CN112413421A - 基于白光超连续谱激光的激光照明装置 - Google Patents

基于白光超连续谱激光的激光照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种基于白光超连续谱激光的激光照明装置，包括：白光超连续谱激光器，用于发出白光超连续谱激光；准直透镜，用于接收白光超连续谱激光并进行校直；分光器，用于接收经校直的白光超连续谱激光并按照波长进行分光；衰减器组，用于接收经分光的白光超连续谱激光并进行激光波长与能量的调谐；合束器，用于接收经过调谐的白光超连续谱激光并进行合束。本发明实施例提供的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，通过设置准直透镜和分光器，将白光超连续谱激光器发出的激光进行准直和分光，合束器将分光后的激光合束，在分光器和合束器之间设置衰减器组，进行激光波长与能量的调谐，实现了白光照明可调，使其光谱分布接近太阳光谱。

Description

基于白光超连续谱激光的激光照明装置
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种基于白光超连续谱激光的激光照明装置。
背景技术
基于激光的白光光源作为一种新型的固态照明光源，其以可视距离远、颜色稳定性好、分辨率高等优点，成为工业照明和道路照明的新宠。
随着激光照明应用的发展，激光照明不再局限在高亮度、远距离的需求，而在更深层次提出了新的应用需求，例如要求激光照明不仅能够保持上述的优点，同时能够在人眼健康、色彩还原方面有所突破。传统的激光照明方式，如三基色白光照明为三种分立红黄蓝激光混合，光谱不连续，色彩还原度差；利用蓝光半导体泵浦荧光物质产生白光方式因技术问题存在部分光谱(饱和蓝和红外成分)缺失或不足的问题，色彩还原度也不高。
作为一种新型的激光，白光超连续谱激光兼有激光相干性与太阳光宽光谱的特点。其光谱极为丰富，包含整个可见波段，而且是一种光谱连续的激光，可以极好的改善上述两种情况光谱不连续的问题。但白光超连续谱应用在照明领域还存在两个问题：其一，因光谱范围极宽，除可见光外还有很多非可见成分；其二，在可见光波段，光谱分布与理想的太阳光光谱有区别。因此虽然白光超连续谱光谱范围覆盖可见光谱、而且是连续光谱，但无法直接应用于未来深层照明领域。基于此，如何将白光超连续谱激光实现波长与能量同时调谐，模拟自然的太阳光，满足照明在健康、色彩还原度方面的要求，成为激光照明亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种基于白光超连续谱激光的激光照明装置，用以解决现有技术中激光照明的光谱分布与太阳光光谱区别较大的缺陷，实现激光照明模拟太阳光。
本发明实施例提供一种基于白光超连续谱激光的激光照明装置，包括：白光超连续谱激光器，用于发出白光超连续谱激光；准直透镜，用于接收所述白光超连续谱激光并进行校直；分光器，用于接收经校直的所述白光超连续谱激光并按照波长进行分光；衰减器组，用于接收经分光的所述白光超连续谱激光并进行激光波长与能量的调谐；合束器，用于接收经过调谐的所述白光超连续谱激光并进行合束。
根据本发明一个实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，所述准直透镜为凸透镜。
根据本发明一个实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，所述准直透镜为光纤准直透镜。
根据本发明一个实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，所述白光超连续谱激光器与所述光纤准直透镜熔接连接。
根据本发明一个实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，所述分光器为分光棱镜。
根据本发明一个实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，所述合束器为合束棱镜。
根据本发明一个实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，所述分光器为分光衍射光栅。
根据本发明一个实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，所述合束器为合束衍射光栅。
根据本发明一个实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，所述衰减器组为透射式衰减片、反射式衰减片或挡光片。
根据本发明一个实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，所述白光超连续谱激光器的波长为：400nm-1700nm。
本发明实施例提供的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，通过设置准直透镜和分光器，将白光超连续谱激光器发出的激光进行准直和分光，合束器将分光后的激光合束，在分光器和合束器之间设置衰减器组，进行激光波长与能量的调谐，实现了白光照明可调，使其光谱分布接近太阳光谱。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明一个实施例提供的一种基于白光超连续谱激光的激光照明装置的结构示意图；
图2是本发明又一实施例提供的一种基于白光超连续谱激光的激光照明装置的结构示意图；
图3是本发明再一实施例提供的一种基于白光超连续谱激光的激光照明装置的结构示意图；
图4是图1示出的衰减器组的一个实施例的工作原理示意图；
图5是图1示出的衰减器组的又一实施例的工作原理示意图；
图6是图1示出的衰减器组的再一实施例的工作原理示意图。
附图标记：
1：白光超连续谱激光器；2：凸透镜；3：分光棱镜；4：衰减器组；5：合束棱镜；6：光纤准直透镜；7：分光衍射光栅；8：合束衍射光栅。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图6描述本发明实施例的基于白光超连续谱激光的激光照明装置。
在本发明的一个实施例中，基于白光超连续谱激光的激光照明装置包括依次连接的白光超连续谱激光器1、准直透镜、分光器、衰减器组4和合束器。
具体来说，白光超连续谱激光器1的输出波长范围覆盖可见光波段的超连续谱激光，白光超连续谱激光器1输出的激光射入准直透镜中，准直透镜对其进行准直。分光器将准直的超连续谱激光按照波长分离，实现不同波长激光空间分离。衰减器组4将照射到其上的激光通过反射、吸收或者物理隔断的方式进行衰减，实现不同波段激光单独调谐。合束器将经过衰减器组4调节后的激光进行合束，实现白光激光输出。本发明实施例提供的基于白光超连续谱激光的激光照明装置解决了现有技术中三基色混合激光照明波长不连续、蓝光半导体泵浦荧光介质部分波长能量缺失，以及光谱分布偏离太阳光谱的问题，实现了基于白光超连续谱激光照明系统波长及能量可调。
进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，准直透镜可以为凸透镜或者光纤准直透镜。
进一步地，在本发明的一个实施例中，分光器为对称结构棱镜组，可选地，分光器可以为分光棱镜或者分光衍射光栅。
进一步地，在本发明的一个实施例中，合束器为对称结构棱镜组，可选地，合束器可以为合束棱镜或者合束衍射光栅。
可以理解的是：准直透镜、分光器和合束器也可以为其他具备准直功能、分光功能和合束功能的光学元器件，而不仅仅局限于本发明实施例所列举的光学元器件。
本发明实施例提供的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，通过设置准直透镜和分光器，将白光超连续谱激光器发出的激光进行准直和按照波长分光，合束器将分光后的激光合束，在分光器和合束器之间设置衰减器组，进行激光波长与能量的调谐，实现了白光照明可调，使其光谱分布接近太阳光谱。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，基于白光超连续谱激光的激光照明装置包括：白光超连续谱激光器1、凸透镜2、分光棱镜3、衰减器组4以及合束棱镜5。
具体来说，白光超连续谱激光器1、凸透镜2、分光棱镜3、衰减器组4、合束棱镜5依次连接，白光超连续谱激光器1提供波长范围覆盖400nm-1700nm的超连续谱激光，该激光射入凸透镜2中，凸透镜2将其进行准直处理，经过准直的激光射入分光棱镜3中，该分光棱镜3为透射式棱镜，可将准直激光按照不同波长不同折射角度出射，实现激光光谱空间分离。衰减器组4为覆盖超连续谱波段多组不同波段透射式激光衰减片组成，可将激光波长与能量单独调谐。合束棱镜5为透射式棱镜，将经过衰减器组4的不同颜色激光进行合束，实现白光输出。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，基于白光超连续谱激光的激光照明装置包括：白光超连续谱激光器1、光纤准直透镜6、分光棱镜3、衰减器组4以及合束棱镜5。
具体来说，白光超连续谱激光器1、光纤准直棱镜6、分光棱镜3、衰减器组4以及合束棱镜5依次连接，白光超连续谱激光1提供波长范围覆盖400nm-1700nm的超连续谱激光，该激光射入光纤准直棱镜2中，光纤准直棱镜2将其进行准直处理，经过准直的激光射入分光棱镜3中，分光棱镜3为透射式棱镜，可将准直激光按照不同波长不同折射角度出射，实现激光光谱空间分离。衰减器组4为覆盖超连续谱波段多组不同波段透射式激光衰减片组成，可将激光波长与能量单独调谐。合束棱镜5为透射式棱镜，将经过衰减器组4的不同颜色激光进行合束，实现白光输出。
进一步地，在本实施例中，白光超连续谱激光器1与光纤准直透镜6采用熔接方式连接。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，基于白光超连续谱激光的激光照明装置包括：白光超连续谱激光器1、凸透镜2、分光衍射光栅7、衰减器组4以及合束衍射光栅8。
具体来说，白光超连续谱激光器1、凸透镜2、分光衍射光栅7、衰减器组4以及合束衍射光栅8依次连接，白光超连续谱激光1提供波长范围覆盖400nm-1700nm的超连续谱激光，该激光射入凸透镜2中，凸透镜2将其进行准直处理，经过准直处理的激光射入分光衍射光栅7中，分光衍射光栅7为反射式光栅，将准直激光按照不同波长不同角度反射，实现激光光谱空间分离。衰减器组4为覆盖超连续谱波段多组不同波段透射式激光衰减片组成，可将激光波长与能量单独调谐，合束衍射光栅8为反射光栅，将经过衰减器组4的不同角度入射的激光合束，实现一束白光输出。
在本发明的一个实施例中，衰减器组4包括三种不同衰减片的工作方式。如图4所示，衰减器组4为透射式衰减片，激光经过透射式衰减片后，激光部分透射输出，达到调节激光能量的目的。
如图5所示，衰减器组4为反射式衰减片，激光在衰减片表面进行反射，根据不同的激光反射率，可调节激光的能量。
如图6所示，衰减器组4为挡光片，具体地，可以为完全不透光介质，通过控制衰减片在光路中的遮光比例，实现激光能量的调节。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，包括：
白光超连续谱激光器，用于发出白光超连续谱激光；
准直透镜，用于接收所述白光超连续谱激光并进行校直；
分光器，用于接收经校直的所述白光超连续谱激光并按照波长进行分光；
衰减器组，用于接收经分光的所述白光超连续谱激光并进行激光波长与能量的调谐；
合束器，用于接收经过调谐的所述白光超连续谱激光并进行合束。
2.根据权利要求1所述的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，所述准直透镜为凸透镜。
3.根据权利要求1所述的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，所述准直透镜为光纤准直透镜。
4.根据权利要求3所述的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，所述白光超连续谱激光器与所述光纤准直透镜熔接连接。
5.根据权利要求2或3所述的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，所述分光器为分光棱镜。
6.根据权利要求5所述的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，所述合束器为合束棱镜。
7.根据权利要求2所述的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，所述分光器为分光衍射光栅。
8.根据权利要求7所述的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，所述合束器为合束衍射光栅。
9.根据权利要求1所述的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，所述衰减器组为透射式衰减片、反射式衰减片或挡光片。
10.根据权利要求1所述的基于白光超连续谱激光的激光照明装置，其特征在于，所述白光超连续谱激光器的波长为：400nm-1700nm。
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