JP2012058372A - Laser light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザを用いたレーザ光源装置に関し、特に画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置に関するものである。 The present invention relates to a laser light source device using a semiconductor laser, and more particularly to a laser light source device used for a light source of an image display device.
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、ならびに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。 In recent years, a technique using a semiconductor laser as a light source of an image display device has attracted attention. This semiconductor laser has better color reproducibility, instantaneous lighting, longer life, and higher power consumption compared to mercury lamps that have been widely used in image display devices. It has various advantages, such as being able to be made and being easy to miniaturize.
このような画像表示装置に用いられるレーザ光源装置においては、緑色レーザ光を直接出力する半導体レーザに高出力のものがないため、半導体レーザから励起用レーザ光を出力させ、この励起用レーザ光でレーザ媒体を励起させて赤外レーザ光を出力させ、この赤外レーザ光の波長を波長変換素子で変換して緑色レーザ光を出力するようにした技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 In the laser light source device used for such an image display device, since there is no high-power semiconductor laser that directly outputs green laser light, the pumping laser light is output from the semiconductor laser, and this pumping laser light is used. A technique is known in which a laser medium is excited to output infrared laser light, and the wavelength of the infrared laser light is converted by a wavelength conversion element to output green laser light (see, for example, Patent Document 1). ).
前記のような構成の緑色レーザ光源装置においては、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置および角度に応じてレーザ光の出力が変化するため、出力が最大となる位置および角度に波長変換素子を配置することが望ましい。しかしながら、波長変換素子の製作精度および組み付け精度を高めるには限界があり、製品により出力にばらつきが生じる。そこで、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置および角度を調整することができる構成が望まれる。 In the green laser light source device configured as described above, since the output of the laser light changes according to the position and angle of the wavelength conversion element with respect to the optical axis of the laser light, the wavelength conversion element is at the position and angle at which the output is maximized. It is desirable to arrange. However, there is a limit to increasing the manufacturing accuracy and assembly accuracy of the wavelength conversion element, and the output varies depending on the product. Therefore, a configuration that can adjust the position and angle of the wavelength conversion element with respect to the optical axis of the laser light is desired.
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置および角度を調整してレーザ光の出力を高めることができるように構成されたレーザ光源装置を提供することにある。 The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main purpose is to adjust the position and angle of the wavelength conversion element with respect to the optical axis of the laser light to adjust the laser light. An object of the present invention is to provide a laser light source device configured to increase output.
本発明のレーザ光源装置は、分極反転領域が周期的に形成された波長変換素子と、この波長変換素子を保持する保持体と、この保持体を支持する基台と、を有し、前記保持体は、前記基台に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられた構成とする。 The laser light source device of the present invention includes a wavelength conversion element in which polarization inversion regions are periodically formed, a holding body that holds the wavelength conversion element, and a base that supports the holding body. The body is configured to be movable with respect to the base in the depth direction of the domain-inverted region and rotatable about an axis substantially orthogonal to the optical axis direction.
本発明によれば、波長変換素子の分極反転領域の深さ方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を最適化することができ、これによりレーザ光の出力を高めることができる。 According to the present invention, the position in the depth direction of the domain-inverted region of the wavelength conversion element and the inclination angle with respect to the optical axis direction can be optimized, thereby increasing the output of the laser beam.
前記課題を解決するためになされた第1の発明は、分極反転領域が周期的に形成された波長変換素子と、この波長変換素子を保持する保持体と、この保持体を支持する基台と、を有し、前記保持体は、前記基台に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられた構成とする。 A first invention made to solve the above problems includes a wavelength conversion element in which polarization inversion regions are periodically formed, a holding body that holds the wavelength conversion element, and a base that supports the holding body. The holding body is provided so as to be movable in the depth direction of the domain-inverted region with respect to the base and rotatable about an axis substantially orthogonal to the optical axis direction. The configuration.
これによると、波長変換素子の分極反転領域の深さ方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を最適化することができ、これによりレーザ光の出力を高めることができる。 According to this, the position in the depth direction of the polarization inversion region of the wavelength conversion element and the tilt angle with respect to the optical axis direction can be optimized, and thereby the output of the laser beam can be increased.
なお、波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に幅が次第に狭くなる楔形状の分極反転領域を備え、波長変換素子を分極反転領域の深さ方向に移動させることで、レーザ光の光路上での分極反転領域の割合が変化し、これに応じて波長変換効率が変化し、この波長変換効率が最高となるように波長変換素子の位置が調整される。 The wavelength conversion element includes a wedge-shaped polarization inversion region whose width gradually narrows in the depth direction of the polarization inversion region, and the wavelength conversion element is moved in the depth direction of the polarization inversion region, so that the light of the laser beam can be obtained. The ratio of the domain-inverted region on the road changes, the wavelength conversion efficiency changes accordingly, and the position of the wavelength conversion element is adjusted so that the wavelength conversion efficiency is maximized.
また、波長変換素子を光軸に対して傾斜させることで、波長変換素子の入射面および出射面でのレーザ光の屈折によりレーザ光の進路をずらして、レーザ光の干渉による出力の低下を避けることができ、レーザ光の出力が最大となるように光軸方向に対する波長変換素子の傾斜角度が調整される。 In addition, by tilting the wavelength conversion element with respect to the optical axis, the path of the laser light is shifted by the refraction of the laser light on the incident surface and the output surface of the wavelength conversion element, thereby avoiding a decrease in output due to interference of the laser light. The inclination angle of the wavelength conversion element with respect to the optical axis direction is adjusted so that the output of the laser beam is maximized.
また、第2の発明は、前記第1の発明において、前記保持体は、光軸方向および分極反転領域の深さ方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられた構成とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the holding body is provided so as to be rotatable about an axis substantially orthogonal to the optical axis direction and the depth direction of the polarization inversion region. .
これによると、光軸方向および分極反転領域の深さ方向に対して略直交する軸周りの波長変換素子の傾斜角度を調整することができる。 According to this, the inclination angle of the wavelength conversion element around the axis substantially orthogonal to the optical axis direction and the depth direction of the polarization inversion region can be adjusted.
なお、分極反転領域の深さ方向の軸周りの波長変換素子の傾斜角度も重要であるが、この方向での波長変換素子の傾斜角度が0に近似するように波長変換素子を精度よく組み付けることで、この方向での波長変換素子の傾斜角度の調整を不要とすることができ、レーザ光の干渉による出力の低下は、光軸方向および分極反転領域の深さ方向に対して略直交する軸周りの波長変換素子の傾斜角度の調整で回避する。 In addition, the inclination angle of the wavelength conversion element around the axis in the depth direction of the domain-inverted region is also important, but the wavelength conversion element should be assembled with high precision so that the inclination angle of the wavelength conversion element in this direction approximates zero. Therefore, the adjustment of the tilt angle of the wavelength conversion element in this direction can be made unnecessary, and the decrease in output due to the interference of the laser beam is an axis substantially orthogonal to the optical axis direction and the depth direction of the polarization inversion region. Avoid by adjusting the tilt angle of the surrounding wavelength conversion elements.
また、第3の発明は、前記第2の発明において、前記基台は、光軸方向に対して直交する平面をなす第1の基準面を備え、前記保持体は、前記第1の基準面に当接する軸部を備えた構成とする。 In a third aspect based on the second aspect, the base includes a first reference surface forming a plane orthogonal to the optical axis direction, and the holding body is the first reference surface. It is set as the structure provided with the axial part which contact | abuts.
これによると、第1の基準面により保持体の光軸方向の位置が規定され、波長変換素子の光軸方向の位置を変化させない状態で、波長変換素子の分極反転領域の深さ方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を調整することができる。 According to this, the position in the optical axis direction of the holding body is defined by the first reference plane, and the position in the depth direction of the polarization inversion region of the wavelength conversion element without changing the position in the optical axis direction of the wavelength conversion element. The tilt angle with respect to the optical axis direction can be adjusted.
また、第4の発明は、前記第3の発明において、前記基台は、前記第1の基準面に対して直交する平面をなす第2の基準面を備え、前記保持体は、前記第2の基準面に当接する脚部を備えた構成とする。 In a fourth aspect based on the third aspect, the base includes a second reference surface that forms a plane orthogonal to the first reference surface, and the holding body includes the second reference surface. It is set as the structure provided with the leg part contact | abutted to this reference plane.
これによると、軸部が、光軸方向および分極反転領域の深さ方向に対して略直交する正規の方向から傾くことを防止することができる。 According to this, it is possible to prevent the shaft portion from being inclined from a normal direction substantially orthogonal to the optical axis direction and the depth direction of the domain-inverted region.
また、第5の発明は、前記第4の発明において、前記脚部を前記第2の基準面に当接した状態に保持するばねを有する構成とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, a spring is provided that holds the leg portion in contact with the second reference surface.
これによると、治具などにより波長変換素子ホルダを幅方向から押圧することで、軸部を正規の方向から傾かせることなく、波長変換素子ホルダを幅方向に移動させることができ、位置角度調整作業が容易になる。なお、ばねは、調整作業時の仮固定の用途で用い、調整作業後に保持体と支持部とを接着剤で固定するようにするとよい。 According to this, by pressing the wavelength conversion element holder from the width direction with a jig or the like, the wavelength conversion element holder can be moved in the width direction without tilting the shaft portion from the normal direction, and the position angle can be adjusted. Work becomes easy. In addition, it is good to use a spring for the use of the temporary fixation at the time of adjustment work, and to fix a holding body and a support part with an adhesive agent after adjustment work.
また、第6の発明は、前記第1乃至第5の発明において、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レーザから出力される励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力するレーザ媒体と、を備え、前記波長変換素子は、前記レーザ媒体から出力される赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力するものであり、前記半導体レーザと、前記レーザ媒体と、前記波長変換素子とが、前記基台に一体的に支持された構成とする。 According to a sixth invention, in the first to fifth inventions, the semiconductor laser that outputs the excitation laser beam and the infrared laser beam that is excited by the excitation laser beam output from the semiconductor laser is output. A laser medium that converts the wavelength of infrared laser light output from the laser medium to output green laser light, the semiconductor laser, and the laser medium. The wavelength conversion element is configured to be integrally supported by the base.
これによると、高出力の緑色レーザ光を出力することができる。この場合、基台に半導体レーザを固定した後、レーザチップから出力されるレーザ光の光軸に対して、集光レンズ、レーザ媒体および波長変換素子の位置調整が行われる。 According to this, a high output green laser beam can be output. In this case, after the semiconductor laser is fixed to the base, the position adjustment of the condenser lens, the laser medium, and the wavelength conversion element is performed with respect to the optical axis of the laser light output from the laser chip.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明による画像表示装置1の概略構成図である。この画像表示装置1は、所要の画像をスクリーンに投影表示するものであり、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置2と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置3と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置4と、映像信号に応じて各レーザ光源装置2〜4からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の空間光変調器5と、各レーザ光源装置2〜4からのレーザ光を反射させて空間光変調器5に照射させるとともに空間光変調器5から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ6と、各レーザ光源装置2〜4から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ6に導くリレー光学系7と、偏光ビームスプリッタ6を透過した変調レーザ光をスクリーンに投射する投射光学系8と、を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
この画像表示装置1は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置2〜4から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
The
リレー光学系7は、各レーザ光源装置2〜4から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ11〜13と、コリメータレンズ11〜13を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第1および第2のダイクロイックミラー14,15と、ダイクロイックミラー14,15により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板16と、拡散板16を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ17と、を備えている。
The relay
投射光学系8からスクリーンSに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置4から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置2および赤色レーザ光源装置3から緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、2つのダイクロイックミラー14,15で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第1のダイクロイックミラー14で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第2のダイクロイックミラー15で同一の光路に導かれる。
Assuming that the side from which the laser light is emitted from the projection optical system 8 toward the screen S is the front side, the blue laser light is emitted backward from the blue laser light source device 4 and is green with respect to the optical axis of the blue laser light. The green laser beam and the red laser beam are emitted from the green laser
第1および第2のダイクロイックミラー14,15は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第1のダイクロイックミラー14は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第2のダイクロイックミラー15は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。
The first and second
これらの各光学部材は、筐体21に支持されている。この筐体21は、各レーザ光源装置2〜4で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。
Each of these optical members is supported by the
緑色レーザ光源装置2は、側方に向けて突出した状態で筐体21に形成された取付部22に取り付けられている。この取付部22は、リレー光学系7の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部23と側壁部24とが交わる角部から側壁部24に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置3は、ホルダ25に保持された状態で側壁部24の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置4は、ホルダ26に保持された状態で前壁部23の外面側に取り付けられている。
The green laser
赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4は、いわゆるCANパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4は、ホルダ25,26に開設された取付孔27,28に圧入するなどしてホルダ25,26に対して固定される。青色レーザ光源装置4および赤色レーザ光源装置3のレーザチップの発熱は、ホルダ25,26を介して筐体21に伝達されて放熱され、各ホルダ25,26は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
The red laser light source device 3 and the blue laser light source device 4 are configured by a so-called CAN package, and the optical axis is positioned on the central axis of the can-shaped exterior portion with the laser chip that outputs the laser light supported by the stem. The laser beam is emitted from a glass window provided in the opening of the exterior part. The red laser light source device 3 and the blue laser light source device 4 are fixed to the
緑色レーザ光源装置2は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ31と、半導体レーザ31から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるFAC(Fast-Axis Collimator)レンズ32およびロッドレンズ33と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光(赤外レーザ光)を出力するレーザ媒体34と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光(緑色レーザ光)を出力する波長変換素子35と、レーザ媒体34とともに共振器を構成する凹面ミラー36と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー37と、各部を支持する基台38と、各部を覆うカバー体39と、を備えている。
The green laser
この緑色レーザ光源装置2は、基台38を筐体21の取付部22に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置2と筐体21の側壁部24との間に所要の幅(例えば0.5mm以下)の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置2の熱が赤色レーザ光源装置3に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置3の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置3を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置3の所要の光軸調整代(例えば0.3mm程度)を確保するため、緑色レーザ光源装置2と赤色レーザ光源装置3との間に所要の幅(例えば0.3mm以上)の間隙が設けられている。
The green laser
図2は、緑色レーザ光源装置2におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ31のレーザチップ41は、波長808nmの励起用レーザ光を出力する。FACレンズ32は、レーザ光のファースト軸(光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向)の拡がりを低減する。ロッドレンズ33は、レーザ光のスロー軸(図の紙面に対して直交する方向)の拡がりを低減する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of laser light in the green laser
レーザ媒体34は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ33を通過した波長808nmの励起用レーザ光により励起されて波長1064nmの基本波長レーザ光(赤外レーザ光)を出力する。このレーザ媒体34は、Y(イットリウム)VO4(バナデート)からなる無機光学活性物質(結晶)にNd(ネオジウム)をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるYVO4のYに蛍光を発する元素であるNd+3に置換してドーピングしたものである。
The
レーザ媒体34におけるロッドレンズ33に対向する側には、波長808nmの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長1064nmの基本波長レーザ光および波長532nmの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜42が形成されている。レーザ媒体34における波長変換素子35に対向する側には、波長1064nmの基本波長レーザ光および波長532nmの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜43が形成されている。
On the side of the
波長変換素子35は、いわゆるSHG(Second Harmonics Generation)素子であり、レーザ媒体34から出力される波長1064nmの基本波長レーザ光(赤外レーザ光)の波長を変換して波長532nmの半波長レーザ光(緑色レーザ光)を生成する。
The
波長変換素子35におけるレーザ媒体34に対向する側には、波長1064nmの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長532nmの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜44が形成されている。波長変換素子35における凹面ミラー36に対向する側には、波長1064nmの基本波長レーザ光および波長532nmの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜45が形成されている。
On the side of the
凹面ミラー36は、波長変換素子35に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長1064nmの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長532nmの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜46が形成されている。これにより、レーザ媒体34の膜42と凹面ミラー36の膜46との間で、波長1064nmの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
The
波長変換素子35では、レーザ媒体34から入射した波長1064nmの基本波長レーザ光の一部が波長532nmの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子35を通過した波長1064nmの基本波長レーザ光は、凹面ミラー36で反射されて波長変換素子35に再度入射し、波長532nmの半波長レーザ光に変換される。この波長532nmの半波長レーザ光は、波長変換素子35の膜44で反射されて波長変換素子35から出射される。
In the
ここで、レーザ媒体34から波長変換素子35に入射して波長変換素子35で波長変換されて波長変換素子35から出射されるレーザ光のビームB1と、凹面ミラー36で一旦反射されて波長変換素子35に入射して膜44で反射されて波長変換素子35から出射されるレーザ光のビームB2とが互いに重なり合う状態では、波長532nmの半波長レーザ光と波長1064nmの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。
Here, the laser beam B1 incident on the
そこでここでは、波長変換素子35を光軸方向に対して傾斜させて、入射面35aおよび出射面35bでの屈折作用により、レーザ光のビームB1,B2が互いに重なり合わないようにして、波長532nmの半波長レーザ光と波長1064nmの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
Therefore, here, the
なお、図1に示したガラスカバー37には、波長808nmの励起用レーザ光および波長1064nmの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。
The
図3は、緑色レーザ光源装置2の斜視図である。図4は、緑色レーザ光源装置2の断面図である。
FIG. 3 is a perspective view of the green laser
図3に示すように、半導体レーザ31、FACレンズ32、ロッドレンズ33、レーザ媒体34、波長変換素子35、および凹面ミラー36は、基台38に一体的に支持されている。基台38の底面51は光軸方向に対して平行となる。なおここでは、基台38の底面51に対して直交する方向を高さ方向とし、この高さ方向および光軸方向に対して直交する方向を幅方向とする。また、基台38の底面51に近接する側を下、底面51と相反する側を上として説明するが、これは実際の装置の上下方向と必ずしも一致するものではない。
As shown in FIG. 3, the
半導体レーザ31は、レーザ光を出力するレーザチップ41をマウント部材52に実装したものである。レーザチップ41は、光軸方向に長い帯板状をなし、光出射面をFACレンズ32側に向けた状態で、板状をなすマウント部材52の一面の幅方向の略中心位置に固着されている。この半導体レーザ31は、取付部材53を介して基台38に固定される。この取付部材53は、銅あるいはアルミ等の熱伝導性の高い金属で形成されており、これによりレーザチップ41の発熱が基台38に伝達されて放熱することができる。
The
FACレンズ32およびロッドレンズ33は、集光レンズホルダ54に保持される。この集光レンズホルダ54は、基台38に一体的に形成された支持部55に支持される。集光レンズホルダ54は、光軸方向に移動可能に支持部55に連結されており、これにより集光レンズホルダ54、すなわちFACレンズ32およびロッドレンズ33の位置が、光軸方向に調整される。FACレンズ32およびロッドレンズ33は位置調整作業の前に集光レンズホルダ54に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、集光レンズホルダ54と支持部55とが接着剤で互いに固定される。
The
レーザ媒体34は、基台38に一体的に形成されたレーザ媒体支持部56に支持される。レーザ媒体支持部56は、図4に示すように、基台38に隔壁状に立設され、レーザ媒体34を保持するレーザ媒体保持部57が側方に突出するように設けられている。レーザ媒体支持部56には、ロッドレンズ33から出射されたレーザ光をレーザ媒体34に導く光路孔63が形成されている。レーザ媒体34とレーザ媒体保持部57とは接着剤で互いに固定される。
The
再び図3に戻って、波長変換素子35は、波長変換素子ホルダ58に保持される。この波長変換素子ホルダ58は、波長変換素子35の幅方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を調整することができるように、基台38に対して、幅方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられている。この波長変換素子ホルダ58については後に詳しく説明する。波長変換素子35は位置調整作業の前に波長変換素子ホルダ58に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、波長変換素子ホルダ58と基台38とが接着剤で互いに固定される。
Returning to FIG. 3 again, the
凹面ミラー36は、基台38に一体的に形成された凹面ミラー支持部61に支持される。
The
図4に示すように、基台38には、凹面ミラー支持部61の上端とレーザ媒体支持部56の上端とを相互に連結するように架設部64が設けられており、この架設部64には、後に詳述する調整治具が挿入される開放部65が形成されている。また、凹面ミラー36の下側にも調整治具が挿入される開放部66が形成されている(開放部65,66の構造については、図7も併せて参照されたい)。
As shown in FIG. 4, the
なお、前記の各部材、例えば波長変換素子ホルダ58と基台38との固定に用いる接着剤は、例えばUV硬化型接着剤が好適である。
The adhesive used for fixing each member, for example, the wavelength
図5は、波長変換素子35の斜視図である。波長変換素子35は、強誘電体結晶に分極反転領域71と非分極反転領域72とが交互に形成された、周期的な分極反転構造を備えたものであり、分極反転周期方向(分極反転領域71の配列方向)に基本波長レーザ光を入射させる。これにより、擬似位相整合による入射光の第2次高調波発生で2倍の周波数、すなわち1/2の波長のレーザ光を得ることができる。
FIG. 5 is a perspective view of the
周期電極73と対向電極74を用いて、単分極した強誘電体結晶に分極方向と逆方向の電界を印加すると、周期電極73に対応する部分の分極方向が反転し、分極反転領域71が周期電極73から対向電極74に向けて楔形状に形成される。
When an electric field in a direction opposite to the polarization direction is applied to a unipolar ferroelectric crystal using the
なお、実際には、強誘電体結晶の基板に分極反転構造を形成した上でこれを所要の寸法に切断して1つの波長変換素子35が得られ、入射面35aおよび出射面35bは、精密な光学研磨により分極反転領域71の深さ方向に対して平行な平面に形成される。また、最終的に側面35c,35dの周期電極73および対向電極74は研磨により削除される。強誘電体結晶には、例えばLN(ニオブ酸リチウム)にMgOを添加したものが用いられる。
Actually, after forming a domain-inverted structure on a ferroelectric crystal substrate and cutting it to a required dimension, one
分極反転領域71は、深さ方向に沿って幅が次第に狭くなる楔形状をなし、入射するレーザ光に対して、分極反転領域71の深さ方向に波長変換素子35を移動させることで、レーザ光の光路上に位置する分極反転領域71と非分極反転領域72との割合が変化し、これに応じて波長変換効率が変化する。そこで、波長変換効率が最大となる、すなわちレーザ光の出力が最大となるように、レーザ光の光軸に対する波長変換素子35の位置が調整される。この波長変換素子35の位置調整については後に詳しく説明する。
The domain-inverted
図6は、波長変換素子ホルダ58の分解斜視図である。図7は、緑色レーザ光源装置2を一部分解して示す斜視図である。
FIG. 6 is an exploded perspective view of the wavelength
図6に示すように、波長変換素子ホルダ58は、ホルダ本体81と、これとは別体に形成された1対の狭持部材82とで構成される。ホルダ本体81には、波長変換素子35から出射されたレーザ光を凹面ミラー36に導く光路孔83が形成されている。この光路孔83の出射側は漏斗状に広がっている(図4を併せて参照されたい)。
As shown in FIG. 6, the wavelength
波長変換素子35の入射面35aおよび出射面35bは、精密な研磨により高い精度で平行度が確保されているが、波長変換素子35の側面35c,35dと頂面35eおよび底面35fに関しては、入射面35aおよび出射面35bに対する直角度や、互いに相対するもの同士の平行度は確保されておらず、基板から切り出す際に発生する製造誤差がある。このため、精度が確保されている出射面35bを、光路孔83が開口する取付基準面84に当接させて、波長変換素子35の位置決めが行われる。
The
狭持部材82は、波長変換素子35における分極反転領域71の深さ方向に相対する2つの側面35c,35dに当接し、波長変換素子35を左右から挟み込むように取り付けられる。ホルダ本体81には、狭持部材82が嵌合するガイド溝85が形成されており、このガイド溝85により狭持部材82の高さ方向の位置が規定される。ホルダ本体81と狭持部材82とは接着剤で固定され、狭持部材82には接着剤が装填される孔86が形成されている。
The sandwiching
狭持部材82において、波長変換素子35の側面35c,35dに当接する当接面87には導電性接着剤が塗布される。また、ホルダ本体81および狭持部材82は金属材料などの導電性材料からなる。これにより、波長変換素子35の側面35c,35d同士が電気的に接続され、側面35c,35dを同一の電位に維持して、チャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
In the holding
ホルダ本体81には、波長変換素子35を上下から挟み込む保持部88が形成されている。この保持部88には、接着剤を装填する溝89が形成されている。これにより、波長変換素子35の頂面35eおよび底面35fに接着剤が付着し、この接着剤を介して波長変換素子35とホルダ本体81とが互いに固定される。
The holder
図4に示したように、基台38には、光軸方向に対して直交する平面をなす第1の基準面91,92が設けられている。この第1の基準面91,92は、基台38に一体的に形成された上下のホルダ支持部59,60の凹面ミラー36側に形成されている。上側のホルダ支持部59は、レーザ媒体支持部56と凹面ミラー支持部61とを相互に連結する架設部64に設けられている。
As shown in FIG. 4, the
一方、波長変換素子ホルダ58には、第1の基準面91,92に当接する1対の軸部93,94が設けられている。この1対の軸部93,94は、同一径の円柱状をなし、互いに同軸的に配置され、ホルダ本体81に互いに相反する向きに突出した状態で設けられている(図6を併せて参照されたい)。第1の基準面91,92は、光軸方向に対して直交する同一の平面上に配置されており、軸部93,94が第1の基準面91,92で規制されることで、波長変換素子ホルダ58の光軸方向の位置が規定される。
On the other hand, the wavelength
軸部93,94は、第1の基準面91,92に沿って幅方向に摺動させることができ、これにより波長変換素子ホルダ58の光軸方向の位置を変化させない状態で、波長変換素子ホルダ58を基台38に対して幅方向に(分極反転領域の深さ方向)に移動させることができる。また、第1の基準面91,92に当接した状態で軸部93,94を回動させることができ、これにより波長変換素子ホルダ58を光軸方向に対して略直交する軸周りに回動させることができる。
The
波長変換素子35は、波長変換素子ホルダ58において光路孔83が開口する取付基準面84で位置決めされ、この取付基準面84は軸部93,94の円筒面を形成する母線と平行に配置されている。レーザ媒体34は、光路孔63が開口する取付基準面95に入射面34aを当接させて位置決めされる。したがって、波長変換素子ホルダ58において波長変換素子35の取付基準面84と軸部93,94の中心線との平行度を管理するとともに、基台38においてレーザ媒体34の取付基準面95と第1の基準面91,92との平行度を管理することで、波長変換素子35の入射面35aおよび出射面35bと、レーザ媒体34の入射面34aおよび出射面34bとの平行度を確保することができる。
The
下側のホルダ支持部60には、第1の基準面91,92に対して直交する平面をなす第2の基準面96が形成されている。この第2の基準面92は、光軸方向および波長変換素子35の分極反転領域の深さ方向に対して平行に配置されている。
A
一方、波長変換素子ホルダ58には、第2の基準面96に当接する脚部97が設けられている。この脚部97は、板状部98と、その下面に形成された2つのボス99および段部100で構成されている(図6参照)。板状部98は、波長変換素子35の取付基準面84が形成された基部101からL字形の断面形状をなすように延出され、波長変換素子35およびレーザ媒体34の下側に配置される。これにより、波長変換素子35およびレーザ媒体34の下側のスペースを有効利用して、装置の小型化を図ることができる。下側の軸部94は、段部100から突出した状態で設けられている。
On the other hand, the wavelength
2つのボス99は、分極反転領域の深さ方向に離間し、段部100は、2つのボス99に対して、分極反転領域の深さ方向の中間に位置するとともに光軸方向にずれた位置に配置され、2つのボス99および段部100の端面は、同一の高さに設定されている。これにより、波長変換素子ホルダ58の軸部93,94が、高さ方向、すなわち光軸方向および分極反転領域の深さ方向に対して直交する正規の方向から傾くことを避けることができる。
The two
波長変換素子ホルダ58の脚部97を第2の基準面96に当接した状態に保持するばね102が設けられている。このばね102は、コ字形状の断面をなす板ばねで構成され、波長変換素子ホルダ58の脚部97と第2の基準面96を備えたホルダ支持部60とを挟み込む態様で取り付けられている。これにより、波長変換素子ホルダ58を傾かせることなく幅方向に移動させることができ、位置角度調整作業が容易になる。ばね102の付勢力は、位置角度調整時の仮止めに用いられ、位置角度調整作業後に接着剤で波長変換素子ホルダ58とホルダ支持部60とが固定される。
A
図7に示すように、ばね102においてホルダ支持部60の下面側に当接する部分には、ホルダ支持部60の下面に形成された突起103に嵌り合う切り欠き104が形成されており、これによりばね102がホルダ支持部60に対して光軸方向および幅方向に移動することが規制される。ばね102において波長変換素子ホルダ58の脚部97の上面側に当接する部分には、球面状の当接部105が形成されており、これによりホルダ支持部60に固定されたばね102に対して、波長変換素子ホルダ58の脚部97を円滑に摺動させることができる。
As shown in FIG. 7, a
図8は、光軸方向に対する波長変換素子35の傾斜角度θに応じた波長変換効率ηの変化状況を示す図である。波長変換素子35の波長変換効率ηは、光軸方向に対する波長変換素子35の傾斜角度θに応じて変化し、光軸方向に対して傾斜していない状態(θ=0)では波長変換効率ηが低く、光軸方向に対して傾斜させることで波長変換効率ηを高めることができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a change state of the wavelength conversion efficiency η according to the inclination angle θ of the
これは、傾斜角度θが0の場合、図2に示したように、レーザ光のビームB1,B2が互いに重なり合うことで、波長532nmの半波長レーザ光と波長1064nmの基本波長レーザ光とが干渉を起こすことによるためであり、波長変換素子35を光軸方向に対して傾斜させることで、入射面35aおよび出射面35bでの屈折作用により、レーザ光のビームB1,B2がずれるため、干渉による出力低下を傾けることができる。
As shown in FIG. 2, when the tilt angle θ is 0, the laser beam beams B1 and B2 overlap each other, so that the half-wavelength laser beam having a wavelength of 532 nm and the fundamental wavelength laser beam having a wavelength of 1064 nm interfere with each other. By tilting the
特にここでは、波長変換効率のピーク点(ここではθ=±0.6度)を中心にした所要の範囲(例えば±0.4度)の高効率領域に入るように波長変換素子35の傾斜角度θを調整し、この調整代に相当する角度範囲で波長変換素子ホルダ58を基台38に対して傾動させることができるように各部の寸法が設定される。
In particular, here, the
図9は、調整治具111〜114を用いた波長変換素子ホルダ58の位置角度調整作業の状況を示す斜視図である。図10は、調整治具111〜114を用いた波長変換素子ホルダ58の位置角度調整作業の状況を示す上面図である。図11は、レーザ光の光軸に対する波長変換素子35の位置角度調整の状況を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing the situation of the position angle adjustment work of the wavelength
図9および図10に示すように、波長変換素子ホルダ58の位置角度調整作業では、波長変換素子ホルダ58の1対の軸部93,94に当接する第1の調整治具111,112と、波長変換素子ホルダ58の脚部97に当接する第2の調整治具113,114とが用いられる。
As shown in FIGS. 9 and 10, in the position angle adjustment work of the wavelength
第1の調整治具111,112は、光軸方向に延在する腕部115,116を備えており、上側の第1の調整治具111は、凹面ミラー36の上側の開放部65から挿入され、下側の第1の調整治具112は、凹面ミラー36の下側の開放部66から挿入され(図4および図7参照)、凹面ミラー36側から反光軸方向に軸部93,94を押圧して、軸部93,94を第1の基準面91,92に当接した状態に保持する。軸部93,94に対する当接部117,118は、V字形状の断面をなしており、軸部93,94を第1の基準面91,92に当接させた状態で軸部93,94の回動を許容し、かつ幅方向の移動に追随して軸部93,94が幅方向に移動するようになっている。
The first adjustment jigs 111 and 112 include
第2の調整治具113,114は、幅方向に延在する腕部121,122を備えており、幅方向の両側から波長変換素子ホルダ58の脚部97を押圧する。脚部97に対する当接部は、半球状に形成され、脚部97における軸部93,94からオフセットされた部分に当接する。
The second adjustment jigs 113 and 114 include
図9(A)に示すように、第1の調整治具111,112および第2の調整治具113,114をともに幅方向に移動させると、図10の矢印Aで示すように、波長変換素子ホルダ58が幅方向に移動する。これにより、図11の矢印Aで示すように、レーザ光の光軸に対して分極反転領域71の深さ方向に波長変換素子35を移動させることができる。
As shown in FIG. 9A, when both the first adjustment jigs 111 and 112 and the second adjustment jigs 113 and 114 are moved in the width direction, wavelength conversion is performed as shown by an arrow A in FIG. The
また、図9(B)に示すように、第1の調整治具111,112を静止させた状態で第2の調整治具113,114を幅方向に移動させると、図10の矢印Bで示すように、波長変換素子ホルダ58が軸部93,94を中心にして幅方向に傾動する。これにより、図11の矢印Bで示すように、レーザ光の光軸に対して幅方向に波長変換素子35を傾動させることができる。
Further, as shown in FIG. 9B, when the second adjustment jigs 113 and 114 are moved in the width direction while the first adjustment jigs 111 and 112 are stationary, an arrow B in FIG. As shown, the wavelength
次に、波長変換素子35の位置角度調整の手順について説明する。まず、最初に、幅方向(分極反転領域71の深さ方向)に関する波長変換素子35の位置調整を行う。この位置調整は、パワーメータで出力を監視しながら行われ、図10の矢印Aで示すように、波長変換素子ホルダ58を幅方向に移動させて出力が最大となるように調整する。
Next, the procedure for adjusting the position angle of the
ついで、光軸方向に対する波長変換素子35の傾斜角度θが0度となるように波長変換素子ホルダ58の角度を調整する(図8参照)。この角度調整は、レーザ光のビームの形状を監視しながら行われ、図10の矢印Bで示すように、波長変換素子ホルダ58を幅方向に傾動させて、レーザ光のビームが1本となるように調整する。これにより、波長変換素子35の傾斜角度θが0度となる。
Next, the angle of the wavelength
最後に、波長変換素子35の傾斜角度θが所定の高効率領域に入るように波長変換素子ホルダ58の角度を調整する(図8参照)。この角度調整は、パワーメータで出力を監視しながら行われ、図10の矢印Bで示すように、波長変換素子ホルダ58を幅方向に傾動させて、出力が最大となる角度に調整する。これにより、波長変換素子35の傾斜角度θが所定の高効率領域に入り、図2に示したように、レーザ光の2本のビームB1,B2の重なり合いによる干渉を防ぐことができる。
Finally, the angle of the wavelength
なお、前記の例では、図4に示したように、波長変換素子ホルダ58に対して第2の基準面96を下側に配置したが、これとは逆に、波長変換素子ホルダに対して第2の基準面を上側に配置するようにしてもよい。この場合、波長変換素子ホルダは、上下を逆にした形態となり、脚部が上側に配置される。
In the above example, as shown in FIG. 4, the
図12および図13は、本発明における波長変換素子ホルダ(保持体)の別例を示す断面図である。なお、前記の例と同様の機能を有するものには同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。 12 and 13 are cross-sectional views showing other examples of the wavelength conversion element holder (holding body) in the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to what has the same function as the said example, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図4に示した例では、波長変換素子ホルダ58の脚部97と第2の基準面96を備えた下側のホルダ支持部60とをばね102で挟み込んで、脚部97を第2の基準面96に当接した状態に保持する構成としたが、図12に示す例では、上側のホルダ支持部59をばね131の付勢力の反力受けに利用し、波長変換素子ホルダ132を下向きに付勢して、脚部97を第2の基準面96に当接した状態に保持するようにしている。ばね131は、波長変換素子ホルダ132において脚部97と相反する側(上側)に設けられたばね取付部133に取り付けられ、波長変換素子ホルダ132を基台38に組み付けることで、ばね131が撓んで上側のホルダ支持部59に圧接する。
In the example shown in FIG. 4, the
なお、この例では、図4に示した例と同様に、波長変換素子ホルダ132に対して第2の基準面96を下側に配置したが、これとは逆に、波長変換素子ホルダに対して第2の基準面を上側に配置するようにしてもよい。この場合、波長変換素子ホルダは、上下を逆にした形態となり、脚部が上側に配置され、ばねが下側に配置される。
In this example, as in the example shown in FIG. 4, the
また、図4に示した例では、波長変換素子ホルダ58の脚部97を第2の基準面96に当接させて軸部93,94の傾きを規制するようにしたが、図13に示す例では、波長変換素子ホルダ141の軸部93,94を支持するガイド体142を設けて、軸部93,94の傾きを規制するようにしている。
In the example shown in FIG. 4, the
ガイド体142は、波長変換素子ホルダ141の軸部93,94を光軸方向に移動可能に保持する凹部143,144を備え、波長変換素子ホルダ141とガイド体142との間にはばね145が介装されており、波長変換素子ホルダ141とガイド体142とを互いに離反する向きに付勢する。これにより、波長変換素子ホルダ141の軸部93,94が第1の基準面91,92に当接した状態に保持される。ガイド体142は、背面側を基台38の凹面ミラー支持部61に突き当てられて、凹面ミラー支持部61がばね付勢力の反力受けとして機能する。
The
また、基台38には、図4に示した例と同様に、第1の基準面91,92に対して直交する平面をなす第2の基準面146が形成されているが、この第2の基準面146には、ガイド体142の下端に設けられた脚部145が当接しており、これによりガイド体142自体が傾くことを避けるようにしている。
Further, as in the example shown in FIG. 4, a
この場合、軸部93,94を第1の基準面91,92に当接した状態に保持する第1の調整治具111,112は不要である(図10参照)。また、波長変換素子ホルダ141を回動させるために第2の調整治具113,114を用いてもよいが、波長変換素子ホルダ141の角度を変化させる調整部材をガイド体142に設けて、波長変換素子ホルダ141の角度を調整するようにしてもよい。例えばガイド体142に幅方向にねじをねじ込んで、このねじの先端で波長変換素子ホルダ141を押圧するようにすると、ねじの回転操作で波長変換素子ホルダ141の角度を調整することができる。
In this case, the first adjusting
図14は、本画像表示装置1をノート型の情報処理装置151に内蔵した例を示す斜視図である。情報処理装置151の筐体152には、画像表示装置1が出没自在に格納される収容スペースが、キーボードの裏面側に形成されており、不使用時には画像表示装置1が筐体152内に収容され、使用時には画像表示装置1が筐体152から引き出されて、画像表示装置1を回動自在に支持するベース部153に対して画像表示装置1を所要の角度に回動させることで、画像表示装置1からのレーザ光をスクリーンに投射させることができる。
FIG. 14 is a perspective view showing an example in which the
なお、前記の例では、緑色レーザ光源装置2のレーザチップ41、レーザ媒体34、および波長変換素子35がそれぞれ、波長808nmの励起用レーザ光、波長1064nmの基本波長レーザ光(赤外レーザ光)、および波長532nmの半波長レーザ光(緑色レーザ光)を出力するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。最終的に緑色レーザ光源装置2から出力されるレーザ光が緑色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が500nm〜560nmの範囲となる波長領域のレーザ光を出力するようにするとよい。
In the above example, the
また、前記の例では、図6に示したように、波長変換素子35を位置決めする取付基準面84を1つの平面として、これに波長変換素子35の出射面35bが全面に渡って当接する構成としたが、この取付基準面84が設けられている位置に、同一の高さを有する3つの凸部を、光路孔83を囲むように設けて、この凸部の頂面を、波長変換素子35を位置決めする取付基準面としてもよい。この構成では、波長変換素子35を3点で支持する状態となる。
In the above example, as shown in FIG. 6, the mounting
図6に示した例のように、取付基準面84を1つの平面とした場合、取付基準面84の平面度の精度を上げるのに限界があるため、波長変換素子35に僅かなガタツキが発生することが避けられず、この場合、波長変換素子35の取付角度が1つに定まらない。この波長変換素子35のガタツキによる角度変化は予測が難しく、波長変換素子35の取付角度にバラツキが発生する。さらに、接着剤の硬化時の収縮にもバラツキがあり、これが波長変換素子35の取付角度のバラツキを拡大させる。
As in the example shown in FIG. 6, when the mounting
これに対して、3つの凸部により波長変換素子35を3点で支持する構成では、波長変換素子35にガタツキが発生しなくなり、波長変換素子35が安定して支持される。さらに、打痕や異物の噛み込み、部品変形といったバラツキ要因の影響を受けにくくなるため、波長変換素子35の取付角度のバラツキが低減される。このため、波長変換素子35の角度調整の範囲を狭く設定することができ、また歩留まりを向上させることができ、さらに波長変換素子35の角度調整の作業を簡略化することが可能になる。
On the other hand, in the configuration in which the
本発明にかかるレーザ光源装置は、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置および角度を調整してレーザ光の出力を高めることができる効果を有し、画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置などとして有用である。 The laser light source device according to the present invention has the effect of adjusting the position and angle of the wavelength conversion element with respect to the optical axis of the laser light to increase the output of the laser light, and is used for the light source of the image display device It is useful as a device.
1 画像表示装置
2 緑色レーザ光源装置
3 赤色レーザ光源装置
4 青色レーザ光源装置
31 半導体レーザ
34 レーザ媒体
35 波長変換素子
38 基台
58 波長変換素子ホルダ(保持体)
71 分極反転領域
72 非分極反転領域
91,92 第1の基準面
93,94 軸部
96 第2の基準面
97 脚部
102 ばね
111,112 第1の調整治具
113,114 第2の調整治具
DESCRIPTION OF
71
本発明のレーザ光源装置は、分極反転領域がその深さ方向に次第に狭くなる楔形状を成し該領域が周期的に形成されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、この波長変換素子を保持する保持体と、この保持体を支持する基台と、を有し、前記保持体は、前記基台に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ前記レーザ光の光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられた構成とする。 The laser light source device of the present invention includes a wavelength conversion element that converts a wavelength of laser light in which a domain-inverted region has a wedge shape in which the depth direction is gradually narrowed and the region is periodically formed, and the wavelength conversion device A holding body that holds the holding body, and a base that supports the holding body, the holding body being movable in the depth direction of the polarization inversion region with respect to the base, and the laser beam It is set as the structure provided so that rotation around the axis | shaft substantially orthogonal to the optical axis direction of this was possible.
前記課題を解決するためになされた第1の発明は、分極反転領域がその深さ方向に次第に狭くなる楔形状を成し該領域が周期的に形成されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、この波長変換素子を保持する保持体と、この保持体を支持する基台と、を有し、前記保持体は、前記基台に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ前記レーザ光の光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられた構成とする。 A first invention made to solve the above-mentioned problem is a wavelength conversion for converting the wavelength of laser light in which the domain-inverted region has a wedge shape that gradually narrows in the depth direction and the region is periodically formed. An element, a holding body that holds the wavelength conversion element, and a base that supports the holding body, and the holding body moves in the depth direction of the polarization inversion region with respect to the base. It is configured to be capable of rotating about an axis substantially orthogonal to the optical axis direction of the laser beam .
本発明のレーザ光源装置は、分極反転領域がその深さ方向に次第に狭くなる楔形状を成し該領域が周期的に形成されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、この波長変換素子を保持する保持体と、この保持体を支持する基台と、を有し、前記保持体は、前記基台に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ前記レーザ光の光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられ、さらに、前記保持体は、光軸方向および分極反転領域の深さ方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられ、前記基台は、光軸方向に対して直交する平面をなす第1の基準面と、この第1の基準面に対して直交する平面をなす第2の基準面とを備え、前記保持体は、前記第1の基準面に当接する軸部と、前記第2の基準面に当接する脚部とを備えた構成とする。 The laser light source device of the present invention includes a wavelength conversion element that converts a wavelength of laser light in which a domain-inverted region has a wedge shape in which the depth direction is gradually narrowed and the region is periodically formed, and the wavelength conversion device A holding body that holds the holding body, and a base that supports the holding body, the holding body being movable in the depth direction of the polarization inversion region with respect to the base, and the laser beam The holding body is rotatable about an axis substantially orthogonal to the optical axis direction and the depth direction of the domain-inverted region. The base includes a first reference plane that forms a plane orthogonal to the optical axis direction, and a second reference plane that forms a plane orthogonal to the first reference plane. The holding body is in contact with the shaft that is in contact with the first reference surface and the second reference surface. A structure in which a part.
本発明によれば、第1の基準面により保持体の光軸方向の位置が規定され、波長変換素子の光軸方向の位置を変化させない状態で、波長変換素子の分極反転領域の深さ方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を調整可能とし、軸部が、光軸方向および分極反転領域の深さ方向に対して略直交する正規の方向から傾くことを防止して、波長変換素子の分極反転領域の深さ方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を最適化することができ、これによりレーザ光の出力を高めることができる。 According to the present invention, the position in the optical axis direction of the holding body is defined by the first reference surface, and the depth direction of the polarization inversion region of the wavelength conversion element without changing the position in the optical axis direction of the wavelength conversion element And the tilt angle with respect to the optical axis direction can be adjusted, and the shaft portion is prevented from tilting from a normal direction substantially orthogonal to the optical axis direction and the depth direction of the domain-inverted region . The position in the depth direction of the domain-inverted region and the tilt angle with respect to the optical axis direction can be optimized, thereby increasing the output of the laser beam.
前記課題を解決するためになされた第1の発明は、分極反転領域がその深さ方向に次第に狭くなる楔形状を成し該領域が周期的に形成されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、この波長変換素子を保持する保持体と、この保持体を支持する基台と、を有し、前記保持体は、前記基台に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ前記レーザ光の光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられ、さらに、前記保持体は、光軸方向および分極反転領域の深さ方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられ、前記基台は、光軸方向に対して直交する平面をなす第1の基準面と、この第1の基準面に対して直交する平面をなす第2の基準面とを備え、前記保持体は、前記第1の基準面に当接する軸部と、前記第2の基準面に当接する脚部とを備えた構成とする。 A first invention made to solve the above-mentioned problem is a wavelength conversion for converting the wavelength of laser light in which the domain-inverted region has a wedge shape that gradually narrows in the depth direction and the region is periodically formed. An element, a holding body that holds the wavelength conversion element, and a base that supports the holding body, and the holding body moves in the depth direction of the polarization inversion region with respect to the base. The holding body is provided so as to be rotatable about an axis substantially orthogonal to the optical axis direction of the laser beam, and the holding body is substantially orthogonal to the optical axis direction and the depth direction of the domain-inverted region. The base is provided so as to be rotatable about an axis to be rotated, and the base includes a first reference plane that forms a plane orthogonal to the optical axis direction and a second plane that forms a plane orthogonal to the first reference plane. And the holding body includes a shaft portion that contacts the first reference surface, and the first reference surface. To reference surface abutting the leg portions configured to include a.
これによると、第1の基準面により保持体の光軸方向の位置が規定され、波長変換素子の光軸方向の位置を変化させない状態で、波長変換素子の分極反転領域の深さ方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を調整可能とし、軸部が、光軸方向および分極反転領域の深さ方向に対して略直交する正規の方向から傾くことを防止して、波長変換素子の分極反転領域の深さ方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を最適化することができ、これによりレーザ光の出力を高めることができる。 According to this, the position in the optical axis direction of the holding body is defined by the first reference plane, and the position in the depth direction of the polarization inversion region of the wavelength conversion element without changing the position in the optical axis direction of the wavelength conversion element. And the tilt angle with respect to the optical axis direction can be adjusted, and the shaft portion is prevented from being tilted from a normal direction substantially orthogonal to the optical axis direction and the depth direction of the polarization inversion region, thereby reversing the polarization of the wavelength conversion element. The position in the depth direction of the region and the tilt angle with respect to the optical axis direction can be optimized, and thereby the output of the laser beam can be increased.
また、第2の発明は、前記第1の発明において、前記脚部を前記第2の基準面に当接した状態に保持するばねを有する構成とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a spring is provided that holds the leg portion in contact with the second reference surface.
また、第3の発明は、前記第1または第2の発明において、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レーザから出力される励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力するレーザ媒体と、を備え、前記波長変換素子は、前記レーザ媒体から出力される赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力するものであり、前記半導体レーザと、前記レーザ媒体と、前記波長変換素子とが、前記基台に一体的に支持された構成とする。 According to a third invention, in the first or second invention, the semiconductor laser that outputs the excitation laser beam and the infrared laser beam that is excited by the excitation laser beam output from the semiconductor laser is output. A laser medium that converts the wavelength of infrared laser light output from the laser medium to output green laser light, the semiconductor laser, and the laser medium. The wavelength conversion element is configured to be integrally supported by the base.
下側のホルダ支持部60には、第1の基準面91,92に対して直交する平面をなす第2の基準面96が形成されている。この第2の基準面96は、光軸方向および波長変換素子35の分極反転領域の深さ方向に対して平行に配置されている。
A
Claims (6)
この波長変換素子を保持する保持体と、
この保持体を支持する基台と、を有し、
前記保持体は、前記基台に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられたことを特徴とするレーザ光源装置。 A wavelength conversion element in which polarization inversion regions are periodically formed;
A holder for holding the wavelength conversion element;
A base for supporting the holding body,
The holding body is provided so as to be movable in the depth direction of the polarization inversion region with respect to the base and to be rotatable around an axis substantially orthogonal to the optical axis direction. Laser light source device.
前記保持体は、前記第1の基準面に当接する軸部を備えたことを特徴とする請求項2に記載のレーザ光源装置。 The base includes a first reference surface that forms a plane perpendicular to the optical axis direction,
The laser light source device according to claim 2, wherein the holding body includes a shaft portion that contacts the first reference surface.
前記保持体は、前記第2の基準面に当接する脚部を備えたことを特徴とする請求項3に記載のレーザ光源装置。 The base includes a second reference surface that forms a plane orthogonal to the first reference surface,
The laser light source device according to claim 3, wherein the holding body includes a leg portion that comes into contact with the second reference surface.
前記波長変換素子は、前記レーザ媒体から出力される赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力するものであり、
前記半導体レーザと、前記レーザ媒体と、前記波長変換素子とが、前記基台に一体的に支持されたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のレーザ光源装置。 A semiconductor laser that outputs excitation laser light, and a laser medium that is excited by the excitation laser light output from the semiconductor laser and outputs infrared laser light,
The wavelength conversion element converts the wavelength of infrared laser light output from the laser medium and outputs green laser light,
6. The laser light source device according to claim 1, wherein the semiconductor laser, the laser medium, and the wavelength conversion element are integrally supported by the base.
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