Rgb-лазерный источник для осветительно-проекционной системы - RU2017108455A

1. RGB (красный, зеленый, синий)-лазерный источник света для осветительно-проекционной системы, содержащий, по меньшей мере, первый канал, сконфигурированный со следующим:

случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый зеленый лазер, содержащий:

накачку с конфигурацией MOPFA (задающий генератор-волоконный усилитель мощности), которая выполнена с возможностью выдачи импульсного, случайно поляризованного, широкополосного, одномодового пучка накачки с основной длиной волны в одномикронном диапазоне длин волн, и

генератор второй гармоники (ГВГ), сконфигурированный с нелинейным кристаллом трибората лития (ТБЛ), в который поступает одномодовый, широкополосный, импульсный пучок накачки и который выдает серию импульсов широкополосного зеленого света в диапазоне длин волн 500-599 нм с большой шириной спектральной линии Δλ₁, составляющей по меньшей мере 4 нм;

случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый красный лазер, сконфигурированный с волоконной лазерной накачкой квазинепрерывного излучения, которая выполнена с возможностью выдавать случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый импульсный пучок накачки со средней длиной волны, и преобразователем частоты с нелинейным кристаллом ТБЛ, в который поступает случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый импульсный пучок накачки для выдачи серии импульсов красного света в диапазоне длин волн 600-699 нм с широкой спектральной линией Δλ₂ по меньшей мере 4 нм; и

синий лазер, выдающий случайно поляризованный синий свет со средней длиной волны в диапазоне длин волн 400-499 нм с большой шириной спектральной линии Δλ₃, составляющей по меньшей мере 4 нм.

2. RGB-источник света по п. 1, дополнительно содержащий второй канал, включающий в себя случайно поляризованные, широкополосные, одномодовые зеленый, красный и синий лазеры, выдающие соответствующие зеленый свет, красный свет и синий

свет со средними длинами волн, которые отличаются от соответствующих средних длин волн первого канала, чтобы выдать трехмерное изображение.

3. RGB-источник света по п. 1 или 2, дополнительно содержащий проектор, выполненный с возможностью выдавать двухмерное или трехмерное изображение.

4. RGB-источник света по п. 2, дополнительно содержащий:

несколько монохроматических красных, зеленых и синих сумматоров, в каждый из которых поступает свет от соответствующих нескольких красных лазеров, нескольких зеленых лазеров и нескольких синих лазеров в каждом из первого и второго каналов, и каждый из которых сконфигурирован для выдачи соответствующего суммарного красного света, зеленого света и синего света с широкой спектральной линией по меньшей мере 8 нм, и

несколько нижестоящих сумматоров, в каждый из которых поступает соответствующий суммарный красный свет, суммарный зеленый свет и суммарный синий свет из соответствующих первого и второго каналов, и каждый из которых выполнен с возможностью выдачи случайно поляризованного белого света.

5. RGB-источник света по п. 1, в котором случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый зеленый лазер дополнительно содержит фокусирующую оптическую систему, сконфигурированную для фокусировки случайно поляризованного, широкополосного, одномодового импульсного пучка накачки таким образом, чтобы его диаметр перетяжки составлял не более 40 мкм внутри кристалла ТБЛ.

6. RGB-источник света по п. 5, в котором ГВГ сконфигурирован в качестве однопроходной схемы преобразования и характеризуется наличием вышестоящего и нижестоящего кристаллов ТБЛ типа I, соответствующие оси которых проходят в перпендикулярных плоскостях, и первой фокусирующей линзы, которая фокусирует выходящий пучок из вышестоящего кристалла ТБЛ типа I в пределах объема нижестоящего кристалла ТБЛ типа I, сконфигурированного для выдачи суммарного, случайно поляризованного, широкополосного, одномодового зеленого света и случайно поляризованного, широкополосного, одномодового пучка накачки, непреобразованного в вышестоящем кристалле ТБЛ типа I.

7. RGB-источник света по п. 6, дополнительно содержащий выходной коллимирующий блок, выполненный с возможностью выдачи суммарного, случайно

поляризованного, широкополосного, одномодового зеленого света со средней выходной мощностью, равной сумме мощностей зеленого света, сгенерированного в вышестоящем и нижестоящем кристаллах ТБЛ типа I, причем указанный выходной коллимирующий блок содержит дискриминатор длины волны, прозрачный для случайно поляризованного, широкополосного, одномодового пучка накачки, непреобразованного в нижестоящем кристалле ТБЛ типа I, и отражающий суммарный, случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый зеленый свет вдоль выходного пути, на протяжении которого зеркало с высокой отражающей способностью направляет суммарный, широкополосный зеленый свет к нижестоящей фокусирующей линзе для фокусировки суммарного, широкополосного света на выходном коллиматоре.

8. RGB-источник света по п. 6, дополнительно содержащий двоякопреломляющий деполяризатор, расположенный после вышестоящего кристалла ТБЛ типа I, при этом случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый зеленый свет из вышестоящего кристалла ТБЛ типа I и случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый зеленый свет из нижестоящего кристалла ТБЛ типа I распространяются без помех со стороны друг друга.

9. RGB-источник света по п. 5, в котором ГВГ зеленого лазера дополнительно содержит:

пару разнесенных кристаллов ТБЛ типа II, один из которых вышестоящий, а другой нижестоящий, при этом указанные кристаллы характеризуются наличием соответствующих осей, которые проходят в параллельных плоскостях,

вышестоящую и нижестоящую полуволновые пластины, расположенные перед соответствующими первым и вторым кристаллами ТБЛ типа II и сконфигурированные для предотвращения помех между случайно поляризованным, широкополосным зеленым светом из вышестоящего кристалла ТБЛ типа II и случайно поляризованным, широкополосным зеленым светом из нижестоящего кристалла ТБЛ типа II,

компенсирующую снос пластину, выполненную из двоякопреломляющего материала и расположенную перед первым кристаллом ТБЛ типа II, при этом компенсирующая снос пластина сконфигурирована для обеспечения сноса необыкновенной волны накачки в направлении, противоположном направлению сноса первого кристалла ТБЛ типа II,

выходной коллимирующий блок, выполненный с возможностью выдавать суммарный, случайно поляризованный, широкополосный зеленый свет со средней выходной мощностью, равной сумме мощностей зеленого света, сгенерированного в вышестоящем кристалле ТБЛ типа II, и зеленого света, сгенерированного в нижестоящем кристалле ТБЛ типа II, при этом указанный коллимирующий блок оснащен дискриминатором длины волны, прозрачным для случайно поляризованного, широкополосного, одномодового пучка накачки, непреобразованного вторым кристаллом ТБЛ типа II, и отражающим суммарный, широкополосный зеленый свет вдоль выходного пути.

10. RGB-источник света по п. 5, в котором ГВГ случайно поляризованного, широкополосного, одномодового зеленого лазера содержит кристалл ТБЛ типа I и сконфигурирован для функционирования в качестве многопроходной схемы преобразования частоты, которая оснащена следующим:

вогнутый отражатель с высокой отражающей способностью, расположенный после кристалла ТБЛ типа I на прямом пути распространения света, чтобы получать из него любое непреобразованное, случайно поляризованное, широкополосное, одномодовое световое излучение накачки и случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый зеленый свет, при этом вогнутый отражатель с высокой отражающей способностью сконфигурирован для отражения назад полученного света вдоль обратного пути распространения света через кристалл ТБЛ типа I для преобразования непреобразованного, случайно поляризованного, широкополосного, одномодового светового излучения накачки в случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый зеленый свет, причем прямой и обратный пути распространения света не пересекают друг друга внутри кристалла ТБЛ типа I, и коллиматор зеленого света, принимающий и выдающий зеленый свет, преобразованный в прямом и обратном направлениях.

11. RGB-источник света по п. 5, в котором ГВГ случайно поляризованного, широкополосного, одномодового зеленого лазера дополнительно содержит компенсирующую снос пластину, расположенную перед кристаллом ТБЛ типа II, при этом ГВГ сконфигурирован для функционирования в качестве многопроходной схемы преобразования частоты, содержащей следующее:

вогнутый отражатель с высокой отражающей способностью, расположенный после кристалла ТБЛ типа II на прямом пути распространения света, чтобы получать из него непреобразованное, случайно поляризованное, широкополосное, одномодовое световое излучение накачки и случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый зеленый свет, при этом вогнутый отражатель с высокой отражающей способностью сконфигурирован для отражения назад полученного света вдоль обратного пути распространения света через кристалл ТБЛ типа II для преобразования непреобразованного, случайно поляризованного, широкополосного, одномодового светового излучения накачки в случайно поляризованный, широкополосный, одномодовый зеленый свет, причем прямой и обратный пути распространения света не пересекают друг друга внутри кристалла ТБЛ типа II, и коллиматор зеленого света, принимающий и выдающий зеленый свет, преобразованный в прямом и обратном направлениях.

12. RGB-источник света по п. 1, в котором волоконная лазерная накачка квазинепрерывного излучения, входящая в состав случайно поляризованного, широкополосного, одномодового красного лазера, сконфигурирована со схемой MOPFA, содержащей генератор на основе одиночного лазерного диода и одномодовый иттербиевый (Yb) волоконный лазерный усилитель мощности, при этом волоконная лазерная накачка квазинепрерывного излучения выполнена с возможностью испускания импульсного светового излучения накачки на одиночной моде с длиной волны в диапазоне 1030-1120 нм;

преобразователь частоты сконфигурирован в качестве однопроходного одномодового волоконного комбинационного преобразователя, соединенного с выходом иттербиевого усилителя мощности и характеризующегося наличием сердцевины, направляющей импульсное световое излучение накачки, и оболочки, окружающей сердцевину,

при этом комбинационный преобразователь вызывает стоксов сдвиг частоты n-го порядка импульсного светового излучения накачки для выдачи светового излучения накачки с желаемой комбинационно сдвинутой длиной волны, которое варьирует в диапазоне 1220-1300 нм и характеризуется широкой спектральной линией по меньшей мере 10 нм, причем n является целым числом.

13. RGB-источник света по п. 12, в котором комбинационный преобразователь сконфигурирован с сохраняющим поляризацию проходящего излучения волокном, которое характеризуется наличием кварцевой сердцевины в кварцевой оболочке или сердцевины из фосфатного стекла,

комбинационный преобразователь с кварцевой сердцевиной характеризуется такой длиной, которая достаточна для вызова стоксовых сдвигов частоты третьего и четвертого порядка для преобразования длины волны накачки в желаемую комбинационно сдвинутую длину волны, и

комбинационный преобразователь с сердцевиной из фосфатного стекла сконфигурирован с такой длиной, которая достаточна для вызова стоксового сдвига частоты первого порядка для преобразования длины волны светового излучения накачки в желаемую комбинационно сдвинутую длину волны.

14. RGB-источник света по п. 12, дополнительно содержащий затравочный источник, функционирующий в режиме непрерывного излучения для испускания света с желаемой комбинационно сдвинутой длиной волны, который введен в однопроходный одномодовый комбинационный преобразователь.

15. RGB-источник света по п. 14, дополнительно содержащий волновой мультиплексор, который объединяет световое излучение накачки и свет с желаемой комбинационно сдвинутой длиной волны либо после, либо перед иттербиевым волоконным лазерным усилителем мощности.

16. RGB-источник света по п. 12, в котором однопроходной комбинационный преобразователь функционирует с эффективностью преобразования в диапазоне 50-80%, при этом общая степень преобразования электрической энергии в оптическую RGB-источника света варьирует в диапазоне от 6-20%.

17. RGB-источник света по п. 1, в котором волоконная лазерная накачка квазинепрерывного излучения, входящая в состав случайно поляризованного, широкополосного, одномодового красного лазера, сконфигурирована с иттербиевым и эрбиевым (Ег) волоконными источниками накачки, каждый из которых характеризуется схемой MOPFA, содержащей генератор на основе одиночного лазерного диода и волоконный лазерный усилитель мощности, при этом волоконная лазерная накачка квазинепрерывного излучения выполнена с возможностью испускания двух импульсных

световых излучений накачки на одиночной моде с длинами волн в диапазонах 1000-1099 нм и 1500-1599 нм соответственно;

преобразователь частоты сконфигурирован в качестве многопроходной схемы преобразования с нелинейным кристаллом ТБЛ, обеспечивающим суммарную частоту световых излучений иттербиевой и эрбиевой накачек для выдачи красного света в диапазоне длин волн 600-699 нм.

18. RGB-источник света по п. 1, в котором накачки зеленого и красного лазеров сконфигурированы с многомодовой усиливающей средой, способной поддерживать только одиночную моду.