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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Fotoelektrizität und insbesondere auf eine Vierstrahl-Laserzeigerstruktur.
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HINTERGRUND
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Medizinische und kosmetische Lasertechnologien haben sich in den letzten Jahren schnell entwickelt. Eine kleine Halbleiter-Laserdiode mit Standardgehäuse hat die Vorteile eines weiten Temperaturbereichs, eines einfachen Treibermodus, eines hohen elektrisch-optischen Umwandlungswirkungsgrads, verschiedener Wellenlängen und guter Monochromatizität, die in der medizinischen und kosmetischen Industrie die herkömmlichen großen Gas- oder Festkörper-Laservorrichtungen verdrängt hat. Jedoch ist aufgrund einer relativ niedrigen Leistung eine einzelne Halbleiter-Laserdiode nicht geeignet für Anwendungen, bei denen eine hohe Laserleistung benötigt wird. Daher müssen Strahlen aus mehreren Halbleiter-Laserdioden integriert werden.
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Es gibt zwei Typen von herkömmlichen Integrationsverfahren. Der erste Typ besteht darin, eine Anordnung mit Wafern der Halbleiter-Laserdioden zu bilden, um eine Laservorrichtung vom Palladiumstreifentyp zu bilden. Der zweite Typ besteht darin, ein optisches Faserkopplungssystem zum Koppeln und Integrieren der Strahlen von mehreren Halbleiter-Laserdioden zu verwenden.
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Die beiden vorgenannten Verfahren haben die folgenden Nachteile:
- 1) Das Waferanordnungsverfahren benötigt eine extrem hochgenaue Linsenanordnung für die Strahlenintegration, und die Waferanordnung emittiert eine große Wärmemenge; daher beeinträchtigen geringe Verarbeitungsmängel die Betriebsdauer des Wafers, und die Anforderungen an die Wärmeableitung sind während des Betriebs extrem hoch;
- 2) das optische Faserkopplungsverfahren ist komplex, während der Strahlenintegrations-Wirkungsgrad niedrig ist; für die Energieübertragung verwendete optische Fasern sind üblicherweise Multimodenfasern, die in hohem Maße die Eigenschaften einer Laserquelle zerstören, und sie sind nicht geeignet, wenn bestimmte Strahlenmoden benötigt werden;
- 3) die Kosten bei beiden Verfahren sind hoch, sowohl die Linsenanordnung als auch das Strahlenintegrationssystem mit optischen Fasern selbst und deren Einstellstrukturen sind kostenaufwendig, so dass sie nicht länger wettbewerbsfähig in der Haushalts-Physiotherapieindustrie, die immer beliebter wird, sind; und
- 4) die Verarbeitung ist komplex, eine Massenherstellung ist nahezu unmöglich, und sie sind nur geeignet für Großgeräte von Forschungsinstituten oder medizinischen Berufsorganisationen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine energieintegrierende Vorrichtung für geteilte Halbleiter-Laserdioden mit einer kompakten Struktur und einer wohl erdachten und sinnvollen Gestaltung vorzusehen, die die Komplexität von herkömmlichen Laserintegrationsvorrichtungen stark vereinfacht, in einer solchen Weise, dass herkömmlichen Marktanforderungen für integrierende Vorrichtungen für Halbleiter-Laserdioden genügt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden technischen Lösungen gelöst:
Eine energieintegrierende Vorrichtung für geteilte Halbleiter-Laserdioden enthält: einen Installationshalter, wobei der Installationshalter eine Scheibenstruktur mit einem in seiner Mitte vorgesehenen Positionierungsloch hat und vier Montageträger zum Befestigen von Lasermodulanordnungen symmetrisch an einer Seite der Scheibenstruktur vorgesehen sind, und die Lasermodulanordnungen sind jeweils innerhalb der Montageträger eingebettet; eine Leiterplatte, die durch Abstandshaltermanschetten mit den Lasermodulanordnungen verbunden ist und auf einer Seite der Montageträger befestigt ist, und ein Draht und ein Stecker zum Verbinden einer Energiequelle sind auf der Leiterplatte vorgesehen; die Lasermodulanordnungen sind durch Befestigungsschrauben justiert und positioniert, und Laserstrahlen werden durch Oberflächenlöcher des Installationshalters der Scheibenstruktur emittiert; und die Laserstrahlen von den Lasermodulanordnungen werden durch eine positive Linse auf einen Laserpunkt fokussiert.
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Vorzugsweise sind Installationslöcher zum Einbetten der Lasermodulanordnungen innerhalb der Montageträger vorgesehen; die Lasermodulanordnungen mit konvexen Platten sind innerhalb der Installationslöcher der Montageträger eingebettet und durch ein Intervall zwischen den konvexen Platten und den Installationslöchern der Montageträger positioniert, wobei ein Abstand zwischen einem externen Durchmesser die konvexen Platten und einem internen Durchmesser der Installationslöcher der Montageträger 0,5 mm beträgt.
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Vorzugsweise sind Einbettungsschlitze zum Einbetten der Befestigungsschrauben jeweils entlang drei Richtungen der Installationslöcher der Montageträger vorgesehen; und ein eingeschlossener Winkel von Mittellinien von benachbarten Einbettungsschlitzen beträgt 100°.
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Vorzugsweise sind die Befestigungsschrauben an einer externen Wand an Frontbereichen der konvexen Platten der Lasermodulanordnungen befestigt.
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Vorzugsweise enthält jede der Lasermodulanordnungen eine Halbleiter-Laserdiode, die in einen Laserdiodenhalter eingebettet ist, einen Objektivtubus, der auf einer äußeren Seite der Halbleiter-Laserdiode befestigt ist, und eine asphärische Linse, die an einem vorderen Ende eines Leuchtkörpers der Halbleiter-Laserdiode befestigt ist, welche insgesamt eine Laserbasiseinheit bilden.
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Vorzugsweise wird eine 808-nm-Halbleiter-Laserdiode geringer Leistung als eine Lichtquelle von jeder der Lasermodulanordnungen verwendet, wobei die asphärische Linse vor den Halbleiter-Laserdioden in einer solchen Weise vorgesehen ist, dass die Laserstrahlen in ein Fernfeld-Kollimationslicht integriert werden und der Laserpunkt in einem Abstand von 50 m einen Durchmesser innerhalb 10 mm hat.
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Vorzugsweise weist die Leiterplatte ein CN5611-Konstantstrom-Steuerchip mit einer Eingangsspannung von 2,6–3,3 V und einem Eingangsstrom von 30–800 mA auf.
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Vorzugsweise ist die positive Linse eine asphärische Linse mit einer Brennweite von 60 mm und einem Durchmesser von 27 mm; und eine effektive optische Öffnung von dieser beträgt 20 mm zum Fokussieren von Strahlen innerhalb eines Durchmessers von 20 mm mit derselben axialen Richtung in einen Brennpunkt in einem Abstand von 60 mm.
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Vorzugsweise ist der Installationshalter durch Bearbeiten eines Aluminiummaterials gebildet.
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Vorzugsweise sind Einbettungsschlitze mit 703-Silikongummi gefüllt.
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Gemäß der vorbeschriebenen Struktur treiben vier unabhängige Halbleiter-Laserdioden-Treibereinheiten vier Halbleiter-Laserdioden. Die vier unabhängigen Halbleiter-Laserdioden werden mit genauer Einstellung behandelt, dann werden die vier Strahlen so eingestellt, dass sie parallel mit einer parallelen koaxialen Einstellstruktur sind, und schließlich werden die vier Strahlen durch die asphärische Linse integriert, wobei ein Laserpunkt, dessen Energie das Vierfache einen einzelnen unabhängigen Halbleiter-Laserdiode ist, an einem optischen Brennpunkt erhalten wird. In der Praxis wird durch Vorwärts- und Rückwärtseinstellen einer Linsenposition eine Laserpunktposition genau eingestellt, um die Strahlen verschiedener Halbleiter-Laserdioden zu integrieren. Die Struktur der vorliegenden Erfindung ist Kontakt, die Gestaltung ist wohl erdacht und sinnvoll, und die Komplexität von herkömmlichen Laserintegrationsvorrichtungen ist stark vereinfacht, derart, dass herkömmlichen Markerfordernissen für Integrationsvorrichtungen für Halbleiter-Laserdioden genügt ist.
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Verglichen mit den herkömmlichen Technologien hat die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile:
- 1) Die Struktur ist kompakt, die Gestaltung ist sinnvoll, die Installation ist einfach, die Betätigung ist zweckmäßig;
- 2) die vorliegende Erfindung behandelt Standardhalbleiter-Laserdioden mit zwei optischen Präzisionseinstellungen, um die Energie von verschiedenen Halbleiter-Laserdioden zu integrieren;
- 3) die vorliegende Erfindung verwendet Standardbearbeitungsstrukturen und eine asphärische Linse anstelle von komplexen Strukturen für eine herkömmliche optische Integration wie einer Linsenanordnung, einer optischen Multimodenfaser, einer optischen Faserkopplungsausrichtungs-Fokussierungslinse und eines Kopplungseinstellmechanismus, so dass Prozesse vereinfacht werden; und
- 4) die Kosten der vorliegenden Erfindung sind niedrig, die Komplexität von herkömmlichen optischen Energieintegrationsverfahren ist gesenkt, die Herstellungsprozesse sind einfach, eine Produktlebensdauer ist lang, die Praktikabilität ist hoch und die Anwendung ist einfach, um weit verbreitet zu sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung weiter illustriert. Die Zeichnungen bilden einen Teil der vorliegenden Erfindung, aber beschränken den Bereich der vorliegenden Erfindung nicht. In den Zeichnungen sind:
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1 eine schematische Ansicht eines Beleuchtungsprinzips gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 eine schematische Ansicht einer Energieintegrationsvorrichtung für vier Laserstrahlen.
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3 eine schematische Ansicht der Installation von Modulen der Energieintegrationsvorrichtung für vier Laserstrahlen.
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4 eine schematische Ansicht von Modulen.
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5 eine schematische Ansicht von Anordnungen eines Lasermoduls.
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6 eine schematische Ansicht einer Leiterplatte für vier Laserzeiger.
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7 eine auseinandergezogene Ansicht der vier Laserzeiger.
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8 eine schematische Ansicht von 808-nm-Laserpunkten vor der Fokussierung und Integration durch eine positive Linse.
Bezugszeichen: 1 – Installationshalter; 1-1 – Montageträger; 2 – Befestigungsschraube; 3 – Lasermodulanordnung; 3-1 – konvexe Platte; 4 – Abstandshaltermanschette; 5 – Leiterplatte; 5-1 – Leistungseinstellpotentiometer; 5-2 – Konstantstrom-Steuerchip; 5-3 – LD-Stift; 6 – Draht; 7 – Stecker; 8 – positive Linse; 9 – Laserpunkte vor der Fokussierung und Integration durch eine positive Linse.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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In den Zeichnungen und bevorzugten Ausführungsbeispielen wir d die vorliegende Erfindung weiterhin illustriert. Die Ausführungsbeispiele werden verwendet, um die vorliegende Erfindung nur zu illustrieren, aber sie sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken.
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Gemäß den 1–3 enthält eine Energieintegrationsvorrichtung für geteilte Halbleiter-Laserdioden: einen Installationshalter 1, wie in 4 gezeigt ist, wobei der Installationshalter 1 eine Scheibenstruktur mit einem in seiner Mitte vorgesehenen Positionsloch hat, vier Montageträger 1-1 zum Befestigen der Lasermodulanordnungen 3 symmetrisch auf einer Seite der Scheibenstruktur vorgesehen sind und jeder der Montageträger eine Frontöffnung hat, in die Lasermodulanordnungen 3 jeweils innerhalb der Montageträger 1-1 eingebettet sind und Laserstrahlen hiervon über Durchgangslöcher an einer Endfläche des Installationshalters 1 mit der Scheibenstruktur emittiert werden; und wobei die Lasermodulanordnungen 3 jeweils innerhalb der Montageträger 1-1 eingebettet und durch Befestigungsschrauben 2 in einer solchen Weise positioniert sind, dass die Laserstrahlen von den Lasermodulanordnungen 3 durch eine positive Linse 8 in einen Laserpunkt fokussiert werden. Die positive Linse 8 ist eine asphärische Linse mit einer Brennweite von 60 mm und einem Durchmesser von 27 mm; und eine effektive optische Öffnung von dieser beträgt 20 mm, um Strahlen innerhalb eines Durchmessers von 20 mm mit derselben axialen Richtung in einen Brennpunkt in einem Abstand von 60 mm zu fokussieren.
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Eine durch Abstandshaltermanschetten 4 verbundene Leiterplatte 5 ist auf einer Seite des Installationshalters 1 verbunden, und ein Draht 6 und ein Stecker 7 zum Verbinden einer Energiequelle sind auf der Leiterplatte 5 vorgesehen; Installationslöcher zum Einbetten der Lasermodulanordnungen 3 sind innerhalb der Montageträger 1-1 vorgesehen; die Lasermodulanordnungen 3 mit konvexen Platten 3-1 sind jeweils innerhalb der Installationslöcher der Montageträger 1-1 eingebettet und sind durch einen Spalt zwischen der konvexen Platten 3-1 und den Installationslöchern der Montageträger 1-1 positioniert, wobei ein Abstand zwischen einem äußeren Durchmesser der konvexen Platten 3-1 und einem inneren Durchmesser der Installationslöcher der Montageträger 1-1 0,5 mm beträgt. Die Befestigungsschrauben 2 sind an einer äußeren Wand an Frontbereichen der konvexen Platten 3-1 der Lasermodulanordnungen 3 befestigt.
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Gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine konvexe ϕ7,5·0,5-Platte auf einer ϕ7-Lasermodulanordnung vorgesehen, und die ϕ7-Lasermodulanordnung ist in einem ϕ7,5-Installationsloch befestigt und durch die konvexe Platte über den Spalt positioniert, um einen Winkel auf 3,5° einzustellen. Dann erfolgt eine Einstellung innerhalb eines Bereichs derart, dass ein Durchmesser des Installationslochs 0,5 mm größer als ein äußerer Durchmesser der Lasermodulanordnung ist.
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Gemäß 4 sind Einbettungsschlitze für die Befestigungsschraube 2 jeweils auf einer äußeren Seite, einer linken Seite und einer rechten Seite der Montageträger 1-1 vorgesehen, und ein von Mittellinien von benachbarten Einbettungsschlitzen eingeschlossener Winkel beträgt 100°.
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Gemäß 5 enthält jeder der Lasermodulanordnungen 3 eine Halbleiter-Laserdiode, die in einen Laserdiodenhalter eingebettet ist, einen Objektivtubus, der auf einer äußeren Seite der Halbleiter-Laserdiode vorgesehen ist, und eine asphärische Linse, die an einem vorderen Ende eines Leuchtkörpers der Halbleiter-Laserdiode vorgesehen ist, die eine Laseremissions-Basiseinheit bildet; und es sind vier identische Lasermodulanordnungen vorgesehen. Eine 808-nm-Halbleiter-Laserdiode niedriger Leistung wird als eine Lichtquelle der Lasermodulanordnung 3 verwendet, wobei die asphärische Linse vor den Halbleiter-Laserdioden in einer solchen Weise vorgesehen ist, dass die divergierenden Strahlen der Halbleiter-Laserdioden in ein Fernfeld-Kollimationslicht geformt werden und der Laserpunkt in einem Abstand von 50 m einen Durchmesser innerhalb 10 mm hat.
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Gemäß 6 nimmt die Leiterplatte 5 vier symmetrisch verteilte CN5611-Konstantstrom-Steuerchips 5-2 mit einer Eingangsspannung von 2,6–3,3 V und einem Eingangsstrom von 30–800 mA auf. Ein Leistungseinstellpotentiometer 5-1 ist an jedem der CN5611-Konstantstrom-Steuerchips 5-2 vorgesehen, und vier LD-Stifte 5-3 sind auf der Leiterplatte 5 vorgesehen. Die Leiterplatte 5 verwendet zwei Abstandshaltermanschetten 4 zum Schweißen von Diodenstiften auf diese. Der Stecker 7 ist durch einen 26AWG-Rot-Schwarz-Dreht auf die Leiterplatte 5 geschweißt. Der Installationshalter 1 ist durch Bearbeiten eines Aluminiummaterials gebildet.
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In 7 ist eine perspektivische strukturelle Ansicht der Installation der vorliegenden Erfindung illustriert, wobei die vier identischen Lasermodulanordnungen 3 in die Montageträger 1-1 des Installationshalters 1 eingebettet und jeweils aus drei Richtungen durch drei Befestigungsschrauben 2 eingestellt sind; und die Montageträger 1-1, in denen die Lasermodulanordnungen 3 eingebettet sind, haben vier entsprechende Öffnungen, wobei die vier Öffnungen den vier Lichtemissionslöchern in dem vorderen Bereich der Lasermodulanordnungen 3 entsprechen.
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In 8 ist eine schematische Ansicht von 808-nm-Laserleistungspunkten vor ihrer Fokussierung und Integration durch eine positive Linse illustriert, wobei die Laserpunkte vor ihrer Fokussierung und Integration durch die positive Linse durch das Bezugszeichen 9 markiert sind.
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Während des Betriebs sind die Lasermodulanordnungen 3 jeweils innerhalb der Montageträger 1-1 des Installationshalters 1 eingebettet. Die Leiterplatte 5 und der Stecker 7 werden aufeinanderfolgend mit Energie versorgt. Auf der Leiterplatte 5 sind die vier Modulanordnungen jeweils mit den Dioden durch die beiden Abstandshaltermanschetten 4 verschweißt. Ein Leistungsstecker ist mit dem auf die Leiterplatte 5 geschweißten 26AWG-Rot-Schwarz-Draht verbunden. Mit Hilfe der Lasermodulanordnung werden die vier ausgerichteten Lasermodulanordnungen 3 aus drei Richtungen (gemäß einem eingeschlossenen Winkel von 100°) durch die drei M·2-Befestigungsschrauben 2 eingestellt. Durch Kontakt der konvexen Platten 3-1 auf den Lasermodulanordnungen 3 mit inneren Oberflächen der Montageträger 1-1 wird der Winkel auf 3,5° eingestellt. Durch Feineinstellung der Befestigungsschrauben 2 in den drei Winkeln werden die Laserstrahlen von den Lasermodulanordnungen 3 in parallele Strahlen eingestellt und werden durch die positive Linse 8 an einem Brennpunkt in einem Abstand von 60 mm fokussiert. Die Laserpunkte werden so eingestellt, dass sie in einer Ebene sind, und dann werden die Einbettungsschlitze verriegelt und mit 703-Silikongummi gefüllt. Schließlich fokussiert die Energieintegrationsvorrichtung für vier Laserstrahlen die vier ebenen Laserstrahlen auf den Laserpunkt in einem fernen Abstand durch die positive Linse 8.
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Die durch die Ausführungsbeispiele erhaltenen technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung wurden im Einzelnen illustriert. Spezifische Beispiele werden verwendet, um die Prinzipien und Implementierungsweisen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, jedoch werden die vorstehenden Ausführungsbeispiele nur verwendet, um das Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Für den Fachmann können Modifikationen der Implementierungsweisen und des verwendeten Bereichs gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen vorgenommen werden. Der beschriebene Inhalt soll nicht so verstanden werden, dass er die vorliegende Erfindung beschränkt.
