JP2005079177A - ファイバレーザ装置、映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の波長に対応した反射や透過を可能とするファイバレーザ装置を得る。
【解決手段】 コアに希土類が添加された光ファイバ１３を伝播してきた光のうち、特定波長の光を再び光ファイバ１３に戻す特性のミラーを備えたファイバミラー１２，１４とでファイバレーザを構成する。ファイバミラー１２，１４の両端にはそれぞれ誘電体膜１２１ｂ，１２１ｃおよび１４１ｂ，１４１ｃが蒸着され、両側の特性を合わせて一つの光学特性とし、ファイバミラー１２，１４は、光ファイバ１３の少なくとも片側に配置させた。これにより、複数の波長にそれぞれ対応させた誘電体層の反射や透過による光損失を低減させることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光ファイバを伝播してきた特定の波長の光を、ミラーを用いて再び光ファイバ内に戻す構成のファイバレーザ装置およびこれを用いた映像表示装置に関する。

従来のファイバレーザ装置は、希土類添加ファイバ端面に直接誘電体多層膜を蒸着する方法や、添加物のない光ファイバの片面に蒸着して、希土類添加ファイバにファイバミラーなどを接続している。（例えば、特許文献１）
特開２００３-１４２７５９公報（第３〜４頁、図３，４）

上記した特許文献１の技術は、透過や反射させる光の波長を複数指定する場合、波長に対応した膜層を増やす必要がある。しかしながら、膜層を増やすと剥がれ易くなるという問題が発生する。また、光ファイバの両端に配置されるガラス基板の両面に誘電体膜を蒸着し、それぞれの誘電体膜で特性を得られる方法もあるが、この場合、ガラスの厚さ分の光損失が発生するなどの問題があった。

この発明の目的は、複数の波長に対応した反射や透過を可能とするファイバレーザ装置およびこれを用いた映像表示装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明のファイバレーザ装置は、第１の光ファイバと、この第１の光ファイバの端部とその端部とが対向配置され、該第１の光ファイバを伝播してきた光のうち、特定波長の光を再び前記第１の光ファイバに戻す特性のミラーを有した第２の光ファイバとを具備し、前記ミラーは、前記第２の光ファイバの両端に誘電体膜が取り付けられ、これら両端の誘電端膜の反射特性を合わせて一つの特性を持たせることにより構成したことを特徴とする。

この発明によれば、複数の波長にそれぞれ対応した反射や透過による光損失を低減させることが可能となる。

以下、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、この発明のファイバレーザ装置の第１の実施例について説明するための構成図であり、ここでは、誘電体多層膜ファイバミラーを用いたアップコンバージョンファイバレーザ装置を例にして説明する。

図１において、励起用レーザ１１からの励起光ａが、入射側ファイバミラー１２に入射される。入射側ファイバミラー１２は、光ファイバ１２１ａと、その両端に蒸着された誘電体多層膜１２１ｂと１２１ｃから構成されており、誘電体多層膜１２１ｂと１２１ｃの両方の特性を合わせて、一つの光学特性を実現している。この時、励起光の波長帯は、完全に透過できる特性に誘電体膜１２１ｂ，１２１ｃを作製している。

次に、励起光ａは、入射側ファイバミラー１２に接続されたコアに希土類が添加された光ファイバ１３に入射される。光ファイバ１３内に入射された励起光ａは希土類に吸収され特定波長の光を放出する。

一方、光ファイバ１３の出力側には出力側ファイバミラー１４が接続されている。出力側ファイバミラー１４は、入射側ファイバミラー１２と同様に、光ファイバ１４１ａと、その両端に蒸着された誘電体多層膜１４１ｂと１４１ｃから構成されており、複数の波長を反射や透過させることが可能となる。ファイバミラー１２，１４によって特定の波長は共振されレーザ光ｂとして出力される。

次に、図２を用いて図１の具体的な動作について説明する。光ファイバ１３内に入射した励起光ａをλ３、光ファイバ１３に吸収され放出される特定の波長をλ１、λ２とし、そのうちλ１を共振してレーザ光として取り出す場合を考えてみる。

ここで、各波長の長さは、λ３＞λ２＞λ１とする。この場合、入射側ファイバミラー１２は、λ１のみを全反射するような構成で良く、特にファイバミラーを使用する必要はないが、構成として励起光入射側の誘電体膜１２１ｂを反射防止膜、光ファイバ１３側の誘電体膜１２１ｃをλ１のみ全反射になるような特性としても良い。

出力側ファイバミラー１４の特性としては、励起光λ３は、利用効率から全反射の特性に、レーザ発振させるλ１は、ある反射率を持たせ、共振させたくないλ２は、全透過の特性にする。この時の特性を図２(ａ)に示す。λ１〜λ３のような条件下において、波長および反射率を指定して一つの膜にすると、誘電体の膜層が厚くなり作製が難しくなってしまう。

そこで、光ファイバ１３側の誘電体膜１４１ｂを図２(ｂ)、誘電体膜１４１ｃを図２(ｃ)のように特性を二つに分けることで、作製する特性を単純化することができ、誘電体多層膜の作製が簡易化される。

ここでは、説明を簡単にするために、３波長を用いて説明したが、この方法は、異なる多くの波長や反射率を指定するほど、効果が大きくなる。

次に、この発明の第２の実施例について図３を参照して説明する。この実施例は、誘電体多層膜ファイバミラーに用いる光ファイバがフェルールと一体型になった構成図であり、光ファイバ１３の一部と光ファイバ１４１ａを示すとともに図１と同一部分には同一に符号を付して説明する。

すなわち、光ファイバ１４１ａは、フェルール３１にて保持され、接着剤等で一体化した後、その両端は研磨される。この時、光ファイバ１３もフェルール３２にて一体化され、その端面は研磨されている。これにより、光ファイバとファイバミラーの接続が容易になる。次に、研磨された光ファイバ１３側の端面１４１ｂおよび出射端側の端面１４１ｃには、誘電体多層膜が蒸着される。例えば、波長λ１、λ３を反射、λ２を透過にしようとした場合、ファイバ側端面１４１ｂは、λ１のみ反射で、λ２、λ３は透過するように膜を作製する。出力側端面１４１ｃはλ３を反射し、λ２を透過するように作製する。

これにより、両端の特性を合わせて、波長λ１、λ３を反射、λ２を透過する一つの特性とすることができるばかりか、光ファイバとフェルールを合わせた断面積が大きくなるために誘電体膜の蒸着性も向上する。

図４は、この発明の第３の実施例である。この実施例は、誘電体多層膜ファイバミラー
に用いる光ファイバがフェルールと一体型になったもので、少なくとも片側の端面が斜めにカットされている構成図であり、光ファイバ１３の一部と光ファイバ１４１ａを示すとともに図１と同一部分には同一に符号を付して説明する。この場合、フェルールと一体型になったもので説明するが、もちろん、一体型でなくても良い。

図４において、光ファイバ１４１ａは、フェルール３１にて保持され、接着剤等で一体化した後、片側の端面を斜めにカットし、カット面およびもう一方の端面は研磨される。この時、光ファイバ１３もフェルール３２にて一体化され、ファイバミラーの斜めにカットした部分としっかりと接続できるように、同様に斜めにカットされ、その端面１３１は研磨されている。この時、ファイバミラーの斜めにカットした端面が光ファイバ１３側でなく出力側にある場合、光ファイバ１３は斜めにカットする必要はない。次に、斜めにカットされ研磨された光ファイバ１３側の端面1４１ｂおよび出射端側の端面１４１ｃには、誘電体多層膜が蒸着される。例えば、波長λ１、λ３をフィアバ内に残し、λ２をファイバ内から排除しようとした場合、光ファイバ１３側端面1４１ｂは、λ２のみ全反射で、ファイバ内とは無関係な場所へと出力する。一方λ１、λ３は透過するように膜を作製する。一方、出力側端面１４１ｃはλ１、λ３を反射するように作製する。

これにより、両端の特性を合わせて、波長λ１、λ３をファイバ内に残し、λ２を排除する一つの特性とすることができる。透過面や反射面を傾斜させているため、不要な波長は傾斜部分でファイバコアとは無関係方向に放射させることで不要な波長によるレーザ発振を防止させることが可能となる。

図５に、この発明のファイバレーザ装置を用いた映像表示装置の一実施例について説明するための構成図である。

２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂは、Ｒ，Ｇ，Ｂの出射光を得るファイバレーザ装置である。この例は、各ファイバレーザ装置２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂは、図１に示した構成のファイバレーザ装置を用いたものである。

すなわち、ファイバレーザ装置２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂは、それぞれ励起用レーザ１１、入射側誘電体多層膜１２１ｂ、１２１ｃと光ファイバ１２１ａおよび光ファイバ１３と、出力側誘電体多層膜１４１ｂ、１４１ｃと光ファイバ１４１ａを有する。各ファイバレーザ装置２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂから出力されるＲ，Ｇ，Ｂ光は、それぞれの光に応じた液晶パネル２０２Ｒ，２０２Ｇ，２０２Ｂに入射され空間変調を受ける。空間変調を受けたＲ，Ｇ，Ｂ光はダイクロイックプリズムなどの合成手段２０３によって合成ざれ、投射レンズ２０４に入射する。この入射光は、投射レンズ２０４によってスクリーン２０５に映像として表示させる。

図６は、この発明のファイバレーザ装置を用いた映像表示装置の他の実施例について説明するための構成図である。

ファイバレーザ装置２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂから出力されるＲ，Ｇ，Ｂ光を１つにまとめて巨視的（全体的）に見た場合の白色光を作る。この白色光をカラーフィルタ付の液晶パネル２０６に入射し、投射レンズ２０４によってスクリーン２０５に映像として表示させる。

上述したこの発明のファイバレーザ装置を用いた各映像表示装置によれば、民生用ディスプレイ用途のファイバレーザ装置として、複雑な特性を持たせたミラーを使用する場合でも、ミラー特性を分割し簡易化できる上、光ファイバを用いるため、光の損失が低減できる安定した所望のレーザ光出力を得ることができる。

この発明の第１の実施例について説明するための構成図。 図１のファイバミラーの動作について説明するための説明図。 この発明の第２の実施例について説明するための構成図。 この発明の第３の実施例について説明するための構成図。 この発明のファイバレーザ装置を用いた映像表示装置の一実施例について説明するための構成図。 この発明のファイバレーザ装置を用いた映像表示装置の他の実施例について説明するための構成図。

符号の説明

１１ 励起用レーザ
１２ 入射側ファイバミラー
１２１ａ，１４１ａ 光ファイバ
１２１ｂ，１２１ｃ，１４１ｂ，１４１ｃ 誘電体多層膜
１３ 光ファイバ
１４ 出力側ファイバミラー
３１，３２ フェルール
２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂ ファイバレーザ装置
２０２ 液晶パネル
２０３ 合成手段
２０４ 投射レンズ
２０５ スクリーン
２０６ 液晶パネル

Claims (7)

1. 第１の光ファイバと、この第１の光ファイバの端部とその端部とが対向配置され、該第１の光ファイバを伝播してきた光のうち、特定波長の光を再び前記第１の光ファイバに戻す特性のミラーを有した第２の光ファイバとを具備し、
   前記ミラーは、前記第２の光ファイバの両端に誘電体膜が取り付けられ、これら両端の誘電端膜の反射特性を合わせて一つの特性を持たせることにより構成したことを特徴とするファイバレーザ装置。
2. 前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバの少なくとも一端部に配置されていることを特徴とする請求項１記載のファイバレーザ装置。
3. 前記第１の光ファイバのコアには希土類が添加されており、前記ミラーはレーザ光を用いて前記第１の光ファイバを励起するアップコンバージョンファイバレーザの共振用ミラーであることを特徴とする請求項１または２記載のファイバレーザ装置。
4. 前記第２の光ファイバは、フェルールに固定し該フェルールの両端を研磨し、該研磨面に誘電体膜を取り付けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のファイバレーザ装置。
5. 前記フェルールに固定され両端が研磨されている前記第２の光ファイバは、少なくとも片側の端面を斜めにカットしたことを特徴とする請求項４記載のファイバレーザ装置。
6. それぞれＲ，Ｇ，Ｂを出力する複数のファイバレーザ装置にあって、それぞれのファイバレーザ装置は、請求項１〜５記載のファイバレーザ装置を少なくとも一つ用い、前記複数のファイバレーザ装置の各出力光を空間変調する複数の空間変調素子と、前記複数の空間変調素子によりそれぞれ空間変調されたＲ，Ｇ，Ｂ光を合成する合成手段と、前記合成手段の出力光を所定の位置に結像させる光学素子とを具備したことを特徴とする映像表示装置。
7. それぞれＲ，Ｇ，Ｂを出力する複数のファイバレーザ装置にあって、それぞれのファイバレーザ装置は、請求項１〜５記載のファイバレーザ装置を少なくとも一つ用い、前記複数のファイバレーザ装置の出力光を１つにまとめ、巨視的に見て白色光となるようにする白色光生成手段と、前記白色光生成手段の出力光を空間変調する空間変調素子と、前記空間変調素子により空間変調された光を所定の位置に結像させる光学素子とを具備したことを特徴とする映像表示装置。
   

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