消散斑的激光裝置、激光顯示系統和激光投影系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光學顯示領域，涉及一種消散斑的激光裝置、激光顯示系統和激光投影系統。
【背景技術】
[0002]顯示器是信息鏈(信息的獲取、處理、傳輸、存儲和顯示)的終端人機界面。激光顯示采用激光作為顯示光源，以窄帶相干光源取代傳統顯示的寬帶非相干光源，以投影電視為例，由于激光的方向性好、亮度高，易在雙高清感知線性區實現大屏幕顯示。激光是線譜，單色性好，比傳統光源譜寬窄10倍，可實現大顏色數、高色飽和度、大色域顯示，通過選擇接近色度三角形頂角的三基色波長可使形成的色度三角形面積盡可能大，顯示自然界更真實、更豐富的色彩。激光相干性好，可實現全息三維再現(真3D)。因此激光顯示可使顯示三要素(高清、全色、真三維)實現突破性提升，是一種可能達到人眼視覺分辨極限呈現完美視覺效果的顯示技術。
[0003]由于激光具有良好的相干性，相同頻率、相同相位三基色激光入射到投影屏幕上時由于漫反射進入人眼后在視網膜上產生破壞性的干擾，形成散斑噪聲干涉圖形，在大屏幕投影領域該散斑干涉圖形對顯示圖像的影響尤為突出。因此減小由于激光引入的散斑噪聲問題成為激光投影電視提高畫質、進入市場的關鍵技術。
[0004]電光調制器是利用電光材料，如鈮酸鋰晶體(LiNb03)、聚合物材料的電光效應制成的調制器。施加電壓時，電光材料的折射率將發生變化。公開號為102662294A實用新型名稱為“一種基于電光偏轉散斑抑制的激光顯示系統及顯示方法”的中國專利申請公開了一種利用電光偏轉器降低散斑效應的方法，該方法首先對激光光束進行起偏，以產生沿e光偏振方向的線偏光；在控制電路的交變電場作用下，對線偏光進行電光偏轉，通過電光材料的折射率不斷發生變化，使得出射光束在人眼積分時間內產生來回掃描的平均效應對經起偏具有預定偏振方向的激光光束進行調制，通過電光效應使得出射光角度不斷發生變化來降低散斑效應。這種方法通過改變光束的偏振特性進而實現相干抑制的作用，但改變光場偏振態必須使用起偏器。偏振器的使用增加了激光顯示系統光源部分的體積和成本。
[0005]為了使激光顯示適于大批量生產和滿足消費者對產品體積以及合理價格的需求，需要提供一種適于小型化，能夠進一步降低成本的激光顯示系統。
[0006]引起通過電光材料的光波的相位、幅度、強度以及偏振狀態的變化，引入到激光投影光路，可有效改變三基色激光的相位和強度，降低了散斑效應，且采用光纖耦合電光調制器裝配簡單，穩定性高。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在于提供一種結構簡單且可以有效降低散斑效應的激光光源，激光投影裝置和激光顯示裝置。
[0008]根據本實用新型的一個方面，提供一種消散斑的激光裝置，包括至少一個半導體激光器和位于各激光器激光出射路徑上的至少一個準直整形單元，該激光光源進一步包括:
[0009]電光調制器，用于根據施加電壓對入射激光束的相位進行調制；以及
[0010]控制電路，通過控制施加在電光調制器上的電壓，使經調制的激光束具有隨機光場相位分布。
[0011]優選地，該消散斑的激光裝置包括多個半導體激光器和位于各激光器激光出射路徑上的多個準直整形單元，該激光單元進一步包括合束光纖，該合束光纖用于將多個經準直的激光束合束并出射至所述電光調制器。
[0012]優選地，所述電光調制器是鈮酸鋰電光調制器或聚合物電光調制器。
[0013]根據本實用新型的另一方面，提供一種消散斑的激光裝置，包括紅色半導體激光器、綠色半導體激光器和綠色半導體激光器，及分別位于各激光器激光束出射路徑上的準直整形單元，其特征在于，該激光光源進一步包括
[0014]合束光纖，用于將經準直的紅色激光束、綠色激光束和藍色激光束合束為合束激光束；
[0015]電光調制器，用于根據施加電壓對入射的合束激光束的相位進行調制；以及
[0016]控制電路，通過控制施加在電光控制器上電壓，使經調制的紅色激光束、綠色激光束和藍色激光束分別具有隨機光場相位分布。
[0017]優選地，所述電光調制器是馬赫曾得電光調制器。
[0018]優選地，所述電光調制器的調制頻率大于人眼的響應頻率。
[0019]優選地，所述紅色半導體激光器出射單束或多束紅色激光束；所述綠色半導體激光器出射單束或多束綠色激光束；且所述藍色半導體激光器出射單束或多束藍色激光束。
[0020]根據本實用新型的再一方面，提供一種消散斑的激光顯示系統，包括紅光激光光源模塊、綠光激光光源模塊、藍光激光光源模塊及三基色準直整形裝置，合束光纖，電光調制器，勻光整形系統，光閥、投射鏡頭，顯示屏幕。所述三基色激光光源模塊的輸出光路上均順序安置準直整形裝置；經過所述合束光纖，經準直的紅色激光束、綠色激光束和藍色激光束合束為合束激光束，通過控制施加在電光控制器上電壓，電光調制器對光束進行相位和強度的隨機調制，調制后的光場相位分布隨機。經隨機調制的激光光束進入勻光整形系統、光閥通過成像鏡頭在屏幕上呈現圖像。
[0021]電光調制器與合束光纖耦合結構簡單，容易裝配。施加外加電場后，光束通過電光調制器即可實現相位和強度的隨機調制，可降低由激光相干性引起的散斑效應。對于非高流明顯示或投影系統，不需要再另外增加額外的消散斑器件即可實現散斑抑制。通過采用電光調制器對激光光場相位和強度進行調制消除散斑的影響，克服了現有技術中通過對偏振激光進行調制改變激光出射角度的技術方案中，必須需要起偏器問題。根據本實用新型的結構，光損耗低，成本小。
[0022]優選的，電光調制器可采用基于共面波導電極的馬赫曾得(Mach — Zehnder)電光調制器。施加外加電場后，傳輸在波導兩臂中的激光光束產生方向相反的相位變化，因此兩臂的激光光束在傳輸過程中產生了相位差:A Φ = (P1-^2L) =I^ANL,其中β為傳播常數，L為調制器作用長度，k。是傳播常數，Δ N是有效折射率變化。
[0023]優選的，電光調制器的調制頻率應大于人眼的響應頻率，以使觀看者不察覺圖像閃動。
[0024]本實用新型的有益效果如下:
[0025]本實用新型所述技術方案通過在激光光源中設置電光調制器，大幅度降低散斑對比度，從而有效抑制激光顯示畫面