本發(fā)明涉及激光光源領(lǐng)域，特別是涉及激光光源模組和使用該模組的激光光源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，LED 光源正在取代傳統(tǒng)的白熾燈和節(jié)能燈成為一種新型的照明光源，作為一種通用照明光源，它具有高效，節(jié)能，環(huán)保以及壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但LED亮度有限，在一些需高亮光源的特殊應(yīng)用領(lǐng)域，例如舞臺(tái)燈光照明，汽車大燈，投影顯示等領(lǐng)域， LED 就無法滿足要求了。與LED同源的半導(dǎo)體激光二極管，也具有高效，節(jié)能，環(huán)保，壽命長的優(yōu)點(diǎn)，利用激光激發(fā)熒光粉技術(shù)（遠(yuǎn)程熒光粉技術(shù)）可以得到光學(xué)擴(kuò)展量（Etendue)小、亮度高的點(diǎn)光源，該點(diǎn)光源可用在需要高亮度照明的應(yīng)用領(lǐng)域。

激光激發(fā)熒光粉技術(shù)是將激光聚焦到熒光粉層上，形成一個(gè)發(fā)光點(diǎn)很小的點(diǎn)光源，熒光粉受激產(chǎn)生高亮度的受激光，通常是藍(lán)色激光激發(fā)黃色熒光粉，產(chǎn)生的黃色受激光與剩余的藍(lán)光混合形成白光，再由光學(xué)系統(tǒng)收集出射。該技術(shù)有兩種實(shí)現(xiàn)形式，一種是將熒光粉涂覆在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的色輪上，另一種是將熒光粉涂覆在固定的散熱基底上，但無論哪種方式，發(fā)光點(diǎn)的位置都是固定的，在很多應(yīng)用中，通常需要獲得光源位置可變的光源，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的偏轉(zhuǎn)控制，此時(shí)傳統(tǒng)的技術(shù)就無法滿足要求了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種激光光源模組，包括激光器，反射鏡，透反鏡，第一聚焦透鏡組，第二聚焦透鏡組，波長轉(zhuǎn)換層，散射層，以及調(diào)節(jié)裝置。其中，第一聚焦透鏡組和第二聚焦透鏡組相對(duì)透反鏡對(duì)稱設(shè)置；波長轉(zhuǎn)換層采用熒光粉，從激光器出射的激光束，先經(jīng)過反射鏡反射再入射到透反鏡上；透反鏡將所述激光束分成兩束，一束從透反鏡反射后經(jīng)第一聚焦透鏡組聚焦到波長轉(zhuǎn)換層上，另一束從透反鏡透射后經(jīng)第二聚焦透鏡組聚焦到散射層上；還包括調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置可調(diào)節(jié)反射鏡的空間角度，從而改變?nèi)肷涞酵阜寸R上的激光光束角度。

本發(fā)明的有益效果是，通過調(diào)節(jié)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡的空間角度，可改變激光入射到波長轉(zhuǎn)換層和散射層的光點(diǎn)位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光模組輸出光束方向的控制，而反射鏡的尺寸通常很小，使得光束偏轉(zhuǎn)方向的控制方便靈活。

附圖說明

圖1是本發(fā)明激光光源模組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)光束偏轉(zhuǎn)方向控制的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有的激光光源的發(fā)光點(diǎn)在空間位置上都是固定的，為了改變光束的方向，通常要轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)光源模組，操作起來非常不方便。為了得到一種可控制光束偏轉(zhuǎn)的激光光源，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種激光光源模組，圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)的激光光源模組第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該激光光源模組包括半導(dǎo)體激光器101，反射鏡102，透反鏡103，第一聚焦透鏡組104，第二聚焦透鏡組105，波長轉(zhuǎn)換層106，散射層107。半導(dǎo)體激光器101出射準(zhǔn)直激光108，該準(zhǔn)直激光先經(jīng)過反射鏡102反射，然后入射到透反鏡103上。透反鏡103將入射激光分成兩束，一束進(jìn)入反射光路，一束進(jìn)入透射光路。反射光路的光軸和透射光路的光軸相對(duì)于透反鏡103對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)光路的光軸上各有一組聚焦透鏡組。反射光路的第一聚焦透鏡組104將從透反鏡103反射的激光聚焦到波長轉(zhuǎn)換層106上，透射光路的第二聚焦透鏡組105將從透反鏡103透射的激光聚焦到散射層107上。本實(shí)施例中，波長轉(zhuǎn)換層106采用熒光粉并設(shè)置在一個(gè)反射基板上，它能夠吸收激光并出射熒光，出射的熒光再經(jīng)過第一聚焦透鏡組104收集，成為準(zhǔn)直光束，該準(zhǔn)直光束將透過透反鏡103出射。散射層106具有散射反射的作用，它將第二聚焦透鏡組105聚焦的激光再次散射反射，反射的激光再次經(jīng)過第二聚焦透鏡組105收集，成為準(zhǔn)直光束，該準(zhǔn)直光束將被透反鏡103部分反射輸出。最終反射光路出射的熒光和透射光路出射的激光合成了一束出射光109。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，透反鏡103相對(duì)于入射激光束成45°傾斜放置，這樣，反射光路的光軸與透射光路的光軸相互垂直。透反鏡103對(duì)入射激光的分光比例可以根據(jù)需要合理設(shè)置，例如，反射路的激光占總?cè)肷浼す獾?0%，透射路的激光占20%，當(dāng)透射路20%的激光經(jīng)過散射層107反射回來之后，其中的80%都會(huì)被透反鏡103反射出去，只有其中的20%會(huì)再次透過透反鏡103浪費(fèi)掉，因而總共損失的光能量只有20%×20%=4%，基本可以忽略不計(jì)。

在本實(shí)施例中，透反鏡103除了對(duì)入射激光進(jìn)行分光之外，還能對(duì)波長轉(zhuǎn)換層106出射的熒光進(jìn)行濾光。為了獲得最大的光通量輸出，優(yōu)選的，透反鏡103應(yīng)盡可能讓波長轉(zhuǎn)換層106出射的熒光通過。

作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，通常入射激光選用藍(lán)光，波長轉(zhuǎn)換層106選用黃色熒光粉，這樣，波長轉(zhuǎn)換層106出射的黃光和散射層107反射回去的藍(lán)光混合可以得到白光。本發(fā)明具有很大的自由度，利用該光源結(jié)構(gòu)只需將入射激光和熒光粉換成不同波長的激光和熒光粉，就能得到不同的輸出光，這種簡單的替換也包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

在本實(shí)施例中，反射光路的第一聚焦透鏡組104和透射光路的第二聚焦透鏡組105可以相同或者不同，為了使最終的輸出光109中熒光和激光能混合均勻，經(jīng)第一聚焦透鏡組104收集準(zhǔn)直的熒光和經(jīng)第二聚焦透鏡組105收集準(zhǔn)直的激光應(yīng)具有相同的光束直徑和角分布。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，波長轉(zhuǎn)換層106設(shè)置在一個(gè)反射基板上，形成反射式波長轉(zhuǎn)換層，反射基板能幫助波長轉(zhuǎn)換層散熱。散射層107也設(shè)置在一個(gè)反射基板上，形成散射反射層，可以提高反射率。

在本發(fā)明中，還設(shè)置有一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，采用電動(dòng)或手動(dòng)控制方式，通過該調(diào)節(jié)裝置可控制反射鏡102轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變反射鏡102的法線方向。優(yōu)選的，可將反射鏡102固定在一個(gè)金屬支架上，金屬支架具有水平或垂直方向的中心轉(zhuǎn)軸，通過一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)裝置可迫使金屬支架繞其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變經(jīng)反射鏡102反射的激光方向。

本發(fā)明的作用原理圖參見圖2。反射鏡102具有一個(gè)平衡位置，當(dāng)調(diào)節(jié)裝置不作用時(shí)，反射鏡102處于其平衡位置，此時(shí)經(jīng)反射鏡102反射的激光，再經(jīng)過透反鏡103分光變成透射路和反射路兩路激光，兩路激光分別平行于各自光路的光軸。當(dāng)調(diào)節(jié)裝置迫使反射鏡102轉(zhuǎn)動(dòng)θ角時(shí)，經(jīng)反射鏡102反射的激光束將轉(zhuǎn)動(dòng)2θ角，該反射激光入射到透反鏡103上，經(jīng)103分光后的兩路激光相對(duì)各自的光軸也將轉(zhuǎn)動(dòng)2θ角。設(shè)第一聚焦透鏡組104的等效焦距為F1，第二聚焦透鏡組105的等效焦距為F2，則反射光路入射的激光經(jīng)過第一聚焦透鏡104匯聚之后的光點(diǎn)在波長轉(zhuǎn)換層106上位置將位移L1=F1×tan(2θ),同理透射光路的激光聚焦在散射層107上的位置也會(huì)位移L2=F2×tan(2θ)。位移之后從波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的熒光和散射層反射的激光再經(jīng)過各自的聚焦透鏡收集準(zhǔn)直，最后合成出射光109時(shí)，相對(duì)各自原來的出射方向都轉(zhuǎn)動(dòng)了2θ角，因而兩束光仍然能理想重合，最后合成的效果就是出射光109轉(zhuǎn)動(dòng)了2θ角。綜上所述，只要調(diào)節(jié)反射鏡102的方向，就可控制最后出射光109的方向，當(dāng)反射鏡102轉(zhuǎn)動(dòng)θ角時(shí)，出射光109便會(huì)朝著對(duì)應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)2θ角。若反射鏡102具有兩個(gè)垂直于其法線的轉(zhuǎn)軸，即反射鏡102可在兩個(gè)維度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，則可控制輸出光109在立體空間內(nèi)任意偏轉(zhuǎn)。

本發(fā)明通過轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡102，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光模組輸出光束方向的控制，通常情況下，反射鏡102尺寸很小，使得光束偏轉(zhuǎn)方向的控制方便靈活。

本發(fā)明還提出了一種光源系統(tǒng)，包括上述激光光源模組以及后端的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)。由于出光口徑限制，從上述激光光源模組出射的出射光109是近似平行的準(zhǔn)直光，但仍然會(huì)有一定的發(fā)散角度。為了得到發(fā)散角度更小的光束，可以在上述激光光源模組的出光口添加擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)，例如，一個(gè)凹透鏡和一個(gè)凸透鏡組成的共焦系統(tǒng)，或者兩個(gè)凸透鏡組成的共焦系統(tǒng)，或者一個(gè)凹透鏡和一個(gè)反光碗組成的系統(tǒng)，通過二次配光設(shè)計(jì)，可以得到各種光場分布的光學(xué)系統(tǒng)。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。