專利名稱：一種擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法，該方法可用于激光顯示。

背景技術(shù)：
眾所周知，激光的單色性好、方向性強(qiáng)、相干性高。在激光顯示方面，激光的高相干性會(huì)產(chǎn)生散斑(Speckle)效應(yīng)，使顯示成像質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響視覺效果。一文獻(xiàn)號(hào)為CN101063519A的發(fā)明專利申請(qǐng)說明書公開了一種激光器陣列光纖耦合結(jié)構(gòu)消除散斑的照明系統(tǒng)。該照明系統(tǒng)，包括多個(gè)發(fā)射激光束的激光器；在每個(gè)激光器出光口前端與激光發(fā)射方向垂直放置一個(gè)準(zhǔn)直元件和一會(huì)聚元件；一集束器，每個(gè)會(huì)聚元件的出光口與所述集束器的入口光學(xué)連接，用于將所有激光器發(fā)出的激光進(jìn)行集束；一勻場(chǎng)整形裝置，該勻場(chǎng)整形裝置與集束器的出口光學(xué)連接，用于對(duì)集束器發(fā)出的激光進(jìn)行勻場(chǎng)。雖然該發(fā)明能夠消除激光干涉形成的散斑，但需在激光腔外設(shè)置準(zhǔn)直、會(huì)聚元件，集束器，勻場(chǎng)整形裝置等，消除散斑所采用裝置的體積還是比較龐大、成本高。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述激光照明、顯示系統(tǒng)所存在的問題，提供一種擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法，包括以下步驟在激光腔內(nèi)引入隨激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)變化的損耗元件，其在激光腔中產(chǎn)生的損耗曲線與激光介質(zhì)增益曲線疊加復(fù)合，使激光腔中激光增益中心區(qū)域有較大腔內(nèi)損耗，從而使增益較低波長(zhǎng)區(qū)域在激光腔中獲得起振，以加寬激光器輸出線寬。
所述擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法是在半導(dǎo)體泵浦倍頻激光腔內(nèi)設(shè)置傾斜的標(biāo)準(zhǔn)具，該標(biāo)準(zhǔn)具作為激光腔反射鏡，其厚度為L(zhǎng)，左、右兩個(gè)表面的反射率分別為R1、R2；其中倍頻光路與標(biāo)準(zhǔn)具反射面法線方向的夾角為θ；改變標(biāo)準(zhǔn)具的厚度L或左、右兩個(gè)表面的反射率R1、R2，可以調(diào)節(jié)其透過率；調(diào)節(jié)同一標(biāo)準(zhǔn)具的傾斜度即改變?chǔ)戎?，可調(diào)節(jié)透過中心波長(zhǎng)；這樣標(biāo)準(zhǔn)具作為反射鏡可以調(diào)節(jié)激光腔有效增益曲線。
所述擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法是在激光腔內(nèi)設(shè)置由偏振起偏器和晶體波片構(gòu)成的雙折射濾波器，當(dāng)激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)λ0處在雙折射濾波器透過率較低的范圍時(shí)，其激光腔內(nèi)損耗較大，有效增益降低，利于擴(kuò)展激光器輸出線寬。
所述擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法是在激光器腔鏡上直接鍍反射介質(zhì)膜實(shí)現(xiàn)激光腔內(nèi)增益調(diào)節(jié)，當(dāng)激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)λ0處在介質(zhì)膜透過反射率較低的范圍時(shí)，其激光腔內(nèi)損耗較大，有效增益降低，利于擴(kuò)展激光器輸出線寬。
跟現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過提高激光增益帶寬中心區(qū)域激光波長(zhǎng)在激光腔中的損耗，使激光腔等效增益帶寬增加來擴(kuò)展激光線寬，即通過抑制激光增益帶寬中心區(qū)域的波長(zhǎng)來增加有效增益帶寬，使激光增益帶寬中較低增益的激光波長(zhǎng)獲得起振機(jī)會(huì)，從而使整個(gè)激光輸出帶寬變寬。本發(fā)明所述方法不僅可以用于上述實(shí)施例中所例舉的半導(dǎo)體泵浦腔內(nèi)倍頻激光器和基波輸出激光器，而且可以用于激光顯示方面的RGB激光器，其能夠有效抑制散斑(Speckle)效應(yīng)。此外，制成的激光器體積小、成本低。



圖1a為普通激光波長(zhǎng)發(fā)射截面與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線圖； 圖1b為激光腔內(nèi)引入隨波長(zhǎng)變化的腔內(nèi)損耗曲線圖； 圖1c為為激光腔內(nèi)引入隨波長(zhǎng)變化的腔內(nèi)損耗元件后激光腔等效增益曲線圖； 圖2為通常狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)具的透過曲線圖； 圖3為腔內(nèi)插有標(biāo)準(zhǔn)具的激光器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為激光器腔鏡上所鍍介質(zhì)膜反射率與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線圖； 圖5a為激光腔內(nèi)所引入的雙折射濾波器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5b為圖5a所示雙折射濾波器濾波曲線圖。

具體實(shí)施例方式 擴(kuò)展激光器輸出線寬是降低散斑(Speckle)效應(yīng)十分有效的方法。由激光原理可知，激光器輸出線寬由激光增益半高寬所決定，而激光增益半高寬即激光增益帶寬為激光增益介質(zhì)所固有特性，所以普通激光器特別是連續(xù)激光器激光線寬為固定值。通常情況下半導(dǎo)體泵浦腔內(nèi)倍頻激光器的線寬非常窄，往往只有1nm，甚至0.1nm，為降低散斑(Speckle)效應(yīng)，需擴(kuò)展激光器輸出線寬。
本發(fā)明在激光腔內(nèi)引入隨激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)變化的損耗元件，其在激光腔中產(chǎn)生的損耗曲線與激光介質(zhì)增益曲線疊加復(fù)合，使激光腔中激光增益中心區(qū)域有較大腔內(nèi)損耗，從而使增益較低波長(zhǎng)區(qū)域在激光腔中獲得起振，以加寬激光器輸出線寬。如圖1a所示，普通激光器腔內(nèi)激光波長(zhǎng)發(fā)射截面σ與波長(zhǎng)λ的關(guān)系曲線C1，可知該普通激光器增益曲線半高寬即增益帶寬Δλ＝λ2-λ1。如圖1b所示，普通激光器腔內(nèi)引入隨波長(zhǎng)變化的等效損耗元件，其損耗曲線C2。如圖1c所示，普通激光器腔內(nèi)引入等效損耗元件使激光腔中心區(qū)域有效增益σ有效降低，等效增益曲線C為C2與C1疊加的結(jié)果，有效增益帶寬λ有效＝λ4-λ3，可知該有效增益帶寬是原來增益帶寬Δλ的好幾倍。
如圖3所示，該激光器為半導(dǎo)體泵浦腔內(nèi)倍頻激光器，其光路由基頻光路和倍頻光路組成；基頻光路上設(shè)置的元件包括左側(cè)的半導(dǎo)體泵浦激光器101，沿泵浦激光出射方向依次設(shè)置的光學(xué)耦合系統(tǒng)102、前腔鏡103和激光增益介質(zhì)104；倍頻光路上設(shè)置的元件包括沿倍頻光出射方向依次設(shè)置的倍頻晶體106和后腔鏡107；基頻光路與倍頻光路的相交處設(shè)有傾斜的標(biāo)準(zhǔn)具105，該標(biāo)準(zhǔn)具105作為激光腔反射鏡，其厚度為L(zhǎng)，左、右兩個(gè)表面的反射率分別為R1、R2；其中倍頻光路與標(biāo)準(zhǔn)具105反射面法線方向的夾角為θ。采用不同的標(biāo)準(zhǔn)具即改變標(biāo)準(zhǔn)具105的厚度L或左、右兩個(gè)表面的反射率R1、R2，可以調(diào)節(jié)其透過率；調(diào)節(jié)同一標(biāo)準(zhǔn)具的傾斜度即改變?chǔ)戎?，可調(diào)節(jié)透過中心波長(zhǎng)。通常狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)具的透過曲線如圖2所示，該透過曲線類似于圖1b中的損耗曲線C2，這樣當(dāng)激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)處在標(biāo)準(zhǔn)具透過率較低的范圍時(shí)，其激光腔內(nèi)損耗較大，有效增益較低，利于擴(kuò)展激光器輸出線寬。這樣標(biāo)準(zhǔn)具作為反射鏡可以調(diào)節(jié)激光腔有效增益曲線。
上述實(shí)施例中的標(biāo)準(zhǔn)具105可以由雙折射濾波器代替。如圖5a所示，該雙折射濾波器由偏振起偏器501和晶體波片502構(gòu)成，它們可以為分離件，亦可膠合成一整體。該雙折射濾波器濾波曲線見圖5b，該濾波曲線類似于圖1b中的損耗曲線C2，這樣當(dāng)激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)λ0處在雙折射濾波器透過率較低的范圍時(shí)，其激光腔內(nèi)損耗較大，有效增益較低，利于擴(kuò)展激光器輸出線寬。這樣雙折射濾波器作為損耗元件可以調(diào)節(jié)激光腔有效增益曲線。
本發(fā)明亦可直接在激光器腔鏡上鍍反射介質(zhì)膜實(shí)現(xiàn)激光腔內(nèi)增益調(diào)節(jié)，本實(shí)施方式可用于基波輸出激光器中。所鍍介質(zhì)膜反射率R與波長(zhǎng)λ的關(guān)系見圖4，該關(guān)系曲線類似于圖1b中的損耗曲線C2，這樣當(dāng)激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)λ0處在介質(zhì)膜透過反射率較低的范圍時(shí)，其激光腔內(nèi)損耗較大，有效增益較低，利于擴(kuò)展激光器輸出線寬。這樣直接鍍反射介質(zhì)膜作為損耗元件亦可以調(diào)節(jié)激光腔有效增益曲線。
本發(fā)明通過介質(zhì)膜，標(biāo)準(zhǔn)具，雙折射濾波器產(chǎn)生激光腔波長(zhǎng)損耗曲線與激光增益曲線疊加復(fù)合，通過增加激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)損耗，使增益較低的波長(zhǎng)光在激光腔中獲得起振，從而加寬激光器輸出線寬。本發(fā)明所述方法不僅可以用于上述實(shí)施例中所例舉的半導(dǎo)體泵浦腔內(nèi)倍頻激光器和基波輸出激光器，而且可以用于激光顯示方面的RGB(三原色)激光器，其能夠有效抑制散斑(Speckle)效應(yīng)。此外，制成的激光器體積小、成本低。
權(quán)利要求
1、一種擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法，其特征在于包括以下步驟在激光腔內(nèi)引入隨激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)變化的損耗元件，其在激光腔中產(chǎn)生的損耗曲線與激光介質(zhì)增益曲線疊加復(fù)合，使激光腔中激光增益中心區(qū)域有較大腔內(nèi)損耗，從而使增益較低波長(zhǎng)區(qū)域在激光腔中獲得起振，以加寬激光器輸出線寬。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法，其特征在于在半導(dǎo)體泵浦倍頻激光腔內(nèi)設(shè)有傾斜的標(biāo)準(zhǔn)具，該標(biāo)準(zhǔn)具作為激光腔反射鏡，其厚度為L(zhǎng)，左、右兩個(gè)表面的反射率分別為R1、R2；其中倍頻光路與標(biāo)準(zhǔn)具反射面法線方向的夾角為θ；改變標(biāo)準(zhǔn)具的厚度L或左、右兩個(gè)表面的反射率R1、R2，可以調(diào)節(jié)其透過率；調(diào)節(jié)同一標(biāo)準(zhǔn)具的傾斜度即改變?chǔ)戎担烧{(diào)節(jié)透過中心波長(zhǎng)；這樣標(biāo)準(zhǔn)具作為反射鏡可以調(diào)節(jié)激光腔有效增益曲線。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法，其特征在于在激光腔內(nèi)設(shè)有由偏振起偏器和晶體波片構(gòu)成的雙折射濾波器，當(dāng)激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)λ0處在雙折射濾波器透過率較低的范圍時(shí)，其激光腔內(nèi)損耗較大，有效增益降低，利于擴(kuò)展激光器輸出線寬。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法，其特征在于在激光器腔鏡上直接鍍反射介質(zhì)膜實(shí)現(xiàn)激光腔內(nèi)增益調(diào)節(jié)，當(dāng)激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)λ0處在介質(zhì)膜透過反射率較低的范圍時(shí)，其激光腔內(nèi)損耗較大，有效增益降低，利于擴(kuò)展激光器輸出線寬。
5、根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法，其特征在于上述方法不僅可以用于半導(dǎo)體泵浦腔內(nèi)倍頻激光器和基波輸出激光器，而且可用于激光顯示方面的RGB激光器。
全文摘要
一種擴(kuò)展激光器輸出線寬的方法，該方法可用于激光顯示技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟在激光腔內(nèi)引入隨激光增益中心區(qū)域波長(zhǎng)變化的損耗元件，其在激光腔中產(chǎn)生的損耗曲線與激光介質(zhì)增益曲線疊加復(fù)合，使激光腔中激光增益中心區(qū)域有較大腔內(nèi)損耗，從而使增益較低波長(zhǎng)區(qū)域在激光腔中獲得起振，以加寬激光器輸出線寬。本發(fā)明通過抑制激光增益帶寬中心區(qū)域的波長(zhǎng)來增加有效增益帶寬，使激光增益帶寬中較低增益的激光波長(zhǎng)獲得起振機(jī)會(huì)，從而使整個(gè)激光輸出帶寬變寬。本發(fā)明所述方法不僅可以用于上述實(shí)施例中所例舉的半導(dǎo)體泵浦腔內(nèi)倍頻激光器和基波輸出激光器，而且可以用于激光顯示方面的RGB激光器，其能夠有效抑制散斑(Speckle)效應(yīng)。此外，制成的激光器體積小、成本低。
文檔編號(hào)H01S3/10GK101299511SQ20081009860
公開日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者礪 吳, 凌吉武, 彭永進(jìn), 馬英俊 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司