WO2023125676A1 - 光学整形装置及其设计方法、光学整形系统 - Google Patents

光学整形装置及其设计方法、光学整形系统 Download PDF

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西安炬光科技股份有限公司
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    • G02B27/0933—Systems for active beam shaping by rapid movement of an element

Definitions

  • the homogenization module further includes at least a third area, the third area is located on the side of the second area away from the first area, the surface type of the third area is the same as that of the first area, and passes through the third area The beam of light emerges at a first preset divergence angle.
  • a method for designing an optical shaping device includes: determining the segmental length of the homogenization module according to the angular spatial energy distribution curve of the light source in the direction of the slow axis; wherein, the homogenization The module includes at least a first area and a second area, and the segment length includes the length of the first area along the slow axis direction and the length of the second area along the slow axis direction; determine the first preset divergence angle corresponding to the first area and the second The second preset divergence angle corresponding to the two areas; wherein, the beam passing through the first area can be emitted at the first preset divergence angle, the beam passing through the second area can be emitted at the second preset divergence angle, and the first preset The divergence angle is different from the second preset divergence angle; according to the angular space energy distribution curve of the medium-intensity line spot to be formed on the receiving surface, determine the placement position of the homogenization
  • the optical shaping device includes a light source, a collimation module and a homogenization module arranged in sequence along the main optical axis, wherein the homogenization module has a first area and a second area arranged in sequence along the slow axis direction , the surface shapes of the first area and the second area are different; the beams after passing through the collimation module enter the first area and the second area of the homogenization module respectively, and the beams passing through the first area exit at the first preset divergence angle , the light beam passing through the second area emerges at a second preset divergence angle, and the beam emitted by the first preset divergence angle and the beam emitted by the second preset divergence angle form a partial overlap in the angular space to form an angular space on the receiving surface Medium-strong line flare.
  • FIG. 1 is one of the spot energy density distribution diagrams of the optical shaping device provided by some embodiments of the present application.
  • Fig. 4 is the angular spatial energy distribution curve of the light source in the direction of the slow axis and the corresponding design relationship diagram of each area of the homogenization module;
  • the angles of the first preset divergence angle and the second preset divergence angle are different; the angle range of the strong line spot in the angular space is determined according to the first preset divergence angle and the second preset divergence angle
  • the length of the first region 31 along the slow axis direction and the length of the second region 32 along the slow axis direction are determined according to the angular spatial energy distribution curve of the light source 10 along the slow axis direction.
  • the homogenization module 30 includes four regions, the first region 31, the second region 32, the third region 33 and the fourth region are arranged in sequence, and the surface types of the first region 31 and the fourth region are the same,
  • the surface type of the second area 32 and the third area 33 is identical; Set in sequence, and the surface type of the first area 31 and the second area are the same, the surface type of the second area 32 and the fourth area 33 are the same, and the surface type of the third area 33 is respectively the same as the surface type of the first area 31 and the second area.
  • the surface types of the regions 32 are all different.
  • the optical shaping device further includes a base on which the light source 10 , the collimation module 20 and the homogenization module 30 are respectively arranged.
  • the arrangement of the light source 10 , the collimation module 20 and the homogenization module 30 on the substrate is selected by those skilled in the art, and this application does not limit it.
  • the material of the substrate can also be selected by those skilled in the art.
  • the light source 10 and the collimation module 20 are fixedly connected to the base, and the homogenization module 30 is slidably connected to the base.
  • S200 Determine the first preset divergence angle corresponding to the first area and the second preset divergence angle corresponding to the second area; wherein, the light beam passing through the first area 31 can exit at the first preset divergence angle, The light beam passing through the second region 32 can exit at a second preset divergence angle, and the first preset divergence angle is different from the second preset divergence angle.

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Abstract

一种光学整形装置及其设计方法、光学整形系统，涉及光学技术领域。该光学整形装置包括沿主光轴依次设置的光源、准直模组以及匀化模组，其中，匀化模组具有沿慢轴方向依次排布的第一区域和第二区域，第一区域和第二区域的面型不同；经过准直模组后的光束分别入射匀化模组的第一区域和第二区域，通过第一区域的光束以第一预设发散角出射，通过第二区域的光束以第二预设发散角出射，第一预设发散角出射的光束和第二预设发散角出射的光束在角空间形成部分交叠，以在接收面形成角空间中强线光斑。该光学整形装置结构简单、整体体积较小、适于量产。

Description

光学整形装置及其设计方法、光学整形系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年12月31日提交中国专利局的申请号为202111673095.X、名称为“光学整形装置及其设计方法、光学整形系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种光学整形装置及其设计方法、光学整形系统。
背景技术
半导体激光器作为成熟较早、发展较快的一类激光器，因其具有体积小、重量轻、成本低、效率高、寿命长以及易于量产等优点，已被广泛应用于机械加工、医疗美容、通信显示、军事等领域。例如，在激光医疗美容应用领域中，通常会将半导体激光器发出的光束进行处理，以获得具有特定形态的光斑。
以将光学整形装置应用于汽车雷达为例，为得到中部呈高强度的分段式均匀线光斑，目前较常用的光学整形装置是通过棱镜将两束整形好的均匀线光斑在角空间重叠一部分。然而，现有技术提供的这种光学整形装置需要包括快轴准直镜、慢轴准直镜、三角柱棱镜以及多个匀化镜的组合，如此，虽然能够得到中部呈高强度的分段式均匀线光斑，但是其光学系统整体较为复杂，这样，将导致光学系统装调难度大、可靠性差，不适合量产。
发明内容
本申请的目的在于提供一种光学整形装置及其设计方法、光学整形系统，其能够实现强度分布呈台阶状的角空间中强线光斑，且结构简单、整体体积较小、适于量产。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请的一方面，提供一种光学整形装置，该光学整形装置包括沿主光轴依次设置的光源、准直模组以及匀化模组，其中，匀化模组具有沿慢轴方向依次排布的第一区域和第二区域，第一区域和第二区域的面型不同；经过准直模组后的光束分别入射匀化模组的第一区域和第二区域，通过第一区域的光束以第一预设发散角出射，通过第二区域的光束以第二预设发散角出射，第一预设发散角出射的光束和第二预设发散角出射的光束在角空间形成部分交叠，以在接收面形成角空间中强线光斑。该光学整形装置其能够实现强度分布呈台阶状的角空间中强线光斑，且结构简单、整体体积较小、适于量产。
可选地，第一预设发散角和第二预设发散角的角度不同；角空间中强线光斑的角度范围根据第一预设发散角和第二预设发散角确定；第一区域沿慢轴方向的长度和第二区域沿慢轴方向的长度根据光源在慢轴方向上的角空间能量分布曲线图确定。
可选地，匀化模组至少还包括第三区域，第三区域位于第二区域远离第一区域的一侧，第三区域的面型与第一区域的面型相同，且通过第三区域的光束以第一预设发散角出射。
可选地，匀化模组为匀化镜，第一区域和第二区域为在匀化镜上划分的依次连接的区域。
可选地，匀化模组包括沿慢轴方向依次连接的第一匀化镜和第二匀化镜，第一区域位于第一匀化镜上，第二区域位于第二匀化镜上。
可选地，匀化模组为匀化镜，第一区域、第二区域和第三区域为在匀化镜上划分的依次连接的区域。
可选地，匀化模组包括沿慢轴方向依次连接的第一匀化镜、第二匀化镜和第三匀化镜，第一区域位于第一匀化镜上，第二区域位于第二匀化镜上，第三区域位于第三匀化镜上。
可选地，在匀化模组包括第一区域和第二区域时，匀化模组能够受驱沿慢轴方向移动。
可选地，在匀化模组包括第一区域、第二区域和至少一个第三区域时，匀化模组能够受驱沿光轴方向移动以靠近或者远离准直模组。
可选地，光学整形装置还包括驱动装置，驱动装置用于驱动匀化模组移动。
可选地，光学整形装置还包括设置于主光轴上的转折镜，转折镜与主光轴呈夹角设置，用于改变经转折镜的光束的方向。
本申请的另一方面，提供一种光学整形系统，该光学整形系统包括上述的述的光学整形装置。
本申请的又一方面，提供一种光学整形装置的设计方法，该方法包括：根据光源在慢轴方向上的角空间能量分布曲线图，确定匀化模组的分段长度；其中，匀化模组至少包括第一区域和第二区域，分段长度包括第一区域沿慢轴方向的长度和第二区域沿慢轴方向的长度；确定第一区域对应的第一预设发散角和第二区域对应的第二预设发散角；其中，通过第一区域的光束能够以第一预设发散角出射，通过第二区域的光束能够以第二预设发散角出射，且第一预设发散角和第二预设发散角不同；根据在接收面所需形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定匀化模组在光学整形装置中的摆放位置；根据第一区域沿慢轴方向的长度、第二区域沿慢轴方向的长度以及匀化模组在光学整形装置中的摆放位置，沿光轴方向依次设置光源、准直模组和匀化模组，以得到光学整形装置。
可选地，根据在接收面所需形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定匀化模组在光学整形装置中的摆放位置，包括：在匀化模组包括第一区域和第二区域时，通过驱动匀化模组沿慢轴方向移动，并结合在接收面形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图以及匀化模组和准直模组之间的距离，确定匀化模组在光学整形装置中的摆放位置。
可选地，根据在接收面所需形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定匀化模组在光学整形装置中的摆放位置，包括：在匀化模组包括第一区域、第二区域和至少一个第三区域时，通过驱动匀化模组沿光轴方向移动，并结合在接收面形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图以及匀化模组和准直模组之间的距离，确定匀化模组在光学整形装置中的摆放位置。
本申请的有益效果包括：
本申请提供的光学整形装置，包括沿主光轴依次设置的光源、准直模组以及匀化模组，其中，匀化模组具有沿慢轴方向依次排布的第一区域和第二区域，第一区域和第二区域的面型不同；经过准直模组后的光束分别入射匀化模组的第一区域和第二区域，通过第一区域的光束以第一预设发散角出射，通过第二区域的光束以第二预设发散角出射，第一预设发散角出射的光束和第二预设发散角出射的光束在角空间形成部分交叠，以在接收面形成角空间中强线光斑。本申请提供的光学整形装置通过将匀化模组分成两个区域(即第一区域和第二区域)，从而使得经过准直后的光束分别入射第一区域和第二区域，进而使得入射至第一区域的光束以第一预设发散角出射，入射至第二区域的光束以第二预设发散角出射，进而使得自第一区域出射的光束和自第二区域出射的光束在接收面能够进行部分交叠，如此可以在接收面形成角空间中强线光斑。本申请提供的光学整形装置由光源、准直模组和匀化模组三部分组成，其结构简单，进而易于组装，能够提高整个装置的可靠性，并且能够利于工业化批量生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一些实施例提供的光学整形装置的的光斑能量密度分布图之一；
图2为本申请一些实施例提供的光学整形装置的光路示意图之一；
图3为图2的光斑能量密度分布图；
图4为光源在慢轴方向上的角空间能量分布曲线图和匀化模组的各区域对应设计关系图；
图5为调节匀化模组沿慢轴方向下移对应的光路示意图；
图6为图5的光斑能量密度分布图；
图7为调节匀化模组位于零位时对应的光路示意图；
图8为图7的光斑能量密度分布图；
图9为调节匀化模组沿慢轴方向上移时对应的光路示意图；
图10为图9的光斑能量密度分布图；
图11为匀化模组包括第一区域、第二区域和第三区域时光斑能量密度分布图之一；
图12为匀化模组包括第一区域、第二区域和第三区域时光斑能量密度分布图之二；
图13为光学整形装置的设计方法的流程示意图。
图标：10-光源；20-准直模组；30-匀化模组；31-第一区域；32-第二区域；33-第三区域。
具体实施方式
下文陈述的实施方式表示使得本领域技术人员能够实践所述实施方式所必需的信息，并且示出了实践所述实施方式的最佳模式。在参照附图阅读以下描述之后，本领域技术人员将了解本申请的概念，并且将认识到本文中未具体提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用属于本申请和随附权利要求的范围内。
应当理解，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区域分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本申请的范围的情况下，第一元件可称为第二元件，并且类似地，第二元件可称为第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
应当理解，当一个元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，其可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，不存在介于中间的元件。同样，应当理解，当元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件之上”或“在另一个元件之上延伸”时，其可以直接在另一个元件之上或直接在另一个元件之上延伸，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件之上”或“直接在另一个元件之上延伸”时，不存在介于中间的元件。还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时， 其可以直接连接或耦接到另一个元件，或者可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时，不存在介于中间的元件。
诸如“在…下方”或“在…上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”的相关术语在本文中可用来描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如图中所示出。应当理解，这些术语和上文所论述的那些术语意图涵盖装置的除图中所描绘的取向之外的不同取向。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而且并不意图限制本申请。如本文所使用，除非上下文明确地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”意图同样包括复数形式。还应当理解，当在本文中使用时，术语“包括”指明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或者增添一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或上述各项的组。
除非另外界定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还应当理解，本文所使用的术语应解释为含义与它们在本说明书和相关领域的情况下的含义一致，而不能以理想化或者过度正式的意义进行解释，除非本文中已明确这样界定。
请参照图1和图2，本实施例提供一种光学整形装置，该光学整形装置包括沿主光轴依次设置的光源10、准直模组20以及匀化模组30，其中，匀化模组30具有沿慢轴方向依次排布的第一区域31和第二区域32，第一区域31和第二区域32的面型不同；经过准直模组20后的光束分别入射匀化模组30的第一区域31和第二区域32，通过第一区域31的光束以第一预设发散角出射，通过第二区域32的光束以第二预设发散角出射，以第一预设发散角出射的光束和以第二预设发散角出射的啊光束在角空间形成部分交叠，以在接收面形成角空间中强线光斑。
其中，上述光源10可以为LD光源或者VCSEL光源，本申请对此不做限定，本领域技术人员可以根据需要选择合适的光源10类型。
准直模组20位于光源10的出光侧，用于对光源10出射的快轴方向上的光束进行准直。示例地，准直模组20可以为快轴准直镜或者快轴准直镜组。
匀化模组30位于准直模组20的出光侧，用于对经准直模组20准直后的光束进行匀化并发散出射。其中，匀化模组30包括沿慢轴方向依次设置的第一区域31和第二区域32。在本实施例中，第一区域31和第二区域32在空间上邻接，即相邻的两个区域之间无间隙。经过准直模组20准直后的光束在慢轴方向上分别入射第一区域31和第二区域32后分别以 第一预设发散角和第二预设发散角出射。其中，自第一区域31出射的部分光束和自第二区域32出射的光束能够在角空间形成部分交叠，从而在接收面形成角空间中强线光斑。该角空间中强线光斑在角空间内中间能量密度高，两边能量密度低，呈台阶状分布，如图1所示。
综上所述，本申请提供的光学整形装置，包括沿主光轴依次设置的光源10、准直模组20以及匀化模组30，其中，匀化模组30具有沿慢轴方向依次排布的第一区域31和第二区域32，第一区域31和第二区域32的面型不同；经过准直模组20后的光束分别入射匀化模组30的第一区域31和第二区域32，通过第一区域31的光束以第一预设发散角出射，通过第二区域32的光束以第二预设发散角出射，以第一预设发散角出射的光束和以第二预设发散角出射的啊光束在角空间形成部分交叠，以在接收面形成角空间中强线光斑。本申请提供的光学整形装置通过将匀化模组30分成两个区域(即第一区域31和第二区域32)，从而使得经过准直后的光束分别入射第一区域31和第二区域32，进而使得入射至第一区域31的光束以第一预设发散角出射，入射至第二区域32的光束以第二预设发散角出射，进而使得以第一预设发散角出射的光束和以第二预设发散角出射的光束在接收面形成部分交叠，如此便可以在接收面得到角空间中强线光斑。本申请提供的光学整形装置由光源10、准直模组20和匀化模组30三部分组成，其结构简单，进而易于组装，能够提高整个装置的可靠性，并且能够利于工业化批量生产。
其中，在本实施例中，上述第一预设发散角和第二预设发散角的角度不同；角空间中强线光斑的角度范围根据第一预设发散角和第二预设发散角确定；第一区域31沿慢轴方向的长度和第二区域32沿慢轴方向的长度根据光源10在慢轴方向上的角空间能量分布曲线图确定。
需要说明的是，在本实施例中，角空间中强线光斑的角度范围根据第一预设发散角和第二预设发散角确定。也就是说，通过改变第一预设发散角和第二预设发散角，可以调节在接收面得到的角空间中强线光斑的角度分布范围。而根据在接收面所需得到的角空间中强线光斑，确定第一区域31对应的第一预设发散角和第二区域32对应的第二预设发散角。
请参照图2和图3，在本实施例中，该匀化模组30至少还包括第三区域33，第三区域33位于第二区域32远离第一区域31的一侧，第三区域33的面型与第一区域31的面型相同，且通过第三区域33的光束能够以第一预设发散角出射。本申请将匀化模组30设计成三段式，这样，慢轴方向的发散角角度与光源10发射的光束的发散角相等，出光光束质量较好。
在本实施例中，该第一区域31、第二区域32以及第三区域33各自沿慢轴方向的长度(在这里，各个区域沿慢轴方向的长度方向对应至图2中则为图2所示的竖直方向)的设置可以根据光源10在慢轴方向的角空间能量分布曲线和匀化模组30至光源10之间的距离而定。例如，请参照图4所示，可根据光源10在慢轴方向的角空间能量分布曲线的中强段(即图4中的中间段)的角度范围和匀化模组30至光源10之间的距离确定第二区域32沿慢轴方向的长度；可根据光源10在慢轴方向的角空间能量分布曲线的两边段(即图4中的中间段上下两侧的角度段)的角度范围和匀化模组30至光源10之间的距离分别确定第一区域31沿慢轴方向的长度和第三区域33沿慢轴方向的长度。
需要说明的是，在接收面得到的光斑，若需要使得中间部分(即能量密度较高的部分的区域)的角度范围较大，则可将第二区域32的长度进行适当增加。
还有，需要说明的是，上述匀化模组30包括第一区域31、第二区域32和第三区域33仅为本申请给出的示例，并非是对本申请的限制。同样地，匀化模组30还可以包括第四区域、第五区域等，具体地，本领域技术人员可以根据实际情况而定。在这里，需要说明的是，当匀化模组30包括三个及其以上区域时，则各个区域呈对称设置。例如，当匀化模组30包括四个区域时，则第一区域31、第二区域32、第三区域33和第四区域依次设置，且第一区域31和第四区域的面型相同，第二区域32和第三区域33的面型相同；当匀化模组30包括五个区域时，则第一区域31、第二区域32、第三区域33、和第四区域和第五区域依次设置，且第一区域31和第无区域的面型相同，第二区域32和第四区域33的面型相同，第三区域33的面型分别与第一区域31的面型和第二区域32的面型均不同。
示例地，在一种可行的实施例中，上述匀化模组30为匀化镜，第一区域31和第二区域32为在匀化镜上划分的依次连接的区域。换言之，第一区域31和第二区域32为一个匀化镜上的相互连接的两个区域。当然，当匀化模组30还包括第三区域33时，则第一区域31、第二区域32和第三区域33为一个匀化镜上的相互连接的三个区域(即匀化模组30为匀化镜，第一区域31、第二区域32和第三区域33为在匀化镜上划分的依次连接的区域)。
在另一种可行的实施例中，还可以是匀化模组30包括沿慢轴方向依次连接的第一匀化镜和第二匀化镜，第一区域31位于第一匀化镜上，第二区域32位于第二匀化镜上。在这里，需要说明的是，在本实施例中，第一区域31的面型和大小和第一匀化镜的面型和大小相同，第二区域32的面型和大小和第二匀化镜的面型和大小相同。应理解，当匀化模组30还包括第三区域33时，则第三区域33位于第三匀化镜上(即匀化模组30包括沿慢轴方向依次连接的第一匀化镜、第二匀化镜和第三匀化镜，第一区域31位于第一匀化镜上， 第二区域32位于第二匀化镜上，第三区域33位于第三匀化镜上)，第三区域33的面型和大小和第三匀化镜的面型和大小相同。
在本实施例中，光学整形装置还包括基底，光源10、准直模组20和匀化模组30分别设于该基底上。其中，光源10、准直模组20和匀化模组30在基底上的设置方式本领域技术人员自行选择，本申请不做限制。还有，基底的材料本领域技术人员也可以自行选择。
在本实施例中，为了根据不用的使用场景得到不同的能量密度分布的角空间中强线光斑。在本实施例中，光源10和准直模组20固定连接于基底上，匀化模组30滑动连接于基底上。
其中，当匀化模组30包括第一区域31和第二区域32时，匀化模组30能够受驱沿慢轴方向移动。也就是说，当匀化模组30仅包括两个区域时，通过调节匀化模组30沿慢轴方向运动，可以调整接收面得到的角空间中强线光斑的能量强度分布比。如图5至图10所示，图5为调节匀化模组30沿慢轴方向下移对应的光路示意图，图6为图5的光斑能量密度分布图；图7为匀化模组30位于零位时(即未调节匀化模组30时)对应的光路示意图，图8为图7的光斑能量密度分布图；图9为调节匀化模组30沿慢轴方向上移时对应的光路示意图，图10为图9的光斑能量密度分布图。通过对比可以发现，当匀化模组30沿慢轴上移时，得到的角空间中强线光斑的中间区域的能量密度值和两侧区域的能量密度值之间的差值较大；而当匀化模组30沿慢轴下移时，得到的角空间中强线光斑的中间区域的能量密度值和两侧区域的能量密度值之间的差值较小。需要说明的是，针对匀化模组30只包括第一区域31和第二区域32时，则匀化模组30应该设置成可沿慢轴方向滑动的形式。
当匀化模组30包括第一区域31、第二区域32和第三区域33时，匀化模组30能够受驱沿光轴方向移动以靠近或者远离准直模组20。也就是说，当匀化模组30包括三个区域及超过三个区域时，则通过调节匀化模组30沿光轴方向运动，此时可以调节接收面得到的角空间中强线光斑的能量强度分布比。示例地，请参见图11和图12所示，图11为匀化模组30靠近准直模组20设置时对应的角空间能量密度的分布图，图12为匀化模组30远离准直模组20设置时对应的角空间能量密度的分布图。可以看出，当匀化模组30靠近准直模组20设置时，得到的角空间中强线光斑的中间区域的能量密度值和两侧区域的能量密度值之间的差值较大；而当匀化模组30远离准直模组20设置时，得到的角空间中强线光斑的中间区域的能量密度值和两侧区域的能量密度值之间的差值较小。本申请通过将匀化模组30滑动连接于基底上，能够便于用户根据不同的需要调节匀化模组30相对准直模组20的位置，从而得到不同能量密度分布的光斑，进而满足多种应用场景的需求。
为便于匀化模组30在基底上的滑动，示例地，在本实施例中，光学整形装置还可以包括驱动装置，驱动装置用于驱动匀化模组30移动。需要说明的是，当光学整形装置设置有基底时，则驱动装置应该驱动匀化模组30在基底上滑动。上述驱动装置的具体形式不做限定，例如可以为直线电机或者气缸等。
在一种可行的实施例中，在本实施例中，光学整形装置还包括设置于主光轴上的转折镜，转折镜与主光轴呈夹角设置，用于改变经转折镜的光束的方向。
可选地，该转折镜可以为反射镜。其中，示例地，转折镜可以设置于匀化模组30靠近准直模组20的一侧，也可以设置于匀化模组30远离准直模组20的一侧。还有，转折镜的设置角度本申请也不做限定，示例地，转折镜可以与主光轴呈30°、45°、60°设置等等。应理解，上述转折镜仅是为了根据需要改变光束的方向而设定的，因此，本领域技术人员可以根据需要选择设置转折镜也可以选择不设置转折镜。
本申请的另一方面，提供一种光学整形系统，该光学整形系统包括上述的述的光学整形装置。由于上述的光学整形装置的结构及其有益效果均已在前文做了详细阐述，故在此不再赘述。
请参照图13，本申请的又一方面，提供一种光学整形装置的设计方法，该设计方法用于设计上述的光学整形装置，该设计方具体包括以下步骤：
S100、根据光源10在慢轴方向上的角空间能量分布曲线图，确定匀化模组30的分段长度；其中，匀化模组30至少包括第一区域31和第二区域32，分段长度包括第一区域31沿慢轴方向的长度和第二区域32沿慢轴方向的长度。
请参照图4，匀化模组30的分段长度的确定，可以通过光源10在慢轴方向上的角空间能量分布曲线得到。反之，若需要改变匀化模组30的分段长度，则会同步改变光源10在慢轴方向上的角空间能量分布曲线。
S200、确定所述第一区域对应的第一预设发散角和所述第二区域对应的第二预设发散角；其中，通过第一区域31的光束能够以第一预设发散角出射，通过第二区域32的光束能够以第二预设发散角出射，且第一预设发散角和第二预设发散角不同。
其中，第一区域31沿慢轴方向的长度和第一区域31的第一预设发散角共同构成第一区域31的设计参数，第二区域32沿慢轴方向的长度和第二区域32的第二预设发散角共同构成第二区域32的设计参数。
需要说明的是，在本实施例中，第一预设发散角和第二预设发散角为设计输入，本领域技术人员可以根据实际需求自定。
S300、根据在接收面所需形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定匀化模组30在光学整形装置中的摆放位置。
S400、根据第一区域沿慢轴方向的长度、第二区域沿慢轴方向的长度以及匀化模组在光学整形装置中的摆放位置，沿光轴方向依次设置光源、准直模组和匀化模组，以得到光学整形装置，请参照图2所示。
通过该设计方法得到的光学整形装置结构简单，进而易于组装，能够提高整个装置的可靠性，并且能够利于工业化批量生产。
需要说明的是，当匀化模组30还包括第三区域33时，则第三区域33沿慢轴方向的长度同样是根据光源10在慢轴方向上的角空间能量分布曲线图确定的。
示例性地，当匀化模组30包括两个区域时，则上述步骤S300、根据在接收面所需形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定匀化模组30在光学整形装置中的摆放位置，可以通过以下方式实现：
在匀化模组30包括第一区域31和第二区域32时，通过驱动匀化模组30沿慢轴方向移动，并结合在接收面形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图以及匀化模组30和准直模组20之间的距离，确定匀化模组30在光学整形装置中的摆放位置。
示例性地，当匀化模组30包括三个区域时，则上述步骤S300、根据在接收面所需形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定匀化模组30在光学整形装置中的摆放位置，可以通过以下方式实现：
在匀化模组30包括第一区域31、第二区域32和至少一个第三区域33时，通过驱动匀化模组30沿光轴方向移动，并结合在接收面形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定匀化模组30在光学整形装置中的摆放位置。
也就是说，当匀化模组30包括两个区域时，匀化模组30的摆放位置的确定和当匀化模组30包括三个区域时匀化模组30的确定方式不同，本领域技术人员可以根据匀化模组30实际的区域数选择合适的确定方式。
以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (15)

  1. 一种光学整形装置，其特征在于，包括沿主光轴依次设置的光源、准直模组以及匀化模组，其中，所述匀化模组具有沿慢轴方向依次排布的第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域的面型不同；
    经过所述准直模组后的光束分别入射所述匀化模组的第一区域和所述第二区域，通过所述第一区域的光束以第一预设发散角出射，通过所述第二区域的光束以第二预设发散角出射，所述第一预设发散角出射的光束和所述第二预设发散角出射的光束在角空间形成部分交叠，以在接收面形成角空间中强线光斑。
  2. 根据权利要求1所述的光学整形装置，其特征在于，所述第一预设发散角和所述第二预设发散角的角度不同；所述角空间中强线光斑的角度范围根据所述第一预设发散角和所述第二预设发散角确定；所述第一区域沿慢轴方向的长度和所述第二区域沿慢轴方向的长度根据所述光源在慢轴方向上的角空间能量分布曲线图确定。
  3. 根据权利要求1所述的光学整形装置，其特征在于，所述匀化模组至少还包括第三区域，所述第三区域位于所述第二区域远离所述第一区域的一侧，所述第三区域的面型与所述第一区域的面型相同，且通过所述第三区域的光束以所述第一预设发散角出射。
  4. 根据权利要求1所述的光学整形装置，其特征在于，所述匀化模组为匀化镜，所述第一区域和所述第二区域为在所述匀化镜上划分的依次连接的区域。
  5. 根据权利要求1所述的光学整形装置，其特征在于，所述匀化模组包括沿慢轴方向依次连接的第一匀化镜和第二匀化镜，所述第一区域位于所述第一匀化镜上，所述第二区域位于所述第二匀化镜上。
  6. 根据权利要求3所述的光学整形装置，其特征在于，所述匀化模组为匀化镜，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域为在所述匀化镜上划分的依次连接的区域。
  7. 根据权利要求3所述的光学整形装置，其特征在于，所述匀化模组包括沿慢轴方向依次连接的第一匀化镜、第二匀化镜和第三匀化镜，所述第一区域位于所述第一匀化镜上，所述第二区域位于所述第二匀化镜上，所述第三区域位于所述第三匀化镜上。
  8. 根据权利要求1所述的光学整形装置，其特征在于，在所述匀化模组包括所述第一区域和所述第二区域时，所述匀化模组能够受驱沿慢轴方向移动。
  9. 根据权利要求3所述的光学整形装置，其特征在于，在所述匀化模组包括所述第一区域、所述第二区域和至少一个所述第三区域时，所述匀化模组能够受驱沿光轴方向移动以靠近或者远离准直模组。
  10. 根据权利要求1至9任意一项所述的光学整形装置，其特征在于，所述光学整形装置还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述匀化模组移动。
  11. 根据权利要求1至9任意一项所述的光学整形装置，其特征在于，所述光学整形装置还包括设置于主光轴上的转折镜，所述转折镜与所述主光轴呈夹角设置，用于改变经所述转折镜的光束的方向。
  12. 一种光学整形系统，其特征在于，包括权利要求1至11中任意一项所述的光学整形装置。
  13. 一种用于如权利要求1至11任意一项所述的光学整形装置的光学整形装置的设计方法，其特征在于，包括：
    根据光源在慢轴方向上的角空间能量分布曲线图，确定所述匀化模组的分段长度；其中，所述匀化模组至少包括第一区域和第二区域，所述分段长度包括所述第一区域沿慢轴方向的长度和所述第二区域沿慢轴方向的长度；
    确定所述第一区域对应的第一预设发散角和所述第二区域对应的第二预设发散角；其中，通过所述第一区域的光束能够以所述第一预设发散角出射，通过所述第二区域的光束能够以所述第二预设发散角出射，且所述第一预设发散角和所述第二预设发散角不同；
    根据在接收面所需形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定所述匀化模组在光学整形装置中的摆放位置；
    根据所述第一区域沿慢轴方向的长度、所述第二区域沿慢轴方向的长度以及所述匀化模组在所述光学整形装置中的摆放位置，沿光轴方向依次设置所述光源、所述准直模组和所述匀化模组，以得到光学整形装置。
  14. 根据权利要求13所述的光学整形装置的设计方法，其特征在于，所述根据在接收面所需形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定所述匀化模组在光学整形装置中的摆放位置，包括：
    在所述匀化模组包括第一区域和第二区域时，通过驱动所述匀化模组沿慢轴方向移动，并结合在接收面形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图以及所述匀化模组和所述准直模组之间的距离，确定所述匀化模组在光学整形装置中的摆放位置。
  15. 根据权利要求13所述的光学整形装置的设计方法，其特征在于，所述根据在接收面所需形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定所述匀化模组在光学整形装置中的摆放位置，包括：
    在所述匀化模组包括第一区域、第二区域和至少一个第三区域时，通过驱动所述匀化模组沿光轴方向移动，并结合在接收面形成的中强线光斑的角空间能量分布曲线图，确定所述匀化模组在光学整形装置中的摆放位置。
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