一种多波长激光二极管光源模组制造技术

本发明专利技术涉及一种多波长激光二极管光源模组，采用超表面透镜，可直接对光束相位进行精准调控，使成像质量达到衍射极限，并可以达到较一般耦合透镜达不到的消色差性能，这极大的提升了耦合效率和各波长耦合效率的一致性，由于采用超表面透镜胶合一体式棱镜的方式，则避免了人工耦合时产生的误差，降低了耦合光纤的难度。难度。难度。

【技术实现步骤摘要】
一种多波长激光二极管光源模组


[0001]本专利技术涉及一种光源模组，具体涉及一种多波长激光二极管光源模组。

技术介绍

[0002]随着激光技术的发展，越来越多领域开始朝着激光光源发展，相比较于LED光源，激光具有更高的亮度、更高的单色性及方向性，可适用于远距离照明且体积更小，满足了更多领域的需求。
[0003]例如生物检测中所使用的荧光显微镜及PCR系统，大多数采用的仍是LED光源，LED光源的光束质量较差，且难以整形，相较于LED光源，激光由于其独有的特性被越来越多的医疗设备所采用。
[0004]大多数多波长激光二极管光源模组中包含许多光学元件，例如快轴准直透镜、慢轴准直透镜、整形镜头、二向色镜、匀光镜头及转向棱镜等，而光纤出光的多波长激光二极管光源模组中还包含耦合镜，这使得模组的体积较大，且调节耦合工艺繁琐，整体结构较不稳定。
[0005]公告号为CN217087134U，该专利中使用三个独立准直镜进行光束准直，该种准直方案只能针对激光二极管的任意一轴进行准直，并不能同时准直快慢轴，因此只能改善子午面或者弧矢面的光束质量，如果要再进行另一轴的准直则需要添加柱面镜，这不仅增加了装调难度，还增加了模组体积。
[0006]公告号为CN205985743U，该专利同样以耦合进光纤出光，专利中采用三组耦合准直镜进行光束准直，然后再依次采用三组二向色镜进行合束，由于单模光纤纤芯极小(小于10μm)因此在进行合束时必须精准调节三个二向色镜使三色光斑尽可能重合，这势必会增加耦合工艺难度；其次，该方案中采用的耦合镜为传统的耦合透镜，由于激光二极管本身像散较大，采用传统耦合透镜通常只能达到0.5左右的耦合效率，耦合效率较低，且因为不同波长会产生较大色差，这也会导致各个波长的耦合效率均不一致。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种多波长激光二极管光源模组，采用超表面透镜，可直接对光束相位进行精准调控，使成像质量达到衍射极限，并可以达到较一般耦合透镜达不到的消色差性能，这极大的提升了耦合效率和各波长耦合效率的一致性，由于采用超表面透镜胶合一体式棱镜的方式，则避免了人工耦合时产生的误差，降低了耦合光纤的难度。
[0008]为达到上述专利技术的目的，本专利技术的一种多波长激光二极管光源模组，包括激光二极管、一体式棱镜和第一超表面透镜阵列；
[0009]所述第一超表面透镜阵列包括3个第一超表面透镜，3个所述第一超表面透镜均包括若干第一微调制单元和第一底板，若干第一微调制单元固定在所述第一底板上；
[0010]所述激光二极管的数量为3个，三个所述激光二极管并排设置；所述一体式棱镜包括3块棱镜，3块所述棱镜依次拼接，3块所述棱镜的拼接处及所组成的一体式棱镜的末端均
设有二向色镜，所述二向色镜分别与所相邻的所述棱镜胶合，且3块所述二向色镜与激光二极管的出光方向成45度夹角；3个所述第一超表面透镜设置在所述一体式棱镜上正对三个所述激光器的侧面上，3个所述第一超表面透镜分别正对三个激光器的出光口；
[0011]或，所述激光二极管的数量为3个，三个所述激光二极管并排设置；所述一体式棱镜包括3块棱镜，3块所述棱镜依次拼接，3个所述第一超表面透镜分别胶合在3块所述棱镜的拼接处及所组成的一体式棱镜的末端，且3个第一超表面透镜与激光二极管的出光方向成45度夹角。
[0012]优选地，每个所述第一超表面透镜的有效通光孔径为0.5～10mm，厚度为0.5～3mm。
[0013]优选地，所述第一微调制单元为介质纳米柱或介质矩形柱，高度为0.1～1.5μm，宽度为20～200nm。
[0014]优选地，所述第一底板的材质为玻璃或陶瓷，所述第一微调制单元的材质为二氧化钛或陶瓷。
[0015]优选地，所述一体式棱镜的的光线输出端的侧面上设有第二超表面透镜，所述第二超表面透镜包括若干第二微调制单元和第二底板；若干所述第二微调制单元固定在所述第二底板上，所述第二超表面透镜通过所述第二底板胶合在一体式棱镜的的光束出射面的侧面。
[0016]优选地，沿着光线的传输方向，所述第二超表面透镜的正前方设有一根单模光纤。
[0017]优选地，每个所述第二超表面透镜的有效通光孔径为0.5～10mm，厚度为0.5～3mm。
[0018]优选地，所述第二微调制单元为介质纳米柱或介质矩形柱，高度为0.1～1.5μm，宽度为20～200nm。
[0019]优选地，所述第二底板的材质为玻璃或陶瓷，所述第二微调制单元的材质为二氧化钛或陶瓷。
[0020]本专利技术，与现有技术相比，还具有以下优点：
[0021](1)采用了超表面透镜对光束进行准直、整形和耦合，取代了采用数个传统透镜组，极大的缩小了模组体积和装调难度；
[0022](2)采用超表面透镜胶合一体式棱镜的方式，取代了耦合准直透镜的工艺，极大的减少了人工装调元件所产生的误差；
[0023](3)采用超表面透镜可以获得更高的照明均匀度，省去了复杂的匀光系统；
[0024](4)采用消色差超表面透镜进一步提高了多波长光纤耦合效率和一致性；
[0025](5)更小的空间体积及紧凑性，有利于模组的结构稳定性及散热性能。
附图说明
[0026]图1为实施例1中的一种多波长激光二极管光源模组的光路示意图；
[0027]图2为实施例1中的一体式棱镜的结构示意图；
[0028]图3为实施例1中的胶合有第一超表面透镜的一体式棱镜的结构示意图；
[0029]图4为实施例1中的第一超表面透镜阵列的结构示意图；
[0030]图5为实施例1中的第一超表面透镜的结构示意图1；
[0031]图6为实施例1中的第一微调制单元的结构示意图1；
[0032]图7为实施例1中的第一超表面透镜的结构示意图2；
[0033]图8为实施例1中的第一微调制单元的结构示意图2；
[0034]图9为实施例1中的激光二极管出射的椭圆光斑图；
[0035]图10为实施例1中的经第一超表面透镜相位调控后的匀化光斑图；
[0036]图11为实施例1中的未经匀化的激光二极管出射光束的照度分布曲线图；
[0037]图12为实施例1中的经第一超表面透镜相位调控后出射光的照度分布曲线图；
[0038]图13为实施例1中的整形但未做匀化处理出射的光斑图；
[0039]图14为实施例1中的第一超表面透镜相位调控后的匀化光斑图；
[0040]图15为实施例1中的利用第一超表面透镜对出射光斑形状进行调控形成的矩形光斑图；
[0041]图16为实施例1中的利用第一超表面透镜对出射光斑形状进行调控形成的椭圆形光斑图；
[0042]图17为实施例2的一种多波长激光二极管光源模组的光路示意图；
[0043]图18为实施例3的一种多波长激光二极管光源模组的光路示意图1；
[0044]图19为实施例3的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多波长激光二极管光源模组，其特征在于，包括激光二极管、一体式棱镜和第一超表面透镜阵列；所述第一超表面透镜阵列包括3个第一超表面透镜，3个所述第一超表面透镜均包括若干第一微调制单元和第一底板，若干第一微调制单元固定在所述第一底板上；所述激光二极管的数量为3个，三个所述激光二极管并排设置；所述一体式棱镜包括3块棱镜，3块所述棱镜依次拼接，3块所述棱镜的拼接处及所组成的一体式棱镜的末端均设有二向色镜，所述二向色镜分别与所相邻的所述棱镜胶合，且3块所述二向色镜与激光二极管的出光方向成45度夹角；3个所述第一超表面透镜设置在所述一体式棱镜上正对三个所述激光器的侧面上，3个所述第一超表面透镜分别正对三个激光器的出光口；或，所述激光二极管的数量为3个，三个所述激光二极管并排设置；所述一体式棱镜包括3块棱镜，3块所述棱镜依次拼接，3个所述第一超表面透镜分别胶合在3块所述棱镜的拼接处及所组成的一体式棱镜的末端，且3个第一超表面透镜与激光二极管的出光方向成45度夹角。2.根据权利要求1所述的一种多波长激光二极管光源模组，其特征在于，每个所述第一超表面透镜的有效通光孔径为0.5～10mm，厚度为0.5～3mm。3.根据权利要求2所述的一种多波长激光二极管光源模组，其特征在于，所述第一微调制单元为介质纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兵兵，陈秋白，
申请(专利权)人：三序光学科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：