專利名稱：一種激光顯示光源和激光顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于激光顯示領域，尤其涉及一種激光顯示光源和激光顯示系統(tǒng)。
背景技術：
激光顯示技術具有大色域、低能耗等特點，被認為是下一代主流顯示技術。為了推 廣激光顯示技術，結(jié)構(gòu)緊湊的激光光源的研發(fā)尤為重要。 激光顯示用的激光光源需要提供三基色光輸出，目前，三基色中的紅光由半導體 激光器輸出光組束而成，綠光和藍光是由紅外半導體激光泵浦固體激光晶體再經(jīng)非線性光 學晶體倍頻得到。這樣結(jié)構(gòu)的激光光源模塊本身由分離的三基色模組組成，體積大，耗能 高，不便于顯示系統(tǒng)設計，限制激光顯示技術在許多領域的應用。 為解決上述問題，人們應用不同的原理和方法使得一個激光模組能夠輸出雙色或 多色光。例如，2008年7月30日公開的公開號為CN101232149、名稱為"基于間歇振蕩雙波 長激光和級聯(lián)超晶格激光器的設置方法"的中國發(fā)明專利申請公布說明書中公開了一種輸 出三色光的裝置。該裝置中的三基色產(chǎn)生于三個分離的諧振單元，結(jié)構(gòu)仍然不夠緊湊。
2003年12月30日公開的美國專禾lj號US6， 671， 305B2、名稱為"Solid statelaser (固態(tài)激光器)"的專利文件中公開了一種固態(tài)激光器，該激光器利用倍頻、和 頻和光學參量過程的混合產(chǎn)生三基色光輸出。但該激光器中光頻率變化步驟多，激光器內(nèi) 部結(jié)構(gòu)過于復雜。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種激光顯示光源和激光顯示系統(tǒng)，可以有效 節(jié)約激光光源模塊體積，降低能耗。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種激光顯示光源，包括用于輸出泵浦光的泵浦
源，以及位于諧振腔內(nèi)的激光晶體和和周期性極化晶體組合，所述周期性極化晶體組合包
括至少一個周期性極化晶體，所述激光晶體用于接收所述泵浦源輸出的泵浦光并輸出激
光，所述周期性極化晶體組合用于接收所述激光晶體輸出的激光作為基頻光，并輸出多階
倍頻光，所述周期性極化晶體的周期性極化占空比和晶體長度是根據(jù)所述多階倍頻光的光
強確定的，所述周期性極化晶體的極化周期是根據(jù)所述多階倍頻光的波長確定的。 優(yōu)選地，所述多階倍頻光包括一階倍頻光、二階倍頻光和三階倍頻光中的任意組合。 優(yōu)選地，所述多個周期性極化晶體在光傳播方向上彼此無間隔的固定在一起。這 樣可以進一步地減小光源模塊的體積。 優(yōu)選地，在所述激光顯示光源的諧振腔的激光輸出端外設置用于濾掉不需要的倍 頻光的濾波器。這樣可以濾掉不需要的倍頻光。 優(yōu)選地，所述周期性極化晶體為周期性極化鈮酸鋰晶體或周期性極化磷酸氧鈦 鉀。
優(yōu)選地，所述泵浦光源采用輸出光波長為808納米的激光二極管。
優(yōu)選地，所述激光晶體為Nb: YV04、 Nb: YAG或Nb: GaV04晶體。
優(yōu)選地，所述諧振腔為直形腔、L形腔、Z形腔或環(huán)形腔。
優(yōu)選地，所述周期性極化晶體的形態(tài)為塊狀結(jié)構(gòu)或波導結(jié)構(gòu)。 另外，本發(fā)明還提供一種激光顯示系統(tǒng)，包括上述激光顯示光源，光學引擎和成像 單元。 優(yōu)選地，所述激光顯示光源中的泵浦光源采用輸出光波長為808納米的激光二極 管，所述激光晶體為Nb: YV04、 Nb: YAG或Nb: GaV04晶體。 本實施例提供的激光顯示光源中只需要利用單一的周期性極化晶體器件即可實 現(xiàn)輸出多階倍頻光，相對于現(xiàn)有技術，整個光源模塊的結(jié)構(gòu)緊湊，能夠有效地節(jié)約光源模塊 的體積，降低能耗，使得激光顯示光源更利于產(chǎn)業(yè)化。同時應用該光源模塊的激光顯示系統(tǒng) 的體積和能耗也相應減小。
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種激光顯示光源的示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例一提供的采用L形諧振腔的一種激光顯示光源的示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例二提供的一種激光顯示光源的示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例三提供的一種激光顯示光源的示意圖；
圖5是本發(fā)明實施例五提供的一種激光顯示系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例一 圖l示出了本發(fā)明實施例一提供的一種激光顯示光源的示意圖，如圖l所示，該激 光顯示光源包括一泵浦源1和由腔鏡4和5共同限定的諧振腔7，在諧振腔7內(nèi)設置激光晶 體和包括至少一個周期性極化晶體的周期性極化晶體組合3。 其中，泵浦源1產(chǎn)生的泵浦光輸入到激光晶體4中作為激勵，激光晶體4在泵浦光 的激勵下輸出激光。在圖1中特別的以泵浦源1產(chǎn)生的泵浦光從腔鏡4入射到激光晶體2 中為例，本領域技術人員應該能夠理解，對激光晶體4進行泵浦可以采用中小功率端面泵
浦或大功率側(cè)面泵浦，例如圖1中特別地以端面泵浦為例進行說明。泵浦源1可以采用激光 二極管(LD)，也可以采用其他類型的泵浦源。本實施例中優(yōu)選的采用輸出光波長為808納 米的激光二極管。為了能夠提高泵浦源1輸出的泵浦光能夠充分的入射到激光晶體2中，優(yōu)選地，在泵浦源1與激光晶體2之間還設置聚焦組件6，用于將泵浦光進行聚焦后再輸入 到激光晶體2中。聚焦組件6可以是常見的透鏡組合。 激光晶體2輸出的激光輸入到由至少一個周期性極化晶體的周期性極化晶體組 合3中，所有周期性極化晶體均串聯(lián)排列在光傳播方向上。在周期性極化晶體組合3中，激 光晶體2的輸出激光作為基頻光，激光在周期性極化晶體中受到非線性效應作用，實現(xiàn)準 相位匹配，產(chǎn)生多階倍頻光。具體地，在激光晶體2的輸出激光沿著光傳播方向依次穿過周 期性極化晶體組合3中的每個周期性極化晶體時，都會產(chǎn)生與該周期性極化晶體相應的多 階倍頻光，并且經(jīng)過每個周期性極化晶體的產(chǎn)生的各階倍頻光的波長與該周期性極化晶體 的極化周期A有關(或者可以表述為當基頻光波長已知時，周期性極化晶體的極化周期 A決定了各階倍頻光的波長)，經(jīng)過每個周期性極化晶體產(chǎn)生的各階倍頻光的光強與該周 期性極化晶體的周期性極化占空比l和晶體長度有關。激光晶體2優(yōu)選可以是Nb:YV04、 Nb:YAG或Nb:GaV04晶體等固體激光晶體。周期性極化晶體優(yōu)選為PPLN(周期性極化鈮酸 鋰)晶體或PPKTP(周期性極化磷酸氧鈦鉀)晶體。 下面詳細說明周期性極化晶體的極化周期A和周期性極化占空比l如何影響輸 出的各階倍頻光的波長及光強的。 當輸入到周期性極化晶體的兩束基頻激光的波長分別為A工和A 2時，從周期性極 化晶體輸出的第m階倍頻光的波長A 3與基頻激光的波長A工和A 2之間滿足如下等式
<formula>formula see original document page 5</formula> 當兩束基頻光的波長相同(均為A》時，上述式子1可以改寫為
<formula>formula see original document page 5</formula> (式子2) 其中ni是波長為A工的光在周期性極化晶體中的折射率，n2是波長為A 2的光在 周期性極化晶體中的折射率，1!3為波長為入3的光在周期性極化晶體中的折射率，并且，本 領域技術人員結(jié)合公知常識應該能夠理解，由于折射率是波長的函數(shù)(可以通過周期性極 化晶體材料的色散關系推出)，在給定周期性極化晶體的材料以及極化周期A后，根據(jù)式 子l可以唯一的確定各階倍頻光的波長。與雙折射相位匹配不同，利用周期性極化晶體的 準相位匹配技術，倍頻后的激光波長不必須是基頻光波長的二分之一，這樣可以擴展晶體 和光波長的選擇范圍，有利于實現(xiàn)全波長的覆蓋。 例如，在圖1中的激光晶體2采用Nb:YV04晶體時，而泵浦源1采用輸出光波長為 808納米的激光二極管，此時從激光晶體2輸出的激光為波長為1064nm或1342nm的紅外激 光。這樣，周期性極化晶體組合3中的各個周期性極化晶體的基頻光就是波長為1064nm或 1342nm的紅外激光。例如，在周期性極化晶體采用PPLN(周期性極化鈮酸鋰)晶體時，如果 激光晶體2的輸出激光波長為1064nm，則對于PPLN晶體的基頻光波長就是1064nm，該基頻 光經(jīng)過極化周期為4. 277微米的PPLN晶體后， 一階倍頻光的波長為525nm， 二階倍頻光的波 長為495nm，三階倍頻光的波長為470nm。如果激光晶體2的輸出激光波長為1342nm，則采 用極化周期為2. 137微米的PPLN晶體作為周期性極化晶體時，產(chǎn)生的一階倍頻光的波長為 610nm，二階倍頻光的波長為525nm，三階倍頻光的波長為470nm。當然，也可以讓激光晶體2 同時輸出兩種波長的激光作為兩個基頻光，但并不是每個波長的激光輸入到具有任意一個極化周期的周期性極化晶體都能夠?qū)崿F(xiàn)準相位匹配，因為對于一個具有特定的極化周期值 的周期性極化晶體，只有很窄的一個波長范圍內(nèi)基頻光能夠在該周期性極化晶體中達到準 相位匹配，輸出各階倍頻光。例如，對于極化周期為4. 277微米的PPLN晶體中，只有波長在 1064nm附近范圍內(nèi)的基頻光輸入到該晶體中后可以輸出倍頻光；而對于極化周期為2. 137 微米的PPLN晶體，只有波長在1342nm附近范圍內(nèi)的基頻光輸入到該晶體中后可以輸出倍 頻光。 綜上，通過選擇周期性極化晶體的材料以及極化周期A可以對各階倍頻光的波 長進行選擇，在實際中可以根據(jù)最終所要求的各階光的波長決定采用的周期性極化晶體的 材料、個數(shù)以及極化周期。例如，在實際的激光顯示裝置中，需要提供光源裝置能夠輸出三 種基色的輸出光，因此在基頻光的波長為1342nm時通?？梢岳靡浑A倍頻光、二階倍頻光 和三階倍頻光作為三基色輸出。 另一方面，周期性極化晶體的周期性極化占空比l決定了從周期性極化晶體輸 出的各階倍頻光的光強。 各階倍頻光的光強與各自的電矢量大小的平方成正比，而電矢量的大小又與準相 位匹配(QPM)有效非線性系數(shù)D成正比。各階倍頻光的QPM有效系數(shù)的表達式如下 <formula>formula see original document page 6</formula>(式子3) 式子3中m為倍頻階數(shù)，l為周期性極化占空比，cUf為由晶體特性決定的有效非 線性系數(shù)，對于每一塊周期性極化晶體晶體，drff為常數(shù)。 結(jié)合式子3可以看出，在周期性極化晶體材料和極化周期A已知的前提下，各階 倍頻光的光強與該周期性極化晶體的周期性極化占空比l有關。 例如，對于極化周期為4. 277微米的PPLN晶體，如果周期性極化占空比為50 % ，則 輸出的波長為495nm的二階倍頻光的強度為0，輸出的波長為525nm的一階倍頻光與波長為 470nm的三階倍頻光的光強比為9 : 1。對于極化周期為2. 137微米的PPLN晶體，如果周 期性極化占空比為25%，則輸出的波長為610nm的一階倍頻光與波長為525nm的二階倍頻 光的光強比為2 : 1。 綜上，當周期性極化晶體的材料以及極化周期A已知后，可以通過選擇不同的周 期性極化占空比l ，實現(xiàn)對各階倍頻光輸出光強的選擇。 另外，各階倍頻光的輸出光強還與周期性極化晶體的長度的平方成正比。 當周期性極化晶體組合3中的周期性極化晶體為多個時，所有周期性極化晶體可
以彼此間隔一定距離依次沿著光路排列，當然也可以彼此無間隔的在沿著光路的方向固定
在一起。本實施例中，優(yōu)選的將多個周期性極化晶體無間隔的固定在一起，這樣可以進一步
提高整個光源模塊的緊湊型，進一步縮小體積。 為了防止激光晶體產(chǎn)生的部分基頻光從諧振腔中輸出，導致對后續(xù)的光源輸出光 性能造成過大影響，在實際中限制諧振腔的兩個腔鏡在本實施例中可以設計成對基頻光全 反或高反，這樣不僅能夠減少基頻光的外漏，還可以使基頻光在諧振腔內(nèi)充分振蕩，提高整 個光源的倍頻光的輸出強度。 本實施例中優(yōu)選的在諧振腔7的激光輸出端(在圖1中為腔鏡5 —側(cè)的輸出端) 外的光路中設置用于濾掉不需要的倍頻光的濾波器。例如，通過設置相應的濾波器，濾掉波長沒有落在紅、綠和藍三色波長范圍內(nèi)的倍頻光。另外，需要指出的是三基色光源的紅綠
藍三色光的波長通常取如下優(yōu)選的范圍紅光波長為605士5nm，綠光波長為530士10nm，藍 光波長優(yōu)選為470士10nm。在上述范圍的約束下，雖然某些光的波長從頻譜角度劃分屬于 三色光中的一種，但波長并沒有落在上述范圍內(nèi)，例如1064nm的基頻光入射到極化周期為 4. 277微米的PPLN晶體后，產(chǎn)生的波長為495nm的二階倍頻光從頻譜的角度看屬于綠光， 但由于波長不在530士10nm范圍內(nèi)，所以通常不被用于充當三基色光源的綠光光源，所以 在實際中需要通過設計PPLN晶體的周期性極化占空比或者設置能夠濾掉該波長光的濾波 器，使波長為495nm的倍頻光輸出功率成為零。但在色域更廣的四基色甚至五基色等更多 基色的光源中，上述495nm的綠光仍然可以保留。 另外，圖1中所示的諧振腔的形狀為直形腔，實際上諧振腔的形狀還可是L形腔、Z
形腔或環(huán)形腔。例如采用如圖3中所示的L形諧振腔。在圖3中未示出泵浦源，采用L形
諧振腔的激光顯示光源光路不再是一條直線，并且在激光晶體2和周期性極化晶體3之間
增加了一個改變光路方向的反射鏡8。相對于圖1所示的直形腔，L形諧振腔和其他形式的
諧振腔便于激光晶體的光束大小和倍頻晶體的光束大小的分別優(yōu)化。 在實際中，上述周期性極化晶體的形態(tài)可以是塊狀結(jié)構(gòu)也可以是波導結(jié)構(gòu)。 由于本實施例提供的激光顯示光源中只需要利用單一的周期性極化晶體器件即
可實現(xiàn)輸出多階倍頻光，例如紅綠藍三色激光，當然也可以是更多基色的激光。并且通過對
周期性極化晶體的周期性極化占空比的選擇可以實現(xiàn)對各階倍頻光的輸出光強的選擇。相
對于現(xiàn)有技術，整個光源模塊的結(jié)構(gòu)緊湊，能夠有效地節(jié)約光源模塊的體積，降低能耗，使
得激光顯示光源更利于產(chǎn)業(yè)化。 在激光顯示中，為了達到所需的白平衡，對光源的紅綠藍三色輸出光的光強比有 特定的要求，例如要求紅綠藍三色光的光強比為l : 6 : 3。在已知所需的紅綠藍三色光的 光強比時，可以通過靈活選擇周期性極化晶體的材料、個數(shù)、極化周期A以及周期性極化 占空比"使得輸出的紅、綠和藍光的光強比滿足所需的要求。所需白平衡不同，激光顯示 光源的設置也相應進行調(diào)整，以下以幾個具體的實施例舉例說明。
實施例二 在本實施例中，所需白平衡要求紅綠藍三色光的光強比為3 : 6 : 1。如圖3所示， 本實施例中的激光顯示光源中的泵浦源1采用輸出光波長為808nm的激光二極管，激光晶 體2采用Nb: YV04晶體，周期性極化晶體組合3中包含兩個周期性極化晶體，均采用PPLN晶 體，這兩個PPLN晶體的極化周期分別為4. 277微米和2. 137微米。在激光顯示光源工作過 程中，激光晶體2產(chǎn)生波長分別為1064nm和1342nm的紅外激光，在這兩種波長的紅外激光 經(jīng)過周期性極化晶體組合3的過程中，波長為1064nm的紅外激光在經(jīng)過極化周期為4. 277 微米的PPLN晶體時實現(xiàn)準相位匹配，產(chǎn)生的一階倍頻光波長為525nm，二階倍頻光的波長 為495nm，三階倍頻光的波長為470nm ;波長為1342nm的紅外激光在經(jīng)過極化周期為2. 137 微米的PPLN晶體時實現(xiàn)準相配匹配，產(chǎn)生的一階倍頻光的波長為610nm，二階倍頻光的波 長為525nm，三階倍頻光的波長為470nm。 如前所述，在本實施例中，組成周期性極化晶體組合的兩個PPLN晶體的極化周期 不同，但周期性極化的占空比均為50%。 通過理論計算可以得出在波長為1064nm的紅外激光輸入到極化周期為4. 277微米、周期性極化占空比為50X的PPLN晶體時，產(chǎn)生的一階倍頻光(波長為525nm，屬于綠光 范圍)、二階倍頻光(波長為495nm，屬于綠光范圍)和三階倍頻光(波長為470nm，屬于藍 光范圍)之間的光強之比為9 : 0 : 1，這樣從極化周期為4.277微米、周期性極化占空比 為50X的PPLN晶體輸出的綠光和藍光的光強之比為9 : 1。在實際中，由于作為三基色光 源中綠光的優(yōu)選波長為530士10nm，上述二階倍頻光的波長雖然從頻譜的角度看屬于綠光 范圍，但在實際中通常不作為三基色光源的綠光光源使用，所以本實施例中通過選擇特定 的PPLN晶體的周期性極化占空比，使得該波長的倍頻光輸出光強為零。但在色域更廣的四 基色甚至五基色等更多基色的光源中，上述495nm的綠光仍然可以保留。
在波長為1342nm的紅外激光輸入到極化周期為2. 137微米、周期性極化占空比為 50X的PPLN晶體時，產(chǎn)生的一階倍頻光(波長為610nm，屬于紅光范圍)、二階倍頻光(波 長為525nm，屬于綠光范圍)、三階倍頻光(波長為470nm，屬于藍光范圍)之間的光強之比 為9 : 0 : 1，這樣從極化周期為2. 137微米、周期性極化占空比為50X的PPLN晶體輸出 的紅光和藍光的光強之比為9 : 1。 由于輸出倍頻光的光強與周期性極化晶體的長度平方成正比，在兩種基頻光(即 波長分別為1064nm和1342nm的紅外激光)的光強相同時，只需要使上述極化周期為4. 277 微米、周期性極化占空比為50%的PPLN晶體與極化周期為2. 137微米、周期性極化占空比 為50X的PPLN晶體的長度之比等于V^，即可實現(xiàn)最終從激光顯示光源輸出的紅、綠和藍光 之間的光強比為3 :6:1。
實施例三 在本實施例中所需白平衡仍要求紅綠藍三色光的光強比為3 : 6 : 1。圖4示出 了本實施例提供的激光顯示光源的示意圖，本實施例與實施例二的不同僅在于組成周期性 極化晶體組合3的兩個PPLN晶體的周期性極化占空比不同。 本實施例中采用的兩個PPLN晶體的極化周期仍為2. 137微米和4. 277微米，但周 期性極化占空比分別為22%和46%。 通過理論計算可以得出在波長為1342nm的紅外激光輸入到極化周期為2. 137微 米、周期性極化占空比為22X的PPLN晶體時，產(chǎn)生的一階倍頻光(波長為610nm，屬于紅光 范圍)、二階倍頻光(波長為525nm，屬于綠光范圍)、三階倍頻光(波長為470nm，屬于藍光 范圍)之間的光強之比為5 : 3 : 1，這樣，從極化周期為2. 137微米、周期性極化占空比為 22X的PPLN晶體輸出的紅、綠和藍光的光強之比為5 :3:1。 在波長為1064nm的紅外激光輸入到極化周期為4. 277微米、周期性極化占空比為 46X的PPLN晶體時，產(chǎn)生的一階倍頻光(波長為525nm，屬于綠光范圍)、二階倍頻光(波長 為495nm，屬于綠光范圍)和三階倍頻光(波長為470nm，屬于藍光范圍)之間的光強之比為 10 : 0. 2 : 1，這樣，從極化周期為4. 277微米、周期性極化占空比為46X的PPLN晶體輸出 的作為三基色光源的綠光和藍光之比為10 : 1。需要說明的是，由于作為三基色光源中綠 光的優(yōu)選波長為530士10nm，因此上述二階倍頻光的波長雖然從頻譜的角度看屬于綠光范 圍，但在實際中通常不作為三基色光源的綠光光源使用，這樣從PPLN晶體輸出的占0. 2個 比例的二階倍頻光需要被濾掉，可以通過設置能夠濾掉495nm波長光的濾波器實現(xiàn)。但在 色域更廣的四基色甚至五基色等更多基色的光源中，上述495nm的綠光仍然可以保留。
由于輸出倍頻光的光強與周期性極化晶體的長度平方成正比，在兩種基頻光(即波長分別為1064nm和1342nm的紅外激光)的光強相同時，只需要使上述極化周期為2. 137 微米、周期性極化占空比為22%的PPLN晶體與極化周期為4. 277微米、周期性極化占空比 為46%的PPLN晶體的長度之比等于VT^ ,即可實現(xiàn)最終激光顯示光源輸出的紅、綠和藍光 之間的光強比為3 :6:1。
實施例四 在本實施例中，所需白平衡要求紅綠藍三色光的光強比仍為3 : 6 : 1。本實 施例提供的激光顯示光源與實施例三的不同在于激光晶體僅輸出一個基頻光，即波長為 1342nm的紅外激光，周期性極化晶體組合3中包含兩個周期性極化晶體，分別為極化周期 為2. 137微米、周期性極化占空比為19%和極化周期為0. 953微米、周期性極化占空比為 50X的PPLN晶體。 通過理論計算可以得出在波長為1342nm的紅外激光輸入到極化周期為2. 137微 米、周期性極化占空比分別為19X的PPLN晶體時，產(chǎn)生的一階倍頻光(波長為610nm，屬于 紅光范圍)、二階倍頻光(波長為525nm，屬于綠光范圍)、三階倍頻光(波長為470nm，屬于 藍光范圍)之間的光強之比為3 : 2 : 1，這樣，從極化周期為2. 137微米、周期性極化占空 比分別為19X的PPLN晶體輸出的紅、綠和藍光的光強之比為3 :2:1。
在波長為1342nm的紅外激光輸入到極化周期為0. 953微米、周期性極化占空比為 50X的PPLN晶體時，產(chǎn)生的一階倍頻光的波長為525nm，屬于綠光范圍，二階倍頻光的光強 為零，三階倍頻光的波長已經(jīng)在可見光之外，這樣，從極化周期為O. 953微米、周期性極化
占空比為50^的PPLN晶體輸出的紅、綠和藍光的光強之比為i :o:o。 由于輸出倍頻光的光強與周期性極化晶體的長度平方成正比，只需要使上述極化 周期為2. 137微米、周期性極化占空比為19%的PPLN晶體與極化周期為0. 953微米、周期 性極化占空比為50X的PPLN晶體的長度之比等于2.5，即可實現(xiàn)最終激光顯示光源輸出的 紅、綠和藍光之間的光強比為3 :6:1。
實施例五 本實施例相應提供一種激光顯示系統(tǒng)，如圖5所示，該激光顯示系統(tǒng)包括激光顯 示光源21、光學引擎22和成像單元23。其中激光顯示光源21采用上述實施例一至實施例 四中的任意一個方案，這里不再贅述。激光顯示光源21用于輸出多階倍頻光；光學引擎22 用于接收激光顯示光源21輸出的多階倍頻光，并根據(jù)輸入的圖像編碼信號對所述多階倍 頻光進行調(diào)制，輸出調(diào)制后的光信號；成像單元23用于接收所述光學引擎22輸出的調(diào)制后 的光信號，并進行成像顯示。具體地，激光顯示光源21輸出滿足預定要求的多基色激光(例 如三基色光)到光學引擎22中，光學引擎22可以包括將多基色激光進行合束的器件，勻場 器件，以及根據(jù)輸入的圖像編碼信號對多基色激光進行調(diào)制的光調(diào)制器件，成像單元23用 于將從光學引擎22中輸出的激光進行成像顯示。 由于本實施例中的激光顯示系統(tǒng)的光源模塊的結(jié)構(gòu)緊湊，能夠有效地節(jié)約光源模 塊的體積，降低能耗，從而也相應減小了整個顯示系統(tǒng)的體積和能耗。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種激光顯示光源，其特征在于，包括用于輸出泵浦光的泵浦源，以及位于諧振腔內(nèi)的激光晶體和周期性極化晶體組合，所述周期性極化晶體組合包括至少一個周期性極化晶體，所述激光晶體用于接收所述泵浦源輸出的泵浦光并輸出激光，所述周期性極化晶體組合用于接收所述激光晶體輸出的激光作為基頻光，并輸出多階倍頻光，所述周期性極化晶體的周期性極化占空比和晶體長度是根據(jù)所述多階倍頻光的光強確定的，所述周期性極化晶體的極化周期是根據(jù)所述多階倍頻光的波長確定的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光顯示光源，其特征在于，所述多個周期性極化晶體在光 傳播方向上彼此無間隔的固定在一起。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光顯示光源，其特征在于，在所述激光顯示光源的諧振腔 的激光輸出端外設置濾波器，所述濾波器用于濾掉不需要的倍頻光。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光顯示光源，其特征在于，所述周期性極化晶體為周期性 極化鈮酸鋰晶體或周期性極化磷酸氧鈦鉀晶體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的激光顯示光源，其特征在于，所述泵浦光源為 輸出光波長為808納米的激光二極管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光顯示光源，其特征在于，所述激光晶體為Nb:YV04、 Nb: YAG或Nb: GaV04晶體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的激光顯示光源，其特征在于，所述諧振腔為直 形腔、L形腔、Z形腔或環(huán)形腔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的激光顯示光源，其特征在于，所述周期性極化 晶體的形態(tài)為塊狀結(jié)構(gòu)或波導結(jié)構(gòu)。
9. 一種激光顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的激光顯示 光源，光學引擎和成像單元，所述激光顯示光源用于輸出多階倍頻光；所述光學引擎用于接 收所述激光顯示光源輸出的多階倍頻光，并根據(jù)輸入的圖像編碼信號對所述多階倍頻光進 行調(diào)制，輸出調(diào)制后的光信號；所述成像單元用于接收所述光學引擎輸出的調(diào)制后的光信 號，并進行成像顯示。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述激光顯示光源中的泵浦光 源采用輸出光波長為808納米的激光二極管，所述激光晶體為Nb: YV04、Nb: YAG或Nb: GaV04晶體。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種激光顯示光源和激光顯示系統(tǒng)，該激光顯示光源包括用于輸出泵浦光的泵浦源，以及位于諧振腔內(nèi)的激光晶體和周期性極化晶體組合，所述周期性極化晶體組合包括至少一個周期性極化晶體，所述激光晶體用于接收所述泵浦源輸出的泵浦光并輸出激光，所述周期性極化晶體組合用于接收所述激光晶體輸出的激光作為基頻光，并輸出多階倍頻光，所述周期性極化晶體的周期性極化占空比和晶體長度是根據(jù)所述多階倍頻光的光強確定的，所述周期性極化晶體的極化周期是根據(jù)所述多階倍頻光的波長確定的。該激光顯示系統(tǒng)包括上述激光顯示光源，光學引擎和成像單元。本發(fā)明提供的激光顯示光源和激光顯示系統(tǒng)的體積和能耗較小，有利于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號H01S3/0941GK101697397SQ200910205679
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者劉衛(wèi)東, 張海翔, 郭大勃, 陳昱 申請人:青島海信電器股份有限公司;青島海信信芯科技有限公司;