CN201532491U - 高强度光源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高强度光源装置，它沿光路依次设置有半导体激光器(1)、耦合物镜(2)、光纤(3)、聚光镜(4)、毛玻璃(5)，毛玻璃(5)连接设置有驱使毛玻璃(5)运动的毛玻璃运动机构。毛玻璃运动机构可以是转动机构或往复运动机构。光纤(3)可以是单模光纤，也可以是多模光纤。光纤(3)的长度、光纤芯径、光纤数值孔径可按需要选择调整。聚光镜(4)相对于光纤(3)出光端和毛玻璃(5)之间的距离可以根据需要进行调整。毛玻璃(5)为单面或双面磨毛的毛玻璃。本实用新型发光面积大小可调节，光能投射角度小，光能利用率高，功率密度高，色散小，特别适用于需要高强度照明的领域。

Description

高强度光源装置

技术领域

本实用新型涉及一种高强度光源装置。

背景技术

在某些应用领域，如生物组织显微成像领域，需要对被观测组织进行高强度照明，照明系统要有较高的光能投射效率，但由于受到Lagrange不变量的限制，能投射的光能量由光源实际利用的发光面积、光线投射角决定，二者之间是相互制约的，当光源有效利用的发光面积越大时，光线的投射角度就越小，实际投射的光能量急剧减小，如果增大光线的投射角度，势必要减小有效利用的发光面积。除此之外，为减小成像光学系统色差的影响，需要照明系统提供光谱宽度较窄的照明光束。如果光源选用传统的非相干照明光源，如闪光氙灯，由于氙灯的发光面积要远大于实际能利用的面积，则大部分光能量都不能有效地投送到光学系统中，此外氙灯光谱很宽，色散很严重，需要在光路中增加特定波长的滤光片，该滤光片将大大衰减光能量。如果选用激光作为照明光源，由于激光有很高的功率密度和很窄的谱宽，则照明时的光强和色散可以满足要求，但激光是一种强相干光，直接用激光作为成像照明光源，会在像面上形成严重的激光散斑，将掩盖掉真实的细节信息。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种高强度光源装置，它的发光面积大小可调节，光能投射角度小，光能利用率高，功率密度高，色散小，特别适用于需要高强度照明的领域。

本实用新型的技术方案是：一种高强度光源装置，它沿光路依次设置有半导体激光器、耦合物镜、光纤、聚光镜、毛玻璃，所述毛玻璃连接设置有驱使毛玻璃运动的毛玻璃运动机构。

下面对上述方案进行进一步解释：

所述毛玻璃运动机构为可驱使毛玻璃旋转运动的毛玻璃转动机构。

所述毛玻璃转动机构为电机。所述电机的电机旋转轴连接毛玻璃。

所述聚光镜汇聚光束在毛玻璃上的汇聚中心和毛玻璃的旋转中心为不同心设置，即保留一段距离。

所述毛玻璃运动机构为可驱使毛玻璃往复运动的毛玻璃往复运动机构。

所述光纤为单模光纤、或多模光纤。光纤的长度、光纤芯径、光纤数值孔径可按需要选择调整，选用不同规格。

聚光镜相对于光纤出光端和毛玻璃之间的距离可以根据需要进行调整。

毛玻璃为正面或反面磨毛的单面毛玻璃、或两面磨毛的毛玻璃。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型的高强度光源装置，其光源面积可以根据需要进行调整。改变光源发光面积有两种方法，一种方法是采用不同芯径的光纤，根据需要可以采用不同芯径的单模光纤，也可以采用不同芯径的多模光纤，这是通过改变光纤出光端的发光面积来改变毛玻璃上的激光汇聚区域面积的；另一种方法是改变聚光镜相对于光纤出光端和毛玻璃之间的相对距离，这种方法可以在毛玻璃上形成任意大小的激光汇聚区域。

2.本实用新型的高强度光源光能利用率高。相对于传统的氙灯、卤素灯等光源向各个方向辐射光能来说，光纤出光端发出的光束只在一个较小的立体角内传播，控制光纤的数值孔径可以将绝大部分光能都汇聚到毛玻璃上。光能汇聚在毛玻璃上时由于散射有一些损失，但大部分光能都能透过。光能利用率高的一个显著优点是照明系统的杂散光大大减小。

3.本实用新型的高强度光源装置，光源功率密度可以做到很高。相对于传统的氙灯、卤素灯等光源来说，由于半导体激光器发出的激光光功率密度可以做到很高，在毛玻璃上形成的激光汇聚区域的光功率密度也可以做到很高，这特别适合那些对照度有很高要求的应用场合。

4.本实用新型的高强度光源装置，光源具有色散小的特点。本实用新型采用激光间接作为光源，由于激光具有很窄的谱宽，是一种单色光，没有色散，本实用新型提供了一种单色光光源，尤其适用于那些对色差有严格要求的成像系统。

5.本实用新型的高强度光源抑制了激光散斑。由于激光是一种强相干光，直接作为照明光源是会形成严重的散斑，本实用新型通过运动毛玻璃的方法抑制激光散斑，具体而言，运动方式包括但不限于采用往复运动毛玻璃、旋转毛玻璃等方式。采用往复运动毛玻璃的方式时，可通过改变运动速度等，将散斑抑制到对成像细节没有影响的程度；采用旋转毛玻璃的方式时，可通过改变毛玻璃上光速汇聚中心和毛玻璃旋转中心之间的距离、改变毛玻璃的旋转速度等，将散斑抑制到对成像细节没有影响的程度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述：

图1是本实用新型的结构示意图。

其中：1半导体激光器；2耦合物镜；3光纤；4聚光镜；5毛玻璃；6电机。

具体实施方式

实施例一：如图1所示，一种高强度光源装置，包括半导体激光器1、耦合物镜2、光纤3、聚光镜4、毛玻璃5、驱使毛玻璃旋转的电机6。

光能传播顺序为：半导体激光器1发出的激光通过耦合物镜2耦合到光纤3里，光纤3的出光端形成一个光源，用聚光镜4将光纤3出光端发出的光束汇聚到电机6驱动的旋转毛玻璃5上，毛玻璃5上激光束汇聚中心和毛玻璃5的旋转轴之间保留一段距离，在毛玻璃5上激光束汇聚区域形成了一个高强度照明光源。在本实例中光纤3采用多模光纤，其芯径为105微米，数值孔径为0.22，毛玻璃5为远离聚光镜4的一面为毛面，另一面为光面，激光束汇聚区域中心离毛玻璃5的旋转中心为30毫米。

实施例二：本实施例与实施例一的区别在于，毛玻璃5通过一往复运动机构(可选用现有技术中的往复运动机构)进行往复运动，以便将散斑抑制到对成像细节没有影响的程度。

应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (9)

1.一种高强度光源装置，其特征在于：它沿光路依次设置有半导体激光器(1)、耦合物镜(2)、光纤(3)、聚光镜(4)、毛玻璃(5)，所述毛玻璃(5)连接设置有驱使毛玻璃(5)运动的毛玻璃运动机构。

2.根据权利要求1所述的高强度光源装置，其特征在于：所述毛玻璃运动机构为可驱使毛玻璃(5)旋转运动的毛玻璃转动机构。

3.根据权利要求2所述的高强度光源装置，其特征在于：所述毛玻璃转动机构为电机(6)，所述电机(6)的电机旋转轴连接毛玻璃(5)。

4.根据权利要求2或3所述的高强度光源装置，其特征在于：所述聚光镜(4)汇聚光束在毛玻璃(5)上的汇聚中心和毛玻璃(5)的旋转中心为不同心设置。

5.根据权利要求1所述的高强度光源装置，其特征在于：所述毛玻璃运动机构为可驱使毛玻璃(5)往复运动的毛玻璃往复运动机构。

6.根据权利要求1所述的高强度光源装置，其特征在于：所述光纤(3)为单模光纤、或多模光纤。

7.根据权利要求1所述的高强度光源装置，其特征在于：所述光纤(3)的长度、光纤芯径、光纤数值孔径可按需要选择调整。

8.根据权利要求1所述的高强度光源装置，其特征在于：所述聚光镜(4)相对于光纤(3)出光端和毛玻璃(5)之间的距离可以根据需要进行调整。

9.根据权利要求1所述的高强度光源装置，其特征在于：所述毛玻璃(5)为正面磨毛的毛玻璃、或反面磨毛的毛玻璃、或两面磨毛的毛玻璃。

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