光学元件及光学模组制造技术

一种光学元件及光学模组，涉及光学技术领域。该光学元件具有相对的入射表面和出射表面；入射表面为曲面，且入射表面在第一方向上具有弧度；出射表面为自由曲面，且出射表面在第一方向和第二方向上均具有弧度，第一方向和第二方向垂直；其中，光学元件的入射表面对入射的光束在快轴方向上进行压缩和/或在慢轴方向上进行扩束，光学元件的出射表面对光束在第一方向和第二方向上均进行压缩出射。该光学元件能够改善激光器出射的光束存在严重像散的问题，提高光束质量。提高光束质量。提高光束质量。

【技术实现步骤摘要】
光学元件及光学模组


[0001]本专利技术涉及光学
，具体而言，涉及一种光学元件及光学模组。

技术介绍

[0002]半导体激光器又称为激光二极管，具有体积小、重量轻、光束能量集中、寿命长、可靠性高、能量转换效率高、覆盖波长范围广等优点，被广泛应用在激光医疗、材料加工、激光雷达、激光校准、机器视觉、工业加工和医疗检测等领域。
[0003]然而，现有的半导体激光器由于其有源宽度远大于厚度，因此，导致在快轴方向和慢轴方向上的发散角极不对称，并在远场呈现狭长的椭圆光斑，且带有初始像散。一般地，半导体激光器在快轴方向的发散角为30
°
～40
°
，在慢轴方向的发散角为5
°
～10
°
，如此，将导致半导体激光器发射的光束均匀性差、光束质量不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种光学元件及光学模组，其能够改善激光器出射的光束存在严重像散的问题，提高光束质量。
[0005]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0006]本专利技术的一方面，提供一种光学元件，该光学元件具有相对的入射表面和出射表面；入射表面为曲面，且入射表面在第一方向上具有弧度；出射表面为自由曲面，且出射表面在第一方向和第二方向上均具有弧度，第一方向和第二方向垂直；其中，光学元件的入射表面对入射的光束在快轴方向上进行压缩和/或在慢轴方向上进行扩束，光学元件的出射表面对光束在第一方向和第二方向上均进行压缩出射。该光学元件能够改善激光器出射的光束存在严重像散的问题，提高光束质量。
[0007]可选地，入射表面为凹面，且第一方向为慢轴方向。该方式可以实现对慢轴方向上的光束进行扩束，是能够改善像散的一种方式。
[0008]可选地，入射表面为凸面，且第一方向为快轴方向。该方式可以实现对快轴方向上的光束进行压缩，是能够改善像散的另一种方式。
[0009]可选地，入射表面为自由曲面，且自由曲面在第一方向上的面型为凹面、在第二方向上的面型为凸面。该方式可以实现对慢轴方向上的光束进行扩束和对快轴方向上的光束进行压缩，是能够改善像散的又一种方式。
[0010]可选地，出射表面在第一方向上的面型为第一曲面，出射表面在第二方向的面型为第二曲面，第一曲面和第二曲面的曲率不同。第一曲面和第二曲线的曲面不同，则可以使得自出射表面出射的光束在第一方向和在第二方向上的压缩程度不同。
[0011]本专利技术的另一方面，提供一种光学模组，该光学模组包括光源和设于光源出光侧的上述的光学元件；光学模组还包括依次设于光学元件出光侧的匀化组件和压缩镜；光学元件的入射表面对自光源入射的光束快轴方向上进行压缩和/或在慢轴方向上进行扩束，光学元件的出射表面对光束在第一方向和第二方向上均进行压缩；匀化组件用于匀化在第
一方向上的光束和在第二方向上的光束；压缩镜用于压缩在第一方向上的光束和在第二方向上的光束。该光学模组通过采用上述光学元件和匀化组件以及压缩镜的组合，一方面，本申请通过上述结构布局，能够将高斯转超高斯，并将超高斯转为平顶，从而在短距离内在接收面得到均匀且较大的平顶光斑；另一方面，本申请的上述结构简单且紧凑，有利于器件小型化的需求。
[0012]可选地，匀化组件包括沿光轴的方向排布的第一微透镜阵列和第二微透镜阵列，其中，第一微透镜阵列用于匀化在第二方向上的光束、第二微透镜阵列用于匀化在第一方向上的光束。该方式可以实现对光束在第一方向和第二方向上分别进行匀化，是通过匀化提高成像质量的一种实现方式。
[0013]可选地，匀化组件包括匀化镜，匀化镜具有相对设置的第一面和第二面，第一面用于匀化在第一方向上的光束，第二面用于匀化在第二方向上的光束。该方式可以实现对光束在第一方向和第二方向上分别进行匀化，是通过匀化提高成像质量的另一种实现方式。
[0014]可选地，匀化组件包括匀化镜，匀化镜具有第三面，第三面对自光学元件出射的光束在在第一方向和第二方向上均进行匀化后入射至压缩镜。该方式可以实现对光束在第一方向和第二方向上分别进行匀化，是通过匀化提高成像质量的又一种实现方式。
[0015]可选地，压缩镜具有相对设置的第四面和第五面，第四面用于压缩在第二方向上的光束，第五面用于压缩在第一方向上的光束。该方式可以进一步缩小光束在第一方向和在第二方向上的发散角，是能够进一步改善像散的一种方式。
[0016]可选地，第四面和第五面均为凸面。
[0017]可选地，压缩镜具有第六面，第六面对自匀化组件出射的光束在第一方向上和第二方向上均进行压缩后出射。该方式也可以进一步缩小光束在第一方向和在第二方向上的发散角，是能够进一步改善像散的另一种方式。
[0018]本专利技术的有益效果包括：
[0019]本申请提供的光学元件具有相对的入射表面和出射表面；入射表面为曲面，且入射表面在第一方向上具有弧度；出射表面为自由曲面，且出射表面在第一方向和第二方向上均具有弧度，第一方向和第二方向垂直；其中，光学元件的入射表面对入射的光束在快轴方向上进行压缩和/或在慢轴方向上进行扩束，光学元件的出射表面对光束在第一方向和第二方向上均进行压缩出射。本申请通过将该光学元件的入射表面设为曲面，且使得该曲面能够对在快轴方向上的光束进行压缩和/或对在慢轴方向上的光束进行扩束。这样，入射至该光学元件的光束，能够在慢轴方向上进行扩束发散，和/或在快轴方向上进行压缩，如此，将能够使得光束在慢轴方向的发散角和在快轴方向上的发散角差距被缩小；并将该光学元件的出射表面设为自由曲面，且使得该自由曲面在快轴方向和慢轴方向上均具有弧度，这样，自入射表面入射的光束能够被该出射表面压缩后出射，从而提高出射光束的光束质量。本申请对光学元件的入射表面和出射表面的改进方式简单，且能改善激光器出射的光束存在严重像散的问题，提高光束质量。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1为本专利技术实施例提供的光学元件的结构示意图之一；
[0022]图2为本专利技术实施例提供的光学元件的结构示意图之二；
[0023]图3为本专利技术实施例提供的光学元件在快轴方向上的光路示意图之一；
[0024]图4为本专利技术实施例提供的光学元件在慢轴方向上的光路示意图之二；
[0025]图5为本专利技术实施例提供的光学模组的光斑示意图；
[0026]图6为本专利技术实施例提供的光学模组的结构示意图之一；
[0027]图7为图6中光学模组在快轴方向上的光路示意图；
[0028]图8为图6中光学模组在慢轴方向上的光路示意图；
[0029]图9为本专利技术实施例提供的光学模组在慢轴方向上的光斑能量分布图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学元件，其特征在于，具有相对的入射表面和出射表面；所述入射表面为曲面，且所述入射表面在第一方向上具有弧度；所述出射表面为自由曲面，且所述出射表面在所述第一方向和第二方向上均具有弧度，所述第一方向和所述第二方向垂直；其中，所述光学元件的入射表面对入射的光束在快轴方向上进行压缩和/或在慢轴方向上进行扩束，所述光学元件的出射表面对所述光束在所述第一方向和所述第二方向上均进行压缩出射。2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述入射表面为凹面，且所述第一方向为所述慢轴方向。3.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述入射表面为凸面，且所述第一方向为所述快轴方向。4.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述入射表面为自由曲面，且所述自由曲面在所述第一方向上的面型为凹面、在所述第二方向上的面型为凸面。5.根据权利要求1至4任意一项所述的光学元件，其特征在于，所述出射表面在所述第一方向上的面型为第一曲面，所述出射表面在所述第二方向的面型为第二曲面，所述第一曲面和所述第二曲面的曲率不同。6.一种光学模组，其特征在于，包括光源和设于所述光源出光侧的权利要求1至5中任意一项所述的光学元件；所述光学模组还包括依次设于所述光学元件出光侧的匀化组件和压缩镜；所述光学元件的入射表面对自所述光源入射的光束在快轴方向上进行压缩和/或在慢轴方向上进行扩束，所述光学元件的出射表面对所述光束在第一方...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡磊，
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：