TW201447377A - 雷射合光裝置 - Google Patents

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Abstract

一種雷射合光裝置，包括第一至第三雷射器、偏振器及模式轉換單元。第二雷射器、模式轉換單元及第三雷射器依次排列成第一直線。偏振器與第一直線相交形成虛擬的交點，偏振器與第一直線的夾角為45度。偏振器及模式轉換單元均位於第二及第三雷射器之間，偏振器靠近第二雷射器，模式轉換單元靠近第三雷射器。第一雷射器位於垂直第一直線的第二直線上並與偏振器相對。第一雷射器用於發射TE模式的紅色雷射光至交點，第二雷射器用於發出TE模式的綠色雷射光至交點，第三雷射器用於發射TE模式的藍色雷射光至模式轉換單元。

Description

雷射合光裝置
本發明涉及光學領域，尤其涉及一種雷射合光裝置。
雷射器發出的雷射光為高準直性的單色光，因雷射光具有高亮度的優點，該雷射器越來越多地被當作光源而應用於雷射投影機或液晶顯示器等顯示設備中。具體應用如下，首先使三個雷射器分別發出紅、綠、藍三原色的雷射光，然後將紅、綠、藍三原色的雷射光混合形成白光，最後將該白光導向該雷射投影機中的微機電鏡片上或者該液晶顯示器中的導光板中。然而，雷射光的準直性相當高，因此，如何將紅、綠、藍三原色的雷射光混合成白光成為本領域技術人員亟需解決的問題。
有鑒於此，有必要提供一種能將紅、綠、藍三原色的雷射光混合成白光的雷射合光裝置。
一種雷射合光裝置，包括第一雷射器、第二雷射器、第三雷射器、偏振器以及模式轉換單元。該第二雷射器、該模式轉換單元及該第三雷射器依次排列成第一直線。該偏振器與該第一直線相交形成虛擬的交點，且該偏振器與該第一直線的夾角為45度。該偏振器及該模式轉換單元均位於該第二雷射器及該第三雷射器之間，該偏振器靠近該第二雷射器，該模式轉換單元靠近該第三雷射器。該第一雷射器位於垂直該第一直線的第二直線上並與該偏振器相對。該第一雷射器用於發射TE模式的紅色雷射光至該交點，該第二雷射器用於發出TE模式的綠色雷射光至該交點，該第三雷射器用於發射TE模式的藍色雷射光至該模式轉換單元。該偏振器用於穿透入射至該交點的該TE模式的紅色雷射光及該TE模式的綠色雷射光。該模式轉換單元用於將該TE模式的藍色雷射光轉換成TM模式的藍色雷射光並將該TM模式的藍色雷射光導向至該交點，及用於將從該偏振器穿透的該TE模式的綠色雷射光轉換成TM模式的綠色雷射光並將該TM模式的綠色雷射光導向該交點。該偏振器還用於朝穿透該交點後的紅色雷射光的傳播方向反射該TM模式的藍色雷射光及該TM模式的綠色雷射光以與穿透該交點後的紅色雷射光混合成白光。
相較於先前技術，本發明的雷射合光裝置先利用該模式轉換單元將由該第二雷射器發出的TE模式的綠色雷射光轉換為TM模式的綠色雷射光及將由該第三雷射器發出的TE模式的藍色雷射光轉換為TM模式的藍色雷射光，再利用該偏振器將入射至該交點的TE模式的紅色雷射光透射，及將入射至該交點的TM模式的綠色雷射光透射及入射至該交點的TM模式的藍色雷射光朝穿透該交點後的紅色雷射光的方向反射，以使經該偏振器反射的TM模式的藍色雷射光及綠色雷射光與穿透該交點之後的紅色雷射光混合成白光。
100．．．雷射合光裝置
10．．．第一雷射器
20．．．第二雷射器
30．．．第三雷射器
40．．．偏振器
42．．．基板
422．．．第一面
424．．．第二面
44．．．金屬條
50．．．模式轉換單元
52．．．鍍膜反射片
54．．．第一四分之一波片
56．．．第二四分之一波片
圖1係本發明實施方式提供的雷射合光裝置的示意圖。
圖2係圖1中的雷射合光裝置的偏振器的結構示意圖。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，為本發明實施方式提供的雷射合光裝置100。該雷射合光裝置100包括一個第一雷射器10、一個第二雷射器20、一個第三雷射器30、一個偏振器40以及一個模式轉換單元50。
該第二雷射器20、該模式轉換單元50及該第三雷射器30依次排列成一條第一直線H1。該偏振器40與該第一直線H1相交形成虛擬的交點O，且該偏振器40與該第一直線H1的夾角為45度。該偏振器及該模式轉換單元50均位於該第二雷射器20及該第三雷射器30之間。其中，該偏振器40靠近該第二雷射器20，該模式轉換單元50靠近該第三雷射器30。本實施方式中，該第二雷射器20的發光面及該第三雷射器30的發光面均與該偏振器40相對。該第二雷射器20的發光面的中心、該偏振器40的中心、該模式轉換單元50的中心及該第三雷射器30的發光面的中心均位於該第一直線H1上。若垂直該第一直線H1且經過該交點O定義一條第二直線H2，則該第一雷射器10的發光面的中心位於該第二直線上。該第一雷射器10用於發射TE模式的紅色雷射光R1至該交點O。該第二雷射器20用於發射TE模式的綠色雷射光G1至該交點O。該第三雷射器30用於發射TE模式的藍色雷射光B1至該模式轉換單元50。
請結合圖2，該偏振器40包括一個基板42及複數金屬條44。該基板42包括一個第一面422及一個第二面424。該第一面422及該第二面424分別位於該基板42相背的兩側，且該第一面422與該第二面424平行。該複數金屬條44呈週期性間隔平行排列於該第二面424上。該複數金屬條44的排列週期比藍色雷射光的波長小，一般小於該藍色雷射光波長的一半。如此，無論係紅色雷射光、綠色雷射光，還係藍色雷射光經過該偏振器40時不會發生繞射，而只會經由該偏振器40穿透或反射。
該模式轉換單元50包括一個鍍膜反射片52、一個第一四分之一波片54以及一個第二四分之一波片56。該第一四分之一波片54及該第二四分之一波片56分別設置於該鍍膜反射片52的相背兩側。該鍍膜反射片52、該第一四分之一波片54及該第二四分之一波片56均與該第一直線H1垂直。該第一四分之一波片54的偏極旋轉軸與該TE模式的綠色雷射光的偏振方向的夾角為45度，該第二四分之一波片56的偏極旋轉軸與該TE模式的藍色雷射光的偏振方向的夾角為45度。該鍍膜反射片52用於反射綠色雷射光及透射藍色雷射光。
請參閱圖1，工作時，三個雷射器10、20、30同時發出不同顏色的TE模式的雷射光。具體地，該第一雷射器10發射TE模式的紅色雷射光R1至該交點O，該第二雷射器20發射TE模式的綠色雷射光G1至該交點O，及該第三雷射器30發射TE模式的藍色雷射光B1至該第二四分之一波片56。該TE模式的紅色雷射光R1直接從該偏振器40透射，且從該偏振器40透射的紅色雷射光線與該TE模式的紅色雷射光R1在同一直線上，且該同一直線與該第二直線H2重合。
該TE模式的綠色雷射光G1亦直接從該偏振器40透射，且從該偏振器40透射的綠色雷射光線與該TE模式的綠色雷射光G1在同一直線上，且該同一直線與該第一直線H1重合。從該偏振器40透射的綠色雷射光線首先穿透該第一四分之一波片54，接著被該鍍膜反射片52反射，最後再次穿透該第一四分之一波片54到達該偏振器40的交點O。當由該偏振器40透射的綠色雷射光線穿透該第一四分之一波片54時，由該偏振器40透射的綠色雷射光線由線偏振變為圓偏振，當被該鍍膜反射片52反射而再次該第一四分之一波片54時，TE模式的綠色雷射光變為TM模式的綠色雷射光G2。該TM模式的綠色雷射光G2被該偏振器40朝穿透該交點O之後的紅色雷射光的傳播方向反射。
該TE模式的藍色雷射光B1依次穿透該第二四分之一波片56、該鍍膜反射片52及該第一四分之一波片54到達該偏振器40的交點O。其中，當該TE模式的藍色雷射光B1穿透該第二四分之一波片56時，該TE模式的藍色雷射光B1由線偏振變為圓偏振，當該TE模式的藍色雷射光B1穿透該第一四分之一波片54後，該TE模式的藍色雷射光B1變為TM模式的藍色雷射光B2。該TM模式的藍色雷射光B2被該偏振器40朝穿透該交點O之後的紅色雷射光的傳播方向反射。
經該偏振器40反射的TM模式的藍色雷射光B2及綠色雷射光G2與穿透該交點O之後的紅色雷射光混合成白光。該雷射合光裝置100可以當作光源而應用於雷射投影機或液晶顯示器等顯示設備中。需要指出的係，為了讓人容易理解，圖1中經該偏振器40透射的綠色雷射光線、入射至該偏振器40的TM模式的綠色雷射光G2以及入射至該偏振器40的TM模式的藍色雷射光B2被繪製成彼此平行但不重疊，惟，實際中，該三類光線係位於同一條直線上，且該同一條直線與該第一直線H1重疊。同樣為了讓人容易理解，圖1中經該偏振器40透射的紅色雷射光線R1、被該偏振器40反射的TM模式的綠色雷射光G2以及被該偏振器40反射的TM模式的藍色雷射光B2亦被繪製成彼此平行但不重疊，惟，實際中，該三類光線亦係位於同一條直線上，且該同一條直線與該第二直線H2重疊。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100．．．雷射合光裝置
10．．．第一雷射器
20．．．第二雷射器
30．．．第三雷射器
40．．．偏振器
50．．．模式轉換單元
52．．．鍍膜反射片
54．．．第一四分之一波片
56．．．第二四分之一波片

Claims (7)

  1. 一種雷射合光裝置，包括第一雷射器、第二雷射器、第三雷射器、偏振器以及模式轉換單元，該第二雷射器、該模式轉換單元及該第三雷射器依次排列成第一直線，該偏振器與該第一直線相交形成虛擬的交點，且該偏振器與該第一直線的夾角為45度，該偏振器及該模式轉換單元均位於該第二雷射器及該第三雷射器之間，該偏振器靠近該第二雷射器，該模式轉換單元靠近該第三雷射器，該第一雷射器位於垂直該第一直線的第二直線上並與該偏振器相對，該第一雷射器用於發射TE模式的紅色雷射光至該交點，該第二雷射器用於發出TE模式的綠色雷射光至該交點，該第三雷射器用於發射TE模式的藍色雷射光至該模式轉換單元，該偏振器用於穿透入射至該交點的該TE模式的紅色雷射光及該TE模式的綠色雷射光，該模式轉換單元用於將該TE模式的藍色雷射光轉換成TM模式的藍色雷射光並將該TM模式的藍色雷射光導向至該交點，及用於將從該偏振器穿透的該TE模式的綠色雷射光轉換成TM模式的綠色雷射光並將該TM模式的綠色雷射光導向該交點，該偏振器還用於朝穿透該交點後的紅色雷射光的傳播方向反射該TM模式的藍色雷射光及該TM模式的綠色雷射光以與穿透該交點後的紅色雷射光混合成白光。
  2. 如請求項1所述之雷射合光裝置，其中，該第二雷射器的發光面的中心、該偏振器的中心、該模式轉換單元的中心及該第三雷射器的發光面的中心均位於該第一直線上。
  3. 如請求項2所述之雷射合光裝置，其中，該第一雷射器的發光面的中心位於該第二直線上。
  4. 如請求項1所述之雷射合光裝置，其中，該偏振器包括基板及複數金屬條，該基板包括第一面及與該第一面平行相背的第二面，該複數金屬條呈週期性間隔平行排列於該第二面上，該第一雷射器及該第二雷射器均與該第一面相對，該第三雷射器與該第二面相對。
  5. 如請求項4所述之雷射合光裝置，其中，該複數金屬條的排列週期小於該藍色雷射光的波長。
  6. 如請求項5所述之雷射合光裝置，其中，該模式轉換單元包括鍍膜反射片、第一四分之一波片以及第二四分之一波片，該第一四分之一波片及該第二四分之一波片分別設置於該鍍膜反射片的相背兩側，該鍍膜反射片用於反射該綠色雷射光及透射該藍色雷射光，該第一四分之一波片及第二四分之一波片共同用於轉換該TE模式的藍色雷射光為該TM模式的藍色雷射光，該第二四分之波片還用於轉換該TE模式的綠色雷射光為該TM模式的綠色雷射光。
  7. 如請求項6所述之雷射合光裝置，其中，該鍍膜反射片、該第一四分之一波片及該第二四分之一波片均與該第一直線垂直，該第二四分之一波片的偏極旋轉軸與該TE模式的藍色雷射光的偏振方向的夾角為45度，該第一四分之一波片的偏極旋轉軸與該TE模式的綠色雷射光的偏振方向的夾角為45度。
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