JP2008103525A - Laser light source device and image display unit equipped with it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を射出するレーザ光源装置、及びこのレーザ光源装置を備えた画像
表示装置に関する。
The present invention relates to a laser light source device that emits laser light, and an image display device including the laser light source device.
近年、光通信、光応用測定、光表示などのオプトエレクトロニクス分野において、レー
ザ光源装置が広く使用されている。
こうしたレーザ光源装置としては、基本波レーザの波長をそのまま利用するものと、基
本波レーザの波長を変換して利用するものとがある。後者のレーザ光源装置において、基
本波レーザの波長の変換を行う素子として、第二次高調波発生(SHG:Second Harmoni
c Generation)素子が知られている。
In recent years, laser light source devices are widely used in the field of optoelectronics such as optical communication, applied optical measurement, and optical display.
Such laser light source devices include those that use the wavelength of the fundamental laser as it is, and those that use the wavelength of the fundamental laser after conversion. In the latter laser light source device, second harmonic generation (SHG: Second Harmoni) is used as an element for converting the wavelength of the fundamental laser.
c Generation) element is known.
ここで、SHGの変換効率は一般的に30〜40%程度であるため、SHG素子によっ
て変換された光のパワーは、基本波レーザ光源の出力光のパワーに比べてかなり小さくな
ってしまう。そこで、出力光のパワー低下を抑える構成として、特許文献1のようなレー
ザ光源装置が提案されている。このレーザ光源装置では、内部共振タイプのレーザ光源か
ら射出され、SHG素子を通過した光を、波長が変換された第一のSHG光と、残余基本
波光とに分離する。そして、残余基本波光を、再度SHG素子に通すことによって、波長
が変換された第二のSHG光を取り出す。第二のSHG光は、第一のSHG光と偏光方向
が90°異なる偏光に変換された状態で、第一のSHG光と合成される。特許文献1のレ
ーザ光源装置では、このようにして、第一のSHG光と第二のSHG光の合成光を出力光
として利用することにより、出力光のパワー低下を抑えている。
Here, since the conversion efficiency of SHG is generally about 30 to 40%, the power of the light converted by the SHG element is considerably smaller than the power of the output light of the fundamental wave laser light source. In view of this, a laser light source device as disclosed in Patent Document 1 has been proposed as a configuration that suppresses a decrease in power of output light. In this laser light source device, light emitted from an internal resonance type laser light source and passed through an SHG element is separated into first SHG light whose wavelength is converted and residual fundamental wave light. Then, the remaining fundamental wave light is passed through the SHG element again, thereby taking out the second SHG light whose wavelength has been converted. The second SHG light is combined with the first SHG light in a state in which the second SHG light is converted into polarized light whose polarization direction is 90 ° different from that of the first SHG light. In this way, the laser light source device of Patent Document 1 uses the combined light of the first SHG light and the second SHG light as output light, thereby suppressing the power reduction of the output light.
特許文献1に記載のレーザ光源装置では、残余基本波光を、再度SHG素子に通すこと
によって波長が変換された第二のSHG光を利用することはできるものの、再度SHG素
子を通過しても波長が変換されなかった残余基本波光を利用することができない。よって
、光の利用効率が劇的に向上することは無い。また、このような残余基本波光を、そのま
ま基本波レーザ光源へ戻すと、基本波レーザ光源のパワーが低下したり、不安定になって
しまったりする恐れがあるため、残余基本波光を光源へ戻さないようにする構成が必須と
なる。よって、光学系が大型化してしまう可能性がある。また、光路の長さが大きくなっ
たり、光学要素を通過する回数が増えてしまったりするため、光の損失が発生してしまう
可能性もある。
In the laser light source device described in Patent Document 1, the second fundamental SHG light whose wavelength is converted by passing the residual fundamental wave light again through the SHG element can be used. The residual fundamental wave light that has not been converted cannot be used. Therefore, the light utilization efficiency does not improve dramatically. In addition, if such residual fundamental light is returned to the fundamental laser light source as it is, the power of the fundamental laser light source may decrease or become unstable, so the residual fundamental light is returned to the light source. It is essential to have a configuration that does not. Therefore, there is a possibility that the optical system becomes large. Moreover, since the length of the optical path increases or the number of times of passing through the optical element increases, there is a possibility that light loss may occur.
さらに、特許文献1に記載のレーザ光源装置では、第一のSHG光と第二のSHG光と
を合成するために、偏光方向を互いに90°異なる状態にしているため、出力光が2種類
の偏光の合成光となってしまう。よって、特許文献1に記載のレーザ光源装置を、1種類
の偏光しか利用できない偏光制御型のデバイス(例えば液晶デバイス)と組み合わせて使
用することを考えた場合、第一のSHG光と第二のSHG光の偏光方向を揃えるための構
成を設けなければ、一方のSHG光しか利用することができなくなってしまう。
Furthermore, in the laser light source device described in Patent Document 1, in order to synthesize the first SHG light and the second SHG light, the polarization directions are different from each other by 90 °, so that there are two types of output light. It becomes the combined light of polarized light. Therefore, when considering using the laser light source device described in Patent Document 1 in combination with a polarization control type device (for example, a liquid crystal device) that can use only one type of polarized light, the first SHG light and the second Unless a configuration for aligning the polarization direction of the SHG light is provided, only one SHG light can be used.
つまり、特許文献1に記載のレーザ光源装置では、出力光のパワー低下をある程度抑え
つつ、安定した出力を得ることは可能であるが、光の利用効率はそれ程上がらない。特に
、偏光制御型のデバイスと組み合わせて使用する場合は、光の利用効率がまったく上がら
ない可能性もある。
That is, in the laser light source device described in Patent Document 1, it is possible to obtain a stable output while suppressing a decrease in the power of the output light to some extent, but the light utilization efficiency does not increase so much. In particular, when used in combination with a polarization control type device, there is a possibility that the light utilization efficiency may not be improved at all.
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、出力光のパワー低下
を効率よく抑えて、光利用効率が高く、出力が安定したレーザ光源装置を提供することを
目的とする。また、かかるレーザ光源装置の利用により、光の利用効率が向上した画像表
示装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser light source device that efficiently suppresses power reduction of output light, has high light utilization efficiency, and has stable output. To do. Another object of the present invention is to provide an image display device in which the use efficiency of light is improved by using such a laser light source device.
本発明に係るレーザ光源装置は、第一の波長のレーザ光を射出する光源と、前記第一の
波長のレーザ光を選択的に反射して前記光源の方に向かわせる外部共振器と、前記光源と
前記外部共振器との間に形成された第一光路上に設けられ、前記外部共振器より入射した
第一の波長のレーザ光のうちの一部のレーザ光の波長を前記第一の波長とは異なる第二の
波長に変換する波長変換素子と、を備えたレーザ光源装置であって、前記波長変換素子は
、前記第一光路上の前記光源から入射する前記第一の波長のレーザ光の入射面が、前記外
部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かう過程で前記第二の波長に変換されたレ
ーザ光を、前記第一光路とは異なる第二光路に向かわせるように傾斜する第一の傾斜面よ
りなり、前記入射面は、前記第二の波長のレーザ光を選択的に反射する選択反射膜を有し
、さらに前記第二光路上に、前記選択反射膜にて反射された前記第二の波長の第二のレー
ザ光を、前記第一のレーザ光の進行方向とほぼ同じ方向へ向けるように傾斜する第二の傾
斜面を備え、前記外部共振器から前記第二の波長の第一のレーザ光と、前記第二の波長の
第二のレーザ光と、を出力光として射出することを特徴とする。
A laser light source device according to the present invention includes a light source that emits laser light having a first wavelength, an external resonator that selectively reflects the laser light having the first wavelength and directs the laser light toward the light source, and Provided on a first optical path formed between a light source and the external resonator, the wavelength of a part of the laser light of the first wavelength incident from the external resonator is changed to the first A wavelength conversion element for converting to a second wavelength different from the wavelength, wherein the wavelength conversion element is a laser of the first wavelength incident from the light source on the first optical path The light incident surface is reflected by the external resonator and is directed to the second optical path different from the first optical path in the process of going to the light source. The first inclined surface is inclined, and the incident surface is the first inclined surface. A selective reflection film that selectively reflects a laser beam having a second wavelength, and the second laser beam having the second wavelength reflected by the selective reflection film is further reflected on the second optical path. A second inclined surface inclined so as to be directed in substantially the same direction as the traveling direction of the one laser beam, the first laser beam having the second wavelength from the external resonator, and the second laser beam having the second wavelength The second laser beam is emitted as output light.
本発明によれば、光源と外部共振器とによって構成された共振構造(第一光路)中に波
長変換素子を設け、外部共振器によって反射されて光源へ向かう過程で波長が変換された
第二のレーザ光を、第一光路とは異なる第二光路に向かわせるように傾斜する第一の傾斜
面、および第一のレーザ光の進行方向とほぼ同じ方向へ向けるように傾斜する第二の傾斜
面によって第二光路に取り出すことにより、波長が変換された第二のレーザ光を無駄なく
利用し、出力光のパワー低下を防ぐことが可能である。
また、第一の傾斜面および第二の傾斜面が、波長変換素子に設けられていることにより
、構成部品点数が低減し、低コスト化および小型化したレーザ光源装置が得られるととも
に、光路の長さが長くなったり、光学要素を通過する回数が増えてしまったり、相互干渉
を低減することにより、レーザ光の損失を低減することも可能である。
According to the present invention, the wavelength converting element is provided in the resonance structure (first optical path) constituted by the light source and the external resonator, and the wavelength is converted in the process of being reflected by the external resonator and going to the light source. A first inclined surface that is inclined so as to be directed to a second optical path different from the first optical path, and a second inclination that is inclined so as to be directed substantially in the same direction as the traveling direction of the first laser light. By taking out to the second optical path by the surface, it is possible to use the second laser light whose wavelength has been converted without waste and to prevent the power of the output light from being lowered.
In addition, since the first inclined surface and the second inclined surface are provided in the wavelength conversion element, the number of components can be reduced, and a low-cost and downsized laser light source device can be obtained. It is possible to reduce the loss of laser light by increasing the length, increasing the number of times of passing through the optical element, or reducing mutual interference.
さらに、本発明では、第二のレーザ光を、第一のレーザ光の進行方向とほぼ同じ方向へ
向けるだけで良いため、偏光方向がほぼ揃った出力光を得ることができる。よって、偏光
制御型のデバイスと組み合わせて使用する場合であっても、光の利用効率を向上させるこ
とが可能である。さらにまた、出力光のパワーは、選択反射膜(第一の傾斜面)と第二の
傾斜面の位置の変動によって影響され易いが、本発明ではこれらが波長変換素子に予め形
成されていることにより、選択反射膜と第二の傾斜面との位置合わせが不要であり、かつ
、選択反射膜と第二の傾斜面との位置がずれることもないので、安定した出力を得ること
も可能である。
すなわち、本発明によれば、出力光のパワー低下を効率よく抑えて、光利用効率が高く
、出力が安定したレーザ光源装置を得ることが可能となる。
Furthermore, in the present invention, it is only necessary to direct the second laser light in substantially the same direction as the traveling direction of the first laser light, so that it is possible to obtain output light having substantially the same polarization direction. Therefore, even when used in combination with a polarization control type device, the light utilization efficiency can be improved. Furthermore, the power of the output light is likely to be affected by fluctuations in the positions of the selective reflection film (first inclined surface) and the second inclined surface, but in the present invention, these are formed in advance in the wavelength conversion element. Therefore, it is not necessary to align the selective reflection film and the second inclined surface, and the position of the selective reflection film and the second inclined surface is not shifted, so that stable output can be obtained. is there.
That is, according to the present invention, it is possible to obtain a laser light source device that efficiently suppresses the power drop of output light, has high light utilization efficiency, and has stable output.
本発明に係るレーザ光源装置において、前記第二の傾斜面は、前記波長変換素子の前記
光源側の面または前記外部共振器側の面のいずれか一方の面に形成されていることが好ま
しい。
かかる構成によれば、第二の傾斜面は、波長変換素子の光源側の面または外部共振器側
の面のいずれか一方の面に形成されていることにより、選択反射膜(第一の傾斜面)にお
いて反射された第二の波長のレーザ光を、第一のレーザ光の進行方向とほぼ同じ方向に向
けて、容易に取り出すことができる。よって、波長が変換された第二のレーザ光の相互干
渉を防ぎつつ、無駄なく利用し、出力光のパワー低下を防ぐことができる。
In the laser light source device according to the present invention, it is preferable that the second inclined surface is formed on one of the light source side surface and the external resonator side surface of the wavelength conversion element.
According to such a configuration, the second inclined surface is formed on either the light source side surface or the external resonator side surface of the wavelength conversion element, whereby the selective reflection film (first inclined surface) is formed. The laser beam having the second wavelength reflected on the surface) can be easily extracted in the direction substantially the same as the traveling direction of the first laser beam. Therefore, while preventing mutual interference of the second laser light whose wavelength has been converted, it is possible to use it without waste and to prevent a reduction in power of the output light.
本発明に係るレーザ光源装置において、前記光源から射出されたレーザ光は、前記第一
光路上の前記波長変換素子の第一の傾斜面から入射して、前記外部共振器に向けて射出さ
れ、前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光は、前記波長変換
素子に入射し、前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光のうち
、前記選択反射膜を透過したレーザ光は、前記第一の傾斜面より前記光源に向けて射出さ
れ、前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光のうち、前記選択
反射膜によって反射されたレーザ光は、前記波長変換素子の前記外部共振器側の面に形成
された第二の傾斜面によって屈折されて、前記外部共振器に向かって射出されることが好
ましい。
In the laser light source device according to the present invention, the laser light emitted from the light source is incident from the first inclined surface of the wavelength conversion element on the first optical path, and is emitted toward the external resonator. Laser light reflected by the external resonator and directed toward the light source is incident on the wavelength conversion element, and the selective reflection film is reflected from the laser light reflected by the external resonator and directed toward the light source. The transmitted laser light is emitted toward the light source from the first inclined surface, and is reflected by the selective reflection film among the laser light reflected by the external resonator and directed toward the light source. Is preferably refracted by a second inclined surface formed on the surface of the wavelength conversion element on the external resonator side, and emitted toward the external resonator.
かかる構成によれば、外部共振器によって反射されて光源へ向かう過程で波長が変換さ
れた第二のレーザ光は、波長変換素子に入射し、第一光路とは異なる第二光路に向かわせ
るように傾斜する第一の傾斜面に設けられた選択反射膜によって反射され、さらに外部共
振器側の面に形成された第二の傾斜面によって屈折されて、第一のレーザ光の進行方向と
ほぼ同じ方向に射出される。よって、波長が変換された第二のレーザ光の相互干渉を防ぐ
とともに、無駄なく利用し、出力光のパワー低下を防ぐことができる。
According to such a configuration, the second laser light whose wavelength is converted in the process of being reflected by the external resonator and traveling toward the light source is incident on the wavelength conversion element and is directed to the second optical path different from the first optical path. Is reflected by the selective reflection film provided on the first inclined surface inclined further to be refracted by the second inclined surface formed on the surface on the external resonator side, and substantially the traveling direction of the first laser beam. Injected in the same direction. Therefore, it is possible to prevent mutual interference of the second laser light whose wavelength has been converted and to use it without waste, and to prevent a decrease in power of the output light.
本発明に係るレーザ光源装置において、前記光源から射出されたレーザ光は、前記第一
光路上の第一の傾斜面から前記波長変換素子に入射して、前記外部共振器に向けて射出さ
れ、前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光は、前記波長変換
素子に入射し、前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光のうち
、前記選択反射膜を透過したレーザ光は、前記第一の傾斜面より前記光源に向けて射出さ
れ、前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光のうち、前記選択
反射膜によって反射されたレーザ光は、前記波長変換素子の前記光源側の面に形成された
第二の傾斜面によって反射されて、前記外部共振器に向かって射出されることが好ましい
。
In the laser light source device according to the present invention, the laser light emitted from the light source is incident on the wavelength conversion element from the first inclined surface on the first optical path, and is emitted toward the external resonator. Laser light reflected by the external resonator and directed toward the light source is incident on the wavelength conversion element, and the selective reflection film is reflected from the laser light reflected by the external resonator and directed toward the light source. The transmitted laser light is emitted toward the light source from the first inclined surface, and is reflected by the selective reflection film among the laser light reflected by the external resonator and directed toward the light source. Is reflected by a second inclined surface formed on the light source side surface of the wavelength conversion element, and is emitted toward the external resonator.
かかる構成によれば、外部共振器によって反射されて光源へ向かう過程で波長が変換さ
れた第二のレーザ光は、波長変換素子に入射し、第一光路とは異なる第二光路に向かわせ
るように傾斜する第一の傾斜面に設けられた選択反射膜によって反射され、さらに光源側
の面に形成された第二の傾斜面によって反射されて、第一のレーザ光の進行方向とほぼ同
じ方向に射出される。よって、波長が変換された第二のレーザ光の相互干渉を防ぐととも
に、無駄なく利用し、出力光のパワー低下を防ぐことができる。
According to such a configuration, the second laser light whose wavelength is converted in the process of being reflected by the external resonator and traveling toward the light source is incident on the wavelength conversion element and is directed to the second optical path different from the first optical path. Reflected by the selective reflection film provided on the first inclined surface inclined in the direction and further reflected by the second inclined surface formed on the surface on the light source side, approximately the same direction as the traveling direction of the first laser light Is injected into. Therefore, it is possible to prevent mutual interference of the second laser light whose wavelength has been converted and to use it without waste, and to prevent a decrease in power of the output light.
本発明に係るレーザ光源装置において、前記光源は、アレイ化された複数の発光部を備
えることが好ましい。
本発明では、このようにアレイ化された光源を用いたとしても、選択反射膜、反射面、
波長変換素子や外部共振器の光入射出端面の面積を、アレイに対応した面積に拡張すれば
良いだけである。このように、本発明では、光源がアレイ化されたとしても、装置の過度
な大型化を招くことが無く、簡単な構成で対応することが可能である。よって、本発明で
は、光源がアレイ化されたとしても、出力光のパワー低下を効率よく抑えて、光利用効率
が高く、出力光の偏光方向が揃っており、かつ、出力が安定したレーザ光源装置を得るこ
とが可能となる効果をそのまま保持しつつ、アレイ化による光量の増加を、効果的に出力
光のパワーアップに繋げることが可能である。
In the laser light source device according to the present invention, the light source preferably includes a plurality of light emitting units arranged in an array.
In the present invention, even if the light sources arranged in this way are used, the selective reflection film, the reflection surface,
It is only necessary to expand the area of the light incident / exit end face of the wavelength conversion element or the external resonator to an area corresponding to the array. Thus, in the present invention, even if the light sources are arranged in an array, it is possible to cope with a simple configuration without causing an excessive increase in size of the apparatus. Therefore, in the present invention, even when the light source is arrayed, a laser light source that efficiently suppresses the power drop of the output light, has high light utilization efficiency, has a uniform polarization direction of the output light, and has a stable output. It is possible to effectively increase the amount of light due to the array and increase the power of the output light while maintaining the effect that enables the device to be obtained.
また、本発明に係るレーザ光源装置において、前記波長変換素子は、擬似位相制御型の
波長変換素子であることが好ましい。
擬似位相制御型の波長変換素子は、他のタイプの波長変換素子よりも変換効率が高いた
め、本発明の効果をより高めることが可能である。
In the laser light source device according to the present invention, it is preferable that the wavelength conversion element is a quasi phase control type wavelength conversion element.
Since the quasi phase control type wavelength conversion element has higher conversion efficiency than other types of wavelength conversion elements, the effect of the present invention can be further enhanced.
本発明に係る画像表示装置は、上述したようなレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置
から射出されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子とを備えたことを特徴と
する。
かかる画像表示装置は、上述したようなレーザ光源装置を用いているため、光の利用効
率を向上させることが可能である。
An image display device according to the present invention includes the laser light source device as described above and a light modulation element that modulates laser light emitted from the laser light source device according to image information.
Since such an image display device uses the laser light source device as described above, the light use efficiency can be improved.
以下、本発明における実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第一実施形態]
図1は、第一実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
レーザ光源装置31は、光源311、波長変換素子312、外部共振器313を備えて
いる。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the laser light source apparatus according to the first embodiment.
The laser
光源311は、第一の波長のレーザ光(以後、光と表す場合がある)を射出する。光源
311は、後述する波長変換素子312の中心軸に直交する面Sに対して、その内部に設
けられたミラー層の面がθaだけ傾斜するように配置されている。
The
図2は光源311の構造を模式的に示す断面図である。図2に示した光源311は、い
わゆる面発光半導体レーザであり、例えば半導体ウエハより少なくともなる基板400と
、基板400上に形成され、反射ミラーとしての機能を有するミラー層311Aと、ミラ
ー層311Aの表面に積層されるレーザ媒体311Bとを有する。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the structure of the
ミラー層311Aは、基板400上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)
により形成された高屈折率の誘電体と低屈折率の誘電体の積層体によって構成されている
。ミラー層311Aを構成する各層の厚さ、各層の材料、層の数は、光源311から射出
される光の波長(第一の波長)に対して最適化され、反射光が干渉し強め合う条件に設定
されている。
The
Is formed by a laminate of a high refractive index dielectric and a low refractive index dielectric. The thickness of each layer constituting the
レーザ媒体311Bは、ミラー層311Aの面上に形成されている。このレーザ媒体3
11Bは、図示しない電通手段が接続されており、電通手段から所定量の電流が流される
と、所定波長の光を射出する。また、レーザ媒体311Bは、ミラー層311Aと、図1
に示した外部共振器313との間で、第一の波長の光が共振することにより、特定の波長
(第一の波長)の光を増幅させる。すなわち、ミラー層311Aや、後述する外部共振器
313により反射された光は、レーザ媒体311Bにより新たに射出される光と共振して
増幅され、レーザ媒体311Bの光射出端面からミラー層311Aや基板400に略直交
する方向に射出される。
The
11B is connected to a conduction means (not shown), and emits light of a predetermined wavelength when a predetermined amount of current flows from the conduction means. Further, the
The light of the first wavelength resonates with the
波長変換素子312は、入射した光の波長をほぼ半分の波長(第二の波長)の光に変換
する。波長変換素子312は、図1に示すように、光源311と外部共振器313との間
に形成された第一光路O1上に設けられている。
波長変換素子312は、波長変換部312Aと、選択反射膜312Bと、反射防止(A
R:anti-reflective)膜312Cを備えている。
The
The
R: anti-reflective)
波長変換部312Aは、例えば幅がW1の四角柱形状をなしている。波長変換部312
Aの光源311側の面(入射側端面)は、四角柱形状の中心軸に直交する面Sに対して、
αaの角度傾斜した第一の傾斜面としての面312Aaを有している。この面312Aa
は、光源311から射出される第一の波長のレーザ光の入射面でもある。一方、外部共振
器313側の面(射出側端面)は、面Sと平行な面312Abと、面Sに対してβaの角
度傾斜した第二の傾斜面としての面312Acとの二面よりなる。面312Abの面S方
向における幅は、幅W1の半分程度である。
また、面312Aaには選択反射膜312Bが形成され、面312Abおよび面312
Acには、反射防止膜312Cが形成されている。
The
The
It has a surface 312Aa as a first inclined surface inclined at an angle αa. This surface 312Aa
Is also the incident surface of the laser light of the first wavelength emitted from the
A
An
図3は波長変換素子312の構造を模式的に示す断面図である。
波長変換部312Aは、入射した光の第二高調波を生成する第二次高調波発生(SHG
:Second Harmonic Generation)素子である。波長変換部312Aは、周期的な分極反転
構造を備えており、擬似位相整合(QPM:Quasi Phase Matching)による波長変換によ
って、入射した光の波長をほぼ半分の波長(第二の波長)の光に変換する。例えば、光源
311から射出される光の波長(第一の波長)が1064nm(近赤外)である場合、波
長変換部312Aは、これを半分の波長(第二の波長)532nmに変換して、緑色の光
を生成する。ただし、背景技術でも述べたように、波長変換部312Aの波長変換効率は
、一般的に30〜40%程度である。つまり、光源311から射出された光のすべてが、
第二の波長の光に変換されるわけではない。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
The
: Second Harmonic Generation) element. The
It is not converted into light of the second wavelength.
周期的な分極反転構造は、例えばニオブ酸リチウム(LN:LiNbO3)やタンタル
酸リチウム(LT:LiTaO3)などの無機非線形光学材料の結晶基板内部に形成され
ている。具体的には、周期的な分極反転構造は、このような結晶基板内部に、光源311
から射出された光に対して略直交する方向に、相互に分極方向が反転した2つの領域31
2AA,312ABを、所定の間隔で交互に多数形成した構成となっている。これら2つ
の領域312AA,312ABのピッチは、入射光の波長と結晶基板の屈折率分散とを考
慮して、適宜決定される。
The periodic domain-inverted structure is formed inside a crystal substrate of an inorganic nonlinear optical material such as lithium niobate (LN: LiNbO 3 ) or lithium tantalate (LT: LiTaO 3 ). Specifically, the periodic domain-inverted structure has a
Two
In this configuration, 2AA and 312AB are alternately formed at predetermined intervals. The pitch of these two regions 312AA and 312AB is appropriately determined in consideration of the wavelength of incident light and the refractive index dispersion of the crystal substrate.
なお、一般に半導体レーザから発振されるレーザ光は、利得帯域の中で複数の縦モード
が発振し、温度の変動などの影響によりそれらの波長が変化する。すなわち、波長変換素
子312において変換される光の波長の許容幅は0.3nm程度であり、使用環境温度の
変化に対して、0.1nm/℃程度変動する。
In general, laser light oscillated from a semiconductor laser oscillates in a plurality of longitudinal modes within a gain band, and the wavelengths thereof change due to the influence of temperature fluctuations. That is, the allowable width of the wavelength of light converted by the
選択反射膜312Bは、例えば誘電体多層膜によって構成される。このような誘電体多
層膜は、例えばCVDによって形成することが可能であり、多層膜を構成する各層の厚さ
、各層の材料、層の数は、求められる特性に応じて最適化される。選択反射膜312Bは
、第二の波長の光を選択的に反射し、第一の波長の光を透過させる特性を有する。選択反
射膜312Bの、第一の波長の光に対する透過率、及び第二の波長の光に対する反射率は
、高ければ高いほど良いが、80%以上あれば十分である。
The
AR膜312Cは、例えば単層または多層より少なくともなる誘電体膜であり、第一の
波長の光および第二の波長の光の双方を例えば98%以上の透過率で透過させる。なお、
これらのAR膜312Cは、波長変換素子312の機能を達成する上で必須の構成ではな
いため、省略することも可能である。つまり、波長変換素子312を、波長変換部312
Aと選択反射膜312Bのみで構成することも可能である。
The
These
It is also possible to comprise only A and the
外部共振器313は、第一の波長の光を選択的に反射して光源311の方に向かわせ、
それ以外の波長(第二の波長を含む)の光を透過する機能を有する。外部共振器313は
、第一の波長の光を選択的に反射することで、増幅する光の波長を狭帯域化する機能も担
っている。外部共振器313は、図1に示すように、第一光路O1上に、第一光路O1に
対して略直交するように設けられている。また、その入射側端面は、波長変換素子312
の射出側端面に対向している。
The
It has a function of transmitting light of other wavelengths (including the second wavelength). The
It faces the emission side end face.
図4は外部共振器313の構造を模式的に示す断面図である。外部共振器313は、波
長変換素子312と同様、四角柱形状をなしている。そして、ブラッグ格子構造が内部に
形成された体積型位相格子としてのブラッグ格子部313Aと、その波長変換素子312
側の面(入射側端面)に形成された反射防止(AR)膜313Bとを備えている。
ブラッグ格子部313Aは、第一光路O1に沿って設けられた多数の層によって構成さ
れている。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing the structure of the
And an antireflection (AR)
The Bragg
ブラッグ格子部313Aは、SiO2を主体とした例えばアルカリボロアルミノシリケ
ートガラスなどのガラス層に所定波長の紫外線を照射し、ガラス層中に屈折率の異なる干
渉パターンを層状に形成したものである。このブラッグ格子部313Aによって、上述し
た外部共振器313の機能がもたらされる。
The Bragg
AR膜313Bは、単層または多層より少なくともなる誘電体膜であり、第一の波長の
光および第二の波長の光の双方を例えば98%以上の透過率で透過させる。AR膜313
Bは、ブラッグ格子部313Aの入射側端面だけでなく、射出側端面にも形成することが
可能である。
なお、AR膜313Bは、外部共振器313の機能を達成する上で必須の構成ではない
ため、省略することも可能である。つまり、外部共振器313を、ブラッグ格子部313
Aのみで構成することも可能である。
The
B can be formed not only on the incident side end face of the Bragg
The
It is possible to configure only with A.
次に、レーザ光源装置31から出力光が得られるまでの過程について、図1〜図4を参
照して説明する。
Next, a process until output light is obtained from the laser
光源311は、レーザ媒体311Bに電流が流されると、第一の波長の光を射出する。
光源311から射出された第一の波長の光は、波長変換素子312の面312Aaの法線
に対して入射角δaで波長変換素子312に入射する。
波長変換素子312に入射した第一の波長の光は、選択反射膜312Bを透過し、空気
と無機非線形光学材料との屈折率差により、四角柱形状の中心軸に沿う方向に屈折して波
長変換部312Aに入射し、第一の波長の光のうちの一部の光の波長が、半分の波長(第
二の波長)に変換され、面312Abから外部共振器313に向かって射出する。
The
The light having the first wavelength emitted from the
The light having the first wavelength incident on the
そして、外部共振器313では、光源311から射出された光のうち、第二の波長に変
換された光は、外部共振器313を透過して、第一のレーザ光LS1として外部共振器3
13から射出される。
一方、光源311から射出された光のうち、第二の波長に変換されなかった光(第一の
波長の光)は、外部共振器313によって反射され、光源311の方に向かう。
In the
13 is injected.
On the other hand, light emitted from the
外部共振器313によって反射された第一の波長の光は、光源311の方へ向かう過程
で再び波長変換素子312に入射する。波長変換素子312に入射した第一の波長の光は
、そのうちの一部の光が第二の波長に変換されて、選択反射膜312Bに入射する。選択
反射膜312Bに入射した光のうち、第一の波長の光は、選択反射膜312Bを透過する
。
The light having the first wavelength reflected by the
そして、選択反射膜312Bを透過した第一の波長の光は、光源311に向けて射出さ
れる。
さらに、この光は光源311に戻り、ミラー層311Aによって反射され、再び光源3
11から射出される。このように、第一の波長の光は、光源311と外部共振器313と
の間に形成された第一光路O1を往復することにより、レーザ媒体311Bにて新たに発
振される光と共振して増幅される。すなわち、レーザ光源装置31は、光源311のミラ
ー層311Aと外部共振器313との間に形成された共振構造を備えている。
Then, the light having the first wavelength transmitted through the
Further, this light returns to the
11 is injected. As described above, the light of the first wavelength resonates with the light newly oscillated in the
一方、外部共振器313によって反射されて光源311の方へ向かう過程で、波長変換
素子312の波長変換部312Aで第二の波長に変換された光は、面312Aaに形成さ
れた選択反射膜312Bによって反射される。反射光は、面312Aaに入射した入射角
と同じ角度で反射し、面312Acに入射する。そして、無機非線形光学材料と空気との
屈折率差により、四角柱形状の中心軸に沿う方向に屈折して、第一のレーザ光LS1の進
行方向とほぼ平行な方向に、第二のレーザ光LS2として外部共振器313から射出され
る。
すなわち、波長変換素子312の入射側端面の面312Aaおよび射出側端面の面31
2Acは、外部共振器313によって反射されて光源311の方へ向かう過程で第二の波
長に変換された光を、第一光路O1とは異なる第二光路O2へ取り出す機能を備えている
。
On the other hand, in the process of being reflected by the
That is, the surface 312Aa on the incident side end surface and the
2Ac has a function of extracting the light reflected by the
なお、角度θa、αa、βa、δaは、例えば波長変換部312Aの周期的な分極反転
構造を形成する無機非線形光学材料としてLiNbO3を用い、波長変換素子312の中
心軸方向の長さを5mm程度とした場合に、LiNbO3の屈折率をn=2.3、空気の
屈折率をn=1として、概略、θa=2.87°、αa=2°、βa=0.16°、δa
=0.87°程度に設定することが可能である。これらの角度は、波長変換素子312の
屈折率や、中心軸方向の長さに応じて、適宜変更可能である。
For the angles θa, αa, βa, and δa, for example, LiNbO 3 is used as the inorganic nonlinear optical material that forms the periodic polarization inversion structure of the
= 0.87 ° can be set. These angles can be appropriately changed according to the refractive index of the
また、図1において、L1は、光源311から射出され、波長変換素子312によって
第二の波長の光に変換され、第一のレーザ光LS1として外部共振器313から射出され
る光を示している。第一光路O1は、光源311から射出され、波長変換素子312によ
って第二の波長に変換されること無く射出され、外部共振器313によって反射され光源
311に向かう過程においても波長変換素子312によって第二の波長に変換されず、選
択反射膜312Bを透過して光源311に戻る光を示しており、このような光によって第
一光路O1が形成されると考えることができる。
In FIG. 1, L1 indicates light emitted from the
さらに、L2は、光源311から射出され、波長変換素子312によって第二の波長に
変換されること無く射出され、外部共振器313によって反射され光源311に向かう過
程において、波長変換素子312によって第二の波長に変換されて、選択反射膜312B
へ入射する光を示している。さらにまた、L3は、選択反射膜312Bによって反射され
た第二の波長の光を第二のレーザ光LS2として外部共振器313から射出される光を示
している。図1では、L1、O1、L2を異なる位置に示しているが、これらは説明の便
宜上、異なる位置に示されているだけであり、本来は同じ位置に存在する。
Further, L 2 is emitted from the
The light incident on is shown. Furthermore, L3 indicates light emitted from the
本実施形態に係るレーザ光源装置31は、以下の効果を奏する。
(1)光源311と外部共振器313とによって構成された共振構造(第一光路O1)
の内部に波長変換素子312を設け、外部共振器313によって反射されて光源311へ
向かう過程で、波長が変換された第二のレーザ光LS2を、第一光路O1とは異なる第二
光路O2に向かわせるように傾斜する第一の傾斜面312Aa、および第一のレーザ光L
S1の進行方向とほぼ同じ方向へ向けるように傾斜する第二の傾斜面312Acによって
、第二光路O2に取り出すことにより、波長が変換された第二のレーザ光LS2を無駄な
く利用し、出力光のパワー低下を防ぐことが可能である。
また、第二のレーザ光LS2を第二光路O2に取り出す第一の傾斜面312Aaおよび
第二の傾斜面312Acが、波長変換素子312に設けられていることにより、構成部品
点数が低減し、低コスト化および小型化したレーザ光源装置31が得られるとともに、光
路の長さが長くなったり、光学要素を通過する回数が増えてしまったり、相互干渉するこ
とによるレーザ光の損失を低減することも可能である。
すなわち、本実施形態によれば、出力光のパワー低下を効率よく抑えて、光利用効率が
高く、出力が安定したレーザ光源装置31を得ることが可能となる。
The laser
(1) Resonant structure (first optical path O1) constituted by the
Is provided with a
By taking out to the second optical path O2 by the second inclined surface 312Ac that is inclined so as to be directed substantially in the same direction as the traveling direction of S1, the second laser light LS2 whose wavelength is converted can be used without waste, and the output light It is possible to prevent a decrease in power.
Further, since the first inclined surface 312Aa and the second inclined surface 312Ac for extracting the second laser light LS2 to the second optical path O2 are provided in the
That is, according to the present embodiment, it is possible to obtain the laser
(2)第二のレーザ光LS2を第二光路O2に取り出す第一の傾斜面312Aaおよび
第二の傾斜面312Acが、予め波長変換素子312に設けられていることにより、第一
の傾斜面312Aaと第二の傾斜面と312Acの位置合わせが不要であり、かつ、第一
の傾斜面312Aaと第二の傾斜面312Acとの位置がずれることもないので、安定し
た出力光のパワーを得ることも可能である。
(2) Since the first inclined surface 312Aa and the second inclined surface 312Ac for extracting the second laser light LS2 to the second optical path O2 are provided in the
(3)波長変換素子312の外部共振器313側の面に、第二の傾斜面312Acが形
成されていることにより、選択反射膜312B(第一の傾斜面312Aa)において反射
された第二の波長のレーザ光を、第一の波長のレーザ光の進行方向とほぼ同じ方向に向け
て、容易に取り出すことができる。よって、波長が変換された第二のレーザ光LS2の相
互干渉を防ぐとともに、無駄なく利用し、出力光のパワー低下を防ぐことができる。
(4)波長変換素子312が、擬似位相制御型の波長変換素子であり、他のタイプの波
長変換素子よりも変換効率が高いため、(1)の効果をより高めることが可能である。
(3) Since the second inclined surface 312Ac is formed on the surface of the
(4) Since the
[第二実施形態]
図5は、第二実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第二実施形態のレーザ光源装置41は、波長変換素子312の入射側端面および射出側
端面の形状だけが第一実施形態のレーザ光源装置31と異なっており、それ以外は、前記
第一実施形態と同様である。したがって、第一実施形態と同一部材には同一符号を付して
、その説明は省略または簡略化する。また、レーザ光源装置41から出力光が得られるま
での過程についても同様であり、その詳細な説明も省略または簡略化する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the laser light source device according to the second embodiment.
The laser
図5に示すレーザ光源装置41において、波長変換素子314は、光源311と外部共
振器313との間に形成された第一光路O1上に設けられている。
波長変換素子314は、波長変換部314Aと、選択反射膜314Bと、反射防止(A
R:anti-reflective)膜314Cとを備えている。
In the laser
The
R: anti-reflective)
波長変換部314Aは、例えば幅がW1の四角柱形状をなしている。波長変換部314
Aの光源311側の面(入射側端面)は、四角柱形状の中心軸に直交する面Sに対して、
αbの角度傾斜した第一の傾斜面としての面314Aaと、面Sに対してγbの角度傾斜
した第二の傾斜面としての面314Acとの二面よりなる。なお、面314Aaは、光源
311から射出される第一の波長のレーザ光の入射面でもあり、面314Aaの面S方向
における幅は、幅W1の半分程度である。また、面314Acは入射光に対して全反射条
件を満足する角度γbに配置された平滑面である。
The
The
It consists of two surfaces: a surface 314Aa as a first inclined surface inclined by an angle αb and a surface 314Ac as a second inclined surface inclined by an angle γb with respect to the surface S. Note that the surface 314Aa is also an incident surface for laser light having the first wavelength emitted from the
一方、外部共振器313側の面(射出側端面)は、面Sと平行な面314Abよりなる
。この面314Aaには、選択反射膜314Bが形成され、面314Abには、反射防止
膜314Cが形成されている。なお、面314Acには、反射防止(AR)膜を形成して
もよい。この面314AcにAR膜を形成することにより、この面314Acを介して、
波長変換素子314に光が入射したり、波長変換素子314から光が射出されたりする際
の光の損失を低減することが可能となる。
On the other hand, the surface (exit side end surface) on the
It is possible to reduce the loss of light when light enters the
次に、レーザ光源装置41から出力光が得られるまでの過程について、図5を参照して
説明する。
Next, a process until output light is obtained from the laser
光源311は、レーザ媒体311B(図2参照)に電流が流されると、第一の波長の光
を射出する。光源311から射出された第一の波長の光は、波長変換素子314の面31
4Aaの法線に対して入射角δbで、面314Aaから波長変換素子314に入射する。
波長変換素子314に入射した第一の波長の光は、選択反射膜314Bを透過し、空気
と無機非線形光学材料との屈折率差により、四角柱形状の中心軸に沿う方向に屈折して波
長変換部314Aに入射し、第一の発振波長の光のうち一部の光の波長が、半分の波長(
第二の波長)に変換され、面314Abから外部共振器313に向かって射出する。
The
The light enters the
The light having the first wavelength incident on the
2nd wavelength) and is emitted from the surface 314Ab toward the
そして、外部共振器313では、光源311から射出された光のうち、第二の波長に変
換された光は、外部共振器313を透過して、第一のレーザ光LS1として外部共振器3
13から射出される。
一方、光源311から射出された光のうち、第二の波長に変換されなかった光(第一の
波長の光)は、外部共振器313によって反射され、光源311の方に向かう。
In the
13 is injected.
On the other hand, light emitted from the
外部共振器313によって反射された第一の波長の光は、光源311の方へ向かう過程
で再び波長変換素子314に入射する。波長変換素子314に入射した第一の波長の光は
、波長変換部314Aを通過する過程で、そのうちの一部の光が第二の波長に変換されて
、選択反射膜314Bに入射する。選択反射膜314Bに入射した光のうち、第一の波長
の光は、選択反射膜314Bを透過する。
The light having the first wavelength reflected by the
そして、選択反射膜314Bを透過した第一の波長の光は、光源311に向けて射出さ
れる。
さらに、この光は光源311に戻り、ミラー層311A(図2参照)によって反射され
、再び光源311から射出される。このように、第一の波長の光は、光源311と外部共
振器313との間に形成された第一光路O1を往復することにより、レーザ媒体311B
にて新たに発振される光と共振して増幅される。すなわち、レーザ光源装置41は、光源
311のミラー層311Aと外部共振器313との間に形成された共振構造を備えている
。
Then, the light having the first wavelength transmitted through the
Further, this light returns to the
Amplifies by resonating with newly oscillated light. That is, the laser
一方、外部共振器313によって反射されて光源311の方へ向かう過程で、波長変換
素子314の波長変換部314Aで第二の波長に変換された光は、面314Aaに形成さ
れた選択反射膜314Bによって反射される。反射光L3は、面314Aaに入射した入
射角と同じ角度で反射し、面312Acに向かう。そして、面312Acでは、同様に入
射した入射角と同じ角度で反射された反射光L4が、面314Abに対して略直角に入射
し、第一のレーザ光LS1の進行方向とほぼ平行な方向に進行して、第二のレーザ光LS
2として外部共振器313から射出される。
すなわち、波長変換素子314は、外部共振器313によって反射されて光源311の
方へ向かう過程で第二の波長に変換されたレーザ光を、第一光路O1とは異なる第二光路
O2へ取り出す機能を兼ね備えている。
On the other hand, in the process of being reflected by the
2 is emitted from the
That is, the
なお、角度θb、αb、γbは、例えば波長変換部314Aの周期的な分極反転構造を
形成する無機非線形光学材料としてLiNbO3を用い、波長変換素子314の中心軸方
向の長さを5mm程度とした場合に、LiNbO3の屈折率をn=2.3、空気の屈折率
をn=1として、θb=8.55°、αb=20°、γb=70°に設定することが可能
である。これらの角度は、波長変換素子314の屈折率や、中心軸方向の長さに応じて、
適宜変更可能である。
For the angles θb, αb, and γb, for example, LiNbO 3 is used as the inorganic nonlinear optical material that forms the periodic polarization inversion structure of the
It can be changed as appropriate.
また、図5において、L1は、光源311から射出され、波長変換素子314によって
第二の波長の光に変換され、第一のレーザ光LS1として外部共振器313から射出され
る光を示している。第一光路O1は、光源311から射出され、波長変換素子314によ
って第二の波長に変換されること無く射出され、外部共振器313によって反射され光源
311に向かう過程においても波長変換素子314によって第二の波長に変換されず、選
択反射膜314Bを透過して光源311に戻る光を示しており、このような光によって第
一光路O1が形成されると考えることができる。
In FIG. 5, L1 indicates light emitted from the
さらに、L2は、光源311から射出され、波長変換素子314によって第二の波長に
変換されること無く射出され、外部共振器313によって反射され光源311に向かう過
程において、波長変換素子314によって第二の波長に変換されて、選択反射膜314B
へ入射する光を示している。図5では、L1、O1、L2を異なる位置に示しているが、
これらは説明の便宜上、異なる位置に示されているだけであり、本来は同じ位置に存在す
る。
Furthermore, L2 is emitted from the
The light incident on is shown. In FIG. 5, L1, O1, and L2 are shown at different positions.
For convenience of explanation, these are only shown at different positions, and originally exist at the same position.
このように、第一の波長の光は、光源311と外部共振器313との間に形成された第
一光路O1を往復することにより、光源内部のレーザ媒体にて新たに発振される光と共振
して増幅される。すなわち、レーザ光源装置41は、光源311の内部に設けられたミラ
ー層と外部共振器313との間に形成された共振構造を備えている。
In this way, the light of the first wavelength is reciprocated through the first optical path O1 formed between the
第二実施形態のレーザ光源装置41によれば、第一実施形態と同様の効果を奏すること
ができる。
According to the laser
[実施形態の変形例]
本発明は前述の第一実施形態および第二実施形態に限定されるものではなく、本発明の
目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。以下に変形例と
して挙げられているような形態であっても、前述の実施形態と同様な効果を得ることがで
きる。
[Modification of Embodiment]
The present invention is not limited to the first embodiment and the second embodiment described above, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved. Even if it is a form which is mentioned as a modification below, the same effect as the above-mentioned embodiment can be acquired.
光源311としては、面発光型半導体レーザ以外に、いわゆる端面発光型半導体レーザ
または半導体励起固体レーザを用いることができる。なお、端面発光型半導体レーザを用
いる場合には、光源311と波長変換素子312,314との間に、光源311から射出
された光を平行化するためのレンズを設けることが好ましい。
As the
また、光源311は、アレイ化された複数の発光部を備えたものとすることができる。
図6(A)及び図6(B)は、いずれも発光部がアレイ化された光源を示す模式図である
。図6(A)の光源321では、複数の発光部322が一列に並んでいる。また、図6(
B)の光源323では、複数の発光部322が2列に並んでいる。なお、発光部の数や、
列の数は、図6(A)や(B)に示したものには限らない。上述したレーザ光源装置31
,41では、このように発光部がアレイ化された光源を用いたとしても、波長変換素子3
12,314や外部共振器313の光入射面及び光射出面の面積を、アレイに対応した面
積に拡張すれば良いだけである。
Further, the
6A and 6B are schematic views showing a light source in which light emitting units are arrayed. In the
In the
The number of columns is not limited to that shown in FIGS. Laser
41, even if a light source in which the light emitting units are arrayed in this way is used, the
It is only necessary to expand the areas of the light incident surface and the light emission surface of the
このように、上述したレーザ光源装置31,41では、光源がアレイ化されたとしても
、装置の過度な大型化を招くことが無く、簡単な構成で対応することが可能である。よっ
て、上述したレーザ光源装置31,41では、光源がアレイ化されたとしても、出力光の
パワー低下を効率よく抑えて、光利用効率が高く、出力が安定したレーザ光源装置を得る
ことが可能となる効果をそのまま保持しつつ、アレイ化による光量の増加を、効果的に出
力光のパワーアップに繋げることが可能である。
As described above, in the laser
波長変換素子312,314を構成する非線形光学材料としては、先にLN(LiNb
O3)や、LT(LiTaO3)を例示したが、これ以外にもKNbO3、BNN(Ba2N
aNb5O15)、KTP(KTiOPO4)、KTA(KTiOAsO4)、BBO(β―
BaB2O4)、LBO(LiB3O7)などの無機非線形光学材料を利用してもよい。また
、メタニトロアニリン、2−メチル−4−ニトロアニリン、カルコン、ジシアノビニルア
ニソール、3,5−ジメチル−1−(4−ニトロフェニル)ピラゾール、N−メトキシメ
チル−4−ニトロアニリンなどの低分子有機材料や、ポールドポリマなどの有機非線形光
学材料を用いてもよい。
As the nonlinear optical material constituting the
O 3 ) and LT (LiTaO 3 ) are exemplified, but other than this, KNbO 3 , BNN (Ba 2 N)
aNb 5 O 15 ), KTP (KTiOPO 4 ), KTA (KTiOAsO 4 ), BBO (β-
Inorganic nonlinear optical materials such as BaB 2 O 4 ) and LBO (LiB 3 O 7 ) may be used. Also, low molecular weight compounds such as metanitroaniline, 2-methyl-4-nitroaniline, chalcone, dicyanovinylanisole, 3,5-dimethyl-1- (4-nitrophenyl) pyrazole, N-methoxymethyl-4-nitroaniline An organic material or an organic nonlinear optical material such as a poled polymer may be used.
波長変換素子312,314として、上述したSHG素子に変えて、第三次高調波発生
素子を用いても良い。
As the
外部共振器313としては、先に説明した体積型位相格子以外に、結晶型の体積ホログ
ラム、フォトポリマ体積ホログラム、ブレーズド型回折格子(溝の断面形状が鋸歯状であ
る回折格子)などを用いても良い。
As the
[レーザ光源装置の応用例]
以上に述べたようなレーザ光源装置31,41を画像表示装置等に応用することにより
、これらの装置における光の利用効率を向上させることが可能である。以下画像表示装置
への応用例について説明する。
[Application example of laser light source device]
By applying the laser
第一の実施形態に係るレーザ光源装置31を応用した画像表示装置の一例として、プロ
ジェクタ3の構成について説明する。図7は、プロジェクタ3の光学系の概略を示す模式
図である。
A configuration of the
図7において、プロジェクタ3は、レーザ光源装置31、光変調装置としての液晶パネ
ル32、偏光板331及び332、クロスダイクロイックプリズム34、投射レンズ35
などを備えている。なお、液晶パネル32と、その光入射側に設けられた入射側偏光板3
31及び光射出側に設けられた射出側偏光板332によって液晶ライトバルブ33が構成
される。
In FIG. 7, a
Etc. The
The liquid crystal
レーザ光源装置31は、赤色レーザ光を射出する赤色光用光源装置31Rと、青色レー
ザ光を射出する青色光用光源装置31Bと、緑色レーザ光を射出する緑色光用光源装置3
1Gを備えている。これらのレーザ光源装置31(31R,31G,31B)は、それぞ
れクロスダイクロイックプリズム34の側面三方にそれぞれ対向するように配置されてい
る。図7では、クロスダイクロイックプリズム34を挟んで、赤色光用光源装置31Rと
青色光用光源装置31Bとが互いに対向し、投射レンズ35と緑色光用光源装置31Gが
互いに対向しているが、これらの位置は、適宜入れ替えることが可能である。
The laser
1G. These laser light source devices 31 (31R, 31G, 31B) are disposed so as to face the three side surfaces of the cross
液晶パネル32は、例えば、ポリシリコンTFT(Thin Film Transistor)をスイッチ
ング素子として用いたものである。各レーザ光源装置31から射出された色光は、入射側
偏光板331を介して液晶パネル32に入射する。液晶パネル32に入射した光は、画像
情報に応じて変調されて、液晶パネル32から射出される。液晶パネル32によって変調
された光のうち、特定の直線偏光だけが、射出側偏光板332を透過して、クロスダイク
ロイックプリズム34に向かう。
The
なお、レーザ光源装置31から射出される光は、偏光方向が良く揃った光であるため、
原理上は、入射側偏光板331を省略することも可能である。しかしながら、実際は、レ
ーザ光源装置31から射出された光をそのまま照明光として利用する場合は少なく、レー
ザ光源装置31から射出された光を照明光に適した光に加工するための光学要素(例えば
、回折格子、レンズ、ロッドインテグレータ等)が、レーザ光源装置31と液晶パネル3
2との間に設けられることが多い。そして、このような光学要素を通過することにより、
偏光に多少の乱れが生じる可能性もある。偏光が乱れた光を液晶パネル32にそのまま入
射させると、投射画像のコントラストが低下したり、投射画像に色むらが生じたりする可
能性もある。そこで、液晶パネル32の入射側に偏光板331を設けて、液晶パネル32
に入射する偏光の方向を揃えるようにすれば、投射画像のコントラストの低下や、色むら
の発生を低減することができ、より質の高い画像を得ることが可能となる。
In addition, since the light emitted from the laser
In principle, the incident
2 is often provided. And by passing through such an optical element,
There may be some disturbance in the polarization. If the light whose polarization is disturbed is incident on the
If the directions of polarized light incident on the light are aligned, it is possible to reduce the decrease in contrast of the projected image and the occurrence of color unevenness, and it is possible to obtain a higher quality image.
クロスダイクロイックプリズム34は、各液晶パネル32によって変調された各色光を
合成して、カラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム3
4は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなしている。そして、これ
ら4つの直角プリズムの界面には、2種類の誘電体多層膜がX字状に設けられている。こ
れら誘電体多層膜は、互いに対向する各液晶パネル32から射出された各色光を反射し、
投射レンズ35に対向する液晶パネル32から射出された色光を透過する。このようにし
て、各液晶パネル32にて変調された各色光が合成されて、カラー画像が形成される。
投射レンズ35は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。この投
射レンズ35は、カラー画像を拡大投射する。
The cross
4 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together. Two kinds of dielectric multilayer films are provided in an X shape at the interface of these four right-angle prisms. These dielectric multilayer films reflect each color light emitted from each
The color light emitted from the
The
以上のように構成されたプロジェクタ3は、レーザ光源装置31を用いているため、光
の利用効率を向上したプロジェクタを得ることができる。
Since the
なお、この応用例では、第一実施形態に係るレーザ光源装置31(31R,31G,3
1B)を用いているが、これらのうち一部もしくは全部を、第二実施形態に係るレーザ光
源装置41に置き換えても良い。
さらに、レーザ光源装置31R,31G,31Bのうち、一部を、基本波レーザの波長
をそのまま利用するレーザ光源装置に置き換えても良い。
In this application example, the laser light source device 31 (31R, 31G, 3) according to the first embodiment is used.
1B) is used, but some or all of these may be replaced with the laser
Further, a part of the laser
この応用例では、光変調素子を3つ用いたプロジェクタの例について説明したが、第一
実施形態および第二実施形態のレーザ光源装置31,41は、光変調装置を1つ、2つ、
あるいは4つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
また、この応用例では、透過型のプロジェクタについて説明したが、第一実施形態およ
び第二実施形態のレーザ光源装置31,41は、反射型プロジェクタにも適用することが
可能である。ここで、「透過型」とは、光変調素子が光を透過するタイプであることを意
味しており、「反射型」とは、光変調素子が光を反射するタイプであることを意味してい
る。
In this application example, an example of a projector using three light modulation elements has been described. However, the laser
Alternatively, it can be applied to a projector using four or more projectors.
In this application example, the transmissive projector has been described. However, the laser
また、光変調素子は液晶パネル32に限られず、例えばマイクロミラーを用いたデバイ
スであっても良い。
さらに、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行うフロントタ
イプと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行うリアタイプとがあるが、第
一実施形態および第二実施形態のレーザ光源装置31,41は、いずれのタイプにも適用
可能である。
Further, the light modulation element is not limited to the
Further, as a projector, there are a front type that projects an image from the direction of observing the projection surface and a rear type that projects an image from the side opposite to the direction of observing the projection surface. The laser
さらにまた、この応用例では、レーザ光源装置31を応用した画像表示装置の一例とし
て、画像を拡大投射する投射レンズ35を備えたプロジェクタ3を紹介しているが、第一
実施形態および第二実施形態のレーザ光源装置31,41は、投射レンズ35を用いない
画像表示装置等にも応用可能である。
Furthermore, in this application example, as an example of an image display device to which the laser
31,41…レーザ光源装置、31B…青色光用光源装置、31G…緑色光用光源装置
、31R…赤色光用光源装置、32…液晶パネル、33…偏光板、34…クロスダイクロ
イックプリズム、35…投射レンズ、311…光源、311A…ミラー層、311B…レ
ーザ媒体、400…基板、312,314…波長変換素子、312A,314A…波長変
換部、312B,314B…選択反射膜、313…外部共振器、O1…第一光路、O2…
第二光路、LS1…第一のレーザ光、LS2…第二のレーザ光。
31, 41 ... Laser light source device, 31B ... Blue light source device, 31G ... Green light source device, 31R ... Red light source device, 32 ... Liquid crystal panel, 33 ... Polarizing plate, 34 ... Cross dichroic prism, 35 ... Projection lens, 311 ... light source, 311A ... mirror layer, 311B ... laser medium, 400 ... substrate, 312,314 ... wavelength conversion element, 312A, 314A ... wavelength conversion unit, 312B, 314B ... selective reflection film, 313 ... external resonator , O1 ... first optical path, O2 ...
Second optical path, LS1... First laser light, LS2.
Claims (7)
前記第一の波長のレーザ光を選択的に反射して前記光源の方に向かわせる外部共振器と
、
前記光源と前記外部共振器との間に形成された第一光路上に設けられ、前記外部共振器
より入射した第一の波長のレーザ光のうちの一部のレーザ光の波長を前記第一の波長とは
異なる第二の波長に変換する波長変換素子と、
を備えたレーザ光源装置であって、
前記波長変換素子は、
前記第一光路上の前記光源から入射する前記第一の波長のレーザ光の入射面が、前記外
部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かう過程で前記第二の波長に変換されたレ
ーザ光を、前記第一光路とは異なる第二光路に向かわせるように傾斜する第一の傾斜面よ
りなり、
前記入射面は、前記第二の波長のレーザ光を選択的に反射する選択反射膜を有し、
さらに前記第二光路上に、前記選択反射膜にて反射された前記第二の波長の第二のレー
ザ光を、前記第一のレーザ光の進行方向とほぼ同じ方向へ向けるように傾斜する第二の傾
斜面を備え、
前記外部共振器から前記第二の波長の第一のレーザ光と、前記第二の波長の第二のレー
ザ光と、を出力光として射出することを特徴とするレーザ光源装置。 A light source that emits laser light of a first wavelength;
An external resonator that selectively reflects the laser light of the first wavelength toward the light source;
Provided on a first optical path formed between the light source and the external resonator, the wavelength of a part of the laser light of the first wavelength incident from the external resonator is changed to the first A wavelength conversion element for converting to a second wavelength different from the wavelength of
A laser light source device comprising:
The wavelength conversion element is:
Laser in which the incident surface of the first wavelength laser beam incident from the light source on the first optical path is reflected by the external resonator and converted to the second wavelength in the process toward the light source A first inclined surface that is inclined to direct light to a second optical path different from the first optical path;
The incident surface has a selective reflection film that selectively reflects the laser light of the second wavelength,
Furthermore, the second laser beam having the second wavelength reflected by the selective reflection film is inclined on the second optical path so as to be directed in a direction substantially the same as the traveling direction of the first laser beam. With two inclined surfaces,
A laser light source device that emits first laser light having the second wavelength and second laser light having the second wavelength as output light from the external resonator.
前記第二の傾斜面は、
前記波長変換素子の前記光源側の面または前記外部共振器側の面のいずれか一方の面に
形成されていることを特徴とするレーザ光源装置。 The laser light source device according to claim 1,
The second inclined surface is
The laser light source device according to claim 1, wherein the laser light source device is formed on one of a surface on the light source side and a surface on the external resonator side of the wavelength conversion element.
前記光源から射出されたレーザ光は、前記第一光路上の前記波長変換素子の第一の傾斜
面から入射して、前記外部共振器に向けて射出され、
前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光は、前記波長変換素
子に入射し、
前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光のうち、前記選択反
射膜を透過したレーザ光は、前記第一の傾斜面より前記光源に向けて射出され、
前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光のうち、前記選択反
射膜によって反射されたレーザ光は、前記波長変換素子の前記外部共振器側の面に形成さ
れた第二の傾斜面によって屈折されて、前記外部共振器に向かって射出されることを特徴
とするレーザ光源装置。 The laser light source device according to claim 2,
The laser beam emitted from the light source is incident from the first inclined surface of the wavelength conversion element on the first optical path, and is emitted toward the external resonator,
Laser light reflected by the external resonator and directed toward the light source is incident on the wavelength conversion element,
Of the laser light reflected by the external resonator and traveling toward the light source, the laser light transmitted through the selective reflection film is emitted from the first inclined surface toward the light source,
Of the laser light reflected by the external resonator and traveling toward the light source, the laser light reflected by the selective reflection film is a second light beam formed on the surface of the wavelength conversion element on the external resonator side. A laser light source device characterized by being refracted by an inclined surface and emitted toward the external resonator.
前記光源から射出されたレーザ光は、前記第一光路上の第一の傾斜面から前記波長変換
素子に入射して、前記外部共振器に向けて射出され、
前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光は、前記波長変換素
子に入射し、
前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光のうち、前記選択反
射膜を透過したレーザ光は、前記第一の傾斜面より前記光源に向けて射出され、
前記外部共振器によって反射されて前記光源の方へ向かうレーザ光のうち、前記選択反
射膜によって反射されたレーザ光は、前記波長変換素子の前記光源側の面に形成された第
二の傾斜面によって反射されて、前記外部共振器に向かって射出されることを特徴とする
レーザ光源装置。 The laser light source device according to claim 2,
The laser light emitted from the light source is incident on the wavelength conversion element from the first inclined surface on the first optical path, and is emitted toward the external resonator.
Laser light reflected by the external resonator and directed toward the light source is incident on the wavelength conversion element,
Of the laser light reflected by the external resonator and traveling toward the light source, the laser light transmitted through the selective reflection film is emitted from the first inclined surface toward the light source,
Of the laser light reflected by the external resonator and directed toward the light source, the laser light reflected by the selective reflection film is a second inclined surface formed on the light source side surface of the wavelength conversion element. The laser light source device is reflected by the laser beam and emitted toward the external resonator.
前記光源は、アレイ化された複数の発光部を備えることを特徴とするレーザ光源装置。 In the laser light source device according to any one of claims 1 to 4,
The light source includes a plurality of light emitting units arranged in an array.
前記波長変換素子は、擬似位相制御型の波長変換素子であることを特徴とするレーザ光
源装置。 In the laser light source device according to any one of claims 1 to 5,
The laser light source device, wherein the wavelength conversion element is a quasi-phase control type wavelength conversion element.
前記レーザ光源装置から射出されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子と
、
を備える画像表示装置。 A laser light source device according to any one of claims 1 to 6;
A light modulation element that modulates laser light emitted from the laser light source device according to image information;
An image display device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006284686A JP2008103525A (en) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | Laser light source device and image display unit equipped with it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2006284686A Withdrawn JP2008103525A (en) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | Laser light source device and image display unit equipped with it |
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