Расширитель пучка для системы когерентной подсветки с низким контрастом спеклов

Бородин Ю.П., Дубынин С.Е., Копёнкин С.С., Морозов А.В., Путилин А.Н.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Морозов А.В., Дубынин С.Е., Путилин А.Н., Копёнкин С.С., Бородин Ю.П. Расширитель пучка для системы когерентной подсветки с низким контрастом спеклов // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 5. С. 76–85. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-76-85

Morozov A.V., Dubynin S.E., Putilin A.N., Kopenkin S.S., Borodin Y.P. Beam expander for coherent illumination and speckle reduction [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 5. P. 76–85. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-76-85

Ссылка на англоязычную версию:

A. V. Morozov, S. E. Dubynin, A. N. Putilin, S. S. Kopenkin, and Y. P. Borodin, "Beam expanders for coherent illumination and speckle reduction," Journal of Optical Technology. 90(5), 271-277 (2023)

Аннотация:

Предмет исследования. Комбинированные оптические элементы на основе световодов и голографических оптических элементов. Цель работы. Создание компактных оптических систем для преобразования коллимированного пучка с гауссовым распределением энергии от когерентного источника излучения в равномерный и однородный пучок с увеличенными размерами и заданной формой поперечного сечения. Метод. Когерентное излучение вводится в световод и выводится из него с помощью голографических оптических элементов. Световод и согласованный рассеиватель формируют множество вторичных точечных источников, суммарное поле которых в результате интерференции имеет требуемые распределение энергии и апертуру. Основные результаты. Авторами предложены несколько модификаций комбинированных оптических элементов на основе световодов и голографических оптических элементов. достигнута суммарная эффективность таких элементов 40–45% (дифракционная эффективность отдельных голографических оптических элементов порядка 80–85%) при однородности пучка около 80% и снижении контраста спеклов до уровня 20–30%. Практическая значимость. Предложенные в работе технические решения в части разработки комбинированных оптических элементов на основе световодов и голографических оптических элементов позволяют существенно снизить энергопотребление, габариты и массу систем визуализации и особенно устройств виртуальной и дополненной реальности.

Ключевые слова:

голографический оптический элемент, расширитель пучка, когерентная система подсветки, дополненная реальность, голографический экран

Коды OCIS: 030.6140, 050.1950, 050.1970, 050.7330, 090.1970, 090.2820, 090.2870, 090.2890, 090.7330

Список источников:

Yaras F., Kang H., Onural L. State of the art in holographic displays: A survey // J. Display Technol. 2010. V. 6. № 10. P. 443–454. https:doi.org/10.1109/JDT.2010.2045734
Dapu Pi, Juan Liu, Yongtian Wang. Review of computer-generated hologram algorithms for color dynamic holographic three-dimensional display // Light: Science & Applications. 202 V. 11. Р. 231. https:doi.org/10.1038/s41377-022-00916-3
Jungkwuen An, Kanghee Won, Young Kim, et al. Slim-panel holographic video display // Nature Commun. 2020. V. 11. Р. 5568. https:doi.org/10.1038/s41467-020-19298-4
Chil-Sung Choi, Sung-Hoon Lee, Hoon Song, et al. Compact coherent backlight unit for portable holographic display // Proc. SPIE Nanoengineering: Fabrication, Properties, Optics, Thin Films, and Devices. 2019. V. 11089. https:doi.org/10.1117/12.2525214
Morozov A.V., Dubinin G.B., Dubynin S.E., et al. High collimated coherent illumination for reconstruction of digitally calculated holograms: Design and experimental realization // Proc. SPIE Digital Opt. Technol. 2017. V. 1033 https:doi.org/10.1117/12.2270181
Sun Il Kim, Chil-Sung Choi, Morozov A.V., et al. Slim coherent backlight unit for holographic display using full color holographic optical elements // Opt. Exp. 2017. V. 25. P. 26781–26791. https:doi.org/10.1364/oe.25.026781
Chil-Sung Choi, Morozov A.V., Koshelev A., et al. Ultra-slim coherent backlight unit for mobile holographic display // Proc. SPIE Nanoengineering: Fabrication, Properties, Optics, and Devices. 2015. V. 9556. https:doi.org/10.1117/12.2186387
Морозов А.В., Дубынин С.Е., Дубинин Г.Б. и др. Устройство для расширения пучка оптического излучения и способ расширения пучка оптического излучения для когерентной подсветки // РФ Патент № 2762176. 2021.
Morozov A.V., Putilin A.N., Dubynin S.E., et al. Beam expander and method of operating the same // EP Patent № 3943996. 2022.

10. Морозов А.В., Дубынин С.Е., Дубинин Г.Б. и др. Устройство для расширения пучка оптического излучения для когерентной подсветки с набором световодов с дихроичными покрытиями // РФ Патент № 2757071. 2021.

Morozov A.V., Dubynin S.E., Dubinin G.B., et al. Beam expander and beam expansion method // US Patent № 0146764. 2022.