发光装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种发光装置，包括激光光源模块以及衍射光学模块。该激光光源模块用以产生一激光光束，而该激光光束在一横向模态或一多重横向模态下呈现第一激光光束图案。该衍射光学模块设置于该激光光源模块的前方或相对应可接受该激光光束入射的方位，用以接受该激光光束的照射，该衍射光学模块具有第一结构图案，该第一结构图案对应于该第一激光光束图案，用以使该激光光束形成衍射而产生出呈现第一结构光形图案的第一结构图案光束。由此，本发明专利技术能够改善以横向模态或多重横向模态运作的激光光源无法搭配适合的现有衍射光学元件的设置情形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于发光装置，尤其是关于一种具有对应的衍射光学模块的发光装置。
技术介绍
激光(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation，简称Laser)或称镭射是一种通过激发辐射所产生放大而加强的光，其具有光束发散度小、同调性、单色性和高亮度(强度)等特性，因而常应用在诸如精密工业、医疗、材料加工、通讯、遥控、遥测、全像摄影、国防或其它相关光学及电子工业上。一般来说，激光的产生需要具有三种要件，包括活性介质(或激发来源)、增益介质及共振腔。而根据产生激光的介质可将激光器分为液体、气体和固体等三种，其中常见的气体激光器例如氦氖激光器(He-Nelaser)，而常见的半导体激光器或激光二极管则为固体激光器的一种。就理想的激光光束的振幅分布(或强度对光束剖面)来说，其分布情形呈现出如图1所示的高斯(Gaussian)分布型态及其激光光束图案。实际上，受一般激光器的内部构造材质不均匀或微小尘埃的影响，激光光束的强度除了高斯分布的部分外还可能包含对应到空间上的对比度的噪声，而该噪声为空间频率(spatialfrequency)杂乱或为相对较高频的A.C.信号，可藉由低通滤波器(lowpassfiler)的设置将其滤除，从而得到不含噪声的理想高斯分布的波形。此理想高斯分布为不含任何信号的D.C.信号(即空间频率ω为0)，或可称为0阶(Zeroorder)项或D.C.项，且其激光光束图案将会类似于一强度聚焦在中央处的圆形光(视所共振腔的形状而定，于此定义为编号(00)的模态(mode))。而一般激光光束的应用为了要产生出特定的结构光形图案，例如特定的点状、线状、条纹或阵列结构，是于激光器中或以外挂方式再设置相关的衍射光学元件(DiffractiveOpticalElements，简称DOE)以对激光光束的形状进行调整与改变。请参见图2A，为现有技术的具有一衍射光学元件(DOE)11的一激光器100的内部运作的侧向示意图。如图所示，该衍射光学元件(DOE)11设置于一基板12的一侧面121上并位于一激光光源10的前方。该基板12是以透明材料所制成，而该激光光源10所产生的一激光光束10a则可再经由一准直透镜14的调整而产生出平行的一准直光束10b。由于此衍射光学元件(DOE)11上具有特定的微结构(micro-structure)，使得光束在通过之时该微结构能控制其中的光束的衍射，进而产生可投影至特定距离或在特定空间中显现出所需的一结构光形图案的结构图案光束13。就激光二极管的衍射光学元件的操作来说，所述的衍射光学元件必须要能有效地涵盖到该激光光束或该准直光束在垂直行进方向的平面上的分布范围，以使其光束的衍射现象能有效地发生。请参见图2B，为在该衍射光学元件(DOE)11上的两种可能的微结构110的分布图案示意。如图所示，其微结构110分别为圆形与矩形，其设计主要是视所配置使用的激光光束场型而定，亦可依需求而设计成其它形状的图案。此外，图2C和图2D则为根据图2A的设置概念而制成的另外两种现有激光器101、102的内部运作的侧向示意图。其差别在于，于图2C中将该衍射光学元件(DOE)11设置于该基板12的另一侧面122上；而于图2D中则是仅使用一激光光源10而未搭配准直透镜，使其所产生的激光光束10a直接呈现出点光源的发射。此二图的设置方式将和图2A有相同或相似的结构光形图案13、132的呈现。进一步来说，将图2A、图2C和图2D的设置方式作变化组合搭配能产生类似或接近的结果；例如在基板12的两侧面上均设置一衍射光学元件(DOE)，或是以点光源搭配在另一侧面上的一衍射光学元件(DOE)或搭配分别在两个侧面上的两个衍射光学元件(DOE)。承上所述，若衍射光学元件未能有效地涵盖激光光束或准直光束的分布时，以其光束为高斯分布型态的激光光源来说，最后所投射的结构光形图案将会呈现部分的D.C.项(即圆形光)而无法达成特定的应用目的。再者，当所使用的激光光源(例如激光二极管，其光源特性可为同调性(coherence)或部分同调性(partialcoherence))愈往高功率运作时，共振腔内的增益(gain)效益会不断地增加，使得其激光光束图案将不会以圆形光(即高斯分布型态)呈现，而是会呈现出横向模态(transversemode)或多重横向模态(multi-transversemode)，相对于高斯分布的基础模态；例如图3A或图3B中所示的多种模态。所述的横向模态或多重横向模态为激光光束在垂直于其行进方向的平面上所测到的特定电磁场图案。简单的以共振腔的形状作其区分，若其共振腔为圆柱形时，所产生的多种横向模态如图3A所示；若其共振腔为矩形时，所产生的多种横向模态如图3B所示。以图3A中的编号(01*)(或可定义为圆形模态第01*号)的图案来说，其为一种环形结构(或可称为一甜甜圈图案(donutpattern))，也就是在其中央处呈现出一孔洞而无光形的分布。请同时参见图4，为该环形结构的光束图案(圆形模态第01*号)的振幅分布(或强度对光束剖面)示意图。如该二图所示可知，对应于其环形图案的中央处的孔洞部分，其强度为一相对低值；而对应于其环形图案本身，其强度则为一相对高值。虽然许多的激光应用要求使用高斯分布型态的激光光源，也就是发散情况和直径都相对较小的激光光束(例如图1中的编号(00)的圆形光，可定义为基础模态)，但因其强度聚焦在中央处，在作衍射光学元件(DOE)的搭配以产生出特定的结构光形图案的应用时，仍应避免使用此类光束；也就是应使用其D.C.项较小的光束。而在使用光束图案为横向模态或多重横向模态的激光光源时，有可能使用到D.C.项较小的光束(即强度未聚焦在中央处)；但若以此类激光光源搭配一般现有衍射光学元件(DOE)时，由于其上的微结构无法有效控制光束的衍射情形，反而不能够得到所需的结构光形图案。是以，如何解决此现有技术问题成为本专利技术的主要目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种发光装置，根据所使用的激光光源模块的激光光束图案来搭配对应的衍射光学模块，尤其是针对运作在横向模态或多重横向模态下的激光光源，从而能够改善以横向模态或多重横向模态运作的激光光源无法搭配适合的现有衍射光学元件的设置情形。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种发光装置，包括激光光源模块以及衍射光学模块。该激光光源模块用以产生一激光光束，而该激光光束在一横向模态或一多重横向模态下呈现第一激光光束图案。该衍射光学模块设置于该激光光源模块的前方或相对应可接受该激光光束入射的方位，用以接受该激光光束的照射，该衍射光学模块具有第一结构图案，该第一结构图案对应于该第一激光光束图案，用以使该激光光束形成衍射而产生出呈现第一结构光形图案的第一结构图案光束。较佳地，该激光光源模块为半导体发光光源或激光二极管，且该发光光源呈现出同调性或部分同调性，或者，该发光光源是藉由非线性光学晶体或液体以产生不同波段或频谱的光源。较佳地，该第一激光光束图案为环形结构，或者该第一激光光束图案的中央处呈现出一孔洞而无光形的分布。较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光装置，其特征在于，包括：激光光源模块，用以产生一激光光束，而该激光光束在一横向模态或一多重横向模态下呈现第一激光光束图案；以及衍射光学模块，设置于该激光光源模块的前方或相对应可接受该激光光束入射的方位，用以接受该激光光束的照射，该衍射光学模块具有第一结构图案，该第一结构图案对应于该第一激光光束图案，用以使该激光光束形成衍射而产生出呈现第一结构光形图案的第一结构图案光束。

【技术特征摘要】
1.一种发光装置，其特征在于，包括：激光光源模块，用以产生一激光光束，而该激光光束在一横向模态或一多重横向模态下呈现第一激光光束图案；以及衍射光学模块，设置于该激光光源模块的前方或相对应可接受该激光光束入射的方位，用以接受该激光光束的照射，该衍射光学模块具有第一结构图案，该第一结构图案对应于该第一激光光束图案，用以使该激光光束形成衍射而产生出呈现第一结构光形图案的第一结构图案光束。2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该激光光源模块为半导体发光光源或激光二极管，且该发光光源呈现出同调性或部分同调性，或者，该发光光源是藉由非线性光学晶体或液体以产生不同波段或频谱的光源。3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该第一激光光束图案为环形结构，或者该第一激光光束图案的中央处呈现出一孔洞而无光形的分布。4.如权利要求1、2或3所述的发光装置，其特征在于，该发光装置对应有效总高度在10毫米内。5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该衍射光学模块包括：基板，具有第一侧面和第二侧面，该基板是以透明材料所制成；以及第一衍射光学元件，设置于该第一侧面上，该第一衍射光学元件具有多个第一微结构，而部分的或全部的该多个第一微结构构成该第一结构图案，且该多个第一微结构呈现出对称分布或非对称分布。6.如权利要求5所述的发光装置，其特征在于，该第一激光光束图案呈现在该第一衍射光学元件上的位置对应于该第一结构图案的位置，且该第一激光光束图案呈现在该第一衍射光学元件上的面积小于或等于该第一结构图案的面积。7.如权利要求5所述的发光装置，其特征在于，该衍射光学模块还包括：第二衍射光学元件，设置于该第二侧面上，该第二衍射光学元件具有多个第二微结构，而该多个第二微结构构成第二结构图案，用以使该第一结构图案光束形成衍射而产生出呈现第二结构光形图案的第二结构图案光束；其中该第二结构图案相同于或不同于该第一结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志隆，颜智敏，
申请(专利权)人：高准精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71