[發明專利]一種結合多模光波導和衍射光學器件的靜態激光散斑抑制方法

有效

• 申請號: 201910006809.8
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109656029B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 樂孜純;董文
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G02B27/48
• 分類號: G02B27/48
• 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

一種結合多模光波導和衍射光學器件的靜態激光散斑抑制方法，包括以下步驟：步驟1：將激光束準直后輸入衍射光學器件，衍射光學器件將入射的準直激光束輸出為具有不同衍射級的衍射光束；步驟2：不同衍射級的衍射光束被透鏡聚焦，聚焦光束輸入多模光波導中，所述多模光波導調制不同衍射光束的傳輸時延，使所有衍射級的衍射光束以時延差δT從多模光波導輸出；步驟3：以不同時延輸出的衍射光束被成像透鏡收集，并成像在投影屏幕上，所述投影屏幕具有粗糙表面，所述投影屏幕上的圖像由數字相機接受并處理，實現靜態激光散斑抑制。本發明可靠性高、不需要電能供應、響應時間快、無機械運行機構、系統簡單、尺寸小、成本低廉。

技術領域

本發明屬于激光顯示投影領域，尤其涉及一種結合多模光波導和衍射光學器件的全靜態空間/時間混合激光散斑抑制方法。

背景技術

激光投影顯示系統因其所具備的色彩豐富、畫面質量高、壽命長、可靠性高、功效高、能耗低等優點，受到越來越廣泛的關注和歡迎。然而由于激光是高相干光，不可避免地會產生一種稱為激光散斑的畫面噪聲，激光散斑由信號的隨機相干疊加形成，嚴重影響圖像的質量。在激光投影顯示領域，散斑會使投影顯示的畫面質量下降，導致觀看者產生疲倦和頭暈眼花等癥狀，嚴重影響激光投影儀使用者的體驗，是制約激光投影顯示系統和儀器發展的核心因素。已有技術中對激光散斑的抑制，主要采用降低偏振相干、降低時間相干和降低空間相干等技術方法，其中以對隨機激光散斑模式進行時間平均的運動衍射光學器件的技術方法最為常見。運動衍射光學器件的方法屬于動態激光散斑抑制方法，雖然能夠降低激光散斑，但其需要機械運行機構、電學控制系統，所以可靠性差、能耗高、系統復雜、結構龐大、成本高。因此，亟須研究靜態(即無需電能供應、無運動部件)的散斑抑制方法和系統。

迄今為止，靜態散斑抑制技術主要有基于電光、磁光、聲光等調制技術(A.L.Andreev，N.V.Zalyapin，T.B.Andreeva，I.N.Kompanets，Electrooptic despecklerbased on helix-free ferroelectric liquid crystal，Quantum Electronics，2017，47(11):1064-1068)和基于多模光纖(J.Manni，J.Goodman，Versatile method forachieving 1％speckle contrast in large-venue laser projection displays usinga stationary multimode optical fiber，Optics Express，2012，20(10):11288-11315)兩種技術方案。前一種技術方案目前有理論和初步實驗報道，因響應速度太慢，短期內無法實際應用，同時該技術方案還是需要電能供應的。后一種方案只有理論分析，尚未提出具體技術方案和實現系統，且散斑抑制效果也不理想。

發明內容

為了克服已有技術散斑抑制效果不夠好、可靠性差、系統復雜、響應時間慢、需要電能供應、尺寸龐大、成本高等缺陷，本發明提供一種可靠性高、不需要電能供應、響應時間快、無機械運行機構、系統簡單、尺寸小、成本低廉的結合多模光波導和衍射光學器件的靜態激光散斑抑制方法，采用衍射光學器件形成不同角度的衍射光束，采用多模光波導對不同的衍射光束進行時延調制，達到同時降低空間和時間相干性的目的。本發明的技術方法無需電能供應和機械運行機構，能實現完全靜態的激光散斑抑制。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種結合多模光波導和衍射光學器件的靜態激光散斑抑制方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：將激光束準直后輸入衍射光學器件，所述衍射光學器件制作在透明的玻璃或塑料材料上，具有一維或者二維二元衍射光學結構，所述衍射光學器件將入射的準直激光束輸出為具有不同衍射級的衍射光束；

步驟2：不同衍射級的衍射光束被透鏡聚焦，聚焦光束輸入多模光波導中，所述多模光波導調制不同衍射光束的傳輸時延，使所有衍射級的衍射光束以時延差δT從多模光波導輸出；