(57)【要約】【課題】シード光の増幅がなされる光増幅部よりも、光増幅部の利得媒体を励起する励起光の励起光光源部が少数である構成を有し、複数の光増幅部の少なくとも一部において共通の励起光光源部からの励起光が導入され、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、上述の複数の光増幅部内の、それぞれの波長に対して十分な利得を持つ利得媒体により、それぞれなされることを特徴とする光源装置と、この光源装置を有する光学装置および投影装置を提供する。【解決手段】本発明による光源装置、光学装置、投影装置においては、複数の光増幅部の少なくとも一部において共通の励起光光源部からの励起光が導入され、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、上述の複数の光増幅部内の、それぞれの波長に対して十分な利得を持つ利得媒体により、それぞれなされる。そして、複数の光増幅部内の、準位系の異なる各利得媒体と励起光光源部との位置関係により、装置構成要素の減少および励起光の利用効率の向上が図られる。【選択図】      図１
2005072037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長域の各シード（Ｓｅｅｄ）光の出射がなされる複数のシード光光源部と、
上記各シード光の伝播および増幅がなされる、導波路構造を有する利得媒体より成る複数の光増幅部と、
該光増幅部よりも少数の、上記利得媒体を励起する励起光の出射がなされる励起光光源部とを有し、
上記複数の光増幅部の少なくとも一部において共通の励起光光源部からの励起光が導入され、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、上記複数の光増幅部内の、それぞれの波長に対して十分な利得を持つ利得媒体により、それぞれなされることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
上記光増幅部の、上記互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、上記利得媒体による利得導波路の導波モードによる、波長選択性により生じることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
上記複数の光増幅部の、少なくともひとつの利得媒体は３準位系利得媒体であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
上記複数の光増幅部のうち、上記共通の励起光光源部からの励起光が導入される末端の光増幅部が、４準位系利得媒体を有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
上記複数の光増幅部の、少なくともひとつの利得媒体は４準位系利得媒体であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
上記複数の光増幅部のうち、上記共通の励起光光源部からの励起光が導入される末端の光増幅部が、４準位系利得媒体を有することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
上記利得媒体の導波路構造が、ファイバ型であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
上記利得媒体の導波路構造が、平行平板型であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項９】
上記複数の光増幅部を構成する利得媒体のうち、少なくとも一部の光増幅部の利得媒体が、同一物質より成ることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項１０】
上記複数の励起光光源部から出射される励起光が、同一波長域の中心波長を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項１１】
上記シード光光源部に、上記シード光とは異なる波長域の光を出射する付加光源部が併設されて成ることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項１２】
上記複数の光増幅部から出射される各増幅シード光が、互いに等しい光強度を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項１３】
光源装置と、波長変換素子とを有し、
上記光源装置が、複数のシード光光源部と、導波路構造を有する利得媒体より成る複数の光増幅部と、励起光光源部とを有する光学機構部とから成り、
上記光源装置を構成する上記複数の光増幅部の少なくとも一部において共通の励起光光源部からの励起光が導入され、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、上述の複数の光増幅部内の、それぞれの波長に対して十分な利得を持つ利得媒体により、それぞれなされることを特徴とする光学装置。
【請求項１４】
上記光学機構部に、上記シード光とは異なる波長域の光を出射する付加光源が併設されて成ることを特徴とする請求項１３に記載の光学装置。
【請求項１５】
光源装置と、波長変換素子と、光変調素子と、光合波走査装置とを有し、
上記光源装置が、複数のシード光光源部と、導波路構造を有する利得媒体より成る複数の光増幅部と、励起光光源部とを有する光学機構部とから成り、
上記光源装置を構成する上記複数の光増幅部の少なくとも一部において共通の励起光光源部からの励起光が導入され、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、上述の複数の光増幅部内の、それぞれの波長に対して十分な利得を持つ利得媒体により、それぞれなされることを特徴とする投影装置。
【請求項１６】
上記光学機構部に、上記シード光とは異なる波長域の光を出射する付加光源が併設されて成ることを特徴とする請求項１５に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光増幅機構を有する光源装置と、その光源装置を用いた光学装置および投影装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光などによる光エネルギーおよび光信号の伝播においては、導波路構造を有する光伝播媒質が多く用いられている。この際、光伝播媒質中におけるシード光（信号光）の減衰が問題となり、この問題は、伝播距離が長くなるにしたがってより顕著となる。
【０００３】
これに対し、近年、シード光の増幅に寄与し得る構造を持たせることで、シード光の強度低下を防止する光伝播媒質が多く用いられている。例えば、導波路構造体の一種であるファイバ型の光伝播媒質においては、光伝播媒質の中心に、光増幅に寄与し得る物質を添加した利得媒体を形成させる。そして、この利得媒体に励起光が照射されることにより、誘導放出の原理に従って、シード光の増幅がなされる。
【０００４】
しかし、光伝播媒質の全域に渡ってシード光の十分な増幅を行うためには、励起光を過剰に供給することが必要となる場合がある。したがって、光伝播媒質の端面から余剰分の励起光が漏洩すること、ひいては励起光の利用効率が低下することは免れない。
【０００５】
これに対し、ファイバから漏洩した励起光を、反射させることによって再度ファイバ内に導入するという方法の提案がなされた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平５−１２９６８２（Ｆｉｇ．１，段落番号〔００１０〕）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、多波長のレーザ光を発生させる光源装置を作製するには、波長ごとに、それぞれのレーザ装置を単独で用意して装置を構築するため、装置の大型化、重量増加のため、設置場所に制約が生じるなどの問題点が指摘されていた。
更に、従来の装置は、部品点数が多くコスト低減が困難であるため、民生用投射型ディスプレイ装置などへの応用が難しいことや、光源システムのエネルギー消費量が多いことなどが問題視され、環境への影響を緩和する観点からも、エネルギー利用効率の向上によるエネルギー消費量の低減が強く求められている。
【０００７】
本発明は、上述した光源装置およびこの光源装置を有する光学装置、投影装置における諸問題の解決を図るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による光源装置は、互いに異なる波長域の複数のシード（Ｓｅｅｄ）光光源部、例えば発振波長９１４ｎｍおよび１０６４ｎｍのＮｄ３＋：ＹＡＧレーザと、導波路構造を有する利得媒体例えばネオジウムイオン（Ｎｄ３＋）を添加したシリカガラスによって構成される複数の光増幅部を有する。そして、光増幅部よりも少数で、各光増幅部に共通の励起光を供給する励起光光源部、例えば発振波長８００ｎｍ帯の半導体レーザを有し、励起光光源部からの励起光によって、上述の複数の光増幅部内の各利得媒体が励起され、複数のシード光光源部から複数の光増幅部に導入される、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅がなされる光学機構部より成る。
【０００９】
そして、本発明による光源装置においては、複数の光増幅部の少なくとも一部において、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、上述の複数の光増幅部内の、それぞれの波長に対して十分な利得を持つ利得媒体により、それぞれなされる。
この異なる波長に対する利得は、利得媒体における主なる発光遷移に関与するエネルギー準位系の相違によって生じ得るものであり、その発光に関与するエネルギー準位系の相違は、同一種の利得媒体においても、利得導波路の導波モードの波長による選択性により生じ得る。
そして、本発明による光源装置においては、そのエネルギー準位系の相違は、３準位系と４準位系とにおける相違によるものとすることができるものである。
【００１０】
また、本発明による光源装置においては、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、利得媒体の利得導波路の導波モードの、波長による選択性により生じるものである。
そして、本発明による光源装置においては、複数の光増幅部内を構成する利得媒体のうち、少なくともひとつは３準位系利得媒体とし、少なくともひとつは４準位系利得媒体とするものである。そして、複数の光増幅部において共通の励起光光源部からの励起光が導入されるが、励起光が導入される末端の光増幅部を構成する利得媒体は、４準位系利得媒体とされ得るものである。
【００１１】
また、本発明による光源装置においては、利得媒体の導波路構造は、ファイバ型、或いは平行平板型をとり得る。
そして、本発明による光源装置においては、複数の光増幅部を構成する各利得媒体が、同一物質より構成し得る。
そして、本発明による光源装置においては、複数の励起光光源部から出射される励起光が、同一波長域の中心波長を有する励起光とし得る。
また、本発明による光源装置においては、上述のシード光光源部に、付加光源部が併設し得るものである。
そして、本発明による光源装置においては、複数の光増幅部から出射される各増幅シード光が、互いに等しい光強度を有し得るものである。
【００１２】
そして、本発明による光学装置は、光源装置と、波長変換素子とを有するものであり、光源装置が、複数のシード光光源部と、導波路構造を有する利得媒体より成る複数の光増幅部と、励起光光源部とを有する光学機構部とから成る。また、光源装置を構成する上記複数の光増幅部の少なくとも一部において共通の励起光光源部からの励起光が導入され、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、上述の複数の光増幅部内の、それぞれの波長に対して十分な利得を持つ利得媒体により、それぞれなされるものである。
そして、本発明による光学装置においては、光学機構部に、シード光とは異なる波長域の光を出射する付加光源部が併設されて成るものである。
【００１３】
また、本発明による投影装置は、光源装置と、波長変換素子と、光変調素子と、光合波走査装置とを有するものであり、光源装置が、複数のシード光光源部と、導波路構造を有する利得媒体より成る複数の光増幅部と、励起光光源部とを有する光学機構部とから成る。また、光源装置を構成する複数の光増幅部の少なくとも一部において共通の励起光光源部からの励起光が導入され、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、上述の複数の光増幅部内の、それぞれの波長に対して十分な利得を持つ利得媒体により、それぞれなされるものである。
そして、本発明による投影装置においては、光学機構部に、シード光とは異なる波長域の光を出射する付加光源部が併設されて成るものである。
【００１４】
本発明による光源装置、光学装置、および投影装置においては、複数の光増幅部に比して少数の励起光光源部によって、光増幅部内の利得媒体の励起とそれに伴うシード光の増幅がなされる構成とするものであることから、従来に比べて励起光光源部の部品点数の低減が可能となり、また、各々の励起光の利用効率の向上が図られる。
また、３準位系利得媒体と４準位系利得媒体とにおける励起光の吸収割合を、例えば利得媒体の寸法調整などにより調整することも可能となるものであり、例えば各光増幅部から出射される増幅シード光の強度を等しくすることも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光源装置、光学装置および投影装置の実施の形態例を説明するが、本発明は、この実施の形態例に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００１６】
以下、本発明による光源装置の実施の形態例を、図１〜７を参照して説明する。
【００１７】
まず、本発明による光源装置における第１の実施の形態例を、図１の原理模式図を参照して説明する。
〔光源装置の第１の実施の形態〕
この実施の形態においては、光源装置１は、シード光光源部３ａおよび３ｂと、利得媒体を有する光増幅部４ａおよび４ｂと、これらの光増幅部に対して共通の励起光を供給し、かつこれらの光増幅部よりも少数である例えば一つの励起光光源部５とから成る光学機構部２を有して成る。
ここで、利得媒体は、例えばファイバ型あるいは平行平板型の導波路構造を有するものとすることができる。
そして、励起光光源部５からの励起光によって、複数例えば２箇所の光増幅部４ａおよび４ｂ内の各利得媒体中の例えばネオジウムイオン（Ｎｄ３＋）が励起され、この励起に基づいて、上述の複数のシード光光源部３ａおよび３ｂから各光増幅部４ａおよび４ｂに導入される、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅がなされる。
この実施の形態においては、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅は、利得媒体の利得導波路の導波モードの、波長による選択性により生じるものである。すなわち、各光増幅部４ａおよび４ｂを構成する利得媒体において必要とされる励起光の量には、各光増幅部に導入されるシード光の波長に基づく相違が生じる。
【００１８】
つまり、図２にエネルギー準位系の概略図を示すように、中心波長が例えば８０５ｎｍの励起光によって、利得媒体中の例えばネオジウムイオンが励起された状態で、中心波長が例えば９１４ｎｍのシード光が導入されると、このシード光は、誘導放出の原理により、ネオジウムイオンの誘導放出上準位から基底準位への遷移に伴って、増幅がなされる（図２Ａ；３準位系遷移モデル）。
一方、中心波長が例えば８０５ｎｍの励起光によってネオジウムイオンが励起された状態で、中心波長が例えば１０６４ｎｍのシード光が導入されると、このシード光は、誘導放出の原理により、ネオジウムイオンの誘導放出上準位から誘導放出下準位への遷移に伴って、増幅をなされる（図２Ｂ；４準位系遷移モデル）。
なお、図２ＡおよびＢにおいて、破線の矢印で示された遷移は、遷移の時間またはエネルギー差が小さく、シード光の増幅に直接寄与することのない遷移を示している。
【００１９】
この例において、一般にネオジウムイオンに関しては、誘導放出上準位にある電子よりも、誘導放出下準位にある電子の方が、数が少ないことが知られている。したがって、図２Ｂに示した４準位系遷移モデルにおいては、シード光の増幅に必要な条件である反転分布は、励起光が十分に存在しない条件下でも容易に成立する。
一方で、一般にネオジウムイオンに関しては、誘導放出上準位にある電子よりも、基底準位にある電子の方が、数が多いことが知られている。したがって、図２Ａに示した３準位系遷移モデルにおいては、シード光の増幅に必要な反転分布は、励起光が十分に存在する条件下でのみ成立することになる。
すなわち、両遷移モデルを比較した場合、４準位系遷移モデルにおいてよりも、３準位系遷移モデルにおいて、より強い励起が必要とされる。
【００２０】
したがって、複数の光増幅部における、それより少数の励起光光源からの励起光の利用に際しては、例えば図１に示した原理模式図においては、励起光光源部５からの励起光が最初に到達する光増幅部４ａで３準位系遷移モデルが、励起光が次に到達する光増幅部４ｂで４準位系遷移モデルが、それぞれ進行するのが好適である。
なお、３準位系利得媒体と４準位系利得媒体とは、同一物質により構成され得る。すなわち、例えば、共にネオジウムイオンを添加されたシリカガラスによるものとすることができるものである。
【００２１】
この例における、各光増幅部４ａと４ｂとでの、励起光およびシード光の減衰および増幅について、図３を参照して説明する。
まず、図１の光増幅部４ａに相当するシード光増幅の過程の一例を、図３Ａに示す。すなわち、この例においては、まず、中心波長８０５ｎｍの励起光（曲線３１）を、約３．５Ｗの強度を以って光増幅部４ａに導入し、例えば中心波長９１４ｎｍのシード光（曲線３２）を、３準位系遷移過程を以って増幅する。この過程で、励起光自身は、例えば約１．３Ｗにその強度変化がなされる。
次に、図１の光増幅部４ｂに相当するシード光増幅の過程の一例を、図３Ｂに示す。すなわち、光増幅部４ａで強度変化がなされた中心波長８０５ｎｍの励起光（曲線３３）を、１．３Ｗの強度を以って光増幅部４ｂに導入し、例えば中心波長１０６４ｎｍのシード光（曲線３４）を、４準位系遷移過程を以って増幅する。この過程で、励起光自身は、殆ど０Ｗにまで強度変化がなされる。
【００２２】
３準位系遷移モデルにおいては、光増幅部例えばファイバの全域に渡って十分な量の励起光が存在することが必要であるため、図３Ａに示したように、そのファイバ端から余剰分の励起光が漏洩する。しかし、その余剰分の励起光を４準位系遷移モデルに導入することにより、図３Ｂに示したように、励起光のほぼ全てを励起に利用し、かつ複数のシード光の十分な増幅がなされ得る。
また、３準位系利得媒体および４準位系利得媒体の寸法を調整することにより、各シード光の増幅の程度を調整でき、したがって各利得媒体から出射される増幅シード光の光強度を調整し得るものであり、この例においては、ひとつの励起光によって、３準位系利得媒体と４準位系利得媒体とにおいて、ほぼ等しい増幅シード光強度を得られているものである。
【００２３】
次に、本発明による光源装置における第２の実施の形態例を、図４の原理模式図を参照して説明する。
〔光源装置の第２の実施の形態〕
この実施の形態においては、光源装置１は、シード光光源部３ａおよび３ｂおよび３ｃと、光増幅部４ａ、４ｂおよび４ｃと、励起光光源部５とから成る光学機構部２を有して成る。
ここで、利得媒体は、例えばファイバ型あるいは平行平板型の導波路構造を有するものとすることができる。
そして、励起光光源部５からの励起光によって、この例においては３箇所の光増幅部４ａ、４ｂおよび４ｃ内の各利得媒体中の例えばネオジウムイオン（Ｎｄ３＋）が励起され、この励起に基づいて、上述の複数のシード光光源部３ａ、３ｂおよび３ｃから各光増幅部４ａ、４ｂおよび４ｃに導入される、少なくともひとつは他と異なる波長域のシード光に対する光増幅がなされる。
また、この実施の形態においては、互いに異なる波長域のシード光に対する光増幅が、利得媒体の利得導波路の導波モードの、波長による選択性により生じるものである。
そして、この実施の形態においては、光増幅部４ａおよび４ｃの少なくとも一方においては、３準位系遷移過程を以って増幅する。そして、光増幅部４ｂにおいては、４準位系遷移過程を以って増幅するものとする。
【００２４】
次に、本発明による光源装置における第３の実施の形態例を、図５の原理模式図を参照して説明する。
〔光源装置の第３の実施の形態〕
この実施の形態においては、光源装置１は、シード光光源部３ａ、３ｂおよび３ｃと、光増幅部４ａ、４ｂおよび４ｃと、励起光光源部５および６とから成る光学機構部２を有して成る。
ここで、利得媒体は、例えばファイバ型あるいは平行平板型の導波路構造を有するものとすることができる。
そして、励起光光源部５および６からの励起光によって、この例においては３箇所の光増幅部４ａ、４ｂおよび４ｃ内の各利得媒体中の例えばネオジウムイオン（Ｎｄ３＋）が励起され、この励起に基づいて、上述の複数のシード光光源部３ａ、３ｂおよび３ｃから各光増幅部４ａ、４ｂおよび４ｃに導入される、少なくともひとつは他と異なる波長域のシード光に対する光増幅がなされる。
この実施の形態において、励起光光源部５および６から各光増幅部に導入される励起光の中心波長は、ほぼ同一の波長域であることが望ましい。
また、この実施の形態においては、少なくともひとつは他と異なる波長域のシード光に対する光増幅が、利得媒体の利得導波路の導波モードの、波長による選択性により生じるものである。
この実施の形態においては、光増幅部４ｃにおいては、３準位系遷移過程を以って増幅し、光増幅部４ａおよび４ｂにおいては、４準位系遷移過程を以って増幅する構成とすることが望ましい。このような構成をとることによって、励起光光源部５および６からの各励起光の全量が吸収され得る条件が整う。
【００２５】
次に、本発明による光源装置における第４の実施の形態例を、図６の原理模式図を参照して説明する。
〔光源装置の第４の実施の形態〕
この実施の形態においては、光源装置１は、シード光光源部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、光増幅部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄと、励起光光源部５および６とから成る光学機構部２を有して成る。
ここで、利得媒体は、例えばファイバ型あるいは平行平板型の導波路構造を有するものとすることができる。
そして、励起光光源部５および６からの励起光によって、この例においては３箇所の光増幅部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄ内の各利得媒体中の例えばネオジウムイオン（Ｎｄ３＋）が励起され、この励起に基づいて、上述の複数のシード光光源部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄから各光増幅部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに導入される、少なくともひとつは他と異なる  波長域のシード光に対する光増幅がなされる。
この実施の形態において、励起光光源部５および６から各光増幅部に導入される励起光の中心波長は、ほぼ同一の波長域であることが望ましい。
また、この実施の形態においては、少なくともひとつは他と異なる波長域のシード光に対する光増幅が、利得媒体の利得導波路の導波モードの、波長による選択性により生じるものである。
この実施の形態においては、光増幅部４ｃおよび４ｄのうちの少なくとも一方においては３準位系遷移過程を以って増幅し、光増幅部４ａおよび４ｂにおいては、４準位系遷移過程を以って増幅する構成とすることが望ましい。このような構成をとることによって、励起光光源部５および６からの各励起光の全量が吸収され得る条件が整う。
【００２６】
次に、本発明による光源装置における第５の実施の形態例を、図７の原理模式図を参照して説明する。
〔光源装置の第５の実施の形態〕
この実施の形態においては、光源装置１は、シード光光源部３ａ、３ｂおよび３ｃと、光増幅部４ａ、４ｂおよび４ｃと、励起光光源部５および６とから成る光学機構部２と、例えば半導体レーザより成る付加光源部７とを有して成る。
ここで、利得媒体は、例えばファイバ型あるいは平行平板型の導波路構造を有するものとすることができる。
そして、励起光光源部５からの励起光によって、この例においては３箇所の光増幅部４ａ、４ｂおよび４ｃ内の各利得媒体中の例えばネオジウムイオン（Ｎｄ３＋）が励起され、この励起に基づいて、上述の複数のシード光光源部３ａ、３ｂおよび３ｃから各光増幅部４ａ、４ｂおよび４ｃに導入される、少なくともひとつは他と異なる波長域のシード光に対する光増幅がなされる。
また、この実施の形態においては、少なくともひとつは他と異なる波長域のシード光に対する光増幅が、利得媒体の利得導波路の導波モードの、波長による選択性により生じるものである。
この実施の形態においては、光増幅部４ｃにおいては、３準位系遷移過程を以って増幅し、光増幅部４ａおよび４ｂにおいては、４準位系遷移過程を以って増幅する構成とすることが望ましい。このような構成をとることによって、励起光光源部５および６からの各励起光の全量が吸収され得る条件が整う。
また、本発明による光源装置においては、付加光源７は複数もしくは複数種設け得る。
【００２７】
次に、本発明による図８および図９の概略構成図を参照して、本発明による光源装置の構成の実施の形態について説明する。
〔第１の構成の実施の形態〕
第１の実施の形態においては、図８にその概略構成図を示すように、光源装置１は、レンズ１１〜１８と、シード光光源部２１および２２と、光増幅部２３および２４と、励起光光源部２５と、ダイクロイックミラー２６、２７および２８とを有して成る。
励起光光源部から、例えば中心波長８０５ｎｍの励起光が、レンズ１１、ダイクロイックミラー２６、レンズ１２を経て光増幅部２３に導入される。その後、励起光は、光路上にある光増幅部２４に、レンズ１３、ダイクロイックミラー２７、ダイクロイックミラー２８、レンズ１４を経て導入される。
一方、シード光光源部２１から、例えば中心波長９１４ｎｍのシード光が、レンズ１５、ダイクロイックミラー２７、レンズ１３を経て光増幅部２３へと導入される。また、シード光光源部２２から、例えば中心波長１０６４ｎｍのシード光が、レンズ１７、ダイクロイックミラー２８、レンズ１４を経て光増幅部２４に導入される。
励起光により、各光増幅部２３および２４において、各シード光に対する増幅がなされ、シード光光源部２１からのシード光は、光増幅部２３で増幅された後、レンズ１２、ダイクロイックミラー２６、レンズ１６を経て外部へと出力され、シード光光源部２２からのシード光は、光増幅部２４で増幅された後、レンズ１８を経て外部へと出力される。
【００２８】
〔第２の構成の実施の形態〕
第２の実施の形態においては、図９にその概略構成図を示すように、光源装置１は、レンズ１１〜１８と、シード光光源部２１および２２と、光増幅部２３および２４と、励起光光源部２５と、ダイクロイックミラー２６、２７および２８とを有して成る。
励起光光源部２５から、例えば中心波長８０５ｎｍの励起光が、レンズ１１、ダイクロイックミラー２６、ダイクロイックミラー２７、レンズ１３を経て光増幅部２３に導入される。その後、励起光は、光路上にある光増幅部２４に、レンズ１２、ダイクロイックミラー２８、レンズ１４を経て導入される。
一方、シード光光源部２１から、例えば中心波長１０６４ｎｍのシード光が、レンズ１５、ダイクロイックミラー２６、ダイクロイックミラー２７、レンズ１３を経て光増幅部２３へと導入される。光増幅部２３において光増幅がなされたシード光は、レンズ１２、ダイクロイックミラー２８、レンズ１４を経て光増幅部２４に導入される。励起光光源部２５から光増幅部２３に導入された励起光のうち、光増幅部２３で利得媒体に吸収されきらなかった余剰分が光増幅部２４に導入されることから、光増幅部２４においても、シード光光源部２１からのシード光の増幅がなされる。
また、シード光光源部２２から、例えば中心波長９１４ｎｍのシード光が、レンズ１７、ダイクロイックミラー２８、レンズ１２を経て光増幅部２３に導入される。
励起光により、各光増幅部２３および２４において、各シード光に対する励起がなされ、シード光光源部２１からのシード光は、光増幅部２３および２４で増幅された後、レンズ１８を経て外部へと出力され、シード光光源部２２からのシード光は、光増幅部２３で増幅された後、レンズ１３、ダイクロイックミラー２７、レンズ１６を経て外部へと出力される。
【００２９】
以上のような構成によって、本発明による光源装置においては、図２および図３で示したような３準位系遷移モデルと４準位系遷移モデルとを複合させることにより、励起光の利用効率向上が図られる。
【００３０】
次に、本発明による光学装置の実施の形態例を、図１０の概略構成図を参照して説明する。
この例では、光学装置４１は、光学機構部２と付加光源７とを有する光源装置１と、波長変換素子４２とより成る。光学機構部２は、複数例えば２箇所のシード光光源部３ａおよび３ｂと、複数例えば２箇所の光増幅部４ａおよび４ｂと、少なくとも１箇所以上例えば１箇所の励起光光源部５とを有する。
光学機構部２から出力された複数の増幅シード光は、それぞれ、例えば非線形光学結晶からなる波長変換素子４２に導入され、例えば光の波長の変換がなされ、付加光源７からの出力光とともに信号光を構成する。
この構成において、シード光光源と同様、付加光源も２つ以上すなわち複数設け得る。
【００３１】
次に、本発明による投影装置の実施の形態例を、図１１を参照して説明する。
この例では、投影装置５１は、光学機構部２と付加光源７とを有する光源装置１と、波長変換素子４２と、光変調素子４３と、光合波走査装置５２と、投影結像部例えばスクリーン５３とより成る。光学機構部２は、複数例えば２箇所のシード光光源部３ａおよび３ｂと、複数例えば２箇所の光増幅部４ａおよび４ｂと、少なくとも１箇所以上例えば１箇所の励起光光源部５とを有する。
光学機構部２から出力された複数の増幅シード光は、それぞれ例えば非線形光学結晶からなる波長変換素子４２に導入され、例えば光の波長の変換をなされて信号光に変換される。その後、シード光光源部および付加光源部からの信号光は、例えば光変調素子４３にて例えば回折光へと変換され、光合波走査装置５２に導入され、統合光として投影結像部例えばスクリーン５３上での投影がなされる。
この構成においては、シード光光源と同様、付加光源も２つ以上、すなわち複数設け得る。
【００３２】
なお、本発明による光源装置、光学装置および投影装置は、上述した各実施形態例に限定されることなく、種々の変形、変更を行い得ることは言うまでもない。
例えば、利得媒体を構成する無機系の材料としては、ファイバを構成する主材料としてシリカガラスやフッ化ガラス等を、添加物としてＥｒ３＋やＴｍ３＋等の種々の希土類イオンを用い得る。また、有機系材料としては、ファイバを構成する主材料としてポリメタルメタクリレート、ポリスチレンおよびポリカーボネートなどの高分子材料を、添加物として有機色素や有機金属錯体などを用い得る。
更に、投影装置の構成の別の例としては、光合波走査装置５２の走査機能を省略し、光変調素子４３の空間光変調器として２次元空間変調器たとえば透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）素子などを用いた投射型ディスプレイシステムとすることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明による光源装置、光学装置および投影装置においては、３準位系利得媒体と４準位系利得媒体とにおいて励起光源部を共通とし、４準位系利得媒体を末端に配したことから、上述したようにエネルギー利用効率の向上が図られることによって、装置を構成する部品点数の低減および装置の簡略化が図られるものである。
【００３４】
また、装置の構成要素すなわち部品点数の減少に基づき、より簡単な光学系構成とすることができることからコストの低減も図られるなど、本発明構成によれば、重要かつ多くの効果をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光源装置における、第１の実施の形態例の原理模式図である。
【図２】本発明による光源装置における、利得媒体の準位系の相違によるエネルギー変化量の相違および増幅シード光波長の相違を示した原理模式図である。
【図３】本発明による光源装置における、励起光およびシード光の減衰および増幅の過程を示す概略模式図である。
【図４】本発明による光源装置における、第２の実施の形態例の原理模式図である。
【図５】本発明による光源装置における、第３の実施の形態例の原理模式図である。
【図６】本発明による光源装置における、第４の実施の形態例の原理模式図である。
【図７】本発明による光源装置における、第５の実施の形態例の原理模式図である。
【図８】本発明による光源装置における、装置構成の一例の概略構成図である。
【図９】本発明による光源装置における、装置構成の一例の概略構成図である。
【図１０】本発明による光学装置の一例の概略構成図である。
【図１１】本発明による投影装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・光源装置、２・・・光学機構部、３ａ・・・シード光光源部、３ｂ・・・シード光光源部、３ｃ・・・シード光光源部、３ｄ・・・シード光光源部、４ａ・・・光増幅部、４ｂ・・・光増幅部、４ｃ・・・光増幅部、４ｄ・・・光増幅部、５・・・励起光光源部、６・・・励起光光源部、７・・・付加光源部、１１・・・レンズ、１２・・・レンズ、１３・・・レンズ、１４・・・レンズ、１５・・・レンズ、１６・・・レンズ、１７・・・レンズ、１８・・・レンズ、２１・・・シード光光源部、２２・・・シード光光源部、２３・・・光増幅部、２４・・・光増幅部、２５・・・励起光光源部、２６・・・ダイクロイックミラー、２７・・・ダイクロイックミラー、２８・・・ダイクロイックミラー、３１・・・励起光、３２・・・シード光、３３・・・励起光、３４・・・シード光、４１・・・光学装置、４２・・・波長変換素子、４３・・・光変調素子、５１・・・投影装置、５２・・・光合波走査装置、５３・・・スクリーン
【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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