專利名稱：固體激光裝置以及圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用固體激光晶體和波長轉(zhuǎn)換元件的內(nèi)部共振器型的固體激光裝置、以及使用該固體激光裝置的圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光激發(fā)的固體激光裝置，通過來自半導(dǎo)體激光光源的激光激發(fā)固體激光 晶體進(jìn)行激光振蕩，具有小型且輕量、壽命長、電光轉(zhuǎn)換效率高、動(dòng)作穩(wěn)定等特點(diǎn)，在各種產(chǎn) 業(yè)領(lǐng)域中得以利用。圖18是現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光激發(fā)的內(nèi)部共振器型固體激光裝置101的結(jié)構(gòu)示意圖。 從半導(dǎo)體激光光源110射出的波長808nm附近的泵浦光(pump light) 119，通過準(zhǔn)直透鏡 111而接近平行光之后，透過波長鎖定設(shè)備(wavelength locking device) 112，通過耦合透 鏡系統(tǒng)(coupling lens system) 113射入固體激光晶體115。在固體激光晶體115的單側(cè) 端面形成有對(duì)基波的反射鏡116。從被泵浦光激發(fā)的固體激光晶體115輸出波長為1064nm附近的基波120?；?120在內(nèi)部光共振器中振蕩，該內(nèi)部光共振器由在輸出鏡117形成的反射涂層123和反射鏡 116形成。該基波120射入非線性光學(xué)介質(zhì)的波長轉(zhuǎn)換元件118，從而產(chǎn)生基波120的第二 諧波(second harmonic)成分(諧波121、122)。產(chǎn)生的諧波121、122通過輸出鏡117射出 到外部。如果使用這種固體激光裝置，能夠獲得高輸出的綠色光。作為具體的結(jié)構(gòu)例，例如 使用半導(dǎo)體激光光源，激發(fā)采用NchYVO4等的固體激光晶體，在反射鏡與輸出鏡之間引起固 體激光晶體的激光振蕩。通過該激光振蕩獲得波長為1064nm的基波。將該基波射入波長 轉(zhuǎn)換元件，從而獲得波長為532nm的第二諧波。由于通過這種結(jié)構(gòu)可獲得高輸出的綠色光， 因此能夠?qū)崿F(xiàn)在使用激光的顯示器等中的應(yīng)用，從而開發(fā)很活躍。圖19是以往的圖像顯示裝置的概要結(jié)構(gòu)示意圖。圖像顯示裝置201包括紅色光源 202、綠色光源203和藍(lán)色光源204。紅色光源和藍(lán)色光源采用半導(dǎo)體激光。綠色光源采用內(nèi) 部共振器型的半導(dǎo)體激光激發(fā)固體激光裝置。從各光源輸出的激光通過分色鏡(dichroic mirror) 210而被反射后，透過均勻化光學(xué)系統(tǒng)205，射入偏振分束器(polarization beam splitter) 207。然后，偏振分束器207使激光反射至圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備。圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備使用反 射型液晶面板206。射入反射型液晶面板206的激光根據(jù)映像信號(hào)而被反射，透過出射透鏡 208作為映像而輸出。各光源的輸出由控制電路209來控制。另外，圖像顯示裝置201還包括電池211， 可實(shí)現(xiàn)電池驅(qū)動(dòng)。通過使用激光作為光源，與現(xiàn)有的使用燈管的裝置相比，能夠?qū)崿F(xiàn)色彩再 現(xiàn)性擴(kuò)大、瞬間啟動(dòng)以及裝置的小型化。關(guān)于半導(dǎo)體激光激發(fā)固體激光裝置的輸出穩(wěn)定化也提出了幾項(xiàng)技術(shù)。圖18所示 的內(nèi)部共振器型的半導(dǎo)體激光激發(fā)固體激光裝置中，由于諧波再次射入波長轉(zhuǎn)換元件因而 可能會(huì)使輸出變得不穩(wěn)定。
圖18中，存在由從左向右行進(jìn)的基波產(chǎn)生的諧波121和由從右向左行進(jìn)的基波產(chǎn)生的諧波122這兩種諧波。為了有效利用產(chǎn)生的諧波，通常將反射鏡116設(shè)為反射諧波的 高反射膜。只是，此時(shí)，諧波122被反射鏡116反射后，再次射入波長轉(zhuǎn)換元件118。此時(shí)， 產(chǎn)生一部分從諧波向基波的逆轉(zhuǎn)換。逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波120的相位可能產(chǎn)生若干 錯(cuò)位，從而逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波發(fā)生干擾，引起基波輸出的變動(dòng)。其結(jié)果，如圖20所 示產(chǎn)生諧波輸出的不穩(wěn)定。圖20是用于說明在光共振器內(nèi)因諧波被逆轉(zhuǎn)換為基波而引起的諧波輸出的不穩(wěn) 定化的圖。如圖20所示，隨著泵浦光的光量增加，諧波輸出增加，一度減少后再次增加。如 此，由于在光共振器內(nèi)諧波被逆轉(zhuǎn)換為基波，因此逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波發(fā)生干擾，使 諧波輸出變得不穩(wěn)定。針對(duì)上述課題，在日本專利公報(bào)特許第3222288號(hào)(以下稱作“專利文獻(xiàn)1”)中 提出了一種吸收其中之一的諧波的結(jié)構(gòu)。另外，在日本專利公開公報(bào)特開2006-186071號(hào) (以下稱作“專利文獻(xiàn)2”)中采用如圖21所示的結(jié)構(gòu)。圖21是實(shí)現(xiàn)諧波的輸出穩(wěn)定性的 現(xiàn)有的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。從半導(dǎo)體激光光源301射出的泵浦光302相對(duì)于固體激光晶體303傾斜射入。在 由兩個(gè)反射鏡304、307形成的光共振器內(nèi)產(chǎn)生基波306，基波306的一部分通過波長轉(zhuǎn)換元 件305被轉(zhuǎn)換為諧波。由圖21中從左向右行進(jìn)的基波產(chǎn)生的諧波308透過反射鏡307被 輸出。反射鏡307對(duì)諧波為低反射。另一方面，由圖中從右向左行進(jìn)的基波產(chǎn)生的諧波309透過反射鏡304被輸出。反 射鏡304對(duì)諧波也為低反射。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，兩個(gè)諧波從不同方向射出，從而防止對(duì)基波造 成惡劣影響。然而，在專利文獻(xiàn)1的例子中，由于其中之一的諧波已被吸收，諧波輸出變?yōu)榇蠹s 一半，因此效率差，難以實(shí)現(xiàn)高輸出。而在專利文獻(xiàn)2的例子中，諧波從正相反的方向射出。 因此，想要同時(shí)利用輸出的兩個(gè)諧波時(shí)，需要改變其中之一的射束的方向，導(dǎo)致光學(xué)部件的 增加而成為成本增加的重要原因。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使諧波的輸出穩(wěn)定，不增加 部件數(shù)目就能夠利用多個(gè)諧波的固體激光裝置以及圖像顯示裝置。本發(fā)明所提供的固體激光裝置包括射出泵浦用激光的半導(dǎo)體激光光源；具有通 過所述激光的射入而被激發(fā)并振蕩基波的固體激光晶體和分別配置在所述固體激光晶體 兩側(cè)的一對(duì)反射鏡的光共振器；以及將所述基波轉(zhuǎn)換為諧波的波長轉(zhuǎn)換元件，其中，所述波 長轉(zhuǎn)換元件被配置在所述光共振器的內(nèi)部，以使在所述光共振器內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波中的至 少其中之一諧波的光軸與所述基波的光軸不同，并將不同的至少其中之一諧波朝著與其他 的諧波實(shí)質(zhì)上相同的方向輸出。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體激光光源射出泵浦用激光。光共振器具有通過激光的射入 而被激發(fā)并振蕩基波的固體激光晶體和分別配置在固體激光晶體兩側(cè)的一對(duì)反射鏡。波長 轉(zhuǎn)換元件將基波轉(zhuǎn)換為諧波。而且，波長轉(zhuǎn)換元件被配置在光共振器的內(nèi)部，以使在光共振 器內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波中的至少其中之一諧波的光軸與基波的光軸不同，并將不同的至少其中之一諧波朝著與其他的諧波實(shí)質(zhì)上相同的方向輸出。根據(jù)本發(fā)明，由于在光共振器內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波中的至少其中之一諧波的光軸與 基波的光軸不同，因此能夠防止從諧波逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波發(fā)生干擾，從而能夠使 諧波的輸出穩(wěn)定。另外，由于至少其中之一諧波朝著與其他的諧波實(shí)質(zhì)上相同的方向輸出， 因此不增加部件數(shù)目就能夠利用多個(gè)諧波。通過以下的詳細(xì)說明和附圖，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加明確。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的波長轉(zhuǎn)換元件附近的放大圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的固體激光裝置中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖4是具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換元件的溫度特性圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是極化反轉(zhuǎn)周期不同的多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件的溫度特性圖。圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的固體激光裝置中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖10是具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換元件的溫度特性圖。圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式7所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式8所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是本發(fā)明的實(shí)施方式9所涉及的固體激光裝置中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件的 結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式10所涉及的圖像顯示裝置的概要結(jié)構(gòu)示意圖。圖15是本發(fā)明的實(shí)施方式10所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖16從背光單元一側(cè)看到的本發(fā)明的實(shí)施方式11所涉及的圖像顯示裝置的俯視 圖。圖17是圖16的沿17-17線的剖視圖。圖18是現(xiàn)有的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖19是現(xiàn)有的圖像顯示裝置的概要結(jié)構(gòu)示意圖。圖20是用于說明在光共振器內(nèi)因諧波被逆轉(zhuǎn)換為基波而引起的諧波輸出的不穩(wěn) 定化的圖。圖21是實(shí)現(xiàn)諧波的輸出穩(wěn)定性的現(xiàn)有的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面參考附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，對(duì)相同要素標(biāo)注相同符號(hào)，有時(shí)省略說明。另外，以下的實(shí)施方式是將本發(fā)明具體化的一例，其性質(zhì)并不是限定本發(fā)明的技術(shù) 范圍。
(實(shí)施方式1)圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的內(nèi)部共振器型固體激光裝置Ia的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施方式1的固體激光裝置Ia包括半導(dǎo)體激光光源10、棒透鏡11、體布拉格光柵 (volume Bragg grating,以下稱為VBG) 12、球透鏡13、光共振器2、凹面鏡17以及波長轉(zhuǎn)換 元件18。半導(dǎo)體激光光源10射出泵浦用激光(以下也稱為泵浦光)19。光共振器2具有通 過泵浦光19的入射而被激發(fā)并振蕩基波20的固體激光晶體15和分別配置在固體激光晶 體15兩側(cè)的一對(duì)基波反射膜14、16。波長轉(zhuǎn)換元件18被配置在光共振器2的內(nèi)部，將基波 20轉(zhuǎn)換為多個(gè)諧波21、22。在本實(shí)施方式1的固體激光裝置Ia中，泵浦光19從半導(dǎo)體激光光源10射出，經(jīng) 由棒透鏡11、體布拉格光柵12以及球透鏡13射入固體激光晶體15。作為固體激光晶體15，如果使用將Nd濃度不同的固體激光晶體粘合在一起的復(fù) 合型固體激光晶體，則能夠抑制固體激光晶體內(nèi)的溫度上升，易于實(shí)現(xiàn)高輸出。此時(shí)，如果 使泵浦光入射側(cè)的Nd濃度較低，則泵浦光被固體激光晶體緩慢地吸收，因此能夠抑制溫度 上升。本實(shí)施方式1中，作為固體激光晶體15，使用摻雜有Nd的YVO4晶體。作為固體激光 晶體15的材料，也可以是Nd:GdV04、Nd:YAG、Yb:YAG以及Er:YAG等。從半導(dǎo)體激光光源10射出的波長為808nm附近的泵浦光19，其垂直方向的成分 通過棒透鏡11被準(zhǔn)直后射入VBG12。射入VBG12的泵浦光19的一部分被反射而反饋至 半導(dǎo)體激光光源10。由此，半導(dǎo)體激光光源10的振蕩波長被鎖定為由VBG12選擇的波長 (808nm)。此外，這里將振蕩波長選擇為808nm的理由是因?yàn)镹chYVO4能在此波長的情況下 高效率地吸收激光。當(dāng)使用材料不同的固體激光晶體時(shí)，只要設(shè)成適合該固體激光晶體的 振蕩波長即可，并不限定于808nm。這樣，通過使用VBG12，即使產(chǎn)生溫度變化也能夠?qū)雽?dǎo)體激光光源10的振蕩波 長基本上保持固定，而不需要對(duì)半導(dǎo)體激光光源10進(jìn)行高精度的溫度控制。因此，由于不 需要珀?duì)柼雀呔鹊臏卣{(diào)設(shè)備，所以易于實(shí)現(xiàn)裝置的低成本化、功率節(jié)省、以及小型 化。此外，本實(shí)施方式1中，對(duì)使用VBG12來鎖定半導(dǎo)體激光光源10的振蕩波長的 情況進(jìn)行了說明，但也可以使用由電介質(zhì)多層膜(dielectric multi-layer film)構(gòu) 成的帶通濾波器(band-pass filter)。或者，半導(dǎo)體激光光源10也可以具有固定泵浦 光19的振蕩波長的功能。即，半導(dǎo)體激光光源10自身也可以是具有波長鎖定功能的 Dra(DistributedFeedback，分布反饋)激光或DBR(Distributed Bragg Ref lector，分布布 拉格反射)激光。在以下的實(shí)施方式中也同樣。通過VBG12波長被鎖定的泵浦光19，經(jīng)由球透鏡13在固體激光晶體15聚光。通 過使用球透鏡13，易于光學(xué)系統(tǒng)的小型化。另外，與非球面透鏡等相比，由于容易制作，所 以能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。固體激光晶體15被由球透鏡13聚光的泵浦光19激發(fā)，產(chǎn)生波長 1064nm的基波20。基波20在光共振器2內(nèi)共振，光共振器2包括設(shè)置在固體激光晶體15兩側(cè)的基 波反射膜14和在凹面鏡17上形成的基波反射膜16。在固體激光晶體15和凹面鏡17的表 面上分別形成有基波反射膜14、16。基波反射膜14、16采用電介質(zhì)多層膜。而且，通過配置在光共振器2內(nèi)的準(zhǔn)相位匹配(quasi phase matching)型的波長轉(zhuǎn)換元件18，基波20的一部分被波長轉(zhuǎn)換，作為第二諧波激光的波長為532nm的綠色光被輸出到外部。本實(shí)施方式1中，作為波長轉(zhuǎn)換元件18，使用在摻雜Mg的LiNbO3基板上周期性地 形成極化反轉(zhuǎn)區(qū)域23的準(zhǔn)相位匹配型的波長轉(zhuǎn)換元件。摻雜Mg的LiNbO3基板的非線性 常數(shù)較大，能夠減小波長轉(zhuǎn)換元件的厚度。因此，由于擴(kuò)大了波長轉(zhuǎn)換可能的溫度范圍，所 以能夠?qū)崿F(xiàn)固體激光裝置的驅(qū)動(dòng)溫度范圍的擴(kuò)大。圖2是圖1的波長轉(zhuǎn)換元件附近的放大圖。波長轉(zhuǎn)換元件18被研磨成平行四邊 形，以布儒斯特角(Brewster angle)被插入光共振器2內(nèi)。波長轉(zhuǎn)換元件18是通過對(duì)長方 體的波長轉(zhuǎn)換元件的光入射面和光出射面進(jìn)行傾斜研磨使其剖面呈平行四邊形而制成的。 布儒斯特角相對(duì)于波長轉(zhuǎn)換元件18的基波入射面為65°。波長轉(zhuǎn)換元件18的研磨角為 25°。以25°的角度研磨波長轉(zhuǎn)換元件18的理由如下。在波長轉(zhuǎn)換元件18中為了高效 率地進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換而形成周期狀的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域23。但是，極化反轉(zhuǎn)區(qū)域23的深度無法達(dá) 到貫通波長轉(zhuǎn)換元件的深度。另外，如果加深極化反轉(zhuǎn)區(qū)域23，則容易引起周期狀構(gòu)造的混 舌L從而容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率的下降。因此，極化反轉(zhuǎn)區(qū)域23的深度為波長轉(zhuǎn)換元件的一半 左右較為理想。具體而言，極化反轉(zhuǎn)區(qū)域23的深度為200μπι至500μπι。如果將研磨角設(shè) 為25°左右，則由于如圖2所示基波20相對(duì)于極化反轉(zhuǎn)區(qū)域23幾乎垂直地透過，所以并不 太需要極化反轉(zhuǎn)區(qū)域23的深度。因此，可實(shí)現(xiàn)高效率的波長轉(zhuǎn)換。此外，為了獲得上述效果，波長轉(zhuǎn)換元件18的研磨角在25士5°的范圍即可。而 且，通過將波長轉(zhuǎn)換元件18以布儒斯特角插入光共振器2內(nèi)，可降低射入波長轉(zhuǎn)換元件18 時(shí)的反射損失。由于光共振器2內(nèi)的光學(xué)損失增加會(huì)導(dǎo)致光共振器2內(nèi)的基波光量減少， 因此出現(xiàn)獲得的諧波輸出減小的問題。但是，如果以布儒斯特角插入波長轉(zhuǎn)換元件18，由于在波長轉(zhuǎn)換元件18的入射面 和出射面中的反射損失幾乎為零，因此幾乎能夠消除基波光量的下降，能夠使光共振器2 內(nèi)的光量損失下降。即，由于能夠防止諧波輸出的下降，因此能夠防止固體激光裝置Ia的 發(fā)光效率的下降。即使對(duì)波長轉(zhuǎn)換元件18施加對(duì)基波的無反射涂覆時(shí)，也會(huì)殘留若干反射 損失。加之，通過傾斜研磨波長轉(zhuǎn)換元件18的兩面并插入光共振器2內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)諧波輸 出的穩(wěn)定化。另外，由于以25士5°的角度研磨波長轉(zhuǎn)換元件18，因此能夠較淺地形成極化反 轉(zhuǎn)區(qū)域23的深度，容易形成極化反轉(zhuǎn)區(qū)域23。如圖1所示，在光共振器2內(nèi)基波20向左右兩個(gè)方向行進(jìn)。另一方面，產(chǎn)生的諧 波存在兩個(gè)。圖1中由從左向右行進(jìn)的基波20產(chǎn)生諧波21。由于諧波21是波長比基波 20短的短波長，因此在波長轉(zhuǎn)換元件18中的折射率增大，以與基波20不同的角度射出。另 夕卜，圖1中由從右向左行進(jìn)的基波20產(chǎn)生諧波22。諧波22從波長轉(zhuǎn)換元件18射出后，透 過固體激光晶體15內(nèi)被基波反射膜14反射。基波反射膜14被設(shè)計(jì)成對(duì)諧波也為高反射。 被基波反射膜14反射的諧波22再次射入波長轉(zhuǎn)換元件18后，透過波長轉(zhuǎn)換元件18并從 凹面鏡17輸出。由于諧波21與諧波22通過不同的光路因此不會(huì)相互干擾。另外，由于再次射入 波長轉(zhuǎn)換元件18的諧波22與基波20通過不同光路，因此即使產(chǎn)生從諧波向基波的逆轉(zhuǎn)換時(shí)，也不會(huì)對(duì)基波20造成影響。因此，幾乎沒有基波和諧波的輸出變動(dòng)。如果使用圖1的 結(jié)構(gòu)，由于產(chǎn)生的兩個(gè)諧波21、22的行進(jìn)方向基本上為同一方向，因此輸出的兩個(gè)諧波21、 22易于利用。如此，半導(dǎo)體激光光源10射出泵浦用激光。光共振器2具有通過激光的入射而被 激發(fā)并振蕩基波的固體激光晶體15和分別配置在固體激光晶體15兩側(cè)的一對(duì)基波反射膜 14、16。波長轉(zhuǎn)換元件18將基波20轉(zhuǎn)換為多個(gè)諧波21、22。而且，波長轉(zhuǎn)換元件18被配置 在光共振器2的內(nèi)部，以使在光共振器2內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波21、22中的至少其中之一諧波 22的光軸與基波20的光軸不同，并使不同的至少其中之一諧波22朝著與其他的諧波21實(shí) 質(zhì)上相同的方向輸出。因此，由于在光共振器2內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波21、22中的至少其中之一諧波22的光 軸與基波20的光軸不同，因此能夠防止從諧波逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波發(fā)生干擾，從而 能夠使諧波的輸出穩(wěn)定。另外，由于至少其中之一諧波22朝著與其他的諧波21實(shí)質(zhì)上相 同的方向輸出，因此不增加部件數(shù)目就能夠利用多個(gè)諧波。此外，本實(shí)施方式1中，作為波長轉(zhuǎn)換元件18使用在摻雜Mg的LiNbO3基板上形 成周期性極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的準(zhǔn)相位匹配型的波長轉(zhuǎn)換元件，但當(dāng)然，使用將作為基板材料的 LiTaO3^KTiOPO4(KTP) ,LiB3O5(LBO)、或者BaB2O4(BBO)用作基本材料的基板時(shí)也有效。另夕卜， 本實(shí)施方式1中對(duì)通過波長轉(zhuǎn)換輸出綠色光的情況進(jìn)行了說明，但當(dāng)然，使用本實(shí)施方式1 的固體激光裝置輸出其他色的光時(shí)也有效。以下的實(shí)施方式中也同樣。另外，本實(shí)施方式1中通過使用球透鏡13的光學(xué)系統(tǒng)，使泵浦光19射入固體激光 晶體15，但也可以使用非球面透鏡或者柱面透鏡等其他透鏡將泵浦光19導(dǎo)入固體激光晶 體15。以下的實(shí)施方式中也同樣。另外，本實(shí)施方式1中，作為固體激光晶體15，使用摻雜有1 %至3 %的Nd的YVO4 晶體。由于Nd濃度不滿時(shí)泵浦光的吸收長增長，因此導(dǎo)致固體激光晶體15的大型化。 另一方面，Nd濃度為3%以上時(shí)，固體激光晶體15的構(gòu)造會(huì)不穩(wěn)定。因此，較為理想的是， Nd濃度為至3%。以下的實(shí)施方式中也同樣。以上，根據(jù)本實(shí)施方式1，可實(shí)現(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化，產(chǎn)生的諧波朝著基本上相同 的方向行進(jìn)。因此，例如將本實(shí)施方式1的固體激光裝置Ia用于顯示器裝置等時(shí)，能夠作 為容易實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定的光源加以利用。另外，不會(huì)出現(xiàn)伴隨輸出穩(wěn)定化而來的部件增加或 輸出損失。(實(shí)施方式2)本實(shí)施方式2中，對(duì)將形成有具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換元件 插入光共振器內(nèi)加以使用的例子進(jìn)行說明。本實(shí)施方式2中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件與實(shí)施 方式1同樣被傾斜研磨，以布儒斯特角插入光共振器內(nèi)。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的固體激光裝置中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件59 的結(jié)構(gòu)示意圖。此外，實(shí)施方式2中，波長轉(zhuǎn)換元件59以外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1的固體激 光裝置相同。如圖3所示，在波長轉(zhuǎn)換元件59中制作有第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域60、以及以與第 1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域60不同的周期形成的第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域61。圖4是具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換元件的溫度特性示意圖。圖 4中，橫軸表示溫度，縱軸表示諧波輸出。第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域60中的諧波輸出的溫度特性40和第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域61中的諧波輸出的溫度特性41如圖4所示。第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域60和第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域61被制作成分別在不同的溫度下轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大。本實(shí)施方式2中，第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域60被設(shè)計(jì)成在15°C轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大，第2 極化反轉(zhuǎn)區(qū)域61被設(shè)計(jì)成在50°C轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大。將第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域60中的諧波 輸出的溫度特性40與第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域61中的諧波輸出的溫度特性41合起來的溫度特 性42實(shí)現(xiàn)了在寬廣的溫度范圍內(nèi)輸出變動(dòng)較小。如果使用本實(shí)施方式2的波長轉(zhuǎn)換元件 59，由于光源溫度在15°C至50°C的范圍內(nèi)輸出變動(dòng)得以抑制，因此用于使輸出穩(wěn)定的控制 變得容易。這樣，由于在波長轉(zhuǎn)換元件59中形成有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域(第1極化 反轉(zhuǎn)區(qū)域60和第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域61)，因此能夠擴(kuò)大其使用可能的溫度范圍。通過將本實(shí)施方式2中所使用的具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換 元件59插入光共振器2內(nèi)，與用一次通過(one pass)方式或者波導(dǎo)方式等其他方式進(jìn)行 波長轉(zhuǎn)換時(shí)相比，效果更大。即，在不使用光共振器2，而通過使基波20透過一次來進(jìn)行波 長轉(zhuǎn)換的一次通過方式或者波導(dǎo)方式中，由于波長轉(zhuǎn)換所需要的作用長度較大，因此需要 增加波長轉(zhuǎn)換元件的光軸方向的長度。在增加波長轉(zhuǎn)換元件的光軸方向的長度時(shí)，要求周 期狀的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域均勻地形成在基波透射區(qū)域的全域內(nèi)。因此，容易產(chǎn)生波長轉(zhuǎn)換元件 的成品的下降。另外，波長轉(zhuǎn)換元件加長也會(huì)導(dǎo)致成本的上升和固體激光裝置的大型化。另一方面，如本實(shí)施方式2所示，將波長轉(zhuǎn)換元件59插入內(nèi)部共振器時(shí)，光共振器 2內(nèi)的基波功率非常大。因此，波長轉(zhuǎn)換元件的長度也可以較短，極化反轉(zhuǎn)區(qū)域形成的可能 性(likelihood)增大。具體而言，一次通過方式需要數(shù)十毫米的波長轉(zhuǎn)換元件長，而在將 波長轉(zhuǎn)換元件插入光共振器2的情況下，由于波長轉(zhuǎn)換元件長為1. 5至2. 5毫米左右即可， 因此從同一晶圓內(nèi)取得的取樣數(shù)也為10倍以上，能夠降低成本。進(jìn)而，如本實(shí)施方式2所示，在形成多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的情況下，與在 單一周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)大溫度幅度的情況相比，能夠提高轉(zhuǎn)換效率。在單一周期的 極化反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)大溫度范圍時(shí)，由于需要縮短波長轉(zhuǎn)換元件的長度，因此轉(zhuǎn)換效率下降。 通過轉(zhuǎn)換效率的提高，使固體激光裝置的電-光轉(zhuǎn)換效率提高，因此發(fā)熱量降低，搭載固體 激光裝置的裝置的放熱變得容易，可以減小放熱所需要的部分的體積。此外，本實(shí)施方式2中使用具有兩個(gè)不同周期結(jié)構(gòu)的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域，但即使在分 成三個(gè)以上不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)、或者使極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的周期連續(xù)改變時(shí)也能夠獲 得與上述同樣的效果。以上，根據(jù)本實(shí)施方式2，由于能夠抑制在寬廣溫度范圍內(nèi)的輸出變動(dòng)，因此即使 不使用珀?duì)柼冗M(jìn)行高精度的溫度控制也能夠?qū)崿F(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化，對(duì)低成本化和 功率節(jié)省極為有效。(實(shí)施方式3)本實(shí)施方式3中，對(duì)在光共振器內(nèi)以布儒斯特角插入傾斜研磨的多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元 件的例子進(jìn)行說明。圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5所示的固 體激光裝置Ib包括半導(dǎo)體激光光源10、棒透鏡11、VBG12、球透鏡13、光共振器2、凹面鏡 17以及波長轉(zhuǎn)換元件18、24。實(shí)施方式3的固體激光裝置Ib的基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1的固體激光裝置Ia相同，但在光共振器2內(nèi)增加波長轉(zhuǎn)換元件24。如圖5所示，通過在波長轉(zhuǎn)換元件18與基波反射膜16的之間增加波長轉(zhuǎn)換元件24，可增加射出的諧波數(shù)目。即，四個(gè)諧波21、22、25、26從固體激光裝置Ib輸出。當(dāng)諧波數(shù) 目增加時(shí)，均勻化光學(xué)系統(tǒng)27中的光強(qiáng)度的均勻化會(huì)變得容易。均勻化光學(xué)系統(tǒng)27包括 棒狀積分器(rod integrator)、復(fù)眼透鏡(fly-eye lens)或者多透鏡(lenticular lens) 等。加之，將本固體激光裝置用于液晶顯示器的背光時(shí)，由于從固體激光裝置Ib射出的諧 波光束有多束，因此導(dǎo)光板中的光的均勻化變得容易。另外，通過使波長轉(zhuǎn)換元件18和波長轉(zhuǎn)換元件24中極化反轉(zhuǎn)周期不同，能夠抑制 更廣溫度范圍內(nèi)的輸出變動(dòng)。關(guān)于這點(diǎn)參照?qǐng)D6來進(jìn)行說明。圖6是極化反轉(zhuǎn)周期不同的多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件的溫度特性示意圖。圖6中，橫軸 表示溫度，縱軸表示諧波輸出。圖6的實(shí)線表示波長轉(zhuǎn)換元件18中的諧波輸出的溫度特性 43和波長轉(zhuǎn)換元件24中的諧波輸出的溫度特性44。波長轉(zhuǎn)換元件18和波長轉(zhuǎn)換元件24 被制作成分別在不同的溫度下轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大。極化反轉(zhuǎn)周期不同時(shí)，各波長轉(zhuǎn)換元件18、24覆蓋的溫度范圍不同。雖然各波長 轉(zhuǎn)換元件18、24覆蓋的溫度范圍受到限定，但通過在光共振器2內(nèi)插入極化反轉(zhuǎn)周期不同 的兩個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件18、24而合計(jì)的諧波輸出的溫度特性45如圖6中的虛線所示，產(chǎn)生溫 度變化時(shí)的諧波的輸出變動(dòng)在寬廣溫度范圍內(nèi)減小。以上，根據(jù)本實(shí)施方式3，由于多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件18、24的極化反轉(zhuǎn)周期各自不 同，因此能夠?qū)崿F(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化，并擴(kuò)大使用可能的溫度范圍。進(jìn)而，由于多個(gè)波長轉(zhuǎn) 換元件18、24被插入光共振器2內(nèi)，因此射出的諧波的光束數(shù)目增加，射出的光束的光量容 易均勻化。其結(jié)果，可以將本固體激光裝置Ib用于液晶顯示器的背光。(實(shí)施方式4)本實(shí)施方式4中，對(duì)將形成有諧波反射膜的波長轉(zhuǎn)換元件傾斜插入光共振器內(nèi)， 輸出多個(gè)諧波，實(shí)現(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化的例子進(jìn)行說明。圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7所示的固 體激光裝置Ic包括半導(dǎo)體激光光源10、棒透鏡11、VBG12、球透鏡13、光共振器2、凹面鏡 17以及波長轉(zhuǎn)換元件28。實(shí)施方式4的固體激光裝置Ic的基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1的固體 激光裝置Ia相同，但插入光共振器2內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換元件28的結(jié)構(gòu)不同。波長轉(zhuǎn)換元件28 中，極化反轉(zhuǎn)區(qū)域與光入射面平行地予以形成。如圖7所示，在波長轉(zhuǎn)換元件28的單側(cè)的端面上附加有諧波反射膜29。本實(shí)施方 式4中，諧波反射膜29被配置在波長轉(zhuǎn)換元件28的入射面以反射諧波。諧波反射膜29被 設(shè)計(jì)成對(duì)基波無反射。將波長轉(zhuǎn)換元件28以指定的角度傾斜插入光共振器2內(nèi)。S卩，波長轉(zhuǎn)換元件28的光入射面相對(duì)于與基波的光軸垂直的面以指定的角度傾 斜。波長轉(zhuǎn)換元件28的光入射面相對(duì)于與基波的光軸垂直的面的傾斜角度為0. 5°至10° 左右。如果傾斜角度小于0.5°，容易引起所產(chǎn)生的諧波造成的基波的逆轉(zhuǎn)換，易產(chǎn)生基波 和諧波的輸出下降。另一方面，如果傾斜角度大于10°，波長轉(zhuǎn)換元件的波長轉(zhuǎn)換效率的下 降造成諧波輸出的下降增大。因此，波長轉(zhuǎn)換元件28光入射面相對(duì)于與基波20的光軸垂直的面的傾斜角在 0.5°至10°的范圍內(nèi)時(shí)，不會(huì)使諧波的輸出下降，從而可使諧波的輸出穩(wěn)定。
如圖6(應(yīng)為圖7)所示，通過將在入射面和出射面的其中任一面上設(shè)有諧波反射 膜29的波長轉(zhuǎn)換元件傾斜插入光共振器2內(nèi)，由圖7中從左向右行進(jìn)的基波20產(chǎn)生的諧 波31和由圖7中從右向左行進(jìn)的基波20產(chǎn)生的諧波30通過不同光路，因此對(duì)輸出變動(dòng)的 影響得到降低。即，雖然諧波30由圖7中從右向左行進(jìn)的基波20產(chǎn)生，但由于被諧波反射 膜29反射，因此在與基波20不同的光路中行進(jìn)。如此，在波長轉(zhuǎn)換元件28的入射面和出射面的其中任一面上形成反射諧波的諧 波反射膜29，波長轉(zhuǎn)換元件28相對(duì)于基波20的光軸以指定的角度傾斜配置。 因此，由于被諧波反射膜29反射的諧波30的光軸與基波20的光軸不同，因此能 夠防止從諧波逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波發(fā)生干擾，從而能夠使諧波的輸出穩(wěn)定。以上，根據(jù)本實(shí)施方式4，以非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)不增加部件的數(shù)目就可以改變諧波的 行進(jìn)方向。另外，由于產(chǎn)生的兩個(gè)諧波30、31的行進(jìn)方向大致為相同的方向，因此除了輸出 的諧波易于利用，還能夠以高效率輸出穩(wěn)定的諧波。(實(shí)施方式5)本實(shí)施方式5中對(duì)將準(zhǔn)相位匹配型的波長轉(zhuǎn)換元件研磨(以下也稱為做成楔形 (wedge))成其中一面與另一面不平行，以實(shí)現(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化的例子進(jìn)行說明。圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8所示的固 體激光裝置Id包括半導(dǎo)體激光光源10、棒透鏡11、VBG12、球透鏡13、光共振器2、凹面鏡 17以及波長轉(zhuǎn)換元件62。實(shí)施方式5的固體激光裝置Id的基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1的固體 激光裝置Ia相同，但插入光共振器2內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換元件62的結(jié)構(gòu)不同。如圖8所示，在波長轉(zhuǎn)換元件62的一側(cè)的端面上附加有諧波反射膜63，并且波長 轉(zhuǎn)換元件62的一面被傾斜研磨。本實(shí)施方式5中，諧波反射膜63被配置在波長轉(zhuǎn)換元件 62的入射面以反射諧波。而且，波長轉(zhuǎn)換元件62的入射面以指定的角度傾斜研磨。諧波反 射膜63被設(shè)計(jì)成對(duì)基波無反射。波長轉(zhuǎn)換元件62中，極化反轉(zhuǎn)區(qū)域與光出射面平行地予 以形成。如圖8所示，通過將波長轉(zhuǎn)換元件62的入射面做成楔形，由圖8中從右向左行進(jìn) 的基波20產(chǎn)生的諧波65通過在被傾斜研磨的入射面形成的諧波反射膜63而被反射。因 此，從諧波反射膜63反射的諧波65通過與基波20不同的光路射出。諧波65與由圖8中 從左向右行進(jìn)的基波20產(chǎn)生的諧波64通過不同的光路。由于波長轉(zhuǎn)換元件62的入射面 被做成楔形，因此不用調(diào)整波長轉(zhuǎn)換元件62的插入角度就自動(dòng)生成兩個(gè)諧波光束。另外，通常，在光共振器2內(nèi)配置波長轉(zhuǎn)換元件時(shí)，將波長轉(zhuǎn)換元件配置在圖8中 的元件固定部66這樣平坦的面上。使用如本實(shí)施方式5所示的入射面被做成楔形的波長 轉(zhuǎn)換元件62時(shí)，僅通過將其放置在元件固定部66的平坦的面上就能夠?qū)崿F(xiàn)輸出的穩(wěn)定化。另外，由于波長轉(zhuǎn)換元件62的入射面被做成楔形，因此能夠抑制在插入平行平板 時(shí)容易被觀測(cè)到的光共振器2內(nèi)的基波和諧波的干擾造成的輸出變動(dòng)。為了防止光共振 器2內(nèi)的干擾，波長轉(zhuǎn)換元件62的入射面相對(duì)于與基波20的光軸垂直的面的傾斜角度為 0.4°至2°左右較佳。如果傾斜角度不滿0.4°，容易發(fā)生干擾。另一方面，如果傾斜角度 大于2°，轉(zhuǎn)換效率容易下降。即，諧波輸出容易下降。如此，波長轉(zhuǎn)換元件62的某一 面相對(duì)于與基波20的光軸垂直的面的研磨角在 0.4°至2°的范圍內(nèi)時(shí)，能夠不下降諧波的輸出而使諧波的輸出穩(wěn)定。
此外，本實(shí)施方式5中，做成楔形的面為形成有諧波反射膜63的入射面，但本發(fā)明 并不特別限定于此。也可以將與入射面相反的一側(cè)的出射面被傾斜研磨的波長轉(zhuǎn)換元件配 置在光共振器2內(nèi)。另外，還也可以傾斜研磨入射面和出射面兩面，使剖面形狀呈梯形形 狀。另外，波長轉(zhuǎn)換元件62相對(duì)于基板材料的Z軸(極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的深度方向)傾斜 研磨較佳。相對(duì)于Z軸以外的方向傾斜研磨也能夠獲得與上述同樣的效果，但考慮到量產(chǎn) 性，如圖8所示相對(duì)于Z軸方向傾斜研磨的結(jié)構(gòu)較佳。另外，由于波長轉(zhuǎn)換元件62是通過將晶圓(wafer)切斷成棒狀后研磨端面并切斷 棒來制作的，因此如果相對(duì)于與圖8所示的波長轉(zhuǎn)換元件62的Z軸方向不同的方向傾斜研 磨，波長轉(zhuǎn)換元件的長度會(huì)不同。如果相對(duì)于Z軸傾斜研磨，則從棒切出同一形狀的波長轉(zhuǎn) 換元件。如此，波長轉(zhuǎn)換元件62的入射面和出射面的其中一面被研磨成與另一面不平行， 在其中一面上形成反射諧波的諧波反射膜63。因此，由于被諧波反射膜63反射的諧波65的光軸與基波20的光軸不同，因此能 夠防止從諧波逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波發(fā)生干擾，使諧波的輸出穩(wěn)定。以上，根據(jù)本實(shí)施方式5，僅將波長轉(zhuǎn)換元件62插入光共振器2內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)諧波的 分離，不僅實(shí)現(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化，而且能夠防止光共振器2內(nèi)的基波的干擾，因此能夠?qū)?現(xiàn)容易控制的固體激光裝置Id。(實(shí)施方式6)本實(shí)施方式6中，對(duì)將形成有具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域、其入射面和出 射面中的其中一面被傾斜研磨的波長轉(zhuǎn)換元件插入光共振器內(nèi)的例子進(jìn)行說明。圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的固體激光裝置中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件67 的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施方式6中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件67與實(shí)施方式5同樣，入射面和出 射面的其中一面被傾斜研磨，在被傾斜研磨的面上形成有諧波反射膜68。如圖9所示，在波 長轉(zhuǎn)換元件67上制作有第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域69和以與第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域69不同的周期形 成的第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域70。圖10是具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換元件的溫度特性示意圖。 圖10中，橫軸表示溫度，縱軸表示諧波輸出。第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域69中的諧波輸出的溫度特 性46和第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域70中的諧波輸出的溫度特性47如圖10所示。第1極化反轉(zhuǎn)區(qū) 域69和第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域70被制作成分別在不同的溫度下轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大。本實(shí)施方式6中，第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域69被設(shè)計(jì)成在15°C轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大，第2 極化反轉(zhuǎn)區(qū)域70被設(shè)計(jì)成在50°C轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大。將第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域69中的諧波輸 出的溫度特性46與第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域70中的諧波輸出的溫度特性47合起來的溫度特性 48實(shí)現(xiàn)了在寬廣的溫度范圍輸出變動(dòng)較小。如果使用本實(shí)施方式6的波長轉(zhuǎn)換元件67，由 于光源溫度在15°C至50°C的范圍內(nèi)輸出變動(dòng)得以抑制，因此用于使輸出穩(wěn)定的控制變得 各易ο如此，由于在波長轉(zhuǎn)換元件67中形成有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域(第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域69和第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域70)，因此能夠擴(kuò)大使用可能的溫度范圍。本實(shí)施方式6中所使用的具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換元件67，通過像實(shí)施方式2所描述的那樣插入光共振器2內(nèi)，與用以一次通過方式或者波導(dǎo)方式等 其他方式進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換時(shí)相比，效果更大。進(jìn)而，如本實(shí)施方式6所示，在形成多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的情況下，與在 單一周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)大溫度幅度的情況相比，能夠提高轉(zhuǎn)換效率。圖10所示的 溫度特性49表示在單一周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)大溫度范圍時(shí)的諧波輸出的溫度變化。 如圖10所示，在單一周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)大溫度范圍時(shí)，需要縮短波長轉(zhuǎn)換元件的長 度，因此轉(zhuǎn)換效率下降。通過形成周期不同的多個(gè)極化反轉(zhuǎn)區(qū)域而使轉(zhuǎn)換效率提高，能夠容 許附加在波長轉(zhuǎn)換元件67上的諧波反射膜68的特性偏差。另外，通過轉(zhuǎn)換效率的提高，使 固體激光裝置的電-光轉(zhuǎn)換效率提高，因此發(fā)熱量降低，搭載固體激光裝置的裝置的放熱 變得容易。此外，本實(shí)施方式6中使用具有兩個(gè)不同周期結(jié)構(gòu)的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域，但即使在分 成三個(gè)以上不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)、或者使極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的周期連續(xù)改變時(shí)也能夠獲 得與上述同樣的效果。以上，根據(jù)本實(shí)施方式6，由于能夠抑制在寬廣溫度范圍內(nèi)的輸出變動(dòng)，因此即使 不使用珀?duì)柼冗M(jìn)行高精度的溫度控制也能夠?qū)崿F(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化，對(duì)低成本化和 功率節(jié)省極為有效。(實(shí)施方式7)本實(shí)施方式7中，對(duì)將形成有諧波反射膜的多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件傾斜插入光共振器 內(nèi)的例子進(jìn)行說明。圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式7所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11所示的 固體激光裝置Ie包括半導(dǎo)體激光光源10、棒透鏡11、VBG12、球透鏡13、光共振器2、凹面 鏡17以及波長轉(zhuǎn)換元件28、32。本實(shí)施方式7中，如圖11所示，在光共振器2內(nèi)插入形成有諧波反射膜的波長轉(zhuǎn) 換元件28、32。通過在光共振器2內(nèi)插入兩個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件28、32，輸出的諧波的光束數(shù)目 達(dá)到四條。即，四個(gè)諧波30、31、33、34從固體激光裝置Ie輸出。諧波數(shù)目增加可使均勻化 光學(xué)系統(tǒng)中的光強(qiáng)度的均勻化變得容易。加之，將本固體激光裝置Ie用于液晶顯示器的背 光時(shí)，由于從固體激光裝置Ie射出的諧波光束有多束，因此導(dǎo)光板中的光的均勻化變得容 易ο另外，通過使波長轉(zhuǎn)換元件28和波長轉(zhuǎn)換元件32的極化反轉(zhuǎn)周期不同，能夠抑制 更寬廣溫度范圍內(nèi)的輸出變動(dòng)。其理由與實(shí)施方式2相同。通過本實(shí)施方式7的結(jié)構(gòu)，除 了諧波的強(qiáng)度均勻化變得容易以外，還能夠抑制寬廣溫度范圍內(nèi)的諧波的輸出變動(dòng)。以上，根據(jù)本實(shí)施方式7，由于多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件28、32的極化反轉(zhuǎn)周期各自不 同，因此能夠?qū)崿F(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化，并擴(kuò)大使用可能的溫度范圍。進(jìn)而，由于多個(gè)波長轉(zhuǎn) 換元件28、32被插入光共振器2內(nèi)，因此射出的諧波的光束數(shù)目增加，能夠容易使射出的光 束的光量均勻化。其結(jié)果是能夠?qū)⒈竟腆w激光裝置Ie用于液晶顯示器的背光。此外，在本實(shí)施方式7中，是將兩個(gè)圖7所示的波長轉(zhuǎn)換元件28在光軸方向上排 列配置，但本發(fā)明并不特別限定于此，也可以將兩個(gè)圖8所示的波長轉(zhuǎn)換元件62在光軸方 向上排列配置。(實(shí)施方式8)
本實(shí)施方式8中，對(duì)在波長轉(zhuǎn)換元件的入射面和出射面的兩面形成諧波反射膜， 產(chǎn)生多個(gè)諧波并實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定化的例子進(jìn)行說明。圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式8所涉及的固體激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12所示的固體激光裝置If包括半導(dǎo)體激光光源10、棒透鏡11、VBG12、球透鏡13、光共振器2、凹面 鏡17以及波長轉(zhuǎn)換元件35。實(shí)施方式8的固體激光裝置If的基本結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式1 的固體激光裝置Ia相同，但波長轉(zhuǎn)換元件35的形狀不同。本實(shí)施方式8中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件35的剖面形狀呈三角形。波長轉(zhuǎn)換元件 35的入射面和出射面的研磨角設(shè)為45°。而且，在波長轉(zhuǎn)換元件35的基波20的入射面和 出射面上附加有對(duì)基波無反射而對(duì)諧波高反射的諧波反射膜36。由圖12中從左向右行進(jìn) 的基波20產(chǎn)生的諧波38被諧波反射膜36反射而從波長轉(zhuǎn)換元件35輸出。同樣地，由圖 12中從右向左行進(jìn)的基波20產(chǎn)生的諧波37被諧波反射膜36反射而從波長轉(zhuǎn)換元件35輸 出ο波長轉(zhuǎn)換元件35的剖面形狀也可以呈三角形以外的形狀，當(dāng)然，呈梯形等也能夠 獲得同樣的效果。如此，波長轉(zhuǎn)換元件35的剖面形狀呈三角形或梯形，通過在波長轉(zhuǎn)換元件35的入 射面和出射面形成的諧波反射膜36，諧波被反射。因此，由于產(chǎn)生的諧波不會(huì)被逆轉(zhuǎn)換為基 波，所以可實(shí)現(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化。而且，能夠使輸出的多個(gè)諧波37、38平行。另外，由于 產(chǎn)生的諧波37、38朝著同一方向平行輸出，因此，如果將本固體激光裝置If搭載到其他的 裝置上，能夠使諧波的光學(xué)處理變得容易。另外，如果將波長轉(zhuǎn)換元件內(nèi)的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域設(shè)為多個(gè)不同周期，則與上述的實(shí) 施方式同樣，使用可能的溫度范圍得以擴(kuò)大。(實(shí)施方式9)本實(shí)施方式9中，對(duì)將形成有具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域，并且其入射面 和出射面的兩面被傾斜研磨的波長轉(zhuǎn)換元件插入光共振器內(nèi)的例子進(jìn)行說明。圖13是本發(fā)明的實(shí)施方式9所涉及的固體激光裝置中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件71 的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施方式9中所使用的波長轉(zhuǎn)換元件71與實(shí)施方式8同樣，入射面和出 射面的兩面被傾斜研磨，在被傾斜研磨的兩面上形成有諧波反射膜72。如圖13所示，在波 長轉(zhuǎn)換元件71上制作有第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域73和以與第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域73不同的周期形 成的第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域74。第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域73和第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域74被制作成分別在不同的溫度下轉(zhuǎn)換 效率達(dá)到最大。在本實(shí)施方式9中，第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域73被設(shè)計(jì)成在15°C轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最 大，第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域74被設(shè)計(jì)成在50°C轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大。將第1極化反轉(zhuǎn)區(qū)域73中 的諧波輸出的溫度特性與第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域74中的諧波輸出的溫度特性合起來的溫度特 性實(shí)現(xiàn)了在寬廣的溫度范圍內(nèi)輸出變動(dòng)較小。如果使用本實(shí)施方式9的波長轉(zhuǎn)換元件71， 由于光源溫度在15°C至50°C的范圍內(nèi)輸出變動(dòng)得以抑制，因此用于使輸出穩(wěn)定的控制變 得容易。如此，由于在波長轉(zhuǎn)換元件71中形成多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域(第1極化反 轉(zhuǎn)區(qū)域73和第2極化反轉(zhuǎn)區(qū)域74)，因此能夠擴(kuò)大使用可能的溫度范圍。本實(shí)施方式9中所使用的具有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換元件71，通過像實(shí)施方式2所描述的那樣插入光共振器2內(nèi)，與用一次通過方式或者波導(dǎo)方式等其 他方式進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換時(shí)相比，效果更大。進(jìn)而，如本實(shí)施方式9所示，在形成多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的情況下，與在 單一周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)大溫度幅度的情況相比，能夠提高轉(zhuǎn)換效率。在單一周期的 極化反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)大溫度范圍時(shí)，由于需要縮短波長轉(zhuǎn)換元件的長度，因此轉(zhuǎn)換效率下降。 通過形成周期不同的多個(gè)極化反轉(zhuǎn)區(qū)域而使轉(zhuǎn)換效率提高，能夠容許附加在波長轉(zhuǎn)換元件 71上的諧波反射膜72的特性偏差。另外，通過轉(zhuǎn)換效率的提高，使固體激光裝置的電-光 轉(zhuǎn)換效率提高，因此發(fā)熱量降低，搭載固體激光裝置的裝置的放熱變得容易。此外，本實(shí)施方式9中使用具有兩個(gè)不同周期結(jié)構(gòu)的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域，但即使在分 成三個(gè)以上不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)、或者使極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的周期連續(xù)改變時(shí)也能夠獲 得與上述同樣的效果。以上，根據(jù)本實(shí)施方式9，由于能夠抑制在寬廣溫度范圍內(nèi)的輸出變動(dòng)，因此即使 不使用珀?duì)柼冗M(jìn)行高精度的溫度控制也能夠?qū)崿F(xiàn)諧波輸出的穩(wěn)定化，對(duì)低成本化和 功率節(jié)省極為有效。(實(shí)施方式10)本實(shí)施方式10中，對(duì)降低在將實(shí)施方式1至9所描述的固體激光裝置用于圖像顯 示裝置時(shí)成為問題的散斑雜訊(speckle noise)的例子進(jìn)行說明。在將使用進(jìn)行波長轉(zhuǎn) 換的固體激光裝置的光源應(yīng)用于激光顯示器裝置時(shí)，由于諧波的波長幅度小而容易引起干 擾。其結(jié)果是產(chǎn)生使顯示的圖像看起來晃眼的散斑雜訊，導(dǎo)致畫質(zhì)下降。圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式10所涉及的圖像顯示裝置的概要結(jié)構(gòu)示意圖。圖像 顯示裝置50包括紅色光源51、藍(lán)色光源52、作為綠色光源的固體激光裝置53、分色鏡 (dichr0icmirr0r)54、均勻化光學(xué)系統(tǒng)55、二維空間調(diào)制設(shè)備56、出射透鏡57以及控制電 路58。紅色光源51和藍(lán)色光源52采用半導(dǎo)體激光器。從各色光源輸出的激光被分 色鏡54反射后，透過均勻化光學(xué)系統(tǒng)55。通過均勻化光學(xué)系統(tǒng)55得到均勻化的激光射 入二維空間調(diào)制設(shè)備56。本實(shí)施方式10中的二維空間調(diào)制設(shè)備56采用DMD (Digital MicromirrorDevice，數(shù)字微鏡器件)。向二維空間調(diào)制設(shè)備56入射的激光根據(jù)映像信號(hào)而 被反射，作為映像從出射透鏡57輸出?？刂齐娐?8控制紅色光源51、藍(lán)色光源52和固體 激光裝置53的輸出。圖15是在本發(fā)明的實(shí)施方式10的圖像顯示裝置內(nèi)設(shè)置的固體激光裝置53的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖15所示的固體激光裝置53包括半導(dǎo)體激光光源10、棒透鏡11、VBG12、球透 鏡13、光共振器2、凹面鏡17、波長轉(zhuǎn)換元件18以及λ/2板39。圖15所示的固體激光裝 置53的基本結(jié)構(gòu)與上述的實(shí)施方式1的固體激光裝置Ia相同，因此標(biāo)注相同符號(hào)。實(shí)施方式10與實(shí)施方式1的不同點(diǎn)在于利用λ /2板39使產(chǎn)生的兩個(gè)諧波21、 22中的諧波22的偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過使輸出的兩個(gè)諧波光束中的其中之一的諧波光束的 偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)散斑雜訊的降低。與不使其中之一的諧波光束的偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)的情 況相比，能夠使散斑雜訊降低至大約1/1. 5，從而能夠降低由散斑雜訊產(chǎn)生的綠色光的強(qiáng)度 偏差。如此，λ /2板39使從波長轉(zhuǎn)換元件18輸出的多個(gè)諧波中的至少其中之一諧波的偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，由于偏振方向不同的光束從固體激光裝置53輸出，所以能夠降低散 斑雜訊。在本實(shí)施方式10的圖像顯示裝置中，二維空間調(diào)制設(shè)備56采用使用反射鏡的 DMD。這是由于通過使用反射鏡可以幾乎忽略偏振方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。除了 DMD以外，使用了 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems，微機(jī)電系統(tǒng))鏡的設(shè)備也能夠獲得同等的效^ ο使用MEMS鏡等掃描激光束時(shí)，可以將被分成兩束的光束合為一束后進(jìn)行投影。在 實(shí)施方式1至9中也對(duì)輸出多個(gè)諧波的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，而如果使輸出的諧波中的至少其 中之一的偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)則能夠使散斑雜訊降低。
通過本實(shí)施方式10能夠降低散斑雜訊，因此可實(shí)現(xiàn)高畫質(zhì)的圖像顯示裝置。此外，本實(shí)施方式10中的固體激光裝置53是在實(shí)施方式1的固體激光裝置Ia上 附加λ /2板39的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不特別限定于此，也可以是在實(shí)施方式2至9的固體激 光裝置上附加λ /2板39的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，λ /2板使從凹面鏡17或波長轉(zhuǎn)換元件35輸出的 多個(gè)諧波中的至少其中之一諧波的偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如此，能夠?qū)?shí)施方式1至10的固體激光裝置應(yīng)用于圖像顯示裝置50，能夠使諧 波的輸出穩(wěn)定，不增加部件數(shù)目就能夠利用多個(gè)諧波。另外，由于偏振方向不同的多束光束 從固體激光裝置53輸出，并通過二維空間調(diào)制設(shè)備56而被反射，因此能夠?qū)崿F(xiàn)散斑雜訊較 少的高畫質(zhì)的圖像顯示。(實(shí)施方式11)本實(shí)施方式11中，對(duì)使用固體激光裝置和作為二維空間調(diào)制元件的液晶面板的 液晶顯示器裝置進(jìn)行說明。固體激光裝置用于液晶顯示器的背光用光源。圖16和圖17是本發(fā)明的實(shí)施方式11所涉及的圖像顯示裝置80的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖16是從背光單元81 —側(cè)看到的本發(fā)明的實(shí)施方式11所涉及的圖像顯示裝置80的俯視 圖，圖17是圖16的沿17-17線的剖視圖。圖像顯示裝置80包括固體激光裝置lb、紅色光源90、藍(lán)色光源91、分色鏡92、作 為二維空間調(diào)制元件的一例的液晶顯示面板82以及用于照射液晶顯示面板82的背光單元 (backlight unit)81。背光單元81對(duì)液晶顯示面板82的整面照射從紅色光源90、固體激 光裝置Ib (綠色光源)以及藍(lán)色光源91射出的照明用激光83。液晶顯示面板82為透射型或半透射型、例如TFT (Thin Film Transistor，薄膜晶 體管)有源矩陣(active matrix)型液晶顯示面板，在顯示區(qū)域設(shè)置有將紅色像素部、綠色 像素部和藍(lán)色像素部作為一個(gè)像素84的多個(gè)像素，由TFT驅(qū)動(dòng)。而且，在兩枚玻璃基板85、 86之間設(shè)置有液晶層87。液晶層87通過在玻璃基板85、86的其中之一上形成的未圖示的 TFT而被驅(qū)動(dòng)。另外，在玻璃基板85、86各自的面上設(shè)置有偏振板88、89。如上所述，本實(shí)施方式11的液晶顯示面板82與到目前為止所使用的結(jié)構(gòu)相同，因 此省略進(jìn)一步說明。另外，圖16和圖17所示的圖像顯示裝置80中，使用本實(shí)施方式3的固體激光裝 置Ib作為綠色光源，射出如圖5所示的四束光束。而且，使用半導(dǎo)體激光光源作為紅色光 源90和藍(lán)色光源91，這些半導(dǎo)體激光光源具有輸出多束光束的結(jié)構(gòu)，與固體激光裝置Ib同 樣射出四束光束。此外，作為使紅色光源90和藍(lán)色光源91射出多束光束的方法，可以采用使用多個(gè)各色的半導(dǎo)體激光的方法以及設(shè)成多條(multi-stripe)結(jié)構(gòu)等方法。接下來，對(duì)圖像顯示裝置80中使用的背光單元81的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。背光單元81配置在液晶顯示面板82的背面一側(cè)。背光單元81的形狀與液晶顯示面板82的形狀大致 相同。背光單元81包括反射鏡93、微透鏡陣列94、轉(zhuǎn)換部用導(dǎo)光板95、光路轉(zhuǎn)換部96、端 面入射型導(dǎo)光板97、第1導(dǎo)光板98以及第2導(dǎo)光板99。分別從紅色光源90、藍(lán)色光源91和固體激光裝置Ib射出的紅色光、藍(lán)色光和綠色 光，通過分色鏡92合波而成為照明用激光83射入反射鏡93。由反射鏡93反射的照明用激 光83通過微透鏡陣列而被擴(kuò)大并射入轉(zhuǎn)換部用導(dǎo)光板95。射入轉(zhuǎn)換部用導(dǎo)光板95的照明用激光83，被外周面反射和擴(kuò)散并射入光路轉(zhuǎn)換 部96，并轉(zhuǎn)換方向射入端面入射型導(dǎo)光板97的第1導(dǎo)光板98。而且，照明用激光83在第1 導(dǎo)光板98內(nèi)反射和擴(kuò)散并射入第2導(dǎo)光板99。照明用激光83進(jìn)一步在第2導(dǎo)光板99中 擴(kuò)散，作為整個(gè)面成為均勻的亮度分布。然后，照明用激光83從第2導(dǎo)光板99射出以照明 液晶顯示面板82。由此，液晶顯示面板82被照明，圖像得以顯示。此時(shí)，從紅色光源90、藍(lán)色光源91和固體激光裝置Ib射出的紅色光、藍(lán)色光和綠 色光在與轉(zhuǎn)換部用導(dǎo)光板95的面平行的方向分別具有四束光束。因此，能夠以比以往更簡(jiǎn) 單的光學(xué)系統(tǒng)擴(kuò)大照明用激光83，使其射入轉(zhuǎn)換部用導(dǎo)光板95的整面，能夠容易實(shí)現(xiàn)大畫 面的圖像顯示裝置。進(jìn)而，由于也能夠降低散斑雜訊，因此能夠顯示高畫質(zhì)的映像。當(dāng)然， 即使在具有與本實(shí)施方式11不同結(jié)構(gòu)的背光單元中，射出被分成多束的光束的固體激光 裝置也對(duì)背光單元內(nèi)的光的均勻化有效。此外，本實(shí)施方式11中的圖像顯示裝置80包括實(shí)施方式3的固體激光裝置Ib，但 本發(fā)明并不特別限定于此，也可以包括實(shí)施方式1、2、4至10 (應(yīng)為9)的固體激光裝置來取 代實(shí)施方式3的固體激光裝置lb。此外，在實(shí)施方式10和11中對(duì)將固體激光裝置用作圖像顯示裝置用的光源的例 子進(jìn)行了說明，實(shí)施方式1至9的固體激光裝置具有能夠使輸出穩(wěn)定、能夠擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)溫度范 圍、不需要高精度的溫度控制、能夠降低散斑雜訊等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，實(shí)施方式1至9的固 體激光裝置并不限定于作為上述兩個(gè)實(shí)施方式10和11所示的圖像顯示裝置用的光源，作 為色彩再現(xiàn)范圍廣的所有形態(tài)的圖像顯示裝置用的光源均有效。另外，實(shí)施方式1至9的固體激光裝置用作二維空間調(diào)制設(shè)備使用透射型液晶面 板或反射型液晶面板的投射型圖像顯示裝置用的光源時(shí)效果也非常大。實(shí)施方式1至9的 固體激光裝置能夠小型化、能夠使輸出穩(wěn)定、能夠擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)溫度范圍、不需要高精度的溫度 控制，所以不需要珀?duì)柼?。因此，由于功耗大幅降低，所以也能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗的移動(dòng) 型圖像顯示裝置。此外，上述具體實(shí)施方式
主要包括具有以下結(jié)構(gòu)的發(fā)明。本發(fā)明所提供的固體激光裝置包括射出泵浦用激光的半導(dǎo)體激光光源；具有通 過所述激光的入射而被激發(fā)并振蕩基波的固體激光晶體和分別配置在所述固體激光晶體 兩側(cè)的一對(duì)反射鏡的光共振器；以及將所述基波轉(zhuǎn)換為諧波的波長轉(zhuǎn)換元件，其中，所述波 長轉(zhuǎn)換元件被配置在所述光共振器的內(nèi)部，以使在所述光共振器內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波中的至 少其中之一諧波的光軸與所述基波的光軸不同，并將不同的至少其中之一諧波朝著與其他 的諧波實(shí)質(zhì)上相同的方向輸出。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體激光光源射出泵浦用激光。光共振器具有通過激光的入射 而被激發(fā)并振蕩基波的固體激光晶體和分別配置在固體激光晶體兩側(cè)的一對(duì)反射鏡。波長 轉(zhuǎn)換元件將基波轉(zhuǎn)換為諧波。而且，波長轉(zhuǎn)換元件被配置在光共振器的內(nèi)部，以使在光共振 器內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波中的至少其中之一諧波的光軸與基波的光軸不同，并將不同的至少其 中之一諧波朝著與其他的諧波實(shí)質(zhì)上相同的方向輸出。因此，由于在光共振器內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波中的至少其中之一諧波的光軸與基波的 光軸不同，因此能夠防止從諧波逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波發(fā)生干擾，從而能夠使諧波的 輸出穩(wěn)定。另外，由于至少其中之一諧波朝著與其他的諧波實(shí)質(zhì)上相同的方向輸出，因此不 增加部件數(shù)目就能夠利用多個(gè)諧波。
另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件的入射面和出 射面被傾斜研磨，所述波長轉(zhuǎn)換元件以布儒斯特角被插入所述光共振器內(nèi)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)， 由于波長轉(zhuǎn)換元件以布儒斯特角被插入光共振器內(nèi)，因此能夠降低光共振器內(nèi)的光量損失。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件中形成有多個(gè) 不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于在波長轉(zhuǎn)換元件中形成有多個(gè)不同周期的 極化反轉(zhuǎn)區(qū)域，因此能夠擴(kuò)大使用可能的溫度范圍。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件包括多個(gè)波長 轉(zhuǎn)換元件，所述多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件被插入所述光共振器內(nèi)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于將多個(gè)波長 轉(zhuǎn)換元件插入光共振器內(nèi)，因此能夠增加射出的光束數(shù)目，容易使射出的光束光量均勻化。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件的極化反 轉(zhuǎn)周期各不相同。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件的極化反轉(zhuǎn)周期各不相同，因此能 夠擴(kuò)大使用可能的溫度范圍。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件的研磨角為 25士5°。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于以25士5°的角度研磨波長轉(zhuǎn)換元件，因此能夠使極化反轉(zhuǎn)區(qū) 域的深度較淺，能夠容易形成極化反轉(zhuǎn)區(qū)域。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，在所述波長轉(zhuǎn)換元件的入射面和 出射面的其中一面上形成有反射諧波的反射膜，所述波長轉(zhuǎn)換元件的光入射面相對(duì)于與所 述基波的光軸垂直的面以指定的角度傾斜。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于通過反射膜反射的諧波的光軸與基波的光軸不同，因此能夠 防止從諧波逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波發(fā)生干擾，使諧波的輸出穩(wěn)定。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件的光入射面相 對(duì)于與所述基波的光軸垂直的面的傾斜角為0.5°至10°。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)波長轉(zhuǎn)換元 件的光入射面相對(duì)于與基波的光軸垂直的面的傾斜角在0.5°至10°的范圍內(nèi)時(shí)，諧波的 輸出不會(huì)下降，從而能使諧波的輸出穩(wěn)定。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件的入射面和出 射面的其中一面被研磨成與另一面不平行，在所述其中一面上形成有反射諧波的反射膜。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于被反射膜反射的諧波的光軸與基波的光軸不同，因此能夠防 止從諧波逆轉(zhuǎn)換的基波與原來的基波發(fā)生干擾，使諧波的輸出穩(wěn)定。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件的所述其中一面相對(duì)于與所述基波的光軸垂直的面的研磨角為0.4°至2°。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)波長轉(zhuǎn)換元件的其中一面相對(duì)于與基波的光軸垂直的面的研磨角在0.4°至2°的范圍內(nèi)時(shí)，諧波 的輸出不會(huì)下降，從而能使諧波的輸出穩(wěn)定。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件中形成有多個(gè) 不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于在波長轉(zhuǎn)換元件中形成有多個(gè)不同周期的 極化反轉(zhuǎn)區(qū)域，因此能夠擴(kuò)大使用可能的溫度范圍。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件被插入所述光 共振器內(nèi)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件被插入光共振器內(nèi)，因此能夠增加射出的 諧波的光束數(shù)目，容易使射出的光束光量均勻化。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件的極化反 轉(zhuǎn)周期各不相同。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件的極化反轉(zhuǎn)周期各不相同，因此能 夠擴(kuò)大使用可能的溫度范圍。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件的剖面形狀呈 三角形或梯形，在所述波長轉(zhuǎn)換元件的入射面和出射面上形成有反射諧波的反射膜。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于波長轉(zhuǎn)換元件的剖面形狀呈三角形或梯形，通過在波長轉(zhuǎn)換 元件的入射面和出射面上形成的反射膜，諧波被反射，因此能夠使輸出的多個(gè)諧波平行，能 夠易于進(jìn)行諧波的光學(xué)處理。另外，在上述的固體激光裝置中，較為理想的是，所述波長轉(zhuǎn)換元件中形成有多個(gè) 不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于在波長轉(zhuǎn)換元件中形成有多個(gè)不同周期的 極化反轉(zhuǎn)區(qū)域，因此能夠擴(kuò)大使用可能的溫度范圍。另外，較為理想的是，上述的固體激光裝置還包括波長板，該波長板使從所述波長 轉(zhuǎn)換元件輸出的多個(gè)諧波中的至少其中之一諧波的偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于偏 振方向不同的諧波從固體激光裝置輸出，所以能夠降低散斑雜訊。本發(fā)明所提供的圖像顯示裝置包括上述的固體激光裝置以及調(diào)制來自所述固體 激光裝置的出射光輸出的二維空間調(diào)制設(shè)備。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑸鲜龅墓腆w激光裝置 應(yīng)用于圖像顯示裝置，能夠使諧波的輸出穩(wěn)定，不增加部件數(shù)目就能夠利用多個(gè)諧波。本發(fā)明所提供的另一種圖像顯示裝置包括多個(gè)諧波中包含偏振方向不同的光束 的固體激光裝置、以及調(diào)制來自所述固體激光裝置的出射光的二維空間調(diào)制設(shè)備，所述二 維空間調(diào)制設(shè)備反射所述出射光。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，偏振方向不同的多束光束從固體激光裝 置輸出，通過二維空間調(diào)制設(shè)備而被反射，因此能夠?qū)崿F(xiàn)散斑雜訊少的高畫質(zhì)的圖像顯示。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明所涉及的固體激光裝置和圖像顯示裝置能夠使諧波的輸出穩(wěn)定，并且不增 加部件數(shù)目就能夠利用多個(gè)諧波，對(duì)使用固體激光晶體和波長轉(zhuǎn)換元件的內(nèi)部共振器型的 固體激光裝置以及使用該固體激光裝置的圖像顯示裝置極為有用。另外，本發(fā)明所涉及的 固體激光裝置作為色彩再現(xiàn)范圍廣的圖像顯示裝置用的光源非常有用。
權(quán)利要求
一種固體激光裝置，其特征在于包括半導(dǎo)體激光光源，射出泵浦用激光；光共振器，具有通過所述激光的射入而被激發(fā)并振蕩基波的固體激光晶體和分別配置在所述固體激光晶體兩側(cè)的一對(duì)反射鏡；以及波長轉(zhuǎn)換元件，將所述基波轉(zhuǎn)換為諧波，其中，所述波長轉(zhuǎn)換元件被配置在所述光共振器的內(nèi)部，以使在所述光共振器內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波中的至少其中之一諧波的光軸與所述基波的光軸不同，并將不同的至少其中之一諧波朝著與其他的諧波實(shí)質(zhì)上相同的方向輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換元件的入射面和出射面被傾斜研磨，所述波長轉(zhuǎn)換元件以布儒斯特角被插入所述光共振器內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換元件中形成有多 個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換元件包括多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件，所述多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件被插入所述光共振器內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體激光裝置，其特征在于所述多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件的極化 反轉(zhuǎn)周期各不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換元 件的研磨角為25士5°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體激光裝置，其特征在于在所述波長轉(zhuǎn)換元件的入射面和出射面的其中一面上形成有反射諧波的反射膜，所述 波長轉(zhuǎn)換元件的光入射面相對(duì)于與所述基波的光軸垂直的面以指定的角度傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換元件的光入射面 相對(duì)于與所述基波的光軸垂直的面的傾斜角為0.5°至10°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換元件的入射面和 出射面的其中一面被研磨成與另一面不平行，在所述其中一面上形成有反射諧波的反射 膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換元件的所述其中 一面相對(duì)于與所述基波的光軸垂直的面的研磨角為0.4°至2°。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換 元件中形成有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的固體激光裝置，其特征在于多個(gè)波長轉(zhuǎn)換 元件被插入所述光共振器內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的固體激光裝置，其特征在于所述多個(gè)波長轉(zhuǎn)換元件的極 化反轉(zhuǎn)周期各不相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換元件的剖面形狀 呈三角形或梯形，在所述波長轉(zhuǎn)換元件的入射面和出射面上形成有反射諧波的反射膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的固體激光裝置，其特征在于所述波長轉(zhuǎn)換元件中形成有多個(gè)不同周期的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的固體激光裝置，其特征在于還包括使從所 述波長轉(zhuǎn)換元件輸出的多個(gè)諧波中的至少其中之一諧波的偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)的波長板。
17.一種圖像顯示裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的固體激光裝置；以及 調(diào)制來自所述固體激光裝置的出射光的二維空間調(diào)制設(shè)備。
18.一種圖像顯示裝置，其特征在于包括 如權(quán)利要求16所述的固體激光裝置；以及調(diào)制來自所述固體激光裝置的出射光的二維空間調(diào)制設(shè)備，其中，所述二維空間調(diào)制 設(shè)備反射所述出射光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體激光裝置。半導(dǎo)體激光光源(10)射出泵浦用激光，光共振器(2)具有通過激光的入射而被激發(fā)并振蕩基波(20)的固體激光晶體(15)和分別配置在固體激光晶體(15)兩側(cè)的一對(duì)基波反射膜(14、16)，波長轉(zhuǎn)換元件(18)將基波(20)轉(zhuǎn)換為多個(gè)諧波(21、22)。而且，波長轉(zhuǎn)換元件(18)被配置在光共振器(2)的內(nèi)部，以使在光共振器(2)內(nèi)產(chǎn)生的多個(gè)諧波(21、22)的至少其中之一諧波(22)的光軸與基波(20)的光軸不同，并將不同的至少其中之一諧波(22)朝著與其他的諧波(21)實(shí)質(zhì)上相同的方向輸出。通過這種結(jié)構(gòu)，能夠使諧波的輸出穩(wěn)定，不增加部件數(shù)目便就能夠利用多個(gè)諧波。
文檔編號(hào)H01S3/101GK101821914SQ20088011081
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2008年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
發(fā)明者伊藤達(dá)男, 橫山敏史, 水內(nèi)公典, 水島哲郎 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社