本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于水下激光照明的全半導(dǎo)體激光光源裝置。

背景技術(shù)：

藍(lán)綠光(波長為430nm～570nm，1963年發(fā)現(xiàn))能穿透幾百上千米的海水，基于藍(lán)綠光的水下探測及照明設(shè)備可以用于水下目標(biāo)的監(jiān)測和定位，常用于海洋生物研究、海底地貌勘探、海洋工程設(shè)施建設(shè)和維護(hù)作業(yè)、軍事監(jiān)視、識別和偵察、水下目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、搜索與援救、探雷、目標(biāo)跟蹤、導(dǎo)航控制和目標(biāo)識別等應(yīng)用。

水下激光照明所需光源應(yīng)滿足以下條件：激光波長與水域傳輸窗口匹配、輸出功率及光場分布穩(wěn)定、輸出光場分布均勻、可靠性高、光源消相干(相干性強(qiáng)容易產(chǎn)生衍射效應(yīng)，影響成像質(zhì)量)等。當(dāng)前水下作業(yè)使用的藍(lán)綠光激光器類型主要為倍頻Nd：YAG激光器或氬離子激光器等，其中倍頻Nd：YAG激光器輸出波長532nm，氬離子激光器輸出波長488nm和514nm?；谌虘B(tài)激光器或者氬離子激光器的激光照明光源發(fā)光單元數(shù)量少，激射波長單一且譜寬窄，光源自身相干性強(qiáng)，容易產(chǎn)生衍射效應(yīng)，影響成像質(zhì)量。

也有報(bào)道采用LED作為光源進(jìn)行水下照明，在光源消相干方面有很好的優(yōu)勢，但是LED本身存在傳輸方向性差，照射距離有限，轉(zhuǎn)換效率不高等不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于水下激光照明的全半導(dǎo)體激光光源裝置，采用直接輸出藍(lán)綠激光的半導(dǎo)體激光器作為水下照明激光光源的裝置，根據(jù)不同的水質(zhì)透過率條件，選用匹配的輸出波長進(jìn)行照明。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

用于水下激光照明的全半導(dǎo)體激光光源裝置，該裝置包括：激光驅(qū)動器、藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列、準(zhǔn)直鏡、勻光鏡和變焦光學(xué)鏡組；所述激光驅(qū)動器激勵藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列輸出藍(lán)綠激光，經(jīng)過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直輸出準(zhǔn)直激光，由勻光鏡將輸出光場均勻化，輸出勻化激光，經(jīng)過變焦光學(xué)鏡組調(diào)節(jié)輸出發(fā)射激光，照射目標(biāo)。

本發(fā)明的有益效果是：相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用單一激光器作為照明光源易相干產(chǎn)生噪聲而言，本專利提出采用多個激光單元組合陣列式激光照明，通過多激光單元的組合，可有效抑制散斑產(chǎn)生，提高激光照明成像質(zhì)量。根據(jù)不同的水質(zhì)透過率條件，選用匹配的輸出波長進(jìn)行照明，具有輸出波長與傳輸窗口匹配、輸出功率及光場分布穩(wěn)定、輸出光場分布均勻、可靠性高、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢。

附圖說明

圖1本發(fā)明用于水下激光照明的全半導(dǎo)體激光光源裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為藍(lán)綠光激光陣列示意圖。

圖3為單一波長組合的激光單元器件示意圖。

圖4為不同波長組合的激光單元器件示意圖。

圖5為勻化鏡輸出光場分布示意圖。

圖中：1、激光驅(qū)動器，2、藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列，201、藍(lán)綠激光，21、激光單元器件，211、波長λ1激光單元，212、波長λ2激光單元，3、準(zhǔn)直鏡，301、準(zhǔn)直激光，4、勻光鏡，401、勻化激光，5、變焦光學(xué)鏡組和501、發(fā)射激光。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明光源裝置采用直接輸出藍(lán)綠激光的半導(dǎo)體激光器作為水下激光照明光源，由激光驅(qū)動器1、藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列2、準(zhǔn)直鏡3、勻光鏡4和變焦光學(xué)鏡組5組成，如圖1所示。激光驅(qū)動器1激勵藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列2輸出藍(lán)綠激光201，然后經(jīng)過準(zhǔn)直鏡3輸出準(zhǔn)直激光301，再由勻光鏡4將輸出光場勻化，輸出勻化激光401，最后經(jīng)過變焦光學(xué)鏡組5調(diào)節(jié)輸出發(fā)射激光501，成像到目標(biāo)。

其中，藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列2輸出激光波長分布在430nm～570nm內(nèi)，根據(jù)不同的海域透過率要求，選擇匹配激光波長(選用透過率高的激光波長，透過率越高，衰減越小，照明距離越遠(yuǎn))，如在清澈的深海區(qū)域照明，選用偏短波的430nm～470nm藍(lán)光激光，而對于港口或者近海比較渾濁的海水區(qū)域，選用550nm～570nm波長綠光激光更佳，如表1所示。

表1為不同水質(zhì)對應(yīng)的透射窗口

藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列2為多個激光單元器件21結(jié)構(gòu)組合，如圖2所示。如僅在特定區(qū)域使用，如深海探測區(qū)域，海水清澈，則在每個激光單元器件21上直接全部集成相同波長的激光單元211，如圖3所示，在相同的發(fā)射口徑下，藍(lán)光激光單元數(shù)量越多，輸出藍(lán)光功率越高，激光照明效果越好，照射距離越遠(yuǎn)。如需進(jìn)行多個海域的切換，如既需深海探測，又需對港口海域照明，則可通過集成不同波長，如波長λ1激光單元211和波長λ2激光單元、212的激光陣列于一體，如圖4所示。

所采用的藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列2中所采用的不同波長激光單元結(jié)構(gòu)或?yàn)檫叞l(fā)射結(jié)構(gòu)，或?yàn)槊姘l(fā)射結(jié)構(gòu)，或?yàn)閮烧呓Y(jié)構(gòu)的組合。

激光驅(qū)動器1為多個激光電源的組合，可對藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列2進(jìn)行分別驅(qū)動，或整體驅(qū)動，或根據(jù)不同的激光波長分組驅(qū)動。

準(zhǔn)直鏡3用于對藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列2輸出激光進(jìn)行準(zhǔn)直，可與激光器陣列分離，也可直接集成在激光器陣列上，為單片或多片透鏡組合，結(jié)構(gòu)為圓形或柱面透鏡，其面型為球面或非球面。

勻光鏡4為勻光棒或者復(fù)眼透鏡陣列，對光場分布進(jìn)行勻化，并可以根據(jù)不同的照明要求，輸出線形、圓形或方形等不同形狀的光場分布，如圖5所示。

變焦光學(xué)鏡組5為焦距可調(diào)、像質(zhì)經(jīng)過優(yōu)化的光學(xué)系統(tǒng)，將勻化光場成像到不同距離像面上，實(shí)現(xiàn)不同距離目標(biāo)的激光照明。

準(zhǔn)直鏡3、勻光鏡4和變焦光學(xué)鏡組5的所有光學(xué)表面均要求鍍在藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光陣列2輸出激光波段范圍內(nèi)的高增透膜，以減少自身損失。