CN104375280A - 一种消除激光散斑的半导体激光器系统 - Google Patents

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高雷
杨涛
刘兴胜
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Abstract

本发明提出了一种消除散斑的半导体激光器系统，包括半导体激光器和微透镜阵列，微透镜阵列设置于半导体激光器出光面，该系统通过半导体激光器和微透镜阵列之间的相对运动，解决了半导体激光器光能量分布不均匀的缺陷，不但实现了匀化光斑而且消除了激光散斑。

Description

一种消除激光散斑的半导体激光器系统
技术领域
本发明属于半导体激光器技术领域，涉及一种半导体激光器系统，尤其是一种消除激光散斑的半导体激光器系统。
背景技术
激光具有单色性好，方向性好、亮度高且为线状谱等优点，同时半导体激光器具有体积小巧、重量轻、电光转换效率高、可靠性高和寿命长等优点，此外还具有高亮度及良好的光束特性，可以应用于激光显示、安防设备，夜视照明等行业。
在激光显示、夜视照明等行业使用半导体激光器时，对其输出光斑的均匀性有很高的要求。
由于半导体激光器存在光能量分布不均匀的缺陷，目前市场上普遍采用各类光束分割器或光纤对激光光束进行匀化，但由于激光本身的高相干性，当照射到粗糙物体的表面时会形成激光散斑。上述所有匀化方法或装置虽然会消除图像中的部分明暗条纹，但均会产生严重的激光散斑（即存在区域明暗不均匀问题），严重影响所摄录图像的清晰度。
如专利CN201120436256.9，其中采用运动的毛玻璃、多面棱镜、筛孔等器件进行消散斑处理，其透过率低，成本高，而且出射的角度很难控制。
专利CN20130214665.8，此专利使用旋转的匀光片进行匀化，但匀光片概念太泛，文中提到过的匀光片是毛玻璃或光纤棒，毛玻璃或光纤棒的透过率低，而光纤棒的消散斑效果较低。
专利CN201420168202.2，专利中提到使用微透镜阵列与毛玻璃的结合方式，此方法可有效消除散斑及达到匀化效果，但其缺点是使用两个微透镜阵列和毛玻璃，其成本高且光能利用率严重下降，因此不实用。
CN1731238A公开了一种能够消除激光散斑的照明系统及采用其的投影系统，此专利申请中通过运动的衍射元件消除激光散斑，但其专利申请中未给出具体的衍射元件结构，此外由于衍射总是会导致光学系统的分辨率受到限制，所以在光学设计中需尽量避免使用衍射元件。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术不足，提供一种消除散斑的半导体激光器系统，可以匀化光斑又能消除激光散斑。
本发明提出了一种消除散斑的半导体激光器系统，包括半导体激光器，其特殊之处在于：还包括微透镜阵列，所述的微透镜阵列设置于半导体激光器出光面，半导体激光器与微透镜阵列要有相对运动。
所述的相对运动，固定微透镜阵列不动，半导体激光器往复运动或者振动、同心旋转、偏心转；或者，固定半导体激光器不动，微透镜阵列进行往复运动或者振动，同心旋转、偏心旋转。
所述的微透镜阵列为单面微透镜阵列或者双面微透镜阵列。
微透镜阵列参数根据输出光角度大小而定，角度大，微透镜阵列小单元焦距要小，输出光角度小则阵列小单元的焦距要大。
本发明优点：
（1）本发明直接采用半导体激光器和微透镜阵列相对运动的方案，微透镜阵列具有匀光的作用，也即可将高斯光转换为类平顶光，半导体激光器和微透镜阵列相对运动可以达到消激光散斑、消除激光横纹以及消除阵列格纹的目的，所以此系统既可以匀化光斑又能消除激光散斑。
（2）通过微透镜阵列中的每个小单元的焦距控制出射光的发散角度，可以精确控制，微透镜阵列的透过率可达到90%以上，而毛玻璃则为80%左右，其在光利用率、成本及装调上都有很好的优势。
（3）光效率高，损失较小，系统中采用的微透镜阵列属于折射器件不是衍射器件，其光效率高，非镀膜的微透镜阵列透过率可到90%以上，镀膜的可到95%以上，而目前毛玻璃一般为80%左右，而且消散斑越好其透过率越低。
（4）此系统只采用半导体激光器和微透镜阵列相对运动，其结构简单，装调方便，成本低。
附图说明
  图1为本发明第一个实施例（采用单面微透镜阵列，相对运动为单面微透镜阵列进行旋转）。
图2为本发明第二个实施例（采用双面微透镜阵列，相对运动为双面微透镜阵列进行旋转）。
图3为本发明第三个实施例（采用双面微透镜阵列，相对运动为双面微透镜阵列往复运动或者振动）。
图4为本发明第三个实施例（相对运动为半导体激光器往复运动或者振动）
符号说明：1为半导体激光器，2为微透镜阵列。
具体实施方式
一种消除散斑的其半导体激光器系统，包括半导体激光器1，微透镜阵列2，所述的微透镜阵列2至于半导体激光器1出光面，半导体激光器1与微透镜阵列2要有相对运动，所述的相对运动，固定微透镜阵列2不动，半导体激光器1往复振动、同心旋转、偏心转；或者，固定半导体激光器1不动，微透镜阵列2进行往复振动，同心旋转、偏心旋转。
所述的微透镜阵列1为单面微透镜阵列或者双面微透镜阵列。
图1为本发明第一个实施例，采用单面微透镜阵列，固定半导体激光器1不动，单面微透镜阵列进行旋转。
图2为本发明第二个实施例，采用双面微透镜阵列，固定半导体激光器1不动，相对运动为双面微透镜阵列进行旋转。
图3为本发明第三个实施例，采用双面微透镜阵列，固定半导体激光器1不动，相对运动为双面微透镜阵列往复运动或者振动。
图4为本发明第三个实施例，固定微透镜阵列2不动，相对运动为半导体激光,1往复运动或者振动。

Claims (6)

1.一种消除激光散斑的半导体激光器系统，其特征在于：包括半导体激光器和微透镜阵列，所述的微透镜阵列设置于半导体激光器出光方向，所述的半导体激光器和微透镜阵列相对运动。
2.根据权利要求1所述的一种消除激光散斑的半导体激光器，其特征在于：所述的相对运动为固定微透镜阵列不动，半导体激光器往复运动或者振动。
3.根据权利要求1所述的一种消除激光散斑的半导体激光器，其特征在于：所述的相对运动为固定微透镜阵列不动，半导体激光器同心旋转或者偏心转。
4.根据权利要求1所述的一种消除激光散斑的半导体激光器，其特征在于：所述的相对运动为固定半导体激光器不动，微透镜阵列进行往复运动或者振动。
5.根据权利要求1所述的一种消除激光散斑的半导体激光器，其特征在于：所述的相对运动为固定半导体激光器不动，微透镜阵列进行同心旋转或者偏心旋转。
6.根据权利要求1-5之一所述的一种消除激光散斑的半导体激光器，其特征在于： 所述的微透镜阵列为单面微透镜阵列或者双面微透镜阵列。
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