用於雙傳感器火焰探測器的光束分裂器件和方法
2023-05-03 09:51:46 2
專利名稱：用於雙傳感器火焰探測器的光束分裂器件和方法
技術領域：
本發明總的來說涉及光束分裂領域，尤其涉及一種通過使用薄金箔來分裂光束的新的、有用的器件和方法。
在光學領域，通常使用一種用玻璃或石英製成的分束器，來分裂或者分離光束。通常，已知的玻璃或石英分束器與光束的路經成某一角度。然後，分束器的表面塗覆有易損壞的塗層。塗層的光學特性是只允許一部分光通過分束器，而另一部分光則從頂面上反射掉。
在這些已知器件中，光束的分裂通過控制分束器頂面上的塗層來控制。這樣，通過改變塗層可以獲得50/50或70/30的反射/透射比。
然而，已知的分束器對波長在紫外光區域的光束分裂比例與波長在紅外區域內的光束分裂比例相同。例如，當一種已知的分束器用於檢測鍋爐中火焰的探測器時，由於火焰探測器必須探測較寬的光波長範圍，這種由於火焰的光波長的不同而產生光束分裂的不同會產生一定的問題。
由於這些已知的分束器是用石英或玻璃製成的，所以分束器的生產、製造和銷售費用昂貴。尤其是，塗敷塗層和拋光表面以製作有效界面都非常費時。另外，用於這些已知分束器的塗層也非常昂貴，並且易於損壞。
另外，已知分束器的另一個問題是，一部分光被材料吸收，從而減小了從分束器透射出來的光的總量。
用於這些已知分束器的塗層也非常昂貴。
本發明涉及用於分裂光束的器件和方法，這種分束器含有一金箔，金箔有一頂面，箔上至少有一個孔穿過。金箔的頂面上經高反射率拋光，用來反射光束。
本發明提供一種價格比已知分束器便宜的分束器。
本發明包含一薄金箔，薄金箔的厚度小於0.003英寸，金箔上面有許多成一定圖形排列的透過金箔的小孔。金箔的頂面由電拋光而成一高反射率拋光面。本發明提供一種有效分束器，這種分束器允許光束穿過金箔上的小孔，而令其餘光束從金箔頂面上的高反射率拋光面反射掉。
後文所附的權利要求指出了本發明這些特徵的新穎性，同時也構成本發明公開內容的一部分。為了對本發明及其使用的操作優點和具體目的有一更好的理解，現在結合附圖對本發明的最佳實施例作一描述。
圖1是一採用已知分束器的系統示意圖。
圖2是本發明所述分束器的一種實施例。
圖3是圖2所示分束器的截面圖。
圖4是圖3所示分束器的第二種實施例。
圖5是圖3所示分束器的第三種實施例。
圖6是圖3所示分束器的第四種實施例。
圖1描述的是一種採用已知分束器11的已知系統，這種分束器通常由石英或玻璃構成。本系統中，光束3穿過聚光透鏡40，投射到聚焦透鏡44上。
來自聚集透鏡44的光投射到分束器11，對光束進行分裂。透過分束器11的光束投射到一可見光濾光器46。從分束器11反射的光束被反射到一鏡面15上。如圖1所示，分束器的安裝角度通常與光路成一45°角。
可見光濾光器46對來自分束器11並傳送到第一傳感器50的透射光進行濾光。由分束器11反射到鏡面15和光束接著又從鏡面15反射到第二傳感器52。圖1所示的系統可以是用來探測鍋爐中火焰的探測器。在這種情況下，第一傳感器50將是一個紫外光傳感器，而第二傳感器將是一個閃爍傳感器(flicker sensor)。
按照本發明，圖2描述的是一個由厚度為0.003英寸(0.0762mm)或更薄的薄金箔或薄金屬構成的分束器。分束器10是由任何一種合適的防腐材料(如奧氏體不鏽鋼或埃爾基洛伊耐蝕遊絲合金)製成。
與已知器件類似，分束器10可以與光路1成45°角安裝。分束器10具有多個過刻蝕的孔30，這些孔30通過分束器10蝕刻而成。這些過刻蝕孔30是通過從分束器10的後面22朝向分束器10的前面12蝕刻而成。分束器10中蝕刻的過刻蝕孔30具有過刻蝕角33。視製成分束器的材料而定，過刻蝕孔也可以是電蝕刻而成。電蝕刻是蝕刻的一種形式，「蝕刻」一詞在本文中指的是蝕刻，或者是電蝕刻。
分束器10的前面12是一個經電拋光加工而成的高反射率拋光面20。
當分束器10被置於光路1中時，透射光2經蝕刻過刻蝕孔30穿過分束器10。分束器10的頂面12上的電拋光加工面20使來自分束器10的反射光偏轉。因為孔30是從分束器10的後面22蝕刻而成，所以形成的過刻蝕孔30的過刻蝕角33大體上能夠防止透射光穿過過刻蝕孔而引起的散射。
圖6示出的是具有多個呈矩形、並在分束器10中排列成一種圖形的分束器。過刻蝕孔30最好呈36個孔的圖形排列。
圖5描繪的是用於透射光的、呈正方形的孔30。按照本發明，這些過刻蝕孔最好或者呈矩形，或者呈正方形。然而，孔30可以如圖3所示呈圓形，或如圖4所示呈橢圓形，或者呈其他適宜的形狀。
本發明提供的一種比通常用石英製成的已知分束器便宜的分束器10。已知分束器11的成本高出本發明的分束器10的成本15至20倍是相當常見的。
本發明使透射光的損耗為零，而不像已知分束器那樣會吸收某些波長的光。本發明對光的零損耗是由於次級反射面(secondary reflective surface)而形成的。本發明中同樣不會有透射光引起的光束抵消。
本發明同樣不敏感於機械振動或熱振動，這不同於已知器件中所使用的易損壞反射塗層。另外，本發明避免使用已知器件中通常要使用的易損壞且成本昂貴的塗層。
本發明的分束器最好由金箔或金屬製成，然而也可以用能夠支託電拋光加工面的塑料或其他適宜材料製成。
在對本發明的一種具有實施例作了詳細描述，從而描述了本發明原理的實施以後，讀者能夠理解，在不偏離這些原理的情況下，本發明也可以用其他方式實施。
權利要求
1.一種用來透射並偏轉光的分束器，其特徵在於，它包含一具有一頂面、且頂面上至少有一個通孔的金箔；以及一在金箔的頂面上的高反射率加工面。
2.如權利要求1所述的分束器，其特徵在於，所述高反射加工面含有一電拋光加工面。
3.如權利要求2所述的分束器，其特徵在於，所述金箔由一奧氏體不鏽鋼構成。
4.如權利要求2所述的分束器，其特徵在於，所述金箔由一埃爾基洛伊耐蝕遊絲合金構成。
5.如權利要求2所述的分束器，其特徵在於，所述金箔的厚度小於0.003英寸。
6.如權利要求1所述的分束器，其特徵在於，所述分束器包括多個通過金箔的孔，而這些孔以一種圖形排列。
7.如權利要求6所述的分束器，其特徵在於，所述孔均勻地分布於金箔上。
8.如權利要求6所述的分束器，其特徵在於，所述孔通過金箔後面的蝕刻過刻蝕、並在頂面處穿過金箔而形成。
9.如權利要求8所述的分束器，其特徵在於，所述孔從金箔的後面至頂面形成一角度。
10.如權利要求6所述的分束器，其特徵在於，所述孔呈矩形。
11.如權利要求6所述的分束器，其特徵在於，所述孔呈正方形。
12.如權利要求6所述的分束器，其特徵在於，所述孔呈圓形。
13.如權利要求6所述的分束器，其特徵在於，所述孔呈橢圓形。
14.如權利要求6所述的分束器，其特徵在於，所述圖形由36個孔構成。
15.一種製作分束器的方法，其特徵在於，所述方法包含下述步驟提供一金箔;通過所述金箔蝕刻至少一個孔;以及在金箔的頂面提供一高射率加工面。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述加工面由電拋光面構成。
17.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述多個孔通過蝕刻金箔呈一圖形。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述孔通過在金箔後面上蝕刻過刻蝕而形成。
全文摘要
一種用來透射與偏轉光的分束器包含具有一頂面並且在頂面上至少有一個孔的金箔。金箔頂面上有一高反射率加工面。光通過金箔上的孔透射出去，而其他部分的光從頂面上的反射面反射出去。
文檔編號G02B27/10GK1102259SQ94108210
公開日1995年5月3日 申請日期1994年7月22日 優先權日1993年7月22日
發明者喬治·R·霍爾二世, 塔裡爾·W·韋塔爾 申請人:國際自動化控制信貸股份有限公司