一種激光夜視光源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光場均勻無條紋和散斑的激光夜視光源系統(tǒng)，其包括一半導體激光器，一同軸放置的擴束準直透鏡組，一窗口鏡片。半導體激光器為垂直腔面發(fā)射激光器，透鏡組和窗口鏡片均鍍有增透膜，激光器、透鏡組和窗口鏡片依次安裝在散熱密封的殼體中。垂直腔面發(fā)射激光器發(fā)射圓形光束，經(jīng)過透鏡組之后在遠場形成均勻無散斑的光場，通過調(diào)整透鏡的位置可以改變光場的大小。本光源結(jié)構(gòu)簡單緊湊，透過率高，可形成均勻無條紋和散斑的光場，提高激光照明的效率和成像分辨率，并降低成本。
【專利說明】 一種激光夜視光源系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光照明領(lǐng)域，涉及一種光場均勻無條紋和散斑的激光夜視光源系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著監(jiān)控向著24h無縫監(jiān)控、長距離監(jiān)控、高清晰度的發(fā)展，激光夜視監(jiān)控技術(shù)迅速發(fā)展起來。近紅外激光主動照明的夜視監(jiān)控技術(shù)，相對熱成像、微視、LED光源等技術(shù)，具有成本低，圖像清楚，效率高等優(yōu)點，在森林礦山、高速公路、鐵路沿線、軍事安全等監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。
[0003]目前激光夜視照明所采用的半導體激光器絕大部分為多模邊發(fā)射半導體激光器，這類激光器應用的最大缺點就是發(fā)散角太大，且遠場光斑不均勻，呈現(xiàn)條紋狀。因此，這類半導體激光器在用作夜視照明光源時，需要進行光斑整形和勻化。
[0004]整形方法主要一類為光纖耦合。激光經(jīng)過光纖后，可以出射形成圓形光斑，但受模式選擇性損耗、光纖機械振動等因素影響，光纖出射端面的輻射光場分布形成近似散斑光場。這種不均勻的光場照明目標后，圖像上增添了許多不規(guī)則斑紋，圖像噪聲增加，圖像分辨率下降。而且光纖耦合對對準精度要求很高，所以光纖耦合的成本很高。整形方法另一類是通過各種勻光器件對出射激光進行勻化。這一類方法由于勻光器件的限制，或者結(jié)構(gòu)復雜，或者透過率低，大大限制了這類激光光源的使用。
[0005]垂直腔面發(fā)射激光器也是一類重要的半導體激光器，其激光出射方向與激光芯片的結(jié)平面垂直。因為器件結(jié)構(gòu)的原因，其發(fā)散角較小，遠場光斑呈圓形。由多個單孔密排組成，各個單孔激光光束疊加，使其遠場光斑非常均勻，沒有條紋和散斑，不需要額外的勻光器件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種光場均勻無條紋和散斑的激光夜視光源，這種光源結(jié)構(gòu)簡單，效率高，成本低，可提高夜視成像的清晰度與分辨率。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種激光夜視光源系統(tǒng)，其包括:半導體激光器、與半導體激光器同軸放置的擴束準直透鏡組以及窗口鏡片；其中，所述半導體激光器為垂直腔面發(fā)射激光器，所述半導體激光器、擴束準直透鏡組和窗口鏡片依次安裝在散熱密封的殼體中。
[0008]進一步的，所述半導體激光器為垂直腔面發(fā)射的半導體激光器，其出光方向與激光器結(jié)平面垂直。
[0009]進一步的，所述的垂直腔面發(fā)射激光器為多單元列陣激光器，由多個單孔激光器緊密排布構(gòu)成。
[0010]進一步的，所述的垂直腔面發(fā)射激光器發(fā)射的激光光束其截面為圓形，形成的遠場光斑均勻無條紋和散斑。
[0011]進一步的，所述的擴束準直透鏡組由一雙凹透鏡和一平凸透鏡組成，雙凹透鏡用于擴束，平凸透鏡用于準直。
[0012]進一步的，所述的擴束準直透鏡組與激光器芯片同軸放置，雙凹透鏡位置固定，平凸透鏡位置可調(diào)。通過調(diào)整平凸透鏡位置，可以改變光源出射光場的大小。
[0013]進一步的，所述的透鏡組和窗口鏡片均鍍有增透膜，透過率大于95%。
[0014]進一步的，所述的激光器、透鏡組和窗口鏡片依次安裝在散熱密封的殼體中。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
[0016]采用了垂直腔面發(fā)射半導體激光器，以及一組擴束準直透鏡，可以產(chǎn)生亮度均勻無條紋和散斑的光場，并可以調(diào)整光場的大小。用于夜視照明，可提高成像的清晰度和分辨率,并且結(jié)構(gòu)簡單,可降低成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明中光場均勻無條紋和散斑的激光夜視光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明垂直腔面發(fā)射激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明中的光路示意圖。
[0020]圖中:I散熱密閉外殼，2垂直腔面發(fā)射激光器，3雙凹透鏡，4平凸透鏡，5窗口鏡片，6面發(fā)射激光器的出光方向，7面發(fā)射激光器的結(jié)平面，8多孔列陣結(jié)構(gòu)。

【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種光場均勻無條紋和散斑的激光夜視光源系統(tǒng)，其包括:
[0023]垂直腔面發(fā)射半導體激光器2，其出光方向與激光器結(jié)平面垂直，為多單元陣列激光器，由多個單孔激光器緊密排布構(gòu)成。其發(fā)射的激光光束其截面為圓形，形成的遠場光斑均勻無散斑。
[0024]擴束準直透鏡組，由雙凹透鏡3和平凸透鏡4組成。雙凹透鏡用于對激光器2發(fā)出的激光進行擴束，平凸透鏡用于對擴束后的激光進行準直。
[0025]窗口鏡片5，擴束準直透鏡組和窗口鏡片均鍍有增透膜，透過率大于95%。
[0026]激光器安裝在散熱密閉的外殼底座I上，與底座接觸緊密，保證熱量及時散出。擴束準直透鏡組與窗口鏡片安裝在一個鏡筒中，并與半導體激光器芯片同軸安裝。雙凹透鏡在前，并且位置固定。平凸透鏡在后，可以在鏡筒中前后移動。窗口鏡片安裝在光路的最后，起密閉保護作用。通過調(diào)整平凸透鏡的位置，可以改變激光器出射光束的發(fā)散角，調(diào)整光場的大小。
[0027]圖2示出了本發(fā)明中垂直腔面半導體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述垂直腔面半導體激光器包括:
[0028]多單元陣列激光器8，其由多個單孔激光器緊密排布構(gòu)成；
[0029]面發(fā)射激光器的結(jié)平面7，其與出光方向6垂直，陣列激光器8的出光孔在其上部緊密排列。每個出光孔可以發(fā)出截面為圓形的光束，許多密排的光束相互疊加，使激光器最后發(fā)射的激光光束其橫截面為圓形，形成的遠場光斑均勻，無條紋和無散斑；
[0030]圖3示出了本發(fā)明中激光出射的光路示意圖。激光器直接發(fā)出的是具有一定發(fā)散角的光束，經(jīng)過透鏡組后，可改變其發(fā)散角的大小，出射光束從大的發(fā)散角到近似平行連續(xù)可調(diào)。
[0031]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光夜視光源系統(tǒng)，其包括:半導體激光器、與半導體激光器同軸放置的擴束準直透鏡組以及窗口鏡片；其中，所述半導體激光器為垂直腔面發(fā)射激光器，所述半導體激光器、擴束準直透鏡組和窗口鏡片依次安裝在散熱密封的殼體中。
2.如權(quán)利要求1所述的激光夜視光源，其特征在于，所述半導體激光器的出光方向與激光器結(jié)平面垂直。
3.如權(quán)利要求2所述的激光夜視光源，其特征在于，所述垂直腔面發(fā)射激光器為多單元列陣激光器，由多個單孔激光器緊密排布構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的激光夜視光源，其特征在于，所述的垂直腔面發(fā)射激光器發(fā)射的激光光束其截面為圓形，形成的遠場光斑均勻，無條紋和散斑。
5.如權(quán)利要求1所述的激光夜視光源，其特征在于，所述的擴束準直透鏡組包括一雙凹透鏡和一平凸透鏡，所述雙凹透鏡用于擴束，所述平凸透鏡用于準直。
6.如權(quán)利要求5所述的激光夜視光源，其特征在于，所述雙凹透鏡位置固定，平凸透鏡位置可調(diào)；通過調(diào)整平凸透鏡位置，可以改變光源出射光場的大小。
7.如權(quán)利要求1所述的激光夜視光源，其特征在于，所述的擴束準直透鏡組和窗口鏡片均鍍有增透膜，透過率大于95%。
【文檔編號】G02B27/09GK104362511SQ201410670585
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】劉運濤, 韋欣, 宋國峰 申請人:中國科學院半導體研究所