(57)【要約】  本発明は、レーザ光源（１）であって、少なくとも１つの非線形光学媒体（３）、とりわけ非線形結晶と、パラメトリックダウンコンバージョンにより、前記非線形光学媒体（３）内で信号ビーム（７）とアイドラービーム（８）とを形成するためのポンプレーザビーム（５）を生成するための少なくとも１つのポンプレーザ源（２）とを含む、レーザ光源（１）に関する。レーザ光源（１）は、前記ポンプレーザビーム（５）のコヒーレンス長よりも短いコヒーレンス長を有するシード信号ビーム（７’）および／またはシードアイドラービームを生成するための少なくとも１つのシード光源（４）と、前記シード信号ビーム（７’）および／または前記シードアイドラービームを前記ポンプレーザビーム（５）と重畳させて、前記非線形光学媒体（３）に一緒に入射させるための少なくとも１つの重畳装置（１６）とを含む。本発明は、そのようなレーザ光源（１）を有するレーザプロジェクタにも関する。
2021533421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの非線形光学媒体（３，３ａ〜ｃ）、とりわけ非線形結晶と、
パラメトリックダウンコンバージョンにより、非線形光学媒体（３，３ａ〜ｃ）内で信号ビーム（７，７ａ〜ｃ）とアイドラービーム（８，８ａ〜ｃ）とを形成するためのポンプレーザビーム（５，５ａ〜ｃ）を生成するための少なくとも１つのポンプレーザ源（２，２ａ〜ｃ）と、
前記ポンプレーザビーム（５，５ａ〜ｃ）のコヒーレンス長よりも短いコヒーレンス長を有するシード信号ビーム（７’，７’ａ〜７’ｃ）および／またはシードアイドラービームを生成するための少なくとも１つのシード光源（４，４ａ〜ｃ）と、
前記シード信号ビーム（７’，７’ａ〜７’ｃ）および／または前記シードアイドラービームを前記ポンプレーザビーム（５，５ａ〜ｃ）と重畳させて、前記非線形光学媒体（３，３ａ〜ｃ）に一緒に入射させるための少なくとも１つの重畳装置（１６）と、
を含む、レーザ光源（１）。
【請求項２】
前記非線形光学媒体（３，３ａ〜ｃ）に入射される、前記シードアイドラービームの前記シード信号ビーム（７’，７’ａ〜７’ｃ）および／または前記ポンプレーザビーム（５，５ａ〜ｃ）の出力を開ループ制御するための開ループ制御装置（２２）をさらに含む、請求項１記載のレーザ光源。
【請求項３】
前記シード光源（４，４ａ〜ｃ）は、ＬＥＤ、スーパールミネッセントダイオード、およびレーザダイオードを含む群から選択されている、請求項１または２記載のレーザ光源。
【請求項４】
前記ポンプレーザ源（２，２ａ〜ｃ）は、４６０ｎｍ未満のポンプ波長（λＰ）を有するポンプレーザビーム（５，５ａ〜ｃ）を生成するように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項５】
前記ポンプレーザ源は、固体レーザ、とりわけダイオードレーザ（２，２ａ〜ｃ）を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項６】
前記ポンプ光源（２）を後方反射から保護するための光アイソレータ（３４）をさらに含む、請求項１から５までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項７】
前記非線形媒体（３，３ａ〜ｃ）は、前記ポンプレーザビーム（５）のポンプ波長（λＰ）のための共振器（２５）の内部に、とりわけ光パラメトリック発振器（２５）の内部に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項８】
前記ポンプレーザビーム（５，５ａ〜ｃ）は、前記非線形媒体（３，３ａ〜ｃ）を単回通過または２回通過で通過する、請求項１から６までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項９】
前記非線形結晶（３，３ａ〜ｃ）は、導波路（６）を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項１０】
前記ポンプレーザビーム（５，５ａ〜ｃ）、前記シード信号ビーム（７’，７’ａ〜７’ｃ）、および／または前記シードアイドラービームを前記導波路（６）の入射面（２０）上に集束させるための集束装置（１９）をさらに含む、請求項９記載のレーザ光源。
【請求項１１】
前記非線形結晶（３，３ａ〜ｃ）は、周期的に分極されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項１２】
前記非線形結晶（３，３ａ〜ｃ）は、ＫＴＰ、ＰＰ−ＫＴＰ、ＬｉＮｂＯ３、ＰＰ−ＬＮ、Ｔｉ：ＬＮ、ＡｌＮ、ＬＮｏＩ、ＢＢＯ、およびＬＢＯを含む群から選択されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項１３】
前記信号ビーム（７，７ａ〜ｃ）および／または前記アイドラービーム（８，８ａ〜ｃ）を前記ポンプレーザビーム（５，５ａ〜ｃ）から分離するための少なくとも１つのビームスプリッタ装置（１０，１１）をさらに含む、請求項１から１２までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項１４】
前記信号ビームおよび／または前記アイドラービーム（８，８ａ〜ｃ）の強度（ＩＩ）を測定するためのセンサ装置（１４）、とりわけフォトダイオードをさらに含む、請求項１から１３までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項１５】
前記非線形媒体（３，３ａ〜ｃ）の温度（Ｔ）、および／または前記ポンプレーザ源（２，２ａ〜ｃ）の出力を、前記センサ装置（１４）によって測定された前記信号ビームおよび／または前記アイドラービーム（８，８ａ〜ｃ）の前記強度（ＩＩ）に基づいて閉ループ制御するための閉ループ制御装置（２６）をさらに含む、請求項１４項記載のレーザ光源。
【請求項１６】
前記非線形光学媒体（３）の温度（Ｔ）を調整するための少なくとも１つの加熱および／または冷却装置（２７，２９）をさらに含む、請求項１から１５までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項１７】
前記加熱装置は、前記非線形光学媒体（３）のビーム加熱のために構成された加熱光源（２７）を形成する、請求項１６記載のレーザ光源。
【請求項１８】
前記レーザ光源（１）は、前記非線形光学媒体（３）と平面的に接触している少なくとも１つの加熱および／または冷却装置（２９）、とりわけペルチェ素子を有する、請求項１６または１７記載のレーザ光源。
【請求項１９】
パラメトリックダウンコンバージョンによって第１の信号ビーム（７ａ）および第１のアイドラービーム（８ａ）を形成するための第１の非線形光学媒体（３ａ）と、
パラメトリックダウンコンバージョンによって第２の信号ビーム（７ｂ）および第２のアイドラービーム（８ｂ）を形成するための第２の非線形媒体（３ｂ）と、
好ましくは、パラメトリックダウンコンバージョンによって第３の信号ビーム（７ｃ）および第３のアイドラービーム（８ｃ）を形成するための第３の非線形媒体（３ｃ）と、
を有する、請求項１から１８までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項２０】
前記ポンプレーザ源（２）からの前記ポンプレーザビーム（５）を前記第１の非線形光学媒体（３ａ）に供給し、
前記第１の非線形光学媒体（３ａ）から出射した前記ポンプレーザビーム（５）を前記第２の非線形光学媒体（３ｂ）に供給し、
好ましくは、前記第２の非線形光学媒体（３ｂ）から出射した前記ポンプレーザビーム（５）を前記第３の非線形光学媒体（３ｃ）に供給する
ように構成されている、
請求項１９および請求項１の上位概念に記載の、とりわけ請求項１９および請求項１から１９までのいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項２１】
請求項１から２０までのいずれか１項記載のレーザ光源（１）を含む、レーザプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源であって、少なくとも１つの非線形光学媒体、とりわけ非線形結晶と、パラメトリックダウンコンバージョンにより、非線形光学媒体内で信号ビームとアイドラービームとを形成するためのポンプレーザビームを生成するための少なくとも１つのポンプレーザ源とを有する、レーザ光源に関する。本発明は、そのようなレーザ光源を有するレーザプロジェクタにも関する。
【０００２】
高い強度、色の忠実性、集束性、および適切なコヒーレンスを有する光を生成する光源は、とりわけ視覚化用途のため、例えばプロジェクタのために有利である。視覚化用途のため、とりわけプロジェクタのためには、インコヒーレントな光を生成する光源、例えばランプまたはＬＥＤが使用されることが多い。しかしながら、そのような光源は、強度、色の忠実性、およびビームの集束性の点で不利である。レーザ光源は、前述した全ての側面において優れているが、非常にコヒーレントな光を放出し、このような非常にコヒーレントな光は、レーザプロジェクタにおいて使用される際に、いわゆるスペックルノイズをもたらし、すなわち、画質を大幅に低下させる粒状（つまり粗粒子状の）干渉効果をもたらす。スペックルノイズは、レーザプロジェクタにおいて発生するだけでなく、イメージングまたは測定の目的でレーザ光源が使用されるあらゆる場所で、例えば干渉測定技術においても発生する。
【０００３】
レーザ光のコヒーレンスを低減するために種々のアプローチが知られており、例えばレーザ光を、投影のために使用する前に光学フィルタに供することができる。しかしながら、この目的のために使用される光学フィルタは、基本的にかなりの設置スペースを必要とする。したがって、文献では、レーザプロジェクタのスペックル問題をコントロールするために、多数の代替的なアプローチが調査されてきた。カールスルーエ大学のF. Riechert，2009による論文“Speckle Reduction in Projection Systems”は、概観について記載している。これらの手法の目的は、互いに独立した（すなわち、無相関の）スペックルパターンをインコヒーレントに（すなわち、強度に基づいて）重畳させることである。
【０００４】
国際公開第２００６／１０５２５９号には、複数の異なる色を有する光を生成するために、半導体レーザを備えたアレイを有する多色レーザ源を動作させるためのシステムおよび方法が記載されている。それぞれのアレイの個々のエミッタまたは半導体レーザは、スペックルノイズを抑制するために、実質的にインコヒーレントに、例えばそれぞれ異なる位相によって発光する。スペックルノイズを低減するために、半導体レーザによって放出されるレーザビームのスペクトル拡大を実施することもできる。１つまたは複数のアレイの下流には、入力周波数を他の色を有する出力周波数に変換する非線形周波数変換器を接続することができる。このような非線形周波数変換器は、例えば、緑色の入力周波数から赤色の出力周波数へのパラメトリックダウンコンバージョン（ＰＤＣ）を生成することができる。非線形周波数変換器は、それぞれの個々のレーザエミッタの（外部）共振器の内部に、またはそのような共振器の外部に配置可能である。非線形周波数変換のためには、例えば光ファイバまたは非線形結晶によって実装することができる非線形媒体が必要である。このようなレーザ光源の非線形結晶は、ＰＤＣプロセスがレーザ活性結晶内で実施されるように、それぞれのレーザエミッタのポンプレーザビームの波長に合わせて調節されている。ＰＤＣプロセスは、コヒーレントなポンプレーザ源によって生成されるポンプレーザビームと、非線形媒体との非線形の相互作用に基づいている。この相互作用において２つの新しい光フィールドが発生し、これら２つの新しい光フィールドは、本願では−通例と同様に−信号ビームおよびアイドラービームと呼ばれる。信号ビームおよびアイドラービームは、ポンプレーザビームのエネルギωＰおよびパルスｋＰを受け取り、すなわち、エネルギωＰ＝ωＳ＋ωＩが当てはまり、ここで、ωＳは、信号ビームのエネルギを示し、ωＩは、アイドラービームのエネルギを示す。相応にして、ポンプレーザビームのパルスｋＰ、信号ビームのパルスｋＳ、およびアイドラービームのパルスｋＩには、ｋＰ＝ｋＳ＋ｋＩが当てはまる。
【０００５】
国際公開第２００６／１２９１１号には、スペックルノイズを低減するためのダウンコンバージョンレーザとして使用することができる光共振器が記載されている。この目的のために、レーザ光源のビームをより長い波長にシフトさせるダウンコンバージョン材料を使用することができる。光共振器は、マルチモード動作を増幅し、これによってダウンコンバージョン材料は、スペクトルが拡大された可視ビームを放出する。光共振器は、２つの導波路層の間に被着されているアップコンバージョン層を備えた導波路レーザを有することもできる。
【０００６】
欧州特許第０７２８４００号明細書には、カラービデオ画像を表示するために、それぞれ異なる波長の少なくとも３つのレーザビームを生成するための方法および装置が記載されている。同装置では、パルスレーザの出力が、非線形の光学特性を有する媒体に励起ビームとして供給される。１つの例では、非線形結晶が、光学パラメトリック発振器（ＯＰＯ）内に配置されている。ＯＰＯは、信号ビームおよびアイドラービームを生成し、これらの信号ビームおよびアイドラービームは、カラービデオ画像の単色の部分画像を表示するために−場合によっては周波数変換後に−励起ビームと一緒に使用される。非線形結晶の温度は、結晶内で生成されるレーザビームの波長を選択するため、またはＯＰＯを安定化させるために、閉ループ制御装置によって調整可能である。安定化のために、信号ビームの光強度、アイドラービームの光強度、または２つのビームの強度の組み合わせを使用することができる。
【０００７】
国際公開第２０１１／０７１９２１号には、光ファイバ内の誘導ラマン散乱によってスペックルを低減するスペックル除去装置が記載されている。ＯＰＯを用いて緑色光から赤色光および青色光が生成される３色レーザプロジェクタの場合には、スペックル除去装置を緑色光のためだけに使用することが提案される。なぜなら、赤色光および青色光は、ＯＰＯのスペクトルの拡大によって自然に、わずかなスペックルノイズしか有していないからである。
【０００８】
国際公開第２０１１／０５０２２３号には、スペックルを低減するための波長変換光源を動作させるための方法が記載されており、同方法では、基本波長を有するポンプレーザビームが、波長変換装置において波長変換された出力レーザビームに変換される。波長変換装置の物理的特性、例えば波長変換装置の温度は、光検出器、例えば人間の目の積分時間よりも短い期間を有する個々の間隔の間に変化する。
【０００９】
国際公開第２０１１／１４６３０１号には、少なくとも２つの基本スペクトルピークを有するポンプビームを生成する光源を備えた光学システムが記載されている。波長変換装置において、ポンプビームから２つのスペクトルピークの合計周波数が生成され、これによって３つの周波数変換されたスペクトルピークを有する出力ビームが形成される。
【００１０】
国際公開第２０１３／０３４８１３号には、入射光をより短い波長を有する出射光に変換するために、波長変換装置を有する第２高調波を生成するための装置が記載されている。波長変換装置は、波長変換の効率を高めるために、非線形の周期的に分極された結晶を有することができる。非線形結晶は、導波路を含むことができ、この導波路には、光源の光がレンズを介して入射される。波長変換装置は、波長安定化のために光の一部を光源へと戻るように反射するために、回折格子を有することができる。
【００１１】
発明の課題
本発明の第１の態様は、非線形媒体内で形成された信号ビームおよび／またはアイドラービームのコヒーレンス長が調整されているか、または調整可能であるレーザ光源を提供するという課題に基づいている。本発明の第２の態様は、ポンプレーザ源のポンプレーザビームをできるだけ効率的に利用するという課題に基づいている。
【００１２】
発明の対象
上記の課題は、第１の態様によれば、冒頭に述べた形式のレーザ光源において、ポンプレーザビームのコヒーレンス長よりも短いコヒーレンス長を有するシード信号ビームおよび／またはシードアイドラービームを生成するための少なくとも１つのシード光源と、シード信号ビームおよび／またはシードアイドラービームをポンプレーザビームと重畳させて、非線形光学媒体に一緒に入射させるための少なくとも１つの重畳装置とをさらに含む、レーザ光源によって解決される。
【００１３】
本発明の第１の態様では、シード信号ビームまたはシードアイドラービームを生成する少なくとも１つのシード光源を使用することが提案され、このシード信号ビームまたはシードアイドラービームの発光スペクトルは、信号ビームの信号波長またはアイドラービームのアイドラー波長を含むか、または信号ビームの信号波長またはアイドラービームのアイドラー波長に実質的に一致する。シード光源を使用することにより、シードビームおよび／またはアイドラービームのための非線形媒体の増幅を高めることができる（反転分布）。シード光源が切替可能な光源である場合には、本発明によるレーザ光源のコヒーレンス、より正確に言えばコヒーレンス長を、少なくとも２つの状態の間で切り替えることができる（シード光源がスイッチオンまたはスイッチオフされる）。
【００１４】
パラメトリックダウンコンバージョンプロセスに基づく本発明によるレーザ光源は、機械的な機能構成部品を必要とせず、したがって、小型化可能である。インコヒーレントまたは部分コヒーレントなシードビームを非線形光学媒体に入射させることにより、生成される信号ビームまたはアイドラービームのコヒーレンス長を、シード光源によって調整することができる。信号ビームだけ、またはアイドラービームだけがレーザ光源の有効レーザビームを形成することによって、パラメトリックダウンコンバージョンにより、レーザ光源によって生成されたレーザビームのコヒーレンスを破壊することができる。この場合には、信号ビームとアイドラービームとが、非線形媒体内での共通の発生プロセスによって強力な相関を有すること、およびアイドラービームまたは信号ビームが、それ自体で熱光源の変動挙動を有することが利用される。これらの変動は、十分に高速であるので、スペックルノイズが実質的に完全に除去される。したがって、本発明によるレーザ光源は、例えば、スマート眼鏡、ヘッドアップディスプレイにおける輝かしいスペックルフリーの投影を生成するため、リソグラフィにおけるマイクロチップの露光のため、および顕微鏡法における（照明のための）イメージング方法のために適している。本発明による光源は、コヒーレンス（以下を参照）が調整可能であることにより、ホログラムを生成するため、または他の光学的用途のためにも使用可能である。
【００１５】
重畳装置は、シード信号ビームおよび／またはシードアイドラービームを共線的に（空間的に）重畳させて、それらを１つの共通のビーム経路に沿って非線形媒体に供給するように構成可能である。共線的に重畳させるために、例えば、シード信号ビーム（またはアイドラー信号ビーム）の偏光方向に対しては反射し、ポンプレーザビームの偏光方向に対しては透過するか、またはその逆であるような、ダイクロイックビームスプリッタを使用することができる。
【００１６】
言うまでもなく、ポンプレーザビームと、シード信号ビームまたはアイドラー信号ビームとを、これら２つのビームの少なくとも１つの特性がそれぞれ異なっていることを利用して共線的に重畳させることができる他の光学装置を、重畳装置として使用してもよい。例えば、ポンプレーザビームの波長と、シード信号ビームまたはアイドラー信号ビームの波長とがそれぞれ異なっていることを利用して、例えば回折格子などを用いて、重畳を実施することができる。
【００１７】
有利な実施形態では、レーザ光源は、非線形光学媒体に入射される、シードアイドラービームのシード信号ビームおよび／またはポンプレーザビームの出力を開ループ制御するための（少なくとも１つの）開ループ制御装置を有する。開ループ制御装置は、シード光源および／またはポンプレーザ源の出力を調整し、このようにして、非線形媒体から出射された信号ビームおよび／またはアイドラービームのコヒーレンスに影響を与えるか、またはこのようなコヒーレンスを調整するように構成可能である。非線形媒体内に入射されたシード信号ビームおよび／またはシードアイドラービームの出力を調整するために、調整可能な出力を有するシード光源を使用することは、必ずしも必要というわけではない。代替的または追加的に、非線形媒体内に入射されたシード信号ビームおよび／またはシードアイドラービームの出力を調整するために、調整可能な光学フィルタを用いた（光学）フィルタリングを実施してもよい。ポンプレーザ源の出力の調整にも、同じことが当てはまる。
【００１８】
さらなる実施形態では、シード光源は、ＬＥＤ、スーパールミネッセントダイオード、およびレーザダイオードを含む群から選択されている。ＬＥＤは、典型的には、シード光源から出射したビームがインコヒーレントであると呼ばれるほど長いコヒーレンス長を有しているが、その一方で、スーパールミネッセントダイオードは、共振器を有さないレーザダイオードである。したがって、スーパールミネッセントダイオードは、レーザダイオードの輝度と、発光ダイオードの低コヒーレンス（長）とを統合したものであり、このことは、レーザダイオードによって放出されるレーザビームと比較して、スーパールミネッセントダイオードによって放出されるビームの帯域幅の方が広いことと同義である。レーザダイオードの形態のシード光源は、とりわけマルチモードレーザダイオードであり得る。そのようなマルチモードレーザダイオードによって生成されるシード信号ビームまたはシードアイドラービームも、例えばシングルモードレーザダイオードの形態のポンプレーザ源によって生成されるポンプレーザビームより短いコヒーレンス長を有する。
【００１９】
１つの実施形態では、ポンプレーザ源は、４６０ｎｍ未満のポンプ波長を有するポンプレーザビームを生成するように構成されている。ポンプレーザ源のポンプ波長は、レーザ光源を投影のために使用する場合には、これより大きく選択されるべきではない。なぜなら、非線形媒体内でのパラメトリックダウンコンバージョンでは、変換された出力波長が、ポンプレーザビームのポンプ波長よりも大きいからである。例えば、ポンプ波長が４５０ｎｍ以下、例えば約３７５ｎｍ以下である場合には、パラメトリックダウンコンバージョンにより、青色（約４２０ｎｍ〜約４７０ｎｍの間）、緑色（約５２０ｎｍ〜約５４０ｎｍの間）、および赤色（約６３５ｎｍ〜７８０ｎｍの間）の３つの基本色を生成することができる。青色、緑色、赤色の波長範囲内の波長を有する３つの信号ビームまたはアイドラービームを生成するために、３つのポンプレーザ源を使用することができるが、これら３つのポンプレーザ源は、必ずしも同一のポンプ波長を利用するわけではない。それぞれ異なる波長を有する３つの信号ビームまたはアイドラービームの生成は、ポンプレーザビームを３つの非線形媒体に分配することにより、単一のポンプレーザ源を用いても実施可能である。以下で詳述するように、それぞれ異なる波長を有する３つの信号またはアイドラービームを直列に生成することも可能である。
【００２０】
さらなる実施形態では、ポンプレーザ源は、固体レーザ、とりわけダイオードレーザまたはレーザダイオードを有する。ダイオードレーザは、連続式（ｃｗ）またはパルス式に動作可能である。ダイオードレーザがパルス式に動作する場合には、ポンプレーザビームを生成するためにダイオードレーザに供給される個々のパルスのための注入電流を、ｃｗ注入電流よりも大きく選択することが可能であり、すなわち、ダイオードレーザをオーバーパルスすることが可能である。オーバーパルスの場合には、パルス休止に基づき、時間平均して実質的にｃｗ注入電流に相当する注入電流が生じる。
【００２１】
さらなる実施形態では、レーザ光源は、ポンプレーザ源を後方反射から保護するための光アイソレータをさらに含む。光アイソレータは、例えば、反射されて戻ってきたポンプレーザビームの成分がポンプレーザ源に、より正確に言えばダイオードレーザに入射されるのを阻止するファラデー回転子または別の種類の光アイソレータであり得る。
【００２２】
さらなる実施形態では、非線形媒体は、ポンプレーザビームのポンプ波長のための共振器の内部に、とりわけ光パラメトリック発振器の内部に配置されている。この場合には、ポンプレーザ源を、外部共振器によって動作させることができ、外部共振器の端部ミラーは、非線形光学媒体の下流におけるポンプレーザビームのビーム経路に配置されている。この場合には、ポンプレーザビームが出射するダイオードレーザの端面に、反射防止コーティングを施すことができ、この反射防止コーティングは、反射されて戻ってきたポンプレーザビームが、できるだけ大きい温度範囲内および波長範囲内で、安定化されたポンプ波長で放出されるように（ロッキングレンジ）、例えば２％未満の反射率を有する。
【００２３】
外部共振器を使用する代わりに、共振器のさらなる端部ミラーを、非線形光学媒体の上流におけるポンプレーザビームのビーム経路に配置することができ、これにより、ポンプレーザビームのうちの、非線形光学媒体の下流におけるポンプレーザビームのビーム経路に配置された端部ミラーにおいて反射された成分を、非線形光学媒体へと戻るように反射することができる。この場合、これら２つの端部ミラーを有する非線形光学媒体は、典型的に、光パラメトリック発振器を形成している。２つの端部ミラーは、とりわけ、場合によって導波路（以下を参照）を有する非線形結晶の形態の非線形光学媒体の端部面または端面における、高反射性のコーティングの形態で構成可能である。
【００２４】
この場合、非線形結晶は、ポンプレーザビームの出力を増加させるための共振器を形成している。このようにして、非線形光学結晶の内部のポンプレーザビームの強度を大幅に増加させることができ、ポンプレーザビームのうちの、非線形結晶から変換されずに出射した出力成分による損失を低減することができる。光パラメトリック発振器は、典型的に、ポンプ波長に対してのみ共振するが、信号ビームの信号波長またはアイドラービームのアイドラー波長に対しては共振しない。したがって、端部ミラーとして使用される２つの反射性のコーティングは、ポンプ波長に対してのみ高反射性であるが、信号波長またはアイドラー波長に対しては高反射性ではない。
【００２５】
代替的な実施形態では、ポンプレーザビームは、非線形媒体を単回通過または２回通過で、場合によっては多回通過で通過し、すなわち、非線形光学媒体は、ポンプ波長のための２つの端部ミラーを有する共振器の内部には配置されていない。ポンプレーザビームは、非線形光学媒体を単回通過する際に、インコヒーレントまたは部分コヒーレントな信号ビームまたはアイドラービームを生成する。以下で詳述するように、ポンプレーザビームのうちの、非線形光学媒体を通過する際に信号ビームまたはアイドラービームに変換されていない出力成分の出力を、場合によってさらに利用することが可能である。ポンプレーザビームが非線形媒体を２回通過で通過する場合には、ポンプレーザビームを、例えば、非線形媒体のうちの、ポンプレーザ源の方とは反対の側に被着された、ポンプ波長に対して反射性であるコーティングにおいて、非線形媒体へと戻るように反射して、２回目の通過の後に、コーティングへと戻るように伝播させることができる。ただし、このことを阻止するために光アイソレータが設けられていない場合に限る（以下を参照）。
【００２６】
ポンプレーザビームが非線形媒体を２回目に通過する際には、ポンプレーザ源またはシード光源の方向にも伝播する信号ビームの光子が生成されるので、非線形媒体の反対の側に、（ポンプ波長に対してではなく）信号波長に対して反射性であるコーティングを被着することができる。反射性のコーティングにもかかわらず、シード信号ビームの十分な出力成分を非線形媒体に入射させることができるようにするために、この反射性のコーティングの反射率を、信号波長に対して過度に高く選択すべきではなく、例えば、約５０％〜約９９％の間の範囲内、とりわけ約７０％〜約９０％の間の範囲内とすることができる。ポンプレーザビームは、２回通過の代わりに多回通過で、つまり少なくとも３回、非線形媒体を通過することもできる。
【００２７】
さらなる実施形態では、非線形結晶は、導波路を有する。非線形結晶内に導波路を製造するために、種々の方法、例えばイオン注入を使用することができる。導波路は、非線形結晶内において、ポンプ波長のポンプレーザビーム、信号波長の信号ビーム、およびアイドラー波長のアイドラービームを低損失に導波するように構成されている。
【００２８】
１つの発展形態では、レーザ光源は、ポンプレーザビーム、シード信号ビーム、および／またはシードアイドラービームを導波路の入射面上に集束させるための集束装置を有する。集束装置は、例えば、集束レンズであり得る。導波路から典型的には発散状に出射するポンプレーザビーム、信号ビーム、および／またはアイドラービームをコリメートするために、非線形媒体の下流におけるビーム経路に、コリメーション装置を配置することもできる。集束および／またはコリメーションのためのレンズとして、例えば、いわゆる「屈折率分布型レンズ」（ＧＲＩＮ）レンズを使用することができる。このレンズは、とりわけ、モノリシックハイブリッドマイクロシステムに接続可能である。ＧＲＩＮレンズは、製造に起因して中心ずれが比較的小さく、（Ｖ字）溝内またはストッパへの受動的な取り付けにも適している。しかしながら、言うまでもなく、レンズを、必ずしもＧＲＩＮレンズとして構成する必要はない。
【００２９】
とりわけ、光アイソレータを使用する場合には、ポンプレーザ源から出射したポンプレーザビームを、光アイソレータに入射する前に、コリメーション装置によって、例えばコリメーションレンズによってコリメートすることが有益である。光アイソレータを使用しない場合には、非線形光学媒体の上流におけるコリメーション装置および集束装置の機能を、同じ１つのレンズによって引き受けることができる。
【００３０】
ポンプレーザ源が、典型的にはレーザダイオードの場合に当てはまるように、非対称の放射特性、すなわちいわゆる「遅軸」（slow axis：ＳＡ）または「速軸」（fast axis：ＦＡ）に沿って異なる発散角を有するエッジエミッタを有している場合には、導波路に入射する前に、交差されたシリンドリカルレンズによって、シリンドリカルレンズの伸縮、またはアスペクト比を変化させるアナモルフィックなコリメーションを実施し、これにより、発散角またはアスペクト比を、導波路の入射面のモード直径または寸法に合わせて適合させることができる。特に好ましくは、この目的のために、伸縮を使用することなく、入口側においてダイオードレーザの横方向ビーム半径と同じアスペクト比を有する非対称な導波路が設けられている。
【００３１】
シード光源のシード信号ビームおよび／またはシードアイドラービームを導波路に入射させるために、これらのビームを、重畳装置に入射する前に、光ファイバを介して導波するか、または光ファイバから出射させると有益である。とりわけ、この場合には、光ファイバの出射面の（モード）直径を、導波路の、より正確に言えば導波路の入射面のモード直径に合わせて適合させることができる。代替的に、ポンプ光源のモードフィールド直径を、例えば絞りによって導波路のモードフィールド直径に、したがって導波路の受容角に合わせて適合させることができる。
【００３２】
１つの実施形態では、非線形結晶は、周期的に分極されている。周期的な分極により、位相整合を最適化することができ、ひいては非線形媒体内での変換効率を高めることができる。非線形結晶の強誘電性のドメインの周期的な分極は、非線形結晶の製造中に、例えば周期的に構造化された電極によって製造可能である。
【００３３】
さらなる実施形態では、非線形結晶は、ＫＴＰ（リン酸チタニルカリウム）、ＰＰ−ＫＴＰ（周期的に分極されたリン酸チタニルカリウム）、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）、ＰＰ−ＬＮ（周期的に分極されたニオブ酸リチウム）、Ｔｉ：ＬＮ（ニオブ酸リチウムチタン）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＬＮｏＩ（絶縁基板上のニオブ酸リチウム）、ＢＢＯ（ベータ酸化バリウム）、およびＬＢＯ（リチウム酸化バリウム）を含む群から選択されている。これらの非線形結晶は、約３８０ｎｍを超える波長に対して透過性である。レーザ光源のためには、ポンプ波長に対しても、信号波長およびアイドラー波長に対しても、低吸収率、ひいては高透過性を有する非線形結晶を選択すべきである。
【００３４】
さらなる実施形態では、レーザ光源は、信号ビームおよび／またはアイドラービームをポンプレーザビームから（空間的に）分離するための少なくとも１つのビームスプリッタ装置を含む。少なくとも１つのビームスプリッタ装置は、非線形光学媒体の下流におけるビーム経路に配置されている。ポンプレーザビームからの信号ビームまたはアイドラービームの分離は、例えば、信号ビームおよびアイドラービームの偏光が異なっていることに基づいて実施可能である。ビームスプリッタ装置は、これらのビームを、これらのビームの波長がそれぞれ異なっていることに基づいて分離するために、波長選択素子を有することもできる。典型的に、レーザ光源は、当該レーザ光源から１つまたは複数の信号ビームが出射する一方で、当該レーザ光源からアイドラービームが出射しないように構成されているが、基本的に、その逆も可能である。代替的に、レーザ光源から信号ビームおよびアイドラービームの両方が出射するようにしてもよい。
【００３５】
さらなる実施形態では、レーザ光源は、信号ビームおよび／またはアイドラービームの強度を測定するための少なくとも１つのセンサ装置、とりわけフォトダイオードを含む。レーザ光源の閉ループ制御は、以下で詳述するように、測定された強度に基づいて実施可能である。基本的に、信号ビームまたはアイドラービームの強度を測定すれば十分である。本願の意味では、信号ビームまたはアイドラービームの測定された強度とは、非線形媒体から出射したそれぞれのビームの強度全体を意味するとは必ずしも理解されず、むしろ、信号ビームまたはアイドラービームの強度全体に対して比例している変数を意味している。なぜなら、このような変数は、閉ループ制御のためにも使用可能であるからである。レーザ光源からアイドラービームを出射させるべきではない場合には、アイドラービームの強度全体をセンサ装置に入射させることが有益であることが判明している。なぜなら、この場合には、吸収体を省略することができるからである。センサ装置の上流に、波長フィルタを接続することができ、この波長フィルタの波長依存性の透過率は、測定されるべきアイドラー波長（または場合によっては信号波長）の範囲内において最大である。アイドラービームのアイドラー波長は、典型的に赤外線波長範囲内にあるので、アイドラービームを使用することが有利であることが判明している。なぜなら、アイドラー波長は、さらなる波長変換なしでは視覚化用途のために適していないからである。
【００３６】
さらなる実施形態では、レーザ光源は、非線形媒体の温度、および／またはポンプレーザ源の出力を、センサ装置によって測定された信号ビームおよび／またはアイドラービームの強度に基づいて閉ループ制御するための閉ループ制御装置をさらに含む。上述したように、非線形媒体内において、ポンプレーザビームのポンプ波長が信号波長とアイドラー波長とに変換される。この変換プロセスは、非線形光学媒体の特定の温度範囲において、例えば約２０℃〜約６０℃の間の値範囲にある温度範囲において最大になる。閉ループ制御装置により、この変換プロセスの効率が最大化されるように、非線形媒体の温度を適合させることができる。このことは、典型的に、センサ装置によって測定されたアイドラービーム（または場合によっては信号ビーム）の強度が最大である場合に当てはまる。変換プロセスの効率を最適化するために、ポンプレーザ源の出力を閉ループ制御することもできる。非線形光学媒体が共振器内に配置されている場合には、閉ループ制御の際に、共振器の共振条件、すなわち光路長を、ポンプレーザビームのポンプ波長に対して最適化されるように適合させることもできる。この目的のために、非線形光学媒体の温度に加えて、ポンプレーザ源の出力を変化させることもできる。なぜなら、ポンプレーザ源の出力は、波長安定化をもたらすことができるポンプ波長のわずかなシフトをもたらすからである。言うまでもなく、閉ループ制御装置と、上述した開ループ制御装置とを、同じ１つの電子コンポーネントとして、例えばプログラム可能な電子構成部品として実装してもよい。
【００３７】
１つの発展形態では、レーザ光源は、非線形光学媒体の温度を閉ループ制御するために、少なくとも１つの加熱および／または冷却装置を有する。場合によっては、非線形媒体の加熱または冷却の一方のみを実施するだけで十分な場合がある。しかしながら、非線形媒体の温度制御、すなわち加熱および冷却の両方を実施することができると有利であろう。加熱および／または冷却装置は、上述した閉ループ制御装置のアクチュエータ装置としても使用可能である。
【００３８】
１つの発展形態では、レーザ光源は、非線形光学媒体のビーム加熱のための加熱光源を有する。加熱光源は、例えばＬＥＤまたは他の光源であってよく、このＬＥＤまたは他の光源の発光スペクトルは、理想的には、青色またはＵＶ波長範囲内にあり、すなわち典型的には、約３８０ｎｍ未満または約３６０ｎｍの波長にある。小さな波長を有する加熱ビームの使用は、この加熱ビームが、非線形光学媒体または非線形光学結晶の体積に吸収されて熱出力に変換されることを保証するために有益である。上述したように、非線形結晶は、ポンプ波長、信号波長、およびアイドラー波長をできるだけ無損失に搬送することができるようにするために、比較的大きい波長に対しては実質的に透過性である。
【００３９】
１つの発展形態では、レーザ光源は、非線形光学媒体と平面的に接触している少なくとも１つの加熱および／または冷却装置、とりわけペルチェ素子を有する。例えばペルチェ素子の形態の加熱および／または冷却装置は、非線形結晶のハウジングまたは表面を冷却および／または加熱するために使用可能である。ペルチェ素子または他の種類の接触式の加熱または冷却要素は、平面的な接触に基づいて、非線形光学媒体に熱を供給すること、または非線形光学媒体から熱を排出することができる。
【００４０】
非線形媒体の温度を閉ループ制御するために、非線形媒体と平面的に接触している加熱および／または冷却要素を、加熱光源と組み合わせると有利であることが判明している。加熱光源は、とりわけ非線形光学媒体の温度を微調整するために使用可能であるが、その一方で、非線形光学媒体または非線形光学媒体のハウジングと平面的に接触している加熱および／または冷却要素によれば、温度の祖調整を実施することが可能である。
【００４１】
さらなる実施形態では、レーザ光源は、パラメトリックダウンコンバージョンによって第１の信号ビームおよび第１のアイドラービームを形成するための第１の非線形光学媒体と、パラメトリックダウンコンバージョンによって第２の信号ビームおよび第２のアイドラービームを形成するための第２の非線形光学媒体と、好ましくは、パラメトリックダウンコンバージョンによって第３の信号ビームおよび第３のアイドラービームを形成するための第３の非線形光学媒体とを有する。
【００４２】
このようなレーザ光源は、例えば、投影用途のために利用可能である。なぜなら、この用途では、典型的に、可視波長範囲内の３つのそれぞれ異なる波長のレーザビームを生成する必要があるからである。３つのポンプレーザビームが、３つの非線形光学媒体を並列に通過することができる。単一のポンプレーザ源がポンプレーザビームを生成して、このポンプレーザビームのポンプ出力を３つの非線形光学媒体に分配することが可能である。ただし、この場合には、基本的に、それぞれの非線形光学媒体にそれぞれ独自のポンプレーザ源が対応付けられていると有益である。なぜなら、このようにすると、それぞれの非線形光学媒体内で生成される信号ビームおよび／またはアイドラービームの出力を、注入電流の開ループ制御によって特に簡単に調整することができるからである。この場合、３つのそれぞれ異なる波長を生成するために、それぞれ異なるポンプ波長を使用することもできる。このことは、３つの非線形光学媒体が、同一のアイドラー波長のアイドラービームを生成すべきである場合に、場合によっては有益であり、このことは、上述したレーザ光源の閉ループ制御のために、場合によっては有利であろう。
【００４３】
本発明のさらなる態様は、本明細書の概論に記載されているようなレーザ光源であって、とりわけ、本発明の第１の態様に関連して上述したように構成することができるレーザ光源に関する。レーザ光源は、ポンプレーザ源からのポンプレーザビームを第１の非線形光学媒体に供給し、第１の非線形光学媒体から出射したポンプレーザビームを第２の非線形光学媒体に供給し、好ましくは、第２の非線形光学媒体から出射したポンプレーザビームを第３の非線形光学媒体に供給するように構成されている。
【００４４】
本発明の第２の態様によれば、第１の信号ビームおよび第２の信号ビームと、好ましくは第３の信号ビームと、それぞれの関連するアイドラービームとが、直列または縦続に生成される。このようにすると、コンパクトな構造を有するレーザ光源を実現することができると同時に、光電効率を高めることができる。なぜなら、第１の非線形光学媒体または第２の非線形光学媒体から変換されずに出射したポンプレーザビームが、後続する非線形光学媒体に入射されて、この後続する非線形光学媒体で、パラメトリックダウンコンバージョンが実施されるからである。このようにして、とりわけ、例えば投影用途において白色光を生成するために必要とされる３つの波長（例えば、赤、緑、および青）を、単一のポンプレーザビームを用いて直列に生成することができる。
【００４５】
本発明のこの態様では、ポンプレーザビームは、少なくとも第１の非線形光学媒体および第２の非線形光学媒体を、好ましくは単回通過で通過し、これにより、ポンプレーザビームの出力の十分な成分が、ビーム経路において後続するそれぞれの非線形光学媒体に入射することができるようになる。本発明のこの態様では、上述したように、シード信号ビームおよび／またはシードアイドラービームを、それぞれの非線形光学媒体に入射させるために、シード光源を、重畳装置と組み合わせて使用することができる。それぞれのシード光源の出力により、それぞれの非線形光学媒体の増幅に影響を与えることができる。このようにして、それぞれの非線形光学媒体から出射した信号ビームおよび／またはアイドラービームのそれぞれの色成分または波長成分の強度を調整することができる。
【００４６】
コヒーレンスを調整するために、シード信号を、それぞれの非線形光学媒体に選択的に供給しないようにすることができ、すなわち、シードビームのための対応する入力ポートを空いたままにすることができるか、またはＬＥＤ、スーパールミネッセントダイオードなどの形態のシード光源によって、部分コヒーレントなシード信号ビームまたはシードアイドラービームを、それぞれの非線形媒体に供給することができる。とりわけ、本発明のこの態様では、ポンプレーザ源よりも短いコヒーレンス長を有するシード光源の代わりに、コヒーレントなシード信号ビーム、またはコヒーレントなシードアイドラービームを生成するシードレーザ光源、例えばレーザダイオードを使用することもできる。この場合にも、非線形光学媒体に入射されたシード信号ビームおよび／またはシードアイドラービームの出力を介して、レーザ光源のコヒーレンスを調整することができる。
【００４７】
場合により、本発明の第２の態様では、シード光源および関連する重畳装置を設けることを完全に省略することができる。すなわち、シード光源がスイッチオフされている場合、または存在しない場合でも、非線形光学媒体内において、それ自体で熱光源の変動挙動を有している信号ビームおよびアイドラービームが、システム固有のポンプ閾値強度まで生成され、したがって、信号ビームまたはアイドラービームのいずれかを利用することにより、例えば投影用途におけるスペックルノイズをほぼ完全に排除することが可能となる。
【００４８】
非線形光学媒体を直列に配置する場合には、第１の非線形光学媒体内で青色の波長範囲（約４２０ｎｍ〜４７０ｎｍの間）の信号ビームを生成し、第２の非線形光学媒体内で緑色の波長範囲（約５２０ｎｍ〜約５４０ｎｍの間）の信号ビームを生成し、第３の非線形光学媒体内で赤色の波長範囲（約６３５ｎｍ〜約７８０ｎｍの間）の信号ビームを生成すると、有益であることが判明している。なぜなら、波長が長くなるにつれて、変換効率が低下するからである。
【００４９】
直列に生成する場合にも、上述したように並列に生成する場合にも、３つの非線形光学媒体のうちの１つにおいて生成されるそれぞれの信号ビームまたはそれぞれのアイドラービームを、少なくとも１つの重畳装置において重畳させて、少なくとも２つ、好ましくは３つの波長を有する、レーザ光源から出射する１つの共通のレーザビームにすることができる。重畳されて１つの出射されるべきレーザビームになる３つの波長（赤、緑、青）と、それらの波長の個々の光出力とは、理想的には、これらの波長および光出力が合計して、投影目的のために適した白色のトーン、理想的には６５００Ｋの色温度を有する白色のトーンをもたらすように選択される。この目的のために、非線形光学媒体を適切に選択するか、または非線形光学媒体の長さおよび非線形光学媒体の周期的な分極を適切に構成して、所望の波長を生成することが必要である。
【００５０】
本発明のさらなる態様は、上述したように構成されたレーザ光源を含む、レーザプロジェクタに関する。上述したレーザ光源であって、それぞれの非線形光学媒体から出射した信号ビーム、または出射したアイドラービームのいずれかが、それぞれ少なくとも１つの重畳装置によって重畳されて、典型的には可視波長範囲内にある３つのそれぞれ異なる波長を有する１つのレーザビームを生成するような上述したレーザ光源を、例えばレーザプロジェクタにおいて使用して、これにより、投影面上にほぼスペックルフリーの画像を生成することができる。投影面上に画像を生成するために、レーザプロジェクタは、レーザビームを二次元的に偏向させるための、例えば少なくとも１つのミラーを含むことができるスキャナ装置を有することができる。このようなレーザプロジェクタは、とりわけ、自動車におけるヘッドアップディスプレイとして使用可能であり、その場合には、例えばフロントウィンドウが、投影面として使用される。レーザ光源は、画像を投影するための照明源としても使用可能であり、画像を生成するために、空間分解変調器、例えば、いわゆるＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）またはＳＬＭ（空間光変調器）が使用される。
【００５１】
本発明のさらなる利点は、明細書および図面から明らかになる。上記の特徴および下記の特徴は、それぞれ単体でも、または複数の任意の組み合わせでも使用可能である。図示および記載されている実施形態は、排他的な列挙として理解されるべきではなく、むしろ、本発明を説明するための例としての性質を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１ａ】非線形結晶と、ポンプレーザ源と、シード光源とを有するレーザ光源の１つの実施例の概略図であり、ここでは、ポンプレーザビームが、非線形結晶を単回通過で通過する。
【図１ｂ】図１ａに類似したレーザ光源の１つの実施例の概略図であり、ここでは、ポンプレーザビームが、非線形結晶を２回通過で通過する。
【図２】図１ａに類似したレーザ光源の概略図であり、このレーザ光源は、光パラメトリック発振器内に配置された非線形結晶の温度を閉ループ制御するための閉ループ制御装置を有する。
【図３】レーザ光源の図であり、ここでは、３つの非線形結晶が直列に配置されており、同じ１つのポンプレーザビームが、これら３つの非線形結晶を通過する。
【図４】レーザ光源の図であり、ここでは、３つのポンプレーザビームが、３つの非線形結晶を並列に通過する。
【００５３】
以下の図面の説明では、同一または機能的に同一の構成部品に対して同一の参照記号が使用される。
【００５４】
図１ａは、レーザ光源１の例示的な構造を非常に概略的に示し、レーザ光源１は、ダイオードレーザの形態のポンプレーザ源２と、非線形光学結晶３の形態の非線形光学媒体と、シード光源４とを有する。図示の例では、ポンプレーザ源２は、３７５ｎｍ以上のポンプ波長λＰを有するポンプレーザビーム５を生成するように構成されている。パラメトリックダウンコンバージョン（ＰＤＣ）プロセスを使用した視覚化用途の場合には、ポンプ波長λＰを過度に大きく選択すべきではなく、約４６０ｎｍまたは約４５０ｎｍ未満とすべきである。
【００５５】
ポンプレーザビーム５は、非線形結晶３に、より正確に言えば非線形結晶３に形成された導波路６に入射される。導波路６は、例えばイオン注入またはチタン拡散によって非線形結晶３内に生成可能である。図示の例では、非線形結晶３は、チタン拡散（Ｔｉ：ＰＰＬｎ）によって周期的に分極されたニオブ酸リチウムである。非線形結晶３を選択するためには、非線形結晶内でＰＤＣプロセスが実施可能であることが不可欠である。ＰＤＣプロセスでは、ポンプレーザビーム５が非線形結晶３と相互作用し、この際に、信号波長λＳを有する信号ビーム７と、アイドラー波長λＩを有するアイドラービーム８と呼ばれる２つの新しい光フィールドが生成される。ＰＤＣプロセスでは、ポンプレーザビーム５のエネルギωＰが保存され、すなわち、エネルギ保存の法則ωＰ＝ωＳ＋ωＩが当てはまり、ここで、ωＳは、信号ビーム７のエネルギを示し、ωＩは、アイドラービーム８のエネルギを示す。ポンプレーザビーム５のパルスｋＰと、信号ビーム７のパルスｋＳと、アイドラービーム８のパルスｋＩとについてパルス保存の法則ｋＰ＝ｋＳ＋ｋＩも満たすためには、位相整合が必要であり、この位相整合は、図示の例では、非線形結晶３の周期的な分極９によって達成される。周期的な分極９は、図１ａでは、非線形結晶３の逆分極された強誘電性のドメイン間の界面を形成している垂直線によって示されている。周期的な分極９はまた、結晶３の非線形性と、ひいてはＰＤＣプロセスの効率とを高める。
【００５６】
非線形結晶３の下流におけるビーム経路には、第１のビームスプリッタ１０が配置されており、この第１のビームスプリッタ１０は、ＰＤＣプロセスにおいて変換されずに非線形結晶３から出射したポンプレーザビーム５から、アイドラービーム８を分離する。第１のビームスプリッタ１０は、ダイクロイックビームスプリッタとして構成されており、すなわち、第１のビームスプリッタ１０は、ポンプ波長λＰを有するポンプレーザビーム５から、アイドラー波長λＩを有するアイドラービーム８を分離するために、波長選択コーティングの形態の波長選択素子を有する。第１のビームスプリッタ１０の下流におけるビーム経路には、第２のビームスプリッタ１１が配置されており、この第２のビームスプリッタ１１は、ポンプレーザビーム５から信号ビーム７を分離する。第２のビームスプリッタ１１は、偏光ビームスプリッタとして構成されている。偏光ビームスプリッタ１１における信号ビーム７とアイドラービーム８との分離は、目下選択されているレーザ光源１の構成においてこれら２つのビームが互いに垂直に偏光されているが故に、すなわち、タイプＩＩの位相整合が実施されているが故に、可能となっている。代替的に、信号ビーム７とアイドラービーム８とが同一の偏光を有している位相整合（タイプＩ）を実施してもよい。両方のケース（タイプＩおよびタイプＩＩ）において、ビームスプリッタを、光学フィルタまたは波長選択光学素子として構成することもできる。
【００５７】
偏光ビームスプリッタ１１においてポンプレーザビーム５から信号ビーム７を分離するためには、両方のビーム５，７が、コリメートされた状態で偏光ビームスプリッタ１１に入射すると有益である。このことを達成するために、第１のビームスプリッタ１０と第２のビームスプリッタ１１との間にコリメーションレンズ１２が配置されている。信号ビーム７は、第２のビームスプリッタ１１の下流で、さらなるコリメーションレンズ１３を介してレーザ光源１からの有効ビームとして出射される。例えば、信号ビーム７が、コリメーションレンズ１２の相応の構成によって有効ビームとして既にコリメートされている場合には、光源１が、さらなるコリメーションレンズ１３の代わりに出射窓を有するようにしてもよい。図１ａに示されている例では、コリメーションレンズ１２は、ポンプレーザビーム５をコリメートするために使用されているが、−波長が異なるので−信号ビーム７をコリメートするためには使用されない。信号ビーム７は、さらなるコリメーションレンズ１３によって初めてコリメートされる。言うまでもなく、その逆も可能である。
【００５８】
アイドラービーム８は、アイドラービーム８の強度ＩＩを測定するフォトダイオードの形態のセンサ装置１４に入射する。アイドラービーム８は、さらなる集束レンズ１５によってフォトダイオード１４上に集束される。アイドラービーム８の測定された強度ＩＩは、以下で詳述するように、非線形結晶３の温度Ｔを閉ループ制御するために使用可能である。ポンプレーザビーム５は、非線形結晶３を単回通過で通過する。以下でも詳述するように、ポンプレーザビーム５のうちの、非線形結晶３内で変換されていない成分を、さらに使用することが可能である。
【００５９】
図１ａに示されているレーザ光源１は、シード信号ビーム７’を生成するように構成されたＬＥＤの形態のシード光源４を有する。シード光源４は、シード信号ビーム７’を生成し、シード信号ビーム７’の波長は、信号ビーム７の信号波長λＳに一致している。ＬＥＤの形態のシード光源４は、ポンプレーザ源２によって生成されるポンプレーザビーム５のコヒーレンス長よりも短いコヒーレンス長を有するシード信号ビーム７’を生成する。ＬＥＤの代わりに、部分コヒーレントなシード信号ビーム７’を生成する他の種類のシード光源４、例えば、スーパールミネッセントダイオードまたは（マルチモード）レーザダイオード、例えば、マルチモードレーザダイオードを使用してもよい。シード信号ビーム７’は、ダイクロイックミラーの形態の重畳装置１６において、ポンプレーザビーム５と共線的に重畳される。この場合には、ポンプレーザ源２が、シード信号ビーム７’の（直線）偏光に対して垂直に方向付けられた（直線）偏光を有するポンプレーザビーム５を生成するということが利用される。
【００６０】
重畳装置１６での重畳のためには、ポンプレーザビーム５およびシード信号ビーム７’がコリメートされていると有益である。ポンプレーザ源２から発散出射したポンプレーザビーム５をコリメートするために、レーザ光源１は、コリメーションレンズ１７を有する。相応にして、シード光源４と重畳装置１６との間にも、シード信号ビーム７’をコリメートするためのさらなるコリメーションレンズ１８が配置されている。重畳されたポンプレーザビーム５とシード信号ビーム７’とは、集束レンズ１９によって導波路６の入射面２０上に集束される。用途に応じて、複数のレンズ、とりわけ（交差された）シリンドリカルレンズを、コリメーションレンズ１７として一緒に機能させてもよい。２つのそれぞれ異なる発散角によってエッジエミッタ（レーザダイオード）の形態のポンプレーザ源２から出射したポンプレーザビーム５の角度プロファイルおよび／またはアスペクト比を適切に成形するために、このことが有益である。
【００６１】
集束レンズ１９は、導波路６に一緒に入射するポンプレーザビーム５とシード信号ビーム７’とが、導波路６のモードフィールド直径に合わせて適合されるように構成されている。導波路６の受容角は、例えば光ファイバの形態のスペーサ２１内で、ポンプレーザビーム５とシード信号ビーム７’とを一緒に導波することによって適合可能である。集束レンズ１９とスペーサ２１とを、単一の光学構成部品の形態で、例えばＧＲＩＮレンズの形態で実現することもできる。代替的または追加的に、導波路６のモードフィールド直径または受容角に合わせた適合は、他の手法で、例えば絞りなどの使用によって実施可能である。
【００６２】
特定の用途のため、例えばホログラフィのために、レーザ光源１が、切替可能または調整可能なコヒーレンス（長）を有すると有意義であろう。有効レーザビームとして使用される信号ビーム７のコヒーレンス長を調整するために、図１ａに示されているレーザ光源１は、開ループ制御装置２２を有する。開ループ制御装置２２は、シード信号ビーム７’を生成するためにシード光源４に供給される注入電流を開ループ制御することにより、非線形結晶３に入射されるシード信号ビーム７’の強度を調整することを可能にする。シード信号ビーム７’の出力または強度が増加するにつれて、非線形結晶３内で生成される信号ビーム７のコヒーレンスは減少する。したがって、シード信号ビーム７’の強度、またはシード光源４の出力を開ループ制御することにより、レーザ光源１から出射する信号ビーム７の所望のコヒーレンスを調整することが可能である。
【００６３】
開ループ制御装置２２は、ポンプレーザ源２の出力を調整するようにも構成されている。例えば、複数の信号ビーム７が重畳される投影用途の場合には、このことが有意義であろう。なぜなら、この場合には、それぞれの信号ビーム７の強度を変化させることによって、重畳において生成される光の色を変化させることができるからである。ポンプレーザ源２は、連続式またはパルス式に動作可能である。後者の場合には、オーバーパルスを発生させることができ、すなわち、パルス期間中におけるポンプレーザ源２の（最大）出力は、ポンプレーザ源２が連続式に動作する場合よりも大きくなるように選択される。ポンプレーザ源２のオーバーパルスにより、非線形結晶３内におけるＰＤＣプロセスの効率を高めることができる。
【００６４】
図１ｂには、レーザ光源１が示されているが、このレーザ光源１は、非線形結晶３の端面に第１の反射性のコーティング２３または第２の反射性のコーティング２４が被着されているという点で、図１ａに示されているレーザ光源１とは実質的に異なっている。ポンプレーザ源２とは反対側の端面における第２の反射性のコーティング２４は、ポンプ波長λＰに対して高反射率（反射率＞９９％）を有し、信号波長λＳに対して極めて低反射率（例えば＜１％）を有する。したがって、変換されていないポンプビームは、第２の反射性のコーティング２４において非線形結晶３へと戻るように反射され、ＰＤＣプロセスによるさらなる波長変換のために利用可能となる。ポンプレーザ源２の方向に戻るように反射されて非線形結晶３を２回目の通過において通過する、ポンプレーザビーム５の変換されていない成分は、ＰＤＣプロセスにおいて信号ビーム７の光子も生成し、これらの光子もまた、ポンプレーザ源２の方向に伝搬する。これらの光子の伝搬方向を反転させるために、ポンプレーザ源２の方を向いた端面に、第１の反射性のコーティング２３が被着されており、この第１の反射性のコーティング２３は、信号波長λＳに対して高反射率（例えば、約５０％〜約９９％の間、例えば約８５％の反射率）を有する。第１の反射性のコーティング２３の反射率は、一方では、信号ビーム７のうちの、ポンプレーザ源２の方向に伝搬する成分の出力の大部分が、第１の反射性のコーティング２３において反射されるように、かつ他方では、シード信号レーザビーム７’の、スペックルフリーの信号ビーム７のために十分な強度が非線形結晶３に入射されるように、選択されるべきである。
【００６５】
この場合には、非線形結晶３に入射されるシード信号ビーム７’の強度または出力を、比較的小さくすべきであるということが利用される。なぜなら、そうでなければ、場合により、刺激効果によって信号ビーム７のコヒーレンスが増加するからである。シード信号ビーム７’の出力が小さいことにより、このシード信号ビーム７’が第１の反射性のコーティング２３を通過するときの入射損失は、レーザ光源１の全体的な効率においては重要でなくなる。第１の反射性のコーティング２３が、シード信号波長または信号波長λＳに対して約９５％の反射率を有する場合には、シード光源４の出力が約１ｍＷであるとき、非線形結晶３には約５０μＷが入射し、したがって、約９５０μＷの（許容可能な）損失出力が発生する。比較的低い反射率を有する第１の反射性のコーティング２３を使用する代わりに、場合によってカント共振器を使用することも可能ではあるが、ただし、非線形光学結晶３の長さと、信号ビーム７との間の位相条件を厳密に遵守しなければならず、このことは、技術的に手間をかけてしか実現できないであろう。
【００６６】
図１ｂに示されているレーザ光源１の場合には、第２のビームスプリッタ１１を省略することができる。なぜなら、ポンプレーザビーム５のうちの、非線形光学結晶３の第２の反射性のコーティング２４において反射されずに非線形光学結晶３から出射する出力成分が、極めて小さいからである。
【００６７】
図２は、図１ａのレーザ光源１と実質的に同様に構成されたレーザ光源１を示しているが、このレーザ光源１は、第１の端部ミラー２３と第２の端部ミラー２４との間に形成された共振器２５（光パラメトリック発振器、ＯＰＯ）内に非線形結晶３が配置されているという点で、図１ａに示されているレーザ光源１とは異なっている。２つの端部ミラー２３，２４は、図示の例では、非線形結晶３の２つの端面に被着された高反射性のコーティングの形態で構成されている。２つの端部ミラー２３，２４は、ポンプレーザビーム５のうちのできるだけわずかな成分だけが非線形結晶３から出射されることを達成するために、ポンプ波長λＰに対して高反射性である。しかしながら、これら２つの端部ミラー２３，２４は、信号波長λＳおよびアイドラー波長λＩに対しては低反射率を有する。
【００６８】
第１の端部ミラー２３は、ポンプレーザビーム５のうちの、第２の端部ミラー２４において反射されて戻ってきた部分を完全には反射しないので、望ましくないことに、この戻ってきた部分がポンプレーザ源２に到達して、ポンプレーザ源２に入射してしまう可能性がある。このことを阻止するために、図２に示されているレーザ光源１には、ポンプレーザビーム５のためのコリメーションレンズ１７と、集束レンズ１９との間に配置された光アイソレータ３４が配置されている。光アイソレータ３４は、図示の例ではファラデー回転子であるが、この目的のために他の種類の光アイソレータ３４を使用することも可能である。
【００６９】
図２でも見て取れるように、レーザ光源１は、非線形結晶３の温度Ｔを閉ループ制御するための閉ループ制御装置２６を有する。閉ループ制御装置２６には、センサ装置１４によって測定されたアイドラービーム８の強度ＩＩが測定変数として供給される。閉ループ制御装置２６は、図示の例では、アイドラービーム８の測定された強度ＩＩを最大化するために使用される。なぜなら、このことは、（ポンプレーザビーム５の出力が所与である場合に）ＰＤＣプロセスの効率または有効性を最大化するからである。図２に示されている例では、閉ループ制御装置２６のためのアクチュエータとして、ＬＥＤの形態の加熱光源２７が使用される。加熱光源２７は、加熱ビーム２８を生成し、この加熱ビーム２８は、非線形結晶３に入射されて、非線形結晶３の体積に吸収される。非線形結晶３の材料中における加熱ビーム２８の吸収率をできるだけ高くするために、加熱光源２７が、理想的にはポンプレーザ源２のポンプ波長λＰよりも小さい加熱波長の加熱ビームを生成すると有益である。例えば、加熱光源２７は、約４５０ｎｍまたは３８０ｎｍ未満の波長の加熱ビーム２８を生成するように構成可能である。
【００７０】
加熱光源２７に加えて、図２のレーザ光源１は、ペルチェ素子２９の形態の加熱および冷却装置も有し、この加熱および冷却装置は、非線形結晶３と平面的に接触していて、閉ループ制御装置２６のためのアクチュエータとしても使用される。ペルチェ素子２９は、図示の例では、非線形結晶３の相対する両側の平坦面を平面的に覆っていて、結晶３を冷却および／または加熱するために使用可能である。言うまでもなく、ペルチェ素子２９の形態の加熱および冷却装置の代わりに、非線形結晶３と平面的に接触していて、かつ非線形結晶３の加熱のみまたは冷却のみが可能であるような装置を使用してもよい。言うまでもなく、場合により、非線形結晶３を加熱および／または冷却するための、本明細書では詳細には記載しないその他の装置を使用してもよい。非線形結晶３の温度Ｔを、閉ループ制御装置２６により、およそ約２０℃〜約６０℃の間の値になるように閉ループ制御すべきである。この場合、加熱光源２７は、非線形結晶３の温度Ｔの迅速な、典型的には小さな変化を可能にし、その一方で、どちらかと言えば緩慢であるペルチェ素子２９は、比較的広い温度範囲にわたる温度Ｔの比較的緩慢な適合を可能にする。
【００７１】
非線形結晶３の温度Ｔを閉ループ制御することに加えて、閉ループ制御装置２６は、変換プロセスの効率を最適化するために、ポンプレーザ源２の出力を閉ループ制御するためにも使用可能である。非線形結晶３が共振器２５内に配置されている図２に示されている例では、閉ループ制御の際に、共振器２５の共振条件、すなわち光路長を、ポンプレーザビーム５のポンプ波長λＰに対して最適化されるように適合させることができる。この目的のために、非線形結晶３の温度Ｔに加えて、ポンプレーザ源２のポンプレーザビーム５の出力または強度を変化させることもできる。閉ループ制御装置２６は、この目的のために開ループ制御装置２２を使用することができる。言うまでもなく、開ループ制御装置２２と閉ループ制御装置２６とを、同じ１つの電子コンポーネントとして、例えばプログラム可能な電子構成部品として実装してもよい。
【００７２】
図１ａに示されているレーザ光源１の例でも、例えば、非線形結晶３をダイオードレーザの形態のポンプ光源２の外部共振器内に組み込むことにより、ポンプ波長λＰを安定化させることが可能である。この場合には、ポンプレーザビーム５の一部が、外部共振器の端部ミラー（図示せず）によってポンプ光源２へと戻るように反射され、そこで波長安定化のために使用可能となる。
【００７３】
図３は、ポンプレーザビーム５を生成するためのポンプレーザ源２と、直列に配置された３つのレーザモジュール１ａ〜ｃとを有するレーザ光源１を示す。３つのレーザモジュール１ａ〜ｃの各々は、ポンプレーザ源２を有していないという事実を除いて、図１ａのレーザ光源１と実質的に同様に構成されている。第１のレーザモジュール１ａには、ポンプレーザ源２からポンプレーザビーム５が供給され、第１の非線形結晶３ａ内でＰＤＣプロセスにより、第１の信号波長λＳ１を有する第１の信号ビーム７ａと、第１のアイドラー波長λＩ１を有する第１のアイドラービーム８ａとが生成される。ポンプレーザビーム５のうちの、第１のレーザモジュール１ａの第１の非線形結晶３ａ内で変換されていない成分は、第１のレーザモジュール１ａから出射して、第２の非線形結晶３ｂを有する第２のレーザモジュール１ｂに供給される。第２の非線形結晶３ｂ内でポンプレーザビーム５から、第２の信号波長λＳ２を有する第２の信号ビーム７ｂと、第２のアイドラー波長λＩ２を有する第２のアイドラービーム８ｂとが生成される。ポンプレーザビーム５のうちの、第２の非線形結晶３ｂ内で変換されていない成分は、第３のレーザモジュール１ｃに供給される。第３のレーザモジュール３ｃは、第３の非線形結晶３ｃを有し、第３の非線形結晶３ｃ内でポンプレーザビーム５は、ＰＤＣプロセスにより、第３の信号波長λＳ３を有する第３の信号ビーム７ｃと、第３のアイドラー波長λＩ３を有する第３のアイドラービーム８ｃとを生成する。
【００７４】
レーザモジュール１ａ〜ｃまたは非線形結晶３ａ〜ｃが直列に配置されている場合には、ポンプレーザビーム３ａ〜ｃが、少なくとも第１の非線形結晶３ａおよび第２の非線形結晶３ｂと、典型的にはさらに第３の非線形結晶３ｃとを単回通過で通過することが利用され、すなわち、これらの非線形結晶は、１つの共振器内または１つの光パラメトリック発振器内には配置されていない。
【００７５】
レーザモジュール１ａ〜ｃは、図１ａ，図１ｂに示されているレーザ光源１の場合のようにシード光源を有していてもよいが、これは、必ずしも必要というわけではない。すなわち、シード光源は、場合によって省略可能である。代替的に、３つのレーザモジュール３ａ〜ｃにおいて、コヒーレントなシード光源の形態の、例えばレーザダイオードなどの形態のそれぞれのシード光源を使用してもよい。開ループ制御または開ループ制御は、図１ａ，図１ｂ，および図２に示されている例と同様に実施可能である。
【００７６】
図３に示されているレーザ光源１は、投影用途のために構成されており、それぞれ可視波長範囲内にある３つのそれぞれ異なる信号波長λＳ１，λＳ２，λＳ３で、３つの信号ビーム７ａ〜ｃを生成する。図３に示されている例では、ポンプ波長λＰは、約３７５ｎｍであり、第１の信号波長λＳ１は、約４８０ｎｍであり、第１のアイドラー波長λＩ１は、約１７１４ｎｍである。第２の信号波長λＳ２は、約５３０ｎｍであり、第２のアイドラー波長λＩ２は、約１２８２ｎｍである。相応にして、第３の信号波長λＳ３は、約６５０ｎｍであり、第３のアイドラー波長λＩ３は、約８８６ｎｍである。したがって、３つの信号ビーム７ａ〜ｃの３つの信号波長λＳ１，λＳ２，λＳ３は、青色、緑色、および赤色のスペクトル範囲内にある。３つの信号ビーム７ａ〜ｃをレーザプロジェクタ（図示せず）において使用するために、レーザ光源１は、３つの信号ビーム７ａ〜ｃを空間的かつ共線的に重畳させるための第１の重畳装置３１および第２の重畳装置３２を有する。第１のレーザモジュール１ａから出射した第１の信号ビーム７ａは、この目的のために、偏向ミラー３０において、波長選択素子を有する第１の重畳装置３１へと偏向され、これにより、第１の信号ビーム７ａと、第２の信号ビーム７ｂとが共線的に重畳される。重畳された第１の信号ビーム７ａおよび第２の信号ビーム７ｂは、同じく波長選択素子を有する第２の重畳装置３２に入射し、これにより、第１の信号ビーム７ａおよび第２の信号ビーム７ｂと、第３の信号ビーム７ｃとが空間的に重畳され、したがって、３つの信号波長λＳ１，λＳ２，λＳ３全てを有する１つのレーザビーム３３が形成される。
【００７７】
レーザ光源１によって生成されたレーザビーム３３を、例えば、レーザプロジェクタのスキャナ装置に供給することができ、投影面上に画像を生成するために、レーザビーム３３が二次元的に偏向される。３つの信号ビーム７ａ〜ｃの出力成分、ひいてはレーザビーム３３の色を調整するために、それぞれのレーザモジュール１ａ〜ｃにおいて、シードレーザ源の出力を調整すること、または変化させることができる。レーザモジュール１ａ〜ｃから出射した３つのアイドラービーム８ａ〜ｃは、上述したように、それぞれの非線形光学結晶３ａ〜ｃの温度Ｔを閉ループ制御するために使用可能である。複数の異なる信号波長λＳ１，λＳ２，λＳ３を生成するために、それぞれ異なる種類の非線形結晶３ａ〜ｃを使用することができる。しかしながら、基本的には、この目的のために、非線形結晶３ａ〜ｃの周期的な分極をそれぞれ異なるように選択すれば十分である。
【００７８】
図４は、同じく投影用途のために構成されたレーザ光源１を示しているが、このレーザ光源１は、１つのポンプレーザビーム５が、３つの非線形結晶３ａ〜ｃを直列に通過するのではなく、３つのポンプレーザ源２ａ〜ｃによって生成された３つのポンプレーザビーム５ａ〜ｃが、３つの非線形結晶３ａ〜ｃを並列に通過するという点で、図３に示されているレーザ光源１とは実質的に異なっている。図４に示されているレーザ源１は、図２に示されているレーザ源１と実質的に同様に構成されているが、単一のビーム経路の代わりに３つの並列なビーム経路が使用されているという点で、図２に示されているレーザ源１とは異なっている。
【００７９】
したがって、図４のレーザ光源１は、それぞれのポンプレーザビーム５ａ〜ｃを、重畳装置１６に入射する前にコリメートするための３つのコリメーション装置１７ａ〜ｃを有し、重畳装置１６は、それぞれのシード光源４ａ〜ｃによって生成されたシード信号ビーム７’ａ〜７’ｃを、それぞれのポンプレーザビーム５ａ〜ｃと重畳させる。重畳装置１６において重畳されたシード信号ビーム７’ａ〜７’ｃと、ポンプレーザビーム５ａ〜ｃとは、それぞれの集束レンズ１９ａ〜ｃによって集束されて、３つの並列に配置された非線形結晶３ａ〜ｃのうちの１つに、より正確に言えば、それぞれの導波路（図示せず）に入射される。３つの非線形結晶３ａ〜ｃから出射したアイドラービーム８ａ〜ｃは、３つのコリメーションレンズ１２ａ〜ｃによって改めてコリメートされた後、それぞれの第１のビームスプリッタ１０ａ〜ｃにおいて信号ビーム７ａ〜ｃおよびそれぞれのポンプレーザビーム５ａ〜ｃから分離される。
【００８０】
３つのアイドラービーム８ａ〜ｃは、図４に示されている例では、単一のセンサ装置１４へと一緒に偏向され、これにより、３つのアイドラービーム８ａ〜ｃの強度ＩＩが測定される。ポンプ光源２ａ〜ｃは、それぞれ異なるポンプ波長λＰ（例えば、３７３．５ｎｍ、３９４．５ｎｍ、および３５８ｎｍ）を有する複数のポンプレーザビーム５ａ〜ｃを生成するように構成可能である。このことは、図示の例では、３つの非線形結晶３ａ〜ｃ全てにおいて同一のアイドラー波長λＩ（例えば１５５０ｎｍ）を生成するために利用され、このことは、上述したようにアイドラービーム８ａ〜ｃの強度ＩＩを一緒に測定するために有利である。
【００８１】
図２に示されているレーザ光源１と同様に、図４に示されているレーザ光源１においても、非線形結晶３ａ〜ｃの温度Ｔを閉ループ制御するために、閉ループ制御装置２６が使用される。図示の例では、３つの非線形結晶３ａ〜ｃは、モノリシックブロックとして製造されており、すなわち、これら３つの非線形結晶３ａ〜ｃは、実質的に周期的な分極のみが異なっている。したがって、３つの非線形結晶３ａ〜ｃの温度Ｔを、個々に閉ループ制御するのではなく、３つの非線形結晶３ａ〜ｃ全てのために一緒に閉ループ制御することが有意義であろう。この目的のために、３つのアイドラービーム８ａ〜ｃ全ての、または場合によっては単一のアイドラービーム８ａ〜ｃの合計強度ＩＩのみを測定するだけで十分である。しかしながら、言うまでもなく、図４に示されているアプローチの代わりに、３つのセンサ装置を用いて３つのアイドラービーム８ａ〜ｃ全ての強度を個々に測定して、３つの非線形結晶３ａ〜ｃの温度を個々に閉ループ制御することも可能である。
【００８２】
図示の例では光学フィルタとして構成されているそれぞれの第２のビームスプリッタ１１ａ〜ｃは、それぞれのポンプレーザビーム５ａ〜ｃ、より正確に言えば、それぞれのポンプレーザビーム５ａ〜ｃの変換されていないビーム成分を、それぞれの信号ビーム７ａ〜ｃから分離する。３つの信号ビーム７ａ〜ｃを、例えば、図３に関連して上述したように重畳させて、可視波長範囲内にある３つのそれぞれ異なる信号波長λＳ１，λＳ２，λＳ３を有する単一のレーザビームにすることができ、この単一のレーザビームを、例えば、視覚化用途のために使用することが可能である。
【００８３】
図４に示されているレーザ光源１の場合には、例えば、３つの非線形結晶３ａ〜ｃの上流に配置されている共通の重畳装置１６に当てはまるように、３つの非線形結晶３ａ〜ｃ全てのためにできるだけ多くの構成要素を一緒に利用することにより、製造コストを削減することができる。３つの非線形結晶３ａ〜ｃが並列に配置されている場合には、ポンプレーザビーム５のうちの変換されていない成分が利用されなくなるので、３つの非線形結晶３ａ〜ｃは、２つの共振器端部ミラー２３，２４の間に配置されており、これら２つの共振器端部ミラー２３，２４が、それぞれのポンプレーザビーム５ａ〜ｃの出力損失を最小化するために、非線形結晶３ａ〜ｃと一緒にそれぞれ１つの光パラメトリック発振器を形成する。
【００８４】
上述した例では、シード光源４，４ａ〜ｃは、それぞれシード信号ビーム７’，７’ａ〜ｃを生成するように構成されている。しかしながら、言うまでもなく、それぞれのアイドラービーム８，８ａ〜ｃの増幅を高めるために、シード信号ビーム７’，７’ａ〜ｃの代わりにシードアイドラービーム（図示せず）を、それぞれの非線形結晶３，３ａ〜ｃに入射させてもよい。しかしながら、上述した約３７５ｎｍのポンプ波長の場合には、アイドラービーム８，８ａ〜ｃのアイドラー波長λＩ，λＩ１，λＩ２，λＩ３は、基本的に赤外線波長範囲内にあるので、アイドラービーム８，８ａ〜ｃを、後続の周波数変換なしで視覚化用途のために使用することはできない。ただし、このことは、その他の用途のためにアイドラービーム８，８ａ〜ｃを使用することを排除するものではない。それぞれの信号波長λＳまたはアイドラー波長λＩとは異なる波長のシードビームを、非線形結晶３，３ａ〜ｃに入射させることも基本的には可能であるが、このことは、それぞれの非線形結晶３，３ａ〜ｃにおける信号ビーム７，７ａ〜ｃまたはアイドラービーム８，８ａ〜ｃの増幅に対して実質的に影響を与えない。
【００８５】
言うまでもなく、上述した全ての例において、それぞれの非線形結晶３，３ａ〜ｃに入射されるシード信号ビーム７’，７’ａ〜ｃまたはシードアイドラービームの強度を、開ループ制御装置２２によって調整することが可能であり、このようにして、それぞれのレーザ光源１によって生成されるレーザ光またはレーザビーム３３のコヒーレンスを調整することができる。コヒーレンスの調整は、例えば、ホログラムを生成するための照明源としてレーザ光源１を使用する場合には有用であろう。上述したレーザ光源１は、例えばメカニカルフィルタのような機械的な機能構成部品が存在しないことにより、小型化のために適しており、例えばレーザプロジェクタのための、例えばヘッドアップディスプレイなどのための光源として使用可能である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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