一种立体阶梯镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光技术领域，特别涉及一种可对激光光束在两个维度实现整形压缩的立体阶梯镜。
【背景技术】
[0002]激光显示技术具有大色域、低能耗、高寿命等特点，并开始在电视、微型投影、商用和娱乐系统中应用。激光光源的红光和蓝光部分主要由半导体激光器来实现。但由于半导体激光器的光功率密度不够，在需要高光功率密度的应用场合要对半导体激光器输出光进行光束压缩。光束压缩可以通过阶梯镜实现。现有的技术主要是运用二维阶梯镜，只能在一个方向对光束进行压缩，如图1所示，激光光源SI和S2由于自身体积的问题，出射光线LI和L2间隔较大，经过二维阶梯镜M的反射之后得到的反射光线Rl和R2的间隔明显减小，光束得到压缩。
[0003]—般多个光源的入射激光束通过二维阶梯镜得到的压缩光束呈长条状(光斑);但在许多应用场合，需要压缩得到方形光束。如光束耦合到光纤时，由于光束在一个方向的长度太长，所以不容易耦合，而同样功率的方形光束更容易耦合；又如在激光加工时，用透镜聚焦长条状光束，会出现聚焦点不够小的问题，导致功率密度不够高，若使用方形光束则比较容易将光功率集中在一个区域内。如图2所示，现有的形成方形光束的技术是用常用的二维阶梯镜配合光束整形装置实现的，将二维阶梯镜出射的长条形入射光束从光束整形装置的一个面入射，在内部进行转换后，从另一个面出射，形成方形出射光束。但这种方法使激光功率受到限制，在某些大功率激光应用场合显得非常不足。如何简单有效的进行光束压缩并得到方形光束成为一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种立体阶梯镜作为光束压缩装置，可同时压缩多组激光器出射的激光束，既保证激光功率又简单高效的得到方形激光束。
[0005]本实用新型的技术方案为:
[0006]—种立体阶梯镜，包括阶梯镜层，所述阶梯镜层为二维阶梯镜，每个阶梯镜层包含多级台阶，每级台阶包括台面与台壁，所述台面连接并支撑相邻两级台阶的台壁；每个所述台壁对应一束入射激光，台壁作为反射面；台壁方向根据其对应入射激光的入射方向确定，设置台壁方向使同一阶梯镜层内入射激光经台壁反射后的出射光路均相互平行且形成一出射光平面，出射光束光斑呈长条状；所述立体阶梯镜由多个所述阶梯镜层沿与自身出射光平面垂直的方向顺序组合构成，使组合后的所有的阶梯镜层的出射光均保持同向且出射光平面均保持相互平行；相邻阶梯镜层的台阶所在位置相互错开，可允许激光光源具有更大的间距。
[0007]优选的，所述立体阶梯镜中的所有台阶在同侧顺序分布或在两侧镜像对称分布。立体阶梯镜多级采用两侧对称分布的结构是单侧分布台阶的简单扩展。
[0008]优选的，同一阶梯镜层中的各级台面相互平行。
[0009]进一步优选的，不同阶梯镜层中的台面均相互平行。
[0010]进一步优选的，不同阶梯镜层中位于同侧的各级台壁均相互平行。
[0011]进一步优选的，所述立体阶梯镜同侧的多束入射激光入射方向均相同并垂直于台面，设置台壁方向使其与对应入射激光束的入射方向成45°角。
[0012]本实用新型提供了一种能在两个维度对激光束进行压缩的光束压缩装置，可以方便的提供大功率方形激光束，具有结构简单、使用方便、空间利用率高、光束压缩效果好的优点。
【附图说明】
[0013]图1为现有技术阶梯镜压缩激光束的原理示意图；
[0014]图2为现有技术压缩得到方形光束的原理示意图；
[0015]图3为本实用新型立体阶梯镜立体结构示意图；
[0016]图4为本实用新型立体阶梯镜工作原理示意图。
[0017]其中:
[0018]1:立体阶梯镜；1-1:第一阶梯镜层；1_2:第二阶梯镜层；P1、P2:出射光平面；2-1、2-2、2-3:激光光源；3-1:第一光源平台；3_2:第二光源平台；A1、A2、A3:入射光束；B1、B2、B3:出射光束；a:台阶；a_l:台面；a_2:台壁；
[0019]M:二维阶梯镜；S1、S2:激光光源；L1、L2:出射光线；R1、R2:反射光线；
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图通过实施例对本实用新型做进一步说明，以便更好地理解本实用新型。
[0021]如图3所示是本实施例立体阶梯镜立体结构。立体阶梯镜I由两层构成，分别是第一阶梯镜层1-1和第二阶梯镜层1-2 ;所述阶梯镜层为二维阶梯镜，每个阶梯镜层包含多级台阶，本实施例立体阶梯镜I中的所有台阶两侧呈镜像对称分布，相邻阶梯镜层的台阶所在位置相互错开；每级台阶a包括台面a-Ι与台壁a-2，所述台面连接并支撑相邻两级台阶的台壁，本实施例立体阶梯镜I中的所有台面均相互平行；每个所述台壁对应一束入射激光，台壁为反射面，立体阶梯镜I中位于同侧的各级台壁均相互平行；同侧的多束入射激光入射方向均相同并垂直于台面，设置台壁方向使其与对应入射激光束的入射方向成45 °角，反射后的出射光束均与台面平行。
[0022]激光光源放置于光源平台上，第一光源平台3-1对应第一阶梯镜层1-1，第二光源平台3-2对应第二阶梯镜层1-2 ;以激光光源2-1和激光光源2-3为例，激光光源2_1放置于较低第一光源平台3-1上，其出射的入射光束Al入射第一阶梯镜层1-1的反射面(台壁)上，反射后为出射光束BI ;激光光源2-3放置于较高的第二光源平台3-2，其出射的入射光束A3入射第二阶梯镜层1-2的反射面(台壁)上，反射后的出射光束B3属于出射光平面P2 ;同时，激光光源2-1和激光光源2-2出射的入射光束Al和A2都由第一阶梯镜层1-1所反射，其出射光束BI和B2均属于出射光平面P1，出射光平面Pl和P2平行；如图4所不，出射光束BI和B3在图中从垂直于纸面方向看是重合的，而出射光束BI和B2的间隔要明显小于入射光束Al和A2的间隔。
[0023]根据上述原理，相比于图1中的二维阶梯镜结构，图3立体阶梯镜中的第二阶梯镜层1-2使第一阶梯镜层1-1出射的长条状激光束在垂直于出射光平面Pl的方向扩展，所得到的压缩光束更接近于方形。根据实际的情况，立体阶梯镜还可以设置更多阶梯镜层。
[0024]应理解，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本实用新型的内容并据以实施，并非【具体实施方式】的穷举，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种立体阶梯镜，包括阶梯镜层，所述阶梯镜层为二维阶梯镜，每个阶梯镜层包含多级台阶，每级台阶包括台面与台壁，所述台面连接并支撑相邻两级台阶的台壁；每个所述台壁对应一束入射激光，台壁为反射面；台壁方向根据其对应入射激光的入射方向确定，设置台壁方向使同一阶梯镜层内入射激光经台壁反射后的出射光路均相互平行且形成一出射光平面，出射光束光斑呈长条状；其特征在于: 所述立体阶梯镜由多个所述阶梯镜层沿与自身出射光平面垂直的方向顺序组合构成，使组合后的所有的阶梯镜层的出射光均保持同向且出射光平面均保持相互平行；相邻阶梯镜层的台阶所在位置相互错开。2.根据权利要求1所述的立体阶梯镜，其特征在于:所述立体阶梯镜中的所有台阶在同侧顺序分布或在两侧镜像对称分布。3.根据权利要求1或2所述的立体阶梯镜，其特征在于:同一阶梯镜层中的各级台面相互平行。4.根据权利要求3所述的立体阶梯镜，其特征在于:不同阶梯镜层中的台面均相互平行。5.根据权利要求4所述的立体阶梯镜，其特征在于:不同阶梯镜层中位于同侧的各级台壁均相互平行。6.根据权利要求5所述的立体阶梯镜，其特征在于:所述立体阶梯镜同侧的多束入射激光入射方向均相同并垂直于台面，设置台壁方向使其与对应入射激光束的入射方向成45。角。
【专利摘要】本实用新型涉及激光技术领域，具体涉及一种立体阶梯镜，由多层阶梯镜层组成，所述阶梯镜层为二维阶梯镜，每个阶梯镜层包含多级台阶，台阶的台壁为反射面，设置台壁方向使同一阶梯镜层内入射激光经台壁反射后的出射光路均相互平行且形成一出射光平面，单一阶梯镜层的出射光束光斑呈长条状；将多个阶梯镜层沿与自身出射光平面垂直的方向顺序组合构成立体阶梯镜，使组合后的所有的阶梯镜层的出射光均保持同向且出射光平面均保持相互平行；多层阶梯镜层使长条状出射光束扩展成方形。本实用新型所述的立体阶梯镜，具有结构简单、使用方便、空间利用率高、光束压缩效果好等优点。
【IPC分类】G02B27/09
【公开号】CN204807813
【申请号】CN201520419687
【发明人】王欢, 陈昱, 闫国枫
【申请人】南京先进激光技术研究院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月17日