專利名稱：半導(dǎo)體激光準(zhǔn)直擴(kuò)束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體激光準(zhǔn)直擴(kuò)束器，尤其是一種弱衍射可變倍的半導(dǎo)體 激光準(zhǔn)直擴(kuò)束器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器因其高亮度、單色性好、體積小、功耗低、壽命長、可調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)，被 廣泛用于激光雷達(dá)、測(cè)繪、通信、打印、全息、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域，但其方向性根據(jù)用途需要進(jìn) 一步改善。因是普通激光器兩個(gè)發(fā)散角分別是10°和40°左右，而實(shí)際工作中需要不同光 斑的平行光，因此需要對(duì)激光進(jìn)行準(zhǔn)直和擴(kuò)束。目前，常用的激光器準(zhǔn)直器大多定焦鏡頭或可調(diào)鏡頭的透過率不高，發(fā)散角大，能 量利用率大大降低，而通過提高激光器功率來增大出射功率造成很大程度的浪費(fèi)；擴(kuò)束器 一般是定倍擴(kuò)束，即放大倍數(shù)是固定的，部分可變倍擴(kuò)束器其系統(tǒng)復(fù)雜，系統(tǒng)較大較長；另 外現(xiàn)有技術(shù)中，沒有有效解決激光衍射的問題，激光光斑衍射條紋多而且形狀不規(guī)則，因此 對(duì)激光器的應(yīng)用有一定限制。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直器和 擴(kuò)束器于一體的，結(jié)構(gòu)緊湊、能調(diào)節(jié)焦距，透過率高的弱衍射可變倍半導(dǎo)體激光準(zhǔn)直擴(kuò)束
o基于上述存在的問題和目的，本實(shí)用新型所采取的措施包括激光器組件、準(zhǔn)直器 組件和擴(kuò)束器組件，其特征在于激光器組件I、準(zhǔn)直器組件II和擴(kuò)束器組件III之間螺紋連 接可調(diào)，每個(gè)透鏡前后由小套筒調(diào)節(jié)并鎖定；所述的激光器組件I是圓柱筒體，其中，半導(dǎo)體激光器的電源連接在插槽上，由前 卡槽和后卡槽夾緊固定；前卡槽和后卡槽與激光器外套筒螺紋連接；激光器外套筒內(nèi)側(cè)與 準(zhǔn)直器組件II內(nèi)套筒外側(cè)螺紋連接，由小套筒I鎖緊；所述的準(zhǔn)直器組件II是圓柱筒體，其中，準(zhǔn)直器內(nèi)套筒外側(cè)與擴(kuò)束器組件III外 筒的內(nèi)側(cè)螺紋連接，由小套筒II鎖緊；所述的擴(kuò)束器組件III的外筒是由兩端的圓柱筒體和中間的圓錐筒體構(gòu)成，其兩 端的圓柱筒直徑之比是1 2、1 5、1 8或是1 10。上述技術(shù)方案中所述的準(zhǔn)直器組件II的透鏡組是由準(zhǔn)直器凸透鏡、準(zhǔn)直器左平 凸透鏡、準(zhǔn)直器右平凸透鏡構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組，其透鏡直徑大于光斑直徑，焦 距由透鏡間的距離調(diào)節(jié)；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一左凸透鏡、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一右凸透鏡構(gòu)成兩片式結(jié) 構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組二凸透鏡、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組二雙膠合透鏡構(gòu)成兩片式結(jié) 構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；[0012]或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組三左雙膠合透鏡、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組三右雙膠合透鏡構(gòu)成 兩片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四左雙膠合透鏡、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四平凸透鏡、光學(xué)準(zhǔn) 直透鏡組四右雙膠合透鏡構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五平凹透鏡、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五左彎月透鏡、光學(xué)準(zhǔn)直 透鏡組五右彎月透鏡構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六左平凸透鏡、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六右平凸透鏡、光學(xué)準(zhǔn) 直透鏡組六雙膠合透鏡構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組。上述技術(shù)方案中所述的擴(kuò)束器組件是由擴(kuò)束器凹透鏡和擴(kuò)束器平凸透鏡構(gòu)成，透 鏡之間距離可調(diào)和更換；或者是由光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一凹透鏡和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一凸透鏡構(gòu)成；或者是由光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二凹透鏡和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二雙膠合透鏡構(gòu)成；或者是由光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三凹透鏡、光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三左凸透鏡和光學(xué)擴(kuò)束透鏡 組三右凸透鏡構(gòu)成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于⑴發(fā)散角至10-5mrad ；⑵準(zhǔn)直透鏡組 可調(diào)節(jié)焦距，實(shí)現(xiàn)變倍擴(kuò)束；(3)光學(xué)透鏡組直徑比光斑大，衍射光很弱；(4)采用圓柱和錐 形套筒結(jié)構(gòu)，螺紋和卡口連接方式，激光器和透鏡組同心的一體設(shè)計(jì)，任一組件可更換；(5) 本設(shè)計(jì)成本低，實(shí)用，操作方便。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的光學(xué)透鏡組結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組二結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型的光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組三結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型的光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型的光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型的光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實(shí)用新型的光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實(shí)用新型的光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本實(shí)用新型的光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 激光器后卡槽；2 帶導(dǎo)線的激光器插座；3 半導(dǎo)體激光器；4 激光器前 卡槽；5 激光器外套筒；6 激光器外小套筒；7 準(zhǔn)直器凸透鏡；8 準(zhǔn)直器左平凸透鏡；9 準(zhǔn)直器右平凸透鏡；10 準(zhǔn)直器內(nèi)套筒；11 擴(kuò)束器凹透鏡；12 擴(kuò)束器外筒；13 擴(kuò)束器平 凸透鏡；14 擴(kuò)束器小套筒；15 擴(kuò)束器側(cè)壁螺紋孔；16 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一左凸透鏡；17 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一右凸透鏡；18 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組二凸透鏡；19 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組二雙膠合 透鏡；20 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組三左雙膠合透鏡；21 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組三右雙膠合透鏡；22 光 學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四左雙膠合透鏡；23 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四平凸透鏡；24 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四右 雙膠合透鏡；25 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五平凹透鏡；26 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五左彎月透鏡；27 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五右彎月透鏡；28 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六左平凸透鏡；29 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六右 平凸透鏡；30 光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六雙膠合透鏡；31 光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一凹透鏡；32 光學(xué)擴(kuò) 束透鏡組一凸透鏡；33 光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二凹透鏡；34 光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二雙膠合透鏡；35 光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三凹透鏡；36 光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三左凸透鏡；37 光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三右凸透
fe o
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1如圖1所示，半導(dǎo)體激光器3和帶導(dǎo)線的激光器插座2由激光器外套筒5用內(nèi)螺 紋與激光器后卡槽1和激光器前卡槽4的外螺紋連接構(gòu)成激光發(fā)射組件；準(zhǔn)直器凸透鏡7、準(zhǔn)直器左平凸透鏡8、準(zhǔn)直器右平凸透鏡9的組合透鏡由準(zhǔn)直器 內(nèi)套筒10連接構(gòu)成激光準(zhǔn)直器，它和激光發(fā)射組件即激光器外套筒5和準(zhǔn)直器內(nèi)套筒10 之間的固定用螺紋連接、激光器外小套筒6鎖緊，通過螺紋可以調(diào)節(jié)它們之間的距離；例如，準(zhǔn)直器凸透鏡7選用孔徑9mm、焦距10mm的凸透鏡，準(zhǔn)直器左平凸透鏡8選 用孔徑9mm、焦距15mm的平凸透鏡，準(zhǔn)直器右平凸透鏡9選用孔徑9mm、焦距20mm的平凸透 鏡，它們的間距是1mm，其準(zhǔn)直透鏡組的有效焦距是4. 95mm，數(shù)值孔徑是0. 67，耦合效率高； 擴(kuò)束器凹透鏡11、擴(kuò)束器平凸透鏡13構(gòu)成的擴(kuò)束器透鏡組由擴(kuò)束器外筒12連接構(gòu)成激光 擴(kuò)束器，它和激光準(zhǔn)直組件即準(zhǔn)直器內(nèi)套筒10和擴(kuò)束器外筒12之間的固定用螺紋連接、擴(kuò) 束器小套筒14鎖緊，通過螺紋可以調(diào)節(jié)它們之間的距離；所有透鏡由帶內(nèi)螺紋的小套筒前 后鎖緊，并且可以通過改變前后套筒的位置來改變透鏡之間的距離；激光器和透鏡組軸心 相同，透鏡組示意圖如圖2 ；擴(kuò)束器外筒12有擴(kuò)束器側(cè)壁螺紋孔15以便固定；例如，擴(kuò)束器凹透鏡11選用孔徑10mm、焦距-10mm凹透鏡，擴(kuò)束器平凸透鏡13選 用孔徑50mm、焦距70mm的平凸透鏡，實(shí)現(xiàn)5倍的擴(kuò)束，發(fā)散角壓縮5倍。實(shí)施例2與實(shí)施例1不同在于準(zhǔn)直器凸透鏡7、準(zhǔn)直器左平凸透鏡8、準(zhǔn)直器右平凸透鏡9 的可調(diào)焦透鏡組由圖3中光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一左凸透鏡16、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一右凸透鏡17構(gòu) 成兩片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組代替；例如，光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一左凸透鏡16選用孔徑9mm、焦距10mm的凸透鏡，光學(xué)準(zhǔn)直 透鏡組一右凸透鏡17選用孔徑9mm、焦距15mm的平凸透鏡，它們的間距是3mm，其光學(xué)準(zhǔn)直 透鏡組一的有效焦距是6. 8mm，數(shù)值孔徑是0. 55。實(shí)施例3與實(shí)施例1不同在于準(zhǔn)直器凸透鏡7、準(zhǔn)直器左平凸透鏡8、準(zhǔn)直器右平凸透鏡9 的可調(diào)焦透鏡組由圖4中光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組二凸透鏡18、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組二雙膠合透鏡19構(gòu) 成兩片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組代替。實(shí)施例4與實(shí)施例1不同在于準(zhǔn)直器凸透鏡7、準(zhǔn)直器左平凸透鏡8、準(zhǔn)直器右平凸透鏡9 的可調(diào)焦透鏡組由圖5中光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組三左雙膠合透鏡20、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組三右雙膠合 透鏡21構(gòu)成兩片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組代替。[0046]實(shí)施例5與實(shí)施例1不同在于準(zhǔn)直器凸透鏡7、準(zhǔn)直器左平凸透鏡8、準(zhǔn)直器右平凸透鏡9 的可調(diào)焦透鏡組由圖6中光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四左雙膠合透鏡22、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四平凸透鏡 23、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四右雙膠合透鏡24構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組代替。實(shí)施例6與實(shí)施例1不同在于準(zhǔn)直器凸透鏡7、準(zhǔn)直器左平凸透鏡8、準(zhǔn)直器右平凸透鏡9 的可調(diào)焦透鏡組由圖7中光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五平凹透鏡25、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五左彎月透鏡 26、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五右彎月透鏡27構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組代替。實(shí)施例7與實(shí)施例1不同在于準(zhǔn)直器凸透鏡7、準(zhǔn)直器左平凸透鏡8、準(zhǔn)直器右平凸透鏡9 的可調(diào)焦透鏡組由圖8中光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六左平凸透鏡28、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六右平凸透鏡 29、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六雙膠合透鏡30構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組代替。實(shí)施例8與實(shí)施例1不同在于擴(kuò)束器凹透鏡11、擴(kuò)束器平凸透鏡13構(gòu)成的擴(kuò)束器透鏡組由 圖9中光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一凹透鏡31和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一凸透鏡32構(gòu)成透鏡組代替。實(shí)施例9與實(shí)施例1不同在于擴(kuò)束器凹透鏡11、擴(kuò)束器平凸透鏡13構(gòu)成的擴(kuò)束器透鏡組 由圖10中光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二凹透鏡33和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二雙膠合透鏡34構(gòu)成透鏡組代替。實(shí)施例10與實(shí)施例1不同在于擴(kuò)束器凹透鏡11、擴(kuò)束器平凸透鏡13構(gòu)成的擴(kuò)束器透鏡組由 圖11中光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三凹透鏡35、光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三左凸透鏡36和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三 右凸透鏡37構(gòu)成透鏡組代替。實(shí)施例11與實(shí)施例2不同在于擴(kuò)束器凹透鏡11、擴(kuò)束器平凸透鏡13構(gòu)成的擴(kuò)束器透鏡組由 圖9中光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一凹透鏡31和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一凸透鏡32構(gòu)成透鏡組代替。實(shí)施例12與實(shí)施例2不同在于擴(kuò)束器凹透鏡11、擴(kuò)束器平凸透鏡13構(gòu)成的擴(kuò)束器透鏡組 由圖10中光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二凹透鏡33和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二雙膠合透鏡34構(gòu)成透鏡組代替。實(shí)施例13與實(shí)施例2不同在于擴(kuò)束器凹透鏡11、擴(kuò)束器平凸透鏡13構(gòu)成的擴(kuò)束器透鏡組由 圖11中光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三凹透鏡35、光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三左凸透鏡36和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三 右凸透鏡37構(gòu)成透鏡組代替。
權(quán)利要求一種半導(dǎo)體激光準(zhǔn)直擴(kuò)束器，包括激光器組件、準(zhǔn)直器組件和擴(kuò)束器組件，其特征在于激光器組件Ⅰ、準(zhǔn)直器組件Ⅱ和擴(kuò)束器組件Ⅲ之間螺紋連接可調(diào)，每個(gè)透鏡前后由小套筒調(diào)節(jié)并鎖定；所述的激光器組件Ⅰ是圓柱筒體，其中，半導(dǎo)體激光器(3)的電源連接在插槽(2)上，由前卡槽(1)和后卡槽(4)夾緊固定；前卡槽(1)和后卡槽(4)與激光器外套筒(5)螺紋連接；激光器外套筒(5)內(nèi)側(cè)與準(zhǔn)直器組件Ⅱ內(nèi)套筒(10)外側(cè)螺紋連接，由小套筒Ⅰ(6)鎖緊；所述的準(zhǔn)直器組件Ⅱ是圓柱筒體，其中，準(zhǔn)直器內(nèi)套筒(10)外側(cè)與擴(kuò)束器組件Ⅲ外筒(12)的內(nèi)側(cè)螺紋連接，由小套筒Ⅱ(14)鎖緊；所述的擴(kuò)束器組件Ⅲ的外筒(12)是由兩端的圓柱筒體和中間的圓錐筒體構(gòu)成，其兩端的圓柱筒直徑之比是1∶2、1∶5、1∶8或是1∶10。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光準(zhǔn)直擴(kuò)束器，其特征在于準(zhǔn)直器組件II的透鏡組是 由準(zhǔn)直器凸透鏡(7)、準(zhǔn)直器左平凸透鏡(8)、準(zhǔn)直器右平凸透鏡(9)構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可 調(diào)焦透鏡組，其透鏡直徑大于光斑直徑，焦距由透鏡間的距離調(diào)節(jié)；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一左凸透鏡(16)、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組一右凸透鏡(17)構(gòu)成兩 片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組二凸透鏡(18)、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組二雙膠合透鏡(19)構(gòu)成兩 片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組三左雙膠合透鏡(20)、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組三右雙膠合透鏡 (21)構(gòu)成兩片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四左雙膠合透鏡(22)、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四平凸透鏡(23)、光 學(xué)準(zhǔn)直透鏡組四右雙膠合透鏡(24)構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五平凹透鏡(25)、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組五左彎月透鏡(26)、光學(xué) 準(zhǔn)直透鏡組五右彎月透鏡(27)構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組；或者是由光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六左平凸透鏡(28)、光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六右平凸透鏡(29)、光 學(xué)準(zhǔn)直透鏡組六雙膠合透鏡(30)構(gòu)成三片式結(jié)構(gòu)的可調(diào)焦透鏡組。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光準(zhǔn)直擴(kuò)束器，其特征在于擴(kuò)束器組件是由擴(kuò)束器凹 透鏡(11)和擴(kuò)束器平凸透鏡(13)構(gòu)成，透鏡之間距離可調(diào)和更換；或者是由光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一凹透鏡(31)和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組一凸透鏡(32)構(gòu)成； 或者是由光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二凹透鏡(33)和光學(xué)擴(kuò)束透鏡組二雙膠合透鏡(34)構(gòu)成； 或者是由光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三凹透鏡(35)、光學(xué)擴(kuò)束透鏡組三左凸透鏡(36)和光學(xué)擴(kuò) 束透鏡組三右凸透鏡(37)構(gòu)成。
專利摘要一種半導(dǎo)體激光準(zhǔn)直擴(kuò)束器，包括激光器、準(zhǔn)直器和擴(kuò)束器組件，其特征在于三個(gè)組件軸心相同，激光器組件和準(zhǔn)直器組件為圓柱筒體，擴(kuò)束器組件為圓錐筒體，組件之間由螺紋連接并可調(diào)節(jié)距離，整個(gè)裝置用擴(kuò)束器側(cè)壁螺紋固定，激光器和鏡片組可更換，透鏡前后用小套筒鎖定，并可以通過透鏡前后小套筒改變透鏡之間的間距。本實(shí)用新型發(fā)散角小，準(zhǔn)直透鏡組可變焦距，衍射光弱，成本低而實(shí)用，操作方便，可批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01S5/06GK201758240SQ20102020286
公開日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者張明江, 王云才, 王安幫, 錢建軍 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)