[发明专利]半导体激光器椭圆光斑的整形和准直装置

权利要求书

1. 一种半导体激光器椭圆光斑整形和准直装置，包括设置于半导体激光器所发射光束的传播路径上的至少一非旋转对称的透镜，其特征在于，所述透镜包括：

用于实现对快轴方向传播的光束进行准直的第一面，在近轴光学近似下，该第一面的曲率半径表达式为：

式中，z_y是光束截面为ω_1y时对应的传播距离，n₀是空气折射率，n是玻璃材料折射率，ω_1y是快轴方向光束在第一个面上的光束截面半径及准直后的目标光束半径；

以及，用于实现对慢轴方向传播的光束进行扩束和准直的第二面。

2. 根据权利要求1所述的半导体激光器椭圆光斑整形和准直装置，其特征在于，所述准直整形光学系统包括一个非旋转对称的透镜，所述透镜具有沿半导体激光器发射的光束传播方向依次设置的第一面和第二面，所述第一面和第二面采用互相垂直的两个柱面，所述第一面采用非旋转对称的柱面，并且，所述第一面在快轴方向是第一非球面，而在慢轴方向是第一平面，所述第二面在快轴方向是第二平面，而在慢轴方向是第二非球面，

所述第一面与第二面之间的距离及第二面的曲率半径近似表示为：

式中，ω_1x和ω_2x分别是慢轴方向光束在第一面和第二面上的光束截面半径，θ_x是慢轴方向光束发散角。

3. 根据权利要求1所述的半导体激光器椭圆光斑整形和准直装置，其特征在于，它包括沿半导体激光器所发射光束的传播方向依次设置的两个以上非旋转对称的透镜，其中，

所述第一面包括第一个透镜的第一个面；

所述第二面包括第一个透镜的第二个面或第一透镜的第二个面与紧随其后的一个以上透镜的一个以上透镜面的组合。

4. 根据权利要求3所述的半导体激光器椭圆光斑整形和准直装置，其特征在于，所述第二面是由第一透镜的第二个面与紧随其后的一个以上透镜的一个以上透镜面组合形成的扩束系统，所述扩束系统具有伽利略望远镜结构或开普勒望远镜结构。

5. 根据权利要求3或4所述的半导体激光器椭圆光斑整形和准直装置，其特征在于，它包括沿半导体激光器所发射光束的传播方向依次设置的两个非旋转对称的透镜，其中，

第一个透镜的第一个面采用旋转对称的非球面，即该第一个面在慢轴方向和快轴方向均为非球面，而其第二个面采用非旋转对称的柱面，其中该第二个面在慢轴方向是非球面，在快轴方向是平面；

第二个透镜的第一个面采用非旋转对称的柱面，且该第一个面在慢轴方向是非球面，在快轴方向是平面，而其第二个面在快轴方向和慢轴方向都是平面；

并且，第一个透镜的第二个面和第二个透镜的第一个面的焦点重合位置选定在第一个透镜的第二个面的一侧靠近光源的位置，且两者的旋转对称轴平行于快轴方向，并且，在慢轴方向，该第一个透镜的第二个面和第二个透镜的第一个面组成具有伽利略望远镜结构的扩束系统。

6. 根据权利要求3或4所述的半导体激光器椭圆光斑整形和准直装置，其特征在于，它包括沿半导体激光器所发射光束的传播方向依次设置的三个平凸结构的透镜，其中，

第一个透镜的第一个面为旋转对称非球面，且该第一个面在慢轴方向和快轴方向均为非球面，而其第二个面为平面；

第二透镜的第一个面为平面，其第二个面为柱面非球面，且该第二个面在快轴方向为平面，在慢轴方向为非球面；

第三个透镜的第一个面为柱面非球面，且该第一个面在快轴方向为平面，在慢轴方向为非球面，而其第二个面为平面；

并且，该第二透镜的第二个面和第三个透镜的第一个面的焦点重合在两者之间的选定位置，同时，该两者的旋转对称轴平行于快轴方向，并且，在慢轴方向，该第二透镜的第二个面和第三个透镜的第一个面组成具有开普勒远镜结构的扩束系统。