[发明专利]具有固有像散半导体激光器的新型理想非球面准直系统

权利要求书

1.具有固有像散半导体激光器的新型理想非球面准直系统，其特征在于主要包括理想非球面准直平凸透镜和三棱镜组；理想非球面准直平凸透镜的平面在前，非球面在后，平面与半导体激光器出射端平面粘贴，对具有固有像散的半导体激光器出射的非对称发散特性的椭圆截面高斯光束进行高精度准直，能达到出射光束发散角精确为零度的理想准直效果；通常半导体激光器存在亚毫米量级以上的固有像散，发射源位于光轴上的不同点，理想非球面准直平凸透镜能实现对具有固有像散的半导体激光器出射的非对称发散特性高斯光束高精度准直成椭圆截面的准直光束；进一步利用三棱镜组将椭圆截面的准直光束整形为圆形截面准直光束。

2.根据权利要求1所述的具有固有像散半导体激光器的新型理想非球面准直系统，其特征在于所述理想非球面准直平凸透镜能对半导体激光器出射的非对称发散特性高斯光束达到发散角精确为零度的理想准直效果；其理想非球面具体参数方程是根据费马原理建立半导体激光束的光传输准直特性微分方程，利用微积分理论求解微分方程得到理想非球面参数方程，以平凸透镜第一折射平面的折射角β为参变量，在弧矢面理想非球面参数方程为

在子午面理想非球面参数方程为

理想非球面准直平凸透镜具有旋转非对称形状，其中，Δl为半导体激光器的固有像散。

3.根据权利要求1所述的具有固有像散半导体激光器的新型理想非球面准直系统，其特征在于所述的理想非球面准直平凸透镜，设计平凸透镜中心厚度为d＝5mm、折射率为n＝1.51，发射源到平凸透镜的平面距离为l＝10mm，根据理想非球面参数方程可得到理想非球面具体形状，对于设定固有像散为0.3mm的半导体激光源，即偏离其左方焦点距离一定距离处的点光源，到平凸透镜的平面距离为10.3mm，对于权利要求2中由理想非球面参数方程(1)和(2)确定的旋转非对称理想非球面准直平凸透镜，仿真结果表明，旋转非对称理想非球面准直系统对具有固有像散半导体激光器能达到出射光束在弧矢面和子午面发散角精确为零度的理想准直平行光束。

4.根据权利要求1所述的具有固有像散半导体激光器的新型理想非球面准直系统，其特征在于所述的理想非球面准直平凸透镜，具有旋转非对称结构，对具有固有像散半导体激光器能达到出射光束在弧矢面和子午面发散角精确为零度的理想准直平行光束；考虑实际加工，设计了由参数方程(1)所构成的旋转对称理想非球面平凸透镜，对于固有像散为0.3mm的半导体激光源，弧矢平面发散角0～30度，子午平面发散角0～10度，仿真结果表明，旋转对称理想非球面准直系统对具有固有像散半导体激光器出射光束的准直效果优于相同参数(点光源到透镜的距离、透镜中心厚度、折射率)情况下的旋转双曲面平凸透镜的准直发散角；因此本发明中的理想非球面准直平凸透镜对具有固有象散的半导体激光器出射光束具有高精度准直效果。