專利名稱：光源模塊的制作方法
光源模塊
背景技術(shù)：
顯示器系統(tǒng)在顯示器表面顯示圖像或者圖像系列。具體講，每個圖 像常常由幾個子圖像構(gòu)成。例如， 一些系統(tǒng)產(chǎn)生紅，綠和藍(lán)子圖像，接 著組合起來形成單個全色圖像。
最近的設(shè)計使用了激光器來提供光。激光器通常允許形成相對亮的 圖像。這種激光器通常以相對高的空間相干性產(chǎn)生光。通常通過將光導(dǎo) 向散射部件來散射激光器產(chǎn)生的光。散射部件通常被形成為將光分散在 較大的區(qū)域上。散射部件通常具有幾個"散射中心"，從這些散射中心 散射入射光。這種設(shè)計通常使用幾個活動的部件。從而，這種設(shè)計會是 復(fù)雜和昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
這里提供 一 種用于顯示器系統(tǒng)的光源模塊。根據(jù) 一 個示例實施例， 該光源才莫塊包括多個相干光源，以及與相干光源光通信的衍射光柵，該 衍射光柵配置為提供反饋給相干光源，以產(chǎn)生在寬的頻譜上的多個光譜。


附圖示出本裝置和方法的各實施例，并且是本說明書的一部分。示 出的實施例僅僅是本裝置和方法的示例，而不是要限制本發(fā)明的范圍。 圖1是根據(jù)一個示例實施例的顯示器系統(tǒng)的示意圖。
圖2示出根據(jù)一個示例實施例的調(diào)制光的方法。 圖3是根據(jù) 一 個示例實施例的投影光源組件的示意圖。 圖4示出根據(jù)一個示例實施例的制造光源;漢塊的方法。 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記指的是相似但是不一定相同的特征 要素。
具體實施例方式
這里提供 一 種用于顯示器系統(tǒng)的光源模塊。根據(jù) 一 個示例實施例，
該光源模塊包括激光器陣列，諸如半導(dǎo)體激光器陣列。根據(jù)一個示例實 施例，使用與激光器陣列光通信的、啁啾或者有變化的衍射光柵，調(diào)整 激光器陣列的輸出。該啁啾光柵提供不同的反饋給每個單個激光器。通 過選擇提供給每個激光器的反饋，可以調(diào)整每個激光器來產(chǎn)生相對窄的 光譜，峰值位于期望的或經(jīng)過調(diào)整的波長?？梢赃x擇陣列中每個激光器 的輸出，使得每個相對窄的光譜可以被組合形成寬光譜的光。例如，可 以組合幾十個窄光譜來形成單束寬光譜光。從而，得到的激光器陣列的 組合輸出是具有短相干長度的寬光譜的光。
寬的光譜上相對短的相干長度，在提供明亮的輸出的同時，減少了 散斑。可以容易地在單個芯片或襯底上制造該激光器陣列，從而降低與 形成光源模塊相關(guān)的復(fù)雜性。
將首先討論一個示例顯示器系統(tǒng)，隨后討論調(diào)制光的方法，示例的 光源模塊，以及制造光源模塊的方法。
在以下的描述中，為了說明的目的，闡述^L多特定的細(xì)節(jié)以便提供 本方法和裝置的透徹理解。然而，^艮明顯，對于本領(lǐng)域沖支術(shù)人員，可以 不用這些特定細(xì)節(jié)來實施本方法和裝置。說明書中提到"一個實施例，， 或者"實施例"表示，結(jié)合該實施例描述的特定的特征，結(jié)構(gòu)，或者特 性，包括在至少一個實施例中。本說明書不同位置出現(xiàn)短語"在一個實 施例中"不一定都指同一實施例。
顯示器系統(tǒng)
圖1是根據(jù)一個示例實施例的顯示器系統(tǒng)(100)的示意圖。圖1
的部件僅僅是示例性的，并且可以根據(jù)最好地適用于特定的應(yīng)用而修改
或變化。如圖1所示，圖像數(shù)據(jù)被輸入到圖像處理單元(110)。圖像 數(shù)據(jù)定義將由顯示器系統(tǒng)(100)顯示的圖像。
盡管一個圖像被示例和描述為由圖像處理單元(110)處理，本領(lǐng) 域技術(shù)人員將理解多個或系列圖像可以由圖像處理單元(110)處理。 圖像處理單元(110)可以執(zhí)行各種功能，包括控制光源模塊(120)的 發(fā)光和控制光調(diào)制器組件(130)。
光源模塊(120)包括與外部腔體結(jié)構(gòu)中的啁啾或者有變化的衍射 光柵光通信的激光器陣列。從而，該衍射光柵配置為提供反饋給這些激 光器。該反饋與激光器交互以調(diào)整射出激光器的光的光譜。該衍射光柵
同的選擇的反饋引起每個激光器不同的輸出。從而可以調(diào)整單個激光器 或者激光器的組來產(chǎn)生具有選擇的光譜的光。每個光譜與寬的光鐠相比
可以相對窄。例如，每個激光器可以具有小于約lnm的光譜寬度，而該 陣列可以具有大于約30nm的光譜寬度。通過適當(dāng)?shù)剡x擇每個激光器的 輸出來對應(yīng)于寬的光譜中選定的部分，光源模塊(120)能夠覆蓋寬的 光譜的多個單獨的光束?？梢越又M合這些單獨的光束來產(chǎn)生單束寬光 語的光，以足夠的光譜寬度來減少散斑。
來自光源模塊(120)的光接著被導(dǎo)向至光調(diào)制器組件(130)。例 如，根據(jù)一個示例實施例，光源模塊(120 )的輸出通過積光裝置 (integrating device ) (125)。該積光裝置(125)空間地均勻化光，并 將光導(dǎo)至光調(diào)制器組件(130)。入射到光調(diào)制器組件(130)上的光可 以由光調(diào)制器組件(130)在其相位、強(qiáng)度、極化或者方向上調(diào)制，以 形成基本完整的圖像或者子圖像。光調(diào)制器組件(130)調(diào)制的光接著 被導(dǎo)至顯示器光學(xué)系統(tǒng)(140)。
顯示器光學(xué)系統(tǒng)(140)可以包括配置為顯示或投影圖像的任何裝 置。例如，顯示器光學(xué)系統(tǒng)(140)可以是，但不限于，配置為將圖像 投影和聚焦到顯示器表面的透鏡。該顯示器表面可以是，但不限于，屏 幕，諸如背投型電視的電視機(jī)、墻壁、液晶顯示器(LCD)或者計算機(jī) 監(jiān)視器?，F(xiàn)在將討論在光調(diào)制器組件中調(diào)制光的示例方法。
調(diào)制光的方法
圖2的流程圖示出調(diào)制光的方法。該方法以生成多個單獨的光束開 始(步驟200)。光可以是任何類型的相干光，包括激光。具體講，根 據(jù)一個示例實施例，光由半導(dǎo)體激光器陣列產(chǎn)生。如下文將更詳細(xì)討論 的，激光器光源可以配置為初始產(chǎn)生窄的光i普。
接著調(diào)制對應(yīng)于所生成的所述多個單獨的光束的、每個激光器或者 選擇的光源組的輸出(步驟210)。例如，根據(jù)一個示例實施例，每個 激光器的輸出入射到衍射光柵上。每個激光器的最終光譜由幾個因素確 定。為了便于查找，沒有經(jīng)過調(diào)整的每個激光器的輸出將被稱為具有初 始的光譜或者波長范圍，而射出光源模塊的每個激光器的輸出將被稱為 最終光語。在半導(dǎo)體激光器的情況下，最終的波長可以通過初始光譜、
激光器的Fabry-Perot模以及衍射光柵提供的反饋的交互作用確定。如果 每個激光器都是相似的，就會產(chǎn)生具有相似的初始光譜的光，那么最終 光譜由衍射光柵提供的反饋確定。下面將更詳細(xì)討論每個激光器的特定 操作和調(diào)整。
因此，根據(jù)一個示例實施例，與每個激光器關(guān)聯(lián)的衍射光柵被選擇 為產(chǎn)生具有在特定的波長的峰值的選擇的光譜?？梢詫⒕哂胁煌卣鞯?衍射光柵與不同的激光器或者激光器組關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生多個光譜。接著組 合這些光譜來形成寬光語的光(步驟220)。例如，根據(jù)一個示例實施 例，可以使用積光裝置，諸如積光棒(integrating rod)或者積光隧道 (integrating tunnel)來組合光。積光裝置空間地均勻化并組合激光。組 合的激光具有相對短的相干長度，如下文將更詳細(xì)討論的。
接著將組合的光導(dǎo)至光調(diào)制器組件(步驟230),諸如一個或多個 光調(diào)制器面板。接著調(diào)制該光(步驟240)以形成完整圖像或者子圖像。 接著沿著投影通道導(dǎo)向經(jīng)過調(diào)制的光(步驟250),以在顯示器表面上 顯示圖像或子圖像。因此，本方法提供了幾個單獨的光譜的光束的同時 生成，這些單獨的光諳的光束接著被組合來形成單束寬光譜的光。
光源模塊
圖3是根據(jù)一個示例實施例的光源模塊(300 )的示意圖。光源模 塊(300 )包括單獨的激光器(320 )的陣列(310 ),以及衍射光柵(330 )。 如下文將更詳細(xì)討論的，衍射光柵(330 )調(diào)整陣列(310)的輸出，以 便產(chǎn)生具有相對于這些單獨的激光器(320 )的初始光鐠短的相干長度 的寬光譜的光。為了便于查看，對于每個期望的窄光譜將討論單個激光 器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以使用任意數(shù)量的激光器來產(chǎn)生任意 數(shù)量的光i普-例如，可能期望使用 一組激光器來產(chǎn)生選擇的光譜。
激光器(320 )可以是任意類型，諸如半導(dǎo)體激光器。合適的半導(dǎo) 體激光器類型不限制地包括VCSEL和/或邊沿發(fā)射激光器。為了便于查 看，將討論邊沿發(fā)射激光器的陣列。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，也可以 使用其它類型的激光器。
每個邊沿發(fā)射激光器(320 )包括界定在其中的光腔。該光腔功能 是Fabry-Perot諧振腔。每個腔為大致矩形的腔體，在端部具有高度拋光 的表面。例如，每個激光器(320)可以包括形成在每個端部上的裂開
的刻面作為鏡子。這些刻面將光子反射回半導(dǎo)體的有源層，在那里它們 與受激的電子交互作用。
每個邊沿發(fā)射激光器(320 )還包括有源部分和無源部分，位于上 述的兩個端部或刻面中的每個之間。有源或增益區(qū)激發(fā)電子。這些受激 的電子與光子在諧振腔中交互作用。受激電子和光子之間的交互作用使 得激光器(320)發(fā)出激光，或者通過受激發(fā)射產(chǎn)生光。
腔4皮設(shè)計為在對應(yīng)于受激發(fā)射的能量的頻率處諧振。每個激光器產(chǎn) 生的光具有覆蓋特定光譜的增益帶寬。例如，激光器(320)的增益帶 寬可以為大約100nm。才艮據(jù)一個示例實施例，裂開的刻面具有大約30 %的反射率，這允許一些光漏出。
漏出的光穿過陣列(310)和衍射光柵(330 )之間限定的空間。相 比于每個激光器(320 )中形成的內(nèi)部或者諧振腔，該空間一般可以稱 為外部腔體。從而，根據(jù)本示例實施例的光源模塊為外部腔體反饋型激 光模塊。
在光穿過外部腔體之后，其接著入射到衍射光柵(330 )上。當(dāng)光 入射到書f射光柵(330 )上時，發(fā)生衍射和相互干涉效應(yīng)。結(jié)果， 一部 分的光被反射，而透射的光至少部分依賴于衍射光柵的特性。至少一部 分被反射的光被導(dǎo)回激光器(320)。
反射回激光器(320 )的光調(diào)節(jié)或"調(diào)整"該激光器的輸出。具體 來說，根據(jù)一個示例實施例，再次進(jìn)入激光器的光增強(qiáng)諧振腔中相同頻 段的光。結(jié)果，在諧振腔中優(yōu)先產(chǎn)生該頻段內(nèi)的光，并通過裂開的端部 放出。結(jié)果是發(fā)出選定帶寬的相對窄光語的光。
根據(jù)所闡述的示例實施例，與陣列的頂部關(guān)聯(lián)的衍射光柵產(chǎn)生窄的 光譜，該光譜具有在激光器(320)的可調(diào)區(qū)的較低波長值附近的峰值。 相鄰的激光器具有的衍射光柵調(diào)整為，產(chǎn)生具有在稍長波長處的峰值的 窄光譜。接著下一個激光器關(guān)聯(lián)的衍射光柵同樣也產(chǎn)生具有稍大值的峰 值，以此類推。盡管描述的衍射光柵配置為形成具有在漸增的波長處的 峰值的光語，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，任何光柵的配置都有可能產(chǎn)生 幾個較d 、的光譜來形成寬光譜的光的 一部分。
在任何情況下，通過適當(dāng)?shù)剡x擇衍射光柵的特性，每個激光器(320 ) 或者選擇的一組激光器能夠產(chǎn)生，具有沿這些激光器的可調(diào)帶寬的期望 的光譜的光。衍射光柵可以是任何類型，諸如表面浮雕衍射光柵，布拉
格體衍射光柵，或者任何其它適當(dāng)類型的衍射光柵。此外，衍射光柵可 以是關(guān)于其長度連續(xù)可變或者逐步可變的。在任何情況下，被導(dǎo)回激光 器的光至少部分依賴于衍射光柵的特性。
隨著經(jīng)過調(diào)整的光或者具有期望的光譜的光再次入射到衍射光柵
上時， 一部分光將再次被反射回激光器(320 )，而一部分將被透射。 來自陣列(310)中每個激光器(320)的透射光接著被組合，以形成一 束寬光譜的光。如所介紹的，這些可以包括幾個相對窄的光語。例如， 可以由陣列產(chǎn)生幾十個相對窄的帶寬。此外，每個激光器基本同時地產(chǎn) 生期望的光譜。接著可以按需要組合光。例如，根據(jù)一個示例實施例， 使用積光器裝置，諸如積光棒或者積光隧道來組合光。
組合的光具有相對短的相干長度。相干長度定義為光源波長的平方 除以光源光的帶寬。由于組合的波長在寬的光語上分散，光源的帶寬實 際上是該寬的光譜的整個帶寬。從而，組合的光具有相對短的相干長度。 相對短的相干長度表明光源模塊(300 )提供的散斑減少。
可以在單個半導(dǎo)體芯片上制造該激光器陣列，因為半導(dǎo)體激光器的 增益帶寬大。半導(dǎo)體激光器實際的工作波長由半導(dǎo)體增益區(qū)中的光增益 以及提供給激光器的光反饋確定。通過將半導(dǎo)體芯片放置在外部腔體 中，并使用光柵或分布式反饋，可以使半導(dǎo)體激光器在非常寬的帶寬上 發(fā)出激光。從而如果采用其上帶有幾十個激光器的激光條(bar),并用 啁畔火光柵進(jìn)行反饋。可以使該單個激光條發(fā)出幾十個不同的波長。從而 該激光條將具有寬的光譜，在帶寬上類似于發(fā)光二極管，并且將減少散 斑。
制造光源模塊的方法
圖4示出制造光源才莫塊的示例方法。該方法以提供襯底開始(步驟 400)?？梢允褂萌魏魏线m的襯底，包括但不限于半導(dǎo)體材料，諸如硅， 砷化鎵，磷化銦，或者適合于制造光器件和/或集成電路的其它材料。
之后，在襯底上形成激光器陣列(步驟410)。例如，根據(jù)一個示 例方法，可以在同一襯底上形成整個半導(dǎo)體激光器陣列。每個激光器可 以-波形成為產(chǎn)生相似的光i普。例如，4艮據(jù)一個示例方法，陣列中所有的 激光器可以是具有相似的波長的邊沿發(fā)射激光器。由于所有的激光器可 以是相似的，這種配置可以提供相對簡單的制造工藝。根據(jù)其它示例方
法，可以制造其它類型或組合的激光器。
此后，提供啁啾或者有變化的衍射光柵(步驟420)。根據(jù)一個示 例實施例，提供衍射光柵包括制造表面浮雕衍射光柵，柵距在約100-約10000nm。此外，柵距可被形成為連續(xù)的變化或者逐步的變化。此外， 根據(jù)其它示例方法，提供啁嗽衍射光柵可以包括提供布拉格體衍射光 柵。提供有變化的衍射光柵可以包括提供單體式或一體式的衍射光柵， 和/或提供幾個衍射光柵并接著固定到 一起。
在任何情況下， 一旦提供有變化的衍射光柵，將該有變化的衍射光 柵耦合到激光器陣列(步驟430)。根據(jù)一個示例實施例，該衍射光柵 位于距離激光器陣列約0到約1000mm之間。此外，根據(jù)一個示例方法， 衍射光柵的面可以基本平行于激光器陣列的面或者保持在某個角度。
這里提供 一 種用于顯示器系統(tǒng)的光源才莫塊。根據(jù) 一 個示例實施例， 該光源模塊(300 )包括激光器陣列，諸如半導(dǎo)體激光器陣列。根據(jù)一 個示例實施例，使用與激光器陣列光傳遞的、啁啾或者有變化的衍射光 柵，調(diào)整激光器陣列的輸出。該啁啾光柵提供不同的反饋給每個單個激 光器。通過選擇提供給每個激光器的反饋，可以調(diào)整每個激光器來產(chǎn)生 相對窄的光譜，峰值位于期望的或經(jīng)過調(diào)整的波長?？梢赃x擇陣列中每 個激光器的輸出，使得每個相對窄的光語可以被組合形成寬光鐠的光。 例如，可以組合幾十個窄光語來形成單束寬光譜光。從而，得到的激光 器陣列的組合輸出是具有短相干長度的寬光譜的光。寬的光譜上相對短 的相干長度，在提供明亮的輸出的同時，減少了散斑。可以容易地在單 個芯片或襯底上形成該激光器陣列，從而降低與形成光源模塊相關(guān)的復(fù) 雜性。
前面的描述僅是為了闡明和描述本方法和裝置而做出的。并不意圖 是窮舉的或者將本發(fā)明限制到所揭示的任何具體形式。在上面的教導(dǎo)下 可以做出很多修改和變化。本發(fā)明的范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1. 一種用于顯示器系統(tǒng)(100)的光源模塊(120，300)，包括多個相干光源，以及與所述相干光源光通信的衍射光柵(330)，該衍射光柵(330)配置為提供反饋給所述相干光源，以產(chǎn)生在寬的頻譜上的多個光譜。
2. 如權(quán)利要求1所述的光源模塊(120, 300),其中所述相干光源 是半導(dǎo)體激光器。
3. 如權(quán)利要求2所述的光源模塊(120, 300),其中所述半導(dǎo)體激 光器中的至少一個是邊沿發(fā)射激光器(320)。
4. 如權(quán)利要求1所述的光源模塊(120, 300),其中所述衍射光柵 (330 )包括表面浮雕衍射光柵。
5. 如權(quán)利要求1所述的光源模塊(120, 300),其中所述表面浮雕 衍射光柵具有從約100nm到約10000nm的指數(shù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的光源模塊(120, 300),其中所述衍射光柵 (330 )包括布拉才各體衍射光柵。
7. 如權(quán)利要求1所述的光源模塊(120, 300),進(jìn)一步包括積光裝 置(125),與所述衍射光柵(330)光通信。
8. 如權(quán)利要求1所述的光源模塊(120， 300)，其中所述衍射光柵 (330 )為一體式衍射光柵。
9. 一種顯示器系統(tǒng)(100),包括光源模塊(120, 300),包括多個激光器和與所述多個激光器光通 信的啁畔火衍射光4冊；以及光調(diào)制器組件(130),與所述光源光通信。
10. —種產(chǎn)生光的方法，包括 產(chǎn)生多個相干光束；以及調(diào)整所述多個相干光束，以同時產(chǎn)生覆蓋寬的光譜的單獨的光譜。
全文摘要
這里提供一種用于顯示器系統(tǒng)的光源模塊(120，300)。根據(jù)一個示例實施例，該光源模塊(120，300)包括多個相干光源，以及與相干光源光通信的衍射光柵(330)，該衍射光柵(330)配置為提供反饋給相干光源，以產(chǎn)生在寬的頻譜上的多個光譜。
文檔編號H01S5/40GK101395498SQ200780008160
公開日2009年3月25日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月3日
發(fā)明者A·戈維亞迪諾夫, P·本寧, R·比克內(nèi)爾 申請人:惠普開發(fā)有限公司