CN109444825B - 激光发射设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种激光发射设备，包括：快轴矫正装置和慢轴矫正装置，快轴矫正装置包括第一面板和快轴矫正器，慢轴矫正装置包括第二面板和慢轴矫正器，第一面板和第二面板上分别开设第一窗口和第二窗口，第一面板的第一端面与快轴矫正器的第一端口邻接，慢轴矫正器的第一端口与第二面板的第一端面邻接。当激光光源通过第一窗口或者第二窗口进入激光发射设备，其可以依次通过快轴矫正器和慢轴矫正器，分别对快轴方向的光线和慢轴方向的光线进行二元分离校正，并从上述第二窗口或者第一窗口射出，本申请所提供的方法激光发射设备的透镜数量大大减少，因而大大降低了激光发射设备的成本并且极大地提高了激光光束的能量利用率。

Description

激光发射设备

技术领域

本申请涉及光学技术领域，特别是涉及一种激光发射设备。

背景技术

随着光学技术和通信技术的快速发展，激光雷达技术随之有了快速发展和普及，同时人们对于激光雷达的性能要求也越来越高。

为了保证激光雷达的性能，对于激光雷达所发射的激光也要求其具有良好的方向性。常见的激光雷达，其激光光源采用半导体激光光源，而半导体激光光源由于其光源不够集中，通常人们会对半导体激光光源进行较正之后再进行发射，以保证激光雷达的性能。传统的激光矫正方式为在激光光源处设置矫正数量较多的透镜，以实现对激光光源的较正并且确保激光光源的方向性。

然而，传统的激光矫正方式，所需要的透镜数量多，导致激光矫正设备的成本较高，且能量利用率低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低成本且提高能量利用率的激光发射设备。

本申请提供的激光发射设备，包括：快轴矫正装置和慢轴矫正装置，所述快轴矫正装置包括第一面板和快轴矫正器，所述慢轴矫正装置包括第二面板和慢轴矫正器，所述第一面板和所述第二面板上分别开设第一窗口和第二窗口，所述第一面板的第一端面与所述快轴矫正器的第一端口邻接，所述慢轴矫正器的第一端口与所述第二面板的第一端面邻接；

其中，所述第一窗口和所述第二窗口用于通过激光光束；所述快轴矫正器用于矫正快轴方向的光线；所述慢轴矫正器用于矫正慢轴方向的光线。

在其中一个实施例中，所述快轴矫正装置还包括快轴杂光消除组件，且所述快轴杂光消除组件与所述快轴矫正器位于所述第一面板的同一侧；所述慢轴矫正装置还包括慢轴杂光消除组件，且所述慢轴杂光消除组件与所述慢轴矫正器位于所述第二面板的同一侧；所述快轴杂光消除组件与所述慢轴杂光消除组件通过所述第三面板连接，所述第三面板开设第三窗口；

其中，所述第三窗口用于通过所述激光光束，所述快轴杂光消除组件用于消除所述快轴方向的杂光，所述慢轴杂光消除组件用于消除所述慢轴方向的杂光设备。

在其中一个实施例中，所述快轴杂光消除组件包括快轴固定板，所述慢轴杂光消除组件包括慢轴固定板，所述快轴固定板和所述慢轴固定板上均开设多个杂光通孔。

在其中一个实施例中，所述杂光通孔的第一端孔径大于第二端孔径，所述第一端孔径为邻近所述激光光束的孔径，所述第二端孔径为远离所述激光光束的孔径。

在其中一个实施例中，所述快轴固定板包括第一子板和第二子板，所述第一子板和所述第二子板均为开口相对的凹槽结构；所述慢轴固定板包括第三子板和第四子板，所述第三子板和所述第四子板均为开口相对的凹槽结构。

在其中一个实施例中，所述快轴矫正器在入射光方向依次包括：第一正透镜、第一负透镜和第二正透镜。

在其中一个实施例中，所述慢轴矫正器在出射光方向依次包括：第三正透镜、第四正透镜和第二负透镜。

在其中一个实施例中，所述第一窗口、所述第二窗口和所述第三窗口均包括倒角，所述第一窗口的倒角、第二窗口的倒角和第三窗口的倒角为钝角或锐角，或圆角。

在其中一个实施例中，所述快轴矫正器和所述慢轴矫正器之间的距离小于预设的距离阈值。

在其中一个实施例中，所述慢轴矫正器的焦距为所述快轴矫正器的焦距的三倍。

上述激光发射设备包括：快轴矫正装置和慢轴矫正装置，快轴矫正装置包括第一面板和快轴矫正器，慢轴矫正装置包括第二面板和慢轴矫正器，第一面板和第二面板上分别开设第一窗口和第二窗口，第一面板的第一端面与快轴矫正器的第一端口邻接，慢轴矫正器的第一端口与第二面板的第一端面邻接。当激光光源通过第一窗口或者第二窗口进入激光发射设备，其可以依次通过快轴矫正器和慢轴矫正器，分别对快轴方向的光线和慢轴方向的光线进行二元分离校正，并从上述第二窗口或者第一窗口射出，本申请实施例中，由于对激光光源进行二元分离校正，进而使得激光发射设备的透镜数量大大减少，其避免了设置数量较多的透镜进行多次矫正以确保激光光束的方向性，因此在矫正激光光源的同时，大大降低了激光发射设备的成本，并且大大提高了激光光束的能量利用率。

附图说明

图1为一个实施例提供的激光发射设备的结构示意图；

图1a为一个实施例提供的快轴矫正器在快轴方向的剖面图；

图1b为一个实施例提供的快轴矫正器在慢轴方向的剖面图；

图1c为一个实施例提供的慢轴矫正器在慢轴方向的剖面图；

图1d为一个实施例提供的慢轴矫正器在快轴方向的剖面图；

图2为另一个实施例提供的激光发射设备的结构示意图；

图3为又一个实施例提供的激光发射设备的结构示意图；

图4为一个实施例提供的激光发射设备的快轴矫正器在快轴方向的剖面图；

图5为一个实施例提供的激光发射设备的慢轴矫正器在慢轴方向的剖面图。

附图标记说明：

快轴矫正装置：10； 第一面板：11；

第一窗口：111； 快轴矫正器：12；

快轴杂光消除组件：13； 快轴固定板：131；

第一子板：131a； 第二子板：131b；

杂光通孔：132； 慢轴矫正装置：20；

第二面板：21； 第二窗口：211；

慢轴矫正器：22； 慢轴杂光消除组件：23；

慢轴固定板：231； 第三子板：231a；

第四子板：231b； 第三面板：30；

第三窗口：31。

具体实施方式

随着光学技术和通信技术的快速发展，激光雷达技术随之有了快速发展和普及，同时人们对于激光雷达的性能要求也越来越高。为了保证激光雷达的性能，对于激光雷达所发射的激光要求其具有良好的方向性。常见的激光雷达，其激光光源由于采用半导体激光光源，而半导体激光光源由于其光源不够集中，导致方向性不好。通常人们会在半导体激光光源处设置矫正透镜，实现对激光光源的较正。然而，传统的激光矫正方式，所需要的透镜数量多，导致激光矫正设备的成本较高且能量利用率低，。本申请实施例提供的激光发射设备，旨在解决如上技术问题。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为一个实施例提供的激光发射设备的结构示意图。如图1所示，该设备包括：快轴矫正装置10和慢轴矫正装置20，快轴矫正装置10包括第一面板11和快轴矫正器12，慢轴矫正装置20包括第二面板21和慢轴矫正器22，第一面板11和第二面板21上分别开设第一窗口111和第二窗口211，第一面板11的第一端面与快轴矫正器12的第一端口邻接，慢轴矫正器22的第一端口与第二面板21的第一端面邻接；其中，第一窗口111和第二窗口211用于通过激光光束；快轴矫正器12用于矫正快轴方向的光线；慢轴矫正器22用于矫正慢轴方向的光线。

具体的，该激光发射设备包括快轴矫正装置10和慢轴矫正装置20。快轴矫正装置10包括第一面板11和快轴矫正器12，第一面板11开设有第一窗口111，用于通过激光光束，且快轴矫正器12用于矫正快轴方向的光线；慢轴矫正装置20包括第二面板21和慢轴矫正器22，第二面板21上同样开设有第二窗口211，用于通过激光光束，且慢轴矫正器22用于矫正慢轴方向的光线。可选地，第一窗口111和第二窗口211的形状可以为正方形，也可以为长方形，也可以为圆形，还可以为其他形状，对此本实施例并不做限定。其中，第一面板11的第一端面与快轴矫正器12的第一端口邻接，即第一面板11与快轴矫正器12依次设置，其可以是二者紧邻设置，也可以是二者间隔一定的距离，对此本实施例并不做限定；慢轴矫正器22的第一端口与第二面板21的第一端面邻接，即慢轴矫正器22与第二面板21依次设置，其可以是二者紧邻设置，也可以是二者间隔一定的距离，对此本实施例也不做限定。

具体在使用过程中，激光光源可以从第一窗口111进入激光发射设备，并通过与之邻接的快轴矫正器12，从而完成快轴方向的光线矫正；之后，激光光束进入慢轴矫正器22，从而完成慢轴方向的矫正，再由第二窗口211射出。可选地，激光光源也可以从第二窗口211进入激光发射器，首先经过慢轴矫正器22完成慢轴方向的光线矫正，然后进入快轴矫正器12完成快轴方向的矫正，再由第一窗口111射出，依次完成对慢轴方向和快轴方向的光线的矫正。本实施例对第一窗口111和第二窗口211哪一个作为激光的入射窗口，哪一个作为激光的出射窗口并不做限定。

需要说明的是，快轴矫正器12可以为快轴方向设置的凸透镜和/或凹透镜，其在快轴方向的剖面图可以参见图1a所示，慢轴方向的剖面图可以参见图1b所示；慢轴矫正器22可以为慢轴方向设置的凸透镜和/或凹透镜，其在慢轴方向的剖面图可以参见图1c所示，快轴方向的剖面图可以参见图1d所示。上述图1a、图1b、图1c和图1d中的透镜数量和种类仅为一种示例，其不作为对本实施例的限定。

本实施例所提供的激光发射设备包括快轴矫正装置和慢轴矫正装置，快轴矫正装置包括第一面板和快轴矫正器，慢轴矫正装置包括第二面板和慢轴矫正器，第一面板和第二面板上分别开设第一窗口和第二窗口，第一面板的第一端面与快轴矫正器的第一端口邻接，慢轴矫正器的第一端口与第二面板的第一端面邻接。当激光光源通过第一窗口或者第二窗口进入激光发射设备，其可以依次通过快轴矫正器和慢轴矫正器，分别对快轴方向的光线和慢轴方向的光线进行二元分离校正，并从上述第二窗口或者第一窗口射出。本实施例中，由于对激光光源进行二元分离校正，进而使得激光发射设备的透镜数量大大减少，其避免了通过增加透镜数量以确保激光光束的方向性所带来的成本增加以及能量吕勇率低的问题，本实施例所提供的方法，在矫正激光光源的同时，大大提高了激光光束的能量利用率，进而大大降低了激光发射设备的成本。

图2为另一个实施例提供的激光发射设备的结构示意图。在上述图1所示的实施例的基础上，如图2所示，快轴矫正装置10还包括快轴杂光消除组件13，且快轴杂光消除组件13与快轴矫正器12位于第一面板11的同一侧；慢轴矫正装置20还包括慢轴杂光消除组件23，且慢轴杂光消除组件23与慢轴矫正器22位于第二面板21的同一侧；快轴杂光消除组件13与慢轴杂光消除组件23通过第三面板30连接，第三面板30开设第三窗口31；其中，第三窗口31用于通过激光光束，快轴杂光消除组件13用于消除快轴方向的杂光，慢轴杂光消除组件23用于消除慢轴方向的杂光设备。

具体的，快轴矫正装置10还包括快轴杂光消除组件13，且快轴杂光消除组件13与快轴矫正器12位于第一面板11的同一侧，快轴杂光消除组件13用于消除快轴方向的杂光。当激光光束由第一窗口111射入激光发射设备，经过快轴矫正器12完成快轴方向的光线矫正的同时，通过其设置的快轴杂光消除组件13的分布区域，期间，其快轴方向的杂光由分布在激光光束两侧的快轴杂光消除组件13吸收；同样的，慢轴矫正装置20还包括慢轴杂光消除组件23，且慢轴杂光消除组件23与慢轴矫正器22位于第二面板21的同一侧，慢轴杂光消除组件23用于消除慢轴方向的杂光设备。另外，快轴杂光消除组件13与慢轴杂光消除组件23通过第三面板30连接，第三面板30开设第三窗口31，因此，激光光束从快轴消除组件穿出时，穿过第三面板30所开设的第三窗口31，进入慢轴矫正器22，完成慢轴方向的光线矫正的同时，通过其设置的慢轴杂光消除组件23的分布区域，期间，其慢轴方向的杂光由分布在激光光束两侧的慢轴杂光消除组件23吸收，最后，激光光束从第二窗口211射出，由此分别完成快轴和慢轴方向的光线矫正，以及消除快轴方向和慢轴方向的杂光。

本实施例中，快轴矫正装置还包括快轴杂光消除组件，且快轴杂光消除组件与快轴矫正器位于第一面板的同一侧，因此，激光光束能够经过快轴矫正器完成快轴方向的光线矫正之后，经由快轴杂光消除组件消除快轴方向的杂光。之后，激光光束穿过第三面板的第三窗口，进入慢轴矫正装置。另外，慢轴矫正装置还包括慢轴杂光消除组件，且慢轴杂光消除组件与慢轴矫正器位于第二面板的同一侧，因此，激光光束能够经过慢轴矫正器完成慢轴方向的光线矫正之后，经由慢轴杂光消除组件消除慢轴方向的杂光，从而使得快轴和慢轴方向的光线得以矫正的同时，其快轴和慢轴方向的杂光占比大大降低，极大的增强了激光光束在准直光路的纯净度。并且，激光发射设备，其整体模块化处理，无论作为单一发射单元，或者多路并行发射组，均可以避免杂光的串扰情况发生。

可选地，在上述图2所示的实施例基础上，参见图3所示，快轴杂光消除组件13包括快轴固定板131，慢轴杂光消除组件23包括慢轴固定板231，快轴固定板131和慢轴固定板231上均开设多个杂光通孔132。具体的，快轴杂光消除组件13包括快轴固定板131，该快轴固定板131为一个板状结构，其上开设多个杂光通孔132，用于通过快轴方向的杂光从而实现快轴方向的杂光消除；同样的，慢轴杂光消除组件23包括慢轴固定板231，该慢轴固定板231为一个板状结构，其上开设多个杂光通孔132，用于通过慢轴方向的杂光从而实现慢轴方向的杂光消除。可选地，上述板状结构可以为一个平板结构也可以为其他形状的结构，对此本实施例不做限定。本实施例中，由于快轴杂光消除组件13包括快轴固定板131，慢轴杂光消除组件23包括慢轴固定板231，快轴固定板131和慢轴固定板231上均开设多个杂光通孔132，其在消除快轴和慢轴方向的杂光的同时，还可以将快轴固定板131和慢轴固定板231分别作为支撑件，以实现激光发射设备的结构支撑。

可选地，在上述实施例的基础上，杂光通孔132的第一端孔径大于第二端孔径，第一端孔径为邻近激光光束的孔径，第二端孔径为远离激光光束的孔径，可以参见图3所示。具体的，通过将杂光通孔132的邻近激光光束的第一端孔径设置大于远离激光管束的第二端孔径，从而使得杂光入射的孔面积大于出射的孔面积，从而有效的避免了杂光从第二端孔径二次反射至激光光束，因此有效的增强了杂光消除的效率，进一步提高了激光光束的纯净度。

在一个实施例中，快轴固定板131包括第一子板131a和第二子板131b，第一子板131a和第二子板131b均为开口相对的凹槽结构；慢轴固定板231包括第三子板231a和第四子板231b，第三子板231a和第四子板231b均为开口相对的凹槽结构。具体的，快轴固定板131可以包括分别设置在激光光束两侧的第一子板131a和第二子板131b，第一子板131a与第二子板131b均为凹槽结构，且第一子板131a和第二子板131b的凹槽结构相对设置。具体可以参见图3所示。慢轴固定板231可以包括分别设置在激光光束两侧的第三子板231a和第四子板231b，第三子板231a与第四子板231b均为凹槽结构，且第三子板231a与第四子板231b的凹槽结构相对设置。本实施例中，由于快轴固定板131包括第一子板131a和第二子板131b，第一子板131a和第二子板131b均为开口相对的凹槽结构，以及慢轴固定板231包括第三子板231a和第四子板231b，第三子板231a和第四子板231b均为开口相对的凹槽结构，因此，其能够在吸收杂光的同时，还可以保证激光光束的顺利通行，进一步提高了激光光束的纯净度。

可选地，在上述各实施例的基础上，快轴矫正器12在入射光方向依次包括：第一正透镜、第一负透镜和第二正透镜。具体的，快轴矫正器12的入射光方向依次为第一正透镜、第一负透镜和第二正透镜，即入射光先经过第一正透镜，再经过第一负透镜，最后经过第二正透镜从而完成快轴方向的光线矫正。具体可以参见图4所示。本实施例中，通过设置快轴矫正器12在入射光方向依次包括：第一正透镜、第一负透镜和第二正透镜，进一步提高了快轴矫正器12在快轴方向的光线矫正的效率，使得激光光束在快轴方向的光线趋于平行，在确保了激光光束快轴方向的方向性的同时，有效控制了透镜的数量，提高了快轴方向的光线的能量利用率，且降低了成本。

可选地，在上述各实施例的基础上，慢轴矫正器22在出射光方向依次包括：第三正透镜、第四正透镜和第二负透镜。具体的，慢轴矫正器22的入射光方向依次为第三正透镜、第四正透镜和第二负透镜，即入射光先经过第三正透镜，再经过第四正透镜，最后经过第二负透镜从而完成慢轴方向的光线矫正。具体可以参见图5所示。本实施例中，通过设置慢轴矫正器22在入射光方向依次包括：第三正透镜、第四正透镜和第二负透镜，进一步提高了慢轴矫正器22在慢轴方向的光线矫正的效率，使得激光光束在慢轴方向的光线趋于平行，在确保了激光光束慢轴方向的方向性的同时，有效控制了透镜的数量，提高了慢轴方向的光线的能量利用率，且降低了成本。

可选地，在上述各实施例的基础上，第一窗口111、第二窗口211和第三窗口31均包括倒角，所述第一窗口的倒角、第二窗口的倒角和第三窗口的倒角为钝角或锐角，或圆角。具体的，通过将第一窗口111、第二窗口211和第三窗口31均倒角设置，且倒角为钝角或锐角，或圆角，能够使得激光光束在穿过第一面板11、第二面板21和第三面板30时，大大减少了与面板的接触面积，减少了能量损失，进一步提高了激光光束的能量利用率。

本发明实施例中的圆角是用一段与角的两边相切的圆弧替换原来的角，与圆角的两边相切的直线的延长线可以是锐角或钝角，也可以是直角。

可选地，在上述各实施例的基础上，快轴矫正器12和慢轴矫正器22之间的距离小于预设的距离阈值。通过设置快轴矫正器12的和慢轴矫正器22之间的距离小于预设的距离阈值，从而减少了激光光束在传播过程中的光线损失，进一步提高了激光光束的传播效率。可选的，慢轴矫正器22的焦距为快轴矫正器12的焦距的三倍。通过设置慢轴矫正器22的焦距为快轴矫正器12的焦距的三倍，进一步提高了激光光束的能量利用率。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种激光发射设备，其特征在于，所述设备用于激光雷达，所述设备包括：快轴矫正装置和慢轴矫正装置，所述快轴矫正装置包括第一面板和快轴矫正器，所述慢轴矫正装置包括第二面板和慢轴矫正器，所述第一面板和所述第二面板上分别开设第一窗口和第二窗口，所述第一面板的第一端面与所述快轴矫正器的第一端口邻接，所述慢轴矫正器的第一端口与所述第二面板的第一端面邻接；

其中，所述第一窗口和所述第二窗口用于通过激光光束；所述快轴矫正器用于矫正快轴方向的光线；所述慢轴矫正器用于矫正慢轴方向的光线；

其中，所述快轴矫正装置还包括快轴杂光消除组件；所述慢轴矫正装置还包括慢轴杂光消除组件；所述快轴杂光消除组件包括快轴固定板，所述慢轴杂光消除组件包括慢轴固定板，所述快轴固定板和所述慢轴固定板上均开设多个杂光通孔。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述快轴杂光消除组件与所述快轴矫正器位于所述第一面板的同一侧；所述慢轴杂光消除组件与所述慢轴矫正器位于所述第二面板的同一侧；所述快轴杂光消除组件与所述慢轴杂光消除组件通过第三面板连接，所述第三面板开设第三窗口；

其中，所述第三窗口用于通过所述激光光束，所述快轴杂光消除组件用于消除所述快轴方向的杂光，所述慢轴杂光消除组件用于消除所述慢轴方向的杂光设备。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述杂光通孔的第一端孔径大于第二端孔径，所述第一端孔径为邻近所述激光光束的孔径，所述第二端孔径为远离所述激光光束的孔径。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述快轴固定板包括第一子板和第二子板，所述第一子板和所述第二子板均为开口相对的凹槽结构；所述慢轴固定板包括第三子板和第四子板，所述第三子板和所述第四子板均为开口相对的凹槽结构。

5.根据权利要求1至4任一项所述的设备，其特征在于，所述快轴矫正器在入射光方向依次包括：第一正透镜、第一负透镜和第二正透镜。

6.根据权利要求1至4任一项所述的设备，其特征在于，所述慢轴矫正器在出射光方向依次包括：第三正透镜、第四正透镜和第二负透镜。

7.根据权利要求1至4任一项所述的设备，其特征在于，所述第一窗口、所述第二窗口和所述第三窗口均包括倒角，所述第一窗口的倒角、第二窗口的倒角和第三窗口的倒角为钝角或锐角，或圆角。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述快轴矫正器和所述慢轴矫正器之间的距离小于预设的距离阈值。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述慢轴矫正器的焦距为所述快轴矫正器的焦距的三倍。