CN106526882B - 一种消除激光散斑的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种消除激光散斑的方法及采用了该方法的装置，该装置包括半导体激光器和毛玻璃棒，所述的毛玻璃棒设置于半导体激光器出光方向，半导体激光器所发出激光的光轴与毛玻璃棒自身的中心轴垂直，毛玻璃棒为棒状且侧表面毛化或者有微凸起结构，毛玻璃棒以其自身的中心轴为旋转轴转动。该装置不仅可以消除激光散斑，而且毛玻璃棒可以起到透镜压缩光路的作用，省去了现有消除散斑的激光器系统的整形透镜的复杂结构，并且适用于多种应用。

Description

一种消除激光散斑的方法及装置
技术领域
本发明属于半导体激光器技术领域，涉及一种消除激光散斑的方法及采用该方法的装置。
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，对其输出激光散斑程度有很高的要求，如果散斑太严重，会直接影响显示分辨率。由于半导体激光器有很高的相干性，因此很多应用场合都需要进行散斑消除的设计，目前市场上普遍采用多光束合成、旋转阵列镜或器件抖动方式实现，但以上方法成本高、实现装置复杂，因此实际应用场合非常有限。
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。
专利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，并且目前衍射原件非常昂贵且不成熟，并且其通用性较低，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，提供一种消除激光散斑的方法及装置，可以消除激光散斑。
一种消除激光散斑的方法包括以下步骤：
1）在激光器的出光方向上设置毛玻璃棒，毛玻璃棒自身的中心轴与激光器所发出激光的光轴垂直，毛玻璃棒为棒状且侧表面毛化或者有微凸起结构；
2）让毛玻璃棒以其自身的中心轴为旋转轴转动（自转），激光器发出的激光通过自转的毛玻璃棒的侧表面出射，在工作平面处得到所需光斑。
上述激光器为半导体激光器。
一种消除激光散斑的装置，包括半导体激光器和毛玻璃棒，所述的毛玻璃棒设置于半导体激光器出光方向，毛玻璃棒为棒状且侧表面毛化或者有微凸起结构，半导体激光器所发出激光的光轴与毛玻璃棒自身的中心轴垂直，毛玻璃棒以其自身的中心轴为旋转轴转动。半导体激光器发出的激光光束通过毛玻璃棒的侧表面，且激光光束入射到毛玻璃棒的入射面处的光斑直径小于或等于毛玻璃棒的截面直径。
所述的毛玻璃棒的横截面可以为圆形或者多边型。
毛玻璃棒的侧表面的毛化范围可以为全表面毛化，或者表面一半毛化，或者表面间隔毛化。
毛玻璃棒的侧表面也可以为这样的结构：侧表面全部为微凸起结构，或者侧表面一半为微凸起结构，或者侧表面的微凸起结构与非微凸起表面结构间隔排列。
所述的毛玻璃棒的中心轴外接电机，来实现毛玻璃棒的自转运动。
所述的毛玻璃棒可以采用多种光学材料，比如K9，石英等。
本实用新型具有以下优点：
本发明的半导体激光器装置可以消除散斑，毛玻璃棒可以起到透镜压缩光路的作用，省去了现有消除散斑的激光器系统的整形透镜的结构；其结构简单，装调方便，成本低。此外，可以设置不同的毛玻璃棒的外表面的毛化程度，适用于多种应用。
附图说明
图1为本发明的实施例一（采用圆形横截面的毛玻璃棒）。
图2为本发明的实施例二（表面一半毛化的毛玻璃棒）。
图3为本发明的实施例三（表面间隔毛化的毛玻璃棒）。
附图标号说明：1为半导体激光器，2为毛玻璃棒，3为工作面，4为毛玻璃棒的毛化表面，5为毛玻璃棒的非毛化表面，6为毛玻璃棒的转动方向，7为激光光束的传播路径。
具体实施方式
图1为采用了本发明消除激光散斑方法的装置，包括半导体激光器1和毛玻璃棒2，所述的毛玻璃棒2设置于半导体激光器1出光方向，半导体激光器1所发出激光的光轴与毛玻璃棒2自身的中心轴垂直，毛玻璃棒2以其自身的中心轴为旋转轴转动（自转）。半导体激光器1发出的激光光束入射到毛玻璃棒2的入射面处的光斑直径小于或等于毛玻璃棒的截面直径。毛玻璃棒以其中心轴为旋转轴自转，半导体激光器1发出的激光光束7通过毛玻璃棒2后在工作面3得到所需要的光斑。
所述毛玻璃棒2的横截面为圆形。
所述的毛玻璃棒2的外表面的毛化程度可以为全表面毛化，或者表面一半毛化（半球面毛化），或者表面间隔毛化；毛玻璃棒的侧表面也可以为这样的结构：侧表面全部为微凸起结构，或者侧表面一半为微凸起结构，或者侧表面的微凸起结构与非微凸起表面结构间隔排列。
图2为采用半球面毛化的毛玻璃棒2的实施例，所述的毛玻璃棒入射表面为非毛化面5，出射面采用毛化表面4。图3为采用了表面间隔毛化的毛玻璃棒的实施例，毛玻璃棒表面均匀间隔设置毛化表面4和非毛化表面5，可以实现较好的消除散斑效果。

Claims (10)

1.一种消除激光散斑的方法，其特征在于：
包括以下步骤：1）在激光器的出光方向上设置毛玻璃棒，毛玻璃棒自身的中心轴与激光器所发出激光的光轴垂直，毛玻璃棒为棒状且侧表面毛化或者有微凸起结构；2）让毛玻璃棒以其自身的中心轴为旋转轴转动，激光通过自转的毛玻璃棒的侧表面；
所述的激光器为半导体激光器。
2.根据权利要求1所述的一种消除激光散斑的方法，其特征在于：所述的毛玻璃棒的横截面为圆形。
3.根据权利要求1所述的一种消除激光散斑的方法，其特征在于：毛玻璃棒的侧表面的毛化范围为全表面毛化，或者为表面一半毛化，或者为表面间隔毛化。
4.根据权利要求1所述的一种消除激光散斑的方法，其特征在于：毛玻璃棒的侧表面全部为微凸起结构，或者侧表面一半为微凸起结构，或者侧表面的微凸起结构与非微凸起表面结构间隔排列。
5.一种消除激光散斑的装置，其特征在于：包括半导体激光器和毛玻璃棒，所述的毛玻璃棒设置于半导体激光器出光方向，毛玻璃棒为棒状且侧表面毛化或者有微凸起结构，半导体激光器所发出激光的光轴与毛玻璃棒自身的中心轴垂直，毛玻璃棒以其自身的中心轴为旋转轴转动。
6.根据权利要求5所述的一种消除激光散斑的装置，其特征在于： 所述的毛玻璃棒的横截面为圆形。
7.根据权利要求5所述的一种消除激光散斑的装置，其特征在于：毛玻璃棒的侧表面的毛化范围为全表面毛化，或者为表面一半毛化，或者为表面间隔毛化。
8.根据权利要求5所述的一种消除激光散斑的装置，其特征在于：毛玻璃棒的侧表面全部为微凸起结构，或者侧表面一半为微凸起结构，或者侧表面的微凸起结构与非微凸起表面结构间隔排列。
9.根据权利要求5所述的一种消除激光散斑的装置，其特征在于：半导体激光器发出的激光光束入射到毛玻璃棒的入射面处的光斑直径小于或等于毛玻璃棒的截面直径。
10.根据权利要求5所述的一种消除激光散斑的装置，其特征在于：所述的毛玻璃棒的材料为K9玻璃或者石英。
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