專利名稱：一種用于激光顯示的光纖光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于激光顯示的光纖光源裝置本實(shí)用新型涉及一種用于激光顯示的光纖光源裝置。近幾年，激光顯示技術(shù)以其大色域、高飽和度、高亮度、色溫穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命、高效環(huán)保的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。在應(yīng)用層面，激光顯示技術(shù)將成為未來(lái)高端的主流顯示技術(shù)，特別是在公共信息大屏幕、舞臺(tái)燈光特效、投影顯示、數(shù)碼影院、大屏幕指揮及個(gè)性化顯示等方面具有極大的發(fā)展空間和廣闊的市場(chǎng)前景。激光顯示技術(shù)可在超大屏幕展現(xiàn)更加逼真和絢麗的動(dòng)態(tài)圖像，達(dá)到其它顯示技術(shù)所不及的震撼效果。一般地，激光顯示系統(tǒng)主要由三基色激光光源、光路控制和顯示屏幕，三個(gè)部分組成。其中三基色激光光源為整個(gè)系統(tǒng)的核心，決定了顯示系統(tǒng)的主要顯示參數(shù)和性能，也是長(zhǎng)期制約激光顯 示技術(shù)發(fā)展速度的主要因素。目前，三基色激光光源通常采用三臺(tái)獨(dú)立的半導(dǎo)體泵浦的全固態(tài)激光器，波長(zhǎng)分別處于紅^00-700nm)、綠(500_550nm)、藍(lán)(440-490nm)三個(gè)波段，通過(guò)控制放置于每臺(tái)激光器的輸出端的光閥門實(shí)現(xiàn)光路的閉合與開(kāi)啟、以及增強(qiáng)與減弱。在光學(xué)層面上講，這三臺(tái)獨(dú)立的半導(dǎo)體激光器之間沒(méi)有任何相互聯(lián)系，相位和強(qiáng)度都是隨機(jī)波動(dòng)，增大了顯示效果的不確定度。因此，本方案提出一種從一臺(tái)光源出發(fā)的三基色激光光源，以一臺(tái)光源產(chǎn)生激光顯示所需的紅、綠、藍(lán)三基色。該技術(shù)在提高光源系統(tǒng)穩(wěn)定度、降低制造成本方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型克服了上述技術(shù)的不足，提供了一種用于激光顯示的光纖光源裝置，采用單色激光脈沖通過(guò)非線性光纖或者多模光纖產(chǎn)生多色同步的激光。其中，由中心輸出波長(zhǎng)位于1020-1080nm的單色脈沖激光產(chǎn)生的多色同步脈沖，其波長(zhǎng)可直接位于或者通過(guò)頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到紅出00-700鹽)、綠(500-550nm)、藍(lán)(440_490nm)三個(gè)波段，作為激光顯不的二基色。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案:一種用于激光顯示的光纖光源裝置，包括有用于為裝置提供種子光的激光振蕩器100，所述激光振蕩器100連接有用于提高種子光能量的激光放大器200，所述激光放大器200連接有用于使種子光通過(guò)非線性效應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)光和閑頻光的非線性光纖300，所述非線性光纖300連接有用于分離閑頻光、種子光和信號(hào)光并將其能量分別轉(zhuǎn)換到紅、綠、藍(lán)三個(gè)波段的頻率分離轉(zhuǎn)換器400，所述紅、綠、藍(lán)光作為激光顯示的三基色。所述的激光振蕩器100為半導(dǎo)體脈沖激光器或光纖脈沖激光器。所述的激光放大器200包括波分復(fù)用器201，所述波分復(fù)用器201的一輸入端與激光振蕩器100連接，所述波分復(fù)用器201的另一輸入端連接有第一泵浦源206，所述波分復(fù)用器201的復(fù)合輸出端通過(guò)第一增益光纖202和光隔離器203連接有泵浦合束器204，所述泵浦合束器204的泵浦輸入端連接有第二泵浦源207，所述泵浦合束器204的輸出端連接有第二增益光纖205，所述第二增益光纖205的另一端作為激光放大器200的輸出端。所述的非線性光纖300為光子晶體光纖或多模光纖，所述非線性光纖300的一端與激光放大器200的輸出端連接。所述的頻率分離轉(zhuǎn)換器400包括第一分束鏡401，所述第一分束鏡401的輸入端與非線性光纖300的另一端連接，所述第一分束鏡401的光分離輸出端連接有第一路頻率轉(zhuǎn)換器403，所述第一分束鏡401的光增透輸出端連接有第二分束鏡402，所述第二分束鏡402的光分離輸出端連接有第三路頻率轉(zhuǎn)換器405，所述第二分束鏡402的光增透輸出端連接有第二路頻率轉(zhuǎn)換器404，所述第一路頻率轉(zhuǎn)換器403、第二路頻率轉(zhuǎn)換器404和第三路頻率轉(zhuǎn)換器405共同連接有顯示器。所述的第二泵浦源207至少為兩個(gè)，所述所有的第二泵浦源207分別與泵浦合束器204的泵浦輸入端連接。所述的第一路頻率轉(zhuǎn)換器403、第二路頻率轉(zhuǎn)換器404和第三路頻率轉(zhuǎn)換器405均為非線性晶體。本實(shí)用新型的有益效果是:1、本實(shí)用新型采用單色激光脈沖通過(guò)非線性光纖或者多模光纖產(chǎn)生多色同步的激光，光源的穩(wěn)定性高；2、本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)單色激光產(chǎn)生的多色同步激光進(jìn)行分離并其頻率進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，將信號(hào)光、泵浦光、閑頻光轉(zhuǎn)換到紅、綠、藍(lán)三個(gè)波段作為激光顯示的三基色，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三臺(tái)獨(dú)立半導(dǎo)體泵浦源全固態(tài)激光器發(fā)射三基色激光，本裝置具有實(shí)用性高、成本低等特點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的激光顯示光纖光源裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖與本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:如圖1所示，一種用于激光顯示的光纖光源裝置，包括有用于為裝置提供種子光的激光振蕩器100，所述激光振蕩器100連接有用于提高種子光能量的激光放大器200，所述激光放大器200連接有用于使種子光通過(guò)非線性效應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)光和閑頻光的非線性光纖300，所述非線性光纖300連接有用于分離閑頻光、種子光和信號(hào)光并將其能量分別轉(zhuǎn)換到紅、綠、藍(lán)三個(gè)波段的頻率分離轉(zhuǎn)換器400，所述紅、綠、藍(lán)光作為激光顯示的三基色。如圖2所示，所述的激光振蕩器100為半導(dǎo)體脈沖激光器或光纖脈沖激光器。其中，激光脈沖重復(fù)頻率為千赫茲到百兆赫茲，為整個(gè)激光顯示的光纖光源裝置提供種子光脈沖。所述的激光放大器200包括波分復(fù)用器201，所述波分復(fù)用器201的一輸入端與激光振蕩器100連接，所述波分復(fù)用器201的另一輸入端連接有第一泵浦源206，所述波分復(fù)用器201的復(fù)合輸出端通過(guò)第一增益光纖202和光隔離器203連接有泵浦合束器204，所述泵浦合束器204的泵浦輸入端連接有第二泵浦源207，所述泵浦合束器204的輸出端連接有第二增益光纖205，所述第二增益光纖205的另一端作為激光放大器200的輸出端。所述的第二泵浦源207至少為兩個(gè)，所述所有的第二泵浦源207分別與泵浦合束器204的泵浦輸入端連接。激光放大器為半導(dǎo)體泵浦的光纖放大器，光纖放大器的工作波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于注入種子光脈沖的波長(zhǎng)，該激光放大器的作用在于將激光振蕩器的種子激光的能量提高，為后續(xù)的參量頻率的產(chǎn)生和非線性頻率的變換提供足夠能量的泵浦脈沖。所述的非線性光纖300為光子晶體光纖或多模光纖，所述非線性光纖300的一端與激光放大器200的輸出端連接。 在非線性光纖中，注入的泵浦脈沖通過(guò)非線性效應(yīng)，如四波混頻、自相位調(diào)制或受激拉曼散原理，產(chǎn)生兩個(gè)參量頻率邊帶，其中頻率高于泵浦光的邊帶稱為信號(hào)光，頻率低于泵浦光的邊帶稱為閑頻光。其中，泵浦脈沖波長(zhǎng)為1020-1080nm，信號(hào)光波長(zhǎng)位于880-980nm,閑頻光波長(zhǎng)位于 1200_1400nm。其中，實(shí)現(xiàn)四波混頻過(guò)程如下，在高能量種子光中的光子ωρ強(qiáng)度被放大到某一閾值后，ωρ在非線性光纖300中產(chǎn)生光纖介質(zhì)三階非線性極化，2Χ ωρ—，其中光子ωΡ、ω 分別屬于高能量種子光(泵浦光)、信號(hào)光、閑頻光。所述的頻率分離轉(zhuǎn)換器400將閑頻光、泵浦光以及信號(hào)光進(jìn)行分離，并分別將閑頻光、泵浦光、信號(hào)光的能量分別轉(zhuǎn)換到紅、綠、藍(lán)個(gè)波段，作為激光顯示的三基色。所述的頻率分離轉(zhuǎn)換器400包括第一分束鏡401，所述第一分束鏡401的輸入端與非線性光纖300的另一端連接，所述第一分束鏡401的光分離輸出端連接有第一路頻率轉(zhuǎn)換器403，所述第一分束鏡401的光增透輸出端連接有第二分束鏡402，所述第二分束鏡402的光分離輸出端連接有第三路頻率轉(zhuǎn)換器405，所述第二分束鏡402的光增透輸出端連接有第二路頻率轉(zhuǎn)換器404，所述第一路頻率轉(zhuǎn)換器403、第二路頻率轉(zhuǎn)換器404和第三路頻率轉(zhuǎn)換器405共同連接有顯示器。所述的第一路頻率轉(zhuǎn)換器403、第二路頻率轉(zhuǎn)換器404和第三路頻率轉(zhuǎn)換器405均為非線性晶體。實(shí)施例一:通過(guò)上述提出的一種用于激光顯示的光纖光源裝置，該裝置可以產(chǎn)生波長(zhǎng)為1200-1400nm的閑頻光，波長(zhǎng)為1020_1080nm的泵浦脈沖，波長(zhǎng)為880_980nm信號(hào)光。閑頻光、泵浦脈沖、信號(hào)光分別經(jīng)過(guò)頻率轉(zhuǎn)換器倍頻后即可獲得波長(zhǎng)分別位于紅^00-700nm)、綠(500-550nm)、藍(lán)(440_490nm)的三基色光源。激光振蕩器100發(fā)射單色激光脈沖，根據(jù)激光脈沖工作方式，可采用半導(dǎo)體激光二極管、光纖激光器或微片激光器等器件，其中心波長(zhǎng)1064nm，脈沖重復(fù)頻率1MHz，脈沖寬度為納秒到皮秒量級(jí)，光譜寬度0.5nm，平均功率10mW，為整個(gè)裝置提供種子光，稱為泵浦脈沖。激光放大器200可為單級(jí)光纖放大器或多級(jí)光纖放大器。本實(shí)施例采用兩級(jí)放大器，所述的兩級(jí)激光放大器200能將注入的1064nm種子脈沖的平均功率提升至20W。所述的激光振蕩器100輸出的種子脈沖和第一泵浦激源206通過(guò)波分復(fù)用器201共同注入第一增益光纖202中，平均功率可從IOmW提升至200mW，實(shí)現(xiàn)種子光的預(yù)放大。預(yù)放大后的激光脈沖通過(guò)高功率光隔離器203后，再與多個(gè)第二泵浦源207經(jīng)過(guò)合束器204共同注入第二增益光纖205中。所述的多個(gè)第二泵浦源207的平均功率分別為25W，中心波長(zhǎng)為977nm。所述的非線性光纖300可為光子晶體光纖或者多模光纖，作用是將放大后的波長(zhǎng)為1064nm、功率為20W的種子光脈沖的光子ωρ進(jìn)行頻率變換，根據(jù)四波混頻原理2Χωρ— ，其中，(O)(Op)COi, cos、(^和ω i分別為信號(hào)光、泵浦光、閑頻光。以1064nm為泵浦光ωρ，通過(guò)選擇具體光纖參數(shù)可以將(^和ω丨分別調(diào)節(jié)于880_980nm和1200-1400nm內(nèi)，如ωρ=1064ηπι, ω s=930nm, ω尸1243_，泵浦光、信號(hào)光和閑頻光根據(jù)不同的波長(zhǎng)傳輸于不同的光纖模式中。通過(guò)非線性光纖300輸出的閑頻光Q1、泵浦光ωρ、信號(hào)光cos，經(jīng)過(guò)第一分束鏡401和第二分束鏡402，實(shí)現(xiàn)不同頻率的光路分離。第一分束鏡401雙面鍍1200-1400nm高反膜和800-1 IOOnm增透膜，用于將ω嚴(yán)1243.!的激光從光路中分離出來(lái)。第二分束鏡402雙面鍍1020-1 IOOnm高反膜和800_980nm增透膜，用于將ωρ=1064ηπι的激光從光路中分離出來(lái)。 頻率轉(zhuǎn)換器為相應(yīng)閑頻光O1、泵浦光ωρ、信號(hào)光GJs頻率的倍頻晶體，倍頻晶體可為BBO或KTP等。閑頻光Co1、泵浦光(^和信號(hào)光(^經(jīng)過(guò)第一路頻率轉(zhuǎn)換器403、第三路頻率轉(zhuǎn)換器405以及第二路頻率轉(zhuǎn)換器404倍頻后即可獲得波長(zhǎng)分別位于紅色^22nm)、綠色(532nm)、藍(lán)色(465nm)的三基色光源。
權(quán)利要求1.一種用于激光顯示的光纖光源裝置，其特征在于:包括有用于為裝置提供種子光的激光振蕩器(100)，所述激光振蕩器(100)連接有用于提高種子光能量的激光放大器(200 )，所述激光放大器(200 )連接有用于使種子光通過(guò)非線性效應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)光和閑頻光的非線性光纖(300)，所述非線性光纖(300)連接有用于分離閑頻光、種子光和信號(hào)光并將其能量分別轉(zhuǎn)換到紅、綠、藍(lán)三個(gè)波段的頻率分離轉(zhuǎn)換器(400)，所述紅、綠、藍(lán)光作為激光顯不的二基色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光顯示的光纖光源裝置，其特征在于所述的激光振蕩器(100)為半導(dǎo)體脈沖激光器或光纖脈沖激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于激光顯示的光纖光源裝置，其特征在于所述的激光放大器(200)包括波分復(fù)用器(201),所述波分復(fù)用器(201)的一輸入端與激光振蕩器(100)連接，所述波分復(fù)用器(201)的另一輸入端連接有第一泵浦源(206)，所述波分復(fù)用器(201)的復(fù)合輸出端通過(guò)第一增益光纖(202)和光隔離器(203)連接有泵浦合束器(204)，所述泵浦合束器(204)的泵浦輸入端連接有第二泵浦源(207)，所述泵浦合束器(204)的輸出端連接有第二增益光纖(205)，所述第二增益光纖(205)的另一端作為激光放大器(200)的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于激光顯示的光纖光源裝置，其特征在于所述的非線性光纖(300)為光子晶體光纖或多模光纖，所述非線性光纖(300)的一端與激光放大器(200)的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于激光顯示的光纖光源裝置，其特征在于所述的頻率分離轉(zhuǎn)換器(400)包括第一分束鏡(401)，所述第一分束鏡(401)的輸入端與非線性光纖(300)的另一端連接，所述第一分束鏡(401)的光分離輸出端連接有第一路頻率轉(zhuǎn)換器(403)，所述第一分束鏡(401)的光增透輸出端連接有第二分束鏡(402)，所述第二分束鏡(402)的光分離輸出端連接有第三路頻率轉(zhuǎn)換器(405)，所述第二分束鏡(402)的光增透輸出端連接有第二路頻率轉(zhuǎn)換器(404)，所述第一路頻率轉(zhuǎn)換器(403)、第二路頻率轉(zhuǎn)換器(404)和第三路頻率轉(zhuǎn)換器(405)共同連接有顯示器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于激光顯示的光纖光源裝置，其特征在于所述的第二泵浦源(207)至少為兩個(gè)，所述所有的第二泵浦源(207)分別與泵浦合束器(204)的泵浦輸入端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于激光顯示的光纖光源裝置，其特征在于所述的第一路頻率轉(zhuǎn)換器(403)、第二路頻率轉(zhuǎn)換器(404)和第三路頻率轉(zhuǎn)換器(405)均為非線性晶體。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于激光顯示的光纖光源裝置，其特征在于包括有用于為裝置提供種子光的激光振蕩器100，所述激光振蕩器100連接有用于提高種子光能量的激光放大器200，所述激光放大器200連接有用于使種子光通過(guò)非線性效應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)光和閑頻光的非線性光纖300，所述非線性光纖300連接有用于分離閑頻光、種子光和信號(hào)光并將其能量分別轉(zhuǎn)換到紅、綠、藍(lán)三個(gè)波段的頻率分離轉(zhuǎn)換器400，所述紅、綠、藍(lán)光作為激光顯示的三基色。本實(shí)用新型裝置采用單色激光脈沖通過(guò)非線性光纖或者多模光纖產(chǎn)生多色同步的激光，再通過(guò)頻率分離轉(zhuǎn)換器對(duì)同步激光進(jìn)行分離并轉(zhuǎn)換為紅、綠、藍(lán)三波段光。
文檔編號(hào)H01S3/13GK203071391SQ20132009590
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者郝強(qiáng), 曾和平, 梁崇智 申請(qǐng)人:廣東漢唐量子光電科技有限公司