CN112260044B - 一种能量均匀的激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于激光应用领域，具体涉及一种能量均匀的激光装置。还包括多个棒镜，所述多个棒镜延宽度方向依次排列连接，使排列成型的多个棒镜的中间位置的棒镜的折射率大于两侧棒镜的折射率；棒镜长度方向用于接收光源机构的光源。本发明在保证得到大扇角的激光线光斑的同时保证光斑能量分布均匀；同时还具有充分利用光源的能量，提升线状激光的亮度的优点。

Description

一种能量均匀的激光装置
技术领域
本发明属于激光应用领域，具体涉及一种能量均匀的激光装置。
背景技术
激光装置产生线光源的方式目前主要依靠激光点光源打在柱面镜、鲍威尔棱镜等光学器件上，使得激光点光源的一周汇聚或者发散，产生激光线。在不同的应用场景或不同能量的激光光源对线状激光的需求也不尽相同；当需要能量分布均匀的大光斑时，使用鲍威尔棱镜和柱面镜均不能满足要求。
其中柱面镜包括平凸柱面透镜、平凹柱面透镜、双凸柱面透镜(棒镜)、双凹柱面、弯月柱面镜、柱交柱面镜和异形类柱面透镜，柱面镜能量分布较为集中，张角也较难做大，不能满足能量均匀和大扇角光斑的需求。
发明内容
本发明提供了一种能量均匀的激光装置，本发明在保证得到大扇角的激光线光斑的同时保证光斑能量分布均匀；同时还具有充分利用光源的能量，提升线状激光的亮度的优点。
本发明通过下述技术方案实现：
一种能量均匀的激光装置，包括光源机构，还包括多个棒镜，所述多个棒镜延宽度方向依次排列连接，使排列成型的多个棒镜的中间位置的棒镜的折射率大于两侧棒镜的折射率；棒镜长度方向用于接收光源机构的光源。
进一步地，所述多个棒镜的粗细任意搭配，不同大小的棒镜位置任意搭配。
进一步地，所述棒镜设置3个。
进一步地，3个棒镜的中间棒镜折射率大于两侧棒镜的折射率。
进一步地，所述棒镜的直径为0.5-3mm。
进一步地，所述光源机构包括半导体激光器和准直透镜，所述半导体激光器产生的光源经过准直透镜。
进一步地，所述光源机构包括固体激光器、扩束透镜和准直透镜，所述固体激光器产生的光源依次经过扩束透镜和准直透镜。
采用上述技术方案，本发明包括如下优点：
1、本发明在保证得到大扇角的激光线光斑的同时保证光斑能量分布均匀；同时还具有充分利用光源的能量，提升线状激光的亮度的优点。
2、本发明具有降低成本、减小空间、能量分布均匀的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种线光斑产生方法结构示意图；
图2为本发明实施例的一种线光斑产生方法结构示意图一；
图3为本发明实施例的一种线光斑产生方法结构示意图二；
图4为本发明实施例的一种线光斑产生方法结构示意图三；
图5为现有技术的激光装置结构示意图；
图6为本发明与现有技术对比图；
附图中：10、棒镜，20、光源机构，21、固体激光器，22、半导体激光器，23、扩束透镜，24、准直透镜。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种能量均匀的激光装置，包括光源机构20，还包括多个棒镜10，所述多个棒镜10延宽度方向依次排列连接，棒镜10可以固定连接，也可以是接触连接(即任意相邻两个棒镜10之间不会出现缝隙)，使排列成型的多个棒镜10的中间位置的棒镜10的折射率大于两侧棒镜10的折射率；棒镜10长度方向用于接收光源机构20的光源。
需要说明的是，中间棒镜10，应当理解为处于接收激光装置发射出的中心位置的激光线的棒镜10为中间棒镜10。
如图5所示，现有技术中使用一个棒镜10，使用一个棒镜10时，要保证接收受光源机构20发射的全部光源，棒镜10的尺寸会非常的大，尺寸大就会增大整个装置的体积，造成材料的浪费，提高了生产成本；同时经过一个棒镜10的光源向外发散，会造成能量的浪费，且形成的光斑能量也不均匀，会出现中间强，边缘弱的情况。如图6所示，现有技术中一个棒镜10和本发明多个棒镜10的激光线的亮度对比图。
本发明使用多个棒镜10，尺寸较小，占用空间小，装置尺寸也会相应减少，降低了生产成本；经过多个棒镜10的光源，向外发散会重合叠加，就能得到，还减少了能量的浪费。
日本专利：特開2004-264152公开了通过3个大小不同的棒镜10组合，获得了具有大扩展角的线光。但是该专利获得的大扩展角线光不具有能量均匀的特点，且该获得大扩展角的方式也不同于本发明，该获得大扩展角的方式是折射加反射，要反射就需要在棒镜上镀膜，镀膜工艺复杂，不但增加了生产成本，而且还难以保证镀膜的精确度；而3个棒镜的位置也是因为要参与折射和反射而唯一确定的；获得的大扩展角张角大于180度，超过了180度的光线，边缘线光就不是向前直射，也是会造成能量浪费并出现边缘亮度低的情况。
而本发明，通过多个棒镜10是紧挨在一起的，且只是通过折射叠加，获得的张角大，且张角没超过180度，不会出现能量浪费和边缘亮度低的情况。而且控制棒镜10的折射率，还能使大扇角的激光线光斑能量均匀。
进一步地，所述多个棒镜10的粗细任意搭配，不同大小的棒镜10位置任意搭配。
根据光源的能量分布和棒镜10折射率，选则不同大小、不同数量的棒镜10。
对于本领域技术人员来说，激光源的能量分布是可通过现有技术获得。
进一步地，所述棒镜10设置3个。
进一步地，3个棒镜10的中间棒镜10折射率大于两侧棒镜10的折射率。3个棒镜10时，使中间棒镜10的直径小于两侧棒镜10的直径，直径较小的棒镜10具有更大的折射了，发射的激光线张角更大，张角更大的激光线能够使激光线更加分散(因为中间的激光线能量大)，将中间能量较强的激光线分散到两侧，与两侧能量较低的激光线进行叠加，使激光线光斑能量更加均匀。
当然，该方式只是最佳方式，只需在相同材质的棒镜10中选则不同大小棒镜10，选则更加简便。要保证中间棒镜10的折射率大于两侧的折射率，还可以通过选则不同材质的棒镜10来实现，当选则不同材质的棒镜10来实现，则棒镜10的大小就是不定的，如中间棒镜10直径大，两侧棒镜10直径小；或中间棒镜10和两侧棒镜10直径一样大；或3个棒镜10均不一样大等等。
需要说明的是，3个棒镜的组合只是举例说明，当然2个、4个、5个等等，都在本发明的保护范围内。
进一步地，所述棒镜10的直径为0.5-3mm。现有使用的棒镜10大小为5mm，5mm的棒镜10不仅占用空间大，而且制造成本高；而本发明设计制造的0.5-3mm的棒镜10制造成本低，占用空间小。
进一步地，所述光源机构20包括半导体激光器22和准直透镜24，所述半导体激光器22产生的光源经过准直透镜24。
进一步地，所述光源机构20包括固体激光器21、扩束透镜23和准直透镜24，所述固体激光器21产生的光源依次经过扩束透镜23和准直透镜24。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种能量均匀的激光装置，包括光源机构(20)，其特征在于：还包括多个棒镜(10)，所述多个棒镜(10)延宽度方向依次排列连接，使排列成型的多个棒镜(10)的中间位置的棒镜(10)的折射率大于两侧棒镜(10)的折射率；棒镜(10)长度方向用于接收光源机构(20)的光源，所述棒镜(10)的直径为0.5-3mm，所述棒镜(10)设置3个。
2.如权利要求1所述的一种能量均匀的激光装置，其特征在于：所述多个棒镜(10)的粗细任意搭配，不同大小的棒镜(10)位置任意搭配。
3.如权利要求1所述的一种能量均匀的激光装置，其特征在于：所述光源机构(20)包括半导体激光器(22)和准直透镜(24)，所述半导体激光器(22)产生的光源经过准直透镜(24)。
4.如权利要求1所述的一种能量均匀的激光装置，其特征在于：所述光源机构(20)包括固体激光器(21)、扩束透镜(23)和准直透镜(24)，所述固体激光器(21)产生的光源依次经过扩束透镜(23)和准直透镜(24)。
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