[实用新型]基于VCSEL激光二极管的匀化及扩束结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电工程技术领域，尤其涉及一种基于VCSEL激光二极管的匀化及扩束及高斯光整形结构。

背景技术

现有技术通常是采用边发射激光和单点激光光源，边发射激光光束匀化困难，且匀化后有燥点，图像不清晰。另外，单点激光光源，单点光功率密度高，容易伤害人或其它动物，特别是眼睛，如果单点激光光源需做光匀化需用毛玻璃片或是整形棱镜或电机装毛玻璃旋转的方式来匀化，造成光形不均匀有燥点小角度不能做小，不能满足于远距离监控需求，夜晚或高清、超清监控看清人脸或其它细微特征需求，这种单点激光在光匀化过程中要靠电机带动毛玻璃片旋转来匀化光斑，这样有两个缺陷：一是电机处于不停的工作状态，容易造成机械卡死，从而不能达到设计效果；二是多出了高性能高转速电机，造成产品成本的上升。而且现有的边发射激光二极管由于是单点发光，这样在单点上光功率太高，热量不能完全快速导至导体，造成光功率提升困难，或是芯片不能在-30至60度低温或高温环境下工作。另外，上述结构使得监控范围及监控效果极其不好。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种光束质量均匀、监控效果好及成本低的基于VCSEL激光二极管的匀化和高斯光整形及扩束结构。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于VCSEL激光二极管的匀化及扩束结构，包括VCSEL激光二极管、双凹扩束透镜和双凸聚焦透镜；所述VCSEL激光二极管、双凹扩束透镜和双凸聚焦透镜由左至右依次分布，且三者的中心在同一直线上；所述VCSEL激光二极管和双凹扩束透镜两者之间的距离固定不变，且所述双凹扩束透镜与双凸聚焦透镜之间的距离随着双凸聚焦透镜的左右移动进行变化；所述VCSEL激光二极管包括激光芯片和分布在激光芯片上的多个点光源，多个点光源呈多点垂直阵列结构分布；多个点光源的发光面朝向双凹扩束透镜，且VCSEL激光二极管发光后先经过双凹扩束透镜扩束做光束匀化和高斯光束整形后再经过双凸聚焦透镜聚焦。

其中，所述双凹扩束透镜包括第一透镜本体、第一内凹部和第二内凹部，所述第一内凹部设置在第一透镜本体的左侧，所述第二内凹部设置在第一透镜本体的右侧，第一内凹部和第二内凹部均向第一透镜本体的中心凹陷，且所述第一内凹部的第二内凹部曲率半径小于第二内凹部的曲率半径。

其中，所述双凸聚焦透镜包括第二透镜本体和两个外凸部，所述两个外凸部对应设置在第二透镜本体的左右两侧，且两个外凸部的曲率半径相同。

其中，所述第一透镜本体的高度小于第二透镜本体的高度。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的基于VCSEL激光二极管的匀化及扩束结构，该结构包括VCSEL激光二极管、双凹扩束透镜和双凸聚焦透镜，VCSEL激光二极管发光后先经过双凹扩束透镜扩束做光束匀化和高斯光束整形后再经过双凸聚焦透镜聚焦，该结构利用VCSEL激光二极管发光进行双凹扩束透镜扩束匀化和高斯光束整形，然后利用双凸聚焦透镜再次聚焦或使光平行，从而使其原始发散角扩大或缩小几倍，从而在照射远距离时光密度增加，照射更远的距离，在摄像机监控近距离时把光束扩得更大，充分布满摄像机屏幕，而获得更大范围的监控效果；同时，因为VCSEL激光二极管是由多点垂直阵列组成后二次匀化，这样做出来的光束质量更均匀，消除了毛玻片旋转时的磨砂点，使光束质量更细腻，能满足现有8K系列摄像机极高清的夜视细微特征捕捉或成像的监控需求,可满足高品质成像的要求，如高清，超高清夜视摄像机，工业机器视觉。本新型在不降低透过率情况下使光束扩大或扩大2-3倍，从而改变最大角扩大2-3倍，最小角缩小2-3倍。从而满足同时监控远距离和满足近距离大范围的监控需求。

附图说明

图1为本实用新型中双凹扩束透镜的扩束示意图；

图2为本实用新型中光束处于发散角度最大状态图；

图3为本实用新型中光束处于平行或聚焦状态图；

图4为本实用新型中VCSEL激光二极管的结构示意图。

主要元件符号说明如下：

10、VCSEL激光二极管11、双凹扩束透镜12、双凸聚焦透镜101、激光芯片102、点光源111、第一透镜本体112、第一内凹部113、第二内凹部121、第二透镜本体122、外凸部。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。