JP2008103525A

JP2008103525A - Laser light source device and image display unit equipped with it

Info

Publication number: JP2008103525A
Application number: JP2006284686A
Authority: JP
Inventors: Akira Komatsu; 朗小松; Kunihiko Yano; 邦彦矢野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-05-01

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser light source device capable of suppressing output light power deterioration efficiently and ensuring higher light utilization efficiency, uniform polarization direction of the output light and stable output, and to provide an image display unit equipped with the laser light source device. SOLUTION: This laser light source device 31 comprises a light source 311, a wavelength conversion element 312, and an external resonator 313. The wavelength conversion element 312 is provided in the resonant structure (first optical path O1) formed of the light source 311 and the external resonator 313. The laser light having a second wavelength converted in the progression toward the light source 311 after reflection by the external resonator 313 is taken out to a second optical path O2 by a plane 312Aa so inclined that it makes the light proceed toward a second optical path O2 different from the first optical path O1 and a plane 312Ac so inclined that it directs the light in the direction nearly same as the proceeding direction of the first laser light LS1, and is utilized as output light along with the first laser light LS1. COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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.

特開昭５９−１２８５２５号公報JP 59-128525 A

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 light source device 31 includes a light source 311, a wavelength conversion element 312, and an external resonator 313.

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 light source 311 emits laser light having a first wavelength (hereinafter sometimes referred to as light). The light source 311 is arranged so that the surface of the mirror layer provided therein is inclined by θa with respect to the surface S orthogonal to the central axis of the wavelength conversion element 312 described later.

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 light source 311. A light source 311 shown in FIG. 2 is a so-called surface-emitting semiconductor laser, for example, a substrate 400 made of at least a semiconductor wafer, a mirror layer 311A formed on the substrate 400 and having a function as a reflection mirror, and a mirror layer 311A. A laser medium 311B stacked on the surface.

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 mirror layer 311A is formed on the substrate 400 by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition).
Is formed by a laminate of a high refractive index dielectric and a low refractive index dielectric. The thickness of each layer constituting the mirror layer 311A, the material of each layer, and the number of layers are optimized with respect to the wavelength of light emitted from the light source 311 (first wavelength), and the reflected light interferes and strengthens the conditions. Is set to

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 laser medium 311B is formed on the surface of the mirror layer 311A. This laser medium 3
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 laser medium 311B includes a mirror layer 311A, and FIG.
The light of the first wavelength resonates with the external resonator 313 shown in FIG. 3 to amplify the light of the specific wavelength (first wavelength). That is, the light reflected by the mirror layer 311A and an external resonator 313 described later is amplified by resonating with the light newly emitted by the laser medium 311B, and the mirror layer 311A and the substrate from the light emitting end face of the laser medium 311B. Injected in a direction substantially orthogonal to 400.

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 wavelength conversion element 312 converts the wavelength of the incident light into light having a substantially half wavelength (second wavelength). As shown in FIG. 1, the wavelength conversion element 312 is provided on the first optical path O 1 formed between the light source 311 and the external resonator 313.
The wavelength conversion element 312 includes a wavelength conversion unit 312A, a selective reflection film 312B, and antireflection (A
R: anti-reflective) film 312C.

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 wavelength conversion unit 312A has, for example, a quadrangular prism shape with a width W1. Wavelength converter 312
The light source 311 side surface (incident side end surface) of A is relative to the surface S orthogonal to the central axis of the quadrangular prism shape.
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 light source 311. On the other hand, the surface (exit-side end surface) on the external resonator 313 side includes two surfaces, a surface 312Ab parallel to the surface S and a surface 312Ac as a second inclined surface inclined by an angle βa with respect to the surface S. . The width in the surface S direction of the surface 312Ab is about half of the width W1.
A selective reflection film 312B is formed on the surface 312Aa, and the surface 312Ab and the surface 312 are formed.
An antireflection film 312C is formed on Ac.

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 wavelength conversion element 312.
The wavelength conversion unit 312A generates second harmonics (SHG) for generating second harmonics of incident light.
: Second Harmonic Generation) element. The wavelength conversion unit 312A has a periodic polarization inversion structure, and the wavelength of incident light is approximately half the wavelength (second wavelength) by wavelength conversion using quasi phase matching (QPM). Convert to For example, when the wavelength (first wavelength) of light emitted from the light source 311 is 1064 nm (near infrared), the wavelength conversion unit 312A converts this to a half wavelength (second wavelength) 532 nm. Produces green light. However, as described in the background art, the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion unit 312A is generally about 30 to 40%. That is, all of the light emitted from the light source 311 is
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 light source 311 inside such a crystal substrate.
Two regions 31 whose polarization directions are mutually reversed in a direction substantially orthogonal to the light emitted from
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 wavelength conversion element 312 is about 0.3 nm, and varies by about 0.1 nm / ° C. with respect to the change in the use environment temperature.

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 selective reflection film 312B is made of, for example, a dielectric multilayer film. Such a dielectric multilayer film can be formed by, for example, CVD, and the thickness of each layer, the material of each layer, and the number of layers constituting the multilayer film are optimized according to required characteristics. The selective reflection film 312B has a characteristic of selectively reflecting light of the second wavelength and transmitting light of the first wavelength. The higher the transmittance of the selective reflection film 312B for the light of the first wavelength and the reflectance of the light of the second wavelength, the better, but 80% or more is sufficient.

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 AR film 312C is a dielectric film composed of at least a single layer or multiple layers, for example, and transmits both the light with the first wavelength and the light with the second wavelength with a transmittance of, for example, 98% or more. In addition,
These AR films 312C are not essential components for achieving the function of the wavelength conversion element 312 and can be omitted. That is, the wavelength conversion element 312 is replaced with the wavelength conversion unit 312.
It is also possible to comprise only A and the selective reflection film 312B.

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 external resonator 313 selectively reflects light having the first wavelength toward the light source 311,
It has a function of transmitting light of other wavelengths (including the second wavelength). The external resonator 313 also has a function of narrowing the wavelength of light to be amplified by selectively reflecting light of the first wavelength. As shown in FIG. 1, the external resonator 313 is provided on the first optical path O1 so as to be substantially orthogonal to the first optical path O1. The incident side end face has a wavelength conversion element 312.
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 external resonator 313. The external resonator 313 has a quadrangular prism shape like the wavelength conversion element 312. Then, a Bragg grating portion 313A as a volume phase grating having a Bragg grating structure formed therein, and its wavelength conversion element 312
And an antireflection (AR) film 313B formed on the side surface (incident side end surface).
The Bragg grating portion 313A is configured by a large number of layers provided along the first optical path O1.

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 grating portion 313A is formed by irradiating a glass layer such as alkali boroaluminosilicate glass mainly composed of SiO ₂ with a predetermined wavelength of ultraviolet rays, and forming interference patterns having different refractive indexes in a layer shape in the glass layer. The function of the external resonator 313 described above is provided by the Bragg grating portion 313A.

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 AR film 313B is a dielectric film composed of at least a single layer or multiple layers, and transmits both light having the first wavelength and light having the second wavelength with a transmittance of, for example, 98% or more. AR film 313
B can be formed not only on the incident side end face of the Bragg grating portion 313A but also on the emission side end face.
The AR film 313B is not an essential component for achieving the function of the external resonator 313 and can be omitted. That is, the external resonator 313 is connected to the Bragg grating portion 313.
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 light source device 31 will be described with reference to FIGS.

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 light source 311 emits light having a first wavelength when a current is passed through the laser medium 311B.
The light having the first wavelength emitted from the light source 311 is incident on the wavelength conversion element 312 at an incident angle δa with respect to the normal line of the surface 312Aa of the wavelength conversion element 312.
The light having the first wavelength incident on the wavelength conversion element 312 passes through the selective reflection film 312B, and is refracted in the direction along the central axis of the quadrangular prism shape due to the refractive index difference between air and the inorganic nonlinear optical material. The light is incident on the conversion unit 312A, and a part of the light of the first wavelength is converted into a half wavelength (second wavelength) and emitted from the surface 312Ab toward the external resonator 313.

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 external resonator 313, the light emitted from the light source 311 and converted to the second wavelength is transmitted through the external resonator 313 and used as the first laser light LS1.
13 is injected.
On the other hand, light emitted from the light source 311 that has not been converted to the second wavelength (light having the first wavelength) is reflected by the external resonator 313 and travels toward the light source 311.

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 external resonator 313 is incident on the wavelength conversion element 312 again in the process toward the light source 311. A part of the light having the first wavelength incident on the wavelength conversion element 312 is converted into the second wavelength, and enters the selective reflection film 312B. Of the light incident on the selective reflection film 312B, the light having the first wavelength passes through the selective reflection film 312B.

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 selective reflection film 312B is emitted toward the light source 311.
Further, this light returns to the light source 311 and is reflected by the mirror layer 311A, and again, the light source 311.
11 is injected. As described above, the light of the first wavelength resonates with the light newly oscillated in the laser medium 311B by reciprocating the first optical path O1 formed between the light source 311 and the external resonator 313. Amplified. That is, the laser light source device 31 includes a resonance structure formed between the mirror layer 311A of the light source 311 and the external resonator 313.

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 external resonator 313 toward the light source 311, the light converted into the second wavelength by the wavelength conversion unit 312 A of the wavelength conversion element 312 is the selective reflection film 312 B formed on the surface 312 Aa. Is reflected by. The reflected light is reflected at the same angle as the incident angle incident on the surface 312Aa and is incident on the surface 312Ac. Then, due to the refractive index difference between the inorganic nonlinear optical material and air, the second laser beam is refracted in the direction along the center axis of the quadrangular prism shape and in a direction substantially parallel to the traveling direction of the first laser beam LS1. It is emitted from the external resonator 313 as LS2.
That is, the surface 312Aa on the incident side end surface and the surface 31 on the emission side end surface of the wavelength conversion element 312.
2Ac has a function of extracting the light reflected by the external resonator 313 and converted into the second wavelength in the process toward the light source 311 to the second optical path O2 different from the first optical path O1.

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 wavelength conversion unit 312A, and the length in the central axis direction of the wavelength conversion element 312 is 5 mm. Assuming that the refractive index of LiNbO ₃ is n = 2.3 and the refractive index of air is n = 1, approximately θa = 2.87 °, αa = 2 °, βa = 0.16 °, δa
= 0.87 ° can be set. These angles can be appropriately changed according to the refractive index of the wavelength conversion element 312 and the length in the central axis direction.

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 light source 311, converted into light of the second wavelength by the wavelength conversion element 312, and emitted from the external resonator 313 as the first laser light LS1. . The first optical path O 1 is emitted from the light source 311, emitted without being converted into the second wavelength by the wavelength conversion element 312, reflected by the external resonator 313, and reflected by the wavelength conversion element 312 in the process toward the light source 311. The light that is not converted into the second wavelength but passes through the selective reflection film 312B and returns to the light source 311 is shown, and it can be considered that the first optical path O1 is formed by such light.

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 light source 311, emitted without being converted to the second wavelength by the wavelength conversion element 312, reflected by the external resonator 313, and directed to the light source 311 by the wavelength conversion element 312. The selective reflection film 312B is converted into the wavelength of
The light incident on is shown. Furthermore, L3 indicates light emitted from the external resonator 313 using the light of the second wavelength reflected by the selective reflection film 312B as the second laser light LS2. In FIG. 1, L1, O1, and L2 are shown at different positions, but these are only shown at different positions for convenience of explanation, and originally exist at the same position.

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 light source device 31 according to the present embodiment has the following effects.
(1) Resonant structure (first optical path O1) constituted by the light source 311 and the external resonator 313
Is provided with a wavelength conversion element 312, and the second laser light LS 2 whose wavelength has been converted in the process of being reflected by the external resonator 313 and traveling toward the light source 311 is transferred to a second optical path O 2 different from the first optical path O 1. The first inclined surface 312Aa that is inclined so as to be directed, and the first laser light L
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 wavelength conversion element 312, the number of components is reduced, and the The laser light source device 31 that is reduced in cost and size can be obtained, and the length of the optical path is increased, the number of times of passing through the optical element is increased, and loss of laser light due to mutual interference can be reduced. Is possible.
That is, according to the present embodiment, it is possible to obtain the laser light source device 31 that efficiently suppresses the power reduction of the output light, has high light utilization efficiency, and has a stable output.

（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 wavelength conversion element 312 in advance, the first inclined surface 312Aa is provided. And the second inclined surface and 312Ac are not required to be aligned, and the first inclined surface 312Aa and the second inclined surface 312Ac are not misaligned, so that stable output light power can be obtained. Is also possible.

（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 wavelength conversion element 312 on the external resonator 313 side, the second reflection surface reflected by the selective reflection film 312B (first inclined surface 312Aa). The laser beam with the wavelength can be easily extracted in the direction substantially the same as the traveling direction of the laser beam with the first wavelength. Therefore, it is possible to prevent mutual interference of the second laser light LS2 whose wavelength has been converted, and to use it without waste, and to prevent a decrease in power of the output light.
(4) Since the wavelength conversion element 312 is a quasi-phase control type wavelength conversion element and has higher conversion efficiency than other types of wavelength conversion elements, the effect of (1) can be further enhanced.

［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 light source device 41 of the second embodiment is different from the laser light source device 31 of the first embodiment only in the shapes of the incident side end face and the emission side end face of the wavelength conversion element 312, and other than that, the first embodiment It is the same. Accordingly, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. Further, the process until the output light is obtained from the laser light source device 41 is the same, and detailed description thereof is omitted or simplified.

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 light source device 41 shown in FIG. 5, the wavelength conversion element 314 is provided on the first optical path O 1 formed between the light source 311 and the external resonator 313.
The wavelength conversion element 314 includes a wavelength conversion unit 314A, a selective reflection film 314B, antireflection (A
R: anti-reflective) film 314C.

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 wavelength conversion unit 314A has, for example, a quadrangular prism shape with a width W1. Wavelength converter 314
The light source 311 side surface (incident side end surface) of A is relative to the surface S orthogonal to the central axis of the quadrangular prism shape.
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 light source 311, and the width of the surface 314Aa in the surface S direction is about half of the width W1. The surface 314Ac is a smooth surface arranged at an angle γb that satisfies the total reflection condition with respect to incident light.

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 external resonator 313 side is composed of a surface 314Ab parallel to the surface S. A selective reflection film 314B is formed on the surface 314Aa, and an antireflection film 314C is formed on the surface 314Ab. Note that an antireflection (AR) film may be formed on the surface 314Ac. By forming an AR film on this surface 314Ac, through this surface 314Ac,
It is possible to reduce the loss of light when light enters the wavelength conversion element 314 or when light is emitted from the wavelength conversion element 314.

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 light source device 41 will be described with reference to FIG.

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 light source 311 emits light having a first wavelength when a current is passed through the laser medium 311B (see FIG. 2). The light of the first wavelength emitted from the light source 311 is the surface 31 of the wavelength conversion element 314.
The light enters the wavelength conversion element 314 from the surface 314Aa at an incident angle δb with respect to the normal line of 4Aa.
The light having the first wavelength incident on the wavelength conversion element 314 is transmitted through the selective reflection film 314B and is refracted in the direction along the central axis of the quadrangular prism shape due to the refractive index difference between air and the inorganic nonlinear optical material. A part of the light of the first oscillation wavelength that is incident on the conversion unit 314A has a half wavelength (
2nd wavelength) and is emitted from the surface 314Ab toward the external resonator 313.

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 external resonator 313 is incident on the wavelength conversion element 314 again in the process toward the light source 311. The light having the first wavelength incident on the wavelength conversion element 314 is partly converted into the second wavelength in the process of passing through the wavelength conversion unit 314A and is incident on the selective reflection film 314B. Of the light incident on the selective reflection film 314B, the light having the first wavelength is transmitted through the selective reflection film 314B.

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 selective reflection film 314B is emitted toward the light source 311.
Further, this light returns to the light source 311, is reflected by the mirror layer 311A (see FIG. 2), and is emitted from the light source 311 again. As described above, the light of the first wavelength reciprocates on the first optical path O1 formed between the light source 311 and the external resonator 313, so that the laser medium 311B is reciprocated.
Amplifies by resonating with newly oscillated light. That is, the laser light source device 41 includes a resonance structure formed between the mirror layer 311A of the light source 311 and the external resonator 313.

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 external resonator 313 toward the light source 311, the light converted into the second wavelength by the wavelength conversion unit 314 A of the wavelength conversion element 314 is the selective reflection film 314 B formed on the surface 314 Aa. Is reflected by. The reflected light L3 is reflected at the same angle as the incident angle incident on the surface 314Aa and travels toward the surface 312Ac. On the surface 312Ac, the reflected light L4 reflected at the same angle as the incident angle is incident at a substantially right angle with respect to the surface 314Ab, and in a direction substantially parallel to the traveling direction of the first laser light LS1. Advancing to the second laser beam LS
2 is emitted from the external resonator 313.
That is, the wavelength conversion element 314 has a function of extracting the laser light reflected by the external resonator 313 and converted into the second wavelength in the process toward the light source 311 to the second optical path O2 different from the first optical path O1. Have both.

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 wavelength conversion unit 314A, and the length in the central axis direction of the wavelength conversion element 314 is about 5 mm. In this case, it is possible to set θb = 8.55 °, αb = 20 °, and γb = 70 °, assuming that the refractive index of LiNbO ₃ is n = 2.3 and the refractive index of air is n = 1. . These angles depend on the refractive index of the wavelength conversion element 314 and the length in the central axis direction.
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 light source 311, converted to light of the second wavelength by the wavelength conversion element 314, and emitted from the external resonator 313 as the first laser light LS1. . The first optical path O 1 is emitted from the light source 311, emitted without being converted to the second wavelength by the wavelength conversion element 314, reflected by the external resonator 313, and reflected by the wavelength conversion element 314 in the process toward the light source 311. The light that is not converted into the second wavelength but passes through the selective reflection film 314B and returns to the light source 311 is shown, and it can be considered that the first optical path O1 is formed by such light.

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 light source 311, emitted without being converted to the second wavelength by the wavelength conversion element 314, reflected by the external resonator 313, and reflected by the wavelength conversion element 314 to the second light source 311. The selective reflection film 314B is converted into the wavelength of
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 light source 311 and the external resonator 313, thereby being newly oscillated in the laser medium inside the light source. Resonated and amplified. That is, the laser light source device 41 includes a resonance structure formed between the mirror layer provided inside the light source 311 and the external resonator 313.

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 light source device 41 of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

［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 light source 311, in addition to the surface emitting semiconductor laser, a so-called edge emitting semiconductor laser or semiconductor pumped solid state laser can be used. When an edge emitting semiconductor laser is used, it is preferable to provide a lens for collimating light emitted from the light source 311 between the light source 311 and the wavelength conversion elements 312 and 314.

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 light source 311 can include a plurality of light emitting units arranged in an array.
6A and 6B are schematic views showing a light source in which light emitting units are arrayed. In the light source 321 in FIG. 6A, a plurality of light emitting portions 322 are arranged in a line. In addition, FIG.
In the light source 323 of B), a plurality of light emitting units 322 are arranged in two rows. In addition, the number of light emitting parts,
The number of columns is not limited to that shown in FIGS. Laser light source device 31 described above
41, even if a light source in which the light emitting units are arrayed in this way is used, the wavelength conversion element 3
It is only necessary to expand the areas of the light incident surface and the light emission surface of the external resonators 314 and 314 and the external resonator 313 to an area corresponding to the array.

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 light source devices 31 and 41 described above, 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 device. Therefore, in the laser light source devices 31 and 41 described above, even if the light sources are arrayed, it is possible to obtain a laser light source device that efficiently suppresses power reduction of output light, has high light utilization efficiency, and has stable output. It is possible to effectively increase the power of the output light by increasing the amount of light due to the array, while maintaining the same effect.

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 wavelength conversion elements 312, 314, LN (LiNb)
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 wavelength conversion elements 312, 314, a third harmonic generation element may be used instead of the above-described SHG element.

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 external resonator 313, in addition to the volume type phase grating described above, a crystal type volume hologram, a photopolymer volume hologram, a blazed diffraction grating (diffraction grating having a sawtooth-shaped groove cross section), or the like is used. Also good.

［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 light source devices 31 and 41 as described above to an image display device or the like, it is possible to improve the light use efficiency in these devices. An application example to an image display device will be described below.

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 projector 3 will be described as an example of an image display device to which the laser light source device 31 according to the first embodiment is applied. FIG. 7 is a schematic diagram showing an outline of the optical system of the projector 3.

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 projector 3 includes a laser light source device 31, a liquid crystal panel 32 as a light modulation device, polarizing plates 331 and 332, a cross dichroic prism 34, and a projection lens 35.
Etc. The liquid crystal panel 32 and the incident side polarizing plate 3 provided on the light incident side thereof.
The liquid crystal light valve 33 is configured by 31 and the emission side polarizing plate 332 provided on the light emission side.

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 light source device 31 includes a red light source device 31R that emits red laser light, a blue light source device 31B that emits blue laser light, and a green light source device 3 that emits green laser light.
1G. These laser light source devices 31 (31R, 31G, 31B) are disposed so as to face the three side surfaces of the cross dichroic prism 34, respectively. In FIG. 7, the red light source device 31 R and the blue light source device 31 B face each other with the cross dichroic prism 34 interposed therebetween, and the projection lens 35 and the green light source device 31 G face each other. These positions can be switched as appropriate.

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 liquid crystal panel 32 uses, for example, a polysilicon TFT (Thin Film Transistor) as a switching element. The colored light emitted from each laser light source device 31 enters the liquid crystal panel 32 via the incident side polarizing plate 331. The light incident on the liquid crystal panel 32 is modulated according to the image information and emitted from the liquid crystal panel 32. Of the light modulated by the liquid crystal panel 32, only specific linearly polarized light passes through the exit-side polarizing plate 332 and travels toward the cross dichroic prism 34.

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 light source device 31 is light with a well-aligned polarization direction,
In principle, the incident side polarizing plate 331 can be omitted. However, in practice, the light emitted from the laser light source device 31 is rarely used as illumination light as it is, and an optical element for processing the light emitted from the laser light source device 31 into light suitable for illumination light (for example, A diffraction grating, a lens, a rod integrator, etc.), the laser light source device 31 and the liquid crystal panel 3
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 liquid crystal panel 32 as it is, the contrast of the projected image may be lowered, or the projected image may be uneven in color. Therefore, a polarizing plate 331 is provided on the incident side of the liquid crystal panel 32 so that the liquid crystal panel 32
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 dichroic prism 34 is an optical element that combines color lights modulated by the liquid crystal panels 32 to form a color image. This cross dichroic prism 3
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 liquid crystal panel 32 facing each other,
The color light emitted from the liquid crystal panel 32 facing the projection lens 35 is transmitted. In this way, the color lights modulated by the liquid crystal panels 32 are combined to form a color image.
The projection lens 35 is configured as a combined lens in which a plurality of lenses are combined. The projection lens 35 enlarges and projects a color image.

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 projector 3 configured as described above uses the laser light source device 31, a projector with improved light utilization efficiency can be obtained.

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 light source device 41 according to the second embodiment.
Further, a part of the laser light source devices 31R, 31G, and 31B may be replaced with a laser light source device that uses the wavelength of the fundamental laser as it is.

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 light source devices 31 and 41 of the first embodiment and the second embodiment have one light modulation device, two light modulation devices,
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 light source devices 31 and 41 of the first embodiment and the second embodiment can also be applied to a reflective projector. Here, “transmission type” means that the light modulation element is a type that transmits light, and “reflection type” means that the light modulation element is a type that reflects light. ing.

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 liquid crystal panel 32, and may be a device using a micromirror, for example.
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 light source devices 31 and 41 of the embodiment are applicable to any type.

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 light source device 31 is applied, the projector 3 including the projection lens 35 for enlarging and projecting an image is introduced, but the first embodiment and the second embodiment are introduced. The laser light source devices 31 and 41 of the embodiment can be applied to an image display device or the like that does not use the projection lens 35.

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。The schematic diagram which shows schematic structure of the laser light source apparatus concerning 1st embodiment. 光源の構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a light source typically. 波長変換素子の構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a wavelength conversion element typically. 外部共振器の構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of an external resonator typically. 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。The schematic diagram which shows schematic structure of the laser light source apparatus concerning 2nd embodiment. 発光部がアレイ化された光源を示す模式図。The schematic diagram which shows the light source by which the light emission part was arrayed. プロジェクタの光学系の概略を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of an optical system of a projector.

符号の説明Explanation of symbols

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

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.

請求項１に記載の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.

請求項２に記載の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.

請求項２に記載の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.

請求項１乃至４の何れか一項に記載の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.

請求項１乃至５の何れか一項に記載の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.

請求項１乃至６の何れか一項に記載のレーザ光源装置と、
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: