一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體激光器、激光耦合器、光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器、限束反光罩及準(zhǔn)直透鏡，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光通過(guò)激光耦合器傳輸?shù)焦饫w合束器，所述光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器依次連接，所述光纖分束器的另一端與限束反光罩連接，所述準(zhǔn)直透鏡與限束反光罩的另一端連接。本發(fā)明在相同功率情況下，在設(shè)計(jì)的照明區(qū)域內(nèi)，可以得到更高的照度。
【專利說(shuō)明】一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車遠(yuǎn)光燈，具體涉及一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器具有體積小、壽命長(zhǎng)、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)在激光通訊，光電檢測(cè)，印刷制版等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。自從大功率半導(dǎo)體激光器的研制成功，特別是連續(xù)大功率藍(lán)光、橙光激光器研制成功，使得激光應(yīng)用到日常照明成為了可能。其節(jié)能環(huán)保，亮度高，方向性好等優(yōu)勢(shì)，更是使得激光應(yīng)用到汽車照明領(lǐng)域的前景一片光明。
[0003]目前汽車遠(yuǎn)光燈主要是用鹵素?zé)?，氙氣燈以及LED燈，其中鹵素?zé)簟㈦瘹鉄羰且驗(yàn)閴勖约澳芎膯?wèn)題，必然會(huì)被固體光源所代替。而LED作為新興的節(jié)能環(huán)保固體光源，是照明領(lǐng)域的寵兒，但是其也有其自身的問(wèn)題，比如說(shuō)，散熱要求很高，電驅(qū)動(dòng)要求嚴(yán)格，光衰以及色溫的控制比較困難等等問(wèn)題，限制著其推廣和應(yīng)用。在燈具上一般使用一定數(shù)量普通封裝的LED，或者使用尺寸較大的COB封裝的LED。如果用這些LED去設(shè)計(jì)汽車遠(yuǎn)光燈，技術(shù)要求很高，照明效果卻跟上一代的鹵素、氙氣遠(yuǎn)光燈相比差別不大。因此，人們開(kāi)始考慮用激光來(lái)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)光燈。較為成熟的做法是用高功率藍(lán)光激光打在透明介質(zhì)上，透明介質(zhì)產(chǎn)生一些非線性現(xiàn)象，使得激光波長(zhǎng)得以一定程度的展寬[3]，然后激光經(jīng)過(guò)橙黃濾光片，實(shí)現(xiàn)白光激光出射。這樣得到的白光穩(wěn)定性較好，但是需要的光機(jī)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、非常精密，加工裝配起來(lái)比較困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體激光器、激光耦合器、光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器、限束反光罩及準(zhǔn)直透鏡，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光通過(guò)激光耦合器傳輸?shù)焦饫w合束器，所述光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器依次連接，所述光纖分束器的另一端與限束反光罩連接，所述準(zhǔn)直透鏡與限束反光罩的另一端連接。
[0007]所述光纖分束器在每根光纖末端熔融形成凸面型的光纖微透鏡。
[0008]所述限束反光罩是喇叭狀，最大直徑與準(zhǔn)直透鏡的口徑相等。
[0009]所述凸面型的光纖微透鏡的曲率半徑為12.3um。
[0010]所述傳輸光纖長(zhǎng)度大于等于2cm,直徑為10um的石英光纖。
[0011]所述光纖合束要求注入的激光束整形為矩形光束，寬度保持激光器寬度lOOum，高度小于等于lOum。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
[0013](I)本發(fā)明通過(guò)光纖合束的辦法把大功率的藍(lán)光激光、綠色激光、橙色激光以及紅色激光混合獲得白光光源，不改變出光面積容易可獲得高亮度白光。滿足遠(yuǎn)光燈照得更遠(yuǎn)照得更亮的要求；
[0014](2)本發(fā)明的高亮度發(fā)光面積小，約為10umX lOOum，準(zhǔn)直效果好，在相同功率情況下，在設(shè)計(jì)的照明區(qū)域內(nèi)，可以得到更高的照度；
[0015](3)本發(fā)明的專門設(shè)計(jì)有光線均勻化機(jī)構(gòu)，在規(guī)定的照明區(qū)域內(nèi)，與一般鹵素?zé)艉蚅ED遠(yuǎn)光燈比，照度分布更加均勻。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中所示為:1-半導(dǎo)體激光器；2-光纖合束器；3-傳輸光纖；4-光纖分束器；5-限束反光罩；6_準(zhǔn)直透鏡；

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0019]實(shí)施例1
[0020]如圖1所示，一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體激光器1，光纖耦合器、光纖合束器2、傳輸光纖3、光纖分束器4、限束反光罩5及準(zhǔn)直透鏡6,所述半導(dǎo)體激光器I發(fā)出顏色可以是藍(lán)光、綠光、橙光及紅色光，半導(dǎo)體激光器I發(fā)射的激光通過(guò)激光耦合器后傳輸?shù)焦饫w合束器2，所述光纖合束器2與傳輸光纖3的一端連接，其另一端與光纖分束器4 一端連接，所述光纖分束器4的另一端與限束反光罩5連接，所述準(zhǔn)直透鏡6與限束反光罩5的另一端連接。
[0021]所述光纖合束器2是多根光纖熔融拉錐成一根光纖，激光合束后的傳輸光纖3是纖芯直徑為10um的石英光纖，對(duì)各波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光束進(jìn)行矯正整型，激光耦合器輸出光斑形狀1umX lOOum，經(jīng)過(guò)光纖合束器后輸出均勻的圓斑，傳輸光纖的長(zhǎng)度大于等于2cm。
[0022]所述光纖分束器4是把直徑為10um光纖內(nèi)的光線，用一扎直徑為1um的光纖引導(dǎo)出來(lái)，并在導(dǎo)出光纖的末端熔融形成凸面型的光纖微透鏡，設(shè)計(jì)曲率半徑為12.3um，作用是使得激光模式進(jìn)一步破壞，得到均勻分布的激光，在實(shí)際操作中考慮到熔融而得到的曲面曲率往往容易過(guò)大，光線發(fā)散角也將大于設(shè)計(jì)值，所以加入一個(gè)喇叭狀的限束反光罩，限束反光罩的內(nèi)表面是光潔的金屬鋁，長(zhǎng)度為準(zhǔn)直透鏡到光纖微透鏡的距離，本實(shí)施例中，限束反光罩與準(zhǔn)直透鏡對(duì)接端的直徑為30mm,與光纖分束器的連接端的限束反光罩的一端直徑為1mm，限束反光罩的長(zhǎng)度為40mm ;準(zhǔn)直透鏡的材料是透明亞克力，直徑為30mm，有效焦距為71.1mm,曲率半徑分別是43.1mm和_277mm。
[0023]實(shí)施例2
[0024]本實(shí)施例除下列特征外，其余特征與實(shí)施例1相同。
[0025]本實(shí)施例的注入光纖半導(dǎo)體激光束為6umX lOOum,準(zhǔn)直透鏡離光纖微透鏡出射頭距離為50mm，限束反光罩的長(zhǎng)度也是50mm，準(zhǔn)直透鏡的有效焦距為91mm，曲率半徑為52mm和-189mm。
[0026]本發(fā)明利用光纖合束法把多個(gè)波長(zhǎng)的激光分別耦合到一根光纖里面，混合成白光，然后進(jìn)行光纖分束，并在各分束光纖出射端，制作成凸面型的光纖微透鏡，作為光能量分布的再分配機(jī)構(gòu)，使得白光激光在規(guī)定的角度范圍內(nèi)均勻分布。利用這細(xì)小的光纖出射的白光激光作為光源，配上限制光束角度反光罩和一片單透鏡進(jìn)行光束準(zhǔn)直構(gòu)成激光遠(yuǎn)光燈。這樣的激光遠(yuǎn)光燈結(jié)構(gòu)，25米外的照度分布仍符合汽車遠(yuǎn)光燈的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。
[0027]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括半導(dǎo)體激光器、激光耦合器、光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器、限束反光罩及準(zhǔn)直透鏡，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光通過(guò)激光耦合器傳輸?shù)焦饫w合束器，所述光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器依次連接，所述光纖分束器的另一端與限束反光罩連接，所述準(zhǔn)直透鏡與限束反光罩的另一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光纖分束器在每根光纖末端熔融形成凸面型的光纖微透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述限束反光罩是喇叭狀，最大直徑與準(zhǔn)直透鏡的口徑相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸面型的光纖微透鏡的曲率半徑為12.3um。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述傳輸光纖長(zhǎng)度大于等于2cm,直徑為10um的石英光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車激光遠(yuǎn)光燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光纖合束要求注入的激光束整形為矩形光束，寬度保持激光器寬度lOOum，高度小于等于lOum。
【文檔編號(hào)】F21S8/10GK104075211SQ201410286219
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】鄧云龍, 文尚勝 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)