专利名称：半导体激光准直扩束器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体激光准直扩束器，尤其是一种弱衍射可变倍的半导体 激光准直扩束器。
背景技术：
半导体激光器因其高亮度、单色性好、体积小、功耗低、寿命长、可调制等优点，被 广泛用于激光雷达、测绘、通信、打印、全息、信息存储等领域，但其方向性根据用途需要进 一步改善。因是普通激光器两个发散角分别是10°和40°左右，而实际工作中需要不同光 斑的平行光，因此需要对激光进行准直和扩束。目前，常用的激光器准直器大多定焦镜头或可调镜头的透过率不高，发散角大，能 量利用率大大降低，而通过提高激光器功率来增大出射功率造成很大程度的浪费；扩束器 一般是定倍扩束，即放大倍数是固定的，部分可变倍扩束器其系统复杂，系统较大较长；另 外现有技术中，没有有效解决激光衍射的问题，激光光斑衍射条纹多而且形状不规则，因此 对激光器的应用有一定限制。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种半导体激光器、准直器和 扩束器于一体的，结构紧凑、能调节焦距，透过率高的弱衍射可变倍半导体激光准直扩束
o基于上述存在的问题和目的，本实用新型所采取的措施包括激光器组件、准直器 组件和扩束器组件，其特征在于激光器组件I、准直器组件II和扩束器组件III之间螺纹连 接可调，每个透镜前后由小套筒调节并锁定；所述的激光器组件I是圆柱筒体，其中，半导体激光器的电源连接在插槽上，由前 卡槽和后卡槽夹紧固定；前卡槽和后卡槽与激光器外套筒螺纹连接；激光器外套筒内侧与 准直器组件II内套筒外侧螺纹连接，由小套筒I锁紧；所述的准直器组件II是圆柱筒体，其中，准直器内套筒外侧与扩束器组件III外 筒的内侧螺纹连接，由小套筒II锁紧；所述的扩束器组件III的外筒是由两端的圆柱筒体和中间的圆锥筒体构成，其两 端的圆柱筒直径之比是1 2、1 5、1 8或是1 10。上述技术方案中所述的准直器组件II的透镜组是由准直器凸透镜、准直器左平 凸透镜、准直器右平凸透镜构成三片式结构的可调焦透镜组，其透镜直径大于光斑直径，焦 距由透镜间的距离调节；或者是由光学准直透镜组一左凸透镜、光学准直透镜组一右凸透镜构成两片式结 构的可调焦透镜组；或者是由光学准直透镜组二凸透镜、光学准直透镜组二双胶合透镜构成两片式结 构的可调焦透镜组；[0012]或者是由光学准直透镜组三左双胶合透镜、光学准直透镜组三右双胶合透镜构成 两片式结构的可调焦透镜组；或者是由光学准直透镜组四左双胶合透镜、光学准直透镜组四平凸透镜、光学准 直透镜组四右双胶合透镜构成三片式结构的可调焦透镜组；或者是由光学准直透镜组五平凹透镜、光学准直透镜组五左弯月透镜、光学准直 透镜组五右弯月透镜构成三片式结构的可调焦透镜组；或者是由光学准直透镜组六左平凸透镜、光学准直透镜组六右平凸透镜、光学准 直透镜组六双胶合透镜构成三片式结构的可调焦透镜组。上述技术方案中所述的扩束器组件是由扩束器凹透镜和扩束器平凸透镜构成，透 镜之间距离可调和更换；或者是由光学扩束透镜组一凹透镜和光学扩束透镜组一凸透镜构成；或者是由光学扩束透镜组二凹透镜和光学扩束透镜组二双胶合透镜构成；或者是由光学扩束透镜组三凹透镜、光学扩束透镜组三左凸透镜和光学扩束透镜 组三右凸透镜构成。与现有技术相比，本实用新型优点在于⑴发散角至10-5mrad ；⑵准直透镜组 可调节焦距，实现变倍扩束；(3)光学透镜组直径比光斑大，衍射光很弱；(4)采用圆柱和锥 形套筒结构，螺纹和卡口连接方式，激光器和透镜组同心的一体设计，任一组件可更换；(5) 本设计成本低，实用，操作方便。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的光学透镜组结构示意图；图3是本实用新型的光学准直透镜组一结构示意图；图4是本实用新型的光学准直透镜组二结构示意图；图5是本实用新型的光学准直透镜组三结构示意图；图6是本实用新型的光学准直透镜组四结构示意图；图7是本实用新型的光学准直透镜组五结构示意图；图8是本实用新型的光学准直透镜组六结构示意图；图9是本实用新型的光学扩束透镜组一结构示意图；图10是本实用新型的光学扩束透镜组二结构示意图；图11是本实用新型的光学扩束透镜组三结构示意图。图中1 激光器后卡槽；2 带导线的激光器插座；3 半导体激光器；4 激光器前 卡槽；5 激光器外套筒；6 激光器外小套筒；7 准直器凸透镜；8 准直器左平凸透镜；9 准直器右平凸透镜；10 准直器内套筒；11 扩束器凹透镜；12 扩束器外筒；13 扩束器平 凸透镜；14 扩束器小套筒；15 扩束器侧壁螺纹孔；16 光学准直透镜组一左凸透镜；17 光学准直透镜组一右凸透镜；18 光学准直透镜组二凸透镜；19 光学准直透镜组二双胶合 透镜；20 光学准直透镜组三左双胶合透镜；21 光学准直透镜组三右双胶合透镜；22 光 学准直透镜组四左双胶合透镜；23 光学准直透镜组四平凸透镜；24 光学准直透镜组四右 双胶合透镜；25 光学准直透镜组五平凹透镜；26 光学准直透镜组五左弯月透镜；27 光学准直透镜组五右弯月透镜；28 光学准直透镜组六左平凸透镜；29 光学准直透镜组六右 平凸透镜；30 光学准直透镜组六双胶合透镜；31 光学扩束透镜组一凹透镜；32 光学扩 束透镜组一凸透镜；33 光学扩束透镜组二凹透镜；34 光学扩束透镜组二双胶合透镜；35 光学扩束透镜组三凹透镜；36 光学扩束透镜组三左凸透镜；37 光学扩束透镜组三右凸透
fe o
具体实施方式
以下结合附图进一步详细说明本实用新型的具体实施方式
。实施例1如图1所示，半导体激光器3和带导线的激光器插座2由激光器外套筒5用内螺 纹与激光器后卡槽1和激光器前卡槽4的外螺纹连接构成激光发射组件；准直器凸透镜7、准直器左平凸透镜8、准直器右平凸透镜9的组合透镜由准直器 内套筒10连接构成激光准直器，它和激光发射组件即激光器外套筒5和准直器内套筒10 之间的固定用螺纹连接、激光器外小套筒6锁紧，通过螺纹可以调节它们之间的距离；例如，准直器凸透镜7选用孔径9mm、焦距10mm的凸透镜，准直器左平凸透镜8选 用孔径9mm、焦距15mm的平凸透镜，准直器右平凸透镜9选用孔径9mm、焦距20mm的平凸透 镜，它们的间距是1mm，其准直透镜组的有效焦距是4. 95mm，数值孔径是0. 67，耦合效率高； 扩束器凹透镜11、扩束器平凸透镜13构成的扩束器透镜组由扩束器外筒12连接构成激光 扩束器，它和激光准直组件即准直器内套筒10和扩束器外筒12之间的固定用螺纹连接、扩 束器小套筒14锁紧，通过螺纹可以调节它们之间的距离；所有透镜由带内螺纹的小套筒前 后锁紧，并且可以通过改变前后套筒的位置来改变透镜之间的距离；激光器和透镜组轴心 相同，透镜组示意图如图2 ；扩束器外筒12有扩束器侧壁螺纹孔15以便固定；例如，扩束器凹透镜11选用孔径10mm、焦距-10mm凹透镜，扩束器平凸透镜13选 用孔径50mm、焦距70mm的平凸透镜，实现5倍的扩束，发散角压缩5倍。实施例2与实施例1不同在于准直器凸透镜7、准直器左平凸透镜8、准直器右平凸透镜9 的可调焦透镜组由图3中光学准直透镜组一左凸透镜16、光学准直透镜组一右凸透镜17构 成两片式结构的可调焦透镜组代替；例如，光学准直透镜组一左凸透镜16选用孔径9mm、焦距10mm的凸透镜，光学准直 透镜组一右凸透镜17选用孔径9mm、焦距15mm的平凸透镜，它们的间距是3mm，其光学准直 透镜组一的有效焦距是6. 8mm，数值孔径是0. 55。实施例3与实施例1不同在于准直器凸透镜7、准直器左平凸透镜8、准直器右平凸透镜9 的可调焦透镜组由图4中光学准直透镜组二凸透镜18、光学准直透镜组二双胶合透镜19构 成两片式结构的可调焦透镜组代替。实施例4与实施例1不同在于准直器凸透镜7、准直器左平凸透镜8、准直器右平凸透镜9 的可调焦透镜组由图5中光学准直透镜组三左双胶合透镜20、光学准直透镜组三右双胶合 透镜21构成两片式结构的可调焦透镜组代替。[0046]实施例5与实施例1不同在于准直器凸透镜7、准直器左平凸透镜8、准直器右平凸透镜9 的可调焦透镜组由图6中光学准直透镜组四左双胶合透镜22、光学准直透镜组四平凸透镜 23、光学准直透镜组四右双胶合透镜24构成三片式结构的可调焦透镜组代替。实施例6与实施例1不同在于准直器凸透镜7、准直器左平凸透镜8、准直器右平凸透镜9 的可调焦透镜组由图7中光学准直透镜组五平凹透镜25、光学准直透镜组五左弯月透镜 26、光学准直透镜组五右弯月透镜27构成三片式结构的可调焦透镜组代替。实施例7与实施例1不同在于准直器凸透镜7、准直器左平凸透镜8、准直器右平凸透镜9 的可调焦透镜组由图8中光学准直透镜组六左平凸透镜28、光学准直透镜组六右平凸透镜 29、光学准直透镜组六双胶合透镜30构成三片式结构的可调焦透镜组代替。实施例8与实施例1不同在于扩束器凹透镜11、扩束器平凸透镜13构成的扩束器透镜组由 图9中光学扩束透镜组一凹透镜31和光学扩束透镜组一凸透镜32构成透镜组代替。实施例9与实施例1不同在于扩束器凹透镜11、扩束器平凸透镜13构成的扩束器透镜组 由图10中光学扩束透镜组二凹透镜33和光学扩束透镜组二双胶合透镜34构成透镜组代替。实施例10与实施例1不同在于扩束器凹透镜11、扩束器平凸透镜13构成的扩束器透镜组由 图11中光学扩束透镜组三凹透镜35、光学扩束透镜组三左凸透镜36和光学扩束透镜组三 右凸透镜37构成透镜组代替。实施例11与实施例2不同在于扩束器凹透镜11、扩束器平凸透镜13构成的扩束器透镜组由 图9中光学扩束透镜组一凹透镜31和光学扩束透镜组一凸透镜32构成透镜组代替。实施例12与实施例2不同在于扩束器凹透镜11、扩束器平凸透镜13构成的扩束器透镜组 由图10中光学扩束透镜组二凹透镜33和光学扩束透镜组二双胶合透镜34构成透镜组代替。实施例13与实施例2不同在于扩束器凹透镜11、扩束器平凸透镜13构成的扩束器透镜组由 图11中光学扩束透镜组三凹透镜35、光学扩束透镜组三左凸透镜36和光学扩束透镜组三 右凸透镜37构成透镜组代替。
权利要求一种半导体激光准直扩束器，包括激光器组件、准直器组件和扩束器组件，其特征在于激光器组件Ⅰ、准直器组件Ⅱ和扩束器组件Ⅲ之间螺纹连接可调，每个透镜前后由小套筒调节并锁定；所述的激光器组件Ⅰ是圆柱筒体，其中，半导体激光器(3)的电源连接在插槽(2)上，由前卡槽(1)和后卡槽(4)夹紧固定；前卡槽(1)和后卡槽(4)与激光器外套筒(5)螺纹连接；激光器外套筒(5)内侧与准直器组件Ⅱ内套筒(10)外侧螺纹连接，由小套筒Ⅰ(6)锁紧；所述的准直器组件Ⅱ是圆柱筒体，其中，准直器内套筒(10)外侧与扩束器组件Ⅲ外筒(12)的内侧螺纹连接，由小套筒Ⅱ(14)锁紧；所述的扩束器组件Ⅲ的外筒(12)是由两端的圆柱筒体和中间的圆锥筒体构成，其两端的圆柱筒直径之比是1∶2、1∶5、1∶8或是1∶10。
2.如权利要求1所述的半导体激光准直扩束器，其特征在于准直器组件II的透镜组是 由准直器凸透镜(7)、准直器左平凸透镜(8)、准直器右平凸透镜(9)构成三片式结构的可 调焦透镜组，其透镜直径大于光斑直径，焦距由透镜间的距离调节；或者是由光学准直透镜组一左凸透镜(16)、光学准直透镜组一右凸透镜(17)构成两 片式结构的可调焦透镜组；或者是由光学准直透镜组二凸透镜(18)、光学准直透镜组二双胶合透镜(19)构成两 片式结构的可调焦透镜组；或者是由光学准直透镜组三左双胶合透镜(20)、光学准直透镜组三右双胶合透镜 (21)构成两片式结构的可调焦透镜组；或者是由光学准直透镜组四左双胶合透镜(22)、光学准直透镜组四平凸透镜(23)、光 学准直透镜组四右双胶合透镜(24)构成三片式结构的可调焦透镜组；或者是由光学准直透镜组五平凹透镜(25)、光学准直透镜组五左弯月透镜(26)、光学 准直透镜组五右弯月透镜(27)构成三片式结构的可调焦透镜组；或者是由光学准直透镜组六左平凸透镜(28)、光学准直透镜组六右平凸透镜(29)、光 学准直透镜组六双胶合透镜(30)构成三片式结构的可调焦透镜组。
3.如权利要求1所述的半导体激光准直扩束器，其特征在于扩束器组件是由扩束器凹 透镜(11)和扩束器平凸透镜(13)构成，透镜之间距离可调和更换；或者是由光学扩束透镜组一凹透镜(31)和光学扩束透镜组一凸透镜(32)构成； 或者是由光学扩束透镜组二凹透镜(33)和光学扩束透镜组二双胶合透镜(34)构成； 或者是由光学扩束透镜组三凹透镜(35)、光学扩束透镜组三左凸透镜(36)和光学扩 束透镜组三右凸透镜(37)构成。
专利摘要一种半导体激光准直扩束器，包括激光器、准直器和扩束器组件，其特征在于三个组件轴心相同，激光器组件和准直器组件为圆柱筒体，扩束器组件为圆锥筒体，组件之间由螺纹连接并可调节距离，整个装置用扩束器侧壁螺纹固定，激光器和镜片组可更换，透镜前后用小套筒锁定，并可以通过透镜前后小套筒改变透镜之间的间距。本实用新型发散角小，准直透镜组可变焦距，衍射光弱，成本低而实用，操作方便，可批量生产。
文档编号H01S5/06GK201758240SQ20102020286
公开日2011年3月9日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者张明江, 王云才, 王安帮, 钱建军 申请人:太原理工大学