[发明专利]一种鱼眼式激光回返光二次利用装置

说明书

本发明提出一种鱼眼式激光回返光二次利用装置,旨在提升半导体激光器应用系统的能效比。该装置包括在激光光源的附近外围设置的鱼眼镜，在鱼眼镜的后方沿其中心轴设置有反射组，使得激光光源在被照射元件表面产生的回返光经过鱼眼镜及其中心空腔发生趋向光轴的偏折、再入射至反射组，反射组将激光反射后从鱼眼镜出射至被照射元件表面。本发明有效实现了二次利用反射能量，提升系统的能效比；结构模块化，便于拆卸安装和移植；体积小，重量轻。

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器光源系统的结构设计。

背景技术

目前半导体激光器已广泛应用于泵浦、工业加工、医疗等领域，在半导体激光器的应用过程中，被照射元件表面接收激光时会产生不同程度的回返光。低功率半导体激光器回返光微弱，应用上可进行忽略。大功率的半导体激光器回返光较强，为了避免回返光损伤光源，目前仅采取了回返光的规避措施。但采用规避措施的方式处理回返光属于能量损失，导致整个系统能效比低，未充分考虑回返光的再次利用问题。

发明内容

为了提升半导体激光器应用系统的能效比，本发明提出一种鱼眼式激光回返光二次利用装置。

本发明的技术方案如下：

一种鱼眼式激光回返光二次利用装置,包括在激光光源的附近外围设置的鱼眼镜，在鱼眼镜的后方沿其中心轴设置有反射组，使得激光光源在被照射元件表面产生的回返光经过鱼眼镜及其中心空腔发生趋向光轴的偏折、再入射至反射组，反射组将激光反射后从鱼眼镜出射至被照射元件表面。

这里，一组鱼眼镜可以对应一组透射整形组以及反射组，也可以对应多组透射整形组以及反射组(阵列)。

在以上方案的基础上，本发明还进一步作了如下优化：

上述鱼眼镜前部的中心通道可以为空，即与鱼眼镜的中心空腔贯通；也可以(与鱼眼镜本体)为透明的实心一体结构，或者采用透镜填充封闭所述中心通道。其中：

如果采用透镜填充封闭所述中心通道，根据需要可以选择平面镜、楔形镜、正透镜或负透镜。如果采用透明的实心一体结构：可以将对应于中心通道位置的鱼眼镜内侧表面设置为凹面，在鱼眼透镜与反射组之间再设置一组凸透镜；或者，对应于中心通道位置的鱼眼镜内、外侧均为端直平面(类似于平面镜填充)。

在鱼眼镜与反射组之间还设置有透射整形组。在光束质量较好的情况下，无透射整形组，也是可行的。

上述透射整形组根据需要可选用负镜组或正镜组或棱镜组或阵列镜组；反射组根据需要设置为偏心或非偏心，反射组的反射面为抛物面、双曲面、椭球面、球面或者其他形式的非球面。具体来说：

当鱼眼镜组接收广角散射的回返光时，需要正镜组，所述正透镜组在鱼眼镜组后端有一定聚光能力，控制入射到反射面的光束角度，使回返光能匹配反射面的面型。

当鱼眼镜组接受大斜角入射的回返光时，鱼眼镜组后端设置负镜组，使回返束能入射到反射面，并控制入射到反射面的入射角度，使其与反射面面型相匹配。

当鱼眼镜组接受光场复杂的回返光时，鱼眼透镜后端设置正镜组和负镜组，均不能更好的对该回返光进行光束整形，不能更好的控制入射到反射面的光束角度，与反射面的面型不能更好匹配。这时需要在鱼眼镜组后端设置阵列镜组。对回返光进行分解微分处理，使回返光入射到反射面的角度能与反射面的面型更好匹配，并使光束均匀可用。

当考虑到回返光为斜射光束，或反射面设计为偏向形式时，或出射光束要求为斜射状时。在鱼眼镜组后端设置棱镜组，对回返光进行偏折处理。

抛物面、双曲面、椭球面、球面或者其他形式的非球面，是反射面的基础面型。面型的选择是由入射与出射光束的角度与分布决定，而入射与出射均和透镜整形组设计有关。反过来说透镜整形组的设计决定反射面面型的选择。