(57)【要約】  レーザ・アセンブリ（１０）、及びその光出力を制御するための方法が、開示されている。前記レーザ・アセンブリは、活性領域（１２Ａ）とその関連付けられた電流ドライバ（１５）をもつ半導体レーザ・ダイオード（１２）を具備する。前記電流ドライバ（１５）は、それを通じて一定の電流特性を誘導するための前記活性領域（１２Ａ）を励起させるために、制御可能に動作される。前記電流特性は、前記半導体レーザ・ダイオードの前記活性領域（１２Ａ）の所定の温度範囲を保つ一方で、前記レーザ・アセンブリ（１０）からの所望の放射特性と、前記レーザ・ダイオード（１２）の前記活性領域（１２Ａ）の所望の過熱特性とに対応する。
2011530828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性領域とそれに関連する電流ドライバを具備する半導体レーザ・ダイオードを有するレーザ・アセンブリの光出力を制御するための方法であって、
前記方法は、
一定の電流特性を誘導するための前記活性領域を励起するために、前記電流ドライバを制御可能に動作させる段階
を有し、
前記半導体レーザ・ダイオードの前記活性領域の所定の温度範囲を維持する一方で、前記電流特性は、前記レーザ・アセンブリからの所望の放射特性、及び前記活性領域の所望の過熱特性に対応すること
を特徴とする方法。
【請求項２】
放射中に前記活性領域へ過熱を加える段階を有し、
前記電流特性は、パルス・モード放射特性、及び連続加熱特性に対応すること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各放射セッションの間、前記活性領域へ過熱を加える段階を有し、
前記電流特性は、インターレースを有するパルス・モード放射、及び加熱特性に対応すること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パルス・モード放射は、バースト・パルス特性を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記活性領域からの要求されるパワーと要求される波長範囲の放射は、前記レーザ・アセンブリの一定の動作しきい値を超える値の電気信号によって、前記活性領域を励起することにより達成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザ・アセンブリの前記動作しきい値は、前記レーザ・ダイオードのレージングしきい値に対応することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザ・アセンブリの前記動作しきい値は、前記レーザ・ダイオードによってポンピングされたエミッタのポンピングしきい値に対応することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザ・アセンブリの前記一定の動作しきい値を超える値の前記電気信号は、前記レーザ・アセンブリの一定の公称しきい値未満であることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記半導体レーザ・ダイオードの前記要求されるパワー及びスペクトルは、前記レーザ・アセンブリの前記光出力を示すことを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記レーザ・ダイオードが要求される出力を有する前記活性領域の最適動作温度は、周辺温度、又は熱定常状態温度より高くなるように、前記レーザ・ダイオードを選択する段階、又は所定のレーザ・ダイオードの初期特性を設定する段階のいずれか一方を有する請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記レーザ・ダイオードは、外部エミッタをポンピングするためのポンピング・レーザであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記レーザ・アセンブリは、前記ポンピング・レーザと、前記ポンピング・レーザによって光学的にポンピングされるレゾネータ・キャビティとを具備することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記レゾネータ・キャビティは、前記ポンピング・レーザによってポンピングされたゲイン媒質と、前記ゲイン媒質の光出力によって動作される周波数変換結晶とを具備することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記レーザ・アセンブリは、約８０８ｎｍ又は８８０ｎｍの出力を生成するように構成され、かつ動作可能であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポンピング・レーザの温度範囲は、前記ゲイン媒質の最大吸収に対応する前記ポンピング・レーザの波長出力を生成するために、維持されることを特徴とする請求項１３又は１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザ・ダイオードと前記レゾネータ・キャビティの間の所望のアライメントを提供する段階を有する請求項１２から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーザ・ダイオード及び前記レゾネータ・キャビティの少なくとも１が、前記レーザ・アセンブリの光軸に沿って、他方に対して移動可能であり、かつ前記光軸の周りを回転可能であるように、前記レーザ・ダイオード及び前記レゾネータ・キャビティを取り付ける段階を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記レゾネータ・キャビティから実質的に対称的な放熱を提供する段階を有する請求項１２から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
レーザ・アセンブリの光出力を制御するための方法であって、
前記方法は、
（ｉ）レーザ・アセンブリが設置されている環境の周辺温度よりも高い活性領域の一定の動作温度下で、要求スペクトルを放射可能な前記活性領域を具備する半導体レーザ・ダイオードを選択する段階と
（ｉｉ）前記半導体レーザ・ダイオードの前記活性領域の所定の温度範囲を維持する一方で、前記レーザ・アセンブリからの所望の放射特性、及び前記活性領域の所望の過熱特性に対応する、一定の電流特性を誘導するために、前記活性領域を励起するための前記電流ドライバを制御可能に動作する段階と
を有する方法。
【請求項２０】
前記レーザ・アセンブリの周辺温度より高い前記レーザ・ダイオードの前記活性領域の一定の動作温度範囲未満で、前記レーザ・アセンブリからの要求されたパワーとスペクトルの光放射を提供するために、関連付けられた電気ドライバから供給される電流によって励起可能な活性領域を有する半導体レーザ・ダイオードと、
前記電気ドライバに接続可能であるとともに、前記半導体レーザ・ダイオードの前記活性領域の所定の温度範囲を維持する一方で、前記レーザ・アセンブリからの所望の放射特性、及び前記活性領域の所望の過熱特性を提供する一定の電流特性に対応する、電気信号を生成するために構成され、かつ動作可能な励起ユーティリティと
を具備するレーザ・アセンブリ。
【請求項２１】
前記電流特性は、パルス・モード放射特性と連続加熱特性に対応することを特徴とする請求項２０に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項２２】
前記電流特性は、インターレースを有するパルス・モード放射、及び加熱特性に対応することを特徴とする請求項２０に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項２３】
前記パルス・モード放射は、バースト・パルス特性を有することを特徴とする請求項２１又は２２に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項２４】
前記励起ユーティリティは、前記レーザ・アセンブリからの放射を引き起こすために、前記レーザ・アセンブリの一定の稼動しきい値を超える値の励起電気信号と、前記レーザ・アセンブリからの放射を防止する一方で、前記活性領域の過熱を引き起こすために、前記稼動しきい値未満の値のゼロではない一定の電気信号とを選択的に生成するように動作可能であることを特徴とする請求項１９から２３のいずれか１項に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項２５】
前記レーザ・ダイオードは、前記レーザ・ダイオードが要求される出力を有する前記活性領域の最適動作温度範囲は、周辺温度又は熱定常状態温度より高いものであることを特徴とする請求項２０から２４のいずれか１項に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項２６】
前記稼動しきい値は、前記レーザ・ダイオードのレージングしきい値と対応することを特徴とする請求項２０から２５のいずれか１項に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項２７】
前記レーザ・ダイオードは、ポンピング・レーザであることを特徴とする請求項２０から２５のいずれか１項に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項２８】
前記稼動しきい値は、前記レーザ・アセンブリ内に位置し、かつ前記レーザ・ダイオードによってポンピングされる外部エミッタのポンピングしきい値に対応することを特徴とする請求項２７に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項２９】
前記レーザ・アセンブリは、前記ポンピング・レーザと、前記ポンピング・レーザによって光学的にポンピングされたレゾネータ・キャビティとを具備することを特徴とする請求項２７に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項３０】
前記レゾネータ・キャビティは、前記ポンピング・レーザによってポンピングされたゲイン媒質と、前記ゲイン媒質の光出力によって動作される周波数変換結晶とを具備することを特徴とする請求項２９に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項３１】
前記レーザ・アセンブリは、約８０８ｎｍ又は８８０ｎｍの出力を生成するように構成され、かつ動作可能であることを特徴とする請求項３０に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項３２】
前記レーザ・ダイオード、及び前記レゾネータ・キャビティは、両者間の所望のアライメントにより、前記レーザ・アセンブリの光軸に沿って間隔を空けて取り付けられていることを特徴とする請求項２９から３１のいずれか１項に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項３３】
前記レーザ・ダイオードと前記レゾネータ・キャビティのうちの少なくとも１は、前記レーザ・アセンブリの光軸に沿って他方に対して移動可能であり、かつ前記光軸の周りで回転可能であることを特徴とする請求項３２に記載のレーザ・アセンブリ。
【請求項３４】
前記レゾネータ・キャビティは、前記レゾネータ・キャビティからの実質的に対称的な放熱によって、そのハウジング内に取り付けられていることを特徴とする請求項２９から３３のいずれか１項に記載のレーザ・アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にレーザの分野に属するものであり、かつ、前記レーザ出力を向上する目的で、レーザ・アセンブリ、及び前記レーザ・アセンブリを動作させるための方法とシステムに関する。本発明は、特にＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State Laser）とダイレクト・ダブリング（direct-doubling）レーザといった半導体レーザにとって有用である。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ・ダイオードは、通常、電流によって駆動される。しかしながら、所定の電流に対し、そのようなレーザ・ダイオードの出力（光パワー及び放射波長）は、前記装置温度に大きく依存する。それゆえ、前記レーザ・ダイオードの所望の出力を提供するために、動作中の前記レーザ・ダイオード温度制御が使用される。
【０００３】
半導体レーザ・ダイオードは、多くの場合、ポンプ・レーザとして使用される。例えば、ＤＰＳＳレーザ構造は、高度に安定した波長の出力を放出するために、ポンプ・レーザ・ダイオード（又は、ダイオード・アレイ）、及びレーザ結晶（ゲイン媒質）を具備している。前記ポンプ・レーザ・ダイオードは、前記レーザ結晶の吸収スペクトルに合致する波長において、高い効率で光を生成する。また、追加の結晶は、ＤＰＳＳレーザ・キャビティ内に収容できる。こうした特徴が、可視、青、ＮＩＲ、及びＵＶ部分のスペクトル内で放射を生成する。
【０００４】
前記ＤＰＳＳレーザの光学効率は、ポンピングする光スペクトルの重なり、及びゲイン媒質の吸収スペクトルに大きく依存するとともに、ポンピング光のパワー密度にも大きく依存している。従来技術によれば、前記スペクトルの重なりは、ＴＥＣ（Thermo Electric Cooler）又は他の外部ヒータとファンを使用して、前記ポンプ・レーザ・ダイオード温度を制御することによって達成される。前記レーザを適切な温度範囲に維持するための受動的な方法は、その生成熱をそのシステムの外に放散するのに十分な表面領域をもつ放熱板を使用することである。
【０００５】
ＷＯ ２００８／０５４９９３は、ＤＰＳＳ緑色レーザのようなレーザ・システムを開示している。ダイオード・ソースの波長が、前記システムから最適な緑色レーザ出力を発生する、最適ソース波長（一般的には８０８ｎｍ）を中心とするように、前記レーザ・システムは、特別に選択されたレーザ・ダイオード・ポンプ・ソースを使用する。約２５℃の一般的な周辺温度で、ソース波長が８０８ｎｍである従来のシステムとは異なり、開示されるシステムでは、前記ソース波長は、周辺温度よりも明らかに高い温度（約５０℃と同程度の高温）において、８０８ｎｍである。このシステムでは、前記ダイオード・レーザ・ポンプ・ソースに隣接する加熱要素を使用するだけで、最適パフォーマンスが、０〜５０℃のような広い温度範囲で成立し、かつ維持される。冷却は不要である。そのため、費用、サイズ、及びシステムの電力は、最小限である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
限定されないが、マイクロ−プロジェクタのような、例えば、携帯電子装置内での使用のために、高効率の、小型の、かつレーザ用の光レーザ・ダイオオードが、技術的に必要である。小型装置は、バッテリのような制限された電力源によって動作する必要があり、したがって、能動的冷却技術のような高電力消費コンポーネントは、実際適切ではない。
【０００７】
投影装置は、ビデオ及び他のグラフィカルな情報を表示するために、広く使用されている。一般の投影装置は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＤＬＰ、ＭＭＤ、ＤＭＤ、又はＬＣＯＳパネルのような、ＳＬＭ（spatial light modulator）を使用し、かつ光源の原色は、赤色、緑色、及び青色（RGB）であり、適切な明るさの映像として電気信号を表示するように調整されている。前記映像は、投影レンズによって離れた表面上に、拡大されて投影される。
【０００８】
ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬＳ、緑色レーザ・ダイオード、及びＤＰＳＳレーザは、ＲＧＢプロジェクタに対しＲＧＢ光を発するための数少ない方法である。ＤＰＳＳレーザは、そのポンピング吸収スペクトル、及びレージングしきい値よりも高い光学パワーにおける光を、レージング・ゲイン媒質へ誘導することによって、離散波長で放射する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、その活性領域（接合部）の温度制御を介して、半導体レーザ・ダイオード（例えば、ポンプ・レーザ・ダイオード内で使用される）のスペクトルとパワーを制御することを提供する。このことは、周辺温度からその動作温度まで、前記活性領域（レーザ接合部）を局所的に加熱することによって達成される。後者については、その下で要求されるパワーとスペクトルの光を放射するために、前記活性領域が、励起されることができる（一定のしきい値より高い値の電気信号によって）。この技術は、熱が放射領域に直接生成されるため、高効率である。
【００１０】
このように、本発明の一態様によると、活性領域とそれに関連する電流ドライバを具備する半導体レーザ・ダイオードを有するレーザ・アセンブリの光出力を制御するための方法であって、前記方法は、一定の電流特性を誘導するための前記活性領域を励起するために、前記電流ドライバを制御可能に動作させる段階を有し、前記電流特性は、前記半導体レーザ・ダイオードの前記活性領域の所定の温度範囲を維持する一方で、前記レーザ・アセンブリからの所望の放射特性、及び前記活性領域の所望の過熱特性に対応することを特徴とする方法を提供する。
【００１１】
前記レーザ・アセンブリの要求される出力は、前記半導体レーザ・ダイオードの要求されるパワーとスペクトルに依存している。
本発明のいくつかの具体例では、過熱は、放射中、活性領域に加えられており、その結果、前記電流特性は、パルス・モード放射特性、及び連続加熱特性に対応する。本発明のいくつかの具体例では、電流特性が、インターレースを有するパルス・モード放射特性、及び加熱特性に対応するため、過熱は、各放射セッションの間に、前記活性領域に加えられる。前記放射パルスは、バースト・パルス特性を有する。
【００１２】
一般的に、前記活性領域からの要求されるパワーと要求される波長の範囲の放射は、前記レーザ・アセンブリの一定の動作しきい値を超える値の電気信号を使って、前記活性領域を励起することによって達成される。前記レーザ・アセンブリの動作しきい値は、前記レーザ・ダイオードのレージングしきい値であるか、又は前記レーザ・ダイオードによってポンピングされたエミッタのポンピングしきい値であってもよい。本発明のいくつかの具体例では、前記活性領域へ供給される電気信号は、前記レーザ・アセンブリの一定の動作しきい値より高く、かつ前記レーザ・アセンブリの一定の公称のしきい値（例えば、レーザ・ダイオードによってポンピングされたゲイン媒質の公称の水準）未満の値である。
【００１３】
好ましくは、前記レーザ・ダイオードは、選択されるか又は与えられたレーザ・ダイオードの初期特性が設定される。その結果、前記レーザ・ダイオードの要求された出力を有する前記活性領域の最適動作温度が、周辺温度、又は熱定常状態温度より高くなる。
【００１４】
前記レーザ・ダイオードは、外部エミッタをポンピングするためのポンピング・レーザでもよい。例えば、そのような外部エミッタは、例えば、ゲイン媒質、及びそのゲイン媒質からの光出力によって動作される周波数変換結晶を有するレゾネータ・キャビティを具備する。前記ポンピング・レーザの温度範囲は、ゲイン媒質の最大吸収に対応するポンピング・レーザの波長出力を生成するために維持される。例えば、本発明のレーザ・アセンブリは、約８０８ｎｍ、又は約８８０ｎｍ（緑色レーザ）の出力を生成するように構成される。
【００１５】
好ましくは、前記レーザ・ダイオードと前記レゾネータ・キャビティとの間の所望のアライメントが、提供される。例えば、前記レーザ・ダイオード及び前記レゾネータ・キャビティは、前記レーザ・ダイオードと前記レゾネータ・キャビティの少なくとも１つが、前記レーザ・アセンブリの光軸に沿って他方に対して移動可能であり、かつ前記光軸の周囲を回転可能であるように取り付けられる。
好ましくは、前記レゾネータ・キャビティは、そこからの実質的に対称的な放熱が行われるように、構成される。
【００１６】
範囲の広い本発明の他の特徴に基づくと、レーザ・アセンブリの光出力を制御するための方法であって、前記方法は：（ｉ）前記レーザ・アセンブリが設置された環境の周辺温度より高い前記レーザ・アセンブリの一定の動作温度下で、要求されるスペクトルを放射可能な活性領域をもつ半導体レーザ・ダイオードを選択する段階、及び（ｉｉ）前記半導体レーザ・ダイオードの前記活性領域の所定の温度範囲を維持する一方で、前記レーザ・アセンブリからの所望の放射特性、及び前記活性領域の所望の過熱特性に対応する、前記電流ドライバを通る一定の電流特性を誘導するために、前記活性領域を励起するための前記電流ドライバを制御可能に動作させる段階を有することを特徴とする方法を提供する。
【００１７】
範囲の広い他の本発明の特徴に基づくと、：
前記レーザ・アセンブリの周辺温度より高い前記レーザ・ダイオードの活性領域の一定の動作温度範囲未満で、前記レーザ・アセンブリからの要求されるパワーとスペクトルの光放射を行うために、関連する電流ドライバから供給される電流によって励起可能な活性領域をもつ半導体レーザ・ダイオード；及び
前記電流ドライバに接続可能であるとともに、前記半導体レーザ・ダイオードの前記活性領域の所定の温度範囲を維持する一方で、前記レーザ・アセンブリからの所望の放射特性、及び前記活性領域の所望の過熱特性を提供する一定の電流特性に対応する電気信号を生成するために構成され、かつ動作可能な励起ユーティリティ
を具備するレーザ・アセンブリを提供する。
【００１８】
より詳細には、本発明には、ＤＰＳＳレーザ構造が使用されるとともに、この具体的適用に関して以下に例示されている。しかしながら、本発明はこの実施形態に限定されることはなく、かつ任意の半導体レーザ・ダイオードを使用することができることに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の原理を利用するレーザ・アセンブリの実施形態が図示された概略図である。
【図２Ａ】前記励起ユーティリティによって生成されるとともに、前記レーザ・ダイオードの活性領域に供給される変調された電気信号を図示したものである。
【図２Ｂ】前記励起ユーティリティによって生成されるとともに、前記レーザ・ダイオードの活性領域に供給される変調された電気信号を図示したものである。
【図３Ａ】典型的なレーザ・パルス形を示す図である。
【図３Ｂ】放射セッションをいくつかのサブ−パルス（バースト）に分割できることを示す概略図である。
【図４Ａ】緑色レーザ・アセンブリとして動作可能な前記レーザ・アセンブリの構造例をより詳細に図示したものである。
【図４Ｂ】緑色レーザ・アセンブリとして動作可能な前記レーザ・アセンブリの構造例をより詳細に図示したものである。
【図４Ｃ】緑色レーザ・アセンブリとして動作可能な前記レーザ・アセンブリの構造例をより詳細に図示したものである。
【図４Ｄ】緑色レーザ・アセンブリとして動作可能な前記レーザ・アセンブリの構造例をより詳細に図示したものである。
【図４Ｅ】緑色レーザ・アセンブリとして動作可能な前記レーザ・アセンブリの構造例をより詳細に図示したものである。
【図４Ｆ】緑色レーザ・アセンブリとして動作可能な前記レーザ・アセンブリの構造例をより詳細に図示したものである。
【図４Ｇ】緑色レーザ・アセンブリとして動作可能な前記レーザ・アセンブリの構造例をより詳細に図示したものである。
【図５Ａ】ジグ・アセンブリ上に取り付け可能な光学システムにおいて、光源として本発明のレーザ・アセンブリを使用する実施形態を図示したものである。
【図５Ｂ】ジグ・アセンブリ上に取り付け可能な光学システムにおいて、光源として本発明のレーザ・アセンブリを使用する実施形態を図示したものである。
【図５Ｃ】ジグ・アセンブリ上に取り付け可能な光学システムにおいて、光源として本発明のレーザ・アセンブリを使用する実施形態を図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１を参照すると、本発明の原理を利用するレーザ・アセンブリ１０の実施形態が概略的に図示されている。前記レーザ・アセンブリ１０は、半導体レーザ・ダイオード１２を具備している。この半導体レーザ・ダイオードは、活性領域（レーザ接合部）１２Ａを有し、かつ前記活性領域１２Ａに電流を印加するように動作可能な電流ドライバ１５を関連付けて、（接続可能に）放射可能になっている。本発明の限定されない実施形態として、レーザ・アセンブリ１０は、ＤＰＳＳレーザ構造と類似の構成であり、レーザ・ダイオード１２は、ポンピング・レーザとして機能し、かつこの例では２つの光カプラ（リフレクタ）２２Ａと２２Ｂの間に、ゲイン媒質１８及び周波数変換器（非線形結晶）２０を具備するレゾネータ・キャビティ１６と組み合わせて使用される。
【００２１】
本実施形態では、周波数変換器２０は、キャビティ内の構成要素であるが、しかし前記レゾネータ・キャビティの外側に位置してもよいことは理解されるべきである。リフレクタ２０Ａ・２０Ｂは、前記ゲイン媒質ユニット、又はゲイン／変換器ユニットの入出力ファセットによって構成してもよい。また、本発明の限定されない実施形態では、レーザ・ダイオード１２は、例えば、緑色レーザ・アセンブリの場合、ゲイン媒質１８と周波数逓倍器２０を具備するレーザ・キャビティ１６に関連付けられている。
【００２２】
本発明は、ＤＰＳＳにも、レーザ・ダイオード・アセンブリのどんな他の特別な構成にも、限定されないことに留意するべきである。一般に、レーザ・アセンブリ１０は、レーザ・ダイオード、カップリング光学素子、光検知器、１又は２以上の結晶などを具備している。図１の図面を考慮すると、本発明で使用されるレーザ・ダイオードは、ポンピング・レーザ１２、及び／又は“ゲイン媒質”結晶１８によって構成してもよい。
【００２３】
前記レゾネータ・キャビティは、適切な光学的ポンピング・パワー密度を供給する、要求されるサイズのレーザ・スポットを有するレゾネータを形成するように設計された固有の共振光学特性を有してもよい。ゲイン媒質は、一般的に初期励起状態中に、いくつかの原子、イオン、又は分子を有し、同じ放射モード中により多くの光を放射するために誘導されたポンピング光によって、さらに励起／誘導することができる。前記周波数変換器に関しては、あるとすれば、それは、光学的非線形周波数変換、すなわち高調波生成を示す非線形媒質（結晶）を有している。
【００２４】
本実施形態では、前記レゾネータ・キャビティ１６は、ゲイン媒質（結晶）１８と第二高調波生成（ＳＨＧ）結晶２０とを具備している。２つの平面レゾネータ・ミラー（入出力カプラ２２Ａと２２Ｂ）として使用される２つのファセットは、１つのユニットを生成するために接着される。前記ゲイン媒質は、例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４； Ｇｄ：ＹＶＯ４； Ｎｄ：ＹＡＧ； Ｎｄ：ＹＬＦのようなネオジム又はガドリニウムを主成分とする結晶を有していてもよい。それらの結晶は、〜８０９ｎｍ又は〜８８０ｎｍのレーザ・ダイオード１２によってポンプされ、それらの誘導放出（レージング波長）は、１０６４ｎｍで放射される。前記非線形結晶２０に関しては、緑色レーザ（５３２ｎｍ）に対し、例えばゲイン媒質波長を倍にすることを要求され、そのことは、ＫＴＰ、ＢＢＯ、又はＰＰＬＮのようなＳＨＧ非線形結晶を使用することによって達成できる。マイクロ−プロジェクタを考慮すると、前記レゾネータ・キャビティ１６（ゲイン媒質１８と二重結晶２０によって形成される）は、可能な限り短くすべきであり、ゆえに平面−平面（Ｐｌａｎｏ−Ｐｌａｎｏ）構成になる。幾何学的に、それは平面−平面レゾネータである。しかしながら、事実上、熱レンズ効果によって、前記レゾネータは、平面−平面、平面−凸面（Ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ）、又は凸面−凸面（ｃｏｎｖｅｘ−ｃｏｎｖｅｘ）構成のうちのいずれか１つとして動作可能である。
【００２５】
また、前記ＤＰＳＳレーザ構造は、前記ポンピング・レーザと前記ゲイン媒質の間に、受動可飽和吸収体（passively saturable absorber）又は超音波ＱスイッチングのようなＱスイッチ素子、及び／又はカップリング光学素子を具備してもよいことに留意すべきである。
【００２６】
本発明は、例えば、投影システム内で、光源ユニット、例えば、高出力ｍｉｎｉ−ＤＰＳＳ緑色レーザ、として使用することができる。
【００２７】
前記ＤＰＳＳレーザの光−光変換効率は、前記ポンピング光の波長と前記ゲイン媒質吸収スペクトルのオーバーラップに高く依存しているとともに、ポンピング光パワー密度にもまた依存している。上記したように、前記ポンピング光の波長（及び可能性として光学的なパワーも）は、前記レーザ・ダイオードの活性領域の動作温度に強く依存しており、同様に前記レーザ・ダイオードの周辺温度に依存している。前記ゲイン媒質吸収スペクトルは、前記周辺温度の変化によって、全く影響されないか、又はわずかしか影響されない一方で、前記ポンピング・レーザ中心波長は、一般的に〜０．３ｎｍ／℃移動し、故にポンピング効率に影響を及ぼす。
【００２８】
前記レーザ・ダイオード１２の中心波長及び波長スペクトルは、そのエミッタ接合部、又は活性領域１２Ａの温度に依存している。前記エミッタ接合部の温度は、周辺温度（Ｔａ）、駆動電流、動作電圧、波長偏差△λ／△Ｔ、及び前記“オン／オフ”継続期間（動作周期及び周波数）のような、前記ダイオード動作状態によって決定される。
【００２９】
本発明は、本発明のポンピング・レーザ・ダイオードは限定されない例であるが、そのエミッタ接合部を制御することを通して、前記レーザ・ダイオード出力（すなわち波長）を制御することを提供する。この結果、前記レーザ・ダイオードの最適な動作は、前記レーザ・ダイオードがその定常状態の動作状態に到達する（予熱時間）まで、行われるべきである；かつ、前記レーザ・ダイオード光学的出力特性（波長とパワー）は、周囲の温度変化から独立して制御されるべきである。上記したように、前記レーザ・ダイオード波長は、そのレーザ接合部領域の局部加熱によって制御される。この方法は、その熱がエミッタ領域内で直接生成されるため、高効率である。
【００３０】
いくつかのレーザは、一定の温度範囲にわたって非常に低い波長ドリフトを有することによって特徴付けられる（すなわち、ＤＦＢ／ＤＢＲレーザのような波長安定化レーザ）。しかしながら、この特別な特徴は、一定の温度範囲に対してだけ有効である。前記レーザ・ドライバ／電流電源（励起ユーティリティを介して制御される）を使用しているレーザの活性領域の局部加熱と同種の技術は、その特別な光学的特徴のウィンドウの内側で、そのレーザ・モジュールを維持するために使用できる。
【００３１】
前記レーザ特性と前記レーザ動作状態を知ることによって、前記レーザ・ダイオードの初期波長を推測することができる（通常、２５℃での連続波長（ＣＷ）動作については、サプライヤによって決定される）。
【００３２】
例えば、５５℃かつ△λ／△Ｔ＝０．３ｎｍ／℃における８０９ｎｍのポンピング・レーザ・ダイオードの最適動作に対し、その波長（２５℃における）は、
８０９ｎｍ−（５５−２５）×０．３ｎｍ＝８００ｎｍ
によって決定される。
明らかに、この数字は、前記動作状態と他のレーザ特性によって影響を受けている。
【００３３】
前記半導体レーザ・ダイオードは、レージングしきい値によって特徴付けられる。レージングしきい値は、それより上では、その活性領域（レーザ接合部）からの放射が起こり、かつそれ未満では、レーザ放射は起きない、すなわちその半導体が、レーザとして（ＬＥＤとしてではなく）放射するために必要とする最小電力に対応する。本出願の目的のため、前記レーザ・アセンブリは、それ未満では前記活性領域を流れる電流が、前記レーザ・アセンブリからの有効放射を提供しないが、主に熱を生成するために使用されるという一定の動作しきい値によって特徴付けられる。このように、この動作しきい値は、前記レーザ・ダイオード自身の特徴であるレージング・ダイオードのレージングしきい値と一致する可能性がある。そのようなレーザ・ダイオードは、外部エミッタ（例えば、結晶、ゲイン媒質）にポンピングするためのポンピング・レーザ（例えば、ＤＰＳＳレーザ）として使用される場合では、前記レーザ・アセンブリの動作しきい値は、前記外部エミッタのポンピングしきい値に対応し、かつ前記レージングしきい値より高い。その値において前記レーザ・ダイオードによってポンピングされたエミッタ（ゲイン媒質）が放射を開始するようなポンピングしきい値は、外部エミッタ（結晶、ゲイン媒質）の放射特性と関係している。
【００３４】
一般的に、前記動作しきい値より上に電流を増加させると、熱へ寄与するエネルギーが、同様に増加する。このため、前記レーザ・アセンブリの一定の公称のしきい値が存在する（前記レーザ・アセンブリ内の外部エミッタとして前記ゲイン媒質を使用するという典型的な場合である）。前記一定の公称のしきい値より上では、前記活性領域への前記電流供給の増加は、一定効率内で前記接合部へいくらか増加した放射と熱を提供しているとともに、このような超過電流供給は、前記レーザ・ダイオード、及び／又は前記エミッタ（媒質）の活性領域の局部加熱に寄与する。
【００３５】
本発明は、少なくともいくつかの各放射セッション間のタイム・スロットの間中、及び／又は少なくともいくつかの放射セッションの間中、その活性領域の内側で前記レーザ・ダイオードの局部加熱を利用する。この局部加熱は、光放射のための前記レーザ・ダイオードの活性化に使用される種類の電気信号を使用するために実行される。
【００３６】
図１に図示されているように、レーザ・アセンブリ１０は、制御ユニット１４に関連付けられている。前記制御ユニット１４は、前記レーザ・ダイオード１２の活性領域１２Ａに電気信号を印加するために構成され、かつ動作可能な電気回路である、励起ユーティリティ１４Ａを具備している。このような励起ユーティリティ１４Ａは、前記レーザ・アセンブリ１２（本実施形態ではポンピング・ダイオード）の放射機能、すなわち、所望の放射時間特性、例えば、所定の動作周期と電流をもつパルス・モードを動作させる。この点について、周波数逓倍器を利用するダイレクト・ダブリング・レーザの場合に対し、従来技術は、前記逓倍器（前記逓倍器の最適効率に対応する）の入力周波数に適合させるため、かつ前記キャビティ２０の要求される波長出力を確実にするために、非常に精密な狭い値の範囲内で前記ゲイン媒質の出力波長を維持することについて、特別な注意を払うことに留意すべきである。本発明によれば、同種の励起アセンブリ１４Ａは、所望の温度範囲で、前記活性領域１２Ａを維持するために、前記ポンピング・レーザの前記活性領域１２Ａの局所的な電気加熱に使用される。
【００３７】
半導体レーザ・ダイオード１２は、その活性領域１２Ａが、前記活性領域１２Ａの一定の動作温度下で、要求されるパワーとスペクトルの光を放射するために励起されるように選択される。この動作温度は、前記レーザ・アセンブリ１０の周辺温度より高い（すなわち、レーザ・アセンブリ１０全体の温度より高い）。このことは、前記レーザ・ダイオード１２の動作中の前記活性領域１２Ａの“過”熱によって達成される。本発明によれば、前記要求される放射特性の生成と前記活性領域の前記所望の温度の供給の両方が、前記励起ユーティリティ１４Ａによって実行される。
【００３８】
このように、前記制御ユニット１４（励起ユーティリティ１４Ａ）は、前記活性領域（接合部）１２Ａからの放射とその局部加熱の両方を管理するために、一定の所定の特性を有する変調された電気信号を生成するように動作する。この点について、前記活性領域へ供給される電流は、後述の３つの主なレジーム（regime）のうちの１つにおいて、選択的であることに留意すべきである。
【００３９】
第一レジームでは、前記電気信号は、前記レーザ・アセンブリの動作しきい値未満である（例えば、前記活性領域１２Ａのレージングしきい値であるか、又は本実施形態では、前記ゲイン媒質１８のポンピングしきい値である）。そのような電気信号は、レーザ・ダイオード１２のレージングしきい値より上であるが、前記ゲイン媒質１８のポンピングしきい値未満である可能性がある。このレジームでは、前記活性領域の加熱効果は、前記レーザ・アセンブリからの放射よりも非常に高い。言い換えると、加熱効果は、実質的に全ての前記電力が熱に変換される場合、最も高い。
【００４０】
第二レジームでは、前記電流は、前記レーザ・アセンブリの動作しきい値より上である（すなわち、前記レーザ・ダイオード１２のレージングしきい値か、又は本実施形態では、前記ゲイン媒質のポンピングしきい値である）。このレジームでは、前記電気信号は、一般的に前記レーザ・アセンブリからの放射、及び前記活性領域の加熱の両方を引き起こす。しかしながら、前記電気信号が、わずかでも公称のしきい値未満である限り、前記電気信号の増加は、前記放射に影響を与えるとともに、また前記加熱に寄与する。また、このレジームでは、前記電気信号が、前記公称のしきい値より上になる場合、それは実質的に放射に影響を与えるとともに、前記活性領域の加熱に寄与する。
【００４１】
したがって、前記レーザ・アセンブリの波長の制御は、異なるモードで前記活性領域１２Ａを動作させるために、前記励起ユーティリティの様々な動作モードを使用しているその活性領域の温度を制御することによって、達成される。その中で前記放射効果が、一定の動作周期に伴うパルス放射の使用によって達成されるレーザ・ダイオードの場合では、前記活性領域の適切な加熱は、以下の動作モードのいずれか１によって達成される：前記レーザ・アセンブリの各放射セッション（放射と過熱のインターレースパルスを有するパルス）の間において、前記活性領域の過熱を提供すること、又は前記レーザ・アセンブリの各放射の間、及び放射の間中、前記活性領域の過熱を提供することである。
【００４２】
図２Ａと２Ｂを参照すると、前記励起ユーティリティによって生成されるとともに、前記レーザ・ダイオードの活性領域１２Ａに供給される変調された電気信号が図示されている。両方の図は、一定の動作周期で動作可能なレーザ・ダイオードに対応する。図では、前記電気信号は、放射周期と同時に、前記活性領域の局所的な過熱を達成するために変調されている。各図は、連続パルスの形式の放射電流（すなわち、そこから放射を引き起こす前記活性領域を流れる電流）のプロファイルＧ１、及び前記放射電流と前記過熱電流の合計である前記活性領域を流れる全電流のプロファイルＧ２を図示している。
【００４３】
図２Ａの実施形態では、前記励起ユーティリティは、第一及び第二レジームの組み合わせを使用して動作し、その結果、前記過熱は、各前記放射パルスの間に位置している。この場合、各前記放射セッションの間の時間間隔の間中、前記レーザ・ダイオードの活性領域を流れる電流Ｇ１は、０より上であるが前記動作しきい値（実施形態では、前記ポンピングしきい値によって構成されている）未満であり、それゆえ、前記レーザ・アセンブリから放射させない一方で、これらの時間間隔において前記活性領域の加熱を行う。前記放射セッションの間中、前記電流は、前記レーザ・ダイオードの公称の動作モードに対応し、そこでは、前記電流は、前記動作しきい値より上の値に達し、かつそれゆえ実際には放射と加熱の両方を行う。
【００４４】
図２Ｂの実施形態は、前記過熱は、前記第一及び第二レジームの組み合わせに対応し、その結果、前記放射セッションの間中、及び各前記放射セッションの間の両方で発生する。ここで、各前記放射セッションの間の時間間隔の間中、前記電流は、図２Ａの実施形態のそれと同様に、０より上であるが前記動作しきい値未満であり、かつ、前記放射セッションの間中、前記電流は、前記活性領域を過熱させるために前記動作しきい値より上の値（すなわち公称値を超える）に達する。本実施形態では、前記セッションの間中の電流は、前記公称のしきい値より上である。
【００４５】
実質的にシステム水準要求に妥協しない水準において、前記動作しきい値より上で、かつ前記公称しきい値未満である電流を駆動させることによって、各前記放射セッションの間で、前記レーザ接合部を加熱させることが可能であることに、留意することが重要である。
【００４６】
本発明の技術は、前記レーザ・ダイオードの“全”効率（すなわち、前記出力レーザ・パワー及び前記入力レーザ・パワーの比率、又は平均的比率によって定義される）を適切に処理するということを理解すべきである。図２Ａ及び２Ｂに図示するように、そのような処理は、前記活性領域を流れる電流の適切な特性を提供することによって、達成できる。その上、前記処理は、前記放射セッション中、レーザ・アセンブリの出力パワー特性を配慮している。
【００４７】
これに関連して、図３Ａを参照すると、典型的なレーザ・パルス形状が図示されている。図示するように、前記パルスの光学的な出力パワーは、時間に対し一定ではない：前記パルスの第一部分は、より高い光学的パワーを有し、前記パルスの一部は、典型的な一定の時間を有し、その後により低い放射パワーを有する。そのようなレーザの電気−光変換効率をより向上させるために、前記放射セッションは、いくつかのサブ−パルス（バースト）に分割できる。このことは、図３Ｂに概略的に図示されている。
【００４８】
図１に戻ると、前記制御ユニット１４は、好ましくは、動作温度、及び／又は出力波長、及び／又は出力パワーのような、前記レーザ・ダイオード１２Ａの１又は２以上のパラメータを監視するとともに、それ相応に前記励起ユーティリティの動作に使用されるための制御信号を生成するために制御部１４Ｂを具備している。この結果、前記レーザ・アセンブリは、前記レーザ・ダイオード１２の動作の前記１又は２以上のパラメータ／状態を測定するために、継続的に、又は周期的に動作可能な検知器／測定器（例えば、制御部１４Ｂによって作動される）を具備してもよい。例えば、前記レーザ・ダイオード・ユニット１２は、例えば、サーミスタ、ＮＴＣ、ＰＴＣ、ＴＣ、ＶＩＳ／ＩＲ光学検知器、又は光ダイオードといった適切なインジケータ／センサ（図示せず）を具備してもよい。
【００４９】
上述したように、前記レーザ・アセンブリ１０の効果的な動作のために、すなわち、要求される出力（スペクトル及びパワー）を提供するために、前記レーザ・ダイオード１２の出力における前記ポンピング光スペクトルは、前記ゲイン媒質１８の励起スペクトルの波長範囲を有するべきであり、かつ前記レーザ・ダイオード出力における光学的パワーは、前記ゲイン媒質に対する所定のレージングしきい値より上であるべきである。他方、前記要求されるスペクトル及びパワーのポンピング光を放射するために、放射セッション中の前記レーザ・ダイオードの動作温度は、一定の所定の値又は範囲の値であるべきである。このことは、上記されているように、前記レーザ・ダイオードの適切な選択と、前記動作温度の制御によって、達成される。
【００５０】
ＤＰＳＳレーザ構造を考慮すると、それは、一般的に動作周期モード内で動作され、２つのメイン動作状態を有する：前記光学的パワーにおける“オン”状態は、前記光学的パワー制御システム要求によって定義される。前記光学的パワーにおける“オフ”状態は、システム性能を低下させない程度の低さである。本発明のいくつかの実施形態では、前記接合部（活性領域）温度（及びそれによる出力波長）は、その“オフ”状態（各放射セッションの間）において、前記レーザ・ダイオードへ電力を供給することによって、制御できる。その上、レーザ・ダイオードは、前記レージングしきい値未満で動作される場合、前記電気−光変換効率はより低いが、前記接合部の熱的加熱効率は、より高い。
【００５１】
オフ状態での電流は、異なる構成において適用できる：
（ａ）０アンペアとシステム性能を低下させる電流の間で変化する値をもつ可変電流は、前記活性領域に印加されうる。
（ｂ）固定波形の電流は、パルス列の形で印加できる。この場合、注入された全ての熱は、パルスの数と、パルス幅と、振幅とによって決定される。
（ｃ）固定波形の電流は、ＰＷＭの形で印加できる。この場合、前記注入された全ての熱は、前記パルス幅によって決定される。
オフ状態パワーでの電流のパルスは、オン状態の時間間隔と関連して、異なる時間間隔で印加できる。
【００５２】
一般的なＤＰＳＳレーザの実施形態は、２Ｖの電圧において０．５Ａのレージングしきい値をもつポンピング・レーザと、前記ポンピング・レーザ・パワーの５００ｍＷのしきい値をポンピングするゲイン媒質とを具備するレーザ・アセンブリである。本発明の方法を使用すると、前記ポンピング・レーザの活性レージング領域を局部加熱するための２つのオプションがある：
（１）前記ポンピング・レーザは、前記レージングしきい値未満で駆動される。その場合、電気−光変換効率は４０％であると仮定すると、前記レーザ接合部へ誘導される熱は、約（１−０．４）×０．５Ａ×２Ｖ＝０．６Ｗである。３３％の“オン”状態の動作周期に対し、前記熱負荷は、０．６７×０．６Ｗ〜０．４Ｗになる。
（２）前記ポンピング・レーザは、前記ポンピングしきい値未満で動作される。前記レージングしきい値（そのレーザ・モード内で）を超えて、しかしその出力光学的パワーは、５００ｍＷのポンピングしきい値未満（８０９ｎｍに対し、０．８Ａ、２Ｖの駆動電流が必要とされると仮定する）のままで、ポンピング・レーザを駆動させることは、前記活性領域が０．８Ｗの熱負荷を有するという結果になる。３３％の“オン”状態の動作周期に対し、前記熱負荷は、０．８０×０．６７Ｗ〜０．５４Ｗである。
【００５３】
前記接合部（活性領域）温度（及びそれによる出力波長）はまた、その“オン”状態おいて前記レーザ・ダイオードへ前記電力を変化させることによって、制御できる。上述の通り、オン状態におけるパワーは、異なる構成で適用されうる：オン状態において前記電流を増加／減少させる（第二、又は第三レジームでの動作）；又は高い変調速度で前記電流を変調させる（バースト−モード放射）。
【００５４】
このように、本発明の方法は、前記活性領域（放射領域）を局部加熱するために、かつ前記活性領域（接合部）温度を制御するために、前記レーザ・ダイオード動作中に、電力を注入することによって、前記半導体レーザ・ダイオード波長を制御可能にする。上述の通り、半導体レーザ・ダイオードは、ゲイン媒質ユニットと一緒に使用されるポンピング・レーザであってもよく、その場合、前記レーザ・ダイオードの出力スペクトルは、前記ゲイン媒質の高吸収スペクトル内に含まれる。前記半導体レーザ・ダイオードは、各“オン”状態セッションの間の“オフ”状態において、及び可能性として“オン”状態セッションにおいても、加熱してよい。前記レーザ・アセンブリは、好ましくは、前記レーザ・ダイオードに関連付けられた温度インジケータ（及び／又は波長、及び／又はパワー制御）、及び前記局部加熱を適切に適用するために、閉又は開ループ制御（図１の制御部１４Ｂと励起ユーティリティ１４Ａ間の交信）を利用する。“オフ”状態のレーザ・ダイオードは、予熱の過渡時間において、かつ定常状態において、異なる動作をしてもよい。前記レーザ・ダイオード・ドライバを使用している活性領域の局部熱の使用は、前記レーザ・ダイオードの動作温度範囲の増加（例えば４０℃まで）を許し、それによって、その周辺温度状況の変化に対し、より影響されにくいレーザ・ダイオードを提供できる。
【００５５】
前記活性領域の局部加熱によるレーザ・ダイオードの出力スペクトルの上記制御は、次の目的でダイレクト−ダブリング・レーザと同様、前記ＤＰＳＳレーザ動作において使用されることが可能である。定常状態動作まで前記レーザ予熱時間を減らしていくという目的と；レーザ・チップ及び前記加熱エミッタの中で、前記半導体レーザ・ダイオード光学特性を制御するという目的とである。
【００５６】
半導体レーザ・ダイオードが、ゲイン媒質のためのポンピング・レーザとして機能する場合の前記レーザ・アセンブリの使用を考慮すると、前記レーザ・ダイオード、及び前記ゲイン媒質は、好ましくは、最高の効率とパワーを達成するために、適切に調整されるべきである。このことは、例えば、前記レーザ・アセンブリが、空間光変調器（ＳＬＭ）として使用される場合、前記レーザ・アセンブリの偏光出力の要求に応じるために必要とされる。このように、前記レーザ・ダイオードと前記ゲイン媒質を一緒に組み立てることは、一定のアライメント処理が必要とされる。そのようなアライメント処理の例は、以下に記載される。
【００５７】
緑色レーザ・アセンブリとして動作可能な前記レーザ・アセンブリの構造の実施形態をより詳細に図示する図４Ａ〜図４Ｇを参照して説明する。全図の中で構成要素が共通していることの理解を容易にするために、実施形態は、同一の参照番号によって識別されている。上述の通り、そのようなレーザ・アセンブリ１０は、ポンピング・レーザ・ダイオード１２と、ゲイン媒質（結晶）１８、及び／又は周波数変換器（結晶）２０を有するレゾネータ・キャビティ１６とを具備している。
【００５８】
図４Ａ及び図４Ｂは、パッケージ２４（図４Ａ）上に取り付けられたレーザ・ダイオード１２を具備するレーザ・ダイオード・ユニット２２を図示している。前記レーザ・ダイオード１２は、放熱板２５上に配置されるとともに、ファセット２６を具備している。このファセットを介して放射光は、前記レーザ・ダイオードを出力する。前記ファセット２６は、Ｘ−Ｙ面内に配置されているとともに、前記レーザ・アセンブリの光軸Ｚと直交するように方向付けされている。ポンピング・レーザ・ダイオードは、放熱板として機能するハウジング内に配置されることが可能であり、かつ前記レーザ・ダイオードと前記ハウジング間の熱抵抗は、最小であることが必要である。前記レーザ・ダイオード・ハウジングは、全てのレーザ・コンポーネント（レーザ・ダイオード、カップリング光学素子、結晶、ビーム・スプリッタ、光学検知器、及び光学ウィンドウ）が設定されたフル・レーザ・アセンブリとして機能することも可能である。そのようなハウジングは、動作時の前記システム内の前記レーザ・アセンブリ温度に類似する温度において、前記レーザ・ダイオードを維持する温度制御ホルダ内に設置されている。そのようなホルダは、好ましくは、前記システム光軸Ｚと直交するＸ、Ｙ面に前記レーザ・ダイオード・ファセットを固定するのに十分正確であるべきである。
【００５９】
図４Ｃは、前記全レーザ・アセンブリ（前記ポンピング・レーザ・ダイオード及び前記結晶（ゲイン媒質と周波数変換器））を設置するためのハウジング３０を図示している。前記ハウジング３０は、好ましくは、その部位３２の中に非常に正確な内径及び外径であるＤ１及びＤ２を実現するために成型工程で製造される。前記部位３２は、穴Ａ・Ｂ・Ｃを有し、穴Ａは、接着剤の挿入用であり、穴Ｂは、前記ハウジング内で、前記レーザ・アセンブリの取付中に、前記レーザ・ダイオード（ポンピング・レーザ）、及び結晶ファセットを視覚観察可能となるように機能し、穴Ｃは、以下に記載するようなアライメント・ピン用である。
【００６０】
図４Ｄは、結晶ユニット３３の上部に配置された熱変換シート３８（その目的はさらに以下で記載される）と一緒に結晶ハウジング３６内に設置されたレゾネータ・キャビティ１６（ゲイン媒質と周波数変換器）を具備する結晶ユニット３３を図示している。上述の通り、結晶１８・２０は、２つの平面鏡として使用される２つのファセットによって、１つのユニット３３を生成するために接合されている。前記ハウジング３６は、このように、前記ゲイン媒質と前記周波数変換結晶の両方を支えるいわゆる“ハイブリッド”ハウジングである。前記ゲイン媒質と前記周波数変換結晶（例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶）を有する前記レゾネータ・キャビティ１６は、前記ハウジング３６取り付けられている。前記結晶ユニット３３からの放熱は、非常に良好であるとともに、好ましくは、結晶の４面ファセット全体（all crystal four side facets）から均等であることである。このことは、さらに以下でより詳細に記載される。
【００６１】
図４Ｅは、本発明の一実施形態に基づき、その拡大図において前記全体のレーザ・アセンブリ１０を図示している。レーザ・アセンブリ１０は、前記ポンピング・レーザ・ダイオード・ユニット２２、前記アセンブリ・ハウジング３０、及びハイブリッド結晶ハウジング３６を具備している。前記ポンピング・レーザ・ダイオード・ユニット２２は、十分な熱カップリングを提供するための圧入によって、その反対側の端部からハウジング３０に挿入可能である一方で、前記ハイブリッド結晶ハウジングは、前記アセンブリ・ハウジング３０の内径に合致し、かつ光軸Ｚ周りに前記ハウジング３０について回転可能であるとともに、そのＺ軸に沿って前後に移動可能なように部位３２を介して、ハウジング３０に挿入可能である外径Ｄ２を有している。
【００６２】
図４Ｆは、前記レーザ・アセンブリの別の実施形態を図示しており、それは、概して図４Ｅのそれと類似し、かつ平行レンズ４２及び光学ウィンドウ４４を更に具備している。前記ウィンドウ４４は、ＩＲポンピングが前記レーザの外に外れないように、ＩＲコーティングを有することが可能である。緑色レーザ・モジュールの密封シールも可能である。さらに、ＰＤは、実際に安くかつ低価格で、前記レーザのリアルタイム監視が可能な緑色レーザ・モジュールの一部として、組み立てることが可能である。図４Ｇは、その組み立てられた状態のフル緑色レーザ・アセンブリ１０を図示している。
【００６３】
前記レーザ・アセンブリの構築及び組み立ての一般原則は、以下と関連付けられている。上述したように、レーザ・ダイオードの出力パワー及び波長は、温度依存性がある。それゆえ、前記レーザ・ダイオード接合部の温度偏差（例えば、前記レーザ・ダイオード動作、及び／又は周辺温度変化によって影響される）は、制御（好ましくは、最小限に）される必要がある。さらに、前記レーザ・ダイオードの効率は、高温ほど、より低下する。また、周波数変換器（例えば、前記緑色レーザ）を利用するレーザ・アセンブリを考慮すると、前記レーザ・アセンブリの効率は、前記レーザ・ダイオード（ポンピング・レーザ）の出力波長に依存し、次にその活性領域（接合部）の温度に依存する。このように、前記レーザ・ダイオードの活性領域の温度は、低下させる必要がある。前記温度、及び／又は前記レーザ・ダイオードの活性領域の温度偏差を低下させるために、動作中に前記レーザ・アセンブリによって生成された熱は、前記レーザ・アセンブリから放散させるべきである。前記ハウジング３０と、レーザ・アセンブリが設置されたシステム（例えば、光学プロジェクタ）の他の構成要素との間の良好な熱伝導性と同程度に、前記ポンピング・レーザ・ダイオード１２とそのハウジング２４の間、及び前記レーザ・ダイオード・ユニット２２全体と結晶１８、２０と前記アセンブリ・ハウジング３０の間に良好な熱伝導性が提供されるべきである。前記レーザ・ダイオード・ユニット２２と前記アセンブリ・ハウジング３０の間の取り付けを考慮すると、このことは、金属間接触面の高い熱伝導性を利用するために、プレス嵌めにより前記レーザ・ダイオード・ユニット２２を前記ハウジング３０に挿入することによって達成可能である。前記ハウジング３０は、前記レーザ・アセンブリ・ハウジングと前記光学シャーシの間に非常に熱抵抗の低い接触面を得るために、プレス嵌めによって前記光学システム（例えば、プロジェクタ）の光学シャーシに順に挿入してもよい。
【００６４】
図４Ｄに戻ると、前記結晶ハウジング３６は、前記結晶２０と前記結晶ハウジング３６の間で、対称的な放熱を提供するように構成されている。このことは、前記レーザ・モードの安定性、及び形状に影響を与えるうる前記結晶２０内の非対称的な空間屈折率の分布を防ぐためである。この結果、前記結晶の全てのファセット３６Ａ−３６Ｃは、可能な限り高い熱伝導性で、前記結晶ハウジング３６と接合していることが、望ましい。前記結晶２０が、前記ハウジング３６内の開口部へ挿入され、かつ前記結晶とハウジング金属の熱膨張係数が異なると、全ての接触面に沿った前記結晶の外側面と前記ハウジングの内側面の間の精密な接合を妨げるということに留意すると、前記結晶２０と前記ハウジング３６の間の上述の最適化された熱カップリングは、以下によって本実施形態中で達成される：前記結晶２０の２つのファセット３６Ａは、前記ハウジング３６の内側面の各側面に、直接接合（例えば、低粘性の接着剤を使用して）している。低粘性は、その部位の熱膨張に起因するストレスを防ぐ一方で、前記結晶２０と前記ハウジング３６の間の隙間を最小限にできる。熱伝導性シート３８（銅製品のような）は、前記結晶２０と前記ハウジング３６の間の隙間における許容誤差を減らし、かつ結晶ファセット３６Ｂから放熱するこのファセットから最小限の距離をとるために、ファセット３６Ｂの上方に配置されている。前記ファセット３６Ｃに関しては、このファセットと前記ハウジングの内側面の隙間には、熱性接着剤（すなわち、高熱伝導性を有する、例えば、インジウム）で充填されている。これゆえ、本発明によれば、実質的に対称的な熱放射は、前記結晶ハウジングの非常に正確な外径を維持する一方で、前記結晶２０の全てのファセットから提供される。前記結晶２０と前記結晶ハウジング３６の間の低熱抵抗は、前記結晶２０の温度を下げるとともに、その上さらに、前記結晶ハウジング３６は、前記動作温度範囲にわたって、前記結晶２０上の熱ストレスを最小にする。
【００６５】
前記結晶ユニット３３の低温度を達成するために、前記結晶ハウジング３６と前記アセンブリ・ハウジング３０の間の低い熱抵抗も必要である。前記結晶ハウジング３６の正確な外径Ｄ２、及びアセンブリ・ハウジングの前記正確な内径は、それらの間で、約２０〜４０μｍの間という、最小限の空間が許される。前記アセンブリ・ハウジング３０と前記結晶ハウジング３６の間の高熱伝導性を達成するために、穴Ａは、前記ハウジング３０に作られ、かつ、低粘性の接着剤は、その２つの部位間の隙間を充填するために、これらの穴を通して（毛管力により前記穴を通して流れる）挿入されている。さらに、接着剤の熱伝導性が、一般的に金属（ハウジング３６及び３０）のそれより低いにもかかわらず、前記接合面の熱抵抗は、前記部位間の小さな隙間によって、低く維持されている。
【００６６】
図５Ａ〜５Ｃは、ジグ・アセンブリ４８上に取り付け可能な光学システム（本実施形態ではマイクロ・プロジェクタ）において、光源として本発明のレーザ・アセンブリを使用する実施形態を図示している。前記ジグ・アセンブリ４８は、前記レーザ・ダイオードと相互間の結晶との間の所望のアライメント、及びＺ軸に対する所望の方向を提供するために、前記レーザ・アセンブリの組み立て中に使用される。前記ジグ・アセンブリ４８は、前記レーザ・ダイオードの温度を制御し、前記アセンブリ・ハウジング３０に設置されたレーザ・ダイオードを支持するためのレーザ・ダイオード・ホルダ２７と、前記ハイブリッド・ハウジング３６を支持するためのサポート・ユニット２９とを具備している。前記ハイブリッド・ハウジング３６は、前記ゲイン媒質（Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶媒質）が、前記レーザ・ダイオード１２と向き合うように前記サポート上に配置されている。上述の通り、前記レーザ・ダイオード・ホルダ２７と前記サポート・ステージ２９との相対的な位置関係は、前記光軸ｚに直行する結晶面ｘ、ｙを支えるのに十分正確であるべきである。
【００６７】
前記装置は、前記ハイブリッド・ハウジング３６が、他方に対し相対的に移動可能な前記アセンブリ・ハウジング３０内に設置されるようになっている。この結果、そのＺ軸サポート・ステージ２９と、回転ガイド・アセンブリ５０と、操作ハンドル５８、６０、６２、６４とが使用される。その動きは、前後の動きと、前記アセンブリ・ハウジング３０に対し、Ｚ軸に沿う、及びＺ軸周りのハイブリッド・ハウジング３０の回転とを含んでいる。前記ガイド・アセンブリ５０は、前記ハイブリッド・ハウジング３６が取り付けられ、かつ調整パネルに順に取り付けられたリング状ホルダ５２と、前記リング５２を囲み、かつＺ軸周りでその回転（調整パネル５４と一緒に）が可能なベアリング５６とを具備している。
【００６８】
前記レーザ・ダイオード１２（その放射面２６）と前記レゾネータ１６（本実施形態では、そこへ接着される一方で、順に適切に前記逓倍器２０と一直線に並べられたゲイン媒質１８）の間の適切なアライメントは、前記レーザ・アセンブリの前記光学パワー、ビーム特性、及び偏光コントラストを増幅する。非常に素早く、かつ手間のかからないアセンブリ処理を有する一方で、前記レーザ・アセンブリの最大のパフォーマンスを得るために、前記アセンブリ・ハウジング３０と前記結晶ハウジング３６の両方が、シータ方向及びＺ方向に沿って、他方に対し運動可能である６から２へ自由度を減らすように構成される。前記結晶ハウジング３６の正確な外径Ｄ１と前記アセンブリ・ハウジング３０の正確な内径は、それらの間で約２０〜４０μｍを許容する。そのような隙間は、互いの２つの部位のスムーズな動き、及び結果的にＺ軸及びシータ軸のアライメントを可能にするのに十分である。前記部位の小さな隙間はまた、他の４つの自由度、すなわちｘ、ｙ、ｘ方向の傾斜、ｙ方向の傾斜において調整不要となる。
【００６９】
ジグ・アセンブリは、それらの間の所望の正確なアライメントを使うことで、小さなサイズの部位と一緒に組み立てるのに作業しやすい。また、前記レーザ・ダイオード・ハウジング２４及び前記結晶ハウジング３６は、非常に製造しやすく、かつ前記ハウジング素材の採用可能性と多様性は、大量生産に関して、ミニ・レーザ・アセンブリに非常に費用効果をもたらす。
【００７０】
前記ポンピング・レーザ・ダイオードと前記結晶ハウジングは、一般的に少なくともＺとΘにおいて整列される。前記レーザ・アセンブリ全体の出力における最大光学パワーに到達するために、６つの自由度でアライメントされる。前記レーザ・ダイオードと結晶ファセットは、平行に整列される。この処理は、カップリング・レンズを使用しない場合に前記結晶と前記レーザ・ファセットが衝突しないことを確認するために、同軸カメラ（coaxial camera）によって記録可能である。前記レーザ・ダイオード・ハウジング及び前記ゲイン媒質結晶ハウジングは、その最適位置からずれを生じさせない接着剤によって接合することができる。光学パワーの最大化が決定的な要求でない場合、前記アライメント処理は、省略することができる。ｚ軸平行移動ステージを使用すると、前記ゲイン媒質結晶は、前記レーザ・ダイオードの近く（１００μｍ以内）に配置されることが可能である。Θステージを使用すると、前記レーザ・アセンブリは、最高の出力光学パワーのために最適化できる。特別な偏光が重要であるアセンブリでは、最適出力の光学パワーは、偏光プリズムを介して設定することができる。
【００７１】
前記レーザ・ダイオードは、正確な動作状態、例えば、駆動電流、周波数、動作周期、を提供するレーザ・ドライバ（図１の制御ユニット１４の励起ユーティリティ１４Ａに関連付けられる）に取り付けられることに、特に示していないが留意するべきである。前記温度計は、その制御部（図１の１４Ｂ）に接続されている。
【符号の説明】
【００７２】
１２  レーザ・ダイオード
１２Ａ  活性領域
１４Ａ  励起ユーティリティ
１４Ｂ  温度／波長／パワー  制御
１５  電流ドライバ
１８  ゲイン媒質
２０  周波数変換器
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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