專利名稱：纖維光學投影器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光投影儀，特別涉及纖維光學投影器件。
背景技術：
視頻及其它類型的投影儀有著廣泛的用途。隨著多種投影器件的發(fā)展，近來研制了激光投影器件，以利用展現(xiàn)激光照明提供的高色彩飽和度的清晰而又明亮的圖像。例如在國防工業(yè)中，可以利用激光投影儀生成圖像，用于指揮中心、電子影院、飛行模擬器以及虛擬沙盤，在其中生成部分地形的圖像。
典型的激光投影儀包括紅色激光器、綠色激光器以及藍色激光器，分別發(fā)射紅、綠、以及藍光。激光投影儀還包括光機或聲光掃描系統(tǒng)，用于將紅、綠、以及藍光映射在銀幕或其它顯示器上，從而產生全色圖像。
過去使用了各種激光器來產生紅、綠、以及藍光。例如，激光源包括可見離子激光器、倍頻固態(tài)微型激光器以及電子束半導體激光器。盡管以多種激光源研制了激光投影儀，但是，這些激光投影儀個個都至少具有一些局限性。例如，眾所周知，激光器將電輸入功率轉換為輸出光功率的效率非常低。這樣，至少有一些激光投影儀不能經濟地按比例增大以提供具有相對高功率電平的紅、綠、以及藍光。
此外，在激光源產生的信號的譜寬度不足情況下，至少有一些激光投影儀生成的圖像不利地展現(xiàn)激光散斑。在這方面，對于窄帶激光源而言，激光散斑是內在固有的，在窄帶激光源中，散斑表現(xiàn)為所得圖像中的微粒亮度漲落。無論何時觀察者的頭在橫向或垂直方向輕微移動，就以隨機方式重新排列亮度漲落的具體分布。散斑的視覺效果減損了所得圖像的質量，并降低了所得圖像的清晰度。因此，如果不能將其消除的話，高清晰度顯示系統(tǒng)一般希望使激光散斑最小化。
如果激光源不允許對其發(fā)射的信號的波長稍作調諧以調節(jié)所得圖像的色調范圍，那么將損害激光投影儀的性能。此外，如果不能在相對較寬的帶寬上調制紅、綠、以及藍色激光器的輸出亮度，那么激光投影儀投影的圖像的分辨率將受到限制。
盡管具有上述激光源的激光投影儀提供激光投影系統(tǒng)希望的至少一些特征，但是傳統(tǒng)激光投影儀個個都在這個或那個方面受到限制。因此，有必要提供一種改善的激光投影儀，其在處理上述其它特征的同時，產生展現(xiàn)高色彩飽和度的清晰而又明亮的圖像。

發(fā)明內容
因此提供了一種纖維光學投影器件，包括紅、綠、以及藍纖維光學源，通過分別發(fā)射紅、綠、以及藍色信號，其能夠有效地將電輸入轉換為光功率。如此，該纖維光學投影器件可以產生紅、綠、以及藍色信號，所述信號可增至相對高的功率電平，而同時避免激光散斑。因此，本發(fā)明的纖維光學投影器件產生的圖像將是清晰而又明亮的，并展現(xiàn)高色彩飽和度。
紅、綠、以及藍纖維光學源中的每一個包括至少一個纖維放大器，用于發(fā)射預定波長的已放大信號。為提供可增至高功率電平的紅、綠、以及藍色信號，一個有利的實施例中的每個纖維光學源包括多個纖維放大器和合成器，用于合并多個纖維放大器中的每個發(fā)射的已放大信號。不管纖維放大器的數量，每個纖維光學源還包括諸如倍頻器的頻率變更器件，用于變更已放大信號的頻率，從而產生具有諸如紅、綠、以及藍的對應顏色的信號。本發(fā)明的纖維光學投影器件一般還包括至少一個調制器，用于單獨調制紅、綠、以及藍色信號的亮度。進一步，纖維光學投影器件可以包括投影儀，用于混合紅、綠、以及藍色已調制信號，以便生成全色圖像。
在一個實施例中，藍纖維光學源的纖維放大器是具有由已摻雜釹的硅組成的內芯的雙芯纖維。同樣，綠纖維光學源的纖維放大器可以是具有由已摻雜鍺、并進一步摻雜了釹或者鐿的硅組成的內芯的雙芯纖維。然而大不相同的是，一個有利的實施例的紅纖維光學源依賴喇曼增益產生紅色已放大信號。因此，這一實施例的紅纖維光學源包括主振蕩器，用于產生第一輸入信號；以及紅分諧波振蕩器，用于產生具有喇曼種波長(Raman seed wavelength)的第二輸入信號。選擇第一和第二輸入信號，并設計紅纖維光學源的每個纖維放大器，以為具有喇曼種波長的信號提供喇曼增益。例如紅纖維光學源的每個纖維放大器可以包括具有由已摻雜鐿的硅組成的內芯的雙芯纖維，并進一步沿其長度寫了大量光柵。從而該有利的實施例的紅纖維光學源的頻率變更器件變更纖維放大器提供的具有喇曼種波長的信號的頻率，以產生紅色信號。
在一個實施例中，纖維光學投影器件包括多個調制器，與對應的纖維光學源關聯(lián)，用于接收來自對應的頻率變更器件的信號，并調制信號亮度?；蛘?，纖維光學投影器件可以包括多個調制器，與對應的纖維光學源關聯(lián)，用于接收來自對應的纖維放大器的信號，并在將已調制信號傳送給對應的頻率變更器件之前，調制信號亮度。
在替換實施例中，提供主振蕩器以調制紅、綠、以及藍色信號的亮度。在這一方面，注意頻率變更器件最好變更其波長在預定波長范圍之內的已放大信號，同時濾去具有其它波長的信號。因此，本實施例的纖維光學投影器件包括多個受調主振蕩器，用于給對應的纖維光學源的纖維放大器提供輸入信號。每個受調主振蕩器包括第一和第二源，用于給對應的纖維放大器交替提供分別具有第一和第二波長的輸入信號。每個受調主振蕩器還包括耦合器，用于合并第一和第二源交替提供的輸入信號。最好選擇第一源以提供具有在預定波長范圍之內的第一波長的輸入信號，使得頻率變更器件變更具有第一波長的已放大信號的頻率。相反地，最好選擇第二源以提供具有在預定波長范圍之外的第二波長的輸入信號，使得頻率變更器件濾去具有第二波長的已放大信號的頻率。
從而，通過使受調主振蕩器交替提供具有第一和第二波長的輸入信號，可以調制對應的顏色的信號。如此，本發(fā)明的本有利的實施例的受調主振蕩器控制具有第一和第二波長的已放大信號的占空比率(duty cycle)，從而因頻率變更器件只響應于具有第一波長的信號，而控制頻率變更器件發(fā)射的信號的占空比率。然而，即使頻率變更器件只響應具有第一波長的信號，通過交替提供具有第一和第二波長的輸入信號，本有利的實施例的受調主振蕩器維持纖維放大器的相對高的飽和度，從而纖維光學源以敏感而高效的方式，產生對應顏色的信號。
因此，本發(fā)明的纖維光學投影器件可以以有效的方式提供展現(xiàn)高色彩飽和度的清晰而又明亮的圖像。通過采用可以包括纖維放大器陣列的纖維光學源，纖維光學投影器件可以產生可增至非常高的功率電平的紅、綠、以及藍色信號。另外，在纖維光學源發(fā)射的紅、綠、以及藍色信號的波長可稍作調諧，以便調節(jié)可再現(xiàn)色調的范圍的同時，紅、綠、以及藍信號的光譜寬度足以避免激光散斑。另外，纖維光學投影器件為紅、綠、以及藍色信號在較寬的帶寬上的視頻調制作準備，以便為高分辨率的圖像作準備。因此，纖維光學投影器件適于多種廣泛的用途，包括大屏幕投影系統(tǒng)等。


圖1是本發(fā)明一個實施例的纖維光學投影系統(tǒng)的方框圖。
圖2是本發(fā)明一個實施例的纖維光學投影器件的纖維光學源的方框圖。
圖3是根據本發(fā)明一個實施例依賴喇曼(Raman)增益放大輸入信號的紅色纖維光學源的方框圖。
圖4示意性地說明本發(fā)明一個實施例的纖維光學投影器件的受調主振蕩器。
具體實施例方式
下面將參考附圖更完整地描述本發(fā)明，其中展示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式具體化，而不應理解為限于這里闡明的實施例；相反地，提供這些示例是為了使公開更全面徹底，并向本領域技術人員充分地轉達本發(fā)明的范圍。相同的標號始終代表相同的元件。
現(xiàn)在參考圖1描述本發(fā)明一個實施例的纖維光學投影器件10。如圖所示，纖維光學投影器件包括紅、綠、以及藍纖維光學源12、14、16，分別用于發(fā)射紅、綠、以及藍色信號。在一個有利的實施例中，紅、綠、以及藍纖維光學源分別發(fā)射波長為630納米(nanometer)、530納米、以及470納米的信號。然而，可以將紅、綠、以及藍纖維光學源設計為發(fā)射波長稍有不同的信號，以調節(jié)纖維光學投影器件可以產生的色調范圍。在這一方面，一般參考色品圖選擇紅、綠、以及藍纖維光學源發(fā)射的信號的波長，以使所得圖像具有希望的色調范圍。
除了紅、綠、以及藍纖維光學源12、14、16之外，本發(fā)明的纖維光學投影器件10還包括至少一個調制器18，用于調制紅、綠、以及藍色信號的亮度。典型地，纖維光學投影器件包括三個調制器，將其分別與紅、綠、以及藍纖維光學源中的每一個相關聯(lián)，以分別單獨調制紅、綠、以及藍色信號的亮度。纖維光學投影器件可以包括幾個不同類型的調制器，如下文中所述。在調制器在纖維光學源的下游以接收紅、綠、以及藍色已放大信號的一個實施例中，每個調制器可以是寬頻帶聲光或電光調制器，以調制信號亮度。不考慮調制器的類型，調制器最好可以在寬的帶寬上調制紅、綠、以及藍信號亮度，從而為生成高分辨率圖像作準備。
纖維光學投影器件10還包括投影儀20，用于混合紅、綠、以及藍色已調信號，以便生成全色圖像。典型地，投影儀是傳統(tǒng)光機掃描系統(tǒng)，用于將紅、綠、以及藍色已調信號映射在銀幕、顯示器等上。作為紅、綠、以及藍色信號的亮度的單獨調制的結果，投影儀所生成的圖像為全色，其色彩取決于紅、綠、以及藍混合信號的比例。
在一個實施例中，每個纖維光學源包括至少一個功率放大器22，用于放大主振蕩器24提供的輸入信號。然而，更可取的是，每個纖維光學源包括功率放大器相控陣，用于放大主振蕩器提供的普通信號，從而相干合并已放大信號，以便為相對高功率電平提供可增減的放大倍數。盡管下文中將更詳細的描述功率放大器相控陣，授予Eric H.Bott等的美國專利第5,694,408號和授予Robert R.Rice等的美國專利第5,832,006號提供了功率放大器相控陣進一步的細節(jié)，作為參考，將兩者的全部內容合并于此。
如圖2所示，每個纖維光學源包括主振蕩器24，用于提供預定波長的輸入信號。取決于輸入信號希望的波長和功率電平，多種激光器可以擔當主振蕩器。例如，單模主振蕩器可以是二極管抽吸(pumped)纖維激光器、單模二極管激光器、二極管抽吸模式鎖定振蕩器或二極管抽吸桿、板或鏡。主振蕩器提供的輸入信號的波長取決于纖維光學源發(fā)射的信號的顏色。對于設計為發(fā)射波長470納米的信號的藍纖維光學源16，主振蕩器最好提供波長940納米的輸入信號，以便顧及隨后的、下文中所描述的信號頻率加倍。同樣地，綠纖維光學源18的主振蕩器最好提供波長1060納米的輸入信號，從而在信號頻率加倍之后，綠纖維光學源發(fā)射的信號的將具有530納米的波長。主振蕩器提供的信號的波長最好可以稍作改變，以便允許在希望的情況下調諧色彩。此外，每個纖維光學源發(fā)射的信號最好具有充足的譜寬度，例如1納米的片斷，以避免激光散斑。盡管圖2中和這里所描述的功率放大器相控陣也可以擔當紅纖維光學源12，但是紅纖維光學源最好依賴喇曼增益作信號放大，如下文結合圖3所述。這樣，隨后對圖2所示功率放大器相控陣的討論將集中在綠和藍纖維光學源上。
對于具有功率放大器22相控陣的纖維光學源，由諸如波導信號分配器(wave guide signal splitter)或信號功率分配器的功率分配器26將主振蕩器24提供的輸入信號分開，在一個實施例中，其將輸入信號分成多個二次信號，例如，功率分配器是諸如3dB纖維耦合器或1N單模星形耦合器的無源耦合器(passive coupler)，從而不改變二次信號的頻率和波長。盡管可以將輸入信號分成任意數量的二次激光信號，但是通過進一步分裂并放大輸入信號，纖維光學源發(fā)射的信號可以具有更高的功率電平。因此，系統(tǒng)設計者可以通過控制分裂激光信號的次數優(yōu)化或增減放大倍數。
在可以放大每個二次激光信號，然后以通過諸如與其它二次激光信號的相位相匹配，單獨控制每個二次激光信號的相位的控制方式，將已放大二次激光信號合并為復合信號的同時，每個二次激光信號可以進一步分成多個三次(tertiary)激光信號，如圖2所示。如前所述，三次激光信號的波長可以等于二次激光信號的波長，從而等于主振蕩器24提供的輸入信號的波長。盡管圖2中描述了信號分裂的兩個級聯(lián)的級，但是在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，纖維光學源可以包括附加分裂級。作為信號進一步分裂的結果，可以進一步放大信號，并增大纖維光學源發(fā)射的復合信號的功率電平。因此，纖維光學源提供的輸出功率是可增減的，并且可以通過控制輸入信號的分割和分割信號的放大，基于具體應用的要求來選擇。
在將信號分開之后，最好放大該信號。例如，如圖2所示，功率放大器22接收并放大每個三次激光信號。每個功率放大器最好是纖維放大器。在這一方面，典型地，每個纖維放大器是為有效放大特定波長信號而特別設計的雙芯光纖。對于其中主振蕩器24引入波長1060納米的信號的綠纖維光學源14，纖維放大器最好是內芯由已摻雜鍺、并進一步摻雜了釹或者鐿的硅形成的雙芯光纖，以便優(yōu)先放大波長為1060納米的信號。同樣，藍纖維光學源16的纖維放大器最好是具有已摻雜釹的硅內芯的雙芯光纖，以便有效地放大波長為940納米的信號。盡管圖2中未示出，但是每個纖維放大器還由諸如激光二極管陣列的泵(pump)源進行抽吸(pump)，如授予Eric H.Bott等的美國專利第5,694,408號所詳細描述。
放大之后，纖維放大器22發(fā)射的已放大信號合并為復合輸出信號，其功率電平高于被分開并提供給每個單獨的纖維放大器的輸入信號。然而，已放大信號的波長一般仍然與主振蕩器24提供的輸入信號的波長相同。如授予Eric H.Bott等的美國專利第5,694,408號，以及更詳細地，如Bartley C.Johnson的題為Apparatus，Method and Computer Program Product forControlling an Interferrometric Phased Array(用于控制干涉相控陣的裝置、方法以及計算機程序產品)美國專利申請系列號第09/420,391所述，可以由光束合并陣列27合并纖維放大器提供的已放大信號，所述光束合并陣列27具有多個透鏡元件，用于分別對準多個已放大信號中的每一個，作為參考，也將這兩個專利和專利申請內容合并于此。也如上述專利和專利申請所述，纖維光學源還包括探測器，用于對已放大信號采樣，和/或探測復合信號的波前(wavefront)，從而纖維光學源可以自適應地控制波前，如圖2中反饋28所指出。例如，通過改變單獨的二次或三次激光信號的相位，例如通過確保單獨的二次或三次激光信號的相位相匹配，可以可控的調節(jié)復合信號的相位。
盡管圖2中未示出，但是通過諸如纖維放大器陣列22，在分為三次激光信號并進一步放大之前，如果希望，還可以放大二次激光信號。盡管圖2中的纖維光學源只描述了對從單個二次激光信號分出的已放大三次信號的合并，纖維光學源分離地合并從每個二次激光信號分出的已放大三次激光信號。然后纖維光學源將這些已合并的信號中的每一個合并為單個復合信號。如上所述，這一單個復合信號的波長與主振蕩器24提供的輸入信號的波長相同，但是一般說來，因為對信號的重復放大，其功率電平變大許多。
纖維光學源還包括頻率變更器件30，用于變更已放大復合信號的頻率。典型地，頻率變更器件是倍頻器，用于使已放大信號的頻率加倍。在這一方面，倍頻器可以是KTP晶體、周期性接入的(periodically poled)鈮酸鋰、周期性接入的鉭酸鋰、或者周期性接入的磷酸鈦氧銣(rubidiumtitanylphosphate)。對于藍纖維光學源16，波長為940納米的已放大信號可以因此倍頻為波長470納米，從而展現(xiàn)藍色。同樣，綠纖維光學源14的倍頻器可以將波長1060納米的信號的頻率加倍，從而產生波長為530納米的信號從而展現(xiàn)綠色。在任意必要的調制之后，可以將紅、綠、以及藍信號適當地混合，并投影到顯示器等之上。然而，由于紅、綠、以及藍輸出信號的發(fā)散度非常低，投影儀20可以有利地利用具有較低的數值孔徑(NA)的投影光學器件。
盡管紅纖維光學源12可以以與圖2所示的綠和藍纖維光學源14、16相同的樣式具體化，但是，特別在產生具有某些紅色較長波長的信號的情況下，典型地，紅纖維光學源依賴于喇曼增益以便提供必要的放大，并因此最好如圖3所示構造。許多組件及其功能與上文中結合圖2描述的綠和藍纖維光學源中同樣的組件相同，因此，這里將不再進一步描述。然而，授予Robert R.Rice等的美國專利第5,832,006號提供了有關依賴于喇曼增益的纖維光學源的進一步的細節(jié)。如圖3所示，主振蕩器被一對振蕩器所取代，即，基諧波振蕩器32和紅分諧波振蕩器34。操作中，基諧波振蕩器發(fā)射的信號為功率放大器36提供抽吸能，以便抽吸(pump)喇曼處理。相反，紅分諧波振蕩器提供具有喇曼種波長(Raman seed wavelength)的輸入信號，所述喇曼種波長即已經由喇曼處理放大所得信號的波長。例如，基諧波振蕩器可以是提供波長1120納米的信號的半導體激光器，而紅分諧波振蕩器可以是提供波長1260納米的信號的另一個半導體激光器。
對照上文中結合圖2所述的纖維放大器陣列，圖3的紅纖維光學源12還包括至少一個，最好是一個陣列的喇曼移位(Raman-shifted)功率放大器36。典型地，每個喇曼移位功率放大器是具有由已摻雜鐿的硅形成的內芯的雙芯光纖。本領域技術人員公知，雙芯光纖一般還包括沿其長度間隔放置的多個光柵，用于提供喇曼增益。本領域技術人員公知，從諸如朗訊科技公司的公司，商業(yè)上可獲得喇曼移位功率放大器。
操作中，基諧波振蕩器32和紅分諧波振蕩器34都提供輸入信號，典型地，其對應的波長分別為1120納米和1260納米。通過諸如波長分割多路復用耦合器38，在分開并由喇曼移位功率放大器36放大之前，合并這些輸入信號。在信號放大之后，將信號重新合并為復合信號，而且對已放大信號的相位進行采樣，并通過諸如使相位匹配來調節(jié)已放大信號的相位，以便使已放大信號具有希望的相位關系。還可以對復合信號作濾波，以便消除除了具有諸如本實施例中的1260納米的希望的喇曼波長的那些信號之外的所有其它信號。如上所述，紅纖維光學源可以包括頻率變更器件30，用于變更復合信號的頻率。典型地，頻率變更器件是倍頻器，例如KTP晶體、周期性接入的鈮酸鋰、周期性接入的鉭酸鋰、或者周期性接入的磷酸鈦氧銣。如此，紅纖維光學源發(fā)射波長為630納米的信號，從而展現(xiàn)紅色。
不管纖維光學源的構造，單獨調制紅、綠、以及藍色信號的亮度。如上所述，一個分離的調制器18可以與每個纖維光學源相關聯(lián)，并可以放置在頻率變更器件30的下游，以便在變更信號的頻率之后，在與其它顏色信號混合而投影到屏幕等上之前，調制復合信號。在這一方面，調制器可以是聲光或電光調制器，用于提供必要的亮度調制?；蛘撸{制器可以插入到每個纖維光學源的頻率變更器件和光束合并陣列26之間。盡管本實施例的調制器仍可以是聲光和電光調制器，但是調制器最好運用二次預增頻(quadraticpre-emphasis)，以便顧及本領域技術人員公知的倍頻晶體的二次響應。
然而，根據一個有利的實施例，將調制器配備在每個纖維光學源的主振蕩器24中。例如，如圖4所示，可以提供受調主振蕩器，包括第一和第二源40、42，用于分別提供具有第一和第二波長的輸入信號。盡管第一和第二源可以是多個不同種類的激光器，但是典型地，第一和第二源是半導體激光器。驅動第一和第二源，以交替提供具有第一和第二波長的輸入信號。因此，最初，第一源可以提供具有第一波長的信號，而第二源停用。其后，停用第一源，而由第二源提供具有第二波長的輸入信號。可以重復交替驅動第一和第二源的處理，從而第一和第二源交替提供分別具有第一和第二波長的輸入信號。同樣如圖4所示，受調主振蕩器包括諸如波長分割多路復用耦合器的耦合器44，用于合并由第一和第二源交替提供的輸入信號。
頻率變更器件30變更波長在預定波長范圍之內的已放大信號的頻率，同時濾去具有其它波長的信號。因此，最好選擇第一源以提供具有在被頻率變更器件所接受的預定波長范圍之內的第一波長的輸入信號。對于綠纖維光學源14，例如，第一源可以提供波長為1060納米的輸入信號。同樣，對于藍纖維光學源16，第一源可以提供波長為940納米的輸入信號。因此，對應的頻率變更器件將接受具有這些波長的信號，并通過諸如將其頻率加倍，變更其頻率。相反，選擇第二源以提供具有在頻率變更器件所接受的預定波長范圍之外的第二波長的輸入信號。如此，頻率變更器件將濾去具有第二波長的信號。盡管第二源可以提供多種第二波長的信號，但是一個實施例的第二源提供具有，例如在KTP晶體中，典型地大于±0.3納米光譜接受范圍的波長差異的信號，而其超出大多數倍頻器所接受的波長范圍。
通過交替提供分別被頻率變更器件30接受和濾去的具有第一和第二波長的輸入信號，受調主振蕩器24有效地調制纖維光學源的輸出。具體地說，受調主振蕩器有效地控制被頻率變更器件所接受的具有第一波長的輸入信號的占空比率(duty cycle)。然而，通過在第一源停用的那些時間段提供具有第二波長的輸入信號，受調主振蕩器維持纖維放大器22的飽和度，從而使纖維光學源比在停用時間段沒有被抽吸的纖維光學源更敏感，并且操作效率更高。此外，受調主振蕩器允許在較寬的帶寬上調制所得復合信號的亮度，從而為隨后對高分辨率圖像的投影作準備。
因此，本發(fā)明的纖維光學投影器件10可以以有效的方式提供展現(xiàn)高色彩飽和度的清晰而又明亮的圖像。通過采用可以包括纖維放大器陣列的纖維光學源，纖維光學投影器件可以產生可增至非常高的功率電平的紅、綠、以及藍色信號。另外，在纖維光學源發(fā)射的紅、綠、以及藍色信號的波長可稍作調諧，以便調節(jié)可再現(xiàn)色調的范圍的同時，紅、綠、以及藍信號的光譜寬度足以避免激光散斑。另外，纖維光學投影器件為紅、綠、以及藍色信號在較寬的帶寬上的視頻調制作準備，以便為高分辨率的圖像作準備。因此，纖維光學投影器件適于多種廣泛的用途，包括大屏幕投影系統(tǒng)等。
本發(fā)明所屬領域的技術人員可以受益于前面的描述及附圖所呈示的講述內容，而想出本發(fā)明的許多修改和其它實施例。因此，應該明白，本發(fā)明不限于所公開的特定實施例，并且確定其修改和其它實施例包括在所附權利要求的范圍之內。盡管這里采用了特定的術語，但是其只用于一般的描述性的意義，而不是用于作限制。
權利要求
1.一種纖維光學投影器件，包括紅、綠、以及藍纖維光學源，分別用于發(fā)射紅、綠、以及藍色信號，每個纖維光學源包括至少一個纖維放大器，用于發(fā)射預定波長的已放大信號；以及頻率變更器件，用于變更已放大信號的頻率，從而產生具有對應顏色的信號；至少一個調制器，用于單獨調制紅、綠、以及藍色信號的亮度；以及投影儀，用于混合紅、綠、以及藍色已調制信號，以便生成彩色圖像。
2.如權利要求1所述的纖維光學投影器件，其中所述頻率變更器件變更具有在預定波長范圍之內的波長的已放大信號的頻率，從而產生具有對應顏色的信號，并且其中所述至少一個調制器包括多個受調主振蕩器，用于給對應的一個所述紅、綠、以及藍纖維光學源的所述至少一個纖維放大器提供輸入信號，每個受調主振蕩器包括第一和第二源，用于給所述至少一個纖維放大器交替提供分別具有第一和第二波長的輸入信號；以及耦合器，用于合并所述第一和第二源交替提供的輸入信號，其中選擇所述第一源以提供具有在預定波長范圍之內的第一波長的輸入信號，使得所述頻率變更器件變更具有第一波長的已放大信號的頻率，并且其中選擇所述第二源以提供具有在預定波長范圍之外的第二波長的輸入信號，使得所述頻率變更器件不能變更具有第二波長的已放大信號的頻率，從而通過交替提供具有第一和第二波長的輸入信號，允許調制具有對應顏色的信號。
3.如權利要求1所述的纖維光學投影器件，其中所述至少一個調制器包括多個調制器，分別與對應的所述纖維光學源關聯(lián)，用于接收來自所述對應的頻率變更器件的信號，并調制信號的亮度。
4.如權利要求1所述的纖維光學投影器件，其中所述至少一個調制器包括多個調制器，分別與對應的所述纖維光學源關聯(lián)，用于接收來自所述對應的至少一個纖維放大器的信號，并在將已調制信號傳送給對應的頻率變更器件之前，調制信號的亮度。
5.如權利要求1所述的纖維光學投影器件，其中所述藍纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括具有由已摻雜釹的硅組成的內芯的雙芯纖維。
6.如權利要求1所述的纖維光學投影器件，其中所述綠纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括具有由已摻雜鍺、并至少進一步摻雜了釹或者鐿之一的硅組成的內芯的雙芯纖維。
7.如權利要求1所述的纖維光學投影器件，其中所述紅纖維光學源還包括紅分諧波振蕩器，用于給所述至少一個纖維放大器提供具有喇曼種波長(Raman seed wavelength)的輸入信號，并且其中所述至少一個纖維放大器對具有喇曼種波長的輸入信號提供喇曼增益。
8.如權利要求1所述的纖維光學投影器件，其中每個纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括多個纖維放大器，而其中每個纖維光學源還包括合成器，用于合并所述多個纖維放大器中的每一個發(fā)射的已放大信號。
9.如權利要求1所述的纖維光學投影器件，其中每個纖維光學源的所述頻率變更器件包括倍頻器。
10.一種纖維光學投影器件，包括綠和藍纖維光學源，分別用于發(fā)射綠色和藍色信號，所述綠和藍纖維光學源每個都包括主振蕩器，用于產生預定波長的輸入信號；至少一個纖維放大器，用于放大該輸入信號，并發(fā)射具有預定波長的已放大信號；以及頻率變更器件，用于變更已放大信號的頻率，從而產生具有對應顏色的信號；紅纖維光學源，用于發(fā)射紅色信號，所述紅纖維光學源包括主振蕩器，用于產生第一輸入信號；紅分諧波振蕩器，用于產生具有喇曼種波長的第二輸入信號；至少一個纖維放大器，用于對具有喇曼種波長的第二輸入信號提供喇曼增益；以及頻率變更器件，用于變更所述至少一個纖維放大器提供的具有喇曼種波長的信號的頻率，從而產生紅色的信號；以及投影儀，用于混合具有不同對應顏色的信號，以便生成彩色圖像。
11.如權利要求10所述的纖維光學投影器件，還包括至少一個調制器，用于單獨調制紅、綠、以及藍色信號的亮度。
12.如權利要求11所述的纖維光學投影器件，其中所述頻率變更器件變更具有在預定波長范圍之內的波長的已放大信號的頻率，從而產生具有對應顏色的信號，并且其中所述至少一個調制器包括多個受調主振蕩器，用于給對應的一個所述紅、綠、以及藍纖維光學源的所述至少一個纖維放大器提供輸入信號，每個受調主振蕩器包括第一和第二源，用于給所述至少一個纖維放大器交替提供分別具有第一和第二波長的輸入信號；以及耦合器，用于合并所述第一和第二源交替提供的輸入信號，其中選擇所述第一源以提供具有在預定波長范圍之內的第一波長的輸入信號，使得所述頻率變更器件變更具有第一波長的已放大信號的頻率，并且其中選擇所述第二源以提供具有在預定波長范圍之外的第二波長的輸入信號，使得所述頻率變更器件不能變更具有第二波長的已放大信號的頻率，從而通過交替提供具有第一和第二波長的輸入信號，允許調制具有對應顏色的信號。
13.如權利要求11所述的纖維光學投影器件，其中所述至少一個調制器包括多個調制器，分別與對應的所述纖維光學源關聯(lián)，用于接收來自所述對應的頻率變更器件的信號，并調制信號的亮度。
14.如權利要求11所述的纖維光學投影器件，其中所述至少一個調制器包括多個調制器，分別與對應的所述纖維光學源關聯(lián)，用于接收來自所述對應的至少一個纖維放大器的信號，并在將已調制信號傳送給對應的頻率變更器件之前，調制信號的亮度。
15.如權利要求10所述的纖維光學投影器件，其中所述紅纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括具有由已摻雜鐿的硅組成的內芯的雙芯纖維。
16.如權利要求10所述的纖維光學投影器件，其中所述藍纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括具有由已摻雜釹的硅組成的內芯的雙芯纖維。
17.如權利要求10所述的纖維光學投影器件，其中所述綠纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括具有由已摻雜鍺、并至少進一步摻雜了釹或者鐿之一的硅組成的內芯的雙芯纖維。
18.如權利要求10所述的纖維光學投影器件，其中每個纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括多個纖維放大器，而其中每個纖維光學源還包括合成器，用于合并所述多個纖維放大器中的每一個發(fā)射的已放大信號。
19.如權利要求10所述的纖維光學投影器件，其中每個纖維光學源的所述頻率變更器件包括倍頻器。
20.一種纖維光學投影器件，包括至少一個纖維光學源，用于發(fā)射預定顏色的信號，所述至少一個纖維光學源包括至少一個纖維放大器，用于接收輸入信號，并放大輸入信號；頻率變更器件，用于變更具有在預定范圍之內的波長的已放大信號的頻率，從而產生具有預定顏色的信號；以及受調主振蕩器，用于給所述至少一個纖維放大器提供輸入信號，所述受調主振蕩器包括第一和第二源，用于給所述至少一個纖維放大器交替提供分別具有第一和第二波長的輸入信號；以及耦合器，用于合并所述第一和第二源交替提供的輸入信號，其中選擇所述第一源以提供具有在預定波長范圍之內的第一波長的輸入信號，使得所述頻率變更器件變更具有第一波長的已放大信號的頻率，并且其中選擇所述第二源以提供具有在預定波長范圍之外的第二波長的輸入信號，使得所述頻率變更器件不能變更具有第二波長的已放大信號的頻率，從而通過交替提供具有第一和第二波長的輸入信號，允許調制具有預定顏色的信號。
21.如權利要求20所述的纖維光學投影器件，其中所述至少一個纖維光學源包括紅、綠、以及藍纖維光學源。
22.如權利要求21所述的纖維光學投影器件，其中所述藍纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括具有由已摻雜釹的硅組成的內芯的雙芯纖維。
23.如權利要求21所述的纖維光學投影器件，其中所述綠纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括具有由已摻雜鍺、并至少進一步摻雜了釹或者鐿之一的硅組成的內芯的雙芯纖維。
24.如權利要求21所述的纖維光學投影器件，其中所述紅纖維光學源還包括紅分諧波振蕩器，用于給所述至少一個纖維放大器提供具有喇曼種波長的輸入信號，并且其中所述至少一個纖維放大器對具有喇曼種波長的輸入信號提供喇曼增益。
25.如權利要求20所述的纖維光學投影器件，其中每個纖維光學源的所述至少一個纖維放大器包括多個纖維放大器，并且其中每個纖維光學源還包括合成器，用于合并所述多個纖維放大器中的每一個發(fā)射的已放大信號。
26.如權利要求20所述的纖維光學投影器件，其中每個纖維光學源的所述頻率變更器件包括倍頻器。
全文摘要
提供了一種纖維光學投影器件，包括紅、綠、以及藍纖維光學源，其每一個包括至少一個纖維放大器，用于發(fā)射預定波長的已放大信號。為提供可增至高功率電平的信號，每個纖維光學源可以包括主振蕩器；多個纖維放大器，用于放大主振蕩器提供的輸入信號；以及合成器，用于合并每一個纖維放大器發(fā)射的已放大信號。盡管每個纖維光學源的纖維放大器可以是適當摻雜的雙芯纖維，紅纖維光學源可以包括依賴于喇曼增益的纖維放大器，以提供希望的放大倍數。因此，紅纖維光學源不但包括主振蕩器，而且包括紅分諧波振蕩器，用于產生具有喇曼種波長的信號，以便由纖維放大器放大。每個纖維光學源還包括諸如倍頻器的頻率變更器件，用于變更已放大信號的頻率，以產生對應顏色的信號。該纖維光學投影器件還包括至少一個調制器，用于單獨調制具有對應顏色的信號的亮度。例如可以調制主振蕩器以控制所發(fā)射信號的占空比率。進一步，纖維光學投影器件可以包括投影儀，用于混合具有不同色彩的已調制信號，以生成全色圖像。
文檔編號H04N9/31GK1460385SQ01814638
公開日2003年12月3日 申請日期2001年7月26日 優(yōu)先權日2000年8月25日
發(fā)明者羅伯特·R·賴斯, 尼爾·F·魯吉里, 馬克·S·齊迪克 申請人:波音公司