(57)【要約】      （修正有）【課題】高効率で、出力の大きな青色レーザ光を得ることのできる青色レーザ装置を提供する。【解決手段】要求される発振波長の光を生成可能な所定のイオンが添加された光ファイバ１０１の両端に、要求される発振波長の光および要求される発振波長の光が生起される効率を高めることのできる第１の非要求発振波長の光を光ファイバ内に閉じこめるとともに、要求される発振波長の光が生起されることを抑制する第２の非要求発振波長の光を減衰もしくは外部に放出するミラー１０２，１０３を設けて光共振器としたことを特徴とする。【選択図】図１
2005109150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を吸収して所定の波長のレーザ光を生起可能な添加物が添加されたレーザ媒質を含み、第１の波長のレーザ発振を生起させる光共振器と、前記レーザ媒質を励起する励起光源と、を備えたレーザ装置において、
前記光共振器は、前記第１の波長付近および前記第１の波長のレーザ発振の発振効率を高める要因となる第２の波長に対するＱ値が高められ、前記第１の波長のレーザ発振の発振効率を低下させる要因となる第３の波長の波長に対するＱ値が抑制されていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記レーザ媒質は、ツリウムイオン（Ｔｍ３＋）を含むことを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記第１の波長は、４５５ｎｍ付近を含み、前記第２の波長は１７００〜２１００ｎｍ付近を含むことを特徴とする請求項２記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記第３の波長は、８１０ｎｍ付近、１４７０ｎｍ付近、１５１０ｎｍ付近、２３００ｎｍ付近の少なくとも１つの波長を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記第３の波長の発振を抑止する抑止手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記光共振器は、前記第１の波長および前記第２の波長のレーザ発振に対する反射率が高められていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記レーザ媒質は、光ファイバを含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記励起光源は、波長６３０〜６５０ｎｍの励起光を発する第１の励起光源と、波長６７０〜７００ｎｍの励起光を発する第２の励起光源とを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記励起光源は、波長６３０〜６５０ｎｍの励起光を発する第１の励起光源と、波長７５０〜８３０ｎｍの励起光を発する第２の励起光源とを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の励起光源は、プラセオジムイオン（Ｐｒ３＋）とイッテルビウムイオン（Ｙｂ３＋）が添加された光ファイバ、ならびにそれらを励起する励起光源を含むことを特徴とする請求項８記載のレーザ装置。
【請求項１１】
励起光を発生する励起光源と、
前記励起光を吸収して所定の波長の光を生起可能なイオンが添加された光ファイバと、
前記光ファイバの軸方向の両端に設けられ、前記光ファイバで生起された第１の波長の光ならびにこの第１の波長の光が生起される効率を高めることのできる第２の波長の光に対する透過率が低く、前記第１の波長の光が生起されることを阻害する第３の波長の光に対する透過率が高く、前記第１、第２の波長の光のそれぞれを、前記光ファイバ中を往復させることにより増幅する光共振器を形成するための第１および第２のミラーと、
を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項１２】
前記第１の波長は、４５５ｎｍ付近を含み、前記第２の波長は１７００〜２１００ｎｍ付近を含むことを特徴とする請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記第３の波長は、８１０ｎｍ付近、１４７０ｎｍ付近、１５１０ｎｍ付近、２３００ｎｍ付近の少なくとも１つの波長を含むことを特徴とする請求項１１または１２記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記第３の波長の発振を抑止する抑止手段をさらに含むことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項１５】
要求される発振波長の光を生成可能な所定のイオンが添加された光ファイバの両端に、要求される発振波長の光および要求される発振波長の光が生起される効率を高めることのできる第１の非要求発振波長の光を光ファイバ内に閉じこめ、要求される発振波長の光が生起されることを抑制する第２の非要求発振波長の光を減衰もしくは外部に放出することにより、励起光を吸収して所定の波長の光を生起可能なイオンが添加された光ファイバを共振器として有するアップコンバージョンレーザ装置におけるレーザ光生起方法。
【請求項１６】
Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を出力する複数のレーザ装置と、
前記複数のレーザ装置からの各出力光を空間変調する複数の空間変調素子と、
前記複数の空間変調素子によりそれぞれ空間変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を合成する合成手段と、
前記合成手段の出力光を所定の位置に結像させる光学素子と、
を具備した映像表示装置において、
前記複数のレーザ装置の少なくとも１つは、第１の波長付近および前記第１の波長のレーザ発振の発振効率を高める要因となる第２の波長の波長に対するＱ値が高められ、前記第１の波長のレーザ発振の発振効率を低下させる要因となる第３の波長の波長に対するＱ値が抑制されているレーザ装置であることを特徴とする映像表示装置。
【請求項１７】
Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を出力する複数のレーザ装置と、
前記複数のレーザ装置からの各出力光を空間変調する複数の空間変調素子と、
前記複数の空間変調素子によりそれぞれ空間変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を合成する合成手段と、
前記合成手段の出力光を所定の位置に結像させる光学素子と、
を具備した映像表示装置において、
前記複数のレーザ装置の少なくとも１つは、励起光を発生する励起光源と、前記励起光を吸収して所定の波長の光を生起可能なイオンが添加された光ファイバと、前記光ファイバの軸方向の両端に設けられ、前記光ファイバで生起された第１の波長の光ならびにこの第１の波長の光が生起される効率を高めることのできる第２の波長の光に対する透過率が低く、前記第１の波長の光が生起されることを阻害する第３の波長の光に対する透過率が高く、前記第１、第２および第３の波長の光のそれぞれを、前記光ファイバ中を往復させることにより増幅する光共振器を形成するための第１および第２のミラーと、を含むレーザ装置であることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディスプレイや記録装置などの幅広い分野での応用が可能なレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバのコア部にツリウムイオン（Ｔｍ３＋）を添加し、アップコンバージョンにより波長４５５ｎｍの青色レーザ光を得るレーザ装置が既に提案されている。しかし、発振は確認されているが、高効率とは言い難く、ディスプレイ等に適した大きな出力を得ることができない。
【０００３】
Ｔｍ３＋とともにテルビウムイオン（Ｔｂ３＋）を添加し、Ｔｍ３＋とＴｂ３＋とのイオン間相互作用を用いて４５５ｎｍの上位準位１Ｄ２への励起効率アップをはかり、４５５ｎｍのレーザ光を得る方法も提案され、発振が確認されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
一方、波長６４５ｎｍと波長１０６４ｎｍの励起光を用いることにより波長４５５ｎｍの発振を得る方法が提案されている。すなわち、１０６４ｎｍの励起光により４５５ｎｍの下位準位である３Ｄ４にある電子を３Ｆ２に励起して、３Ｈ４の分布密度を減らすことで、４５５ｎｍの反転分布が増大可能とされている（非特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２２６５５１号公報
【非特許文献１】M.P.Le Flohic et al. "Room-temperature continuous-wave upconversionlaser at 455 nm in a Tm3+ fluorozirconate fiber", Optics Letters, Vol.19, No.23, 1994, p.p. 1982-1984
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、効率が低く、発振しきい値が高いために、出力は、数十ｍＷ程度である。
【０００６】
また、非特許文献１に記載された方法では、同文献には記述されていないが、波長１０６４ｎｍの励起光が、３Ｈ４だけでなく、１Ｄ２の電子をさらに上の準位に励起してしまうため、波長４５５ｎｍの下位準位の分布密度が低下するだけでなく、上位準位の分布密度も減らしてしまう。結果的に、４５５ｎｍの発振は得られるが、効率は高くない。なお、１Ｄ２から下位準位への発光遷移においては、紫外光が多く発生するため、母材ガラスが損傷する虞れがある。
【０００７】
上記したように、特許文献１あるいは非特許文献１に記載されたレーザ装置では、効率が低く、波長４５５ｎｍで数百ｍＷ以上の大きな出力の青色レーザ光を得ることは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、励起光を吸収して所定の波長のレーザ光を生起可能な添加物が添加されたレーザ媒質を含み、第１の波長のレーザ発振を生起させる光共振器と、前記レーザ媒質を励起する励起光源と、を備えたレーザ装置において、前記光共振器は、前記第１の波長付近および前記第１の波長のレーザ発振の発振効率を高める要因となる第２の波長に対するＱ値が高められ、前記第１の波長のレーザ発振の発振効率を低下させる要因となる第３の波長の波長に対するＱ値が抑制されていることを特徴とするレーザ装置を提供するものである。
【０００９】
また、この発明は、励起光を発生する励起光源と、前記励起光を吸収して所定の波長の光を生起可能なイオンが添加された光ファイバと、前記光ファイバの軸方向の両端に設けられ、前記光ファイバで生起された第１の波長の光ならびにこの第１の波長の光が生起される効率を高めることのできる第２の波長の光に対する透過率が低く、前記第１の波長の光が生起されることを阻害する第３の波長の光に対する透過率が高く、前記第１、第２の波長の光のそれぞれを、前記光ファイバ中を往復させることにより増幅する光共振器を形成するための第１および第２のミラーと、を有することを特徴とするレーザ装置を提供するものである。
【００１０】
さらに、この発明は、要求される発振波長の光を生成可能な所定のイオンが添加された光ファイバの両端に、要求される発振波長の光および要求される発振波長の光が生起される効率を高めることのできる第１の非要求発振波長の光を光ファイバ内に閉じこめ、要求される発振波長の光が生起されることを抑制する第２の非要求発振波長の光を減衰もしくは外部に放出することにより、励起光を吸収して所定の波長の光を生起可能なイオンが添加された光ファイバを共振器として有するアップコンバージョンレーザ装置におけるレーザ光生起方法である。
【００１１】
またさらに、この発明は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を出力する複数のレーザ装置と、前記複数のレーザ装置からの各出力光を空間変調する複数の空間変調素子と、前記複数の空間変調素子によりそれぞれ空間変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を合成する合成手段と、前記合成手段の出力光を所定の位置に結像させる光学素子と、を具備した映像表示装置において、前記複数のレーザ装置の少なくとも１つは、第１の波長付近および前記第１の波長のレーザ発振の発振効率を高める要因となる第２の波長の波長に対するＱ値が高められ、前記第１の波長のレーザ発振の発振効率を低下させる要因となる第３の波長の波長に対するＱ値が抑制されているレーザ装置であることを特徴とする映像表示装置を提供するものである。
【００１２】
さらに、この発明は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を出力する複数のレーザ装置と、前記複数のレーザ装置からの各出力光を空間変調する複数の空間変調素子と、前記複数の空間変調素子によりそれぞれ空間変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を合成する合成手段と、前記合成手段の出力光を所定の位置に結像させる光学素子と、を具備した映像表示装置において、前記複数のレーザ装置の少なくとも１つは、励起光を発生する励起光源と、前記励起光を吸収して所定の波長の光を生起可能なイオンが添加された光ファイバと、前記光ファイバの軸方向の両端に設けられ、前記光ファイバで生起された第１の波長の光ならびにこの第１の波長の光が生起される効率を高めることのできる第２の波長の光に対する透過率が低く、前記第１の波長の光が生起されることを阻害する第３の波長の光に対する透過率が高く、前記第１、第２および第３の波長の光のそれぞれを、前記光ファイバ中を往復させることにより増幅する光共振器を形成するための第１および第２のミラーと、を含むレーザ装置であることを特徴とする映像表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、共振器のＱ値を制御することにより、高効率で大出力の青色レーザ光を得ることのできる手段を提供することができる。
【００１４】
またこの発明によれば、映像表示装置において、任意の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を出力可能なレーザ装置からの発光出力が増大され、映像表示装置の大きさが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下、全ての図面において、同一の構成要素は同一の符号を付す。
【００１６】
（実施例１）
図１は、この発明の実施の形態を説明するための基本構成を示す概略図である。
【００１７】
図１において、青色レーザ光を出力可能なアップコンバージョン方式の青色レーザ装置１００は、コア部に、例えばツリウムイオン（Ｔｍ３＋）が添加された光ファイバ（レーザ媒質）１０１と、光ファイバの両端に設けられ、レーザ共振器を構成する第１および第２の反射素子、すなわちミラー１０２，１０３を有する。なお、出力レーザ光は、ミラー１０３から外部に出力される。
【００１８】
ミラー１０２側には、光ファイバ１０１に添加されているＴｍ３＋を励起するための励起光を出力する第１および第２の励起光源１０４，１０５、それぞれの光源からの励起光を合波する（同一光路を伝搬可能とする）合波素子、例えば第１の励起光は全透過、第２の励起光は全反射するような誘電体ミラー１０６、誘電体ミラー１０６により合波された励起レーザ光をミラー１０２を通じて光ファイバ１０１に入力するための光学系、例えばレンズ１０７が設けられている。
【００１９】
なお、光ファイバ１０１は、ホストとしてフォノンエネルギーの小さなフッ化物が用いられたフッ化物ファイバが好ましく、Ｔｍ３＋の添加濃度は、重量比で、１０００〜１００００ｐｐｍである。また、ミラー１０２，１０３は、それぞれ、誘電体ミラーである。
【００２０】
第１の励起光源１０４は、波長６３０〜６５０ｎｍ、好ましくは６３５ｎｍの波長のレーザ光を出射可能な半導体レーザであり、第２の励起光源１０５は、波長６７０〜７００ｎｍ、好ましくは６９５ｎｍ付近のレーザ光を出射可能な半導体レーザである。
【００２１】
次に、図１ないし図３を参照して４５５ｎｍのレーザ光を得る原理および方法を詳細に説明する。なお、図２は、Ｔｍ３＋（ツリウムイオン）のエネルギー遷移を説明するエネルギー準位図である。また、図３は、ミラー１０２，１０３の透過特性の一例であり、横軸を波長、縦軸を透過率としている。なお、図３（ａ）はミラー１０２の透過率を、図３（ｂ）はミラー１０３の透過率を、それぞれ、表している。
【００２２】
図１を参照すれば、半導体レーザ１０４，１０５から出射された励起レーザ光は、合波素子１０６にて合波されて、光学系１０７を介して、光ファイバ１０１に入射される。
【００２３】
光ファイバ１０１に入射した励起レーザ光は、光ファイバ１０１に添加されたＴｍ３＋により吸収される。すなわち、Ｔｍ３＋が励起レーザ光により励起される。
【００２４】
励起されたＴｍ３＋から波長４５５ｎｍの青色光が生起され、ミラー１０２，１０３と光ファイバ１０１により形成される共振器によりくり返し反射されることで、次第に増幅される。共振器の損失を上回るまで、青色光が増幅された時点で、所定の出力の波長４５５ｎｍの青色レーザ光が共振器から、すなわちミラー１０３から外部へ出力される。
【００２５】
この励起の様子と４５５ｎｍ発振の原理を、図２を用いてさらに詳しく説明する。
【００２６】
図２において、３Ｈ６（基底状態）にある電子は、波長６９５ｎｍ付近の励起レーザ光を吸収して３Ｆ２と３Ｆ３へ励起される。これらの準位寿命は大変短く、僅かな時間で下の準位３Ｆ４へ非発光緩和する。
【００２７】
３Ｆ４の電子は、波長６３５ｎｍ付近の励起レーザ光を吸収して、１Ｄ２に励起される。この１Ｄ２から３Ｈ４へ遷移する際に、４５５ｎｍの青色光が生起される。
【００２８】
ところで、４５５ｎｍ光をレーザ発振させるためには、上位準位１Ｄ２と下位準位３Ｈ４との間で電子のいわゆる反転分布状態を形成する必要がある。
【００２９】
しかしながら、１Ｄ２の寿命は０．０５ｍｓと短く、３Ｈ６の寿命は６ｍｓと非常に長いため、反転分布状態は、容易に得られない。このため、青色レーザ光を、連続発振で得ることは確立されていない。なお、反転分布状態を得られやすくするために、例えば最終的に発振させたい波長とは異なる波長を発振させて、共振器内に飽和効果を生じさせる方法が有益である。
【００３０】
従って、４５５ｎｍ光を連続して発振させるためには、上位準位１Ｄ２と下位準位３Ｈ４との間の反転分布状態を維持できればよく、例えば３Ｈ４から３Ｈ６への遷移（４５５ｎｍ以外の波長の発振）を生じさせることができればよい。なお、３Ｈ４から３Ｈ６への遷移においては、１７００〜２１００ｎｍの波長の発振が知られている。また、１７００〜２１００ｎｍの波長の発振は、４５５ｎｍの波長の発振しきい値を低下させることができる。
【００３１】
本発明は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、共振器を構成するミラー１０２，１０３のそれぞれにおいて、１７００〜２１００ｎｍの波長成分の透過率を低く、つまり反射率を高くして、その波長の発振に対する光共振器のＱ値を高めたことを特徴としている。
【００３２】
すなわち、４５５ｎｍ光を連続して発振させるために１７００〜２１００ｎｍの波長の発振を生じさせるには、共振器内の１７００〜２１００ｎｍの波長の光強度を高めることが有益になる。従って、共振器を構成するミラー１０２，１０３の１７００〜２１００ｎｍの波長に対する反射率を可能な限り高くすることが望ましい。
【００３３】
このように、共振器を構成するミラー１０２，１０３の１７００〜２１００ｎｍの波長に対する反射率を可能な限り高くすることにより、３Ｈ４と１Ｄ２との間とで通常不可能であった反転分布状態が可能となり、４５５ｎｍの青色レーザが連続して発振可能となる。
【００３４】
なお、共振器に閉じこめた１７００〜２１００ｎｍの波長の光による飽和効果により、３Ｈ４と３Ｈ６との間の反転分布量が一定となる。また、共振器Ｑ値が高い程、３Ｈ４の分布密度が小さい状態で反転分布量を一定にできる。
【００３５】
ところが、Ｔｍ３＋イオンが添加された光ファイバ１０１において１７００〜２１００ｎｍの波長の光の発振を行った場合、４５５ｎｍの発振を阻害もしくは効率を悪化させる波長が発振してしまう場合がある。
【００３６】
図４は、１８５０ｎｍの波長の発振した場合の各準位の分布密度変化を計算したものである。なお、図４では、寿命が非常に短い準位（３Ｆ２，３，３Ｈ５）は無視している。また、図４を得るための条件として、Ｔｍ３＋の濃度が１０００ｐｐｍで、コア径が６．５μｍの光ファイバに、波長が６９５ｎｍの励起光を１．０Ｗ入射した時の６３５ｎｍの入射強度を横軸に、正規化した各準位の分布密度を縦軸にしている。
【００３７】
この計算によれば、１Ｄ２→３Ｈ４遷移の４５５ｎｍ以外にも反転分布が生じ、発振する可能性のある準位があることが分かる。その中でも効率のよい発振が得られるものは、分布密度が大きな３Ｆ４および１Ｄ２から遷移するものである。
【００３８】
図２の準位図と図４で得られた分布密度から、発振しやすい準位は３Ｆ４→３Ｈ４（１４７０ｎｍ付近）、３Ｆ４→３Ｈ６（８１０ｎｍ付近）、３Ｆ４→３Ｈ５（２３００ｎｍ付近）１Ｄ２→１Ｇ４（１５１０ｎｍ）であることがわかる。
【００３９】
これらの準位間で発振した場合、４５５ｎｍの発振に影響を及ぼし、効率の低下となることは明白である。
【００４０】
例えば、上位準位を３Ｆ４とするレーザが発振した場合、飽和効果により、それら発振準位の下位準位との間の反転分布量が飽和し、３Ｆ４の分布密度が増加しない、あるいは増加の効率が悪化する。３Ｆ４への励起が少なければ、結果的に、そこから１Ｄ２への励起効率も小さくなり、４５５ｎｍの発振を阻害する要因となる。
【００４１】
また、１Ｄ２→１Ｇ４の遷移によるレーザが発振してしまった場合は、やはり同様に１Ｄ２と１Ｇ４との反転分布量に飽和が生じてしまい、１Ｄ２への励起効率が悪化する。
【００４２】
本発明は、上述した通り、４５５ｎｍの発振効率を阻害する波長の発振を抑えるために共振器のＱ値を制御することを特徴とする。
【００４３】
例えば、図３（ａ），（ｂ）により前に説明したように、波長８１０ｎｍ付近、１４７０ｎｍ付近、１５１０ｎｍ付近、２３００ｎｍ付近における共振器の両端のミラーの透過率を大きくすることで、共振器のＱ値を低下させることができ、４５５ｎｍの波長の発振を阻害する波長の発振を抑えることができる。
【００４４】
すなわち、本発明のように４５５ｎｍ発振に必要な３Ｈ４→３Ｈ６間の発振（１７００〜２１００ｎｍ）と４５５ｎｍの二波長のみ発振するような共振器が得られるようにミラー１０２，１０３の特性（透過率または反射率）を設定することで、阻害要因となる波長のレーザの発振が抑えられる。これにより、高効率で大きな出力が得られる青レーザ装置が達成される。
【００４５】
なお、上記した実施の形態においては、共振器に、Ｔｍ３＋を添加した光ファイバを用いる例を説明したが、共振器をバルク状の結晶やガラスにより構成してもよい。
【００４６】
また、図１に示した構成において、第１および第２の励起光源１０４，１０５は半導体レーザに限定する必要はなく、他の種類の光源でもよい。例えば、図５に示すように、光ファイバ３１１，３２１にプラセオジムイオン（Ｐｒ３＋）とイッテルビウムイオン（Ｙｂ３＋）を添加（共添）したファイバを用い、８５０ｎｍ付近の励起光で励起した場合に、６３５ｎｍあるいは６９５ｎｍのレーザ光が得られるアップコンバージョンファイバレーザ３１０，３２０のそれぞれから、６３５ｎｍあるいは６９５ｎｍのレーザ光を得るものであってもよい。
【００４７】
なお、図１に示した構成において、２つの励起光源のうちの一方の光源から出力される励起光の波長を、７５０〜８３０ｎｍ、好ましくは７９０ｎｍ付近の波長とすることで同様の効果を得ることができる。この場合、励起光の波長の組み合わせは、他にも６３５ｎｍと１１００〜１２００ｎｍあるいは６５０ｎｍ付近の単一波長などのさまざまな組み合わせが選択可能である。
【００４８】
図６は、図１および図５に示した実施の形態とは異なる実施の形態を説明する概略図である。なお、図１および図５に示した構成（または要素）と同じ構成（または要素）には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
図６において、青色レーザ装置５００は、Ｔｍ３＋が添加された光ファイバ１０１、光ファイバの両端に設けられ、所定波長に対する透過率に選択性が与えられた第１、第２のミラー１０２，１０３ならびに両ミラーのうちのいずれか一方の近傍もしくは光ファイバ１０１の所定の位置に設けられ、共振器内で所定の波長の光が増幅されることを抑止するＱ値制御装置（抑止手段＝フィルタ）５０１を有する。なお、フィルタ５０１には、好ましくは誘電体多層膜フィルタが用いられる。
【００５０】
図１を用いて前に説明した通り、３Ｈ４→３Ｈ６の遷移により１７００〜２１００ｎｍの波長のレーザ発振を行い４５５ｎｍの連続発振を効率良く行うためには、その他の（必要ない）レーザ発振、具体的には３Ｆ４→３Ｈ４（１４７０ｎｍ付近）、３Ｆ４→３Ｈ６（８１０ｎｍ付近）、３Ｆ４→３Ｈ５（２３００ｎｍ付近）、１Ｄ２→１Ｇ４（１５１０ｎｍ付近）という準位間での発振が極めて少ないか実質的に「０」であることが必要である。このことは、４５５ｎｍの波長の発振に必要のない波長の発振に対する共振器のＱ値を、所定の大きさよりも抑制することにより実現可能である。
【００５１】
フィルタ５０１は、例えば４５５ｎｍ、１７００〜２１００ｎｍの波長はほぼ透過し、８１０ｎｍ付近、１４７０ｎｍ付近、１５１０ｎｍ付近、および２３００ｎｍ付近の波長は、ほぼ総てを反射可能に形成されている。なお、フィルタ５０１は、共振器の光軸に対して４５５ｎｍの波長の発振に必要のない波長の発振が増幅されにくい所定の角度で設けられている。すなわち、フィルタ５０１により、４５５ｎｍの波長の発振に必要のない波長の発振の光は、共振器外に反射される。このことは、共振器のＱ値を抑止することに他ならない。
【００５２】
これにより、４５５ｎｍ発振に必要な３Ｈ４→３Ｈ６間の遷移、すなわち１７００〜２１００ｎｍの波長の発振と４５５ｎｍの二波長のみ発振（増幅）可能に共振器のＱ値が制御される。従って、高効率で大出力が可能な青色レーザ装置が可能となる。
【００５３】
なお、フィルタ５０１は、８１０ｎｍ付近、１４７０ｎｍ付近、１５１０ｎｍ付近、２３００ｎｍ付近の総ての波長に対する反射率が高められている必要はなく、ミラー１０２および出力ミラー１０３の透過（反射）特性と併せて、４５５ｎｍの波長の発振に必要のない波長の発振に対するＱ値を低下できればよい。すなわち、共振器全体で、４５５ｎｍの波長の発振に必要のない波長の発振を、所定のレベルよりも抑止できれば、それぞれの要素による抑止の度合いは任意に設定可能である。
【００５４】
なお、共振器を、Ｔｍ３＋を添加した光ファイバにより構成する例を説明したが、共振器は、ファイバに限ることはなく、バルク状の結晶やガラスによっても構成できる。
【００５５】
また、図６に示した構成において、第１および第２の励起光源１０４，１０５は半導体レーザに限定する必要はなく、他のさまざまな種類の光源が利用できる。例えば、図５により前に説明したように、Ｐｒ３＋とＹｂ３＋を共添したファイバを用い、８５０ｎｍ付近の励起光で励起した場合に、６３５ｎｍあるいは６９５ｎｍのレーザ光が得られるアップコンバージョンファイバレーザ３１０，３２０としてもよい。
【００５６】
さらに、２つの励起光源のうちの一方の光源から出力される励起光の波長を、７５０〜８３０ｎｍ、好ましくは７９０ｎｍ付近の波長とすることで、同様の効果を得ることができる。この場合、励起光の波長の組み合わせとしては、６３５ｎｍと１１００〜１２００ｎｍあるいは６５０ｎｍ付近の単一波長等が選択可能である。
【００５７】
図７は、図１に示した青色レーザ装置を光源として用いた映像表示装置の一例を説明する概略図である。
【００５８】
図７に示されるように、映像表示装置７００は、加法混色法によりカラー映像を表示させるための第１ないし第３の光源７０１Ｒ，７０１Ｇおよび７０１Ｂを有する。なお、それぞれの光源のうち少なくとも１つ、例えばＢ用の光源である７０１Ｂには、図１を用いて前に説明したレーザ装置（図１に１００で示されている）がレーザ装置が用いられる。
【００５９】
それぞれのファイバレーザ装置７０１Ｒ，７０１Ｇおよび７０１Ｂからは、Ｒ，ＧおよびＢの所定の強度の光が出射される。
【００６０】
各レーザ装置７０１Ｒ，７０１Ｇおよび７０１Ｂから出射された光は、Ｒ，ＧおよびＢの画像を表示する液晶パネル７１０Ｒ，７１０Ｇおよび７１０Ｂに入射され、空間変調される。
【００６１】
空間変調されたＲ，ＧおよびＢ光は、ダイクロイックプリズムなどの合成手段７０２によって合成され、投射レンズ７０３に入力される。
【００６２】
投射レンズ７０３から出射された光は、スクリーン７０４にカラー映像として表示される。
【００６３】
また、図７に示した映像表示装置においては、赤（Ｒ）７０１Ｒ、緑（Ｇ）７０１Ｇ、青（Ｂ）７０１Ｂのそれぞれの光源からの光を液晶パネル７１０Ｒ，７１０Ｇおよび７１０Ｂにより空間変調したのち合成手段７０２により合成する例を説明したが、液晶パネルを１枚とし、投射レンズ７０３に入力される各光源からの光により白色光を生成し、その白色光を液晶パネルに照射してもよいことはいうまでもない。
【００６４】
なお、本発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の実施の形態であるレーザ装置の一例を説明する概略図。
【図２】Ｔｍ３＋のエネルギー遷移を説明するエネルギー準位図。
【図３】図１に示したレーザ装置に利用される共振器ミラーの透過特性の一例を説明する概略図。
【図４】Ｔｍ３＋を励起した時の電子分布密度の変化を表すグラフ。
【図５】図１に示したレーザ装置に利用可能な励起光源の一例を説明する概略図。
【図６】図１に示したレーザ装置とは異なる実施形態のレーザ装置の一例を説明する概略図。
【図７】この発明の実施の形態であるレーザ装置を適用した映像表示装置の一例を説明する概略図。
【符号の説明】
【００６６】
１００…青色レーザ装置、１０１…光ファイバ（共振器）、１０２…ミラー（共振器）、１０３…出力ミラー（共振器）、１０４…半導体レーザ（第１の励起光源）、１０５…半導体レーザ（第２の励起光源）、１０６…ハーフミラー（合波素子）、１０７…レンズ（光学系）、３１０…アップコンバージョンファイバレーザ（第１の励起光源）、３１１…光ファイバ（共振器）、３２０アップコンバージョンファイバレーザ（第２の励起光源）、…３２１…光ファイバ（共振器）、５００…青色レーザ装置、５０１…フィルタ（抑止手段、Ｑ値制御装置）、７００…映像表示装置、７０１Ｒ，７０１Ｇ，７０１Ｂ…レーザ装置（光源）、７０２…合成手段、７０３…レンズ、７０４…スクリーン、７１０Ｒ，７１０Ｇ，７１０Ｂ…液晶パネル（空間変調素子）。
【図１】
2005109150.tif 000003
【図２】
2005109150.tif 000004
【図３】
2005109150.tif 000005
【図４】
2005109150.tif 000006
【図５】
2005109150.tif 000007
【図６】
2005109150.tif 000008
【図７】
2005109150.tif 000009