一种激光物证仪的制作方法

本实用新型涉及物证勘查技术领域，具体涉及一种激光物证仪。

背景技术：

痕迹显影法，是利用特种光源照射未知痕迹表面(目测无痕迹表面)所激发出荧光的方法；激光光源具有亮度高、单位面积光能量强、单色性好等特点，成为特种光源里最适合痕迹显影法的光源，激光物证仪是根据痕迹显影法的原理制造而成的，早已成为刑侦部门不可或缺的办案工具。

激光物证仪中通常采用半导体激光器作为发射光源，利用半导体激光器所产生的激光形成照明光斑，单个半导体激光器的功率达不到激光物证仪的应用要求，因此需要多个半导体激光器拼接，产生更大的功率，以满足高功率的要求，现有技术中，通常采用的是半导体激光器阵列技术，从激光束的产生到形成照明光斑的过程中，还需要对激光束进行准直、合成以及匀化等操作；然而，现有技术中，采用半导体激光器阵列的激光物证仪中，激光束的准直、合成以及匀化等效果较差，不易获得良好的照明光斑。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种激光物证仪，采用半导体激光器阵列实现高功率，结构紧凑，激光束的准直及合成效果好，并且可以获得高均匀度的平顶激光照明光斑。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种激光物证仪，包括半导体激光器阵列、快轴激光准直镜、慢轴激光准直镜以及激光匀化器，其中，

所述半导体激光器阵列包括若干半导体激光器，所述半导体激光器按照m×n二维阵列布置，m和n均为正整数；

所述快轴激光准直镜包括m个相互平行设置的柱面镜，所述慢轴激光准直镜包括n个相互平行设置的柱面镜；

所述快轴激光准直镜、慢轴激光准直镜以及激光匀化器依次设置在所述半导体激光器阵列的光路上，快轴激光准直镜中的柱面镜与慢轴激光准直镜中的柱面镜相互垂直，且所述柱面镜分别对应所述半导体激光器阵列中的一行或一列半导体激光器，所述快轴激光准直镜及慢轴激光准直镜分别用于对半导体激光器的快轴和慢轴进行准直，所述激光匀化器用于使激光均匀分布。

优选地，所述柱面镜采用的是平凸柱面镜。柱面镜的种类多种多样，常用的柱面镜有，平凸柱面镜、平凹柱面镜、双凸柱面镜、双凹柱面镜、弯月柱面镜、消色差柱面镜、非球面柱面镜、离轴抛物面柱面镜、带角度柱面镜、扇形柱面镜等，均可用于本申请中半导体激光器快轴或慢轴的准直。

优选地，所述激光匀化器可以采用微透镜阵列或匀光衍射器件。

优选地，所述快轴激光准直镜和/或所述慢轴激光准直镜和/或所述激光匀化器采用的是圆形结构，或矩形结构，或正多边形结构，或椭圆形结构。

进一步地，所述快轴激光准直镜、慢轴激光准直镜以及激光匀化器均采用的是矩形结构。

优选地，所述快轴激光准直镜和/或慢轴激光准直镜是由若干柱面镜拼接而成，或采用一体化的阵列柱面镜。

优选地，所述快轴激光准直镜或所述慢轴激光准直镜包括回字型框架和若干柱面镜，所述回字型框架的侧壁面上设置有螺纹孔，所述螺纹孔用于快轴激光准直镜或慢轴激光准直镜的固定，所述回字型框架中的一对相互平行的侧壁面上，分别设置有槽口，所述槽口用于安装所述柱面镜。

优选地，所述槽口的拐角处，分别设置有一孔，所述孔用于切除所述槽口的拐角，

优选地，所述孔的深度等于所述槽口的深度，所述孔可以优先采用圆柱孔，如盲孔等。

优选地，所述激光匀化器为微透镜阵列，所述微透镜阵列中微透镜的层数为一层或多层。

优选地，所述半导体激光器阵列包括九个半导体激光器，所述九个半导体激光器按照3×3二维阵列布置。

与现有技术相比，使用本实用新型提供的一种激光物证仪，具有以下有益效果：

1、本激光物证仪，结构紧凑，可以实现高功率，激光束的准直及合成效果好，可以获得高均匀度的平顶激光照明光斑。

2、本激光物证仪中，快轴激光准直镜和慢轴激光准直镜内分别包括若干柱面镜，每个柱面镜分别对应半导体激光器阵列中的一行或一列半导体激光器，以便对半导体激光器阵列中各半导体激光器的快轴和慢轴进行准直，准直效果好；准直后的激光束组成大口径平行光束，最后经激光匀化器分割为成上千个发散的子光源，从而使得激光照明光斑中激光分布更加均匀。

3、本激光物证仪中，快轴激光准直镜和慢轴激光准直镜的结构简单，制造成本低，既可以采用若干柱面镜拼接而成，也可以采用一体化的阵列柱面镜。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1中提供的一种激光物证仪的示意图。

图2为本实用新型实施例1中提供的一种激光物证仪中，激光快轴方向准直的示意图。

图3为本实用新型实施例1中提供的一种激光物证仪中，激光慢轴方向准直的示意图。

图4为本实用新型实施例1中提供的一种激光物证仪中，平凸柱面镜的结构示意图。

图5为本实用新型实施例1中提供的一种激光物证仪中，回字型框架的结构示意图。

图6为图5的主视图。

图7为本实用新型实施例1中提供的一种激光物证仪中，回字型框架与三个柱面镜的爆炸示意图。

图8为本实用新型实施例1中提供的一种激光物证仪中，回字型框架与三个柱面镜的装配在一起，构成快轴激光准直镜或慢轴激光准直镜时的前视结构示意图。

图9为本实用新型实施例1中提供的一种激光物证仪中，回字型框架与三个柱面镜的装配在一起，构成快轴激光准直镜或慢轴激光准直镜时的后视结构示意图。

图10为本实用新型实施例2中提供的一种激光物证仪的爆炸示意图。

图11为本实用新型实施例2中提供的一种激光物证仪装配完成之后的结构示意图。

图中标记说明

半导体激光器阵列101，快轴激光准直镜102，慢轴激光准直镜103，激光匀化器104，

柱面镜201，

回字型框架301，侧壁面302，螺纹孔303，槽口304，孔305，

快轴方向401，慢轴方向402，

散热系统501，安装架502，散热块503，热电制冷器504，散热风扇505，连接片506，散热片507，连接孔508，压板509，基板510，支架511，第一直槽口512，第二直槽口513，装配孔514。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1、图2以及图3所示，本实施例中提供了一种激光物证仪，包括半导体激光器阵列101、快轴激光准直镜102、慢轴激光准直镜103以及激光匀化器104，其中，

半导体激光器阵列101包括若干半导体激光器，半导体激光器按照m×n二维阵列布置(其中m和n均为大于或等于1的自然数(整数))，半导体激光器可以产生激光光源，半导体激光器阵列101中的若干半导体激光器同时产生激光，可以有效地增加激光物证仪的激光输出功率；

快轴激光准直镜102包括m个相互平行设置的柱面镜201，慢轴激光准直镜103包括n个相互平行设置的柱面镜201；

在本激光物证仪中，快轴激光准直镜102、慢轴激光准直镜103以及激光匀化器104依次设置在半导体激光器阵列101的光路上，由于激光的快轴方向401和慢轴方向402是相互垂直的，故快轴激光准直镜102中的柱面镜201与慢轴激光准直镜103中的柱面镜201应该相互垂直设置，且各柱面镜201分别对应半导体激光器中的一行或一列半导体激光器，快轴激光准直镜102用于对半导体激光器的快轴方向401进行准直，慢轴激光准直镜103用于对半导体激光器的慢轴方向402进行准直；

半导体激光器阵列101中的m×n个半导体激光器所产生的m×n道激光束，经快轴激光准直镜102及慢轴激光准直镜103准直之后，m×n道激光束会组成一个大口径的平行激光束，该平行激光束射入激光匀化器104后，激光匀化器104可以将入射光束分裂成几千到几万个不等的子光源，从而使得激光束的分布更加均匀，通常，发散的光束在400mm后会比较充分的混合，由于多光源叠加产生的积分效应，从而形成高均匀度的平顶激光照明光斑。

为了便于说明，在本实施例中，半导体激光器阵列101包括九个半导体激光器，九个半导体激光器按照3×3(m和n均等于3)二维阵列布置，如图1所示，可以理解，当m和n分别为其它自然数时，也具有相同的效果，如2×4、4×3、3×6，……这里只是列举3×3以作说明，但不限于3×3二维阵列布置，这里不再赘述。

因为半导体激光器快轴和慢轴发射的激光发散角差别较大，要想得到空隙最小的合成平行光必须要分别对快轴和慢轴进行准直(通常快轴焦距短，慢轴焦距长)，如图1所示，本激光物证仪中，由于半导体激光器阵列101包括三行和三列，故快轴激光准直镜102上设置了三个柱面镜201，三个柱面镜201分别对应半导体激光器阵列101中的三行半导体激光器，以分别对三行半导体激光器的快轴进行准直，准直光路如图2所示；同理，慢轴激光准直镜103上设置了三个柱面镜201，三个柱面镜201分别对应半导体激光器阵列101中的三列半导体激光器，以分别对三列半导体激光器的慢轴进行准直，准直光路如图3所示。

在本实施例中，柱面镜201采用的是平凸柱面镜，现有技术中常用的平凸柱面镜如图4所示。柱面镜201的种类多种多样，常用的柱面镜201有平凸柱面镜、平凹柱面镜、双凸柱面镜、双凹柱面镜、弯月柱面镜、消色差柱面镜、非球面柱面镜、离轴抛物面柱面镜、带角度柱面镜、扇形柱面镜等，均可用于本申请中半导体激光器快轴或慢轴的准直，都是可行的方案，这里不再赘述。

如图1所示，在优化的方案中，激光匀化器104可以优先采用微透镜阵列或匀光衍射器件。在本实施例中，激光物证仪中的激光匀化器104采用的是微透镜阵列，根据微透镜阵列中微透镜排列的密度不同，入射光束可以被分裂成几千到几万个不等的子光源，分裂的子光源数量越多，获得的激光束就越均匀；同时，微透镜阵列中微透镜的层数可以为一层或多层，在本实施例中，微透镜阵列中微透镜的层数优先采用的一层，如图1所示。

在优化的方案中，快轴激光准直镜102和/或慢轴激光准直镜103和/或激光匀化器104可以采用圆形结构，或矩形结构，或正多边形结构，或椭圆形结构。激光物证仪中快轴激光准直镜102、慢轴激光准直镜103以及激光匀化器104的具体结构形式，可以根据实际需求而定，便于充分合理的利用激光物证仪的内部空间，便于激光物证仪的小型化和便携性。

如图1所示，在本实施例中，快轴激光准直镜102、慢轴激光准直镜103以及激光匀化器104均采用的是矩形结构。

在优选地方案中,快轴激光准直镜102和/或慢轴激光准直镜103可以采用若干柱面镜201拼接而成，也可以直接采用一体化的阵列柱面镜201。

如前文所述,由于本实施例中,激光物证仪中半导体激光器阵列101采用的是3×3二维阵列布置,故快轴激光准直镜102和慢轴激光准直镜103可以分别采用三个柱面镜201拼接而成，如图1所示；可以理解，采用一体化的阵列柱面镜201，也具有相同的效果。

如图5及图6所示，在进一步地优选方案中，快轴激光准直镜102或慢轴激光准直镜103包括回字型框架301和若干柱面镜201，回字型框架301的侧壁面302上设置有螺纹孔303，利用螺纹孔303可以将快轴激光准直镜102或慢轴激光准直镜103固定在激光物证仪内，回字型框架301中的一对相互平行的侧壁面302上，分别设置有槽口304，利用回字型框架301中的一对槽口304可以实现柱面镜201的安装和固定；如图7、图8以及图9所示，在本实施例中，快轴激光准直镜102和慢轴激光准直镜103均分别包括回字型框架301和三个柱面镜201，三个柱面镜201相互平行设置在回字型框架301内。

在本实施例中，快轴激光准直镜102和慢轴激光准直镜103的结构相同，只是设置在半导体激光器光路上的位置和方向不同，如图1所示。

如图5或图6所示，在更进一步地优选方案中，槽口304的拐角处，分别设置有一孔305，孔305用于切除槽口304的拐角，即在槽口304的拐角处分别加工一个孔305，在孔305的加工过程中，必然会切除掉槽口304的拐角；切除槽口304的拐角之后，一方面，便于各柱面镜201的安装和拆卸，另一方面，柱面镜201可以准确的装入槽口304内，可以有效地避免因为槽口304拐角的原因，而导致柱面镜201不能成功装入的情况发生(即避免柱面镜201的棱角与槽口304的拐角发生干涉)，如图8所示。

孔305的大小，以能切除槽口304的拐角为宜；在本实施例中，孔305的深度等于槽口304的深度，如图7所示，为了便于加工，孔305可以优先采用圆柱孔，如盲孔等。

实施例2

本实施例2与上述实施例1的主要区别在于，在本实施例中，激光物证仪还包括散热系统501和安装架502，如图10所示，其中，散热系统501包括散热块503、两个热电制冷器504以及两个散热风扇505，

散热块503包括连接片506和若干散热片507，散热片507间隔一定的距离相互平行地设置在连接片506上，连接片506的另一面上分别设置着两个热电制冷器504，散热片507上对应热电制冷器504的位置处，分别设置有散热风扇505；热电制冷器504用于吸收半导体激光阵列所产生的热量并传递给连接片506，连接片506将热量传递给散热片507，散热片507用于散热，散热风扇505用于降低散热片507的温度；

安装架502包括压板509、基板510以及两对相互平行的支架511，基板510为矩形结构，在基板510的中心位置处设置有按照3×3二维阵列布置的孔阵列，孔阵列用于容纳半导体激光器；压板509用于对容纳于孔阵列中的半导体激光器进行固定，即压板509与基板510配合使用，可以将半导体激光器阵列101固定；

支架511垂直设置在基板510上，使得孔阵列位于支架511之间，支架511用于安装快轴激光准直镜102和慢轴激光准直镜103，支架511上沿孔阵列的轴线方向设置有两段直槽口，分别为第一直槽口512和第二直槽口513，第一直槽口512用于固定和调节快轴激光准直镜102，第二直槽口513用于固定和调节慢轴激光准直镜103，微透镜阵列(即激光匀化器104)设置在支架511的末端；

散热块503的连接片506上设置有若干连接孔508，基板510上对应连接孔508的位置处分别设置有装配孔514，连接孔508与装配孔514配合使用，可以将散热块503固定在安装架502上，从而使得散热系统501与安装架502连接为一体。

如图11所示，为本激光物证仪中，散热系统501、安装架502、半导体激光器阵列101、快轴激光准直镜102、慢轴激光准直镜103以及微透镜阵列装配在一起之后的示意图；装配好之后，快轴激光准直镜102上的三个柱面镜201分别对应半导体激光器阵列101中的三行半导体激光器，从而可以分别对三行半导体激光器的快轴进行准直，准直光路如图2所示；同理，慢轴激光准直镜103上的三个柱面镜201分别对应半导体激光器阵列101中的三列半导体激光器，从而可以分别对三列半导体激光器的慢轴进行准直，准直光路如图3所示，准直后的光束合成一束更大的平行光束，该平行光束通过激光匀化器104(即微透镜阵列)后被分割成成千上万个子光源，最后形成高均匀度的平顶激光照明光斑。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。