本發(fā)明屬于光束調(diào)控消散斑技術(shù)領(lǐng)域，特別用于激光投影和激光照明；尤其涉及空間堆疊型光束分布式相位延遲器及其散斑消除方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)一相干激光束打在粗糙物體表面時，在該粗糙表面反射或透射的光之間會發(fā)生光波的干涉現(xiàn)象。所表現(xiàn)出的是光強分布明暗不均勻的顆粒狀的點，稱之為散斑。在激光顯示中，散斑的存在將會降低圖像質(zhì)量，因而必須被抑制。

目前，受限制于激光二極管的光功率，大流明激光顯示中一般采用光纖耦合的方法，將多個準(zhǔn)直后的紅、綠、藍(lán)激光二極管經(jīng)光纖束集成到一起，實現(xiàn)高功率光源照明。CN10477626A公布了“一種抑制激光散斑的裝置和方法及激光顯示投影系統(tǒng)”，該專利申請通過在集束光纖的輸出端按照散斑角度多樣化條件排布子光束，獨立散斑，在空間上疊加降低散斑對比度。該專利申請由于采用了多個激光二極管耦合進(jìn)多個光纖，因此存在組裝工藝復(fù)雜、體積結(jié)構(gòu)大和加工精度要求高等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種空間堆疊型光束分布式相位延遲器及其散斑消除方法，解決現(xiàn)有抑制激光散斑的裝置結(jié)構(gòu)龐大，制作成本高的技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種空間堆疊型光束分布式相位延遲器，其中：所述空間堆疊型光束分布式相位延遲器，采用聚合物微加工元件或機加工透光元件，所述聚合物微加工元件的結(jié)構(gòu)，是一種具有一定高度差的聚合物微加工元件組成的m×n矩陣；所述機加工透光元件的結(jié)構(gòu)，是將具有一定高度差且折射率不等于空氣折射率的機加工透光元件組裝在一起；所述聚合物微加工元件或機加工透光元件的高度差，是隨機設(shè)定的，但應(yīng)滿足：光程差大于或等于相干長度L_C，從時間上破壞激光的相干性；元件的數(shù)量、長度和排列方式的設(shè)置，將單束激光分為多個非相干照明光源，應(yīng)滿足：單個非相干照明光源的面積大于或等于相干面積A_C，在空間上破壞激光的相干性。

進(jìn)一步，所述聚合物微加工元件以SU8光刻膠微加工材料來實現(xiàn)，其具有一定高度差且組成m×n矩陣，所述聚合物微加工元件本身就是一個二維相位調(diào)制器，可直接實現(xiàn)二維空間分布的相位調(diào)制。

進(jìn)一步，所述機加工透光元件以具有一定高度差的玻璃層和玻璃底座來實現(xiàn)，是一種一維的結(jié)構(gòu)，一維機加工透光元件相互疊加、組裝，從而實現(xiàn)二維空間分布的相位調(diào)制。

一種空間堆疊型光束分布式相位延遲器的散斑消除方法，其步驟是：將激光光源出射的激光擴束，經(jīng)過高度差不同的所述聚合物微加工元件或機加工透光元件，光束在聚合物微加工元件或機加工透光元件內(nèi)部產(chǎn)生光程差，當(dāng)光程差大于或等于激光的相干長度L_C時，經(jīng)過聚合物微加工元件或機加工透光元件的各光束在時間上產(chǎn)生一定的延遲，破壞了激光的相干性，抑制激光散斑；根據(jù)需要對所述聚合物微加工元件或機加工透光元件的數(shù)量、長度和排列方式進(jìn)行設(shè)置，使得激光光源出射的激光擴束，經(jīng)過所述聚合物微加工元件或機加工透光元件，單束相干激光被分成多個非相干的獨立光源，當(dāng)單個非相干照明光源的面積大于或等于相干面積A_C時，在空間上破壞了激光的相干性，抑制激光散斑。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有裝置結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便，成本低，擁有良好的透光性，適合批量生產(chǎn)等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明以4×4單元為例的二維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示4×4單元二維結(jié)構(gòu)重復(fù)2×2次的消散斑裝置示意圖；

圖3為圖1所示4×4單元的一維實現(xiàn)裝置單元示意圖；

圖4為圖3所示一維實現(xiàn)裝置單元的重復(fù)2×2次的一維消散斑裝置示意圖。

具體實施方案

下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

實施例1

如圖1、2所示，一種二維空間堆疊型光束分布式相位延遲器，其中：所述空間堆疊型光束分布式相位延遲器，是一種聚合物微加工元件。以SU8光刻膠微加工元件為例，其結(jié)構(gòu)為：具有一定高度差的SU8光刻膠微加工元件組成的m×n矩陣(見圖1)，本實施例m＝n＝4，所述聚合物微加工元件本身就是一個二維相位調(diào)制器，可直接實現(xiàn)二維空間分布的相位調(diào)制。所述二維聚合物微加工元件重復(fù)2×2次的消散斑裝置(見圖2)，變成8×8矩陣。

一種采用二維空間堆疊型光束分布式相位延遲器的散斑消除方法，其步驟是：將激光光源出射的激光擴束，經(jīng)過高度差不同的所述聚合物微加工元件組成的4×4矩陣，光束在各聚合物微加工材料元件內(nèi)部產(chǎn)生光程差，當(dāng)光程差大于或等于激光的相干長度L_C時，經(jīng)過透光元件的各光束在時間上產(chǎn)生一定的延遲，破壞了激光的相干性，抑制激光散斑；根據(jù)需要對所述聚合物微加工元件的數(shù)量、長度和排列方式進(jìn)行設(shè)置(見圖1、2)，其中m×n矩陣的單個單元面積大于或等于相干面積A_C。使得激光光源出射的激光擴束，經(jīng)過所述聚合物微加工元件，單束相干激光被分成16個非相干的獨立光源(見圖1)，在空間上破壞了激光的相干性，散斑對比度可降低

應(yīng)當(dāng)指出，關(guān)于高度的排列，可以從低到高(見圖1、2)，可以從高到低，也可以從低到高再降低，甚至可以無規(guī)律隨意的排列，要求：光束經(jīng)過微加工聚合物元件產(chǎn)生的光程差大于或等于相干長度L_C，單個非相干照明光源的面積大于或等于相干面積A_C。

實施例2

如圖3、4所示，一種一維空間堆疊型光束分布式相位延遲器，其中：所述空間堆疊型光束分布式相位延遲器，是一種折射率不等于空氣折射率的多個機加工透光元件，其結(jié)構(gòu)為：具有一定高度差且折射率不等于空氣折射率的機加工透光元件粘接在一起。

所述機加工透光元件，以玻璃為例。由具有一定高度差的玻璃層1和玻璃底座2組成(見圖3)，本實施例為4層。每層的長度為a，寬度為b,此處取a＝4b，再將所述一維機加工透光元件相互疊加、組裝(見圖4)，從而實現(xiàn)二維空間分布的相位調(diào)制。

一種采用一維空間堆疊型光束分布式相位延遲器的散斑消除方法，其步驟是：將激光光源出射的激光擴束，經(jīng)過高度差不同的所述玻璃層，光束在各玻璃層內(nèi)部產(chǎn)生光程差，當(dāng)光程差大于或等于激光的相干長度L_C時，經(jīng)過所述玻璃層的各光束在時間上產(chǎn)生一定的延遲，破壞了激光的相干性，抑制激光散斑；根據(jù)需要對所述玻璃層的數(shù)量、長度和排列方式進(jìn)行設(shè)置(見圖3、4)，其中層寬度b大于或等于A_C為相干面積。使得激光光源出射的激光擴束，經(jīng)過所述玻璃層，單束相干激光被分成64個非相干的獨立光源，在空間上破壞了激光的相干性，散斑對比度可降低

應(yīng)當(dāng)指出，關(guān)于高度的排列，可以從低到高(見圖3、4)，可以從高到低，也可以從低到高再降低，甚至可以無規(guī)律隨意的排列，要求：光束經(jīng)過機加工透光元件產(chǎn)生的光程差大于或等于相干長度L_C，單個非相干照明光源的面積大于或等于相干面積A_C。

本發(fā)明所述的維度，是其功能上的劃分，而不是具體的幾何結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的維度，是對應(yīng)于光的傳播方向和垂直于光的傳播方向的，對應(yīng)到時間和空間。時間體現(xiàn)在相干長度上，高度差的存在，使光在光的傳播方向進(jìn)行相位延遲；而空間體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的橫截面上，對光在垂直于光的傳播方向進(jìn)行相位延遲。比如4×4單元，每個單元的底面積要大于或等于相干面積，而在一維的裝置中，由層寬度b來決定，兩個一維的組裝，他們交疊的底面積為2a×8b，單個單元面積為b×b(b×b≥相干面積)。

本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不限于前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)廣泛地解釋。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作岀若干改進(jìn)和等效范圍內(nèi)的變化，這些改進(jìn)和變化也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。