激光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在投影儀裝置等的光源中使用的激光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在投影儀裝置或投影電視等顯示彩色圖像的裝置中，作為光源，需要R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))這3個(gè)顏色的光源。
[0003]近年來(lái)，作為這些光源，已開(kāi)發(fā)出如下的波長(zhǎng)變換激光裝置:其將900nm頻帶、Iym頻帶、1.3 μπι頻帶的激光設(shè)為基波激光，使用非線性材料將基波激光變換成二次諧波。
[0004]作為這種裝置的一例，存在由半導(dǎo)體激光元件、固體激光元件和波長(zhǎng)變換元件構(gòu)成的裝置(例如參照下述專利文獻(xiàn)I)。
[0005]該裝置是在使固體激光元件吸收由半導(dǎo)體激光元件產(chǎn)生的激勵(lì)光來(lái)產(chǎn)生基波后，通過(guò)波長(zhǎng)變換元件產(chǎn)生基波的2倍高次諧波。
[0006]作為產(chǎn)生基波的激光介質(zhì)，特別在使用固體激光器的情況下，其基波的波長(zhǎng)光譜寬度非常窄，因此其2倍高次諧波的波長(zhǎng)光譜寬度也非常窄。
[0007]該特征意味著相干性高，存在各種各樣的優(yōu)點(diǎn)，另一方面，在考慮用于顯示器的情況下產(chǎn)生如下問(wèn)題:干擾增強(qiáng)從而導(dǎo)致斑點(diǎn)噪聲增大。
[0008]作為減少該斑點(diǎn)噪聲的I個(gè)方法，存在通過(guò)混合多個(gè)波長(zhǎng)使相干性降低的方法。
[0009]在所述激光光源中，為了得到多個(gè)波長(zhǎng)，有時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波長(zhǎng)的基波并對(duì)各個(gè)基波進(jìn)行波長(zhǎng)變換。
[0010]圖8是這樣的波長(zhǎng)變換激光裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0011]在圖中，101是輸出激光的半導(dǎo)體激光器，102是對(duì)從半導(dǎo)體激光器101輸出的激光進(jìn)行會(huì)聚的透鏡，103是產(chǎn)生波長(zhǎng)A的激光介質(zhì)，104是產(chǎn)生波長(zhǎng)B的激光介質(zhì)。
[0012]通過(guò)使激光介質(zhì)103、104兩者吸收來(lái)自半導(dǎo)體激光器101的激勵(lì)光，產(chǎn)生波長(zhǎng)A和波長(zhǎng)B的基波。
[0013]通過(guò)使該基波入射到能夠進(jìn)行波長(zhǎng)A和波長(zhǎng)B這兩者的波長(zhǎng)變換的波長(zhǎng)變換元件105，能夠提取2個(gè)波長(zhǎng)變換光。
[0014]在下述專利文獻(xiàn)2中也示出有與之相同的裝置。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)1:W02006/103767 號(hào)
[0018]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2006-66436號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]發(fā)明要解決的課題
[0020]在圖8所示的波長(zhǎng)變換激光裝置的情況下，需要激光介質(zhì)103、104等2個(gè)固體激光元件，因此，存在大型且高價(jià)從而難以制造的問(wèn)題。
[0021]本發(fā)明正是為了解決所述問(wèn)題而完成的，其目的在于，得到小型且廉價(jià)從而容易制造的激光裝置。
[0022]用于解決課題的手段
[0023]本發(fā)明的激光裝置具有:固體激光元件，其在不同的多個(gè)軸向上具有針對(duì)不同的多個(gè)波長(zhǎng)的增益；以及光學(xué)元件，其針對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)的光，具有光強(qiáng)度越大則光損失越大的特性，固體激光元件和光學(xué)元件構(gòu)成為包含在由該固體激光元件產(chǎn)生的基波的諧振器內(nèi)，在2個(gè)以上的波長(zhǎng)處進(jìn)行振蕩。
[0024]發(fā)明效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明，能夠利用單個(gè)的固體激光元件得到不同的多個(gè)波長(zhǎng)的輸出光。
[0026]由此，存在以下效果:能夠得到小型且廉價(jià)從而容易制造的激光裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是示出本發(fā)明實(shí)施方式I的寬帶激光光源裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0028]圖2是示出本發(fā)明實(shí)施方式I的寬帶激光光源裝置的工作原理的說(shuō)明圖。
[0029]圖3是示出本發(fā)明實(shí)施方式2的寬帶激光光源裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0030]圖4是示出本發(fā)明實(shí)施方式2的寬帶激光光源裝置的工作原理的說(shuō)明圖。
[0031]圖5是示出本發(fā)明實(shí)施方式3的寬帶激光光源裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0032]圖6是示出本發(fā)明實(shí)施方式3的寬帶激光光源裝置的工作原理的說(shuō)明圖。
[0033]圖7是示出本發(fā)明實(shí)施方式4的寬帶激光光源裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0034]圖8是示出以往的波長(zhǎng)變換激光裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下，使用【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的寬帶激光光源裝置及其制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0036]實(shí)施方式I
[0037]圖1是從上面觀察到的本發(fā)明實(shí)施方式I的寬帶激光光源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0038]在圖中，I是輸出激光的半導(dǎo)體激光器，2是對(duì)從半導(dǎo)體激光器I輸出的激光進(jìn)行會(huì)聚的透鏡。
[0039]3是由摻雜有Nd的YLF材料(Nd:YLF)構(gòu)成的固體激光元件。
[0040]該Nd:YLF材料具有一個(gè)軸向的增益峰值波長(zhǎng)處于1047nm附近，另一個(gè)軸向的增益峰值波長(zhǎng)處于1053nm附近這一特征。
[0041]該固體激光元件3將與紙面垂直的方向配置成增益峰值波長(zhǎng)為1047nm的方向，與紙面垂直的方向配置成增益峰值波長(zhǎng)為1053nm的方向。
[0042]半導(dǎo)體激光器I的振蕩波長(zhǎng)處于792nm附近，使得能夠激勵(lì)作為固體激光元件3的Nd:YLF材料。
[0043]在固體激光元件3的前方，配置有將摻雜有MgO的1^他03作為材料的波長(zhǎng)變換元件(光學(xué)元件)4、5。
[0044]波長(zhǎng)變換元件4形成有極化反轉(zhuǎn)，使得能夠針對(duì)1047nm的光產(chǎn)生其二次諧波變換(SHG:Second Harmonic Generat1n)光，該反轉(zhuǎn)極化的極化方向是與紙面垂直的方向。
[0045]由此，能夠?qū)哂信c紙面垂直的偏振方向的1047nm的光進(jìn)行波長(zhǎng)變換。
[0046]波長(zhǎng)變換元件5形成有極化反轉(zhuǎn)，使得能夠針對(duì)1053nm的光產(chǎn)生SHG光，該反轉(zhuǎn)極化的極化方向是與紙面水平的方向。
[0047]由此，能夠?qū)哂信c紙面水平的偏振方向的1053nm的光進(jìn)行波長(zhǎng)變換。
[0048]固體激光元件3的端面6被施加了端面涂層，具有使(Nd:YLF激勵(lì)波長(zhǎng))的激勵(lì)光透過(guò)，對(duì)作為基波的1047nm和1053nm的光進(jìn)行反射的特性。
[0049]固體激光元件3的端面7被施加了涂層，以對(duì)激勵(lì)光進(jìn)行反射，使基波及其SHG光透過(guò)。
[0050]對(duì)波長(zhǎng)變換元件4的端面8施加了使基波透過(guò)且對(duì)SHG光進(jìn)行反射的涂層，對(duì)波長(zhǎng)變換元件4的端面9和波長(zhǎng)變換元件5的端面10施加了使基波和SHG光透過(guò)的涂層。
[0051]對(duì)波長(zhǎng)變換元件5的端面11施加了對(duì)基波進(jìn)行反射且使SHG光透過(guò)的涂層。
[0052]在這樣的激光裝置中，在提高半導(dǎo)體激光器I的激勵(lì)光強(qiáng)度時(shí)，固體激光元件3內(nèi)的活性離子被激勵(lì)而形成反轉(zhuǎn)分布。
[0053]因此，最初，增益較高的1047nm波長(zhǎng)的基波以具有增益的方向即與紙面垂直的方向的線偏振光的形式進(jìn)行振蕩。
[0054]該1047nm的光被波長(zhǎng)變換元件4變換成具有1047nm的光的2倍光子能量的、波長(zhǎng) 523.5nm 的 SHG 光。
[0055]通過(guò)變換成該SHG光，作為基波的1047nm的光減少。即產(chǎn)生光損失。
[0056]由于其非線性特性，基波的光強(qiáng)度越大，則向SHG光的變換效率越大，這意味著基波的光強(qiáng)度越大，則光損失越大。
[0057]因此，1047nm的光的光輸出越大，則1047nm的光的諧振器損失越大，閾值增益越尚O
[0058]于是，向1047nm的光賦予增益的激勵(lì)離子數(shù)增大，對(duì)與其處于熱平衡狀態(tài)的1053nm的光賦予增益的激勵(lì)離子數(shù)也增大，因此1053nm的光能夠進(jìn)行振蕩。
[0059]此時(shí)，針對(duì)與紙面水平的方向產(chǎn)生1053nm的光的增益，因此，以與紙面水平的線偏振光的形式進(jìn)行振蕩。
[0060]該1053nm的光在波長(zhǎng)變換元件5內(nèi)，被變換成具有2倍光子能量的526.5nm的SHG 光。
[0061]該情況下，也產(chǎn)生由于變換成SHG光而引起的光損失。即，隨著光強(qiáng)度增大，諧振器損失增大。
[0062]如上所述，一個(gè)波長(zhǎng)的基波的光強(qiáng)度越大，則光損失越大，該基波振蕩所需的增益越大，則穩(wěn)定狀態(tài)下的離子數(shù)越大，其結(jié)果是，產(chǎn)生針對(duì)另一個(gè)波長(zhǎng)的增益增大從而容易進(jìn)行振蕩這樣的現(xiàn)象，因此2個(gè)基波產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。
[0063]針對(duì)1047nm的光賦予閾值增益的上層離子數(shù)N1、和針對(duì)1053nm的光賦予閾值增益的上層離子數(shù)N2通過(guò)由各基波的光強(qiáng)度決定的光損失量確定，但在該N1、N2滿足熱平衡條件這樣的各個(gè)光強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定振蕩。
[0064]這樣，在1047nm的基波和1053nm的基波同時(shí)進(jìn)行振蕩的狀態(tài)下成為平衡狀態(tài)，但在圖2中分別分成該1047nm的光和1053nm的光獨(dú)立振蕩的狀態(tài)來(lái)記載。
[0065]由波長(zhǎng)變換元件4對(duì)1047nm的光進(jìn)行波長(zhǎng)變換，由波長(zhǎng)變換元件5對(duì)1053nm的光進(jìn)行波長(zhǎng)變換，同時(shí)輸出523.5nm和526.5nm這2個(gè)波長(zhǎng)。
[0066]僅在基波的光強(qiáng)度越大則相對(duì)于該基波的光損失越大的狀況下可產(chǎn)生這樣的狀態(tài)，即僅以基波在固體激光元件3和波長(zhǎng)變換元件4、5雙方中環(huán)繞的方式可產(chǎn)生這樣的狀
??τ O
[0067]因此，能夠在以下的結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)上述狀態(tài):具有2個(gè)不同波長(zhǎng)具有增益的固體激光元件3、以及對(duì)這2個(gè)波長(zhǎng)賦予波長(zhǎng)變換那樣的光損失的波長(zhǎng)變換元件(光學(xué)元件)4、5，基波由包含固體激光元件3和波長(zhǎng)變換元件(光學(xué)元件)4、5雙方的諧振器進(jìn)行振蕩。
[0068]另外，在本實(shí)施方式I中，示出固體激光元件3采用Nd:YLF的例子，但只要是具有多個(gè)增益波長(zhǎng)的材料，當(dāng)然也能夠?qū)崿F(xiàn)相同的功能。
[0069]此外，具有增益峰值的偏振方向即使不相互垂直，也產(chǎn)生如上述所示的基波間的競(jìng)爭(zhēng)，因此能夠進(jìn)行多個(gè)波長(zhǎng)處的振蕩。
[0070]并且，在本實(shí)施方式I中，是獨(dú)立制作并配置波長(zhǎng)變換元件4、5，但也可以一體化，如果同時(shí)制作，則能夠廉價(jià)且容易地進(jìn)行制造。
[0071]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方