一种基于多个光波导消干涉装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于多个光波导消干涉装置，属于激光应用技术领域。

背景技术：

眼睛是人类获取信息的主要感知器官，基于不同原理和技术的各类显示器是信息的主要呈现形式。激光作为显示光源，由于其良好的单色性、方向性、亮度大、波长谱线丰富等特点，具有其他光源不可比拟的优点。目前，受限制于激光二极管的光功率，大流明激光显示中一般采用光纤耦合的方法，将多个准直后的红、绿、蓝激光二极管经光纤束集成到一起，实现高功率照明。但是由于激光在光纤中传播过程会被分成若干束频率相同的激光，它们在空间某个区域内重叠，导致输出区域内能量分布并不均匀，存在大量的能量峰谷值，这导致显示图像中存在干扰噪声，严重影响成像质量，降低图像对比度和分辨率，也阻碍激光显示真正实用化。

围绕这个关键难题已有许多研究者进行大量研究，并提出多种方法来消除能量峰谷值。目前，普遍采用的匀化方法是在光纤输出端加入毛玻璃来匀化光束，该技术利用毛玻璃的喷砂表面增强激光散射，使能量峰谷值尺寸更小，分布密度提高，但并不能消除能量峰谷值，而且毛玻璃会对入射激光能量造成较大的损耗，降低光源利用率，并且经过毛玻璃后激光的发散角变大，降低了能量集中度。

中国专利CN103955063A公开的«光束均匀化方法及光束均匀化装置»是在入射光束的传播路径上设置大量的分光膜，对入射光束进行重新分配，从而转换为均匀分布的出射光束，此方法光路极其复杂，精确的角度要求，造成调节及加工非常困难，而且多个分光面，导致系统存在很大的不稳定性。

中国专利CN107153277A公开的«一种基于波长多样性的激光消散斑装置»是将入射光先通过散射片发散，然后耦合进方形匀光管中，在方形匀光管内设有增益介质和微/纳米散射体，使入射光在方形匀光管内壁之间反射的方法，实现匀场整形，此方法通过增益介质拓宽了激光线宽，这种情况引起的波长线宽为几个纳米，不足以根除激光束的峰谷值，改变入射光源的光谱纯度，对于某些要求谱线宽度的应用（如激光诱导荧光）有所限制，并且目前技术实现难度较大，成本也会非常高。

能够同时实现多光束高功率照明，并尽量降低或消除能量峰谷值，一直是激光投影显示及生物检测等领域的技术难题，也是限制其实用化的瓶颈之一。如能够将二者一体化、做到结构紧凑，将具有更重要的意义和实用价值。

技术实现要素：

针对现有光纤输出激光能量存在大量峰谷值的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于多个光波导消干涉装置，是可以同时对多波长，多束光消除能量峰谷值，满足激光作为光源的高质量要求；其将多路激光耦合到多芯光纤中，可使多路激光同时光纤输出，并且每路激光的效率优于95%；让多芯光纤至少有一段产生弯曲状态，实现对多芯光纤内全反射光的动态调制，使光纤内的激光模式达到相对均匀的分配，同时由扰先动器带动多芯光纤左右或上下抖动，使多支光束相位随之变化，从而消除输出光场中的能量峰谷值。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于多个光波导消干涉装置，包括多芯光纤、扰动器、绕线轴；其特征在于：绕线轴为圆柱形状卷线轴，绕线轴侧面与轴垂直方向上设有凹槽，多芯光纤顺着绕线轴环绕在凹槽内，扰动器固定在绕线轴的下部；扰动器为振动源带动凹槽的多芯光纤规律性地上下抖动。

所述多芯光纤为石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤或氟化物光纤。

所述多芯光纤端面镀膜或不镀膜。

所述多芯光纤接头为FC接头或SMA905接头。

所述扰动器为电动振动器，气动振动器或液动振动器。

所述压片为聚四氟薄片、塑料薄片或金属薄片。

本实用新型的积极效果是采用多芯光纤，可以同时对多波长，多束光进行优化，并且可用光波范围广；将激光直接耦合进光纤，不存在复杂调试过程，光能利用率高；不改变光纤输出发散角；不改变激光光源的线宽，光谱纯度高；无需光纤对接，优化效果高效且稳定；光纤弯曲方式多样，灵活使用；装置结构简单，系统紧凑，利于集成；制造成本及制造难度低，可实现批量生产。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，多芯光纤1；扰动器2；绕线轴3。

图2为本实用新型两个绕线轴的结构示意图。

图3为本实用新型三个绕线轴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明，如图1-3所示，一种基于多个光波导消干涉装置，包括多芯光纤、扰动器、绕线轴；其特征在于：绕线轴为圆柱形状卷线轴，绕线轴侧面与轴垂直方向上设有凹槽，多芯光纤顺着绕线轴环绕在凹槽内，扰动器固定在绕线轴的下部；扰动器为振动源带动凹槽的多芯光纤规律性地上下抖动。

所述多芯光纤为石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤或氟化物光纤。

所述多芯光纤端面镀膜或不镀膜。

所述多芯光纤接头为FC接头或SMA905接头。

所述扰动器为电动振动器，气动振动器或液动振动器。

所述压片为聚四氟薄片、塑料薄片或金属薄片。

如图1所示选择多芯光纤1为3个200um芯径的合束光纤，其中多芯光纤1长度为15m，弯曲弧长为16-17cm，弯曲弧长个数为16个，多芯光纤1端面镀有400-700nm增透膜。多芯光纤1接头是SMA905接头。扰动器2为上下抖动的电动平台。扰动器2抖动幅度为1mm；扰动器2配备24V直流电源。塑料绕线轴3直径为10cm，数量为2个，压片4为2个聚四氟薄片。

使用时将532nm激光、589nm激光和639nm激光分别耦合到多芯光纤1中，此多芯光纤为3个200um芯径的合束光纤；将多芯光纤1顺着绕线轴3环绕，选用的绕线轴3如图2、图3所示可以是两个也可以是三个，使多芯光纤1产生弯曲状态，弯曲弧长为绕线轴3的半径的π倍，使多芯光纤1内的激光模式达到相对均匀的分配；由固定在绕线轴3下部的扰动器2带动固定多芯光纤1上下抖动，从而使多支光束相位随之变化，实现在多芯光纤1出射端口消除能量峰谷值。