Линза для формирования излучения лазерного диода



Линза для формирования излучения лазерного диода
Линза для формирования излучения лазерного диода

 

H01L33/58 - Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42; полупроводниковые лазеры H01S 5/00; электролюминесцентные источники H05B 33/00)

Владельцы патента RU 2581448:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Линза для формирования излучения лазерного диода включает расположенные по ходу излучения излучающего элемента диода внутреннюю и внешнюю поверхности. Центральная зона внутренней поверхности имеет оптическую силу, обеспечивающую коллимирование потока излучения. Внешняя поверхность линзы имеет призменную форму, вершина которой расположена от источника излучения, и содержит основную поверхность, расположенную в непосредственной близости от излучающего элемента диода, и вспомогательную поверхность, установленную под углом к продольной оси линзы и к основной поверхности. Углы расположения внешней основной и вспомогательной поверхностей линзы выбраны таким образом, чтобы обеспечить угол полного внутреннего отражения. Поток излучения излучающего элемента полностью отражается от внутренней стороны основной поверхности внутрь корпуса линзы и выходит под прямым углом к ее вспомогательной поверхности. Технический результат заключается в создании оптического устройства, обеспечивающего максимальную плотность светового потока излучения светодиода в направлении под требуемым углом к продольной оси оптического устройства, характеризующегося простотой конструкции. 1 ил.

 

Изобретение относится к светотехнике, а именно к полупроводниковым источникам света на основе лазерных диодов, и может быть использовано при создании лазерных диодов, обеспечивающих формирование излучения светового потока под требуемым углом к его продольной оси.

Известен светодиод с оптическим элементом (патент РФ №2055420, МПК H01L 33/00, опубл. 27.02.1996), содержащий светоизлучающий кристалл, покрытый выполненным из светопрозрачного материала оптическим элементом, часть наружной поверхности которого представляет собой плоскость и является световыводящей поверхностью, а другая часть является не выводящей излучение поверхностью и имеет асферическую форму, образованную вращением вокруг оси симметрии кривой f(x), уравнение которой удовлетворяет условиям полного внутреннего отражения света, излучаемого кристаллом, в любой точке данной поверхности. При этом кривая f(x) получена с учетом оптических свойств кристалла и оптического элемента, а именно с учетом значений их показателей преломления.

В рассматриваемом устройстве оптический элемент собирает и выводит через световыводящую поверхность практически все излучение, испускаемое кристаллом, что обуславливает повышение выходной мощности излучения светодиода, однако с помощью данного устройства не удается получить требуемое распределение светового потока в заданном пространственном угле.

Известен светодиод (патент РФ №2265917, МПК H01L 33/00, опубл. 10.12.2005) с оптическим элементом, содержащий светоизлучающий кристалл, покрытый выполненным из светопрозрачного материала оптическим элементом, который имеет асферическую форму наружной поверхности, полученную вращением вокруг оси симметрии светодиода кривой f(x). Указанная поверхность является световыводящей, при этом кривая f(x) в системе координат, точка начала которой совпадает с геометрическим центром активной области светоизлучающего кристалла и образована множеством точек, координаты которых определены с учетом оптических свойств кристалла и оптического элемента, а именно с учетом значений их показателей преломления. В рассматриваемом устройстве оптический элемент обеспечивает формирование требуемой диаграммы направленности излучения светового потока.

Недостатком данного устройства является существенное влияние точности позиционирования светоизлучающего кристалла относительно начальной точки системы координат кривой f(x) на формирование диаграммы направленности излучения светового потока, а также высокие требования к обеспечению точности выполнения световыводящей поверхности.

Известен светодиод (патент РФ №2303800, МПК G02B 27/09, опубл. 27.07.2007), линза которого содержит последовательно установленные внутреннюю, по ходу излучения светодиода, и внешнюю поверхности и отличается тем, что внутренняя поверхность линзы выполнена выпуклостью к излучателю, а внешняя поверхность имеет гладкую веретенообразную форму, обращенную вершиной от излучающей площадки светодиода, причем профиль внешней поверхности таков, что при первом взаимодействии излучения с внешней поверхностью линзы происходит полное внутреннее отражение, а при втором - преломление света в направлении, преимущественно перпендикулярном оптической оси линзы. Технический результат - снижение доли потока излучения, выходящего из формирующей линзы вблизи ее оси, повышение интенсивности выходящего пучка света и обеспечение более равномерного распределения интенсивности света, попадающего на экран.

Основными недостатками является невозможность обеспечения формирования излучения светового потока под требуемым углом к его продольной оси.

Задачей заявляемого изобретения является создание оптического элемента, обеспечивающего формирование диаграммы направленности потока излучения светодиода под требуемым углом к продольной оси оптического элемента.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенная линза для формирования излучения лазерного диода, согласно изобретению, включает расположенные по ходу излучения излучающего элемента диода внутреннюю и внешнюю поверхности, причем центральная зона внутренней поверхности, прилегающая к продольной оси линзы, имеет оптическую силу, обеспечивающую коллимирование потока излучения, а внешняя поверхность линзы имеет призменную форму, вершина которой расположена от источника излучения, и содержит основную поверхность, расположенную в непосредственной близости от излучающего элемента диода, и вспомогательную поверхность, установленную под углом к продольной оси линзы и к основной поверхности, при этом углы расположения внешней основной и вспомогательной поверхностей линзы выбраны таким образом, что поток излучения излучающего элемента полностью отражается от внутренней стороны основной поверхности внутрь корпуса линзы и выходит под прямым углом к ее вспомогательной поверхности, при этом обеспечивается требуемый угол излучения по отношению к продольной оси линзы.

Техническим результатом изобретения является создание оптического устройства, обеспечивающего максимальную плотность светового потока излучения светодиода в направлении под требуемым углом к продольной оси оптического устройства, характеризующегося простотой конструкции.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлено схематическое изображение линзы в составе лазерного диода для формирования излучения.

Лазерный диод содержит излучающий элемент 1, линзу 2, включающую внутреннюю поверхность 3, по ходу излучения, обеспечивающую коллимирование потока излучения, внешнюю поверхность 4, выполненную призменной формы, причем профиль внешней поверхности 4 таков, что при первом взаимодействии излучения с внешней поверхностью 4 происходит полное внутреннее отражение потока излучения 5, а при втором взаимодействии излучения с внешней поверхностью происходит преломление светового потока 6 и его излучение в направлении под требуемым углом α к продольной оси лазерного диода.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Световой поток излучается вдоль продольной оси лазерного диода, при взаимодействии с внутренней поверхностью 3 линзы 2 световой поток коллимируется, далее при взаимодействии с внешней поверхностью 4 линзы 2 происходит его полное внутреннее отражение 5. Переотраженный поток излучается через световыводящий участок внешней поверхности 4, обеспечивающий направление излучения светового потока 6 под требуемым углом α к продольной оси лазерного диода.

Использование предложенного технического решения позволит создать оптическое устройство на основе лазерного диода, обеспечивающее формирование излучения светового потока под требуемым углом к продольной оси оптического устройства.

Линза для формирования излучения лазерного диода, характеризующаяся тем, что она включает расположенные по ходу излучения излучающего элемента диода внутреннюю и внешнюю поверхности, причем центральная зона внутренней поверхности, прилегающая к продольной оси линзы, имеет оптическую силу, обеспечивающую коллимирование потока излучения, а внешняя поверхность линзы имеет призменную форму, вершина которой расположена от источника излучения, и содержит основную поверхность, расположенную в непосредственной близости от излучающего элемента диода, и вспомогательную поверхность, установленную под углом к продольной оси линзы и к основной поверхности, при этом углы расположения внешней основной и вспомогательной поверхностей линзы выбраны таким образом, что поток излучения излучающего элемента полностью отражается от внутренней стороны основной поверхности внутрь корпуса линзы и выходит под прямым углом к ее вспомогательной поверхности, при этом обеспечивается требуемый угол излучения по отношению к продольной оси линзы.



 

Похожие патенты:

Лазерный диод содержит излучающий элемент с линзой для формирования излучения. Линза включает центральную зону, которая имеет оптическую силу и обеспечивает коллимирование потока излучения.

Светоизлучающий модуль 150 испускает свет через световыводящее окно 104 и содержит основание 110, твердотельный излучатель 154, 156 света и частично диффузно-отражающий слой 102.

Изобретение относится к устройству управления источниками света. Техническим результатом является обеспечение надлежащей яркости, даже если выход из строя вследствие короткого замыкания возникает в каком-либо из множественных источников света.

Изобретение относится системе освещения, которая включает в себя: источник света, выполненный с возможностью испускания первичного излучения, элемент преобразования излучения, выполненный с возможностью преобразования, по меньшей мере, части первичного излучения во вторичное излучение, и фильтр, выполненный с возможностью блокирования сгенерированного в системе освещения излучения, обладающего длиной волны короче, чем заданное значение отсечки длины волны.

Изобретение относится к светодиодным источникам света для растениеводства. Светодиодный источник (10) света, сформированный на подложке, включающий в себя по меньшей мере один кристалл (2) синего светодиода, который имеет максимум излучения в интервале от 400 нм до 480 нм, соответствующий максимуму поглощения света хлорофиллом в синей области спектра; красный люминофор (7b), который после приема возбуждающего светового излучения по меньшей мере из одного кристалла (2) синего светодиода излучает свет с длиной волны в максимуме излучения в интервале от 620 нм до 700 нм, который соответствует максимуму поглощения света хлорофиллом в красной области спектра; и слой смолы (7), в котором диспергирован красный люминофор 7b и которым покрыт по меньшей мере один кристалл (2) синего светодиода.

Изобретение относится к светодиодным источникам света и может быть использовано в оптико-механическом, оптико-электронном и голографическом приборостроении, когда осветительную часть прибора необходимо оснащать источником с повышенной концентрацией светового потока.

Полупроводниковое светоизлучающее устройство белого цвета содержит оптически прозрачный корпус с нанесенным на стенках люминофором. Внутри корпуса установлены лазерные диоды, имеющие ось симметрии.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является увеличение срока работы.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, а более конкретно к светодиодам и лазерам на основе гетероструктур. В активную область известного типа излучающих p-n-гетероструктур предлагается ввести дополнительный узкозонный слой.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является создание оптимального теплового режима работы светодиодов для получения максимальной светоотдачи, повышение надежности, долговечности и уменьшение габаритов корпуса.

Лазерный диод содержит излучающий элемент с линзой для формирования излучения. Линза включает центральную зону, которая имеет оптическую силу и обеспечивает коллимирование потока излучения.

Линза содержит нижнюю поверхность; поверхность падения света для приема света источника света; первую выпуклую поверхность, используемую в качестве первой поверхности выхода света; первую кольцеобразную наклонную поверхность, используемую в качестве второй поверхности выхода света; вторую выпуклую поверхность, используемую в качестве третьей поверхности выхода света.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для получения световых пучков с заданным пространственным профилем интенсивности. Устройство формирования пространственного профиля интенсивности лазерного пучка включает последовательно расположенные по ходу распространения лазерного пучка прозрачный оптический элемент, по световой апертуре которого распределены элементы, изменяющие параметры проходящего через них лазерного излучения, фильтр пространственных частот, ретранслятор изображения.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение мощности.

Изобретение относится к лазерной оптике. Устройство для формирования лазерного излучения (3) содержит гомогенизаторы (1), выполненные с возможностью отдельно гомогенизировать множество частичных лучей (6) или множество групп (7) частичных лучей (6) лазерного излучения (3) таким образом, чтобы идущие от гомогенизаторов (1) частичные лучи (6) или их группы (7) в рабочей плоскости (8) создавали соответственно линейное распределение (9, 19) интенсивности с круто спадающими на концах фронтами (10).

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения углов в машиностроении, а также к приборам навигации космических аппаратов. Способ повышения разрешающей способности измерения угловых координат светящегося ориентира по величинам сигналов и порядковым номерам фоточувствительных элементов, расположенных симметрично с заданным угловым шагом относительно некоторой оси, заключается в увеличении скорости изменения сигнала по углу указанных фоточувствительных элементов.

Устройство детектирования люминесценции в образце включает оптическую систему для освещения образца линейным пучком, содержащую источник света (24), имеющий асимметричное распределение интенсивности, формирователь (30) пучка, преобразующий пучок света от источника света в промежуточное астигматическое изображение, и систему (L1, 26) формирования изображения для преобразования промежуточного астигматического изображения в окончательное астигматическое изображение.

Изобретение может быть использовано, в частности, при резке листового стекла и/или других прозрачных или полупрозрачных хрупких материалов и при лазерной обработке крупногабаритных изделий сложной формы.

Изобретение относится к оптико-электронным системам измерения расстояния, локации, наведения, связи и другим устройствам, в которых используется излучение полупроводниковых лазеров.

Лазерный диод содержит излучающий элемент с линзой для формирования излучения. Линза включает центральную зону, которая имеет оптическую силу и обеспечивает коллимирование потока излучения.
Наверх