一种激光光源系统及投影机的制作方法

本实用新型属于激光设备技术领域，具体涉及一种激光光源系统及投影机。

背景技术：

激光具有很好的单色性，能量集中度高，其准直的方向性方便光路设计，并且亮度高，寿命长，能耗低。

目前，市场上的一种主流光源系统是激光荧光光源，以蓝色激光激发荧光粉产生的红光、绿光、黄光及激光光源发出的蓝光本身为基色光，用于激光设备，例如激光投影机等，其一般解决方案参照图1，激光光源10发出的激发光经准直系统20、匀光系统30、二向色镜40、第一集光系统50后出射，激发波长转换装置60上的波长转换材料，产生受激光，受激光由第一集光系统50收集后，被二向色镜40反射；波长转换装置60具有透射部或缺口，能够透过部分激发光，透射的激发光被第二集光系统70收集，再由光回收系统80回收，光回收系统80包括三个反射镜和一个扩散片，第二集光系统70出射的激发光经多次反射和匀光后，光轴方向改变270°，自与准直系统20的光轴垂直的方向透射二向色镜40，与二向色镜40反射的受激光合光。

上述现有技术中，波长转换装置60为盘式结构，其含有波长转换材料的波长转换层设置于盘面上，激发光沿波长转换装置的轴向照射波长转换材料，波长转换材料的激发面积小，盘式波长转换装置的两侧需要紧邻的透镜(50、70)收光，导致难以设置散热结构，工作时，温度升高，波长转换材料的激发效率低；激发光与受激光合光需要经过多个反射镜和透镜的光路设计导致激光光源系统的体积增加，难以进一步小型化，此类光传输方式因反射镜、透镜的本身材料及镀膜等因素会导致光损耗，光路结构设计受到限制。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种激光光源系统，包括：发射激发光的激光光源；波长转换装置，具有圆筒状中空基体和含有在所述激发光的激发下产生受激光的波长转换材料的波长转换层，基体具有中空部，所述基体包括沿其圆周方向设置的透射所述激发光的透射部和反射所述受激光的反射部，所述波长转换层与所述反射部对应地设置在所述基体的外表面上；光耦合装置，包括光纤耦合器，光纤耦合器收集透射所述波长转换装置的基体的透射部的激发光和所述波长转换装置的基体的反射部反射的受激光，激发光和受激光在光纤耦合器内合光。

进一步，所述激光光源系统还包括二向色镜，所述二向色镜反射激发光、并透射受激光，光耦合装置收集透射所述透射部的激发光和透射二向色镜的受激光。

进一步，所述激光光源系统还包括二向色镜，所述二向色镜透射激发光、并反射受激光，光耦合装置收集透射所述透射部的激发光和二向色镜反射的受激光。

进一步，所述激光光源系统还包括二向色镜，所述二向色镜透射激发光、并反射受激光，光耦合装置收集透射所述透射部的激发光和二向色镜反射的受激光。

进一步，所述光耦合装置还包括设置于所述基体的中空部的反射镜。

进一步，所述波长转换层沿其圆周方向包括一个或多个波长转换区域。

进一步，当波长转换区域为多个时，所述波长转换区域为红色波长转换区域、绿色波长转换区域、黄色波长转换区域、蓝色波长转换区域中的一个或多个。

进一步，所述激光光源为蓝光激光器。

进一步，所述波长转换装置还包括靠近所述基体的轴向的端部、与所述基体固定连接的圆形侧壁板。

进一步，所述光纤耦合器包括激发光回收光纤段、受激光收集光纤段和耦合光纤段，透射所述透射部的激发光自激发光回收光纤段的端部入射至光纤耦合器，受激光自受激光收集光纤段的端部入射至光纤耦合器，受激光和激发光于耦合光纤段合光后，自耦合光纤段的端部出射。

本实用新型实施例还提供一种投影机，包括上述激光光源系统之一。

本实用新型实施例的有益效果：激光光源系统采用筒式波长转换装置，光耦合装置采用光纤耦合器，一方面，将波长转换材料设置在筒式波长转换装置的外表面上，能够增大激发光斑的大小，并且预留了散热结构设计空间，方便设计散热结构，另一方面，采用光纤耦合器回收透射波长转换装置的透射部的激发光并收集受激光，减少光损耗，并且光路设计更加灵活。

附图说明

图1是现有技术的光源系统示意图；

图2是本实用新型实施例提出的一种波长转换装置；

图3是本实用新型实施例2提出的一种光源系统；

图4是本实用新型实施例3提出的一种光源系统；

图5是本实用新型实施例4提出的一种光源系统。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

实施例1波长转换装置

本实用新型实施例提出了一种波长转换装置W，参照图2，包括基体和波长转换层1；所述基体为中空体，具有中空部，大致呈圆筒状，所述基体具有圆筒状基底(例如，由金属材料、透明玻璃等制成的基底)，所述基体沿其圆周方向形成有透射部2和反射部，所述透射部可以是形成在基底上的缺口，也可以采用透明基底形成，所述反射部形成在所述基底的内表面上或外表面上，当基底为透明基底时，所述反射部设置在所述基底的内表面上或外表面上，当基底为非透明基底时，所述反射部设置在所述基底的外表面上；所述波长转换层与所述反射部对应地设置在所述基体的外表面上，所述波长转换层含有波长转换材料，所述波长转换材料能够在激光光源发出的激发光的激发下产生受激光，所述波长转换层沿圆周方向包括一个或多个波长转换区域(11、12)，当波长转换区域为多个时，不同的波长转换区域含有不同颜色的波长转换材料，在激发光的激发下产生不同颜色的受激光；所述透射部用于透射所述激发光，所述反射部用于反射所述受激光。

进一步，所述波长转换装置还包括侧壁板，所述侧壁板大致呈圆形，靠近所述基体的轴向的端部、并与所述基体的旋转轴垂直设置，与所述基体固定连接，所述侧壁板可以用于连接驱动波长转换装置的驱动部。所述“靠近”是指所述侧壁板位于所述基体的内部，设置于基体的轴向端部或者与基体的轴向端部具有较小的距离，或者侧壁板的一个表面的圆周外环与基体的轴向的一个侧壁连接。优选的，所述侧壁板与所述基体一体成型。工作时，在驱动部的驱动下，波长转换装置绕轴旋转，由于透射部和波长转换层沿圆周方向分布，激光光源发出的激发光将在不同时段分别照射至透射部和波长转换层，当激发光照射至透射部时，透射部透射的激发光被回收后可以作为基色光，当激发光照射至波长转换层时，随着波长转换装置的旋转，激发不同颜色的波长转换材料(如有不同颜色的波长转换材料)，产生不同颜色的受激光，受激光被所述反射部反射，经收集后可以作为基色光，由此，激发光和受激光均可以作为基色光，用于激光设备，例如激光投影机等。

优选的，所述波长转换区域为红色波长转换区域、绿色波长转换区域、黄色波长转换区域、蓝色波长转换区域中的一个或多个，与各波长转换区域相应的，所述波长转换材料为红色荧光材料、绿色荧光材料、黄色荧光材料、蓝色波长转换材料中的一种或多种。激光光源发出的激发光激发不同颜色的波长转换材料，产生红色受激光、绿色受激光、黄色受激光、蓝色受激光等。

优选的，所述波长转换区域为红色波长转换区域、绿色波长转换区域、黄色波长转换区域和蓝色波长转换区域。

实施例2激光光源系统

以下，示例性地提出激光光源系统的具体实施方式，该激光光源系统采用上述波长转换装置以解决本实用新型所要解决的技术问题。本领域技术人员能够理解，在本说明书公开的内容的基础上，在激光设备领域，该波长转换装置在激光光源系统中的设置方式是本领域技术人员根据实际需求能够灵活设置的，因此，本实用新型的激光光源系统并不受下述具体实施方式的限制。

在一个实施方式中，参照图3，激光光源系统包括激光光源100、准直装置200、上述波长转换装置W、二向色镜300、会聚装置400和光耦合装置500；

激光光源100，用于发射激光，所述激光作为激发光；

准直装置200，可以为透镜或透镜组，用于对所述激光光源发出的激发光进行准直；

上述波长转换装置W，所述波长转换装置具有圆筒状中空基体和波长转换层，所述基体包括沿其圆周方向设置的透射部和反射部，所述波长转换层与所述反射部对应地设置在所述基体的外表面上，所述波长转换层含有波长转换材料，所述波长转换材料在所述激发光的激发下产生受激光，所述透射部能够透射所述激发光，所述反射部用于反射所述受激光，波长转换装置W的波长转换层接收二向色镜300反射的激发光，反射部反射受激光至二向色镜，波长转换装置的透射部透射激发光，透射的激发光照射至光耦合装置500；

二向色镜300，所述二向色镜能够反射所述激发光、并透射所述受激光，用于反射准直装置200出射的激发光、并透射会聚装置400收集的受激光；

会聚装置400，可以为透镜或透镜组，用于会聚所述二向色镜300反射的激发光，并收集所述受激光；

光耦合装置500，用于收集透射所述透射部的激发光和透射二向色镜300的受激光；光耦合装置，例如，包括一个反射镜501和光纤耦合器502，所述光纤耦合器(参照图3)大致呈Y型结构，包括激发光收集光纤段51、受激光收集光纤段52和耦合光纤段53，所述反射镜501设置于所述基体的中空部，透射所述透射部的激发光被反射镜501反射后，自激发光收集光纤段51的端部入射至光纤耦合器502，透射二向色镜300的受激光自受激光收集光纤段52的端部入射至光耦合器，收集的受激光和激发光沿光纤耦合器502的光纤传输，于耦合光纤段53合光后，自光纤耦合器502的耦合光纤段53的端部出射。所述光耦合装置的组成不限于反射镜和光纤耦合器，还可以由光纤耦合器与其他能够导光的光学元件组成。

工作时，激光光源100发出的激发光经准直装置200准直后，被二向色镜300反射，反射的激发光经会聚装置400会聚后，照射至波长转换装置W，波长转换装置旋转，使激发光在不同时段分别照射至所述波长转换装置的透射部和波长转换层；激发光透射所述透射部时，透射的激发光经光耦合装置500收集，入射至光纤耦合器502；激发光照射波长转换装置的波长转换层时，激发波长转换材料，产生受激光，所述受激光被波长转换装置W的反射部反射，再经会聚装置400收集后，透射所述二向色镜300，透射的受激光入射光纤耦合器502，光耦合装置500收集的激发光和入射光纤耦合器的受激光，在光纤耦合器502内合光后出射。

所述激发光和所述受激光均可以作为基色光，例如，在激光投影机中，可以输入光机系统，用于显示图像。

优选的，所述激光光源为蓝光激光器，能够发出蓝色激光。

实施例3激光光源系统

如图4所示，本实施例与实施例2的主要不同之处在于，所述二向色镜300被设置为用于反射所述受激光，并透射所述激发光。与此相应的，所述激光光源100的光轴与所述波长转换装置W的光轴变换为在同一直线上，同时，光耦合装置500被设置为用于收集透射所述波长转换装置的透射部的激发光和二向色镜反射的受激光。

实施例4激光光源系统

如图5所示，本实施例与实施例2的主要不同之处在于，该激光光源系统不具有二向色镜，光耦合装置500被设置为用于收集透射所述波长转换装置的透射部的激发光和波长转换装置反射部反射的受激光。

激光光源系统的光路设置方式灵活多样，难以穷举，上述激光光源系统的具体组成和光路结构不应被理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员能够理解，本实用新型的本质在于利用能够透射激发光的筒式波长转换装置以及包括光纤耦合器的光耦合装置构成激光光源系统，使得激光光源发出的激发光和所产生的受激光作为基色光，一方面，采用筒式波长转换装置，将波长转换材料设置在波长转换装置的外表面上，能够增大激发光斑的大小，并且预留了散热结构设计空间，方便设计散热结构，另一方面，采用光纤耦合器收集透射波长转换装置的透射部的激发光并收集受激光，减少光损耗，并且光路设计更加灵活。

实施例5激光投影机

本实施例还提出一种激光投影机，所述激光投影机包括上述激光光源系统之一。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。