CN101697397B - 一种激光显示光源和激光显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种激光显示光源和激光显示系统，该激光显示光源包括：用于输出泵浦光的泵浦源，以及位于谐振腔内的激光晶体和周期性极化晶体组合，所述周期性极化晶体组合包括至少一个周期性极化晶体，所述激光晶体用于接收所述泵浦源输出的泵浦光并输出激光，所述周期性极化晶体组合用于接收所述激光晶体输出的激光作为基频光，并输出多阶倍频光，所述周期性极化晶体的周期性极化占空比和晶体长度是根据所述多阶倍频光的光强确定的，所述周期性极化晶体的极化周期是根据所述多阶倍频光的波长确定的。该激光显示系统包括上述激光显示光源，光学引擎和成像单元。本发明提供的激光显示光源和激光显示系统的体积和能耗较小，有利于产业化。

Description

一种激光显示光源和激光显示系统

技术领域

本发明属于激光显示领域，尤其涉及一种激光显示光源和激光显示系统。

背景技术

激光显示技术具有大色域、低能耗等特点，被认为是下一代主流显示技术。为了推广激光显示技术，结构紧凑的激光光源的研发尤为重要。

激光显示用的激光光源需要提供三基色光输出，目前，三基色中的红光由半导体激光器输出光组束而成，绿光和蓝光是由红外半导体激光泵浦固体激光晶体再经非线性光学晶体倍频得到。这样结构的激光光源模块本身由分离的三基色模组组成，体积大，耗能高，不便于显示系统设计，限制激光显示技术在许多领域的应用。

为解决上述问题，人们应用不同的原理和方法使得一个激光模组能够输出双色或多色光。例如，2008年7月30日公开的公开号为CN101232149、名称为“基于间歇振荡双波长激光和级联超晶格激光器的设置方法”的中国发明专利申请公布说明书中公开了一种输出三色光的装置。该装置中的三基色产生于三个分离的谐振单元，结构仍然不够紧凑。

2003年12月30日公开的美国专利号US6,671,305B2、名称为“Solid statelaser(固态激光器)”的专利文件中公开了一种固态激光器，该激光器利用倍频、和频和光学参量过程的混合产生三基色光输出。但该激光器中光频率变化步骤多，激光器内部结构过于复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光显示光源和激光显示系统，可以有效节约激光光源模块体积，降低能耗。

为实现上述目的，本发明提供一种激光显示光源，包括：用于输出泵浦光的泵浦源，以及位于谐振腔内的激光晶体和和周期性极化晶体组合，所述周期性极化晶体组合包括至少一个周期性极化晶体，所述激光晶体用于接收所述泵浦源输出的泵浦光并输出激光，所述周期性极化晶体组合用于接收所述激光晶体输出的激光作为基频光，并输出多阶倍频光，所述周期性极化晶体的周期性极化占空比和晶体长度是根据所述多阶倍频光的光强确定的，所述周期性极化晶体的极化周期是根据所述多阶倍频光的波长确定的。

优选地，所述多阶倍频光包括一阶倍频光、二阶倍频光和三阶倍频光中的任意组合。

优选地，所述多个周期性极化晶体在光传播方向上彼此无间隔的固定在一起。这样可以进一步地减小光源模块的体积。

优选地，在所述激光显示光源的谐振腔的激光输出端外设置用于滤掉不需要的倍频光的滤波器。这样可以滤掉不需要的倍频光。

优选地，所述周期性极化晶体为周期性极化铌酸锂晶体或周期性极化磷酸氧钛钾。

优选地，所述泵浦光源采用输出光波长为808纳米的激光二极管。

优选地，所述激光晶体为Nb:YVO4、Nb:YAG或Nb:GaVO4晶体。

优选地，所述谐振腔为直形腔、L形腔、Z形腔或环形腔。

优选地，所述周期性极化晶体的形态为块状结构或波导结构。

另外，本发明还提供一种激光显示系统，包括上述激光显示光源，光学引擎和成像单元。

优选地，所述激光显示光源中的泵浦光源采用输出光波长为808纳米的激光二极管，所述激光晶体为Nb:YVO4、Nb:YAG或Nb:GaVO4晶体。

本实施例提供的激光显示光源中只需要利用单一的周期性极化晶体器件即可实现输出多阶倍频光，相对于现有技术，整个光源模块的结构紧凑，能够有效地节约光源模块的体积，降低能耗，使得激光显示光源更利于产业化。同时应用该光源模块的激光显示系统的体积和能耗也相应减小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种激光显示光源的示意图；

图2是本发明实施例一提供的采用L形谐振腔的一种激光显示光源的示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种激光显示光源的示意图；

图4是本发明实施例三提供的一种激光显示光源的示意图；

图5是本发明实施例五提供的一种激光显示系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1示出了本发明实施例一提供的一种激光显示光源的示意图，如图1所示，该激光显示光源包括一泵浦源1和由腔镜4和5共同限定的谐振腔7，在谐振腔7内设置激光晶体和包括至少一个周期性极化晶体的周期性极化晶体组合3。

其中，泵浦源1产生的泵浦光输入到激光晶体4中作为激励，激光晶体4在泵浦光的激励下输出激光。在图1中特别的以泵浦源1产生的泵浦光从腔镜4入射到激光晶体2中为例，本领域技术人员应该能够理解，对激光晶体4进行泵浦可以采用中小功率端面泵浦或大功率侧面泵浦，例如图1中特别地以端面泵浦为例进行说明。泵浦源1可以采用激光二极管(LD)，也可以采用其他类型的泵浦源。本实施例中优选的采用输出光波长为808纳米的激光二极管。为了能够提高泵浦源1输出的泵浦光能够充分的入射到激光晶体2中，优选地，在泵浦源1与激光晶体2之间还设置聚焦组件6，用于将泵浦光进行聚焦后再输入到激光晶体2中。聚焦组件6可以是常见的透镜组合。

激光晶体2输出的激光输入到由至少一个周期性极化晶体的周期性极化晶体组合3中，所有周期性极化晶体均串联排列在光传播方向上。在周期性极化晶体组合3中，激光晶体2的输出激光作为基频光，激光在周期性极化晶体中受到非线性效应作用，实现准相位匹配，产生多阶倍频光。具体地，在激光晶体2的输出激光沿着光传播方向依次穿过周期性极化晶体组合3中的每个周期性极化晶体时，都会产生与该周期性极化晶体相应的多阶倍频光，并且经过每个周期性极化晶体的产生的各阶倍频光的波长与该周期性极化晶体的极化周期Λ有关(或者可以表述为：当基频光波长已知时，周期性极化晶体的极化周期Λ决定了各阶倍频光的波长)，经过每个周期性极化晶体产生的各阶倍频光的光强与该周期性极化晶体的周期性极化占空比ξ和晶体长度有关。激光晶体2优选可以是Nb:YVO4、Nb:YAG或Nb:GaVO4晶体等固体激光晶体。周期性极化晶体优选为PPLN(周期性极化铌酸锂)晶体或PPKTP(周期性极化磷酸氧钛钾)晶体。

下面详细说明周期性极化晶体的极化周期Λ和周期性极化占空比ξ如何影响输出的各阶倍频光的波长及光强的。

当输入到周期性极化晶体的两束基频激光的波长分别为λ₁和λ₂时，从周期性极化晶体输出的第m阶倍频光的波长λ₃与基频激光的波长λ₁和λ₂之间满足如下等式：

$\frac{n_3}{{\mathrm{\λ}}_3}=\frac{n_1}{{\mathrm{\λ}}_1}+\frac{n_2}{{\mathrm{\λ}}_2}+\frac{m}{\mathrm{\Λ}}$ (式子1)

当两束基频光的波长相同(均为λ₁)时，上述式子1可以改写为：

$\frac{n_3}{{\mathrm{\λ}}_3}=\frac{{2n}_1}{{\mathrm{\λ}}_1}+\frac{m}{\mathrm{\Λ}}$ (式子2)

其中n₁是波长为λ₁的光在周期性极化晶体中的折射率，n₂是波长为λ₂的光在周期性极化晶体中的折射率，n₃为波长为λ₃的光在周期性极化晶体中的折射率，并且，本领域技术人员结合公知常识应该能够理解，由于折射率是波长的函数(可以通过周期性极化晶体材料的色散关系推出)，在给定周期性极化晶体的材料以及极化周期Λ后，根据式子1可以唯一的确定各阶倍频光的波长。与双折射相位匹配不同，利用周期性极化晶体的准相位匹配技术，倍频后的激光波长不必须是基频光波长的二分之一，这样可以扩展晶体和光波长的选择范围，有利于实现全波长的覆盖。

例如，在图1中的激光晶体2采用Nb:YVO4晶体时，而泵浦源1采用输出光波长为808纳米的激光二极管，此时从激光晶体2输出的激光为波长为1064nm或1342nm的红外激光。这样，周期性极化晶体组合3中的各个周期性极化晶体的基频光就是波长为1064nm或1342nm的红外激光。例如，在周期性极化晶体采用PPLN(周期性极化铌酸锂)晶体时，如果激光晶体2的输出激光波长为1064nm，则对于PPLN晶体的基频光波长就是1064nm，该基频光经过极化周期为4.277微米的PPLN晶体后，一阶倍频光的波长为525nm，二阶倍频光的波长为495nm，三阶倍频光的波长为470nm。如果激光晶体2的输出激光波长为1342nm，则采用极化周期为2.137微米的PPLN晶体作为周期性极化晶体时，产生的一阶倍频光的波长为610nm，二阶倍频光的波长为525nm，三阶倍频光的波长为470nm。当然，也可以让激光晶体2同时输出两种波长的激光作为两个基频光，但并不是每个波长的激光输入到具有任意一个极化周期的周期性极化晶体都能够实现准相位匹配，因为对于一个具有特定的极化周期值的周期性极化晶体，只有很窄的一个波长范围内基频光能够在该周期性极化晶体中达到准相位匹配，输出各阶倍频光。例如，对于极化周期为4.277微米的PPLN晶体中，只有波长在1064nm附近范围内的基频光输入到该晶体中后可以输出倍频光；而对于极化周期为2.137微米的PPLN晶体，只有波长在1342nm附近范围内的基频光输入到该晶体中后可以输出倍频光。

综上，通过选择周期性极化晶体的材料以及极化周期Λ可以对各阶倍频光的波长进行选择，在实际中可以根据最终所要求的各阶光的波长决定采用的周期性极化晶体的材料、个数以及极化周期。例如，在实际的激光显示装置中，需要提供光源装置能够输出三种基色的输出光，因此在基频光的波长为1342nm时通常可以利用一阶倍频光、二阶倍频光和三阶倍频光作为三基色输出。

另一方面，周期性极化晶体的周期性极化占空比ξ决定了从周期性极化晶体输出的各阶倍频光的光强。

各阶倍频光的光强与各自的电矢量大小的平方成正比，而电矢量的大小又与准相位匹配(QPM)有效非线性系数D成正比。各阶倍频光的QPM有效系数的表达式如下：

$D\left(\frac{2\mathrm{m\π}}{\mathrm{\Λ}}\right)=2d_{\mathrm{eff}}\mathrm{\Λ\ξ}{e}^{\mathrm{jm\π\ξ}}\sin c\left(\mathrm{m\π\ξ}\right)$ (式子3)

式子3中m为倍频阶数，ξ为周期性极化占空比，d_eff为由晶体特性决定的有效非线性系数，对于每一块周期性极化晶体晶体，d_eff为常数。

结合式子3可以看出，在周期性极化晶体材料和极化周期Λ已知的前提下，各阶倍频光的光强与该周期性极化晶体的周期性极化占空比ξ有关。

例如，对于极化周期为4.277微米的PPLN晶体，如果周期性极化占空比为50％，则输出的波长为495nm的二阶倍频光的强度为0，输出的波长为525nm的一阶倍频光与波长为470nm的三阶倍频光的光强比为9∶1。对于极化周期为2.137微米的PPLN晶体，如果周期性极化占空比为25％，则输出的波长为610nm的一阶倍频光与波长为525nm的二阶倍频光的光强比为2∶1。

综上，当周期性极化晶体的材料以及极化周期Λ已知后，可以通过选择不同的周期性极化占空比ξ，实现对各阶倍频光输出光强的选择。

另外，各阶倍频光的输出光强还与周期性极化晶体的长度的平方成正比。

当周期性极化晶体组合3中的周期性极化晶体为多个时，所有周期性极化晶体可以彼此间隔一定距离依次沿着光路排列，当然也可以彼此无间隔的在沿着光路的方向固定在一起。本实施例中，优选的将多个周期性极化晶体无间隔的固定在一起，这样可以进一步提高整个光源模块的紧凑型，进一步缩小体积。

为了防止激光晶体产生的部分基频光从谐振腔中输出，导致对后续的光源输出光性能造成过大影响，在实际中限制谐振腔的两个腔镜在本实施例中可以设计成对基频光全反或高反，这样不仅能够减少基频光的外漏，还可以使基频光在谐振腔内充分振荡，提高整个光源的倍频光的输出强度。

本实施例中优选的在谐振腔7的激光输出端(在图1中为腔镜5一侧的输出端)外的光路中设置用于滤掉不需要的倍频光的滤波器。例如，通过设置相应的滤波器，滤掉波长没有落在红、绿和蓝三色波长范围内的倍频光。另外，需要指出的是：三基色光源的红绿蓝三色光的波长通常取如下优选的范围：红光波长为605±5nm，绿光波长为530±10nm，蓝光波长优选为470±10nm。在上述范围的约束下，虽然某些光的波长从频谱角度划分属于三色光中的一种，但波长并没有落在上述范围内，例如1064nm的基频光入射到极化周期为4.277微米的PPLN晶体后，产生的波长为495nm的二阶倍频光从频谱的角度看属于绿光，但由于波长不在530±10nm范围内，所以通常不被用于充当三基色光源的绿光光源，所以在实际中需要通过设计PPLN晶体的周期性极化占空比或者设置能够滤掉该波长光的滤波器，使波长为495nm的倍频光输出功率成为零。但在色域更广的四基色甚至五基色等更多基色的光源中，上述495nm的绿光仍然可以保留。

另外，图1中所示的谐振腔的形状为直形腔，实际上谐振腔的形状还可是L形腔、Z形腔或环形腔。例如采用如图3中所示的L形谐振腔。在图3中未示出泵浦源，采用L形谐振腔的激光显示光源光路不再是一条直线，并且在激光晶体2和周期性极化晶体3之间增加了一个改变光路方向的反射镜8。相对于图1所示的直形腔，L形谐振腔和其他形式的谐振腔便于激光晶体的光束大小和倍频晶体的光束大小的分别优化。

在实际中，上述周期性极化晶体的形态可以是块状结构也可以是波导结构。

由于本实施例提供的激光显示光源中只需要利用单一的周期性极化晶体器件即可实现输出多阶倍频光，例如红绿蓝三色激光，当然也可以是更多基色的激光。并且通过对周期性极化晶体的周期性极化占空比的选择可以实现对各阶倍频光的输出光强的选择。相对于现有技术，整个光源模块的结构紧凑，能够有效地节约光源模块的体积，降低能耗，使得激光显示光源更利于产业化。

在激光显示中，为了达到所需的白平衡，对光源的红绿蓝三色输出光的光强比有特定的要求，例如要求红绿蓝三色光的光强比为1∶6∶3。在已知所需的红绿蓝三色光的光强比时，可以通过灵活选择周期性极化晶体的材料、个数、极化周期Λ以及周期性极化占空比ξ，使得输出的红、绿和蓝光的光强比满足所需的要求。所需白平衡不同，激光显示光源的设置也相应进行调整，以下以几个具体的实施例举例说明。

实施例二

在本实施例中，所需白平衡要求红绿蓝三色光的光强比为3∶6∶1。如图3所示，本实施例中的激光显示光源中的泵浦源1采用输出光波长为808nm的激光二极管，激光晶体2采用Nb:YVO4晶体，周期性极化晶体组合3中包含两个周期性极化晶体，均采用PPLN晶体，这两个PPLN晶体的极化周期分别为4.277微米和2.137微米。在激光显示光源工作过程中，激光晶体2产生波长分别为1064nm和1342nm的红外激光，在这两种波长的红外激光经过周期性极化晶体组合3的过程中，波长为1064nm的红外激光在经过极化周期为4.277微米的PPLN晶体时实现准相位匹配，产生的一阶倍频光波长为525nm，二阶倍频光的波长为495nm，三阶倍频光的波长为470nm；波长为1342nm的红外激光在经过极化周期为2.137微米的PPLN晶体时实现准相配匹配，产生的一阶倍频光的波长为610nm，二阶倍频光的波长为525nm，三阶倍频光的波长为470nm。

如前所述，在本实施例中，组成周期性极化晶体组合的两个PPLN晶体的极化周期不同，但周期性极化的占空比均为50％。

通过理论计算可以得出：在波长为1064nm的红外激光输入到极化周期为4.277微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体时，产生的一阶倍频光(波长为525nm，属于绿光范围)、二阶倍频光(波长为495nm，属于绿光范围)和三阶倍频光(波长为470nm，属于蓝光范围)之间的光强之比为9∶0∶1，这样从极化周期为4.277微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体输出的绿光和蓝光的光强之比为9∶1。在实际中，由于作为三基色光源中绿光的优选波长为530±10nm，上述二阶倍频光的波长虽然从频谱的角度看属于绿光范围，但在实际中通常不作为三基色光源的绿光光源使用，所以本实施例中通过选择特定的PPLN晶体的周期性极化占空比，使得该波长的倍频光输出光强为零。但在色域更广的四基色甚至五基色等更多基色的光源中，上述495nm的绿光仍然可以保留。

在波长为1342nm的红外激光输入到极化周期为2.137微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体时，产生的一阶倍频光(波长为610nm，属于红光范围)、二阶倍频光(波长为525nm，属于绿光范围)、三阶倍频光(波长为470nm，属于蓝光范围)之间的光强之比为9∶0∶1，这样从极化周期为2.137微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体输出的红光和蓝光的光强之比为9∶1。

由于输出倍频光的光强与周期性极化晶体的长度平方成正比，在两种基频光(即波长分别为1064nm和1342nm的红外激光)的光强相同时，只需要使上述极化周期为4.277微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体与极化周期为2.137微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体的长度之比等于

即可实现最终从激光显示光源输出的红、绿和蓝光之间的光强比为3∶6∶1。

实施例三

在本实施例中所需白平衡仍要求红绿蓝三色光的光强比为3∶6∶1。图4示出了本实施例提供的激光显示光源的示意图，本实施例与实施例二的不同仅在于组成周期性极化晶体组合3的两个PPLN晶体的周期性极化占空比不同。

本实施例中采用的两个PPLN晶体的极化周期仍为2.137微米和4.277微米，但周期性极化占空比分别为22％和46％。

通过理论计算可以得出：在波长为1342nm的红外激光输入到极化周期为2.137微米、周期性极化占空比为22％的PPLN晶体时，产生的一阶倍频光(波长为610nm，属于红光范围)、二阶倍频光(波长为525nm，属于绿光范围)、三阶倍频光(波长为470nm，属于蓝光范围)之间的光强之比为5∶3∶1，这样，从极化周期为2.137微米、周期性极化占空比为22％的PPLN晶体输出的红、绿和蓝光的光强之比为5∶3∶1。

在波长为1064nm的红外激光输入到极化周期为4.277微米、周期性极化占空比为46％的PPLN晶体时，产生的一阶倍频光(波长为525nm，属于绿光范围)、二阶倍频光(波长为495nm，属于绿光范围)和三阶倍频光(波长为470nm，属于蓝光范围)之间的光强之比为10∶0.2∶1，这样，从极化周期为4.277微米、周期性极化占空比为46％的PPLN晶体输出的作为三基色光源的绿光和蓝光之比为10∶1。需要说明的是，由于作为三基色光源中绿光的优选波长为530±10nm，因此上述二阶倍频光的波长虽然从频谱的角度看属于绿光范围，但在实际中通常不作为三基色光源的绿光光源使用，这样从PPLN晶体输出的占0.2个比例的二阶倍频光需要被滤掉，可以通过设置能够滤掉495nm波长光的滤波器实现。但在色域更广的四基色甚至五基色等更多基色的光源中，上述495nm的绿光仍然可以保留。

由于输出倍频光的光强与周期性极化晶体的长度平方成正比，在两种基频光(即波长分别为1064nm和1342nm的红外激光)的光强相同时，只需要使上述极化周期为2.137微米、周期性极化占空比为22％的PPLN晶体与极化周期为4.277微米、周期性极化占空比为46％的PPLN晶体的长度之比等于

即可实现最终激光显示光源输出的红、绿和蓝光之间的光强比为3∶6∶1。

实施例四

在本实施例中，所需白平衡要求红绿蓝三色光的光强比仍为3∶6∶1。本实施例提供的激光显示光源与实施例三的不同在于：激光晶体仅输出一个基频光，即波长为1342nm的红外激光，周期性极化晶体组合3中包含两个周期性极化晶体，分别为极化周期为2.137微米、周期性极化占空比为19％和极化周期为0.953微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体。

通过理论计算可以得出：在波长为1342nm的红外激光输入到极化周期为2.137微米、周期性极化占空比分别为19％的PPLN晶体时，产生的一阶倍频光(波长为610nm，属于红光范围)、二阶倍频光(波长为525nm，属于绿光范围)、三阶倍频光(波长为470nm，属于蓝光范围)之间的光强之比为3∶2∶1，这样，从极化周期为2.137微米、周期性极化占空比分别为19％的PPLN晶体输出的红、绿和蓝光的光强之比为3∶2∶1。

在波长为1342nm的红外激光输入到极化周期为0.953微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体时，产生的一阶倍频光的波长为525nm，属于绿光范围，二阶倍频光的光强为零，三阶倍频光的波长已经在可见光之外，这样，从极化周期为0.953微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体输出的红、绿和蓝光的光强之比为1∶0∶0。

由于输出倍频光的光强与周期性极化晶体的长度平方成正比，只需要使上述极化周期为2.137微米、周期性极化占空比为19％的PPLN晶体与极化周期为0.953微米、周期性极化占空比为50％的PPLN晶体的长度之比等于2.5，即可实现最终激光显示光源输出的红、绿和蓝光之间的光强比为3∶6∶1。

实施例五

本实施例相应提供一种激光显示系统，如图5所示，该激光显示系统包括：激光显示光源21、光学引擎22和成像单元23。其中激光显示光源21采用上述实施例一至实施例四中的任意一个方案，这里不再赘述。激光显示光源21用于输出多阶倍频光；光学引擎22用于接收激光显示光源21输出的多阶倍频光，并根据输入的图像编码信号对所述多阶倍频光进行调制，输出调制后的光信号；成像单元23用于接收所述光学引擎22输出的调制后的光信号，并进行成像显示。具体地，激光显示光源21输出满足预定要求的多基色激光(例如三基色光)到光学引擎22中，光学引擎22可以包括将多基色激光进行合束的器件，匀场器件，以及根据输入的图像编码信号对多基色激光进行调制的光调制器件，成像单元23用于将从光学引擎22中输出的激光进行成像显示。

由于本实施例中的激光显示系统的光源模块的结构紧凑，能够有效地节约光源模块的体积，降低能耗，从而也相应减小了整个显示系统的体积和能耗。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光显示光源，其特征在于，包括：用于输出泵浦光的泵浦源，以及位于谐振腔内的激光晶体和周期性极化晶体组合，所述周期性极化晶体组合包括至少一个周期性极化晶体，所述激光晶体用于接收所述泵浦源输出的泵浦光并输出两种波长的激光，所述周期性极化晶体组合用于接收所述激光晶体输出的激光作为基频光，并输出作为三基色光源的多阶倍频光；

所述周期性极化晶体的周期性极化占空比是根据所述多阶倍频光的光强确定的，所述倍频光的光强与各自的电矢量大小的平方成正比，电矢量的大小与准相位匹配有效非线性系数D成正比，所述倍频光的QPM有效系数的表达式如下：

$D\left(\frac{2\mathrm{m\π}}{\mathrm{\Λ}}\right)=2d_{\mathrm{eff}}\mathrm{\Λ\ξ}{e}^{\mathrm{jm\π\ξ}}\sin c\left(\mathrm{m\π\ξ}\right)$

其中，m为倍频阶数，Λ为极化周期，d_eff为由晶体特性决定的有效非线性系数，ξ为周期性极化占空比；

所述周期性极化晶体的晶体长度是根据所述多阶倍频光的光强确定的，该光强与周期性极化晶体的长度的平方成正比；

所述周期性极化晶体的极化周期是根据所述多阶倍频光的波长确定的。

2.根据权利要求1所述的激光显示光源，其特征在于，多个周期性极化晶体在光传播方向上彼此无间隔的固定在一起。

3.根据权利要求1所述的激光显示光源，其特征在于，在所述激光显示光源的谐振腔的激光输出端外设置滤波器，所述滤波器用于滤掉不需要的倍频光。

4.根据权利要求1所述的激光显示光源，其特征在于，所述周期性极化晶体为周期性极化铌酸锂晶体或周期性极化磷酸氧钛钾晶体。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的激光显示光源，其特征在于，所述泵浦光源为输出光波长为808纳米的激光二极管。

6.根据权利要求5所述的激光显示光源，其特征在于，所述激光晶体为Nb:YVO4、Nb:YAG或Nb:GaVO4晶体。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的激光显示光源，其特征在于，所述谐振腔为直形腔、L形腔、Z形腔或环形腔。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的激光显示光源，其特征在于，所述周期性极化晶体的形态为块状结构或波导结构。

9.一种激光显示系统，其特征在于，包括如权利要求1至4中任意一项所述的激光显示光源，光学引擎和成像单元，所述激光显示光源用于输出作为三基色光源的多阶倍频光；所述光学引擎用于接收所述激光显示光源输出的多阶倍频光，并根据输入的图像编码信号对所述多阶倍频光进行调制，输出调制后的光信号；所述成像单元用于接收所述光学引擎输出的调制后的光信号，并进行成像显示。

10.根据权利要求9所述的激光显示系统，其特征在于，所述激光显示光源中的泵浦光源采用输出光波长为808纳米的激光二极管，所述激光晶体为Nb:YVO4、Nb:YAG或Nb:GaVO4晶体。

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