专利名称：二极管激光器阵列光束整形微透镜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于激光技术领域的附属部件，特别涉及一种用于二极管激光器阵列的光束整形微透镜阵列。
背景技术：
二极管激光器具有体积小、重量轻、使用寿命长的特点，广泛应用于军事、医疗和工业生产。二极管激光器可制成大功率激光二极管阵列，该阵列的发光单元在相互垂直的两个方向上具有差异较大的发散角，也就是通常所说的快轴和慢轴方向，激光二极管沿慢轴方向并列设置形成阵列，快轴发散角度大于慢轴发散角度。会使发光单元所发出的光具有像散和较严重的不对称，影响该激光二极管阵列的应用。因而，为了克服上述缺陷，保证该阵列输出光束的质量，需要对光束进行整形，以获得对称的光斑。较为普遍的整形结构是采用透镜进行整形。单一形状的透镜只能满足一个方向上的整形；虽然出现了在两个方向上对快轴和慢轴同时压缩的装置，但无论从设计和加工，还是安装过程均较复杂，并会出现误差等等，影响激光器的后续使用。中国专利申请200510105682. 3公开了一种整形微透镜阵列，在一块基片上相背设置快轴压缩和慢轴压缩两组透镜；结构简单，有针对性的对快轴和慢轴同时进行整形压缩，具有设计简单、减小安装误差并且效率较高。但是，上述阵列中的快轴压缩透镜和慢轴压缩透镜一体固定设置，而不同的激光二极管阵列的发光参数是不同的，因而上述透镜阵列对于不同的二极管阵列并不能通用， 否则会影响到整形效果；在对光束质量要求较高的场合，则无法满足要求。只能生产出与二极管阵列相对应的透镜阵列，降低工作效率，浪费成本。较为重要的是，发光单元的光经过快轴和慢轴整形后必须经过聚焦才能进入光纤传输使用。实践中则通过另外设置的聚光透镜进行聚光。而对于微透镜来说，聚光透镜的设置往往不能保证较好的调整精度，并且需要另外的固定措施，致使结构较为复杂。因此，需要一种透镜阵列，对于不同的二极管阵列具有较好的通用性，可根据发散角的不同调节慢轴压缩透镜和快轴压缩透镜，而不需更换标准透镜阵列，同时，利用简单的结构实现聚光，使用简单方便，提高工作效率，降低成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，对于不同的二极管阵列具有较好的通用性，可根据发散角的不同调节慢轴压缩透镜和快轴压缩透镜，而不需更换标准透镜阵列，同时，利用简单的结构实现聚光，使用简单方便，提高工作效率，降低成本。本发明的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，包括沿光束方向依次设置的用于压缩二极管激光器阵列快轴光束的柱状快轴透镜、用于压缩二极管激光器阵列慢轴光束的柱状慢轴透镜阵列和用于聚光的聚光透镜，所述柱状慢轴透镜阵列和聚光透镜一体成形形成整体透镜；所述柱状快轴透镜与整体透镜之间分体设置。进一步，所述柱状快轴透镜和整体透镜设置于调节装置上，所述调节装置包括微型支架和整体透镜座，所述柱状快轴透镜固定设置于微型支架，整体透镜固定设置于整体透镜座，所述整体透镜座以沿光束方向位置可调的方式设置于微型支架；进一步，所述整体透镜座以沿慢轴方向位置可调的方式设置于微型支架；进一步，所述微型支架上沿光束方向可滑动的方式单自由度设置有微型托板，所述整体透镜座沿慢轴方向可滑动的方式单自由度设置于微型托板；进一步，还包括驱动装置，所述驱动装置包括精密丝杠机构I和精密丝杠机构II， 所述精密丝杠驱动机构I的丝杠平行于二极管激光器光束且与微型支架以可绕自身轴线转动的方式单自由度配合，微型托板设有与精密丝杠驱动机构I的丝杠配合的贯通内螺纹 I ；所述精密丝杠驱动机构II的丝杠平行于二极管激光器慢轴方向且与微型托板以可绕自身轴线转动的方式单自由度配合，微型支架设有与精密丝杠驱动机构II的丝杠配合的贯通内螺纹II ；进一步，所述微型支架与微型托板之间通过燕尾槽滑块结构I配合，燕尾槽滑块结构I包括沿光束方向设置于微型支架的燕尾槽I和设置于微型托板上与燕尾槽配合的条形滑块I ；微型托板与整体透镜座之间采用燕尾槽滑块结构II配合，燕尾槽滑块结构II包括沿慢轴方向设置于微型托板的燕尾槽II和设置于整体透镜座上与燕尾槽配合的条形滑块II ；进一步，所述燕尾槽滑块结构I为两组分列于精密丝杠驱动机构I的丝杠径向两侧；进一步，所述柱状快轴透镜长度大于二极管激光器阵列发光单元慢轴方向长度总和，柱状慢轴透镜阵列的透镜长度大于二极管激光器阵列发光单元快轴方向长度。本发明的有益效果本发明的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，采用柱状快轴透镜、柱状慢轴透镜阵列和聚光透镜组成的整形系统，并且利用距离不影响平行光传播的传播原理，将柱状慢轴透镜阵列和聚光透镜一体成形形成整体透镜，结构紧凑，并且避免调试和安装程序；由于激光器本身在快慢轴上的发散并不确定，因而将柱状快轴透镜与整体透镜之间分体设置，已达到间距可调的目的，使用时，可根据发散角的大小调节快轴光束压缩透镜和整体透镜之间的距离，保证能够较好质量的对光束进行整形，以满足高精度、 高质量的要求；增强整型装置对于不同的二极管阵列的通用性，针对不同的发光条不需更换标准透镜阵列，使用简单方便，提高工作效率，降低成本。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图1为本发明的透镜排列示意图；图2为图1沿A向视图；图3为本发明微调结构示意图；图4为图3沿A-A向剖视图。
具体实施方式
图1为本发明的透镜排列示意图，图2为图1沿A向视图，图3为本发明微调结构示意图，图4为图3沿A-A向剖视图，如图所示本实施例的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，包括沿光束方向依次设置的用于压缩二极管激光器阵列快轴光束的柱状快轴透镜1、用于压缩二极管激光器阵列慢轴光束的柱状慢轴透镜阵列10和用于聚光的聚光透镜 12，所述柱状慢轴透镜阵列10和聚光透镜12 —体成形形成整体透镜；所述柱状快轴透镜1 与整体透镜之间分体设置；柱状慢轴透镜阵列10所含柱状透镜之间的间距与二极管激光器阵列所含发光区之间间距相同，柱状透镜个数不少于发光区个数。本实施例中，所述柱状快轴透镜1和柱状慢轴透镜10设置于调节装置上，所述调节装置包括微型支架5和整体透镜座9，所述柱状快轴透镜1固定设置于微型支架5，可采用现有技术的固定设置方式，包括可拆卸式或者焊接或者镶嵌等方式；柱状慢轴透镜10固定设置于整体透镜座9，同样可以采用现有技术的任何设置方式，包括可拆卸式或者焊接或者镶嵌等方式；所述整体透镜座9以沿光束方向位置可调的方式设置于微型支架5 ；采用成形的支架结构，保证装置调节后的整体强度，利于进行调解，并可根据情况进行整体的移动，保证其紧凑性。本实施例中，所述整体透镜座9以沿慢轴方向位置可调的方式设置于微型支架； 能够实现在慢轴方向调整位置，以更好的实现对慢轴光束的压缩。本实施例中，所述微型支架5上沿光束方向可滑动的方式单自由度设置有微型托板7，所述整体透镜座9沿慢轴方向可滑动的方式单自由度设置于微型托板7 ；两个方向均采用单自由度的方式设置，利于调整并保持刚度，从而保证透镜阵列的整形精度。本实施例中，还包括驱动装置，所述驱动装置包括精密丝杠机构I和精密丝杠机构II，所述精密丝杠驱动机构I的丝杠6平行于二极管激光器光束且与微型支架5以可绕自身轴线转动的方式单自由度配合，可采用现有技术中的丝杠单自由度设置方式，将螺杆沿轴向固定；微型托板7设有与精密丝杠驱动机构I的丝杠6配合的贯通内螺纹I ；所述精密丝杠驱动机构II的丝杠平行于二极管激光器慢轴方向且与微型托板以可绕自身轴线转动的方式单自由度配合，微型支架5设有与精密丝杠驱动机构II的丝杠11配合的贯通内螺纹II ；精密丝杠机构是指丝杠和螺母均采用细牙制成，并且具有极小的配合间隙，螺纹表面具有极高的加工精度，例如天文望远镜调节所采用的螺纹，能够较好的进行精度调解， 且较好的限制各个方向的自由度，保证高精度、高质量的进行光束整形；采用贯通螺纹孔与丝杠配合，增加配合长度，保持机构调节时的稳定性和高精度。本实施例中，所述微型支架5与微型托板7之间通过燕尾槽滑块结构I配合，燕尾槽滑块结构I包括沿光束方向设置于微型支架的燕尾槽I 4和设置于微型托板7上与燕尾槽配合的条形滑块12 ；微型托板7与整体透镜座9之间采用燕尾槽滑块结构II配合，燕尾槽滑块结构II包括沿慢轴方向设置于微型托板的燕尾槽Π8和设置于整体透镜座上与燕尾槽配合的条形滑块1112 ；采用条形滑块结构，能够增加长度方向的配合面积，利于限制横向的自由度，同时，能够保持较长时间不被磨损，从而保证配合精度，利于高精度调节。本实施例中，所述燕尾槽滑块结构I为两组分列于精密丝杠驱动机构I的丝杠6 径向两侧；保持调整间距是的平衡性，利于高精度调整。本实施例中，所述柱状快轴透镜1长度大于二极管激光器发光单元慢轴方向长度总和，柱状慢轴透镜10长度大于二极管激光器发光单元快轴方向长度；避免造成光的损失。 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种二极管激光器阵列光束整形聚光微透镜系统，其特征在于包括沿光束方向依次设置的用于压缩二极管激光器阵列快轴光束的柱状快轴透镜、用于压缩二极管激光器阵列慢轴光束的柱状慢轴透镜阵列和用于聚光的聚光透镜，所述柱状慢轴透镜阵列和聚光透镜一体成形形成整体透镜；所述柱状快轴透镜与整体透镜之间分体设置。
2.根据权利要求1所述的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，其特征在于所述柱状快轴透镜和整体透镜设置于调节装置上，所述调节装置包括微型支架和整体透镜座， 所述柱状快轴透镜固定设置于微型支架，整体透镜固定设置于整体透镜座，所述整体透镜座以沿光束方向位置可调的方式设置于微型支架。
3.根据权利要求2所述的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，其特征在于所述整体透镜座以沿慢轴方向位置可调的方式设置于微型支架。
4.根据权利要求3所述的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，其特征在于所述微型支架上沿光束方向可滑动的方式单自由度设置有微型托板，所述整体透镜座沿慢轴方向可滑动的方式单自由度设置于微型托板。
5.根据权利要求4所述的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，其特征在于还包括驱动装置，所述驱动装置包括精密丝杠机构I和精密丝杠机构II，所述精密丝杠驱动机构I的丝杠平行于二极管激光器阵列光束且与微型支架以可绕自身轴线转动的方式单自由度配合，微型托板设有与精密丝杠驱动机构I的丝杠配合的贯通内螺纹I ；所述精密丝杠驱动机构II的丝杠平行于二极管激光器慢轴方向且与微型托板以可绕自身轴线转动的方式单自由度配合，微型支架设有与精密丝杠驱动机构II的丝杠配合的贯通内螺纹II。
6.根据权利要求5所述的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，其特征在于所述微型支架与微型托板之间通过燕尾槽滑块结构I配合，燕尾槽滑块结构I包括沿光束方向设置于微型支架的燕尾槽I和设置于微型托板上与燕尾槽配合的条形滑块I ；微型托板与整体透镜座之间采用燕尾槽滑块结构II配合，燕尾槽滑块结构II包括沿慢轴方向设置于微型托板的燕尾槽II和设置于整体透镜座上与燕尾槽配合的条形滑块II。
7.根据权利要求6所述的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，其特征在于所述燕尾槽滑块结构I为两组分列于精密丝杠驱动机构I的丝杠径向两侧。
8.根据权利要求7所述的二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，其特征在于所述柱状快轴透镜长度大于二极管激光器阵列发光单元慢轴方向长度总和，柱状慢轴透镜阵列的透镜长度大于二极管激光器发光单元快轴方向长度。
全文摘要
本发明公开了一种二极管激光器阵列光束整形微透镜系统，包括沿光束方向依次设置的用于压缩二极管激光器快轴光束的柱状快轴透镜、用于压缩二极管激光器慢轴光束的柱状慢轴透镜阵列和用于聚光的聚光透镜，柱状慢轴透镜阵列和聚光透镜一体成形形成整体透镜；柱状快轴透镜与整体透镜之间分体设置；本发明将柱状慢轴透镜阵列和聚光透镜一体成形形成整体透镜，结构紧凑，并且避免调试和安装程序；使用时，可根据发散角的大小调节快轴光束压缩透镜和整体透镜之间的距离，保证能够较好质量的对光束进行整形，以满足高精度、高质量的要求；增强整型装置对于不同的二极管阵列的通用性，针对不同的发光条不需更换标准透镜阵列，使用简单方便，提高工作效率。
文档编号G02B7/02GK102331625SQ201110278170
公开日2012年1月25日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者戴特力, 梁一平, 范嗣强 申请人:重庆师范大学