一种汽车激光远光灯的光学结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车激光远光灯的光学结构，包括半导体激光器、激光耦合器、光纤合束器、传输光纤、光纤分束器、限束反光罩及准直透镜，所述半导体激光器发射的激光通过激光耦合器传输到光纤合束器，所述光纤合束器、传输光纤、光纤分束器依次连接，所述光纤分束器的另一端与限束反光罩连接，所述准直透镜与限束反光罩的另一端连接。本发明在相同功率情况下，在设计的照明区域内，可以得到更高的照度。
【专利说明】一种汽车激光远光灯的光学结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车远光灯，具体涉及一种汽车激光远光灯的光学结构。
【背景技术】
[0002]半导体激光器具有体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高、稳定性好等优点在激光通讯，光电检测，印刷制版等领域有着广泛的应用前景。自从大功率半导体激光器的研制成功，特别是连续大功率蓝光、橙光激光器研制成功，使得激光应用到日常照明成为了可能。其节能环保，亮度高，方向性好等优势，更是使得激光应用到汽车照明领域的前景一片光明。
[0003]目前汽车远光灯主要是用卤素灯，氙气灯以及LED灯，其中卤素灯、氙气灯是因为寿命以及能耗问题，必然会被固体光源所代替。而LED作为新兴的节能环保固体光源，是照明领域的宠儿，但是其也有其自身的问题，比如说，散热要求很高，电驱动要求严格，光衰以及色温的控制比较困难等等问题，限制着其推广和应用。在灯具上一般使用一定数量普通封装的LED，或者使用尺寸较大的COB封装的LED。如果用这些LED去设计汽车远光灯，技术要求很高，照明效果却跟上一代的卤素、氙气远光灯相比差别不大。因此，人们开始考虑用激光来设计远光灯。较为成熟的做法是用高功率蓝光激光打在透明介质上，透明介质产生一些非线性现象，使得激光波长得以一定程度的展宽[3]，然后激光经过橙黄滤光片，实现白光激光出射。这样得到的白光稳定性较好，但是需要的光机结构非常复杂、非常精密，加工装配起来比较困难。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种汽车激光远光灯的光学结构。
[0005]本发明采用如下技术方案:
[0006]一种汽车激光远光灯的光学结构，包括半导体激光器、激光耦合器、光纤合束器、传输光纤、光纤分束器、限束反光罩及准直透镜，所述半导体激光器发射的激光通过激光耦合器传输到光纤合束器，所述光纤合束器、传输光纤、光纤分束器依次连接，所述光纤分束器的另一端与限束反光罩连接，所述准直透镜与限束反光罩的另一端连接。
[0007]所述光纤分束器在每根光纤末端熔融形成凸面型的光纤微透镜。
[0008]所述限束反光罩是喇叭状，最大直径与准直透镜的口径相等。
[0009]所述凸面型的光纤微透镜的曲率半径为12.3um。
[0010]所述传输光纤长度大于等于2cm,直径为10um的石英光纤。
[0011]所述光纤合束要求注入的激光束整形为矩形光束，宽度保持激光器宽度lOOum，高度小于等于lOum。
[0012]本发明的有益效果:
[0013](I)本发明通过光纤合束的办法把大功率的蓝光激光、绿色激光、橙色激光以及红色激光混合获得白光光源，不改变出光面积容易可获得高亮度白光。满足远光灯照得更远照得更亮的要求；
[0014](2)本发明的高亮度发光面积小，约为10umX lOOum，准直效果好，在相同功率情况下，在设计的照明区域内，可以得到更高的照度；
[0015](3)本发明的专门设计有光线均匀化机构，在规定的照明区域内，与一般卤素灯和LED远光灯比，照度分布更加均匀。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图。
[0017]图中所示为:1-半导体激光器；2-光纤合束器；3-传输光纤；4-光纤分束器；5-限束反光罩；6_准直透镜；
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0019]实施例1
[0020]如图1所示，一种汽车激光远光灯的光学结构，包括半导体激光器1，光纤耦合器、光纤合束器2、传输光纤3、光纤分束器4、限束反光罩5及准直透镜6,所述半导体激光器I发出颜色可以是蓝光、绿光、橙光及红色光，半导体激光器I发射的激光通过激光耦合器后传输到光纤合束器2，所述光纤合束器2与传输光纤3的一端连接，其另一端与光纤分束器4 一端连接，所述光纤分束器4的另一端与限束反光罩5连接，所述准直透镜6与限束反光罩5的另一端连接。
[0021]所述光纤合束器2是多根光纤熔融拉锥成一根光纤，激光合束后的传输光纤3是纤芯直径为10um的石英光纤，对各波长的半导体激光束进行矫正整型，激光耦合器输出光斑形状1umX lOOum，经过光纤合束器后输出均匀的圆斑，传输光纤的长度大于等于2cm。
[0022]所述光纤分束器4是把直径为10um光纤内的光线，用一扎直径为1um的光纤引导出来，并在导出光纤的末端熔融形成凸面型的光纤微透镜，设计曲率半径为12.3um，作用是使得激光模式进一步破坏，得到均匀分布的激光，在实际操作中考虑到熔融而得到的曲面曲率往往容易过大，光线发散角也将大于设计值，所以加入一个喇叭状的限束反光罩，限束反光罩的内表面是光洁的金属铝，长度为准直透镜到光纤微透镜的距离，本实施例中，限束反光罩与准直透镜对接端的直径为30mm,与光纤分束器的连接端的限束反光罩的一端直径为1mm，限束反光罩的长度为40mm ;准直透镜的材料是透明亚克力，直径为30mm，有效焦距为71.1mm,曲率半径分别是43.1mm和_277mm。
[0023]实施例2
[0024]本实施例除下列特征外，其余特征与实施例1相同。
[0025]本实施例的注入光纤半导体激光束为6umX lOOum,准直透镜离光纤微透镜出射头距离为50mm，限束反光罩的长度也是50mm，准直透镜的有效焦距为91mm，曲率半径为52mm和-189mm。
[0026]本发明利用光纤合束法把多个波长的激光分别耦合到一根光纤里面，混合成白光，然后进行光纤分束，并在各分束光纤出射端，制作成凸面型的光纤微透镜，作为光能量分布的再分配机构，使得白光激光在规定的角度范围内均匀分布。利用这细小的光纤出射的白光激光作为光源，配上限制光束角度反光罩和一片单透镜进行光束准直构成激光远光灯。这样的激光远光灯结构，25米外的照度分布仍符合汽车远光灯的国家标准的要求。
[0027]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，包括半导体激光器、激光耦合器、光纤合束器、传输光纤、光纤分束器、限束反光罩及准直透镜，所述半导体激光器发射的激光通过激光耦合器传输到光纤合束器，所述光纤合束器、传输光纤、光纤分束器依次连接，所述光纤分束器的另一端与限束反光罩连接，所述准直透镜与限束反光罩的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述光纤分束器在每根光纤末端熔融形成凸面型的光纤微透镜。
3.根据权利要求1所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述限束反光罩是喇叭状，最大直径与准直透镜的口径相等。
4.根据权利要求2所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述凸面型的光纤微透镜的曲率半径为12.3um。
5.根据权利要求1所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述传输光纤长度大于等于2cm,直径为10um的石英光纤。
6.根据权利要求1所述的一种汽车激光远光灯的光学结构，其特征在于，所述光纤合束要求注入的激光束整形为矩形光束，宽度保持激光器宽度lOOum，高度小于等于lOum。
【文档编号】F21S8/10GK104075211SQ201410286219
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】邓云龙, 文尚胜 申请人:华南理工大学