專利名稱：一種消激光散斑光學(xué)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及一種用以消除激光散斑的光學(xué)結(jié)構(gòu)。 #狄^
激光由于具有高的相干性而在激光顯示中產(chǎn)生嚴(yán)重的激光散斑效應(yīng)，這使 激光顯示的圖象質(zhì)量嚴(yán)重下降。P爭(zhēng)低激光的相干性是消除激光散斑效應(yīng)的一種
有效方法。人們已提出多種方法來降低激光的相干性。如圖l(a)所示的采用轉(zhuǎn) 盤旋轉(zhuǎn)光纖來消 斑(李霞等，激光顯示中散斑對(duì)比度的降低，《液晶與顯 示》，2008: 153-156 )。其中101為激光，102為光纖，103為轉(zhuǎn)盤，104為光 學(xué)引擎，105為圖象處理系統(tǒng)，106為CCD相機(jī)，107為屏幕。該結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)盤 旋轉(zhuǎn)體積大，速度慢，且對(duì)光纖的耐用性要求高，長(zhǎng)期應(yīng)用較不現(xiàn)實(shí)。美國(guó)專 利US5719374釆用偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)改變?nèi)肷涔獾娜肷浣莵硐鸕Ht斑效應(yīng)，如圖1 (b)所 示。其中鏡面108固定，鏡面109可以在一定角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使入射角6 1發(fā) 生改變，從而減弱屏幕上的散斑效應(yīng)。該專利通過旋轉(zhuǎn)鏡面改變?nèi)肷涔夥较颍?其旋轉(zhuǎn)裝置體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)速度慢，實(shí)際應(yīng)用性亦不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述不足，本發(fā)明提出一種種簡(jiǎn)易、實(shí)用的消除激光散斑的光學(xué)結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的第一種消激光散斑光學(xué)結(jié)構(gòu)，至少包括PZT調(diào)制元件、微透鏡及 多模光纖，所述的微透鏡連接設(shè)置于所述PZT調(diào)制元件上，通過電壓調(diào)制信號(hào) 控制PZT調(diào)制元件，并通過PZT調(diào)制元件的移動(dòng)來快速移動(dòng)^:透鏡。
本發(fā)明的第二種消激光散斑光學(xué)結(jié)構(gòu)，至少包括PZT調(diào)制元件、微透鏡及 多模光纖，所述的微透鏡與多模光纖結(jié)合為一體，所述的PZT調(diào)制元件設(shè)置于所述的多模光纖上，通過電壓調(diào)制信號(hào)控制PZT調(diào)制元件，并通過PZT調(diào)制元 件的移動(dòng)來快速移動(dòng)多模光纖。
進(jìn)一步的，所述的PZT調(diào)制元件可帶動(dòng)所述的微透鏡或多模光纖作任意方 向的快速移動(dòng)，移動(dòng)幅度維持在^f敖米量級(jí)。
進(jìn)一步的，所述的微透鏡的尺寸為幾十微米量級(jí)，且其焦距也為數(shù)十微米 量級(jí)。
進(jìn)一步的，所述的光學(xué)結(jié)構(gòu)前的入射光為聚焦或準(zhǔn)直方式，其在所述微透 鏡處的光斑尺寸■所述^f鼓透鏡尺寸。
進(jìn)一步的，所述的微透鏡與多模光纖端面通過放電燒結(jié)或其它方式粘結(jié)而 結(jié)合為一體?；蛘?，將多模光纖端面直接處理為微透鏡的形狀而形成的光纖微 透鏡來代替微透鏡與多模光纖結(jié)合的方式。
所述的多模光纖可以為光波導(dǎo)管。
本發(fā)明的方案是采用調(diào)制PZT來改變激光的入射角，由于PZT移動(dòng)在|i m量 級(jí)，體積小，調(diào)制速度快，將更有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。


圖l(a)是公知技術(shù)的一種實(shí)施方式的原理示意圖； 圖l(b)是公知技術(shù)的另一種實(shí)施方式的原理示意圖； 圖2(a)是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施方式示意圖； 圖2(b)是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施方式示意圖； 圖2(c)是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施方式示意圖； 圖3是本發(fā)明的微透鏡與多模光纖結(jié)合示意圖； 圖4(a)是本發(fā)明第二種結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施方式示意圖； 圖4(b)是本發(fā)明第二種結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施方式示意圖；圖5是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第四實(shí)施方式示意圖；圖6(a)是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第五實(shí)施方式示意圖；圖6(b)是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第六實(shí)施方式示意圖；圖6(c)是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第七實(shí)施方式示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合

和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一 步說明。
本發(fā)明的光學(xué)結(jié)構(gòu)包括PZT調(diào)制元件、微透鏡及多模光纖。采用電壓調(diào)制信號(hào)控制PZT調(diào)制元件，通過PZT調(diào)制元件的快速變化來移動(dòng)微透鏡，使經(jīng)過微透鏡后進(jìn)入多模光纖的光的入射角快速發(fā)生變化，或者通過PZT調(diào)制元件的快速變化來移動(dòng)多模光纖，從而使光進(jìn)入光纖時(shí)發(fā)生偏振及相位的無序，降低光源的相干性，達(dá)到減少或消除激光散斑的目的。
如圖2(a)所示的是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施方式示意圖。其中，201為激光器，202為微透鏡，203為PZT調(diào)制元件(壓電陶瓷)，204為多模光纖。其中，微透鏡202為幾十微米量級(jí)，形狀可為半圓、圓、半圓柱或圓柱型。由于微透鏡202對(duì)微米量級(jí)移動(dòng)敏感，可通過電壓信號(hào)快速調(diào)制PZT調(diào)制元件203，使微透鏡202在數(shù)微米量級(jí)范圍內(nèi)以KHz的頻率高速移動(dòng)，從而快速改變進(jìn)入多模光纖204激光的相對(duì)入射角和位置。這樣經(jīng)多模光纖204傳輸?shù)募す猓淦衩婕拔幌鄬o序化，降低了激光的相干性，從而消去或減少激光散斑。
圖2(b)所示的是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施方式示意圖。其中，201為激光器，202為微透鏡，203為PZT調(diào)制元件(壓電陶瓷)，204為多模光纖，其采用透鏡聚焦205聚焦方式將激光點(diǎn)成像在微透鏡202前。
圖2(c)所示的是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施方式示意圖。其中，201為激光器，202為微透鏡，203為PZT調(diào)制元件(壓電陶瓷)，204為多模光纖，采用準(zhǔn)直透鏡系統(tǒng)206將激光準(zhǔn)直到微透鏡202前，準(zhǔn)直直徑可為幾十ju m量級(jí)。 如圖3所示，其中301為與光纖熔合的微透鏡，302為PZT調(diào)制元件(壓電
陶瓷)，303為多模光纖。本發(fā)明的微透鏡301可與多^t光纖303端面通it^電
燒結(jié)或其它方式粘結(jié)為一體，此時(shí)可同時(shí)移動(dòng)微透鏡301與多模光纖303，來改
變激光的入射角和相對(duì)位置，
本發(fā)明亦可將光纖端面直接處理成凸?fàn)罨虬紶罱Y(jié)構(gòu)，分別如圖4(a)和圖4(b)
所示，其中401為多模光纖，402為PZT調(diào)制元件(壓電陶瓷)，403為凹狀端
面，404為凸?fàn)疃嗣?。其通過調(diào)制PZT調(diào)制元件402 (壓電陶瓷)來移動(dòng)多模光
纖401。
圖5所示的是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第四實(shí)施方式示意圖，其原理與圖2(a)、 圖2(b)、圖2(c)類似，^f旦采用光波導(dǎo)管來傳輸激光。其中501為入射激光，502 為微透鏡，503為PZT調(diào)制元件，504為光波導(dǎo)管，505為聚焦透鏡。光波導(dǎo)管 504可為實(shí)芯或空芯結(jié)構(gòu)，或在表面鍍金屬反射膜。入射光在光波導(dǎo)管504內(nèi)表 面發(fā)生全內(nèi)反射，采用這種結(jié)構(gòu)可獲得更大接受角。
本發(fā)明微透鏡的調(diào)節(jié)可通過PZT調(diào)制元件帶動(dòng)孩i透鏡沿透鏡光軸方向前后 移動(dòng)或沿垂直透鏡光軸方向快速移動(dòng)，其結(jié)構(gòu)分別如圖6 (a)和6 (b)所示。圖6 (a) 是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第五實(shí)施方式示意圖，其中604為PZT調(diào)制元件，激光 束601經(jīng)透鏡602聚焦，并通過調(diào)制PZT調(diào)制元件604沿微透鏡光軸方向來改 變微透鏡603在光路中的位置，從而快速改變?nèi)肷涔馐M(jìn)入多模光纖605時(shí)的 發(fā)散角大小。在多模光纖605的可接受角范圍內(nèi)，進(jìn)入光纖光的狀態(tài)將不一致， 經(jīng)過多模光纖605傳播后，其狀態(tài)(如偏振、相位)將進(jìn)一步混亂，從而使輸出 光的相干性大為降#<。
圖6(b)是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第六實(shí)施方式示意圖。其中604為PZT調(diào)元件，激光束601經(jīng)透鏡602聚焦，并通過調(diào)制PZT調(diào)制元件604沿垂直透鏡光軸方向來改變微透鏡603在光路中的位置，從而快速改變?nèi)肷涔馐M(jìn)入多模光纖605時(shí)的發(fā)散角大小。通過改變準(zhǔn)直光或近似準(zhǔn)直光601與微透鏡602的軸線距離，使入射光斑在多模光纖605端面的位置在光纖的可接受角范圍內(nèi)快速變化，從而使進(jìn)入光纖的入射角發(fā)生快速變化。
圖6(c)是本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的第七實(shí)施方式示意圖。其采用兩個(gè)微柱面透鏡兩維準(zhǔn)直、兩維掃描方式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。其中606A、 606B為兩個(gè)微柱面透鏡，其對(duì)光束的準(zhǔn)直方向互相垂直。激光束601經(jīng)透鏡602聚焦，此時(shí)PZT調(diào)制元件604既可左右平移也可上下平移，在多模光纖605的可接受角范圍內(nèi)，改變?nèi)肷涔獾娜肷浣嵌然蛳辔弧?br> 盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種消激光散斑光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于至少包括PZT調(diào)制元件、微透鏡及多模光纖，所述的微透鏡連接設(shè)置于所述PZT調(diào)制元件上，通過電壓調(diào)制信號(hào)控制PZT調(diào)制元件，并通過PZT調(diào)制元件的移動(dòng)來快速移動(dòng)微透鏡。
2. —種消激光散斑光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于至少包括PZT調(diào)制元件、微透鏡及 多模光纖，所述的微透鏡與多模光纖結(jié)合為一體，所述的PZT調(diào)制元件設(shè)置 于所述的多模光纖上，通過電壓調(diào)制信號(hào)控制PZT調(diào)制元件，并通過PZT調(diào) 制元件的移動(dòng)來快速移動(dòng)多模光纖。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的PZT調(diào)制元件可 帶動(dòng)所述的微透鏡或多模光纖作任意方向的快速移動(dòng)，移動(dòng)幅度維持在微米 量級(jí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的微透鏡的尺寸為 幾十微米量級(jí)，且其焦距也為數(shù)十微米量級(jí)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的光學(xué)結(jié)構(gòu)前的入 射光為聚焦或準(zhǔn)直方式，其在所述微透鏡處的光斑尺寸■所述^t透鏡尺寸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的微透鏡與多模光纖端 面通過放電燒結(jié)或其它方式粘結(jié)而結(jié)合為一體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于將多模光纖端面直接處理為 微透鏡的形狀而形成的光纖微透鏡來代替微透鏡與多模光纖結(jié)合的方式。
8. 根據(jù)l、 2、 3、 6、 7任一權(quán)利要求所述的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的多 模光纖可以為光波導(dǎo)管。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及一種用以消除激光散斑的光學(xué)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的光學(xué)結(jié)構(gòu)包括PZT調(diào)制元件、微透鏡及多模光纖。采用電壓調(diào)制信號(hào)控制PZT調(diào)制元件，通過PZT調(diào)制元件的快速變化來移動(dòng)微透鏡，使經(jīng)過微透鏡后進(jìn)入多模光纖的光的入射角快速發(fā)生變化，或者通過PZT調(diào)制元件的快速變化來移動(dòng)多模光纖，從而使光進(jìn)入光纖時(shí)發(fā)生偏振及相位的無序，降低光源的相干性，達(dá)到減少或消除激光散斑的目的。本發(fā)明體積小，調(diào)制速度快，將更有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G02B26/00GK101464557SQ20091011089
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者凌吉武, 礪 吳, 陳燕平, 馬英俊 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司