一种采用激光合束方式的双色激光投影系统的制作方法

1.本实用新型属于激光投影显示领域，具体涉及一种采用激光合束方式的双色激光投影系统。


背景技术：

2.激光光源由于本身具有效率高、结构紧凑、成本低、可靠性高等优良特性，备受业界关注，广泛应用于工业、医疗、国防等领域。但目前，激光加工以及显示领域中使用到的大功率激光器大部分仍为co2激光器和光纤激光器，主要是由于半导体激光器的输出功率水平还达不到工业或者显示要求。然而，co2激光器和光纤激光器存在电光转换效率较低、耗电量大、使用成本偏高等不足。近年来，为获得高功率、高亮度、高光束质量的直接激光光源，研究表明目前激光合束技术是解决该难题的有效方法之一，现有激光合束技术主要包括：空间合束、偏振合束及波长合束等。


技术实现要素：

3.本实用新型克服现有技术的不足，提供一种采用激光合束方式的双色激光投影系统，该投影系统具有高功率、高亮度、高光束质量等优点。
4.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种采用激光合束方式的双色激光投影系统，包括两个出光方向均为竖直方向的蓝色mdp激光器ⅰ和蓝色mdp激光器ⅱ；沿蓝色mdp激光器ⅰ的出光方向由近及远还顺次设置有半波片、反射镜ⅰ，沿蓝色mdp激光器ⅱ的出光方向还设置有偏振片，所述反射镜ⅰ和偏振片位于同一竖直高度上，且反射镜ⅰ位于偏振片的左侧，偏振片的右侧同一竖直高度上还设置有反射镜ⅲ；所述反射镜ⅰ和偏振片的上方还分别设置有出光方向均为竖直方向的红色mdp激光器和蓝色mdp激光器ⅲ，沿红色mdp激光器的出光方向设置有反射镜ⅱ，沿蓝色mdp激光器ⅲ的出光方向设置有透红反蓝合束镜，所述反射镜ⅱ和透红反蓝合束镜位于同一竖直高度上，且透红反蓝合束镜的右侧同一竖直高度上由近及远还设置有散色片、透红蓝反绿合束镜和光棒；所述反射镜ⅲ和透红蓝反绿合束镜位于同一竖直方向上，且透红蓝反绿合束镜的竖直上方由近及远还顺次设置有透镜ⅱ、透镜ⅰ和绿色荧光轮。
5.两个蓝色mdp激光器发出的光束经过偏振合束的方式整合后再依次经过反射镜ⅲ反射和透红蓝反绿合束镜透射以及透镜ⅱ和透镜ⅰ后打到绿色荧光轮上，此时蓝光经过绿色荧光轮转化为绿光后再依次经过透镜ⅰ和透镜ⅱ后通过透红蓝反绿合束镜反射到光棒中。
6.单个红色mdp激光器和单个蓝色mdp激光器通过波长合束的方式整合后进入散色片中，光束经过散射片后增大光照匀场，使光照面经过透红蓝反绿合束镜后均匀发出至光棒中。最后红、绿、蓝三色激光光束都经过光棒匀光后发出。整合的红绿蓝三种光束在光棒内表面发生全反射，其作用为对激光光束进行多次反射的再次匀化处理，进而提高光斑均匀性以及光能量利用率。
7.与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：
8.本实用新型激光合束方式中的偏振合束，是一种采用半波片和偏振片结合的方式将两个偏振激光光束合在一起的技术；激光合束方式中的波长合束，是采用特殊合束镜将一些高功率不同波长的激光光束通过合束镜合成在一起得到一个光束，使得到一个更高功率的光束并且尽量保持光束质量使得亮度提高。本实用新型采用偏振合束和波长合束结合的方式提出一种双色激光光源，实现功率叠加和亮度叠加的效果，而且大大提高光照均匀度，从而使得双色激光在投影领域得到更大发展。
附图说明
9.图1为双色激光光路总示意图。
10.图2为双色激光光路中偏振合束方式示意图。
11.图3为双色激光光路中波长合束方式示意图。
12.图中标记如下：
13.1-蓝色mdp激光器ⅰ，2-蓝色mdp激光器ⅱ，3-半波片，4-反射镜ⅰ，5-红色mdp激光器，6-反射镜ⅱ，7-蓝色mdp激光器ⅲ，8-透红反蓝合束镜，9-散色片，10-绿色荧光轮，11-透镜ⅰ，12-透镜ⅱ，13-透红蓝反绿合束镜，14-光棒，15-反射镜ⅲ，16-偏振片。
具体实施方式
14.以下结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例
15.如图1所示，一种采用激光合束方式的双色激光投影系统，包括两个出光方向均为竖直方向的蓝色mdp激光器ⅰ1和蓝色mdp激光器ⅱ2；沿蓝色mdp激光器ⅰ1的出光方向由近及远还顺次设置有半波片3、反射镜ⅰ4，沿蓝色mdp激光器ⅱ2的出光方向还设置有偏振片16，所述反射镜ⅰ4和偏振片16位于同一竖直高度上，且反射镜ⅰ4位于偏振片16的左侧，偏振片16的右侧同一竖直高度上还设置有反射镜ⅲ15；所述反射镜ⅰ4和偏振片16的竖直上方还分别设置有出光方向均为竖直方向的红色mdp激光器5和蓝色mdp激光器ⅲ7，沿红色mdp激光器5的出光方向设置有反射镜ⅱ6，沿蓝色mdp激光器ⅲ7的出光方向设置有透红反蓝合束镜8，所述反射镜ⅱ6和透红反蓝合束镜8位于同一竖直高度上，且透红反蓝合束镜8的右侧同一竖直高度上由近及远还设置有散色片9、透红蓝反绿合束镜13和光棒14；所述反射镜ⅲ15和透红蓝反绿合束镜13位于同一竖直方向上，且透红蓝反绿合束镜13的竖直上方由近及远还顺次设置有透镜ⅱ12、透镜ⅰ11和绿色荧光轮10。
16.本实用新型激光合束方式中的偏振合束，是一种采用半波片和偏振片结合的方式将两个偏振激光光束合在一起的技术；激光合束方式中的波长合束，是采用特殊合束镜将一些高功率不同波长的激光光束通过合束镜合成在一起得到一个光束，使得到一个更高功率的光束并且尽量保持光束质量使得亮度提高。
17.进一步的，所述绿色荧光轮10是一种表面涂覆有绿色荧光粉材料的反射轮，反射轮在工作中始终呈现高速旋转状态，与此同时蓝色激光光束刺激高速运转的绿色荧光轮后发出绿色激光，然后绿色激光沿着原来路线反射回去。
18.进一步的，反射镜ⅰ4、偏振片16、反射镜ⅱ6、透红反蓝合束镜8及反射镜ⅲ15与水平方向的夹角为45
°
，透红蓝反绿合束镜13与水平方向的夹角为135
°
。
19.进一步的，所述半波片3是一种当激光器某一平面偏振光穿过半波片时，半波片可以对此偏振光进行旋转，（假如入射时振动面和晶体主截面之间的夹角为θ，则透射出来的线偏振光的振动面从原来的方位转过2θ角），但是出射光仍为平面偏振光，但是可以将激光器某一水平偏振光变为垂直偏振光。
20.进一步的，所述偏振片16是当两个激光器的出射光束中，一个是垂直偏振光，另一个为水平偏振光，将光束射向偏振片后，一束光被反射，而另一束光透射，并且两束光的传播方向是相同的，因此功率是两入射光束之和，光束质量与入射光束相同，因此，光束的亮度也会加倍。
21.如图1、2所示，蓝色mdp激光器ⅰ1发出的偏振光s经过偏振片16后反射出去；蓝色mdp激光器ⅱ2发出的偏振光s穿过半波片3时，半波片对此偏振光进行旋转使得s光变成p光，p光再经过反射镜ⅰ4反射后透过偏振片16，偏振片16的作用是使得两种相同的蓝色mdp激光器功率进行叠加，光束的亮度也达到加倍的效果。叠加后的光束依次经过反射镜ⅲ15、透红蓝反绿合束镜13以及透镜ⅱ12和透镜ⅰ11后到达高速旋转的绿色荧光轮10，此时蓝光经过绿色荧光轮转化为绿光后再依次经过透镜ⅰ11和透镜ⅱ12后再次通过透红蓝反绿合束镜13反射到光棒14中。
22.如图1、3所示，红色mdp激光器5发出的光束经过反射镜ⅱ6反射后光束透过透红反蓝合束镜8进入散色片9；蓝色mdp激光器ⅲ7发出的光束通过透红反蓝合束镜8直接反射至散色片9中（散射片目的是扩大广角域，增大光照匀场，使其满足光照面均匀出光），红光和蓝光经过散色片混合均匀发出后，混合光透过透红蓝反绿合束镜13到达光棒14中，最后红、绿、蓝三色激光光束都经过光棒14匀光后发出。

技术特征：
1.一种采用激光合束方式的双色激光投影系统，其特征在于：包括两个出光方向均为竖直方向的蓝色mdp激光器ⅰ（1）和蓝色mdp激光器ⅱ（2）；沿蓝色mdp激光器ⅰ（1）的出光方向由近及远还顺次设置有半波片（3）、反射镜ⅰ（4），沿蓝色mdp激光器ⅱ（2）的出光方向还设置有偏振片（16），所述反射镜ⅰ（4）和偏振片（16）位于同一竖直高度上，且反射镜ⅰ（4）位于偏振片（16）的左侧，偏振片（16）的右侧同一竖直高度上还设置有反射镜ⅲ（15）；所述反射镜ⅰ（4）和偏振片（16）的上方还分别设置有出光方向均为竖直方向的红色mdp激光器（5）和蓝色mdp激光器ⅲ（7），沿红色mdp激光器（5）的出光方向设置有反射镜ⅱ（6），沿蓝色mdp激光器ⅲ（7）的出光方向设置有透红反蓝合束镜（8），所述反射镜ⅱ（6）和透红反蓝合束镜（8）位于同一竖直高度上，且透红反蓝合束镜（8）的右侧同一竖直高度上由近及远还设置有散色片（9）、透红蓝反绿合束镜（13）和光棒（14）；所述反射镜ⅲ（15）和透红蓝反绿合束镜（13）位于同一竖直方向上，且透红蓝反绿合束镜（13）的竖直上方由近及远还顺次设置有透镜ⅱ（12）、透镜ⅰ（11）和绿色荧光轮（10）。2.根据权利要求1所述的一种采用激光合束方式的双色激光投影系统，其特征在于：所述绿色荧光轮（10）是一种表面涂覆有绿色荧光粉材料的反射轮，反射轮在工作中始终呈现高速旋转状态，与此同时蓝色激光光束刺激高速运转的绿色荧光轮后发出绿色激光，然后绿色激光沿着原来路线反射回去。3.根据权利要求1所述的一种采用激光合束方式的双色激光投影系统，其特征在于：反射镜ⅰ（4）、偏振片（16）、反射镜ⅱ（6）、透红反蓝合束镜（8）及反射镜ⅲ（15）与水平方向的夹角为45
°
，透红蓝反绿合束镜（13）与水平方向的夹角为135
°
。4.根据权利要求1所述的一种采用激光合束方式的双色激光投影系统，其特征在于：所述半波片（3）是一种当激光器某一平面偏振光穿过半波片时，半波片可以对此偏振光进行旋转，但是出射光仍为平面偏振光，但是可以将激光器某一水平偏振光变为垂直偏振光。5.根据权利要求1所述的一种采用激光合束方式的双色激光投影系统，其特征在于：所述偏振片（16）是当两个激光器的出射光束中，一个是垂直偏振光，另一个为水平偏振光，将光束射向偏振片后，一束光被反射，而另一束光透射，并且两束光的传播方向是相同的，功率是两入射光束之和，光束质量与入射光束相同，光束的亮度也会加倍。

技术总结
本实用新型属于激光投影显示领域，具体涉及一种采用激光合束方式的双色激光投影系统；包括蓝色MDP激光器Ⅰ、蓝色MDP激光器Ⅱ、半波片、反射镜Ⅰ、红色MDP激光器、反射镜Ⅱ、蓝色MDP激光器Ⅲ、透红反蓝合束镜、散色片、绿色荧光轮、透镜Ⅰ、透镜Ⅱ、透红蓝反绿合束镜、光棒、反射镜Ⅲ、偏振片；激光合束方式中的偏振合束，是一种采用半波片和偏振片结合的方式将两个偏振激光光束合在一起的技术；激光合束方式中的波长合束，是采用特殊合束镜将一些高功率不同波长的激光光束通过合束镜合成在一起得到一个光束；本实用新型采用偏振合束和波长合束结合的方式提出一种双色激光光源，实现功率叠加和亮度叠加的效果，而且大大提高光照均匀度。而且大大提高光照均匀度。而且大大提高光照均匀度。


技术研发人员：王园 陈海洋 胡元元 兰旭阳
受保护的技术使用者：山西汉威激光科技股份有限公司
技术研发日：2021.11.17
技术公布日：2022/5/25