(57)【要約】【課題】セラミック導波路に用いられるクラッドを簡単な製造工法で形成させることができ、またセラミック導波路を取り扱いやすいフレキシブルなものにさせることができるレーザ光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】半導体レーザから出力される励起用レーザ光により基本波長の赤外レーザ光を出力するセラミック導波路である固体レーザ素子３４をスラブ形状に形成し、その固体レーザ素子３４の相対する上下両面に金属薄膜のクラッド１００を設けた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、
前記半導体レーザから出力される励起用レーザ光により基本波長の赤外レーザ光を出力する固体レーザ素子と、
前記固体レーザ素子から出力されたレーザ光の波長を１／２に変換する波長変換素子と、
前記基本波長の赤外レーザ光を反射し、前記波長変換素子から出力された基本波長の１／２波長のレーザ光を透過する反射鏡と、
を備え、
前記固体レーザ素子の相対する面に金属薄膜のクラッドを設けたことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記クラッドの金属薄膜は、電気伝導度が１×１０６Ｓ／ｍ以上であって熱伝導度が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材質であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記固体レーザ素子は、スラブ形状であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記半導体レーザと、前記固体レーザ素子と、前記波長変換素子と、前記反射鏡とが、１つの基台に一体的に支持されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを用いたレーザ光源装置に関し、特に画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されている水銀ランプに比較して、色再現性が良い点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、ならびに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。
【０００３】
このような画像表示装置に用いられるレーザ光源装置においては、緑色レーザ光を直接出力する半導体レーザに高出力のものがないため、半導体レーザから励起用レーザ光を出力させ、この励起用レーザ光で固体レーザ素子を励起させて赤外レーザ光を出力させ、この赤外レーザ光の波長を波長変換素子で変換して緑色レーザ光を出力するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、固体レーザ素子として高価なイットリウム・バナデート（ＹＶＯ４）の代わりにセラミックを用いた低コストで温度特性が良好な固体レーザ素子が知られており、励起用レーザ光から赤外レーザ光への変換を向上させるために固体レーザ素子をスラブ形状の導波路構造にすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、固体レーザ素子としてセラミック導波路構造を形成する場合には変換ロスを減らすためにセラミック導波路を狭くする必要があり、またゴミ付着や支持部材の接触でレーザ光の漏れを防止するためにセラミック導波路の外面にクラッドを設ける必要がある。クラッドはシリカ（ＳｉＯ２）などで作られているが、セラミック導波路外面には数μｍの厚みのシリカ層が形成されるためにその製造工法が難しく製造時間がかかるという課題がある。さらに、クラッドは硬く厚いシリカ層であるためにセラミック導波路はフレキシブル性が無くなるのでヒビ割れや欠けが発生しやすくなりその取り扱いがしにくくなるという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、セラミック導波路に用いられるクラッドを簡単な製造工法で形成させることができ、またセラミック導波路を取り扱いやすいフレキシブルなものにさせることができるレーザ光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明のレーザ光源装置は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、半導体レーザから出力される励起用レーザ光により基本波長の赤外レーザ光を出力する固体レーザ素子と、固体レーザ素子から出力されたレーザ光の波長を１／２に変換する波長変換素子と、基本波長の赤外レーザ光を反射し、波長変換素子から出力された基本波長の１／２波長のレーザ光を透過する反射鏡と、を備え、固体レーザ素子の相対する面に金属薄膜のクラッドを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、セラミック導波路である固体レーザ素子にクラッドを設けることで光学系の簡素化ができ、その固体レーザ素子のクラッドを金属薄膜にしたことでクラッド形成の工法が簡易になり、そのクラッド層厚を薄くすることができる。また、固体レーザ素子は取り扱いやすいフレキシブルなものになるのでヒビ割れや欠けが発生しにくくなりその取り扱いが容易になる。さらに、クラッドを金属薄膜にしたことで導電性が良くなり、帯電によるクラッドへのゴミ付着防止ができレーザ光の漏れを防止することができる。さらに、クラッドを金属薄膜にしたことで熱伝導性が良くなり固体レーザ素子内部からの放熱をしやすくすることができる。これらにより、レーザ光源装置を安価でコンパクトなものにさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における画像表示装置の概略構成図
【図２】本発明の実施形態における緑色レーザ光源装置の斜視図
【図３】本発明の実施形態における緑色レーザ光源装置の光学系の構成図
【図４】本発明の実施形態における緑色レーザ光源装置におけるレーザ光の状況を示す模式図
【図５】本発明の実施形態における固体レーザ素子にクラッドを取り付けた状況を示す概略図
【図６】本発明の実施形態における固体レーザ素子のクラッドの製作工程を示す工程図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、半導体レーザから出力される励起用レーザ光により基本波長の赤外レーザ光を出力する固体レーザ素子と、固体レーザ素子から出力されたレーザ光の波長を１／２に変換する波長変換素子と、基本波長の赤外レーザ光を反射し、波長変換素子から出力された基本波長の１／２波長のレーザ光を透過する反射鏡と、を備え、固体レーザ素子の相対する面に金属薄膜のクラッドを設けたことを特徴とするレーザ光源装置であって、固体レーザ素子にクラッドを設けることで光学系の簡素化ができるとともにクラッド本来の役目であるゴミや欠けによって固体レーザ素子からのレーザ光が漏れるのを防止し、その固体レーザ素子のクラッドを金属薄膜にしたことでクラッド形成の工法が簡易になりそのクラッド層厚を薄くすることができる。また、固体レーザ素子は取り扱いやすいフレキシブルなものになるのでヒビ割れや欠けが発生しにくくなりその取り扱いが容易になる。さらに、クラッドを金属薄膜にしたことで導電性が良くなり、帯電によるクラッドへのゴミ付着防止ができレーザ光の漏れを防止することができ、クラッドを金属薄膜にしたことで熱伝導性が良くなり固体レーザ素子内部からの放熱をしやすくすることができる。これらにより、レーザ光源装置を安価でコンパクトなものにさせることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、クラッドの金属薄膜は、電気伝導度が１×１０６Ｓ／ｍ以上であって熱伝導度が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材質であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置であって、クラッドを電気伝導度が高く熱伝導度の高い金属薄膜で構成することで、クラッドは電気伝導や熱伝導が良好になるので帯電によるゴミ付着を防止することができ、そして固体レーザ素子内で発生する熱も放熱しやすくなる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、固体レーザ素子は、スラブ形状であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置であって、スラブ形状を取り入れることでレーザ光源装置の光学系を簡素化し構成部品を減らすことができ、レーザ光源装置の小型化やコストダウンを図ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、半導体レーザと、固体レーザ素子と、波長変換素子と、反射鏡とが、１つの基台に一体的に支持されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレーザ光源装置であって、この構成を採ることで光軸調整が容易にでき、高出力のレーザ光を出力することができるともに、スラブ形状を取り入れることでレーザ光源装置の光学系を簡素化することや光学系の構成部品を減らすことができ、レーザ光源装置の小型化やコストダウンができる。
【００１５】
以下、本発明のレーザ光源装置について図面を用いて説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に良好な条件の限定が記載されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載が無い限り、これらの条件に限られるものでは無い。
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態における画像表示装置の概略構成図である。この画像表示装置１は、所要の画像をスクリーンＳに投影表示するものであり、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置２と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置３と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置４と、映像信号に応じて各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の空間光変調器５と、各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光を反射させて空間光変調器５に照射させるとともに空間光変調器５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ６と、各レーザ光源装置２〜４から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ６に導くリレー光学系７と、偏光ビームスプリッタ６を透過した変調レーザ光をスクリーンＳに投射する投射光学系８とを備えている。
【００１８】
この画像表示装置１は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置２〜４から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
【００１９】
リレー光学系７は、各レーザ光源装置２〜４から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ１１〜１３と、コリメータレンズ１１〜１３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１および第２のダイクロイックミラー１４，１５と、ダイクロイックミラー１４，１５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板１６と、拡散板１６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ１７とを備えている。
【００２０】
投射光学系８からスクリーンＳに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置４から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置２および赤色レーザ光源装置３から緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー１４，１５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー１４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー１５で同一の光路に導かれる。
【００２１】
第１および第２のダイクロイックミラー１４，１５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー１４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー１５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。
【００２２】
これらの各光学部材は、筐体２１に支持されている。この筐体２１は、各レーザ光源装置２〜４で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。
【００２３】
緑色レーザ光源装置２は、側方に向けて突出した状態で筐体２１に形成された取付部２２に取り付けられている。この取付部２２は、リレー光学系７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部２３と側壁部２４とが交わる角部から側壁部２４に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置３は、ホルダ２５に保持された状態で側壁部２４の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置４は、ホルダ２６に保持された状態で前壁部２３の外面側に取り付けられている。
【００２４】
赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４は、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４は、ホルダ２５，２６に開設された取付孔２７，２８に圧入するなどしてホルダ２５，２６に対して固定される。青色レーザ光源装置４および赤色レーザ光源装置３のレーザチップの発熱は、ホルダ２５，２６を介して筐体２１に伝達されて放熱され、各ホルダ２５，２６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
【００２５】
緑色レーザ光源装置２は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ３１と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力する固体レーザ素子３４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子３５と、固体レーザ素子３４とともに共振器を構成する凹面ミラー３６と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー３７と、各部を支持する基台３８と、各部を覆うカバー体３９とを備えている。
【００２６】
この緑色レーザ光源装置２は、基台３８を筐体２１の取付部２２に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置２と筐体２１の側壁部２４との間に所要の幅（例えば０．５ｍｍ以下）の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置２の熱が赤色レーザ光源装置３に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置３の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置３を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置３の所要の光軸調整代（例えば０．３ｍｍ程度）を確保するため、緑色レーザ光源装置２と赤色レーザ光源装置３との間に所要の幅（例えば０．３ｍｍ以上）の間隙が設けられている。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態における緑色レーザ光源装置の斜視図である。
【００２８】
図２に示すように、半導体レーザ３１、固体レーザ素子３４、波長変換素子３５、および凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に支持されている。基台３８の底面５１は光軸方向に対して平行となる。なおここでは、基台３８の底面５１に対して直交する方向を高さ方向とし、この高さ方向および光軸方向に対して直交する方向を幅方向とする。また、基台３８の底面５１に近接する側を下、底面５１と相反する側を上として説明するが、これは実際の装置の上下方向と必ずしも一致するものではない。
【００２９】
半導体レーザ３１は、レーザ光を出力するレーザチップ４１をマウント部材５２に実装したものである。レーザチップ４１は、光軸方向に長い帯板状をなし、光出力面を固体レーザ素子３４側に向けた状態で、板状をなすマウント部材５２の一面の幅方向の略中心位置に固着されている。この半導体レーザ３１は、取付部材５３を介して基台３８に固定される。この取付部材５３は、銅あるいはアルミなどの熱伝導性の高い金属で形成されており、これによりレーザチップ４１の発熱が基台３８に伝達されて放熱することができる。また、固体レーザ素子３４は、基台３８に一体的に形成された固体レーザ素子支持部５８に支持される。
【００３０】
波長変換素子３５は、固体レーザ素子支持部５８に保持される。この固体レーザ素子支持部５８は、波長変換素子３５の幅方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を調整することができるように、基台３８に対して、幅方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられている。波長変換素子３５は位置調整作業の前に固体レーザ素子支持部５８に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、固体レーザ素子支持部５８と基台３８とが接着剤で互いに固定される。凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に形成された凹面ミラー支持部６１に支持される。これにより、半導体レーザ３１から出力されたレーザ光の光軸と固体レーザ素子３４および波長変換素子３５との光軸調整が容易にでき、高出力の緑色レーザ光を出力することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では半導体レーザ３１から出力されたレーザ光を収束させるためのレンズ系を備えていない。すなわち、半導体レーザ３１から出力されたレーザ光は直接クラッド構造を有する固体レーザ素子３４に入力される。この構成を採ることにより緑色レーザ光源装置２の光学系の構成部品を減らすことができ、緑色レーザ光源装置２の小型化やコストダウンができる。
【００３２】
図３と図４を用いて、緑色レーザ光源装置２の光学系の構成とそこを通過するレーザ光の状況について説明する。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態における緑色レーザ光源装置の光学系の構成図であり、図４は、本発明の実施形態における緑色レーザ光源装置におけるレーザ光の状況を示す模式図である。
【００３４】
図３において、半導体レーザ３１のレーザチップ４１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。また、固体レーザ素子３４は、いわゆるセラミック製造法を用いて作られた多結晶であり、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光を出力する。この固体レーザ素子３４は、光の直線透過性の高いイットリウムアルミニウムガーネットを使用したものである。このイットリウムアルミニウムガーネットは基本結晶構造が立方構造を有しているので複屈折が無く結晶界面での光散乱が無いという特徴を持つので前述したように光の直線透過性の高い多結晶焼結物として用いられている。すなわち、固体レーザ素子３４はセラミックで構成されているので安価な素子である。
【００３５】
この固体レーザ素子３４はレーザ光が通る導波路でスラブ形状をしており、その外側にはレーザ光を導波路内に閉じ込めるとともにゴミ付着、欠け発生そして支持部材の影響によるレーザ光の漏れを防止するために固体レーザ素子３４の上下面にクラッド１００を備えている（詳細は後述する）。
【００３６】
固体レーザ素子３４の半導体レーザ３１に対向する面には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止の機能と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射の機能とを備える膜４２が形成されている。
【００３７】
また、固体レーザ素子３４の波長変換素子３５に対向する面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止の機能を備える膜４３が形成されている。
【００３８】
波長変換素子３５は、いわゆるＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子であり、固体レーザ素子３４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の縦方向の偏光を持つ光のみの波長を変換して波長５３２ｎｍの縦方向の偏光を持つ半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。
【００３９】
波長変換素子３５の固体レーザ素子３４に対向する面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止の機能と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能とを備える膜４４が形成されている。
【００４０】
また、波長変換素子３５の凹面ミラー３６に対向する面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を備える膜４５が形成されている。
【００４１】
凹面ミラー３６は、波長変換素子３５に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射の機能と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能とを備える膜４６が形成されている。
【００４２】
なお、この凹面ミラー３６の曲率Ｒは、共振器の共振モード安定条件を満たすことや共振器内で必要なビーム径を形成することから求められ、共振器内の波長やビーム径および共振器間隔などより計算され、本実施形態ではこの曲率Ｒは２０ｍｍに設定している。
【００４３】
図４に示すように、上述した光学系の構成により固体レーザ素子３４の膜４２と凹面ミラー３６の膜４６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
【００４４】
波長変換素子３５では、固体レーザ素子３４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子３５を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー３６で反射されて波長変換素子３５に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子３５の膜４４で反射されて波長変換素子３５から出力される。
【００４５】
ここで、固体レーザ素子３４から波長変換素子３５に入力して波長変換素子３５で波長変換されて波長変換素子３５から出力されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー３６で一旦反射されて波長変換素子３５に入力して膜４４で反射されて波長変換素子３５から出力されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。
【００４６】
そこでここでは、波長変換素子３５を光軸方向に対して傾斜させて、入力面および出力面での屈折作用により、レーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００４７】
なお、図１に示したガラスカバー３７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光および波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するためにこれらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。
【００４８】
これより、図５および図６を用いて固体レーザ素子３４のクラッド構造について説明する。図５は、本発明の実施形態における固体レーザ素子にクラッドを取り付けた状況を示す概略図で、図６は、本発明の実施形態における固体レーザ素子のクラッドの製作工程を示す工程図である。
【００４９】
最初に、図５を用いて固体レーザ素子３４に金属製のクラッドを設けることになった変遷について説明する。ただし、図５の（ａ）から（ｄ）までに記載されている部材で同じ機能を持つものは符号番号を略している。
【００５０】
図５（ａ）は従来の緑色レーザ光源装置２の光学系の構成を示している。半導体レーザ３１から出力されたレーザ光は収束光学系３３で収束され、固体レーザ素子３４に入力される。この場合には収束光学系３３でレーザ光が収束され、固体レーザ素子３４の入力面のセンターポイントに入力される。入力されるレーザ光の光束は２００μｍ程度の大きさである。レーザ光をこの程度の光束にするのは波長変換素子３５での半波長への変換効率を高めることや光束が大きいとレーザ光の外部への漏れが大きくなるのを防止するためである。
【００５１】
また、固体レーザ素子３４はクラッド構成を備えていない。これは収束光学系３３によるレーザ光の収束効果により、固体レーザ素子３４の外面に付着したゴミや欠けの影響が大きくないためである。
【００５２】
しかし、緑色レーザ光源装置２は収束光学系３３を備えているので装置全体が大型化しコスト高になってしまう。この構成で単に収束光学系３３を無くした場合は５０％程度の変換ロスが発生してしまう。
【００５３】
図５（ｂ）はコストダウンや小型化のために収束光学系３３を取り外し、固体レーザ素子３４をスラブ形状にした時の緑色レーザ光源装置２の光学系の構成を示している。半導体レーザ３１は固体レーザ素子３４に近接して設置されている。半導体レーザ３１から出力されたレーザ光はすぐに固体レーザ素子３４に入射される。前述したように波長変換素子３５に入力する光束の大きさは小さい方が良い。このために固体レーザ素子３４をスラブ形状すなわち平板状にし、レーザ光の導波路にさせる。すなわち、固体レーザ素子３４に入力されるレーザ光は略光軸と平行に入力するので固体レーザ素子３４の側壁に対する入射角が大きく、このレーザ光は全反射の条件を満たすことになる。
【００５４】
固体レーザ素子３４を導波路形状にしてレーザ光を閉じ込めることで、半導体レーザ３１の発光波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を発光波長１０６４ｎｍのレーザ光への変換を向上させることができる。
【００５５】
しかし、固体レーザ素子３４を薄いスラブ形状にしたために固体レーザ素子３４の外面に付着したゴミや欠けによって固体レーザ素子３４からのレーザ光の漏れが発生しやすくなってしまう。
【００５６】
図５（ｃ）はゴミや欠けそして固体レーザ素子３４を支持する支持部材によって固体レーザ素子３４からのレーザ光が漏れるのを防止するために固体レーザ素子３４の上下両面にクラッド１００を備えた時の緑色レーザ光源装置２の光学系の構成を示している。クラッド１００は厚さ数μｍのＳｉＯ２でよく知られているスパッタ法で生成されている。
【００５７】
しかし、セラミックでできている固体レーザ素子３４上にＳｉＯ２の数μｍのクラッド層を形成する場合、厚い膜を生成する必要があり硬い素材を用いるためにその形成にはかなり長い時間がかかってしまう。
【００５８】
さらに、クラッド１００は厚さ数μｍのＳｉＯ２で厚く構成されているので、クラッド１００を備えた固体レーザ素子３４は硬くフレキシブル性が無い。したがって、固体レーザ素子３４は取り扱い時などで応力が発生しやすくヒビや割れが発生しやすくなる。
【００５９】
図５（ｄ）は本実施形態の緑色レーザ光源装置２の光学系の構成を示している。クラッド１００は厚さ数百ｎｍの金属膜で構成されている。
【００６０】
使用する金属はアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）そしてチタン（Ｔｉ）などから適宜選択される。これらの金属は、波長８０８ｎｍの光学反射も良好なうえ、電気伝導度や熱伝導度も良好な性質を有している。参考として、アルミニウムの電気伝導度は４×１０７Ｓ／ｍ、熱伝導度は２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）で、銀の電気伝導度は６×１０７Ｓ／ｍ、熱伝導度は４２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）で、クロムの電気伝導度は０．７×１０７Ｓ／ｍ、熱伝導度は９４Ｗ／（ｍ・Ｋ）で、タンタルの電気伝導度は０．７×１０７Ｓ／ｍ、熱伝導度は５８Ｗ／（ｍ・Ｋ）で、そしてチタンの電気伝導度は０．２×１０７Ｓ／ｍ、熱伝導度は２２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。各金属の光学反射率も８０％以上である。
【００６１】
すなわち、クラッド１００を形成する金属として、電気伝導度が１×１０６Ｓ／ｍ以上、熱伝導度が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のものを選択すれば良い。
【００６２】
このように、クラッド１００を金属薄膜で構成することで、クラッド本来の役目であるゴミや欠けによって固体レーザ素子３４からのレーザ光が漏れるのを防止し、固体レーザ素子３４はフレキシブルで扱いやすいものになる。また、クラッド１００は電気伝導や熱伝導も良好になるので帯電によるゴミ付着を防止することができ、そして固体レーザ素子３４内で発生する熱も放熱しやすくなる。
【００６３】
次に、図６を用いて固体レーザ素子３４にクラッド１００を設ける工程について説明する。図６では、従来のクラッド構造すなわちＳｉＯ２で構成されているクラッド（図５（ｃ）参照）と本実施形態である金属膜のクラッド（図５（ｄ）参照）との工程を比較しているが、相違する部分はクラッド形成の工程である。バルク材料、入出射面研磨、上下面研磨そしてコーティング形成については相違していない。
【００６４】
図６に示しているように、ＳｉＯ２で構成されるクラッドはスパッタ法で厚さ数μｍの厚膜として形成される。その材質が硬いＳｉの酸化物であるために工法が煩雑で且つ厚膜であるのでその厚膜の生成時間がかなりかかってしまう。
【００６５】
一方、金属薄膜で構成されるクラッドはよく知られているスパッタ法あるいは抵抗加熱蒸着法で厚さ数百ｎｍのアルミニウムあるいは銀の薄膜で形成される。その材質が柔らかい金属であるために工法が簡易で且つ薄膜であるのでその薄膜の生成時間が短くてすむ。また、薄膜生成工法としてスパッタ法や蒸着法を選択できるので工法の自由度が高くなる。
【００６６】
ここで、スパッタ法と抵抗加熱蒸着法の概要を説明しておく。
【００６７】
最初に、スパッタ法については、真空チャンバー内に薄膜として付けたい金属あるいは金属酸化物をターゲットとして設置し、高電圧をかけてイオン化させた希ガス元素（普通はアルゴンを用いる）や窒素（普通は空気由来）を衝突させる。するとターゲット表面の原子がはじき飛ばされ、基板に到達して製膜する工法であり、酸化物のスパッタリングには、ターゲットに金属酸化物を用いる方法の他に金属をターゲットとして用い、製膜時の雰囲気中に酸素を含ませることにより金属酸化物を形成する反応性スパッタリング法を用いることもある。
【００６８】
次に、抵抗加熱蒸着法については、真空にした容器の中で、金属からなる蒸着材料を抵抗体である容器に設置し、その抵抗体に電力を印加することで加熱し、金属を気化もしくは昇華して、離れた位置に置かれた基板の表面に付着させ薄膜を製膜する工法である。
【００６９】
以上のことにより、セラミック導波路にクラッドを設けることで光学系の簡素化ができ、そのセラミック導波路のクラッドを金属薄膜にしたことでクラッド形成の工法の自由度が高くなるとともに薄膜生成工法も簡易になりそのクラッド層厚も薄くすることができる。
【００７０】
また、セラミック導波路は取り扱いやすいフレキシブルなものになるのでヒビ割れや欠けが発生しにくくなりその取り扱いが容易になる。
【００７１】
さらに、クラッドを金属薄膜にしたことで導電性が良くなり、帯電によるクラッドへのゴミ付着防止ができレーザ光の漏れを防止することができ、クラッドを金属薄膜にしたことで熱伝導性が良くなりセラミック導波路内部からの放熱をしやすくすることができる。これらにより、レーザ光源装置を安価でコンパクトなものにさせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明にかかるレーザ光源装置は、導波路に簡単な工法で形成できる金属薄膜のクラッドを設けることで、導波路である固体レーザ素子からの光漏れを防止し、フレキシブルで扱いやすくする効果を有し、画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１    画像表示装置
２    緑色レーザ光源装置
３    赤色レーザ光源装置
４    青色レーザ光源装置
３１    半導体レーザ
３４    固体レーザ素子
３５    波長変換素子
３６    凹面ミラー
４２、４３、４４、４５、４６    膜
１００    クラッド
【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１】
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