專利名稱：一種激光器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及激光領域，具體涉及一種激光器。
背景技術：
激光作為一種新型光源，具有單色性好、方向性好、相干性好且亮度高的特點，因 此激光顯示和傳統(tǒng)顯示相比具有更大的色域、更高的對比度和亮度，顏色更加鮮艷，更能反 映自然界的真實色彩。但是，完全相干的激光照射到粗糙物體表面時容易形成漫反射，使得 從粗糙物體表面反射的光在空間相干疊加，在整個空間發(fā)生干涉，從而形成隨機分布的或 明或暗的斑點(即散斑)。這些散斑嚴重影響了成像質量，降低了圖像的對比度和分辨率。為了克服上述缺陷，本領域技術人員提出了多種方法，如由不同波長的多個激光 光源提供入射光，利用單光纖或光纖束(多束光纖)傳輸，利用脈沖激光的疊加，移動散射 體，移動孔徑光闌，振動屏幕，在腔外利用二元光學元件等把高斯光束變換成平頂光束或超 高斯光束，再利用液晶或毛玻璃等具有散射功能的部件實現(xiàn)部分相干，或利用安裝在腔內 的漸變反射率鏡、漸變相位鏡、內置活動鏡等部件得到中心強度均勻的超高斯光束等方法 來達到減弱散斑的目的。這些方法從原理上說都是在激光形成后對其進行各種處理以達到 消除散斑的目的，雖然可以起到一定的作用，但消除散斑的效果不明顯，且并沒有從本質上 解決激光顯示中的散斑問題。
實用新型內容為了從本質上解決激光顯示中的散斑問題，本實用新型提供了一種能夠產生部分 相干光的激光器。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種激光器，它包括散射元件，所述散射元 件位于所述激光器的諧振腔內；其中，所述激光器產生的激光經由所述散射元件時，其相位被所述散射元件隨機調制， 使得所述激光轉變?yōu)椴糠窒喔晒夂筝敵觥Ｉ鲜黾夹g方案中，所述諧振腔包括激光晶體、倍頻晶體以及輸出鏡；所述散射元件 在所述倍頻晶體與所述輸出鏡之間或在所述激光晶體與所述倍頻晶體之間。上述技術方案中，所述諧振腔包括激光晶體和輸出鏡；所述散射元件在所述激光 晶體與所述輸出鏡之間。上述技術方案中，所述諧振腔包括激光晶體和倍頻晶體；所述散射元件在所述激 光晶體與所述倍頻晶體之間。上述技術方案中，所述散射元件為液晶盒或液晶屏。 上述技術方案中，所述液晶盒常態(tài)為散射，其散射能力隨外加電壓升高而減弱。上述技術方案中，所述液晶屏加有用于使所述液晶屏中的液晶分子發(fā)生極化的外 電壓。上述技術方案中，所述散射元件為隨機相位板，所述隨機相位板在工作過程中發(fā)生旋轉。上述技術方案中，所述隨機相位板在電機的帶動下發(fā)生轉動。上述技術方案中，所述輸出鏡為平凹鏡或平面鏡。本實用新型的有益效果是通過在激光器的諧振腔內插入散射元件來降低激光的 相干性，從而在本質上解決了激光顯示技術中的散斑問題，提高了激光顯示的圖像質量。
圖1是激光顯示中散斑的形成原理圖；圖2是在一個實施例中，諧振腔內插入液晶盒的激光器的結構示意圖；圖3是在一個實施例中，諧振腔內插入隨機相位板的激光器的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。在對本實用新型做詳細說明之前，首先對激光顯示中散斑的形成原理進行說明。 圖1是激光顯示中散斑的形成原理圖。根據相干條件，振動方向相同、振動頻率相同、相位 相同或者相位差保持恒定的光為相干光，因此一般情況下由同一光源產生的光為相干光， 圖1中的投影儀102所發(fā)出的光即為相干光。光束103和光束104是投影儀102發(fā)出的光 束中的相近的兩束光，這兩束光投射到粗糙表面101上會發(fā)生漫發(fā)射，進而在點A發(fā)生相長 干涉或相消干涉。如果發(fā)生相長干涉，A點為亮點；如果發(fā)生相消干涉，則A點為暗點。類 似地，投影儀102發(fā)出的相干光有很多相近的子光束都會如同光束103和光束104 —樣發(fā) 生相長或相消干涉，照射在粗糙表面就形成了或明或暗的散斑。因此，要避免激光顯示中的散斑現(xiàn)象，本發(fā)明人所提出的解決方法是使得光源 (如激光器)發(fā)射出來的光之間不具有完全相干性。在圖2中給出了能夠產生部分相干光 的激光器的一種實現(xiàn)方式的結構圖。圖2為在一個實施例中，諧振腔內插入液晶盒的激光器的結構示意圖。液晶是一 種較理想的散射體，液晶散射是基于分子陣列的散射，散射微粒小，具有散射均勻、光能量 透過率大、易于控制等優(yōu)點。液晶分子是排列有序的，它的介電常數(shù)具有各向異性，在外加 電場的作用下，液晶分子發(fā)生極化，當外加電場大到一定程度后，產生不規(guī)則形變，液晶分 子沿圓周運動。由于外加電場誘發(fā)液晶分子產生了運動和取向波動，對諧振腔內光波造成 動態(tài)散射，破壞了入射光束的相干性。通過改變外加電壓，可控制液晶分子相干區(qū)尺寸的大 小，從而達到控制入射激光的目的。由于液晶散射需要借助外加電場，因此在本實施例中選 用散射能力隨外加電壓變化顯著的液晶分子所組成的液晶盒。圖2所示的激光器包括LD泵浦源201，聚焦透鏡202，激光晶體203，倍頻晶體204， 液晶盒205和輸出鏡206。激光晶體203的入射面和輸出鏡206的凹面構成諧振腔。其中， 液晶盒205常態(tài)為散射態(tài)，散射能力隨外加電壓升高而減弱且散射能力隨外加電壓變化顯 著。液晶盒205內的液晶分子尺寸在0. 5-2. 0 μ m,液晶盒厚2. 2cm,液晶層厚10 μ m,光透過 率為70%。液晶盒205的工作電壓范圍為0-50V，工作溫度為0-50°C。在安裝所述激光器 時，將液晶盒205插入諧振腔內，可以放置于倍頻晶體204和輸出鏡206之間。LD泵浦源 201發(fā)出的光經聚焦透鏡202進入激光晶體203后變?yōu)榛l光，基頻光再經過倍頻晶體204變?yōu)楸额l光。依據前述的液晶分子散射原理，在外加電場的作用下，液晶盒205中的液晶分 子可對激光晶體203所發(fā)出的基頻光造成散射，破壞基頻光的相干性，使諧振腔內光束變 為部分相干光，最后經輸出鏡206輸出。該激光器在激光輸出前就干擾了光的相干性，從本 質上解決了由于激光的相干性在激光顯示應用中產生的散斑問題。雖然在本實施例中，采 用液晶盒來實現(xiàn)對基頻光的散射，但本領域技術人員也可以采用其他類型的液晶元件，如 加有外電壓的液晶屏等。圖3是另一個實施例中，在諧振腔內插入隨機相位板的激光器結構示意圖。隨機 相位板實際是一塊透明介質板，在顯微鏡下觀察其結構，會發(fā)現(xiàn)其上密布著許多不規(guī)則、凹 凸程度不同的單元，不同的地方密度有所區(qū)別，當激光穿過隨機相位板的時候，被附加一個 隨機的光程差，從而去除了空間相干性。基于這一原理，在圖3所示的實施例中，激光器包 括LD泵浦源201，聚焦透鏡202，激光晶體203，倍頻晶體204，隨機相位板305，輸出鏡206 和電機307。在LD泵浦源201的輸出光路上依次放置聚焦透鏡202，激光晶體203，倍頻晶 體204，隨機相位板305，電機307和輸出鏡206。其中，激光晶體203的一面鍍有泵浦光增 透膜和輸出激光全反膜，并作為諧振腔的入射部件，輸出鏡206作為諧振腔的出射部件。輸 出鏡206可以是平凹鏡或平面鏡。隨機相位板305嵌入在電機307里，與其合為一體，由電 機307帶動隨機相位板305進行旋轉，造成對照射在隨機相位板305上的激光的隨機相位。 LD泵浦源201發(fā)出的泵浦光經聚焦透鏡202聚焦后，經過激光晶體203成為基頻光，基頻光 再經倍頻晶體204變?yōu)楸额l光?；l光進入隨機相位板305，經過隨機相位板305時，由于 其上各處的凹凸程度不同，導致入射到各處的基頻光產生了不同的光程，造成了輸出光的 相位混亂，即得到了部分相干光，最后由輸出鏡206輸出。這種激光器輸出的激光具有部分 相干性，對激光顯示中的散斑問題具有實質意義上的改善。雖然在上面兩個實施例中，采用了諸如液晶盒、隨機相位板的散射元件，但在本發(fā) 明的其他實施例中也能夠采用使得光線進行散射的其他散射元件，如包含有納米顆粒的懸 浮液。此外，在上述實施例中，諸如液晶盒、隨機相位板的散射元件都位于倍頻晶體與輸出 鏡之間，但在其他實施例中，散射元件的位置并不限于此。散射元件只要置于激光器諧振腔 內即可，如在激光晶體與倍頻晶體之間。最后，在上述實施例中，所述激光器諧振腔內除了 包含有諸如液晶盒、隨機相位板的散射元件外，還都包括有激光晶體、倍頻晶體和輸出鏡， 但在其他實施例中，除了所述散射元件外，所述激光器諧振腔可以僅包括激光晶體、倍頻晶 體，所述散射元件在所述激光晶體與所述倍頻晶體之間，或僅包括激光晶體和輸出鏡，所述 散射元件在所述激光晶體與所述輸出鏡之間。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。盡 管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本實用 新型的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，其 均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種激光器，其特征在于，它包括散射元件，所述散射元件位于所述激光器的諧振腔 內；其中，所述激光器產生的激光經由所述散射元件時，其相位被所述散射元件隨機調制，使得 所述激光轉變?yōu)椴糠窒喔晒夂筝敵觥?br>
2.根據權利要求1所述的激光器，其特征在于，所述諧振腔包括激光晶體、倍頻晶體以 及輸出鏡；所述散射元件在所述倍頻晶體與所述輸出鏡之間或在所述激光晶體與所述倍頻 晶體之間。
3.根據權利要求1所述的激光器，其特征在于，所述諧振腔包括激光晶體和輸出鏡；所 述散射元件在所述激光晶體與所述輸出鏡之間。
4.根據權利要求1所述的激光器，其特征在于，所述諧振腔包括激光晶體和倍頻晶體； 所述散射元件在所述激光晶體與所述倍頻晶體之間。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的激光器，其特征在于，所述散射元件為液晶盒或 液晶屏。
6.根據權利要求5所述的激光器，其特征在于，所述液晶盒常態(tài)為散射，其散射能力隨 外加電壓升高而減弱。
7.根據權利要求5所述的激光器，其特征在于，所述液晶屏加有用于使所述液晶屏中 的液晶分子發(fā)生極化的外電壓。
8.根據權利要求1或2或3或4所述的激光器，其特征在于，所述散射元件為隨機相位 板，所述隨機相位板在工作過程中發(fā)生旋轉。
9.根據權利要求8所述的激光器，其特征在于，所述隨機相位板在電機的帶動下發(fā)生 轉動。
10.根據權利要求2或3所述的激光器，其特征在于，所述輸出鏡為平凹鏡或平面鏡。
專利摘要本實用新型提供一種激光器，它包括散射元件，所述散射元件位于所述激光器的諧振腔內；其中，所述激光器產生的激光經由所述散射元件時，其相位被所述散射元件隨機調制，使得所述激光轉變?yōu)椴糠窒喔晒夂筝敵觥１緦嵱眯滦偷挠幸嫘Ч峭ㄟ^在激光器的諧振腔內插入散射元件來降低激光的相干性，從而在本質上解決了激光顯示技術中的散斑問題，提高了激光顯示的圖像質量。
文檔編號H01S3/08GK201845994SQ201020595869
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者張瑛, 畢勇, 王斌, 顏博霞 申請人:北京中視中科光電技術有限公司