一种激光散斑抑制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光散斑抑制装置及方法，属于光学技术领域，由激光光源、准直透镜、半透半反镜、分光膜层阵列、探测器组成，激光光源输出相干激光；准直透镜对激光光束准直后，再由半透半反镜垂直射入分光膜层阵列；分光膜层阵列将入射光束分为多束非相干且光强相等的子光束。本发明专利技术为静态散斑抑制装置，不需要电源和驱动，装置结构紧凑，体积小，能耗低，使用寿命长；此装置结构简单，对散斑抑制效果好，可以将激光光束分为N束光强相等的非相干光，最多将激光的散斑对比度降低到原来的1/N

【技术实现步骤摘要】
一种激光散斑抑制装置及方法


[0001]本专利技术涉及光学
，更具体的说是涉及一种激光散斑抑制装置及方法。

技术介绍

[0002]激光具有单色性好、方向性强、亮度高、寿命长和集成度高的优点，可以被广泛应用于各个领域。当应用于显示领域时，激光作为光源具有独特的优势，其色彩饱和度高，谱线丰富，亮度高，可以实现高亮度、大屏幕的显示，并提高能量利用率。但是，激光光源的单色性好也导致其相干性强，当激光投影到粗糙的屏幕时，就会产生散斑。人眼看到的图像是散斑覆盖后的图像，散斑的存在降低了图像成像质量，使得人眼难以提取到图像中的有用信息。因此，如何抑制散斑一直是激光投影与激光
的研究热点。
[0003]为了进行激光散斑的抑制，可以引入波长多样性、角度多样性和偏振多样性等方法。波长多样性方法是通过引入多个单波长光源或者单个宽带光源来快速改变激光波长，从而实现散斑抑制，但是这种方式进行散斑抑制的效果有限，并且不适用于激光显示等领域。角度多样性的方法是通过快速改变光源的照明角度或者观察角度进行散斑抑制，如使用不同角度的光源阵列，但是这种方式的缺点是，只有光束重叠区域才能进行散斑抑制，其他区域的光能不能利用，光能利用率非常低。偏振多样性是通过引入呈正交的两束偏振光束的叠加实现散斑抑制，这种方式的缺点是最多只能将散斑对比度降低到原来的一半。
[0004]因此，提供一种能够提高光能利用率、降低散斑对比度的激光散斑抑制装置及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种激光散斑抑制装置及方法，采用破坏空间相干性的方法进行散斑抑制，通过将光源分成N束光强相等且非相干的子光束阵列，让每一束子光束之间都存在一定的时间延时，当时间延时大于或者等于相干时间时，整个光源的空间相干性就会被破坏。采用此种方法时，将光源分成N束光强相等且非相干的子光束，最多可以将散斑对比度降低到原来的1/N
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[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种激光散斑抑制装置，包括依次设置的激光光源、准直透镜、半透半反镜、分光膜层阵列、探测器；
[0007]所述激光光源用于输出相干激光束；
[0008]所述准直透镜用于将所述激光光源输出的相干激光束整形为准直光束；
[0009]所述半透半反镜用于将所述准直光束垂直入射到所述分光膜层阵列中，并将经过所述分光膜层阵列处理后输出的若干个子光束反射到探测器中；
[0010]所述分光膜层阵列用于将入射光束分为若干个非相干且光强相等的子光束。
[0011]优选的，所述激光光源为半导体激光器，工作波段为可见光波段或者近红外波段。
[0012]优选的，所述分光膜层阵列由若干个分光膜层组成，光束经过分光膜层后被分成若干个子光束，子光束的数量与分光膜层的数量相一致。为了保证分束后的子光束光强相
等，所述若干个分光膜层的透反比不同，且分光阵列中每个分光膜层的透反比都是特定的设计。
[0013]优选的，相邻分光膜层之间的距离大于所述激光光源的相干长度的一半。相邻的分光膜层之间存在一定的间距，使得光束通过不同分光膜层时的时间延时大于或者等于激光的相干长度，从而破坏激光光束的空间相干性，达到抑制散斑的目的。经过本方案设计的激光散斑抑制装置后，激光光源的光束被分为N束光强相等的子光束，最多可以将激光光源的散斑对比度降低到原来的1/N
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[0014]优选的，所述分光膜层由介质薄膜层和基底材料组成，所述介质薄膜层由单层介质薄膜或多层介质薄膜组成，所述介质薄膜的材料为SiO2膜、TiO2膜、Ta2O5膜、TiO2/SiO2膜系等。其透反比由所用膜层材料的折射率与膜层的厚度决定。
[0015]另一方面，本专利技术提供了一种激光散斑抑制方法，包括：
[0016]由激光光源输出的入射激光光束经过准直透镜准直后，再由半透半反镜后垂直入射到分光膜层阵列中；
[0017]所述入射激光光束经过所述分光膜层阵列的反射和透射作用分成若干个光强相等的非相干子光束；最多可以将激光的散斑对比度降低到原来的1/N
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[0018]所述子光束再由所述半透半反镜反射到探测器中，激光光束经过所述分光膜层阵列分光后，各个子光束经过半透半反镜后同轴出射，出射光束的准直性好，能量利用率高。
[0019]优选的，所述入射激光光束经过所述分光膜层阵列的反射和透射作用分成若干个光强相等的非相干子光束，包括：
[0020]经过处理的所述入射激光光束垂直入射到分光膜层阵列中，所述分光膜层阵列包括若干个依次排列的分光膜层，所述入射激光光束经过首个分光膜层时分离出第一子光束，所述第一子光束返回至所述半透半反镜，剩余入射激光光束通过所述首个分光膜层透射至相邻分光膜层；
[0021]所述相邻分光膜层将所述剩余入射激光光束分成第二子光束及剩余激光光束，所述第二子光束通过所述首个分光膜层返回至所述半透半反镜，依次类推至最后一个分光膜层后返回，得到多个光强相等的非相干子光束。
[0022]优选的，所述若干个分光膜层的透反比均不相同，且相邻分光膜层之间的距离大于所述激光光束的相干长度的一半。
[0023]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种激光散斑抑制装置及方法，其为静态散斑抑制装置，不需要电源和驱动，装置结构紧凑，体积小，能耗低，使用寿命长；本专利技术中采用分光膜层阵列对激光光束进行分光，分光膜层阵列中含有不同透反比的分光膜层，可以将激光光束分为若干个光强相等的子光束；子光束经过相邻分光膜层产生的光程差大于或者等于激光光束的相干长度，可以破坏激光的时间相干性；分光后的各个子光束是同轴出射的，出射光束具有良好的准直性和能量利用率；此装置结构简单，对散斑抑制效果好，可以将激光光束分为N束光强相等的非相干光，最多将激光的散斑对比度降低到原来的1/N
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附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0025]图1是本专利技术公开的激光散斑抑制装置的整体结构示意图。
[0026]图2是本专利技术公开的激光散斑抑制装置中分光膜层阵列产生光强相同子光束的原理图。
[0027]图3是本专利技术公开的激光散斑抑制装置中相邻分光膜层距离设定的示意图。
[0028]图4是本专利技术公开的激光散斑抑制装置中分光膜层镀单层膜时光束入射的光路示意图。
[0029]图5是本专利技术公开的激光散斑抑制装置中分光膜层镀多层膜时光束入射的光路示意图。
[0030]附图标记
[0031]1‑
激光光源，2
‑
准直透镜，3
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光散斑抑制装置，其特征在于，包括依次设置的激光光源、准直透镜、半透半反镜、分光膜层阵列、探测器；所述激光光源用于输出相干激光束；所述准直透镜用于将所述激光光源输出的相干激光束整形为准直光束；所述半透半反镜用于将所述准直光束垂直入射到所述分光膜层阵列中，并将经过所述分光膜层阵列处理后输出的若干个子光束反射到所述探测器中；所述分光膜层阵列用于将入射光束分为若干个非相干且光强相等的子光束。2.根据权利要求1所述的一种激光散斑抑制装置，其特征在于，所述激光光源为半导体激光器。3.根据权利要求1所述的一种激光散斑抑制装置，其特征在于，所述分光膜层阵列由若干个分光膜层组成，所述若干个分光膜层的透反比不同。4.根据权利要求3所述的一种激光散斑抑制装置，其特征在于，相邻分光膜层之间的距离大于所述激光光源的相干长度的一半。5.根据权利要求3所述的一种激光散斑抑制装置，其特征在于，所述分光膜层由介质薄膜层和基底材料组成，所述介质薄膜层由单层介质薄膜或多层介质薄膜组成。6.一种激光散斑抑制方法，其特征在于，包括：由激光光源输出的入射激光光束经...

【专利技术属性】
技术研发人员：程进，李庞跃，周顺，焦佳庆，刘卫国，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：