一种多程光斑的激光发射器的制作方法

本发明涉及激光器的制造和应用，具体而言，涉及一种多程光斑的激光发射器。

背景技术：

激光通讯、激光能量传输、激光模拟对抗等光学发射与接收系统中，为充分利用激光的指向性和低发散性，往往需要较长的有效工作距离。因此激光发射端会调节至激光的小发散角状态。但光斑仍然随着传输距离的增加逐渐变大，即较近距离与较远距离处的光斑大小会差别很大。这种状态对激光接收端造成很大困扰，一是能量近端与远端的能量密度差别很大，探测器件选择困难，二是光斑大小差别大造成定位精度和探测器布局的困难。首先，当激光发射器和探测器矩阵距离较近时，激光发射器射出的光束发散角应该大点，以免光束照射在探测器矩阵中的探测器之间，使得激光发射器的命中率降低；其次，当激光发射器和探测器矩阵距离较远时，激光发射器射出的光束发散角应该小点，以免光束经过较长光程后，光斑变大，在光斑内可能会照射到较多数量的探测器，使得测量精度偏低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多程光斑的激光发射器，以实现激光多程光斑大小差别小，能量密度均一的技术特色。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种多程光斑的激光发射器，包括激光源和透镜准直系统，激光源设置于透镜准直系统的主光轴上，所述透镜准直系统包含环形反射镜和准直透镜；所述环形反射镜包括环形反射部分及中空部分，环形反射部分朝向准直透镜；准直透镜球面部分分为两个区域，分别为外环区域和中心区域；其中，外环区域镀有高反膜，中心区域镀有高透膜；激光源s发出的激光束穿过环形反射镜中空部分后，打在准直透镜上，一部分光束通过中心区域后直接准直透射，另一部分光束打在外环区域上反射至环形反射镜的环形反射部分，环形反射部分直接将另一部分光束全部反射至准直透镜的中心区域准直透射，两部分光束通过中心区域准直透射后的发散角不同。

所述外环区域的面积占准直透镜球面面积的4/7～3/5。

所述准直透镜的中心区域和外环区域具有相同或不同的焦距。

在满足同一探测器矩阵要求下，具有不同发散角的所述两部分光束适用范围相互衔接。

近程应用时的发散角为光束通过中心区域后直接准直透射后的光束发散角。

近程应用时的发散角为光束打在外环区域上反射至环形反射镜的环形反射部分，环形反射部分直接将另一部分光束全部反射至准直透镜的中心区域准直透射后的光束发散角。

与现有技术相比，该发明实现激光多程光斑大小差别小，能量密度均一的技术特色；通过激光发射端的光学整形系统分区实现激光发射系统的多发散角输出，实现了单一发射单元激光多程光斑大小类似的有益效果，即不同探测距离的光斑大小类似，从而大大简化了探测器件的选型和布局。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本发明的保护范围。

图1为本发明的激光发射器的结构图；

图2为透镜参数结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。

如图1所示，一种多程光斑的激光发射器包括了激光源s，透镜准直系统，激光源设置于透镜准直系统的主光轴上，透镜准直系统包括环形反射镜1，准直透镜2，所述环形反射镜1包括环形反射部分及中空部分，环形反射部分朝向准直透镜2；准直透镜2分为两个区域，其中，外环区域3镀有高反膜，中心区域4镀有高透膜，激光源s发出的激光束穿过环状反射镜2中空部分后，打在准直透镜2上，一部分光束通过中心区域4后直接准直透射，如图1中实线所示，另一部分光束打在外环区域3上反射至环形反射镜1，环形反射镜1直接将激光束全部反射至准直透镜的中心区域4，准直透射，如图1中的虚线所示。此时从中心区域4通过的激光束包含两部分，一部分为直接通过的激光束，另一部分为两次反射的激光束，且两束激光束的发散角不同。

在光束反射过程中会有一定量的损失，为了使中心区域4通过的两部分激光能量相同，外环3的的面积比中心区域4要大一些，外环3的面积占准直透镜整个球面面积的4/7～3/5。

准直透镜2的中心区域4和外环区域3可以具有相同的焦距或具有不同的焦距，以方便环状反射镜2的安装。

在同一探测器矩阵下，为了使得两个所述不同的发散角的激光光束适用距离范围相互衔接，两个激光光束的发散角的设置如下：首先根据实际情况，确认在近程应用时该多程光斑的激光发射器与探测器矩阵的最近使用距离s1，其次，根据探测矩阵的具体设置情况，确定在近程应用时，保证激光照射到该矩阵时，至少击中其中一个探测器时的光斑直径d1，以及根据具体应用条件所允许的最大光斑直径d2。为了便于理解各发散角和适用距离之间的关系，采用图2进行说明，由于激光光束沿着主光轴对称，因此本图采用光线的一半进行说明，x轴也为主光轴，r1为发散角为θ1的光束；r2为发散角为θ2的光束。为了使探测器矩阵能够接收到激光信号，在近程应用时选取发散角较大的光束r1，当y＝d1/2时，与r1光线相交，其在x轴的投影为x0，且x0＝s1，当y＝d2/2时，与r1光线相交，其在x轴的投影为x2，x2＝s1d2/d1，其次也可以求得因此可以得到发散角为θ1的相关参数为：适用范围为[s1,s1d2/d1]。为了便于将该发散角为θ1的适用距离范围与发散角为θ2的适用距离范围衔接起来，如图2所示，r2的光线与y＝d1/2的交点必须在[x0，x2]之间，此时可以设定x1在线段x2-x0中以一定的比例常量λ设置，即因此可以求出x1的数值，此时可以得到发散角θ2为相关参数为：适用范围为[x1,d2x1/d1]，通过调整环形反射镜1和准直透镜2以实现两激光光束通过透镜准直透射后以发散角θ1和θ2传播。

通过计算出的发散角θ1和θ2可以对透镜系统进行调整，θ1可以为光束通过中心区域4后直接准直透射后的发散角，也可以为光束打在外环区域3上反射至环形反射镜1，环形反射镜1直接将激光束全部反射至准直透镜的中心区域4，准直透射后的光束发散角；θ2也可以为两部分激光任一准直透射后的发散角。

以上所述仅为本发明的一部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。