(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源と、
一対の共振器ミラーと、
前記一対の共振器ミラーの共振光路に構成される共振器内にレーザ媒質及び波長変換素
子と、を備え、
前記レーザ媒質と前記波長変換素子との間の共振光路に、光路を折り返す反射部であって、光路を反射する反射面が凹面である反射部が設けられ、
前記レーザ媒質と前記波長変換素子が一体化されて成り、
前記レーザ媒質及び／又は前記波長変換素子は、その入出射端面のうち少なくとも片側の端面が、前記レーザ媒質から出射される基本波の入出射方向と垂直な面に対して傾きを持つ傾斜面とされ、
前記反射部は固定されており、
前記レーザ媒質及び前記波長変換素子を、前記共振光路で作られる平面内において回転移動、又は、前記レーザ媒質側の共振光路に沿う方向に並進移動させ、前記波長変換素子から出射したレーザ光の前記反射部への入射位置を変えることにより前記共振光路を調整可能とする調整機構を備えた
ことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記レーザ媒質及び／又は前記波長変換素子の前記傾斜面の傾斜角度が、前記基本波の入出射方向に対してブリュースター角となるように加工されて成ることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記レーザ媒質及び／又は前記波長変換素子は、その入出射端面のうち少なくとも片側の端面が共振光路と略垂直に加工され、かつ、前記基本波に対する高反射膜を備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
励起光源と、一対の共振器ミラーと、前記一対の共振器ミラーの共振光路に構成される共振器内にレーザ媒質及び波長変換素子と、を備え、前記レーザ媒質と前記波長変換素子との間の共振光路に、光路を折り返す反射部であって、光路を反射する反射面が凹面である反射部が設けられ、前記レーザ媒質と前記波長変換素子が一体化されて成り、前記レーザ媒質及び／又は前記波長変換素子は、その入出射端面のうち少なくとも片側の端面が、前記レーザ媒質から出射される基本波の入出射方向と垂直な面に対して傾きを持つ傾斜面とされたレーザ光源装置において、
前記反射部を固定し、前記レーザ媒質及び前記波長変換素子を、前記共振光路で作られる平面内において回転移動、又は、前記レーザ媒質側の共振光路に沿う方向に並進移動させ、前記波長変換素子から出射したレーザ光の前記反射部への入射位置を変えることにより前記共振光路の調整を行う
ことを特徴とするレーザ光源装置の調整方法。
【請求項５】
レーザ光源装置と、該レーザ光源装置から出射される光を情報に対応して変調する光変調部と、投射光学部とを備える画像生成装置において、
前記レーザ光源装置は、励起光源と、一対の共振器ミラーと、前記一対の共振器ミラーの共振光路に構成される共振器内にレーザ媒質及び波長変換素子とを備え、
前記レーザ媒質と前記波長変換素子との間の共振光路に、光路を折り返す反射部であって、光路を反射する反射面が凹面である反射部が設けられ、
前記レーザ媒質と前記波長変換素子が一体化されて成り、
前記レーザ媒質及び／又は前記波長変換素子は、その入出射端面のうち少なくとも片側の端面が、前記レーザ媒質から出射される基本波の入出射方向と垂直な面に対して傾きを持つ傾斜面とされ、
前記反射部は固定されており、
前記レーザ媒質及び前記波長変換素子を、前記共振光路で作られる平面内において回転移動、又は、前記レーザ媒質側の共振光路に沿う方向に並進移動させ、前記波長変換素子から出射したレーザ光の前記反射部への入射位置を変えることにより前記共振光路を調整可能とする調整機構を備えた
ことを特徴とする画像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器内にレーザ媒質及び波長変換素子を有する内部共振器型構成とされるレーザ光源装置とその調整方法及び画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターやレーザプリンタ等の画像生成装置や、光プロセス装置などのレーザ光源を利用する各種の光源装置において、小型で消費電力の小さい安定なレーザ光源装置が要求されている。特に、非線形光学結晶等の波長変換素子を用いた共振器構造をもち、基本波を高調波等に変換する機能を併せもつレーザ光源装置では、所定の共振器長を確保しつつ小型化を実現する為に、共振器の途中に折り返しミラーを設ける構成が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図１２に折り返しミラーが設けられた従来のレーザ光源装置の概略平面構成を示す。図１２は共振器内の反射光路における入射面に沿う平面内の平面構成図を示す。
このレーザ光源装置５０では、レーザ媒質５５の共振器方向に沿う端面から励起光を入射するエンドポンプ方式を採る場合で、レーザ媒質５５及び波長変換素子５８の一方の端面を、基本波に対してブリュースター角をもつブリュースター面として設ける例を示す。この従来例のレーザ光源装置５０においては、図１２に示すように、励起光源５１から出射する励起光の光路上にコリメータレンズ５２、共振器ミラー５４、そしてレーザ媒質５５が配置される。そして、レーザ媒質５５の端面がブリュースター面５５Ｂとされる。ブリュースター面５５Ｂにおいては、図１２において紙面内方向の偏光が高透過となるので、ブリュースター面５５Ｂを偏光選択素子として機能させることができる。そして、その出射光路上には、凹面ミラー等よりなる反射部５７が配置され、その反射光路上に波長変換素子５８が配置される。波長変換素子５８の反射部５７側の端面はブリュースター面５８Ｂとされ、他方の端面側には共振器ミラー５９が設けられる。
【０００４】
このような構成のレーザ光源装置５０において、励起光源５１から出射された励起光は円筒レンズ等のコリメータレンズ５２により発光素子５９のエミッタ厚方向にコリメートまたは集光され、共振器ミラー５４を介してレーザ媒質５５の一方の端面から入射される。レーザ媒質５５に励起される基本波は、反射部５７に入射され、ここにおいて反射され、さらに、波長変換素子５８に入射される。そして、波長変換素子５８を介して共振器ミラー５９に到達した基本波は、ここにおいて反射される。このように、レーザ媒質５５の励起光源５１側に設けられた共振器ミラー５４と波長変換素子５８の反射部５７とは反対側の端面近傍に設けられた共振器ミラー５９との間で共振器が構成される。この共振器内で波長変換された例えば高調波等の変換波は、例えば反射部５７を透過して出射される。このようなレーザ光源装置５０においては、反射部５７によりレーザ媒質５５と波長変換素子５８の間で光路が折り返されるので、装置が小型化するという利点を有する。また、反射部５７のレンズ作用をもたせる場合には、波長変換素子に基本波を集光することが可能である。波長変換の変換効率は基本波パワー密度が大きいほど高くなるのでこの場合は装置が高効率化するという利点を有する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６６８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の構成にあっては、共振器ミラーである平面ミラーの回転、又は凹面ミラー等の反射部の回転や並進移動によって調整を行うので、共振光路のシフト（ずれ）が大きくなるという問題が生じる。以下これについて説明する。
図１３Ａ及びＢに、上述のレーザ光源装置５０において、反射部５７を回転移動して調整した場合と、並進移動して調整した場合の共振光路のずれをそれぞれ示す。また、図１４Ａ及びＢに、反射部の回転または並進によってこの反射部に対するレーザ光の入射角が変化することによる反射光の反射角の変化を示す。図１３Ａ及びＢ、図１４Ａ及びＢにおいては、移動前の反射部５７とレーザ光Ｌａの光路を実線で示し、移動後の反射部５７とレーザ光Ｌｂの光路を二点鎖線で示す。
【０００７】
例えば、図１３Ａに示すように、反射部５７を矢印ｒ２で示す方向、すなわち図１３Ａの紙面内の回転方向に回転移動させて調整を行ったとき、反射部５７に対するレーザ光の入射角が変化することにより、反射角が変化する。図１４Ａに示すように、反射部５７を回転移動させたとき、入射光の照射位置における移動後の凹面レンズからなる反射部５７の接線と、移動前の反射部５７の接線との角度差、すなわち、面角度の差をβとすると、移動後のレーザ光Ｌｂによる反射角は、移動前のレーザ光Ｌａによる反射角に対して２β変化する。つまり、反射角はミラー面角度の変化の２倍だけ変化する。この結果、反射部５７の回転移動前において、波長変換素子５８の中心に照射されていたレーザ光Ｌａは、図１３Ａに示すように、波長変換素子５８の中心位置に照射されず、レーザ光Ｌｂで示すように、波長変換素子５８の入射端面すなわちブリュースター面５８の端のほうにずれてしまう。
【０００８】
また、図１３Ｂに示すように、反射部５７を矢印ｓ２で示す方向に並進させて調整を行ったときも同様に、反射部５７に対するレーザ光の入射角が変化する。このときも、回転移動した場合と同様に、図１４Ｂに示すように、移動前と移動後のレーザ光Ｌｂの照射位置における反射部５７の接線との面角度の差をβとすると、並進移動後のレーザ光Ｌｂによる反射角は、移動前のレーザ光Ｌａによる反射角に対して２β変化する。よって、反射部５７を並進移動したときもまた、図１３Ｂに示すように、レーザ光Ｌｂの波長変換素子５８への入射位置は入射端面であるブリュースター面５８の端のほうへずれてしまう。
【０００９】
このように、共振器ミラーや凹面ミラー等を回転又は並進移動することにより反射角を調整する場合は、ミラー面角度の変化の２倍だけ共振光路の角度が変化するので調整の感度が高く、すなわち調整や調整後に固定する際の位置ずれに対しシビアであり、組立後の外乱に対する安定性にも不利である。
また、凹面ミラー等の反射部の移動により波長変換素子内に入射する位置のシフト量が大きいので、波長変換素子の入射端面の面積を大きくする必要が生じ、実用上好ましくないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑み、レーザの調整の簡易化を図ったレーザ光源装置及びその調整方法を提供し、また、調整の簡易化を図ったレーザ光源装置を用いた画像生成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のレーザ光源装置は、励起光源と、一対の共振器ミラーと、一対の共振器ミラーの共振光路に構成される共振器内にレーザ媒質及び波長変換素子とを備え、レーザ媒質と波長変換素子との間の共振光路に、光路を折り返す反射部であって、光路を反射する反射面が凹面である反射部が設けられ、レーザ媒質と波長変換素子が一体化されて成り、レーザ媒質及び／又は波長変換素子は、その入出射端面のうち少なくとも片側の端面が、レーザ媒質から出射される基本波の入出射方向と垂直な面に対して傾きを持つ傾斜面とされ、反射部は固定されており、レーザ媒質及び波長変換素子を、共振光路で作られる平面内において回転移動、又は、レーザ媒質側の共振光路に沿う方向に並進移動させ、波長変換素子から出射したレーザ光の反射部への入射位置を変えることにより共振光路を調整可能とする調整機構を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のレーザ光源装置における調整方法は、励起光源と、一対の共振器ミラーと、一対の共振器ミラーの共振光路に構成される共振器内にレーザ媒質及び波長変換素子と、を備え、レーザ媒質と波長変換素子との間の共振光路に、光路を折り返す反射部であって、光路を反射する反射面が凹面である反射部が設けられ、レーザ媒質と波長変換素子が一体化されて成り、レーザ媒質及び／又は波長変換素子は、その入出射端面のうち少なくとも片側の端面が、レーザ媒質から出射される基本波の入出射方向と垂直な面に対して傾きを持つ傾斜面とされたレーザ光源装置において、反射部を固定し、レーザ媒質及び波長変換素子を、共振光路で作られる平面内において回転移動、又は、レーザ媒質側の共振光路に沿う方向に並進移動させ、波長変換素子から出射したレーザ光の反射部への入射位置を変えることにより共振光路の調整を行うことを特徴とする。
【００１３】
そして、本発明の画像生成装置は、レーザ光源装置と、該レーザ光源装置から出射される光を情報に対応して変調する光変調部と、投射光学部とを備える画像生成装置において、レーザ光源装置は、励起光源と、一対の共振器ミラーと、一対の共振器ミラーの共振光路に構成される共振器内にレーザ媒質及び波長変換素子とを備え、レーザ媒質と波長変換素子との間の共振光路に、光路を折り返す反射部であって、光路を反射する反射面が凹面である反射部が設けられ、レーザ媒質と波長変換素子が一体化されて成り、レーザ媒質及び／又は波長変換素子は、その入出射端面のうち少なくとも片側の端面が、レーザ媒質から出射される基本波の入出射方向と垂直な面に対して傾きを持つ傾斜面とされ、反射部は固定されており、レーザ媒質及び波長変換素子を、共振光路で作られる平面内において回転移動、又は、レーザ媒質側の共振光路に沿う方向に並進移動させ、波長変換素子から出射したレーザ光の反射部への入射位置を変えることにより共振光路を調整可能とする調整機構を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の構成では、一体化されたレーザ媒質及び波長変換素子を移動させることによりレーザ光を調整するので、レーザ媒質及び波長変換素子を移動しても、レーザ光の波長変換素子への入射位置のずれが比較的小さくなるため、調整の簡易化を図ることができ、また、レーザ媒質及び波長変換素子の有効径拡大を抑制ないしは回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレーザ光源装置及びその調整方法によれば、一体化されたレーザ媒質及び波長変換素子を移動させて調整を行うことにより、調整の簡易化が図られる。さらに、本発明のレーザ光源装置を用いた画像生成装置によれば、調整の簡易化が図られたレーザ光源を用いた画像生成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のレーザ光源装置においては、励起光源から出射されたレーザ光が共振器ミラーを介して、レーザ媒質に入射し、反射部によって反射され折り返されて波長変換素子に入射する。そして、波長変換素子を介して共振器ミラーに到達したレーザ光は、共振器ミラー間を往復し、波長変換された光が、例えば反射部を透過して出射される。そして特に本発明のレーザ光源装置においては、レーザ媒質と波長変換素子は一体に構成される。
【００１７】
本発明のレーザ光源装置に用いる励起光源としては、半導体レーザや放電灯等が用いられるが、小型化や寿命等を考慮した場合に半導体レーザの使用が好ましい。半導体レーザを用いる場合は、全固体レーザ化が可能である。また例えば、半導体レーザを１次元状に配列した１次元レーザアレイ等のレーザ光源を用いることができる。この場合、楕円状の横マルチモードのレーザ光が出力され、横マルチモードパターンでレーザ媒質を励起することになり、共振器の配置によっては線状の基本波ビームが得られる。
【００１８】
本発明のレーザ光源装置に用いるレーザ媒質としては、例えば希土類添加の固体レーザ材料が用いられ、例えば、Ｎｄイオンをイットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）にドープしたＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４、Ｙｂ：ＹＡＧ等が挙げられる。
【００１９】
本発明のレーザ光源装置に用いる波長変換素子としては、非線形光学結晶又は非線形光学素子が利用可能である。波長変換素子は例えば、ＳＨＧ（第２高調波発生）、ＴＨＧ（第３高調波発生）等の波長変換に用いられ、或いは、和周波発生や光パラメトリック発振等に用いられる。使用材料には、ＫＴｉＯＰＯ４（ＫＴＰ）、β−ＢａＢ２Ｏ４（ＢＢＯ）、ＬｉＢ３Ｏ５（ＬＢＯ）、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、そのコングルーエント（一様融液）組成、そのストイキオメトリック（化学量論的）組成や、Ｍｇ、Ｚｎ等の添加物を添加した材料が挙げられる。
【００２０】
例えば、Ｃ−ＬｉＮｂＯ３、Ｃ−ＬｉＴａＯ３、Ｓ−ＬｉＮｂＯ３、Ｓ−ＬｉＴａＯ３、ＭｇＯ：Ｃ−ＬｉＮｂＯ３、ＭｇＯ：Ｃ−ＬｉＴａＯ３、ＺｎＯ：Ｃ−ＬｉＮｂＯ３、ＺｎＯ：Ｃ−ＬｉＴａＯ３、ＭｇＯ：Ｓ−ＬｉＮｂＯ３、ＭｇＯ：Ｓ−ＬｉＴａＯ３、ＺｎＯ：Ｓ−ＬｉＮｂＯ３、ＺｎＯ：Ｓ−ＬｉＴａＯ３、などの結晶材料を用いることができる。
また、それらに分極反転処理をほどこした、ＰＰ−Ｃ−ＬｉＮｂＯ３、ＰＰ−Ｃ−ＬｉＴａＯ３、ＰＰ−Ｓ−ＬｉＮｂＯ３、ＰＰ−Ｓ−ＬｉＴａＯ３、ＰＰ−ＭｇＯ：Ｃ−ＬｉＮｂＯ３、ＰＰ−ＭｇＯ：Ｃ−ＬｉＴａＯ３、ＰＰ−ＺｎＯ：Ｃ−ＬｉＮｂＯ３、ＰＰ−ＺｎＯ：Ｃ−ＬｉＴａＯ３、ＰＰ−ＭｇＯ：Ｓ−ＬｉＮｂＯ３、ＰＰ−ＭｇＯ：Ｓ−ＬｉＴａＯ３、ＰＰ−ＺｎＯ：Ｓ−ＬｉＮｂＯ３、ＰＰ−ＺｎＯ：Ｓ−ＬｉＴａＯ３、ＰＰ−ＫＴｉＯＰＯ４などの結晶素子を挙げることができる。なおここで、「Ｃ」は「congruent（一様融液）組成」、「Ｓ」は「Stoichiometric（化学量論的）組成」、「ＰＰ」は「Periodical Poling（周期分極反転）」を意味する。
【００２１】
なお、周期分極反転構造を有する非線形光学結晶は、従来の非線形光学結晶に比べて非線形光学定数が大きく、高い変換効率が得られるとともに、ウエハープロセス技術による大量生産が可能であるため、低コスト化に有利である。
波長変換素子の大きさは、共振器内部での基本波内部での基本波及び変換波のビームサイズよりも適切量大きいサイズであることが必要である。しかしながら、上述した各種材料の非線形光学結晶や非線形光学素子、特に周期分極反転構造を設ける非線形光学結晶は、実用上その大型化には限界がある。このため、基本波の入射する端面の有効径を大きくすることなく調整することが望ましく、すなわち調整時のシフト量をより低く抑えることが望ましい。
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の各実施形態例を説明する。
【００２３】
〔１〕第１の実施形態例
図１に、本発明の第１の実施形態例におけるレーザ光源装置の概略平面構成を示す。図１において、後述する調整後のレーザ光源装置１１におけるレーザ媒質５、波長変換素子７、及びレーザ光の光路を二点鎖線で示す。本実施形態例のレーザ光源装置１１においては、励起光源１と共振器３０とを備え、共振器３０内に一体に構成されたレーザ媒質５及び波長変換素子７を設け、レーザ媒質５と波長変換素子７の共振光路、すなわちレーザ媒質５から出射したレーザ光が波長変換素子７に入る光路上に、光路を折り返す凹面ミラー等から成る反射部６を設ける例を示す。図１は、このように構成されたレーザ光源装置１１を、反射部６により反射されるレーザ光の光路の入射面と直交する方向からみた平面構成図である。励起光源１の出射光路上には、コリメータレンズ２、共振器ミラー４、レーザ媒質５、そして反射部６が配置され、反射部６の反射光路上には、波長変換素子７及び共振器ミラー８が配置される。また、本実施形態例では、レーザ媒質５と波長変換素子７は、熱伝導率のよい銅、アルミといった金属からなる平板状の支持部材１０の上に接着、融着、ハンダ付けなどによって一体化された構成となっている。なお、必要に応じてコリメートレンズや偏光選択素子を追加してもよい。また、反射部を１以上設ける構成としてもよい。
【００２４】
ここで、共振器ミラー４は、基本波に対し高反射率を有する。また、反射部６は基本波に対して高反射率をもち、変換波に対し高透過率を有する。更に、共振器ミラー８は例えば基本波及び変換波に対し、高反射率を持つ構成とする。このように構成することによって、反射部６を途中に介してレーザ媒質５の励起光源１側の端面近傍の共振器ミラー４と波長変換素子７の反射部６とは反対側の端面近傍の共振器ミラー８との間で、共振器３０を構成することができる。また、このレーザ光源装置１１は、レーザ媒質５の共振光路に略垂直な入射端面から励起光を入射するエンドポンプ方式である。また、共振器３０内の波長変換素子７において高変換効率を得るには、波長変換素子７におけるモードサイズを小さくすることが有効なので、波長変換素子７近傍に設けた共振器ミラー８と、反射部６間の光路長は反射部６の焦点距離近傍となり、レーザ媒質５近傍に設けた共振器ミラー４と反射部６との間の光路長はそれに比し長くすることが好適である。
【００２５】
上述した構成において、励起光源１から出射された励起光は、円筒レンズ等のコリメータレンズ２により、発光素子９のエミッタ厚方向に例えばコリメートされ、共振器ミラー４を介してレーザ媒質５に入射される。そしてレーザ媒質５において励起された基本波が反射部６に入射され、ここにおいて反射される。そしてこの反射光は、波長変換素子７に入射されて波長変換され、変換波例えば高調波は共振器ミラー８に例えば反射され、反射部６を透過して外部に出射される。また、反射光のうち、波長変換素子７を介して共振器ミラー８に到達した基本波は、ここにおいて反射され、共振器３０内を往復する。このとき共振光路は、レーザ媒質５と波長変換素子７が一体化のために支持部材１０に接合された接合面を透過しないので、レーザ媒質５と波長変換素子７の一体化による共振器損失増大や、信頼性の低下といった問題は生じない。
【００２６】
次に、本実施形態例におけるレーザ光源装置１１における調整方法を、図１を用いて説明する。
本実施形態例において、レーザ光源装置１１の調整は、一体化されたレーザ媒質５と波長変換素子７を回転移動又は並進移動、図示の例では矢印ｒ１で示すように回転移動させることにより行う。矢印ｒ１で示す回転は共振光路に沿う面内とすることが望ましい。図１において、回転前の支持部材１０上に一体に形成されたレーザ媒質５、波長変換素子７、及びレーザ光Ｌａの光路を実線で示し、回転後のレーザ媒質５、波長変換素子７及びレーザ光Ｌｂの光路を二点鎖線で示す。回転等の移動によってレーザ結晶５で光路の横移動が起こり基本波の反射部６への入射位置が変化することにより、支持部材１０上に一体化されたレーザ媒質５と波長変換素子７が回転する前のレーザ光Ｌａの反射角が変化する。回転前のレーザ光Ｌａの反射角と回転後のレーザ光Ｌｂの反射角との差を、前述の図１４に示したように２βとすると、一体化されたレーザ媒質５及び波長変換素子７は、その角度変化２βを打ち消す向きに同時に回転しているので、反射部６で反射されたレーザ光Ｌｂの波長変換素子７への入射角は回転分だけ減少する。この結果、調整後のレーザ光Ｌｂの光軸も、波長変換素子７の中心により近い位置となり、調整前との光照射位置のズレが軽減され、その結果波長変換素子での必要有効径が拡大することを防ぐ。また、一体化されたレーザ媒質５及び波長変換素子７が、回転によるレーザ光の光路の変化２βを打ち消す向きに同時に回転することにより調整機構の精度を高めずに済むため、また、２つの素子が１つの調整機構で調整されるので、簡素な構造を可能にし、装置の小型化がしやすい。さらに、一般には接着やハンダ付け等における固着時には収縮等の歪みにより調整時点からの位置ずれが起きやすい。しかしながら、本例においては、２つの素子が一体化されていることにより、一体化された素子の回転等の移動に対する光路の変化が小さくなっているので、一体化された素子の固定時に調整された位置から微小に変化したとしても光路変化への影響が低減される。また、同様の理由によって、長期に渡る固定部の微小な変化に対しても光路変化への影響が軽減するため、信頼性が向上する。そして、本例では、共振器内に設けられ、共振器３０内の反射部であり、共振器３０内の光路変化に及ぼす影響の大きい凹面ミラー等の反射部６を予め強固に固定するので、高精度の調整機構を設けることなく、共振器全体を支持する支持体（図示せず）などに反射部６を予め固定することができる。このため、レーザ光源装置１１の高信頼性化を図ることができる。さらに、本例によれば、光学的な調整を要する部品数を削減することができるので、調整の簡易化を図ることができる。
【００２７】
〔２〕第２の実施形態例
図２に、本発明の第２の実施形態に係るレーザ光源装置の概略平面構成を示す。図２において、図１に対応する部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。また、調整後のレーザ光源装置における支持部材上に一体に形成されたレーザ媒質、波長変換素子、及びレーザ光の光路を二点鎖線で示す。本実施形態例のレーザ光源装置においては、レーザ媒質及び波長変換素子と共振器ミラーが、それぞれ一体に形成された例を示す。
【００２８】
本実施形態例におけるレーザ光源装置１２では、レーザ媒質１６の励起光が入射される側の端面と、波長変換素子１７の反射部６側とは反対側の端面とに、共振器ミラー１８、１９が、それぞれ基本波の発振光路に対し略垂直になるように一体に設けられている。ここで、共振器ミラー１８は、基本波に対し高反射率を有する高反射膜によって構成され、共振器ミラー１９は、基本波及び変換波に対し高反射率を有する高反射膜によって構成される。本例では、図２に示すように、レーザ媒質１６及び波長変換素子１７のそれぞれにおいて、共振器ミラー１８、１９を一体に設ける構成としたが、どちらか一方だけを一体に構成してもよい。このように、共振器ミラー１８、１９をレーザ媒質１６及び波長変換素子１７に一体に設けることにより、部品点数の低減が図られ、低コスト化、高信頼性化が図られる。特に、波長変換素子１７側の共振器ミラー１９を一体化することにより、波長変換効率に影響の大きい波長変換素子１７内部の共振器モード径の変化を抑えることができる。
【００２９】
本例においても、第１の実施形態例と同様、一体化されたレーザ媒質１６と波長変換素子１７を回転移動又は並進移動、図示の例では矢印ｒ１で示す方向に回転移動させることにより、レーザ光源装置１２の調整を行う。
一体化されたレーザ媒質１６及び波長変換素子１７の回転移動によって、反射部６への基本波入射位置が変化する。一体化されたレーザ媒質１６と波長変換素子１７が回転する前のレーザ光Ｌａの反射角と、回転した後のレーザ光Ｌｂの反射角との差を、図１４Ａに示すように２βであったとすると、一体化されたレーザ媒質１６、及び波長変換素子１７は、第１の実施形態例と同様、その変化を打ち消す向きに同時に回転している。従って、第１の実施形態例と同様、レーザ光Ｌｂの波長変換素子１７への入射角は回転分だけ減少し、レーザ光Ｌｂの光軸は、波長変換素子１７の中心により近い位置になる。また、本例では、レーザ媒質１６に高反射膜を備えることによって共振器ミラー１８を一体に構成しているので、レーザ媒質１６側の共振光路も反射角の変化２βを打ち消す向きに回転する。これにより、さらに調整のシビアさを軽減できる。また、共振器内の光路変化に及ぼす影響の大きい凹面ミラー等の反射部６を固定部とするので、高精度の調整機構を設けることなく、共振器の支持体（図示せず）などに反射部６を予め固定できるので、レーザ光源装置の高信頼性化を図ることができる。
【００３０】
ところで、本発明のレーザ光源装置において、励起光源として半導体レーザを１次元状に配列した１次元レーザアレイ等のレーザ光源を用いる場合、楕円状の横マルチモードのレーザ光が出力され、横マルチモードパターンでレーザ媒質を励起して、線状の基本波ビームが得られる。次に、このような線状のレーザ光の基本波ビームを用いた実施の形態について説明する。
【００３１】
〔３〕第３の実施形態例
図３Ａ及びＢに、本発明の第３の実施形態に係るレーザ光源装置の概略平面構成を示す。図３Ａ，Ｂにおいて、図１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、調整後のレーザ光源装置における支持部材上に一体に形成されたレーザ媒質、波長変換素子及びレーザ光の光路を二点鎖線で示す。
【００３２】
本実施形態例のレーザ光源装置１１においては、横マルチモードのレーザ光を励起光源３からの励起光として利用する。また、励起方式としては、第１、２の実施形態例と同様、エンドポンプ方式とし、さらに励起光源３から出射される横モードパターンの出射光の長手方向が、共振器内で発振する線状の基本波の発振光路で作られる平面に対して、例えば略垂直となるように配置する。
【００３３】
図３Ａは、共振器内の反射光路における入射面に沿う平面内の平面構成を示し、図３Ｂは、入射面に沿う方向であり、図３Ａ中矢印ｄで示す方向からみた概略平面構成を示す。図３Ｂに示すように、レーザ媒質５は支持部材１０の面１０Ａ上に、波長変換素子７は支持部材１０上の面１０Ｂ上に一体に形成されている。本実施形態例において、励起光源３における発光素子９の配列方向は、入射面に略垂直とされる。そして、励起光源３から出射されるレーザ光は、矢印ａで示す方向を長手方向とするビーム形状ｂで共振器内を往復する。本実施形態例によれば、レーザ媒質５において励起された基本波の長手方向は反射部による折り返し光路の平面内と例えば略垂直な方向とされるので、基本波の長手方向に関して空間的な対称性を保つことができる。したがって波長変換素子７において変換される変換波においても長手方向に関する非対称化、不均一化を抑制し、結果的に出力光の均一化及び安定化を図ることができる。
【００３４】
そして、このような構成を有する本実施形態例においても、第１及び第２の実施形態例と同様、一体化されたレーザ媒質５および波長変換素子７を回転移動又は並進移動することによって、光軸の調整を行う。図３Ａの実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に一体化されたレーザ媒質５及び波長変換素子７を例えば回転移動しても、反射部６によって反射された反射光の光軸が、波長変換素子７のより中心の近くに位置するように照射される。また、本実施形態例によれば、一体化したレーザ媒質５及び波長変換素子７を、最適状態からのずれに対し特性変化のより大きい線状ビームの短径方向にのみ移動することによって調整を行うことができる。これにより、調整のために必要な有効径の拡大を抑制ないしは回避できることによって、部品コストを抑えることができ、調整による最適状態を短径方向のみの調整によって得ることができるので、簡素な調整構造によりコスト低減と信頼性向上を図ることができる。
【００３５】
上述したようにレーザ光源装置においては、波長変換素子への入射位置がずれることにより有効径を大きくする必要がある。従来のレーザ光源装置において有効径を大きくしないときは、レーザ媒質中での発振モード位置を基本波線状ビームの短軸方向に移動し、その結果励起光源の照射位置をもビームの短軸方向に調整する必要が生じる。仮にレーザ媒質中での発振モード位置が変わらないようにして最適な調整を行うには、共振器ミラーを複数調整する必要が生じる。この場合、調整の手間の低減には限界があり、また調整可能な構造を各部品に備える必要があり、低コスト化や高信頼性化を制限するという問題がある。
これに対し、本実施形態例においては、有効径の拡大を抑制することができるので、これらの問題を回避することが可能となる。
【００３６】
ここで、本発明のレーザ光源装置において、レーザ媒質及び波長変換素子の入出射面のうち少なくとも片側の端面が、基本波の入出射に対して垂直以外の傾斜面、例えばブリュースター角をもつように加工されていてもよい。基本波がレーザ媒質及び波長変換素子のブリュースター加工された端面において入射内偏光をもつように配置構成することによって、反射防止膜なしに透過損失を低減化することができる。また、波長変換素子において発生する線状の変換波の偏光方向は、基本波の偏光方向と略平行であるように構成されることによって、同様に波長変換素子のブリュースター加工された端面において変換波の透過損失も反射防止膜なしに低減化することが可能となる。次に、このように、レーザ媒質や波長変換素子にブリュースター加工を施す実施形態例について説明する。
【００３７】
〔４〕第４の実施形態例
図４に、本発明の第４の実施形態に係るレーザ光源装置の概略平面構成を示す。図４において、図１に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。また、調整後のレーザ光源装置における支持部材上に一体に形成されたレーザ媒質、波長変換素子及びレーザ光の光路を二点鎖線で示す。本例は、上述の第1の実施形態例において、レーザ媒質及び波長変換素子の端面がブリュースター角を有する例である。
【００３８】
本実施形態例におけるレーザ光源装置１５は、レーザ媒質１３の反射部６側の端面及び波長変換素子１４の反射部６側の端面が、それぞれ基本波の入出射に対して略ブリュースター角をもつように加工された傾斜面１３Ｂ及び１４Ｂとされる。本例においては、レーザ媒質１３の反射部６側の面が傾斜面１３Ｂとされるので、図４の紙面内の矢印Ｐで示す偏光方向の光が高透過となる。そして、レーザ媒質５から出射されて反射部６において反射された基本波は、波長変換素子１４に入射される。波長変換素子１４にも反射部６側の端面が基本波に対する傾斜面１４Ｂとされているので、図４において、紙面内の矢印Ｐで示す方向の偏光をもつ光は高透過であり、共振器内の光学損失を低く抑えることができる。一方、紙面と垂直な方向の偏光は紙面内偏光に比べ発振閾値があがるため、傾斜面１３Ｂ、１４Ｂが偏光選択素子として機能し、高効率な基本波発振を得ることができる。なお、基本波と高調波等の変換波のブリュースター角は通常大きさが近く、変換波に対しても反射損失は十分に小さい。このため、変換波である例えば高調波の偏光を基本波と揃えれば、波長変換素子１４を基本波に対してブリュースター面となるように加工した場合は、損失低減の為の反射防止膜を設けなくてもよい。
【００３９】
次に、本実施形態例におけるレーザ光源装置１５の調整方法を説明する。
本実施形態例においてレーザ光源装置１５の調整は、レーザ媒質１３と波長変換素子１４が一体に形成された支持部材１０を回転又は並進移動、本例においては共振光路で作られる平面と平行に、図４に示す矢印ｓ１で示す方向に並進移動することにより行う。図４において、調整前の一体化されたレーザ媒質１３、波長変換素子１４、及びレーザ光Ｌａの光路を実線で示し、調整後の一体化されたレーザ媒質１３、波長変換素子１４、及びレーザ光Ｌｂの光路を二点鎖線で示す。図４に示すように、支持部材１０を並進移動させることにより、反射部６に入射する入射光の照射位置が変わるため、反射部６への入射角が変化する。その結果、図１４Ｂで示す例と同様に、反射部６で反射されるレーザ光Ｌｂの光路も変化する。ところが、このとき、支持部材１０により一体化された波長変換素子１４もおよそ共振光路に沿う向きに並進移動するため、レーザ光Ｌｂの波長変換素子１４への入射位置のずれが軽減される。この場合、並進移動は、共振光路に沿う向きであることが望ましい。レーザ媒質１３側の共振光路に沿わせれば、励起光源１による励起位置を変えずに済む。また回転移動の場合に対し、レーザ媒質の発振光路の全長にわたって励起光のビームと基本波モード径の重なり具合が変わらないため、調整のために共振器モード径を大きくしておくという設計上の制限が減る。さらにこのとき、波長変換素子１４内での共振光路に対する垂直な向きへの移動が少ない。このような調整をすることによって、レーザ媒質１３及び波長変換素子１４内での共振器モード位置をあまり変えずに共振器発振調整をすることができるので、調整のために有効径を特に大きくする必要がなく、調整が容易になる。さらに、これまで説明したように調整に関する有効径マージンを大きく考慮せずに共振器を設計できるため、回転・並進の調整方向・素子サイズ縮小などの設計自由度が増えて最適な設計ができるため、レーザモジュールの低コスト化、高信頼性をもたらす可能性が増す。
【００４０】
〔５〕第５の実施形態例
図５に、本発明の第５の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成を示す。図５において図４に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。また、調整後のレーザ光源装置におけるレーザ媒質、波長変換素子及びレーザ光の光路を二点鎖線で示す。本例は、第３の実施形態例において、レーザ媒質及び波長変換素子が、共振器ミラーと一体に形成されている例を示す。
【００４１】
本実施形態例におけるレーザ光源装置２０は、支持部材１０上に一体に形成されたレーザ媒質２１と波長変換素子２２が共に、傾斜面２１Ｂ及び２２Ｂを有し、さらに、レーザ媒質２１と波長変換素子２２は、高反射膜からなる共振器ミラー２３、２４と一体に構成される。レーザ媒質２１及び波長変換素子２２と共振器ミラー２３、２４の構成は、第２の実施形態例と同様の構成とされる。この例では、共振器ミラー２３、レーザ媒質２１、傾斜面２１Ｂを有する板、または波長変換素子２２、共振器ミラー２４、傾斜面２２Ｂを有する板のそれぞれ３つの機能をいわば１つの素子で実現でき、部品点数の削減を図ることができる。また、波長変換素子２２側の共振器ミラー２４を一体化することにより、波長変換効率に影響の大きい波長変換素子２２内部の共振器モード径の変化を抑えることができる。
【００４２】
本実施形態例においても、一体化されたレーザ媒質２１と波長変換素子２２を回転移動又は並進移動、図示の例では矢印ｓ１で示す方向に並進移動することにより、調整が行われる。そして本例においても、レーザ媒質２１と波長変換素子２２が一体に並進移動するため、調整後のレーザ光Ｌｂの光路が、波長変換素子２２のより中心に位置するようになる。したがって、この場合も調整のために有効径を特に大きくする必要がなく、調整が容易になる。
【００４３】
〔６〕第６の実施形態例
図６に、本発明の第６の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成を示す。図６において、図２及び図５に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。また、調整後の一体に形成されたレーザ媒質、波長変換素子、及びレーザ光の光路を二点鎖線で示す。本実施形態例は、レーザ媒質の反射部側の端面のみ、ブリュースター角をもつように加工された例である。
【００４４】
本実施形態例のレーザ光源装置２７において、レーザ媒質２１は、励起光源１側の端面に光反射膜からなる共振器ミラー２３を、反射部６側の端面にはブリュースター面２１Ｂを一体に有する。また、波長変換素子１７は、反射部６側とは反対側の端面に、光反射膜からなる共振器ミラー１９を有する。
本例においても一体化されたレーザ媒質２１及び波長変換素子１７を回転移動又は並進移動、例えば矢印ｓ１で示す方向に並進移動することにより調整がなされる。並進移動後の反射部６からのレーザ光Ｌｂの波長変換素子１７への入射位置ずれが小さいので、波長変換素子１７の端面がブリュースター面でなくても調整後のレーザ光Ｌｂの光路が波長変換素子１７のより中心に近い位置となる。
このような構成とする場合も、第４及び第５の実施形態例と同様に、調整のために有効径を特に大きくする必要がなく、調整が容易になるという効果が得られる。
【００４５】
上述した第４〜第６の実施形態例においては、レーザ媒質、波長変換素子の少なくとも一つについて、片端の共振光路に対する傾斜角度を、ブリュースター面になるように選定したが、ブリュースター面よりも垂直に近い角度として、反射防止膜を施してもよい。その場合、この面での入射面内方向の偏光に反射防止機能を最適化し、入射面と垂直な偏光に対しては反射損失が出るように設計すれば、レーザ共振器における偏光選択面として機能することができる。
図７Ａに、傾斜角度がブリュースター角となる傾斜面を有するレーザ媒質又は波長変換素子を光学素子３２として示し、図７Ｂには、傾斜面の傾斜角度がブリュースター角より大きく、直方体により近い形状のレーザ媒質又は波長変換素子を光学素子３３として示す。ここで、傾斜角度αは光学素子の共振光路に沿う側面と傾斜面との成す９０°以下の角度とする。
【００４６】
まず、図７Ａに示す、傾斜角度がブリュースター角である傾斜面３２Ｂを有する光学素子３２の場合を考える。この光学素子３２が例えば屈折率ｎ＝１．５の結晶であれば、ブリュースター角θ０は、
θ０＝ａｒｃｔａｎ(ｎ)＝５６．３°
である。また、屈折角θｉは、
θｉ＝ａｒｃｓｉｎ(ｓｉｎθ０／ｎ)＝３３．７°
である。素子３２の傾斜角度αは、
α＝９０°−θｉ＝５６．３°
である。共振光路が傾斜面で曲げられる角度θ０−θｉは、
θ０−θｉ＝２２．６°
となる。従って、光学素子３２の移動距離Ｌに対する反射部での入射位置移動倍率Ｌ０／Ｌは、
Ｌ０／Ｌ＝ａｒｃｔａｎ(θ０−θｉ)＝０．４２
となる。
【００４７】
続いて、図７Ｂに示す、傾斜面３３Ｂの傾斜角度αを７５°とする光学素子３３の場合を考える。この場合は偏光選択機能を持った膜をつけることが望ましい。
このとき、傾斜角度αは、
α＝７５°
であり、屈折角θｉは、
θｉ＝９０°−α＝１５°
である。共振光路が傾斜面で曲げられる角度θ０−θｉは、
θ０＝ａｒｃｓｉｎ(ｎ×ｓｉｎθｉ)＝２２．８°
θ０−θｉ＝７．８°
となる。従って、光学素子３３の移動距離Lに対する反射部での入射位置移動倍率Ｌ０／Ｌは、
Ｌ０／Ｌ＝ａｒｃｔａｎ(θ０−θｉ)＝０．１４
となる。
【００４８】
以上の結果から、ブリュースター面を有する光学素子３２を用いる場合よりも、直方体により近い形状の光学素子３３を用いる場合のほうが、凹面ミラー等よりなる反射部での入射位置移動倍率が小さいことがわかる。つまり、ブリュースター角を有する光学素子よりも、直方体により近い傾斜角度を有する光学素子を用いるほうが、微妙な調整をより大きな移動量をもって、すなわち容易に行うことができる。
以下に、直方体により近い傾斜角度を有する光学素子を用いたレーザ光源装置の実施形態例を説明する。
【００４９】
〔７〕第７の実施形態例
図８に本発明の第７の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面図を示す。図８において、図５に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、調整後のレーザ光源装置におけるレーザ媒質、波長変換素子、及びレーザ光の光路を二点鎖線で示す。本実施形態例のレーザ光源装置３８では、レーザ媒質３４及び波長変換素子３５の端面を、ブリュースター角を有する光学素子よりも直方体により近い傾斜角度を有する光学素子を用いる。
【００５０】
本実施形態例のレーザ光源装置３８においては、レーザ媒質３４及び波長変換素子３５は、支持部材１０上に光路が略平行になるように一体に形成される。また、レーザ媒質３４の励起光源１からのレーザ光照射側の端面には高反射膜による共振器ミラー３６が形成され、その反対側の端面には、ブリュースター角よりも直方体により近い傾斜角度を有する傾斜面３４Ｂが形成されている。波長変換素子３５においてもまた、反射部６側の端面はブリュースター角よりも直方体により近い傾斜角度の傾斜面３５Ｂを成し、その反対側の端面には高反射膜よりなる共振器ミラー３７が形成される。このように、レーザ媒質３４及び波長変換素子３５の傾斜角度を選択することにより、レーザ媒質３４と波長変換素子３５の光路が平行になるように構成することができる。また、本実施形態例においても、一体に形成されたレーザ媒質３４及び波長変換素子３５を回転移動又は並進移動、例えば並進移動することによって、調整を容易に行うことができる。また、本実施形態例によれば、レーザ媒質３４及び波長変換素子３５内の光路を平行にすることができるため、より装置の小型化を図ることができる。また、レーザ媒質３４及び波長変換素子３５の寸法形状によっては、別体の支持部材１０を用いることなく一体に接合形成することも可能である。
【００５１】
図９Ａに、本発明の第７の実施形態例に係るレーザ光源装置におけるレーザ媒質、波長変換素子、及び反射部で構成される部分の概略平面構成の一例を示す。また図９Ｂに、比較例として、レーザ光源装置において、反射部に調整機構を設けてミラーを移動することにより調整する場合を具体的に示す。図９Ａ及びＢにおいて、支持部材１０は図示を省略する。
図９Ａ及びＢに示す例では、レーザ媒質３４に偏光選択面機能を有する膜のついた例えばＮｄ：ＹＶＯ４結晶を用いることができ、レーザ媒質３４の片端の面の傾斜角度αを７５°とし得る。また、波長変換素子３５は、偏光選択機能を有する膜のついた例えばＬＢＯ結晶を用いることができる。
【００５２】
レーザ媒質３４であるＮｄ：ＹＶＯ４結晶において、屈折率ｎは、
ｎ＝２．１７（波長１．０６μｍ）
である。傾斜角度αは、
α＝７５°
とする。このとき屈折角θｉは、
θｉ＝９０°−α＝１５°
である。共振光路が結晶端面で曲げられる角度θ０−θｉは、
θ０＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ×ｓｉｎθｉ）＝３４．２°
θ０−θｉ＝１９．２°
である。従って、図１０Ａに示すような、レーザ媒質３４の移動距離Ｌに対する反射部での入射位置移動倍率Ｌ０／Ｌは、
Ｌ０／Ｌ＝ｔａｎ（θ０−θｉ）＝０．３５
となる。図９Ａに示すように、曲率半径Ｒの反射部６の入射面６Ｓ上で入射位置がＬ０シフトすると、シフトが小さいときは入射角が、
Ｌ０／Ｒ
だけ変化する。反射角は、
２×Ｌ０／Ｒ
だけ変化する。図９Ｃに図９Ａの波長変換素子３５とその光路の要部の拡大図を示し、２×Ｌ０／Ｒで示される反射角の変化を示す。この反射角変化により、反射光が光軸方向にＸだけ進んだ位置での光路シフトＹは、Ｌ０のシフトが小さいとき波長変換素子３５の移動距離をＬｓｈ´とすると、
Ｙ＝（Ｘ−Ｌｓｈ´）×２×Ｌ０／Ｒ―Ｌ０
と表せる。
Ｌｓｈ´＝Ｌ＝１ｍｍ、Ｒ＝１００ｍｍ、Ｘ＝６０ｍｍのとき、
Ｌ０＝０．３５×１＝０．３５（ｍｍ）
である。よって、反射角２×Ｌ０／Ｒは、
２×Ｌ０／Ｒ＝２×０．３５／１００＝０．００７ｒａｄ＝０．４°
となる。また、光路シフトＹは、
Ｙ＝（６０−１）×０．４°−０．３５＝０．０６３（ｍｍ）
となる。すなわち、入射位置シフトＬ０が小さいとき、反射部６の入射位置でのシフトと、反射部６の反射角の変化による光路のシフトが打ち消し合い、波長変換素子の光路シフトＹが小さくなる。さらに、波長変換素子３５が動かない場合（すなわちＬｓｈ´＝０の場合）、
Ｙ＝Ｘ×２×Ｌ０／Ｒ−Ｌ０＝６０×０．４°−０．３５＝０．０７０（ｍｍ）
である。この結果から、波長変換素子３５も一体で動くことにより、波長変換素子３５の入射位置でのシフトを抑えることができることがわかる。このように波長変換素子３５がレーザ媒質３４と一体で並進移動することによる効果は、ブリュースター角を有する素子であっても同様である。
【００５３】
次に、波長変換素子３５であるＬＢＯ結晶において、屈折率ｎは、
ｎ＝１．６（波長１．０６μｍ）
である。傾斜角度αｓｈは、
αｓｈ＝７５°
とする。このとき屈折角θｉｓｈは、
θｉｓｈ＝９０°−αｓｈ＝１５°
である。レーザ媒質３４及び波長変換素子３５の移動前の共振光路が結晶端面で曲げられる角度θ０ｓｈ´´−θｉｓｈは、
θ０ｓｈ´´＝ｓｉｎ（ｎ×ｓｉｎθｉｓｈ）＝２４．５°
θ０ｓｈ´´−θｉｓｈ＝９．５°
である。ここで、一体化したレーザ媒質３４及び波長変換素子３５の移動後の反射光の波長変換素子３５への入射角が、θ０ｓｈ´＝２４．９°になれば、一体化したレーザ媒質３４及び波長変換素子３５の移動後の屈折角θｉｓｈ´は、
θｉｓｈ´＝ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎθ０ｓｈ´／ｎ）＝１５．０２°
となる。従って、レーザ媒質３４及び波長変換素子３５が移動したことによる波長変換素子３５への入射光の角度のずれθ０ｓｈ´−θｉｓｈ´は、
θ０ｓｈ´−θｉｓｈ´＝９．９°
である。波長変換素子３５であるＬＢＯ結晶長がＬｌｂｏ＝１０ｍｍなら、ＬＢＯ結晶内における光路シフトＹ´は、
Ｙ´＝Ｌ´×ｔａｎ（θｉｓｈ´−θｉｓｈ）＝０．００４（ｍｍ）
と微小ですむ。従って、波長変換素子３５の折り返し位置でのシフトＹ＋Ｙ´は、
Ｙ＋Ｙ´＝０．０６７（ｍｍ）
と微小である。
【００５４】
一方、図９Ｂの比較例に示す反射部６に調整機構を設けた構成、すなわち、反射部を移動させる方式では、反射部６自体をＬ０＝０．３５（ｍｍ）だけ移動させたとき、反射角２×Ｌ０／Ｒは、
２×Ｌ０／Ｒ＝２×０．３５／１００＝０．００７ｒａｄ＝０．４°
だけ変化する。従って、
θ０ｓｈ´−θｉｓｈ´＝θ０−θｉ＋２×Ｌ０／Ｒ＝９．９°
となる。この反射部６による反射角変化により、光軸方向にＸだけ進んだ位置での光路シフトＹは、Ｌ０が小さいとき、
Ｙ＝Ｘ×２×Ｌ０／Ｒ＝６０×０．４°＝０．４２（ｍｍ）
である。ＬＢＯ結晶長がＬｌｂｏ＝１０ｍｍならば、ＬＢＯ結晶内における光路シフトＹ´は、
Ｙ´＝Ｌｓｈ´×Ｔａｎ（θｉｓｈ´−θｉｓｈ）＝０．００４（ｍｍ）
である。したがって、波長変換素子３５の折り返し位置でのシフトは、
Ｙ＋Ｙ´＝０．４２４（ｍｍ）
と、図９Ａのように、一体化されたレーザ媒質３４及び波長変換素子３５を並進移動させた場合よりも格段に大きくなる。
【００５５】
以上のように、本実施形態例においては、レーザ媒質３４及び波長変換素子３５の形状を、それぞれ直方体デバイスに近い形状とすることによって、レーザ媒体３４及び波長変換素子３５における光路を略平行に配置することが可能であり、構成の簡易化を図ることができる。また、反射部６に対する入射位置の移動倍率も小さいので、波長変換素子３５への光の入射位置の移動倍率も小さく抑えられる。これに加え、波長変換素子３５もレーザ媒質３４と一体に移動するので、波長変換素子３５への光の入射位置の移動がより抑えられる。このため、共振光路が波長変換素子３５の中心部から大きくはずれることがなく、微妙な調整を効果的に行うことができる。レーザ媒質３４と波長変換素子３５内での光軸が平行になるように構成する場合は、装置構成の簡易化、装置の小型化を図ることができる。
【００５６】
〔８〕第８の実施形態例
上述の第１〜第７の実施形態例においては、励起光源１の配置をエンドポンプ方式とした例を示すが、これらの実施形態例において、いわゆるサイドポンプ方式に配置してもよい。図１０に第８の実施形態例として、サイドポンプ方式のレーザ光源装置の概略構成を示す。図１０において、図４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、調整後のレーザ光源装置における支持部材上に一体に形成されたレーザ媒質、波長変換素子、及びレーザ光の光路を二点鎖線で示す。本実施形態例は、第１の実施形態例における、励起光源１をサイドポンプ方式に配置した例である。
【００５７】
図１０Ａは、共振器内の反射光路における入射面に沿う平面内の平面構成を示し、図１０Ｂは、入射面に沿う方向であり、図１０Ａ中矢印ｅで示す方向からみた概略平面構成を示す。本実施形態例において、励起光源1は、その出射光が、レーザ媒質２１の側面に照射されるように配置される。サイドポンプ型構成とすることによって、構成の簡素化が図られるため、部品点数の削減や、コスト低減に繋がる。また、光学的な調整箇所が少なく組み立て調整作業の簡易化を図るなどの利点が得られる。本実施形態例においても、一体化されたレーザ媒質２１及び、波長変換素子２２が並進移動することにより調整されるので、移動後のレーザ光Ｌｂが、波長変換素子２２のより中心に近い位置になるように入射される。尚、励起光源とレーザ媒質の間に必要に応じコリメータなどの光学素子が設けてあっても構わない。
【００５８】
なお、本発明のレーザ光源装置において、調整の結果、波長変換素子における最適位相整合温度が多少変わる場合には、組立後に、波長変化素子の制御温度を調整すればよい。この際、レーザ媒質の排熱と、波長変換素子の（擬似）位相整合温度の制御を例えば支持部材の裏側に設けたペルチェ素子などの温度制御素子で行ってもよい。この場合、各素子の温度制御を一つの素子で行うことができるので、消費電力の低減化が必要である。
【００５９】
以上のように、本発明のレーザ光源装置によれば、一体化したレーザ媒質及び波長変換素子を回転又は並進移動することによって光路調整が行われるので、調整を要する部品数を削減することができ、さらに、調整の手間が低減する。これにより、レーザ光源装置の低コスト化、高信頼性化、小型化が図られる。また、共振器内の部品のうち、特に共振器内の光路変化に及ぼす影響の大きい凹面ミラー等の反射部を、何らの調整機構も設けることなく共振器の支持部材に予め強固に固定できるので、レーザ光源装置の高信頼性化に繋がる。
【００６０】
次に、本発明構成のレーザ光源装置を利用した本発明の画像生成装置の一実施形態について図１１を参照して説明する。図１１に示すように、この画像生成装置１００は本発明構成によるレーザ光源装置１０１と、例えば回折格子型の１次元光変調装置１０３及び光選択部１０４を含む光変調部１０９、投射光学部１０５、走査部１０６を有する走査光学部１０７から構成される。レーザ光源装置１０１から出射されたレーザ光Ｌｃは、例えば回折格子型構成の１次元光変調装置１０３に例えば１次元状（線状）の光ビームとして照射される。
【００６１】
回折格子型の１次元光変調装置１０３は外部演算部１０８において生成された画像信号をもとに、図示しない駆動回路からの信号Ｓｐを受けて動作する。１次元光変調装置１０３を回折格子型構成とする場合、その回折光が光選択部１０４に入射される。なお、例えば三原色の光を用いる場合は、各色の光源装置からそれぞれ各色用光変調装置を経てＬ字型プリズム等の色合成部により光束を重ね合わせて光選択部１０４に出射される構成としてもよい。
【００６２】
光選択部１０４はオフナーリレー光学系等より成り、シュリーレンフィルター等の空間フィルター（図示せず）を有し、ここにおいて例えば＋１次光が選択されて１次元画像光Ｌｍとして出射される。更に投射光学部１０５によって拡大等を行い、走査光学部１０７における走査部１０６の矢印ｒで示す回転によりＬ１、Ｌ２、・・・Ｌｎ−１、Ｌｎで示すように走査され、スクリーン等の画像生成面１１１上に２次元像１１０が生成される。画像生成面１１１上において走査位置は矢印ｓで示すように走査される。走査部１０６としては、例えばガルバノミラー、ポリゴンミラーの他、例えば電磁石等によって共振して走査を行ういわゆるレゾナントスキャナを用いることも可能である。
【００６３】
１次元光変調装置には、例えば、１次元光学変調素子である米国シリコン・ライト・マシン（ＳＬＭ）社が開発したＧＬＶ（Grating Light Valve：反射型回折格子）型の光変調素子を用いることができる。この光変調装置に、本発明のレーザ光源装置で調整された信頼性の高いレーザ光が照射される。
【００６４】
本実施形態例に用いられる本発明のレーザ光源装置１０１においては、レーザ媒質及び波長変換素子を一体化することにより、小型化が図られているため、画像装置全体の小型化にも繋がる。また、本発明のレーザ光源装置を画像表示装に用いることにより、装置の高信頼性化、低コスト化が図られる。
【００６５】
なお、本発明の画像生成装置は上述の例に限定されるものではなく、レーザ光源装置の少なくとも一つを本発明構成とする他は、光変調部、投射光学部、走査光学部等において種々の変形、変更が可能である。また投射型表示に限定されることなく、描画により文字情報や画像などを生成する各種の描画装置、例えばレーザプリンタにも適用可能である。
【００６６】
また、本発明の画像生成装置は、上述した１次元状の光変調装置を用いる場合に限定されるものではなく、その他ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）や共振型走査ミラー等の２次元型の光変調装置を用いる場合においても適用可能であり、その他光源のレーザ装置以外の照明光学系、投射光学系、その他の光学系の材料構成において、本発明構成を逸脱しない範囲で種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
更にまた、画像生成装置以外においても、共振器内部に波長変換素子を有するレーザ装置を１以上用いる光学装置であればよく、例えば光プロセス装置等において、その少なくとも１つのレーザ光源装置に本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成図である。
【図４】本発明の第４の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成図である。
【図５】本発明の第５の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成図である。
【図６】本発明の第６の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成図である。
【図７】Ａはブリュースター角を有する素子におけるレーザ光の入射位置移動倍率を示す図で、Ｂは直方デバイスに近い角を有する素子におけるレーザ光の入射位置移動倍率を示す図である。
【図８】本発明の第７の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成図である。
【図９】Ａは、一体化したレーザ媒質及び波長変換素子を移動したときの概略構成図、Ｂは、反射部を移動したときの概略構成図、Ｃは、Ａにおける要部の拡大図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態例に係るレーザ光源装置の概略平面構成図である。
【図１１】本発明のレーザ光源装置を用いた画像生成装置の概略構成図である。
【図１２】従来のレーザ光源装置の概略平面構成図である。
【図１３】従来のレーザ光源装置において、光路調整時の光路変化を示す図である。
【図１４】反射部に対するレーザ光の照射位置と反射角の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１，３，２５，５１・・励起光源、２，５２・・コリメータレンズ、４，８，１８，１９，２３，２４，３６，３７，５４，５９・・共振器ミラー、５，１６，１３，２１，３４，５５・・レーザ媒質、７，１４，１７，２２，３７，５８・・波長変換素子、６，５７・・反射部、９，５９・・発光素子、１０・・支持部材、３０・・共振器、１１，１２，１５，２６，１０１・・レーザ光源装置、３２，３３・・光学素子、１０３・・１次元光変調装置、１０４・・光選択部、１０５・・投射光学部、１０６・・走査部、１０７・・走査光学部、１０９・・光変調部、１０８・・外部演算部、１１０・・２次元像、１００・・画像生成装置
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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