一种用于激光扩束的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种用于激光扩束的装置，所述装置包括：入射面以及出射面；其中，所述入射面为包括多个激光扩束单元的凹面，所述激光扩束单元用于将入射到所述入射面上的激光进行发散；所述出射面，用于将所述多个激光扩束单元发散后的激光出射。本发明还公开一种用于激光扩束的方法，通过本发明所公开的用于激光扩束的方法及装置，能够对激光进行大角度扩束，并能改变光场分布，提高出射光的均匀度，在很大程度上缩减了扩束系统的体积。
【专利说明】
一种用于激光扩束的方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及半导体激光器领域，尤其涉及一种用于激光扩束的方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前，在半导体激光器领域中经常采用负透镜进行激光扩束，但这种方式存在很多缺点:
第一，由于负透镜光焦度有限，从而导致发散程度有限，这使得在应用中需要同时使用多片凹面镜才能实现大角度的扩束，系统体积庞大；
第二，负透镜无法改变原光场的不匀度。
[0003]具体的，图1为现有技术中进行激光扩束的示意图，由图1可以看出，对于沿平面分布的凹面或凸面透镜仅适用于对平直入射的面光源进行扩束，局限性较大。图2为在不同离轴程度下进行激光扩束的示意图，由图2可以看出，随着光斑离轴程度的不同，出射光线的重心偏移呈现非线性，并且光斑叠加杂乱，发射角小，扩束效果较小。
【发明内容】
[0004]本发明的原理是:由半导体激光器发射出的激光入射到本发明所述装置的入射面，所述入射面为包括多个激光扩束单元的凹面，所述多个激光扩束单元将入射到入射面上的激光发散至所述装置的出射面，由出射面将所述多个激光扩束单元发散后的激光出射，以此实现激光的大角度扩束。
[0005]本发明的技术方案如下:
本发明提供一种用于激光扩束的装置，所述装置包括:入射面以及出射面;其中，所述入射面为包括多个激光扩束单元的凹面，所述激光扩束单元用于将入射到所述入射面上的激光进行发散;所述出射面，用于将所述多个激光扩束单元发散后的激光出射。
[0006]上述方案中，所述激光扩束单元为凹面结构、或凸面结构、或锯齿形结构。
[0007]上述方案中，所述出射面为:平面、或凸面、或凹面。
[0008]上述方案中，所述出射面为:包括多个激光扩束单元的平面、或包括多个激光扩束单元的凸面、或包括多个激光扩束单元的凹面。
[0009]上述方案中，所述凹面为:凹柱面、或凹球面、或凹非球面;所述凸面为:凸柱面、或凸球面、或凸非球面。
[0010]上述方案中，所述激光扩束装置为:透镜、或光波导。
[0011]本发明还提供一种用于激光扩束装置的方法，所述方法包括:激光入射到包括多个激光扩束单元的入射面，所述入射面上的多个激光扩束单元将入射到入射面上的激光进行发散;所述出射面将所述多个激光扩束单元发散后的激光出射;其中，所述入射面为包括所述多个激光扩束单元的凹面。
[0012]本发明提供的用于激光扩束的方法及装置，能够有效地对半导体激光器发射的激光进行大角度扩束，并能改变光场分布，提高出射光的均匀度，能够在很大程度上缩减扩束系统的体积。
【附图说明】
[0013]图1为现有技术中进行激光扩束的示意图；
图2为在不同离轴程度下进行激光扩束的示意图；
图3为本发明实施例一的光路不意图一；
图4为本发明实施例一的光路不意图二；
图5为本发明实施例一的光路示意图三；
图6为本发明实施例二的光路不意图一；
图7为本发明实施例二的光路示意图二；
图8为本发明实施例一■的光路不意图二；
图9为本发明实施例三的光路示意图；
图10为本发明实施例四的光路不意图一；
图11为本发明实施例四的光路示意图二；
图12为本发明实施例四的光路示意图三；
图13为本发明实施例五的光路不意图一；
图14为本发明实施例五的光路不意图一_。
【具体实施方式】
[0014]本发明实施例中，用于激光扩束的装置包括:入射面以及出射面;其中，所述入射面为包括多个激光扩束单元的凹面，所述激光扩束单元可以为凹面结构、或凸面结构、或锯齿形结构;所述激光扩束单元用于将入射到所述入射面上的激光进行发散;所述出射面，用于将所述多个激光扩束单元发散后的激光出射;其中，向本发明所述激光扩束装置发射激光的光源为点光源、或可视为点光源的其他类型的光源;本发明所述激光扩束单元还可以为:三棱锥、四棱锥等棱锥形结构。
[0015]半导体激光器发出的激光以一定的角度入射到透镜的入射面;所述入射面为凹面结构，该入射面上均匀分布多个微小的激光扩束单元;激光入射到所述激光扩束单元，由激光扩束单元对激光进行发散，进入出射面;这里，所述出射面可以包括但不限于:平面、或凹面、或凸面、或包括多个激光扩束单元的平面、或包括多个激光扩束单元的凸面、或包括多个激光扩束单元的凹面。
[0016]这里需要说明的是，本发明所述激光扩束装置可以包括但不限于:透镜(该透镜可以为球面，也可以为非球面)、光波导等。
[0017]下面通过附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0018]实施例一
图3至图5为入射面上激光扩束单元为凹面结构，出射面分别为平面、凸面、凹面时，本发明所述装置进行激光扩束的光路示意图。
[0019]具体的，图3为本发明实施例一的光路示意图一。由图3可以看出，由半导体激光器发出的激光入射到透镜的入射面，在透镜的入射面上均匀分布多个微小的呈凹面结构的激光扩束单元，激光扩束单元将入射到入射面上的激光发散至透镜的出射面，所述出射面为平面，由出射面将发散后的激光出射，以此实现激光的扩束。
[0020]类似的，图4为本发明实施例一的光路示意图二。由图4可以看出，由半导体激光器发出的激光入射到透镜的入射面，在透镜的入射面上均匀分布多个微小的呈凹面结构的激光扩束单元，激光扩束单元将入射到入射面上的激光发散至透镜的出射面，所述出射面为凸面，由出射面将发散后的激光出射，以此实现激光的扩束。
[0021]类似的，图5为本发明实施例一的光路示意图三。由图5可以看出，由半导体激光器发出的激光入射到透镜的入射面，在透镜的入射面上均匀分布多个微小的呈凹面结构的激光扩束单元，激光扩束单元将入射到入射面上的激光发散至透镜的出射面，所述出射面为凹面，由出射面将发散后的激光出射，以此实现激光的扩束。
[0022]实施例二
图6至图8为入射面上激光扩束单元为凹面结构，出射面分别为包括多个激光扩束单元的平面、包括多个激光扩束单元的凸面、包括多个激光扩束单元的凹面时，本发明所述装置进行激光扩束的光路示意图；其中，本实施例所述出射面上包括的激光扩束单元均为凹面结构。
[0023]具体的，图6为本发明实施例二的光路示意图一。由图6可以看出，在透镜的入射面上均匀分布与实施例一类似的激光扩束单元，透镜的出射面为包括多个激光扩束单元的平面。由半导体激光器发出的激光入射到透镜入射面上的多个激光扩束单元，由入射面上的激光扩束单元将激光发散到出射面上的多个为凹面结构的激光扩束单元，再由出射面上的激光扩束单元将发散后的激光出射，以此实现激光的扩束。
[0024]类似的，图7为本发明实施例二的光路示意图二。由图7可以看出，在透镜的入射面上均匀分布与实施例一类似的激光扩束单元，透镜的出射面为包括多个激光扩束单元的凸面。由半导体激光器发出的激光入射到透镜的入射面上的多个激光扩束单元，由入射面上的激光扩束单元将激光发散到出射面上的多个为凹面结构的激光扩束单元，再由出射面上的激光扩束单元将发散后的激光出射，以此实现激光的扩束。
[0025]类似的，图8为本发明实施例二的光路示意图三。由图8可以看出，在透镜的入射面上均匀分布与实施例一类似的激光扩束单元，透镜的出射面为包括多个激光扩束单元的凹面。由半导体激光器发出的激光入射到透镜的入射面上的多个激光扩束单元，由入射面上的激光扩束单元将激光发散到出射面上的多个为凹面结构的激光扩束单元，再由出射面上的激光扩束单元将发散后的激光出射，以此实现激光的扩束。
[0026]从图3至图8中的光路可以明显看出，本发明所述装置能够在减少透镜数量的情况下，大幅度缩减系统体积，成倍地增大发射角，进而改变光场的分布。
[0027]实施例三
图9为本发明实施例三的光路示意图。半导体激光器发出的激光以一定的角度入射到光波导的入射面，所述光波导的入射面为凹面，在光波导的入射面上均匀分布与实施例一类似的激光扩束单元。由半导体激光器发出的激光入射到光波导入射面上的多个激光扩束单元进行发散，然后激光在所述光波导内部进行数次全反射，再经出口出射，以此实现激光扩束。这样，可以在缩减光波导长度的情况下，改变光场分布，增大发射角，提高激光输出的均匀度。
[0028]进一步地，实际应用中，在激光光斑大小和均匀度相同的前提下，该实施例中的激光扩束装置能够有效地使光波导体积至少缩短三分之一。
[0029]实施例四
图10为本发明实施例四的光路示意图一。由图10可以看出，在透镜的入射面上均匀分布与实施例一类似的为凹面结构的激光扩束单元;透镜的出射面为包括多个激光扩束单元的平面，所述激光扩束单元为锯齿形结构。由半导体激光器发出的激光入射到透镜入射面上的多个激光扩束单元，由入射面上的激光扩束单元将激光发散到出射面上的多个激光扩束单元，再由出射面上的激光扩束单元将发散后的激光出射，以此实现激光的扩束。
[0030]类似的，图11为本发明实施例四的光路示意图二。由图11可以看出，在透镜的入射面上均匀分布与实施例一类似的为凹面结构的激光扩束单元;透镜的出射面为包括多个激光扩束单元的凸面，所述激光扩束单元为凸面结构。由半导体激光器发出的激光入射到透镜的入射面上的多个激光扩束单元，由入射面上的激光扩束单元将激光发散到出射面上的多个激光扩束单元，再由出射面上的激光扩束单元将发散后的激光出射，以此实现激光的扩束。
[0031]类似的，图12为本发明实施例四的光路示意图三。由图12可以看出，在透镜的入射面上均匀分布与实施例一类似的为凹面结构的激光扩束单元;透镜的出射面为包括多个激光扩束单元的平面，所述激光扩束单元为凸面结构。由半导体激光器发出的激光入射到透镜的入射面上的多个激光扩束单元，由入射面上的激光扩束单元将激光发散到出射面上的多个激光扩束单元，再由出射面上的激光扩束单元将发散后的激光进行出射，以此实现激光的扩束。
[0032]实施例五
图13为本发明实施例五的光路示意图一，由图13可以看出，透镜的入射面上均匀分布有呈凸面结构的激光扩束单元，透镜的出射面为平面。
[0033]图14为本发明实施例五的光路示意图二，由图14可以看出，透镜的入射面上均匀分布有呈锯齿形结构的激光扩束单元，透镜的出射面为平面。
[0034]图13和图14进行激光扩束的原理与前述实施例类似，此处不再赘述。
[0035]本发明实施例还提供一种用于激光扩束的方法，该方法包括:激光入射到包括多个激光扩束单元的入射面，所述入射面上的多个激光扩束单元将入射到入射面上的激光进行发散;所述出射面将所述多个激光扩束单元发散后的激光出射;其中，所述入射面为包括所述多个激光扩束单元的凹面。
[0036]需要说明的是，本发明实施例中所述的凹面可以为:凹柱面、或凹球面、或凹非球面;所述凸面可以为:凸柱面、或凸球面、或凸非球面。
[0037]综上所述，当所述激光扩束装置为透镜时，本发明能够在只使用一片透镜的前提下成倍地增大发散角，进而能够改变原光源的光场分布，提高光输出的均匀度，缩减了系统体积，降低了成本。
[0038]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于激光扩束的装置，其特征在于，所述装置包括:入射面以及出射面;其中， 所述入射面为包括多个激光扩束单元的凹面，所述激光扩束单元用于将入射到所述入射面上的激光进行发散； 所述出射面，用于将所述多个激光扩束单元发散后的激光出射。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光扩束单元为凹面结构、或凸面结构、或锯齿形结构。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述出射面为:平面、或凸面、或凹面。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述出射面为:包括多个激光扩束单元的平面、或包括多个激光扩束单元的凸面、或包括多个激光扩束单元的凹面。5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于， 所述凹面为:凹柱面、或凹球面、或凹非球面； 所述凸面为:凸柱面、或凸球面、或凸非球面。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光扩束装置为:透镜、或光波导。7.一种用于激光扩束的方法，其特征在于，所述方法包括: 激光入射到包括多个激光扩束单元的入射面，所述入射面上的多个激光扩束单元将入射到入射面上的激光进行发散； 所述出射面将所述多个激光扩束单元发散后的激光出射； 其中，所述入射面为包括所述多个激光扩束单元的凹面。
【文档编号】G02B27/09GK105824125SQ201610351058
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】蔡磊, 刘兴胜
【申请人】西安炬光科技股份有限公司