CN105207058A - 白光激光模组、激光显示系统和激光投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种白光激光模组、激光显示系统和激光投影系统，白光激光模组包括分别以阵列排布的第一多个半导体激光器，第二多个半导体激光器和第三半导体激光器；与半导体激光器对应分别用于整形半导体激光器出射的激光的第一多个准直透镜，第二多个准直透镜和第三多个准直透镜；聚焦透镜组，将经整形的各激光束聚焦。该白光激光模组进一步包括：第一光束折转器件，用于将经第一多个准直透镜整形的激光束折转后入射聚焦透镜组；和第二光束折转器件，用于将经第二多个准直透镜整形的激光束折转后入射聚焦透镜组。本发明实现了高亮度、高功率的白光激光输出，特别适合面向显示等应用，此外，本发明的白光激光模组具有高稳定性、成本低廉的优点。

Description

白光激光模组、激光显示系统和激光投影系统

技术领域

本发明涉及光学领域，特别涉及一种白光激光模组、激光显示系统和激光投影系统。

背景技术

在现有的激光显示或者激光照明等需要高亮度白色激光输出的场合中，通常采用光纤耦合的方法将不同的激光器耦合在一起，然后再进行整形和匀场处理。如图1所示，分别包括多个半导体激光器的红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器出射多束红光激光束、蓝光绿光激光束和蓝光激光束。各激光束经准直透镜整形后，经聚焦透镜聚焦得到红光激光束、绿光激光束和蓝光激光束需经光纤耦合向外输出。但是，采用光纤对激光进行耦合，由于需要根据不同的使用环境定制相应的技术光纤，不同的系统需要采用不同的集束光纤，增加了光纤的成本并由此增加了激光光源的成本。光纤的芯径较小，当需要将较大功率的激光耦合到光纤中时，需要克服很多技术问题。例如通常需要设计多个复杂的光学元件对激光光束整形。这不仅使光源系统结构复杂，体积增加，多个光学元件的使用还导致激光束经历的界面多，对功率损耗大，导致耦合效率低。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种结构简单，调试方便的白光激光模组、包括该白光激光模组的激光显示系统和激光投影系统。

一种白光激光模组，包括顺序设置的热沉、多个半导体激光器、多个非球面准直透镜、两个光束折转器件、一个聚焦透镜组和电源板，所述热沉为铝合金或者无氧铜材质，所述多个半导体激光器与所述多个非球面准直透镜相匹配，所述多个半导体激光器共用所述一个聚焦透镜组，所述多个半导体激光器按照顺序或阵列排列方式分为L个半导体激光器、M个半导体激光器和N个半导体激光器，L、M、N分别为大于等于2的整数其中，所述L个半导体激光器发射出的激光通过各自的非球面准直透镜准直，经过一个折转器件折转，再经过所述的聚焦透镜组；所述的M个半导体激光器发射出的激光通过各自的非球面准直透镜准直，经过一个折转器件折转，再经过所述的聚焦透镜组；所述的N个半导体激光器发射出的激光通过各自的非球面准直透镜准直，经过所述的聚焦透镜组。

光束折转器件为折转棱镜或者反射镜组。

多个半导体激光器均采用TO型封装、C型封装或者F型封装。

多个半导体激光器安装时为垂直安装或者水平安装。

L个半导体激光器发射的光为绿光，输出的波长相同。

M个半导体激光器发射的光为蓝光，输出的波长相同。

N个半导体激光器发射的光为红光，输出的波长相同。

电源板为所述多个半导体激光器供电。

热沉为铝合金或者无氧铜材质，为如上所述的半导体激光器散热。

本发明中，通过采用多个独立的激光器，并经过各自的准直透镜整形出射光束，其中部分激光器出射的激光经光束折转元件折转以减小激光器之间的发光间隙，然后通过聚焦透镜组将光束聚焦，从而实现高亮度、高功率的白光激光输出，特别适合面向激光显示、激光照明、激光加工等多个方面的应用。本发明实施例提供的白光激光模组，将不同颜色的半导体激光器通过同一聚焦透镜组聚焦，不再需要利用光纤进行耦合。由于结构简单，对准直的要求低，方便调节，成本低廉。本发明的白光激光模组，结构紧凑，体积小，方便散热，稳定性好。根据本发明的白光激光模组，可实现高亮度、高功率、高稳定性的白光激光输出，特别适合面向显示等应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是现有技术提供的白光激光模组的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的白光激光模组的结构示意图；

图3是本发明实施例的立体图；

图4是本发明实施例中设置有半导体激光器的基板示意图。

图5是本发明实施例中的白光激光模组输出的白光的波长。

图中各符号表示含义如下：

1`为多个半导体激光器，

2`为多个准直透镜，

3`为聚焦透镜组，

4`为集束光纤，

1`A为红光激光器，

1`B为绿光激光器，

1`C为蓝光激光器。

20为多个半导体激光器，

21为多个准直透镜，

22为光束折转器件，

23为聚焦透镜组，

20A为N个红光半导体激光器，

20B为L个绿光半导体激光器，

20C为M个蓝光半导体激光器。

31为热沉，

32为多个半导体激光器，

33为多个准直透镜，

34为光束折转器件，

35为聚焦透镜组，

32A为N个红光半导体激光器，

32B为L个绿光半导体激光器，

32C为M个蓝光半导体激光器，

41为热沉，

42为多个半导体激光器，

43为电路板，

44为限位孔，

45为插针。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图2所示，本发明实施例提供的一种白光模组，包括顺次设置的多个半导体激光器20、多个非球面准直透镜21、两个光束折转器件22、一个聚焦透镜组23，所述多个半导体激光器20与所述多个非球面准直透镜21相匹配，所述多个半导体激光器20共用所述一个聚焦透镜组，所述多个半导体激光器按照顺序排列方式分为L个半导体激光器20B、M个半导体激光器20C和N个半导体激光器20A，其中，所述L个半导体激光器20B发射出的激光通过各自的非球面准直透镜准直，经过折转器件22折转，再经过所述的聚焦透镜组23聚焦；所述的M个半导体激光器20C发射出的激光通过各自的非球面准直透镜准直，经过折转器件22折转，再经过所述的聚焦透镜组23聚焦；所述的N个半导体激光器20A发射出的激光通过各自的非球面准直透镜准直，经过所述的聚焦透镜组23聚焦。

如图2所示，L个半导体激光器20B经过L个非球面准直透镜后入射到光束折转器件22上，通过光束折转器件22将激光发射方向折转后进入聚焦透镜组23；M个半导体激光器20C经过M个非球面准直透镜后入射到光束折转器件22上，通过光束折转器件22将激光发射方向折转后进入聚焦透镜组23；N个半导体激光器20A经过N个非球面准直透镜后入射到聚焦透镜组23。其中，由于多个激光器20发出的光束是平行的，在排列时多个激光器20之间具有一定的距离，因此多个光束之间也存在一定的距离，L个半导体激光器20B经过L个非球面准直透镜后入射到光束折转器件22上，通过光束折转器件22将激光发射方向折转后，使得L个半导体激光器20B间的发光间隙大大减小；M个半导体激光器20C经过M个非球面准直透镜后入射到光束折转器件22上，通过光束折转器件22将激光发射方向折转后，使得M个半导体激光器20C间的发光间隙大大减小；因此，本发明能够减小模组的体积，特别适合面向显示、照明等多方面的应用。

具体地，所述光束折转器件22可以是光束折转棱镜，还可以是发射镜组。

具体地，所述的N个半导体激光器20A发射的光均为红光。

具体地，所述的L个半导体激光器20B发射的光均为绿光。

具体地，所述的M个半导体激光器20C发射的光均为蓝光。

当然本领域技术人员可以理解，所述多个激光器20A、20B、20C的位置可以互换。

具体地，所述多个激光器20均采用TO型封装、C型封装或F型封装。

具体地，所述的N个半导体激光器20A采用垂直安装。

具体地，所述的L个半导体激光器20B采用水平安装。

具体地，所述的M个半导体激光器20C采用水平安装。

当然本领域技术人员可以理解，所述多个激光器均可以采用水平安装或垂直安装，其安装方式取决于需要采用的白光激光模块结构。

具体地，作为优选，所述N个半导体激光器20A优选为8个半导体激光器，所述L个半导体激光器20B优选为8个半导体激光器，所述M个半导体激光器20C优选为8个半导体激光器。

当然，本领域技术人员可以理解，本发明实施例中L、M和N的取值可以是任意的。

具体地，如图3所示，多个半导体激光器32安装在同一块热沉31上，即N个半导体激光器32A、L个半导体激光器32B和M个半导体激光器32C呈一体式设计，通过热沉散热。

具体地，如图4所示，所述的热沉41上面有限位孔44，所述多个半导体激光器42固定在限位孔44上面，然后通过其自带的插针45连接到电路板43上。

具体地，限位孔45的数量与排布与多个半导体激光器42的数量和排布相对应。

当然，本领域技术人员可以理解，本发明实施例中限位孔45和半导体激光器的数量与排布是任意的。

具体地，如图5所示，所述白光激光模组的光谱中只有三个独立的波长。

当然，本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的三个波长取决于采用的多个半导体激光器，是任意的。

如图3所示，本发明所述的白光激光模组采用多个半导体激光器32耦合而得。半导体激光器32B和32C经过光束折转器件34折转减小激光器之间的发光间隙，而后通过聚焦透镜组35将所有光束组合，从而实现高亮度、低成本、体积小、系统稳定的白光激光输出。整个系统中没有复杂的光束整形器件，结构紧凑，成本低廉，调试简单，使得系统的集成度增加，省去了现在技术中光纤带来的缺陷，实用价值很高。

根据本发明的另一个实施例，提供一种激光显示系统，该激光显示系统包括上述如图2所述的白光激光模组，一个光阀，投影装置和屏幕。该白光激光模组出射经聚焦的第一波长的红光激光，第二波长的绿光激光和第三波长的蓝光激光。白光激光模组的出射光入射所述光阀，经投影装置在所述屏幕上显示。根据该实施例的激光显示系统中没有复杂的光束整形器件，结构紧凑，成本低廉，调试简单，使得系统的集成度增加，克服了现在技术中光纤带来的缺陷。

根据本发明的另一个实施例，提供一种激光投影系统，该激光显示系统包括上述如图2所述的白光激光模组，一个光阀和投影装置。该白光激光模组出射经聚焦的第一波长的红光激光，第二波长的绿光激光和第三波长的蓝光激光。白光激光模组的出射光入射所述光阀，经投影装置投影显示。根据该实施例的激光显示系统中没有复杂的光束整形器件，结构紧凑，成本低廉，调试简单，使得系统的集成度增加，克服了现在技术中光纤带来的缺陷。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种白光激光模组，包括

分别以阵列排布的第一多个半导体激光器，第二多个半导体激光器和第三半导体激光器；

与所述半导体激光器对应分别用于整形半导体激光器出射的激光的第一多个准直透镜，第二多个准直透镜和第三多个准直透镜；

聚焦透镜组，用于将经整形的各激光束聚焦，

其特征在于，该白光激光模组进一步包括：

第一光束折转器件，用于将经第一多个准直透镜整形的激光束折转后入射所述聚焦透镜组；和

第二光束折转器件，用于将经第二多个准直透镜整形的激光束折转后入射所述聚焦透镜组。

2.如权利要求1所述的白光激光模组，其特征在于，所述第一和第二光束折转器件分别为折转棱镜或者反射镜组。

3.如权利要求1所述的白光激光模组，其特征在于，所述准直透镜为非球面准直透镜。

4.如权利要求1所述的白光激光模组，其特征在于，所述多个半导体激光器采用TO型封装、C型封装或者F型封装。

5.如权利要求1所述的白光激光模组，其特征在于，所述第一多个和第二多个半导体激光器垂直固定，所述第三多个半导体激光器水平固定；或者所述第一多个和第二多个半导体激光器水平固定，所述第三多个半导体激光器垂直固定。

6.如权利要求1所述的白光激光模组，其特征在于，该白光激光模组包括至少两个热沉，所述第一多个半导体激光器和第二多个半导体激光器固定在第一热沉上，所述第三多个半导体激光器固定在第二热沉上。

7.如权利要求1所述的白光激光模组，其特征在于，所述热沉为铝合金热沉或无氧铜热沉。

8.如权利要求1所述的白光激光模组，其特征在于，所述第一多个半导体激光器出射的光为红光、绿光和蓝光中的一种，出射光的波长相同；所述第二多个半导体激光器出射的光为绿光、蓝光和红光中的另一种，出射光的波长相同；所述第三多个半导体激光器出射的光为绿光、红光和蓝光中的再一种，出射光的波长相同。

9.一种激光显示系统，包括：

如权利要求1所述的白光激光模组，出射第一波长的红光激光，第二波长的绿光激光和第三波长的蓝光激光；

一个光阀，来自所述白光激光模组的聚焦光经该光阀成像；

投影装置；以及

屏幕。

10.一种激光投影系统，包括：

如权利要求1所述的白光激光模组，出射第一波长的红光激光，第二波长的绿光激光和第三波长的蓝光激光；

一个光阀，来自所述白光激光模组的聚焦光经该光阀成像；以及

投影装置。