[发明专利]线状光束激光系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光系统，特别是涉及一种用于道路检测、轨道测量用的线状光束激光系统。

背景技术

地铁、轨道、公路工程验收以及运营过程中的动态检测对于交通安全起着非常重要的作用。例如对于轨道交通而言，在线激光照明条件下，线扫描相机随着列车的运动，在编码器的控制下连续扫描车轮及轨道、隧道内壁的图像。然后进行图像处理与分析，获取车轮及轨道磨损、隧道的病害信息来检测隧道内壁上是否有裂缝、渗水、掉块、拱起、崩塌等病害。作为照明光源的线激光器，则要求该线状光束具有一定的照度、直线度、出射角度且激光能量分布要相对均匀。另外也要求能对聚焦线宽能进行适当调节，还要求整体功耗小，体积小、重量轻、能抗机械振动等。目前市场上出现的线状激光光源，目前存在着光束均匀性差、宽度不可调节、体积大、抗振性差等缺陷，难以适应市场的需求。

发明内容

本发明所要解决的问题是：采用线阵列激光器做入射光源，相比较光纤耦合输出光源或者点光源输出的圆形光斑而言，能得到更好的线状光束能量分布的均匀性。由于采用了直接耦合，避免了采用光纤耦合所导致的光学部分体积变大或系统长度增加的问题。采用失焦伽利略望远镜结构的柱面聚焦系统，一方面可减小光学系统的体积，另一方面通过适当调节失焦特性，就能实现线状光束线宽的调节功能。系统出射角的改变，通过更换对应屋脊夹角的鲍威尔棱镜即可。线状光束的宽度压缩光学系统与线状光束的长度方向扩展光学系统，分别采用了“柱面镜+柱面镜”和“柱面镜+鲍威尔棱镜”系统，这两个系统中的柱面镜的母线方向互相垂直。这样，线状光束的线宽调节与线状光束的长度方向的出射特性(包括能量出射角度和能量分布均匀性)的调节功能各自独立。对于系统的组装、维护都是非常方便的。

本发明的目的就是为了克服现有技术的缺陷，经发明人的潜心研究，提供一种线状光束激光系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：

一种线状光束整形光学系统，包含一个激光阵列光源，该激光阵列光源发射激光波长为近红外激光，激光功率为50毫瓦～50W，激光波长为808nm或980nm；一套线状光束宽度方向聚焦系统，该线状光束宽度方向聚焦系统由两个柱面镜组成，即一个负焦距的柱面镜和正焦距的柱面镜组成。在宽度压缩方向上，类似一个离焦的伽利略望远镜系统；一套线状光束长度方向光束扩展控制系统，该线状光束长度方向光束扩展控制系统由一个柱面镜和一个鲍威尔棱镜组成。宽度聚焦光学系统中的柱面镜的母线与长度扩展光学系统中的柱面镜的母线互相正交。近红外激光二极管阵列所发射激光，经过一个线状光束宽度方向聚焦系统，再经过一个线状光束长度方向光束扩展控制系统，线状光束宽度的调节，通过调节类似离焦的伽利略望远镜系统的离焦量来实现。线状光束长度方向的出射角，由鲍威尔棱镜的屋脊夹角来确定。线状光束能量均匀性，则通过调节线状光束长度方向光束扩展控制系统中的柱面镜和鲍威尔棱镜之间的位置距离来实现。最后，光束在鲍威尔棱镜出光面上前向发射，激光呈一笤帚状分布，在光束前进方向，光束宽度逐渐因聚焦而变细，在光束扩展方向，光束以一定的出射角发射，最终形成一条能量均匀，线宽可调，有一定照度的线状激光光束。

所述的一种线状光束激光系统，其特征是激光2的激光功率为30W。

所述的一种线状光束激光系统，其特征是：激光阵列光源1的阵列排布方向与光束聚焦柱面组系统3中的柱面镜4和柱面镜5的母线平行。

所述的一种线状光束激光系统，其特征是：所述激光阵列光源1的阵列排布方向与光束长度扩展镜组系统6中的鲍威尔棱镜8的屋脊垂直。光束长度扩展镜组系统6中的柱面镜7与鲍威尔棱镜8的屋脊平行。

所述的半导体制冷器TEC11的冷面和热面均涂有导热硅脂或者贴有铟膜。

所述光束聚焦柱面组系统3，通过微调光束聚焦柱面组系统3的离焦度，来改变线状光束10的宽度。

所述光束扩展镜组系统6，通过微调光束扩展面组系统6中的柱面镜7与鲍威尔棱镜8之间的位置，来改变入射到鲍威尔棱镜上的光斑分布，来调节线状光束10的能量均匀性。

所述光束扩展镜组系统6的出射角度由鲍威尔棱镜8的屋脊夹角来决定。

本发明特点，优点，效益及应用范围