三波长衍射调制器及调制方法技术

本发明专利技术涉及一种三波长衍射调制器(TWDM)及三波长衍射调制方法。三波长衍射调制器包括：固定基板，顶部形成有底电极板；第一电极板，包括平行悬设于所述固定基板上方的第一悬梁及固定于所述固定基板上的第一连接部；第二电极板，包括平行悬设于所述第一电极板上方的第二悬梁及固定于所述固定基板上的第二连接部。本发明专利技术所述衍射调制器及衍射调制方法适用于投影系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种三波长衍射调制器(Tri Wavelength Diffraction Modulator,TffDM)及三波长衍射调制方法，属于光学调制设备

技术介绍
光学调制器是ー种固态微型设备，被广泛用于微显示投影和其它光学信号处理系统中。光学调制器能以确定的空间图案来控制或调制入射光束，该空间图案与设备的一系列图像的电子输入相联系，通过这种方式，能调制该入射光束的強度、相位、偏振或方向。两种最常用的光学调制器，尤其是空间光调制器，是采用在ニ维阵列中设置提供入射光二维调制的微机电系统(MEMS)设备,分别是德州仪器(Texas Instruments)公司的数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)和娃光机械(Silicon LightMachines)公司的光栅光阀(Grating Light Valve, GLV)设备。DMD的广泛应用证实了其吸引力，其能够提供高光学效率、大集光率、宽带宽、高调制速率以及对时序色彩组合和管理的数字化控制算法。尽管DMD在投影显示应用中获得成功，但人们认识到DMD存在某些缺点，例如，每单位像素高能耗，特别是当应用于手机等手持设备的高分辨率微显示投影吋。。而基于精密反射金属格或元件的GLV阵列设备也被认为在集光率、模拟灰阶化、光学效率、调制速率，尤其是在每单位像素能耗方面具有相当大的吸引力。在任一线性或ニ维结构如用于调制入射光束的GLV阵列中的调制器包括多个光栅元件，其中每个所述光栅元件包括光反射平面。这些光栅元件设置成互相平行，光栅元件的光反射面也互相平行。调制器包括用干支撑相对元件的机电装置及用于移动相对元件的装置，以便元件在第一结构和第二结构间移动，所述第一结构中，调制器作为平面镜反射入射光束，所述第二结构中，调制器反射入射光束的同时也衍射入射光束。实际上，在第一和第二结构中，兀件的光反射表面均保持相互平行，相邻元件的反射面之间的垂直间距等于入射光线波长的m/4倍，其中，元件在第一结构中时，m为偶数或零；元件在第二结构中时，m为奇数。此类GLV调制器的核心理念包括反射可变形光栅调制器，其中，光栅振幅可为电子控制，所述调制器包括可变形光栅悬设其上的反射基板。未变形状态下，光栅元件和基板元件之间不施加电压，光栅振幅为入射光波长的一半。因为光从光栅顶部和底部反射的往返路径差为ー个波长，所以不发生衍射。当光栅元件和基板元件之间施加一电压时，静电力向下拉元件，导致光栅振幅变为波长的四分之一，从而元件和基板的反射破坏性的増加，导致光发生衍射。如果反射光的检测系统具有只接纳零阶光束的数值孔径，仅仅四分之一波长的机械运动足以调制高对比度的反射光。然而，现有技术中已经发现，处于控制算法下光调制离散状态的波长效应和在GLV设备中由于衍射造成了明显的入射角敏感度，尤其对于微显示投影应用中，尤其是其与时序或空间马赛克式的色彩管理方案相联系时，需要使用数字化空间调制方式来调制可见光谱上宽入射角的光。
技术实现思路
本专利技术提供一种三波长衍射调制器及三波长衍射调制方法，用以使调制过程适用于投影系统。本专利技术的ー个方面提供ー种三波长衍射调制器，包括固定基板，该固定基板顶部形成有底电极板；第一电极板，包括平行悬设于所述固定基板上方的第一悬梁及固定于所述固定基板上的第一连接部；第二电极板，包括平行悬设于所述第一电极板上方的第二悬梁及固定于所述固定基板上的第二连接部；其中，所述第二电极板的第二悬梁包括第二反射层及第二介电层，所述第二反射层至少开有ー个微孔；所述固定基板进ー步包括设于其内部的驱动电路，该驱动电路用于分别向所述底电极板、所述第一电极板及第ニ电极板提供电荷，使所述第一悬梁与所述第二悬梁之间在不同时间段内分别保持松弛距离、拉近距离及拉分距离；所述拉近距离用于使穿过所述微孔的入射光中的第一波长的光形成衍射；所述松弛距离用于使入射光中的第二波长光形成衍射；所述拉分距离用于使入射光中的第三波长的光形成衍射。本专利技术另一方面提供ー种三波长衍射调制方法，所述方法包括将所述第一时间段再分成第一空闲时间段和第一工作时间段；通过驱动电路驱动所述三波长衍射调制器的第一电极板与第二电极板发生相对移动；在所述第二闲时间段内，使所述第一电极板的第一悬梁与所述第二电极板的第二悬梁之间保持松弛距离，从而使所述第一波长的光发生衍射；在所述第一工作时间段内，使所述第一悬梁与所述第二悬梁之间不保持松弛距离，从而使所述第一波长的光发生反射；将所述第二时间段再分成第二空闲时间段和第二工作时间段；通过所述驱动电路驱动所述第一电极板与所述第二电极板发生相对移动；在所述第二空闲时间段内，使所述第一悬梁与所述第二悬梁之间保持松弛距离，从而使所述第二波长的光发生衍射；在所述第二工作时间段内，使所述第一悬梁与所述第二悬梁之间不保持松弛距离，从而使所述第二波长的光发生反射；将所述第三时间段再分成第三空闲时间段和第三工作时间段；所述驱动电路驱动所述第一电极板与所述第二电极板发生相对移动；在所述第三空闲时间段内，使所述第一悬梁与所述第二悬梁之间保持拉分距离，从而使所述第三波长的光发生衍射；在所述第三工作时间段内，使所述第一悬梁与所述第二悬梁之间不保持拉分距离，从而使所述第三波长的光发生反射。 本专利技术所述衍射调制器及衍射调制方法采用衍射的方式实现了对入射光的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)，有利于数字化控制算法和已调制的复合波的整合，以及对宽入射角光实现有效的调制。因此，该衍射调制器及衍射调制方法适用于投影系统。附图说明附图不一定按比例绘制，而是重点示出本专利技术的架构和原理。图Ia为本专利技术实施例的三波长衍射调制器的剖面示意图，显示第一挂梁与第二悬梁之间保持松弛距离22 ；图Ib为本专利技术实施例的三波长衍射调制器的剖面示意图，显示第一悬梁与第二悬梁之间保持拉分距离23 ；图Ic为本专利技术实施例的三波长衍射调制器的剖面示意图，显示第一悬梁与第二悬梁之间保持拉近距离21 ；图2a为本专利技术实施例的三波长衍射调制方法中入射光10在被调制之前的光强度 分布示意图；图2b为本专利技术实施例的三波长衍射调制方法中第一悬梁与第二悬梁之间的距离在调制过程中与反射光強度的对应关系示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例进行更详细地描述。另外，为了清楚的目的，以下说明中略去了公知的且与本专利技术无关的设备的部分扩展细节。如图Ia Ic所示，本实施例所述三波长衍射调制器(TWDM)包括固定基板200、第一电极板110及第ニ电极板120。其中，所述固定基板200的顶部形成有底电极板210 ;所述第一电极板110包括平行悬设于所述固定基板200上方的第一悬梁及固定于所述固定基板200上的第一连接部；所述第二电极板120，包括平行悬设于所述固定基板200上方的第二悬梁及固定于所述固定基板200上的第二连接部。所述第二电极板120的第二悬梁包括第二反射层125及第ニ介电层126，所述第二反射层125至少开有一个微孔125a ;所述微孔125a形状为闭环几何图形，例如圆形、环形、椭圆形或多边形。所述第二电极板120可透射入射光10。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.04 US 61/292,1071.一种三波长衍射调制器，其特征在于，包括 固定基板，该固定基板顶部形成有底电极板； 第一电极板，包括平行悬设于所述固定基板上方的第一悬梁及固定于所述固定基板上的第一连接部；以及 第二电极板，包括平行悬设于所述第一电极板上方的第二悬梁及固定于所述固定基板上的第二连接部， 其中，所述第二电极板的第二悬梁包括第二反射层及第二介电层，所述第二反射层至少开有一个微孔； 所述固定基板进一步包括设于其内部的驱动电路，该驱动电路用于分别向所述底电极板、所述第一电极板及所述第二电极板提供电荷，使所述第一悬梁与所述第二悬梁之间在不同时间段内分别保持松弛距离、拉近距离及拉分距离； 所述拉近距离用于使穿过所述微孔的入射光中的第一波长的光形成衍射；所述松弛距离用于使入射光中的第二波长光形成衍射；所述拉分距离用于使入射光中的第三波长的光形成衍射。2.根据权利要求I所述的三波长衍射调制器，其特征在于当所述驱动电路提供的电荷为零时，或者当所述电荷使所述底电极板、第一电极板及第二电极板之间保持静电力平衡时，所述第一电极板的第一悬梁与所述第二电极板的第二悬梁之间保持松弛距离。3.根据权利要求I所述的三波长衍射调制器，其特征在于当所述驱动电路为所述第一电极板及所述第二电极板提供相反极性的电荷时，所述第一电极板向所述第二电极板移动。4.根据权利要求3所述的三波长衍射调制器，其特征在于所述第二电极板的底部或所述第一电极板的顶部设置有第二限位部，当所述第一电极板向所述第二电极板移动时，该第二限位部用于使所述第一电极板的第一悬梁与所述第二电极板的第二悬梁之间保持拉近距离。5.根据权利要求I所述的三波长衍射调制器，其特征在于当所述驱动电路向所述第一电极板及所述底电极板提供相反极性的电荷时，所述第一电极板向所述底电极板移动。6.根据权利要求5所述的三波长衍射调制器，其特征在于所述第一电极板的底部或所述底电极板的顶部设置有第一限位部，当所述第一电极板向所述底电极板移动时，该第一限位部用于使所述第一电极板的第一悬梁与所述第二电极板的第二悬梁之间保持拉分距离。7.根据权利要求I所述的三波长衍射调制器，其特征在于所述第一波长为从450nm 495nm的蓝色光谱内选择的蓝波长；所述第二波长为从495nm 570nm的绿色光谱内选择的绿波长；所述第二波长为从620nm 750nm的红色光谱内选择的红波长。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：河·H·黄，
申请(专利权)人：上海丽恒光微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：