[实用新型]线形光束的折射法整形器

说明书

                    技术领域

本实用新型涉及二极管激光器等线状发光器的光束整形，改善其聚焦、耦合性能及改变光束形状、分布的应用，特别涉及一种线形光束的折射法整形器。

                    背景技术

众所周知，二极管激光器的应用，目前主要有两大用途：其一，直接当激光源使用，如在光纤通讯、照明和材料加工等；其二，作为固体激光器的泵浦源。无论哪种应用，光束都必须经过准直、整形、聚焦等手段的处理。由于激光二极管的结构特点，使得其光束在两个方向上的聚焦性能相差很大。目前大多采用两步反射的方法即“梯形镜”法，把准直之后的线形光束截成多节、重新排列，以达到改善其聚焦性能的目的。

图1所示为一般准直后的激光二极管的输出光束形状，1为线阵二极管激光器，2为准直模块，3为准直后的光束，可见，准直后的光束形状一般为线形。图2为一般的整形技术路线；第一步，先把线形光束4分成相互有一定位移的多个部分5，数目和位移量视具体情况不同而不同，称为第一次重排。第二步，对5进行第二次重排，使得各部分光束5在另一方向上有不同的位移，从而得到预先设计的方形、圆形或其他形状，分布的光束6。目前普遍采用整形器为二次反射的梯形反射法。如图3所示，图中7为线形光束，8为梯形反射镜，9为整形后的光束分布。

上述整形方法及其整形装置，虽然可以将准直后的光束，经整形后能够获得具有一定形状的光束，但是，由于整形器结构较复杂，不利小型化、模块化；而且每经一次反射都要损失一定的光能量，致使整形效率受到无法克服的限制。

                            发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型的线形光束的折射法整形器，克服现有技术的缺陷，使线性光束经本发明整形后，变成一定形状、分布均匀、效率较高并能改善聚性能的光束。

本实用新型所称的线形光束的折射法整形器的技术方案是这样实现的：

根据折射原理，当光束以一定的角度入射到透明介质(如玻璃等)中，方向将发生改变。如果此介质为平行介质，光束穿过后传播方向不变，但在入射面内位置将发生移动。如图4所示，当光束10以入射角α穿过介质12后光束10发生位移量d成为光束13，L为介质的长度，光束10发生的位移量可以通过不同的入射角α和介质12的长度L来控制，即，其中d为光束位移量，n为介质折射率，α为入射角，L为介质的长度。当α为负数时，表示介质向另一个方向移动。由此可见，要改变光束的移动量，可以在介质长度L一定情况下，改变入射角α；也可以在入射角α保持一定但不为0°的条件下，使用不同的介质长度；或者两者结合，来控制光束的移动量，从而实现将线形光束经整形变成一定形状的如圆形、椭园或方形，分布的光束。

按上述原理，本实用新型所称的整形器由在被整形线光源输出的线形光束10的传播方向上，设置的用透明介质做成的功能模块11和整形后的光束13组成。其特征是作为整形关键部件的功能模块11是由M片光学玻璃板片12紧密排列且板片12各自有一定倾角α所构成；设置功能模块11与线形光束10之间保持一定的夹角8，夹角θ取决于线形光束10的节数，其作用是同时实现两个方向的重排。经整形(重排)后的光束13具有一定形状、分布。

本实用新型所称的整形器，其特征是组成功能模块11的光学玻璃板片12的片数M等于光束10的分节节数，板片12的厚度对应于每节光束10的长度，即等于对应于每节光束10的长度乘以Sinα，每片板片12的厚度可以相等，也可以不相等。

本实用新型所称的整形器，其特征在于实现位移的板片12的倾角保持一定但不等于0°，其板片12每片长度分别由对应的每节线形光束10的位移量d来确定。

本实用新型利用折射原理限代反射原理实现光束重排，避免了反射带来的固有光束能量的损失，可能有效提高整形效率，由于无需反射镜，可以将整形部件设计成模块式元件，使光路调节，对准简便易行；由于模块化设计，使得结构紧奏合理，易于实现整形器的模块化，小型化，有利于工业上批量生产。

                        附图说明

图1：线阵二极管激光陈列的输出光束的准直光路示意图；

图2：线形光束整形的常用技术路线示意图；

图3：梯形反射镜片光束整形装置的示意图；

图4：折射法实现光束移动的基本原理图；

图5：倾斜放置的多层介质板片组成的功能模块同时实现两次重排，达到光束整形目的的示意图。