[发明专利]一种对面阵半导体激光光束进行匀化处理的光学系统

权利要求书

1.一种对面阵半导体激光光束进行匀化处理的光学系统，其特征在于：所述光学系统主要构成为：面阵半导体激光器、准直透镜阵列、第一微透镜阵列、第二微透镜阵列、慢轴场镜和快轴场镜，其中：面阵半导体激光器位于准直透镜阵列的前焦面上，并以面阵半导体激光器输出激光束为系统光轴；第一微透镜阵列、第二微透镜阵列、慢轴场镜和快轴场镜依序位于光轴上并垂直于光轴；半导体激光器发出的多模激光光束经准直透镜阵列准直后平行入射，再经第一微透镜阵列将激光光束均匀地分割成多个子光束并聚焦于后焦面上，再经第二微透镜阵列、慢轴场镜和快轴场镜将每一子光束叠加于场镜的后焦面，即照明面上。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，第一微透镜阵列与第二微透镜阵列由多个相同的柱型菲涅耳衍射微透镜紧密排列构成。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一微透镜阵列、第二微透镜阵列之间的间距为柱型菲涅耳衍射微透镜的焦距，即第一微透镜阵列位于第二微透镜阵列的前焦面上。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一微透镜阵列、第二微透镜阵列的朝向为同向放置，或背向放置，即第一微透镜阵列、第二微透镜阵列分别具有阶梯相位结构的两个面同时指向光轴的正方向，或一个面朝光轴正方向，另一个面朝光轴负方向。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一微透镜阵列、第二微透镜阵列的y轴分别与面阵半导体激光束的快轴方向一致。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一微透镜阵列、第二微透镜阵列由多个柱型菲涅耳衍射微透镜组成两组柱型菲涅耳衍射微透镜阵列作为匀化器，或第一微透镜阵列由多个柱型菲涅耳衍射微透镜组成一组柱型菲涅耳衍射微透镜阵列作为匀化器，都能使面阵半导体激光光束达到匀化。

7.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述柱型菲涅耳衍射微透镜的数量由其口径及入射光束的大小的决定。

8.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述柱型菲涅耳衍射微透镜具有相同的口径、相位台阶数、刻蚀深度、焦距等结构参数。

9.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述柱型菲涅耳衍射微透镜的相位台阶数为2^K，其中K为制作柱型菲涅耳衍射微透镜阵列的掩膜板数，K＝2，3，4，5，6；当取K＝3或4，此时衍射效率的理论值达95％或98％。