專利名稱：一種透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器，屬于輸電設(shè)備與
激光加工設(shè)備技術(shù)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
伴隨著全科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體激光技術(shù)不斷成熟，從而推動大功率半導(dǎo) 體激光器在全球的廣泛應(yīng)用。同氣體激光器相比半導(dǎo)體激光器有很多優(yōu)點(diǎn)，光電轉(zhuǎn)換效率 高、體積小、重量輕、冷卻要求相對較低等，但是半導(dǎo)體激光器也存在一些不足，如單管輸出 功率比較低、準(zhǔn)直性相對較差等。針對半導(dǎo)體激光器以上兩個缺點(diǎn)，解決方案是多管串聯(lián) 或并聯(lián)輸出來解決功率小的問題；加準(zhǔn)直透鏡的方法來解決準(zhǔn)直性差的問題。鏡頭與目標(biāo) 物之間的距離變化時，作用在目標(biāo)物上的光斑大小也會隨之改變，而且在外界條件變化時， 如風(fēng)速變化，激光作用的效果就會不一樣，這就需要實(shí)時測量激光作用處的溫度。由于激光 器工作時透鏡的焦距是固定不變的，若想要依據(jù)實(shí)際需要來調(diào)節(jié)透鏡的焦距，目前的解決 方案都是先將激光器停止工作，然后再手工調(diào)節(jié)焦距，這樣就大大降低了工作效率。在比較 極端的情況下，如透鏡的位置離地面很高或在高溫、高電壓的地方，就必須將透鏡轉(zhuǎn)移到人 可以安全操作的地方才能進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作步驟非常繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器，根據(jù)鏡
頭與目標(biāo)物之間距離大小以及目標(biāo)物激光作用處的溫度高低自動調(diào)節(jié)激光準(zhǔn)直焦距，根據(jù)
要求以不同激光功率密度對目標(biāo)物進(jìn)行照射或加熱，以節(jié)約能源，提高效率。 本發(fā)明提出的透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器，包括激光源和透鏡
組，透鏡組通過光纜與激光源相連；所述的透鏡組包括多臺透鏡、無線測溫儀、無線測距儀、
焦距調(diào)節(jié)板、傳動桿、電機(jī)和電機(jī)控制器；所述的多臺透鏡、無線測溫儀和無線測距儀置于
焦距調(diào)節(jié)板上，所述的傳動桿的一端與焦距調(diào)節(jié)板相互嚙合，傳動桿的另一端與電機(jī)輸出
端相連；所述的電機(jī)控制器通過信號線分別與電機(jī)、無線測溫儀和無線測距儀相連。 本發(fā)明提出的一種透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器，其優(yōu)點(diǎn)是透
鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)使激光器的使用更加方便靈活，提高了裝置的工作效率；可以更有效的
發(fā)揮激光器效率，減小能量浪費(fèi)；更加合理地實(shí)時控制光功率密度，杜絕人為誤差，保證激
光器的工作質(zhì)量。本發(fā)明提出的透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器，尤其可以
用于激光除冰系統(tǒng)中，根據(jù)除冰目標(biāo)物的形狀、溫度和距離，任意改變鏡頭焦距，從而大大
提高除冰效率。本激光器也可以用于其他激光熱處理等場合。


圖1是發(fā)明提出的透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是圖1所示的激光器中透鏡組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1和圖2中，1是激光源，2是光纜，3是透鏡組，4是激光束輸出，5是焦距調(diào)節(jié) 板，6是電機(jī)，7是傳動桿，8是準(zhǔn)直透鏡，9是無線測溫儀，10是無線測距儀，11是電機(jī)控制 器，12是底板。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器，其結(jié)構(gòu)如圖l所 示，包括激光源1和透鏡組3，透鏡組3通過光纜2與激光源1相連。其中的透鏡組3的結(jié) 構(gòu)如圖2所示，包括多臺透鏡8、無線測溫儀9、無線測距儀10、焦距調(diào)節(jié)板5、傳動桿7、電機(jī) 6和電機(jī)控制器11。多臺透鏡3、無線測溫儀10和無線測距儀11置于焦距調(diào)節(jié)板5上，傳 動桿7的一端與焦距調(diào)節(jié)板5相互嚙合，傳動桿7的另一端與電機(jī)6的輸出端相連。電機(jī) 控制器11通過信號線分別與電機(jī)6、無線測溫儀9和無線測距儀10相連。電機(jī)可以固定在 底板12上。 本發(fā)明提出的透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器中，傳動桿7以螺紋 旋轉(zhuǎn)方式與焦距調(diào)節(jié)板5相連，電機(jī)控制器11的輸出端與微型電機(jī)6相連，電機(jī)控制器的 輸入端接收無線測溫儀的溫度信號以及無線測距儀的距離信號。微型電機(jī)控制器11根據(jù) 輸入的實(shí)時測量信號，進(jìn)行分析計算，控制兩個電機(jī)6轉(zhuǎn)動，從而帶動傳動桿6以推動焦距 調(diào)節(jié)板5移動，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)透鏡焦距與激光功率密度。這里采用了微型電機(jī)控制器ll同時控 制兩個微型電機(jī)同步工作的方式。 本發(fā)明提出的透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器中，電機(jī)可以采用電 池供能或激光供能，本發(fā)明的一個實(shí)施例中，微型電機(jī)使用了由深圳萬達(dá)電機(jī)制造有限公 司的20GP130-107型減速電機(jī)，輸出功率0.72W。電機(jī)的轉(zhuǎn)動是通過控制器來控制。當(dāng)用于 激光除冰時，控制器使用普通的單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)對除冰過程的控制。本發(fā)明的一個實(shí)施例 中，控制器使用了由Atmel公司生產(chǎn)、型號為megal6的單片機(jī)。控制器根據(jù)目標(biāo)物距離的 遠(yuǎn)近與激光作用處溫度的大小進(jìn)行分析計算，從而控制電機(jī)調(diào)節(jié)最佳的焦距。本發(fā)明的一 個實(shí)施例中，無線測溫儀使用了北京博達(dá)昌正科技發(fā)展有限公司的KT15. 8211 P的紅外測 溫儀，無線測距儀使用了北京志成天下機(jī)電研究院有限公司的ZCCJ—70米激光測距儀，透 鏡為自行設(shè)計研發(fā)，焦距為40cm，雙面鍍980nm激光增透膜，透光功率為70W。
權(quán)利要求
一種透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器，其特征在于該激光器包括激光源和透鏡組，透鏡組通過光纜與激光源相連；所述的透鏡組包括多臺透鏡、無線測溫儀、無線測距儀、焦距調(diào)節(jié)板、傳動桿、電機(jī)和電機(jī)控制器；所述的多臺透鏡、無線測溫儀和無線測距儀置于焦距調(diào)節(jié)板上，所述的傳動桿的一端與焦距調(diào)節(jié)板相互嚙合，傳動桿的另一端與電機(jī)輸出端相連；所述的電機(jī)控制器通過信號線分別與電機(jī)、無線測溫儀和無線測距儀相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種透鏡焦距自適應(yīng)調(diào)節(jié)的多路輸出半導(dǎo)體激光器，屬于輸電設(shè)備與激光加工設(shè)備技術(shù)等領(lǐng)域。包括激光源和透鏡組，透鏡組通過光纜與激光源相連。透鏡組中，多臺透鏡、無線測溫儀和無線測距儀置于焦距調(diào)節(jié)板上。傳動桿的一端與焦距調(diào)節(jié)板相互嚙合，傳動桿的另一端與電機(jī)輸出端相連；所述的電機(jī)控制器通過信號線分別與電機(jī)、無線測溫儀和無線測距儀相連。本發(fā)明的激光器，可以更有效的發(fā)揮激光器效率，減小能量浪費(fèi)；更加合理地實(shí)時控制光功率密度，保證激光器的工作質(zhì)量。本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器，尤其可以用于激光除冰系統(tǒng)中，根據(jù)除冰目標(biāo)物的形狀、溫度和距離，任意改變鏡頭焦距，從而大大提高除冰效率。
文檔編號B23K26/04GK101786201SQ20101010405
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者張貴新, 徐曙光, 王鵬, 羅兵, 羅承沐, 趙宇明, 陳 勝, 饒宏, 黎小林 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心;清華大學(xué)