高功率雷射光束整形裝置的製作方法

2023-06-07 21:17:01

專利名稱：高功率雷射光束整形裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷射器技術領域，尤其是涉及一種高功率雷射光束整形裝置。
背景技術：
高功率雷射器具有體積小、壽命長、光電轉換效率較高、輸出功率較高、可直接電流調製等顯著優點，在醫療、材料處理和加工、固體雷射器端面泵浦等方面都有著重要應用，以其廣闊的應用前景和巨大的潛在市場而成為各國競相追逐的熱點。但是，高功率雷射 器的發光區比較大，分布並不均勻，致使很難通過一般透鏡準直，現有技術中的高功率雷射光束整形裝置還存在著結構複雜、實現成本高、經過整形的光斑亮度不均勻、有暗點、準直性差、光闌轉換效率低、遠場發散角大等缺陷和不足，這在很大程度上限制了高功率雷射器的實際應用，嚴重影響了高功率雷射器的使用範圍。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種高功率雷射光束整形裝置，其結構簡單，設計合理，裝配工序簡單，使用操作便捷，實現成本低，光束整形效果好，光闌轉換效率高，工作穩定性高，實用性強。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是一種高功率雷射光束整形裝置，其特徵在於包括殼體，從殼體的後端到前端依次設置在殼體內的雷射管組件、自聚焦透鏡組件、負透鏡組件和正透鏡組件，以及連接在殼體後端的後座和設置在後座內的雷射管電源；所述雷射管組件包括雷射管座和安裝在雷射管座中心位置處的雷射管，所述自聚焦透鏡組件包括第一自聚焦透鏡座、嵌入安裝在第一自聚焦透鏡座中的自聚焦透鏡、與第一自聚焦透鏡座固定連接的第二自聚焦透鏡座和與第二自聚焦透鏡座螺紋連接的第三自聚焦透鏡座，所述第三自聚焦透鏡座與雷射管座固定連接，所述負透鏡組件包括與殼體螺紋連接的負透鏡座和嵌入安裝在負透鏡座中的負透鏡，所述正透鏡組件包括與負透鏡座螺紋連接的正透鏡座和嵌入安裝在正透鏡座中的正透鏡；所述雷射管、自聚焦透鏡、負透鏡和正透鏡的幾何中心在一條直線上，所述第一自聚焦透鏡座、第二自聚焦透鏡座、第三自聚焦透鏡座、負透鏡座和正透鏡座上均開有供雷射管所發出的雷射束穿過的孔。上述的高功率雷射光束整形裝置，其特徵在於所述雷射管座與後座之間設置有用於散熱的半導體致冷器。上述的高功率雷射光束整形裝置，其特徵在於所述雷射管電源為可控恆流源。上述的高功率雷射光束整形裝置，其特徵在於所述後座與殼體後端螺紋連接。本實用新型與現有技術相比具有以下優點I、本實用新型由殼體，從殼體的後端到前端依次設置在殼體內的雷射管組件、自聚焦透鏡組件、負透鏡組件和正透鏡組件，以及連接在殼體後端的後座和設置在後座內的雷射管電源構成，採用腔內整形方案實現了對高功率雷射光束的整形，結構簡單，設計合理。[0010]2、本實用新型的裝配工序簡單，使用操作便捷3、本實用新型第二自聚焦透鏡座與第三自聚焦透鏡座、負透鏡座與殼體、以及正透鏡座與負透鏡座均採用螺紋連接的方式進行連接，因此可以通過調節螺紋旋合長度方便地調節雷射管、自聚焦透鏡座、負透鏡和正透鏡四者之間的相互距離，以便達到最好的整形效果。4、本實用新型有效地縮小了雷射的發散度和準直度，能夠將雷射管所發出的雷射整形為高功率、高亮度、光束強度分布均勻的平行光束輸出。5、本實用新型的光闌整形時轉換效率可達到80%以上，有效地解決了半導體雷射器準直過程中光束整形效率低的瓶頸技術。6、本實用新型在雷射管座與後座之間設置有用於散熱的半導體致冷器，能夠有效地避免雷射器因過熱而損壞，工作穩定性高。7、本實用新型的實現成本低，光束整形效果好，實用性強，有利於高功率雷射器在醫療、材料處理和加工、測量等領域中的推廣應用。綜上所述，本實用新型結構簡單，設計合理，裝配工序簡單，使用操作便捷，實現成本低，光束整形效果好，光闌轉換效率高，工作穩定性高，實用性強，解決了現有技術所存在的結構複雜、實現成本高、經過整形的光斑亮度不均勻、有暗點、準直性差、光闌轉換效率低、遠場發散角大等缺陷和不足。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

圖I為本實用新型的結構示意圖。附圖標記說明I-殼體；2_後座；3-雷射管電源；4-1-雷射管座；4-2-雷射管； 5-1-第一自聚焦透鏡座；5-2-自聚焦透鏡； 5-3-第二自聚焦透鏡座；5-4-第三自聚焦透鏡座；6-1-負透鏡座； 6-2-負透鏡；7-1-正透鏡座；7-2-正透鏡；8-半導體致冷器。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括殼體1，從殼體I的後端到前端依次設置在殼體I內的雷射管組件、自聚焦透鏡組件、負透鏡組件和正透鏡組件，以及連接在殼體I後端的後座2和設置在後座2內的雷射管電源3 ;所述雷射管組件包括雷射管座4-1和安裝在雷射管座
4-1中心位置處的雷射管4-2，所述自聚焦透鏡組件包括第一自聚焦透鏡座5-1、嵌入安裝在第一自聚焦透鏡座5-1中的自聚焦透鏡5-2、與第一自聚焦透鏡座5-1固定連接的第二自聚焦透鏡座5-3和與第二自聚焦透鏡座5-3螺紋連接的第三自聚焦透鏡座5-4，所述第三自聚焦透鏡座5-4與雷射管座4-1固定連接，所述負透鏡組件包括與殼體I螺紋連接的負透鏡座6-1和嵌入安裝在負透鏡座6-1中的負透鏡6-2，所述正透鏡組件包括與負透鏡座6-1螺紋連接的正透鏡座7-1和嵌入安裝在正透鏡座7-1中的正透鏡7-2 ;所述雷射管4-2、自聚焦透鏡5-2、負透鏡6-2和正透鏡7-2的幾何中心在一條直線上，所述第一自聚焦透鏡座5-1、第二自聚焦透鏡座5-3、第三自聚焦透鏡座5-4、負透鏡座6-1和正透鏡座7_1上均開有供雷射管4-2所發出的雷射束穿過的孔。如圖I所示，本實施例中，所述雷射管座4-1與後座2之間設置有用於散熱的半導體致冷器8。所述雷射管電源3為可控恆流源。所述後座2與殼體I後端螺紋連接。裝配時，按照以下步驟進行1、將雷射管4-2安裝在雷射管座4-1的中心位置處構成雷射管組件；2、首先將自聚焦透鏡5-2嵌入安裝在第一自聚焦透鏡座5-1中，接著將第一自聚焦透鏡座5-1固定連接在第二自聚焦透鏡座5-3中，然後將第二自聚焦透鏡座5-3螺紋連接在第三自聚焦透鏡座5-4中構成自聚焦透鏡組件；3、首先將第三自聚焦透鏡座5-4與雷射管座4-1固定連接，從而使得自聚焦透鏡組件和雷射管組件連接為一個整體，接著將該整體固定連接在半導體致冷器8上，然後將半導體致冷器8固定連接在後座2上，將後座2內雷射管電源3的輸出端與雷射管4-2的電源線用導線連接，最後將後座2螺紋連接到殼體I上；4、將負透鏡6-2嵌入安裝到負透鏡座6-1中構成負透鏡組件；5、將正透鏡7-2嵌入安裝到正透鏡座7-1中構成正透鏡組件；6、將正透鏡座7-1螺紋連接到負透鏡座6-1上，然後將負透鏡座6-1螺紋連接到殼體I上，完成裝配。本實用新型的工作過程是雷射管4-2所發出的橢圓形的雷射束經自聚焦透鏡
5-2整形為圓形，然後經負透鏡6-2進行擴束，最後經正透鏡7-2整形為高功率、高亮度、光束強度分布均勻的平行光束輸出。縮小了雷射的發散度和準直度，光闌轉換效率可達到80%以上。由於第二自聚焦透鏡座5-3與第三自聚焦透鏡座5-4、負透鏡座6_1與殼體I、以及正透鏡座7-1與負透鏡座6-1均採用螺紋連接的方式進行連接，因此可以通過調節螺紋旋合長度方便地調節雷射管4-2、自聚焦透鏡座5-3、負透鏡6-2和正透鏡7-2四者之間的相互距離，以便達到最好的整形效果。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
權利要求1.一種高功率雷射光束整形裝置，其特徵在於包括殼體(1)，從殼體(I)的後端到前端依次設置在殼體(I)內的雷射管組件、自聚焦透鏡組件、負透鏡組件和正透鏡組件，以及連接在殼體(I)後端的後座(2)和設置在後座(2)內的雷射管電源(3);所述雷射管組件包括雷射管座(4-1)和安裝在雷射管座(4-1)中心位置處的雷射管(4-2)，所述自聚焦透鏡組件包括第一自聚焦透鏡座(5-1)、嵌入安裝在第一自聚焦透鏡座(5-1)中的自聚焦透鏡(5-2)、與第一自聚焦透鏡座(5-1)固定連接的第二自聚焦透鏡座(5-3)和與第二自聚焦透鏡座(5-3)螺紋連接的第三自聚焦透鏡座(5-4)，所述第三自聚焦透鏡座(5-4)與雷射管座(4-1)固定連接，所述負透鏡組件包括與殼體(I)螺紋連接的負透鏡座(6-1)和嵌入安裝在負透鏡座(6-1)中的負透鏡￠-2)，所述正透鏡組件包括與負透鏡座(6-1)螺紋連接的正透鏡座(7-1)和嵌入安裝在正透鏡座(7-1)中的正透鏡(7-2);所述雷射管(4-2)、自聚焦透鏡(5-2)、負透鏡(6-2)和正透鏡(7-2)的幾何中心在一條直線上，所述第一自聚焦透鏡座(5-1)、第二自聚焦透鏡座(5-3)、第三自聚焦透鏡座(5-4)、負透鏡座(6-1)和正透鏡座(7-1)上均開有供雷射管(4-2)所發出的雷射束穿過的孔。
2.按照權利要求I所述的高功率雷射光束整形裝置，其特徵在於所述雷射管座(4-1)與後座(2)之間設置有用於散熱的半導體致冷器(8)。
3.按照權利要求I或2所述的高功率雷射光束整形裝置，其特徵在於所述雷射管電源(3)為可控恆流源。
4.按照權利要求I或2所述的高功率雷射光束整形裝置，其特徵在於所述後座(2)與殼體(I)後端螺紋連接。
專利摘要本實用新型公開了一種高功率雷射光束整形裝置，包括殼體，從殼體的後端到前端依次設置在殼體內的雷射管組件、自聚焦透鏡組件、負透鏡組件和正透鏡組件，以及連接在殼體後端的後座和設置在後座內的雷射管電源；雷射管組件包括雷射管座和雷射管，自聚焦透鏡組件包括第一自聚焦透鏡座、自聚焦透鏡、第二自聚焦透鏡座和第三自聚焦透鏡座，負透鏡組件包括負透鏡座和負透鏡，正透鏡組件包括正透鏡座和正透鏡；第一自聚焦透鏡座、第二自聚焦透鏡座、第三自聚焦透鏡座、負透鏡座和正透鏡座上均開有供雷射管所發出的雷射束穿過的孔。本實用新型結構簡單，設計合理，使用操作便捷，實現成本低，光束整形效果好，光闌轉換效率高，工作穩定性高，實用性強。
文檔編號G02B27/09GK202362529SQ20112048291
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者吳彥林 申請人:西安精英光電技術有限公司