[发明专利]光纤型光束分布式相位延迟器及其散斑消除方法

说明书

技术领域

本发明属于光束调控光纤消散斑技术领域，特别用于激光投影和激光照明；尤其涉及光纤型光束分布式相位延迟器及其散斑消除方法。

背景技术

当一相干激光束打在粗糙物体表面时，在该粗糙表面反射或透射的光之间会发生光波的干涉现象。所表现出的是光强分布明暗不均匀的颗粒状的点，称之为散斑。在激光显示中，散斑的存在将会降低图像质量，因而必须被抑制。

目前，受限制于激光二极管的光功率，大流明激光显示中一般采用光纤耦合的方法，将多个准直后的红、绿、蓝激光二极管经光纤束集成到一起，实现高功率光源照明。CN10477626A公布了“一种抑制激光散斑的装置和方法及激光显示投影系统”，该专利申请通过在集束光纤的输出端按照散斑角度多样化条件排布子光束，独立散斑，在空间上叠加降低散斑对比度。该专利申请由于采用了角度多样性消散斑原理，需照明到屏幕的激光束以不同角度入射，增加了激光显示系统的光学扩展量，因此，需要大孔径投影镜头收集激光，增加了显示系统的制作成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种光纤型光束分布式相位延迟器及其散斑消除方法，解决现有抑制激光散斑的装置结构庞大，制作成本高的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种光纤型光束分布式相位延迟器，其中：所述光束分布式相位延迟器是一种集束光纤器件，光纤的弯曲使得集束光纤器件的光程差大于或等于相干长度L_C，时间上破坏激光的相干性；光纤的直径、间距与数量的设置，使得单束激光分为多个非相干照明光源，当单个非相干照明光源的面积大于或等于相干面积A_C时，在空间上破坏激光的相干性。

进一步，所述集束光纤器件的具体结构为：在熔融玻璃棒内部连贯排列光纤，玻璃光纤棒加热弯曲，玻璃光纤棒里面的光纤相应弯曲，靠近内圈的光纤靠近外圈的光纤的长度短，玻璃光纤棒表面为抛光面或磨砂面。

一种光纤型光束分布式相位延迟器的散斑消除方法，其步骤如下：

将激光光源出射的激光扩束，经过光纤长度不同的所述集束光纤器件，光束在光纤内部产生光程差，当光程差大于或等于激光的相干长度L_C时，经过各光纤的光束在时间上产生一定的延迟，破坏了激光的相干性，抑制激光散斑；根据需要对所述集束光纤器件内各光纤的直径、间距与数量进行设置，将激光光源出射的激光扩束，经过光纤长度不同的所述集束光纤器件，单束相干激光被分成多个非相干的独立光源，当单个非相干照明光源的面积大于或等于相干面积A_C时，在空间上破坏了激光的相干性，抑制激光散斑。

本发明与现有技术相比，由于通过对激光束的空间分布产生不同相位延迟，无需激光束以不同方向入射，因此无需采用大孔径投影镜头，可降低显示系统的制作成本。

本发明用于大功率的激光投影和激光照明，具有装置结构简单，组装方便，成本低，拥有良好的透光性，适合批量生产的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的端面结构示意图；

图3为本发明的矩形环弯曲结构示意图。

具体实施方案

下面将结合附图通过实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，一种光纤型光束分布式相位延迟器，采用熔融玻璃光纤棒，拥有抛光和磨砂表面。内部是连贯的光纤2排列，传递成像。熔融玻璃光纤棒1加热后可变软，并能够随意改方位。通过加热熔融玻璃光纤棒1，里面的光纤2会相应的弯曲，靠近环形内圈的光纤2会比靠近环形外圈的光纤2的长度短。当光经过弯曲光纤2时，就会在光纤2内部产生一定的光程差，当光程差大于或等于激光的相干长度L_C时，经过各光纤2的光束间在时间上会产生一定的延迟，即在时间上破坏了激光的相干性；而各光纤2的直径、间距与数量的设置，会将单束激光分为多个非相干照明光源，当单个非相干照明光源的面积大于或等于相干面积A_C时，从而在空间上破坏了激光的相干性。由此产生分布式相位延迟，在激光的时间和空间上来消除激光散斑。

如图2所示，通过一定直径、间距与数量的光纤2按照一定的方式排列在光导管中。

如图3所示，只要使集束光纤器件里面的弯曲光纤2产生的光程差大于或等于相干长度L_C，就能实现分布式相位延迟，因此做成弯曲的矩形环或者其他形状也是可以的。