CN205049852U - 激光投影机专用激光光源 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光投影机专用激光光源，其包括激光发射部件(1-3)、由沿着光路依次布置的相位调制器(5)、偏振分光器(6)及反射镜(7)组成的反馈干扰系统，其中，激光发射部件(1-3)发出的激光光束是线偏振光，其进入相位调制器(5)，相位调制器(5)使激光光束中的P偏振光分量与S偏振光分量的位相产生位相差，从而改变激光光束的偏振状态，其中，从相位调制器(5)输出的激光光束进入偏振分光器(6)，偏振分光器(6)使该激光光束的P偏振光分量透射到反射镜(7)，并由反射镜(7)反射回到偏振分光器(6)，透射后经由相位调制器(5)回到激光发射部件(1-3)，并且，偏振分光器(6)使该激光光束的S偏振光分量反射。

Description

激光投影机专用激光光源

技术领域

本申请涉及一种激光光源，尤其涉及一种激光投影机专用激光光源。

背景技术

三色激光以其功率高，长寿命，色彩还原度高，越来越受到人们的重视，成为下一代投影显示的首选光源。目前激光投影机应用的是红绿蓝激光半导体(LD)阵列，通过光纤或耦合透镜系统进入投影单元组成激光投影系统。半导体激光由于其相干性很好，投影画面会有很强的散斑现象，不能直接把它作为投影光源。现在采取的措施是利用相位片或散射片等元件扰乱其偏振态及相位，降低其相干性，这些措施只能起到降低散斑颗粒度及厚度的效果，不能从根本上消除散斑。我们通过以上方式生产的激光投影机用在工程项目上还可以，但要进入民用(人们需要长时间，反复观看)是不行的。

实用新型内容

本实用新型是针对于现有技术的上述问题而开发的。

根据本实用新型的实施例，提出了一种激光投影机专用激光光源，其特征在于包括激光发射部件(1-3)、由沿着光路依次布置的相位调制器(5)、偏振分光器(6)及反射部件(7)组成的反馈干扰系统、以及激光输出部分，其中，激光发射部件(1-3)发出的激光光束是线偏振光，其进入相位调制器(5)，相位调制器(5)使激光光束中的P偏振光分量与S偏振光分量的位相产生位相差，从而改变激光光束的偏振状态，其中，从相位调制器(5)输出的激光光束进入偏振分光器(6)，偏振分光器(6)用于使该激光光束的P偏振光分量透射到反射部件(7)，并由反射部件(7)反射回到偏振分光器(6)，透射后经由相位调制器(5)回到激光发射部件(1-3)，并且，偏振分光器(6)用于使该激光光束的S偏振光分量反射到激光输出部分。

根据本实用新型的实施例，所述激光投影机专用激光光源还包括位于激光发射部件(1-3)和相位调制器(5)之间的准直透镜(4)，用于将从激光发射部件(1-3)发出的多个激光光束准直为平行光束。

根据本实用新型的实施例，其中，所述激光发射部件(1-3)包括蓝色激光二极管阵列(1)、红色激光二极管阵列(2)、以及绿色激光二极管阵列(3)，所述蓝色激光二极管阵列(1)、红色激光二极管阵列(2)、以及绿色激光二极管阵列(3)中的每个对应于一组准直透镜(4)、以及所述反馈干扰系统，所述激光输出部分包括合色部件(8)、以及聚光透镜组(9)，其中，所述偏振分光器(6)用于使该激光光束的S偏振光分量反射到所述合色部件(8)，所述合色部件(8)用于对从各个偏振分光器(6)输出的红、绿、蓝色激光进行合色，并输出到所述聚光透镜组(9)，所述聚光透镜组(9)用于将从所述合色部件(8)输出的激光会聚，并输出到投影单元(10)。

根据本实用新型的实施例，其中，所述偏振分光器(6)由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜。

根据本实用新型的实施例，其中，所述相位调制器(5)为半波片，其主轴方向可调，直径为5至8mm，所述偏振分光器(6)为偏振分光棱镜，其尺寸为5mm*5mm*5mm或者8mm*8mm*8mm。

根据本实用新型的实施例，其中，所述反射部件(7)是反射镜。

根据本实用新型的实施例，其中，所述反射部件(7)由所述偏振分光器(6)的后表面的高反射镀膜膜层形成。

根据本实用新型的实施例，其中，所述合色部件(8)是合色棱镜。

根据本实用新型的实施例，其中，所述合色部件(8)由两片二向色镜组成。

本实用新型的有益效果如下：提供了激光投影机专用激光光源，利用半导体激光器注入反馈信号从而产生混沌激光形态，将激光的相干长度降低，从而有效抑制激光散斑。

附图说明

图1为示出根据本实用新型的一个实施例的激光投影机专用激光光源的结构示意图；

图2为示出根据本实用新型的另一个实施例的激光投影机专用激光光源的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步具体说明，由此，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。

本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本实用新型的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本实用新型的原理的示例、而不意味着任何限制。本实用新型能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本实用新型的原理和精神即可。

另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。

图1为示出根据本实用新型的一个实施例的激光投影机专用激光光源的结构示意图。

如图1所示，根据本实用新型的一个实施例的激光投影机专用激光光源主要包括蓝光LD(激光二极管)阵列1、红光LD阵列2、绿光LD阵列3、准直透镜4、相位调制器5、偏振分光器6、反射镜7、合色棱镜(合色部件)8、聚光透镜组9。其中，蓝、红、绿光LD阵列1至3的每个LD单元分别对应各自的一组准直透镜4、相位调制器5、偏振分光器6以及反射镜7。

其中，蓝、红、绿光LD阵列1至3发出的激光经由各自的准直透镜4被分别准直，之后分别进入由相位调制器5、偏振分光器6和反射镜7组成的反馈干扰系统。

相位调制器5的方向被调节为使得从反射镜7反射的反馈光对蓝、红、绿光LD阵列1至3发出的激光形成干扰，并使各个LD处于混沌状态，这时蓝、红、绿光LD阵列1至3各自发出的激光的干涉长度可由几米变为几百微米，在这种状态下的激光经过合色棱镜8和聚光透镜组9(组成激光输出部分)的会聚之后，进入投影单元10，再经投影单元10中的相位片、扩散片(图中未示出)等进行扰动，就可以消除由于激光的强干涉性造成的投影屏幕上的散斑。其中，由于不同的激光器(例如具有不同的谐振腔长)达到混沌状态需要不同的反馈功率比，需要调节相位调制器5的主轴相对于激光的偏振方向的角度，一般来说，两者之间的角度在从0度至45度之间进行调节时，必定会找到一个角度使得激光器达到混沌状态。

具体地，蓝、红、绿光LD阵列1至3各自的LD的输出光束为高偏振性的线偏振激光光束，经过准直透镜4(例如，准直非球面透镜)后输出为平行光束(偏振比可达120:1)，平行光束经过相位调制器(例如半波片)5，其中平行偏振光束的P偏振光与S偏振光分量的位相之间，产生二分之一波长的光程差或者180°位相差，其偏振状态发生改变，其中，偏振状态的改变主要取决于相位调制器5的主轴方向和平行偏振光束的偏振方向的夹角。激光光束经过相位调制器5后通过偏振分光器6，其中，偏振分光器(例如，偏振分光棱镜)6能把入射的激光光束分成两束垂直的线偏振光，其中P偏振光完全通过，而S偏振光以45度角被反射到合色棱镜8，出射方向与P光成90度角。P偏振光通过偏振分光器6之后垂直入射到反射镜7，按照光路可逆原理，沿着原光路返回各个LD。

例如，偏振分光器6由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜，反射的S偏振光经过合色棱镜8之后，三个颜色的激光光束合为一束，通过聚光透镜组9(整形器件)后输出。

其中，半波片5的直径可为5-8mm，偏振分光棱镜的尺寸可为5mm*5mm*5mm或者8mm*8mm*8mm。

下面说明混沌态激光的产生原理。

通过调节相位调制器5(半波片)的主轴方向，可以改变通过半波片后的激光在两个偏振方向(P偏振和S偏振)上的分量的分配比例。这样，在不同腔长的情况下(该腔长是激光谐振腔的腔长，不同腔长的激光器，需要反馈光的比例不同，才会达到混沌状态)，如上所述反馈回到各个LD的P偏振光分量相对于各个LD发出的光达到相应比例时，此时LD的谐振态会受到反馈光的干扰，不再是一个稳态，而是进入混沌态，混沌态下激光的相干波长将大幅度降低。在实际调试过程中，在调整半波片的光轴的同时，通过示波器实时监测激光器输出光束的输出频率，一旦形成混沌态就停止半波片的调整。具体地，在稳态状态下，激光频率呈周期性分布，且强度分布是稳定的。当进入混沌状态后，激光频率不再具有周期性分布，从示波器的频谱上观测到类似于噪声的波形。

反射镜7可以是分离的反射镜片，也可以是偏振分光棱镜上的高反射镀膜膜层。

混沌态LD发出的弱干涉光经偏振分光器6反射到合色棱镜8，再经聚光透镜组9进入投影单元10，形成无散斑投影图像。

图2为示出根据本实用新型的另一个实施例的激光投影机专用激光光源的结构示意图。

与图1示出的实施例相比，该实施例用两片二向色镜代替合色棱镜8进行合光，其中，第一二向色镜11对蓝绿激光进行合色，第二二向色镜12对合色后的蓝绿激光、以及红激光进行合色。

两片二向色镜也可有其它放置方式，只要能合光就可以。

最后应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。

Claims (9)

1.一种激光投影机专用激光光源，其特征在于包括激光发射部件(1-3)、由沿着光路依次布置的相位调制器(5)、偏振分光器(6)及反射部件(7)组成的反馈干扰系统、以及激光输出部分，

其中，激光发射部件(1-3)发出的激光光束是线偏振光，其进入相位调制器(5)，相位调制器(5)使激光光束中的P偏振光分量与S偏振光分量的位相产生位相差，从而改变激光光束的偏振状态，

其中，从相位调制器(5)输出的激光光束进入偏振分光器(6)，偏振分光器(6)用于使该激光光束的P偏振光分量透射到反射部件(7)，并由反射部件(7)反射回到偏振分光器(6)，透射后经由相位调制器(5)回到激光发射部件(1-3)，并且，偏振分光器(6)用于使该激光光束的S偏振光分量反射到激光输出部分。

2.根据权利要求1所述的激光投影机专用激光光源，其特征在于还包括位于激光发射部件(1-3)和相位调制器(5)之间的准直透镜(4)，用于将从激光发射部件(1-3)发出的多个激光光束准直为平行光束。

3.根据权利要求2所述的激光投影机专用激光光源，其特征在于，所述激光发射部件(1-3)包括蓝色激光二极管阵列(1)、红色激光二极管阵列(2)、以及绿色激光二极管阵列(3)，

所述蓝色激光二极管阵列(1)、红色激光二极管阵列(2)、以及绿色激光二极管阵列(3)中的每个对应于一组准直透镜(4)、以及所述反馈干扰系统，

所述激光输出部分包括合色部件(8)、以及聚光透镜组(9)，其中，所述偏振分光器(6)用于使该激光光束的S偏振光分量反射到所述合色部件(8)，所述合色部件(8)用于对从各个偏振分光器(6)输出的红、绿、蓝色激光进行合色，并输出到所述聚光透镜组(9)，

所述聚光透镜组(9)用于将从所述合色部件(8)输出的激光会聚，并输出到投影单元(10)。

4.根据权利要求1所述的激光投影机专用激光光源，其特征在于，所述偏振分光器(6)由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜。

5.根据权利要求1所述的激光投影机专用激光光源，其特征在于，所述相位调制器(5)为半波片，其主轴方向可调，直径为5至8mm，所述偏振分光器(6)为偏振分光棱镜，其尺寸为5mm*5mm*5mm或者8mm*8mm*8mm。

6.根据权利要求1所述的激光投影机专用激光光源，其特征在于，所述反射部件(7)是反射镜。

7.根据权利要求4所述的激光投影机专用激光光源，其特征在于，所述反射部件(7)由所述偏振分光器(6)的后表面的高反射镀膜膜层形成。

8.根据权利要求4所述的激光投影机专用激光光源，其特征在于，所述合色部件(8)是合色棱镜。

9.根据权利要求4所述的激光投影机专用激光光源，其特征在于，所述合色部件(8)由两片二向色镜组成。