[实用新型]基于复合椭球腔扩展光源转均匀线光源光学系统

说明书

本实用新型公开了一种基于复合椭球腔扩展光源转均匀线光源光学系统，包括大功率朗伯体光源LED、复合椭球反射聚光腔，所述大功率朗伯体光源LED光束发散角为124°，平均辐射通量密度为18.4W/cm²，最大辐射强度为3W/sr，所述大功率朗伯体光源LED的光线从复合椭球反射聚光腔第一焦点(左焦点)发出，光线经具有完全反射特性的复合椭球面通过反射汇聚达到了扩展光源转变为线光源，在第二焦点附近接受面上获得了长10mm、有效半高全宽为3mm、均匀度为89.29％的线形光斑。

技术领域

本实用新型属于光学设计技术领域，特别涉及基于复合椭球腔扩展光源转均匀线光源光学系统。

背景技术

目前，侧面泵浦结构简单、性能稳定，相较于端面泵浦更容易实现均匀泵浦提高激光输出光束质量，为了获得均匀泵浦多采用线阵LD侧面泵浦，但由于泵浦光的分布不均匀，工作物质内的增益分布与激光谐振腔本征基模难以模式匹配，同时，对于太阳光泵浦激光器为增加集光效率多采用混合泵浦方式，但是泵浦光无法与激光介质棒均匀耦合，Da weiLiang及赵长明等研究人员采用非成像光学系统设计方法来获得较好的均匀耦合效果，以提高激光输出光束质量，因此设计LD面阵经耦合后类点光斑及菲涅尔透镜会聚太阳光斑实现均匀线光源侧向泵浦聚光系统是十分必要的。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于复合椭球腔扩展光源转均匀线光源光学系统，通过改变各椭球的尺寸以及旋转角度，可实现在第二焦点附近接受面上获得辐照均匀度达89.29％的均匀线光源。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于复合椭球腔扩展光源转均匀线光源光学系统，包括单个大功率朗伯体光源LED，所述单个大功率LED光束发散角为124°，平均辐射通量密度为18.4W/cm²，最大辐射强度为3W/sr，其特征在于，还包括复合椭球反射聚光腔，所述单个大功率朗伯体光源LED置于复合椭球反射聚光腔公共焦点处。

所述复合椭球反射聚光腔选用材质为玻璃，所述椭球腔的表面镀有完全反射膜，所述复合椭球反射聚光腔由五个大小相似的椭球以第一焦点为公共焦点，第二焦点以第一焦点为中心分别绕x轴与y轴旋转不同角度复合而成，通过改变各椭球旋转角度来改变椭球反射光线的面积使得各个反射面上的光通量相同，最终聚焦后的各光斑光通量也相同形成均匀光斑，所述椭球腔中五个椭球的相应参数，即在M椭球中Δ₀＝0，第一焦点坐标为(0,0,10)，第二焦点坐标为(0,0,51)，线光源中心坐标为(0,0.43,51.5)，在L₁椭球中Δ₁＝0，第一焦点坐标为 (0,0,10)，第二焦点坐标为(0,0,51)，线光源中心坐标为(-2,0.43,51.5)，在R₁椭球中Δ₁＝0，第一焦点坐标为(0,0,10)，第二焦点坐标为(0,0,51)，线光源中心坐标为(2,0.43,51.5)，在L₂椭球中Δ₂＝0.27，第一焦点坐标为(0,0,9.73)，第二焦点坐标为(0,0,50.73)，线光源中心坐标为(- 4,0.43,51.5)，在R₂椭球中Δ₂＝0.27，第一焦点坐标为(0,0,9.73)，第二焦点坐标为 (0,0,50.73)，线光源中心坐标为(4,0.43,51.5)，其中Δ₀、Δ₁、Δ₂分别为M、L₁R₁与L₂R₂椭球变化参量，Δ范围均为(0，a₀-c₀)，a₀为对应的椭球在z方向的半轴长，c₀为对应的椭球在z方向的焦距，其中Δ₀、Δ₁、Δ₂越大，对应椭球的长轴越小，被LED光源辐照的椭球有效面积就越小。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：