CN215494519U - 一种激光光源装置及光学设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光光源装置及光学设备，所述激光光源装置包括激发光源；所述激发光源包括光源散热器，以及至少两个设置于光源散热器上的阵列光源；相邻阵列光源的出光角度不同；阵列光源于波长转换装置上形成至少两个不重合的激发光光斑；至少两个激发光光斑沿于所述波长转换装置上像的长度方向分布。本实用新型提供的激光光源装置，通过将激发光源中相邻的阵列光源设置为出光角度不同的结构形式，使得在光导管入口处的矩形孔处，得到至少两个沿矩形孔的长度方向分布的受激发光光斑，将传统的一个光斑分为至少两个光斑，在激发光功率增加时，避免光斑射出有效区，从而能够提高光源的利用率，避免浪费，进而能够最大限度的增加系统的亮度。

Description

一种激光光源装置及光学设备

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种激光光源装置及光学设备。

背景技术

现有的激光光源装置如图1所示，为了增加光源的光通量输出，激发光源1通常包括两个以上的阵列光源11，两个以上的阵列光源11以一定的排列方式设置于同一光源散热器12上，且阵列光源11的锁附面在同一平面上，从而使得各阵列光源11的发光面处于同一平面，进而使得各阵列光源11发出的激发光均为平行光。

激发光源1发出的平行激发光通过由依次设置于光路中的凸透镜21、凹透镜22以及散射片23组成的第一透镜组2后，入射至分光片3上；分光片3与激发光的光路呈45°夹角放置，并且本申请优选该分光片3对激发光进行反射，对受激光进行透射；入射至分光片3上的激发光被分光片3反射，经第二透镜组4进行会聚后，入射至波长转换装置5，在波长转换装置5上形成激发光光斑，根据几何光学知识可知，在该波长转换装置5上形成的激发光光斑呈圆形弥散斑分布；波长转换装置5上设置有波长材料转换区与激发光透射区；部分激发光激发波长转换材料5上的波长转换材料，产生受激发光；受激发光反向透过第二透镜组4后，准直成近平行光束，透过分光片3，再经第三透镜组6后形成受激发光光斑，入射至光机系统中光导管9的入口处；部分激发光透过波长转换装置5上的激发光透射区，经过第四透镜组7后，依次经反射组件8中的第一反射镜81、第五透镜组82、第二反射镜83以及第三反射镜84，入射至分光片3，与分光片3处的受激发光汇合合光，进入光机系统。

由于光机系统的孔径一般呈长宽比为16：9的矩形，参见图2所示，图2中的矩形框为光机系统的孔径在波长转换装置5上的像，由于激发光光斑呈圆形的弥散斑分布，根据成像原理，要使得受激发光进入光机系统，那么激发光光斑就应该处于光机系统孔径在波长转换装置5上对应的矩形框像内；但是，当激发光的功率增加时，如果激发光光斑大小不变，就会造成激发光光斑的辐照度提高，激发效率降低；所以，目前的光源装置，为了降低辐照度，提升激发效率，就不得不增加光斑尺寸，参见图3所示，使得部分激发光位于孔径像之外，只要使得最终进入光机系统孔径的有效受激发光增加即可；这种方式不可避免的会造成部分超出孔径之外的受激发光无法进入孔径，导致光源的利用率降低。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是目前的激光光源装置的光源利用率低。

为解决上述问题，本实用新型提供一种激光光源装置，包括激发光源；所述激发光源包括光源散热器，以及至少两个设置于所述光源散热器上的阵列光源；相邻所述阵列光源的出光角度不同；所述阵列光源于波长转换装置上形成至少两个不重合的激发光光斑；至少两个所述激发光光斑沿于所述波长转换装置上像的长度方向分布。

可选地，所述光源散热器的锁附面呈V字型结构；所述激发光的光轴中心线于所述锁附面上的投影，位于所述V字型结构的中心线上。

可选地，所述阵列光源的数量为两个，两个所述阵列光源分别对称设置于所述锁附面的两侧。

可选地，所述阵列光源的数量为三个，一个所述阵列光源设置于所述锁附面的中部，其余两个所述阵列光源分别对称设置于所述锁附面的两侧。

可选地，所述光源散热器的锁附面呈弧形结构。

可选地，所述阵列光源的数量为偶数，所述阵列光源分别对称设置于所述锁附面的两侧。

可选地，所述阵列光源的数量为奇数，一个所述阵列光源设置于所述锁附面的中部，其余所述阵列光源分别对称设置于所述锁附面的两侧。

可选地，所述激发光源还包括用于对所述光源散热器的倾斜角度进行调节的调节结构。

本实用新型的另一目的在于提供一种光学设备，包括如上所述的激光光源装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的激光光源具有如下优势：

本实用新型提供的激光光源装置，通过将激发光源中相邻的阵列光源设置为出光角度不同的结构形式，使得在光导管入口处的矩形孔处，得到至少两个沿矩形孔的长度方向分布的受激发光光斑，将传统的一个光斑分为至少两个光斑，在激发光功率增加时，能够避免激发光光斑的辐照度增加，同时，避免光斑射出有效区，从而能够提高光源的利用率，避免浪费，进而能够最大限度的增加系统的亮度。

附图说明

图1为现有的激光光源装置结构简图；

图2为现有的激发光光斑的示意图一；

图3为现有的激发光光斑的示意图二；

图4为本实用新型中激光光源装置的结构简图；

图5为本实用新型中激发光源的结构简图一；

图6为图5的正视图；

图7为本实用新型中激发光源的结构简图二；

图8为图7的正视图；

图9为本实用新型中激发光光斑的示意图一；

图10为本实用新型中激发光源的结构简图三；

图11为本实用新型中激发光光斑的示意图二；

图12为本实用新型中激发光光斑的示意图三。

附图标记说明：

1-激发光源；11-阵列光源；12-光源散热器；121-锁附面；2-第一透镜组；21-凸透镜；22-凹透镜；23-散射片；3-分光片；4-第二透镜组；5-波长转换装置；6-第三透镜组；7-第四透镜组；8-反射组件；81-第一反射镜；82-第五透镜组；83-第二反射镜；84-第三反射镜；9-光导管。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

为提高光源的利用率，本实用新型提供一种激光光源装置，参见图4～图8所示，该激光光源装置包括用于发射激发光的激发光源1；该激发光源1包括光源散热器12，以及至少两个设置于光源散热器12上的阵列光源11；其中每一阵列光源11均包括若干一体设置的子光源；本申请中相邻阵列光源11的出光角度不同，从而使得相邻阵列光源11发射的激发光的出射角度不同，即相邻阵列光源11发射的激发光不是平行光，从而通过阵列光源11发射的出射角度不同的激发光于波长转换装置5上形成至少两个不重合的激发光光斑；进一步的，参见图9所示，本申请通过调整若干阵列光源11于光源散热器12上的分布方向，使得至少两个激发光光斑沿孔径于波长转换装置5上像的长度方向分布。

为使得相邻阵列光源11的出光角度不同，本申请优选相邻设置的阵列光源11上发射激发光的出光面不位于同一平面上，由于阵列光源11中子光源发射的激发光的出射方向与阵列光源11的出光面相垂直，从而在相邻设置的阵列光源11的出光面不位于同一平面时，即可使得相邻设置的阵列光源11发射的激发光的出射角度不同，使得相邻设置的阵列光源11发射的激发光不再是平行光。

为便于理解，参见图4所示，本申请以分光片3用于对激发光进行反射，对受激光进行透射的光路系统为例进行说明。

该激光光源装置，除包括激光光源1外，还包括依次设置于光路中的第一透镜组2、分光片3、第二透镜组4、波长转换装置5、第三透镜组6、第四透镜组7、反射组件8以及光导管9；该激光光源装置工作过程中，激发光源1上不同的阵列光源11发出的激发光通过由依次设置于光路中的凸透镜21、凹透镜22以及散射片23组成的第一透镜组2后，入射至分光片3上；分光片3对激发光进行反射，对受激光进行透射；入射至分光片3上的激发光被分光片3反射，经第二透镜组4进行会聚后，入射至波长转换装置5，在波长转换装置5上形成至少两个不重合的激发光光斑，其中激发光光斑的数量根据阵列光源11的数量而定；波长转换装置5上设置有波长材料转换区与激发光透射区；部分激发光激发波长转换材料5上的波长转换材料，产生受激发光；受激发光反向透过第二透镜组4后，准直成近平行光束，透过分光片3，再经第三透镜组6后形成不重合的受激发光光斑，入射至光机系统中光导管9的入口处；部分激发光透过波长转换装置5上的激发光透射区，经过第四透镜组7后，依次经反射组件8中的第一反射镜81、第五透镜组82、第二反射镜83以及第三反射镜84，入射至分光片3，与分光片3处的受激发光汇合合光，入射至光导管9入口处的矩形孔中，进入光机系统。

为提高光源的利用率，则要求所有通过阵列光源11形成的激发光光斑均位于光导管9入口处矩形孔于波长转换装置5上矩形投影中，也就要求形成的激发光光斑沿光导管9入口处矩形孔于波长转换装置5上矩形投影的长边方向分布，即使得至少两个激发光光斑沿孔径于波长转换装置5上像的的长度方向分布；因此，激发光源1中若干阵列光源11的分布方向需要根据光导管9入口处矩形孔的长边分布方向而定；为实现上述目的，本申请优选将激发光源1沿一转轴旋转一定的角度后，各阵列光源11的分布方向与光导管9入口处矩形孔的长边分布方向相平行，其中该转轴的长度方向与阵列光源11的出光面相平行，且与各阵列光源11的分布方向相垂直。

本实用新型提供的激光光源装置，通过将激发光源1中相邻的阵列光源11设置为出光角度不同的结构形式，使得在光导管9入口处的矩形孔处，得到至少两个沿矩形孔的长度方向分布的受激发光光斑，将传统的一个光斑分为至少两个光斑，在激发光功率增加时，能够避免激发光光斑的辐照度增加，同时，避免光斑射出有效区，从而能够提高光源的利用率，避免浪费，进而能够最大限度的增加系统的亮度。

具体的，采用本申请提供的激发光源1，得到的激发光光斑如图9所示；同等激发辐照度下，采用现有技术中的激发光源时，得到的激发光光斑如图3所示；其中采用本申请提供的激发光源1时，在同比例增加激发光辐照度的情况下，没有增加无效光，而采用现有技术中的激发光源时，增加了无效光。

为实现相邻阵列光源11的出光面不处于同一平面上，可以通过调节阵列光源11于光源散热器12上的安装角度来实现；为兼顾散热效果，本申请优选光源散热器12的锁附面121呈V字型结构，从而通过将阵列光源11设置于V字型结构的两个不同侧面上，来使的相邻的阵列光源11的出光面不同。

该V字型结构可以为凹形结构，即锁附面121中部相对于锁附面121的两端，向内部凹陷；该V字型结构可以为凸起结构，参见图10所示，即锁附面121中部相对于锁附面121的两端，向外部凸起；本申请优选该V字型结构为凹形结构。

为保证光学效果，本申请优选激发光源1中的阵列光源11对称光轴设置，即激发光的光轴中心线于锁附面121上的投影，位于V字型结构的中心线上；且本申请进一步优选不同阵列光源11发出的激发光相交。

光源散热器12的锁附面121呈V字型结构设置时，阵列光源11的数量可以为两个，两个阵列光源11分别对称设置于锁附面121的两侧，即两个阵列光源11分别设置于V字型结构中相对称的两个侧面上。

光源散热器12的锁附面121呈V字型结构设置时，阵列光源11的数量也可以为三个，并优选一个阵列光源11设置于锁附面121的中部，其余两个阵列光源11分别对称设置于锁附面121的两侧。

当光源散热器12的锁附面121呈V字型结构，且阵列光源11的数量为三个时，为便于对位于中部的阵列光源11进行固定，优选V字型结构的中部为平面结构，以便于通过该平面结构来对位于中部的阵列光源11进行锁附，降低装配难度，并提高阵列光源11与锁附面121的接触面积，提高散热效果。

进一步的，本申请提供的光源散热器12的锁附面121也可以呈弧形结构；由于弧形结构上不同位置处的曲率半径不同，因此，设置于该弧形结构上不同位置处的阵列光源11的出光面角度不同，从而使得不同阵列光源11于波长转换装置5上形成与阵列光源11的数量相同的激发光光斑，从而有利于进一步提高光源的利用率。

光源散热器12的锁附面121呈弧形结构时，若阵列光源11的数量为偶数，则阵列光源11分别对称设置于锁附面121的两侧；若阵列光源11的数量为奇数，一个阵列光源11设置于锁附面121的中部，其余数量为偶数的阵列光源11分别对称设置于锁附面121的两侧。

此外，为避免因组装上的公差以及光源自身发光角度的问题，导致如图11、图12所示，激发光光斑整体偏离孔径的位置，本申请优选该激发光源1还包括调整结构，该调整结构用于对光源散热器12的倾斜角度进行调节；该调整结构与光源散热器12相连；该调整结构可以仅能够带动光源散热器12沿一个方向进行调整，也可以能够带动光源散热器12沿两个相互垂直的方向进行调整；其中调整结构的具体结构组成，可参照现有技术中的相关内容；本申请优选该调整结构包括调节螺栓与弹簧，从而通过调整结构对光源散热器12进行调节，使得激发光光斑的位置能够更好的与孔径相配合。

本实用新型的另一目的在于提供一种光学设备，该光学设备包括如上所述的激光光源装置。

本实用新型提供的光学设备，通过将激发光源1中相邻的阵列光源11设置为出光角度不同的结构形式，使得在光导管9入口处的矩形孔处，得到至少两个沿矩形孔的长度方向分布的受激发光光斑，将传统的一个光斑分为至少两个光斑，在激发光功率增加时，能够避免激发光光斑的辐照度增加，同时，避免光斑射出有效区，从而能够提高光源的利用率，避免浪费，进而能够最大限度的增加系统的亮度。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光光源装置，其特征在于，包括激发光源(1)；所述激发光源(1)包括光源散热器(12)，以及至少两个设置于所述光源散热器(12)上的阵列光源(11)；相邻所述阵列光源(11)的出光角度不同；所述阵列光源(11)于波长转换装置(5)上形成至少两个不重合的激发光光斑；至少两个所述激发光光斑沿孔径于所述波长转换装置(5)上像的长度方向分布。

2.如权利要求1所述的激光光源装置，其特征在于，所述光源散热器(12)的锁附面(121)呈V字型结构；所述激发光的光轴中心线于所述锁附面(121)上的投影，位于所述V字型结构的中心线上。

3.如权利要求2所述的激光光源装置，其特征在于，所述阵列光源(11)的数量为两个，两个所述阵列光源(11)分别对称设置于所述锁附面(121)的两侧。

4.如权利要求2所述的激光光源装置，其特征在于，所述阵列光源(11)的数量为三个，一个所述阵列光源(11)设置于所述锁附面(121)的中部，其余两个所述阵列光源(11)分别对称设置于所述锁附面(121)的两侧。

5.如权利要求1所述的激光光源装置，其特征在于，所述光源散热器(12)的锁附面(121)呈弧形结构。

6.如权利要求5所述的激光光源装置，其特征在于，所述阵列光源(11)的数量为偶数，所述阵列光源(11)分别对称设置于所述锁附面(121)的两侧。

7.如权利要求5所述的激光光源装置，其特征在于，所述阵列光源(11)的数量为奇数，一个所述阵列光源(11)设置于所述锁附面(121)的中部，其余所述阵列光源(11)分别对称设置于所述锁附面(121)的两侧。

8.如权利要求1～7任一项所述的激光光源装置，其特征在于，所述激发光源(1)还包括用于对所述光源散热器(12)的倾斜角度进行调节的调节结构。

9.一种光学设备，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的激光光源装置。

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