一字線激光生成系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于激光引信、工程測量定位、激光警告警戒等領(lǐng)域，關(guān)于生成大角度高均勻性激光線的光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的生成激光一字線的光學(xué)系統(tǒng)有普通柱面鏡光學(xué)系統(tǒng)，準(zhǔn)直透鏡組合鮑威爾劃線棱鏡的光學(xué)系統(tǒng)，非球面柱透鏡光學(xué)系統(tǒng)或自由曲面透鏡光學(xué)系統(tǒng)。一束能量呈高斯分布的激光束經(jīng)過普通柱面鏡生成的一字線，其中心會有較亮的熱斑存在，直線邊緣能量有逐漸退化的現(xiàn)象。鮑威爾棱鏡是一種光學(xué)劃線棱鏡，它使激光束通過后可以最優(yōu)化地劃成光密度均勻、穩(wěn)定性好、直線性好的一條直線。鮑威爾棱鏡劃線優(yōu)于柱面透鏡的劃線模式，能消除高斯光束的中心熱點和褪色邊緣分布。鮑威爾劃線棱鏡雖然可以生成能量分布均勻的大角度激光一字線，但需要入射激光的光斑直徑較小。非球面柱透鏡和自由曲面透鏡均可以得到能量均勻分布的大發(fā)散角一字線，但生產(chǎn)成本高昂，不適合大批量生產(chǎn)。
[0003]比如中國專利號CN103701026A公開的“激光器及線狀激光器”，就是采用準(zhǔn)直透鏡組合鮑威爾劃線棱鏡作為光學(xué)系統(tǒng)，它通過兩片半導(dǎo)體激光器芯片發(fā)出的光互相疊加形成橢圓光斑，再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡組合鮑威爾劃線棱鏡的光學(xué)系統(tǒng)得到均勻性好、張角大的線光源。但是這種生成一字線光學(xué)系統(tǒng)在使用過程中，激光束的入射位置、光束直徑和能量分布均勻性均會對激光一字線生成效果產(chǎn)生較大影響，比如當(dāng)入射光斑變大時激光線的發(fā)散角也會相應(yīng)增加；激光入射位置偏離元器件光軸，激光線將變得不對稱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是對現(xiàn)有技術(shù)的進一步改進和發(fā)展，其目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種激光線擴散角度大、光強分布均勻、一字線擴散角與入射激光束的入射位置和光斑直徑無對應(yīng)關(guān)系、一字線光強分布對入射激光束的發(fā)散角變化不敏感、器件體積小、安裝精度要求低、結(jié)構(gòu)緊湊、批量生產(chǎn)成本低的一字線激光生成光學(xué)系統(tǒng)。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種一字線激光生成系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器
1、激光準(zhǔn)直透鏡2和二元微透鏡陣列3，其特征在于:半導(dǎo)體激光器I同軸一體粘連準(zhǔn)直透鏡2，二元微透鏡陣列3置于準(zhǔn)直透鏡2后端。半導(dǎo)體激光器I發(fā)出的激光經(jīng)過激光準(zhǔn)直透鏡2準(zhǔn)直后，入射到二元微透鏡陣列3，二元微透鏡陣列3以入射光軸為中心做旋轉(zhuǎn)運動生成張角大于72°的一字線激光。
[0006]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
本發(fā)明采用半導(dǎo)體激光器光束整形技術(shù)，利用激光準(zhǔn)直透鏡2對半導(dǎo)體激光器I發(fā)出的激光進行準(zhǔn)直擴束，再利用二元微透鏡陣列3對準(zhǔn)直光束進行光強勻化，使得最終生成的一字線激光擴散角度大、光強分布均勻。半導(dǎo)體激光器I發(fā)出的光束直徑大小、光斑位置與能量均勻性不影響最終生成的一字線激光的擴散角度和能量分布均勻性。二元微透鏡陣列3以入射光軸為中心旋轉(zhuǎn)可使激光線以入射光軸為中心做旋轉(zhuǎn)運動生成張角大于72°的一字線激光。由于二元微透鏡陣列3采用二元光學(xué)衍射技術(shù)，利用表面上的浮雕相位波帶結(jié)構(gòu)校正像差，具有高衍射效率，所以生成的一字線激光光強分布均勻，并且對入射激光束的發(fā)散角變化不敏感。由于二元微透鏡陣列3采用二元光學(xué)元件陣列化集成的方法，具有大視場、消反射和偏振等特性，所以生成的一字線激光擴散角度大，并且與入射激光束的入射位置和光斑直徑無對應(yīng)關(guān)系。
[0007]本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易于安裝，批量生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】
[0008]為了進一步說明而不是限制本發(fā)明的上述實現(xiàn)方式，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施范圍之中。所有這些構(gòu)思應(yīng)視為本技術(shù)所公開的內(nèi)容和本發(fā)明的保護范圍。
[0009]圖1是本發(fā)明一字線激光生成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明一字線激光生成系統(tǒng)原理示意圖。
[0011]圖中:1半導(dǎo)體激光器、2激光準(zhǔn)直透鏡、3 二元微透鏡陣列。
【具體實施方式】
[0012]參閱圖1。在以下描述的實施例中，一種一字線激光生成系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器
1、激光準(zhǔn)直透鏡2和二元微透鏡陣列3，其中:半導(dǎo)體激光器I與準(zhǔn)直透鏡2通過光學(xué)環(huán)氧樹脂膠粘接形成一體，二元微透鏡陣列3置于準(zhǔn)直透鏡2后端?！揪唧w實施方式】如下:首先將半導(dǎo)體激光器I出光面用光學(xué)環(huán)氧樹脂膠與激光準(zhǔn)直透鏡2入射面均勻粘接，其中激光準(zhǔn)直透鏡2入射面的直徑為4mm，膠層厚度在0.1mm?0.2mm之間，粘接后常溫放置兩天，等待膠干。然后利用封裝結(jié)構(gòu)將二元微透鏡陣列3水平置于激光準(zhǔn)直透鏡2后端，保證二元微透鏡陣列3端面與入射光軸垂直，其中二元微透鏡陣列3尺寸為8_X4mm。最后半導(dǎo)體激光器I出光，以入射光軸為中心，旋轉(zhuǎn)二元微透鏡陣列3，使激光線以入射光軸為中心作旋轉(zhuǎn)運動，待生成張角大于72°且光強均勻的一字線激光，固定二元微透鏡陣列3的封裝結(jié)構(gòu)。
[0013]參閱圖2。半導(dǎo)體激光器I發(fā)出具有特定發(fā)散角的激光束，發(fā)散光束經(jīng)過激光準(zhǔn)直透鏡2后變?yōu)闇?zhǔn)直光束，準(zhǔn)直光束入射到二元微透鏡陣列3。二元微透鏡陣列3由子口徑為2um?1.5mm的凹透鏡按矩形排布組成，集成度達800 X 600/cm2。二元微透鏡陣列3的單元透鏡臺階數(shù)為8，衍射效率達95 %。由于單元透鏡最大數(shù)值孔徑大于0.58，所以準(zhǔn)直光束經(jīng)過二元微透鏡陣列3的每一個單元透鏡后張角大于72°，當(dāng)所有準(zhǔn)直光束經(jīng)過矩形透鏡陣列后疊加，張角依舊大于72°。由于只有當(dāng)二元微透鏡陣列3的矩形排布方向與入射光軸垂直，才能滿足浮雕相位波帶結(jié)構(gòu)校正像差的條件使得出射光束強度分布均勻，所以最后二元微透鏡陣列3必須以入射光軸為中心做旋轉(zhuǎn)運動生成張角大于72°且光強均勻的一字線激光。
【主權(quán)項】
1.一種一字線激光生成系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器(I)、激光準(zhǔn)直透鏡(2)、二元微透鏡陣列(3)，其特征在于:半導(dǎo)體激光器(I)同軸一體粘連準(zhǔn)直透鏡(2)，二元微透鏡陣列(3)置于準(zhǔn)直透鏡(2)后端，半導(dǎo)體激光器(I)發(fā)出的激光經(jīng)過激光準(zhǔn)直透鏡(2)準(zhǔn)直后，入射到二元微透鏡陣列(3)，二元微透鏡陣列(3)以入射光軸為中心做旋轉(zhuǎn)運動生成張角大于72°的一字線激光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一字線激光生成系統(tǒng)，其特征在于:二元微透鏡陣列(3)由子口徑為2um?1.5mm的凹透鏡按矩形排布組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一字線激光生成系統(tǒng)，其特征在于:二元微透鏡陣列(3)的單元透鏡臺階數(shù)為8。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一字線激光生成系統(tǒng)，其特征在于:單元透鏡最大數(shù)值孔徑大于 0.58mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一字線激光生成系統(tǒng)，其特征在于:準(zhǔn)直光束經(jīng)過二元微透鏡陣列(3)的每一個單元透鏡后張角大于72°，當(dāng)所有準(zhǔn)直光束經(jīng)過矩形透鏡陣列后疊加，張角依舊大于72°。
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種生成大角度高均勻性激光線的光學(xué)系統(tǒng)，旨在提供一種能夠把半導(dǎo)體激光器光束轉(zhuǎn)換成均勻激光線的光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：半導(dǎo)體激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)過激光準(zhǔn)直透鏡(2)準(zhǔn)直后再經(jīng)過二元微透鏡陣列(3)得到均勻的一字線激光，張角大于72°。本發(fā)明具有激光線擴散角度大、光強分布均勻、一字線的發(fā)散角與光束入射位置和光斑直徑無對應(yīng)關(guān)系、入射激光束的發(fā)散角變化不敏感、器件體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝精度要求低、批量生產(chǎn)成本低的特點，在激光引信、工程測量定位、激光警告警戒等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】H01S3/101, H01S3/0941, G02B27/09
【公開號】CN105024267
【申請?zhí)枴緾N201510466223
【發(fā)明人】姜勇, 彭濤, 王楚
【申請人】西南技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年8月1日