阅读说明：本技术 一种大功率短波半导体激光照明器 (High-power short-wave semiconductor laser illuminator ) 是由 梅超 刘庆 方尧 宋晓东 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种照明设备,尤其涉及一种大功率短波半导体激光照明器。本发明的目的是解决现有短波成像设备存在夜间难以对数公里距离外的物体实现照明的技术问题,提供一种大功率短波半导体激光照明器。该照明器包括包括M个驱动电源、M个散热片、N个短波半导体激光器、N条激光器输出光纤、耦合器、照明输出光纤、扩束准直镜、对流风扇；N个短波半导体激光器分为M个组；每个散热片上设置一个驱动电源以及一组短波半导体激光器；N个短波半导体激光器的输出端通过N条激光器输出光纤连接耦合器,耦合器输入端的N条激光器输出光纤呈中心对称式布置；耦合器通过照明输出光纤连接扩束准直镜；照明输出光纤长度≥200mm。(The invention relates to a lighting device, in particular to a high-power short-wave semiconductor laser illuminator. The invention aims to solve the technical problem that the existing short-wave imaging equipment is difficult to realize illumination on objects at night beyond the distance of several kilometers, and provides a high-power short-wave semiconductor laser illuminator. The illuminator comprises M driving power supplies, M radiating fins, N short-wave semiconductor lasers, N laser output optical fibers, a coupler, an illumination output optical fiber, a beam expanding collimating lens and a convection fan; n short-wave semiconductor lasers are divided into M groups; each heat dissipation sheet is provided with a driving power supply and a group of short-wave semiconductor lasers; the output ends of the N short-wave semiconductor lasers are connected with the coupler through N laser output optical fibers, and the N laser output optical fibers at the input end of the coupler are arranged in a central symmetry mode; the coupler is connected with the beam expanding collimating lens through the illumination output optical fiber; the length of the illumination output optical fiber is more than or equal to 200 mm.)

一种大功率短波半导体激光照明器

技术领域

本发明涉及一种照明设备，尤其涉及一种大功率短波半导体激光照明器。

背景技术

随着短波成像技术的不断发展，短波成像设备的应用越来越广泛。由于侦查、搜索活动通常在常温下进行，故被测物体的成像都来自其自身反射日光的能量。但夜间无日光照射，要想实现成像，就需要照明设备辅助，但现有的短波发光芯片功率有限，难以对数公里距离外的物体实现照明。

发明内容

本发明的目的是解决现有短波成像设备存在夜间难以对数公里距离外的物体实现照明的技术问题，提供一种大功率短波半导体激光照明器。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：

一种大功率短波半导体激光照明器，其特殊之处在于：包括M个驱动电源、M个散热片、N个短波半导体激光器、N条激光器输出光纤、耦合器、照明输出光纤、扩束准直镜、对流风扇，其中，N≥2，M≥1；

N个短波半导体激光器分为M个组；

每个散热片上设置一个驱动电源以及由该驱动电源供电的一组短波半导体激光器；

N个短波半导体激光器的输出端通过N条激光器输出光纤连接耦合器输入端，耦合器输入端的N条激光器输出光纤呈中心对称式布置；

所述耦合器通过照明输出光纤连接扩束准直镜；

所述M个散热片平行且间隙设置；

所述对流风扇设置在M个散热片的一侧，用于M个散热片的对流散热；

每个散热片上的所有激光器输出光纤均采用盘绕式布置，盘绕半径≥激光器输出光纤的转弯半径；

所述照明输出光纤采用盘绕式布置，盘绕半径≥照明输出光纤的转弯半径；

所述照明输出光纤长度≥200mm。

进一步地，所述短波半导体激光器的波长为1550nm。

进一步地，所述散热片的材质为铜或铝。

进一步地，所述扩束准直镜采用变焦镜头。

进一步地，所述N＝19，所述M＝3。

进一步地，三个所述散热片上分别设置有6个、6个、7个短波半导体激光器。

进一步地，所述耦合器输入端的N条激光器输出光纤布置方式为：中心处为1路，以其为中心由内至外设置两圈，内圈为6路，外圈为12路。

本发明相比现有技术具有的有益效果如下：

1、本发明提供的大功率短波半导体激光照明器，通过驱动多个短波半导体激光器发光，再利用光纤将能量耦合成一束，最终形成大功率输出，将短波半导体激光照明器的可输出能量提升至单个短波半导体激光器的数十倍，即通过多个数瓦级短波半导体激光器合成一个数十瓦级的短波半导体激光照明器，最终达到短波功率不小于30W、照明可达数公里的照明效果，解决了现有短波半导体激光器功率小、难以对数公里距离外的物体实现照明的问题，突破了发光元件功率小的限制。

2、采用短波半导体激光器作为发光芯片，这种发光芯片相对于短波固体和短波光纤类激光器体积小巧，使用方便。

3、短波半导体激光器输出光纤和耦合后的照明输出光纤均采用盘绕方式进行整理，进一步减小了整个照明器的体积。

4、激光器输出光纤和照明输出光纤的盘绕半径均不应小于该光纤的转弯半径，以防漏光。

5、耦合器输入端的N条激光器输出光纤呈中心对称式布置，以保证耦合前的光线均匀性。

6、照明输出光纤的长度应当≥200mm，以保证光纤的长度足以将输入的光线均匀化。

7、散热片侧方安装对流风扇，用于对驱动电源和短波半导体激光器进行冷却、散热，通过空气对流方式提高散热效果。

8、本发明提供的大功率短波半导体激光照明器主要用于1550nm波段，但不限于该波段。

9、扩束准直镜可以是定焦镜头也可以是变焦镜头，当采用变焦镜头时，可以对输出光线进行整形，实现光斑大小调制，以控制照明范围的大小。

10、可以根据对于大功率短波半导体激光照明器具体的体积、重量要求，调整M和N的数值。

附图说明

图1为本发明大功率短波半导体激光照明器的结构示意图；

图2为本发明实施例中耦合器输入端的19条激光器输出光纤呈中心对称式布置的横截面示意图；

附图标记说明：

1-驱动电源、2-短波半导体激光器、3-激光器输出光纤、4-耦合器、5-照明输出光纤、6-扩束准直镜、7-散热片、8-对流风扇。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地说明。

一种大功率短波半导体激光照明器，包括M个驱动电源1、M个散热片7、N个短波半导体激光器2、N条激光器输出光纤3、耦合器4、照明输出光纤5、扩束准直镜6、对流风扇8，其中，N≥2，M≥1；N个短波半导体激光器2分为M个组；每个散热片7上设置一个驱动电源1以及由该驱动电源1供电的一组短波半导体激光器2；N个短波半导体激光器2的输出端通过N条激光器输出光纤3连接耦合器4输入端，耦合器4输入端的N条激光器输出光纤3呈中心对称式布置(如图2所示)；所述耦合器4通过照明输出光纤5连接扩束准直镜6，照明输出光纤5通过SMA接头连接于扩束准直镜6的焦平面位置，耦合后的光线进入较粗的照明输出光纤5；每个散热片7上的所有激光器输出光纤3均采用盘绕式布置，盘绕半径≥激光器输出光纤3的转弯半径；所述照明输出光纤5采用盘绕式布置，盘绕半径≥照明输出光纤5的转弯半径；照明输出光纤5长度≥200mm，保证光纤长度足够将输入的光线均匀化；所述M个散热片7平行且间隙设置；所述对流风扇8设置在M个散热片7的一侧，用于M个散热片7的对流散热；散热片7采用导热良好的金属材料(比如铜、铝)，配置散热片7和对流风扇8对驱动电源1板和短波半导体激光器2进行冷却、散热，通过空气对流方式提高散热效果。这种大功率短波半导体激光照明器可以实现短波不小于30W功率，数公里的激光照明功能。扩束准直镜6可以是固定焦距也可以是可调变焦形式，固定焦距光斑大小不变，变焦形式的可以根据控制指令调整光斑大小，对输出光线进行整形，根据实际需求调整光斑大小。本发明提供的大功率短波半导体激光照明器主要用于1550nm波段，但不限于该波段。

实施例

短波半导体激光器2的功率为2W，个数为19，通过19路激光器输出光纤3传输至耦合器4耦合，然后通过照明输出光纤5输出至扩束准直镜6，激光器输出光纤3的芯径为50μm，耦合器4连接的照明输出光纤5的芯径为400μm，扩束准直镜6为可调变焦形式，通过电机调整扩束准直镜6中的镜组调整焦距，进而实现照明光斑大小变化，通过标定实现焦距数值与光斑大小和镜组位置的关系调整，通过电位计反馈的方式实现焦距和光斑大小反馈，散热片7材质为铜。扩束准直镜6处输出功率可以达到30W以上，效率约为0.8。由于短波半导体激光器2数量较多，为了减小体积和重量，将其分为三层安装，每层数量分别为6个，6个和7个，每一层均配有散热片7，三个散热片7平行且间隙设置，并通过对流风扇8实现空气对流，达到散热目的。耦合器4输入端的19条激光器输出光纤3布置方式为：中心处为1路，以其为中心由内至外设置两圈，内圈为6路，外圈为12路。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。