[发明专利]波长转换激光器以及图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种进行基波的波长转换并输出波长与基波不同的转换波的波长转换激光 器以及具备该波长转换激光器的图像显示装置。

背景技术

以往，存在利用波长转换元件的非线性光学现象，将基波波长转换为二次谐波(Second Harmonic)、和频(sum frequency)或差频(difference frequency)等转换波的波长转换激 光器。

图17是表示现有的波长转换激光器的结构的概要图。现有的波长转换激光器例如图 17所示，具备：基波激光光源301、对从基波激光光源301射出的基波激光进行聚光的透 镜302、使聚光的基波激光的二次谐波生成的波长转换元件303、和将基波激光和谐波激 光分离的分色镜(dichroic mirror)304。

波长转换元件303采用非线性光学晶体，通过适当调节晶体的方位、极化反转结构等， 以使基波与转换波的相位匹配，从而进行基波的波长转换。特别是，利用极化反转结构的 波长转换元件，通过准相位匹配(quasi phase matching)在低功率下也能进行高效率的波 长转换，根据设计能够进行各种波长转换。所谓极化反转结构，采用设置了使非线性光学 晶体的自发极化(spontaneous polarization)周期性地反转的区域的结构。

设波长转换元件的相互作用长度为L，基波的功率为P，波长转换元件中的光束截面 面积为A，与相位匹配条件的偏差为Δk时，将基波转换为二次谐波的转换效率η用下述 的式(1)表示。

η∝L²P/A×sinc²(ΔkL/2)    ……(1)

此外，在对于相互作用长度设定适当的聚光条件的情况下，转换效率η用下述的式(2) 表示。

η∝LP×sinc²(ΔkL/2)       ……(2)

根据上述的式(2)，为提高转换效率，只要加长相互作用长度或者增加基波的功率即 可。但是，由于对于距相位匹配条件的偏差的允许幅度与相互作用长度成反比例的关系， 所以若加长相互作用长度，则温度调整以及基波的条件会变得严格。此外，基波的功率的 增加会导致波长转换元件的端面破坏、因光吸收产生的发热造成的转换效率的下降。

例如，在日本专利公开公报特开2004-125943号(以下称作“专利文献1”)中， 提出了具备将入射的激光导光至彼此不在同一直线上的多个光路的导光装置、设置在多个 光路的波长转换装置、以及取出由波长转换装置转换了波长的激光的激光取出装置，由此 在不产生光损伤的情况下高效率地进行波长转换的波长转换装置。

此外，例如在日本专利公开公报特开平11-44897号(以下称作“专利文献2”)中， 提出了具备在入射基波激光光束路径上依次设置的多个波长转换元件、使通过多个波长转 换元件的激光光束收敛的多个聚光装置、以及变更在多个波长转换元件中被进行波长转换 的激光光束的路径的分束器(beam splitter)，由此能够进行高效率的波长转换的波长转换 激光装置。

还有，例如在日本专利公开公报特开2006-208629号(以下称作“专利文献3”) 中，提出了将从极化反转元件的入射端入射并被实施波长转换后到达另一端的光，用配置 在极化反转元件的另一端的反射体反射，改变光路后再次入射到该极化反转元件，并再次 在极化反转元件内行进从而进行波长转换，由此提高波长转换效率的波长转换元件。

在上述的现有的提案中，即使波长转换元件的相互作用长度较短，也能得到高转换效 率。但是，由于输出的光束为多个光束，所以汇聚上述多个光束需要多个光学部件。此外， 在上述的以现有的提案中，转换波的实际光源面积变大，对转换波进行聚光变得困难。除 此之外，在上述的现有的提案中，波长转换元件的必要面积变大，存在导致成本增加的问 题。另外，在波长转换激光器中由于使用多个光学部件，因此其产品化要求放宽对部件的 调整。

发明内容

本发明为了解决上述问题，其目的在于提供一种能够稳定地得到高转换效率，并且能 够小型化的波长转换激光器以及图像显示装置。