一种激光扫描光源及显示设备发明专利

专利名称：一种激光扫描光源及显示设备

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210271848.2

专利申请（专利权）人：苏州龙马璞芯芯片科技有限公司
权利人地址：江苏省苏州市苏州高新区嘉陵江路198号新一代信息技术产业园11幢17层1702室

专利发明（设计）人：龚晨晟,司继成

专利摘要：本发明实施例提供一种激光扫描光源及显示设备，激光扫描光源包括：发光元件，发射线偏振的可见光光束；波导，所述可见光光束入射至所述波导中；偏振旋转器，集成于所述波导中，用于实现所述可见光光束中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。本发明实施例提供一种激光扫描光源及显示设备，以抑制激光散斑，改善显示效果。

主权利要求：
1.一种激光扫描光源，其特征在于，包括：
发光元件，发射线偏振的可见光光束；
波导，所述可见光光束入射至所述波导中；
偏振旋转器，集成于所述波导中，用于实现所述可见光光束中TE模式光和TM模式光之间的相互转换；
所述激光扫描光源还包括波导基材，所述波导基材为玻璃；
所述波导为通过在所述波导基材上离子注入的方式形成；
所述偏振旋转器包括本体部和附加部，所述本体部与所述波导具有相同的宽度和高度，所述附加部与所述本体部一体成型，且沿着远离所述发光元件的方向，所述附加部的宽度逐渐增加；
其中，高度指的是垂直于所述波导基材的方向上的距离，宽度指的是平行于所述波导基材且垂直于所述波导延伸方向上的距离；
或者，
所述激光扫描光源还包括波导基材和覆盖层，所述波导位于所述波导基材与所述覆盖层之间，所述波导基材和所述覆盖层均包括SiO2，所述波导包括Si3N4；
所述偏振旋转器包括本体部和去除部，所述本体部与所述波导具有相同的宽度和高度，所述去除部为在所述本体部上形成的凹槽；
其中，高度指的是垂直于所述波导基材的方向上的距离，宽度指的是平行于所述波导基材且垂直于所述波导延伸方向上的距离。
2.根据权利要求1所述的激光扫描光源，其特征在于，多个所述发光元件包括第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件；
所述第一发光元件发射第一波长光，所述第二发光元件发射第二波长光，所述第三发光元件发射第三波长光，所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光中任意两者具有不同的颜色。
3.根据权利要求2所述的激光扫描光源，其特征在于，多个所述波导包括依次排列的第一波导、第二波导和第三波导；
所述第一波长光入射至所述第一波导中，所述第二波长光入射至所述第二波导中，所述第三波长光入射至所述第三波导中；
多个所述偏振旋转器包括第一偏振旋转器、第二偏振旋转器和第三偏振旋转器，所述第一偏振旋转器位于所述第一波导中，所述第二偏振旋转器位于所述第二波导中，所述第三偏振旋转器位于所述第三波导中。
4.根据权利要求2所述的激光扫描光源，其特征在于，多个所述波导包括依次排列的第一波导、第二波导和第三波导；
所述第一波长光入射至所述第一波导中，所述第二波长光入射至所述第二波导中，所述第三波长光入射至所述第三波导中；
所述第一波导与所述第二波导形成第一耦合区，所述第一耦合区用于将所述第一波长光耦合到所述第二波导中；
所述第二波导与所述第三波导形成第二耦合区，所述第二耦合区用于将所述第三波长光耦合到所述第二波导中；
所述偏振旋转器位于所述第二波导中，位于所述第一耦合区以及所述第二耦合区远离所述第二发光元件一侧。
5.根据权利要求2所述的激光扫描光源，其特征在于，多个所述波导包括依次排列的第一波导、第二波导和第三波导；
所述第一波长光入射至所述第一波导中，所述第二波长光入射至所述第二波导中，所述第三波长光入射至所述第三波导中；
所述第一波导与所述第二波导形成第一耦合区和第三耦合区，所述第一耦合区和所述第三耦合区均用于将所述第一波长光耦合到所述第二波导中；
所述第二波导与所述第三波导形成第二耦合区，所述第二耦合区用于将所述第三波长光耦合到所述第二波导中；
所述偏振旋转器位于所述第二波导中，位于所述第一耦合区、所述第二耦合区以及所述第三耦合区远离所述第二发光元件一侧。
6.根据权利要求3所述的激光扫描光源，其特征在于，多个所述发光元件还包括第四发光元件和第五发光元件；所述第四发光元件发射所述第二波长光，所述第五发光元件发射所述第三波长光；
多个所述波导还包括第四波导和第五波导；所述第二波长光入射至所述第四波导中，所述第三波长光入射至所述第五波导中；
多个所述偏振旋转器还包括第四偏振旋转器和第五偏振旋转器，所述第四偏振旋转器位于所述第四波导中，所述第五偏振旋转器位于所述第五波导中。
7.根据权利要求1所述的激光扫描光源，其特征在于，经所述偏振旋转器转换后的光包括TE模式光和TM模式光，TE模式光的光能量为ITE，TM模式光的光能量为ITM，满足：
8.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求1‑7任一项所述的激光扫描光源和扫描器件，所述扫描器件对所述激光扫描光源出射的可见光光束二维扫描而形成图像。 说明书 : 一种激光扫描光源及显示设备技术领域[0001] 本发明涉及显示技术，尤其涉及一种激光扫描光源及显示设备。背景技术[0002] 典型的激光光束扫描显示系统，在诸如US20080225366A1、US20120257262A1等专利中均有描述。这种技术利用了激光方向性好的特点，通过扫描器件(振镜，扫描镜等)动态的改变激光束的方向，使其在屏幕上扫描形成画面。这种技术不需要复杂的光学元件，结构能够大大的简化，光利用效率大大的增加。对于画面中的暗场，由于是主动控制光源的亮度，因此不存在漏光的问题，因此采用扫描形式的激光显示具有很高的对比度。另一方面，由于一般的画面都会存在大量的暗部画面，因此激光器在很大部分时间都是低功率输出，这使实际使用时，激光光束扫描显示视频流时拥有较低的功耗。由于这些优势，激光光束扫描显示技术被认为在微型显示领域具有广阔的应用前景。在激光光束扫描显示系统中，由于激光的相干性较强，显示画面时会出现随机点状干涉光斑，从而劣化显示效果，成为激光光束扫描显示系统中亟待解决的技术问题。[0003] 目前激光光束扫描显示系统尚没有成熟的基于光学的抑制散斑技术，图1为已知技术中的基于DLP的激光显示系统的示意图，参考图1，基于DLP的激光显示系统包括散射片11和显示芯片12。通过转动的散射片11对激光引入时变的扰动，从而获得抑制显示画面散斑的效果。如图1这种方式需要借助于运动器件，对系统稳定性可靠性带来了影响，限制了系统的应用范围。发明内容[0004] 本发明实施例提供一种激光扫描光源及显示设备，以抑制激光散斑，改善显示效果。[0005] 第一方面，本发明实施例提供一种激光扫描光源，包括：[0006] 发光元件，发射线偏振的可见光光束；[0007] 波导，所述可见光光束入射至所述波导中；[0008] 所述波导包括偏振旋转器，所述偏振旋转器用于实现TE模式光和TM模式光之间的相互转换。[0009] 可选地，多个所述发光元件包括第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件；[0010] 所述第一发光元件发射第一波长光，所述第二发光元件发射第二波长光，所述第三发光元件发射第三波长光，所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光中任意两者具有不同的颜色。[0011] 可选地，多个所述波导包括依次排列的第一波导、第二波导和第三波导；[0012] 所述第一波长光入射至所述第一波导中，所述第二波长光入射至所述第二波导中，所述第三波长光入射至所述第三波导中；[0013] 多个所述偏振旋转器包括第一偏振旋转器、第二偏振旋转器和第三偏振旋转器，所述第一偏振旋转器位于所述第一波导中，所述第二偏振旋转器位于所述第二波导中，所述第三偏振旋转器位于所述第三波导中。[0014] 可选地，多个所述波导包括依次排列的第一波导、第二波导和第三波导；[0015] 所述第一波长光入射至所述第一波导中，所述第二波长光入射至所述第二波导中，所述第三波长光入射至所述第三波导中；[0016] 所述第一波导与所述第二波导形成第一耦合区，所述第一耦合区用于将所述第一波长光耦合到所述第二波导中；[0017] 所述第二波导与所述第三波导形成第二耦合区，所述第二耦合区用于将所述第三波长光耦合到所述第二波导中；[0018] 所述偏振旋转器位于所述第二波导中，位于所述第一耦合区以及所述第二耦合区远离所述第二发光元件一侧。[0019] 可选地，多个所述波导包括依次排列的第一波导、第二波导和第三波导；[0020] 所述第一波长光入射至所述第一波导中，所述第二波长光入射至所述第二波导中，所述第三波长光入射至所述第三波导中；[0021] 所述第一波导与所述第二波导形成第一耦合区和第三耦合区，所述第一耦合区和所述第三耦合区均用于将所述第一波长光耦合到所述第二波导中；[0022] 所述第二波导与所述第三波导形成第二耦合区，所述第二耦合区用于将所述第三波长光耦合到所述第二波导中；[0023] 所述偏振旋转器位于所述第二波导中，位于所述第一耦合区、所述第二耦合区以及所述第三耦合区远离所述第二发光元件一侧。[0024] 可选地，多个所述发光元件还包括第四发光元件和第五发光元件；所述第四发光元件发射所述第二波长光，所述第五发光元件发射所述第三波长光；[0025] 多个所述波导还包括第四波导和第五波导；所述第二波长光入射至所述第四波导中，所述第三波长光入射至所述第五波导中；[0026] 多个所述偏振旋转器还包括第四偏振旋转器和第五偏振旋转器，所述第四偏振旋转器位于所述第四波导中，所述第五偏振旋转器位于所述第五波导中。[0027] 可选地，经所述偏振旋转器转换后的光包括TE模式光和TM模式光，TE模式光的光能量为ITE，TM模式光的光能量为ITM，满足：[0028][0029] 可选地，还包括波导基材，所述波导基材为玻璃；[0030] 所述波导为通过在所述波导基材上离子注入的方式形成；[0031] 所述偏振旋转器包括本体部和附加部，所述本体部与所述波导具有相同的宽度和高度，所述附加部与所述本体部一体成型，且沿着远离所述发光元件的方向，所述附加部的宽度逐渐增加；[0032] 其中，高度指的是垂直于所述波导基材的方向上的距离，宽度指的是平行于所述波导基材且垂直于所述波导延伸方向上的距离。[0033] 可选地，还包括波导基材和覆盖层，所述波导位于所述波导基材与所述覆盖层之间，所述波导基材和所述覆盖层均包括SiO2，所述波导包括Si3N4；[0034] 所述偏振旋转器包括本体部和去除部，所述本体部与所述波导具有相同的宽度和高度，所述去除部为在所述本体部上形成的凹槽；[0035] 其中，高度指的是垂直于所述波导基材的方向上的距离，宽度指的是平行于所述波导基材且垂直于所述波导延伸方向上的距离。[0036] 第二方面，本发明实施例提供一种显示设备，包括第一方面所述的激光扫描光源和扫描器件，所述扫描器件对所述激光扫描光源出射的可见光光束二维扫描而形成图像。[0037] 本发明实施例中，发光元件发射出可见光光束，可见光光束为激光，可见光光束耦合进入到波导中，由于可见光光束为线偏振光，进入波导后将以单一偏振模式(即为TE模式光或者TM模式光)传播，在波导的通路中加入一段或几段偏振旋转器，将部分光转换成与入射光偏振态正交的模式(例如，入射光为TE模式光，则将部分TE模式光转换为TM模式光；入射光为TM模式光，则将部分TM模式光转换为TE模式光)，使出射的光束同时包含TE模式光和TM模式光，利用TE模式光和TM模式光的不同传输特性，增加出射光束的状态数量，从而降低显示画面的散斑对比度，抑制激光散斑，改善显示效果。附图说明[0038] 图1为已知技术中的激光光束扫描显示系统的示意图；[0039] 图2为本发明实施例提供的一种激光扫描光源的俯视图；[0040] 图3为本发明实施例提供的另一种激光扫描光源的俯视图；[0041] 图4为本发明实施例提供的另一种激光扫描光源的俯视图；[0042] 图5为本发明实施例提供的另一种激光扫描光源的俯视图；[0043] 图6为沿图2中AA’的剖面结构示意图；[0044] 图7为本发明实施例提供的一种偏振旋转器的结构示意图；[0045] 图8为沿图3中BB’的剖面结构示意图；[0046] 图9为本发明实施例提供的另一种偏振旋转器的结构示意图；[0047] 图10为沿图4中CC’的剖面结构示意图；[0048] 图11为本发明实施例提供的一种显示设备的结构示意图。具体实施方式[0049] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。[0050] 当激光照射在墙面或者纸上等粗糙物体表面的时候，会产生许多相对均匀但却又无特定分布规律的颗粒状图样，这种光强的随机涨落是由相干光照射在“粗糙"表面所形成的干涉现象，称之为散斑。[0051] 激光散斑是通过散斑对比度这一指标来评判的。散斑对比度C定义为散斑图像强度值的标准差σI与平均值 的比值，即：[0052][0053] C介于0和1之间，且散斑对比度C的数值越高，散斑越明显，颗粒感也越强。通常来说，人眼所能感知到的散斑对比度的阈值是0.04。[0054] 在激光成像领域，散斑对比度越小越好。使用若干独立散斑叠加能够在一定程度上降低整体的散斑对比度。对于强度为In的N束独立的相干光叠加后总强度散斑对比度为[0055][0056] 当各个独立散斑的平均强度相等时有：[0057][0058] 由此可以看出，独立散斑图样的个数越多，散斑对比度越低。[0059] 图2为本发明实施例提供的一种激光扫描光源的俯视图，参考图2，激光扫描光源包括发光元件20和波导30。发光元件20发射线偏振的可见光光束。发光元件20发射的可见光光束入射至波导30中，波导30作为可见光光束的传播通道，用于传输可见光光束，至少具有如下优点：[0060] (1)光波在波导30中传播，光波容易控制和保持其能量。(2)集成化带来的稳固定位。集成光学期待在同一块衬底上制作若干个器件，因而不存在离散光学器件所具有的组装问题，这样就可以保持稳定的组合，所以它对振动和温度等环境因素的适应性也比较强。。。(3)集成光学器件一般集成在毫米尺度的衬底上具有体积小、重量轻的特点。[0061] 继续参考图2，激光扫描光源还包括偏振旋转器40，偏振旋转器40集成于波导30中，用于实现可见光光束中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。在波导30的基础上，通过修饰部分波导30的形状，以形成偏振旋转器40。其中，TE模式光在传播过程中电场方向始终与波导30中光的传播方向垂直，TM模式光在传播过程中磁场方向始终与波导30中光的传播方向垂直。TE模式光和TM模式光在波导30中其具有不同的传播速度。偏振旋转器40可以将入射的TE模式光中的部分转换为TM模式光，也可以将入射的TM模式光中的部分转换为TE模式光。[0062] 本发明实施例中，发光元件20发射出可见光光束，可见光光束为激光，可见光光束耦合进入到波导30中，由于可见光光束为线偏振光，进入波导30后将以单一偏振模式(即为TE模式光或者TM模式光)传播，在波导30的通路中加入一段或几段偏振旋转器40，将部分光转换成与入射光偏振态正交的模式(例如，入射光为TE模式光，则将部分TE模式光转换为TM模式光；入射光为TM模式光，则将部分TM模式光转换为TE模式光)，使出射的光束同时包含TE模式光和TM模式光，利用TE模式光和TM模式光的不同传输特性，增加出射光束的状态数量，从而降低显示画面的散斑对比度，抑制激光散斑，改善显示效果。[0063] 在一实施方式中，激光扫描光源包括一个发光元件20和一个波导30，发光元件20发射的可见光光束投射至波导30中。[0064] 在另一实施方式中，激光扫描光源包括多个发光元件20和多个波导30，发光元件20的数量与波导30的数量相同。发光元件20发射的可见光光束投射至与之一一对应的波导30中。多个发光元件20具有相同的发光颜色。[0065] 在另一实施方式中，激光扫描光源包括多个发光元件20和多个波导30，发光元件20的数量与波导30的数量相同。发光元件20发射的可见光光束投射至与之一一对应的波导30中。多个发光元件20具有多种不同的发光颜色，故而，可以实现彩色显示。以下，对实现彩色显示的激光扫描光源做进一步地说明。[0066] 可选地，参考图2，多个发光元件20包括第一发光元件21、第二发光元件22和第三发光元件23。第一发光元件21发射第一波长光，第二发光元件22发射第二波长光，第三发光元件23发射第三波长光。第一波长光、第二波长光和第三波长光中任意两者具有不同的颜色，第一波长光、第二波长光和第三波长光中任意两者具有不同的发光波长。[0067] 可选地，参考图2，多个波导30包括依次排列的第一波导31、第二波导32和第三波导33。第一波长光入射至第一波导31中，第二波长光入射至第二波导32中，第三波长光入射至第三波导33中。多个偏振旋转器40包括第一偏振旋转器41、第二偏振旋转器42和第三偏振旋转器43。第一偏振旋转器41位于第一波导31中，第二偏振旋转器42位于第二波导32中，第三偏振旋转器43位于第三波导33中。本发明实施例中，为第一波导31对应地设置第一偏振旋转器41，用于第一波长光中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。为第二波导32对应地设置第二偏振旋转器42，用于第二波长光中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。为第三波导33对应地设置第三偏振旋转器43，用于第三波长光中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。[0068] 图3为本发明实施例提供的另一种激光扫描光源的俯视图，参考图3，多个波导30包括依次排列的第一波导31、第二波导32和第三波导33。第一波长光入射至第一波导31中，第二波长光入射至第二波导32中，第三波长光入射至第三波导33中。第一波导31与第二波导32形成第一耦合区51，第一耦合区51用于将第一波长光耦合到第二波导32中。第二波导32与第三波导33形成第二耦合区52，第二耦合区52用于将第三波长光耦合到第二波导32中。偏振旋转器40位于第二波导32中，位于第一耦合区51以及第二耦合区52远离第二发光元件22一侧。本发明实施例中，第一波长光在第一耦合区51耦合到第二波导32中，第三波长光在第二耦合区52耦合到第二波导32中，从而第一波长光、第二波长光和第三波长光均在第二波导32传播，故而仅在第二波导32中设置偏振旋转器40，偏振旋转器40用于第一波长光、第二波长光和第三波长光中TE模式光、TM模式光之间的相互转换。[0069] 图4为本发明实施例提供的另一种激光扫描光源的俯视图，参考图4，第一波导31与第二波导32形成第一耦合区51和第三耦合区53，第一耦合区51和第三耦合区53均用于将第一波长光耦合到第二波导32中。第二波导32与第三波导33形成第二耦合区52，第二耦合区52用于将第三波长光耦合到第二波导32中。偏振旋转器40位于第二波导32中，位于第一耦合区51、第二耦合区52以及第三耦合区53远离第二发光元件22一侧。本发明实施例中，仅在第二波导32中设置偏振旋转器40，偏振旋转器40用于第一波长光、第二波长光和第三波长光中TE模式光、TM模式光之间的相互转换。[0070] 在一实施方式中，第一耦合区51、第二耦合区52和第三耦合区53可以包括合波部，合波部用于进行至少两个波导30内传播的可见光光束的耦合。[0071] 图5为本发明实施例提供的另一种激光扫描光源的俯视图，参考图5，多个发光元件20还包括第四发光元件24和第五发光元件25。第四发光元件24发射第二波长光，第五发光元件25发射第三波长光。多个波导30还包括第四波导34和第五波导35。第四发光元件24发射的第二波长光入射至第四波导34中，第五发光元件25发射的第三波长光入射至第五波导35中。多个偏振旋转器40还包括第四偏振旋转器44和第五偏振旋转器45，第四偏振旋转器44位于第四波导34中，第五偏振旋转器45位于第五波导35中。本发明实施例中，为第一波导31对应地设置第一偏振旋转器41，用于第一波长光中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。为第二波导32对应地设置第二偏振旋转器42，用于第二波长光中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。为第三波导33对应地设置第三偏振旋转器43，用于第三波长光中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。为第四波导34对应地设置第四偏振旋转器44，用于第二波长光中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。为第五波导35对应地设置第五偏振旋转器45，用于第三波长光中TE模式光和TM模式光之间的相互转换。由于设置了五个发光元件20，因此本发明实施例中的激光扫描光源可以提供更大的照明亮度。[0072] 可选地，第一波长光为蓝光，第二波长光为绿光，第三波长光为红光。[0073] 可选地，经偏振旋转器40转换后的光包括TE模式光和TM模式光，TE模式光的光能量为ITE，TM模式光的光能量为ITM，满足：[0074][0075] 本发明实施例中，经偏振旋转器40转换后的光包括TE模式光和TM模式光，即，激光扫描光源的出射光包括TE模式光和TM模式光，且两者的光能量满足上述公式，可以有效地降低显示散斑对比度，抑制激光散斑，改善显示效果。[0076] 图6为沿图2中AA’的剖面结构示意图，图7为本发明实施例提供的一种偏振旋转器的结构示意图，参考图2、图6和图7，激光扫描光源还包括波导基材61，波导基材61为玻璃。波导30为通过在波导基材61上离子注入的方式形成。偏振旋转器40包括本体部401和附加部402，本体部401与波导30具有相同的宽度和高度，附加部402与本体部401一体成型，且沿着远离发光元件20的方向(即沿着Z方向)，附加部402的宽度逐渐增加，附加部402的侧面为一斜面。其中，高度指的是垂直于波导基材61的方向上的距离，即，X方向上的距离。宽度指的是平行于波导基材61且垂直于波导30延伸方向上的距离，即Y方向上的距离。本发明实施例中，TE模式光和TM模式光在波导30中的传播常数的差异较小，可以使用扰动型偏振旋转器，以有效地降低显示散斑对比度。[0077] 示例性地，第一发光元件21为GaN基半导体激光器，第一波长光为波长450nm的蓝光。第二发光元件22为InAlGaN基半导体激光器，第二波长光为波长520nm的绿光。第三发光元件23为AlGaInP基半导体激光器，第三波长光为波长638nm的红光。第一波长光、第二波长光和第三波长光均以横向线偏振态入射波导端面。耦合进入波导后主要以TE0模式传播。[0078] 波导基材61为玻璃，折射率为1.520。使用离子注入产生的波导30的中心折射率为1.527，折射率分布为中心最高的高斯分布。波导30的宽度为4um，波导30的高度2um，波导30能支持TE0模式和TM0模式，在波长为550nm时，TE0模式的传播常数 TM0模式的传播常数 这种模式TE、TM的传播常数差异较小，可以使用扰动型偏振旋转器。[0079] 第一波长光、第二波长光和第三波长光在通过偏振旋转器40后，部分TE0模式光被转换成TM0模式光，通过设计偏振旋转器40的长度，使其出口处光的模式中TE0模式光和TM0模式光的能量比值在0.5～2之间，即可以有效地降低显示散斑对比度。[0080] 示例性地，参考图7，偏振旋转器40的长度指的是，偏振旋转器40沿波导30延伸方向(即Z方向)上的长度，偏振旋转器40的长度L大于2um且小于10um。[0081] 图8为沿图3中BB’的剖面结构示意图，图9为本发明实施例提供的另一种偏振旋转器的结构示意图，参考图3、图8和图9，激光扫描光源还包括波导基材61和覆盖层62，波导30位于波导基材61与覆盖层62之间。波导基材61和覆盖层62均包括SiO2，波导30包括Si3N4。偏振旋转器40包括本体部401和去除部403，本体部401与波导30具有相同的宽度和高度，去除部403为在本体部401上形成的凹槽。本发明实施例中，TE模式光和TM模式光在波导30中的传播常数的差异较大，可以使用缺角性偏振旋转器，以有效地降低显示散斑对比度。[0082] 示例性地，第一发光元件21为GaN基半导体激光器，第一波长光为波长450nm的蓝光。第二发光元件22为InAlGaN基半导体激光器，第二波长光为波长520nm的绿光。第三发光元件23为AlGaInP基半导体激光器，第三波长光为波长638nm的红光。第一波长光、第二波长光和第三波长光均以横向线偏振态入射波导端面。耦合进入波导后主要以TE0模式传播。[0083] 波导基材61为SiO2，折射率为1.46。顶部通过沉积‑刻蚀制作Si3N4材料的波导30，波导30的折射率为2.05。波导30的上方有材料为SiO2的覆盖层62保证波导30的可靠性。波导30的宽度为0.35um，波导30的高度为0.15um，波导30能支持TE0模式和TM0模式。波长为550nm时，TE0模式的传播常数 TM0模式的传播常数 这种模式传播常数差异较大，可以使用缺角型偏振旋转器。[0084] 第一波长光、第二波长光和第三波长光进入波导30后，先经过两段耦合区，使第一波长光和第三波长光均耦合进入第二波导32中。在第二波导32处加一个偏振旋转器40，将波导30中的TE0模式的第一波长光、第二波长光和第三波长光均部分地转换成TM0模式，通过设计偏振旋转器40的长度，使其出口处光的模式中TE0模式和TM0模式的能量比值在0.5～2之间，即可以有效地降低显示散斑对比度。[0085] 示例性地，参考图9，偏振旋转器40的区域缺角截面为0.6um*1.2um的矩形，偏振旋转器40的长度L为4.5um。经过偏振旋转器40后，能量占比约40％的TE0模式的光(包括第一波长光、第二波长光和第三波长光)被转换为TM0模式，从而增加了光源独立散斑数量，可以有效地降低显示散斑对比度。[0086] 示例性地，参考图9，偏振旋转器40的长度L大于2um且小于10um。[0087] 图10为沿图4中CC’的剖面结构示意图，参考图4和图10，激光扫描光源还包括波导基材61，波导基材61包括SiO2。波导30为通过在波导基材61上离子交换的方式形成。本发明实施例提供的激光扫描光源可以采用扰动型偏振旋转器或者缺角型偏振旋转器。[0088] 示例性地，第一波长光为波长455nm的蓝光。第二波长光为波长525nm的绿光。第三波长光为波长642nm的红光。第一波长光、第二波长光和第三波长光均以横向线偏振态入射波导端面。耦合进入波导后主要以TE0模式传播。[0089] 波导基材61为SiO2，折射率为1.47。通过离子交换制作波导30，波导30的折射率为1.51。波导30的宽度为1.6um，波导30的高度为0.8um，波导30能支持TE0模式和TM0模式。波长为550nm时，TE0模式的传播常数 TM0模式的传播常数[0090] 第一波长光、第二波长光和第三波长光进入波导后，先经过三段耦合区，使第一波长光和第三波长光均耦合进入第二波导32中。在第二波导32处加一个偏振旋转器40，将波导30中的TE0模式的光(包括第一波长光、第二波长光和第三波长光)均部分地转换成TM0模式，通过设计偏振旋转器40长度，使其出口处光的模式中TE0模式和TM0模式的能量比值在0.5～2之间，即可以有效地降低显示散斑对比度。[0091] 示例性地，参考图8或者图10，激光扫描光源还包括衬底63，波导基材61和波导30均形成于衬底63上。[0092] 图11为本发明实施例提供的一种显示设备的结构示意图，参考图11，显示设备包括激光扫描光源100和扫描器件200，扫描器件200对激光扫描光源100出射的可见光光束二维扫描而形成图像。[0093] 可选地，扫描器件200包括MEMS振镜，通过MEMS振镜的震动，动态地改变可见光光束的方向，使其在屏幕上扫描形成画面。[0094] 可选地，显示设备还包括准直透镜300，准直透镜300位于激光扫描光源100和扫描器件200之间的光学路径上，用于将激光扫描光源100出射的可见光光束准直后，投射至扫描器件200上。[0095] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

专利地区：江苏

专利申请日期：2022-03-18

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114647091B