[发明专利]基于混沌激光的散斑抑制方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于混沌激光的散斑抑制方法及装置，涉及激光显示用光源领域。其主要包括激光器，所述激光器发出激光一侧依次设置有会聚透镜、光阑、准直透镜和透返镜，会聚透镜与激光器之间的距离以及会聚透镜与光阑之间的距离均为会聚透镜的焦距；光阑与准直透镜之间的距离为准直透镜的焦距，所有器件均保持同轴放置。激光器发出的激光经会聚透镜会聚后，会聚光的焦点通过光阑的通光孔，之后通过准直透镜准直，并入射到透返镜上，透返镜反射光原路返回到激光器使激光器产生混沌，出射光作为该系统的低相干光源直接输出。该装置使达到多路径反馈的作用，而路径的增加从空间域降低了激光的相干性，而混沌状态从时间域降低了激光的相干性。

技术领域

本发明涉及激光显示用光源领域，具体为一种基于混沌激光的散斑抑制装置。

背景技术

激光显示技术凭借其色域空间大、色饱和度高、电光转换效率高、光源寿命长等优势，成为继CRT、等离子、LCD/LED显示技术之后，最具潜力的新一代显示技术。然而，由于激光的时、空间相干性极高，使得激光投影成像时存在复合散斑，造成投影图像的分辨率和对比度严重下降。该问题一直是阻碍激光显示技术发展的关键问题。因此，研究者从控制激光时间和空间相干性入手，提出了多种方法进行散斑的抑制。具体方法主要分为三类：

1）改进投影屏幕：运动屏幕使干涉散斑无法在固定位置形成长时间干涉；添加胶态分散物质的屏幕，布朗运动的内部颗粒的散射同样抑制了散斑的形成；

2）改进激光传输相位：传输光路中加入移动或旋转的相位随机散射屏、具有特殊编码结构的相位散射屏、微扫描透镜、衍射器件、可变型反射镜、旋转匀质通光管、胶态散射体、高频振动光纤、多模光纤等，调整激光光束中基元光波的相位分布，从而改变散斑的空间分布，形成光能分别均匀的图像，实现激光显示中散斑的消除；

3）改进系统光源：使用多个独立光源（多波长）、随机激光、D型腔激光器、飞秒激光光源、白光激光器等方法减弱了激光的时间相干性，从而可在激光显示领域抑制散斑的形成。

这些方法中添加了很多额外装置增加了不必要的成本，且部分光源受制作工艺成熟度限制，均难以在激光显示领域实现大规模产业化应用。

研究人员在研究光反馈半导体激光器的非线性动态特性过程中，发现混沌状态可以一定程度的影响激光的时间相干性。（Appl. Opt., 48(5), 969–973, 2009）文章中使用光反馈结构使激光器产生混沌，仅降低了激光的时间相干性，但是未对空间相干性进行处理；（Optics Letters,38(19), 3858-3861,2013）设计了一种激光器，如图1所示，激光的形成需要谐振腔（激光器的必备组成），而文章中Front和Back镜子组成谐振腔，在与增益（gain）的相互作用下最终形成激光，中间的装置只是在产生退相干激光时的一些条件，通过改变光阑大小而使激光模式发生变化，最终降低了产生的激光的空间相干性，结构看似一样，实则不同。这些都是基于红外波段、单横模、低功率（几毫瓦）半导体激光器在长腔反馈状态开展的研究，并不适合产品的集成设计，集成结构的短腔性能并不相同，且激光显示中所用激光器都是大功率（百毫瓦）、多横模、可见光波段的半导体激光器。而且光反馈仅仅降低了激光的时间相干性，若能在空间相干性上也有进一步突破，并实现集成化的设计，则可以真正应用在激光显示领域。

因此，有必要发明一种同时降低激光时间相干性和空间相干性的用于激光显示的光源。

发明内容

本发明为了解决用于激光显示的光源同时降低激光时间相干性和空间相干性的问题，提供了一种基于混沌激光的散斑抑制方法及装置。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种基于混沌激光的散斑抑制装置，包括激光器，所述激光器发出激光一侧依次设置有会聚透镜、光阑、准直透镜和透返镜，所述会聚透镜与激光器之间的距离以及会聚透镜与光阑之间的距离均为会聚透镜的焦距；所述光阑与准直透镜之间的距离为准直透镜的焦距，所有器件均保持同轴放置。