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1、10申请公布号CN102338934A43申请公布日20120201CN102338934ACN102338934A21申请号201110262368122申请日20110906G02B27/09200601H01S3/0420060171申请人湖北星业光电科技有限公司地址430074湖北省武汉市东湖技术开发区珞瑜路788号巴黎豪庭72发明人夏文建74专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人樊戎54发明名称线状光束激光系统57摘要本发明涉及一种线状光束激光系统，它包括激光阵列光源、对光束宽度进行聚焦的柱面镜组、对光束长度进行扩展的柱面镜鲍威尔棱镜组。由激光阵列光源发射的激光，经。
2、过对光束宽度进行聚焦的柱面镜组，再经过柱面镜鲍威尔棱镜组，在空间上形成一个笤帚状光束，该笤帚型光束在前进方向上逐渐聚焦，在扩展方向上则呈扇形发射，在前进方向上的聚焦点处，形成一能量均匀分布的线状激光束。本发明构思新颖，设计合理，结构紧凑、体积小、重量轻、易于组装和维修，线状光束能量分布均匀、线宽可调，使用方便，易于形成工业化生产。本发明可以广泛应用于道路检测、轨道交通测量、建筑测绘所需要的线状光束光源。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102338947A1/1页21一种线状光束激光系统，包含激光阵列光源1，该激光阵列光源1辐射的。
3、激光2、聚焦系统3和扩展系统6，其特征是，所述的聚焦系统3是光束宽度聚焦系统，聚焦系统3包括一个负焦距的柱面镜4和一个正焦距柱面镜5；所述的光束扩展镜组系统6是光束长度扩展系统，光束扩展镜组系统6包括一个柱面镜7和一个鲍威尔棱镜8；激光从光束宽度聚焦系统3出射后，再入射到光束长度扩展镜组系统6，激光2在鲍威尔棱镜8的出光口处，形成一笤帚状光束9，笤帚状光束9在垂直于鲍威尔棱镜8的出光面的方向上，逐渐聚焦，在垂直于鲍威尔棱镜8的屋脊方向上，则成扇形发射分布光束，最后形成一能量均匀的线状光束10；所述的激光系统内，设置有半导体制冷器TEC11和风冷散热器13，TEC11的冷面与激光阵列光源1紧密接。
4、触，TEC11的热面与一个带热管12的风冷散热器13紧密接触。2根据权利要求1所述的一种线状光束激光系统，其特征是所述的激光光源1所辐射激光2的激光功率为50毫瓦50W，激光2波长为808NM或者是980NM。3根据权利要求2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。4根据权利要求1至3中的任一项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。5根据权利要求1至3中的任一项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。
5、镜组系统6中的柱面镜7与鲍威尔棱镜8的屋脊平行。6根据权利要求1所述的一种线状光束激光系统，其特征是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。权利要求书CN102338934ACN102338947A1/3页3线状光束激光系统技术领域0001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0002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。
6、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0003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。
7、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。0004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。00。
8、05为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的0006一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。
9、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，通过调说明书CN102338934ACN102338947A2/3页4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。0007所述的一种线状光束激光系统，其特征是。
10、激光2的激光功率为30W。0008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。0009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。0010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。0011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。0012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。
11、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。0013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。0014本发明特点，优点，效益及应用范围0015本发明的特点是，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圆形光斑输出的点光源而言，能得到更好的线状光束能量分布的均匀性。线阵列激光器采用了直接耦合，避免了采用光纤耦合的复杂性以及光学部分体积变大或系统长度增加等问题。利用光束宽度聚焦的柱面镜系统对出射线状光束的宽度进行调节，利用扩展光束长度的柱面镜鲍威尔棱镜系统，对出射线状光束的出射角和能量均匀性进行调整，配合半导体制冷器TEC以及带。
12、热管的高效风冷装置，0016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。系统结构紧凑，体积小，重量轻，其组装、调试、维护均非常非常方便。0017该发明，能满足道路探测、轨道测量等所需要的线状光束，其结构紧凑，线状光束能量分布均匀性，线宽一致，线宽可调节。本发明的线状光束激光系统，可用于道路探测、轨道测量及其他工程测量中。附图说明0018图1一种线状光束激光系统结构示意图0019图2状光束宽度聚焦系统与长度扩展系统中柱面镜母线垂直关系示意图具体实施方式0020本发明结合附图1、附图2和实施例，对其技术方案详细叙述如下说明书CN1023389。
13、34ACN102338947A3/3页50021实施例10022一种线状光束激光系统，包含一个激光阵列光源1，该激光阵列光源发射波长为近红外激光2，激光功率为30W，激光波长为808NM；激光2经过一套线状光束宽度方向聚焦系统3，该线状光束宽度方向聚焦系统3由负焦距柱面镜4和正焦距柱面镜5组成，柱面镜4的焦距EFL数值为970MM，柱面镜5的焦距EFL数值为40MM为在宽度压缩方向上，柱面镜4和柱面镜5类似一个离焦的伽利略望远镜系统；激光2经过光束宽度聚焦系统3后，再进入一套线状光束长度方向光束扩展控制系统6，该线状光束长度方向光束扩展控制系统由一个正焦距柱面镜7和一个鲍威尔棱镜8组成，柱面镜。
14、7的焦距EFL数值为25MM，鲍威尔棱镜8的屋脊夹角为60。宽度方向聚焦系统3中的柱面镜4和柱面镜5的母线与长度方向光束扩展光学系统6中的柱面镜7的母线互相正交。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3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8的屋脊夹角来确定。线状光束能量均匀性，则通过调节柱面镜7和鲍威尔棱镜8之间的位置距离来实现。最后，激光2在鲍威尔棱镜8的出光面上出射，激光束呈一扫帚状分布光束9，在光束9前进方向，光束9宽度逐渐因聚焦而变细，在光束9扩展方向，光束以一定的出射角出射，最终形成一条能量均匀、线宽可调、有一定照度的线状激光束10。所述的该激光阵列。
15、光源1与一个半导体制冷器11的冷面接触进行冷却，半导体制冷器TEC11的热面与一个带热管12的风冷散热器13紧密接触进行传热，TEC半导体制冷器11的冷面和热面均涂有导热硅脂。0023实施例20024本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本发明所述的激光阵列光源1发射激光波长为980NM，功率为10W。0025实施例30026本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本发明所述的TEC半导体制冷器11的冷面和热面均贴有铟膜。0027显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。说明书CN102338934ACN102338947A1/1页6图1图2说明书附图CN102338934A。