CN101425656B

CN101425656B - 一种减少激光散斑效应的方法

Info

Publication number: CN101425656B
Application number: CN2008100724313A
Authority: CN
Inventors: 吴砺; 凌吉武; 马英俊; 陈燕平; 陈卫民; 胡企铨
Original assignee: Photop Technologies Inc
Current assignee: Photop Technologies Inc
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: CN101425656A

Abstract

本发明涉及一种减少激光散斑效应的方法是涉及激光领域，尤其涉及激光显示领域。本发明利用压电效应、电光效应、声光效应及标准具等快速改变激光器腔长或激光经历的光程使激光输出波长快速变化或产生跳变。这等效于增加激光线宽或激光输出波长的跳变次数，降低了激光的相干性，从而减少激光的散斑效应。该结构激光器可用于激光显示等方面，在一定程度上它不需要再另外增加消散斑的器件，在激光显示方面具有很大优势。

Description

一种减少激光散斑效应的方法

技术领域

本发明涉及激光领域，尤其涉及激光显示领域。

背景技术

激光由于具有单色性好、方向性好、亮度高且为线状谱等优点，非常适合于激光显示。激光显示技术与其它显示技术相比，具有可实现大色域色度显示、色饱和度高、色彩分辨率高、显示画面尺寸灵活可变、节能环保等优点。但是激光由于具有高的相干性，当照射到粗糙物体的表面时会形成激光散斑。散斑的存在严重影响了激光显示的成像质量，使图像的对比度和分辨率下降，已成为制约和阻碍激光显示快速发展及市场化的主要原因之一。

为了消除激光散斑，人们提出多种抑制的方法，例如利用不同波长的光源；利用脉冲激光的叠加；移动散射体；移动孔径光阑或振动屏幕等。但是，这些方法大多是在激光器外加消散斑器件，存在结构复杂、界面体积大、成本高及可操作性低等问题，尚没有得到实际应用。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种方法减少激光散斑效应，并公开容易制备、可有效消除激光散斑的激光器结构。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的减少激光散斑效应的方法，是通过调制方式来改变激光器的等效腔长或改变激光的光程。

进一步的，所述的调制方式是机械调制、电光调制、磁光或声光调制，所述的调制频率大于人眼相应频率。所述的调制方式是将PZT、电光晶体、磁光晶体、压电晶体、声光晶体与腔镜或标准具结合构成调制元件。

进一步的，所述的改变激光器的等效腔长是通过控制调制元件来改变腔镜的相对位置。或者，所述的改变激光器的等效腔长是通过控制调制元件来改变标准具的间隔长短或折射率大小，即改变其选频特性。

所述的激光器可以是分离腔结构。或者，所述的激光器也可以是微片腔结构。所述的调制元件是构成腔内元件之一。若为微片腔结构，可采用平平腔，也可采用平凹腔结构。

所述的激光增益介质为Nd、Yb等掺杂的晶体、玻璃及陶瓷等。

本发明的激光器可用于半导体泵浦激光器，也可用于边发光或面发光的半导体激光器。

本发明采用如上技术方案，公开了一种容易制备、可有效消除激光散斑的激光器的方法，且该结构激光器可用于激光显示等方面，在一定程度上它不需要再另外增加消散斑的器件，在激光显示方面具有很大优势。

附图说明

图1(a)是本发明第一实施例的示意图；

图1(b)是本发明第二实施例的示意图；

图1(c)是本发明第三实施例的示意图；

图1(d)是本发明第四实施例的示意图；

图2(a)是本发明第五实施例的示意图；

图2(b)是本发明第六实施例的示意图；

图2(c)是本发明第七实施例的示意图；

图2(d)是本发明第八实施例的示意图；

图2(e)是本发明第九实施例的示意图；

图3是本发明第十实施例的示意图。

具体实施方式

现结合附图说明和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明的原理是通过快速改变激光腔腔长或快速改变激光腔内置的选模标准具腔长而使激光输出波长快速变化或发生跳变。这等效于增加了输出激光的线宽或激光输出波长跳变次数，降低了激光相干性，从而减少激光散斑效应。

本发明分别采用机械调制、电光调制或声光调制等方法对激光进行调制。利用压电陶瓷、压电晶体、电光晶体或声光晶体等光学材料与分离式激光器的腔镜或标准具直接固定结合，或作为元件之一构成微片激光器。通过电压调制信号来改变这些材料的物理性能，使激光腔或通过的激光发生相应变化，从而达到调制的目的。

本发明适用于所有泵浦方式的基波光，倍频光，和频光及上转换或下转换激光。本发明激光器结构可以采用分离腔结构，亦可以采用微片腔结构。

利用本发明的方法可以有多种实施方式，如图1(a)所示是本发明的第一实施方式，其中101为LD，102为透镜，103为前腔镜，104为激光增益介质，105为倍频晶体，106为其它光学元件，107为后腔镜，108可为PZT压电陶瓷，后腔镜107与压电陶瓷108直接结合。膜层S1可以为基波增透模，亦可为部分反射膜构成标准具。由于压电陶瓷108的长度L随调制信号电压V_s变化，压电陶瓷108可根据加在其上的电压的正、负、大、小而作线性的伸缩，从而改变激光器腔长。由于腔长连续变化，激光器波长可在一定移动范围内连续变化，而且在较大范围激光输出波长不断无规则跳变，而实现波长调制输出。

如图1(b)所示是本发明的第二实施方式，其中103为前腔镜，104为激光增益介质，106为其它光学元件，107为后腔镜，108为压电陶瓷，它把标准具109与压电陶瓷108固定在一起，并放在谐振腔中，通过电压信号调制压电陶瓷108而改变标准具长度，由于标准具具有选频功能，调节标准具109可使激光输出波长变化，同时波长不断发生跳变。

本发明亦可采用其他调制方式，如电光效应、声光效应等实现。如图1(c)所示的第三实施方式，其中103为前腔镜，104为激光增益介质，106为其它光学元件，107为后腔镜，110可为电光晶体、声光晶体或压电晶体，111为调制信号。晶体110对振荡激光具有较高的透过率。当在晶体110两端加调制电压信号时，由于电光效应或声光效应，晶体110的折射率将发生变化，或由于压电效应而使晶体110长度发生变化，从而使通过的激光光程发生变化，这等效于激光腔长发生了变化，同样可使激光波长发生改变或跳变。如图1(d)所示的第四实施方式，其中103为前腔镜，104为激光增益介质，106为其它光学元件，107为后腔镜，112为磁光晶体，利用磁光晶体112的磁光效应使偏振光通过磁光晶体112时偏振面发生旋转，通过电压信号调制产生无序的相位差，从而降低激光的相干性来消除激光散斑。

图2(a)至图2(e)系列图所示就是采用微片式激光器结构来实现本发明目的。如图2(a)中所示的第五实施方式，其中201A、201B为辅助腔片，202为激光增益介质，203为倍频晶体，204为其它光学元件，205为PZT压电陶瓷。激光增益介质202、倍频晶体203及光学元件204放置在压电陶瓷205与辅助腔片201A、201B组成的整体结构中，且在倍频晶体203与光学元件204之间有一定间隙。各光学元件采用胶合、光胶或深化光胶结合。通过调制电压信号控制PZT压电陶瓷205来改变微片腔长，从而改变激光输出波长。本发明微片结构既可采用平平腔结构，也可采用如图2(b)所示的本发明的第六实施方式的平凹腔结构，其中201A、201B为辅助腔片，202为激光增益介质，203为倍频晶体，205为PZT压电陶瓷，206为凹后腔镜。其中平平腔结构由于制作方便，更适合于大规模生产。

如图2(c)所示的第七实施方式，其中202为激光增益介质，203为倍频晶体，204为其它光学元件，205为压电陶瓷，直接将压电陶瓷205作为微片激光器的腔内元件之一，与其它光学元件通过胶合、光胶或深化光胶组成微片激光器。

图2(d)所示的第八实施方式，其中201A、201B为辅助腔片，202为激光增益介质，203为倍频晶体，204为其它光学元件，205为压电陶瓷，其先将PZT压电陶瓷205与辅助光学平片201A、201B粘合，再将其作为一个整体抛光为平行平片，再与其它元件构成激光器。

图2(e)所示的第九实施方式，其中202为激光增益介质，203为倍频晶体，204为其它光学元件，206为电光晶体、声光晶体或压电晶体，其对激光具有较高的透过率。利用电压信号控制晶体206，使其折射率发生变化来改变通过的激光的光程，从而改变激光器的输出波长。

本发明结构不仅适用于半导体泵浦固体激光器，同时也适用于半导体激光器，或其它种类激光器。

采用图3所示结构，其中301为外腔式边发光LD，302为发光面，303为透镜，304为光学输出腔片或标准具等光学元件，305为PZT压电陶瓷。通过电压信号调制PZT压电陶瓷305，使能反馈回激光器(LD)有缘区的光波长发生改变，从而改变LD激光器的输出波长。

本发明的激光增益介质可为Nd、Yb等离子掺杂的晶体、玻璃或陶瓷材料。其中Yb掺杂晶体具有宽的增益带宽，与标准具结合可实现波长可调谐，再结合本发明结构可有效地改变输出波长。本发明既可输出基波激光，也可以输出倍频激光，或上转换、下转换激光等。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.一种减少激光散斑效应的方法，其特征在于：通过调制方式来改变激光器的等效腔长，所述的调制方式是机械调制、电光调制、磁光或声光调制，所述的调制频率大于人眼相应频率。

2.根据权利要求1所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的调制方式是将PZT、电光晶体、磁光晶体、压电晶体、声光晶体与腔镜或标准具结合构成调制元件。

3.根据权利要求1所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的改变激光器的等效腔长是通过控制调制元件来改变腔镜的相对位置。

4.根据权利要求1所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的改变激光器的等效腔长是通过控制调制元件来改变标准具的间隔长短或折射率大小。

5.根据权利要求2或3或4所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的激光器可以是分离腔结构，所述的调制元件构成激光器元件之一。

6.根据权利要求2或3或4所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的激光器可以是微片腔结构，所述的调制元件构成腔内元件之一。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的方法可用于半导体泵浦激光器。

8.根据权利要求5所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的方法可用于半导体泵浦激光器。

9.根据权利要求6所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的方法可用于半导体泵浦激光器。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的方法也可用于边发光或面发光的半导体激光器。

11.根据权利要求5所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的方法也可用于边发光或面发光的半导体激光器。

12.根据权利要求6所述的减少激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的方法也可用于边发光或面发光的半导体激光器。