RU2279702C2 - Collimating optical system for semiconductor lasers - Google Patents

Collimating optical system for semiconductor lasers Download PDF

Info

Publication number
RU2279702C2
RU2279702C2 RU2004124612/28A RU2004124612A RU2279702C2 RU 2279702 C2 RU2279702 C2 RU 2279702C2 RU 2004124612/28 A RU2004124612/28 A RU 2004124612/28A RU 2004124612 A RU2004124612 A RU 2004124612A RU 2279702 C2 RU2279702 C2 RU 2279702C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
prism
light beam
prisms
planes
semiconductor
Prior art date
Application number
RU2004124612/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004124612A (en
Inventor
Николай Викторович Амосов (RU)
Николай Викторович Амосов
Николай Иванович Бушмелев (RU)
Николай Иванович Бушмелев
Владимир Федорович Майборода (RU)
Владимир Федорович Майборода
Семен Львович Погорельский (RU)
Семен Львович Погорельский
Аркадий Георгиевич Шипунов (RU)
Аркадий Георгиевич Шипунов
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority to RU2004124612/28A priority Critical patent/RU2279702C2/en
Publication of RU2004124612A publication Critical patent/RU2004124612A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2279702C2 publication Critical patent/RU2279702C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: optical engineering.
SUBSTANCE: collimating optical system has objective disposed in series along beam path, which objectives are mounted in opposition to semiconductor lasers, and first group of prisms. Ribs of refracting two-faced angles of lasers are oriented in parallel to planes of semiconductor junctions. First positive component is mounted one after another along beam path behind group of prisms. Second group of prisms is disposed close to back focal plane of first positive component. The group of prisms separates input light beam along line being perpendicular to planes of semiconductor junction to two bundles. Polarization prism is disposed on the way of mentioned light beams to bring them into coincidence to one common light beam. Second positive component of the system has front focal plane brought into coincidence with back focal plane of first positive component.
EFFECT: increased brightness of output bundle of beams.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к коллимирующим оптическим системам с преломляющими элементами и может быть использовано в системах оптической локации, оптической связи, управления и наблюдательных приборах.The invention relates to collimating optical systems with refractive elements and can be used in optical location systems, optical communications, control and monitoring devices.

Известна коллимирующая оптическая система, содержащая последовательно расположенные по ходу лучей первый отрицательный оптический компонент, первую группу призм, положительный оптический компонент, вторую группу призм и второй отрицательный оптический компонент, в которой апертурный угол оптических компонентов выбирается в пределах 20-40°, преломляющий угол призм выбирается в пределах 10-40°, а угол β ориентации призм по отношению к оптической оси связан с преломляющим углом α соотношением β=(2÷3)α (Авторское свидетельство СССР №1624392, кл. 6 G 02 B 27/30, заявл. 26.12.88, опубл. 30.01.91, бюл. №4).Known collimating optical system containing sequentially arranged along the rays of the first negative optical component, the first group of prisms, the positive optical component, the second group of prisms and the second negative optical component, in which the aperture angle of the optical components is selected within 20-40 °, refracting the angle of the prisms is selected within the range of 10–40 °, and the angle β of the orientation of the prisms with respect to the optical axis is related to the refracting angle α by the ratio β = (2–3) α (USSR Author's Certificate No. 1624392, cl. 6 G 02 B 27/30, declaration 26.12.88, publ. 30.01.91, bull. No. 4).

Как следует из описания, наиболее эффективным является применение указанной оптической системы для коллимирования излучения полупроводниковых лазеров. При этом отпадает необходимость в первом оптическом компоненте.As follows from the description, the most effective is the use of the indicated optical system for collimating the radiation of semiconductor lasers. This eliminates the need for a first optical component.

Недостатком указанной оптической системы является недостаточно высокая энергетическая яркость выходного пучка. Причиной недостаточно высокой энергетической яркости является ограниченная энергетическая яркость тела свечения полупроводниковых лазеров.The disadvantage of this optical system is the insufficiently high energy brightness of the output beam. The reason for the insufficiently high energy brightness is the limited energy brightness of the luminescence body of semiconductor lasers.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой оптической системе является коллимирующая оптическая система для полупроводникового лазера, содержащая последовательно расположенные по ходу лучей объектив и группу призм, ребра преломляющих двугранных углов которых ориентированы параллельно плоскости полупроводникового перехода, преломляющие углы призм выбираются в пределах 25-40°, угловое увеличение G группы призм выбирается из следующего соотношения:The closest in technical essence to the claimed optical system is a collimating optical system for a semiconductor laser, containing a lens and a group of prisms sequentially located along the rays, the edges of the refracting dihedral angles of which are oriented parallel to the plane of the semiconductor transition, the refractive angles of the prisms are selected within 25-40 °, the angular increase G of the prism group is selected from the following relation:

G=θ||,G = θ / θ || ,

где θ, θ|| - углы расходимости излучения полупроводникового лазера по уровню 0.5 в плоскостях, параллельной и перпендикулярной плоскости полупроводникового перехода соответственно, передняя фокальная плоскость объектива смещена относительно предметной плоскости на расстояние δ0, определяемое соотношением:where θ , θ || - the divergence angles of the radiation of the semiconductor laser at a level of 0.5 in the planes parallel and perpendicular to the plane of the semiconductor junction, respectively, the front focal plane of the lens is offset relative to the subject plane by a distance δ 0 , defined by the relation:

δ0=(a||-G·a)/(5/6·D·θ||),δ 0 = (a || -G · a ) / ( 5/6 · D · θ / θ || ),

где a||, a - размеры тела свечения полупроводникового лазера в плоскостях, параллельной и перпендикулярной плоскости полупроводникового перехода, соответственно, а продольная сферическая аберрация δ(u) объектива выбирается из следующего соотношения:where a || , a are the dimensions of the luminous body of the semiconductor laser in planes parallel and perpendicular to the plane of the semiconductor transition, respectively, and the longitudinal spherical aberration δ (u) of the lens is selected from the following relation:

δ(u)=-2/3·δ0·(u/θ)2,δ (u) = - 2/3 · δ 0 · (u / θ ) 2 ,

где u - апертурный угол объектива (Патент РФ №2107743, кл. 6 G 02 B 27/30, заявл. 12.01.95, опубл. 10.01.98, бюл. №1).where u is the aperture angle of the lens (RF Patent No. 2107743, class 6 G 02 B 27/30, application. 12.01.95, publ. 10.01.98, bull. No. 1).

Как следует из описания, коллимирующая оптическая система может быть использована для получения коллимированного пучка от нескольких полупроводниковых лазеров. При этом вместо одного объектива используется несколько объективов, установленных напротив полупроводниковых лазеров, а угловое увеличение G группы призм выбирается из следующего соотношения:As follows from the description, a collimating optical system can be used to obtain a collimated beam from several semiconductor lasers. In this case, instead of a single lens, several lenses are used that are opposite the semiconductor lasers, and the angular increase in the G group of prisms is selected from the following relation:

G=k·θ||,G = k · θ / θ || ,

где θ||, θ - углы расходимости излучения полупроводниковых лазеров в плоскостях, параллельной и перпендикулярной плоскости полупроводникового перехода соответственно, k - количество полупроводниковых лазеров.where θ || , θ are the divergence angles of the radiation of semiconductor lasers in planes parallel and perpendicular to the plane of the semiconductor junction, respectively, k is the number of semiconductor lasers.

Недостатком указанной оптической системы является недостаточно высокая энергетическая яркость выходного пучка. Причиной недостаточно высокой энергетической яркости является ограниченная энергетическая яркость тела свечения полупроводниковых лазеров.The disadvantage of this optical system is the insufficiently high energy brightness of the output beam. The reason for the insufficiently high energy brightness is the limited energy brightness of the luminescence body of semiconductor lasers.

Технической задачей изобретения является увеличение энергетической яркости выходного пучка.An object of the invention is to increase the energy brightness of the output beam.

Технический результат достигается тем, что в коллимирующей оптической системе для полупроводниковых лазеров, содержащей последовательно расположенные по ходу лучей объективы, установленные напротив полупроводниковых лазеров, и первую группу призм, ребра преломляющих двугранных углов которых ориентированы параллельно плоскостям полупроводниковых переходов, введены установленные последовательно по ходу лучей за первой группой призм первый положительный компонент, вторая группа призм, размещенная вблизи задней фокальной плоскости первого положительного компонента и разделяющая входящий световой пучок по линии, перпендикулярной плоскостям полупроводниковых переходов, на два пучка, поляризационную призму, размещенную на пути указанных световых пучков и совмещающую их в пространстве в один общий световой пучок, и второй положительный компонент, передняя фокальная плоскость которого совмещена с задней фокальной плоскостью первого положительного компонента.The technical result is achieved by the fact that in a collimating optical system for semiconductor lasers containing lenses sequentially located along the rays, mounted opposite the semiconductor lasers, and the first group of prisms, the edges of the refracting dihedral angles of which are oriented parallel to the planes of the semiconductor junctions, introduced sequentially in the direction of the rays behind the first group of prisms is the first positive component, the second group of prisms located near the rear focal plane the first positive component and dividing the incoming light beam along a line perpendicular to the planes of the semiconductor junctions into two beams, a polarizing prism placed in the path of these light beams and combining them in space into one common light beam, and the second positive component, whose front focal plane is aligned with the back focal plane of the first positive component.

Увеличение энергетической яркости выходного пучка обеспечивается совмещением в пространстве двух световых пучков от двух участков тела свечения каждого из полупроводниковых лазеров с помощью поляризационной призмы.An increase in the energy brightness of the output beam is ensured by combining in space two light beams from two parts of the luminescence body of each of the semiconductor lasers using a polarizing prism.

В частном случае в коллимирующей оптической системе для полупроводниковых лазеров вторая группа призм выполнена в виде двух призм, первая из которых установлена вблизи задней фокальной плоскости первого положительного компонента и имеет четыре отражающие грани, при этом входная и выходная грани ориентированы перпендикулярно падающему на призму световому пучку и параллельно входной грани поляризационной призмы для р-поляризации, первая и четвертая отражающие грани ориентированы под углом 45° к падающему на призму световому пучку и перпендикулярно плоскостям полупроводниковых переходов, вторая и третья отражающие грани ориентированы параллельно падающему на призму световому пучку и под углом 45° к плоскостям полупроводниковых переходов, границы входной и первой отражающей граней со стороны ребра двугранного угла, образованного этими гранями, ориентированы перпендикулярно плоскостям полупроводниковых переходов и расположены на пересечении с осью падающего на призму светового пучка, а вторая призма установлена на пути лучей, прошедших мимо первой призмы, и имеет две отражающие грани, при этом входная грань ориентирована перпендикулярно падающему на призму световому пучку, выходная грань ориентирована параллельно падающему на призму световому пучку и параллельно входной грани поляризационной призмы для s-поляризации, первая отражающая грань ориентирована под углом 45° к падающему на призму световому пучку и под углом 45° к плоскости полупроводниковых переходов, вторая отражающая грань ориентирована параллельно падающему на призму световому пучку и под углом 45° к плоскостям полупроводниковых переходов.In a particular case, in a collimating optical system for semiconductor lasers, the second group of prisms is made in the form of two prisms, the first of which is installed near the rear focal plane of the first positive component and has four reflecting faces, while the input and output faces are oriented perpendicular to the light beam incident on the prism and parallel to the input face of the polarization prism for p-polarization, the first and fourth reflective faces are oriented at an angle of 45 ° to the light beam incident on the prism and perpendicular to the planes of the semiconductor junctions, the second and third reflecting faces are oriented parallel to the light beam incident on the prism and at an angle of 45 ° to the planes of the semiconductor junctions, the boundaries of the input and first reflecting faces from the edge of the dihedral angle formed by these faces are oriented perpendicular to the planes of the semiconductor junctions and are located at the intersection with the axis of the light beam incident on the prism, and the second prism is installed in the path of the rays passing by the first prism and has e reflecting faces, while the input face is oriented perpendicular to the light beam incident on the prism, the output face is oriented parallel to the light beam incident on the prism and parallel to the input face of the polarization prism for s-polarization, the first reflecting face is oriented at an angle of 45 ° to the light beam incident on the prism and at an angle of 45 ° to the plane of semiconductor junctions, the second reflecting face is oriented parallel to the light beam incident on the prism and at an angle of 45 ° to the planes of semiconductor lines exits.

Выполнение второй группы призм в виде двух призм наиболее простым способом обеспечивает разделение двух пучков от двух участков тел свечения каждого из полупроводниковых лазеров и совмещение их в пространстве с помощью поляризационной призмы.The implementation of the second group of prisms in the form of two prisms in the simplest way ensures the separation of two beams from two sections of the luminescence bodies of each of the semiconductor lasers and their combination in space using a polarizing prism.

На фиг.1 показана коллимирующая оптическая система для полупроводниковых лазеров, поперечный разрез в плоскости, перпендикулярной плоскости полупроводниковых переходов, на фиг.2 - то же в плоскости, параллельной плоскости полупроводниковых переходов. На фиг.3 показана вторая группа призм, вид со стороны входа лучей. На фиг.4 показано изображение тела свечения полупроводниковых лазеров, два вида - до прохождения и после прохождения лучей через вторую группу призм и поляризационную призму.Figure 1 shows a collimating optical system for semiconductor lasers, a cross-section in a plane perpendicular to the plane of semiconductor junctions, figure 2 is the same in a plane parallel to the plane of semiconductor junctions. Figure 3 shows a second group of prisms, a view from the entrance of the rays. Figure 4 shows the image of the body of the glow of semiconductor lasers, two types - before passing and after passing the rays through the second group of prisms and a polarizing prism.

Коллимирующая оптическая система содержит последовательно расположенные по ходу лучей коллимирующие объективы 2, установленные напротив полупроводниковых лазеров 1, первую группу призм, первый положительный компонент 7, вторую группу призм, поляризационную призму 10 и второй положительный компонент 11.The collimating optical system comprises collimating lenses 2 arranged in series along the rays of the beam, mounted opposite the semiconductor lasers 1, a first group of prisms, a first positive component 7, a second group of prisms, a polarizing prism 10 and a second positive component 11.

Первая группа призм образована четырьмя призмами 3, 4, 5 и 6, каждая из них имеет две преломляющие грани. Ребра двугранных углов, образованных преломляющими гранями призм, ориентированы параллельно плоскостям полупроводниковых переходов полупроводниковых лазеров 1.The first group of prisms is formed by four prisms 3, 4, 5 and 6, each of them has two refracting faces. The edges of the dihedral angles formed by the refracting faces of the prisms are oriented parallel to the planes of the semiconductor junctions of the semiconductor lasers 1.

В системе координат, показанной на фиг.1-2, плоскости полупроводниковых переходов ориентированы параллельно плоскости YZ, оптические оси объективов ориентированы параллельно оси Z, а ребра преломляющих двугранных углов призм - параллельно оси Y.In the coordinate system shown in FIGS. 1-2, the semiconductor junction planes are oriented parallel to the YZ plane, the optical axes of the lenses are oriented parallel to the Z axis, and the edges of the refracting dihedral angles of the prisms are parallel to the Y axis.

Вторая группа призм размещена вблизи задней фокальной плоскости первого положительного компонента 7 и разделяет входящий световой пучок по линии, перпендикулярной плоскостям полупроводниковых переходов, на два пучка. Поляризационная призма 10 размещена на пути указанных световых пучков и совмещает их в пространстве в один общий световой пучок.The second group of prisms is located near the rear focal plane of the first positive component 7 and divides the incoming light beam along a line perpendicular to the planes of semiconductor junctions into two beams. A polarizing prism 10 is placed in the path of these light beams and combines them in space into one common light beam.

В системе координат, показанной на фиг.1-3, линия, разделяющая входящий световой пучок, параллельна оси X. Входная грань поляризационной призмы 10 для р-поляризации перпендикулярна оси Z, входная грань для s-поляризации перпендикулярна оси Y.In the coordinate system shown in FIGS. 1-3, the line dividing the incoming light beam is parallel to the X axis. The input face of the polarization prism 10 for p-polarization is perpendicular to the Z axis, the input face for s-polarization is perpendicular to the Y axis.

Передняя фокальная плоскость второго положительного компонента 11 совмещена с задней фокальной плоскостью первого положительного компонента 7, так что указанные компоненты составляют телескопическую систему.The front focal plane of the second positive component 11 is aligned with the rear focal plane of the first positive component 7, so that these components make up the telescopic system.

В частном случае вторая группа призм образована двумя призмами 8 и 9.In a particular case, the second group of prisms is formed by two prisms 8 and 9.

Призма 8 установлена вблизи задней фокальной плоскости первого положительного компонента и имеет четыре отражающие грани. Входная и выходная грани призмы 8 ориентированы перпендикулярно падающему на призму световому пучку и параллельно входной грани поляризационной призмы 10 для р-поляризации. Первая и четвертая отражающие грани ориентированы под углом 45° к падающему на призму световому пучку и перпендикулярно плоскостям полупроводниковых переходов. Вторая и третья отражающие грани ориентированы параллельно падающему на призму световому пучку и под углом 45° к плоскостям полупроводниковых переходов. Границы входной и первой отражающей граней со стороны ребра двугранного угла, образованного этими гранями, ориентированы перпендикулярно плоскостям полупроводниковых переходов и расположены на пересечении с осью падающего на призму светового пучка.Prism 8 is installed near the rear focal plane of the first positive component and has four reflective faces. The input and output faces of prism 8 are oriented perpendicular to the light beam incident on the prism and parallel to the input face of the polarization prism 10 for p-polarization. The first and fourth reflecting faces are oriented at an angle of 45 ° to the light beam incident on the prism and perpendicular to the planes of the semiconductor junctions. The second and third reflecting faces are oriented parallel to the light beam incident on the prism and at an angle of 45 ° to the planes of semiconductor junctions. The boundaries of the input and first reflective faces from the side of the edge of the dihedral angle formed by these faces are oriented perpendicular to the planes of the semiconductor junctions and are located at the intersection with the axis of the light beam incident on the prism.

Призма 9 установлена на пути лучей, прошедших мимо первой призмы, и имеет две отражающие грани. Входная грань призмы 9 ориентирована перпендикулярно падающему на призму световому пучку. Выходная грань ориентирована параллельно падающему на призму световому пучку и параллельно входной грани поляризационной призмы 10 для s-поляризации. Первая отражающая грань ориентирована под углом 45° к падающему на призму световому пучку и под углом 45° к плоскости полупроводниковых переходов. Вторая отражающая грань ориентирована параллельно падающему на призму световому пучку и под углом 45° к плоскостям полупроводниковых переходов.Prism 9 is installed in the path of the rays passing by the first prism, and has two reflective faces. The input face of the prism 9 is oriented perpendicular to the light beam incident on the prism. The output face is oriented parallel to the light beam incident on the prism and parallel to the input face of the polarization prism 10 for s-polarization. The first reflecting face is oriented at an angle of 45 ° to the light beam incident on the prism and at an angle of 45 ° to the plane of semiconductor junctions. The second reflecting face is oriented parallel to the light beam incident on the prism and at an angle of 45 ° to the planes of semiconductor junctions.

В системе координат, показанной на фиг.1-3, входная и выходная грани призмы 8 перпендикулярны оси Z. Первая и четвертая отражающие грани перпендикулярны биссектрисе угла, образованного осями Y и Z. Вторая и третья отражающие грани параллельны биссектрисе двугранного угла, образованного плоскостями XZ и YZ. Границы входной и первой отражающей граней со стороны ребра двугранного угла, образованного этими гранями, параллельны оси Х и расположены на пересечении с осью Z.In the coordinate system shown in FIGS. 1-3, the input and output faces of prism 8 are perpendicular to the Z axis. The first and fourth reflecting faces are perpendicular to the bisector of the angle formed by the Y and Z axes. The second and third reflecting faces are parallel to the bisector of the dihedral angle formed by the XZ planes and YZ. The boundaries of the input and first reflective faces from the side of the edge of the dihedral angle formed by these faces are parallel to the X axis and are located at the intersection with the Z axis.

Входная грань призмы 9 перпендикулярна оси Z, выходная грань перпендикулярна оси Y. Первая отражающая грань перпендикулярна биссектрисе угла, образованного осями Х и Z. Вторая отражающая грань параллельна биссектрисе двугранного угла, образованного плоскостями XZ и YZ.The input face of prism 9 is perpendicular to the Z axis, the output face is perpendicular to the Y axis. The first reflecting face is perpendicular to the bisector of the angle formed by the X and Z axes. The second reflecting face is parallel to the bisector of the dihedral angle formed by the XZ and YZ planes.

Коллимирующая оптическая система работает следующим образом. Световой пучок от каждого из полупроводниковых лазеров преобразуется соответствующим коллимирующим объективом в коллимированный световой пучок, ось которого параллельна оси Z. В плоскости XZ все эти пучки объединяются в общий пучок, который проходит через первую группу призм. Первая группа призм трансформирует световой пучок в плоскости XZ, уменьшая его поперечный размер и увеличивая его угловую расходимость.The collimating optical system operates as follows. The light beam from each of the semiconductor lasers is converted by the corresponding collimating lens into a collimated light beam whose axis is parallel to the Z axis. In the XZ plane, all these beams are combined into a common beam that passes through the first group of prisms. The first group of prisms transforms the light beam in the XZ plane, reducing its transverse size and increasing its angular divergence.

Полученный коллимированый световой пучок фокусируется первым положительным компонентом 7. В фокальной плоскости первого положительного компонента 7 формируется изображение тела свечения полупроводниковых лазеров, которое по форме представляет собой прямоугольник, вытянутый в направлении оси Y. Это изображение тела разделяется на второй группе призм по линии, параллельной оси X, на две части. Соответственно, световой пучок разделяется на два световых пучка.The resulting collimated light beam is focused by the first positive component 7. In the focal plane of the first positive component 7, an image of the luminescence body of semiconductor lasers is formed, which in shape is a rectangle elongated in the direction of the Y axis. This image of the body is divided into a second group of prisms along a line parallel to the axis X, in two parts. Accordingly, the light beam is divided into two light beams.

Так как излучение полупроводникового лазера поляризовано, то указанные световые пучки также поляризованы. Вектор поляризации параллелен оси Y.Since the radiation of a semiconductor laser is polarized, these light beams are also polarized. The polarization vector is parallel to the Y axis.

Указанные световые пучки проходят через вторую группу призм по разным оптическим путям и попадают на поляризационную призму 10. При этом один из пучков проходит поляризационную призму 10 без отражения, а другой отражается на ее внутренней грани. В результате этого после поляризационной призмы указанные пучки оказываются совмещенными друг с другом в пространстве.These light beams pass through the second group of prisms along different optical paths and fall on the polarizing prism 10. In this case, one of the beams passes the polarizing prism 10 without reflection, and the other is reflected on its inner face. As a result of this, after the polarizing prism, these beams are combined with each other in space.

Полученный световой пучок преобразуется вторым положительным компонентом 11 в коллимированный световой пучок.The resulting light beam is converted by the second positive component 11 into a collimated light beam.

При разделении световых пучков могут возникать энергетические потери из-за рассеяния света на границах раздела. Эти потери будут практически исключены, если тело свечения каждого из полупроводниковых лазеров выполнить в виде двух одинаковых излучающих участков с промежутком между ними. В этом случае изображение тела свечения в фокальной плоскости первого положительного компонента 7 будет представлять собой два прямоугольника с промежутком между ними.When light beams are separated, energy losses can occur due to light scattering at the interfaces. These losses will be practically eliminated if the luminescence body of each of the semiconductor lasers is made in the form of two identical emitting sections with a gap between them. In this case, the image of the luminous body in the focal plane of the first positive component 7 will be two rectangles with a gap between them.

На фиг.4 показан такой случай. Здесь прямоугольники ABCD и EFGH представляют собой изображение тела свечения полупроводниковых лазеров до прохождения лучей через вторую группу призм, а прямоугольники A'B'C'D' и E'F'G'H' - то же после прохождения лучей через вторую группу призм и поляризационную призму 10.Figure 4 shows such a case. Here, the rectangles ABCD and EFGH represent the image of the luminous body of semiconductor lasers before the rays pass through the second group of prisms, and the rectangles A'B'C'D 'and E'F'G'H' are the same after the rays pass through the second group of prisms and polarizing prism 10.

В частном случае изображение тела свечения полупроводниковых лазеров формируется вблизи входных граней призм 8 и 9. При этом участок ABCD изображения тела свечения попадает на призму 8, а участок EFGH - на призму 9. Световой пучок от участка ABCD проходит через призму 8 по пути O1O2O3O4O7, а световой пучок от участка EFGH - через призму 9 по пути O1O5O6O7. После прохождения лучей участок ABCD преобразуется в участок А'В'С'D', а участок EFGH - в участок E'F'G'H'. Участки A'B'C'D' и E'F'G'H' наложены друг на друга, оптические оси обоих пучков параллельны оси Z. Следовательно, указанные пучки оказываются совмещенными в пространстве в один общий световой пучок.In a particular case, the image of the luminescence body of semiconductor lasers is formed near the input faces of prisms 8 and 9. The portion ABCD of the image of the luminescence falls on prism 8, and the section EFGH on prism 9. The light beam from section ABCD passes through prism 8 along path O 1 O 2 O 3 O 4 O 7 , and the light beam from the EFGH section through prism 9 along the path O 1 O 5 O 6 O 7 . After the passage of the rays, the ABCD section is converted to the A'B'C'D 'section, and the EFGH section to the E'F'G'H' section. The sections A'B'C'D 'and E'F'G'H' are superimposed on each other, the optical axes of both beams are parallel to the Z axis. Consequently, these beams are combined in space into one common light beam.

Таким образом, в коллимирующей оптической системе обеспечивается увеличение энергетической яркости выходного пучка в два раза. При этом дополнительно обеспечивается более равномерное освещение поля изображения. Все это расширяет возможности использования коллимирующей оптической системы в системах оптической локации, оптической связи, управления и наблюдательных приборах, работающих в полевых условиях.Thus, in a collimating optical system, the energy brightness of the output beam is doubled. This additionally provides a more uniform illumination of the image field. All this expands the possibilities of using a collimating optical system in optical location systems, optical communications, control, and observational instruments operating in the field.

Кроме того, если первую группу призм выполнить в соответствии с патентом РФ №2148850, кл. 7 G 02 B 27/30, 27/09, заявл. 28.07.98, опубл. 10.05.00, бюл. №13, то обеспечивается постоянство пространственного положения выходного коллимированного пучка при воздействии пониженной и повышенной температуры окружающей среды, что дополнительно расширяет функциональные возможности коллимирующей оптической системы.In addition, if the first group of prisms is performed in accordance with the RF patent №2148850, cl. 7 G 02 B 27/30, 27/09, claimed July 28, 1998, publ. 05/10/00, bull. No. 13, it is ensured that the spatial position of the output collimated beam is constant when exposed to low and high ambient temperatures, which further expands the functionality of the collimating optical system.

Claims (2)

1. Коллимирующая оптическая система для полупроводниковых лазеров, содержащая последовательно расположенные по ходу лучей объективы, установленные напротив полупроводниковых лазеров, и первую группу призм, ребра преломляющих двугранных углов которых ориентированы параллельно плоскостям полупроводниковых переходов, отличающаяся тем, что последовательно по ходу лучей за первой группой призм установлены первый положительный компонент, вторая группа призм, размещенная вблизи задней фокальной плоскости первого положительного компонента и разделяющая входящий световой пучок по линии, перпендикулярной плоскостям полупроводниковых переходов, на два пучка, поляризационную призму, размещенную на пути указанных световых пучков и совмещающую их в пространстве в один общий световой пучок, и второй положительный компонент, передняя фокальная плоскость которого совмещена с задней фокальной плоскостью первого положительного компонента.1. A collimating optical system for semiconductor lasers, containing lenses arranged in series along the rays of the beam, mounted opposite the semiconductor lasers, and a first group of prisms, the edges of the refracting dihedral angles of which are oriented parallel to the planes of the semiconductor junctions, characterized in that they are sequentially along the rays behind the first group of prisms the first positive component is installed, the second group of prisms located near the rear focal plane of the first positive component This separates the incoming light beam along a line perpendicular to the planes of the semiconductor junctions into two beams, a polarizing prism placed in the path of these light beams and combining them in space into one common light beam, and a second positive component, the front focal plane of which is aligned with the back the focal plane of the first positive component. 2. Коллимирующая оптическая система для полупроводниковых лазеров по п.1, отличающаяся тем, что вторая группа призм выполнена в виде двух призм, первая из которых установлена вблизи задней фокальной плоскости первого положительного компонента и имеет четыре отражающие грани, при этом входная и выходная грани ориентированы перпендикулярно падающему на призму световому пучку и параллельно входной грани поляризационной призмы для р-поляризации, первая и четвертая отражающие грани ориентированы под углом 45° к падающему на призму световому пучку и перпендикулярно плоскостям полупроводниковых переходов, вторая и третья отражающие грани ориентированы параллельно падающему на призму световому пучку и под углом 45° к плоскостям полупроводниковых переходов, границы входной и первой отражающей граней со стороны ребра двугранного угла, образованного этими гранями, ориентированы перпендикулярно плоскостям полупроводниковых переходов и расположены на пересечении с осью падающего на призму светового пучка, а вторая призма установлена на пути лучей, прошедших мимо первой призмы, и имеет две отражающие грани, при этом входная грань ориентирована перпендикулярно падающему на призму световому пучку, выходная грань ориентирована параллельно падающему на призму световому пучку и параллельно входной грани поляризационной призмы для s-поляризации, первая отражающая грань ориентирована под углом 45° к падающему на призму световому пучку и под углом 45° к плоскостям полупроводниковых переходов, вторая отражающая грань ориентирована параллельно падающему на призму световому пучку и под углом 45° к плоскостям полупроводниковых переходов.2. The collimating optical system for semiconductor lasers according to claim 1, characterized in that the second group of prisms is made in the form of two prisms, the first of which is installed near the rear focal plane of the first positive component and has four reflective faces, while the input and output faces are oriented perpendicular to the light beam incident on the prism and parallel to the input face of the polarization prism for p-polarization, the first and fourth reflecting faces are oriented at an angle of 45 ° to the light incident on the prism to the beam and perpendicular to the planes of semiconductor junctions, the second and third reflecting faces are oriented parallel to the light beam incident on the prism and at an angle of 45 ° to the planes of semiconductor junctions, the boundaries of the input and first reflecting faces from the edge of the dihedral angle formed by these faces are oriented perpendicular to the planes of semiconductor junctions and are located at the intersection with the axis of the light beam incident on the prism, and the second prism is installed in the path of the rays passing by the first prism , and has two reflecting faces, while the input face is oriented perpendicular to the light beam incident on the prism, the output face is oriented parallel to the light beam incident on the prism and parallel to the input face of the polarization prism for s-polarization, the first reflecting face is oriented at an angle of 45 ° to the incident prism of the light beam and at an angle of 45 ° to the planes of semiconductor junctions, the second reflecting face is oriented parallel to the light beam incident on the prism and at an angle of 45 ° to the planes of semiconductor nicknames transitions.
RU2004124612/28A 2004-08-12 2004-08-12 Collimating optical system for semiconductor lasers RU2279702C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004124612/28A RU2279702C2 (en) 2004-08-12 2004-08-12 Collimating optical system for semiconductor lasers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004124612/28A RU2279702C2 (en) 2004-08-12 2004-08-12 Collimating optical system for semiconductor lasers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004124612A RU2004124612A (en) 2006-01-27
RU2279702C2 true RU2279702C2 (en) 2006-07-10

Family

ID=36047585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004124612/28A RU2279702C2 (en) 2004-08-12 2004-08-12 Collimating optical system for semiconductor lasers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2279702C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104570375A (en) * 2014-12-18 2015-04-29 天津城建大学 Double-beam parallelization and collimation regulating device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104570375A (en) * 2014-12-18 2015-04-29 天津城建大学 Double-beam parallelization and collimation regulating device
CN104570375B (en) * 2014-12-18 2016-10-05 天津城建大学 Dual-beam is parallel with collimation adjustment device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004124612A (en) 2006-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102638818B1 (en) Lcos illumination via loe
US5408553A (en) Optical power splitter for splitting high power light
KR0184003B1 (en) Wave combining apparatus for semiconductor laser
US20090052193A1 (en) Optical device for led light sources
US9971159B2 (en) Reflective laser line-beam generator
US7085053B2 (en) Beam shaping device, system for launching a light beam into an optical fiber, and beam rotation unit for such a beam shaping device or such a system
KR20150096299A (en) Laser beam-combining optical device
JPS58219515A (en) Reflex type infinite focus optical system
KR101083789B1 (en) Lighting system enabling combination of several light beams
CN103944059B (en) High-power semiconductor laser beam expanding system
RU2279702C2 (en) Collimating optical system for semiconductor lasers
CN111884029A (en) Polarization beam combiner and laser
US6816318B2 (en) Beam shaping device for shaping the cross-section of a light beam and system for launching into an optical fiber a light beam having an elongated cross-section and being emitted by an elongated laser beam source
CN108627983A (en) Laser closes beam system and its closes Shu Fangfa
US2360298A (en) Optical system
US10969075B2 (en) Illumination device for a motor vehicle headlight
RU2761127C1 (en) Optical radiation adder
US20120300489A1 (en) Light Generator
KR102661934B1 (en) A laser beam combiner and a system comprising the same
JP2004354898A (en) Optical module, optical fiber laser instrument and image display device
US20040223522A1 (en) Producing a polarized laser beam with minimum divergence and a desired spatial cross-section
RU2621477C1 (en) Method of determining the spatial position of the infrared radiation beam
SU1767461A1 (en) Optical reflector
RU2148850C1 (en) Collimation optical system for semiconductor lasers
RU127948U1 (en) AFOCAL NOZZLE

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20150903