一種汽車激光遠光燈的光學結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽車激光遠光燈的光學結構，包括半導體激光器、激光耦合器、光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器、限束反光罩及準直透鏡，所述半導體激光器發射的激光通過激光耦合器傳輸到光纖合束器，所述光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器依次連接，所述光纖分束器的另一端與限束反光罩連接，所述準直透鏡與限束反光罩的另一端連接。本實用新型在相同功率情況下，在設計的照明區域內，可以得到更高的照度。
【專利說明】
一種汽車激光遠光燈的光學結構

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及汽車遠光燈，具體涉及一種汽車激光遠光燈的光學結構。

【背景技術】
[0002]半導體激光器具有體積小、壽命長、重量輕、結構簡單、功率轉換效率高、穩定性好等優點在激光通訊，光電檢測，印刷制版等領域有著廣泛的應用前景。自從大功率半導體激光器的研制成功，特別是連續大功率藍光、橙光激光器研制成功，使得激光應用到日常照明成為了可能。其節能環保，亮度高，方向性好等優勢，更是使得激光應用到汽車照明領域的前景一片光明。
[0003]目前汽車遠光燈主要是用齒素燈，氙氣燈以及LED燈，其中齒素燈、氙氣燈是因為壽命以及能耗問題，必然會被固體光源所代替。而LED作為新興的節能環保固體光源，是照明領域的寵兒，但是其也有其自身的問題，比如說，散熱要求很高，電驅動要求嚴格，光衰以及色溫的控制比較困難等等問題，限制著其推廣和應用。在燈具上一般使用一定數量普通封裝的LED，或者使用尺寸較大的COB封裝的LED。如果用這些LED去設計汽車遠光燈，技術要求很高，照明效果卻跟上一代的鹵素、氙氣遠光燈相比差別不大。因此，人們開始考慮用激光來設計遠光燈。較為成熟的做法是用高功率藍光激光打在透明介質上，透明介質產生一些非線性現象，使得激光波長得以一定程度的展寬[3]，然后激光經過橙黃濾光片，實現白光激光出射。這樣得到的白光穩定性較好，但是需要的光機結構非常復雜、非常精密，加工裝配起來比較困難。
實用新型內容
[0004]為了克服上述現有技術存在的缺點與不足，本實用新型提供一種汽車激光遠光燈的光學結構。
[0005]本實用新型采用如下技術方案:
[0006]一種汽車激光遠光燈的光學結構，包括半導體激光器、激光耦合器、光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器、限束反光罩及準直透鏡，所述半導體激光器發射的激光通過激光耦合器傳輸到光纖合束器，所述光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器依次連接，所述光纖分束器的另一端與限束反光罩連接，所述準直透鏡與限束反光罩的另一端連接。
[0007]所述光纖分束器在每根光纖末端熔融形成凸面型的光纖微透鏡。
[0008]所述限束反光罩是喇叭狀，最大直徑與準直透鏡的口徑相等。
[0009]所述凸面型的光纖微透鏡的曲率半徑為12.3um。
[0010]所述傳輸光纖長度大于等于2cm,直徑為10um的石英光纖。
[0011]所述光纖合束要求注入的激光束整形為矩形光束，寬度保持激光器寬度lOOum，高度小于等于lOum。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013](I)本實用新型通過光纖合束的辦法把大功率的藍光激光、綠色激光、橙色激光以及紅色激光混合獲得白光光源，不改變出光面積容易可獲得高亮度白光。滿足遠光燈照得更遠照得更亮的要求；
[0014](2)本實用新型的高亮度發光面積小，約為10umX lOOum，準直效果好，在相同功率情況下，在設計的照明區域內，可以得到更高的照度；
[0015](3)本實用新型的專門設計有光線均勻化機構，在規定的照明區域內，與一般鹵素燈和LED遠光燈比，照度分布更加均勻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0017]圖中所示為:1-半導體激光器；2-光纖合束器；3-傳輸光纖；4-光纖分束器；5-限束反光罩；6_準直透鏡；

【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0019]實施例1
[0020]如圖1所示，一種汽車激光遠光燈的光學結構，包括半導體激光器1，光纖耦合器、光纖合束器2、傳輸光纖3、光纖分束器4、限束反光罩5及準直透鏡6,所述半導體激光器I發出顏色可以是藍光、綠光、橙光及紅色光，半導體激光器I發射的激光通過激光耦合器后傳輸到光纖合束器2，所述光纖合束器2與傳輸光纖3的一端連接，其另一端與光纖分束器4 一端連接，所述光纖分束器4的另一端與限束反光罩5連接，所述準直透鏡6與限束反光罩5的另一端連接。
[0021]所述光纖合束器2是多根光纖熔融拉錐成一根光纖，激光合束后的傳輸光纖3是纖芯直徑為10um的石英光纖，對各波長的半導體激光束進行矯正整型，激光耦合器輸出光斑形狀1umX lOOum，經過光纖合束器后輸出均勻的圓斑，傳輸光纖的長度大于等于2cm。
[0022]所述光纖分束器4是把直徑為10um光纖內的光線，用一扎直徑為1um的光纖引導出來，并在導出光纖的末端熔融形成凸面型的光纖微透鏡，設計曲率半徑為12.3um，作用是使得激光模式進一步破壞，得到均勻分布的激光，在實際操作中考慮到熔融而得到的曲面曲率往往容易過大，光線發散角也將大于設計值，所以加入一個喇叭狀的限束反光罩，限束反光罩的內表面是光潔的金屬鋁，長度為準直透鏡到光纖微透鏡的距離，本實施例中，限束反光罩與準直透鏡對接端的直徑為30mm,與光纖分束器的連接端的限束反光罩的一端直徑為1mm，限束反光罩的長度為40mm ;準直透鏡的材料是透明亞克力，直徑為30mm，有效焦距為71.1mm,曲率半徑分別是43.1mm和_277mm。
[0023]實施例2
[0024]本實施例除下列特征外，其余特征與實施例1相同。
[0025]本實施例的注入光纖半導體激光束為6umX lOOum,準直透鏡離光纖微透鏡出射頭距離為50mm，限束反光罩的長度也是50mm，準直透鏡的有效焦距為91mm，曲率半徑為52mm和-189mm。
[0026]本實用新型利用光纖合束法把多個波長的激光分別耦合到一根光纖里面，混合成白光，然后進行光纖分束，并在各分束光纖出射端，制作成凸面型的光纖微透鏡，作為光能量分布的再分配機構，使得白光激光在規定的角度范圍內均勻分布。利用這細小的光纖出射的白光激光作為光源，配上限制光束角度反光罩和一片單透鏡進行光束準直構成激光遠光燈。這樣的激光遠光燈結構，25米外的照度分布仍符合汽車遠光燈的國家標準的要求。
[0027]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種汽車激光遠光燈的光學結構，其特征在于，包括半導體激光器、激光耦合器、光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器、限束反光罩及準直透鏡，所述半導體激光器發射的激光通過激光耦合器傳輸到光纖合束器，所述光纖合束器、傳輸光纖、光纖分束器依次連接，所述光纖分束器的另一端與限束反光罩連接，所述準直透鏡與限束反光罩的另一端連接。
2.根據權利要求1所述的一種汽車激光遠光燈的光學結構，其特征在于，所述光纖分束器在每根光纖末端熔融形成凸面型的光纖微透鏡。
3.根據權利要求1所述的一種汽車激光遠光燈的光學結構，其特征在于，所述限束反光罩是喇叭狀，最大直徑與準直透鏡的口徑相等。
4.根據權利要求2所述的一種汽車激光遠光燈的光學結構，其特征在于，所述凸面型的光纖微透鏡的曲率半徑為12.3um。
5.根據權利要求1所述的一種汽車激光遠光燈的光學結構，其特征在于，所述傳輸光纖長度大于等于2cm,直徑為10um的石英光纖。
6.根據權利要求1所述的一種汽車激光遠光燈的光學結構，其特征在于，所述光纖合束要求注入的激光束整形為矩形光束，寬度保持激光器寬度lOOum，高度小于等于lOum。
【文檔編號】F21S8/10GK203980073SQ201420339918
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】鄧云龍, 文尚勝 申請人:華南理工大學