光导管206中的位于第二拐角279右侧12英寸3048CM的位置处和在提取器导管207中的位于从第一。
38、拐角271向下12英寸3048CM的位置处确定光的空间分配即，均匀度。0041转向器填充比率DWA/WO从02单位到08单位不等，且均化器填充比率BWB/WI在所述转向器填充比率值中的每个值处从0即，没有均化器单位到08单位不等，以形成一系列参数曲线。对来自出口和下侧端盖的TRACEPRO704的原始二进制光线转储的后处理是利用在如本领域中的技术人员已知的MATLAB712中所开发的定制软件来执行。0042通过转向器填充比率值集合和均化器反向填充比率值集合的张量乘积来执行利用计算光线跟踪的参数研究。另外计算了没有均化器的情况下的光线踪迹。对于每一种情况而言，计算转向和传递辐射率的组合累积效率和。
39、损耗以及出口端盖的平均辐射率通过辐射率并绘制其曲线图。对于每一转向器填充比率，通过目视检测所计算的辐射强度曲线来选择在整个输入光束截止角度上产生最佳均匀度的均化器填充比率。针对每一种情况，发现了最佳双棱镜均化器，其会在由转向器/提取器引发的角度分布中提供涟波的显著平化。0043图3A为显示在转向器填充比率D04时光导管中的空间光分布随均化器填充比率而变化的例子的曲线图。根据B0,02,04,05,06,07和08的各种参数曲线，将最佳值选择成代表在相对于导管轴线的角度对应于处于准直半角内的角度内辐射强度的最小变化。0044图3B是显示所选择的最佳参数B04和另外图3A所示转向器填充比率D04时。
40、没有均化器B0的情况的曲线图。使用一系列的这些最佳值来产生图3C，图3C为显示最佳均化器填充比率相对于转向器填充比率标记为“E”、和存在最佳均化器标记为“F”和不存在最佳均化器标记为“G”时的总累积损耗的曲线图。特别要关注的是如下结果当D02时，最佳均化器的累积插入损耗小于10；当D04时，累积插入损耗小于5；当D05时，累积插入损耗小于2；且当D06时，累积插入损耗小于1。0045以下为本发明各个实施例的列表。0046项1为一种光导管均化器，包括入口光导管，所述入口光导管具有第一表面和相说明书CN104136837A108/9页11对的第二表面，所述相对的第二表面设置在距离所述第一表面入口光。
41、导管高度处；出口光导管，所述出口光导管与所述第一表面邻接并具有相对的第三表面，所述第三表面设置在距离所述第一表面出口光导管高度处，所述出口光导管高度大于所述入口光导管高度；第一光转向器，所述第一光转向器在所述第二表面和所述第三表面之间形成45度角；和第二光转向器，所述第二光转向器设置成平行于所述第一光转向器，所述第二光转向器接触所述第一表面并被定位成使得从所述入口光导管向所述出口光导管传播的光束的从所述第二光转向器反射的部分也从所述第一光转向器反射。0047项2为根据项1所述的光导管均化器，其中在与所述第一表面平行的传播方向上的准直半角内传播的所述光束在所述出口光导管中变成在所述准直半角内传播。
42、的输出光束。0048项3为根据项1或项2所述的光导管均化器，其中所述入口光导管和所述出口光导管中的每个分别包括第一矩形横截面和第二矩形横截面。0049项4为根据项1至项3所述的光导管均化器，其中所述第一光转向器和所述第二光转向器各自包括平面反射器。0050项5为根据项1至项4所述的光导管均化器，其中所述第二光转向器包括三角形反射器。0051项6为根据项2至项5所述的光导管均化器，其中所述准直半角介于约0度和约30度之间。0052项7为根据项2至项5所述的光导管均化器，其中所述准直半角介于约10度和约20度之间。0053项8为根据项2至项5所述的光导管均化器，其中所述准直半角为约184度。005。
43、4项9为一种光分配系统，所述光分配系统包括根据项1至项8所述的光导管均化器。0055项10为一种光分配系统，包括入口光导管，所述入口光导管具有第一表面和垂直于所述第一表面的入口光导管高度，所述入口光导管能够沿与所述第一表面平行的第一传播方向传输输入光束；光提取器，所述光提取器设置在所述入口光导管中，所述光提取器包括第二表面和反射性提取器表面，所述第二表面在距离所述第一表面提取器导管高度处设置成平行于所述第一传播方向，所述反射性提取器表面设置成将入射光作为所提取光束引导至提取器导管中；出口光导管，所述出口光导管与所述第一表面邻接并具有相对的第三表面，所述第三表面设置在距离所述第一表面出口光导管高。
44、度处，所述出口光导管高度大于所述提取器导管高度，所述出口光导管能够沿与所述第一表面平行的所述第一传播方向传输输出光束；第一光转向器，所述第一光转向器在所述第二表面与所述第三表面之间形成45度角；和第二光转向器，所述第二光转向器设置成平行于所述第一光转向器，所述第二光转向器接触所述第一表面并被定位成使得从所述入口光导管向所述出口光导管传播的所述输入光束的一部分从所述第二光转向器反射，并且也从所述第一光转向器反射。0056项11为根据项10所述的光分配系统，其中在所述第一传播方向的准直半角内传播的所述输入光束分开而变成在所述出口光导管中在所述准直半角内传播的所述输出光束和所提取光束。0057项12。
45、为根据项10或项11所述的光分配系统，其中所述入口光导管和所述出口光说明书CN104136837A119/9页12导管中的每个分别包括第一矩形横截面和第二矩形横截面。0058项13为根据项10至项12所述的光分配系统，其中所述第一光转向器和所述第二光转向器各自包括平面反射器。0059项14为根据项10至项13所述的光分配系统，其中所述第二光转向器包括三角形反射器。0060项15为根据项11至项14所述的光分配系统，其中所述准直半角介于约0度和约30度之间。0061项16为根据项11至项14所述的光分配系统，其中所述准直半角介于约10度和约20度之间。0062项17为根据项11至项14所述的光分。
46、配系统，其中所述准直半角为约184度。0063除非另外指明，否则在说明书和权利要求中使用的表示结构尺寸、数量和物理特性的所有数字应当被理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则在上述说明书和所附权利要求中提出的数值参数为近似值，所述近似值可根据本领域内的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性而变化。0064本文中引用的所有参考文献和出版物均明确地以全文引用方式并入本发明中，但其可能与本发明直接冲突的部分除外。尽管本文中已示出和描述了具体实施例，但本领域的普通技术人员应该明白，在不脱离本发明的范围的情况下，大量的替代形式和/或同等实施方式可以替代所示出和描述的特定实施例。。
47、本专利申请旨在覆盖本文论述的具体实施例的任何改动和变化。因此，预期本发明应仅由权利要求书和其等同形式限制。说明书CN104136837A121/9页13图1A说明书附图CN104136837A132/9页14图1B说明书附图CN104136837A143/9页15图1C说明书附图CN104136837A154/9页16图1D说明书附图CN104136837A165/9页17图1E说明书附图CN104136837A176/9页18图2说明书附图CN104136837A187/9页19图3A说明书附图CN104136837A198/9页20图3B说明书附图CN104136837A209/9页21图3C说明书附图CN104136837A21。