一种光束整形的光学系统技术方案

本申请实施例提供一种光束整形的光学系统，包括：第一柱透镜(4)和多柱透镜组，其中，第一柱透镜(4)第一侧为光束射入处；所述多柱透镜组设置于所述第一柱透镜(4)第二侧，所述多柱透镜组中柱透镜放置方向与所述第一柱透镜放置方向垂直，所述多柱透镜组用于光束的均匀整形；所述第一柱透镜(4)第一侧和所述第一柱透镜(4)第二侧为所述第一柱透镜(4)位置相对的两个侧面。本申请实施例克服了现有技术中的缺陷，克服了基于鲍威尔棱镜或其它类似棱镜的整形光学系统、所获光场均匀性差以及在线性两端位置容易出现强点的缺陷；本申请实施例还克服了基于非球的整形系统，其生产加工难度大、成本高、通用性差的缺陷。通用性差的缺陷。通用性差的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种光束整形的光学系统


[0001]本申请设计光学整形
，尤其涉及一种光束整形的光学系统。

技术介绍

[0002]建筑工程、道路测量、轨道交通监测等科学工程应用场合，均需要合适的线状激光束作为光源，要求该线性光束具有较高的强度、大的照明角度范围、大的适用照明深度，且光束要达到一定的线宽指标，其能量分布要相对均匀。通常，为获得一维线性均匀照明光场，常见的是基于鲍威尔棱镜或其它类似棱镜的整形光学系统。常见做法是将光束准直或汇聚到棱镜上，再由棱镜将光束扩散展开，在一定距离范围内实现一维的线性均匀照明光场。也可以借助非球面透镜和柱透镜组合，整形获得一维的线性照明光场。但是单个柱透镜所形成的线状光束具有中间能量分布较高，边缘能量分布较低的特点；鲍威尔棱镜适用的激光束口径一般很小，获得的照明光场的线宽就很小，而且在线性照明光场的两端容易出现强点。

技术实现思路

[0003](一)申请目的
[0004]本申请的目的是提供一种一种光束整形的光学系统，(本申请要解决的技术问题，技术方案概述，技术效果概述)。
[0005](二)技术方案
[0006]为解决上述问题，本申请的第一方面提供了一种光束整形的光学系统，其特征在于，包括：第一柱透镜和多柱透镜组，其中，第一柱透镜第一侧为光束射入处；所述多柱透镜组设置于所述第一柱透镜第二侧，所述多柱透镜组中柱透镜放置方向与所述第一柱透镜放置方向垂直，所述多柱透镜组用于光束的均匀整形；所述第一柱透镜第一侧和所述第一柱透镜第二侧为所述第一柱透镜位置相对的两个侧面。
[0007]进一步地，所述多柱透镜组包括：第二柱透镜，第二柱透镜第一侧以第一预设距离设置于第一柱透镜第二侧。
[0008]进一步地，所述多柱透镜组还包括：第三柱透镜，第三柱透镜第一侧以第二预设距离设置于第二柱透镜第二侧，所述第二柱透镜第一侧和所述第二柱透镜第二侧为所述第二柱透镜位置相对的两个侧面。
[0009]进一步地，所述多柱透镜组还包括：第四柱透镜，第四柱透镜第一侧以第三预设距离设置于第三柱透镜第二侧，所述第三柱透镜第一侧和所述第三柱透镜第二侧为所述第三柱透镜位置相对的两个侧面。
[0010]进一步地，所述第四柱透镜第二侧为光束射出处，所述第四柱透镜第一侧和所述第四柱透镜第二侧为所述第四柱透镜位置相对的两个侧面。
[0011]进一步地，所述光学系统还包括：矩形光阑，所述矩形光阑设置于所述多个柱透镜之间，所述矩形光阑用于光场边缘整形，以切趾边缘光场。
[0012]进一步地，所述矩形光阑以第四预设距离设置于所述第一柱透镜第二侧和所述第二柱透镜第一侧之间。
[0013]进一步地，所述第一预设距离大于所述第三预设距离，所述第三预设距离大于所述第二预设距离。
[0014]进一步地，所述系统还包括光源和光纤，光束经所述光源射出后沿所述光纤传递，所述光源和所述光纤设置于所述第一柱透镜第一侧。
[0015](三)有益效果
[0016]本申请实施例克服了现有技术中的缺陷，克服了基于鲍威尔棱镜或其它类似棱镜的整形光学系统、所获光场均匀性差以及在线性两端位置容易出现强点的缺陷；本申请实施例还克服了基于非球的整形系统，其生产加工难度大、成本高、通用性差的缺陷。本申请实施例采用两组正交的柱透镜组在正交的两个维度上分别进行光束整形，其中一组对光束进行了一维准直。准直后，该维度上，光束处于平行状态。另外一组对光束进行了一维的线性展开。展开后，该维度上，光束处于扇形发散状态。本申请实施例在垂轴的横截面上，光场的强度分布始终是均匀的。
附图说明
[0017]图1是本申请实施例一种光束整形的光学系统的立体结构图；
[0018]图2是本申请相关实施例光束整形过程的侧视结构图；
[0019]图3是本申请实施例一种光束整形的光学系统的附视结构图。
[0020]图4是本申请相关实施例光束整形后所获光场横截面在展开线长度方向的光照强度分布。
[0021]图5是本申请实施例一种光束整形的光学系统整形后所获光场横截面在展开线宽度方向的光照强度分布。
具体实施方式
[0022]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本申请进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。
[0023]在附图中示出了根据本申请实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0024]显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0027]如图2或图4所示，在本申请相关实施例中，为获得一维线性均匀照明光场，常见的是基于鲍威尔棱镜或其它类似棱镜的整形光学系统。将光束准直或汇聚到棱镜上，再由棱镜将光束扩散展开，在一定距离范围内实现一维的线性均匀照明光场。也可以借助非球面透镜和柱透镜组合，整形获得一维的线性照明光场。但是单个柱透镜所形成的线状光束具有中间能量分布较高，边缘能量分布较低的特点；鲍威尔棱镜适用的激光束口径一般很小，获得的照明光场的线宽就很小，而且在线性照明光场的两端容易出现强点。
[0028]如图1所示，本申请实施例提供一种光束整形的光学系统，包括：第一柱透镜4和多柱透镜组，其中，第一柱透镜4第一侧为光束射入处；多柱透镜组设置于第一柱透镜4第二侧，多柱透镜组中柱透镜放置方向与第一柱透镜放置方向垂直，多柱透镜组用于光束的均匀整形；第一柱透镜4第一侧和第一柱透镜4第二侧为第一柱透镜4位置相对的两个侧面。
[0029]如图3或图5所示，本申请实施例首先通过第一柱透镜4进行一维准直，在与此正交的另一维方向上，再采用柱透镜组进行光场均匀化整形。同时采用矩形光阑5切趾边缘光场，以规范整形后的照明线宽和发散角。如此进行光学整形后的光场，一维处于准直状态，与此正交的另一维处于扇形发散状态。整形后的光场，在垂直于光轴的横截面上，呈固定宽度的矩形，而且光照强度呈均匀分布。
[0030]在一些实施例中，多柱透镜组包括：第二柱透镜6，第二柱透镜6第一侧以第一预设距离设置于第一柱透镜4第二侧。
[0031]在一些实施例中，多柱透镜组还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光束整形的光学系统，其特征在于，包括：第一柱透镜(4)和多柱透镜组，其中，第一柱透镜(4)第一侧为光束射入处；所述多柱透镜组设置于所述第一柱透镜(4)第二侧，所述多柱透镜组中柱透镜放置方向与所述第一柱透镜放置方向垂直，所述多柱透镜组用于光束的均匀整形；所述第一柱透镜(4)第一侧和所述第一柱透镜(4)第二侧为所述第一柱透镜(4)位置相对的两个侧面。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述多柱透镜组包括：第二柱透镜(6)，第二柱透镜(6)第一侧以第一预设距离设置于第一柱透镜(4)第二侧。3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述多柱透镜组还包括：第三柱透镜(7)，第三柱透镜(7)第一侧以第二预设距离设置于第二柱透镜(6)第二侧，所述第二柱透镜(6)第一侧和所述第二柱透镜(6)第二侧为所述第二柱透镜(6)位置相对的两个侧面。4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述多柱透镜组还包括：第四柱透镜(8)，第四柱透镜(8)第一侧以第三预设距离设置于第三柱透镜(7)第二侧，所述第三柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：许昌，彭钦军，王志敏，邹跃，薄勇，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：新型
国别省市：