一种基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置，包括：脉冲种子源、分光耦合器、多个振镜组件、多个脉冲放大模块和多个时间延迟线，所述分光耦合器设在所述脉冲光束的线路上用于将所述脉冲光束分成多个子光束，多个所述脉冲放大模块、多个所述时间延迟线和多个振镜组件均一一对应地设在多个所述子光束的线路上。采用分光耦合器将脉冲光束分成多个子光束，多个子光束经过放大处理、时间延迟处理和转向处理后交汇，由于多个子光束由同一个脉冲光束分成，由此可以解决子光束之间的脉冲时间同步问题，利用多个振镜组件控制多个子光束进行交汇电离，由此可以提升子光束交汇点的区域范围，进而可以扩大三维空中成像装置的成像范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置
本技术涉及空气显示领域，尤其是涉及一种基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置。
技术介绍
现有的空气电离系统分为平面显示空气电离系统和立体显示空气电离系统。平面显示空气电离系统包括高功率脉冲光源、光束调控和空气电离三个模块，其中光束调控模块由二维高速扫描振镜和平场聚焦透镜组成。振镜系统由x方向和y方向的振镜组合而成，可以使反射光束在一个平面内扫描；平场聚焦透镜则是将光束在整个平面内形成均匀大小的聚焦光斑。对于立体显示空气电离系统，则是在平面显示系统的基础上增加变焦透镜。变焦透镜是通过改变透镜的焦距从而改变电离区域聚焦点处z方向的位置，结合x方向和y方向振镜，可操控电离点在立体空间内变化，从而形成立体画面。为了增加显示画面的像素，在光束调控系统中增加空间光调制器(SLM)，通过调制光场的振幅、相位、偏振态等参量达到光波调制的目的。脉冲光源输出光束由SLM调制光场，经变焦系统后形成多个聚焦点，因此增加了显示画面的像素。现有的立体显示空气电离系统中，高功率脉冲光源输出激光脉冲经SLM调制光场，然后反射至振镜系统调节其出射方向，光束透过变焦透镜和平场聚焦透镜后聚焦至空气电离区域中的指定点，最后高功率激光电离空气分子形成发光亮点。计算机主动控制SLM、振镜系统以及变焦透镜，根据所需显示的画面调节激光电离点的位置以及显示画面的像素。由于振镜系统中振镜偏转角度的限制以及变焦透镜尺寸限制等因素，使得空气电离系统的显示画面范围较小，无法满足较大画面的空中显示需求。r>
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提供了一种基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置，将脉冲光源分成多路子光束并于空气中交汇，解决交汇点处脉冲之间的同步问题，并在光束交汇点处产生空气电离，解决了受显示系统中各种因素限制导致的空气电离系统显示画面范围较小的技术难题，将空气电离显示区域的范围显著提高。根据本技术实施例的基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置，包括：脉冲种子源、分光耦合器、多个振镜组件、多个脉冲放大模块和多个时间延迟线，所述脉冲种子源产生脉冲光束，所述分光耦合器设在所述脉冲光束的线路上用于将所述脉冲光束分成多个子光束，多个所述振镜组件一一对应地设在多个所述子光束线路上，用于在水平或竖直方向上改变所述子光束的照射方向以将多个所述子光束在交汇点处交汇并使空气发生电离形成全息实像，多个所述脉冲放大模块一一对应地设在多个所述子光束的线路上用于对所述子光束的脉冲进行放大处理，且所述脉冲放大模块位于所述振镜组件与所述分光耦合器之间，多个所述时间延迟线一一对应地设在多个所述子光束的线路上，且所述时间延迟线位于所述脉冲放大模块与所述振镜组件之间，所述时间延迟线用于调整所述子光束的脉冲时间位置使得所述子光束在交汇点处交汇时多个脉冲时间重合。根据本技术实施例的基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置，采用分光耦合器将脉冲光束分成多个子光束，多个子光束经过放大处理、时间延迟处理和转向处理后交汇，由于多个子光束由同一个脉冲光束分成，由此可以解决子光束之间的脉冲时间同步问题。此外，利用多个振镜组件控制多个子光束进行交汇电离，由此可以提升子光束交汇点的区域范围，进而可以扩大三维空中成像装置的成像范围。根据本技术的一个实施例，三维空中成像装置还包括：多个脉冲压缩装置，多个所述脉冲压缩装置一一对应地设在多个所述子光束的线路上，且所述脉冲压缩装置位于所述脉冲放大模块与所述时间延迟线之间，所述脉冲压缩装置用于压缩所述子光束的脉冲宽度以提高所述子光束的脉冲光峰值功率。根据本技术的一个实施例，三维空中成像装置还包括：多个光束准直装置，多个所述脉光束准直装置一一对应地设在多个所述子光束的线路上，且所述光束准直装置位于所述脉冲压缩装置与所述时间延迟线之间，所述光束准直装置用于将所述子光束调整成满足电离阈值的准直光束。根据本技术的一个实施例，三维空中成像装置还包括：水冷散热器，所述水冷散热器连接所述脉冲种子源、所述分光耦合器、所述脉冲放大模块、所述脉冲压缩装置和所述光束准直装置用于为所述脉冲种子源、所述分光耦合器、所述脉冲放大模块、所述脉冲压缩装置和所述光束准直装置散热。根据本技术的一个实施例，三维空中成像装置还包括：脉冲光源壳体、温度传感器和控制器，所述脉冲种子源、所述分光耦合器、所述脉冲放大模块、所述脉冲压缩装置和所述光束准直装置均设在所述脉冲光源壳体内，所述脉冲光源壳体上形成有多个供所述子光束穿过的出光口，所述温度传感器设在所述脉冲光源壳体内用于检测所述脉冲光源壳体内部的温度，所述控制器信号连接所述温度传感器和所述水冷散热器，用于控制所述脉冲光源壳体内的温度。根据本技术的一个实施例，所述控制器信号连接所述脉冲种子源、所述分光耦合器、所述脉冲放大模块、所述脉冲压缩装置和所述光束准直装置以控制所述子光束的输出参数。根据本技术的一个实施例，所述脉冲放大模块包括：预放大模块和主放大模块，所述预放大模块位于所述主放大模块与所述分光耦合器之间。根据本技术的一个实施例，多个所述子光束的脉冲宽度为10fs-100ns，脉冲能量为10μJ-100mJ，脉冲重复频率为50Hz-10MHz。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1根据本技术实施例的基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置的结构示意图。附图标记：1-1：脉冲种子源；1-2：分光耦合器；1-3：第一脉冲放大模块；1-4：第二脉冲放大模块；1-5：第一脉冲压缩装置；1-6：第二脉冲压缩装置；1-7；第一光束准直装置；1-8：第二光束准直装置；2：时间延迟线；2-1：第一时间延迟线；2-2：第二时间延迟线；3：振镜组件；3-1：第一振镜组件；3-2：第二振镜组件；4：全息实像；5：控制器；6：水冷散热器；7：计算器。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。下面参考图1描述根据本技术实施例的基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置。如图1所示，根据本技术实施例的基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置，包括：脉冲种子源1-1、分光耦合器1-2、多个振镜组件3、多个脉冲放大模块和多个时间延迟线2。具体而言，脉冲种子源1-1可以产生脉冲光束，所述分光耦合器1-2设在所述脉冲光束的线路上且临近脉冲种子源1-1设置，用于将所述脉冲光束分成多个子光束，脉冲光束照射在分光耦合器1-2上分成多个子光束，其中，多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置，其特征在于，包括：/n脉冲种子源，所述脉冲种子源产生脉冲光束；/n分光耦合器，所述分光耦合器设在所述脉冲光束的线路上用于将所述脉冲光束分成多个子光束；/n多个振镜组件，多个所述振镜组件一一对应地设在多个所述子光束线路上，用于在水平或竖直方向上改变所述子光束的照射方向以将多个所述子光束在空中交汇并使空气发生电离从而形成全息实像；/n多个脉冲放大模块，多个所述脉冲放大模块一一对应地设在多个所述子光束的线路上用于对所述子光束的脉冲进行放大处理，且所述脉冲放大模块位于所述振镜组件与所述分光耦合器之间；/n多个时间延迟线，多个所述时间延迟线一一对应地设在多个所述子光束的线路上，且所述时间延迟线位于所述脉冲放大模块与所述振镜组件之间，所述时间延迟线用于调整所述子光束的脉冲时间位置使得所述子光束在交汇点处交汇时多个脉冲时间重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置，其特征在于，包括：
脉冲种子源，所述脉冲种子源产生脉冲光束；
分光耦合器，所述分光耦合器设在所述脉冲光束的线路上用于将所述脉冲光束分成多个子光束；
多个振镜组件，多个所述振镜组件一一对应地设在多个所述子光束线路上，用于在水平或竖直方向上改变所述子光束的照射方向以将多个所述子光束在空中交汇并使空气发生电离从而形成全息实像；
多个脉冲放大模块，多个所述脉冲放大模块一一对应地设在多个所述子光束的线路上用于对所述子光束的脉冲进行放大处理，且所述脉冲放大模块位于所述振镜组件与所述分光耦合器之间；
多个时间延迟线，多个所述时间延迟线一一对应地设在多个所述子光束的线路上，且所述时间延迟线位于所述脉冲放大模块与所述振镜组件之间，所述时间延迟线用于调整所述子光束的脉冲时间位置使得所述子光束在交汇点处交汇时多个脉冲时间重合。


2.根据权利要求1所述的基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置，其特征在于，还包括：
多个脉冲压缩装置，多个所述脉冲压缩装置一一对应地设在多个所述子光束的线路上，且所述脉冲压缩装置位于所述脉冲放大模块与所述时间延迟线之间，所述脉冲压缩装置用于压缩所述子光束的脉冲宽度以提高所述子光束的脉冲光峰值功率。


3.根据权利要求2所述的基于光束交汇电离空气的三维空中成像装置，其特征在于，还包括：
多个光束准直装置，多个所述光束准直装置一一对应地设在多个所述子光束的线路上，且所述光束准直装置位于所述脉冲压缩装置与所述时间延迟线之间，所述光束准直装置用于将所述子光束调整成满足电离阈值的准直光束。
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【专利技术属性】
技术研发人员：范超，韩东成，
申请(专利权)人：安徽省东超科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34