激光散斑衰减器：突破激光应用瓶颈的紧凑可靠解决方案

在现代激光应用领域，从高清激光投影、汽车抬头显示（HUD）到精密显微成像和计量学，激光散斑（Speckle）始终是困扰工程师和科学家的核心难题。这种由高度相干激光在粗糙表面反射或透过散射介质时产生的随机明暗斑点图案，严重降低了图像质量和测量精度。我们推出的激光散斑衰减器（Laser Speckle Reducer, LSR），凭借创新的设计和可靠的性能，为这一挑战提供了理想的解决方案。

激光散斑：阻碍激光普及的障碍

激光的相干性既是其优势也是挑战。当相干激光束照射到扩散器或粗糙目标时，不同光波之间会发生干涉，形成颗粒状、闪烁的散斑图案。这种噪声：

• 降低图像质量：在投影显示中导致画面“砂砾感”，影响观看体验。

• 干扰测量精度：在计量和机器视觉中引入噪声，降低分辨率和重复性。

• 影响均匀性：在显微照明或材料加工中造成光照不均，影响结果可靠性。

散斑的存在，直接限制了激光在显示、成像、传感等众多高价值领域的广泛应用潜力。传统的机械振动扩散器或旋转毛玻璃等方法，往往存在体积大、寿命短、噪音高、功耗大或可靠性差等问题。

LSR：创新驱动的散斑消除技术

我们的激光散斑衰减器（LSR）的核心原理在于高速、可控地扰动光路。与简单旋转扩散器不同，LSR的独特之处在于其高度集成化的致动技术和设计理念：

核心机制 - 平面内振荡扩散器：

• LSR本质上是一个高速移动的扩散器。

• 其核心创新在于集成化的致动器直接驱动扩散器在其平面内进行精密、快速、低噪声的线性振荡（1D或2x1D模式）。

• 这种“无额外机械传动” 的设计是LSR实现极致紧凑和高可靠性的关键。

革命性的致动技术 - 磁阻力驱动：

• LSR-4C采用磁阻力（Reluctance Force）致动技术。该技术利用电磁铁与软磁材料之间的吸引力变化来产生驱动力。

• 结构紧凑：致动器高度集成，显著减小设备体积（LSR-4C重量仅11克）。

• 坚固耐用：无接触磨损部件，无电刷，适用于苛刻环境（如汽车HUD）。

• 高效可靠：功耗极低（典型值5VDC / 50mW），寿命长。

• 支持高性能扩散器：可驱动高要求的镀增透膜（AR-coated）玻璃扩散器，耐受高功率激光。

闭环驱动与易集成性：

• 集成的闭环驱动电子（通常集成在柔性电路上）确保振荡频率（LSR-4C典型值120 Hz）和振幅（LSR-4C典型值0.8mm峰峰值）的精确控制和稳定性。

• 标准电气接口（如5V DC） 和紧凑外形（LSR-4C通光孔径18.5mm x 18.5mm）使得LSR能够轻松集成到各种现有光学系统中。

灵活的扩散器选择：

• LSR兼容多种扩散器材料，包括标准玻璃、镀AR膜玻璃（耐高功率）和聚碳酸酯等。

• 可提供不同扩散角度（LSR-4C标准FWHM为8.5°，可按需定制达20°），并能处理非高斯（Non-Gaussian） 扩散分布，满足不同光路设计对光斑均匀性和发散角的需求。

工作原理简述：当激光束穿过高速振荡的扩散器时，光束的传播路径和相位在时间和空间上被快速调制。这导致在成像面（如屏幕、传感器或人眼视网膜）上，原本稳定的散斑图案随时间快速移动和平均化。人眼或积分时间有限的探测器（如CMOS相机）感知到的就是一个时间上和空间上都显著平滑化、均匀化的光斑，散斑对比度大大降低。

核心技术优势

LSR产品综合体现了以下显著优势：

• 极致紧凑与集成化：将致动器、扩散器和驱动电子高度集成，体积小巧，重量轻（11g）。

• 超凡可靠性：磁阻驱动原理无接触、无磨损，长寿命，适用于车载等严苛环境。

• 低功耗高效能：典型功耗仅50mW，显著优于传统电机驱动方案。

• 卓越的散斑抑制与均匀化效果：高速振荡有效实现光斑时间与空间平均。

• 应用灵活性强：兼容多种扩散器材料和角度，支持非高斯扩散。

• 易于集成：标准接口，低振动（取决于机械安装），无额外盖玻片需求，简化光路设计。

• 低噪声运行：相较于旋转扩散器，运行噪音极低。

广阔的应用天地

凭借其优异的性能，LSR已成为以下关键应用领域的理想选择：

激光显示与投影：

• 影院级激光投影：消除屏幕散斑，提供纯净、高清画质。

• 微型投影（Pico Projector）：在极小空间内实现无散斑投影，提升便携投影体验。

• 激光电视：确保家庭观影的大画面均匀性和清晰度。

汽车抬头显示（HUD）：

• 消除投射到挡风玻璃或组合器上的图像散斑，确保关键驾驶信息（如速度、导航）清晰易读，提升安全性和用户体验。我们还提供基于音圈致动平台定制的大通光孔径2D LSR，特别适合放置在HUD的中间像平面进行消斑，支持大范围圆形振幅和高效PWM驱动闭环控制。

显微成像与照明：

• 提供高度均匀的照明光场，消除荧光显微、宽场显微等成像中的散斑噪声，提升图像对比度和定量分析的准确性。

光束整形与均匀化：

• 作为高效的光束匀化器（Beam Homogenizer），将高斯或非均匀激光光斑转换为顶部平坦、高度均匀的照明光斑，用于材料加工（如激光退火、固化）、半导体检测等。

精密计量与传感：

• 在激光干涉仪、轮廓仪、机器视觉等系统中消除散斑噪声，提高测量精度、重复性和信噪比。

光纤耦合优化：

• LSR可置于激光光源与多模光纤之间（推荐布局：激光源 -> LSR -> 多模光纤），有效降低耦合入光纤后输出的激光散斑，提升基于光纤传能的系统（如医疗激光、光纤照明）的光束质量。

定制化解决方案与未来展望

除了标准产品LSR-4C，我们依托其创新的音圈致动平台，能够为客户提供高度定制化的LSR解决方案，尤其满足大通光孔径（如汽车HUD应用）、大范围二维（2D）振荡、特殊扩散角或特定环境要求的项目需求。其开发套件（Development Kit）为客户的快速原型设计和集成提供了强大支持。

激光技术正以前所未有的速度渗透到生活和工业的方方面面。散斑作为激光相干性带来的固有挑战，其抑制技术的进步直接关系到激光应用的深度和广度。激光散斑衰减器技术，以其紧凑、可靠、高效、灵活的核心特点，成功突破了这一瓶颈。无论是推动下一代高清激光显示的普及，还是确保汽车HUD的安全清晰，亦或是助力精密制造与科学研究的突破，LSR都扮演着不可或缺的关键角色。随着技术的持续迭代（如更高频率、更大振幅、更智能控制）和应用场景的不断拓展，LSR将继续引领激光散斑管理技术的发展，为更广阔的光电世界铺平道路。