【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于菲涅尔透镜的激光仪器，同时也涉及利用该激光仪器的激光整形方法，属于激光。
技术介绍
1、高功率垂直腔面发射激光器(vcsel)芯片通常由多个发射器组成，这些发射器按照周期性的几何排列分布。为了实现更高的输出功率，这些高功率vcsel芯片往往会被组装成阵列。然而，由于每个vcsel芯片内部的氧化物层电流注入存在不均匀性，导致从单个芯片发出的远场光束轮廓通常不是均匀的。在vcsel发射器中，最受欢迎的光束模式包括接近高斯分布的基模(tem00)光束轮廓(如图8a所示)和具有甜甜圈形状的次级模(tem01)光束轮廓(如图8b所示)。因此，当多个vcsel芯片的光束在远场重叠时，它们的光束轮廓也会展现出类似的分布特性。
2、在特定应用中，如nd:yag激光的端面泵浦、高功率加热或皮肤治疗等，通常需要vcsel阵列产生具有高功率密度且高度均匀的圆形光斑。为了解决光束均匀性问题，业界常采用引入扩散器的方法，但这会提高光束的发散度并降低功率密度。另一种方法是使用微透镜进行光束校正，并借助光纤进行耦合。然而，由于vcsel阵列产生的大光束参数积(bpp)与光纤的小光学直径和有限的数值孔径之间的不匹配，在高功率耦合时可能会遇到挑战。此外，使用具有大输入孔径和小输出孔径的透镜导管也是一个解决方案，但透镜导管内部的反射会增加光束的发散度，降低传输效率，且小光斑只能在输出窗口位置形成，限制了其在远距离应用场景中的使用。
3、在将vcsel芯片用于皮肤组织治疗时，为确保治疗的有效性和安全性，需要考虑多个因素：
4、由于vcsel阵列在远场产生的重叠光束光能量密度不均匀，因此需要开发一种基于vcsel堆叠的激光仪器，以期在实现高功率输出的同时，还能产生均匀的光斑。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种基于菲涅尔透镜的激光仪器。
2、本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种利用上述激光仪器的激光整形方法。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
4、根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种基于菲涅尔透镜的激光仪器，包括壳体，其内部有设置有处理器、激光控制模块、激光阵列、透镜组及电源；其中，
5、所述壳体具有出光孔，
6、所述电源为各个模块供电，所述处理器控制各个模块，
7、所述激光阵列包括在同一平面排列的多个vcsel芯片，各个所述vcsel芯片受所述激光控制模块的控制进行发光或停止发光；
8、所述透镜组包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜的中轴与所述出光孔对齐，以使光束从所述出光孔中出光，并且所述中轴垂直于所述平面；
9、所述出光孔与所述菲涅尔透镜的焦点的距离，小于所述菲涅尔透镜的焦距，位于近焦位置。
10、根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种基于菲涅尔透镜的激光仪器，包括壳体，其内部有设置有处理器、激光控制模块、激光阵列、透镜组及电源；其中，
11、所述壳体具有出光孔，
12、所述电源为各个模块供电，所述处理器控制各个模块，
13、所述激光阵列包括在同一平面排列的多个vcsel芯片，各个所述vcsel芯片受所述激光控制模块的控制进行发光或停止发光；
14、所述透镜组包括菲涅尔透镜和圆柱透镜，所述菲涅尔透镜的中轴与所述出光孔对齐，以使光束从所述出光孔中出光，并且所述中轴垂直于所述平面；
15、所述圆柱透镜的入射面与所述菲涅尔透镜的焦点的距离，小于所述菲涅尔透镜的焦距，位于近焦位置。
16、其中较优地，所述近焦位置中，边缘vcsel芯片之间的波束的辐照度峰值交错，形成叠加区域和非叠加区域；并且，
17、中心vcsel芯片的光束轮廓的2个辐照度峰值之间的区域位于所述叠加区域，并且2个辐照度峰值位于所述非叠加区域。
18、其中较优地，所述近焦位置满足以下关系：l＝f－v并且l＝10％f～50％f；
19、其中，v为所述近焦位置到所述菲涅尔透镜的光心的距离，f为所述菲涅尔透镜的焦距。
20、其中较优地，所述l＝10％f～35％f；或者，所述l＝15％f～25％f。
21、其中较优地，所述vcsel阵列包括排列为正多边形的多个vcsel芯片，所述菲涅尔透镜的中轴与所述正多边形的中心对齐。
22、其中较优地，所述vcsel芯片为顶发射型，并且单个所述芯片的光束轮廓为甜甜圈形状。
23、其中较优地，所述菲涅尔透镜的焦距越大，所述近焦位置越接近所述菲涅尔透镜的焦点。
24、其中较优地，所述激光阵列的总发射面积越大，所述近焦位置越接近所述菲涅尔透镜的焦点。
25、根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种基于菲涅尔透镜的激光整形方法，利用前述的基于菲涅尔透镜的激光仪器实现，包括以下步骤：
26、s1：使激光阵列中的各个vcsel发射出光束，
27、s2：对于经过菲涅尔透镜的光束，调整出光孔位置或圆柱透镜的入射面的位置，使之位于所述菲涅尔透镜的近焦位置，以得到均匀光斑。
28、与现有技术相比较，本专利技术通过在菲涅尔透镜的近焦位置捕获由vcsel芯片阵列产生的光斑，有效避免了在焦点位置出现的不均匀光斑问题。利用菲涅尔透镜的会聚特性，本专利技术能够将多个高功率vcsel芯片形成的大发射面积光斑缩小为小光斑，从而显著提高能量密度，以满足实际应用的需求。此外，本专利技术还通过将多个vcsel芯片排列成多边形阵列，并利用菲涅尔透镜的光学特性将其整形成圆形光斑，进一步增强了光斑的均匀性和实用性。
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1.一种基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于包括壳体，其内部有设置有处理器、激光控制模块、激光阵列、透镜组及电源；其中，
2.一种基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于包括壳体，其内部有设置有处理器、激光控制模块、激光阵列、透镜组及电源；其中，
3.如权利要求1或2所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于所述近焦位置中：
4.如权利要求3所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于：
5.如权利要求4所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于：
6.如权利要求5所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于：
7.如权利要求6所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于：
8.如权利要求7所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于：
9.如权利要求8所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于：
10.一种基于菲涅尔透镜的激光整形方法，利用权利要求1～9中任意一项所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器实现，其特征在于包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于包括壳体，其内部有设置有处理器、激光控制模块、激光阵列、透镜组及电源；其中，
2.一种基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于包括壳体，其内部有设置有处理器、激光控制模块、激光阵列、透镜组及电源；其中，
3.如权利要求1或2所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于所述近焦位置中：
4.如权利要求3所述的基于菲涅尔透镜的激光仪器，其特征在于：
5.如权利要求4所述的基于菲涅尔...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝海华，闫莉，
申请(专利权)人：北京镭科光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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