專利名稱：激光彩色顯示機(jī)方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光彩色顯示機(jī)方法與裝置，屬于“激光應(yīng)用與彩色顯示技術(shù)的光機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光彩色顯示機(jī)采用紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)激光作為光源，它具有色彩鮮艷、亮度高、顏色飽和高度等優(yōu)點(diǎn)，使其顯示色域比通常顯示方式大得多，即顏色豐富得多，從而成為替代傳統(tǒng)顯示方式的新方法。
激光器由于具亮度高、單色性好以及方向性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使其在工業(yè)、軍事以及激光顯示領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛；信息的顯示技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)的重要技術(shù)之一，激光投影顯示技術(shù)(LDT)是剛剛起步的重要發(fā)展方向之一。
產(chǎn)生RGB激光有多種方法，如氣體、固體、半導(dǎo)體激光器等，就高功率(大于瓦級(jí))的RGB激光光源而言，僅有氣體與固體激光器兩類。氣體激光器(氬離子激光能產(chǎn)生藍(lán)488nm和綠514.5nm，氪離子激光可產(chǎn)生紅光)耗電量大、體積龐大及操作維護(hù)困難，目前已有逐漸被固體激光器所取代的趨勢(shì)。最明顯的例子是原來廣泛使用的氬離子激光(綠光)泵浦染料鎖模激光器，現(xiàn)已被全固態(tài)的綠光激光器泵浦的鈦寶石鎖模激光器所取代。固體激光器，特別是全固態(tài)的激光器(激光二極管泵浦的固體激光器，簡(jiǎn)稱DPL)以其效率高、體積小、壽命長(zhǎng)及工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。尤其是W級(jí)以上的高功率RGB激光器，采用DPL再加上非線性頻率變換技術(shù)將是最佳方案。其中高功率綠光光源已達(dá)到百瓦量級(jí)，被認(rèn)為是分離同位素鈾中泵浦染料激光器的最佳光源。就高功率RGB三種光源中，紅藍(lán)激光光源技術(shù)難度較大。國(guó)際上紅藍(lán)激光已達(dá)到3-7瓦的量級(jí)，廣泛應(yīng)用于海洋開發(fā)、鈦寶石等可調(diào)諧激光器的泵浦源及激光顯示等領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)紅藍(lán)激光運(yùn)轉(zhuǎn)一般采用ns、ps的倍頻Nd:YAG激光器為基礎(chǔ)(輸出基波1064nm、二次諧波532nm)，再加上非線性頻率變換(光學(xué)參量振蕩器、倍頻或和頻)來實(shí)現(xiàn)紅、藍(lán)光輸出。國(guó)際上，紅藍(lán)激光技術(shù)正在向高功率、實(shí)用化及產(chǎn)品化的方向發(fā)展。
信息的顯示是信息社會(huì)的重要組成部分。顯示技術(shù)將信息以視覺的形式傳達(dá)給人類；在傳播信息的同時(shí)，也帶給人類視覺上的享受。顯示技術(shù)經(jīng)歷了20世紀(jì)初陰極射線管(CRT)及平面顯示器(FPD)兩個(gè)階段。第二階段的平面型顯示(FPD)帶來了顯示器革命，它包括平板型顯示和投影式顯示。平板型顯示主要有液晶顯示(LCD)、彩色等離子體顯示(PDP)、真空微電子顯示(FED)、發(fā)光管陣列顯示(LED)等，平板型顯示主要用于懸掛電視、大屏幕壁。投影式顯示包括投影CRT，投影LCD等，激光投影顯示技術(shù)(LDT)還在進(jìn)一步發(fā)展中。投影型主要用于家庭影院、數(shù)碼影院、超大屏幕投影、公眾信息大屏幕等。與信息時(shí)代對(duì)應(yīng)，顯示技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)以“高圖像品質(zhì)”、“高現(xiàn)場(chǎng)感”和“可攜帶”等為主攻目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激光彩色顯示機(jī)方法與裝置，它采用紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)激光作為光源，它具有色彩鮮艷、亮度高、顏色飽和高度等優(yōu)點(diǎn)，使其顯示色域比通常顯示方式大得多，即顏色豐富得多，從而成為替代傳統(tǒng)顯示方式的新方法。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方法與裝置加以實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明由三基色光源系統(tǒng)與控制掃描系統(tǒng)兩部分組成，前者為紅、綠、藍(lán)激光光源的器件，驅(qū)動(dòng)源，水冷系統(tǒng)，也包括紅光及綠光激光光源在準(zhǔn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所需的聲光Q開關(guān)及其驅(qū)動(dòng)源，三種光源的合路系統(tǒng)，最終以白光輸出；后者為對(duì)白光的強(qiáng)度調(diào)制器，分束振鏡掃描系統(tǒng)及聲控系統(tǒng)等，系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)預(yù)編的程序進(jìn)行控制掃描演示圖形，配合聲音得到很好的視覺及聽覺效果，顯示面積可達(dá)25m2。其中，三基色光源系統(tǒng)利用全固態(tài)Nd:YAG激光器振蕩的三條譜線即1319nm，1064nm及946nm，分別倍頻獲得660nm，532nm及473nm的激光，即形成紅、綠、藍(lán)三基色光源，這里的倍頻晶體分別為KTP，KTP及LBO，輸出功率分別為2瓦、2瓦及1瓦。其中藍(lán)光光源為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，紅光光源為準(zhǔn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，綠光光源可以連續(xù)也可以準(zhǔn)連續(xù)(兩者在操作時(shí)僅以切換聲光Q開關(guān)可以方便轉(zhuǎn)換)。三種光源的合路輸出白光進(jìn)入激光掃描系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)通過Beam2000軟件自動(dòng)控制高速振鏡進(jìn)掃描，同時(shí)通過高頻聲光調(diào)制器控制彩色光束的選擇，從而達(dá)到彩色圖案的輸出，實(shí)現(xiàn)超大屏幕投影彩色顯示，顯示面積可達(dá)25m2；另外，該掃描系統(tǒng)還通過程序控制根據(jù)音樂節(jié)奏實(shí)現(xiàn)彩色光束的分時(shí)輸出，配合聲音得到很好的視覺及聽覺效果，從而實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)激光彩色的演示。


附圖中，圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，1為三基色光源系統(tǒng)，2為控制掃描系統(tǒng)，3為綠光激光源，4為紅光激光源，5為籃光激光源，6為三基色光合路系統(tǒng)。
附圖中，圖2為本發(fā)明的三基色光源系統(tǒng)中的綠光激光源結(jié)構(gòu)示意圖，1為聲光Q開關(guān)，2為大功率LD泵浦組件，3為諧波反射鏡，4為凹面全反鏡，5為Nd:YAG晶體棒，6為KTP倍頻晶體，7為輸出鏡。
附圖中，圖3為本發(fā)明的三基色光源系統(tǒng)中的紅光激光源結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為1319nm全反鏡，2為聲光Q開關(guān)，3為L(zhǎng)D泵浦組件，4為Nd:YAG晶體棒，5為諧波反射鏡，6為KTP晶體，7為紅光輸出鏡，8為.濾波鏡。
附圖中，圖4為本發(fā)明的三基色光源系統(tǒng)中的藍(lán)光激光源結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為30W光纖輸出的LD激光泵浦源，2為自聚焦透鏡；3為耦合透鏡組，4為平凹輸入鏡，5為Nd:YAG晶體，6為L(zhǎng)BO晶體，7為輸出鏡，8為準(zhǔn)直透鏡。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
加以說明。
本發(fā)明“激光彩色顯示機(jī)”的結(jié)構(gòu)示意圖為附圖1，圖中，1為三基色光源系統(tǒng)，由紅、綠、藍(lán)激光光源組成，包括驅(qū)動(dòng)電源，水冷系統(tǒng)，也包括紅光及綠光激光光源在準(zhǔn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所需的聲光Q開關(guān)及其驅(qū)動(dòng)源，由圖中激光光源3、4及5輸出的紅、綠、藍(lán)三基色光，經(jīng)三基色光合路系統(tǒng)6合成白光，輸入到控制掃描系統(tǒng)2中，它通過調(diào)制器10對(duì)白光的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，再由分束振鏡7分束后進(jìn)入掃描系統(tǒng)8，進(jìn)行掃描輸出，系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)預(yù)編的程序進(jìn)行控制掃描演示圖形，由聲控系統(tǒng)9配合聲音得到完整的視聽覺效果，顯示面積可達(dá)25m2。
本發(fā)明的三基色光源系統(tǒng)中的綠光532nm激光源結(jié)構(gòu)示意圖為附圖2，其中采用12個(gè)20W的LD泵浦組件2，去泵浦Nd:YAG晶體5，該激光晶體的尺寸為φ3×75mm，兩端磨成平面，鍍1064nm的增透膜，倍頻晶體6采用II類相位匹配的KTP晶體其尺寸為7×7×8mm，由凹面全反鏡4與輸出鏡7構(gòu)成平凹腔結(jié)構(gòu)的諧振腔，為了保證激光輸出的穩(wěn)定，通過一臺(tái)恒溫循環(huán)器控制KTP晶體的溫度，從而實(shí)現(xiàn)最佳相位匹配，保證輸出功率的穩(wěn)定性。綠光輸出平均功率為18W。
本發(fā)明的三基色光源系統(tǒng)中的紅光660nm激光源結(jié)構(gòu)示意圖為附圖3，采用LD泵浦組件3側(cè)面泵浦Nd:YAG晶體棒4，采用對(duì)Nd:YAG晶體棒4的兩端鍍對(duì)1319nm、1064nm的雙增透膜的措施，以及對(duì)1319nm全反鏡鍍對(duì)1064nm的增透膜的措施，抑制1064nm的震蕩而提高1319nm的增益，形成1319nm基頻光，通過倍頻晶體KTP晶體6倍頻，經(jīng)輸出鏡7實(shí)現(xiàn)紅光660nm輸出，平均功率為1.5W。
本發(fā)明的三基色光源系統(tǒng)中的藍(lán)光473nm激光源結(jié)構(gòu)示意圖為附圖4，采用30W激光二極管光纖輸出泵浦源1，其泵浦光經(jīng)自聚焦透鏡2進(jìn)入耦合透鏡組3，而后去端面泵浦Nd:YAG晶體棒5，采用均勻冷卻的措施提高946nm的增益，由平凹輸入鏡4與輸出鏡7構(gòu)成諧振腔，形成946nm基頻振蕩，利用LBO晶體6進(jìn)行倍頻輸出，采用半導(dǎo)體制冷片控制LBO晶體的溫度，提高倍頻效率，實(shí)現(xiàn)藍(lán)光輸出1W。
權(quán)利要求
一種激光彩色顯示機(jī)方法與裝置，主要由三基色激光光源系統(tǒng)與控制掃描系統(tǒng)組成，其特征在于利用全固態(tài)Nd:YAG激光器振蕩的三條譜線1319nm、1064nm及946nm，分別倍頻獲得紅光660nm、綠光532nm及藍(lán)光473nm的三基色激光，經(jīng)合路形成白光，通過調(diào)制器調(diào)制，再由分束振鏡分束后進(jìn)入掃描系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)智能軟件控制掃描，實(shí)現(xiàn)激光彩色顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光彩色顯示機(jī)方法與裝置，主要由三基色激光光源系統(tǒng)與控制掃描系統(tǒng)組成，它利用全固態(tài)Nd:YAG激光器振蕩的三條譜線1319nm、1064nm及946nm，分別倍頻獲得紅光660nm、綠光532nm及藍(lán)光473nm的三基色激光，經(jīng)合路形成白光，通過調(diào)制器調(diào)制，再由分束振鏡分束后進(jìn)入掃描系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)智能軟件控制掃描，實(shí)現(xiàn)激光彩色顯示，顯示面積可達(dá)25m
文檔編號(hào)H04N3/15GK1867037SQ200510013530
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者姚建銓, 王濤, 李喜福, 徐德剛, 王鵬 申請(qǐng)人:天津市天達(dá)激光技術(shù)開發(fā)有限公司