專利名稱：消干涉激光擴束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于激光及顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種擴束器，是一種消除激光干涉的擴束器。
背景技術(shù)：
激光擴束器是激光應(yīng)用領(lǐng)域中常用的裝置。通常采用平行光管即望遠系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。平行光管方式的擴束器包括激光光源，聚光透鏡，光欄，準(zhǔn)直透鏡等。其結(jié)構(gòu)是在聚光透鏡和準(zhǔn)直透鏡之間，兩者的共同焦點處安裝有光欄，通過聚光透鏡，光欄，準(zhǔn)直透鏡把光源發(fā)出的光束擴展成所需寬光束。這種擴束器的工作過程是，由激光光源也就是激光器發(fā)出的激光光束，經(jīng)聚光透鏡把激光束聚焦在光欄上。由于光欄處是聚光透鏡和準(zhǔn)直透鏡的焦點，在光欄上會聚的激光通過準(zhǔn)直透鏡后，成為滿足所需范圍的擴束激光束。這一結(jié)構(gòu)的擴束器實現(xiàn)了激光的準(zhǔn)直擴束，它是目前激光準(zhǔn)直擴束常用結(jié)構(gòu)。但這種擴束器擴出的激光是一種具有相干性的激光束，在需要非相干激光的情形下，不能滿足需要，必須尋求一種新的擴束器。例如，在激光顯示中，要求擴束后的激光束是非相干光，而由上述方法擴束后的激光是相干光，若用這種相干的激光束照射面陣空間光調(diào)制器來實現(xiàn)激光顯示，則在顯示屏幕上由于激光的干涉效應(yīng)而使顯示圖象出現(xiàn)較強的背景干涉條紋，嚴(yán)重影響成象效果，因此，必須消除激光的相干性。

發(fā)明內(nèi)容
由于普通激光擴束器不具有消相干的功能，因而無法直接用于面陣光閥式激光視頻顯示。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中擴束光束相干性問題，本實用新型用乳化微晶玻璃球代替現(xiàn)有擴束器中的光欄，并增加橢球反射鏡和反射鏡，目的是提供一種能夠消除擴束后光束相干性和激光顯示圖象中的背景干涉條紋的消干涉激光擴束器。
要想消除激光干涉對圖象的影響，就要破壞激光的相干條件。采用的辦法之一是在某一很小的區(qū)域內(nèi)，改變激光束的前進方向，使其無規(guī)則地反射與折射。無規(guī)則的反射和折射的激光振動方向呈現(xiàn)無序狀態(tài)，這樣就破壞了相干光束必須具有相同振動的干涉條件，再經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)的擴束準(zhǔn)值，就得到無相干的寬束激光。本實用新型在現(xiàn)有激光擴束器基礎(chǔ)上，用乳化微晶玻璃球代替光欄，并把乳化微晶玻璃球置于橢球反射鏡的焦點處，該焦點又是聚光鏡的焦點。
本實用新型由激光器，聚光鏡，乳化微晶玻璃球，橢球反射鏡，反射鏡，準(zhǔn)直透鏡組成，激光器光束、聚光鏡的焦點、乳化微晶玻璃球、橢球反射鏡的焦點、反射鏡的焦點和準(zhǔn)直透鏡的焦點在同一直線上。擴束腔包括橢球反射鏡和直腔兩部分，反射鏡、乳化微晶玻璃球在橢球反射鏡內(nèi)，聚光鏡、橢球反射鏡和反射鏡三者共焦點。準(zhǔn)直透鏡置于直腔的另一端，并保證橢球反射鏡第二焦點和準(zhǔn)直透鏡兩者的焦點在同一點上，準(zhǔn)直透鏡固定在擴束腔內(nèi)。
為了使激光器光束進入擴束腔內(nèi)，將聚光鏡安在擴束腔上，擴束腔靠橢球反射鏡一側(cè)，在橢球反射鏡的軸線上有一入射孔。入射孔用來固定聚光鏡，激光器光束通過入射孔進入擴束腔內(nèi)。
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的構(gòu)成。本實用新型包含有激光器1、聚光鏡3、準(zhǔn)直透鏡8，其特征是由橢球反射鏡5和直腔11構(gòu)成擴束腔10，微晶玻璃球4光軸左側(cè)的橢球反射鏡5上開有一入射孔12，微晶玻璃球4右側(cè)有一反射鏡6；激光器1發(fā)出的激光束2，聚光鏡3的焦點，乳化微晶玻璃球4，橢球反射鏡5的焦點，反射鏡6的焦點，準(zhǔn)直透鏡8的焦點在同一直線上；乳化微晶玻璃球4固定在聚光鏡3、橢球反射鏡5和反射鏡6三者共同的焦點上，橢球反射鏡5的另一焦點和準(zhǔn)直透鏡8的焦點在同一點上，如圖2所示。
本實用新型之所以能夠消除激光束的相干性，是靠乳化微晶玻璃球。當(dāng)激光束射入微晶玻璃球時，激光束被乳化的微晶玻璃球進行無規(guī)則的折射和反射，使得激光束從球內(nèi)以不同角度向空間各個方向射出，射出的激光束不論在相位上還是在振動方向上都是無規(guī)則的，這樣各光線間就不具備相干條件，因此投射到屏幕時不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。同時為了保證出射光的準(zhǔn)直性，在微晶玻璃球到準(zhǔn)直透鏡之間放置了一個反射鏡，目的是將微晶玻璃球出射的沒有經(jīng)過橢球反射鏡反射，直接射向準(zhǔn)直透鏡的那部分光，反射回微晶玻璃球內(nèi)，使其在經(jīng)橢球反射鏡返向橢球反射鏡第二焦點，再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡出射后形成準(zhǔn)直光。
本實用新型是由下述過程消除光束干涉性實現(xiàn)激光擴束的。如附圖2所示，由激光器1發(fā)出的激光束2，通過聚光鏡3會聚到乳化微晶玻璃球4上。會聚到乳化微晶玻璃球4上的激光束2無規(guī)則地反射和折射，一部分投射到橢球反射鏡5上，經(jīng)橢球反射鏡5反射會聚到橢球反射鏡第二焦點7上；另一部分投射到反射鏡6上，經(jīng)反射鏡6又反射到乳化微晶玻璃球4上。反射到乳化微晶玻璃球4上的光束又重新射到橢球反射鏡5上，進而聚到橢球反射鏡5第二焦點上。這樣，激光束2經(jīng)乳化微晶玻璃球4、反射鏡6，都射到橢球反射鏡5上。按照橢球反射鏡5的反射特性，反射光線將完全會聚到橢球第二焦點7上，而第二焦點7恰好是準(zhǔn)直透鏡8的前焦點，這樣通過準(zhǔn)直透鏡8后的出射光束為平行光，且是非相干的。其中反射鏡6的作用是將來自微晶玻璃球4的那些沒有通過橢球反射鏡5反射而直接射向準(zhǔn)直透鏡8的光線反射回微晶玻璃球4，并通過橢球反射鏡5會聚到橢球反射鏡第二焦點7，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡8以平行無相干光出射，出射的光為出射光束9。
橢球反射鏡5和直腔11構(gòu)成擴束腔10。
采用上述結(jié)構(gòu)方法制作的激光擴束器，在以面陣空間光調(diào)制器為圖象信號，調(diào)制紅、綠、藍三色激光為光源實現(xiàn)的激光彩色視頻顯示中，成功地消除了干涉條紋，得到了很好的圖象效果。


圖1為平行管方式的擴束器；圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，也是摘要附圖。圖中1為激光器，2激光束，3聚光鏡，4乳化微晶玻璃球，5橢球反射鏡，6反射鏡，7橢球反射鏡第二焦點，也是準(zhǔn)直透鏡8的前焦點，8準(zhǔn)直透鏡，9出射光束，10擴束腔，11直腔，12入射孔。
具體實施方式
在以面陣空間調(diào)制器調(diào)制三色激光圖象信號時，可以使用本實用新型作為光源，來實現(xiàn)激光彩色視頻顯示。所采用的激光器1為DPL固體激光器，聚光鏡3的通光孔徑為5mm，后焦距為10mm，乳化微晶玻璃球4的直徑為3mm，橢球反射鏡5第二焦點為10mm，反射鏡6的焦距為6mm，準(zhǔn)直透鏡8的孔徑為60mm，焦距為60mm，直腔長為110mm。聚光鏡3固定在入射孔12內(nèi)，準(zhǔn)直透鏡8按在直腔11的一端。
權(quán)利要求1.一種消干涉激光擴束器，包含有激光器(1)、聚光鏡(3)、準(zhǔn)直透鏡(8)，其特征是由橢球反射鏡(5)和直腔(11)構(gòu)成擴束腔(10)，微晶玻璃球(4)光軸左側(cè)的橢球反射鏡(5)上開有一入射孔(12)，微晶玻璃球(4)右側(cè)有一反射鏡(6)；激光器(1)發(fā)出的激光束(2)，聚光鏡(3)的焦點，乳化微晶玻璃球(4)，橢球反射鏡(5)的焦點，反射鏡(6)的焦點，準(zhǔn)直透鏡(8)的焦點在同一直線上；乳化微晶玻璃球(4)固定在聚光鏡(3)、橢球反射鏡(5)和反射鏡(6)三者共同的焦點上，橢球反射鏡(5)的另一焦點和準(zhǔn)直透鏡(8)的焦點在同一點上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消干涉激光擴束器，其特征是聚光鏡(3)固定在入射孔(12)上，準(zhǔn)直透鏡(8)固定在直腔(11)的一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消干涉激光擴束器，其特征是聚光鏡(3)的通光孔徑為5mm，后焦距為10mm，橢球反射鏡(5)的焦距為10mm，反射鏡(6)的焦距為6mm，準(zhǔn)直透鏡(8)的孔徑為60mm，焦距為60mm。
專利摘要本實用新型屬于激光顯示技術(shù)領(lǐng)域，是一種消干涉激光擴束器。主要由激光器，聚光鏡，乳化微晶玻璃球，橢球反射鏡，反射鏡，準(zhǔn)直透鏡等構(gòu)成。激光器發(fā)出的激光束通過聚光鏡會聚到乳化微晶玻璃球上，激光束在微晶玻璃球中無規(guī)則地反射和折射后射到橢球反射鏡上，反射光線會聚到其第二焦點處，即準(zhǔn)直透鏡的前焦點上，從透鏡出射光束為所需的消干涉擴束光。在以面陣空間調(diào)制器調(diào)制三色激光圖象信號，實現(xiàn)激光彩色視頻顯示中，可以完全消除干涉條紋，獲得清晰的圖象。
文檔編號G02B27/10GK2629056SQ0321096
公開日2004年7月28日 申請日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月13日
發(fā)明者劉偉奇, 孟慶華, 馮睿, 康玉思, 柳華 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所