基于布拉格光柵的光源系統(tǒng)和投影機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及投影技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于布拉格光柵的光源系統(tǒng)和投影機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前很多設(shè)備的使用都需要光源，例如液晶顯示屏、投影儀等需要通過光線向人們呈現(xiàn)圖像的設(shè)備。為了使用戶能夠從以上所述的設(shè)備中感受到良好的視覺效果，人們對于設(shè)備中的光源如何發(fā)射光線以及發(fā)射什么光線進(jìn)行了大量的研宄，開始使用光學(xué)元件對光源進(jìn)行處理后再作輸出，這些用于處理和輸出光線的元件統(tǒng)稱為光源系統(tǒng)。
[0003]以投影機(jī)為例，其光源系統(tǒng)一般分為兩種，一種是超高壓汞燈作為光源，此燈泡的壽命一般在2000小時到4000小時之間，隨著燈泡工作時間的增長，會出現(xiàn)亮度減弱，投影圖像質(zhì)量降低的問題，并且燈泡作為投影機(jī)唯一的耗材，其價(jià)格比較高，因此用戶使用投影機(jī)成本比較大；另一種是激光光源，主要使用現(xiàn)在不斷發(fā)展的激光二極管，其具有低能耗、高亮度、壽命長、色彩純凈、色域高和隨時開關(guān)等優(yōu)點(diǎn)。然而激光光源所輸出的光相干性較大，照射到投影屏上時發(fā)生干涉，容易造成散斑的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于布拉格光柵的光源系統(tǒng)和投影機(jī)，能夠減小輸出光線的相干性。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于布拉格光柵的光源系統(tǒng)，包括:光源、布拉格光柵以及波長調(diào)諧裝置；其中，光源用于輸出可見光至布拉格光柵；布拉格光柵具有至少兩個中心反射波長，布拉格光柵用于輸入所述可見光，并從可見光中選擇具有至少兩個中心反射波長中的一個中心反射波長的光線并輸出；波長調(diào)諧裝置用于設(shè)定布拉格光柵的被選擇中心反射波長。
[0006]其中，可見光是激光，至少兩個中心反射波長均在激光波長范圍中。
[0007]其中，激光為紅光、綠光和藍(lán)光中的一種或兩種以上。
[0008]其中，波長調(diào)諧裝置通過改變施加在布拉格光柵上的應(yīng)力、溫度或振動來調(diào)節(jié)布拉格光柵的被選擇中心反射波長的設(shè)定。
[0009]其中，光源系統(tǒng)進(jìn)一步包括光路控制裝置，連接光源及布拉格光柵，用于控制光源及布拉格光柵輸出光線的傳輸路徑。
[0010]其中，光路控制裝置為光開關(guān)、光環(huán)形器和光耦合器中的至少一種。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于布拉格光柵的投影機(jī)，包括光源系統(tǒng)和光閥；光源系統(tǒng)包括光源、布拉格光柵以及波長調(diào)諧裝置；其中光源用于輸出可見光至布拉格光柵；布拉格光柵具有至少兩個中心反射波長，布拉格光柵用于輸入所述可見光，并從可見光中選擇具有至少兩個中心反射波長中的一個中心反射波長的光線并輸出至光閥；波長調(diào)諧裝置用于設(shè)定布拉格光柵的被選擇中心反射波長。
[0012]其中，可見光是激光，至少兩個中心反射波長均在所述激光波長范圍中。
[0013]其中，激光為紅光、綠光和藍(lán)光中的一種或兩種以上。
[0014]其中，光源系統(tǒng)進(jìn)一步包括光開關(guān)和光耦合器；其中光開關(guān)設(shè)置于光源和布拉格光柵之間，用于使光源輸出的可見光分路輸出；光耦合器設(shè)置于布拉格光柵之后，用于使布拉格光柵輸出的光線合路輸出。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明光源系統(tǒng)首先將波長調(diào)諧裝置作用于布拉格光柵，設(shè)定布拉格光柵的中心反射波長，然后通過光源輸出可見光至布拉格光柵，布拉格光柵繼而反射輸出具有中心反射波長的光線，下一時刻，波長調(diào)諧裝置重新作用于布拉格光柵，使其具有另一中心反射波長，繼而能夠輸出具有另一中心反射波長的光線，即布拉格光柵在不同時刻能夠選擇不同波長的光線輸出，以減小輸出光線的相干性。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明基于布拉格光柵的光源系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1所示光源系統(tǒng)的第一實(shí)施方式中布拉格光柵的反射特性示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明基于布拉格光柵的光源系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明基于布拉格光柵的投影機(jī)的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明基于布拉格光柵的投影機(jī)的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參閱圖1，圖1是基于布拉格光柵的光源系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式提供了一種光源系統(tǒng)100，包括光源101、布拉格光柵102以及波長調(diào)諧裝置103。
[0022]光源101用于輸出可見光至布拉格光柵102。
[0023]本實(shí)施方式中，光源101可以白光光源或激光光源，白光光源一般米用LED發(fā)光二極管，根據(jù)使用數(shù)量可以分為單晶和多晶兩種類型。多晶型的發(fā)光二極管，即兩個或兩個以上互補(bǔ)二色LED發(fā)光二極管或三原色LED發(fā)光二極管，然而不同顏色的LED發(fā)光二極管的驅(qū)動電壓、溫度特性以及壽命各不相同，因此本實(shí)施方式中優(yōu)選單晶LED發(fā)光二極管，即一個單色的LED發(fā)光二極管加上相應(yīng)的熒光粉，為了提高發(fā)光效率，本實(shí)施方式中利用紫外光LED加RGB三原色的三波長熒光粉來達(dá)到白光的效果。其他實(shí)施方式中也可以選擇藍(lán)光LED來激發(fā)黃色熒光粉。對于激光光源，其具有單色性好、方向性強(qiáng)和光亮度高的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)選半導(dǎo)體激光二極管應(yīng)用于本實(shí)施方式。本實(shí)施方式中光源101發(fā)射的可見光通過光纖傳輸至布拉格光柵102。
[0024]布拉格光柵102具有至少兩個中心反射波長，布拉格光柵102用于輸入可見光，并從可見光中選擇具有至少兩個中心反射波長中的一個中心反射波長的光線并輸出。
[0025]布拉格光柵102為光纖布拉格光柵，即纖芯內(nèi)部形成空間相位周期性分布的光柵，能夠?qū)M足一定條件的波長的光反射回來，其余的透射光不受影響，因此布拉格光柵102就起到了光波選擇的作用。具體請參閱圖2，圖2是圖1所示光源系統(tǒng)的第一實(shí)施方式中布拉格光柵的反射特性示意圖。圖2中λΒ是布拉格光柵102的中心反射波長，根據(jù)耦合理論，其中心反射波長為:
[0026]λΒ=2λεΗΛ
[0027]λ eff是光纖纖芯的有效折射率，Λ是光柵的周期，其中λ @和Λ的改變與溫度、應(yīng)力等有關(guān)，當(dāng)改變布拉格光柵102所處的環(huán)境時，能夠使λ Β發(fā)生偏移，即布拉格光柵102至少有兩個中心反射波長，當(dāng)可見光輸入布拉格光柵102時，可通過調(diào)節(jié)溫度等使布拉格光柵102能夠選擇不同波長的光線進(jìn)行反射。
[0028]波長調(diào)諧裝置103用于設(shè)定布拉格光柵102的被選擇中心反射波長。
[0029]本實(shí)施方式中，波長調(diào)諧裝置103通過溫度來調(diào)節(jié)布拉格光柵102的波長，溫度變化，由于光纖材料的熱光效應(yīng)，光柵的折射率Arff會發(fā)生變化，由于熱脹冷縮效應(yīng)，光柵的周期Λ也會發(fā)生變化；最終導(dǎo)致布拉格光柵102中心反射波長變化。本實(shí)施方式中，通過波長調(diào)諧裝置103周期性的調(diào)節(jié)溫度，使得布拉格光柵102能夠周期性的反射具有與溫度相應(yīng)的中心反射波長的光線。
[0030]其他實(shí)施方式中，也可以通過應(yīng)變來調(diào)節(jié)，例如對布拉格光柵102施加均勻軸向應(yīng)力，無論是拉伸還是壓縮，都會導(dǎo)致光柵的周期Λ的變化，而光纖本身的彈光效應(yīng)也會使有效折射率Arff發(fā)生變化，繼而改變布拉格光柵102的中心反射波長λ Β。另一實(shí)施方式中，波長調(diào)諧裝置103還可以通過振動來調(diào)節(jié)其中心反射波長。
[0031]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施方式中首先通過波長調(diào)諧裝置調(diào)節(jié)溫度，以設(shè)定布拉格光柵的中心反射波長，然后光源輸出可見光至布拉格光柵，布拉格光柵繼而反射輸出具有中心反射波長的光線，波長調(diào)諧裝置可以通過改變溫度，使得布拉格光柵能夠選擇不同波長的光線輸出，以減小輸出光線的相干性。
[0032]參閱圖3，圖3是基于布拉格光柵的光源系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式提供了一種光源系統(tǒng)300，包括光源301、布拉格光柵302、波長調(diào)諧裝置303以及光路控制裝置304。
[0033]光源301用于輸出可見光至布拉格光柵302。
[0034]本實(shí)施方式中，可見光為激光，即光源301采用激光光源，其中激光光源采用紅光、綠光和藍(lán)光中的一種或兩種以上。若將光源系統(tǒng)300使用于投影機(jī)，則在本實(shí)施方式中激光光源301采用紅光、綠光和藍(lán)光三原色光。當(dāng)然在其他實(shí)施方式中也可以選擇其他顏色的激光光源，如紅光、黃光、綠光和藍(lán)光四基色光或者紅光、黃光、綠光，青光和藍(lán)光五基色光。若光源系統(tǒng)300使用于其他的設(shè)備中，也可以僅選擇某一種顏色的光。
[0035]布拉格光柵302具有至少兩個中心反射波長，布拉格光柵302用于輸入可見光，并從可見光中選擇具有至少兩個中心反射波長中的一個中心反射波長的光線并輸出。
[0036]本實(shí)施方式中的光源301為紅綠藍(lán)三原色激光光源，其可以適用于投影儀。投影儀的光源301需要能夠輸出紅綠藍(lán)三種顏色的光，因此，在本實(shí)施方式中設(shè)置三個布拉格光柵302來分別選擇紅綠藍(lán)三種顏色的光線進(jìn)行輸出。若其中一個布拉格光柵302選擇紅光光線進(jìn)行輸出，紅光波長為620nm?750nm，則其對應(yīng)的布拉格光柵302可選的至少兩個中心反射波長均在紅色激光波長范圍中，即其中兩個中心反射波長分別為650nm、700nm。對于綠光對應(yīng)的布拉格光柵302以及藍(lán)光對應(yīng)的布拉格光柵302同樣其可選的中心反射波長在綠色或藍(lán)色激光波長范圍中。
[0037]波長調(diào)諧裝置303用于設(shè)定布拉格光柵302的被選擇中心反射波長。與光源系統(tǒng)的第一實(shí)施方式中波長調(diào)諧裝置103的原理相同，波長調(diào)諧裝置303通過改變施加在布拉格光柵302上的應(yīng)力、溫度或振動來調(diào)節(jié)布拉格光柵302的被選擇的中心反射波長的設(shè)定。本實(shí)施方式中，三個布拉格光柵302都有其所對應(yīng)的波長調(diào)諧裝置303，其中波長調(diào)諧裝置303可同時進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)；也可以單獨(dú)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，即各個波長調(diào)諧裝置303之間沒有關(guān)聯(lián)。并且在調(diào)節(jié)時保證布拉格光柵302中心反射波長的變化范圍均在所對應(yīng)的激光波長范圍內(nèi)，即對應(yīng)紅光的布拉格光柵302的中心反射波長變化范圍為620nm?750nm，且波長調(diào)諧裝置303通過進(jìn)行微小調(diào)動，第一時刻調(diào)節(jié)中心反射波長為650nm，第二時刻調(diào)節(jié)中心反射波長為655nm。
[0038]光路控制裝置304，連接光源301和布拉格