[發明專利]用于對半導體激光光束整形的勻光異形透鏡、勻光激光光源及光學系統

在審

• 申請號: 201310058664.9
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103176226A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 孫建華;盧長信;張哲子;楊英姿
• 申請（專利權）人: 西安華科光電有限公司
• 主分類號: G02B3/02
• 分類號: G02B3/02;G02B3/06;G02B27/09;G02B27/30;G02B7/04;G02B26/10;G02B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種激光光學，尤其涉及一種用于對半導體激光光束整形的勻光異形透鏡、勻光激光光源及光學系統。?

背景技術

目前，半導體激光器LD作為光源所輸出的光束，其截面光斑在水平和豎直兩個方向上形成不同發散角，即水平方向上的水平發散角θ∥和垂直方向上的垂直發散角θ⊥，在使用時通常只是截取中心光斑，光能量損耗比較大。由于半導體激光呈高斯曲線分布，經過一般光學準直或擴束，其光斑光能量分布不均勻，影響了對半導體激光勻光場要求的領域的應用，尤其是光電檢測等產品對勻光場的要求。?

針對現有半導體激光光源，通常采用通用球面透鏡或透鏡組進行光學處理，其缺陷在于：1）普通球面透鏡對半導體激光光源的處理，用于擴束，其光場勻均性差；用于準直，點光源成像質量只適用于一般標識性應用產品，達不到精密測量類儀器的應用要求。2）為了達到一定的成像效果，采用多片球面透鏡組合使用，不僅光功率損耗比較大，而且難于消除像差。3）傳統的球面玻璃鏡片雖易于批量加工，但加工工序長，如粗磨、細磨、拋光等，工序多、材料多，成本高，且組裝積累誤差大，產品質量穩定性也較差。?

發明內容

本發明的目的一是調整半導體激光器LD的輸出激光光束的發散角（即對其輸出激光的光斑進行整形，這里的光斑是指激光的截面形狀，也可以理解為激光束的投影），使其發散角接近一致，為后續光學處理提供一個較高質量的激光光源，并提高光能量的利用率。?

目的二是提供具有勻光和消象差性能的激光光源或模組。?

目的三是提供具有勻光和消象差性能的光路系統。?

為達到上述目的，本發明提供了一種用于對半導體激光光束整形的勻光異形透鏡，包括具有相對設置的接收所述激光射入的入射面和該激光射出的出射面，其特殊之處在于，所述入射面是半柱形曲面，出射面為非球面；且該非球面的母線兩端距離大于所述半柱形曲面母線的兩端距離，以確保經所述入射面射入的激光全部入射到所述出射面上。?

上述入射面為向外拱起的凸面，所述出射面為向內凹陷的凹面。?

上述入射面為向外拱起的凸面，所述出射面為向外拱起的凸面。?

上述入射面為向內凹陷的凹面，所述出射面為向內凹陷的凹面。?

上述入射面為向內凹陷的凹面，所述出射面為向外拱起的凸面。?

上述的勻光異形透鏡，由第一透鏡和第二透鏡組合而成，該第一透鏡具有半柱形曲面和與該半柱形曲面相對的第一平面；該第二透鏡具有非球面和與該非球面相對的第二平面，該第一平面與第二平面相對設置，該半柱形曲面與該非球面分別構成所述入射面和出射面。?

上述第一透鏡和第二透鏡分別包含一相對的平面。?

上述相對的平面彼此粘合在一起或間距不超過50mm。?

一種含有上述的勻光異形透鏡的勻光激光光源，包括透鏡座、設置在透鏡座內一端的固定用于產生激光的半導體激光器LD芯片的激光器座，其特殊之處在于，所述勻光異形透鏡設置在所述半導體激光器LD芯片的光軸上，其入射面與該半導體激光器LD芯片的激光輸出面之間的間距在0～100mm范圍內，該入射面的半柱形曲面的柱形直徑在0.005～10mm內，入射面的軸線與所述半導體激光器LD芯片的出射激光的水平截面或垂直截面垂直。?

一種含有上述的勻光激光光源的激光擴束光路系統，包括置于激光光源與透鏡或透鏡組之間的擴束透鏡或擴束透鏡組，其特殊之處在于，所述激光光源是所述勻光激光光源；所述擴束透鏡是球面或非球面擴束透鏡；所述擴束透鏡組是球面或非球面擴束透鏡組。?

一種含有上述的勻光激光光源的激光準直光路系統，包括激光光源和設置在該激光光源的出射光路上的準直透鏡或準直透鏡組，其特殊之處在于，所述激光光源是所述勻光激光光源，所述準直透鏡是球面或非球面準直透鏡；所述準直透鏡組是球面或非球面準直透鏡組。?

一種含有上述的勻光激光光源的調焦式激光擴束模組，包括擴束模組殼體、設置在擴束模組殼體內的激光光源、滑座與變焦擴束透鏡、勻光準直透鏡，激光光源設置在滑座上，勻光準直透鏡設置在擴束模組殼體的出光孔處，變焦擴束透鏡設置在激光光源與勻光準直透鏡之間，該擴束模組殼體的一側設置有調焦輪，該調焦輪通過設置在滑座外的滑銷與該滑座通過齒輪嚙合，其特殊之處在于，所述激光光源是勻光激光光源，所述變焦擴束透鏡為球面或非球面透鏡；所述勻光準直透鏡為球面或非球面的單透鏡、膠合透鏡或透鏡組。?