專利名稱：激光散斑消除裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于激光領域，尤其涉及一種激光散斑消除裝置。
背景技術：
通常，激光具有單色性和定向性。利用這種特性，激光被應用于各種領 域，如光通信、精密儀器使用、顯示等。其中，利用激光作為光源的顯示系 統(tǒng)和顯示方法的研究^艮活躍。
但是，在通過激光束作為光源顯示圖像的情況下，由于激光較好的相干 性會導致產生激光散斑。激光散斑是在屏幕上隨機產生局部亮度的現(xiàn)象，這 種激光散斑會顯著地降低圖像顯示質量，因此減少激光散斑是一項重要的任 務。
一種減少激光散斑的方法是振動光纖。例如，日本特開2004-354671號、 名稱為夕/"《夕一7分散裝置及(/1^ —"T光照射裝置(散斑圖樣消 除裝置和激光輻射設備)"的公開特許公報中公開了 一種利用振動光纖消除 激光散斑的裝置，如圖l所示，其中振動馬達6與多模光纖束4相接觸，通 過振動馬達的振動實時改變多模光纖束4的形狀，并且實時產生在多模光纖 束4內部的激光束傳輸模式的波動。由于從多模光纖束4的出射端出射的激 光束5的激光散斑圖樣是基于出射端的傳輸模式，所以激光散斑圖樣也實時 改變。從觀察者的角度意味著光強對時間的積分，如果激光散斑圖樣具有相 對于積分時間足夠短的周期的波動，則激光散斑圖樣將進行實時補償，并且 對于觀察者，出射光在強度上得到了平均，因此從觀察者的角度看激光散斑 圖樣得到消除。
但是由于上述方案中利用振動馬達使光纖振動產生形變，而振動馬達的 使用壽命短，超過壽命的振動馬達必須更換，這增加了整個激光散斑消除裝 置以及帶有這種裝置的激光輻射設備的維護成本；另外因為振動馬達在通電 后振動頻率已經固定，即上述方案中振動馬達帶動光纖束做有規(guī)律的振動， 這就使在光纖束出射端產生的激光散斑圖樣也在有規(guī)律的變化，雖然在人眼 的積分時間內這樣有規(guī)律的變化足以使人眼分辨不出散斑，但是與無規(guī)律的 變化相比，顯然上述現(xiàn)有技術中的消散斑的效果要差。發(fā)明內容
本實用新型提供一種使用壽命長并且能夠有效消除激光散斑的激光散 斑消除裝置。
本實用新型的激光散斑消除裝置包括 光波導，用于傳輸所述激光；
電磁振動裝置，所述電磁振動裝置包括固定部分和振動部分，所 述固定部分保持固定狀態(tài)，所述振動部分與所述光波導機械連 接，所述固定部分和所述振動部分通過電》茲力的相互作用，以使 得所述振動部分帶動所述光波導發(fā)生振動。 上述技術方案中，所述固定部分和所述振動部分間的電磁力的強度是 隨機變化的，使得所述振動部分的振動方式為隨機振動。
上述技術方案中，所述固定部分包括第一固定部分和第二固定部分， 所述第一固定部分和所述第二固定部分相對的設置在所述振動部分的兩 側。
上述技術方案中，所述激光散斑消除裝置還包括重塊，所述重塊偏心
設置在所述振動部分中。
上述技術方案中，所述電磁力是吸引作用力、排斥作用力或兩者合力。 上述技術方案中，所述固定部分與所述振動部分之間彈性連接。 上述技術方案中，所述固定部分為電磁鐵，所述振動部分為永磁體或
可;茲性物體。
上述技術方案中，所述固定部分為永磁體或可;茲性物質，所述振動部 分為電i茲鐵。
上述技術方案中，所述光波導為多根光纖組成的光纖束。 上述技術方案中，所述光波導為一根光纖。
采用上述技術方案，具有如下技術效果
1、 本實用新型的消除激光散斑的裝置中的各個部件使用壽命較長，因 此提高了整個系統(tǒng)的使用壽命；
2、 利用一對電磁鐵可以更好的控制振動的頻率，進一步提高消散斑的 效果。
3、 本實用新型的消除激光散斑的裝置中的電磁鐵上可以施加隨機的脈 沖電流信號，在這個隨機的脈沖電流的驅動下，電磁鐵產生隨機變化的磁場，
4振動，這樣從光纖束出射的激光產生的 激光散斑圖樣也在隨機變化，在人眼的積分時間內這些隨機變化的激光散斑 圖樣進行平均后，消散斑的效果比光纖束做有規(guī)則的振動的情況更好。


圖1為現(xiàn)有技術中的利用振動馬達振動光纖消除激光散斑的裝置結構示
意圖2A是本實用新型的消除激光散斑的裝置的第一實施例的工作狀態(tài)示 意圖，其中永磁體移動到了靠近第一電磁鐵的位置；
圖2B是本實用新型的消除激光散斑的裝置的第一實施例的工作狀態(tài)示 意圖，其中永磁體移動到了靠近第二電磁鐵的位置；
圖2C是本實用新型的消除激光散斑的裝置的第一實施例的工作狀態(tài)示 意圖，其中永^t體處于平衡狀態(tài)；
圖3是本實用新型的消除激光散斑的裝置的第二實施例的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1
圖2A、 2B和2C示出了本實用新型的消除激光散斑裝置的一個實施例的 三種工作狀態(tài)的示意圖。如圖2C所示，本實施例中的消除激光散斑裝置包 括光纖束12，在位置P處附近固定于光纖束12的永;茲體13和位于永》茲體 13兩側并且與永磁體13共軸放置且固定不動的第一電;茲鐵14、第二電磁鐵 15,第一電i茲鐵14和永f茲體13之間由第一彈簧Sll連接，第二電磁鐵15 和永磁體13之間由第二彈簧S12連接，永》茲體13與光纖束12的固定方式 可以采用永》茲體13包裹住光纖束的一段，也可以釆用光纖束12的一段粘接 在永磁體13的一側等其他機械連接的方式。第一電磁鐵14與永磁體13的N 極相對，第二電磁體15與永磁體13的S極相對。第一電磁鐵14通電后， 其朝向永磁體13的一端為S極；第二電磁鐵15通電后，其朝向永磁體13 的一端為N極。本實施例中，在第一電磁鐵14和第二電》茲鐵15上均沒通電 時，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，如圖2C所示，平衡狀態(tài)下的永f茲體13位于B-B 線上，與永磁體13固定在一起的光纖束12不發(fā)生形變。上述第一電磁鐵14、 第二電磁鐵15和永磁體13組成常見的電磁振動裝置，在本實施例中固定不 動的第一電磁鐵14和第二電磁鐵15可以稱為固定部分，而永磁體13可以稱為振動部分。
下面詳細描述本實施例中的消除激光散斑裝置的工作過程
當?shù)谝浑娎藅鐵14通電而第二電箱t4失15未通電時，其中一種情況如圖2A 所示，由于第一電磁鐵14靠近永磁體13的一端為S極，而永磁體13靠近 第一電磁鐵14的一端為N極，所以第一電磁鐵14和永f茲體13之間產生吸 引力，由于第一電》茲鐵14固定不動，所以永》茲體13在吸引力的作用下，向 第一電磁鐵14的方向移動，即向A-A線移動，同時連接在第一電磁鐵14和 永磁體13之間的第一彈簧Sll被壓縮，而連接在第二電磁鐵15和永磁體13 之間的第二彈簧S12被拉伸。當?shù)谝浑姶盆F14斷電時，第一電磁鐵14的磁 性消失，永磁體13與第一電磁鐵14之間的吸引力消失，永磁體13受到被 壓縮的第一彈簧Sll的推力和被拉伸的第二彈簧S12的拉力，向平衡狀態(tài)時 的位置移動，即向B-B線移動。
同樣在第二電磁鐵15通電而第一電磁鐵14未通電時，其中一種情況如 圖2B所示，由于第二電磁鐵15靠近永磁體13的一端為N極，而永磁體13 靠近第二電磁鐵15的一端為S極，所以第二電磁鐵15和永磁體13之間產 生吸引力，因為第二電磁鐵15固定不動，所以永磁體13在吸引力的作用下， 向第二電^t鐵15的方向移動，即向C-C線移動，同時連接在第二電磁鐵15 與永磁體13之間的第二彈簧S12被壓縮，連接在第一電》茲鐵14與永磁體13 之間的第一彈簧S11被拉伸。當?shù)诙姶盆F15斷電時，第二電磁鐵15的磁 性消失，永磁體13與第二電磁鐵15之間的吸引力消失，永磁體13受到被 壓縮的第二彈簧S12的推力和被拉伸的第一彈簧Sll的拉力，向平衡狀態(tài)時 的位置移動，即向B-B線移動。
上述過程中，由于光纖束12的位置P處附近固定在永》茲體13上，所以 在永磁體13在A-A線、B-B線和C-C線之間運動的同時，光纖束12的位置 P處附近的一段也跟著運動。在第一電磁鐵14和第二電i茲鐵15上施加時間 上交替的隨機脈沖電流信號時，永磁體13就帶動光纖束12的位置P處附近 一段隨機振動，這就使得從光纖束12 —端入射的激光光束11在其內部產生 相位上的隨機變化，使從光纖束12的輸出端輸出的激光光束16的相干性顯 著降低，從而減弱形成的激光散斑的程度。
上面的方案中第一電磁鐵14和第二電磁鐵15通電后時間交替地對永磁 體13產生吸引力作用，這只是可以實現(xiàn)永磁體13隨機振動的一種方式，除此之外還有^艮多其他方式，例如
一種替代的方式和上述實施例類似，只是將利用電磁鐵的吸引力改為 利用排斥力，即使第一電磁鐵14和第二電磁鐵15對永磁體13產生時間交 替的排斥力。將吸引力改為排斥力的方法，可以為在實施例1的基礎上，在 不改變施加在電磁鐵上的電流方向的前提下使第一電磁鐵14和第二電磁鐵 15各自的N才及和S才及調換位置或者將永-茲體13的N級和S級調換，還可以 在不改變電磁鐵的位置的前提下，改變第一電磁鐵和第二電磁鐵上施加的電 流方向即可。
另一種替代的方式使第一電》茲鐵14和第二電》茲鐵15分別對永磁體13 產生相反方向的作用力，例如第一電磁鐵14通電后與永磁體13之間產生吸 引力，而第二電磁鐵15通電后與永磁體13之間產生排斥力。第一電磁體14 的吸引力和第二電;茲體15的排斥力均使永磁體13朝向A-A線移動。然后， 同時改變第一電磁體14和第二電;茲體15上的電流方向，于是第一電磁體14 對永磁體13產生排斥力且第二電磁鐵15對永磁體13產生吸引力，如此在 第一電磁體14和第二電》茲體15上同時設置相同的但是無規(guī)則的脈沖電流信 號，從而使永磁體13產生隨機振動。
由于本實施例中的消除激光散斑的裝置的組成部件以及振動方式決定 了本實用新型的消除激光散斑裝置壽命較長，因此提高了本裝置所用于的激 光系統(tǒng)的使用壽命。
另夕卜，本實施例中的永》茲體13還可以用可i茲性材泮十構成的可磁性物體 替代，例如鐵塊。在永》茲體13被可;茲性物體替代時，即可》茲性物體充當振 動部分時，施加在第一電磁鐵14和第二電;茲鐵15上的隨機脈沖電流信號在 時間上互相交替，且對第一電,茲《失14和第二電磁鐵15上施加的電流方向沒 有任何限制。這樣可磁性物體可以在交替的吸引力的作用下做隨機振動，從 而達到減弱激光散斑程度的目的。
還應該指出，本實施例中傳輸激光的介質為多根光纖組成的光纖束，而 實際上也可以只采用 一根光纖。
實施例2
圖3示出了本實用新型的消除激光散斑裝置的另 一個實施例的結構示意
7圖。如圖3所示，本實施例中的消除激光散斑裝置包括光纖束22和與光纖 束22的一段固定在一起的永-茲體23和位于永》茲體23兩側的第一電》茲鐵24 和第二電》茲鐵25,其中永磁體23的偏離自身中心位置設置有重塊27,由于 重塊27的原因使得永磁體23的重心偏離原來的幾何對稱中心，第一電磁鐵 24和第二電f茲鐵25的軸線垂直于永》茲體N極和S極的連線，并分別設置在 永磁體23的兩側，而且第一電磁鐵24靠近永磁體23的N極一端，而第二 電磁鐵25靠近永磁體23的S極一端，第一電磁鐵24與永磁體23的N極一 端之間由第一彈簧S21連接，第二電》茲鐵25與永》茲體23的S極一端之間由 第二彈簧S22連接，永磁體23與光纖束22的固定方式可以采用永磁體23 包裹住光纖束的一段，也可以采用光纖束22的一段粘接在永磁體23的一側 等各種機械連接方式。第一電》茲鐵24通電后，其朝向永》茲體23的N極的一 端為S極，第二電磁鐵25通電后，其朝向永磁體23的S極的一端為N極。 上述第 一 電磁鐵24 、第二電磁鐵25和永磁體2 3組成的常見的電磁振動裝置， 其中固定不動的第一電磁鐵24和第二電磁鐵25可以稱為固定部分，而永磁 體23可以稱為振動部分。
下面詳細說明本實施例中的消除激光散斑裝置的工作過程 當?shù)谝浑姶盆F24通電時，由于第一電磁鐵24靠近永》茲體23的N極一 端為S極，所以第一電》茲鐵24和永石茲體23的N極一端之間產生吸引力，由 于第一電磁鐵24固定不動，所以永》茲體23的N極一端在吸引力的作用下， 向第一電^t鐵24的方向偏轉，第一彈簧S21產生壓縮形變；而當?shù)诙奮茲 鐵25通電時，由于第二電;茲鐵25靠近永i茲體23的S才及的一端為N極，所 以第二電磁鐵25和永磁體23的S極一端之間產生吸引力，由于第二電磁鐵 25固定不動，所以永磁體23的S極一端在吸引力的作用下向第二電磁鐵25 的方向偏轉。
由于永磁體23的重心偏離其幾何對稱中心，因此在第一電磁鐵24和第 二電磁鐵25上施加同樣的隨機脈沖電流信號時，在第一電磁鐵24和第二電 磁鐵25產生吸引力的作用下，永^f茲體23不是只繞著幾何對稱中心做轉動， 而是在各個方向上做隨機振動，進而帶動與7Jc磁體23固定在一起的光纖束 22的一段做隨機振動，所以從光纖束22 —端入射的激光光束21在其內部產 生相位上的隨機變化，使從光纖束22的輸出端輸出的激光光束26的相干性 顯著降低，從而減小了激光散斑的程度。
上述方案中利用了第一電磁鐵24和第二電磁鐵25同時對永磁體23產生吸引力，本領域技術人員應該能夠理解，還可以使第一電石茲鐵24和第二 電磁鐵25與永磁體23之間的吸引力交替出現(xiàn)，同樣也可以使通電后的第一 電磁鐵24和第二電磁鐵25與永磁體23之間產生排斥力，也可以使一個電 磁鐵通電后與永磁體23之間產生吸引力，而另一個電;茲鐵通電后與永;茲體 23之間產生排斥力，同時，施加在第一電f茲鐵和第二電;茲《失上的隨機電流信 號之間的時間關系可以沒有限制，本領域技術人員應該能夠理解上述的所有 方式都能使得永磁體23產生隨機振動，這樣同樣能夠達到減小激光散斑程 度的目的。
另外，本實施例中的永》茲體2 3還可以用可/f茲性材料構成的可,茲性物體 替代，例如鐵塊。在永》茲體23 ;故可;茲性物體替代時，即可石茲性物體充當振 動部分時，可》茲性物體在第一電磁鐵24和第二電-茲鐵25產生吸引力的作用 下產生隨機振動，也能夠達到減弱激光散斑程度的目的。
還應該指出，本實施例中傳輸激光的介質為多根光纖組成的光纖束，而 實際上也可以只釆用 一根光纖。
由于本實施例中的消除激光散斑的裝置的組成部件壽命較長，因此提高 了整個系統(tǒng)的使用壽命。
本發(fā)明中，采用電磁振動裝置來帶動光波導振動，這更有利于對振動方 式的控制，尤其是有利于實現(xiàn)隨機振動，而采用馬達則不易實現(xiàn)。
應該說明的是，本發(fā)明中所使用的"消除散斑"這一術語是指使得光纖 束出射的激光照在任意后續(xù)設備上之后所形成的相干散斑圖樣肖'J弱至視覺 可接受范圍內，并非指絕對的消除。本發(fā)明中所使用的術語"可磁性物體" 是指能夠被電磁鐵等磁性體吸引或排斥，從而產生相互作用力的物體。
此外，在上述實施例中，根據具體應用需要，還可以僅使用一個電磁鐵， 或者使用兩個以上的電磁鐵?；蛘呖梢栽诠饫w束的多處設置可改變光纖束模 式的永磁體(或可磁性物體)-電磁鐵對?；蛘?，電磁鐵與永磁體的位置可 以互換，即永磁體保持固定不動，電磁鐵與光波導(光纖或光纖束等)機械 連接并發(fā)生振動。
本發(fā)明中，給出了多種使永磁體(或可磁性物體)13產生隨機振動的多 種方式，可以理解，還可能存在其它的類似實現(xiàn)方式，但只要是通過利用電 磁體所施加的磁性力作用從而使得永磁體(或可磁性物體)13發(fā)生隨機振動 的方式均不脫離本發(fā)明的精神和范圍。此外，本發(fā)明的實施例中采用的是將光波導的 一部分產生振動，當然讓光波導的全部振動也同樣可達到消相干的 作用。
盡管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，但對于本領域的普通技 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1.一種激光散斑消除裝置，其特征在于，所述激光散斑消除裝置包括光波導，用于傳輸所述激光；電磁振動裝置，所述電磁振動裝置包括固定部分和振動部分，所述振動部分固定至所述光波導，所述固定部分與所述振動部分相對設置，所述振動部分帶動所述光波導發(fā)生振動。
2. 如權利要求1所述的激光散斑消除裝置，其中所述固定部分包括第 一固定部分和第二固定部分，所述第一固定部分和所述第二固定部 分相對的設置在所述振動部分的兩側。
3. 如權利要求2所述的激光散斑消除裝置，其中還包括重塊，所述重 塊偏心設置在所述振動部分中。
4. 如權利要求2所述的激光散斑消除裝置，其中所述第 一 固定部分與 所述振動部分的相對端為磁同性或磁異性，所述第二固定部分與所 述振動部分的相對端為磁異性或磁同性。
5. 如權利要求2所述的激光散斑消除裝置，其中所述第一固定部分和 所述第二固定部分為電磁鐵，所述振動部分為永;茲體或可磁性物體。
6. 如權利要求2所述的激光散斑消除裝置，其中所述第 一 固定部分和 所述第二固定部分為永》茲體或可^F茲性物質，所述^展動部分為電f茲 鐵。
7. 如權利要求l-6之一所述的激光散斑消除裝置，其中所述固定部分 與所述振動部分之間彈性連接。
8. 如權利要求1-6之一所述的激光散斑消除裝置，其中所述光波導為 多根光纖組成的光纖束。
9. 如權利要求l-6之一所述的激光散斑消除裝置，其中所述光波導為 一根光纖。
專利摘要本實用新型提供一種激光散斑消除裝置，包括用于傳輸激光的光波導和電磁振動裝置，其中電磁振動裝置包括固定部分和振動部分，振動部分與所述光波導機械連接，用于改變所述激光在所述光波導中的傳輸模式。本實用新型的消除激光散斑的裝置使用壽命較長；并且本實用新型的消除激光散斑的裝置中的電磁鐵上可以施加隨機的脈沖電流信號，在這個隨機的脈沖電流的驅動下，電磁鐵產生隨機變化的磁場，從而使永磁體帶動光纖束的一段產生隨機振動，這樣在光纖束的出射端產生的激光散斑圖樣也在隨機變化，在人眼的積分時間內這些隨機變化的激光散斑圖樣進行平均后，得到的消散斑的效果比光纖束做有規(guī)則的振動的情況更加明顯。
文檔編號G02B27/48GK201340489SQ20082011022
公開日2009年11月4日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權日2008年8月26日
發(fā)明者勃 張, 勇 畢, 斌 王, 賈中達 申請人:北京中視中科光電技術有限公司;中國科學院光電研究院