[发明专利]一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统

权利要求书

1.一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述静态激光散斑抑制系统包括沿着光路依次布置的激光器、准直透镜、衍射光学器件、聚焦透镜、多模光波导、成像透镜、投影屏幕和数字相机，所述激光器、准直透镜、衍射光学器件、聚焦透镜、多模光波导、成像透镜位于同一光轴上；

所述衍射光学器件将入射激光束分解为不同衍射级的衍射光束输出，所述不同衍射级的衍射光束被所述聚焦透镜聚焦并输入到所述多模光波导中，所述多模光波导输出的光脉冲间隔大于所述激光器的时间相干长度，并通过成像透镜投影到投影屏幕上。

2.如权利要求1所述的一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述数字相机由入射光阑、相机透镜和图像传感器，所述激光器射出的激光光束通过所述准直透镜进行扩束、整形和校准，正入射到所述衍射光学器件上，所述投影屏幕记录激光投影成像并可直接进行目视观察，所述数字相机记录投影屏幕上的激光投影成像并利用图像传感器进行数据处理。

3.如权利要求1或2所述的一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述衍射光学器件带有一维或二维浮雕结构，所述浮雕结构使用基于二元编码掩模制作，称为二元衍射光学结构。

4.如权利要求3所述的一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述二元编码是伪随机序列编码、巴克码或Hadamard矩阵。

5.如权利要求3所述的一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述二维二元衍射光学结构是设定的二维二元编码结构或者由两个一维二元编码结构以设定角度交叠构成。

6.如权利要求3所述的一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述衍射光学器件由透明的玻璃或塑料材料镀金属制成，所述透明的玻璃或塑料材料是指对包括红、绿、蓝光在内的可见光波段透明的材料；所述金属材料的作用是遮挡光线，所述透光和遮光部分共同构成二元编码。

7.如权利要求1或2所述的一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述多模光波导是多模光纤或多模矩形光波导，所述多模是指波导中存在多个光学传导模式。所述衍射光束的时延差必须大于激光器的时间相干长度，须满足下列不等式：

δT＞2πλ²/(c·δλ) (1)

公式(1)中δT表示衍射光束从多模光波导输出时的时延差，λ代表激光器的波长，δλ代表激光器的光谱宽度，c代表真空中的光速。

所述多模光波导中传导模式的最大时延差δT_max可由下面的公式(2)计算得出：

公式(2)中δT_max表示多模光波导中传导模式的最大时延差，l代表多模光波导的长度，n₁和n₂分别代表多模光波导芯层和包层的折射率，Δ代表多模光波导芯层和包层的相对折射率差。

8.如权利要求1或2所述的一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述多模光波导是多模光纤束，或者芯层被结构化设计的多模光波导。

9.如权利要求1或2所述的一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述准直透镜的前焦点与所述激光器的焦斑重合，以保证所述准直透镜输出平行光并照射在所述衍射光学器件上。

10.如权利要求3所述的一种结合多模光波导和衍射光学器件的静态激光散斑抑制系统，其特征在于，所述二元编码的最小编码宽度用T₀表示，所述二元编码的编码位数用N表示，λ代表激光器的波长，所述衍射光学器件到所述聚焦透镜的距离为L₁，所述成像透镜到所述投影屏幕的距离为L₂，所述投影屏幕到所述数字相机的入射光阑沿光轴方向的距离为L₃，所述数字相机入射光阑的口径用D₀表示，并满足下列不等式：

L₃＞D₀·T₀·N·L₂/(2L₁·λ) (3)。