(57)【要約】【課題】粉塵の多い環境で長期間使用してもレーザ出力の低下を防止できる波長変換レーザモジュールを提供する。【解決手段】レーザモジュールとそのレーザモジュールを覆う保護筐体とから成る波長変換レーザモジュールにおいて、前記保護筐体は、互いに対抗する面に一対の通気部を設け、その通気部の内部に塵埃を防止するフィルタを備え、且つ前記通気部の保護筐体内面側に互いに同方向に回転する回転ファンとを備え、前記通気孔部の内面が前記レーザモジュールから出射されたレーザの反射を防止する部材で覆われている波長変換レーザモジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザモジュールとそのレーザモジュールを覆う保護筐体とから成る波長変換レーザモジュールにおいて、
前記保護筐体は、互いに対抗する面に一対の通気部を設け、その通気部の内部に塵埃を防止するフィルタを備え、且つ前記通気部の保護筐体内面側に互いに同方向に回転する回転ファンとを備えた波長変換レーザモジュール。
【請求項２】
前記通気孔部が、クランク状に形成されている請求項１に記載の波長変換レーザモジュール。
【請求項３】
前記通気孔部の内面が、前記レーザモジュールから出射されたレーザの反射を防止する部材で覆われている請求項1に記載の波長変換レーザモジュール。
【請求項４】
前記各通気孔部内部に前記レーザモジュールから出射されたレーザ光を検知するための検知部を備え、
かつ前記検知部からの出力があればレーザモジュールの出力を停止する制御部を前記保護筐体内部に設けた請求項１に記載の波長変換レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換レーザ光源に関し、詳細には、二次高調波発生素子によって波長変換を行う波長変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザを用いてブロジェクションテレビに代表されるディスプレイを作製する場合には、ビーム品質はもとより、ワットクラスの出力が得られる高出力のレーザモジュールが必要となる。このため、従来のレーザモジュールには、ＡｒガスレーザやＫｒガスレーザ等が使用されてきた。しかし、このようなガスレーザモジュールは、エネルギー変換効率が０．１％程度と悪く、また水冷機構が必要なため、装置の小型化に限界があった。
【０００３】
そこで近年、可視の短波長レーザ光源としてＬＤ励起ＳＨＧレーザが使用され始めた。例えば波長が１０６４ｎｍのＬＤ励起ファイバーレーザを用いた５３２ｎｍの緑色波長を発するレーザではガスレーザよりもエネルギー変換効率が高いものが得られている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
短波長化の技術としては、ＬＤ励起ファイバーレーザと擬似位相整合（ＱＰＭ)方式の分極反転型デバイスを用いた第２高調波発生（ＳＨＧ）がある。図５は一般的なＬＤ励起ファイバーレーザの概略図である。このＬＤ励起ファイバーレーザは、ファイバーレーザ１０１と、ポンプレーザダイオード１０２とからなる。
【０００５】
ファイバーレーザ１０１は、Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１０３内のＹｂイオンを励起させるように１０００ｎｍから１１００ｎｍの範囲の波長、例えば１０６４ｎｍで第２のポンプ放射を生成するように構成されている。また、ファイバーレーザ１０１は、第１及び第２のブラッグ回折格子１０４と１０５とを含む。このブラッグ回折格子１０４、１０５は、Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１０３の両端部にライディングされ、ファイバーレーザ１０１のファブリー−ペロー共振空洞部の境界を画する。
【０００６】
ポンプレーザダイオード１０２は、Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１０３の一端部に光学的に結合され、Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１０３をポンピングするための励起光を生成するようになっている。Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１０３の反対側の端部は、第２のポンプ光を出射するためのファイバー１０６に接合されている（特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、ファイバーレーザを高い変換効率で第二高調波に変換するために、ファブリー-ペロー共振空洞部に偏光素子、例えば、ブリュースター角石英ガラスプレートを設け、特性方向に偏光ビームを選択できる偏光素子の作用によって、ＬＤ励起ファイバーレーザを直線偏光にする方法が開示されている（特許文献３参照）。
【０００８】
ファイバーレーザ１０１から出射したレーザ光はコリメートレンズ１０７で平行光になり、フォーカシングレンズ１０８によって分極反転デバイス１０９内部の分極反転領域に集光される。分極反転領域を伝播することにより、レーザ光の基本波成分が高調波に変換され、分極反転型デバイスの出射端面より出射される（特許文献４参照）。
【０００９】
分極反転デバイス１０９の形成法としては、例えばＭｇＯ添加ＬｉＮｂＯ３などの強誘電体基板の表面に櫛形電極、裏面には平面電極を形成し、電極に電圧を印加することで周期状の分極反転領域を形成する方法が開示されている（特許文献５参照）。
【００１０】
分極反転デバイス１０９は、波長変換効率の高効率化のために、該分極反転デバイス１０９の位相整合波長許容幅が０．１ｎｍ程度と小さく設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−３１４９２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１４４３５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２５８３４１号公報
【特許文献４】特開２００２−１６４６１６号公報
【特許文献５】特開２００２−０９９００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記従来の構成では、波長変換レーザモジュールが多数の光学部品から構成されているので、粉塵の多い環境で長期間使用すると、レーザモジュール内部の光学部品表面に付着してレーザ出力が急速に低下するという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、粉塵の多い環境で長期間使用してもレーザ出力の低下を防止できる波長変換レーザモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の波長変換レーザモジュールは、レーザモジュールとそのレーザモジュールを覆う保護筐体とから成る波長変換レーザモジュールにおいて、前記保護筐体は、互いに対抗する面に一対の通気部を設け、その通気部の内部に塵埃を防止するフィルタを備え、且つ前記通気部の保護筐体内面側に互いに同方向に回転する回転ファンとを備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の波長変換レーザモジュールによれば、粉塵の多い環境で長期間使用しても出力の低下が抑えられ安定した出力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る波長変換レーザモジュールを搭載したレーザ機器の構成を示す模式図
【図２】本発明の一実施形態に係るレーザモジュールの構成を示す模式図
【図３】図１のレーザ機器に含まれる波長変換ユニットの構成を示す模式図
【図４】本発明の一実施形態に係るレーザ出力の時間依存性を示す図
【図５】従来の波長変換レーザモジュールの構成を示す模式図
【図６】従来の波長変換レーザモジュールを搭載したレーザ機器の構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の波長変換レーザ装置の実施の形態を、図面とともに詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の一実施形態に係るレーザモジュール３を搭載したレーザ機器（レーザ装置）１について、図１から図４を用いて説明する。
【００１９】
図１は本実施例におけるレーザ機器を模式的に示したものである。レーザ機器１は、保護筐体２と、レーザモジュール３と、冷却ファン４と波長変換ユニット５と、制御回路６と、ファン７及び８と通気孔９及び１０とフォトダイオード１１とフィルタ１２と出射コネクタ１３とファイバー１４と、を備えている。保護筐体２は、その内部に、レーザモジュール３や波長変換ユニット５やファン７等を備えている。
【００２０】
レーザモジュール３は、Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー内のＹｂイオンを励起させる１０００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲内の波長、例えば、１０６４ｎｍの波長で第２のポンプ放射を生成するように構成されている。
【００２１】
図２に、本実施例におけるレーザモジュールを示す。レーザモジュール３は、Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１５と、レーザダイオード（光源部）１６と、ペルチェ素子１７と、サーミスタ１８と、第１・第２ブラッグ回折格子１９、２０と、を有している。Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１５は、一方の端部が第２のポンプ光を出射するためのファイバ（図示せず）に接合されている。
【００２２】
レーザダイオード１６は、Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１５の先端部分に光学的に結合されており、Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１５をポンピングするための励起光を生成する。
【００２３】
ペルチェ素子１７とサーミスタ１８とは、レーザダイオード１６の下部に配置され、外部に設けられた制御回路（図示せず）と接続されている。サーミスタ１８は、レーザモジュール３内の環境温度を検知して、環境温度を設定温度２５℃となるようにペルチェ素子１７が加熱体あるいは冷却体となる。これにより、環境温度をほぼ一定とし、レーザモジュール３から出射されるレーザ光の出力および波長を一定に保つことができる。
【００２４】
ブラッグ回折格子１９、２０は、Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー１５の両端部にライディングされ、レーザモジュール４のファブリー−ペロー共振空洞部の境界を画する。なお、このブラッグ回折格子１９、２０については、必ずしも設けられている必要はないが、選択的な波長の光を取り出すという観点から設けられていることがより好ましい。
【００２５】
波長変換ユニット５は、レーザモジュール３と同様に保護筐体２内に設けられている。そして、波長変換ユニット５には、レーザモジュール３から出射されたレーザ光が導入され、出射コネクタ１３に対して出射する。
【００２６】
図３に、本実施例における波長変換ユニットを示す。波長変換ユニット５は、コリメートレンズ２１、２４と、集光レンズ２２と、分極反転デバイス２３と、反射ミラー２５と、分光ミラー２６と、フォトダイオード２７と、シャッター２８と、ファイバ結合用アライメントユニット２９とからなる。
【００２７】
コリメートレンズ２１は、レーザモジュール４から入射されたレーザ光を平行光に変換（コリメート）する。集光レンズ２２は、コリメートレンズ２１において平行光に変換されたレーザ光を、分極反転デバイス２３に向かって集光する。分極反転デバイス２３は、集光レンズ２２によってレーザ光が集光される位置に配置されており、周期的な分極反転領域を形成している。ここでは、基本波である１０６４ｎｍのレーザ光を、二次高調波である５３２ｎｍのレーザ光に変換する。
【００２８】
コリメートレンズ２４は、分極反転デバイス２３において二次高調波に変換されたレーザ光を、再び平行光に変換（コリメート）する。反射ミラー２５は、二次高調波である５３２ｎｍのレーザ光と基本波である１０６４ｎｍのレーザ光とを選択的に分離する。分光ミラー２６は、反射ミラー２５において分離された二次高調波である５３２ｎｍのレーザ光を、５％程度抽出する。
【００２９】
フォトダイオード２７は、分光ミラー２６において抽出された二次高調波であるレーザ光が照射され、このレーザ光を検出する。シャッター２８は、所定のタイミングによって開閉することで、分光ミラー２６から送られる二次高調波のレーザ光が、ファイバ結合用アライメントユニット２９に入射するタイミングを調整する。ファイバ結合用アライメントユニット２９は、フォトダイオード２７において検出されたレーザ光の出力量に基づいて、シャッター２８によって入射してくる二次高調波のレーザ光の出力が調整される。
【００３０】
保護筐体２には、通気孔９と通気孔１０とが設けられており、ファン８によって外部の空気を保護筐体２の内部に導入し、ファン７によって保護筐体２の内部の空気を外部に排出する。この通気孔９と１０はクランク状となるように形成されており、内部は酸薬品による黒色処理が行われている。通気孔９及び１０がクランク状となるように形成されているのは、保護筐体２の内部のレーザ光が直接外部に出ることを防止するためである。また、黒色処理は、通気孔内部に迷い込んだレーザ光を吸収するために設けている。
【００３１】
フィルタ１０は、通気孔９及び１０内部に設けられており、外部の粉塵を保護筐体２の内部への混入を防止する。フォトダイオード１１は、通気孔９及び１０に設けられたクランク部の保護筐体２の出口側に設けられており、通気孔９及び１０に迷い込んだレーザ光出力を検出する。制御回路６は、フォトダイオード１１からの信号検出があれば、通気孔９または１０に迷い込んだレーザ光出力がありと判断し、レーザモジュールの出力を停止させる。
【００３２】
本実施形態では、以上のような構成を備えたレーザ機器１の保護筐体２内において、レーザモジュール３からレーザ光が出射される。そして、レーザモジュール３から放射されたレーザ光は、波長変換ユニット５に導入された後、波長変換ユニット５から保護筐体２の外部に繋がれた出射コネクタ１３を介して、ファイバー１４から出射される。
【００３３】
図４は、出射コネクタ１３を介して、ファイバー１４から出射されるレーザ出力を示したものである。横軸はレーザの点灯時間、縦軸はレーザ出力である。図中の（ａ）は、本発明の実施の形態を採用したもので、（ｂ）は、従来の構成である保護筐体に通気孔を設けず、内部の気流を制御も行わない構成にしたものである。
【００３４】
図４の（ａ）と（ｂ）とを比較すると、本発明の実施の形態を採用すると、従来の構成で見られたレーザ出力の変動が少なく、且つレーザ出力の低下が見られない。これは、外気を筐体内部に取り込み、外部に排出することで、筐体内部に混入した粉塵が保護筐体内部から排出され、コリメートレンズや反射ミラーや分極反転デバイスといった光学部品への付着が抑制されたためである。このため、点灯時間がＴ１を越えても、パーティクルの光学部品への付着の影響が少なく、急激な出力低下の発生もなく、長期間に渡ってビーム品質の乱れがなく安定した出力を維持することができる。
【００３５】
本実施例では、１０６４ｎｍの波長を５３２ｎｍに変換する波長変換レーザ光源として説明したが、波長変換レーザ光源の波長を限定するものではなく、本発明の効果はあらゆる波長の波長変換レーザ光現に適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明にかかる波長変換レーザモジュールは、外気を筐体内部に取り込み、外部に排出することで、長期間に渡ってビーム品質の低下を防止することが出来る。従って、カラーディスプレイなどで使用する高出力なレーザ光源等としての有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１、１１０  レーザ機器
２、１１１  保護筐体
３、１０１、１１２  レーザモジュール
４、１１３  冷却ファン
５、１１４  波長変換ユニット
６、１１５  制御回路
７、８  ファン
９、１０  通気孔
１１  フォトダイオード
１２  フィルタ
１３、１１６  出射コネクタ
１４、１０６、１１７  ファイバー
１５、１０３  Ｙｂ添加ダブルクラッドファイバー
１６  レーザダイオード
１７  ペルチェ素子
１８  サーミスタ
１９、１０４  第１のブラッグ回折格子
２０、１０５  第２のブラッグ回折格子
２１、２４、１０７  コリメートレンズ
２２、１０８  集光レンズ
２３、１０９  分極反転デバイス
２５  反射ミラー
２６  分光ミラー
２７  フォトダイオード
２８  シャッター
２９  アライメントユニット
【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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