CN112731674B - 激光切割分束器件、激光插缝合束系统及方法、激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光切割分束器件、激光插缝合束系统及方法、激光雷达，涉及激光整形输出技术领域。包括激光光源，以及设置在激光光源的出光侧的切割镜组，激光光源出射的激光束经切割镜组分割为平行出射的两激光束分束，两激光束分束分别通过第一匀化阵列镜整形并定向出射。完成激光束的空间切割和重排，在接收面得到相应的光斑，光斑的形状可根据切割镜组予以调整，形成不同图案的光斑。设置切割镜组和第一匀化阵列镜，通过分束的方式得到变化的光斑，使得器件结构紧凑，成本可控，对于分束的调节方式多样，且光斑效果好，可适应多种应用场景。

Description

激光切割分束器件、激光插缝合束系统及方法、激光雷达

技术领域

本申请涉及激光整形输出技术领域，具体而言，涉及一种激光切割分束器件、激光插缝合束系统及方法、激光雷达。

背景技术

应用激光器件时，有时需要形成变化的光斑，根据变化的光斑可在特定位置接收得到特定形状的光斑或光斑的叠加，从而用于相应的激光加工或激光雷达扫描等领域。

现有激光分束的器件根据其分光原理不同，具有不同的结构。例如，可通过微透镜阵列分组叠加形成光束叠加，但是这种经过微透镜阵列后，输出光束杂散光大，形成的光斑图案，尤其是在光斑的边缘位置，效果不佳；还可通过摆动光源以实现光斑叠加，摆动光源时，光源以不同的角度出射光束形成叠加光斑。但是，光源摆动需要较大的摆动空间，以满足光源摆动所需的区域，并且还需容置摆动光源所需的驱动器件，会导致结构尺寸大、不紧凑，不利于成本控制。

发明内容

本申请的目的在于提供一种激光切割分束器件、激光插缝合束系统及方法、激光雷达，能够得到效果好的叠加光斑，且器件结构紧凑，可应用面广。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的一方面，提供一种激光切割分束器件，包括激光光源，以及设置在激光光源的出光侧的切割镜组，激光光源出射的激光束经切割镜组分割为平行出射的两激光束分束，两激光束分束分别通过第一匀化阵列镜整形并定向出射。

可选地，切割镜组包括相互平行的第一反射面和第二反射面，第一反射面与激光光源出射的激光束方向呈预设夹角，激光束的第一分束依次经过第一反射面和第二反射面的反射后入射第一匀化阵列镜，激光束的第二分束直接入射第一匀化阵列镜。

可选地，切割镜组包括六面棱镜，第一反射面和第二反射面分别位于六面棱镜的相对两侧面；或者，切割镜组包括第一反射镜和第二反射镜，第一反射面和第二反射面分别位于第一反射镜和第二反射镜相对的表面。

可选地，切割镜组包括至少两组，至少两组切割镜组沿主光轴方向依次设置，第一分束划分为与切割镜组相对应的至少两子束，划分的子束分别入射每一组切割镜组的第一反射面。

可选地，平行出射的两激光束分束沿激光束的慢轴方向排列出射。

可选地，在第一匀化阵列镜的出光侧设置有梯形棱镜，由第一匀化阵列镜出射的两激光束分束分别通过梯形棱镜的两斜面折射并在接收面形成预设光斑图案。

可选地，在第一匀化阵列镜的入光侧依次设置有快轴准直镜和慢轴扩束镜。

本申请实施例的另一方面，提供一种激光插缝合束系统，包括上述的激光切割分束器件，还包括激光模组，激光模组出射的激光束插缝于激光切割分束器件定向出射的激光束分束之间以形成合束光出射。

可选地，激光模组包括半导体激光光源，以及设置在半导体激光光源出光侧的第二匀化阵列镜，第二匀化阵列镜设置于分别对应两激光束分束的第一匀化阵列镜之间，且第二匀化阵列镜与第一匀化阵列镜沿半导体激光光源出射的激光束的慢轴方向排列设置。

可选地，在激光切割分束器件中包括有梯形棱镜时，半导体激光光源出射的激光束通过梯形棱镜的上底面入射并由下底面出射。

本申请实施例的又一方面，提供一种激光插缝合束方法，应用于上述的激光插缝合束系统，方法包括：激光光源出射的激光束经切割镜组分割为平行出射的两激光束分束，两激光束分束分别通过第一匀化阵列镜整形并定向出射；激光模组出射的激光束插缝于定向出射的两激光束分束之间，形成合束光。

可选地，激光插缝合束系统中激光切割分束器件包括至少两组切割镜组，激光模组包括至少两组；激光模组出射的激光束插缝于定向出射的两激光束分束之间，形成合束光包括：每一组激光模组出射的激光束插缝于激光束分束中相邻的第一分束和第二分束之间或者相邻的两个第一分束之间，以形成合束光。

本申请实施例还提供一种激光雷达，包括上述的激光插缝合束系统，激光模组出射的激光束沿慢轴方向插缝于激光切割分束器件定向出射的两激光束分束之间，以在接收面形成中强线光激光模组包括半导体激光光源，半导体激光光源出射的激光束与激光切割分束器件的两激光束分束分别垂直，在半导体激光光源的出光方向还设置有与主光轴呈45°夹角的第三反射镜，半导体激光光源出射的激光束通过第三反射镜反射后插缝于定向出射的激光束分束之间。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的激光切割分束器件、激光插缝合束系统及方法、激光雷达，激光光源出射的激光束依次经切割镜组和第一匀化阵列镜，激光束经切割镜组后，被切割为两激光束分束，完成激光束的一次切割与重排，并形成具有间距的、互为平行的两激光束分束分别出射；两激光束分束再分别入射第一匀化阵列镜，第一匀化阵列镜对两激光束分束进行光束整形，由于第一匀化阵列镜具有一定的调节光束出射方向的能力，两激光束分束经过第一匀化阵列镜定向出射，从而能够在预设位置的接收面得到相应的光斑，其中，光斑的形状和排布可根据切割镜组的参数设置、切割镜组的数量设置以及第一匀化阵列镜的调光予以调整。通过切割镜组和第一匀化阵列镜以分束的方式得到变化的光斑，使得器件结构紧凑，成本可控，对于分束的调节方式多样，且光斑效果好，可适应多种应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的激光切割分束器件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的激光切割分束器件的光路示意图；

图3为本申请实施例提供的激光切割分束器件形成的光斑示意图之一；

图4为本申请实施例提供的激光切割分束器件形成的光斑示意图之二；

图5为本申请实施例提供的激光切割分束器件形成的光斑示意图之三；

图6为本申请实施例提供的激光切割分束器件的第一反射面和第二反射面的一种设置方式；

图7为本申请实施例提供的激光切割分束器件的六面棱镜结构示意图；

图8为本申请实施例提供的激光切割分束器件的两组切割镜组的光路示意图之一；

图9为本申请实施例提供的激光切割分束器件的两组切割镜组的光路示意图之二；

图10为图8或图9形成的光斑示意图；

图11为本申请实施例提供的激光切割分束器件的多组切割镜组的光路示意图之一；

图12为本申请实施例提供的激光切割分束器件的多组切割镜组的光路示意图之二；

图13为图11或图12形成的光斑示意图；

图14为本申请实施例提供的激光插缝合束系统光路图；

图15为激光模组形成的光斑示意图；

图16为图14形成的光斑示意图；

图17为申请实施例提供的激光插缝合束方法流程图；

图18为申请实施例提供的激光雷达结构示意图。

图标：11-第一分束；12-第二分束；101-激光光源；111-第一反射面；112-第二反射面；121-第一快轴准直镜；122-第二快轴准直镜；131-第一慢轴扩束镜；132-第二慢轴扩束镜；140-第一匀化阵列镜；150-梯形棱镜；160-接收面；201-半导体激光光源；210-第二匀化阵列镜；301-第三快轴准直镜；302-第三慢轴扩束镜；310-第三反射镜。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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申请和简化描述，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申请的限制。术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1并结合图2，本申请实施例提供一种激光切割分束器件，包括激光光源101(图1中未示出激光光源101，请参照图2)，以及设置在激光光源101的出光侧的切割镜组，激光光源101出射的激光束入射切割镜组后，经切割镜组分割为平行出射的两激光束分束，两激光束分束分别通过第一匀化阵列镜140整形并定向出射。

激光光源101出射的激光束在切割镜组中进行分割，本申请实施例中对于切割镜组的具体结构和对于激光束的切割分束方式不做限定，只要能够将激光束进行分束出射即可。

第一匀化阵列镜140用于对激光束分束进行匀化整形，并且调节激光束分束出射的方向；示例地，第一匀化阵列镜140可以为由多个矩阵排列的柱透镜组成的阵列镜，通过对柱透镜的入射面的曲率等参数进行相应的调节改变，就能够实现第一匀化阵列镜140对于激光束分束的整形以及出射方向的调节。当然，本申请实施例中不限于以上举例，只要能够对光束进行匀化整形以及方向调节的光学元件均可进行相应的选择、组合设置。

此外，本申请实施例中对于激光光源101的具体选择也不做限定，示例地，可采用半导体激光器作为激光光源101。

激光光源101出射激光束，切割镜组将激光束分割成两激光束分束，分割后两激光束分束平行出射。平行出射的两激光束分束再分别经第一匀化阵列镜140，第一匀化阵列镜140对两激光束分束整形，并使两激光束分束朝向一个方向定向出射。出射后两激光束分束可呈现如图3所示的具有间距的两光斑形成的图案；通过对切割镜组或者第一匀化阵列镜140的参数调节，可分别对应改变两激光束分束的光斑形状、大小以及两个光斑之间的距离等，例如，还可形成如图4所示的拼接光斑，或者图5所示的部分叠加的光斑。

本申请实施例提供的激光切割分束器件，激光光源101出射的激光束依次经切割镜组和第一匀化阵列镜140，激光束经切割镜组后，被切割为两激光束分束，完成激光束的一次切割，形成具有间距的、互为平行的两激光束分束分别出射；两激光束分束再分别入射第一匀化阵列镜140，第一匀化阵列镜140对两激光束分束进行光束整形，由于第一匀化阵列镜140具有一定的调节光束出射方向的能力，两激光束分束经过第一匀化阵列镜140定向出射，从而能够在预设位置的接收面160得到相应的光斑，其中，光斑的形状和排布均可根据切割镜组的设置数量和相互位置关系、以及第一匀化阵列镜140中的调光定向予以调整。通过切割镜组和第一匀化阵列镜140以分束的方式得到变化的光斑，使得器件结构紧凑，成本可控，对于分束的调节方式多样，且光斑效果好，可适应多种应用场景。

进一步地，如图2所示，切割镜组包括相互平行的第一反射面111和第二反射面112，第一反射面111与激光光源101出射的激光束方向呈预设夹角，激光束的第一分束11依次经过第一反射面111和第二反射面112的反射后入射第一匀化阵列镜140，激光束的第二分束12直接入射第一匀化阵列镜140。

第一反射面111和第二反射面112均与激光光源101出射的激光束方向呈预设夹角，第一反射面111和第二反射面112相互平行。

一束激光束经切割镜组后被切割成两激光束分束，分别为第一分束11和第二分束12。需要说明的是，第一分束11和第二分束12是经切割镜组后才被切割分离形成，此处为便于理解和描述，可理解为在入射切割镜组前，激光束对应包含有第一分束11和第二分束12。

第二分束12直接入射对应的第一匀化阵列镜140，或者说，激光束经切割镜组后，直接入射第一匀化阵列镜140的一激光束分束为第二分束12；第一分束11先入射第一反射面111，后经第一反射面111反射向第二反射面112，再经第二反射面112入射对应的第一匀化阵列镜140，或者说，激光束经切割镜组后，依次经第一反射面111和第二反射面112后入射第一匀化阵列镜140的一激光束分束为第一分束11。

第一分束11和第二分束12在切割后形成两路光路，第一匀化阵列镜140包括两个，两个第一匀化阵列镜140分别独立位于上述两路光路上，以对应接收第一分束11和第二分束12。

此外，第一反射面111和第二反射面112均和激光束方向呈预设夹角，该预设夹角可以在0°～90°之间选择设置，只要保证第一反射面111和第二反射面112之间相互平行即可，均可实现将第一分束11定向出射。而且，选择不同的预设夹角，还可以调节器件中各个部件的结构位置，调节整个激光切割分束器件的结构尺寸。

示例地，如图2所示，预设夹角为45°，当第一反射面111和第二反射面112均和激光束方向呈45°预设夹角时，第一反射面111和第二反射面112与主光轴垂直，可缩短第一分束11的光程，减小激光切割分束器件的尺寸，便于其他光学元件的布置。

当然，第一反射面111和第二反射面112也可均和激光束方向呈其他角度的预设夹角，此时，如图6所示，第一反射面111和第二反射面112相对主光轴错位设置，以保证第二反射面112对应接收由第一反射面111反射的第一分束11并反射出射，具体采用何种预设夹角设置切割镜组的第一反射面111和第二反射面112，可以由本领域技术人员根据实际器件的需要和光斑的要求进行具体设置。

进一步地，第一反射面111和第二反射面112可由不同的设置方式实现。例如，可采用六面棱镜和反射镜的方式实现。

具体地，切割镜组包括图7所示的六面棱镜，第一反射面111和第二反射面112分别位于六面棱镜的相对两侧面。

六面棱镜具有两相对的侧面，其中一侧面为第一反射面111，另一侧面为第二反射面112，第一分束11依次经六面棱镜的两侧面，也就是依次经第一反射面111和第二反射面112后，入射第一匀化阵列镜140。

还可以的情况是，切割镜组包括第一反射镜和第二反射镜，第一反射面111和第二反射面112分别位于第一反射镜和第二反射镜相对的表面。

第一反射面111为第一反射镜上的一表面，第二反射面112为第二反射镜上的一表面，该两表面相对设置，使第一分束11依次经第一反射面111和第二反射面112后，入射第一匀化阵列镜140。

由上述可知，激光光源101出射的激光束经一组切割镜组后，被切割分束为两激光束分束，分别为第一分束11和第二分束12。那么，当切割镜组的数量包括多组时，激光束可被切割为更多激光束分束。

如图8和图9所示，切割镜组包括至少两组，至少两组切割镜组沿主光轴方向依次设置，第一分束11划分为与切割镜组相对应的至少两子束，划分的子束分别入射每一组切割镜组的第一反射面111。

如图2所示，切割镜组为一组时，第一分束11依次经一切割镜组的第一反射面111和第二反射面112入射第一匀化阵列镜140，第二分束12直接入射第一匀化阵列镜140。

如图8和图9所示，当切割镜组为两组时，第一分束11中一子束依次经第一组切割镜组的第一反射面111和第二反射面112出射，第一分束11中另一子束依次经第二组切割镜组的第一反射面111和第二反射面112出射，第二分束12直接入射第一匀化阵列镜140。

其中，图8中第一反射面111和第二反射面112以反射镜的方式实现，图9中第一反射面111和第二反射面112以六面棱镜的方式实现。

也就是说，第一分束11经两组切割镜组被分割成两子束，切割镜组的组数量与第一分束11被分割成的子束数量对应。那么，至少两组切割镜组可将第一分束11分割成至少两子束，至少两子束分别入射每一组切割镜组的第一反射面111。第二分束12与切割镜组的组数量无关，第二分束12直接入射第一匀化阵列镜140。

当切割镜组为三组时，第一分束11中第一子束依次经第一组切割镜组的第一反射面111和第二反射面112出射，第一分束11中第二子束依次经第二组切割镜组的第一反射面111和第二反射面112出射，第一分束11中第三子束依次经第三组切割镜组的第一反射面111和第二反射面112出射，第二分束12直接入射第一匀化阵列镜140。

依此原理，上述切割镜组可以排布更多组，第一反射面111和第二反射面112形成一组切割镜组，在接收面160可形成如图10所示的多个线光斑之间具有间距的光斑图案。

示例的，多组切割镜组可如图11和图12所示交错排布，多组切割镜组将第一分束11划分为与切割镜组这是数量相等的子束，以便于在进行光束合束的时候，形成图13中多个线光斑的交错插缝的图案，得到所需的合束光。

示例的，如图11所示，四组切割镜组可以依次排列交错设置，不同组切割镜组的第一反射面111以及第二反射面112均相互平行，这样一来，能够使得本申请实施例的激光切割分束器件的前部结构紧凑；又例如，还可以为如图12中所示的，四组切割镜组两两对称设置，相互对称的切割镜组中的第一反射面111相互垂直，这样一来，能够使得本申请实施例的激光切割分束器件的后部结构紧凑，因此，这两种方式均可形成对应的多分束光斑图案，本领域技术人员可根据器件的实际应用场景和使用需要进行设计使用。

请回看至图2，平行出射的两激光束分束沿激光束的慢轴方向排列出射。

一般地，激光光源101出射的激光束在慢轴方向具有较宽的线长，慢轴方向较宽的线长不利于激光束的灵活应用。因此，通常在激光束的具体应用中，往往也是在慢轴方向对激光束进行调节，例如，通过将激光束分束、合束以得到不同形状的光斑，多样性的光斑可在更广泛的应用场合内使用。

激光光源101出射激光束，激光束经切割镜组后被切割为两激光束分束，分别为第一分束11和第二分束12，第一分束11和第二分束12沿激光束的慢轴方向排列出射，且第一分束11和第二分束12平行。

在第一匀化阵列镜140的出光侧设置有梯形棱镜150，由第一匀化阵列镜140出射的两激光束分束分别通过梯形棱镜150的两斜面折射并在接收面160形成预设光斑图案。

梯形棱镜150位于第一匀化阵列镜140的出光侧，两激光束分束分别通过梯形棱镜150的两斜面时发生折射，也就是通过梯形的腰时发生折射，两激光束分束在对应斜面处各自折射，以输出以夹角出射的光束，在后端接收面160形成预设光斑图案。

示例的，可以设置梯形棱镜150为等腰梯形，等腰梯形的两腰的夹角相等，通过等腰梯形的两腰折射后出射的激光束能够形成对称的出射夹角，或者，也可以设置为不等腰，本领域技术人员可以根据预形成光斑图案的需要对梯形棱镜150进行具体的设置和选择。

进一步地，在第一匀化阵列镜140的入光侧设置有慢轴扩束镜，经切割镜组分割的两激光束分束经慢轴扩束镜后，入射第一匀化阵列镜140。慢轴扩束镜用于将两激光束分束在慢轴方向扩束。

慢轴扩束镜可为弯月形慢轴角度压缩镜，弯向激光光源101方向，并和各自的主光路垂直。弯月形慢轴角度压缩镜可增大压缩光束的程度，并且还可消除球差，提高光斑质量。

慢轴扩束镜和第一匀化阵列镜140对应，慢轴扩束镜为分开独立设置的两个慢轴扩束镜，分别为第一慢轴扩束镜131和第二慢轴扩束镜132，分别对应第一分束11和第二分束12，使第一分束11和第二分束12分别入射对应的慢轴扩束镜，以各自对两激光束分束慢轴方向扩束。

另外，在第一匀化阵列镜140的入光测设置有快轴准直镜，快轴准直镜包括两个，分别为第一快轴准直镜121和第二快轴准直镜122，分别对应第一分束11和第二分束12，经切割镜组分割的两激光束分束经对应的快轴准直镜后，入射第一匀化阵列镜140。快轴准直镜用于将两激光束分束在快轴方向准直。

快轴准直镜设置于慢轴扩束镜之前，也就是说，经切割镜组的两激光束分束先经快轴准直镜在快轴方向准直后，再入射慢轴扩束镜，完成对慢轴方向的扩束，最后再入射第一匀化阵列镜140。

综上，本申请实施例提供的激光切割分束器件，激光光源101发射激光束，入射至切割镜组，激光束中的第一分束11入射到第一反射面111，发生方向改变入射至第二快轴准直镜122，然后入射到第二反射面112，经过第二反射面112的光束沿光轴方向出射；激光束中的第二分束12不经过反射面，第二分束12经第二快轴准直镜122出射；上述过程完成激光束的一次切割与重排，并形成具有间距的、互为平行的第一分束11和第二分束12出射。第一分束11和第二分束12独立入射到两组互为独立的第一慢轴扩束镜131和第二慢轴扩束镜132，然后再独立入射到两组互为独立的第一匀化阵列镜140上，两组第一匀化阵列镜140的设置可相同、可不同，相应输出可相同的、也可不同的角度匀化光斑。经过两组第一匀化阵列镜140的第一分束11和第二分束12分别入射到梯形棱镜150的两个斜面上，折射输出特定夹角的光束，以在接收面160形成所需的叠加光斑。

在此基础上，如图14所示，本申请实施例还提供一种激光插缝合束系统，包括如上实施例的激光切割分束器件，还包括激光模组，激光模组出射的激光束插缝于激光切割分束器件定向出射的激光束分束之间，以形成合束光出射。

激光切割分束器件将激光光源101出射的激光束切割为第一分束11和第二分束12，并且第一分束11和第二分束12之间具有间隙。设置激光模组，激光模组出射另一激光束，将激光模组出射的激光束插缝于第一分束11和第二分束12之间的间隙位置，从而形成叠加的合束光出射。

进一步地，激光模组包括半导体激光光源201，以及设置在半导体激光光源201出光侧的第二匀化阵列镜210，第二匀化阵列镜210设置于分别对应两激光束分束的第一匀化阵列镜140之间，且第二匀化阵列镜210与第一匀化阵列镜140沿半导体激光光源201出射的激光束的慢轴方向排列设置。

半导体激光光源201出射激光束，激光束经第二匀化阵列镜210。第二匀化阵列镜210也可为微透镜阵列，以匀化激光束。

第二匀化阵列镜210位于激光切割分束器件的两个第一匀化阵列镜140之间，第二匀化阵列镜210和两个第一匀化阵列镜140沿慢轴方向排列设置。

激光切割分束器件包括有梯形棱镜150时，半导体激光光源201出射的激光束通过梯形棱镜150的上底面入射并由下底面出射，也就是半导体激光光源201出射的激光束通过等腰梯形的上底面入射并由下底面出射。

激光切割分束器件中切割形成的第一分束11和第二分束12分别由梯形棱镜150的两腰出射；本激光插缝合束系统中，半导体激光光源201出射的激光束经第二匀化阵列镜210后，由梯形棱镜150的上底面和下底面出射。

这样一来，第一分束11和第二分束12经两腰后各自折射，并且第一分束11和第二分束12分别向靠近第一分束11和第二分束12之间的间隙方向折射，即第一分束11和第二分束12呈合拢趋势汇聚，半导体激光光源201出射的激光束插缝进上述间隙，和第一分束11、第二分束12形成叠加，得到合束光。

调整各光学元件的位置和参数，叠加的效果不同。例如，可通过调整第一反射面111、第二反射面112之间的距离，使第一分束11和第二分束12之间的间距不同。

或者，梯形棱镜150具有不同的结构设置时，能够根据要求对应调节合束光以及形成光斑图案的相关参数。例如，等腰梯形两侧等腰的角度改变时，第一分束11和第二分束12折射不同的角度，第一分束11和第二分束12的聚拢程度不同，可改变叠加的效果，呈现不同的光斑图案。本申请实施例不限于梯形棱镜150，也可以是其他的结构，只要能对形成合束光的各光束进行方向的调节即可。

单独的激光模组出射的激光束依次经第二匀化阵列镜210和梯形棱镜150后可形成如图15所示的线光斑，当图15中的线光斑插缝于第一分束11和第二分束12之间时，可形成如图16所示的叠加光斑。

对于本申请实施例提供的激光插缝合束系统来说，第一分束11、第二分束12和半导体激光光源201出射的激光束经梯形棱镜150后即可完成合束，合束处距离梯形棱镜150较近，那么可在近场接收到合束光斑，相较于远场合束，近场合束能缩短激光插缝合束系统的尺寸，以满足近距离接收的场合，使近距离接收时光斑效果好。

此外，请参照图17所示，本申请实施例还提供一种激光插缝合束方法，应用上述申请实施例的激光插缝合束系统，该方法包括：

S100：激光光源101出射的激光束经切割镜组分割为平行出射的两激光束分束，两激光束分束分别通过第一匀化阵列镜140整形并定向出射。

经切割镜组后，激光束被分割为两激光束分束，两激光束分束分别为第一分束11和第二分束12，第一分束11和第二分束12分别通过第一匀化阵列镜140整形后定向出射，第一分束11和第二分束12之间形成间隙。

S110：激光模组出射的激光束插缝于定向出射的两激光束分束之间，形成合束光。

激光切割分束器件中，激光光源101出射的激光束经切割镜组后被分割为两激光分束，分别为第一分束11和第二分束12，在第一分束11和第二分束12之间形成间隙。

激光模组出射的激光束插缝进第一分束11和第二分束12的间隙内，形成合束光出射，以得到叠加光斑。

本申请实施例提供的激光插缝合束方法，应用上述申请实施例的激光插缝合束系统，激光光源101出射的激光束经切割镜组后，被切割为具有间距的、互为平行的两激光束分束分别出射，激光模组出射的激光束插缝进第一分束11和第二分束12的间隙内，与第一分束11、第二分束12叠加，形成合束光出射，得到叠加光斑。并且，还可通过调整激光模组出射激光束的出射位置，或者第一分束11和第二分束12之间的间隙距离等方式，以改变合束光的叠加效果，形成变化多样的光斑。

激光插缝合束系统中激光切割分束器件包括至少两组切割镜组，激光模组包括至少两组。

切割镜组可包括至少两组，对应地，激光模组包括至少两组。

每一组激光模组出射的激光束插缝于激光束分束中相邻的第一分束11和第二分束12之间或者相邻的两个第一分束11之间，以形成合束光。

第二分束12直接出射，第一分束11中的第一子束依次经第一组切割镜组的第一反射面111、第二反射面112后出射，第一分束11中的第二子束依次经第二组切割镜组的第一反射面111、第二反射面112后出射，第一分束11中的第三子束依次经第三组切割镜组的第一反射面111、第二反射面112后出射，依次类推。

则，第二分束12直接入射后端，第一分束11被多组切割镜组按上述原理依次切割，这样就形成了一束第二分束12和多个子束的第一分束11，第一分束11的子束数量和切割镜组的数量对应。

那么，当设置对应的激光模组时，激光模组出射的激光束插缝于上述光束的间隙之间，也就是插缝于相邻的第一分束11和第二分束12之间，或者相邻的两个第一分束11(即第一分束11中相邻的两个子束)之间。

设置多组切割镜组，可将第一分束11多次切割，形成多个子束的第一分束11。和多组激光模组对应设置时，能形成多束光的插缝合束，以满足不同的光束叠加需求。

进一步地，本申请实施例还提供一种激光雷达，包括如上述申请实施例的激光插缝合束系统，激光模组出射的激光束沿慢轴方向插缝于激光切割分束器件定向出射的两激光束分束之间，以在接收面160形成中强线光斑图案。

将上述激光插缝合束系统应用于激光雷达时，可得到中强线光斑，以满足激光雷达的工作需求。

在激光模组出射的激光束的慢轴方向，该激光束插缝于激光切割分束器件形成的两激光束分束之间，调整各光学元件的不同位置或光学参数，可得到中强线光斑。

如图18所示，激光模组包括半导体激光光源201，半导体激光光源201可为半导体单管激光，也可为半导体激光阵列；半导体激光光源201出射的激光束与激光切割分束器件形成的两激光束分束分别垂直，在半导体激光光源201的出光方向还设置有与主光轴呈45°夹角的第三反射镜310，半导体激光光源201出射的激光束通过第三反射镜310反射后插缝于定向出射的两激光束分束之间。

如图14所示，半导体激光光源201可直接设置在第一分束11和第二分束12之间，半导体激光光源201还可通过反射镜以调整位置。

具体地，如图18所示，在半导体激光光源201的出光侧依次设置有第三快轴准直镜301、第三慢轴扩束镜302和第三反射镜310，第三反射镜310和主光轴呈45°夹角，半导体激光光源201出射的激光束依次经第三快轴准直镜301快轴准直、第三慢轴扩束镜302慢轴扩束和第三反射镜310反射后改变方向，再经第二匀化阵列镜210和梯形棱镜150出射，插缝进第一分束11和第二分束12之间。

这样设置可根据不同的需求改变半导体激光光源201的位置，使激光插缝合束系统方便布置其他的光学元件或相关器件，例如可在半导体激光光源201近处布置热沉，以方便半导体激光光源201散热。并且，半导体激光光源201位置不同时，还可改变激光插缝合束系统的尺寸，以适应不同的具体需求。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种激光切割分束器件，其特征在于，包括激光光源，以及设置在所述激光光源的出光侧的切割镜组，激光光源出射的激光束经所述切割镜组分割为平行出射的两激光束分束，所述两激光束分束分别通过第一匀化阵列镜整形并定向出射；

所述切割镜组包括相互平行的第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述激光光源出射的激光束方向呈预设夹角，所述激光束的第一分束依次经过所述第一反射面和所述第二反射面的反射后入射所述第一匀化阵列镜，所述激光束的第二分束直接入射所述第一匀化阵列镜。

2.根据权利要求1所述的激光切割分束器件，其特征在于，所述切割镜组包括六面棱镜，所述第一反射面和所述第二反射面分别位于所述六面棱镜的相对两侧面；

或者，所述切割镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射面和所述第二反射面分别位于所述第一反射镜和所述第二反射镜相对的表面。

3.根据权利要求1所述的激光切割分束器件，其特征在于，所述切割镜组包括至少两组，至少两组所述切割镜组沿主光轴方向依次设置，所述第一分束划分为与所述切割镜组相对应的至少两子束，划分的子束分别入射每一组所述切割镜组的第一反射面。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的激光切割分束器件，其特征在于，平行出射的两激光束分束沿所述激光束的慢轴方向排列出射。

5.根据权利要求4所述的激光切割分束器件，其特征在于，在所述第一匀化阵列镜的出光侧设置有梯形棱镜，由所述第一匀化阵列镜出射的两激光束分束分别通过所述梯形棱镜的两斜面折射并在接收面形成预设光斑图案。

6.根据权利要求1所述的激光切割分束器件，其特征在于，在所述第一匀化阵列镜的入光侧依次设置有快轴准直镜和慢轴扩束镜。

7.一种激光插缝合束系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的激光切割分束器件，还包括激光模组，所述激光模组出射的激光束插缝于所述激光切割分束器件定向出射的激光束分束之间以形成合束光出射。

8.根据权利要求7所述的激光插缝合束系统，其特征在于，所述激光模组包括半导体激光光源，以及设置在所述半导体激光光源出光侧的第二匀化阵列镜，所述第二匀化阵列镜设置于分别对应两激光束分束的第一匀化阵列镜之间，且所述第二匀化阵列镜与所述第一匀化阵列镜沿所述半导体激光光源出射的激光束的慢轴方向排列设置。

9.根据权利要求8所述的激光插缝合束系统，其特征在于，在所述激光切割分束器件中包括有梯形棱镜时，所述半导体激光光源出射的激光束通过所述梯形棱镜的上底面入射并由下底面出射。

10.一种激光插缝合束方法，应用于如权利要求7-9任意一项所述的激光插缝合束系统，其特征在于，所述方法包括：

激光光源出射的激光束经切割镜组分割为平行出射的两激光束分束，所述两激光束分束分别通过第一匀化阵列镜整形并定向出射；

激光模组出射的激光束插缝于定向出射的所述两激光束分束之间，形成合束光。

11.根据权利要求10所述的激光插缝合束方法，其特征在于，所述激光插缝合束系统中激光切割分束器件包括至少两组切割镜组，所述激光模组包括至少两组；

所述激光模组出射的激光束插缝于定向出射的所述两激光束分束之间，形成合束光包括：

每一组所述激光模组出射的激光束插缝于所述激光束分束中相邻的第一分束和第二分束之间或者相邻的两个第一分束之间，以形成合束光。

12.一种激光雷达，其特征在于，包括如权利要求7-9任意一项所述的激光插缝合束系统，所述激光模组出射的激光束沿慢轴方向插缝于所述激光切割分束器件定向出射的两激光束分束之间，以在接收面形成中强线光斑图案。

13.根据权利要求12所述的激光雷达，其特征在于，所述激光模组包括半导体激光光源，所述半导体激光光源出射的激光束与激光切割分束器件的两激光束分束分别垂直，在所述半导体激光光源的出光方向还设置有与主光轴呈45°夹角的第三反射镜，所述半导体激光光源出射的激光束通过所述第三反射镜反射后插缝于定向出射的激光束分束之间。

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