[發(fā)明專利]一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910006803.0
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109557680A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樂孜純;董文
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G02B27/48
• 分類號: G02B27/48;G02B27/42;G02B5/18;G03B15/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)包括沿著光路依次布置的激光器、準直透鏡、衍射光學器件、聚焦透鏡、多模光波導、成像透鏡、投影屏幕和數(shù)字相機，所述激光器、準直透鏡、衍射光學器件、聚焦透鏡、多模光波導、成像透鏡位于同一光軸上；

所述衍射光學器件將入射激光束分解為不同衍射級的衍射光束輸出，所述不同衍射級的衍射光束被所述聚焦透鏡聚焦并輸入到所述多模光波導中，所述多模光波導輸出的光脈沖間隔大于所述激光器的時間相干長度，并通過成像透鏡投影到投影屏幕上。

2.如權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字相機由入射光闌、相機透鏡和圖像傳感器，所述激光器射出的激光光束通過所述準直透鏡進行擴束、整形和校準，正入射到所述衍射光學器件上，所述投影屏幕記錄激光投影成像并可直接進行目視觀察，所述數(shù)字相機記錄投影屏幕上的激光投影成像并利用圖像傳感器進行數(shù)據(jù)處理。

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述衍射光學器件帶有一維或二維浮雕結(jié)構(gòu)，所述浮雕結(jié)構(gòu)使用基于二元編碼掩模制作，稱為二元衍射光學結(jié)構(gòu)。

4.如權(quán)利要求3所述的一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述二元編碼是偽隨機序列編碼、巴克碼或Hadamard矩陣。

5.如權(quán)利要求3所述的一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述二維二元衍射光學結(jié)構(gòu)是設(shè)定的二維二元編碼結(jié)構(gòu)或者由兩個一維二元編碼結(jié)構(gòu)以設(shè)定角度交疊構(gòu)成。

6.如權(quán)利要求3所述的一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述衍射光學器件由透明的玻璃或塑料材料鍍金屬制成，所述透明的玻璃或塑料材料是指對包括紅、綠、藍光在內(nèi)的可見光波段透明的材料；所述金屬材料的作用是遮擋光線，所述透光和遮光部分共同構(gòu)成二元編碼。

7.如權(quán)利要求1或2所述的一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述多模光波導是多模光纖或多模矩形光波導，所述多模是指波導中存在多個光學傳導模式。所述衍射光束的時延差必須大于激光器的時間相干長度，須滿足下列不等式：

δT＞2πλ²/(c·δλ) (1)

公式(1)中δT表示衍射光束從多模光波導輸出時的時延差，λ代表激光器的波長，δλ代表激光器的光譜寬度，c代表真空中的光速。

所述多模光波導中傳導模式的最大時延差δT_max可由下面的公式(2)計算得出：

公式(2)中δT_max表示多模光波導中傳導模式的最大時延差，l代表多模光波導的長度，n₁和n₂分別代表多模光波導芯層和包層的折射率，Δ代表多模光波導芯層和包層的相對折射率差。

8.如權(quán)利要求1或2所述的一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述多模光波導是多模光纖束，或者芯層被結(jié)構(gòu)化設(shè)計的多模光波導。

9.如權(quán)利要求1或2所述的一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述準直透鏡的前焦點與所述激光器的焦斑重合，以保證所述準直透鏡輸出平行光并照射在所述衍射光學器件上。

10.如權(quán)利要求3所述的一種結(jié)合多模光波導和衍射光學器件的靜態(tài)激光散斑抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述二元編碼的最小編碼寬度用T₀表示，所述二元編碼的編碼位數(shù)用N表示，λ代表激光器的波長，所述衍射光學器件到所述聚焦透鏡的距離為L₁，所述成像透鏡到所述投影屏幕的距離為L₂，所述投影屏幕到所述數(shù)字相機的入射光闌沿光軸方向的距離為L₃，所述數(shù)字相機入射光闌的口徑用D₀表示，并滿足下列不等式：

L₃＞D₀·T₀·N·L₂/(2L₁·λ) (3)。