CN104362511A - 一种激光夜视光源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光场均匀无条纹和散斑的激光夜视光源系统，其包括一半导体激光器，一同轴放置的扩束准直透镜组，一窗口镜片。半导体激光器为垂直腔面发射激光器，透镜组和窗口镜片均镀有增透膜，激光器、透镜组和窗口镜片依次安装在散热密封的壳体中。垂直腔面发射激光器发射圆形光束，经过透镜组之后在远场形成均匀无散斑的光场，通过调整透镜的位置可以改变光场的大小。本光源结构简单紧凑，透过率高，可形成均匀无条纹和散斑的光场，提高激光照明的效率和成像分辨率，并降低成本。

Description

一种激光夜视光源系统

技术领域

本发明属于激光照明领域，涉及一种光场均匀无条纹和散斑的激光夜视光源系统。

背景技术

随着监控向着24h无缝监控、长距离监控、高清晰度的发展，激光夜视监控技术迅速发展起来。近红外激光主动照明的夜视监控技术，相对热成像、微视、LED光源等技术，具有成本低，图像清楚，效率高等优点，在森林矿山、高速公路、铁路沿线、军事安全等监控领域发挥了重要的作用。

目前激光夜视照明所采用的半导体激光器绝大部分为多模边发射半导体激光器，这类激光器应用的最大缺点就是发散角太大，且远场光斑不均匀，呈现条纹状。因此，这类半导体激光器在用作夜视照明光源时，需要进行光斑整形和匀化。

整形方法主要一类为光纤耦合。激光经过光纤后，可以出射形成圆形光斑，但受模式选择性损耗、光纤机械振动等因素影响，光纤出射端面的辐射光场分布形成近似散斑光场。这种不均匀的光场照明目标后，图像上增添了许多不规则斑纹，图像噪声增加，图像分辨率下降。而且光纤耦合对对准精度要求很高，所以光纤耦合的成本很高。整形方法另一类是通过各种匀光器件对出射激光进行匀化。这一类方法由于匀光器件的限制，或者结构复杂，或者透过率低，大大限制了这类激光光源的使用。

垂直腔面发射激光器也是一类重要的半导体激光器，其激光出射方向与激光芯片的结平面垂直。因为器件结构的原因，其发散角较小，远场光斑呈圆形。由多个单孔密排组成，各个单孔激光光束叠加，使其远场光斑非常均匀，没有条纹和散斑，不需要额外的匀光器件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光场均匀无条纹和散斑的激光夜视光源，这种光源结构简单，效率高，成本低，可提高夜视成像的清晰度与分辨率。

本发明的技术方案为：一种激光夜视光源系统，其包括：半导体激光器、与半导体激光器同轴放置的扩束准直透镜组以及窗口镜片；其中，所述半导体激光器为垂直腔面发射激光器，所述半导体激光器、扩束准直透镜组和窗口镜片依次安装在散热密封的壳体中。

进一步的，所述半导体激光器为垂直腔面发射的半导体激光器，其出光方向与激光器结平面垂直。

进一步的，所述的垂直腔面发射激光器为多单元列阵激光器，由多个单孔激光器紧密排布构成。

进一步的，所述的垂直腔面发射激光器发射的激光光束其截面为圆形，形成的远场光斑均匀无条纹和散斑。

进一步的，所述的扩束准直透镜组由一双凹透镜和一平凸透镜组成，双凹透镜用于扩束，平凸透镜用于准直。

进一步的，所述的扩束准直透镜组与激光器芯片同轴放置，双凹透镜位置固定，平凸透镜位置可调。通过调整平凸透镜位置，可以改变光源出射光场的大小。

进一步的，所述的透镜组和窗口镜片均镀有增透膜，透过率大于95％。

进一步的，所述的激光器、透镜组和窗口镜片依次安装在散热密封的壳体中。

本发明的有益效果为：

采用了垂直腔面发射半导体激光器，以及一组扩束准直透镜，可以产生亮度均匀无条纹和散斑的光场，并可以调整光场的大小。用于夜视照明，可提高成像的清晰度和分辨率，并且结构简单，可降低成本。

附图说明

图1是本发明中光场均匀无条纹和散斑的激光夜视光源系统的结构示意图；

图2是本发明垂直腔面发射激光器的结构示意图；

图3是本发明中的光路示意图。

图中：1散热密闭外壳，2垂直腔面发射激光器，3双凹透镜，4平凸透镜，5窗口镜片，6面发射激光器的出光方向，7面发射激光器的结平面，8多孔列阵结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种光场均匀无条纹和散斑的激光夜视光源系统，其包括：

垂直腔面发射半导体激光器2，其出光方向与激光器结平面垂直，为多单元阵列激光器，由多个单孔激光器紧密排布构成。其发射的激光光束其截面为圆形，形成的远场光斑均匀无散斑。

扩束准直透镜组，由双凹透镜3和平凸透镜4组成。双凹透镜用于对激光器2发出的激光进行扩束，平凸透镜用于对扩束后的激光进行准直。

窗口镜片5，扩束准直透镜组和窗口镜片均镀有增透膜，透过率大于95％。

激光器安装在散热密闭的外壳底座1上，与底座接触紧密，保证热量及时散出。扩束准直透镜组与窗口镜片安装在一个镜筒中，并与半导体激光器芯片同轴安装。双凹透镜在前，并且位置固定。平凸透镜在后，可以在镜筒中前后移动。窗口镜片安装在光路的最后，起密闭保护作用。通过调整平凸透镜的位置，可以改变激光器出射光束的发散角，调整光场的大小。

图2示出了本发明中垂直腔面半导体激光器的结构示意图。如图2所示，所述垂直腔面半导体激光器包括：

多单元阵列激光器8，其由多个单孔激光器紧密排布构成；

面发射激光器的结平面7，其与出光方向6垂直，阵列激光器8的出光孔在其上部紧密排列。每个出光孔可以发出截面为圆形的光束，许多密排的光束相互叠加，使激光器最后发射的激光光束其横截面为圆形，形成的远场光斑均匀，无条纹和无散斑；

图3示出了本发明中激光出射的光路示意图。激光器直接发出的是具有一定发散角的光束，经过透镜组后，可改变其发散角的大小，出射光束从大的发散角到近似平行连续可调。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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。

Claims (7)

1.一种激光夜视光源系统，其包括：半导体激光器、与半导体激光器同轴放置的扩束准直透镜组以及窗口镜片；其中，所述半导体激光器为垂直腔面发射激光器，所述半导体激光器、扩束准直透镜组和窗口镜片依次安装在散热密封的壳体中。

2.如权利要求1所述的激光夜视光源，其特征在于，所述半导体激光器的出光方向与激光器结平面垂直。

3.如权利要求2所述的激光夜视光源，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器为多单元列阵激光器，由多个单孔激光器紧密排布构成。

4.如权利要求2所述的激光夜视光源，其特征在于，所述的垂直腔面发射激光器发射的激光光束其截面为圆形，形成的远场光斑均匀，无条纹和散斑。

5.如权利要求1所述的激光夜视光源，其特征在于，所述的扩束准直透镜组包括一双凹透镜和一平凸透镜，所述双凹透镜用于扩束，所述平凸透镜用于准直。

6.如权利要求5所述的激光夜视光源，其特征在于，所述双凹透镜位置固定，平凸透镜位置可调；通过调整平凸透镜位置，可以改变光源出射光场的大小。

7.如权利要求1所述的激光夜视光源，其特征在于，所述的扩束准直透镜组和窗口镜片均镀有增透膜，透过率大于95％。