[发明专利]一种多通池的设计方法

权利要求书

1.一种多通池的设计方法，其特征在于，所述多通池由两个相同的球面镜组成，所述设计方法包括以下步骤：

S1、确定球面镜的距离，球面镜的焦距，以及光束最初入射到球面镜上的入射位置(x₀,y₀)和入射方向(x’₀,y’₀)；

S2、通过不含傍轴近似的ABCD矩阵进行迭代运算，得到每次通过多通池的光线参数，所述光线参数包括光束在两个镜子上的三维坐标(x_n，y_n，z_n)，光线倾斜角(x’_n，y’_n，z’_n)和光程长度d_n，n表示通过次数；

S3、将光束在两个镜子上的所有通过次数的光斑全部投影到x-y平面上，观察光斑图案；

S4、改变球面镜的距离、球面镜的焦距、光束初始入射点、入射方向或者迭代次数，重复步骤S2和步骤S3，直至得到需要的光斑图案；

所述不含傍轴近似的ABCD矩阵的表达式为：其中，S和L分别表示算符，和R表示构成多通池的球面镜的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的一种多通池的设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过不含傍轴近似的ABCD矩阵进行迭代运算时，迭代公式为：

x_n+1＝x_n+d_n+1·sinx'_n；x'_n+1＝-2·arcsinx_n+1/R+x'_n；

y_n+1＝y_n+d_n+1·siny'_n；y'_n+1＝-2·arcsiny_n+1/R+y'_n；

式中，(x_n，y_n)和(x_n+1，y_n+1)表示分别表示第n次和第n+1次入射到多通池镜面上的光斑位置，(x'_n，y'_n)和(x'_n+1，y'_n+1)分别表示第n次和第n+1次反射光束的倾斜角；d_n+1表示光束在多通池内第n+1次传输的光程长度。

3.根据权利要求2所述的一种多通池的设计方法，其特征在于，第n+1次传输的光程长度d_n+1的计算公式为：

式中，

4.根据权利要求1所述的一种多通池的设计方法，其特征在于，还包括：

步骤S5、当得到需要的光斑图案后，保持入射光线在M1镜面上的初始位置(x₀，y₀)和倾斜角度(x'₀，y'₀)保持不变，将焦距f和镜面间距D分别乘以预期的增益因子来调节光斑密度；或者将入射光在M1镜面上的初始位置(x₀，y₀)、焦距f和镜面间距D同时乘以相同的比例因子，来调节光斑中图案的大小。

5.根据权利要求1所述的一种多通池的设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，进行迭代运算时，将入射光束定义为多条边缘光线和一条中心光线组成，然后分别计算各个边缘光线和中心光线每次通过多通池后的光线参数，并将这些光线在经过相同反射次数后获得的光斑面积进行轮廓拟合，获得实际光束的光斑位置。