分案說(shuō)明

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年5月7日，申請(qǐng)?zhí)枮?00980116402.5，題為“高亮度二極管輸出方法和裝置”的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

光學(xué)系統(tǒng)及其組件可用于保持激光發(fā)射條(laseremitterbar)輸出光束的亮度。一些實(shí)施例可用于高效耦合激光發(fā)射條輸出光束或其他合適的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

對(duì)于需要光能或者在一些情況下需要激光能量的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，使用固態(tài)光源是有利的，例如使用市面上常見(jiàn)性能可靠并且成本相對(duì)合算可用的激光二極管作為激光能量源。這種裝置可以包括設(shè)置在單個(gè)激光條中的多個(gè)激光發(fā)射器，其在同一方向上同時(shí)發(fā)射激光。此外，可以將多個(gè)固態(tài)或激光發(fā)射條設(shè)置成多層結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生更高的功率水平。

激光二極管條通常用于通信技術(shù)設(shè)備、醫(yī)療應(yīng)用或其他應(yīng)用例如軍事應(yīng)用，其中希望通過(guò)它將單個(gè)固態(tài)發(fā)射條或多層結(jié)構(gòu)中的多個(gè)發(fā)射條中的所有發(fā)射器的輸出耦合到單個(gè)光纖或其他光導(dǎo)管中。典型地，這種固態(tài)發(fā)射條的發(fā)射器在工作期間產(chǎn)生大量熱量，因而被彼此間隔設(shè)置以實(shí)現(xiàn)充分冷卻而不需要復(fù)雜和昂貴的冷卻系統(tǒng)。這種間隔改善了該發(fā)射條的冷卻效果，但是卻導(dǎo)致難以耦合來(lái)自多個(gè)發(fā)射器的輸出光束。這些輸出光束的耦合需要大量昂貴的光學(xué)組件以及一個(gè)用于安裝這些光學(xué)組件的較大區(qū)域。

此外，對(duì)于一些應(yīng)用，可以使用光束重整元件(beamreformattingoptics)以進(jìn)一步增強(qiáng)該發(fā)射器輸出的耦合到預(yù)期的裝置中。然而，這種光束重整元件會(huì)使得該耦合過(guò)程更為復(fù)雜，并且由于在一個(gè)或多個(gè)激光發(fā)射條的各個(gè)發(fā)射器的輸出光束之間產(chǎn)生間隙而降低了該發(fā)射條的整體輸出亮度。導(dǎo)致這種情況發(fā)生的一個(gè)原因是，對(duì)于一些光束重整元件來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)該光束重整元件的小光束(beamletts)尺寸必須顯著小于激光源發(fā)射條等的中心之間的間隔。因此，在下游的光學(xué)組件中就會(huì)發(fā)生亮度損失。

需要一種方法和設(shè)備，用于在激光發(fā)射條的多個(gè)發(fā)射器的輸出被重整后保持該輸出的亮度和功率。還需要一種方法和設(shè)備，用于耦合使用更少光學(xué)元件或組件的激光發(fā)射器的重整后輸出光束。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

光學(xué)系統(tǒng)的一些實(shí)施方案包括：激光發(fā)射條，具有在一輸出軸上的輸出；亮度增強(qiáng)元件，其可操作地耦合到該激光發(fā)射條的輸出；和快軸準(zhǔn)直器，其設(shè)置在該激光發(fā)射條和亮度增強(qiáng)元件之間，并且可操作地耦合到該激光發(fā)射條的輸出。該光學(xué)系統(tǒng)還可以包括光束重整元件，其被配置成分別旋轉(zhuǎn)該激光發(fā)射條的發(fā)射器的輸出光束，被設(shè)置在該亮度增強(qiáng)元件和激光發(fā)射條之間，并且耦合到該激光發(fā)射條的輸出。

亮度增強(qiáng)元件的一些實(shí)施方案包括多面望遠(yuǎn)鏡(facetedtelescope)結(jié)構(gòu)，其具有輸入面和輸出面，輸入面具有多個(gè)相鄰的小輸入面，輸出面具有分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)小輸入面的多個(gè)相鄰的小輸出面。該輸入和輸出面可以基本上互相平行，并且可以被配置成充分折射通過(guò)該光學(xué)元件的平行輸入光束，從而使其互相平行地從小輸出面射出，并且相互之間具有比該平行輸入光束的間隔更近的間隔。

光學(xué)系統(tǒng)的一些實(shí)施方案包括：第一激光發(fā)射條，具有在第一輸出軸上的第一輸出；第二激光發(fā)射條，具有在第二輸出軸上的第二輸出，該第二輸出軸的方向被設(shè)置成基本上垂直于該第一輸出軸；以及亮度增強(qiáng)元件，其可操作地耦合到該第一輸出和第二輸出，其被配置成將該第二輸出重定向?yàn)榕c該第一輸出的傳播方向基本平行的傳播方向，并且使該第一輸出和第二輸出交錯(cuò)。該光學(xué)系統(tǒng)還可以包括：第一快軸準(zhǔn)直器，其設(shè)置在該第一激光發(fā)射條和亮度增強(qiáng)元件之間，并且可操作地耦合到該第一激光發(fā)射條的第一輸出；以及第二快軸準(zhǔn)直器，其設(shè)置在該第二激光發(fā)射條和亮度增強(qiáng)元件之間，并且可操作地耦合到該第二激光發(fā)射條的第二輸出。該光學(xué)系統(tǒng)還可以包括：第一光束重整元件，其被設(shè)置在該第一激光發(fā)射條和亮度增強(qiáng)元件之間，并且可操作地耦合到該第一激光發(fā)射條的第一輸出；以及第二光束重整元件，其被設(shè)置在該第一激光發(fā)射條和亮度增強(qiáng)元件之間，并且可操作地耦合到該第二激光發(fā)射條的第二輸出。對(duì)于一些這種實(shí)施例來(lái)說(shuō)，該亮度增強(qiáng)元件包括周期交錯(cuò)器，其具有包括交替布置的光學(xué)透射部分和光學(xué)反射部分的輸出面。對(duì)于這種實(shí)施例，該第一激光發(fā)射條的第一輸出的每個(gè)光束可以被定向到光學(xué)透射部分，該第二激光發(fā)射條的第二輸出的每個(gè)光束在與第一輸出方向基本平行的方向上被反射部分反射。

集成光學(xué)透鏡的一些實(shí)施方案包括透鏡主體，其具有第一表面和第二表面，該兩個(gè)表面被一起配置成都對(duì)激光發(fā)射條的輸出聚焦，并且使得激光發(fā)射條的輸出基本準(zhǔn)直在慢軸方向上。對(duì)于一些這種實(shí)施例，該第一表面包括被配置成聚焦激光發(fā)射條的輸出的非球面透鏡，該第二表面包括被配置成使得激光發(fā)射條的輸出基本準(zhǔn)直在慢軸方向上的非柱面(acylindrical)透鏡。

光學(xué)系統(tǒng)的一些實(shí)施方案包括：激光發(fā)射條，具有在一輸出軸上的輸出；快軸準(zhǔn)直器，其可操作地耦合到該激光發(fā)射條的輸出；和集成光學(xué)透鏡，其包括透鏡主體，該透鏡主體具有第一表面和第二表面，該兩個(gè)表面被一起配置成都對(duì)激光發(fā)射條的輸出聚焦，并且使得激光發(fā)射條的輸出基本準(zhǔn)直在慢軸方向上。對(duì)于一些這種實(shí)施例，該集成光學(xué)透鏡的第一表面包括被配置成聚焦激光發(fā)射條的輸出的非球面透鏡，該集成光學(xué)透鏡的第二表面包括被配置成使得激光發(fā)射條的輸出基本準(zhǔn)直在慢軸方向上的非柱面透鏡。

一種處理至少一個(gè)激光發(fā)射條的輸出的方法的一些實(shí)施方案包括：從多個(gè)激光發(fā)射器發(fā)射多個(gè)基本平行的小光束，將該小光束基本準(zhǔn)直在快軸方向上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)每個(gè)小光束來(lái)重整該小光束，以及使該小光束穿過(guò)亮度增強(qiáng)元件以增強(qiáng)該小光束的亮度。一些這種實(shí)施例還可以包括將該小光束基本準(zhǔn)直在慢軸方向上。

通過(guò)以下詳細(xì)說(shuō)明并結(jié)合示意性的附圖，這些實(shí)施方案的特征將變得更加明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是激光發(fā)射條的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。

圖2是激光發(fā)射條多層陣列的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。

圖3示出了圖2的激光發(fā)射條多層陣列的發(fā)射陣列。

圖4a示出了光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的正視圖。

圖4b示出了圖4a的光學(xué)系統(tǒng)的頂視圖。

圖4c是圖4a和4b的激光發(fā)射條的發(fā)射器的光束在快軸準(zhǔn)直器和光束重整元件之間的截面圖。

圖4d是圖4a和4b的激光發(fā)射條的發(fā)射器的光束在光束重整元件和亮度增強(qiáng)元件之間的截面圖。

圖4e是圖4a和4b中的亮度增強(qiáng)元件的光束輸出的截面圖。

圖5示出了重整元件的一個(gè)實(shí)施例。

圖6示出了光束重整元件的一個(gè)實(shí)施例。

圖7a示出了亮度增強(qiáng)元件的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。

圖7b示出了圖7a的亮度增強(qiáng)元件的側(cè)視圖。

圖8a示出了亮度增強(qiáng)元件的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。

圖8b示出了圖8a的亮度增強(qiáng)元件的側(cè)視圖。

圖9a示出了集成亮度增強(qiáng)組件和慢軸準(zhǔn)直器的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。

圖9b示出了圖9a的集成亮度增強(qiáng)組件和慢軸準(zhǔn)直器的實(shí)施例的側(cè)視圖。

圖10a示出了亮度增強(qiáng)元件的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。

圖10b示出了圖10a的亮度增強(qiáng)元件的側(cè)視圖。

圖11a示出了亮度增強(qiáng)元件的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。

圖11b示出了圖11a的亮度增強(qiáng)元件的側(cè)視圖。

圖12是具有兩個(gè)激光發(fā)射條和一個(gè)亮度增強(qiáng)元件的光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。

圖13a是交錯(cuò)亮度增強(qiáng)元件的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。

圖13b是圖13a的交錯(cuò)亮度增強(qiáng)元件實(shí)施例的頂視圖。

圖13c是圖13a的交錯(cuò)亮度增強(qiáng)元件實(shí)施例的頂視圖，其中示出了第一和第二發(fā)射條的發(fā)射器輸出穿過(guò)該交錯(cuò)亮度增強(qiáng)元件的光學(xué)路徑。

圖13d示出了單個(gè)發(fā)射器輸出穿過(guò)圖13c的交錯(cuò)亮度增強(qiáng)元件的光學(xué)路徑以及所產(chǎn)生的該光學(xué)路徑的偏移。

圖14a是交錯(cuò)亮度增強(qiáng)元件的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。

圖14b是圖14a的交錯(cuò)亮度增強(qiáng)元件去除一個(gè)棱鏡元件后的透視圖，其中示出了另一個(gè)棱鏡元件的交錯(cuò)面的一個(gè)實(shí)施例。

圖14c是圖14a的交錯(cuò)亮度增強(qiáng)元件實(shí)施例的頂視圖，其中示出了第一和第二發(fā)射條的發(fā)射器輸出的光學(xué)路徑。

圖15a是集成光學(xué)透鏡的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。

圖15b是圖15a的集成光學(xué)透鏡實(shí)施例的側(cè)視圖。

圖16a是集成光學(xué)透鏡的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。

圖16b是圖16a的集成光學(xué)透鏡實(shí)施例的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

這里討論的實(shí)施例涉及用于處理發(fā)射器的輸出的方法和裝置，發(fā)射器例如是設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器的激光發(fā)射條或芯片。這里討論的實(shí)施例還涉及用于將激光發(fā)射條的輸出耦合到光導(dǎo)管例如光纖的方法和裝置。這種發(fā)射條或芯片可以被安裝或通過(guò)各種方法結(jié)合到光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例中。對(duì)于這種光學(xué)組件，正確對(duì)準(zhǔn)該芯片的輸出陣列是很重要的，并且要方便精確地進(jìn)行這種對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)最終得到的結(jié)構(gòu)還要高效地散發(fā)掉芯片所產(chǎn)生的熱量。對(duì)于一些實(shí)施例，希望盡量減少光學(xué)系統(tǒng)中所使用的光學(xué)部件數(shù)量以節(jié)省光學(xué)系統(tǒng)的空間和成本。

圖1示出了具有輸出面14的激光發(fā)射條12，其包括總共5個(gè)發(fā)射器16，該發(fā)射器16具有基本上互相平行的光軸。雖然這里所述的實(shí)施例通常涉及使用單個(gè)發(fā)射條，但是圖2和圖3也示出了一些實(shí)施例可以使用具有4個(gè)發(fā)射條12的多層陣列10。每個(gè)激光發(fā)射條12都具有輸出面14，其包括設(shè)置成彼此相鄰的總共5個(gè)發(fā)射器16。每個(gè)發(fā)射條12的發(fā)射器16被沿著發(fā)射器16的慢軸方向基本上設(shè)置在一條直線上，如箭頭18所示。該發(fā)射器16的快軸方向垂直于慢軸方向18，由箭頭20表示。發(fā)射器16被定位或配置成以沿著發(fā)射軸22傳播的輸出光束發(fā)射光能，該發(fā)射軸22同時(shí)垂直于慢軸方向18和快軸方向20。該分層陣列的發(fā)射器16的發(fā)射軸22可以基本上彼此平行。

激光發(fā)射條12沿著發(fā)射器16的快軸方向20層疊，并且可以以周期性、規(guī)則分布的方式層疊。在圖2的實(shí)施例中，底部激光發(fā)射條12的發(fā)射器與相鄰激光發(fā)射條的發(fā)射器以箭頭24所示的距離垂直分隔，該距離被稱為該分層陣列10的節(jié)距。對(duì)于一些分層陣列實(shí)施例10，箭頭24所示的節(jié)距可以是大約1mm到大約3mm，特別地可以是大約1.5mm到大約2.0mm。這種激光發(fā)射條12和發(fā)射器16的分層陣列10可以允許在一些實(shí)施例的緊湊裝置中產(chǎn)生大量的光能或功率。

激光發(fā)射條實(shí)施例12可以具有任意適當(dāng)數(shù)量的發(fā)射器16，例如大約1個(gè)發(fā)射器到大約100個(gè)發(fā)射器，更特別地是大約3個(gè)發(fā)射器到大約12個(gè)發(fā)射器。對(duì)于一些實(shí)施例，每個(gè)具有大約5個(gè)發(fā)射器16的激光發(fā)射條12可以具有大約5瓦(w)到大約90w的輸出功率，更特別地為大約15w到大約70w，更特別地為大約20w到大約30w。發(fā)射器16可以包括激光二極管，例如邊發(fā)射激光二極管，垂直腔面發(fā)射激光器(vcsel)等等。用于激光發(fā)射條12的發(fā)射器16的材料可以包括半導(dǎo)體材料例如gaas、inp或其他任何合適的激光增益介質(zhì)。

一般地，發(fā)射器16的激光二極管實(shí)施例的發(fā)射孔形狀是矩形，該發(fā)射器16的長(zhǎng)邊尺寸典型地為幾十或幾百微米，短邊尺寸典型地為1到幾微米。從發(fā)射器16射出的射線沿著短發(fā)射器16方向以逐漸增大的發(fā)散角發(fā)散。發(fā)散角在長(zhǎng)發(fā)射器16方向上較小。發(fā)射器16的一些實(shí)施例可以具有大約30微米到大約300微米的物理寬度，更特別地為大約50微米到大約200微米，該發(fā)射器可以具有大約1微米到大約3微米的高度。一些發(fā)射器的實(shí)施例可以具有大約0.5mm到大約10mm的諧振腔長(zhǎng)度，更特別地為大約1mm到大約7mm，更特別地為大約3mm到大約6mm。這種發(fā)射器實(shí)施例16在慢軸方向18上可以具有大約2度到大約14度的光能輸出發(fā)散，更特別地為大約4度到大約12度，在快軸方向20上可以具有大約30度到大約75度的光能輸出發(fā)散。

激光二極管條12的一些實(shí)施例的發(fā)射器16可以發(fā)射波長(zhǎng)為大約700nm到大約1500nm的光能，更特別地為大約800nm到大約1000nm。發(fā)射器16可以發(fā)射重心波長(zhǎng)或峰值波長(zhǎng)為大約300nm到大約2000nm的光，更特別地為大約600nm到大約1000nm，包括穿過(guò)近紅外光譜的波長(zhǎng)。發(fā)射器的一些有用的特定實(shí)施例可以發(fā)出峰值波長(zhǎng)為大約350nm到大約550nm、600nm到大約1350nm或者大約1450nm到大約2000nm的光。這種激光二極管條可以在脈沖模式或連續(xù)波模式下工作。通常，未被控制波長(zhǎng)(例如通過(guò)根據(jù)容積指數(shù)光柵(volumeindexgrating)等來(lái)提供波長(zhǎng)相關(guān)的反饋以控制波長(zhǎng))的單個(gè)發(fā)射器16的輸出光譜帶可以是大約0.5nm到大約2.0nm或更多。由于峰值發(fā)射波長(zhǎng)的變化以及每個(gè)單個(gè)發(fā)射器的光譜帶，對(duì)于一些實(shí)施例，該激光發(fā)射條12的全部帶寬可以是大約2nm到大約5nm。分層陣列10包括4個(gè)激光發(fā)射條12，然而分層陣列10的其他實(shí)施例可以具有任意適當(dāng)數(shù)量的激光發(fā)射條12。一些分層陣列實(shí)施例10可以具有大約2個(gè)激光發(fā)射條12到大約30個(gè)激光發(fā)射條12，更特別地為大約2個(gè)激光發(fā)射條12到大約10個(gè)激光發(fā)射條12。

參照?qǐng)D3，其中示出了具有快軸準(zhǔn)直器26的分層陣列10，該快軸準(zhǔn)直器26采用設(shè)置在該分層陣列10的發(fā)射器16上方的柱面透鏡陣列的形式，并且被配置成基本上將每個(gè)激光發(fā)射條12的發(fā)射器16的輸出光束準(zhǔn)直在快軸方向20上。雖然圖3所示的實(shí)施例示出了直接固定到發(fā)射條12上的快軸準(zhǔn)直器，但是也可以將快軸準(zhǔn)直器26與該一個(gè)或多個(gè)發(fā)射條12以固定的關(guān)系分離安裝并獲得相同的準(zhǔn)直效果，這將在下面更具體地討論?？燧S準(zhǔn)直器26可以對(duì)于每個(gè)激光發(fā)射條12包括一個(gè)柱面透鏡，或者一個(gè)或多個(gè)單透鏡陣列以及其他任何合適的結(jié)構(gòu)。這種對(duì)于發(fā)射器輸出的快軸準(zhǔn)直產(chǎn)生了如圖所示的輸出陣列28，其中每個(gè)激光發(fā)射條12的每個(gè)發(fā)射器16的光能輸出30被基本上沿著發(fā)射器16的快軸20準(zhǔn)直，但是繼續(xù)沿著發(fā)射器16的慢軸18發(fā)散。每個(gè)激光發(fā)射條12的光能輸出30可以具有橫向于該傳播方向的基本為矩形的截面，并且相互平行以產(chǎn)生如圖所示的輸出陣列28。上面針對(duì)圖3所示的分層陣列的快軸準(zhǔn)直器26所討論的結(jié)構(gòu)還可被用于單個(gè)發(fā)射條12。

如上所述，需要一種適于在激光發(fā)射條的多個(gè)發(fā)射器的輸出被重整以后保持該輸出的亮度和功率的方法和裝置。還需要一種適于使用更少光學(xué)元件或組件來(lái)耦合激光發(fā)射條的重整后的輸出光束的方法和裝置。圖4a和4b示出了一種光學(xué)系統(tǒng)30，包括具有5個(gè)發(fā)射器16的激光發(fā)射條12，其可以在被激活時(shí)發(fā)射輸出并且具有上述如圖2所示的輸出軸。亮度增強(qiáng)元件32基本上與激光發(fā)射條12的輸出軸對(duì)準(zhǔn)，并且被定位和定向?yàn)樵谠摷す獍l(fā)射條的輸出經(jīng)過(guò)快軸準(zhǔn)直器34后可操作地耦合到該發(fā)射器輸出，該快軸準(zhǔn)直器34被設(shè)置在該發(fā)射條12附近并且可操作地耦合到其輸出光束。該快軸準(zhǔn)直器34還可以被設(shè)置在激光發(fā)射條12與亮度增強(qiáng)元件32之間。該快軸準(zhǔn)直器用于使得發(fā)射器16的發(fā)射器輸出光束基本準(zhǔn)直在快軸方向上。光束重整元件36被配置成繞著每個(gè)發(fā)射器光束的縱軸單獨(dú)旋轉(zhuǎn)該激光發(fā)射條12的發(fā)射器的輸出光束，其被設(shè)置在亮度增強(qiáng)元件32和激光發(fā)射條之間。對(duì)于一些實(shí)施例，該光束重整元件36可以被設(shè)置在快軸準(zhǔn)直器34和亮度增強(qiáng)元件32之間，如圖4a和4b所示。該光束重整元件36還可以被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯伛詈系皆摷す獍l(fā)射條12穿過(guò)快軸準(zhǔn)直器34的輸出。

亮度增強(qiáng)元件32一般被配置成保持光學(xué)系統(tǒng)的亮度或使其減少最小。這樣，如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)亮度增強(qiáng)或其他類似的詞語(yǔ)一般是指維持這里所討論的光學(xué)系統(tǒng)和方法的亮度或者使其亮度減少最小?？梢岳斫?，這里所述的裝置和方法實(shí)施例不會(huì)增加該亮度水平。

光學(xué)系統(tǒng)30還包括慢軸準(zhǔn)直器38，其被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯伛詈系綇牧炼仍鰪?qiáng)元件32發(fā)射的該激光發(fā)射條12的輸出。該慢軸準(zhǔn)直器38可以被配置成使得該激光發(fā)射條的輸出基本準(zhǔn)直在慢軸方向上。該慢軸準(zhǔn)直器38可以被設(shè)置在亮度增強(qiáng)元件32和聚焦元件40之間。該可選的聚焦元件40可以被設(shè)置在該慢軸準(zhǔn)直器38之后，并且可以被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯伛詈系綇穆S準(zhǔn)直器38發(fā)射出的該激光發(fā)射條的輸出。該聚焦元件40可以被配置成將慢軸準(zhǔn)直器38的輸出聚焦到光導(dǎo)管41例如光纖等中。

慢軸準(zhǔn)直器38、聚焦元件40和快軸準(zhǔn)直器34的實(shí)施例可以具有一種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，例如由任何一種或多種合適的光學(xué)材料例如玻璃、石英、硅石制成的柱面透鏡、球面透鏡、非球面透鏡等。對(duì)于一些實(shí)施例，快軸準(zhǔn)直器34可以具有基本上與激光發(fā)射條12的寬度相同或更大的寬度。

在操作中，激光發(fā)射條12被激活以使得該激光發(fā)射條12的每個(gè)發(fā)射器16發(fā)射輸出光束，該輸出光束具有與該激光發(fā)射條12的其他發(fā)射器16的輸出光束基本平行的光軸。然后該輸出光束穿過(guò)快軸準(zhǔn)直器34，其使得每個(gè)輸出光束基本準(zhǔn)直在快軸方向上。圖4c示出了從該快軸準(zhǔn)直器34發(fā)射的輸出光束的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，其中示出了5個(gè)輸出光束中的每個(gè)都具有被準(zhǔn)直在由箭頭20表示的快軸方向上的基本水平方向，并且仍然在箭頭18表示的慢軸方向上發(fā)散。在經(jīng)過(guò)快軸準(zhǔn)直器34后，該輸出光束再經(jīng)過(guò)光束重整元件36，該光束重整元件36可以將該輸出光束繞著每個(gè)輸出光束的縱軸旋轉(zhuǎn)大約85到大約95度，同時(shí)保持該輸出光束基本上互相平行。這個(gè)過(guò)程有效地轉(zhuǎn)換該輸出光束的快軸方位和慢軸方位，從而使得光束重整元件36與亮度增強(qiáng)元件32之間的輸出光束的截面圖呈現(xiàn)圖4d一些實(shí)施例中的光束截面。

由于輸出光束在快軸準(zhǔn)直器34和亮度增強(qiáng)元件32之間的慢軸方向上發(fā)散，所以圖4d中的光束截面具有延長(zhǎng)的慢軸部件。由于快軸準(zhǔn)直器34在該方位上的準(zhǔn)直，使得快軸方向上的光束截面相對(duì)于圖4c的光束截面保持相對(duì)恒定。如從該輸出光束的截面圖上可以看到的，由于該光束的窄輪廓(profile)，并且由于小光束截面和該光束重整元件自身固有的實(shí)際縫隙(de-factoapertures)，導(dǎo)致在快軸方向上的相鄰光束之間存在顯著的間隙。特別地，在快軸準(zhǔn)直器34后的小光束截面的整體形狀典型地為矩形，而許多光束重整元件36以反射或折射方式工作，其通常包括在該矩形形狀的主平面的大約45度方位上的實(shí)際縫隙。一些重整元件36以其他方式工作(例如南安普敦多鏡southamptonmulti-mirror)，由于制造工藝(涂層過(guò)渡，用于折射元件的形狀過(guò)渡等)導(dǎo)致其仍然存在間隙。這些間隙可以通過(guò)各種亮度增強(qiáng)元件實(shí)施例32來(lái)解決。

然后具有圖4d所示截面輪廓的輸出光束經(jīng)過(guò)亮度增強(qiáng)元件32，其在快軸方向20上分別擴(kuò)展每個(gè)輸出光束，同時(shí)保持該光束相互平行，避免產(chǎn)生任何不必要的發(fā)散。一些合適的亮度增強(qiáng)元件包括下面所述的望遠(yuǎn)鏡透鏡陣列。對(duì)于一些實(shí)施例，這種陣列的望遠(yuǎn)鏡透鏡元件可以具有與激光發(fā)射條12的節(jié)距相同或相似的節(jié)距。這種望遠(yuǎn)鏡透鏡陣列以及其他光學(xué)元件可以在快軸方向20上擴(kuò)展該輸出光束，以使得該經(jīng)過(guò)亮度增強(qiáng)元件的輸出光束截面呈現(xiàn)圖4e中的截面圖。在圖4e中，每個(gè)輸出光束已經(jīng)被亮度增強(qiáng)元件32處理而在快軸方向上擴(kuò)展，從而使得該輸出光束現(xiàn)在在快軸方向上彼此相鄰或交疊。該輸出光束陣列現(xiàn)在看起來(lái)更像是單個(gè)較大的輸出光束，然后該輸出光束陣列經(jīng)過(guò)慢軸準(zhǔn)直元件例如慢軸準(zhǔn)直器38，然后被聚焦到光導(dǎo)管41中，該光導(dǎo)管41可以是任意適當(dāng)尺寸和結(jié)構(gòu)的光纖。

對(duì)于一些實(shí)施例，該光束重整元件36可以包括一個(gè)光學(xué)元件，用于旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射條12的發(fā)射器16輸出的每個(gè)單獨(dú)的小光束，如上所述。圖5示出了折射光束重整元件42的一個(gè)實(shí)施例，其包括相對(duì)成對(duì)設(shè)置并且對(duì)角定向的柱面透鏡44的陣列。每個(gè)光束重整元件42的相對(duì)透鏡對(duì)可以具有基本上與該系統(tǒng)的激光發(fā)射條12的發(fā)射器16的橫向間隔或節(jié)距相同的橫向間隔或節(jié)距。每個(gè)相對(duì)的柱面透鏡對(duì)的透鏡還可以被設(shè)置成相互成大約90度角，如圖5所示。該折射光束重整元件42可以由任何適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)材料例如玻璃、石英、硅石等制成。對(duì)于一些實(shí)施例，該光束重整元件36包括折射偏移柱面透鏡陣列，用于對(duì)發(fā)射條12的每個(gè)發(fā)射器元件16的每個(gè)輸出進(jìn)行90度光束旋轉(zhuǎn)。

這種折射偏移柱面透鏡陣列的一些實(shí)施例可以包括對(duì)角定向的柱面透鏡元件，其被對(duì)稱設(shè)置在由折射體例如玻璃或硅石制成的透射模塊或基板的相對(duì)的平行表面上。該透射模塊的尺寸可以被設(shè)置成使得任意相對(duì)的、對(duì)稱的柱面透鏡元件對(duì)聚焦在該透射模塊主體內(nèi)的同一點(diǎn)或線上。這種結(jié)構(gòu)將使入射的輸出光束旋轉(zhuǎn)大約90度，從而反轉(zhuǎn)該輸出光束的快軸和慢軸。各個(gè)輸出光束16的旋轉(zhuǎn)將有利于使得該快軸和慢軸之間的光束產(chǎn)物(product)和光束輪廓對(duì)稱，并且有助于隨后在保持亮度的同時(shí)聚焦或聚集該輸出光束。該光束重整元件的柱面透鏡元件的傾斜或角度方位可以被設(shè)置成大約40度到大約50度的角，如圖5中的箭頭43所示。用于90度光束旋轉(zhuǎn)的折射偏移柱面透鏡陣列的實(shí)施例例如光束重整元件42可以包括limogmbh，bookenburgeweg4-8，dortmund，germany生產(chǎn)的產(chǎn)品。

圖6示出了基于反射或鏡子的光束重整元件50的一個(gè)實(shí)施例，其還用于將激光發(fā)射條12的發(fā)射器16的每個(gè)小光束繞著每個(gè)小光束的縱軸旋轉(zhuǎn)。該反射光束重整元件50包括設(shè)置成與入射小光束的光路54成45度角的多個(gè)鏡子對(duì)52，其生成兩次連續(xù)反射，從而使得每個(gè)小光束分別繞著該輸出光束的縱軸和相對(duì)于相鄰的平行傳播的小光束旋轉(zhuǎn)，如箭頭56所示。該鏡子52可以由高強(qiáng)度穩(wěn)定材料制成，可以包括任何合適的高反射涂層或材料以增強(qiáng)該表面的反射。繞著該小光束軸的旋轉(zhuǎn)量可以變化，但是一些實(shí)施例可以在相同方向上以基本相同的量旋轉(zhuǎn)每個(gè)小光束，例如旋轉(zhuǎn)大約80度到大約100度，更特別地為大約85度到大約95度。

用于圖4a和4b的系統(tǒng)的亮度增強(qiáng)元件32可以包括多種結(jié)構(gòu)，用于保持激光發(fā)射條的發(fā)射器的輸出亮度。亮度增強(qiáng)元件32的一些實(shí)施例可以用于填充激光發(fā)射條的發(fā)射器的輸出的各個(gè)小光束之間的間隙，特別是在如上所述該輸出被光束重整元件重整之后。亮度增強(qiáng)元件32的一些實(shí)施例用于擴(kuò)展發(fā)射器的小光束以填充相鄰小光束之間的間隙，并且還可以用于改善準(zhǔn)直或降低每個(gè)小光束的發(fā)散性。亮度增強(qiáng)元件32的一些實(shí)施例可以包括望遠(yuǎn)鏡實(shí)施例或光學(xué)元件。亮度增強(qiáng)元件的一些望遠(yuǎn)鏡元件實(shí)施例可以包括柱面望遠(yuǎn)鏡陣列，其具有用于激光發(fā)射條12的至少每個(gè)發(fā)射器16的相對(duì)對(duì)齊的平行柱面透鏡對(duì)，可被該亮度增強(qiáng)元件32使用。亮度增強(qiáng)元件32的一些實(shí)施例可以包括具有若干對(duì)表面的多面望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)，包括具有多個(gè)連續(xù)小表面的輸入面，和具有多個(gè)被設(shè)置成比第一表面的小表面更靠近的對(duì)應(yīng)的連續(xù)小表面的輸出面。

圖7a和7b示出了亮度增強(qiáng)元件60，其包括keplerian型柱面望遠(yuǎn)鏡陣列，具有多個(gè)相對(duì)對(duì)齊的平行柱面透鏡對(duì)62，被設(shè)置成具有與每個(gè)相鄰的相對(duì)對(duì)齊的平行柱面透鏡對(duì)平行且相鄰。所示用于該實(shí)施例的相對(duì)對(duì)齊的平行柱面透鏡對(duì)的每個(gè)柱面透鏡是柱面凸透鏡。該柱面透鏡被設(shè)置為使得該凸面部分向著遠(yuǎn)離光學(xué)元件主體64的方向以形成該元件的外表面。每個(gè)相對(duì)透鏡對(duì)的輸入透鏡和輸出透鏡的焦距和相對(duì)間隔可以被配置成產(chǎn)生預(yù)定量的擴(kuò)展或功率，同時(shí)保持每個(gè)輸出光束基本上相互平行而不會(huì)導(dǎo)致該光束發(fā)散。

如圖7a中的箭頭66所示，通過(guò)利用輸入面的輸入凸透鏡將來(lái)自激光發(fā)射條12的入射小光束會(huì)聚到焦點(diǎn)上，以使得該小光束在快軸方向20上橫向擴(kuò)展。然后該輸入光束在該光學(xué)元件內(nèi)經(jīng)過(guò)該焦點(diǎn)后重新擴(kuò)展，直到該光束被對(duì)應(yīng)的輸出凸透鏡準(zhǔn)直。該擴(kuò)展還可以減少該光束的發(fā)散和改善準(zhǔn)直，從而增強(qiáng)對(duì)亮度的保持。光學(xué)元件60不會(huì)對(duì)慢軸方向上的發(fā)散產(chǎn)生任何能夠觀察到的影響。該元件每一側(cè)的透鏡基本上互相平行，并且可以具有與其所耦合的激光發(fā)射條12實(shí)施例的各個(gè)發(fā)射器16的節(jié)距基本相同的間隔或節(jié)距。對(duì)于一些實(shí)施例，該透鏡62的節(jié)距可以是大約0.3mm到大約1.5mm，更特別地為大約0.4mm到大約1.2mm。光學(xué)元件60可以由任何合適的光學(xué)材料例如玻璃、石英、硅石等制成。該光學(xué)元件60的透鏡62的外表面可以包括任何合適的抗反射涂層或材料以增強(qiáng)光能從該元件的透射性。對(duì)于一些實(shí)施例，該光學(xué)元件60的望遠(yuǎn)鏡元件的功率可以是大約1.2功率到大約2.4功率，更特別地為大約1.4功率到大約1.7功率。

圖8a和8b示出了亮度增強(qiáng)元件70的一個(gè)實(shí)施例，其包括與上述圖7a和7b所示實(shí)施例的keplerian陣列在某些方面相似的galilean型柱面望遠(yuǎn)鏡陣列。如圖8a和8b所示，光學(xué)元件70輸入側(cè)上的柱面透鏡72是凹面的，與圖7a和7b所示光學(xué)元件60上的輸入透鏡陣列中的凸透鏡相反。并且，每個(gè)相對(duì)透鏡對(duì)的輸入透鏡和輸出透鏡的焦距和相對(duì)間隔可以被配置成產(chǎn)生預(yù)定量的擴(kuò)展或功率，同時(shí)保持每個(gè)輸出光束基本上互相平行而不使該光束發(fā)散。在一些情況下，該增強(qiáng)元件70的材料、尺寸和特征也可以與圖7a和7b的實(shí)施例60相同。如圖8a所示，平行箭頭所示的輸入光束被輸入面的輸入凹透鏡折射。該輸入透鏡的折射使得該光束在光學(xué)元件70內(nèi)發(fā)散，如光學(xué)元件70內(nèi)的箭頭所示。然后該光束被輸出面上相應(yīng)的輸出透鏡重新準(zhǔn)直以使得該光束在快軸方向上擴(kuò)展，同時(shí)保持每個(gè)輸出光束的發(fā)散。光學(xué)元件70不會(huì)對(duì)慢軸方向上的發(fā)散產(chǎn)生任何能夠觀察到的影響。

圖9a和9b示出了亮度增強(qiáng)元件80的一個(gè)實(shí)施例，其具有一些與圖8a和8b的光學(xué)元件實(shí)施例70相同的特征、尺寸和材料。然而，圖9a和9b的亮度增強(qiáng)元件80包括疊加到其輸出面上的透鏡結(jié)構(gòu)，其被配置用作慢軸準(zhǔn)直器。該輸出面的慢軸準(zhǔn)直器透鏡可以被用于代替圖4a和4b所示分離的慢軸準(zhǔn)直器元件38。在這種實(shí)施例中，該亮度增強(qiáng)元件80將代替亮度增強(qiáng)元件32和慢軸準(zhǔn)直器38。如圖8a和8b所示，光學(xué)元件80的輸出面82包括疊加到相對(duì)對(duì)齊的柱面透鏡對(duì)的輸出透鏡84上的柱面透鏡結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，該對(duì)齊透鏡對(duì)的每個(gè)輸出透鏡被彎曲成透鏡結(jié)構(gòu)以便在慢軸方向上產(chǎn)生會(huì)聚。該輸出面82的透鏡的焦距可以被選擇成高效地將該系統(tǒng)的輸出光束準(zhǔn)直到預(yù)定水平。該輸出面82的柱面透鏡用于將激光發(fā)射條12的輸出基本準(zhǔn)直到慢軸方向上，同時(shí)如上參照光學(xué)元件實(shí)施例70所述，該相對(duì)對(duì)齊的平行柱面透鏡對(duì)通過(guò)在快軸方向上擴(kuò)展該光束以用于增強(qiáng)或保持該光束輸出的亮度。對(duì)于一些實(shí)施例，該用于慢軸準(zhǔn)直的輸出面的透鏡的焦距可以是大約5mm到大約50mm，更特別地為大約10mm到大約20mm。

圖10a和10b示出了具有多面望遠(yuǎn)鏡或平面平行板(planeparallelplate)結(jié)構(gòu)的亮度增強(qiáng)元件90。該元件90的多面結(jié)構(gòu)具有輸入面92和輸出面96，輸入面92具有多個(gè)相鄰的小輸入面94，輸出面96具有對(duì)應(yīng)于各個(gè)小輸入面94的多個(gè)相鄰的小輸出面98。該成對(duì)的小輸入面94和小輸出面98可以相互平行并且被配置成通過(guò)該元件90充分折射平行輸入光束，以使得該光束互相平行地射出該小輸出面，從而保持該輸入光束的發(fā)散。該輸出光束之間的間隔比如圖10a的箭頭100所示的平行輸入光束的間隔更近。該發(fā)射器16的相鄰輸出光束的更近間隔可以被用于保持該系統(tǒng)的亮度以實(shí)現(xiàn)更高效的耦合和其他應(yīng)用。對(duì)于一些實(shí)施例，小輸入面94所在的半徑和小輸出面所在的半徑可以被選擇成，通過(guò)與該光學(xué)元件90的材料和該成對(duì)小表面的間隔相結(jié)合而對(duì)于相鄰的輸出光束產(chǎn)生預(yù)定量的壓縮。對(duì)于一些實(shí)施例，該光學(xué)元件90可以被配置成將占空因子為大約40％到大約80％的入射光束橫向位移或壓縮為大約80％到大約100％的占空因子。這里所述的占空因子測(cè)量是指被照明區(qū)域在所有輸出光束的整個(gè)光束輪廓中所占的量。例如，圖4d所示光束輪廓的占空因子可以是大約30％，而圖4e所示光束輪廓或截面中的占空因子可以是大約90％。光學(xué)元件90不會(huì)對(duì)慢軸方向上的發(fā)散產(chǎn)生任何可觀察到的影響。

對(duì)于光學(xué)元件90的一些實(shí)施例，每個(gè)相應(yīng)的小表面對(duì)可以包括在該元件的輸入和輸出面上的一對(duì)對(duì)應(yīng)的柱面透鏡，如圖11a和11b的實(shí)施例110所示。該相對(duì)的成對(duì)的柱面透鏡116和118的輸入面112和輸出面114可以被彼此基本對(duì)齊，并且被配置成充分折射經(jīng)過(guò)該光學(xué)元件的平行輸入光束，從而使得該光束相互平行地射出該小輸出面并且具有比如圖11a的箭頭120所示的平行輸入光束的間隔更近的間隔。對(duì)于所示的實(shí)施例110，該輸出光束在快軸方向20上不會(huì)被擴(kuò)展或壓縮，如經(jīng)過(guò)該元件110的透鏡對(duì)的光束所示，其被配置成具有大約為1的功率。由于該成對(duì)柱面透鏡116和118的望遠(yuǎn)鏡效應(yīng)，該光束還可以被準(zhǔn)直或者具有比輸入光束減少的發(fā)散度。對(duì)于一些實(shí)施例，該輸入面的透鏡或小表面的節(jié)距或間隔可以是大約0.3mm到大約1.5mm，更特別地為大約0.4mm到大約1.2mm。該光學(xué)元件110可以由任意合適的光學(xué)材料制成，包括玻璃、石英、硅石等。該光學(xué)元件的透鏡的外表面可以包括任何合適的防反射涂層或材料以增強(qiáng)光能經(jīng)過(guò)該光學(xué)元件的透射率。雖然所示光學(xué)元件110的透鏡對(duì)具有大約為1的功率，但是該光學(xué)元件110的每個(gè)小表面的望遠(yuǎn)鏡透鏡對(duì)的功率可以具有大約0.5功率到大約1.5功率的功率。并且，對(duì)于一些實(shí)施例，輸入透鏡116所在的半徑和輸出透鏡118所在的半徑可以被選擇成，通過(guò)與該光學(xué)元件90的材料和該成對(duì)透鏡116和118的間隔相結(jié)合，并結(jié)合由于該光學(xué)元件110的透鏡對(duì)所產(chǎn)生的擴(kuò)展或壓縮，從而對(duì)于相鄰的輸出光束產(chǎn)生預(yù)定量的壓縮。對(duì)于一些實(shí)施例，該光學(xué)元件110可以被配置成將占空因子為大約40％到大約80％的入射光束橫向位移、壓縮和/或擴(kuò)展為大約80％到大約100％的占空因子。光學(xué)元件110不會(huì)對(duì)慢軸方向上的發(fā)散產(chǎn)生任何可觀察到的影響。

對(duì)于一些實(shí)施例，一種使用這里所述的光學(xué)元件實(shí)施例控制至少一個(gè)激光發(fā)射條12的輸出的方法，可以包括從激光發(fā)射條的多個(gè)激光發(fā)射器16發(fā)射多個(gè)基本平行的小光束。通過(guò)可操作地耦合到該激光發(fā)射條12的輸出的快軸準(zhǔn)直器，將該小光束基本準(zhǔn)直在快軸方向上。然后通過(guò)光束重整元件36來(lái)重整該小光束，該光束重整元件36被配置成在其縱軸上旋轉(zhuǎn)每個(gè)小光束。每個(gè)小光束被相對(duì)于相鄰的小光束旋轉(zhuǎn)，同時(shí)保持該小光束的中心或縱軸相對(duì)于相鄰小光束的中心或縱軸的位置。通過(guò)使該小光束穿過(guò)亮度增強(qiáng)元件32例如這里所述的任何一個(gè)亮度增強(qiáng)元件，可以增強(qiáng)或基本保持該小光束整體的亮度。對(duì)于一些實(shí)施例，可以通過(guò)使該小光束穿過(guò)慢軸準(zhǔn)直器38來(lái)將該小光束基本準(zhǔn)直在慢軸方向上。對(duì)于一些實(shí)施例，可以通過(guò)使該小光束經(jīng)過(guò)聚焦元件40以使該小光束聚焦到適于耦合到光導(dǎo)管41的傳輸芯(transmittingcore)等的焦點(diǎn)上或者圖案上。適合用于耦合該激光發(fā)射條的聚焦輸出光束的光導(dǎo)管可以包括光纖、中空反射器、對(duì)準(zhǔn)的鏡子陣列等。

圖12示出了用于控制激光發(fā)射條12的輸出的光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施例。該光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例130包括第一激光發(fā)射條132，其具有在第一輸出軸134上的第一輸出。第二激光發(fā)射條136具有在第二輸出軸138上的第二輸出，其被設(shè)置成使得該第二輸出軸基本上垂直于該第一輸出軸134。亮度增強(qiáng)元件140被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯伛詈系皆摰谝惠敵龊偷诙敵?。該亮度增?qiáng)元件140被配置成將該第二輸出重定向?yàn)榕c該第一輸出的傳播方向基本平行的傳播方向，并且使該分別來(lái)自第一和第二激光發(fā)射條的第一輸出和第二輸出交錯(cuò)，如箭頭142所示。第一快軸準(zhǔn)直器144被設(shè)置在該第一激光發(fā)射條132和亮度增強(qiáng)元件140之間，并且被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯伛詈系皆摰谝患す獍l(fā)射條132的第一輸出。第二快軸準(zhǔn)直器146被設(shè)置在該第二激光發(fā)射條136和亮度增強(qiáng)元件140之間，并且被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯伛詈系皆摰诙す獍l(fā)射條136的第二輸出。第一光束重整元件148可以被設(shè)置在該第一激光發(fā)射條132和亮度增強(qiáng)元件140之間，并且被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯伛詈系皆摰谝患す獍l(fā)射條132的第一輸出。第二光束重整元件150被設(shè)置在該第二激光發(fā)射條136和亮度增強(qiáng)元件140。該第二光束重整元件150被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯伛詈系皆摰诙す獍l(fā)射條136的第二輸出。

對(duì)于一些實(shí)施例，該系統(tǒng)130包括慢軸準(zhǔn)直器152，其被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯胤謩e耦合到該第一和第二激光發(fā)射條132和136的第一和第二輸出。對(duì)于一些實(shí)施例，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)聚焦元件154，其被定位和定向?yàn)榭刹僮鞯伛詈系皆摿炼仍鰪?qiáng)元件的輸出，并且被配置成將該輸出聚焦到光導(dǎo)管156例如光纖等上。對(duì)于一些實(shí)施例，亮度增強(qiáng)元件140包括周期交錯(cuò)器，如圖13a-13d更詳細(xì)顯示的。該周期交錯(cuò)器140具有輸入面157和輸出面158，該輸入面157可以包括防反射涂層，輸出面158具有與光學(xué)反射部分交替布置的光學(xué)透射部分160。在使用中，該第一激光發(fā)射條132的第一輸出的每個(gè)光束被定向到該周期交錯(cuò)器的光學(xué)透射部分，第二激光發(fā)射條136的第二輸出的每個(gè)光束在與第一輸出方向基本平行的方向上被反射部分反射，如圖12中的箭頭142所示。

對(duì)于一些實(shí)施例，該周期交錯(cuò)器140的光學(xué)透射部分160和光學(xué)反射部分162被配置成寬度基本相等的平行條帶，具有與激光發(fā)射條發(fā)射器的節(jié)距基本相等的節(jié)距，并且乘以大約1.40到大約1.42的因子，或者大約為2的平方根的值，從而補(bǔ)償入射光束相對(duì)于該交錯(cuò)器表面的角定向(angularorientation)。對(duì)于一些實(shí)施例，光學(xué)反射部分162和光學(xué)透射部分160的寬度可以基本上等于該交錯(cuò)部分節(jié)距的一倍半的長(zhǎng)度。對(duì)于一些實(shí)施例，該周期交錯(cuò)器140包括具有基本平行表面的板(plate)164，其被設(shè)置成分別相對(duì)于第一和第二激光發(fā)射條132和136的第一和第二輸出134和138成大約45度角。對(duì)于這種實(shí)施例，該輸出光束的路徑可以被光學(xué)元件140交錯(cuò)，如圖13c所示。如圖所示，來(lái)自第二發(fā)射條136的反射光束被從設(shè)置在來(lái)自第一發(fā)射條132的透射光束之間和/或與其相鄰的位置反射。

此外，這種板的厚度會(huì)導(dǎo)致從第一激光發(fā)射條經(jīng)過(guò)該板的光束橫向位移，如圖13c所示，由箭頭141和符號(hào)δ(delta)表示。對(duì)于一些實(shí)施例，可以通過(guò)該板的厚度以預(yù)定公式折射該第一輸出以使其橫向位移。對(duì)于一些實(shí)施例，該用于橫向位移的公式是δ＝t×(sin(θ-φ)/cosφ，其中sinθ＝nsinφ，t是厚度，n是交錯(cuò)器140的折射指數(shù)。對(duì)于這種關(guān)系，θ和φ是相對(duì)于交錯(cuò)器140的表面的角度，如圖13d所示。

除了該周期交錯(cuò)器的板實(shí)施例之外，該周期交錯(cuò)器的一些實(shí)施例可以包括一對(duì)棱鏡例如三棱鏡，其中周期交錯(cuò)器170被形成在棱鏡172和174的表面之間的連接處表面上，如圖14a-14c的實(shí)施例176所示。對(duì)于一些實(shí)施例，該光學(xué)透射部分160和光學(xué)反射部分162可以形成在該兩個(gè)棱鏡之間的連接處的表面之一上。形成在該棱鏡172和174的一個(gè)或多個(gè)表面上的部分160和162可以具有與上述周期交錯(cuò)器140的部分160和162相同或相似的特征、尺寸和材料。由于交錯(cuò)器170的棱鏡實(shí)施例避免了光束經(jīng)過(guò)該140的平行板的通道，所以不需要再考慮上述的折射位移δ。從圖14c中可以看到來(lái)自該第一和第二發(fā)射條132和136的光束經(jīng)過(guò)光學(xué)元件170的光路。對(duì)于這種實(shí)施例，該輸出光束的光路會(huì)被光學(xué)元件170交錯(cuò)。如圖所示，來(lái)自第二發(fā)射條136的反射光束被從設(shè)置在來(lái)自第一發(fā)射條132的透射光束之間和/或與其相鄰的位置反射。光學(xué)元件140或170都可以用于圖12所示的系統(tǒng)130。

如上所述，希望有一些光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例以減少該系統(tǒng)的光學(xué)元件數(shù)量和/或減小該系統(tǒng)的光學(xué)元件所占的空間。圖15a和15b示出了集成光學(xué)透鏡180，其包括具有第一表面184和第二表面186的透鏡主體182，它們一起都被配置成聚焦激光發(fā)射條的輸出并且將激光發(fā)射條的輸出基本準(zhǔn)直在慢軸方向上。對(duì)于一些實(shí)施例，該第一表面184可以包括配置成聚焦激光發(fā)射條12的輸出的非球面透鏡188，第二表面186可以包括配置成將激光發(fā)射條的輸出基本準(zhǔn)直在慢軸方向上的非柱面透鏡(acylindricallens)190。對(duì)于一些實(shí)施例，該第二表面186的非柱面透鏡190可以包括基本為雙曲線的形狀。對(duì)于一些實(shí)施例，該第一表面184可以包括透鏡主體182的輸入面，第二表面186可以包括透鏡主體182的輸出面。這種結(jié)構(gòu)還可以被根據(jù)該集成光學(xué)透鏡的輸入面184和輸出面186的透鏡功能做出改變或反轉(zhuǎn)。

參照?qǐng)D16a和16b，示出了集成透鏡192，其具有透鏡主體194以及與圖15a和15b的實(shí)施例相同或相似的特征、尺寸和材料，區(qū)別僅在于第一表面184包括該透鏡主體的輸出面，第二表面186包括透鏡主體的輸入面。所示的集成元件180和192可以被替換為聚焦元件和慢軸準(zhǔn)直器以用于上述任何光學(xué)系統(tǒng)。對(duì)于該任一個(gè)集成元件，該透鏡主體可以通過(guò)模塑過(guò)程、磨削過(guò)程、平版蝕刻過(guò)程或其他任何合適的過(guò)程形成。此外，該集成透鏡實(shí)施例可以由任意合適的光學(xué)材料例如玻璃、石英、硅石等制成。

這種集成元件可以被結(jié)合到這里所述的任意一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例中。例如，一種光學(xué)系統(tǒng)(未示出)可以包括具有在輸出軸上的輸出的激光發(fā)射條12，可操作地耦合到該激光發(fā)射條12的輸出的快軸準(zhǔn)直器34，和集成光學(xué)透鏡180，該集成光學(xué)透鏡180包括具有第一表面和第二表面的透鏡主體182，該第一表面和第二表面都被配置成聚焦激光發(fā)射條的輸出以及將激光發(fā)射條的輸出基本準(zhǔn)直到慢軸方向上。對(duì)于一些實(shí)施例，該組合光學(xué)透鏡的第一表面可以包括被配置成聚焦激光發(fā)射條的輸出的非球面透鏡，該集成光學(xué)透鏡的第二表面可以包括被配置成將激光發(fā)射條的輸出基本準(zhǔn)直到慢軸方向上的非柱面透鏡。對(duì)于一些實(shí)施例，該系統(tǒng)還可以包括亮度增強(qiáng)元件32，其可操作地耦合到激光發(fā)射條12的輸出，并且被設(shè)置在快軸準(zhǔn)直器34和集成光學(xué)透鏡180之間。對(duì)于一些實(shí)施例，該系統(tǒng)還可以包括光束重整元件36，其被配置成單獨(dú)旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射條12的發(fā)射器的輸出光束，并且被設(shè)置在亮度增強(qiáng)元件32和激光發(fā)射條12之間，并且耦合到該激光發(fā)射條的輸出。

對(duì)于上述詳細(xì)說(shuō)明，這里所使用的相似的參考標(biāo)記表示可以具有相同或相似尺寸、材料和結(jié)構(gòu)的相似元件。雖然圖示和說(shuō)明了特定形式的實(shí)施例，但是將會(huì)理解，可以做出各種改變而不脫離本發(fā)明實(shí)施例的精神和范圍。因此，不意味著本發(fā)明被前面的具體說(shuō)明所限定。