[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

说明书

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，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。本发明可靠性高、不需要电能供应、响应时间快、无机械运行机构、系统简单、尺寸小、成本低廉。

技术领域

本发明属于激光显示投影领域，尤其涉及一种结合多模光波导和衍射光学器件的全静态空间/时间混合的激光散斑抑制实现系统。

背景技术

激光投影显示系统因其所具备的色彩丰富、画面质量高、寿命长、可靠性高、功效高、能耗低等优点，受到越来越广泛的关注和欢迎。然而由于激光是高相干光，不可避免地会产生一种称为激光散斑的画面噪声，激光散斑由信号的随机相干叠加形成，严重影响图像的质量。在激光投影显示领域，散斑会使投影显示的画面质量下降，导致观看者产生疲倦和头晕眼花等症状，严重影响激光投影仪使用者的体验，是制约激光投影显示系统和仪器发展的核心因素。已有技术中对激光散斑的抑制，主要采用降低偏振相干、降低时间相干和降低空间相干等技术方法，其中以对随机激光散斑模式进行时间平均的运动衍射光学器件的技术方法最为常见。运动衍射光学器件的方法属于动态激光散斑抑制方法，虽然能够降低激光散斑，但其需要机械运行机构、电学控制系统，所以可靠性差、能耗高、系统复杂、结构庞大、成本高。因此，亟须研究静态(即无需电能供应、无运动部件)的散斑抑制方法和系统。

迄今为止，静态散斑抑制技术主要有基于电光、磁光、声光等调制技术(A.L.Andreev，N.V.Zalyapin，T.B.Andreeva，I.N.Kompanets，Electrooptic despecklerbased on helix-free ferroelectric liquid crystal，Quantum Electronics，2017，47(11):1064-1068)和基于多模光纤(J.Manni，J.Goodman，Versatile method forachieving 1％speckle contrast in large-venue laser projection displays usinga stationary multimode optical fiber，Optics Express，2012，20(10):11288-11315)两种技术方案。前一种技术方案目前有理论和初步实验报道，因响应速度太慢，短期内无法实际应用，同时该技术方案还是需要电能供应的。后一种方案只有理论分析，尚未提出具体技术方案和实现系统，且散斑抑制效果也不理想。

发明内容

为了克服已有技术散斑抑制效果不够好、可靠性差、系统复杂、响应时间慢、需要电能供应、尺寸庞大、成本高等缺陷，本发明提供一种可靠性高、不需要电能供应、响应时间快、无机械运行机构、系统简单、尺寸小、成本低廉的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，采用衍射光学器件形成不同角度的衍射光束，采用多模光波导对不同的衍射光束进行时延调制，达到同时降低空间和时间相干性的目的。本发明的激光散斑抑制系统无需电能供应和机械运行机构，能实现完全静态的激光散斑抑制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

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，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。