一种阵列式激光光源模组的制作方法

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种阵列式激光光源模组。

背景技术：

投影设备广泛用于家庭、商业、教育以及广告等各种应用场景。传统投影设备主要采用卤素灯和led等作为投影显示光源，这些光源在寿命或者亮度方面都有很大的不足，很难满足越来越高的投影使用需求。目前业界广泛采用半导体激光二极管作为投影光源，半导体激光光源不仅体积小、亮度高、方向性和单色性好，且可靠性和寿命都远远高于传统投影光源。

但目前受到半导体工艺水平和材料特性的限制，单颗半导体激光二极管输出光功率较低，并不能满足投影领域的亮度需求。业界普遍做法是将多颗半导体激光二极管集成到一个模块上，集中多颗半导体激光二极管光束以达到投影亮度需求，最常见的便是阵列式排布封装。但受到半导体激光二极管散热限制，集成封装不能密度太高，导致激光源模块较大，输出光斑间隙也较大，如果采用多个模块提高亮度，又会导致整个投影光源模组过大，不利于后期整机设计等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种阵列式激光光源模组，实现三路激光光束耦合，解决传统光源模组激光能量密度较小的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种阵列式激光光源模组，包括第一光源阵列、第二光源阵列、第三光源阵列、光束耦合装置和聚光透镜；第一光源阵列和第二光源阵列在空间上呈对向分布，且分别放置于光束耦合装置上方和下方，第三光源阵列放置于光束耦合装置右侧；光束耦合装置用于将三个光源阵列的光束偶合成一个平行光束；聚光透镜放置于光束耦合装置左侧，用于将偶合之后的平行光束汇聚压缩。

进一步的，光束耦合装置为一楔形金属基底，楔形两斜面呈台阶形态，台阶与台阶之间为斜面b连接，斜面b与水平面的夹角为45度，斜面b上安装有条形平面镜，楔形金属基底的底面上有阵列分布的通孔，通孔贯穿整个金属基底，从楔形斜面穿出；

所述条形平面镜包含反射区和透射区，透射区的位置与所述通孔的位置对应，反射区被透射区间隔分开；反射区朝向聚光透镜的一面间隔镀有与激光波长相匹配的反射膜，透射区朝向第三光源阵列的一面镀有与激光波长相匹配的高透射膜。

进一步的，所述通孔阵列形态与第三光源阵列中的半导体激光二极管阵列形态一致；所述楔形金属基底上斜面处的反射区与第一光源阵列的半导体激光二极管一一对应；所述楔形金属基底下斜面处的反射区与第二光源阵列的半导体激光二极管一一对应。

进一步的，第一光源阵列、第二光源阵列、第三光源阵列均由若干半导体激光二极管在空间上呈阵列排布集成而成，每颗半导体激光二极管光束出射方向上均设置一颗微准直透镜，微准直透镜使激光二极管发出的激光准直形成近似的平行光。

本发明的有益效果是：本发明在不改变阵列形态的同时，通过增加光束耦合装置，并在原激光二极管阵列的间隙之间插入一组激光二极管阵列，使光源模块输出能量密度大大提高，使增加光源所增加的体积大大减小，利于后期产品开发。

附图说明

图1为本发明激光光源模组结构示意图；

图2为本发明光源阵列示意图；

图3为本发明光束耦合装置示意图；

图4为本发明楔形金属基底示意图；

图5为本发明楔形金属基底剖面视图；

图6为本发明楔形金属基底侧视图。

图中编号：100为聚光透镜，200为第一光源阵列，300为第二光源阵列，400为第三光源阵列，501为楔形金属基底，502为条形平面镜，201为阵列微准直透镜，202为阵列半导体激光二极管，503为楔形金属基底上透射光孔，s1为反射区，s2为透射区。

具体实施方式

实施例提供一种阵列式激光光源模组，包括第一光源阵列200、第二光源阵列300、第三光源阵列400、光束耦合装置和聚光透镜100；光束耦合装置为一楔形金属基底501，用于将第一光源阵列200、第二光源阵列300、第三光源阵列400的光束偶合成一个平行光束。

如图1所示，在空间上，第一光源阵列200和第二光源阵列300分别位于楔形金属基底501两斜面上方和下方，第三光源阵列400位于楔形金属基底501右侧。楔形金属基底501台阶斜面上放置有条形平面反射镜502。第一光源阵列200和第二光源阵列300发出的激光光束经过平面反射镜502反射后垂直于原光束射出。第三光源阵列400发出的激光光束从楔形金属基底501上的透射光孔503射出，与第一光源阵列200和第二光源阵列300经过条形平面镜502反射的光束汇合向同一方向射出，聚光透镜100将三个光源阵列发出的激光光束汇聚压缩形成较小光斑。

上述第一光源阵列200，第二光源阵列300，第三光源阵列400的阵列分布形式相同。以第一光源阵列200为例，如图2所示，光源阵列200由若干半导体激光二极管202阵列集成而成，每颗半导体激光二极管202光束出射方向上均设置有为准直透镜201，微准直透镜201与半导体激光二极管202呈同样的阵列分布。微准直透镜201的作用是将半导体激光二极管202发出的激光光束准直形成近似的平行光输出。整个光源阵列200输出的光束为阵列的近似平行光。第二光源阵列300和第三光源阵列400输出光束与第一光源阵列200输出形式相同，此处不再单独说明。

上述楔形金属基底501和条形平面镜502如图3-图6所示。所述楔形金属基底501两斜面上呈阶梯状(台阶形态)，阶梯与阶梯连接部分为斜面，为便于后续描述，该斜面记为斜面b，斜面b与水平面呈45度夹角。所述条形平面镜502安装于这些与水平面呈45度的斜面b上。楔形金属基底501底面上开有阵列分布的通孔503，通孔503贯穿整个楔形金属基底501，用于透过阵列激光光束。

上述条形平面镜502拥有反射区s1和透射区s2，如图3所示，反射区s1朝向聚光透镜100的一面镀有与激光波长相匹配的高反射膜，透射区s2朝向第三光源阵列400的一面镀有与激光波长相匹配的高透射膜。反射区s1和透射区s2间隔分布，且透射区s2的位置与所述通孔503的位置对应,通孔503的间距与半导体激光二极管202阵列间距一致。安装时，条形平面镜502贴合于楔形金属基底501的斜面上，与楔形金属基底501贴合的一面为透射面s2，另一面则为反射面s1。

上述楔形金属基底501上的通孔503呈阵列分布，如图5个图6所示，阵列形式与第三光源阵列400上的半导体激光二极管阵列形式一致。

第一光源阵列200上的半导体激光二极管202发出的激光光束经过微准直透镜201准直，输出阵列的近似平行光。阵列光束与条形平面镜502上的反射区s1一一对应，激光光束照射到与水平面呈45度夹角的反射面上，以90度翻转输出，此处阵列光束经过条形平面镜502反射，纵向间距得到一次压缩。第二光源阵列300与第一光源阵列200对向放置，输出光束与第一光源阵列200相同，经过条形平面镜502反射，以90度翻转输出，且光束纵向间距得到压缩。第三光源阵列400上的半导体激光二极管发出的激光光束经过微准直透镜准直，输出阵列的近似平行光。阵列光束经过楔形金属基底501上的通孔503，从条形平面反射镜502上的透射区s2射出。在空间水平方向上，第三光源阵列400输出的阵列光束恰好位于第一光源阵列200和第二光源阵列300输出的光束经过条形平面反射镜502反射后得到的阵列光束的水平间隙之间，进一步提高整个光源模组输出的激光能量密度。

实施例提供的激光光源模组，在传统的双路光束耦合的基础上，引入了一组新的阵列光源，因楔形的条形反射装置只能实现纵向光束间距的压缩，水平方向上仍有较宽的间距，新引入的阵列光束在水平间距直接进行插空输出，大大提高整个激光光源模组输出的能量密度。同时，因为新引入的阵列光源与原有的阵列光源相垂直，光源模组因新增光源数量而增加的体积并不会太多。实现了在增加光源模组输出能量密度的同时，解决了为了获得更高亮度所必须采用的增加光源数量的方式所带来的光源模组体积增加过多的问题。

以上描述了本发明的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。