(57)【要約】【課題】希土類添加ダブルクラッドファイバと一般的なシングルモードファイバとの接続部分では、被覆がない部分において、空気がクラッドとなり残存励起光が閉じこめられるが、被覆を有する部分でポンプ光がしみ出し、そのエネルギーによってファイバが部分的に発熱し、劣化・破断する問題があった。【解決手段】ダブルクラッドファイバとシングルモードファイバの接続部分に残存励起光吸収発散。反射機構を設けることにより、直線偏光のファイバレーザ光源で問題となっていた、残存励起光によるファイバ劣化を防止と簡便な方法による単一偏光化が可能となり、信頼性が向上し、励起高出力の制限を受けないため、発振光出力を増大させることができる。【選択図】図６
2010056265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ活性物質としての希土類添加ダブルクラッドファイバと、
ダブルクラッド希土類添加ファイバを励起する励起用半導体レーザと、
ダブルクラッド希土類添加ファイバの両端に配置されたレーザ発振波長を決定する広帯域のファイバグレーティングと狭帯域のファイバグレーティングで構成される一組のファイバグレーティングと
残存励起光処理機構と
偏光方向を直線方向にする偏光単一化機構と
希土類ファイバより発生したレーザ光の波長を変換する波長変換モジュールとで
構成されているレーザ光源装置において、
偏光単一化機構がファイバの接続方法により実現されており、
単一偏光を実現するために接続されたファイバの一方を伝搬した残存励起光が他方のファイバに伝搬する量を
前記残存励起光処理機構により低減していることを特徴とするレーザ光源。
【請求項２】
前記残存励起光処理機構が、
光エネルギーから熱エネルギーへ変換する機能を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源。
【請求項３】
前記残存励起光処理機構が前記偏光単一化機構よりも
前記励起用半導体レーザに光学的に近い位置に配置されていることを特徴する請求項１に記載のレーザ光源。
【請求項４】
前記残存励起光処理機構が、
光反射機能を利用したものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源。
【請求項５】
前記励起用半導体レーザの発振波長が９００−９５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源。
【請求項６】
前記希土類添加ダブルクラッドファイバが偏波保持機能を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源。
【請求項７】
前記残存励起光処理機構として、ファイバの曲率による光放射を利用していることを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載のレーザ光源。
【請求項８】
前記残存励起光処理機構として、光を放射させるファイバ部分を屈折率１．５以上の材料でモールドしていることを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載のレーザ光源。
【請求項９】
前記残存励起光処理機構として、残存励起光と発振光との色収差を利用していることを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載のレーザ光源。
【請求項１０】
前記残存励起光処理機構として、残存励起光処理機構の筐体内・レンズ・ファイバ先端に反射機構が具備されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項１１】
前記残存励起光処理機構として、ダブルクラッドファイバ内に反射機構が具備されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項１２】
励起光源あるいは残存光処理機構が、ファイバレーザ装置筐体内で、狭帯域ファイバグレーティングよりも上部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源。
【請求項１３】
前記狭帯域ファイバグレーティングがファイバレーザ装置筐体外部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源。
【請求項１４】
前記狭帯域ファイバグレーティングがファイバレーザ装置筐体内部に配置されており、かつ前記狭帯域ファイバグレーティングは温度補償機構を具備していることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項１５】
発振波長が１０３０〜１０７０ｎｍのファイバレーザ光源を用い、５１５ｎｍ〜５３５ｎｍの光を波長変換により発生させることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のレーザ光源とレーザ出力コントローラーと電源装置と
整形光学系と２次元変調素子と、投影レンズとを具備していることを特徴とする２次元画像表示装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のレーザ光源とレーザ光源の制御部から構成される光源ユニットと導光部材と偏光板・拡散部材と液晶パネルとを具備していることを特徴とする液晶ディスプレイ装置
を使用していることを特徴とする２次元画像表示装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のレーザ光源と
レーザ光源の出力制御部と出力設定部と
レーザ光源を出力するファイバを具備していることを特徴とする医療用レーザ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振波長が１０４０ｎｍ〜１０７０ｎｍのファイバレーザ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、効率が高く、優れたビーム品質を持ち、なおかつ空冷が可能で構造が単純という特徴を持つファイバレーザ光源が、従来使用されてきた固体レーザ光源に変わる近赤外レーザ光源として注目されている。図１に典型的なファイバレーザ光源の構成模式図を示している。励起用（ポンプ用）ＬＤ１０１から出射されるレーザ光をレーザ媒質であるＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３に入射し、反射ミラーであるファイバグレーティング１０２・１０４とで構成されたレーザ共振器内で共振させることによりレーザ光が発振する。図の単一偏光化機構（ポラライザ）１０５は発振したレーザ光の偏光方向を単一にするために挿入されている。このファイバレーザは、ビーム品質が良く、なおかつ発振波長スペクトルを出口側のファイバグレーティングにおける反射スペクトルの線幅で規定することが可能であるため、ファイバレーザを基本波光源とし、非線形光学結晶もちいた高調波発生（波長変換光源と呼ぶ）に非常に適している。図１の１０８に示したＳＨＧモジュールは第２高調波発生を行うための機構で、この機構を用いることで、最終的に２倍高調波１０７が出射される。なおかつ、従来の固体レーザでは、レーザの発振波長は用いるレーザ結晶により規定されていたが、このファイバレーザにおいては、発振波長も一組のファイバグレーティングによって規定されるため、波長により利得は異なるものの発振波長を任意に変化することができると言う特徴を持っている。
【０００３】
一方、このようなレーザ光の高調波を光源（波長変換光源）としたアプリケーションとして、レーザディスプレイが注目されている（例えば、非特許文献１参照）。これまでに使用していた白色ランプと比較して、不要な赤外線、紫外線の発生が低く抑えられるため、消費電力を低く抑えることができる上、レーザを用いることで光を効率集光することが可能となり光の利用効率を向上させることができる。また、発光ダイオードを用いた場合と比較して、レーザは単色光であり、色純度が高いため、ディスプレイ装置の色再現性を向上させることができる。特に緑色光の波長を５２０〜５３５ｎｍにすることによりより深い緑色を表現することが可能となる。図２に色度図上の青色光の波長が４６０ｎｍ、赤色光の波長が６３５ｎｍの場合における、使用する緑色光の波長別に色再現範囲を示している。このような波長は、固体レーザを用いた場合Ｎｄ：ＹＡＧやＮｄ：ＹＶＯ４等を用いた場合の５３２ｎｍかＮｄ：ＹＬＦを用いた場合の５２７ｎｍの２波長しか発生できなかった、特にＹＬＦはフッ化物結晶で製造が困難であるため、蛍光スペクトルがブロードで自由に発振波長を選択できるファイバレーザが有望となっていた（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
一方、ファイバレーザあるいはファイバアンプにおいては、励起光と発振光が同一ファイバ上を伝搬するため特許文献１に示したように、発振した光の一部が不用意な戻り光となって、励起光源に損傷を与えることがあり、レンズ系とミラーを用いて発振光を取り除く回避方法等が検討されてきた。
【特許文献１】特許第３０１２０３４号公報
【非特許文献１】Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．  ４３、  Ｎｏ．  ８Ｂ、  ２００４、  ｐｐ．  ５９０４−５９０６
【非特許文献２】Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ−ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ、  （Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ、  Ｉｎｃ．  ２００１年）  １４５ページ  ｆｉｇｕｒｅ１０．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザディスプレイの緑色光源としては、色再現範囲の点で波長が５３０ｎｍから５２０ｎｍの範囲であることが望ましいが、ファイバレーザを基本波光源として使用した波長変換光源を使用する場合、前述の波長範囲における基本波である１０７５ｎｍ以下の光では、レーザ媒質である希土類添加ファイバに吸収が存在し、レーザ共振器の（発振）動作が不安定となるため相互作用長であるファイバ長を長くすることができない。この現象は、波長変換光源の場合必須である直線偏光を得るために使用するＰＡＮＤＡファイバ等の偏波保持ファイバで顕著となる。
【０００６】
一方、レーザ光の出力を増加させるには励起光を増加させる必要があるが、励起光の波長によってはレーザ媒質である希土類添加ファイバで吸収されなかった励起光が原因となり、ファイバが劣化・破断するという問題があった。図４を用いて劣化のメカニズムを示す。図４に希土類添加ダブルクラッドファイバと一般的なシングルモードファイバとの接続部１１０を示している。ダブルクラッドファイバではアウタークラッド４０２に残存励起光４０８が閉じこめられた状態でインナークラッド部分４０３を光が伝搬する構造となっている。一方、シングルモードファイバと接続した後では、被覆４０７がない部分において、空気がクラッドとなり残存励起光４０８が閉じこめられるが、被覆を有する部分でポンプ光がしみ出し、そのエネルギーによってファイバが部分的に発熱（たとえば発熱部４０９）し、劣化・破断する。
【０００７】
このような現象を解決する方法の一例として図５に希土類としてＹｂを１０００ｐｐｍ程度添加したファイバの吸収スペクトルを示し、説明する。励起光としては９１５ｎｍ近辺のレーザダイオード（ＬＤ）あるいは９７６ｎｍ付近のレーザダイオードを使用することができる。このとき、このファイバの９１５ｎｍ光の吸収量は０．６ｄＢ／ｍ程度であるのに対し、９７６ｎｍ光の吸収量は約１．８ｄＢ／ｍと３倍ほど大きいため、９７６ｎｍ光を使用することでファイバの劣化は解決できると考えられるが、吸収ピークの形状は９７６ｎｍ近辺で急峻であるのに対し、９１５ｎｍ近辺でブロードであるため、励起光ＬＤの温度変化等で発生する励起光の波長変動に対しては、９１５ｎｍ帯（９００−９５０ｎｍ）を用いた方がより安定であり、ＬＤの冷却機構を簡素化することができる。そのため装置コスト・消費電力を低減させることができる。以上のように、ファイバレーザ装置の温度安定性と、ファイバレーザで直線偏光かつ６Ｗ以上の１１００ｎｍ以下の光を得る事とを両立させることは従来困難であった。
【０００８】
また別の課題として、ファイバレーザ光源を基本波とした波長変換レーザ光源では、ファイバレーザから出射される基本波が単一偏光となっている必要がある。このとき単一偏光化には、偏光子（ポラライザ）という部品が必要となるが、コストが高い上、レーザ光の透過損失が増加し、ファイバレーザ共振器の効率（励起光から発振光への変換効率）が低下するという問題も存在していた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明のレーザ光源装置は、レーザ活性物質としての希土類添加ダブルクラッドファイバと、ダブルクラッド希土類添加ファイバを励起する励起用半導体レーザと、ダブルクラッド希土類添加ファイバの両端に配置されたレーザ発振波長を決定する広帯域・狭帯域で構成される一組のファイバグレーティングと残存励起光処理機構と偏光方向を直線方向にする偏光単一化機構と希土類ファイバより発生したレーザ光の波長を変換する波長変換モジュールとで構成されているレーザ光源装置において、偏光単一化機構がファイバの接続方法により実現されており、単一偏光を実現するために接続されたファイバの一方を伝搬した残存励起光が他方のファイバに伝搬する量を前記残存励起光処理機構により低減していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
高出力光発生時問題となっていた、ファイバの劣化・破断を防止することが可能となり、かつ偏光子を用いることなく、安定した直線偏光でかつ高出力のレーザ光を発生できるファイバレーザを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
実施の形態１においては、単一偏光化機構がファイバの融着方法によって実現されており、残存励起光発散・吸収機構により、残存励起光が当該融着部に達する前に処理されるようファイバレーザを構成した形態を示す。
【００１３】
本実施の形態における実施例の一つについて図８に示している。ポンプ用ＬＤ１０１でコア部分に希土類としてＹｂをドープしたダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３（本実施例の場合、ファイバ長１０ｍ）を励起し一組のファイバグレーティング１０２・１０４で構成された共振器内でレーザ光を発振させる。本実施例の場合ポンプ用ＬＤとして、発振波長９１５ｎｍのシングルエミッターレーザダイオード（最大出力１０Ｗ）を使用している。ファイバグレーティング１０２はダブルクラッド偏波保持ファイバのコア部分にゲルマニウムが添加されており、紫外光に対する感度を向上させ、グレーティングを形成させた偏波保持ファイバに形成されており、中心波長１０６４．０ｎｍ、反射スペクトル半値幅１ｎｍ、反射率９８％という特性を持っている。また、ファイバグレーティング１０４は一般的なシングルモード偏波保持ファイバ（コア径６ｕｍ、クラッド外形１２５ｕｍ）のコア部分に同じくゲルマニウムが添加されたものに形成しており、中心波長は１０６４．１ｎｍで反射スペクトル半値幅は０．０９ｎｍ、反射率１０％のものを使用している。ファイバグレーティング１０４の反射率を大きくすることで、Ｙｂ添加ダブルクラッド偏波保持ファイバの長さを長くすることは可能であるが、特性の改善には限界があり、有効な対策とは言えない。また波長変換用途では狭帯域化が重要だが、反射率を大きくすることでファイバグレーティング１０４の狭帯域化が困難になるという問題がある。単一偏光化機構（ポラライザ）１０５においては、発振させる光の偏光を単一偏光（直線偏光）にするために使用している。その後、発振した１０６４ｎｍ付近の光を伝搬させる光偏波保持ファイバにより、ＳＨＧモジュールに導入し、第２高調波発生により５３２ｎｍの光を発生させる。Ｙｂドープクラッドポンプファイバと単一偏光化機構（ポラライザ）105との間にＹｂ添加ダブルクラッド偏波保持ファイバと一般的なシングルモード偏波保持ファイバとの接続部分１１０が存在し、ファイバ劣化の要因となるため、ポンプ光発散・吸収機構８０１を設けることでファイバの過熱を防止できる。
【００１４】
ファイバの接続状態（ファイバを軸方向に９０°回転させて接続・融着する）ことで単一偏光化機構１０５の役目をさせる方法について以下に説明する。
【００１５】
偏波保持光ファイバに希土類元素を添加した希土類ドープクラッドポンプファイバの両端に、ファイバグレーティングを形成した偏波保持光ファイバを接続し、前記両端の偏波保持光ファイバのうちの一端の偏波保持光ファイバが形成する２つの反射波長のいずれか一つと他端の偏波保持光ファイバが形成する２つの反射波長のいずれか一つとを一致させることで、一致した反射波長の単一偏波レーザ光を発振させることが可能となる。つまりファイバの融着部分を単一偏光化機構として機能させることで、部材として偏光子がない構成であっても、単一偏光のファイバレーザ光源を実現することができるというものである。
【００１６】
一方で、単一偏光化する方法として、ファイバの接続状態（ファイバを軸方向に９０°回転させて接続・融着する）ことで単一偏光化機構（ポラライザ）１０５の代用とすることができるが、その際、この融着接続部にポンプ光発散・吸収機構を設けることで、発振した１０６４ｎｍ光の偏光方向が揺らぐという課題があることを新たに観測した。本発明ではその対策方法に関する提案を行っている。
【００１７】
単一偏光となる仕組みについて以下に述べる。ダブルクラッド偏波保持ファイバ１１１、シングルモード偏波保持１１２は、互いに直交する２軸方向について発振した基本波が伝搬するコア部に複屈折特性を持たせた光ファイバとなっており、直交する２つの偏波面を規定するスロー軸（Ｓｌｏｗ軸）とファースト軸（Ｆａｓｔ軸）という二つの軸が形成される。このようなダブルクラッド偏波保持ファイバ１１１、シングルモード偏波保持１１２のコア部の屈折率を周期的に変化させグレーティングを形成することによって、ファイバグレーティング１０２、１０４が形成される。ファイバグレーティング１０２、１０４は、ファイバレーザ１００がレーザ発振するための共振器を形成するための反射ミラーとして働いている。ここでファイバグレーティング１０２、１０４が形成されたダブルクラッド偏波保持ファイバ１１１、シングルモード偏波保持１１２は、Ｓｌｏｗ軸の方向に偏波する光（Ｓｌｏｗ軸偏波の光と呼ぶ）をＳｌｏｗ軸に規定される偏波面を保持ながら伝搬させる。その一方で、Ｆａｓｔ軸の方向に偏波する光（Ｆａｓｔ軸の光と呼ぶ）  をＦａｓｔ軸に規定される偏波面を保持しつつ伝搬させる。このＳｌｏｗ軸およびＦａｓｔ軸とは、偏波保持光ファイバの横断面上においてコア部を中心に直交する偏波軸を指している。
【００１８】
ファイバグレーティング１０２を形成したダブルクラッド偏波保持ファイバ１１１は、一端に励起（ポンプ）用ＬＤ１０１が接続され、もう一方の端部にはＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３が接続される。このファイバグレーティング１０２は、偏波保持ファイバが有する複屈折率性のため、波長λ１、λ２（λ１＜λ２）をそれぞれ反射中心波長とする２つの反射波長帯域を形成し、その反射波長帯域内の波長の光を反射する。ファイバグレーティング１０２は、ポンプ用ＬＤ１０１からの励起光を透過させるとともに、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３によって発生した１０６０ｎｍ帯の光（ファイバグレーティング１０４によって反射された光）を反射する。ここでファイバグレーティング１０２の反射率は、励起用ＬＤへ、発振したレーザ光が戻ることを防止する意味にで９９％以上であることが望ましい。
【００１９】
このようなファイバグレーティング１０２を形成したダブルクラッド偏波保持ファイバ１１１は、ポンプ用ＬＤ１０１からの励起光をＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３に伝搬するとともに、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３によって放出された光またはファイバグレーティング１０２、１０４によって反射された光をその偏波面を維持しながら伝搬する。ここで、ファイバグレーティング１０２が形成する２つの反射波長帯域のうち、波長λ１を反射中心波長とする反射波長帯域はＦａｓｔ軸の光の反射波長帯域であり、波長λ２を反射中心波長とする反射波長帯域はＳｌｏｗ軸の光の反射波長帯域である。
【００２０】
一方、ファイバグレーティング１０４を形成した偏波保持ファイバ１１２は、一端にＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３が接続され且つ他端が出力端となっている。ファイバグレーティング１０４は、波長λ３、λ４（λ３＜λ４）をそれぞれ反射中心波長とする２つの反射波長帯域を形成し、反射波長帯域内の波長を有する光を反射する。具体的には、ファイバグレーティング１０４は、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３の中で発生したレーザ光を出力端側に透過させるとともに、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３によって放出された光またはファイバグレーティング１０２によって反射された光をファイバグレーティング１０２に比して低い反射率（例えば１０５０〜１１００ｎｍ帯の光を発生させる場合：２０％以下の反射率）で反射する。この場合、ファイバグレーティング１０４は、ファイバレーザ１００の共振器を形成する出力端側の反射器として機能するとともに出力端として機能する。このようなファイバグレーティング１０４を形成したシングルモード偏波保持光ファイバ１１２は、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３によって発振したレーザ光を出力側に伝搬するとともに、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３によって放出された光またはファイバグレーティング１０２、１０４によって反射された光をその偏波面を保持しつつ伝搬する。
【００２１】
ここで、ファイバグレーティング１０４が形成する２つの反射波長帯域のうち、波長λ３を反射中心波長とする反射波長帯域はＦａｓｔ軸の光の反射波長帯域であり、波長λ４を反射中心波長とする反射波長帯域はＳｌｏｗ軸の光の反射波長帯域である。
【００２２】
なお、ファイバグレーティング１０２、１０４をそれぞれ形成した偏波保持ファイバ１１１、１１２は、互いに直交する２軸方向（Ｓｌｏｗ軸方向およびＦａｓｔ軸方向）についてコア部に複屈折特性を持たせたものであり、例えば、コア部の両側に応力付与部を配置したＰＡＮＤＡ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  ＡＮＤ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ｆｉｂｅｒ）ファイバであってもよいし、楕円クラッド偏波保持ファイバであってもよい。
【００２３】
Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３は、ポンプ用ＬＤ１０１によって発振された励起光を用いて光を放出するとともに、上述したファイバグレーティング１０２、１０４の間で繰り返し反射される光を増幅してレーザ光を生成する増幅媒体として機能する。具体的には、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３は、ＰＡＮＤＡ型または楕円クラッド型の偏波保持光ファイバのコア部に希土類元素を添加したものであって、このコア部の外周に２層のクラッド部を配置したダブルクラッド構造を有する。すなわち、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３は、伝搬する光（例えばＳｌｏｗ軸の光またはＦａｓｔ軸の光）の偏波を保持する偏波保持機能と、ダブルクラッド構造のクラッドポンプファイバと同様の光増幅機能とを有することになる。
【００２４】
また、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３は、一端（励起光入力側）にダブルクラッド偏波保持ファイバ１１１が接続され且つ他端（レーザ光出力側）に偏波保持光ファイバ１１２が接続される。この場合、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３は、励起光入力側の接続部１１０ａにおいてダブルクラッド偏波保持光ファイバ１１１と融着接続され、レーザ光出力側の接続部１１０ｂにおいてシングルモード偏波保持光ファイバ１１２と融着接続される。このようなＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３は、ダブルクラッド偏波保持ファイバ１１１を透過した励起光がコア部の希土類元素イオンを励起することによって光を放出し、この放出した光（自然放出光）をファイバグレーティング１０２、１０４に伝搬する。さらに、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３は、ファイバグレーティング１０２、１０４の間で反射を繰り返す光を増幅し、この結果、レーザ光を発生する。
【００２５】
なお、このＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３のコア部に添加される希土類元素は、例えば、ファイバレーザ１００が１．５５μｍ帯域（１５２０〜１６００ｎｍ）のレーザ光を発振する場合にはＹｂの代わりにＥｒを添加しても良いし、１０００〜１１５０ｎｍの範囲内の波長を有するレーザ光を発振する場合にはＹｂである。また、希土類元素は、エルビウムおよびイッテルビウムを含むもの（Ｅｒ−Ｙｂ）であってもよい。
【００２６】
ここで、Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３の両端にそれぞれ接続された偏波保持ファイバ１１１、１１２は、互いのＳｌｏｗ軸とＦａｓｔ軸とを平行にする位置関係にある。すなわち、ダブルクラッド偏波保持ファイバ１１１のＳｌｏｗ軸およびＦａｓｔ軸は、シングルモード偏波保持ファイバ１１２のＳｌｏｗ軸およびＦａｓｔ軸についてコア部を中心にして９０度回転したものとほぼ同じである。このような位置関係にある偏波保持光ファイバ１１１、１１２は、上述した波長λ１、λ２を反射中心波長とする２つの反射波長帯域のいずれか一つと波長λ３、λ４を反射中心波長とする２つの反射波長帯域のいずれか一つとを一致させる。この場合、ファイバグレーティング１０２、１０４は、このように一致した反射波長帯域内の反射波長の光を繰り返し反射する。
【００２７】
このようなファイバグレーティング１０２、１０４とＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３とを用いて形成される共振器は、ファイバグレーティング１０２、１０４の間で一致させた単一の反射波長帯域内の反射波長（すなわち共振波長）で光を共振させ、この共振波長の光をファイバグレーティング１０２、１０４の間で繰り返し反射するとともにＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３によって増幅する。この結果、この共振器は、単一偏波を保持しつつこの共振波長のレーザ光（すなわち単一偏波レーザ光）を高出力で発振する。共振器によって発振されたレーザ光は、単一偏波を維持しつつシングルモード偏波保持光ファイバ１１２を伝搬するとともにファイバグレーティング１０４を透過し、出力される。具体的には、共振器に励起光源１０１によって９００〜９８０ｎｍの励起光が入力された場合、１０００〜１１５０ｎｍの範囲内の共振波長の単一偏波レーザ光を発振する。以上に説明した方法を用いることにより、例えば数十Ｗもの出力で発振する単一偏波レーザ光を実現することができる。以下この方法を９０°融着（９０°接続）とよぶ。
【００２８】
このときシングルモード偏波保持ファイバのプライマリーコート（樹脂被覆）を１０ｃｍ程度除去し、直径３０ｍｍ程度のコイル状（８０２部）に形成することによりクラッド部分を伝搬する残存基本波（波長９１５ｎｍ）を放射させる。このとき、励起光が１０Ｗであるとすると、希土類としてＹｂを添加したダブルクラッド偏波保持ファイバの吸収量は０．６ｄＢ／ｍであるため、１０ｍのファイバ長で７．５Ｗの励起光を吸収して、残存励起光として２．５Ｗの９１５ｎｍの光が放射され、シングルモードのクラッドを伝搬することになる。ここでシングルモードファイバコイル素線８０２は、アルマイト板８０３に固定されており、放射した赤外光を吸収して熱に変換する。この吸収板としては、アルマイト加工したアルミニウム板を使用した。図１に記載した従来構成の場合、１５Ｗの励起光（９１５ｎｍ）でポンプし、発振した１０６４ｎｍの出力が６．８Ｗとなるような場合、連続運転を行ってから２０分経過後に接続部分・シングルモード偏波保持ファイバのプライマリコート（被覆）が過熱し、ファイバが破断したが、本実施形態における実施例１の対策を講じることにより２０時間以上連続運転を行っても前記被覆が過熱することがなく、信頼性を向上させることが可能となる。その上、より大きなパワーの励起光をポンプできるため、１０６４ｎｍの出力を増大させることが出来、なおかつ、そこから波長変換される緑色光の出力も増大させることができる。
【００２９】
ところが、９０°融着させた部分を含むシングルモード偏波保持ファイバの領域で励起光の処理を行った場合は、励起光が伝搬可能なダブルクラッドファイバから励起光が伝搬できない通常のシングルモードファイバへの切り替わりであるため、入力する励起光の光量を増加させ出力を大きくさせようとしたとき、融着部分が熱せられ出射される基本波光の偏光が時間変化するという問題があることが明らかとなった。図９にそのときの時間に対する出力変動量のプロット図を示す。出力が最大８％程度低下しており、かつ大きく振動することがこのプロット図より分かる。出力が８％振動すると、波長変換後の光では１５％程度出力が変動することとなり、出力一定値制御を掛ける場合、最大出力に大きな余裕（出力マージン）が必要となる。出力マージンを大きくした場合、光源の最大出力が制限を受けるため、必要以上に大きな光源装置を選択する必要が生じる。この原因としては、シングルモードファイバの部分が熱せられ、偏波保持ファイバにおけるＦａｓｔ軸側とＳｌｏｗ軸側との屈折率差（複屈折率差）が変化し、偏光が回転してしまうことが原因となっている。本実施例のように融着するファイバ構造（屈折率構造・形状）がそれぞれ異なっている場合や、融着方向を９０°回転させる場合の回転誤差が１°以上になった場合、融着されるファイバに元々誤差として存在する屈折率やファイバ形状のバラツキが起因する偏光揺らぎが顕著となることが分かった。偏波保持ファイバの回転角を画像処理で認識して融着処理する一般的な偏波保持ファイバ融着機では回転誤差は１°〜５°の範囲となっているため、回転誤差を１°以下とするためには画像処理以外の偏波面認識方法が必要となり、工程が複雑化する。
【００３０】
そこで、本実施例（図１０）では、励起光を処理する部分を９０°融着する部位よりも励起ＬＤに近い部分とすることで融着部分が処理された励起光から変換された熱により加熱されることを防止している。
【００３１】
従来例と本願の実施形態との違いを図８と図１０を用いて説明する。従来例（図８）ではポンプ光発散・吸収機構８０１は、ダブルクラッドファイバとシングルモードファイバとの接続部分を含む、シングルモードファイバの被覆を剥離した領域となっている。一方、本実施形態では、偏光単一化機構を実現しているダブルクラッドファイバとシングルモードファイバとの接続点より励起用レーザダイオードに近い部分にポンプ光発散・吸収機構が配置されているのが大きな違いである。
【００３２】
ダブルクラッドファイバの被覆を構成する樹脂層を１０ｃｍ程度除去し、直径３０ｍｍ程度のコイル状（８０２部）に形成することによりクラッド部分を伝搬する残存基本波（波長９１５ｎｍ）を放射させる。このとき、励起光が１０Ｗであるとすると、希土類としてＹｂを添加したダブルクラッド偏波保持ファイバの吸収量は０．６ｄＢ／ｍであるため、１０ｍのファイバ長で７．５Ｗの励起光を吸収して、残存励起光として２．５Ｗの９１５ｎｍの光が放射される。ここでシングルモードファイバコイル素線８０２は、アルマイト板８０３に固定されており、放射した赤外光を吸収して熱に変換する。この吸収板としては、アルマイト加工したアルミニウム板を使用した。この実施例では、被覆を剥離するファイバの種類と、ポンプ光発散・吸収機構を配置する位置が異なっている必要があることがわかる。
【００３３】
具体的には、９０°融着部に到達する残存励起光を投入する励起光の３％以下とすることにより、ファイバ構造の違いやファイバ融着時の１°〜５°の回転誤差であっても偏光揺らぎを低減することが可能であることが分かった。図１１に本形態を適用した光源の時間に対する出力変動量を示している。図９と比較して、出力変動が２％以内に抑制され、効果が確認されている。
【００３４】
ファイバ融着時の回転誤差の影響をより小さくするには、融着されるダブルクラッドファイバとシングルモードファイバの屈折率分布・ファイバの物理的形状が同じになるようにあらかじめ設計されていることが望ましい。
【００３５】
また、励起光を処理する９０°融着する部位よりも励起ＬＤに近い部位がダブルクラッドファイバとなっている場合は、そのダブルクラッドファイバのアウタークラッドは樹脂クラッドであることがのぞましく、ファイバの被覆と共に樹脂クラッドも除去されていることが望ましい。
【００３６】
なお、コイル状に形成するシングルモードファイバコイル素線８０２の直径は、小さくしすぎた場合、発生した１０６４ｎｍ光の損失が大きくなる上、ファイバ素線（ファイバ被覆のための樹脂コートのないファイバを指す）が破断する可能性があるため２０ｍｍより大きい方が望ましく、４０ｍｍ以上になると、残存基本波の放射が小さくなるため、２０−４０ｍｍ程度であることが望ましい。
【００３７】
実施の形態１における二つめの実施例としてファイバ素線部を高屈折材料に埋め込む方法について紹介する。
【００３８】
一つめの実施例においては、屈折率１の空気中において、励起光にとってはマルチモードファイバとして作用する、ダブルクラッド偏波保持ファイバ素線の曲げ曲率を大きくすることにより、不要な励起光を発散させていたが、ダブルクラッド偏波保持ファイバのクラッドと空気との屈折率差が１．４程度存在するため、励起光の発散効率が悪いという弱点を持っていた。そこで、本実施例では、ダブルクラッド偏波保持ファイバコイル素線１２０２の周囲を屈折率が１．５以上の材料１２０３で覆い、積極的に励起光を引き抜く作用を起こさせることに特徴を持っている。屈折率１．５以上の材料としては、屈折率整合液として使用されるシリコーンオイル（あるいはシリコーンジェル）などが従来から使用されているが、液体であることから保持が難しく、液漏れの恐れがあった。そこで、本実施例では、シリコーン系の紫外線硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂（たとえば信越化学Ｏｐｔｉｃｌｅａｒ（ｎ＝１．５２程度）など）を使用した。このほかにも、屈折率が１．５以上であればエポキシ系紫外線硬化樹脂も使用可能である。
【００３９】
図１２に本実施例における、ファイバレーザ波長変換緑色光源の構成図を示している。一つめの実施例と異なっている部分は、偏光単一化機構を実現しているダブルクラッドファイバとシングルモードファイバとの接続点以外のダブルクラッド偏波保持ファイバの被覆を剥がした素線部分１２０２が、屈折率１．５以上の材料に埋め込まれていることである。通常ダブルクラッド偏波保持ファイバを被覆しているプライマリコートも屈折率１．４以下の材料が使用されているが、本実施例の場合は、ファイバ素線の外周から１ｍｍ以上の厚みを持つように屈折率１．５以上の樹脂で覆うことにより残存励起光をひき抜く効果を実現している。ファイバを覆う屈折率補償樹脂１２０３はアルマイト加工されたアルミニウム製の容器１２０４に流し込まれ、ファイバ接続部を含まないようにダブルクラッド偏波保持ファイバコイル素線１２０２を埋め込んだ後、固化させる。本実施例における樹脂を流し込んだ領域の寸法は、長さｘ奥行ｘ深さ＝５０ｍｍ  ｘ  ５ｍｍ  ｘ  １ｍｍの領域であった。長さｘ奥行に関してはできるだけ大きな面積にすることが望ましいが、装置の大型化に繋がるため５０ｍｍ  ｘ  ５ｍｍ〜５０ｍｍ  ｘ  １０ｍｍでの範囲内であることが望ましい。このように屈折率がファイバのクラッドよりも大きな物質で満たすことで効率よく、残存励起光を引き抜くことが可能となる上、広い領域に残存励起光を広げることにより、過熱を防止し、熱として発散しやすくする役目を持っている。
【００４０】
なお、本実施の形態において、残存励起光のエネルギーを熱に変換するため、ファイバレーザの筐体内温度が３−５度上昇する。そのため、出射側に設けられた、発振波長を決定するファイバグレーティングの反射波長が温度上昇に伴い、代表的な値の場合０．０１ｎｍ／℃の割合で長波長側にシフトする。この波長シフトは波長変換で緑色光発生を行う場合、緑色光出力低下の原因になる。そのため、ファイバグレーティング自体を、温度上昇に伴って熱収縮するような基板に保持させること（温度補償パッケージを使用すること）や、ファイバグレーティングを筐体の外に配置することが望ましい。また、筐体内にファイバグレーティングを配置する場合においても、熱源となる本発明のポンプ光発散・吸収機構よりも下部に配置し、なおかつ熱的に分離されていることが望ましい。
【００４１】
より効果を上げるためには、ポンプ光発散・吸収機構を、放熱フィン等に配置し、冷却ファンなどを用いて冷却することが望ましい。
【００４２】
また、単一偏光化機構が実現された融着接続部は、歪み・ねじりなどの応力がかかりにくい構造とすることが望ましい。その構成の一例を図１３に示す。
【００４３】
融着保持部では、融着されたファイバは、ファイバを通す溝がもうけられた保持具１３０１にファイバを接着剤１３０３で固定し、融着接続部４１０に応力がかからない構造を取っている。接着剤で固定された部分の間隔は５０ｍｍ以上とすることで融着部への応力を軽減する効果があることが確認された。また、装置の小型化という観点では１００ｍｍ以下とすることが望ましい。また、ファイバの被覆がはがされた融着接続部４１０は気体１３０２で満たされており、保持具１３０１のふたで密封されている。保持具１３０１内部には、空気中の水分を吸着するケミカルフィルタ１３０４が装備されている。この構造により、ファイバ融着部で実現された単一偏光化機構の性能がファイバへの応力で劣化することを防止することができる。
【００４４】
（実施の形態２）
本願発明の実施の形態２として、希土類ドープダブルクラッド偏波保持ファイバとシングルモード偏波保持ファイバとの間にレンズ系を用い、レーザビームをいったん空間に放出し、励起光と発振光の収束ビーム径の差を利用して、励起光を低減するとともに、ファイバの軸を直交させることにより単一偏光化する方法を提案する。
【００４５】
図１４に本実施形態におけるファイバレーザを用いた波長変換型光源の構成図を示している。レーザ共振器は一組のファイバグレーティング１０２・１０４とレーザ活性物質であるＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３とで構成されており、ポンプ用ＬＤ１０１でポンプする構成は実施の形態１と全く同じである。本実施の形態においては、ダブルクラッド偏波保持ファイバからシングルモード偏波保持ファイバへファイバの種類が切り替わる部分にレンズ系と励起光吸収部で構成されたポンプ光発散・吸収機構１４０１を設けたところが異なっている。
【００４６】
本実施の形態における励起光吸収機構について図９を用いて説明する。
【００４７】
ポンプ光発散・吸収機構８０１はダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２、コリメータレンズ１４０３、残存励起光吸収部１４０４、結合レンズ１４０５、シングルモード偏波保持ファイバ１４０６で構成されている。本実施形態の場合、ダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２のコア径は６マイクロメートルであり、励起光が伝搬するインナークラッドの径は１０５マイクロメートル、アウタークラッドの径は１２５マイクロメートルであった。また、シングルモード偏波保持ファイバ１４０６のコア径は６マイクロメートルで、クラッド径は１２５マイクロメートルとなっていた。図１５に拡大図を示している。この際、コア径６マイクロメートルの部分を通過する発振光（本実施形態の場合１０６０ｎｍ帯）と１０５マイクロメートルのインナークラッド部分を通過する励起光（９１５ｎｍ帯）とで、コリメータレンズ１４０３を通過して、平行光になったときのビーム径の差を利用して、不要な励起光１５０１を残存励起光吸収部１４０４に吸収させ、除去する仕組みとなっている。具体的には、発振光１５０２における平行光（コリメートビーム）のビーム径は２００μｍとなっていたが、励起光１５０１のビーム径は４３０μｍとなるため２５０μｍ程度のピンホールが形成された励起光吸収部１４０４を設けることにより吸収し熱エネルギーへ変換することができる。変換された熱エネルギーは、レンズ１４０３、１４０５を保持している筐体１４０７へ発散され、放熱される。スリットを通過した発振光は再び結合レンズ１４０５によりシングルモード偏波保持ファイバ１４０６結合され、同ファイバのコア部分を導波する。以上に説明した構造を取ることにより、残存基本波を遮蔽することが可能となり、ファイバ劣化の問題を回避することができる。
【００４８】
また、偏波保持ファイバの軸方向を直交させる（偏波保持ファイバのｆａｓｔ軸とｓｌｏｗ軸を一致させ、光学的に接続する）方法により単一偏光化を実現する場合、ファイバが加熱されることによりファイバの複屈折率が変化し、偏波面がうごき、波長変換後の出力が変動するため、励起光吸収部により変換された熱エネルギーが偏波保持ファイバに伝わらないよう断熱されていることが望ましい。
【００４９】
ここで説明したポンプ光発散・吸収機構１４０１を組み立てる際には、シングルモードコアを伝搬する発振光の透過量が最大となるように位置あわせをする必要があるが、従来の分離ミラーを挿入する場合と比較して、調整の指針として透過光量を観察するだけでよいので、調整コストが低減できるという特徴を持つ。また使用に際して、１０Ｗの励起光でポンプした場合、本体筐体１４０７が２．５Ｗの発熱するため放熱フィンなど放熱機構を設ける必要がある。１０Ｗ励起時ではＣＰＵ用の放熱フィンだけでかまわないが、励起光量が２０Ｗ以上となるような場合、ポンプ光発散・吸収機構１４０１を固定した放熱フィンをファンモーターなどで冷却するのが望ましい。
【００５０】
（実施の形態３）
本願発明の実施の形態３として、ダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２とシングルモード偏波保持ファイバ１４０６との間にレンズ系を用い、レーザビームをいったん空間に放出し、誘電体多層膜ミラー１６０２へ垂直に入射させ、励起光１５０１と発振光１５０２を分離し、励起光１５０１を再びダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２へ戻す構成について説明する。
【００５１】
レーザ共振器が一組のファイバグレーティング１０２・１０４とレーザ活性物質であるＹｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ１０３とで構成されており、ポンプ用ＬＤ１０１でポンプする構成は実施の形態１と全く同じである。本実施の形態においては、ダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２からシングルモード偏波保持ファイバ１４０６へファイバの種類が切り替わる部分にレンズ系と誘電体多層膜ミラー１６０２で構成された励起光反射機構１６０１を設けたところが異なっている。
【００５２】
本実施の形態における励起光反射機構について図１６を用いて説明する。
【００５３】
励起光吸収機構はダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２、コリメータレンズ１４０３、誘電体多層膜ミラー１６０２、結合レンズ１４０５、シングルモード偏波保持ファイバ１４０６で構成されている。本実施形態の場合、ダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２のコア径は６マイクロメートルであり、励起光が伝搬するインナークラッドの径は１０５マイクロメートル、アウタークラッドの径は１２５マイクロメートルであった。また、シングルモード偏波保持ファイバ１４０６のコア径は６マイクロメートルで、クラッド径は１２５マイクロメートルとなっていた。このとき、コリメータレンズ１４０３と結合レンズの間に存在する発振光１５０２が平行光となる領域に９１５ｎｍ帯の光は反射し、１０６４ｎｍ帯の光は透過する誘電体多層膜ミラー１６０２を配置することにより１０６４ｎｍ帯の光のみ、シングルモード偏波保持ファイバ１４０６に結合することが可能となる。一方反射された９１５ｎｍ帯の光は再びコリメータレンズ１４０３より入射され、ダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２に再び結合・導波する。これにより、残留励起光となっていた９１５ｎｍの光が再びダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２によって吸収され、ファイバを往復するうちに励起光の９４％（１０Ｗ励起の場合９．４Ｗ）が吸収される。本実施形態の場合、一度ダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２を通過してきた光を再びダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２に戻して再吸収させることから励起光のロスを低減することができ、励起光から発振光を得る場合の効率（光−光変換効率）を向上させることができる。
【００５４】
本実施の形態の別の実施例としてコリメータレンズ１４０３とシングルモード偏波保持ファイバ１４０６へ再び発振光１５０２を結合させる結合レンズ１４０５との間に誘電体多層膜ミラー１６０２を挿入していたが、コリメータレンズ１４０３の表面に９１５ｎｍを反射させるような反射膜付きコリメートレンズ１７０２を施すことにより、誘電体多層膜ミラー１００２を別に配置する必要がなくなる（図１７）。この方法を用いる場合、レンズのアライメントを行うだけで、自動的に残存励起光のアライメントまで完了でき、ミラー角度の調整が不要となる。そのため調整工程を簡略化できるという長所がある。
【００５５】
また、別の方法として、光ファイバコネクタ等に使用されるガラスあるいはジルコニア製フェルール１８０２にダブルクラッド偏波保持ファイバ１４０２の先端を保持させ、保持した端面を研磨加工した上で、その部分に９１５ｎｍ反射、１０６４ｎｍ透過の誘電体多層膜ミラー１８０３を形成する方法を用いてもよい（図１８）。この場合も、ミラーをファイバ出射端面に設けているため、ミラーのアライメントが不要となる、基本波光源の光軸調整のみアライメントすれば自動的に残存励起光のアライメント無しに調整完了できるため調整工程を大幅に簡略化できるという特徴がある。
【００５６】
また、偏波保持ファイバの軸方向を直交させる（偏波保持ファイバのｆａｓｔ軸とｓｌｏｗ軸を一致させ、光学的に接続する）方法により単一偏光化を実現する場合、ファイバが加熱されることによりファイバの複屈折率が変化し、偏波面がうごき、波長変換後の出力が変動するため、励起光吸収部により変換された熱エネルギーが偏波保持ファイバに伝わらないよう断熱されていることが望ましい。
【００５７】
なお、本願発明におけるファイバレーザ光源部材の筐体への配置方法について述べる。残存励起光を吸収・発散・反射する機構、特に吸収・発散させる機構では、熱へ変化した残存励起光のエネルギーが放出される。図１９において、ファイバレーザ光源の筐体を１９０４と表した場合、発熱源となるポンプ用ＬＤ１０１と残存励起光を吸収・発散・反射する機構１９０１は筐体内のできるだけ上部に配置することが望ましい、特に発振光の出射側に配置されるファイバグレーティング１０４は発熱源となるレーザダイオード１０１あるいは残存励起光を吸収・発散・反射する機構１９０１よりも上部に配置することが望ましく、熱的に分離することが望ましい。その理由として、以上二つの発熱源から発せられた熱より、筐体内の温度は１０℃程度上昇する。そのためファイバグレーティング１０４の反射中心波長は徐々に長波長へシフトすることとなる。この長波長シフトを避けるために熱源から話すことが望ましい。特に図１９（ａ）では、ファイバグレーティング１０４に温度補償機構１９０２を取り付け、筐体内に配置した例を示している。また図１９（ｂ）ではファイバグレーティング１０４を筐体内の温度上昇から熱分離するために筐体外に配置した例における配置模式図を示している。また、発熱源付近１９０４には、放熱フィンと冷却ファンを設けることが望ましい。以上、図１４（ａ）（ｂ）に示したような部材配置を取ることにより、波長変動に対する要求が厳しい（０．０１ｎｍ以下）波長変換用途にも使用可能な完全空冷ファイバレーザ基本波光源が実現できる。なお、温度補償パッケージは有効であるが、コスト面を考えた場合ファイバグレーティング１０４を筐体外に配置することがより望ましい。
【００５８】
また、図２０・２１に本願発明で示したファイバレーザ光源を用いた２次元画像表示装置の構成例を示している。
【００５９】
本願発明の波長変換モジュールを適用したレーザディスプレイ（画像表示装置）の構成の一例について図２０を用いて説明する。
【００６０】
また、図２０に本願で提案しているレーザを光源に用いたプロジェクタシステムの光学エンジン模式図を示している。本実施の形態の２次元画像表示装置２０００は、液晶３板式プロジェクターの光学エンジンに本願の内容を適用させた一例である。画像処理部２００２、レーザ出力コントローラー（コントローラー）２００３とＬＤ電源２００４、赤色、緑色、青色レーザ光源２００５Ｒ、２００５Ｇ、２００５Ｂと、ビーム形成ロッドレンズ２００６Ｒ、２００６Ｇ、２００６Ｂと、リレーレンズ２００７Ｒ、２００７Ｇ、２００７Ｂと折り返しミラー２００８Ｇ、２００８Ｂと、画像を表示させるための２次元変調素子２００９Ｒ、２００９Ｇ、２００９Ｂと偏光子２０１０Ｒ、２０１０Ｇ、２０１０Ｂと、合波プリズム２０１１および投影レンズ２０１２から構成されている。
【００６１】
グリーンレーザ光源２００５Ｇはグリーン光源の出力をコントロールするコントローラー２００３およびＬＤ電源２００４で制御される。
【００６２】
各光源２００６Ｒ、２００６Ｇ、２００６Ｂからのレーザ光はロッドレンズ２００６Ｒ、２００６Ｇ、２００６Ｂにより、矩形に整形され、リレーレンズ２００７Ｒ、２００７Ｇ、２００７Ｂで各色の２次元変調素子を照明する。各色で、２次元に変調された画像を合波プリズム２０１１で合成し、投影レンズ２０１２よりスクリーン上に投影することにより映像を表示する。
【００６３】
また、グリーンレーザ光源２００５Ｇはレーザ共振器をファイバ内に閉じた系とし、外部からの塵あるいは反射面のミスアライメントなどで共振器の損失が増加することによる出力の経時低下・出力変動を抑制することができる。
【００６４】
一方画像処理部２００２では、入力される映像信号の輝度情報に応じてレーザ光の出力を変動させる光量制御信号を発生し、レーザ出力コントローラー２００３に送出する役割を果たしている。輝度情報に応じて光量を制御することにより、コントラストを向上することが可能となる。
【００６５】
この際、レーザをパルス駆動し、レーザの点灯時間のデューティー比（点灯時間／（点灯時間＋非点灯時間）の値）を変化させることにより平均的な光量を変化させるような制御方法（ＰＷＭ制御）を取ることもできる。
【００６６】
また、このプロジェクタシステムに用いられる緑光源の波長は５１０ｎｍから５５０ｎｍの緑色レーザ光を出射する構成としてもよい。この構成により、視感度の高い緑色のレーザ出力光を得ることができ、色再現性の良いディスプレイとして、さらに原色に近い色表現をすることができる。
【００６７】
また、上記目的を達成するために、本発明の２次元画像表示装置は、スクリーンと、
複数のレーザ光源と、レーザ光源を走査する走査部とを備え、レーザ光源は、少なくとも赤色、緑色および青色をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなり、レーザ光源のうち、少なくとも緑色の光源は上記のいずれかの波長変換装置を用いた構成としてもよい。
【００６８】
この構成により、視感度の高い緑色のレーザ出力光を得ることができるので、色再現性の良いディスプレイ等に使用して、さらに原色に近い色表現をすることができる。
【００６９】
なお、このようなスクリーンの背後から投影する形態（リアプロジェクションディスプレイ：図４）のほかに、前方投影型構成の２次元画像表示装置をとることも可能である。
【００７０】
なお、空間変調素子は、透過型液晶あるいは反射型液晶、ガルバノミラーやＤＭＤに代表されるメカニカルマイクロスイッチ（ＭＥＭＳ）を用いた２次元変調素子を用いることももちろん可能である。
【００７１】
なお、本実施の形態のように反射型空間変調素子やＭＥＭＳ、ガルバノミラーといった光変調特性に対する偏光成分の影響が少ない光変調素子において、高調波を光ファイバで伝搬する際は、ＰＡＮＤＡファイバなどの偏波保持ファイバである必要はないが、液晶を用いた２次元変調デバイスを使用する際には、変調特性と偏光特性が大いに関係するため、偏波保持ファイバを使用することが望ましい。
【００７２】
また、図２１に示すように、レーザを光源としたディスプレイの一形態として、レーザ光源２１０２と制御部２１０３、レーザ光源を点光源から線光源に変換する導光部材２１０４、線光源から面光源に変換し、液晶パネル全面を照明するための導光板２１０８、偏光方向をそろえたり照明ムラを除去したりするためのもの偏光板・拡散部材２１０９そして液晶パネル２１１０等で構成された液晶ディスプレイ２１０７を実現することも可能である。つまり本願発明の光源を液晶ディスプレイのバックライト光源として使用することができる。
【００７３】
また、図２２に示すように本願のレーザ装置をレーザ光源とレーザ光源からの出力を制御する制御部、出力を設定する出力設定部２２０２、レーザ光源を出力させる出力コネクタ２２０３、レーザ光を照射したい領域へ導くデリバリファイバ２２０４、ハンドピース２２０５などで構成された、医療用光源２２００として使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本願発明のファイバレーザ光源を使用することにより、ファイバレーザ光源、特に１０７０ｎｍ以下直線偏光のファイバレーザ光源で問題となっていた、残存励起光によるファイバ劣化を防止することが可能となり、かつ簡便な方法で単一偏光化が可能となるため、信頼性が向上し、励起高出力の制限を受けないため、発振光出力を増大させることができる。なおかつ、このファイバレーザ光源と波長変換モジュールとを組みあわせた光源を用いることにより、これまで以上の明るさ・大きさをもち、なおかつ高い色再現性を持つ、レーザディスプレイ装置などに応用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来の第２高調波発生装置と組みあわせたファイバレーザ光源を示す図
【図２】光源の色と、色再現範囲との関係を示した色度図
【図３】従来例で提案されていた、発振光の取り出し方法に関する図
【図４】ダブルクラッド偏波保持ファイバとシングルモード偏波保持ファイバとの接続部分の模式図
【図５】Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバの吸収スペクトルを示すプロット図
【図６】ファイバ接続方法による単一偏光化方法を実現したファイバレーザ光源の構成を示す模式図
【図７】ファイバグレーティングの反射スペクトルと発振波長との関係を示した模式図
【図８】ファイバ接続方法による単一偏光化方法を実現したファイバレーザ光源に残存励起光処理機構を適用させた場合を示した模式図
【図９】図８のファイバレーザの一方の偏光成分における出力変動量を示したプロット図
【図１０】本発明実施の形態１における一つめの実施例：ファイバ接続方法による単一偏光化方法を実現したファイバレーザ光源に残存励起光処理機構を適用させた場合を示した模式図
【図１１】図１０（本発明実施の形態１）のファイバレーザの一方の偏光成分における出力変動量を示したプロット図
【図１２】本発明実施の形態１におけるもう一つの実施例：ファイバ接続方法による単一偏光化方法を実現したファイバレーザ光源に残存励起光処理機構を適用させた場合を示した模式図
【図１３】本発明実施の形態における単一偏光化を実現したファイバ接続部の保持方法を示した模式図
【図１４】本発明実施の形態２における実施例：ファイバ接続方法による単一偏光化方法を実現したファイバレーザ光源に残存励起光処理機構を適用させた場合を示した模式図
【図１５】本発明実施の形態２における実施例：残存励起光処理機構部分を拡大した模式図
【図１６】本発明実施の形態３における一つめの実施例：残存励起光処理機構部分を拡大した模式図
【図１７】本発明実施の形態３における２つめの実施例：残存励起光処理機構部分を拡大した模式図
【図１８】本発明実施の形態３における３つめの実施例：残存励起光処理機構部分を拡大した模式図
【図１９】本発明のレーザ光源における、残存励起光処理機構の配置位置を示した模式図
【図２０】本発明のレーザ光源を適用したプロジェクター（プロジェクションディスプレイ）の構成例を示した模式図
【図２１】本発明のレーザ光源を適用した液晶ディスプレイの構成例を示した模式図
【図２２】本発明のレーザ光源を適用した医療用光源の構成例を示した模式図
【符号の説明】
【００７６】
１０１    ポンプ用ＬＤ
１０２    ファイバグレーティング
１０３    Ｙｂドープダブルクラッド偏波保持ファイバ
１０４    ファイバグレーティング
１０５    単一偏光化機構（ポラライザ）
１０６    発振光伝搬ファイバ
１０７    第２高調波
１０８    ＳＨＧモジュール（波長変換機構）
１０９    被覆剥離部
１１０    融着接続部
１１１    ダブルクラッド偏波保持ファイバ
１１２    シングルモード偏波保持ファイバ
３０１    励起光源
３０２    励起光
３０３    発振光
３０４    レンズ
３０５    ミラー
３０６    レンズ
３０７    シングルモード希土類ドープファイバ
４０１    被覆
４０２    アウタークラッド
４０３    インナークラッド
４０４    シングルモードコア
４０５    シングルモードコア
４０６    クラッド
４０７    発熱部
４０８    被覆
４０９    残存励起光
４１０    融着接続部
８０１    ポンプ光発散・吸収機構
８０２    シングルモードファイバコイル素線
８０３    アルマイト板
１２０１    ポンプ光発散吸収機構
１２０２    ダブルクラッドファイバコイル素線
１２０３    屈折率補償樹脂
１２０４    容器
１３０１    保持具
１３０２    気体
１３０３    接着剤
１３０４    ケミカルフィルタ
１４０１    ポンプ光発散・吸収機構
１４０２    ダブルクラッド偏波保持ファイバ
１４０３    コリメータレンズ
１４０４    残存励起光吸収部
１４０５    結合レンズ
１４０６    シングルモード偏波保持ファイバ
１４０７    筐体
１５０１    励起光
１５０２    発振光
１６０１，１７０１，１８０１    ポンプ光反射機構
１６０２    誘電体多層膜ミラー
１７０２    反射膜付きコリメートレンズ
１８０２    フェルール
１８０３    誘電体多層膜ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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