(57)【要約】【課題】干渉によるレーザ光の劣化を抑制しながら、波長変換により所望波長のレーザ光を円滑に生成・出力できる発光装置を提供する。【解決手段】所定波長のレーザ光を出射するレーザダイオード１１と、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光の波長を変換するＰＰＬＮ１３と、波長変換後のレーザ光を透過するとともに他の波長のレーザ光をＰＰＬＮ１３に向かって反射するＶＢＧ１４と、ＶＢＧ１４により反射されＰＰＬＮ１３を通過したレーザ光をＰＰＬＮ１３に向かう方向に反射するミラー１５とを備え、ＶＢＧ１４に入射するレーザ光の光路とＶＢＧ１４によって反射されたレーザ光の光路が相違するようＶＢＧ１４が配置されている。【選択図】図１
2008282883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長のレーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、
波長変換後のレーザ光を透過するとともに他の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射する第１の反射素子と、
前記第１の反射素子により反射され前記波長変換素子を通過した前記レーザ光を前記波長変換素子に向かう方向に反射する第２の反射素子とを備え、
前記第１の反射素子に入射する前記レーザ光の光路と前記第１の反射素子によって反射された前記レーザ光の光路が相違するよう前記第１の反射素子が配置されている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の反射素子による前記レーザ光の反射と前記第２の反射素子による前記レーザ光の反射が複数回生じるよう前記第１および第２の反射素子が構成されている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１の反射素子による反射を経由することなく前記第１の反射素子を透過した前記レーザ光と、前記第１の反射素子による反射を経由した後前記第１の反射素子を透過した前記レーザ光の進行方向が同じとなるよう前記第１および第２の反射素子が構成されている、
ことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換により所定波長のレーザ光を生成出力する発光装置に関し、たとえば投写型レーザプロジェクタの発光源等に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、赤色および青色波長帯のレーザ光を出力するレーザダイオードが開発されており、光ディスク装置やレーザプロジェクタ等に広く用いられている。しかし、緑色波長帯等、波長帯によってはレーザダイオードが未開発のものがあり、これらの波長帯は、たとえば、他の波長帯のレーザ光を波長変換することにより、レーザ光の生成・出力がなされている。
【０００３】
図４は、波長変換により所定波長帯のレーザ光を生成・出力する構成例を示す図である。図において、１は面発光タイプのレーザダイオードである。レーザダイオード１から出力されたレーザ光（波長：λ１）は、非線形光学結晶（ＰＰＬＮ：Periodically Poled  Lithium Niobate）２を通過することにより波長がλ２に変換される。ここで、レーザ光は、一定の割合だけが非線形光学結晶２によって波長変換を受け、残りは波長λ１のまま非線形光学結晶２を通過する。
【０００４】
波長変換されたレーザ光（波長：λ２）と波長変換されなかったレーザ光（波長：λ１）は、入射面にＡＲ（Anti-Reflection）コート３ａが形成されたＶＢＧ（Volume  Bragg Grating）３に入射される。このうち、波長λ２のレーザ光は、ＡＲコート３ａとＶＢＧ３を略透過し、残りの波長λ１のレーザ光は、ＡＲコート３ａとＶＢＧ３によって略反射される。
【０００５】
ＡＲコート３ａとＶＢＧ３によって反射された波長λ１のレーザ光は、再び非線形光学素子２を通過することにより、一定の割合が波長λ２に変換される。その後、レーザ光（波長：λ１、λ２）は、レーザダイオード１のレーザ出射面によって反射され、再び、非線形光学素子２に入射する。このうち、波長λ２のレーザ光は、その波長のまま非線形光学素子２を透過する。他方、波長λ１のレーザ光は、非線形光学素子２を通過する際に、その一部が波長λ２のレーザ光に変換される。
【０００６】
非線形光学素子２を通過したレーザ光（波長：λ１、λ２）のうち、波長λ２のレーザ光は、ＡＲコート３ａとＶＢＧ３を透過し、外部に出力される。他方、波長λ１のレーザ光は、ＡＲコート３ａとＶＢＧ３により反射され、再び、非線形光学素子２へ戻される。
【０００７】
このように、波長λ１のレーザ光は、ＡＲコート３ａおよびＶＢＧ３とレーザダイオード１の出射面との間で反射を繰り返し、その間に、一定の割合ずつ非線形光学素子２によって波長λ２に変換される。変換された波長λ２のレーザ光はＡＲコート３ａとＶＢＧ３を透過し、順次、外部に出力される。
【特許文献１】特開平５−２３５４５６号公報
【特許文献２】特開平７−１８３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図４の構成例によれば、レーザダイオード１から出力されたレーザ光の光路と、ＡＲコート３ａおよびＶＢＧ３によって反射されたレーザ光の光路が一致するため、レーザダイオード１から出力されるレーザ光が干渉により劣化し、波長λ２のレーザ光の出力効率が低下するとの問題がある。
【０００９】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、干渉によるレーザ光の劣化を抑制しながら、波長変換により所望波長のレーザ光を円滑に生成・出力できる発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る発光装置は、所定波長のレーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、波長変換後のレーザ光を透過するとともに他の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射する第１の反射素子と、前記第１の反射素子により反射され前記波長変換素子を通過した前記レーザ光を前記波長変換素子に向かう方向に反射する第２の反射素子とを備え、前記第１の反射素子に入射する前記レーザ光の光路と前記第１の反射素子によって反射された前記レーザ光の光路が相違するよう前記第１の反射素子が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
ここで、波長変換素子は、上述の非線形光学素子を用いることができる。また、第１の反射素子は、上記ＶＢＧの他、波長選択性のミラー素子を用いることができる。なお、第２の反射素子は、波長選択性である必要はなく、たとえば、通常のミラーを用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光源から出力されたレーザ光の光路と、第１の反射素子によって反射されたレーザ光の光路が相違するため、光源から出力されたレーザ光が第１の反射素子によって反射されたレーザ光と干渉することにより劣化することはなく、よって、波長変換後のレーザ光の出力効率が高めることができる。
【００１３】
本発明ないしその他の請求項に記載の発明の効果および意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、緑色波長（波長：５３２ｎｍ）のレーザ光を生成出力する発光装置に本発明を適用したものである。
【００１５】
図１に実施の形態に係る発光装置の構成を示す。図示の如く、発光装置は、レーザダイオード１１と、レンズユニット１２と、ＰＰＬＮ１３と、ＶＢＧ１４と、ミラー１５を備えている。
【００１６】
レーザダイオード１１は、波長１０６４ｎｍ（λ１：１０６４ｎｍ）のレーザ光を出力する。なお、レーザダイオード１１は、面発光タイプに限らず、共振ミラーのない通常のレーザダイオードを用いることができる。
【００１７】
レンズユニット１２は、凸レンズと凹レンズからなる。レーザダイオード１１から出力されたレーザ光は、凸レンズによってビーム径が絞られ、凹レンズによって平行光に変換される。
【００１８】
ＰＰＬＮ（周期的分極反転 (periodically-poled) ＬｉＮｂＯ３）１３は、波長１０６４ｎｍのレーザ光を一定の変換効率によって緑色波長（λ２：５３２ｎｍ）のレーザ光に変換する。
【００１９】
ＶＢＧ（Volume  Bragg Grating）１４は、入射面にＡＲコート（Anti-Reflection）１４ａが形成され、ＰＰＬＮ１３側から入射されるレーザ光のうち、波長５３２ｎｍのレーザ光を略透過（たとえば、９５％程度を透過）し、波長１０６４ｎｍのレーザ光を略反射（たとえば、９５％程度を反射）する。ここで、ＶＢＧ１４は、レーザダイオード１１から出射されるレーザ光の光軸（同図中のＸ軸に平行）に垂直な面に対し、同図中のＸ−Ｙ平面の面内方向に角度αだけ傾斜して配置されている。
【００２０】
ミラー１５は、ＶＢＧ１４によって反射されたレーザ光を反射する。ここで、ミラー１５は、レーザダイオード１１から出射されるレーザ光の光軸（同図中のＸ軸に平行）に垂直な面に対し、同図中のＸ−Ｙ平面の面内方向に角度βだけ傾斜して配置されている。なお、傾斜角βは、ミラー１５によって反射された後のレーザ光の進行方向が同図中のＸ軸に平行となるよう設定されている。
【００２１】
レーザダイオード１１から出力された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、レンズユニット１２によって所定径の平行光に変換された後、ＰＰＬＮ１３に入射され、一定の割合が波長５３２ｎｍのレーザ光に変換される。波長変換されたレーザ光（波長λ２：５３２ｎｍ）と波長変換されなかったレーザ光（波長λ１：１０６４ｎｍ）は、ＶＢＧ１４に入射され、このうち、波長５３２ｎｍのレーザ光は、ＡＲコート１４ａとＶＢＧ１４を略透過し、残りの波長１０６４のレーザ光は、ＡＲコート１４ａとＶＢＧ１４によって略反射される。
【００２２】
このとき、ＶＢＧ１４は上記の如く角度αだけ傾斜しているため、ＡＲコート１４ａとＶＢＧ１４によって反射されたレーザ光の光路は、ＶＢＧ１４に入射する際のレーザ光の光路から、角度αだけずれることとなる。
【００２３】
ＡＲコート１４ａとＶＢＧ１４によって反射された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、再びＰＰＬＮ１３を通過することにより、一定の割合が波長５３２ｎｍのレーザ光に変換される。その後、レーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３３ｎｍ）は、ミラー１５によって反射され、再び、ＰＰＬＮ１３に入射する。
【００２４】
このとき、ミラー１５は上記の如く角度βだけ傾斜しているため、ミラー１５によって反射されたレーザ光は、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光と同じ方向（同図中のＸ軸方向）に向かうこととなる。
【００２５】
ミラー１５によって反射されたレーザ光のうち、波長５３２ｎｍのレーザ光は、その波長のままＰＰＬＮ１３を透過する。他方、波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＰＰＬＮ１３を通過する際に、その一部が波長５３２ｎｍのレーザ光に変換される。
【００２６】
ＰＰＬＮ１３を通過したレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ）のうち、波長５３２ｎｍのレーザ光は、ＡＲコート１４ａとＶＢＧ１４を透過し、外部に出力される（同図中、Ｌ２で示す）。このとき、このレーザ光は、ＶＢＧ１４に対し、同図中のＸ軸に平行な方向にて入射するため、同図中のＬ１のレーザ光と同じ方向において外部に出力される。
【００２７】
他方、ＰＰＬＮ１３を通過したレーザ光のうち、波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＡＲコート１４ａとＶＢＧ１４により反射され、再び、ＰＰＬＮ１３へ戻される。そして、上記と同様、ミラー１５に向かう光路と、ミラー１５によって反射された後の光路においてＰＰＬＮ１３を通過する際に、それぞれ、その一部が、波長５３２ｎｍのレーザ光に変換され、再び、ＶＢＧ１４に入射される。その際、波長５３２ｎｍのレーザ光がＡＲコート１４ａとＶＢＧ１４を透過し、外部に出力される（同図中、Ｌ３で示す）。この場合も、レーザ光は、上記と同様、同図中のＬ１のレーザ光と同じ方向において外部に出力される。
【００２８】
このように、波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＡＲコート１４ａおよびＶＢＧ１４とミラー１５との間で反射を繰り返し、その間に、一定の割合ずつＰＰＬＮ１３によって波長５３２ｎｍに変換される。変換された波長５３２ｎｍのレーザ光はＡＲコート１４ａとＶＢＧ１４を透過し、順次、外部に出力される。
【００２９】
なお、図１には、便宜上、ミラー１５によって２回の反射が生じるようレーザ光の光路が示されているが、実際には、それ以上の回数の反射がミラー１５において生じる。ミラー１５における反射の回数と、同図中に示すＬ１、Ｌ２、Ｌ３の間の光軸ずれは、ＶＢＧ１４の傾斜角αによって決定される。
【００３０】
波長５３２ｎｍの出力効率等を考慮すると、ミラー１５における反射の回数は多い方が好ましく、また、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の間の光軸ずれは小さい方が好ましい。よって、ＶＢＧ１４の傾斜角αはなるべく小さい方が好ましい。つまり、ＶＢＧ１４の傾斜角αは、ＶＢＧ１４に入射するレーザ光とＶＢＧ１４によって反射されたレーザ光の間の干渉を抑制しつつ、なるべく小さな角度に設定すれば良い。
【００３１】
以上、本実施の形態によれば、レーザダイオード１１から出力されたレーザ光の光路と、ＶＢＧ１４によって反射されたレーザ光の光路が相違するため、レーザダイオード１１から出力されたレーザ光がＶＢＧ１４によって反射されたレーザ光と干渉することにより劣化することはなく、よって、波長変換後の緑色レーザ光の出力効率が高めることができる。
【００３２】
また、ＶＢＧ１４とミラー１５の間でレーザ光の反射が複数回繰り返され、その間に、一定の割合ずつＰＰＬＮ１３によって波長５３２ｎｍのレーザ光に変換されて、順次、外部に出力されるため、外部に出力される緑色レーザ光の出力効率が高めることができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態によれば、ＶＢＧ１４による反射を経由することなく外部に出力されるレーザ光（図１のＬ１）と、ＶＢＧ１４による反射を経由した後に外部に出力されるレーザ光（図１のＬ２、Ｌ３）の進行方向が同じとなるため、指向性の高い緑色レーザ光を出力することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、ＶＢＧ１４によって１０６４ｎｍのレーザ光と５３２ｎｍのレーザ光を選択的に反射および透過するようにしたが、図２に示す如く、ＶＢＧ以外の波長選択性ミラー２１を用いて、レーザ光の反射および透過を制御するようにしても良い。
【００３５】
また、上記実施の形態では、レーザダイオード１１から出射されるレーザ光の光軸（図１中のＸ軸に平行）に垂直な面に対し、図１中のＸ−Ｙ平面の面内方向に角度βだけ傾斜した状態でミラー１５を配置し、ミラー１５によって反射された後のレーザ光の進行方向が同図中のＸ軸に平行となるよう構成したが、たとえば、図３に示す如く、ミラー１５の傾斜角をＶＢＧ１４の傾斜角に一致させることもできる。
【００３６】
しかし、こうすると、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光の光路と、このレーザ光がＶＢＧ１４によって反射された後のレーザ光の光路を相違させることはできるが、ＶＢＧ１４によって反射されたレーザ光とミラー１５によって反射されたレーザ光の光路が一致することとなり、このため、ＶＢＧ１４とミラー１５の間で反射を繰り返す際に、干渉によるレーザ光の劣化が生じる。また、この場合には、同図のＬ１とＬ２の方向が相違するため、緑色レーザ光の指向性が、上記に比べ、低下する。よって、緑色レーザ光の出力効率と指向性の点からは、上記図１、図２に示す実施の形態の方が優れていると言える。
【００３７】
また、上記実施の形態では、ＶＢＧ１４とミラー１５を図１のＸ−Ｙ平面の面内方向に傾斜させるようにしたが、これらをこれ以外の方向に傾斜させても良く、また、ＶＢＧ１４とミラー１５の傾斜方向を相違させても良い。
【００３８】
さらに、上記実施の形態では、波長１０６４ｎｍのレーザ光から波長６３２ｎｍの緑色レーザ光を生成する際の構成例を示したが、本発明は、これ以外の波長のレーザ光を生成する際にも適用可能である。また、レーザダイオード以外のレーザ光源を用いることもできる。
【００３９】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態に係る発光装置の構成を示す図
【図２】実施の形態に係る発光装置の構成の変更例を示す図
【図３】実施の形態に係る発光装置の構成の変更例を示す図
【図４】従来技術に係る発光装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００４１】
１１  レーザダイオード（光源）
１３  ＰＰＬＮ（波長変換素子）
１４  ＶＢＧ（第１の反射素子）
１５  ミラー（第２の反射素子）
２１  波長選択性のミラー（第１の反射素子）
【図１】
2008282883.tif 000003
【図２】
2008282883.tif 000004
【図３】
2008282883.tif 000005
【図４】
2008282883.tif 000006