利用振动光纤减弱激光散斑及其相关问题的研究

摘要

近年来,随着激光投影显示技术的发展,减弱激光散斑的实用技术成了业界急需解决的问题。虽然有数十种实验方法可供选择,但从减弱散斑的效果与光能利用的矛盾,以及增加结构的复杂等因素考虑,实用的方法并不多。
　　 本文介绍采用振动光纤降低微型投影仪中激光散斑的方案。为了寻找既能有效抑制散斑又减少光能损耗,本文利用广义范西特-泽尼克定理对激光投影显示中采用振动光纤抑制散斑做了理论分析。结果表明,散斑衬比度的大小取决于光纤的模式数和投影系统的光瞳大小,对于相同大小的像面,收集更多的光纤模式数和增大孔径均可减弱散斑对比度。为光纤的选择和投影系统的设计提供了理论依据。用两种不同的多模光纤所做的对比实验定性证实了这一结论,并设计了大孔径的投影镜头。
　　 由于相干性在光纤中传播可能发生变化,而散斑的对比度与相干性的好坏密切相关。因此本文还研究了光经多模光纤和单模光纤后时间相干性和功率谱的变化。结果表明光场的谱宽与相干时间的反比关系式成立的前提是光场必须是平稳光场或者无啁啾准单色光脉冲。无论对于啁啾还是无啁啾Gaussian-Shell-model光脉冲,在单模光纤中传播的光脉冲的全局相干度和功率谱都是保持不变的,相干时间均变长。多模光纤的低通滤波使其不具有这两个特性。
　　 最后,提出一种利用散斑图的相关法测量激光偏振度的方法,这在研究激光被散射介质散射后偏振态的变化将是方便可行的。