一种光学元件、光学模组及光束整形方法技术

本申请提供一种光学元件、光学模组及光束整形方法，涉及光学技术领域，能够通过对出射光束的切割重排实现光束叠加，使得接收光斑具有预设要求的能量分布。光学元件，包括透射部和反射部，透射部和反射部邻接，透射部包括相对的透射入射面和透射出射面，反射部包括相对的第一反射面和第二反射面，入射光经过光学元件整形出射，其中，入射光中包括过主光轴的部分光束依次透过透射入射面和透射出射面后在接收面形成第一能量分布的光斑，入射光中的另一部分光束依次经第一反射面和第二反射面的反射后出射在接收面形成第二能量分布的光斑，第一能量分布的光斑和第二能量分布的光斑在接收面上叠加形成第三能量分布的光斑。接收面上叠加形成第三能量分布的光斑。接收面上叠加形成第三能量分布的光斑。

【技术实现步骤摘要】
一种光学元件、光学模组及光束整形方法


[0001]本申请涉及光学
，具体涉及一种光学元件、光学模组及光束整形方法。

技术介绍

[0002]半导体激光器由于具有体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长、功耗低等优点，目前已经广泛应用于国民经济的各个领域，如医疗以及工业加工等领域。但是，由于针对于不同领域和不同类型的具体应用，对于输出光斑的总体亮度、功率以及光斑能量密度分布要求都各不相同，在一些领域方向的应用中，对于激光器出射光束的光束质量具有较为严格的参数要求或者针对于具体应用的个性化要求。
[0003]半导体激光器出射的光束的发散角大，中心位置光束叠加比边缘位置叠加强，这就使得半导体激光器输出的光斑能量密度不均匀，光斑能量呈高斯分布。针对于不同领域对于激光器出射光斑的特定参数要求，对于半导体激光器的输出光斑均匀度、亮度和功率的调控成为当下重要的研究方向之一。
[0004]为了解决半导体激光器出射光束的大发散角引起的光斑能量密度分布不均问题，目前可通过在光学元件上设置微结构，实现对半导体激光器出射光束的发散角进行一定程度的控制和调节，但是这种方法对于发散角的调控能力有限，而且在远距离的光斑应用中存在局限性，经过微结构调控后的输出光斑能量分布仍然难以满足相应的应用需求。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种光学元件、光学模组及其光束整形方法，能够通过对出射光束的切割重排实现光束叠加，使得接收光斑具有预设要求的能量分布。
[0006]本申请实施例的一方面，提供了一种光学元件，包括透射部和反射部，透射部和反射部邻接，透射部包括相对的透射入射面和透射出射面，反射部包括相对的第一反射面和第二反射面，入射光经过光学元件整形出射，其中，入射光中包括过主光轴的部分光束依次透过透射入射面和透射出射面后在接收面形成第一能量分布的光斑，入射光中的另一部分光束依次经第一反射面和第二反射面的反射后出射在接收面形成第二能量分布的光斑，第一能量分布的光斑和第二能量分布的光斑在接收面上叠加形成第三能量分布的光斑。
[0007]在本申请一种可实现的实施方式中，反射部环绕透射部设置；或者，反射部包括至少一个子反射部，子反射部邻接于透射部的周侧，当子反射部包括多个，多个子反射部在透射部的周侧间隔设置。
[0008]在本申请一种可实现的实施方式中，反射部还包括透入面和透出面，入射光中的另一部分光束由透入面入射，依次经第一反射面和第二反射面的反射后透过透出面出射。
[0009]在本申请一种可实现的实施方式中，透射入射面、透射出射面、第一反射面和第二反射面中的至少一个的表面设置有微结构。当反射部还包括透入面和透出面，透入面和/或透出面的表面设置有微结构。
[0010]在本申请一种可实现的实施方式中，微结构包括一维方向或二维平面上设置的凹
面和/或凸面。
[0011]在本申请一种可实现的实施方式中，凹面和/或凸面在一维方向或二维平面上呈规则或不规则排布。
[0012]在本申请一种可实现的实施方式中，第一反射面与垂直于主光轴的平面之间具有夹角，第一反射面将入射光反射导向至第二反射面反射后出射。
[0013]在本申请一种可实现的实施方式中，透射入射面和/或透射出射面为曲面或平面，第一反射面和/或第二反射面为曲面或平面。当反射部还包括透入面和透出面，透入面和/或透出面为曲面或平面。
[0014]在本申请一种可实现的实施方式中，曲面包括凹面或凸面。
[0015]在本申请一种可实现的实施方式中，反射部为可透光的光学材料形成的第一实体结构，第一反射面和第二反射面位于第一实体结构的表面，第一反射面将入射光经由第一实体结构的内部反射导向至第二反射面反射。
[0016]在本申请一种可实现的实施方式中，当反射部还包括透入面和透出面，透入面和透出面分别位于第一实体结构的表面，入射光由透入面入射第一实体结构内并到达第一反射面，第一反射面将入射光在第一实体结构的内部反射导向至第二反射面反射后，经由透出面由第一实体结构内射出。
[0017]在本申请一种可实现的实施方式中，透射部为可透光的光学材料形成的第二实体结构，透射入射面和透射出射面分别位于第二实体结构相对侧的两个表面；或者，透射部为以反射部的内侧面为边界的贯通空腔。
[0018]在本申请一种可实现的实施方式中，第一反射面和第二反射面位于以主光轴为中心的同侧；或者，第一反射面和第二反射面位于以主光轴为中心的相对侧，第一反射面将入射光反射导向经过主光轴第二反射面反射后出射。
[0019]本申请实施例的另一方面，提供了一种光学模组，包括前述任意一项的光学元件。
[0020]在本申请一种可实现的实施方式中，光学模组还包括光源，以及设置于光源出光侧的透镜或透镜组，透镜或透镜组被配置为对光源出射的光束进行整形以形成入射光，入射光入射光学元件后在接收面形成第三能量分布的光斑。
[0021]本申请实施例的又一方面，提供了一种光束整形方法，用于对经由前述任意一项的光学元件的光束进行整形出射，或者，用于对经由前述任意一项的光学模组的光束进行整形出射，光束整形方法包括：入射光经透射部的透射入射面或反射部的第一反射面入射光学元件；入射光中包括过主光轴光束在内的部分光束经透射部的透射出射面后在接收面形成第一能量分布的光斑；入射光中的另一部分光束经第一反射面反射导向至第二反射面反射后出射在接收面形成第二能量分布的光斑；第一能量分布的光斑和第二能量分布的光斑在接收面上叠加形成第三能量分布的光斑。
[0022]在本申请一种可实现的实施方式中，光学元件的反射部还包括透入面和透出面；入射光中的另一部分光束经第一反射面反射导向至第二反射面反射后出射在接收面形成第二能量分布的光斑包括：入射光中的另一部分光束由透入面入射，经第一反射面反射导向至第二反射面反射后透过透出面出射在接收面形成第二能量分布的光斑。
[0023]在本申请一种可实现的实施方式中，光学元件的透射入射面、透射出射面、第一反射面和第二反射面中的至少一个的表面设置有微结构；当反射部还包括透入面和透出面，
透入面和/或透出面的表面设置有微结构。入射光中包括过主光轴光束在内的部分光束经透射部的透射出射面后在接收面形成第一能量分布的光斑包括：入射光中包括过主光轴光束在内的部分光束经过透射入射面和/或透射出射面的表面的微结构进行光匀化处理后，在接收面形成第一能量分布的光斑；和/或；入射光中的另一部分光束经第一反射面反射导向至第二反射面反射后出射在接收面形成第二能量分布的光斑包括：入射光中的另一部分光束由透入面入射，经第一反射面反射导向至第二反射面反射后透过所述透出面出射，并且经透射入射面、透入面、第一反射面、第二反射面和/或透出面的表面的微结构进行光匀化处理后，出射在接收面形成第二能量分布的光斑。
[0024]在本申请一种可实现的实施方式中，在光学元件的入光侧还设置有透镜或透镜组，透镜或透镜组对来自于光源的光束进行整形以形成入射光；入射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学元件，其特征在于，包括透射部和反射部，所述透射部和所述反射部邻接，所述透射部包括相对的透射入射面和透射出射面，所述反射部包括相对的第一反射面和第二反射面，入射光经过所述光学元件整形出射，其中，所述入射光中包括过主光轴的部分光束依次透过所述透射入射面和所述透射出射面后在接收面形成第一能量分布的光斑，所述入射光中的另一部分光束依次经所述第一反射面和所述第二反射面的反射后出射在所述接收面形成第二能量分布的光斑，所述第一能量分布的光斑和所述第二能量分布的光斑在所述接收面上叠加形成第三能量分布的光斑。2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述反射部环绕所述透射部设置；或者，所述反射部包括至少一个子反射部，子反射部邻接于所述透射部的周侧，当所述子反射部包括多个，多个所述子反射部在所述透射部的周侧间隔设置。3.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述反射部还包括透入面和透出面，入射光中的另一部分光束由所述透入面入射，依次经所述第一反射面和所述第二反射面的反射后透过所述透出面出射。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的光学元件，其特征在于，所述透射入射面、所述透射出射面、所述第一反射面和所述第二反射面中的至少一个的表面设置有微结构；当所述反射部还包括透入面和透出面，所述透入面和/或所述透出面的表面设置有微结构。5.根据权利要求4所述的光学元件，其特征在于，所述微结构包括一维方向或二维平面上设置的凹面和/或凸面。6.根据权利要求5所述的光学元件，其特征在于，所述凹面和/或所述凸面在一维方向或二维平面上呈规则或不规则排布。7.根据权利要求1
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3任意一项所述的光学元件，其特征在于，所述第一反射面与垂直于主光轴的平面之间具有夹角，所述第一反射面将入射光反射导向至所述第二反射面反射后出射。8.根据权利要求7所述的光学元件，其特征在于，所述透射入射面和/或所述透射出射面为曲面或平面，所述第一反射面和/或所述第二反射面为曲面或平面；当所述反射部还包括透入面和透出面，所述透入面和/或所述透出面为曲面或平面。9.根据权利要求8所述的光学元件，其特征在于，所述曲面包括凹面或凸面。10.根据权利要求1
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3任意一项所述的光学元件，其特征在于，所述反射部为可透光的光学材料形成的第一实体结构，所述第一反射面和所述第二反射面位于所述第一实体结构的表面，所述第一反射面将入射光经...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡磊，刘兴胜，
申请(专利权)人：西安炬光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：