[發(fā)明專利]一種低散斑激光光源以及投影裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710386345.9
• 申請(qǐng)日: 2017-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN107085314A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建平;任霄鈺;沈文江;周鵬;李德堯;張立群;張書明;楊輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): G02B27/48
• 分類號(hào): G02B27/48;G03B21/20
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰,黃進(jìn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低散斑激光光源以及包含該低散斑激光光源的投影裝置。

背景技術(shù)

在投影光學(xué)系統(tǒng)中，由于激光的單色性好、色純度高、按三色合成原理，在色度圖上有最大的色三角形區(qū)域，因而它有其它光源所不可比擬的優(yōu)勢(shì)。但是，當(dāng)相干性極好的激光光源照射光學(xué)粗糙表面時(shí)(屏幕)，屏幕表面可以分為很多個(gè)表面單元，各單元反射的光會(huì)存在相位差，在空間相遇會(huì)發(fā)生干涉，形成具有無規(guī)則分布的顆粒狀結(jié)構(gòu)的散斑圖樣。散斑的存在會(huì)導(dǎo)致圖像信息內(nèi)容部分缺失，而且會(huì)降低圖像的分辨率，對(duì)于激光顯示來說，散斑對(duì)比度需要抑制到4％以下，人眼系統(tǒng)才無法分辨。因此，散斑是降低圖像質(zhì)量和分辨率的主要因素，也是制約投影機(jī)發(fā)展的因素之一。

現(xiàn)有的激光散斑抑制的方法主要有：

一、通過使屏幕移動(dòng)抑制散斑，采用將屏幕迅速前后運(yùn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的量足夠大就能對(duì)散斑進(jìn)行抑制。如果要將散斑抑制為原先的1/10，需要屏幕在一幀圖像的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)35cm，或者是在一幀時(shí)間內(nèi)將屏幕旋轉(zhuǎn)0.4°。該種方法在能耗、噪聲等方面依舊存在缺陷，而且使屏幕運(yùn)動(dòng)一定距離或轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，對(duì)于投影系統(tǒng)過于復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)。

二、利用單光纖或纖維束照明等來降低激光相干性從而減弱散斑。光纖擾動(dòng)會(huì)擾亂激光光束在光纖中的傳輸，降低光纖輸出光束的相干性，而且旋轉(zhuǎn)的光纖也會(huì)對(duì)激光光源的勻光有一定作用。該種方法在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，而且消散斑裝置會(huì)過大，嚴(yán)重影響系統(tǒng)體積，而且對(duì)激光光效損失很大，并且光纖的本身價(jià)格昂貴。

三、用旋轉(zhuǎn)散射片進(jìn)行消散斑，常見的散射片為毛玻璃，光透過毛玻璃后會(huì)分割為多個(gè)子光束，各個(gè)子光束經(jīng)過運(yùn)動(dòng)的散射片后的相位是隨機(jī)的，不具備相關(guān)性，在眼睛的積分時(shí)間內(nèi)將會(huì)觀察到數(shù)個(gè)不相關(guān)的散斑圖案，從而獲得散斑抑制。毛玻璃的透射率比較低，目前常用衍射光學(xué)元件(DOE)代替毛玻璃。驅(qū)動(dòng)散射片運(yùn)動(dòng)需要電機(jī)，這也會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性和功耗，而且可能會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲。

現(xiàn)有的激光散斑抑制的方法都會(huì)使得光路系統(tǒng)復(fù)雜化，因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種低散斑激光光源，其可以發(fā)出低相干性的激光光源，可以有效地抑制激光散斑的對(duì)比度。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種低散斑激光光源，其中，所述低散斑激光光源包括封裝在殼體內(nèi)的多個(gè)半導(dǎo)體激光器，所述多個(gè)半導(dǎo)體激光器呈M行×N列的陣列排布；其中，M 和N均為整數(shù)，且M≥1，N≥2。

優(yōu)選地，每一行的N個(gè)半導(dǎo)體激光器是連為一體的bar條激光器管芯。

優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光器為脊形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器。

優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光器的脊形波導(dǎo)的寬度為1～100μm。

優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光器的脊形波導(dǎo)的寬度為1～50μm。

優(yōu)選地，每一行半導(dǎo)體激光器中，任意相鄰的兩個(gè)半導(dǎo)體激光器管芯的脊形波導(dǎo)之間的間距為8～500μm。

優(yōu)選地，每一行半導(dǎo)體激光器中，任意相鄰的兩個(gè)半導(dǎo)體激光器管芯的脊形波導(dǎo)之間的間距為20～500μm。

優(yōu)選地，M和N的取值范圍是：5≤M≤10，10≤N≤20。

優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光器為氮化鎵基激光器，其包括GaN襯底以及在GaN 襯底上依次外延生長的N型GaN電極接觸層、N型AlGaN光限制層、N型 AlInGaN波導(dǎo)層、發(fā)光有源區(qū)、P型AlInGaN波導(dǎo)層、P型AlGaN光限制層和 P型GaN電極接觸層。

本發(fā)明還提供了一種投影裝置，其包括光源、成像芯片、投影鏡頭和投影屏幕，其中，所述光源為上所述的低散斑激光光源。

本發(fā)明實(shí)施例提供的低散斑激光光源，其中封裝有多個(gè)在二維平面排列組合(M行×N列)的半導(dǎo)體激光器，多個(gè)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束在時(shí)間和空間上都是相互獨(dú)立的，其相干性被大大降低，由此該低散斑激光光源可以發(fā)出低相干性的激光。該低散斑激光光源用于作為投影裝置的光源，可以源頭上有效地抑制激光散斑的對(duì)比度，相比于現(xiàn)有技術(shù)其消除散斑的效果更佳并且避免了光路系統(tǒng)復(fù)雜化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的低散斑激光光源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例提供的低散斑激光光源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例提供的低散斑激光光源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；