[發明專利]基于VCSEL成像和同軸可視化設計的激光器

在審

• 申請號: 202110059453.1
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112382928A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 李陽
• 申請（專利權）人: 北京鐳科光電科技有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/022;H01S5/024
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產權代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦;王鵬麗

本發明公開了一種基于VCSEL成像和同軸可視化設計的激光器，包括設置于外殼中的VCSEL平面陣列光源、熱沉、成像透鏡、平面反射鏡；VCSEL平面陣列光源設置在熱沉上且用于發射出VCSEL激光；成像透鏡與VCSEL平面陣列光源的主光軸同軸設置；平面反射鏡與VCSEL平面陣列光源的主光軸成α角設置，以使激光發生偏折，并在偏折后的VCSEL激光的主光軸上形成實像；光學窗口設置在偏折后的VCSEL激光的像點位置；觀測位置，設置在平面反射鏡遠離成像透鏡的一側，與偏折后的激光的光心軸同軸設置。上述激光器，利用成像原理對VCSEL激光的傳輸過程進行控制，通過在成像透鏡后方設置平面反射鏡，使得VCSEL激光發生偏折，從而在平面反射鏡遠離實像像點的一側形成了一個觀測位置，實現同軸觀測。

技術領域

本發明涉及一種基于VCSEL成像和同軸可視化設計的激光器。

背景技術

激光在工業激光加工領域和醫療激光領域具有廣泛的用途。在利用激光進行作業的過程中，尤其是使用激光進行醫學治療時，需要設置CCD相機來進行視場觀測和輔助視覺定位，以便于觀察和調整激光。

目前，視場觀測和視覺定位設備通常與激光治療儀手具分開設置，成像光線與激光光束不同軸，無法對治療的視場進行直接的觀察，并且，在激光的控制方面，需要進行復雜的坐標轉換。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于VCSEL成像和同軸可視化設計的激光器。

為了實現上述技術目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于VCSEL成像和同軸可視化設計的激光器，包括：

外殼，限定中空的容納腔；

VCSEL平面陣列光源和熱沉，設置于外殼中，VCSEL平面陣列光源設置在熱沉上且用于發射出VCSEL激光；

成像透鏡，設置于外殼中，且成像透鏡與VCSEL平面陣列光源的主光軸同軸設置，用于對VCSEL激光進行成像；VCSEL平面陣列光源和成像透鏡之間的距離大于成像透鏡的焦距；

平面反射鏡，設置于外殼中；平面反射鏡位于成像透鏡的后方并與VCSEL平面陣列光源的主光軸成α角設置，以使經過成像透鏡的激光發生偏折，并在偏折后的VCSEL激光的主光軸上形成實像，0°α90°；所述平面反射鏡用于對VCSEL激光進行全反射并允許其他波長光線透過；

光學窗口，設置在外殼上，并設置在偏折后的VCSEL激光的實像像點位置；

觀測位置，設置在平面反射鏡遠離成像透鏡和光學窗口的一側，所述觀測位置與偏折后的VCSEL激光的光心軸同軸設置。

其中較優地，VCSEL平面陣列光源和成像透鏡之間的距離c，成像透鏡和平面反射鏡之間的距離a，以及平面反射鏡與光學窗口之間的距離b，滿足以下公式：1/(a+b)+1/c=1/f；

其中，f表示成像透鏡的焦距。

其中較優地，所述成像透鏡的直徑D應滿足以下公式：D≥m+2c×tan(θ/2)；其中，m為VCSEL平面陣列光源的光斑直徑，θ為VCSEL平面陣列光源的發散角全角。

其中較優地，所述成像透鏡是雙凸透鏡。

其中較優地，所述平面反射鏡面向所述成像透鏡的一側表面設置有用于對VCSEL激光進行反射的高反膜。

其中較優地，所述平面反射鏡和所述VCSEL平面陣列光源的主光軸成45度角設置。

其中較優地，所述觀測位置設置有CCD成像設備。

其中較優地，所述觀測位置設置有觀測窗口，或者所述觀測位置設置有觀測窗口和放大鏡的組合。