光束產(chǎn)生裝置制造方法
【專利摘要】一種光束產(chǎn)生裝置，包括激光光源、散斑抑制模塊、光均勻化模塊以及驅動單元。激光光源輸出激光束。散斑抑制模塊包括第一柱狀透鏡、擴散器以及第二柱狀透鏡，其中擴散器位于激光束在第一柱狀透鏡與第二柱狀透鏡之間的傳遞路徑上。光均勻化模塊配置于來自第二柱狀透鏡的激光束的傳遞路徑上。驅動單元驅使擴散器相對激光束運動，以使從第二柱狀透鏡出射的激光束在第一方向上的光束參數(shù)乘積比值相對于在第二方向上的光束參數(shù)乘積比值的比值大于2，其中第一方向實際上垂直于第二方向。
【專利說明】光束產(chǎn)生裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種光束產(chǎn)生裝置。
【背景技術】
[0002]激光束具有良好的準直性、高的功率以及光強度，因此激光束產(chǎn)生裝置在現(xiàn)代工業(yè)上有著很廣泛的應用，例如實驗室用的高準直光源、匯報時所用的激光筆、讀取或刻錄光盤時所采用的激光光源、激光鼠標所采用的激光光源、各種測量儀器的激光光源、顯示領域的激光光源、光纖通信中的激光源、甚至是生物醫(yī)學領域的儀器的激光光源等。
[0003]由于激光光源所發(fā)出的激光束具有高同調(diào)性，因此當激光束照射不平滑的物體表面(例如透鏡、反射器等)時，來自物體表面的激光束產(chǎn)生干涉(interference),而在被照射面上產(chǎn)生散斑(speckle)。散斑是一種不規(guī)則的噪聲狀圖案(例如是不規(guī)則的亮暗雜點)，其會導致被照射面上的照度不均勻，造成應用此激光光源的裝置的光學質(zhì)量下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一實施例提供了一種光束產(chǎn)生裝置，包括激光光源、散斑抑制模塊、光均勻化模塊以及驅動單兀。激光光源輸出激光束。散斑抑制模塊包括第一柱狀透鏡、擴散器以及第二柱狀透鏡。第一柱狀透鏡配置于激光束的傳遞路徑上。擴散器配置于來自第一柱狀透鏡的激光束的傳遞路徑上。第二柱狀透鏡配置于來自擴散器的激光束的傳遞路徑上。光均勻化模塊配置于來自第二柱狀透鏡的激光束的傳遞路徑上。驅動單元驅使擴散器相對激光束運動，以使從第二柱狀透鏡出射的激光束在第一方向上的光束參數(shù)乘積比值相對于在第二方向上的光束參數(shù)乘積比值的比值大于2,其中第一方向實際上垂直于第二方向。
[0005]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1A為本發(fā)明一實施例的光束產(chǎn)生裝置的上視不意圖。
[0007]圖1B為圖1A的光束產(chǎn)生裝置的側面示意圖。
[0008]圖2A為圖1A中散斑抑制模塊的放大示意圖。
[0009]圖2B為圖1B中散斑抑制模塊的放大示意圖。
[0010]圖3A繪示圖2A及圖2B的擴散器的上視示意圖。
[0011]圖3B及圖3C繪示擴散器的微結構的其他實施形式。
[0012]圖4A及圖4B為擴散器在未相對激光束運動下，在第一方向上及第二方向上的激光束強度-與激光束中心軸的位置的曲線。
[0013]圖5為擴散器相對激光束運動下，在第一方向上的激光束強度-與激光束中心軸的位置的曲線。
[0014]圖6A及圖6B繪示擴散器在未相對激光束運動下，在第一方向上及第二方向上的線型光斑強度-與線型光斑中心軸的位置的曲線。
[0015]圖7A及圖7B繪示擴散器在相對激光束運動下，在第一方向上及第二方向上的線型光斑強度-與線型光斑中心軸的位置的曲線。
[0016]【主要元件符號說明】
[0017]100:光束產(chǎn)生裝置；
[0018]110:激光光源；
[0019]120:散斑抑制模塊；
[0020]122:第一柱狀透鏡；
[0021]124:擴散器；
[0022]124a、124b、124c:微結構；
[0023]126:第二柱狀透鏡；
[0024]130:光均勻化模塊；
[0025]132:第一柱狀透鏡陣列；
[0026]132a:第一微柱狀 透鏡；
[0027]134:第二柱狀透鏡陣列；
[0028]134a:第二微柱狀透鏡；
[0029]140:驅動單元；
[0030]150:擴束單元；
[0031]160:聚光透鏡；
[0032]170:第三柱狀透鏡；
[0033]180:被照射物；
[0034]190:控制單元；
[0035]10:線型光斑；
[0036]A:光束腰；
[0037]B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9:激光束；
[0038]d:距離；
[0039]P:節(jié)距；
[0040]O:中心軸；
[0041]D:作用寬度；
[0042]L:長軸長度；
[0043]W:短軸長度；
[0044]X:第一方向；
[0045]Y:第二方向。
【具體實施方式】
[0046]圖1A為本發(fā)明一實施例的光束產(chǎn)生裝置的上視不意圖。圖1B為圖1A的光束產(chǎn)生裝置的側面示意圖。請參照圖1A及圖1B，本實施例的光束產(chǎn)生裝置100包括激光光源110、散斑抑制模塊120、光均勻化模塊130以及驅動單元140。激光光源110輸出激光束BI。在本實施例中，激光束BI例如是脈沖激光束。[0047]本實施例的光束產(chǎn)生裝置100還可包括擴束單元150配置于激光束BI的傳遞路徑上，且位于激光光源110與散斑抑制模塊120之間，其中通過擴束單元150后的激光束B2的直徑例如是在10至20毫米之間。此外，本實施例的激光束BI的波長例如是落在100納米至1000微米的范圍內(nèi)。然而，本實施例不用以限定激光束BI的波長范圍或是激光束B2的直徑范圍。
[0048]散斑抑制模塊120主要功能是將入射的激光束B2進行能量的重新分布。散斑抑制模塊120包括第一柱狀透鏡122、擴散器124以及第二柱狀透鏡126。第一柱狀透鏡122配置于激光束B2的傳遞路徑上，激光束B2經(jīng)過第一柱狀透鏡122后，形成激光束B3。擴散器124配置于來自第一柱狀透鏡122的激光束B3的傳遞路徑上，激光束B3經(jīng)過擴散器124后，形成激光束B4。第二柱狀透鏡126配置于來自擴散器124的激光束B4的傳遞路徑上，激光束B4經(jīng)過第二柱狀透鏡126后，形成激光束B5。
[0049]光均勻化模塊130配置于來自第二柱狀透鏡126的激光束B5的傳遞路徑上。驅動單元140耦接至擴散器124，并驅使擴散器124相對激光束B3運動，以調(diào)變從第二柱狀透鏡126出射的激光束B5在不同方向上的光束參數(shù)乘積比值(M square,M2)。在本實施例中，驅動單元140為致動器，例如為馬達或其他適當?shù)闹聞悠?，其可驅使擴散器124運動。
[0050]所述光束參數(shù)乘積比值是指:實際的激光束的光束參數(shù)乘積Oeam ParameterProduct, BPP)與在相同波長下的理想的高斯光束(ideal Gaussian beam)的光束參數(shù)乘積的比值。光束參數(shù)乘積比值(M2)的定義如下:
[0051]
【權利要求】
1.一種光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括: 激光光源，輸出激光束； 散斑抑制模塊，包括: 第一柱狀透鏡，配置于該激光束的傳遞路徑上； 擴散器，配置于來自該第一柱狀透鏡的該激光束的傳遞路徑上；以及 第二柱狀透鏡，配置于來自該擴散器的該激光束的傳遞路徑上； 光均勻化模塊，配置于來自該第二柱狀透鏡的該激光束的傳遞路徑上；以及驅動單元，驅使該擴散器相對該激光束運動，以使從該第二柱狀透鏡出射的該激光束在第一方向上的光束參數(shù)乘積比值相對于在第二方向上的光束參數(shù)乘積比值的比值大于2，其中該第一方向垂直于該第二方向。
2.根據(jù)權利要求1所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該第一柱狀透鏡的曲面以及該第二柱狀透鏡的曲面在該第一方向上不彎曲，且在該第二方向上彎曲。
3.根據(jù)權利要求2所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該第一柱狀透鏡的曲面朝向該激光光源，且該第二柱狀透鏡的曲面朝向該光均勻化模塊。
4.根據(jù)權利要求1所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該激光束為一脈沖激光束，且該激光束的脈沖重復頻率與該擴散器被該激光束照射處的平均運動速率的比值小于或等于500。
5.根據(jù)權利要求4所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括控制單元，電性連接至該激光光源與該驅動單元。
6.根據(jù)權利要求1所述的光束產(chǎn)生`裝置，其特征在于，該激光束的波長是落在100納米至1000微米的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求1所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該驅動單元驅使該擴散器旋轉。
8.根據(jù)權利要求1所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該驅動單元驅使該擴散器來回平移振動。
9.根據(jù)權利要求8所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該擴散器沿該第一方向來回平移振動。
10.根據(jù)權利要求1所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該光均勻化模塊包括: 第一柱狀透鏡陣列，配置于來自該第二柱狀透鏡的該激光束的傳遞路徑上； 第二柱狀透鏡陣列，配置于來自該第一柱狀透鏡陣列的該激光束的傳遞路徑上。
11.根據(jù)權利要求10所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該第一柱狀透鏡陣列包括多個第一微柱狀透鏡，每一該第一微柱狀透鏡沿著該第二方向延伸，該多個第一微柱狀透鏡沿著該第一方向排列，該第二柱狀透鏡陣列包括多個第二微柱狀透鏡，每一該第二微柱狀透鏡沿著該第二方向延伸，且該多個第二微柱狀透鏡沿著該第一方向排列。
12.根據(jù)權利要求1所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該光束產(chǎn)生裝置還包括聚光透鏡與第三柱狀透鏡，該聚光透鏡配置于該激光束的傳遞路徑上，且位于該光均勻化模塊與該第三柱狀透鏡之間。
13.根據(jù)權利要求12所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該激光束在經(jīng)過該光均勻化模塊、該聚光透鏡與該第三柱狀透鏡后產(chǎn)生出一線型光斑，該線型光斑的長軸長度為L,且該線型光斑的短軸長度為W，且該擴散器具有呈周期性排列的多個微結構，該激光束在該第一柱狀透鏡與該第二柱狀透鏡之間具有一光束腰，該擴散器位于該光束腰與該第二柱狀透鏡之間，該多個微結構的頂部與該光束腰相隔一距離d，該多個微結構的節(jié)距為P，其中L/W正比于p/d。
14.根據(jù)權利要求12所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該第三柱狀透鏡的曲面朝向該散斑抑制模塊。
15.根據(jù)權利要求12所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該第三柱狀透鏡陣列的曲面在該第一方向上不彎曲，且在該第二方向上彎曲。
16.根據(jù)權利要求1所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括: 擴束單元，配置于該激光束的傳遞路徑上，且位于該激光光源與該散斑抑制模塊之間。
17.根據(jù)權利要求1所述的光束產(chǎn)生裝置，其特征在于，該激光光源為連續(xù)波式激光光源。`
【文檔編號】G02B27/09GK103869474SQ201310050579
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年2月7日 優(yōu)先權日:2012年12月17日
【發(fā)明者】李閔凱, 林于中, 陳政寰, 劉松河 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院