CN110190502A - 一种多激光器耦合的激光光源 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种多激光器耦合的激光光源，所述多激光器耦合的激光光源将多个激光器组沿预设方向并排设置，通过激光偶尔和模块将多个所述激光器组出射的激光耦合为待处理光束，通过激光匀化模块实现所述待处理光束的匀化处理，以获得工作激光通过封装结构的光源出射端口出射，实现了在激光光源内部实现多激光器出射的激光的耦合和匀化的目的，降低了多激光器耦合的激光光源的体积，优化了最终获得的工作光源的耦合效果。
Description
技术领域
本申请涉及激光器设计技术领域，更具体地说，涉及一种多激光器耦合的激光光源。
背景技术
激光具有色域范围广、光束质量好等优点，使得可见光激光光源成为替代传统的汞灯、氙灯、卤素灯逐渐成为投影设备、照明设备的主流光源。并且激光光源在舞台灯、地标、探照、医疗、驱赶等领域都有着广泛的应用。
随着投影的画面增大、激光探照等距离增加，传统的单波长激光模块色彩单一、相互之间融合困难、功率较低，已经无法满足日益增长的需求。因此实现大功率、多波长、多色彩、小体积的激光模块，已经是必然的趋势。
参考图1，现有技术中实现多激光器耦合的方式通常是将多个激光器出射的激光在激光器模组外进行叠加耦合，这样引入了新的结构和风险，并且体积相对较大，多种单色光之间的混合不充分，最终获得的多激光器出射激光的耦合效果较差。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供了一种多激光器耦合的激光光源，以实现在激光光源内部实现多激光器出射的激光的耦合和匀化的目的，降低了多激光器耦合的激光光源的体积，优化了最终获得的工作光源的耦合效果。
为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：
一种多激光器耦合的激光光源，包括：
多个沿预设方向并排设置的激光器组，每个所述激光器组中由至少一个出射同一波长激光的激光器构成；
位于多个所述激光器组激光出射方向一侧的激光耦合模块，用于将多个所述激光器组出射的激光耦合为待处理光束出射；
激光匀化模块，用于对所述待处理光束进行匀化处理，以获得工作激光；
将所述激光耦合模块、激光匀化模块和多个所述激光器组封装在一起的封装结构，所述封装结构具有光源出射端口，所述工作激光从所述光源出射端口出射。
可选的，当不同的所述激光器组中的激光器出射的激光波长不同时，按预设方向对多个激光器组从1到N依次编号；
所述激光耦合模块包括：N个沿所述预设方向排列、与多个所述激光器组一一对应，且编号相同的耦合器件；
第i个耦合器件用于将第i个激光器组中的激光器出射的激光向第i+1个耦合器件反射，和用于透过编号为1到i-1的激光器组中的激光器出射的激光，1≤i≤N；
所述耦合器件为合束镜。
可选的，还包括：激光整合模块；
所述激光整合模块，用于对所述待处理光束进行处理，以使所述待处理光束沿所述预设方向的反方向向所述激光匀化模块传输。
可选的，所述激光整合模块包括：相对设置的第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜的光轴连线垂直于所述预设方向；其中，
所述第一反射镜用于将所述待处理光束向所述第二反射镜反射，所述第二反射镜用于将所述待处理光束向所述激光匀化模块反射，以使所述待处理光束沿所述预设方向的反方向向所述激光匀化模块出射。
可选的，按预设方向对多个激光器组从1到N依次编号；
所述激光耦合模块包括：N个与多个所述激光器组一一对应，且编号相同的耦合器件，第i个耦合器件用于将第i个激光器组中的激光器出射的激光向所述激光整合模块反射，1≤i≤N；
所述耦合器件为反射镜或棱镜。
可选的，所述耦合器件与所述耦合器件对应的激光器组的距离均相同。
可选的，所述激光匀化模块包括：第一平凸透镜、光棒和第二平凸透镜；其中，
所述光棒设置于所述第一平凸透镜和第二平凸透镜之间，所述第一平凸透镜和第二平凸透镜的平面相对设置；
所述第一平凸透镜，用于对所述待处理光束进行汇聚后向所述光棒传输；
所述光棒，用于对入射的待处理光束进行匀化后向所述第二平凸透镜传输；
所述第二平凸透镜，用于对入射的待处理光束进行准直或汇聚处理后获得所述工作激光。
可选的，所述激光匀化模块包括：第一平凸透镜和光纤；其中，
所述第一平凸透镜，用于对所述待处理光束进行汇聚后向所述光纤传输；
所述光纤，用于对入射的待处理光束进行匀化后获得所述工作激光，并通过所述光源出射端口出射。
可选的，还包括：
设置于所述第一平凸透镜朝向所述光源出射端口一侧的散射片；
所述散射片为静态散射片或以预设频率震动的散射片或以预设速率旋转的散射片。
可选的，还包括：可伐合金插接件和驱动控制电路板；
所述驱动控制电路板通过所述可伐合金插接件与多个所述激光器组电连接；
所述可伐合金插接件设置于封装结构的通孔中，且与所述封装结构密封连接。
从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种多激光器耦合的激光光源，所述多激光器耦合的激光光源将多个激光器组沿预设方向并排设置，通过激光偶尔和模块将多个所述激光器组出射的激光耦合为待处理光束，通过激光匀化模块实现所述待处理光束的匀化处理，以获得工作激光通过封装结构的光源出射端口出射，实现了在激光光源内部实现多激光器出射的激光的耦合和匀化的目的，降低了多激光器耦合的激光光源的体积，优化了最终获得的工作光源的耦合效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中实现多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图2为本申请的一个实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图3为本申请的另一个实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图4为本申请的又一个实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图5为本申请的再一个实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图6为本申请的一个可选实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图7为本申请的另一个可选实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图8为本申请的又一个可选实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图9为本申请的再一个可选实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图10为本申请的一个具体实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图11为本申请的另一个具体实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图；
图12为本申请的又一个具体实施例提供的一种多激光器耦合的激光光源的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种多激光器耦合的激光光源，如图2所示，包括：
多个沿预设方向并排设置的激光器组10，每个所述激光器组10中由至少一个出射同一波长激光的激光器构成；
位于多个所述激光器组10激光出射方向一侧的激光耦合模块20，用于将多个所述激光器组10出射的激光耦合为待处理光束出射；
激光匀化模块30，用于对所述待处理光束进行匀化处理，以获得工作激光；
将所述激光耦合模块20、激光匀化模块30和多个所述激光器组10封装在一起的封装结构40，所述封装结构40具有光源出射端口，所述工作激光从所述光源出射端口出射。
在附图中，箭头DR的方向表示所述预设方向，在本实施例中，所述多激光器耦合的激光光源将多个激光器组10沿预设方向并排设置，通过激光偶尔和模块将多个所述激光器组10出射的激光耦合为待处理光束，通过激光匀化模块30实现所述待处理光束的匀化处理，以获得工作激光通过封装结构40的光源出射端口出射，实现了在激光光源内部实现多激光器出射的激光的耦合和匀化的目的，降低了多激光器耦合的激光光源的体积，优化了最终获得的工作光源的耦合效果。
可选的，所述激光匀化模块30的出射端嵌入所述封装结构40的光源出射端口中，且所述激光匀化模块30的出射端与所述封装结构40的光源出射端口紧密接触，完全密封，提高所述多激光器耦合的激光光源的密封性。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，参考图3和图4，当不同的所述激光器组10中的激光器出射的激光波长不同时，按预设方向对多个激光器组10从1到N依次编号；
所述激光耦合模块20包括：N个沿所述预设方向排列、与多个所述激光器组10一一对应，且编号相同的耦合器件；
第i个耦合器件用于将第i个激光器组10中的激光器出射的激光向第i+1个耦合器件反射，和用于透过编号为1到i-1的激光器组10中的激光器出射的激光，1≤i≤N；
所述耦合器件为合束镜21。
在图3和图4中，以三组激光器组10为例进行说明，假设这三组激光器组10中的激光器分别用于出射红色激光、绿色激光和蓝色激光。图3中每个所述激光器组10中包括一个激光器，图4中每个所述激光器组10中包括多个激光器。
在本实施例中，所述合束镜21的光轴连线位于同一水平线上，有利于减小所述多激光器耦合的激光光源的体积。
仍然以三组激光器组10为例，图3和图4中的箭头方向为所述预设方向，出射红色激光、绿色激光和蓝色激光的激光器组10沿所述预设方向依次排列，则出射红色激光、绿色激光和蓝色激光的激光器组10的编号分别为1、2和3，相应的与其对应的合束镜21的编号分别为1、2和3。
那么具体的，编号为1的合束镜21用于反射编号为1的激光器组10出射的红色激光，编号为2的合束镜21用于透射红色激光，并将编号为2的激光器组10出射的绿色激光向编号为3的合束镜21出射，编号为3的合束镜21用于透射红色激光和绿色激光，并反射编号为3的激光器组10出射的蓝色激光，最终实现红色激光、绿色激光和蓝色激光的耦合，使得获得的待处理激光沿所述预设方向排列。
需要注意的是，图3和图4仅以出射三种颜色激光的激光器组10为例进行说明，在本申请的其他实施例中，所述多激光器耦合的激光光源中的激光器组10还可以为4组、5组甚至更多组出射不同波长激光的激光器组10，本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
图3和图4所示的激光耦合模块20的结构仅适用于出射不同波长激光的激光器组10，这是因为当不同的激光器组10出射相同波长的激光时，无法通过光轴处于同一水平线上合束镜21实现这些激光器组10出射的激光的耦合。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，如图5所示，所述多激光器耦合的激光光源还包括：激光整合模块50；
所述激光整合模块50，用于对所述待处理光束进行处理，以使所述待处理光束沿所述预设方向的反方向向所述激光匀化模块30传输。
在图5所示的多激光器耦合的激光光源中，由于所述激光整合模块50的存在，大大减小了所述多激光器耦合的激光光源在所述预设方向上的长度，有利于减小所述多激光器耦合的激光光源在所述预设方向上占据的长度。
参考图6，图6给出了一种激光整合模块50的具体可行结构，所述激光整合模块50包括：相对设置的第一反射镜51和第二反射镜52，所述第一反射镜51和第二反射镜52的光轴连线垂直于所述预设方向；其中，
所述第一反射镜51用于将所述待处理光束向所述第二反射镜52反射，所述第二反射镜52用于将所述待处理光束向所述激光匀化模块30反射，以使所述待处理光束沿所述预设方向的反方向向所述激光匀化模块30出射。
在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，如图7和图8所示，按预设方向对多个激光器组10从1到N依次编号；
所述激光耦合模块20包括：N个与多个所述激光器组10一一对应，且编号相同的耦合器件，第i个耦合器件用于将第i个激光器组10中的激光器11出射的激光向所述预设方向反射，1≤i≤N；
所述耦合器件为反射镜22或棱镜23。
同样的，在图7和图8中，以三组激光器组10为例进行说明，假设这三组激光器组10中的激光器11分别用于出射红色激光、绿色激光和蓝色激光。图7中每个所述激光器组10中包括一个激光器11，图8中每个所述激光器组10中包括多个激光器11。
在本实施例中，所述合束镜21的光轴连线位于同一水平线上，有利于减小所述多激光器11耦合的激光光源的体积。
仍然以三组激光器组10为例，图7和图8中的箭头方向为所述预设方向，出射红色激光、绿色激光和蓝色激光的激光器组10沿所述预设方向依次排列，则出射红色激光、绿色激光和蓝色激光的激光器组10的编号分别为1、2和3，相应的与其对应的耦合器件的编号分别为1、2和3。
图7和图8所示的激光耦合模块20的结构可以适用于出射不同波长激光的多组激光器组10，也可以适用于出射相同波长激光的多组激光器组10。
在本实施例中，使用梯度设置的耦合器件配合所述激光整合模块50实现多个激光器组10出射的激光的耦合。在图7和图8中，所述耦合器件为反射镜22，可选的，参考图9，所述耦合器件还可以为棱镜23(例如三角棱镜23)实现对入射的激光的反射。
可选的，当所述耦合器件为棱镜23时，所述棱镜23的入射面和出射面上还可以通过镀增透膜的方式，提高对入射激光的透过率。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个可选实施例中，参考图7-9，所述耦合器件与所述耦合器件对应的激光器组10的距离均相同。
参考图7-9，编号为1的耦合器件与编号为1的激光器组10的距离，和编号为2的耦合器件与编号为2的激光器组10的距离，以及编号为3的耦合器件与编号为3的激光器组10的距离均相同，这样有利于使得各个激光器组10出射的激光在入射到所述激光耦合模块20时，具有相同的光程和相位。
在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，如图10和图11所示，图10和图11给出了激光匀化模块30的可行结构示意图，在图10中，所述激光匀化模块30包括：第一平凸透镜31、光棒32和第二平凸透镜33；其中，
所述光棒32设置于所述第一平凸透镜31和第二平凸透镜33之间，所述第一平凸透镜31和第二平凸透镜33的平面相对设置；
所述第一平凸透镜31，用于对所述待处理光束进行汇聚后向所述光棒32传输；
所述光棒32，用于对入射的待处理光束进行匀化后向所述第二平凸透镜33传输；
所述第二平凸透镜33，用于对入射的待处理光束进行准直或汇聚处理后获得所述工作激光。
在图10所示的结构中，所述第二平凸透镜33的凸面一端嵌于所述封装结构40的光源出射端口中，与所述封装结构40完全密封，有利于提升所述多激光器11耦合的激光光源的密封性。
同样的，所述第一平凸透镜31、光棒32和第二平凸透镜33的入射面和出射面可以通过镀增透膜的方式，实现提高激光透过率的目的。
在图11中，所述激光匀化模块30包括：第一平凸透镜31和光纤34；其中，
所述第一平凸透镜31，用于对所述待处理光束进行汇聚后向所述光纤34传输；
所述光纤34，用于对入射的待处理光束进行匀化后获得所述工作激光，并通过所述光源出射端口出射。
同样的，所述第一平凸透镜31和光纤34的入射面和出射面可以通过镀增透膜的方式，实现提高激光透过率的目的。
在图11所示的结构中，光纤34的入射端可以与封装外壳进行密封，其输出端可以直接嵌于所述封装结构40的光源出射端口中，也可以经过光路透镜等结构实现将工作激光输入到投影机的光棒32或照明系统中的镜头等结构中。
可选的，所述多激光器11耦合的激光光源还包括：
设置于所述第一平凸透镜31朝向所述光源出射端口一侧的散射片；
所述散射片为静态散射片或以预设频率震动的散射片或以预设速率旋转的散射片。
所述散射片有利于进一步提高所述激光匀化模块30对于所述待处理光束的匀化处理效果。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个具体实施例中，如图12所示，所述多激光器11耦合的激光光源还包括：可伐合金插接件70和驱动控制电路板60；
所述驱动控制电路板60通过所述可伐合金插接件70与多个所述激光器组10电连接；
所述可伐合金插接件70设置于封装结构40的通孔中，且与所述封装结构40密封连接。
在图12中，所述可伐合金插接件的针脚通过图12中的绝缘材料80与所述封装结构40彼此隔离绝缘设置，从而与所述封装结构40形成密封。
本实施例提供了一种将驱动控制电路板设置于封装结构40外部的结构，以便于驱动控制电路板的拆卸和维修，也降低了驱动控制电路板在工作时散发的热量对激光器11的工作稳定性的影响。
综上所述，本申请实施例提供了一种多激光器11耦合的激光光源，所述多激光器11耦合的激光光源将多个激光器组10沿预设方向并排设置，通过激光偶尔和模块将多个所述激光器组10出射的激光耦合为待处理光束，通过激光匀化模块30实现所述待处理光束的匀化处理，以获得工作激光通过封装结构40的光源出射端口出射，实现了在激光光源内部实现多激光器11出射的激光的耦合和匀化的目的，降低了多激光器11耦合的激光光源的体积，优化了最终获得的工作光源的耦合效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种多激光器耦合的激光光源，其特征在于，包括：
多个沿预设方向并排设置的激光器组，每个所述激光器组中由至少一个出射同一波长激光的激光器构成；
位于多个所述激光器组激光出射方向一侧的激光耦合模块，用于将多个所述激光器组出射的激光耦合为待处理光束出射；
激光匀化模块，用于对所述待处理光束进行匀化处理，以获得工作激光；
将所述激光耦合模块、激光匀化模块和多个所述激光器组封装在一起的封装结构，所述封装结构具有光源出射端口，所述工作激光从所述光源出射端口出射。
2.根据权利要求1所述的多激光器耦合的激光光源，其特征在于，当不同的所述激光器组中的激光器出射的激光波长不同时，按预设方向对多个激光器组从1到N依次编号；
所述激光耦合模块包括：N个沿所述预设方向排列、与多个所述激光器组一一对应，且编号相同的耦合器件；
第i个耦合器件用于将第i个激光器组中的激光器出射的激光向第i+1个耦合器件反射，和用于透过编号为1到i-1的激光器组中的激光器出射的激光，1≤i≤N；
所述耦合器件为合束镜。
3.根据权利要求1所述的多激光器耦合的激光光源，其特征在于，还包括：激光整合模块；
所述激光整合模块，用于对所述待处理光束进行处理，以使所述待处理光束沿所述预设方向的反方向向所述激光匀化模块传输。
4.根据权利要求3所述的多激光器耦合的激光光源，其特征在于，所述激光整合模块包括：相对设置的第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜的光轴连线垂直于所述预设方向；其中，
所述第一反射镜用于将所述待处理光束向所述第二反射镜反射，所述第二反射镜用于将所述待处理光束向所述激光匀化模块反射，以使所述待处理光束沿所述预设方向的反方向向所述激光匀化模块出射。
5.根据权利要求3所述的多激光器耦合的激光光源，其特征在于，按预设方向对多个激光器组从1到N依次编号；
所述激光耦合模块包括：N个与多个所述激光器组一一对应，且编号相同的耦合器件，第i个耦合器件用于将第i个激光器组中的激光器出射的激光向所述激光整合模块反射，1≤i≤N；
所述耦合器件为反射镜或棱镜。
6.根据权利要求5所述的多激光器耦合的激光光源，其特征在于，所述耦合器件与所述耦合器件对应的激光器组的距离均相同。
7.根据权利要求1所述的多激光器耦合的激光光源，其特征在于，所述激光匀化模块包括：第一平凸透镜、光棒和第二平凸透镜；其中，
所述光棒设置于所述第一平凸透镜和第二平凸透镜之间，所述第一平凸透镜和第二平凸透镜的平面相对设置；
所述第一平凸透镜，用于对所述待处理光束进行汇聚后向所述光棒传输；
所述光棒，用于对入射的待处理光束进行匀化后向所述第二平凸透镜传输；
所述第二平凸透镜，用于对入射的待处理光束进行准直或汇聚处理后获得所述工作激光。
8.根据权利要求1所述的多激光器耦合的激光光源，其特征在于，所述激光匀化模块包括：第一平凸透镜和光纤；其中，
所述第一平凸透镜，用于对所述待处理光束进行汇聚后向所述光纤传输；
所述光纤，用于对入射的待处理光束进行匀化后获得所述工作激光，并通过所述光源出射端口出射。
9.根据权利要求8或9任一项所述的多激光器耦合的激光光源，其特征在于，还包括：
设置于所述第一平凸透镜朝向所述光源出射端口一侧的散射片；
所述散射片为静态散射片或以预设频率震动的散射片或以预设速率旋转的散射片。
10.根据权利要求1所述的多激光器耦合的激光光源，其特征在于，还包括：可伐合金插接件和驱动控制电路板；
所述驱动控制电路板通过所述可伐合金插接件与多个所述激光器组电连接；
所述可伐合金插接件设置于封装结构的通孔中，且与所述封装结构密封连接。
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