一種立體階梯鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可對(duì)激光光束在兩個(gè)維度實(shí)現(xiàn)整形壓縮的立體階梯鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]激光顯示技術(shù)具有大色域、低能耗、高壽命等特點(diǎn)，并開始在電視、微型投影、商用和娛樂系統(tǒng)中應(yīng)用。激光光源的紅光和藍(lán)光部分主要由半導(dǎo)體激光器來實(shí)現(xiàn)。但由于半導(dǎo)體激光器的光功率密度不夠，在需要高光功率密度的應(yīng)用場(chǎng)合要對(duì)半導(dǎo)體激光器輸出光進(jìn)行光束壓縮。光束壓縮可以通過階梯鏡實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有的技術(shù)主要是運(yùn)用二維階梯鏡，只能在一個(gè)方向?qū)馐M(jìn)行壓縮，如圖1所示，激光光源SI和S2由于自身體積的問題，出射光線LI和L2間隔較大，經(jīng)過二維階梯鏡M的反射之后得到的反射光線Rl和R2的間隔明顯減小，光束得到壓縮。
[0003]—般多個(gè)光源的入射激光束通過二維階梯鏡得到的壓縮光束呈長(zhǎng)條狀(光斑);但在許多應(yīng)用場(chǎng)合，需要壓縮得到方形光束。如光束耦合到光纖時(shí)，由于光束在一個(gè)方向的長(zhǎng)度太長(zhǎng)，所以不容易耦合，而同樣功率的方形光束更容易耦合；又如在激光加工時(shí)，用透鏡聚焦長(zhǎng)條狀光束，會(huì)出現(xiàn)聚焦點(diǎn)不夠小的問題，導(dǎo)致功率密度不夠高，若使用方形光束則比較容易將光功率集中在一個(gè)區(qū)域內(nèi)。如圖2所示，現(xiàn)有的形成方形光束的技術(shù)是用常用的二維階梯鏡配合光束整形裝置實(shí)現(xiàn)的，將二維階梯鏡出射的長(zhǎng)條形入射光束從光束整形裝置的一個(gè)面入射，在內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，從另一個(gè)面出射，形成方形出射光束。但這種方法使激光功率受到限制，在某些大功率激光應(yīng)用場(chǎng)合顯得非常不足。如何簡(jiǎn)單有效的進(jìn)行光束壓縮并得到方形光束成為一個(gè)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種立體階梯鏡作為光束壓縮裝置，可同時(shí)壓縮多組激光器出射的激光束，既保證激光功率又簡(jiǎn)單高效的得到方形激光束。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]—種立體階梯鏡，包括階梯鏡層，所述階梯鏡層為二維階梯鏡，每個(gè)階梯鏡層包含多級(jí)臺(tái)階，每級(jí)臺(tái)階包括臺(tái)面與臺(tái)壁，所述臺(tái)面連接并支撐相鄰兩級(jí)臺(tái)階的臺(tái)壁；每個(gè)所述臺(tái)壁對(duì)應(yīng)一束入射激光，臺(tái)壁作為反射面；臺(tái)壁方向根據(jù)其對(duì)應(yīng)入射激光的入射方向確定，設(shè)置臺(tái)壁方向使同一階梯鏡層內(nèi)入射激光經(jīng)臺(tái)壁反射后的出射光路均相互平行且形成一出射光平面，出射光束光斑呈長(zhǎng)條狀；所述立體階梯鏡由多個(gè)所述階梯鏡層沿與自身出射光平面垂直的方向順序組合構(gòu)成，使組合后的所有的階梯鏡層的出射光均保持同向且出射光平面均保持相互平行；相鄰階梯鏡層的臺(tái)階所在位置相互錯(cuò)開，可允許激光光源具有更大的間距。
[0007]優(yōu)選的，所述立體階梯鏡中的所有臺(tái)階在同側(cè)順序分布或在兩側(cè)鏡像對(duì)稱分布。立體階梯鏡多級(jí)采用兩側(cè)對(duì)稱分布的結(jié)構(gòu)是單側(cè)分布臺(tái)階的簡(jiǎn)單擴(kuò)展。
[0008]優(yōu)選的，同一階梯鏡層中的各級(jí)臺(tái)面相互平行。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的，不同階梯鏡層中的臺(tái)面均相互平行。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的，不同階梯鏡層中位于同側(cè)的各級(jí)臺(tái)壁均相互平行。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述立體階梯鏡同側(cè)的多束入射激光入射方向均相同并垂直于臺(tái)面，設(shè)置臺(tái)壁方向使其與對(duì)應(yīng)入射激光束的入射方向成45°角。
[0012]本實(shí)用新型提供了一種能在兩個(gè)維度對(duì)激光束進(jìn)行壓縮的光束壓縮裝置，可以方便的提供大功率方形激光束，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、空間利用率高、光束壓縮效果好的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)階梯鏡壓縮激光束的原理示意圖；
[0014]圖2為現(xiàn)有技術(shù)壓縮得到方形光束的原理示意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型立體階梯鏡立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型立體階梯鏡工作原理示意圖。
[0017]其中:
[0018]1:立體階梯鏡；1-1:第一階梯鏡層；1_2:第二階梯鏡層；P1、P2:出射光平面；2-1、2-2、2-3:激光光源；3-1:第一光源平臺(tái)；3_2:第二光源平臺(tái)；A1、A2、A3:入射光束；B1、B2、B3:出射光束；a:臺(tái)階；a_l:臺(tái)面；a_2:臺(tái)壁；
[0019]M:二維階梯鏡；S1、S2:激光光源；L1、L2:出射光線；R1、R2:反射光線；
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，以便更好地理解本實(shí)用新型。
[0021]如圖3所示是本實(shí)施例立體階梯鏡立體結(jié)構(gòu)。立體階梯鏡I由兩層構(gòu)成，分別是第一階梯鏡層1-1和第二階梯鏡層1-2 ;所述階梯鏡層為二維階梯鏡，每個(gè)階梯鏡層包含多級(jí)臺(tái)階，本實(shí)施例立體階梯鏡I中的所有臺(tái)階兩側(cè)呈鏡像對(duì)稱分布，相鄰階梯鏡層的臺(tái)階所在位置相互錯(cuò)開；每級(jí)臺(tái)階a包括臺(tái)面a-Ι與臺(tái)壁a-2，所述臺(tái)面連接并支撐相鄰兩級(jí)臺(tái)階的臺(tái)壁，本實(shí)施例立體階梯鏡I中的所有臺(tái)面均相互平行；每個(gè)所述臺(tái)壁對(duì)應(yīng)一束入射激光，臺(tái)壁為反射面，立體階梯鏡I中位于同側(cè)的各級(jí)臺(tái)壁均相互平行；同側(cè)的多束入射激光入射方向均相同并垂直于臺(tái)面，設(shè)置臺(tái)壁方向使其與對(duì)應(yīng)入射激光束的入射方向成45 °角，反射后的出射光束均與臺(tái)面平行。
[0022]激光光源放置于光源平臺(tái)上，第一光源平臺(tái)3-1對(duì)應(yīng)第一階梯鏡層1-1，第二光源平臺(tái)3-2對(duì)應(yīng)第二階梯鏡層1-2 ;以激光光源2-1和激光光源2-3為例，激光光源2_1放置于較低第一光源平臺(tái)3-1上，其出射的入射光束Al入射第一階梯鏡層1-1的反射面(臺(tái)壁)上，反射后為出射光束BI ;激光光源2-3放置于較高的第二光源平臺(tái)3-2，其出射的入射光束A3入射第二階梯鏡層1-2的反射面(臺(tái)壁)上，反射后的出射光束B3屬于出射光平面P2 ;同時(shí)，激光光源2-1和激光光源2-2出射的入射光束Al和A2都由第一階梯鏡層1-1所反射，其出射光束BI和B2均屬于出射光平面P1，出射光平面Pl和P2平行；如圖4所不，出射光束BI和B3在圖中從垂直于紙面方向看是重合的，而出射光束BI和B2的間隔要明顯小于入射光束Al和A2的間隔。
[0023]根據(jù)上述原理，相比于圖1中的二維階梯鏡結(jié)構(gòu)，圖3立體階梯鏡中的第二階梯鏡層1-2使第一階梯鏡層1-1出射的長(zhǎng)條狀激光束在垂直于出射光平面Pl的方向擴(kuò)展，所得到的壓縮光束更接近于方形。根據(jù)實(shí)際的情況，立體階梯鏡還可以設(shè)置更多階梯鏡層。
[0024]應(yīng)理解，上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并非【具體實(shí)施方式】的窮舉，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種立體階梯鏡，包括階梯鏡層，所述階梯鏡層為二維階梯鏡，每個(gè)階梯鏡層包含多級(jí)臺(tái)階，每級(jí)臺(tái)階包括臺(tái)面與臺(tái)壁，所述臺(tái)面連接并支撐相鄰兩級(jí)臺(tái)階的臺(tái)壁；每個(gè)所述臺(tái)壁對(duì)應(yīng)一束入射激光，臺(tái)壁為反射面；臺(tái)壁方向根據(jù)其對(duì)應(yīng)入射激光的入射方向確定，設(shè)置臺(tái)壁方向使同一階梯鏡層內(nèi)入射激光經(jīng)臺(tái)壁反射后的出射光路均相互平行且形成一出射光平面，出射光束光斑呈長(zhǎng)條狀；其特征在于: 所述立體階梯鏡由多個(gè)所述階梯鏡層沿與自身出射光平面垂直的方向順序組合構(gòu)成，使組合后的所有的階梯鏡層的出射光均保持同向且出射光平面均保持相互平行；相鄰階梯鏡層的臺(tái)階所在位置相互錯(cuò)開。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體階梯鏡，其特征在于:所述立體階梯鏡中的所有臺(tái)階在同側(cè)順序分布或在兩側(cè)鏡像對(duì)稱分布。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的立體階梯鏡，其特征在于:同一階梯鏡層中的各級(jí)臺(tái)面相互平行。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體階梯鏡，其特征在于:不同階梯鏡層中的臺(tái)面均相互平行。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體階梯鏡，其特征在于:不同階梯鏡層中位于同側(cè)的各級(jí)臺(tái)壁均相互平行。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的立體階梯鏡，其特征在于:所述立體階梯鏡同側(cè)的多束入射激光入射方向均相同并垂直于臺(tái)面，設(shè)置臺(tái)壁方向使其與對(duì)應(yīng)入射激光束的入射方向成45。角。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種立體階梯鏡，由多層階梯鏡層組成，所述階梯鏡層為二維階梯鏡，每個(gè)階梯鏡層包含多級(jí)臺(tái)階，臺(tái)階的臺(tái)壁為反射面，設(shè)置臺(tái)壁方向使同一階梯鏡層內(nèi)入射激光經(jīng)臺(tái)壁反射后的出射光路均相互平行且形成一出射光平面，單一階梯鏡層的出射光束光斑呈長(zhǎng)條狀；將多個(gè)階梯鏡層沿與自身出射光平面垂直的方向順序組合構(gòu)成立體階梯鏡，使組合后的所有的階梯鏡層的出射光均保持同向且出射光平面均保持相互平行；多層階梯鏡層使長(zhǎng)條狀出射光束擴(kuò)展成方形。本實(shí)用新型所述的立體階梯鏡，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、空間利用率高、光束壓縮效果好等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G02B27/09
【公開號(hào)】CN204807813
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520419687
【發(fā)明人】王歡, 陳昱, 閆國楓
【申請(qǐng)人】南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日