一种用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统的制作方法

本发明涉及光电探测，特别是涉及一种用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统。

背景技术：

1、对于飞行时间传感系统来说最常用的光源器件为激光二极管(laser diode，简称ld)。通常来说，ld在快轴(fast axis)和慢轴(slow axis)两个方向上具有不同的发散角度，快轴为垂直于结平面的方向，慢轴为平行于结平面的方向。ld输出的光束必须要经过整形才能实际应用，现有的光学系统较难准直。

2、因此，有必要提供一种用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，以有效解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，能够有效对激光光束进行准直，提升系统的探测效率。

2、本发明实施例提供一种用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，包括：

3、第一准直模块，包括第一激光二极管、第一非球面透镜和第一柱面透镜，所述第一激光二极管用于发射第一准直光束，所述第一非球面透镜用于快轴的准直，所述第一柱面透镜用于慢轴的准直，所述第一非球面透镜的第一面朝向所述第一激光二极管，所述第一非球面透镜的第二面朝向所述第一柱面透镜，所述第一非球面透镜的第一面为平面面型，所述第一非球面透镜的第二面为球面面型；

4、第二准直模块，包括第二激光二极管、第二非球面透镜和第二柱面透镜，所述第二激光二极管用于发射第二准直光束，所述第二非球面透镜用于快轴的准直，所述第二柱面透镜用于慢轴的准直，所述第二非球面透镜的第一面朝向所述第二激光二极管，所述第二非球面透镜的第二面朝向所述第二柱面透镜，所述第二非球面透镜的第一面为平面面型，所述第二非球面透镜的第二面为球面面型；

5、合束模块，其用于将所述第一准直光束和第二准直光束合成一条混合准直光束，所述合束模块包括合色棱镜，所述合色棱镜的不同面上镀有窄带反射膜；

6、缩束/扩束模块，其用于调节所述混合准直光束的直径，所述合束模块包括前组凸透镜和后组凹透镜，所述前组凸透镜和后组凹透镜镀有对应准直光束波长的增透膜。

7、优选地，所述第一非球面透镜和第二非球面透镜的面型矢高具体使用如下公式进行计算：

8、

9、其中，z为对应位置的面型矢高，r为径向坐标，c为面型的曲率，a为非球面系数，i为自然数。

10、优选地，所述第一非球面透镜和第二非球面透镜的数值孔径na大于0.5。

11、优选地，所述第一非球面透镜和第二非球面透镜的焦距具体使用如下公式进行计算：

12、

13、其中，f为非球面透镜的焦距，d为目标光束的直径，na为数值孔径。

14、优选地，所述第一柱面透镜和第二柱面透镜的焦距具体使用如下公式进行计算：

15、

16、其中，f′为柱面透镜的焦距，d为目标光束的直径，θ0为慢轴方向的发射角。

17、优选地，所述合色棱镜使用紫外熔融石英作为基材。

18、优选地，当所述第一准直光束和第二准直光束的波长不同时，所述合色棱镜正对的两个棱镜面镀有相应的不同波长的窄带反射膜。

19、优选地，当所述第一准直光束和第二准直光束的波长相同时，所述合色棱镜内部的两个正交面镀有相应的波长的二向色膜。

20、优选地，所述前组凸透镜和后组凹透镜使用紫外熔融石英作为基材。

21、优选地，所述窄带反射膜的发射带带宽为中心波长±10nm。

22、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

23、本发明实施例提供的一种用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，包括第一准直模块，包括第一激光二极管、第一非球面透镜和第一柱面透镜，所述第一激光二极管用于发射第一准直光束，所述第一非球面透镜用于快轴的准直，所述第一柱面透镜用于慢轴的准直，所述第一非球面透镜的第一面朝向所述第一激光二极管，所述第一非球面透镜的第二面朝向所述第一柱面透镜，所述第一非球面透镜的第一面为平面面型，所述第一非球面透镜的第二面为球面面型；第二准直模块，包括第二激光二极管、第二非球面透镜和第二柱面透镜，所述第二激光二极管用于发射第二准直光束，所述第二非球面透镜用于快轴的准直，所述第二柱面透镜用于慢轴的准直，所述第二非球面透镜的第一面朝向所述第二激光二极管，所述第二非球面透镜的第二面朝向所述第二柱面透镜，所述第二非球面透镜的第一面为平面面型，所述第二非球面透镜的第二面为球面面型；合束模块，其用于将所述第一准直光束和第二准直光束合成一条混合准直光束，所述合束模块包括合色棱镜，所述合色棱镜的不同面上镀有窄带反射膜；缩束/扩束模块，其用于调节所述混合准直光束的直径，所述合束模块包括前组凸透镜和后组凹透镜，所述前组凸透镜和后组凹透镜镀有对应准直光束波长的增透膜，从而能够有效对激光光束进行准直。

24、进一步地，通过对所述第一非球面透镜和第二非球面透镜的面型矢高、数值孔径、焦距，以及所述第一柱面透镜和第二柱面透镜的焦距进行设置，进一步有效对激光光束进行准直，提升系统的探测效率。

技术特征：

1.一种用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，所述第一非球面透镜和第二非球面透镜的面型矢高具体使用如下公式进行计算：

3.根据权利要求1所述的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，所述第一非球面透镜和第二非球面透镜的数值孔径na大于0.5。

4.根据权利要求3所述的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，所述第一非球面透镜和第二非球面透镜的焦距具体使用如下公式进行计算：

5.根据权利要求1所述的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，所述第一柱面透镜和第二柱面透镜的焦距具体使用如下公式进行计算：

6.根据权利要求1所述的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，所述合色棱镜使用紫外熔融石英作为基材。

7.根据权利要求1所述的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，当所述第一准直光束和第二准直光束的波长不同时，所述合色棱镜正对的两个棱镜面镀有相应的不同波长的窄带反射膜。

8.根据权利要求1所述的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，当所述第一准直光束和第二准直光束的波长相同时，所述合色棱镜内部的两个正交面镀有相应的波长的二向色膜。

9.根据权利要求1所述的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，所述前组凸透镜和后组凹透镜使用紫外熔融石英作为基材。

10.根据权利要求7所述的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，其特征在于，所述窄带反射膜的发射带带宽为中心波长±10nm。

技术总结
本发明提供一种用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，包括第一、第二准直模块，包括第一、第二激光二极管、第一、第二非球面透镜和第一、第二柱面透镜，第一、第二激光二极管用于发射第一、第二准直光束，第一、第二非球面透镜用于快轴的准直，第一、第二柱面透镜用于慢轴的准直；合束模块，其用于将第一、第二准直光束合成一条混合准直光束，合束模块包括合色棱镜，合色棱镜的不同面上镀有窄带反射膜；缩束/扩束模块，其用于调节所述混合准直光束的直径，合束模块包括前组凸透镜和后组凹透镜，其镀有对应准直光束波长的增透膜。本发明提供的用于飞行时间传感的多波长激光合束发射系统，能够有效对激光光束进行准直，提升系统的探测效率。

技术研发人员：王晓曦,高朕,张义荣
受保护的技术使用者：传周半导体科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16