本發(fā)明屬于半導體激光技術領域，涉及一種用于水下激光照明的全半導體激光光源裝置。

背景技術：

藍綠光(波長為430nm～570nm，1963年發(fā)現(xiàn))能穿透幾百上千米的海水，基于藍綠光的水下探測及照明設備可以用于水下目標的監(jiān)測和定位，常用于海洋生物研究、海底地貌勘探、海洋工程設施建設和維護作業(yè)、軍事監(jiān)視、識別和偵察、水下目標發(fā)現(xiàn)、搜索與援救、探雷、目標跟蹤、導航控制和目標識別等應用。

水下激光照明所需光源應滿足以下條件：激光波長與水域傳輸窗口匹配、輸出功率及光場分布穩(wěn)定、輸出光場分布均勻、可靠性高、光源消相干(相干性強容易產生衍射效應，影響成像質量)等。當前水下作業(yè)使用的藍綠光激光器類型主要為倍頻Nd：YAG激光器或氬離子激光器等，其中倍頻Nd：YAG激光器輸出波長532nm，氬離子激光器輸出波長488nm和514nm?；谌虘B(tài)激光器或者氬離子激光器的激光照明光源發(fā)光單元數(shù)量少，激射波長單一且譜寬窄，光源自身相干性強，容易產生衍射效應，影響成像質量。

也有報道采用LED作為光源進行水下照明，在光源消相干方面有很好的優(yōu)勢，但是LED本身存在傳輸方向性差，照射距離有限，轉換效率不高等不足。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于水下激光照明的全半導體激光光源裝置，采用直接輸出藍綠激光的半導體激光器作為水下照明激光光源的裝置，根據(jù)不同的水質透過率條件，選用匹配的輸出波長進行照明。

本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下：

用于水下激光照明的全半導體激光光源裝置，該裝置包括：激光驅動器、藍綠光半導體激光陣列、準直鏡、勻光鏡和變焦光學鏡組；所述激光驅動器激勵藍綠光半導體激光陣列輸出藍綠激光，經(jīng)過準直鏡準直輸出準直激光，由勻光鏡將輸出光場均勻化，輸出勻化激光，經(jīng)過變焦光學鏡組調節(jié)輸出發(fā)射激光，照射目標。

本發(fā)明的有益效果是：相對于現(xiàn)有技術中采用單一激光器作為照明光源易相干產生噪聲而言，本專利提出采用多個激光單元組合陣列式激光照明，通過多激光單元的組合，可有效抑制散斑產生，提高激光照明成像質量。根據(jù)不同的水質透過率條件，選用匹配的輸出波長進行照明，具有輸出波長與傳輸窗口匹配、輸出功率及光場分布穩(wěn)定、輸出光場分布均勻、可靠性高、轉換效率高等優(yōu)勢。

附圖說明

圖1本發(fā)明用于水下激光照明的全半導體激光光源裝置結構示意圖。

圖2為藍綠光激光陣列示意圖。

圖3為單一波長組合的激光單元器件示意圖。

圖4為不同波長組合的激光單元器件示意圖。

圖5為勻化鏡輸出光場分布示意圖。

圖中：1、激光驅動器，2、藍綠光半導體激光陣列，201、藍綠激光，21、激光單元器件，211、波長λ1激光單元，212、波長λ2激光單元，3、準直鏡，301、準直激光，4、勻光鏡，401、勻化激光，5、變焦光學鏡組和501、發(fā)射激光。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

本發(fā)明光源裝置采用直接輸出藍綠激光的半導體激光器作為水下激光照明光源，由激光驅動器1、藍綠光半導體激光陣列2、準直鏡3、勻光鏡4和變焦光學鏡組5組成，如圖1所示。激光驅動器1激勵藍綠光半導體激光陣列2輸出藍綠激光201，然后經(jīng)過準直鏡3輸出準直激光301，再由勻光鏡4將輸出光場勻化，輸出勻化激光401，最后經(jīng)過變焦光學鏡組5調節(jié)輸出發(fā)射激光501，成像到目標。

其中，藍綠光半導體激光陣列2輸出激光波長分布在430nm～570nm內，根據(jù)不同的海域透過率要求，選擇匹配激光波長(選用透過率高的激光波長，透過率越高，衰減越小，照明距離越遠)，如在清澈的深海區(qū)域照明，選用偏短波的430nm～470nm藍光激光，而對于港口或者近海比較渾濁的海水區(qū)域，選用550nm～570nm波長綠光激光更佳，如表1所示。

表1為不同水質對應的透射窗口

藍綠光半導體激光陣列2為多個激光單元器件21結構組合，如圖2所示。如僅在特定區(qū)域使用，如深海探測區(qū)域，海水清澈，則在每個激光單元器件21上直接全部集成相同波長的激光單元211，如圖3所示，在相同的發(fā)射口徑下，藍光激光單元數(shù)量越多，輸出藍光功率越高，激光照明效果越好，照射距離越遠。如需進行多個海域的切換，如既需深海探測，又需對港口海域照明，則可通過集成不同波長，如波長λ1激光單元211和波長λ2激光單元、212的激光陣列于一體，如圖4所示。

所采用的藍綠光半導體激光陣列2中所采用的不同波長激光單元結構或為邊發(fā)射結構，或為面發(fā)射結構，或為兩者結構的組合。

激光驅動器1為多個激光電源的組合，可對藍綠光半導體激光陣列2進行分別驅動，或整體驅動，或根據(jù)不同的激光波長分組驅動。

準直鏡3用于對藍綠光半導體激光陣列2輸出激光進行準直，可與激光器陣列分離，也可直接集成在激光器陣列上，為單片或多片透鏡組合，結構為圓形或柱面透鏡，其面型為球面或非球面。

勻光鏡4為勻光棒或者復眼透鏡陣列，對光場分布進行勻化，并可以根據(jù)不同的照明要求，輸出線形、圓形或方形等不同形狀的光場分布，如圖5所示。

變焦光學鏡組5為焦距可調、像質經(jīng)過優(yōu)化的光學系統(tǒng)，將勻化光場成像到不同距離像面上，實現(xiàn)不同距離目標的激光照明。

準直鏡3、勻光鏡4和變焦光學鏡組5的所有光學表面均要求鍍在藍綠光半導體激光陣列2輸出激光波段范圍內的高增透膜，以減少自身損失。