(57)【要約】【課題】  レーザー照明における色彩表現には、三原色レーザーが必要である。現在まで、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ａｒ，Ｋｒレーザー、光パラメトリック発振器、３つの波長のレーザーを組み合わせる方法などが用いられている。また、水素の誘導ラマン散乱、四波ラマン混合を用いて、レーザー波長を変換する方法もある。しかし、出力が低い、三原色が得られない、装置が複雑で大掛かりになるなどの欠点がある。【解決手段】  図１（A）のように、緑色レーザーを重水素に通すと、誘導ラマン散乱、四波ラマン混合により、三原色レーザーが発生できる。また、図１（B）−（E）のように、緑色レーザーを２回以上重水素に通す、重水素を冷却する、重水素中に共振器を設置する、重水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れるなどにより、三原色レーザーの発生効率を改善できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
緑色レーザーを重水素に通して三原色レーザーを発生させることを特徴とする方法、及び装置。
【請求項２】
前記緑色レーザーとして、パルスレーザーを用いることを特徴とする請求項１に記載の方法、及び装置。
【請求項３】
前記重水素に２回以上通すことを特徴とする請求項２の方法、及び装置。
【請求項４】
前記重水素を冷却することを特徴とする請求項２の装置。
【請求項５】
前記緑色レーザーとして、連続発振レーザーを用いることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項６】
前記重水素中に共振器を設置することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記重水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れることを特徴とする請求項５の装置。
【請求項８】
前記緑色レーザーとして、高繰り返しモードロック（位相同期）レーザーを用いることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項９】
前記重水素に２回以上通すことを特徴とする請求項８の装置。
【請求項１０】
前記重水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れることを特徴とする請求項８の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三原色が必要なレーザー照明技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー照明における色彩表現には、三原色レーザーが必要である。現在まで、（１）ヘリウム・カドミウムレーザー、（２）アルゴン・クリプトンイオンレーザー、（３）光パラメトリック発振器、（４）青色、緑色、赤色で発振する３つのレーザーを組み合わせる方法、装置などが用いられている。
【０００３】
また、（５）水素の誘導ラマン散乱、四波ラマン混合を用いて、緑色レーザーから青紫色レーザー、深赤色レーザーへ変換する方法も知られている（たとえば特許文献1参照）。また、変換効率を改善するため、緑色レーザーを水素に２回以上通す方法（たとえば特許文献2参照）、水素中に共振器を設置する方法（たとえば特許文献３参照）、水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れる方法（たとえば非特許文献１参照）などが提案されている。
【特許文献１】特許第２１４０８８２号
【特許文献２】特願２００１−２３５９７８
【特許文献３】特願平１１−２４５６０
【非特許文献１】Science, 298, 399 (2002)
【０００４】
しかしながら、（１）出力が低い、（２）（５）三原色が得られない、（３）（４）装置が複雑で大掛かりになる、（２）（４）調整が複雑になる、（２）（５）視感度が低い、
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記状況を鑑みて、高出力で視感度が高く、簡便で調整が容易な三原色レーザーを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を解決するために、
［１］緑色レーザーを重水素に通して三原色レーザーを発生させることを特徴とする。
【０００７】
［２］上記［１］記載の方法、及び装置において、前記緑色レーザーとしてパルスレーザーを用いることを特徴とする。
【０００８】
［３］上記［２］記載の方法、及び装置において、前記重水素に２回以上通して前記三原色レーザーの発生効率を改善することを特徴とする。
【０００９】
［４］上記［２］記載の方法、及び装置において、前記重水素を冷却して前記三原色レーザーの発生効率を改善することを特徴とする。
【００１０】
［５］上記［１］記載の方法、及び装置において、前記緑色レーザーとして連続発振レーザーを用いることを特徴とする。
【００１１】
［６］上記［５］記載の方法、及び装置において、前記重水素中に共振器を設置して前記三原色レーザーの発生効率を改善することを特徴とする。
【００１２】
［７］上記［５］記載の方法、及び装置において、前記重水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れて前記三原色レーザーの発生効率を改善することを特徴とする。
【００１３】
［８］上記［１］記載の方法、装置において、前記緑色レーザーとして高繰り返しモードロック（位相同期）レーザーを用いることを特徴とする。
【００１４】
［９］上記［８］の方法、及び装置において、前記重水素に２回以上通して前記三原色レーザーの発生効率を改善することを特徴とする。
【００１５】
［１０］上記［８］の方法、及び装置において、前記重水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れて前記三原色レーザーの発生効率を改善することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００１７】
（１）緑色レーザーを重水素に通すことにより、三原色レーザーを発生させることができる。
【００１８】
（２）上記（１）に加えて、前記緑色レーザーとして、高尖頭出力のパルスレーザーを用いることにより、三原色レーザーの発生効率を改善することができる。
【００１９】
（３）上記（２）に加えて、前記緑色レーザーを前記重水素に２回以上通すことにより、前記三原色レーザーの発生効率を改善することができる。
【００２０】
（４）上記（２）に加えて、前記重水素を冷却することにより、前記三原色レーザーの発生効率を改善することができる。
【００２１】
（５）上記（１）に加えて、前記緑色レーザーとして、高出力の連続発振レーザーを用いることにより、高出力の前記三原色レーザーを発生することができる。
【００２２】
（６）上記（５）に加えて、前記重水素中に共振器を設置することにより、前記三原色レーザーの発生効率を改善することができる。
【００２３】
（７）上記（５）加えて、前記重水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れることにより、前記三原色レーザーの発生効率を改善することができる。
【００２４】
（８）上記（１）に加えて、前記緑色レーザーとして、高尖頭出力、高平均出力のモードロック（位相同期）レーザーを用いることにより、効率よく高出力の前記三原色レーザーを発生することができる。
【００２５】
（９）上記（８）に加えて、前記重水素に２回以上通すことにより、前記三原色レーザーの発生効率を改善することができる。
【００２６】
（１０）上記（８）加えて、前記重水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れることにより、前記三原色レーザーの発生効率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
緑色レーザーを重水素に通して三原色レーザーを発生させる。その際に、前記緑色レーザーとして、高尖頭出力のパルスレーザーを用いることにより、効率よく三原色レーザーが得られる。また、前記緑色レーザーとして、高出力の連続発振レーザーを用いることにより、高出力の三原色レーザーが得られる。一方、前記緑色レーザーとして、高尖頭出力、高平均出力のモードロック（位相同期）レーザーを用いることにより、効率よく高出力の三原色レーザーを得ることができる。さらに、前記緑色レーザーを前記重水素中に２回以上通す、前記重水素を冷却する、前記重水素中に共振器を設置する、前記重水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れる、ことにより前記三原色レーザーの発生効率を改善することができる。以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１（Ａ）は、実施例１であり、容器に重水素を入れ、緑色レーザー、たとえばヤグレーザーの第二高調波（５３２ｎｍ）を通す。前記緑色レーザーは、パルスレーザー、連続発振レーザー、高繰り返しモードロック（位相同期）レーザーであってよい。
【００２９】
緑色レーザーを重水素に通すと、誘導ラマン散乱（分子の振動周波数だけ小さなエネルギーのレーザーを発生する現象）により赤色レーザー（６３２ｎｍ）が発生する。引き続く四波ラマン混合（緑色レーザーと赤色レーザーの周波数差分だけ、緑色レーザーより周波数が大きなエネルギーのレーザーを発生する現象）により青色レーザー（４５９ｎｍ）が発生する。これにより視感度が高い三原色レーザーが発生する。
【００３０】
なお、誘導ラマン散乱、四波ラマン混合の効率が高い水素を用いた場合には、発生するレーザーの波長が、それぞれ青紫色（４３６ｎｍ）、深赤色（６８３ｎｍ）となり、純粋な三原色のレーザーが得られない。また視感度（目で感じる光の強さ）も低下する欠点がある。
【実施例２】
【００３１】
図１（B）は、実施例２であり、緑色レーザーを重水素に２回以上通すことにより、誘導ラマン散乱と四波ラマン混合の効率を改善する方法である。これにより緑色レーザーから青色レーザー、赤色レーザーへの変換効率を改善することができる。
【実施例３】
【００３２】
図１（C）は、実施例３であり、重水素を入れる容器を冷却して重水素の温度を下げ、基底状態の分子数を多くしてラマン散乱と四波ラマン混合の効率を向上させる。これにより緑色レーザーから青色レーザー、赤色レーザーへの変換効率を改善することができる。
【実施例４】
【００３３】
図１（D）は、実施例４であり、重水素中に共振器を設置し、レーザーの実効的な光強度を増加させて、誘導ラマン散乱と四波ラマン混合の効率を向上させる。これにより緑色レーザーから青色レーザー、赤色レーザーへの変換効率を改善することができる。
【実施例５】
【００３４】
図１（E）は、実施例５であり、重水素をホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー中に入れ、レーザー光をファイバー中の水素に集光する。これにより高強度のレーザー光が長い距離、重水素と相互作用するので、誘導ラマン散乱と四波ラマン混合の効率が向上する。これにより緑色レーザーから青色レーザー、赤色レーザーへの変換効率を改善することができる。
【００３５】
図２は、本発明のうち図１（A）の実施例１の装置を用いて得られた結果である。高尖頭出力のパルス緑色レーザー（５３２ｎｍ、１９０ｍJ、１０Hz）を通すことにより、５３２ｎｍの緑色レーザー（１７ｍJ、９．０％）の他、６３２ｎｍの赤色レーザー（６ｍJ、３．２％）、４５９ｎｍの青色レーザー（２．５ｍJ、１．３％）が同時に得られる。すなわち、高エネルギーの三原色レーザーが発生できる。
【００３６】
図３は、本発明のうち図１（B）の実施例２の装置を用いて得られた結果である。パルス緑色レーザーを３気圧の重水素に２回通すことにより、低エネルギーの緑色レーザー（６６ｍJ、１０Hz）を通しても、三原色レーザー、すなわち５３２ｎｍの緑色レーザー（１０ｍJ、１５％）、６３２ｎｍの赤色レーザー（５ｍJ、８．２％）、４５９ｎｍの青色レーザー（１．２５ｍJ、１．９％）が高効率で発生できる。
【実施例６】
【００３７】
本発明において、重水素の代わりに、分子の振動エネルギーが類似したメタンなどの分子を用いることもできる。緑色レーザーのスペクトル幅が広い場合、またメタンの圧力を高くすることにより、変換効率を向上できる。ただし、レーザーによりメタンが分解する可能性があるので、メタンを交換できる容器を用いる必要がある。
【実施例７】
【００３８】
本発明によれば、等しい周波数差で３つのレーザー光が発生する。この際に、それぞれの位相が同期することが分かっている（たとえば特許文献４、非特許文献２参照）。
【特許文献４】特許第3218706号
【非特許文献２】Opt. Lett, 29(4), 400-402 (2004)
【００３９】
たとえば、図１（E）の実施例５の装置において、連続発振レーザーを用いると、高繰り返し超短パルス光（９０ＴＨｚ）が発生する。１０フェムト秒以下のパルス幅をもつモードロック（位相同期）レーザーを用いると、単一の超短パルス光が発生する。四波ラマン混合の効率を上げ、発生するレーザーの本数を増やすと、光波の周波数帯が広がり、より短いパルス幅のレーザーが得られる。
【００４０】
なお、ホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバーの特性を変えることにより、分子の振動ではなく回転に基づく誘導ラマン散乱、四波ラマン混合を用いることができる。また、重水素の代わりに、水素を利用することもできる。非特許文献１では、水素とナノ秒パルスレーザーを用いて、青紫色レーザー、深赤色レーザーを発生させているが、時間（パルス）波形については全く論じていない。本発明では、連続発振レーザーを用いることにより高繰り返し超短パルス光、モードロック（位相同期）レーザーを用いることにより単一の超短パルス光が得られる。さらに、ホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバーの特性を最適化（適切な分散補正）し、多数のレーザーを広い周波数域で同時に発生させ、極めて短いパルス幅のレーザーを得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、高出力で視感度が高く、簡便で調整が容易な三原色レーザーが必要な産業分野において利用できる。たとえば、大画面投影用の大型照明装置、薄型テレビ、カラーホログラフィーによる立体テレビなどにおける三原色レーザー光源として用いることができる。
【００４３】
本発明は、三原色レーザーの位相が同期して超短パルス光を与えるので、超高速光通信、レーザー加工、分光計測など、超短パルスレーザーが要求される産業分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例を示す三原色レーザー発生装置
【００４５】
【図２】図１（A）の装置を用いて得られた、励起レーザーのエネルギーと三原色レーザーのエネルギーの関係。緑色レーザー（１７ｍJ）、赤色レーザー（６ｍJ）、青色レーザー（２．５ｍJ）が得られている。
【００４６】
【図３】図１（B）の装置を用いて得られた、重水素の圧力と三原色レーザーのエネルギーの関係。緑色レーザー（１０ｍJ）、赤色レーザー（５ｍJ）、青色レーザー（１．２５ｍJ）が得られている。
【符号の説明】
【００４７】
１  緑色レーザー（パルスレーザー、連続発振レーザー、又は高繰り返しモードロック（位相同期）レーザー）
２  容器
３  重水素
４  青色、緑色、赤色レーザー
５  反射鏡
６  冷却装置
７  共振器
８  ホロコア（中空）フォトニックバンドギャップファイバー
９  緑色レーザー
１０  青色レーザー
１１  赤色レーザー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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