[發明專利]混沌電路調制激光器消除激光顯示中散斑的方法及裝置

有效

• 申請號: 201910073849.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109638641B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 李月仙;韓國華;姚愛英;李小莉;趙彤
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明公開了一種混沌電路調制激光器消除激光顯示中散斑的方法及裝置，具體為：混沌電路產生寬帶混沌電信號后，經過寬帶放大器，輸入偏置器，激光器驅動電路的驅動電壓也輸入偏置器與經過寬帶放大的混沌電信號混合，為多個激光顯示用激光器供電驅動激光器工作，同時也輸出混沌調制信號，各信號并聯調制激光器，且經過大于0.3ns或大于6cm延遲的線路，使各激光器輸出混沌激光，同時使輸出信號在到達屏幕端時無相干性，即得無散斑光束輸出，各激光器輸出的光經過會聚透鏡會聚，經過準直透鏡準直后，平行注入MEMS鏡片，通過相應的掃描電路調節以實現激光顯示系統在幕布成像。本發明保證了激光器的全功率輸出，提高了能量利用率，系統簡單可靠。

技術領域

本發明涉及混沌電路的激光調制應用領域，具體為一種混沌電路調制激光器消除激光顯示中散斑的方法及裝置。

背景技術

激光顯示技術憑借其色域空間大、色飽和度高、電光轉換效率高、光源壽命長等優勢，成為繼CRT、等離子、LCD/LED顯示技術之后，最具潛力的新一代顯示技術。然而，由于激光的時、空間相干性極高，使得激光投影成像時存在復合散斑，造成投影圖像的分辨率和對比度嚴重下降。該問題一直是阻礙激光顯示技術發展的關鍵問題。

為了解決該問題，大多研究者在光路中添加不同降低激光相干性的裝置，從空間域降低了激光的相干性，主要添加裝置包括：移動或旋轉的相位隨機散射屏、具有特殊編碼結構的相位散射屏、微掃描透鏡、衍射器件、可變型反射鏡、旋轉勻質通光管、膠態散射體、高頻振動光纖、多模光纖等，這些裝置均可調整激光光束中基元光波的相位分布，從而改變散斑的空間分布，形成能量分布均勻的圖像，實現激光顯示中散斑的消除。

另外還有一些研究針對顯示屏和光源做出了改進，從時間域降低了激光的相干性。振動的屏幕或添加膠態分散物質的屏幕可使干涉散斑無法在固定位置形成長時間干涉，多波長光源、隨機激光器、白光激光器等也可一定程度的降低激光的相干性，從而抑制散斑的形成。

研究人員在研究光反饋半導體激光器的非線性動態特性過程中，發現混沌狀態可以一定程度的影響激光的時間相干性（IEEE J. Quantum Electron., 28(6), 1459–1469,1992；Appl. Opt., 48(5), 969–973, 2009）。這些都是基于紅外波段、單橫模、低功率（幾毫瓦）半導體激光器在長腔反饋狀態開展的研究，并不適合產品的集成設計，集成結構的短腔性能并不相同，且激光顯示中所用激光器都是大功率（百毫瓦）、多橫模、可見光波段的半導體激光器。

（Proc. SPIE 8550, Optical Systems Design 2012, 85501I, 2012）文章中雖已指出使用調制信號改善激光的相干特性，但使用的是單頻調制信號去抑制光反饋對激光器產生的混沌特征，且用大幅度單頻信號調制，其結果必然對激光輸出亮度造成明暗相間的演化，不利于激光顯示的效果。

因此有研究者提出使用光反饋或光注入等方法，使激光顯示系統中的激光器產生混沌激光，從而降低其相干性，但該方法需要分出部分光提供混沌激光的產生，降低了激光顯示系統的輸出效率。使用混沌電信號調制激光器產生混沌激光已有提出，但均在混沌激光產生用于測距、隨機數產生領域，對激光顯示的散斑抑制領域并未涉及。為了更有效利用激光器，使其輸出達到最大，因此對現有技術需要提出改進，提出一種新型的調制激光器的方法來實現激光顯示系統的散班抑制。

發明內容

本發明為了解決現有技術中由于散斑的存在，激光器利用率不高，輸出達不到最大的問題，提供了一種混沌電路調制激光器消除激光顯示中散斑的方法及裝置。