專利名稱：一種輸出十字線光斑的激光器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學器械，特別涉及到一種投線儀用的輸出綠光十字線光斑的激光器。
背景技術：
在激光器的許多應用領域如激光投線儀中，都希望能有一種成本低、體積小、性能穩定的激光器。激光投線儀中所需要的激光光斑是線條性，通常用一個柱透鏡來將圓形光斑轉化成線光斑，目前的激光投線儀如果要投出幾條線，就需要用到好幾支綠光模組，紅光激光投線儀也是這樣做的。對于正在發展中的綠光激光投線儀來說，由于微型化的綠光激光器成本和功耗相對半導體紅光激光器來說要高得多，這種做法就會存在一些現實問題， 一是成本高，二是功耗大，三是體積太大。在綠光投線儀中，如果能減少綠光激光器的數量， 必將大副度降低成本，減少功耗。目前比較普遍的一種減少綠光激光器的數量做法就是利用45°放置分光片，將一束光分成兩束，然后每一束光分別加上一個柱透鏡，變成兩個線光斑，然而該方法存在一些問題，如由于鍍膜的限制分光不均勻，導致兩條線明暗變化顯著。另外，45°分光片的存在也導致體積變大，模組裝配困難。
發明內容本實用新型的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提供一種投影儀用的輸出十字線光斑的激光器。本實用新型的輸出十字線光斑的激光器要達到輸出兩線的質量好、效率高并且功耗小，還要求激光器的結構簡單、體積小巧和制作成本低。為了達到上述發明目的，本實用新型提供的技術方案如下一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述的激光器包括有激光光源、擴束準直系統和十字線輸出系統，所述的擴束準直系統由擴束透鏡和準直透鏡同軸排列組成， 所述的十字線輸出系統包括丁字形排列的兩個柱透鏡，其中第一柱透鏡的直徑較第二柱透鏡的直徑大，且第一柱透鏡的端部不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部的側邊上；所述激光光源射出的激光光束經過擴束準直系統擴束和準直，形成的光斑照射于第一柱透鏡和第二柱透鏡的交界處入射，經第一柱透鏡和第二柱透鏡出射十字線光斑。在本實用新型的輸出十字線光斑的激光器中，所述的十字線輸出系統中還包括有機械件，所述的第一柱透鏡和第二柱透鏡放置于所述的機械件中，該機械件上設置有兩個垂直相交的第一圓孔和第二圓孔，在沿著機械件軸向上還有一個通光圓孔，稱作軸向孔，所述的第一圓孔兩端貫通，第二圓孔一端敞開另一端與所述的第一圓孔連通，所述的第二柱透鏡置于第一圓孔中，且第二透鏡在軸向孔的部分露出，作為通光部分)，所述機械件上為第二柱透鏡的中部設有透光方槽，所述第一柱透鏡的一端插于第二圓孔內且不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部，第二柱透鏡的中部通過軸向孔的部分作為通光面，所述機械件上為第一柱透鏡的中部也設有透光方槽。[0008]在本實用新型的輸出十字線光斑的激光器中，所述的機械件上還設有十字光線的直線度調節系統，該直線度調節系統為設置在機械件上的三個調節螺釘，其中兩個螺釘擰在位于第二柱透鏡所處的第一圓孔處的兩個螺釘孔中，該兩個螺釘孔內的螺釘分別抵于第二柱透鏡的兩端，一個螺釘擰在位于第二圓孔延長線位置的機械件上。基于上述技術方案，本實用新型輸出十字線光斑的激光器與現有技術相比具有如下技術優點1.本實用新型將兩根柱透鏡置于一個機械件上，可以保持二者形成的丁字形的十字線輸出系統準確可靠，根據輸出總光功率設定了二者的距離和直徑大小，可以保證本實用新型的激光器輸出十字線光斑，使得投線儀中所用的綠光激光器成線質量高，制作成本低。2.本實用新型在機械件上設置了直線度調節系統，該系統通過三個螺釘來調節兩個柱透鏡的傾斜度，可以使十字線光斑中的兩線保持足夠的直線度。3.本實用新型的激光器通過簡單的機械機構和光學器件就能夠使得綠光激光模組輸出十字線光斑，使得其在投線儀中應用效果良好，減低了制作成本，并且成線效果十分好，具有很強的實用性。
圖1是本實用新型輸出十字線光斑的激光器的光路側視狀態示意圖。圖2是本實用新型輸出十字線光斑的激光器的光路正視及成像狀態示意圖。圖3是本實用新型輸出十字線光斑的激光器中的機械件的外形結構示意圖。圖4是本實用新型輸出十字線光斑的激光器中的兩個柱透鏡位置確定方法的示意圖。
具體實施方式
下面我們結合附圖和具體的實施例來對本實用新型輸出十字線光斑的激光器做進一步的詳細闡述，以求更為清楚明了地理解本實用新型的結構組成和工作過程，但不能以此來限制本實用新型的保護范圍。先請看圖1和圖2，圖1是本實用新型輸出十字線光斑的激光器的光路側視狀態示意圖，圖2是本實用新型輸出十字線光斑的激光器的光路正視及成像狀態示意圖。由圖可知，本實用新型輸出十字線光斑的激光器在結構主要包括有激光光源101、擴束準直系統 102和十字線輸出系統。其中，擴束準直系統由擴束透鏡和準直透鏡同軸排列組成，擴束透鏡靠近激光光源，激光光源輸出的激光光束首先經過擴束，使得光束變大，同時發散角也變大，再經過準直透鏡后減小發散角，使得光束直線輸出，獲得比激光光源輸出光斑較大的接近圓形的光斑1。十字線輸出系統包括丁字形排列的兩個柱透鏡，其中第一柱透鏡2的直徑較第二柱透鏡3的直徑大，且第一柱透鏡2的端部不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡3中部的側邊上。在本實用新型的激光器中，激光光源射出的激光光束經過擴束準直系統擴束和準直，形成的光斑1照射于第一柱透鏡2和第二柱透鏡3的交界處入射，經第一柱透鏡2和第二柱透鏡3出射十字線光斑。圖2中的橫向光線4和縱向光線5，兩條光線形成十字形光斑。在本實用新型的輸出十字線光斑的激光器中，如圖3所示，所述的十字線輸出系統中還包括有機械件，第一柱透鏡2和第二柱透鏡3放置于所述的機械件中，設置機械件的目的是為了兩個柱透鏡保持精確地垂直方式，并且控制二者之間的距離。為了放置兩個柱透鏡，我們在機械件上設置有兩個垂直相交的第一圓孔204和第二圓孔207，所述的第一圓孔204兩端貫通，第二圓孔207 —端敞開另一端與所述的第一圓孔204連通。第二柱透鏡2置于第一圓孔204中，且第二柱透鏡2的兩端露出以作為輸出端，機械件上為第二柱透鏡3的兩個輸出端設有透光方槽206。上述第一柱透鏡2的一端插于第二圓孔207內且不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡3的中部，第二柱透鏡3的另一端露出于第二圓孔207以作為輸出端，所述機械件上為第一柱透鏡2的輸出端也設有透光方槽 205。在本實用新型的輸出十字線光斑的激光器中，所述的機械件上還設有十字光線的直線度調節系統，該直線度調節系統為設置在機械件上的三個調節螺釘，其中兩個螺釘擰在位于第二柱透鏡3所處的第一圓孔204處的兩個螺釘孔201和203中，該兩個螺釘孔內的螺釘分別抵于第二柱透鏡3的兩端，一個螺釘擰在位于第二圓孔207延長線位置的機械件上。通過調節螺釘孔內的螺釘，可以微調柱透鏡的縱向傾斜度，從而調節兩光線的直線度。激光圓光束垂直入射在丁字形放置的兩根柱透鏡的正上面，如發現十字線的兩條線有彎曲，則通過調節這三個調節螺孔上的螺釘，使得十字線兩線保持足夠的直線度。本實用新型的激光器中，兩個柱透鏡的位置和直徑控制可以來確定輸出水平光線和垂直光線的亮度和寬度。且兩者之間相對光斑中心位置經過如下條件確定即保證光斑通過兩柱透鏡的總功率最大，同時分別通過兩柱透鏡的功率盡可能相同。本實用新型中兩支柱透鏡的直徑是不同的，直徑的具體大小以及兩柱透鏡所在的具體位置通過該方法確定，即激光器光斑經過擴束準直后的近似圓光斑打在兩支柱透鏡上，通過兩支柱透鏡的光功率近似一致，同時保證通過兩柱透鏡的總光功率最大。其中粗的第一柱透鏡一端抵在細的第二柱透鏡的側面，防止兩者之間有間隙漏光。同時，為了不擋住經第二柱透鏡轉化后的線光束，可將第一柱透鏡與第二柱透鏡的輸出面放一樣高的位置。經過擴束準直后的光束照射到十字線輸出系統上如圖4所示，圓形表示光斑，通常為高斯分布，si表示光斑通過柱透鏡Iensl的面積，所通過的功率用Pl表示，Pl是Iensl 的直徑dl和相對光斑的位置xl的函數即可表示為Pl (dl, xl)。同理，s2表示光斑通過柱透鏡lenS2的面積，所通過的功率用P2表示，P2是lenS2的直徑d2和相對光斑的位置x2的函數，即可表示為 P2(d2，x2)，因此根據 Pl(dl，xl) ^ P2(d2,x2)以及 Pl (dl，xl)+P2 (d2，x2) 需取最大值，同時考慮兩光線的粗細一致性，和其中粗的柱透鏡一端抵在細柱透鏡的側面， 防止兩者之間有間隙漏光，即可基本確定dl，d2，xl, x2,也就是兩柱透鏡的直徑和相對放置的位置。
權利要求1.一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述的激光器包括有激光光源、擴束準直系統和十字線輸出系統，所述的擴束準直系統由擴束透鏡和準直透鏡同軸排列組成，所述的十字線輸出系統包括丁字形排列的兩個柱透鏡，其中第一柱透鏡的直徑較第二柱透鏡的直徑大，且第一柱透鏡的端部不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部的側邊上；所述激光光源射出的激光光束經過擴束準直系統擴束和準直，形成的光斑照射于第一柱透鏡和第二柱透鏡的交界處入射，經第一柱透鏡和第二柱透鏡出射十字線光斑。
2.根據權利要求1所述的一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述的十字線輸出系統中還包括有機械件，所述的第一柱透鏡和第二柱透鏡放置于所述的機械件中，該機械件上設置有兩個垂直相交的第一圓孔和第二圓孔，在沿著機械件軸向上還有一個通光圓孔，稱作軸向孔，所述的第一圓孔兩端貫通，第二圓孔一端敞開另一端與所述的第一圓孔連通，所述的第二柱透鏡置于第一圓孔中，且第二透鏡在軸向孔的部分露出，作為通光部分，所述機械件上為第二柱透鏡的中部設有透光方槽，所述第一柱透鏡的一端插于第二圓孔內且不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部，第二柱透鏡的中部通過軸向孔的部分作為通光面，所述機械件上為第一柱透鏡的中部也設有透光方槽。
3.根據權利要求2所述的一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述的機械件上還設有十字光線的直線度調節系統，該直線度調節系統為設置在機械件上的三個調節螺釘，其中兩個螺釘擰在位于第二柱透鏡所處的第一圓孔處的兩個螺釘孔中，該兩個螺釘孔內的螺釘分別抵于第二柱透鏡的兩端，一個螺釘擰在位于第二圓孔延長線位置的機械件上。
4.根據權利要求2所述的一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述激光由擴束準直系統形成的光斑通過所述第一柱透鏡和第二柱透鏡的光功率相同。
專利摘要本實用新型涉及一種輸出十字線光斑的激光器，所述的激光器包括有激光光源、擴束準直系統和十字線輸出系統，所述的擴束準直系統由擴束透鏡和準直透鏡同軸排列組成，所述的十字線輸出系統包括丁字形排列的兩個柱透鏡，其中第一柱透鏡的直徑較第二柱透鏡的直徑大，且第一柱透鏡的端部不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部的側邊上；所述激光光源射出的激光光束經過擴束準直系統擴束和準直，形成的光斑照射于第一柱透鏡和第二柱透鏡的交界處入射，經第一柱透鏡和第二柱透鏡出射十字線光斑。本實用新型的輸出十字線光斑的激光器輸出十字線光斑中兩線的質量好、效率高并且功耗小，整個激光器的結構簡單、體積小巧并且制作成本低。
文檔編號H01S3/00GK202276058SQ201120376300
公開日2012年6月13日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者馬英俊 申請人:浙江合波光學科技有限公司, 馬英俊