CN107450187B - 一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置 - Google Patents

一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置，属于激光准直技术领域，包括准直透镜、准直透镜筒，所述准直透镜筒的主内侧壁为螺纹结构，所述准直透镜筒的端口侧壁的内径大于所述主内侧壁的内径，所述端口侧壁上设有所述准直透镜，所述准直透镜筒的内部左端设有锥体镜筒，所述锥体镜筒轴线处开有通孔，所述通孔内嵌透光锥体，入口处涂少量比锥体材料折射率低的胶水固定透光锥体，所述透光锥体包括锥体段和圆柱体段。本发明光学系统效率高，光学参数设计合理可达90%以上，对椭圆大光斑具有较好的整形和准直作用，椭圆度可大于95%；不但可以直接适用于光源，而且可以和其它光学系统搭配，从而对光斑进行准直整形。

Description

一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置
技术领域
本发明属于激光准直技术领域，具体涉及一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置。
背景技术
对于椭圆大光斑的光，即LD直接发出或经光学系统发出的光，进行准直一直是个难点，主要原因有：1.光斑大，由于光斑大如采用小焦距透镜进行准直会有较大的发散角；2.快轴慢轴非对称性，这种椭圆光斑，采用单一焦距的透镜很难兼顾到快慢轴的准直效果，即使采用用高次非球面透镜也起不到很好的作用。目前，解决上述问题的主要方法有：1.采用两个焦距不同的柱面镜分别对快慢轴进行准直，这种方的缺点是：柱面镜对大光斑很难起到很好的准直效果，而且最终得到的光斑椭圆度不好，而且成本高，装配复杂对精度要求高；2.先耦合到光纤，再进行准直，但是对于椭圆大光斑，光纤耦合效率低，结构复杂。
发明内容
（1）技术方案
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置，包括准直透镜、准直透镜筒，所述准直透镜设在所述准直透镜筒右端内侧壁面上，所述准直透镜筒的主内侧壁为螺纹结构，所述准直透镜筒的端口侧壁的内径大于所述主内侧壁的内径，所述端口侧壁上设有所述准直透镜，所述准直透镜筒的内部左端设有锥体镜筒，所述锥体镜筒的外侧壁为螺纹结构，所述锥体镜筒的外侧壁与所述准直透镜筒的主内侧壁相啮合，所述锥体镜筒轴线处开有通孔，所述通孔内嵌透光锥体，所述透光锥体包括锥体段和圆柱体段。
进一步地，所述锥体段和所述圆柱体段为一体化制备，或者所述锥体段的底面和圆柱体段的底面通过光胶方式连接。
进一步地，如果对耦合效率要求高，所述透光锥体的两端应该镀设增透膜。
进一步地，所述透光锥体通过石英玻璃材质或者有机透明材料制备。
进一步地，所述准直透镜筒的侧壁上设有第一螺栓孔和第二螺栓孔，所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔为对称设置，所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔的内侧壁面为螺纹结构，并且所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔上设有紧固螺栓。
进一步地，所述准直透镜筒的左端外侧壁直径变小，并且所述左端外侧壁上设有螺纹。
进一步地，所述锥体镜筒的外侧底面上设有2~4个紧固孔槽，优选地，所述锥体镜筒的外侧底面上设有2个紧固孔槽。
进一步地，所述端口侧壁的边缘处设有固定卡圈，所述准直透镜通过所述固定卡圈固定，所述固定卡圈为塑料卡圈或者金属材质卡圈。
进一步地，所述准直透镜和透光锥体位于同一水平中心轴线上。
（2）有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果：
1、结构简单，装配精度不高，成本低；
2、光学系统效率高，光学参数设计合理可达90%以上；
3、对椭圆大光斑具有较好的整形和准直作用，椭圆度可大于95%；
4、该装置适用性广，不但可以直接适用于光源，而且可以和其它光学系统搭配，从而对光斑进行准直整形。
附图说明
图1为大椭圆光斑的准直整形装置结构示意图；
图2为去掉准直透镜和固定卡圈的准直整形装置结构示意图；
图3为大椭圆光斑的准直整形装置左侧面结构示意图；
图4为大椭圆光斑的准直整形装置中透光锥体的结构示意图；
图5为准直整形装置对小发散角大光斑的准直效果图；
图6为准直整形装置对大发散角大光斑的准直效果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一
如图1~4所示，本实施案例提供一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置，包括准直透镜1、准直透镜筒2，所述准直透镜1设在所述准直透镜筒2右端内侧壁面上，所述准直透镜筒2的主内侧壁21为螺纹结构，所述准直透镜筒2的端口侧壁22的内径大于所述主内侧壁21的内径，所述端口侧壁22上设有所述准直透镜1，所述准直透镜筒2的内部左端设有锥体镜筒3，所述锥体镜筒3的外侧壁为螺纹结构，所述锥体镜筒3的外侧壁与所述准直透镜筒2的主内侧壁21相啮合，所述锥体镜筒3轴线处开有通孔31，所述通孔31内嵌透光锥体4，所述透光锥体4包括锥体段41和圆柱体段42。
所述锥体段41和所述圆柱体段42为一体化制备，或者所述锥体段41的底面和圆柱体段42的底面通过光胶方式连接，如果对耦合效率要求高，所述透光锥体4的两端应该镀设增透膜，并且所述透光锥体4通过石英玻璃材质或者有机透明材料制备。
所述准直透镜筒2的侧壁上设有第一螺栓孔23和第二螺栓孔24，所述第一螺栓孔23和所述第二螺栓孔24为对称设置，所述第一螺栓孔23和所述第二螺栓孔24的内侧壁面为螺纹结构，并且所述第一螺栓孔23和所述第二螺栓孔（24）上设有紧固螺栓25，所述准直透镜筒2的左端外侧壁26直径变小，并且所述左端外侧壁26上设有螺纹。
所述锥体镜筒3的外侧底面上设有2个紧固孔槽32，所述端口侧壁22的边缘处设有固定卡圈5，所述准直透镜1通过所述固定卡圈5固定，所述固定卡圈5为塑料卡圈或者金属材质卡圈，所述准直透镜1和透光锥体4位于同一水平中心轴线上。
具体地，对于小发散角大光斑情形，可采取图5所示光学结构，在靠近光源6放置透光锥体4，如果对耦合效率要求高，透光锥体4两端面应镀增透膜，光先耦合到透光锥体4内，由于透光锥体4直径较光源6光斑足够大，大部分光被耦合到透光锥体4中，快轴和慢轴两个方向的光在透光锥体4中得到了重新调制，经透光锥体4细端出口出来，光斑由原先椭圆变成了圆形，光斑尺寸较光源6尺寸可减小数倍，然后经准直透镜1进行准直，即可得到较好的准直效果，准直透镜1的焦距取决于对输出光斑直径和对尺寸的要求，在尺寸允许的情况下焦距越长准直特性越好，如经透光锥体4出来发散角较大，可采取非球透镜代替球面透镜。原则上，光源6与透光锥体4距离d越小越好，L2/D1越大越好，实际工作中，D1、L1、L2、D2要根据LD光源6特性设计合理的参数方可达到较高的光学效率，参数设计合理效率可大于90%。
对于大发散角大光斑情形，如发散角较大的LED光源6可在光源6和透光锥体4之间加汇聚透镜7，如图6所示，将LED光先尽可能的耦合到透光锥体4，然后再经透光锥体4调制，最后经准直透镜1准直，也可获得较高的光学效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置，包括准直透镜(1)、准直透镜筒(2)，所述准直透镜(1)设在所述准直透镜筒(2)右端内侧壁面上，其特征在于，所述准直透镜筒(2)的主内侧壁(21)为螺纹结构，所述准直透镜筒(2)的端口侧壁(22)的内径大于所述主内侧壁(21)的内径，所述端口侧壁(22)上设有所述准直透镜(1)，所述准直透镜筒(2)的内部左端设有锥体镜筒(3)，所述锥体镜筒(3)的外侧壁为螺纹结构，所述锥体镜筒(3)的外侧壁与所述准直透镜筒(2)的主内侧壁(21)相啮合，所述锥体镜筒(3)轴线处开有通孔(31)，所述通孔(31)内嵌透光锥体(4)，所述透光锥体(4)包括锥体段(41)和圆柱体段(42)，所述锥体段(41)的锥尖处(43)为平面结构；所述准直透镜筒(2)的左端外侧壁(26)直径变小，并且所述左端外侧壁(26)上设有螺纹；所述锥体镜筒(3)的外侧底面上设有2～4个紧固孔槽(32)；所述端口侧壁(22)的边缘处设有固定卡圈(5)，所述准直透镜(1)通过所述固定卡圈(5)固定。
2.根据权利要求1所述的一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置，其特征在于：所述锥体段(41)和所述圆柱体段(42)为一体化制备。
3.根据权利要求1所述的一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置，其特征在于：所述锥体段(41)的底面和圆柱体段(42)的底面通过光胶方式连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置，其特征在于，所述透光锥体(4)通过石英玻璃材质制备。
5.根据权利要求2或3所述的一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置，其特征在于，所述透光锥体(4)的两端镀设增透膜。
6.根据权利要求1所述的一种应用于大椭圆光斑的准直整形装置，其特征在于：所述准直透镜筒(2)的侧壁上设有第一螺栓孔(23)和第二螺栓孔(24)，所述第一螺栓孔(23)和所述第二螺栓孔(24)为对称设置，所述第一螺栓孔(23)和所述第二螺栓孔(24)的内侧壁面为螺纹结构，并且所述第一螺栓孔(23)和所述第二螺栓孔(24)上设有紧固螺栓(25)。
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