CN113594847A - 激光器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光器，属于光电技术领域。激光器包括：管壳，管壳的一面具有开口；多个发光组件，位于管壳中；透光密封组件，位于管壳的开口所在侧；准直镜组，位于透光密封组件远离管壳的一侧；其中，准直镜组包括与多个发光组件一一对应的多个准直透镜，每个发光组件用于向对应的准直透镜发出激光，准直透镜用于减小射入的激光的发散角度，且使该激光在慢轴上的发散角度减小量小于在快轴上的发散角度减小量。本申请解决了激光器发出的激光的准直性较差的问题。本申请用于发光。

Description

激光器

本申请实施例要求于2020年9月15日提交的申请号为202010965060.2，发明名称为“激光器”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请实施例中。

技术领域

本申请涉及光电技术领域，特别涉及一种激光器。

背景技术

随着光电技术的发展，激光器被广泛应用。

相关技术中，如图1所示，激光器00包括管壳001、多个发光组件002、环状的密封盖板003、透光密封层004和准直镜组005。其中，该管壳001的一面具有开口，该多个发光组件002位于该管壳001的容置空间中。密封盖板003的外边缘固定于管壳001的开口所在侧，透光密封层004的边缘与密封盖板003的内边缘固定，准直镜组005的边缘固定于密封盖板003的外边缘远离管壳001的表面。准直镜组005靠近密封盖板003的一面为平面，远离密封盖板003的一面包括与该多个发光组件002一一对应的多个凸弧面，每个凸弧面可以为一球面中的部分。准直镜组005中每个凸弧面所在部分可以作为一个准直透镜T，每个发光组件002向对应的准直透镜T射出激光，该准直透镜T用于对射入的激光进行准直后射出。

但是，相关技术中准直透镜对激光的准直效果较差。

发明内容

本申请提供了一种激光器，可以解决激光器射出的激光的准直性较差的问题。所述激光器包括：

管壳，所述管壳的一面具有开口；

多个发光组件，位于所述管壳的容置空间中；

透光密封组件，位于所述管壳的所述开口所在侧；

准直镜组，位于所述透光密封组件远离所述管壳的一侧；

准直镜组，所述准直镜组的边缘与所述密封盖板的外边缘远离所述底板的表面固定；

其中，所述准直镜组包括与所述多个发光组件一一对应的多个准直透镜，每个所述发光组件用于向对应的所述准直透镜发出激光，所述准直透镜用于减小射入的激光的发散角度，且使所述激光在慢轴上的发散角度减小量小于在快轴上的发散角度减小量。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请提供的激光器中，每个发光组件向对应的准直透镜发出激光后，准直透镜可以减小该激光的发散角度，以对该激光准直。由于激光在快轴上的发散角度大于在慢轴上的发散角度，相关技术中准直镜组中每个凸弧面为球面中的一部分，故每个凸弧面在快轴和慢轴上对激光的准直效果均相同，穿过准直透镜的激光在快轴和慢轴上的发散角度差异仍较大。而本申请实施例中准直透镜可以使射入准直透镜的激光在通过准直透镜后慢轴上发散角度减小量小于在快轴上的发散角度减小量，故本申请中激光在穿过准直透镜后可以缩小快轴和慢轴上的发散角度的差异，提高了激光器射出的激光整体的准直效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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是相关技术提供的一种激光器的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种激光器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种准直透镜的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种准直透镜的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的再一种准直透镜的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的又一种准直透镜的结构示意图；

图7是本申请另一实施例提供的一种准直透镜的结构示意图；

图8是本申请另一实施例提供的另一种准直透镜的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种准直镜组的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的另一种准直镜组的结构示意图；

图11是本申请实施例提供的再一种准直镜组的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的又一种准直镜组的结构示意图；

图13是本申请实施例提供的另一种激光器的结构示意图；

图14是本申请实施例提供的再一种激光器的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

随着光电技术的发展，激光器的应用越来越广，例如激光器可以应用在焊接工艺和切割工艺等方面，此时要求激光器射出具有较大能量的激光，而激光器射出的激光的准直效果对激光的能量影响较大，激光的准直效果越好其能量越大。激光器还可以在激光投影或激光电视中用作光源，此时激光器射出的激光的准直效果对其亮度的影响较大，激光的准直效果越好其亮度越高，进而根据该激光形成的显示画面的显示效果越好。本申请以下实施例提供了一种激光器，可以提高激光器射出的激光的准直性。

图2是本申请实施例提供的一种激光器的结构示意图。如图2所示，该激光器10可以包括：管壳101、多个发光组件102、透光密封组件(如包括密封盖板103和透光密封层104)和准直镜组105。该透光密封组件也可以称为上盖组件。

管壳101的一面具有开口，该管壳101可以围出容置空间，该多个发光组件102位于管壳101的容置空间中。透光密封组件位于管壳101的开口所在侧，准直镜组105位于透光密封组件远离管壳101的一侧。可选地，透光密封组件中的密封盖板103呈环形，且密封盖板103的外边缘固定于管壳101的开口所在侧。透光密封层104的边缘与密封盖板103的内边缘固定。准直镜组105的边缘与密封盖板103的外边缘远离管壳101的表面固定。可选地，准直镜组105的边缘可以通过粘接剂与密封盖板103的外边缘粘接，该粘接剂可以包括玻璃熔胶、低温玻璃焊料、环氧胶或其他胶水。

其中，准直镜组105包括与该多个发光组件102一一对应的多个准直透镜T，每个发光组件102用于向对应的准直透镜T发出激光，准直透镜T用于对射入的激光进行准直。需要说明的是，对光线进行准直也即是调整光线的发散角度，使光线调整至尽可能接近平行光。准直透镜T可以减小射入的激光的发散角度，且使该激光在慢轴上的发散角度减小量小于在快轴上的发散角度减小量。也即是，准直透镜对激光在慢轴上的准直效果弱于在快轴上的准直效果。示例地，射向准直透镜T的激光的慢轴平行于图2中的x方向，该激光的快轴平行于图2中垂直纸面的方向。可选地，准直透镜的制备材料可以为玻璃。

需要说明的是，发光组件发出的激光在快轴上的发散角度大于在慢轴上的发散角度，且激光在快轴上的发散角度与慢轴上的发散角度相差较大。该快轴和慢轴为光线传输时的两个光矢量的方向，快轴垂直于慢轴。示例地，发光组件发出的激光在快轴上的发散角度范围为25度～35度，如为30度，在慢轴上的发散角度范围在5度～7度，如为7度。相关技术中，准直镜组中的准直透镜包括相对的两个面，为了提高准直镜组的生产效率或者安装便利性，将准直透镜的该两个面中一个面设置为平面，另一个设置为各个方向上曲率均相同的凸弧面。准直透镜能通过该凸弧面的作用对射入的激光进行准直。相关技术中该凸弧面为球面中的一部分，该凸弧面中各个方向上的曲率均相等，故该凸弧面在射入的激光的快轴和慢轴上对发散角度的缩小程度均相同，穿过准直透镜的激光在快轴和慢轴上的发散角度差异仍较大，因此激光器射出的激光的准直性较差。

而本申请实施例提供的激光器中，准直镜组中每个准直透镜可以使射入的激光在通过准直透镜后慢轴上发散角度减小量小于在快轴上的发散角度减小量，也即是准直透镜对激光在慢轴上的准直效果弱于在快轴上的准直效果。由于射向准直透镜的激光在快轴上的发散角度大于在慢轴上的发散角度，故本申请中激光在穿过准直透镜后可以缩小快轴和慢轴上的发散角度的差异，提高了激光器射出的激光整体的准直效果。

综上所述，本申请实施例提供的激光器中，每个发光组件向对应的准直透镜发出激光后，准直透镜可以减小该激光的发散角度，以对该激光准直。由于激光在快轴上的发散角度大于在慢轴上的发散角度，本申请实施例中准直透镜可以使射入准直透镜的激光在通过准直透镜后慢轴上发散角度减小量小于在快轴上的发散角度减小量，故本申请中激光在穿过准直透镜后可以缩小快轴和慢轴上的发散角度的差异，提高了激光器射出的激光整体的准直效果。

请继续参考图2，准直透镜T具有第一面D1和第二面D2，该第一面D1和第二面D2为准直透镜中相对的两面，且该第一面D1相对于第二面D2靠近管壳101。发光组件102发出的激光穿过透光密封层104射向对应的准直透镜T，且通过准直透镜T的第一面D1射入该准直透镜T；进而在准直透镜T中传输，以通过准直透镜T的第二面D2射出准直透镜T。该第一面D1即为准直透镜T的入光面，该第二面D2即为准直透镜T的出光面。准直透镜T对射入的激光的发散角度以及传输方向的调整特性可以由该第一面D1和第二面D2的曲率决定。在第一面D1和第二面D2的不同曲率下，准直透镜的形状也会存在差异。

本申请实施例中，准直镜组中的准直透镜可以通过多种可选实现方式来使射入的激光在慢轴上发散角度减小量小于在快轴上的发散角度减小量，以使从准直透镜射出的激光在快轴和慢轴上的发散角度差异较小，提高激光的准直度。下面以其中的两种可实现方式为例进行解释说明。

在准直透镜的第一种可选实现方式中，准直透镜T的第一面D1用于对射入的激光在慢轴上的发散角度进行扩大；第二面D2用于对射入的激光在快轴上和慢轴上的发散角度均进行缩小。

图3是本申请实施例提供的一种准直透镜的结构示意图，图4是本申请实施例提供的另一种准直透镜的结构示意图，图4可以为图3所示的激光器的俯视图。如图3和图4所示，准直透镜T呈柱状，准直透镜T的第一面D1包括凹弧面，第一面D1包括凹弧面，该凹弧面起到对激光在慢轴上的发散角度进行扩大的作用。第二面D2包括凸弧面，该凸弧面起到对射入的激光在快轴上和慢轴上的发散角度均进行缩小的作用。第一面D1和第二面D2均有多种方式实现对激光的发散角度的该调整作用。

在第一面D1的第一种可选实现方式中，请结合图3与图4，第一面D1中的凹弧面在射入的激光的慢轴(x方向)上和快轴(y方向)上均具有弧度，且该凹弧面在慢轴上的曲率半径小于在快轴上的曲率半径。弧面的曲率为曲率半径的倒数，故第一面D1中的凹弧面在射入的激光的慢轴上的曲率大于在快轴上的曲率，凹弧面在该慢轴上的弧度大于在快轴上的弧度。在不同方向上具有不同的曲率半径的曲面也可以称为自由曲面，该凸弧面可以类似于橄榄球的部分球面。

需要说明的是，透镜的凹弧面对于射入的光线有扩散作用，凹弧面的曲率半径越大表明该凹弧面的弯曲程度越小，进而该凹弧面对光线的扩散效果越弱，对光线的发散角度的扩散量越小。本申请实施例中准直透镜的凹弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径小于在快轴上的曲率半径，因此，发光组件发出的激光在穿过准直透镜的凹弧面后，该激光在快轴上的发散角度的扩大量小于在慢轴上的发散角度的扩大量。由于发光组件射出的激光原本在快轴上的发散角度大于在慢轴上的发散角度，因此该激光在穿过准直透镜的凹弧面后在慢轴上的发散角度与在快轴上的发散角度相差较小。相对于现有技术中射入准直透镜后的发散角度，本申请实施例中激光在穿过该凹弧面后，激光在快轴上的发散角度可增加1.1度～1.5度，激光在慢轴上的发散角度可增加1.5度～2.5度，如此可以实现激光在快轴和慢轴上的角度差异变小。

图3和图4以准直透镜T中第一面D1为凹弧面，第二面D2为凸弧面，也即是凹弧面包括第一面D1的全部区域，凸弧面包括第二面D2的全部区域为例。可选地，图5是本申请实施例提供的再一种准直透镜的结构示意图。如图5所示，该第一面D1中也可以仅部分区域为凹弧面。可选地，第二面D2中也可以仅部分区域为凸弧面。激光可以仅射向第一面D1中的部分区域，并从第二面D2中的部分区域射出；第一面D1中仅激光射向的部分区域为凹弧面，第二面D2中仅有激光射出的部分区域为凸弧面即可。

在第一面D1的第二种可选实现方式中，图6是本申请实施例提供的又一种准直透镜的结构示意图，图6可以为图3或图5的俯视图。请结合图3与图6，或者结合图5与图6，准直透镜T的第一面D1中的凹弧面可以为柱面(cylinder)，也即是该凹弧面为凹柱面，且该柱面的直母线平行于射入凹弧面的激光的快轴(如平行于图6中的y方向)。需要说明的是，柱面是直线沿着一条定曲线平行移动所形成的曲面，该动直线称为柱面的直母线。如该柱面可以为一圆柱的侧面中的部分，该柱面的直母线平行于圆柱的高度方向。该凹柱面在射入的激光的快轴上的曲率为0，曲率半径无限大，该凹柱面在射入的激光的慢轴上的曲率大于0。

需要说明的是，在射入该凹柱面的激光的快轴上该凹柱面近似于平面，射入该凹柱面的激光在快轴上发散角度的改变量与射入平面玻璃的激光的发散角度的改变量相近，激光在快轴上的发散角度基本无变化。而在射入该凹弧面的激光的慢轴上该凹弧面的弯曲程度较大，该激光在慢轴上发散角度的扩散量较大。在经过第一面D1后，在慢轴上激光的虚像尺寸变小，发散角度变大。如图3或图5所示，射入凹柱面后激光在慢轴上的发散角度发生了扩大，如图6所示，射入凹柱面后激光在快轴上的发散角度基本未扩大。如此激光在准直透镜中传输进而射向第二面D2中的凸弧面时，在慢轴上的发散角度与快轴上的发散角度差异较小。

可选地，准直透镜中的凹弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径的范围可以为50毫米～120毫米，如该曲率半径可以为109毫米。可选地，相对于现有技术中射入准直透镜后的发散角度，本申请实施例中激光在穿过该凹弧面后，激光在慢轴上的发散角度可增加1.5度～2.5度，如此可以实现激光在快轴和慢轴上的角度差异变小。

射入准直透镜的激光在通过准直透镜的第一面D1中的凹弧面对激光的快轴和慢轴上的发散角度的调整，或者对激光的慢轴上的发散角度进行调整后，可以通过准直透镜的第二面D2中的凸弧面射出。该凸弧面可以对射入的激光进行进一步地准直，进而保证从准直透镜射出的激光的准直效果较好。

在第二面D2的第一种可选实现方式中，第二面D2中的凸弧面在射入的激光的慢轴和快轴上的曲率相同，如该凸弧面为球面中的部分。由于通过准直透镜的凹弧面已经可使激光的快轴和慢轴上的发散角度相差较小，故该凸弧面可以仅对激光进行整体的准直，使激光在快轴上的发散角度的缩小程度与在慢轴上的发散角度的缩小程度相近即可，如此可以无需对该凸弧面的不同方向的曲率进行不同的设计，保证准直透镜的制备过程较为简单。

在第二面D2的第二种可选实现方式中，第二面D2中的凸弧面为自由曲面，该凸弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径大于在快轴上的曲率半径，凸弧面在射入的激光的慢轴上的曲率小于在快轴上的曲率。需要说明的是，透镜的凸弧面对于射入的光线有会聚作用，且凸弧面的曲率半径越小表明该凸弧面的弯曲程度越大，进而该凸弧面对光线的会聚效果越强，对光线的发散角度减小量越大。如此该凸弧面可以对射入的激光在快轴和慢轴上的发散角度再次分别进行调整，使激光在慢轴上的发散角度的缩小程度弱于在快轴上的发散角度的缩小程度，进一步缩小准直透镜射出的激光在快轴和慢轴上发散角度的差异。如此该凸弧面对射入的激光进行准直，可以保证从准直透镜射出的激光的准直效果较好。如图3至图6，激光在射出准直透镜的凸弧面后，在快轴上和慢轴上均接近平行光。

可选地，在第二面D2的第二种可选实现方式中，准直透镜中的凸弧面在射入的激光的快轴上的曲率半径的范围可以为2.592毫米～3.888毫米，也即是3.24*(1-0.2)毫米～3.24*(1+0.2)毫米。可选地，该凸弧面在射入的激光的快轴上的曲率半径的范围范围也可以为3.24*(1-0.1)毫米～3.24*(1+0.1)毫米。凸弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径的范围为2.608毫米～3.924毫米；或者也可以为2.608毫米～3.912毫米，也即是3.26*(1-0.2)毫米～3.26*(1+0.2)毫米。可选地，该凸弧面在射入的激光的快轴上的曲率半径的范围范围也可以为3.26*(1-0.1)毫米～3.26*(1+0.1)毫米。可选地，本申请实施例中凸弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径小于在快轴上的曲率半径的1.2倍。也即是凸弧面在该慢轴上的曲率半径与在快轴上的曲率半径的差值，小于该快轴上的曲率半径的20％。可选地，该差值也可以小于该快轴上的曲率半径的10％。

可选地，本申请实施例中可以先设定所需的准直透镜的焦距，进而基于该焦距来确定准直透镜的具体参数。如准直透镜中凸弧面在射入的激光的慢轴和快轴上的曲率半径，以及凹弧面的曲率半径。准直透镜在射入的激光的快轴上的焦距可以大于准直透镜中凸弧面在快轴上的曲率半径的一半，且小于凸弧面在快轴上的曲率半径的2.5倍。示例地，上述的示例参数，也即准直透镜的凸弧面在射入的激光的慢轴和快轴上的曲率半径，以及凹弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径，均可以为设定的准直透镜在射入的激光的快轴上的焦距为6毫米时的参数。当要求准直透镜的焦距为其他值时，上述的曲率半径的具体参数可以相应地进行调整。如可以根据该焦距的更改，等比调整各个曲率半径。例如，准直透镜在射入的激光的快轴上的焦距为6毫米时，准直透镜中凸弧面在射入的激光的快轴上的曲率半径为3.24毫米；若准直透镜在射入的激光的快轴上的焦距为12毫米，则准直透镜中凸弧面在射入的激光的快轴上的曲率半径为6.48毫米。

本申请实施例中，准直透镜T的第一面D1的上述两种可选实现方式可以与第二面D2的上述两种实现方式任意组合，进而可以得到四种不同形状的准直透镜。第一种准直透镜中，第一面和第二面均包括自由曲面，第二种准直透镜中，第一面包括凹柱面且第二面包括凸自由曲面，第三种准直透镜中，第一面包括自由曲面且第二面包括球面，第四种准直透镜中，第一面包括凹柱面且第二面包括球面。在该四种准直透镜中，第一面中的凹弧面与第二面中的凸弧面的曲率半径可以满足一定的关系，以保证准直透镜对射入的激光更好的准直效果。

可选地，准直透镜中凹弧面的曲率半径可以大于凸弧面的曲率半径，如凹弧面的曲率半径与凸弧面的曲率半径的比值范围为1.5～4。示例地，对于第一种和第二种准直透镜，该凹弧面在射入的激光的快轴和慢轴上的曲率半径，可以均大于凸弧面在该快轴和慢轴上的曲率半径。对于第三种和第四种准直透镜，准直透镜中的凹弧面为凹柱面，也即凹弧面仅在射入的激光的慢轴上弯曲，则该凹弧面的曲率半径可以指该凹弧面在该慢轴上的曲率半径。凹弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径与凸弧面在慢轴和快轴上的曲率半径的比值范围均可以均为1.5～4。可选地，准直透镜整体的焦距可以大于0，该焦距f＝1/R2-1/R1，其中，R2表示准直透镜中凸弧面的曲率半径，R1表示准直透镜中凹弧面的曲率半径。

本申请实施例中，准直透镜中凹弧面在射入的激光的快轴上的曲率半径，可以均大于凸弧面在该快轴上的曲率半径；凹弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径，可以均大于凸弧面在该慢轴上的曲率半径。如此可以保证准直透镜整体用于对光线进行准直会聚，也即是使射出准直透镜的激光的发散角度小于射入准直透镜的激光的发散角度。需要说明的是，由于凹弧面仅能一定程度地缩小射入的激光在慢轴和快轴上的发散角度的差异，但是较难使该激光在慢轴和快轴上的发散角度相同。因此，还需通过凸弧面进行进一步地调整，以保证最终射出准直透镜的激光在不同方向的准直效果的一致性。

准直透镜的第一种可选实现方式中，每个发光组件向对应的准直透镜发出激光后，该激光通过准直透镜的第一面射入准直透镜中，第一面可以针对激光在慢轴上的发散角度进行扩散。由于发光组件发出的激光在快轴上的发散角度大于在慢轴上的发散角度，故经过第一面后可以缩小激光在快轴上的发散角度与在慢轴上的发散角度的差异。激光可以通过准直透镜的第二面射出准直透镜，该第二面可以对激光在快轴上的发散角度进行更大程度地收缩，进而激光在穿过准直透镜后在快轴和慢轴上的发散角度的差异可以进一步降低，提高了激光器射出的激光整体的准直效果。

在准直透镜的第二种可选实现方式中，图7是本申请另一实施例提供的一种准直透镜的结构示意图，图8是本申请另一实施例提供的另一种准直透镜的结构示意图，图8可以为图7的俯视图。如图7和8所示，准直透镜的第一面D1为平面，准直透镜的第二面D2具有凸弧面；该凸弧面为自由曲面，且该凸弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径大于在快轴上的曲率半径，如图7中凸弧面的曲率半径大于图8中凸弧面的曲率半径。可选地，该凸弧面满足：在射入的激光的慢轴上的曲率半径范围为3.5毫米～4毫米，和/或，在射入的激光的快轴上的曲率半径范围为3.1～3.3毫米。如凸弧面在射入的激光的快轴上的曲率半径可以为3.282毫米。

需要说明的是，凸弧面的曲率半径越小，该凸弧面的弯曲程度越大，该凸弧面对激光的会聚效果越好。本申请实施例中，由于准直透镜的第一面为平面，故该第一面对射入的激光在慢轴上的发散角度的改变程度与在快轴上的发散角度的改变程度相同，激光在射入准直透镜的第一面之后，激光在快轴上的发散角度与慢轴上的发散角度的差异仍较大，故射向准直透镜的凸弧面的激光在快轴上的发散角度与慢轴上的发散角度的差异仍较大。由于准直透镜的凸弧面在射入的激光的慢轴上的曲率半径大于在快轴上的曲率半径，故该凸弧面对射入的激光在快轴上的会聚效果强于在慢轴上的会聚效果，进而降低了准直透镜射出的激光(也即是从该凸弧面射出的激光)在快轴上和慢轴上的发散角度的差异。

可选地，本申请实施例中，准直透镜在射入的激光的快轴(如y方向)上的宽度大于在慢轴(x方向)上的宽度，每个准直透镜的俯视图可以呈长方形。发光组件发出的激光在射向准直透镜时的光斑呈椭圆形，该椭圆形的光斑的长轴可以平行长方形的准直透镜的长边方向，该椭圆形的光斑的短轴可以平行长方形的准直透镜的短边方向。如此，可以保证射向准直透镜的光斑形状与准直透镜的形状的匹配度较高，在保证激光均射向准直透镜的基础上，避免准直透镜的尺寸浪费，有利于激光器的小型化。

下面结合附图对准直镜组的两种可选实现方式进行解释说明：

在准直镜组的一种可选实现方式中，图9是本申请实施例提供的一种准直镜组的结构示意图，图10是本申请实施例提供的另一种准直镜组的结构示意图，图11是本申请实施例提供的再一种准直镜组的结构示意图，图10和图11均可以为图9所示的准直镜组的右视图。准直镜组105可以一体成型。该准直镜组105可以具有入光面M1和出光面M2，该入光面M1和出光面M2为准直镜组105中相对的两个表面，该入光面M1相对于该出光面M2靠近管壳101。该准直镜组105的入光面M1包括准直镜组105中各个准直透镜的第一面D1，该出光面M2包括各个准直透镜的第二面D2。在上述准直透镜的第一种可选实现方式中，如图10所示，准直镜组105的入光面M1具有多个凹弧面，准直镜组105的出光面M2具有多个凸弧面，准直镜组105中每个凹弧面和对应的凸弧面所在的部分为一个准直透镜T。可选地，每个凸弧面在准直镜组105的入光面上的正投影可以与对应的凸弧面在该入光面上的正投影重合。在上述准直透镜的第二种可选实现方式中，如图11所示，准直镜组105的入光面为平面，准直镜组105的出光面M2具有多个凸弧面，准直镜组105中每个凸弧面所在的部分为一个准直透镜T。

在准直镜组的另一种可选实现方式中，图12是本申请实施例提供的又一种准直镜组的结构示意图。如图12所示，准直镜组105也可以由多个独立的准直透镜T组成。示例地，激光器还可以包括支撑框K，该支撑框的边缘可以固定于密封盖板的外边缘远离管壳的表面，该支撑框可以具有多个镂空区域(图中未示出)，准直镜组105中的每个准直透镜T可以覆盖该多个镂空区域中的一个镂空区域。该多个镂空区域可以与激光器中的多个发光组件一一对应，每个发光组件射出的激光可以穿过对应的镂空区域射向覆盖该镂空区域的准直透镜T。

本申请实施例中，激光器10可以为多芯片激光二极管(multi_chip Laser Diode，MCL)型的激光器，该激光器中的多个发光组件可以在管壳中排成多行多列。图13是本申请实施例提供的另一种激光器的结构示意图。图13可以为图2的俯视图，且图13未对激光器中的透光密封组件以及准直镜组进行示意，图2可以为图13中截面a-a’的示意图。如图13所示，激光器10中的多个发光组件102可以阵列排布，图13以激光器10包括20个发光组件102，且该发光组件102排成四行五列为例。可选地，激光器10中发光组件102的个数可以为其他数量，激光器10中的多个发光组件102也可以按照其他方式排布，如激光器10可以包括排布成四行七列的28个发光组件102，或五行五列的25个发光组件102。

本申请实施例中的激光器可以为单色MCL激光器，或者也可以为多色MCL激光器。单色MCL激光器中的各个发光组件均发出相同颜色的光，准直镜组中各个准直透镜的参数可以均相同。多色MCL激光器中可以包括多种类型的发光组件，不同类型的发光组件可以发出不同颜色的光。可选地，对于多色MCL激光器，准直镜组可以包括参数不同的多种准直透镜。不同类型的发光组件发出的激光的发散角度可能会存在差别，可以基于各个发光组件发出的激光的发散角度，来设计准直镜组中对应的准直透镜。可选地，对于多色MCL激光器，准直镜组中各个准直透镜的参数也可以均相同。

本申请实施例中以激光器为多色MCL激光器为例，激光器中的多个发光组件102可以包括用于发出第一颜色的激光的第一发光组件，以及用于发出第二颜色的激光的第二发光组件，该第一颜色的激光的发散角度小于第二颜色的激光的发散角度。准直镜组105可以满足：第一发光组件对应的准直透镜对射入的激光的发散角度的减小量，小于对第二发光组件对应的准直透镜对射入的激光的发散角度的减小量。第一发光组件对应的准直透镜中凹弧面的曲率半径，可以小于第二发光组件对应的准直透镜中凹弧面的曲率半径；和/或，第一发光组件对应的准直透镜中凸弧面的曲率半径，可以大于第二发光组件对应的准直透镜中凹弧面的曲率半径。

示例地，该第一颜色可以包括蓝色和绿色，该第一发光组件可以包括蓝色发光组件和绿色发光组件；该第二颜色可以为红色，该第二发光组件可以为红色发光组件。红色发光组件发出的红色激光的发散角度可以大于蓝色发光组件发出的蓝色激光的发散角度，且大于绿色发光组件发出的绿色激光的发散角度。可选地，红色激光在快轴上和慢轴上的发散角度均可以大于绿色激光和蓝色激光在快轴和慢轴上的发散角度。或者，红色激光在快轴上的发散角度大于绿色激光和蓝色激光在快轴上的发散角度，红色激光在慢轴上的发散角度大于绿色激光和蓝色激光在慢轴上的发散角度，但是红色激光在慢轴上的发散角度小于蓝色激光和绿色激光在快轴上的发散角度。根据红色激光、蓝色激光和绿色激光在快轴和慢轴上的发散角度的大小，可以相应地调整发出各个颜色的激光的发光组件对应的准直透镜对激光的发散角度的减小量，如调整准直透镜的凸弧面在快轴和慢轴上的曲率半径的大小。

示例地，蓝色激光在快轴上的发散角度大于红色激光在慢轴上的发散角度，且小于红色激光在射入的激光的快轴上的发散角度。此时，若准直镜组中的准直透镜采用上述第一种可实现方式，则蓝色激光射向的准直透镜中凹弧面在慢轴上的曲率半径，可以大于红色激光射向的准直透镜中的凹弧面在慢轴上的曲率半径，且小于红色激光射向的准直透镜中的凹弧面在快轴上的曲率半径。或者，蓝色激光射向的准直透镜中凸弧面在慢轴上的曲率半径，小于红色激光射向的准直透镜中的凸弧面在慢轴上的曲率半径，且大于红色激光射向的准直透镜中的凹弧面在快轴上的曲率半径。若准直镜组中的准直透镜采用上述第二种可实现方式，则蓝色激光射向的准直透镜中凸弧面在快轴上的曲率半径，可以大于红色激光射向的准直透镜中的凸弧面在快轴上的曲率半径，且小于红色激光射向的准直透镜中的凸弧面在慢轴上的曲率半径。对于各个颜色的激光的发散角度的其他大小关系，均可以以此类推，本申请实施例不再赘述。

本申请实施例中，激光器中红色发光组件中可以存在多个发光点，每个红色发光组件射出的红色激光的光斑在快轴上的尺寸可达350微米，蓝色发光组件和绿色发光组件中可以仅存在一个发光点，蓝色发光组件和绿色发光组件发出的激光的光斑在快轴上的尺寸可在35微米左右，而每个发光组件发出的激光在慢轴上的尺寸在1微米左右。这样激光器中每个发光组件发出的激光的光斑呈扁长型。该激光在经过准直透镜射出后，形成的光斑的长宽比可以减小。

图14是本申请实施例提供的再一种激光器的结构示意图，图14可以为图13中截面b-b’的示意图。请结合图2、图13与图14，管壳101可以包括底板1011和固定于底板1011上的环形的侧壁1012，该底板1011和该侧壁1012围合成管壳101的容置空间。该侧壁1012中远离底板1011的开口即为管壳101的开口。每个发光组件102可以包括发光芯片1021、热沉1022和反射棱镜1023。热沉1022可以设置在管壳101的底板1011上，发光芯片1021可以设置在热沉1022上，该热沉1022用于辅助发光芯片1021散热，反射棱镜1023可以位于发光芯片1021的出光侧。发光芯片1021发出的激光可以射向反射棱镜1023，进而在反射棱镜1023上反射以穿过透光密封层104射向准直镜组105，且射向准直镜组105中该发光芯片1021所在的发光组件102对应的准直透镜T。

可选地，激光器中的多个发光芯片阵列排布，准直镜组中的多个准直透镜也阵列排布，发光芯片的行方向与准直透镜的行方向相同，发光芯片的列方向与准直透镜的列方向相同。每个发光芯片的出光方向可以均垂直于该多个发光芯片的行方向，也即平行于该多个发光芯片的列方向。发光芯片发出的激光的慢轴可以平行于该行方向。该激光在射向准直镜组时，慢轴平行于准直透镜的行方向，快轴平行于准直透镜的列方向。

请参考图13和图14，发光芯片1021可以呈长方体状，激光从发光芯片1021与对应的反射棱镜1023相对的端面G射出。该端面G中实际的出光区域可以呈长方形，如该长方形的长可以大于10微米，如可以为200微米，宽可以约为1微米。该长方形的出光区域的长度方向可以平行于底板1011的板面，宽度方向可以垂直于底板1011的板面。发光芯片1021发出的激光的快轴可以平行于该宽度方向，该激光的慢轴可以平行于该长度方向。如该激光在快轴上的发散角度可以为30度，在慢轴上的发散角度可以为7度。

示例地，准直透镜对激光在某一方向上的准直效果与该激光的出光区域在该方向上的宽度有关。如Y＝f*tanQ，其中，Y表示出光区域的宽度，f表示准直透镜的焦距，Q表示该出光区域射出的激光在通过该准直透镜后仍具有的发散角度。如本申请实施例中对于准直透镜对激光在慢轴上的准直效果，Y＝200微米＝0.2毫米，f＝6毫米，进而可以得出Q≈1。而对于准直透镜对激光在快轴上的准直效果，由于Y值太小，得到的Q接近为0。因此，若仅采用慢轴和快轴上曲率相同的准直透镜对发光芯片发出的该激光进行准直，则在对快轴上的发散角度进行缩小以保证激光在快轴上准直时，在慢轴上的发散角度仍约为1度，如此不利于激光的整形以及后续的传播。本申请实施例中可以通过第一面设置为凹柱面、自由曲面或平面，且第二面设置为自由曲面的准直透镜，实现对激光在慢轴方向上的发散角度和快轴方向上的发散角度分别调整，可以提高准直透镜对激光的整型和准直效果。

下面对本申请实施例的激光器中的管壳以及透光密封组件进行介绍：

可选地，管壳中的底板与侧壁可以为一体结构，或者也可以为独立的结构，通过焊接在一起形成管壳。本申请实施例中该管壳的材质可以为铜，如无氧铜，该透光密封层的材质可以为玻璃，该密封盖板的材质可以为不锈钢。需要说明的是，铜的导热系数较大，本申请实施例中管壳的材质为铜，如此可以保证管壳的底板上设置的发光组件在工作时产生的热量可以快速地通过管壳进行传导，进而较快的散发，避免热量聚集对发光组件的损伤。可选地，管壳的材质也可以为铝、氮化铝和碳化硅中的一种或多种。本申请实施例中密封盖板的材质也可以为其他可伐材料，如铁镍钴合金或其他合金。透光密封层的材质也可以为其他透光且可靠性较强的材质，如树脂材料等。

请继续参考图2、图13和图14，透光密封组件中的密封盖板103的外边缘的厚度可以小于预设的厚度阈值，该外边缘的厚度较薄，该外边缘可以通过平行封焊技术固定于管壳101的开口所在侧。如密封盖板103的外边缘可以通过平行封焊技术固定于该侧壁1012远离底板1011的表面上。可选地，该密封盖板103可以为钣金件，该密封盖板103的各个位置的厚度相同或大致相同。该密封盖板103的内边缘可以相对于外边缘朝底板1011凹陷。该密封盖板103可以通过钣金工艺制成，如可以对一块环形板状结构进行冲压，使得该板状结构中适当的位置弯折、凹陷或凸起，以得到本申请实施例提供的密封盖板。

透光密封层104可以为板状结构。该板状结构可以包括两个平行的较大的表面以及连接该两个表面的多个较小的侧面，透光密封层104的侧面可以通过密封胶与密封盖板103的内边缘固定。本申请实施例中，透光密封层可以直接与密封盖板固定，或者激光器还可以包括用于支撑透光密封层的支撑框，透光密封层可以先与该支撑框固定，进而该支撑框再与密封盖板固定。示例地，该支撑框可以为目字框，如此该透光密封层的中间区域可以被该支撑框支撑，进而可以提升透光密封层的设置牢固度。可选地，透光密封层靠近底板的表面和远离底板的表面中，至少一个表面上还可以贴附有增亮膜，以提高激光器的出光亮度。

管壳101、密封盖板103和透光密封层104可以构成密闭空间，以使发光组件102可以处于密闭空间中，防止水氧对发光组件102的侵蚀。且由于降低了由于发光组件102工作时产生的热量导致的透光密封层104的破裂风险，故可以保证该密闭空间的密闭效果，进而延长发光组件的寿命。

本申请实施例中，在通过平行封焊技术固定密封盖板103的外边缘与管壳101时，会先将密封盖板103放置在管壳101的开口所在侧，且使密封盖板103的外边缘搭接在管壳101的侧壁1012远离底板1011的表面上。接着需要采用封焊设备对该外边缘进行加热，使该外边缘与侧壁1012的连接件位置熔融，进而将该外边缘与管壳101的侧壁焊接在一起。可选地，在将密封盖板103与管壳101固定之前，可以先将透光密封层104与密封盖板103固定，如可以通过粘接剂将透光密封层104的边缘与密封盖板103的内边缘进行固定。该粘接剂可以包覆透光密封层104的侧面，以保证对透光密封层的粘贴可靠度。在将密封盖板103与管壳101固定之后可以将准直镜组105悬空进行光线准直效果的调试，在调试确定准直镜组105的位置后，在密封盖板103的外边缘涂覆粘接剂，进而通过该粘接剂将准直镜组105与密封盖板103固定。

请参考图2和图13，管壳101的侧壁1012的相对两侧可以具有多个开孔，激光器10还可以包括：多个导电引脚106，该多个导电引脚106可以分别穿过侧壁1012中的开孔伸向管壳101内，进而与管壳101固定。导电引脚106可以与发光组件102中的发光芯片的电极电连接，以将外部电源传输至发光芯片，进而激发发光芯片射出光线。可选地，该开孔的孔径可以为1.2毫米，导电引脚106的直径可以为0.55毫米。

可选地，本申请实施例中在组装激光器时，可以先在管壳的侧壁上的开孔中放置环状的焊料结构(如环状玻璃珠)，将导电引脚穿过该焊料结构及该焊料结构所在的开孔。然后，将侧壁放置在底板的四周边缘，且在底板与管壳之间放置环形银铜焊料，接着将该底板、侧壁和导电引脚的结构放入高温炉中进行密封烧结，待密封烧结并固化后底板、侧壁、导电引脚以及焊料即可为一个整体，进而实现侧壁开口处的气密。还可以将透光密封层与密封盖板进行固定，如透光密封层的边缘粘贴于密封盖板的内边缘，得到上盖组件。接着可以将发光组件焊接在管壳的容置空间内的底板上，继而采用平行封焊技术将上盖组件焊接在管壳的侧壁远离底板的表面上，最后将准直镜组通过环氧胶固定在上盖组件远离底板的一侧，至此完成激光器的组装。需要说明的是，上述组装过程仅为本申请实施例提供的一种示例性的过程，其中的各个步骤中采用的焊接工艺也可以采用其他工艺代替，各个步骤的先后顺序也可以适应调整，本申请实施例对此不做限定。

综上所述，本申请实施例提供的激光器中，每个发光组件向对应的准直透镜发出激光后，准直透镜可以减小该激光的发散角度，以对该激光准直。由于激光在快轴上的发散角度大于在慢轴上的发散角度，本申请实施例中准直透镜可以使射入准直透镜的激光在通过准直透镜后慢轴上发散角度减小量小于在快轴上的发散角度减小量，故本申请中激光在穿过准直透镜后可以缩小快轴和慢轴上的发散角度的差异，提高了激光器射出的激光整体的准直效果。

需要指出的是，在本申请实施例中，术语“第一”和“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。术语“至少一个”指的是一个或多个。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。本申请中术语“A和B的至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B的至少一种，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。“大致”、“约”、“基本”以及“接近”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，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 (14)

1.一种激光器，其特征在于，所述激光器包括：

管壳，所述管壳的一面具有开口；

多个发光组件，位于所述管壳的容置空间中；

透光密封组件，位于所述管壳的所述开口所在侧；

准直镜组，位于所述透光密封组件远离所述管壳的一侧；

其中，所述准直镜组包括与所述多个发光组件一一对应的多个准直透镜，每个所述发光组件用于向对应的所述准直透镜发出激光，所述准直透镜用于减小射入的激光的发散角度，且使所述激光在慢轴上的发散角度减小量小于在快轴上的发散角度减小量。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述发光组件发出的激光通过所述准直透镜的第一面射入所述准直透镜，且通过所述准直透镜的第二面射出所述准直透镜；

所述第一面用于扩大射入的激光在慢轴上的发散角度；所述第二面用于缩小射入的激光在快轴和慢轴上的发散角度。

3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第一面包括凹弧面，所述凹弧面在所述慢轴上的曲率半径小于在所述快轴上的曲率半径。

4.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第一面包括凹柱面，且所述凹柱面的直母线平行于所述快轴。

5.根据权利要求2至4任一所述的激光器，其特征在于，所述第二面包括凸弧面；

所述凸弧面在所述慢轴和所述快轴上的曲率相同；或者，所述凸弧面为自由曲面，所述凸弧面在所述慢轴上的曲率半径大于在所述快轴上的曲率半径。

6.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述凸弧面在所述快轴上的曲率半径的范围为2.592毫米～3.888毫米，在所述慢轴上的曲率半径的范围为2.608毫米～3.924毫米。

7.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述凸弧面在所述慢轴上的曲率半径小于在所述快轴上的曲率半径的1.2倍。

8.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述准直透镜在所述快轴上的焦距大于所述凸弧面在所述快轴上的曲率半径的一半，且小于所述凸弧面在所述快轴上的曲率半径的2.5倍。

9.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述第一面包括凹弧面，所述凹弧面的曲率半径大于所述凸弧面的曲率半径。

10.根据权利要求9所述的激光器，其特征在于，所述凹弧面的曲率半径与所述凸弧面的曲率半径的比值范围为1.5～4。

11.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述发光组件发出的激光通过所述准直透镜的第一面射入所述准直透镜，且通过所述准直透镜的第二面射出所述准直透镜；

所述准直透镜的第一面为平面，所述准直透镜的第二面包括凸弧面，所述凸弧面为自由曲面，所述凸弧面在所述慢轴上的曲率半径大于在所述快轴上的曲率半径。

12.根据权利要求11所述的激光器，其特征在于，所述凸弧面满足：在所述慢轴上的曲率半径的范围为3.5毫米～4毫米，和/或，在所述快轴上的曲率半径的范围为3.1～3.3毫米。

13.根据权利要求1至4任一所述的激光器，其特征在于，所述多个发光组件包括用于发出第一颜色的激光的第一发光组件，以及用于发出第二颜色的激光的第二发光组件，所述第一颜色的激光的发散角度小于所述第二颜色的激光的发散角度；

所述第一发光组件对应的准直透镜对射入的激光的发散角度的减小量小于对所述第二发光组件对应的准直透镜对射入的激光的发散角度的减小量。

14.根据权利要求1至4任一所述的激光器，其特征在于，所述准直镜组一体成型。

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