[发明专利]一种基于全像传递的平面光源光束整形方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于全像传递的平面光源光束整形方法及装置。其中，通过多个第一透镜分别对多个平面光源发出的光束进行放大成像，获得多个平面光源的放大全像；然后，在一次成像位置对多个平面光源的放大全像进行无缝拼接，从而在一次成像位置获得无缝光源。上述平面光源光束整形方法，在几乎不损失光功率的情况下，通过全像传递和无缝拼接，实现了对光源间空隙的剔除，并进一步改善了作为整体的光源的光束质量。这种光学整形方法，适用于VCSEL、LED等平面光源的整形和处理。

技术领域

本发明涉及一种平面光源光束整形方法，同时涉及一种平面光源光束整形装置，属于光学领域。

背景技术

在大功率激光器、照明等应用领域，需要使用多个发光器件拼接大尺寸的光源或整合出大功率的光源。然而，受光源封装等诸多方面的限制，处于同一平面的多个平面光源之间总是具有一定的空隙。而在很多应用中，为了实现更为均匀的光强分布，需要剔除初始光源中不发光的空隙的影响。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种基于全像传递的平面光源光束整形方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种基于全像传递的平面光源光束整形装置。

为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

基于本发明所提供的实施例的第一方面，提供一种基于全像传递的平面光源光束整形方法，包括如下步骤：

(1)使用多个第一透镜分别对多个平面光源发出的光束进行放大成像，获得多个平面光源的放大全像；

(2)将多个平面光源的放大全像在一次成像位置进行拼接，多个平面光源的放大全像拼接成无缝光源。

其中较优地，沿主光轴任一切面，每个所述平面光源和所述第一透镜之间的距离u以及所述第一透镜和所述一次成像位置之间的距离v同时满足下列公式：

k-h＝d；

其中，沿主光轴任一切面，所述平面光源的尺寸为h，相邻光源之间的间距为d，所述平面光源在所述一次成像位置的放大全像的尺寸为k；所述平面光源的发散角全角为θ；所述第一透镜的直径为D，所述第一透镜的焦距为f。

其中较优地，所述基于全像传递的平面光源光束整形方法还包括如下步骤：

(3)使用第二透镜对步骤(2)获得的无缝光源的光束进行缩小成像，获得缩小的无缝全像。

其中较优地，沿主光轴任一切面，一次成像位置和第二透镜之间的距离u’以及第二透镜和二次成像位置之间的距离v’同时满足下列公式：

m＞m’；

其中，沿主光轴任一切面，无缝光源的尺寸为m，无缝光源在二次成像位置的缩小全像的尺寸为m’；无缝光源的发散角全角为θ’；第二透镜的直径为D’，第二透镜的焦距为f’。

其中较优地，在步骤(1)中所使用的平面光源是光束经等比例放大后可拼接的平面光源。

其中较优地，在步骤(1)中所使用的平面光源的光束形状是可周期性重复排列的规则图形。例如，在步骤(1)中所使用的平面光源的光束形状为正方形、矩形、等腰三角形、正三角形、正六边形中的任意一种或多种形状。

其中较优地，在步骤(1)中所使用的多个平面光源同时为LED光源或者VCSEL光源。