一种激光整形系统的制作方法

1.本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一种激光整形系统。


背景技术：

2.低功率近红外半导体激光器，由于其波长的激光穿透力强，使介质对其吸收最少，而且光斑直径可调节的范围大，是眼科中最常用的热源，可用于治疗各种难治性青光眼、以及视网膜的光凝和固定等。
3.半导体激光器列阵是由多个激光发射单元构成的，由于非对称光波导的影响，每个激光器输出的高斯光束在垂直于结平面方向(快轴)和平行于结平面方向(慢轴)出现较大的差别，即两个方向有较大的且不对称的发散角。这样半导体激光器列阵的输出光束必须要经过光学系统的整形之后才能实际应用。
4.激光传统整形方式中采用柱透镜分别对两个方向准直，在远场形成一个圆斑，但是成本较高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种激光整形系统，其能够改善上述问题。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.本实用新型提供一种激光整形系统，其包括：沿光路方向依次设置有待整形半导体激光器、准直单透镜和散射片。
8.所述待整形半导体激光器所出射的光束在快轴和慢轴上的发散角度不一致；所述准直单透镜朝向所述待整形半导体激光器的表面为平面，所述准直单透镜背离所述待整形半导体激光器的表面朝背离所述待整形半导体激光器的方向凸出；经所述准直单透镜准直后的光束光斑为椭圆光斑；所述散射片表面上设置有多个微型结构，所述散射片通过折射和衍射对激光光束进行扩散。
9.其中，所述待整形半导体激光器所出射的光束为红光。所述待整形半导体激光器所出射的光束在快轴的发散角度为8
°
，所述待整形半导体激光器所出射的光束在慢轴的发散角度为38
°
。
10.控制红光激光器以额定功率点亮一定时间对用户的双眼进行近视治疗。由于红光是具有温热效果的，红光激光直接照射在用户的视网膜上，视网膜后面的脉络膜也受其作用。通过光作用，改善眼底血液微循环，促进视网膜色素上皮细胞分泌多巴胺，供给巩膜足够的氧气，从而达到缓解近视状况的效果。
11.可以理解，本技术公开了一种激光整形系统，沿光路方向依次设置有待整形半导体激光器、准直单透镜和散射片。不同于采用柱透镜进行准直的传统整形方式，本激光整形系统采用准直单透镜对发散的激光光束进行准直，准直后的光斑是个椭圆光斑，且采用高斯散射片对激光光束进行扩散。相比起柱透镜，本激光整形系统采用的准直单透镜成本更低，经准直单透镜整形后的光束波前差控制得更好。经高斯散射片整形后的光束光斑均匀
程度更佳。
12.在本实用新型可选的实施例中，所述准直单透镜的焦距为7.3mm至8.5mm之间的任意数值。所述准直单透镜的直径与5mm的差值的绝对值小于第一预设值。
13.在本实用新型可选的实施例中，所述准直单透镜的曲率，r＝4.8343mm。
14.其中，第一预设值可以由本领域技术人员根据具体情况进行设置，其目的在于使得准直单透镜的直径尽可能的接近5mm，因此第一预设值越小越好。举例说明，所述准直单透镜的中心厚度为3mm，直径为5.2mm；所述准直单透镜与所述待整形半导体激光器之间的间距为6mm。其中，准直单透镜可以采用成都光明公司供应的h-zk3a型号透镜。
15.在本实用新型可选的实施例中，散射片的制作材料包括玻璃。
16.在本实用新型可选的实施例中，所述散射片表面上设置有多个微型凹陷结构。所述微型凹陷结构的深度为100μm至150μm之间的任意数值，所述微型凹陷结构的直径为1μm至10μm之间的任意数值。
17.其中，深度即为垂直于散射片表面的方向，微型凹陷结构的直径即为微型凹陷结构在散射片表面的直径。
18.在本实用新型可选的实施例中，所述散射片表面上与所述散射片中心距离小于第二预设值的区域为中央区域，所述散射片表面上与所述散射片中心距离大于或等于第二预设值的区域为边缘区域；所述中央区域内的所述微型凹陷结构的深度大于所述边缘区域内的所述微型凹陷结构的深度。
19.可以理解，中央区域内的所述微型凹陷结构的深度大于边缘区域内的所述微型凹陷结构的深度，即上述散射片满足高斯散射片的条件，这种凹陷结构的扩散片作用相当于负透镜，对激光的折衍射实现对激光的扩散作用，可以更好地保证激光光束中心部分的光束扩散。
20.有益效果：
21.本技术公开了一种激光整形系统，沿光路方向依次设置有待整形半导体激光器、准直单透镜和散射片。不同于采用柱透镜进行准直的传统整形方式，本激光整形系统采用准直单透镜对发散的激光光束进行准直，准直后的光斑是个椭圆光斑，且采用高斯散射片对激光光束进行扩散。相比起柱透镜，本激光整形系统采用的准直单透镜成本更低，经准直单透镜整形后的光束波前差控制得更好。经高斯散射片整形后的光束光斑均匀程度更佳。
22.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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。
24.图1是本实用新型提供的一种激光整形系统的结构示意图；
25.图2是图1所示的激光整形系统中准直单透镜的功能示意图；
26.图3是经图2中准直单透镜准直后的激光光束的光斑示意图；
27.图4是图1所示的激光整形系统的散射片的放大示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.如下表所示为半导体激光器在医疗设备中的应用情况。
30.表1 半导体激光器在医疗设备中的应用情况
[0031][0032]
其中，半导体激光器列阵是由多个激光发射单元构成的，由于非对称光波导的影响，每个激光器输出的高斯光束在垂直于结平面方向(快轴)和平行于结平面方向(慢轴)出现较大的差别，即两个方向有较大的且不对称的发散角。这样半导体激光器列阵的输出光束必须要经过光学系统的整形之后才能实际应用。
[0033]
如图1所示，本实用新型提供一种激光整形系统，其包括：沿光路方向依次设置有待整形半导体激光器10、准直单透镜20和散射片30。
[0034]
待整形半导体激光器10所出射的光束在快轴和慢轴上的发散角度不一致；准直单透镜20朝向待整形半导体激光器10的表面为平面，准直单透镜20背离待整形半导体激光器10的表面朝背离待整形半导体激光器10的方向凸出；经准直单透镜20准直后的光束光斑为椭圆光斑；散射片30表面上设置有多个微型结构，散射片30通过折射和衍射对激光光束进行扩散。
[0035]
其中，待整形半导体激光器10所出射的光束为红光。待整形半导体激光器10所出射的光束在快轴的发散角度为8
°
，待整形半导体激光器10所出射的光束在慢轴的发散角度为38
°
。
[0036]
控制红光激光器以额定功率点亮一定时间对用户的双眼进行近视治疗。由于红光是具有温热效果的，红光激光直接照射在用户的视网膜上，视网膜后面的脉络膜也受其作用。通过光作用，改善眼底血液微循环，促进视网膜色素上皮细胞分泌多巴胺，供给巩膜足够的氧气，从而达到缓解近视状况的效果。
[0037]
可以理解，本技术公开了一种激光整形系统，沿光路方向依次设置有待整形半导体激光器10、准直单透镜20和散射片30。不同于采用柱透镜进行准直的传统整形方式，本激光整形系统采用准直单透镜20对发散的激光光束进行准直，如图2所示，准直后的光斑是个椭圆光斑，如图3所示，且采用高斯散射片30对激光光束进行扩散。相比起柱透镜，本激光整形系统采用的准直单透镜20成本更低，经准直单透镜20整形后的光束波前差控制得更好。经高斯散射片30整形后的光束光斑均匀程度更佳。
[0038]
在本实用新型可选的实施例中，准直单透镜20的焦距为7.3mm至8.5mm之间的任意数值。准直单透镜20的直径与5mm的差值的绝对值小于第一预设值。
[0039]
其中，第一预设值可以由本领域技术人员根据具体情况进行设置，其目的在于使得准直单透镜20的直径尽可能的接近5mm，因此第一预设值越小越好。举例说明，准直单透镜20的中心厚度为3mm，直径为5.2mm；准直单透镜20与待整形半导体激光器10之间的间距为6mm。其中，准直单透镜20可以采用成都光明公司供应的h-zk3a型号透镜。
[0040]
在本实用新型可选的实施例中，散射片30的制作材料包括玻璃。
[0041]
在本实用新型可选的实施例中，如图4所示，散射片30表面上设置有多个微型凹陷结构40。微型凹陷结构40的深度h为100μm至150μm之间的任意数值，微型凹陷结构40的直径d为1μm至10μm之间的任意数值。
[0042]
其中，深度即为垂直于散射片30表面的方向，微型凹陷结构40的直径即为微型凹陷结构40在散射片30表面的直径。
[0043]
在本实用新型可选的实施例中，散射片30表面上与散射片30中心距离小于第二预设值的区域为中央区域，散射片30表面上与散射片30中心距离大于或等于第二预设值的区域为边缘区域；中央区域内的微型凹陷结构40的深度大于边缘区域内的微型凹陷结构40的深度。
[0044]
可以理解，中央区域内的微型凹陷结构40的深度大于边缘区域内的微型凹陷结构40的深度，即上述散射片30满足高斯散射片30的条件，这种凹陷结构的扩散片作用相当于负透镜，对激光的折衍射实现对激光的扩散作用，可以更好地保证激光光束中心部分的光束扩散。
[0045]
高斯散射的公式：
[0046]
其中，a是常数。随机数用来为向量x生成一个适当的值。分布结果在余弦空间方向是旋转对称的，无关于镜像光线和面的法线产生联系的角。σ的值相应于，在余弦空间方向e上的概率点的散射向量数量。σ＝1.2sin(θ/2)，其中，θ为散射半角，θ取10度。
[0047]
有益效果：
[0048]
本技术公开了一种激光整形系统，沿光路方向依次设置有待整形半导体激光器10、准直单透镜20和散射片30。不同于采用柱透镜进行准直的传统整形方式，本激光整形系统采用准直单透镜20对发散的激光光束进行准直，准直后的光斑是个椭圆光斑，且采用高斯散射片30对激光光束进行扩散。相比起柱透镜，本激光整形系统采用的准直单透镜20成本更低，经准直单透镜20整形后的光束波前差控制得更好。经高斯散射片30整形后的光束光斑均匀程度更佳。
[0049]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本
领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。