多光束激光合成、勻化的方法技術

本發明專利技術屬于激光視頻顯示領域，涉及一種多光束激光合成、勻化的方法，其采用將多根光纖的一端對齊，并行捆扎在一起，形成一個密貼式平行排列的集束光纖，使多束激光可分別通過各根光纖的纖芯傳輸，由集束光纖合成一束光輸出。制作簡單，激光光能損耗小，耦合效率高。由集束光纖輸出的光通過勻光系統均勻化，降低了激光偏振性和相干性，保證了激光顯示圖像的亮度、顏色均勻，并且無干涉條紋。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于激光視頻顯示領域，涉及一種將多光束激光合成的方法。
技術介紹
在激光顯示中，需要紅、綠、藍激光有較大的功率，對于激光器來說，激光功率每提高一點，都會帶來技術上的難度和高昂的制造成本以及功耗、體積、壽命、穩定性等諸多問題。另外，在激光顯示中往往還需要將紅、綠、藍三束激光合成為一束激光，得到白光或需要顯示的顏色。解決這些問題的方法是將多束激光耦合成一束，實現多光束同頻激光和非同頻激光的耦合，以滿足激光顯示的需要。在多束激光耦合技術中，提高耦合效率是至關重要的。目前多光束激光光纖耦合采用分叉光纖，如圖1所示，多根分立端光纖3通過多頭插接融合與耦合光纖5合為一根，形成多對一的結構，每個激光器1發出的激光通過各自的單光束聚光鏡2將激光束聚焦成滿足光纖數值孔徑的小光點射入分立端光纖3，經耦合光纖5，使多束激光合成為一束激光。這種分叉光纖結構的缺點是制作有一定難度，且分立端光纖與耦合光纖插接融合部位對光能的損耗較大。
技術實現思路
為了解決現有技術分叉光纖制作有一定難度，且激光在經過分立端光纖與耦合光纖熔接部位時光能的損耗較大的缺陷，本專利技術提供一種。將多根光纖的一端對齊，并行捆扎在一起，形成一個密貼式平行排列的合成光纖束，多束激光可通過分立端輸入，并行地從合成光纖束端輸出，再通過勻光系統使輸出的光束均勻化，同時降低了激光偏振性和相干性。本專利技術如圖2所示，具體實現方法如下a、將多根光纖一端對齊，將端面對齊這一段并行捆扎在一起，并用包皮封裹，形成密貼式排列的集束光纖10；另一段光纖每根單獨封裹包皮，形成分立端光纖8；在分立端光纖8和集束光纖10分叉處用卡箍9連接，卡箍9的一端連接集束光纖10，另一端連接分立端光纖8；卡箍9內光纖不用包皮封裹。b、打開激光器6，每束激光通過各自的單光束聚光鏡7將激光束聚焦成滿足光纖數值孔徑的小光點射入分立端光纖8，經分立端光纖8和集束光纖10傳輸，從集束光纖10的輸出端輸出，此時，由集束光纖10中各纖芯發出的光混合成為一束光，合成光束投射面的亮度分布是不均勻的；在集束光纖10的輸出端順序排列合成光束聚光鏡11和勻光棒12，使集束光纖10輸出端輸出的發散光由合成光束聚光鏡11匯聚到勻光棒12的一端，在勻光棒12中經多次反射進行勻光降低了偏振性、相干性，形成亮度均勻的光束，從勻光棒12另一端輸出。有益效果本專利技術采用將多根光纖的一端對齊，并行捆扎在一起，形成一個密貼式平行排列的集束光纖，使多束激光可分別通過各自的光纖傳輸，由集束光纖合成一束光輸出，制作簡單，激光光能損耗小，耦合效率高。由合成光纖輸出的光通過勻光系統均勻化，保證了輸出光的亮度均勻性，降低了激光偏振性和相干性，在激光顯示中可獲得亮度均勻、無干涉噪音的激光圖像。附圖說明圖1為現有技術結構示意圖。圖中1為激光器，2單光束聚光鏡，3分立端光纖，4插接融合部位，5耦合光纖。圖2為實現本專利技術結構示意圖，也是摘要附圖。圖中6為激光器，7單光束聚光鏡，8分立端光纖，9卡箍，10合成光纖，11合成光束聚光鏡，12勻光棒。具體實施例方式光纖采用0.4mm芯徑的石英光纖，合成光束聚光鏡11采用口徑φ15mm、焦距F＝16mm的透鏡，勻光棒12采用6mm×6mm×60mm方柱體的K9玻璃棒。在激光顯示中可用三根光纖制作分立端光纖8和集束光纖10，集束光纖10內的三個纖芯密貼排列成品字形。在三根分立端光纖8的輸入端分別輸入紅、綠、藍激光，由集束光纖10輸出端并行輸出合色光。由于集束光纖10內的三個纖芯密貼排列成品字形，三根光纖的直徑又較小(每根0.4mm)，因此從這三個纖芯發出的光基本重合成一束光，但輸出光斑的邊緣仍會出現較小的錯位，且每個纖芯輸出的光都包含部分偏振光。為消除合成光束的邊緣錯位、偏振性及合成光斑亮度的不均勻，采用勻光棒12使多光束合成的光斑經勻光棒12后達到亮度均勻、無邊緣缺陷的理想合成光束。另外，在激光顯示中若單個紅、綠、藍激光器不能達到所需的亮度時，可按紅、綠、藍匹配白光的要求，采用多路紅、綠、藍激光束合成。如5個紅激光，1個綠激光和2個藍激光，這樣光纖束應采用8根集束，5根連接5個紅激光，1根連接1個綠激光，2根連接2個藍激光。該方法可用于多個同頻激光束的合成，也可用于多個非同頻激光束的合成。權利要求1.一種，其特征在于a、將多根光纖一端對齊，將端面對齊這一段并行捆扎在一起，并用包皮封裹，形成密貼式排列的集束光纖(10)；另一段光纖每根單獨封裹包皮，形成分立端光纖(8)；在分立端光纖(8)和集束光纖(10)分叉處用卡箍(9)連接，卡箍(9)的一端連接集束光纖(10)，另一端連接分立端光纖(8)；卡箍(9)內光纖不用包皮封裹；b、打開激光器(6)，每束激光通過各自的單光束聚光鏡(7)將激光束聚焦成滿足光纖數值孔徑的小光點射入分立端光纖(8)，經分立端光纖(8)和集束光纖(10)傳輸，從集束光纖(10)的輸出端輸出；在集束光纖(10)的輸出端順序排列合成光束聚光鏡(11)和勻光棒(12)，使集束光纖(10)輸出端輸出的發散光由合成光束聚光鏡(11)匯聚到勻光棒(12)的一端，從勻光棒(12)另一端輸出。2.根據權利要求1所述的，其特征在于用三根光纖制作分立端光纖(8)和集束光纖(10)，集束光纖(10)內的三個纖芯密貼排列成品字形；在三根分立端光纖(8)的輸入端分別輸入紅、綠、藍激光，由集束光纖(10)輸出端并行輸出合色光。全文摘要本專利技術屬于激光視頻顯示領域，涉及一種，其采用將多根光纖的一端對齊，并行捆扎在一起，形成一個密貼式平行排列的集束光纖，使多束激光可分別通過各根光纖的纖芯傳輸，由集束光纖合成一束光輸出。制作簡單，激光光能損耗小，耦合效率高。由集束光纖輸出的光通過勻光系統均勻化，降低了激光偏振性和相干性，保證了激光顯示圖像的亮度、顏色均勻，并且無干涉條紋。文檔編號G02B6/38GK1896787SQ200510119080公開日2007年1月17日 申請日期2005年12月16日 優先權日2005年12月16日專利技術者劉偉奇, 康玉思, 柳華, 魏忠倫, 馮睿 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多光束激光合成、勻化的方法，其特征在于：ａ、將多根光纖一端對齊，將端面對齊這一段并行捆扎在一起，并用包皮封裹，形成密貼式排列的集束光纖（１０）；另一段光纖每根單獨封裹包皮，形成分立端光纖（８）；在分立端光纖（８）和集束光纖（１０ ）分叉處用卡箍（９）連接，卡箍（９）的一端連接集束光纖（１０），另一端連接分立端光纖（８）；卡箍（９）內光纖不用包皮封裹；ｂ、打開激光器（６），每束激光通過各自的單光束聚光鏡（７）將激光束聚焦成滿足光纖數值孔徑的小光點射入分立端光纖 （８），經分立端光纖（８）和集束光纖（１０）傳輸，從集束光纖（１０）的輸出端輸出；在集束光纖（１０）的輸出端順序排列合成光束聚光鏡（１１）和勻光棒（１２），使集束光纖（１０）輸出端輸出的發散光由合成光束聚光鏡（１１）匯聚到勻光棒（１２）的一端，從勻光棒（１２）另一端輸出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉偉奇，康玉思，柳華，魏忠倫，馮睿，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：82[中國|長春]