CN220040742U - 基于双锥透镜组的激光整形系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于双锥透镜组的激光整形系统，涉及半导体激光器技术领域，解决了现有技术中存在的半导体激光器不能直接用于远距离激光探测，需要借助庞大的光束准直系统的技术问题。该装置包括第一锥透镜和第二锥透镜，其中，所述第一锥透镜的前端设置为弧形凹槽，所述第一锥透镜的后端设置为弧形凸面，所述第二锥透镜的前端设置为第一非球面，所述第二锥透镜的后端设置为第二非球面，半导体激光器、所述第一锥透镜和所述第二锥透镜依次排列放置。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体激光器技术领域，尤其是涉及一种基于双锥透镜组的激光整形系统。
背景技术
激光雷达和普通雷达相比最大的不同是发射系统的不同，但工作原理还是先通过发射系统发射信号，当发射信号和目标接触后产生反射信号，反射信号即返回信号被接收系统接收，最后通过信号处理系统处理，从而获得目标信息。激光雷达凭借其精确、快速获取各种目标信息的主动探测技术被应用于众多行业。
激光雷达主要由三大部分组成，首先是发射系统，发射系统主要由不同种类的激光器决定，其中有CO2激光器、固体激光器、半导体激光器等，还有两部分分别是接收系统、信息处理系统。其中半导体激光器则由于体积小、价格低、性能稳定等优点被广泛用于激光雷达系统当中，但半导体激光器本身发光机理导致输出的光斑为椭圆形，而且发散角较大导致严重的光能量损失，大大降低了耦合效率，而且还存在一定的初始像散，所以本身不能直接用于远距离激光探测。因此，为达到激光雷达的远距离探测目的，就需要为激光雷达的发射系统设计光束准直系统，这对于激光雷达探测有重大意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供基于双锥透镜组的激光整形系统，以解决现有技术中存在的半导体激光器不能直接用于远距离激光探测，需要借助庞大的光束准直系统的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型提供的一种基于双锥透镜组的激光整形系统，包括第一锥透镜和第二锥透镜，其中，所述第一锥透镜的前端设置为弧形凹槽，所述第一锥透镜的后端设置为弧形凸面，所述第二锥透镜的前端设置为第一非球面，所述第二锥透镜的后端设置为第二非球面，半导体激光器、所述第一锥透镜和所述第二锥透镜依次排列放置。
可选地，所述弧形凹槽贯穿所述第一锥透镜的上底面和下底面。
可选地，所述第一锥透镜的左侧面和右侧面均设置有一段弧形边，所述弧形边靠近所述弧形凸面。
可选地，所述第一非球面和所述第二非球面分别向所述第二锥透镜的两侧凸起。
可选地，所述第一非球面上的凸起线与所述第二非球面上的凸起线垂直设置。
可选地，所述弧形凹槽的弯曲方向与所述第二非球面的弯曲方向一致，所述弧形凸面的弯曲方向与所述第一非球面的弯曲方向相反。
可选地，所述第一锥透镜的尺寸小于所述第二锥透镜的尺寸。
可选地，所述第一锥透镜和第二锥透镜采用的材料均为E48R型玻璃材料。
可选地，所述第一锥透镜和第二锥透镜的折射率均为1.530。
本实用新型提供的一种基于双锥透镜组的激光整形系统，半导体激光器发出的光束依次穿过第一锥透镜和第二锥透镜，在平行于PN结平面方向上，弧形凹槽和第二非球面进行组合，负责对慢轴方向的发散光束进行准直；在垂直于PN结平面方向上，弧形凸面与第一非球面进行组合，负责对快轴方向的发散光束进行准直，从而减小发散光束的发散角，进一步使半导体激光器平行于PN结平面方向和垂直于PN结平面方向的发散角尽可能相同，将半导体激光器输出的椭圆远场光斑变成窄化的圆形光斑，使光能量集中从而实现远距离探测的目的，解决了现有技术中存在的半导体激光器不能直接用于远距离激光探测，需要借助庞大的光束准直系统的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的基于双锥透镜组的激光整形系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的基于双锥透镜组的激光整形系统的另一角度的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的基于双锥透镜组的激光整形系统的慢轴方向的光线准直光路图；
图4是本实用新型实施例提供的基于双锥透镜组的激光整形系统的快轴方向的光线准直光路图；
图中1、第一锥透镜；11、弧形凹槽；12、弧形凸面；
2、第二锥透镜；21、第一非球面；22、第二非球面。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，″多个″的含义是两个或两个以上；术语″上″、″下″、″左″、″右″、″内″、″外″、″前端″、″后端″、″头部″、″尾部″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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语″第一″、″第二″、″第三″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1：
本实用新型提供了一种基于双锥透镜组的激光整形系统，包括第一锥透镜1和第二锥透镜2，其中，第一锥透镜1的前端设置为弧形凹槽11，第一锥透镜1的后端设置为弧形凸面12，第二锥透镜2的前端设置为第一非球面21，第二锥透镜2的后端设置为第二非球面22，半导体激光器、第一锥透镜1和第二锥透镜2依次排列放置，通过弧形凹槽11和第二非球面22的组合，以及弧形凸面12与第一非球面21的组合，从而使得第一锥透镜1和第二锥透镜2两者之间的间距比较小。本实用新型提供的一种基于双锥透镜组的激光整形系统，半导体激光器发出的光束依次穿过第一锥透镜1和第二锥透镜2，在平行于PN结平面方向上，弧形凹槽11和第二非球面22进行组合，负责对慢轴方向的发散光束进行准直；在垂直于PN结平面方向上，弧形凸面12与第一非球面21进行组合，负责对快轴方向的发散光束进行准直，从而减小发散光束的发散角，进一步使半导体激光器平行于PN结平面方向和垂直于PN结平面方向的发散角尽可能相同，将半导体激光器输出的椭圆远场光斑变成窄化的圆形光斑，使光能量集中从而实现远距离探测的目的，解决了现有技术中存在的半导体激光器不能直接用于远距离激光探测，需要借助庞大的光束准直系统的技术问题。
实施例2：
本实用新型提供了一种基于双锥透镜组的激光整形系统，包括第一锥透镜1和第二锥透镜2，其中，第一锥透镜1的前端设置为弧形凹槽11，第一锥透镜1的后端设置为弧形凸面12，第二锥透镜2的前端设置为第一非球面21，第二锥透镜2的后端设置为第二非球面22，半导体激光器、第一锥透镜1和第二锥透镜2依次排列放置，通过弧形凹槽11和第二非球面22的组合，以及弧形凸面12与第一非球面21的组合，从而使得第一锥透镜1和第二锥透镜2两者之间的间距比较小。
作为可选地实施方式，弧形凹槽11贯穿第一锥透镜1的上底面和下底面，第一锥透镜1的左侧面和右侧面均设置有一段弧形边，弧形边靠近弧形凸面12。
作为可选地实施方式，第一非球面21和第二非球面22分别向第二锥透镜2的两侧凸起，第一非球面21上的凸起线与第二非球面22上的凸起线垂直设置，第一非球面21上的凸起线是指图3中弧形凹槽11中前端的线段，第二非球面22上的凸起线是指图4中弧形凹槽11中后端的线段。
实施例3：
本实用新型提供了一种基于双锥透镜组的激光整形系统，包括第一锥透镜1和第二锥透镜2，其中，第一锥透镜1的前端设置为弧形凹槽11，第一锥透镜1的后端设置为弧形凸面12，第二锥透镜2的前端设置为第一非球面21，第二锥透镜2的后端设置为第二非球面22，半导体激光器、第一锥透镜1和第二锥透镜2依次排列放置，通过弧形凹槽11和第二非球面22的组合，以及弧形凸面12与第一非球面21的组合，从而使得第一锥透镜1和第二锥透镜2两者之间的间距比较小。
作为可选地实施方式，第一锥透镜1的尺寸小于第二锥透镜2的尺寸，弧形凹槽11的弯曲方向与第二非球面22的弯曲方向一致，使得弧形凹槽11和第二非球面22进行组合，采用准直扩束系统，如图3所示，根据几何光学基本原理，慢轴的出射光线先通过弧形凹槽11使发散角变大，然后再通过第二非球面22折射成平行光。弧形凸面12的弯曲方向与第一非球面21的弯曲方向相反，使得弧形凸面12和第一非球面21进行组合，采用压缩准直系统，如图4所示，快轴光线通过弧形凸面12折射后，发散角得到适当压缩，然后再通过第一非球面21使光束变成平行光。
实施例4：
本实用新型提供了一种基于双锥透镜组的激光整形系统，包括第一锥透镜1和第二锥透镜2，其中，第一锥透镜1的前端设置为弧形凹槽11，第一锥透镜1的后端设置为弧形凸面12，第二锥透镜2的前端设置为第一非球面21，第二锥透镜2的后端设置为第二非球面22，半导体激光器、第一锥透镜1和第二锥透镜2依次排列放置，通过弧形凹槽11和第二非球面22的组合，以及弧形凸面12与第一非球面21的组合，从而使得第一锥透镜1和第二锥透镜2两者之间的间距比较小。
作为可选地实施方式，第一锥透镜1和第二锥透镜2采用的材料均可以为E48R型玻璃材料，第一锥透镜1和第二锥透镜2的折射率均可以为1.530。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于双锥透镜组的激光整形系统，其特征在于，包括第一锥透镜(1)和第二锥透镜(2)，其中，
所述第一锥透镜(1)的前端设置为弧形凹槽(11)，所述第一锥透镜(1)的后端设置为弧形凸面(12)，所述第二锥透镜(2)的前端设置为第一非球面(21)，所述第二锥透镜(2)的后端设置为第二非球面(22)，半导体激光器、所述第一锥透镜(1)和所述第二锥透镜(2)依次排列放置。
2.根据权利要求1所述的基于双锥透镜组的激光整形系统，其特征在于，所述弧形凹槽(11)贯穿所述第一锥透镜(1)的上底面和下底面。
3.根据权利要求2所述的基于双锥透镜组的激光整形系统，其特征在于，所述第一锥透镜(1)的左侧面和右侧面均设置有一段弧形边，所述弧形边靠近所述弧形凸面(12)。
4.根据权利要求1所述的基于双锥透镜组的激光整形系统，其特征在于，所述第一非球面(21)和所述第二非球面(22)分别向所述第二锥透镜(2)的两侧凸起。
5.根据权利要求1所述的基于双锥透镜组的激光整形系统，其特征在于，所述第一非球面(21)上的凸起线与所述第二非球面(22)上的凸起线垂直设置。
6.根据权利要求1所述的基于双锥透镜组的激光整形系统，其特征在于，所述弧形凹槽(11)的弯曲方向与所述第二非球面(22)的弯曲方向一致，所述弧形凸面(12)的弯曲方向与所述第一非球面(21)的弯曲方向相反。
7.根据权利要求1所述的基于双锥透镜组的激光整形系统，其特征在于，所述第一锥透镜(1)的尺寸小于所述第二锥透镜(2)的尺寸。
8.根据权利要求1所述的基于双锥透镜组的激光整形系统，其特征在于，所述第一锥透镜(1)和第二锥透镜(2)采用的材料均为E48R型玻璃材料。
9.根据权利要求1所述的基于双锥透镜组的激光整形系统，其特征在于，所述第一锥透镜(1)和第二锥透镜(2)的折射率均为1.530。
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