TWI528064B - 透鏡及使用該透鏡的光學模組 - Google Patents

透鏡及使用該透鏡的光學模組 Download PDF

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Description

透鏡及使用該透鏡的光學模組
本發明涉及一種使用透鏡的光學模組，尤其涉及一種可改變鐳射二極體輸出的鐳射光束高度的透鏡及使用該透鏡的光學模組。
鐳射二極體(Laser Diode，LD)作為一種高效的發光源，具有單色性好、光束發射角度小、發光強度高、體積小、壽命長的等諸多特點已經被廣泛的運用於光通信領域。由於邊射型鐳射二極體(Edge-emitting Laser Diode)所輸出的鐳射光束係從該邊射型鐳射二極體的側面出光，因此又常作為鐳射投影系統中的光源使用，以降低鐳射投影系統的整體厚度。
普通的邊射型鐳射二極體會藉由固晶的方法放置於基板的焊盤上並用固定膠最終將邊射型鐳射二極體固定於基板上，但由於邊射型鐳射二極體自身厚度較薄，而電路板的焊盤和固定膠的厚度通常也很薄，該邊射型鐳射二極體的發光位置至基板的距離通常在100微米以內，從而很難和其他光學機構件配合(比如分光鏡、反射鏡等)。
有鑒於此，有必要提供一種可改變鐳射二極體輸出的鐳射光束高度的透鏡及使用該透鏡的光學模組。
一種透鏡，用於改變邊射型鐳射二極體輸出的鐳射光束高度，包 括第一反射面，該第一反射面為面向鐳射光束設置的傾斜面，用以反射鐳射光束；第二反射面，該第二反射面與所述第一反射面平行設置，該第二反射面用以再次反射經由所述第一反射面所反射的鐳射光束；透射面，該透射面連接所述第一反射面和所述第二反射面，經由所述第二反射面所反射的鐳射光束經過該透射面折射入透鏡；以及與透射面相對設置的出射面，經由所述透射面折射入透鏡的鐳射光束經由該出射面折射出該透鏡。
一種使用該透鏡的光學模組，包括一用以產生某特定波長之鐳射入射光束的邊射型鐳射二極體和一用於改變所述邊射型鐳射二極體輸出的鐳射入射光束高度的透鏡以及用以承載所述邊射型鐳射二極體和透鏡的基板，所述透鏡包括第一反射面，該第一反射面為面向鐳射光束設置的傾斜面，用以反射鐳射光束；第二反射面，該第二反射面與所述第一反射面平行設置，該第二反射面用以再次反射經由所述第一反射面所反射的鐳射光束；透射面，該透射面連接所述第一反射面和所述第二反射面，經由所述第二反射面所反射的鐳射光束經過該透射面折射入透鏡；以及與透射面相對設置的出射面，經由所述透射面折射入透鏡的鐳射光束經由該出射面折射出該透鏡。
本發明中入射至透鏡的鐳射光束被第一反射面和第二反射面連續反射後再經過透射面和出射面的連續折射後折射出透鏡，從而實現鐳射光束高度的改變。
10、10a‧‧‧邊射型鐳射二極體
11、11a‧‧‧固定膠
20、20a‧‧‧透鏡
201、201a‧‧‧第一反射面
202、202a‧‧‧第二反射面
203、203a‧‧‧透射面
204‧‧‧凹槽
205‧‧‧開口
206、206a‧‧‧出射面
207‧‧‧入射面
208‧‧‧第一凸透鏡
209‧‧‧第二凸透鏡
210‧‧‧密閉空間
30、30a‧‧‧基板
31、31a‧‧‧焊盤
100、100a‧‧‧光學模組
圖1係本發明第一實施例的光學模組的結構示意圖。
圖2係本發明第二實施例的光學模組的結構示意圖。
請參閱圖1，本發明第一實施例的光學模組100包括一邊射型鐳射二極體10、一用於改變該邊射型鐳射二極體10所輸出的鐳射光束高度的透鏡20以及承載該邊射型鐳射二極體10和該透鏡20的基板30。
該邊射型鐳射二極體10用於產生特定波長的鐳射光束。該邊射型鐳射二極體10係藉由固晶的方法放置於該基板30的焊盤31上並用固定膠11最終將該邊射型鐳射二極體10牢固固定於該基板30上。該基板30上設置有電路結構(圖未示)。該基板30的電路結構藉由焊盤31與該邊射型鐳射二極體10電連接以為該邊射型鐳射二極體10提供工作所需電能。
該固定膠11為導電銀膠。該邊射型鐳射二極體10係藉由該固定膠11固定於基板30上並藉由固定膠11與該基板30的焊盤31形成電性連接。
該透鏡20用於改變該邊射型鐳射二極體10輸出的鐳射光束的高度。該透鏡20藉由所述固定膠11固定於所述基板30上。該透鏡20包括一第一反射面201、與該第一反射面201平行設置的第二反射面202、連接該第一反射面201和第二反射面202的透射面203以及與透射面203相對設置的出射面206。
該第一反射面201為一面向鐳射光束設置的傾斜面。所述邊射型鐳射二極體10輸出的鐳射光束照射到該第一反射面201上並被該第一反射面201所反射。在本實施例中，該第一反射面201與鐳射光束的傳播方向呈45度角設置，所述邊射型鐳射二極體10輸出的鐳射光束的傳播方向經過該第一反射面201反射後改變了90度。
該第二反射面202與該第一反射面201之間平行、間隔設置。該第二反射面202位於該第一反射面201的上方。該第二反射面202用於再次反射經由所述第一反射面201所反射的鐳射光束。在本實施例中，鐳射光束的傳播方向經由該第二反射面202反射後再次改變了90度，即所述邊射型鐳射二極體10輸出的鐳射光束經過第一反射面201和第二反射面202的連續反射後其傳播方向與該鐳射光束入射至該透鏡20之前的傳播方向保持一致。
經由所述第二反射面202所反射的鐳射光束經過該透射面203折射入透鏡20。
經由所述透射面203折射入透鏡20的鐳射光束最終經由該出射面206折射出該透鏡20。該出射面206與該透射面203平行設置，鐳射光束的傳播方向經過該透射面203和出射面206的連續折射後其傳播方向與該鐳射光束入射至該透射面203之前的傳播方向保持一致。所述第一反射面201、第二反射面202和透射面203共同圍設出一具有開口205的凹槽204。所述透射面203位於該凹槽204的底部。該開口205相對於透射面203開設於該凹槽204的頂部。在本實施例中，所述透鏡20由玻璃、樹脂等透光性材質構成。該凹槽204可以藉由注射的方式一體成型。
進一步地，在本實施例中，所述第一反射面201和第二反射面202上可選擇性地塗覆一層反射膜(圖未示)以增加鐳射光束的反射率。較佳地，該反射膜的折射率大於該透鏡20的折射率。
請同時參考圖2，與圖1所述的第一實施例不同之處在於本發明第二實施例的光學模組100a的透鏡20a還包括一相對出射面206a設置的入射面207、形成於該入射面207上的第一凸透鏡208以及形 成於該透鏡20a的出射面206a上的第二凸透鏡209。
該入射面207與所述透射面203a平行、間隔設置。鐳射光束經由該入射面207折射入該透鏡20a並朝向所述第一反射面201a傳播。
該透鏡20a的入射面207上對應鐳射光束的入射位置處向外凸伸形成一第一凸透鏡208。所述邊射型鐳射二極體10a輸出的鐳射光束具有一定的發散角度，入射至該透鏡20a表面的鐳射光束經由該第一凸透鏡208折射後變為平行光束並朝向所述第一反射面201a傳播。
該透鏡20a的出射面206a上對應鐳射光束的出射位置處向外凸伸形成一第二凸透鏡209。從出射面206a折射出的鐳射光束經由該第二凸透鏡209折射後變為彙聚光束以方便與其他光學機構件配合(比如經過彙聚之後的光束耦合進入光纖的效率會更高)。
所述第一反射面201a、第二反射面202a、透射面203a和入射面207共同圍設出一密閉空間210。
在本實施例中，所述第一凸透鏡208和第二凸透鏡209可藉由注射的方式與透鏡20a一體成型。
在本實施例中，所述第一凸透鏡208和第二凸透鏡209分別自入射面207和出射面206a一體向外凸伸形成。在其他實施例中，所述第一凸透鏡208和第二凸透鏡209也可以單獨成型並對應設置於入射面207和出射面206a上。
在本發明中，入射至所述透鏡20、20a的鐳射光束被第一反射面201、201a和第二反射面202、202a連續反射後再經過透射面203、203a和出射面206、206a的折射後折射出透鏡20、20a，從而改 變鐳射光束的出射高度。
可以理解地，增加(減小)所述透鏡20、20a的第一反射面201、201a與第二反射面202、202a之間的間隔距離就能有效增加(減小)邊射型鐳射二極體10、10a輸出的鐳射光束的出射高度。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧邊射型鐳射二極體
11‧‧‧固定膠
20‧‧‧透鏡
201‧‧‧第一反射面
202‧‧‧第二反射面
203‧‧‧透射面
204‧‧‧凹槽
205‧‧‧開口
206‧‧‧出射面
30‧‧‧基板
31‧‧‧焊盤
100‧‧‧光學模組

Claims (10)

  1. 一種透鏡，用於改變邊射型鐳射二極體輸出的鐳射光束高度，包括：第一反射面，該第一反射面為面向鐳射光束設置的傾斜面，用以反射鐳射光束，所述鐳射光束完全被第一反射面反射；第二反射面，該第二反射面與所述第一反射面平行設置，該第二反射面用以再次反射經由所述第一反射面所反射的鐳射光束；透射面，該透射面連接所述第一反射面和所述第二反射面，經由所述第二反射面所反射的鐳射光束經過該透射面折射入透鏡；以及與透射面相對設置的出射面，經由所述透射面折射入透鏡的鐳射光束經由該出射面折射出該透鏡。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中，該透鏡的出射面上對應鐳射光束的出射位置處向外凸伸形成凸透鏡，凸透鏡從出射面折射出的鐳射光束經由該凸透鏡折射後變為彙聚光束。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中，所述透鏡還包括與出射面相對設置的入射面，該入射面與所述透射面間隔設置，所述鐳射光束經由該入射面折射入該透鏡並朝向第一反射面傳播。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之透鏡，其中，該透鏡的入射面上對應鐳射光束的入射位置處向外凸伸形成凸透鏡，入射至該透鏡表面的鐳射光束經由該凸透鏡折射後變為平行光束。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之透鏡，其中，所述第一反射面、第二反射面、透射面和入射面共同圍設出密閉的容置槽。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中，所述第一反射面、第二反射面和透射面共同圍設出具有開口的凹槽。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之透鏡，其中，所述透射面位於容置槽的底部，所述開口相對透射面開設於凹槽的頂部。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中，所述第一反射面與鐳射光束的傳播方向之間的夾角為45度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中，所述第一反射面和第二反射面上塗覆有反射材料。
  10. 一種光學模組，包括邊射型鐳射二極體、透鏡及用以承載所述邊射型鐳射二極體和透鏡的基板，所述邊射型鐳射二極體用以產生鐳射光束，所述透鏡用於改變所述邊射型鐳射二極體輸出的鐳射光束高度，其改良在於：所述透鏡為申請專利範圍第1-9項中任一項所述之透鏡。
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