多通道LED合束光源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多通道LED合束光源，包括：单色LED，设置有多个；光源准直耦合模块，对应于单色LED设置，每一光源准直耦合模块均包括沿光传输方向依次设置的准直透镜、衰减片和耦合透镜，准直透镜输出的平行光与衰减片相互垂直；光纤分束器，具有输入端和输出端，输入端与耦合透镜分别对应设置；光纤合束头，对应设置在光纤分束器的输出端，用于输出包含全部单色LED光源波长的合束光；其中，单色LED的中心波长为340

【技术实现步骤摘要】
多通道LED合束光源


[0001]本技术涉及LED照明
，尤其是涉及一种多通道LED合束光源。

技术介绍

[0002]现有各类仪器常用的光源主要为白光LED、单色LED以及卤素灯，以上光源在单独使用时存在如下弊端：白光LED在可见光范围不同波长强度分布不均匀，近紫外/近红外波长光强偏弱；单色LED工作波长范围较窄，单个LED不适用于工作波长范围需求宽的场景；卤素灯在可见光范围不同波长强度分布也不均匀且其寿命较短，生成热量较多，需搭建专门的散热结构进行散热。因此，对于工作波长范围需求宽的场景，常常将不同单色LED进行合束，搭建出满足需求的光源系统。
[0003]二向色镜具有滤光、分束、合束等功能，单个二向色镜能够将两个不同波长的单色LED发出的沿互相垂直方向传输的光束汇聚到一起，使其沿相同方向传输；当使用2
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3个不同规格的二向色镜，并将其和LED按一定顺序固定时，可实现3
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4种单色LED的合束。很显然，进行多色合束时需要使用多个二向色镜，成本过高；其次，采用该方案搭建时LED需要根据波长大小按顺序固定，因此存在长波或短波LED传输损耗大，LED合束光源均一性差的问题；再次，目前市面上的二向色镜透过率/反射率普遍在80%
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90%，当使用多个二向色镜时光损失较大，因此该方案可合束LED数量有限。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本技术提供一种寿命长、波长范围广、均一性好、成本低的多通道LED合束光源，具体可采取如下技术方案：
[0005]本技术所述的多通道LED合束光源，包括
[0006]单色LED，设置有多个；
[0007]光源准直耦合模块，对应于所述单色LED设置，每一所述光源准直耦合模块均包括沿光传输方向依次设置的准直透镜、衰减片和耦合透镜，所述准直透镜输出的平行光与所述衰减片相互垂直；
[0008]光纤分束器，具有输入端和输出端，所述输入端与所述耦合透镜分别对应设置；
[0009]光纤合束头，对应设置在所述光纤分束器的输出端，用于输出包含全部单色LED光源波长的合束光；
[0010]其中，单色LED的中心波长为340
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850nm，且每个单色LED的发散角均小于60
°
，每个所述准直透镜的数值孔径均大于0.5，用以避免准直过程中的能量损失。
[0011]上述单色LED均以一定角度发散传输，分别经过对应的光源准直耦合模块，其中，准直透镜将发散的LED光束准直成平行光束，垂直经过衰减片后到达耦合透镜，耦合透镜再将平行光束汇聚并耦合到光纤分束器，光纤分束器将接收到的LED光束汇聚到光纤合束头，形成包含全部单色LED光源波长的合束光。
[0012]优选地，所述单色LED为六个，其中心波长分别为340nm、405nm、575nm、660nm、
800nm以及850nm，且与中心波长为575nm、660nm的单色LED对应设置的所述衰减片为50%衰减片。
[0013]优选地，所述耦合透镜的数值孔径小于光纤分束器中光纤束的数值孔径，用于避免耦合过程中的能量损失。
[0014]为了保持较高的传输效率，所述准直透镜、衰减片、耦合透镜、以及光纤分束器和光纤合束头的光纤束均由熔融石英制得。
[0015]本技术提供的多通道LED合束光源，结构简单，便于组装，其不使用二向色镜，通过一分多光纤和耦合透镜组合的方式，实现对多个单色LED进行合束的操作，整体无多余的散热结构，能够保证光源寿命，还能够输出均一性较好、工作波长范围较广的单色合束光，可应用于荧光检测、显微镜光源等场景。
附图说明
[0016]图1是本技术的结构示意图。
[0017]图2是图1中光源准直耦合模块的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的施工过程，但本技术的保护范围不限于下述实施例。
[0019]如图1、2所示，本技术所述的多通道LED合束光源，包括多个中心波长为340
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850nm的单色LED光源1，每个单色LED光源1后侧设置一个光源准直耦合模块2，每个光源准直耦合模块2均包括沿光传输方向依次设置的准直透镜21、衰减片22和耦合透镜23，且准直透镜21输出的平行光与同组的衰减片22相互垂直；上述耦合透镜23后侧设置光纤分束器3（南京盛略，型号1
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525），该光纤分束器3具有输入端和输出端，其输入端与耦合透镜23分别对应，输出端则汇聚到光纤合束头4处，使全部单色LED光源1在光纤合束头4的作用下形成合束光。
[0020]在本实施例中，单色LED光源1为六个，其中心波长分别为340nm、405nm、575nm、660nm、800nm以及850nm，其波段涵盖了近紫外、可见光以及部分近红外，可满足大部分应用场景，此外，还可根据实际需求更换LED规格，切换不同的中心波长。上述每个单色LED光源1的发散角均小于60
°
，每个准直透镜21的数值孔径均大于0.5，用以避免准直过程中的能量损失。由于575nm及660nmLED灯光强度过高，因此，采用50%衰减片22将该两个LED光强度衰减到和其余LED光强度接近，从而保证整个光源系统中各波长光强度的均一性。进一步地，为了使耦合透镜23能够将全部平行光束耦合到光纤分束器3的光纤束中，避免耦合过程中的能量损失，应使耦合透镜23的数值孔径小于光纤分束器3中光纤束的数值孔径，使光纤传输应满足全反射条件。由于上述六个单色LED光源1中存在近紫外波长340nm光源，因此，准直透镜21、衰减片22、耦合透镜23、以及光纤分束器3和光纤合束头4的光纤束均由熔融石英制得，从而保证340nm波长的光束在系统中具有较高的传输效率。
[0021]工作时，每个单色LED光源1均以一定角度发散传输，分别经过对应的光源准直耦合模块，其中，准直透镜21将发散的LED光束准直成平行光束，垂直经过衰减片22后到达耦
合透镜23，耦合透镜23再将平行光束汇聚并耦合到光纤分束器3，光纤分束器3将接收到的LED光束汇聚到光纤合束头4，形成包含全部单色LED光源波长的合束光。
[0022]本技术能够实现对多个LED进行合束的操作，使该光源具有较宽的工作波长范围以及均一性，且该光源不使用二向色镜，无需考虑散热，整体成本较低。
[0023]需要说明的是，在本技术的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道LED合束光源，其特征在于：包括单色LED，设置有多个；光源准直耦合模块，对应于所述单色LED设置，每一所述光源准直耦合模块均包括沿光传输方向依次设置的准直透镜、衰减片和耦合透镜，所述准直透镜输出的平行光与所述衰减片相互垂直；光纤分束器，具有输入端和输出端，所述输入端与所述耦合透镜分别对应设置；光纤合束头，对应设置在所述光纤分束器的输出端，用于输出包含全部单色LED光源波长的合束光；其中，单色LED的中心波长为340
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850nm，且每个单色LED的发散角均小于60
°
，每个所述准...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，唐鹏桢，牛明宇，王超，刘聪，魏文娟，
申请(专利权)人：安图实验仪器郑州有限公司，
类型：新型
国别省市：