(57)【要約】【課題】レーザ共振器における偏光による寄生発振を、比較的簡易な構成で抑制することを目的とする。【解決手段】励起光源１、共振器２０を構成する共振器ミラー２及び３を有し、共振器２０内にレーザ媒質５を備え、励起光源１からの光でレーザ媒質５が励起されて、共振器２０の発振により得られる光を出力する。レーザ媒質５として複屈折材料を用いる。レーザ媒質５の一方の端面５Ｂを共振光路と略垂直とし、複屈折性により偏光性を示す偏光膜６を設ける。端面５Ｂを垂直面としても複屈折材料なので透過率差を設定でき、共振器２０内で発振する光として所望の偏光方向の光を選択的に発振、出射させることができる。【選択図】図１
2009218232.tif 000002
【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を有し、
前記共振器ミラーにより構成される共振器内に、レーザ媒質を備え、
前記励起光源からの光で前記レーザ媒質が励起されて、前記共振器の発振により得られる光を出力する構成とされ、
前記レーザ媒質として、複屈折材料が用いられ、
前記レーザ媒質の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、前記複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜が設けられる
レーザ光源装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ光源装置において、
前記共振器ミラーにより構成される共振器内に、前記レーザ媒質と波長変換素子とを備え、
前記共振器の発振により得られる光を基本波として前記波長変換素子に照射して変換波を出力する構成とされるレーザ光源装置。
【請求項３】
請求項２記載のレーザ光源装置において、
前記波長変換素子として、複屈折材料が用いられ、
前記波長変換素子の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、前記複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜が設けられるレーザ光源装置。
【請求項４】
請求項１記載のレーザ光源装置において、
前記レーザ媒質又は波長変換素子の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、前記基本波に対する高反射膜が形成されて、前記共振器ミラーとされるレーザ光源装置。
【請求項５】
励起光源と、一対の共振器ミラーとを有し、
前記共振器ミラーにより構成される共振器内に、レーザ媒質と波長変換素子とを備え、
前記共振器の発振により得られる光を基本波として前記波長変換素子に照射して変換波を出力する構成とされ、
前記波長変換素子として、複屈折材料が用いられ、
前記波長変換素子の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、前記複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜が設けられる
レーザ光源装置。
【請求項６】
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、
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を有し、前記共振器ミラーにより構成される共振器内にレーザ媒質を備え、
前記励起光源からの光で前記レーザ媒質が励起されて、前記共振器の発振により得られる光を出力する構成とされ、
前記レーザ媒質として、複屈折材料が用いられ、
前記レーザ媒質の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、前記複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜が設けられる
画像生成装置。
【請求項７】
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、
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を有し、前記共振器ミラーにより構成される共振器内にレーザ媒質と波長変換素子とを備え、
前記共振器の発振により得られる光を基本波として前記波長変換素子に照射して変換波を出力する構成とされ、
前記波長変換素子として、複屈折材料が用いられ、
前記波長変換素子の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、前記複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜が設けられる
画像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器の発振によりレーザ光を出力するレーザ光源装置、またこのレーザ光を基本波として第２高調波等の変換波を出力するレーザ光源装置とこれを用いた画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタやレーザプリンタ、あるいは産業プロセス用などのレーザ光源を利用する各種の光学装置において、小型で消費電力が小さく、出力が安定なレーザ光源装置が要求されている。
このようなレーザ光源装置において、半導体レーザを励起光源として用いた固体レーザを使用する場合、干渉に起因する照明むらを改善するために、アレイレーザ等により１次元横マルチモードの励起光を使用して特に線状（例えば楕円状）の変換波を出力することが提案されている（例えば特許文献１参照。）。このような横マルチモードの光を例えば画像生成装置に用いる場合は、光変調装置に対して比較的均質に照明できることから画質を向上させることができる。また、横マルチモードであることからスペックルノイズを低減させることができるので、画像生成装置用の光源として装置構成を複雑化することなく高効率なレーザ光源装置を得ることが期待される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６６８１８号公報
【特許文献２】特開平１１−３３０５９７号公報
【特許文献３】特開平０５−２６７７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般にレーザ共振器では、偏光による寄生発振を抑制する工夫が必要である。レーザ媒質に異方性のある場合でも、例えばＮｄ：ＹＶＯ４結晶の場合、励起光の偏光と同じ偏光が発振しやすいものの、それと異なる偏光も抑制はしきれず、偏光間で発振が不安定になりやすい。
所望の偏光以外の偏光による寄生発振を避ける目的では、一般に、偏光子を共振器内に挿入する方法や、ガラス板をブリュースター角で共振光路に挿入する方法がよく知られている。しかしながらこの場合はレーザ共振器の部品点数の増加をもたらす。
【０００５】
また、レーザ結晶を数°程度の小さい角度だけ傾けるとか、傾斜カットする構成とすることで、寄生発振を避ける技術も提案されている（特許文献２参照。）。前者の場合は、共振器レイアウトを変えずにレーザ結晶の片端面を共振器ミラーとして使うことが難しくなるので、共振光路への影響を最小限にするには部品点数が増加するという問題がある。また、後者の場合はレーザ結晶の片端面を傾けて研磨する必要が生じ、加工プロセスの管理が煩雑になる。またその傾け角を高い精度で維持して作製することが難しく、その結果として共振器のばらつきを生じてしまう。またこれを防ぐための光学的な調整工程が煩雑になってしまうという不都合がある。また、十分な偏光制御効果を得るには大きな角度が必要である。
【０００６】
レーザ結晶の端面にブリュースター角になるような加工を施す例も提案されている（例えば特許文献３参照。）。この場合は、レーザ共振器の光路がブリュースター面で大きく折れ曲がるため、励起方向に対するレーザ共振光路が変化してしまい、励起光源配置も含めたレーザ共振器光路のレイアウトの複雑化をもたらす。
【０００７】
以上の問題に鑑みて、本発明は、偏光による寄生発振を、比較的簡易な構成で抑制するレーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明によるレーザ光源装置は、励起光源と、一対の共振器ミラーとを有し、共振器ミラーにより構成される共振器内に、レーザ媒質を備え、励起光源からの光でレーザ媒質が励起されて、共振器の発振により得られる光を出力する構成とされる。そして、レーザ媒質として複屈折材料が用いられ、レーザ媒質の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜が設けられる構成とする。
【０００９】
また、本発明によるレーザ光源装置は、励起光源と、一対の共振器ミラーとを有し、共振器ミラーにより構成される共振器内に、レーザ媒質と波長変換素子とを備え、共振器の発振により得られる光を基本波として波長変換素子に照射して変換波を出力する構成とされる。そして、波長変換素子として、複屈折材料が用いられ、波長変換素子の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜が設けられる構成とする。
【００１０】
本発明による画像生成装置は、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。レーザ光源装置は、励起光源と、一対の共振器ミラーとを有し、共振器ミラーにより構成される共振器内にレーザ媒質を備える。励起光源からの光でレーザ媒質が励起されて、共振器の発振により得られる光を出力する構成とされる。そしてレーザ媒質として、複屈折材料が用いられ、レーザ媒質の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜が設けられる構成とする。
【００１１】
また、本発明による画像生成装置は、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。レーザ光源装置は、励起光源と、一対の共振器ミラーとを有し、共振器ミラーにより構成される共振器内にレーザ媒質と波長変換素子とを備える。共振器の発振により得られる光を基本波として波長変換素子に照射して変換波を出力する構成とされる。波長変換素子として、複屈折材料が用いられ、波長変換素子の一方の端面が共振光路と略垂直とされ、かつ、複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜が設けられる構成とする。
【００１２】
上述したように、本発明のレーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置においては、レーザ光源装置内に設けるレーザ媒質または波長変換素子を、複屈折性を有する材料により構成するものである。このような構成とすることによって、レーザ媒質または波長変換素子の光の入出射端面に傾斜面とする加工を行わずに垂直端面のままとしても、複屈折材料の複屈折性により偏光性を示す偏光膜を設けることで、所望の偏光の光を主として透過させることができる。すなわち本発明によれば、レーザ媒質の端面、または波長変換素子を設ける場合はレーザ媒質か波長変換素子の少なくとも一方の端面に偏光膜を設けるのみの比較的簡易な構成により、偏光による寄生発振を効率よく抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のレーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置によれば、偏光による寄生発振を、比較的簡易な構成で抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１〜図９は、本発明の実施の形態に係るレーザ光源装置の各例の概略構成図である。以下これら各実施形態に係るレーザ装置について説明する。
【００１５】
（１）第１の実施の形態
図１に示すように、本実施の形態に係るレーザ光源装置３０は、励起光源１と、一対の共振器ミラー２及び３とを有し、共振器ミラー２及び３により構成される共振器２０内に、レーザ媒質５を備える。
図示の例では、レーザ媒質５の共振器方向に沿う端面５Ａから励起光を入射するエンドポンプ方式を採る場合を示す。励起光源１から出射する励起光の光路上に共振器ミラー２及び３が配置されて共振器２０が構成される。そして励起光源１と共振器ミラー２との間にコリメータレンズ１２、半波長板１３が配置され、共振器ミラー２及び３の間に複屈折材料より成るレーザ媒質５が配置される。そしてレーザ媒質５の励起光源１側の端面５Ａとは反対側の端面５Ｂが共振光路と略垂直面とされ、かつ、偏光膜６を備える面とされる。ここで共振器ミラー２は、励起光源１からの励起光を高透過率で透過し、レーザ媒質５において発振する光に対し高反射率を有する構成とする。また共振器ミラー３は、発振光をある程度の反射率で反射するが、部分的に透過する構成とする。
【００１６】
このような構成において、半導体レーザ等の励起光源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１２により励起光源１の例えば発光素子のエミッタ厚方向にコリメートされる。そして半波長板１３を介して矢印Ｌｉで示すように共振器ミラー２に入射され、端面５Ａからレーザ媒質５に入射される。
このとき、レーザ媒質５が複屈折性を有する材料すなわち異方性媒質であるので、偏光膜６とレーザ媒質５との屈折率差が偏光方向によって変化する。つまり、方向によって透過率を変化させることができる。このことを利用して、例えば図１中矢印ｐ１で示すように紙面に沿い共振方向と直交する偏光成分が、矢印ｐ２で示すように紙面に垂直で共振方向と直交する偏光成分に対し、透過率が大となるように偏光膜６を設計することができる。つまり、この偏光膜６を偏光選択素子として機能させることができる。
なお、共振器内で偏光選択作用を発現するには、所望の偏光と、寄生発振して欲しくない偏光との間で透過率の差があればよく、寄生発振を避けたい偏光に対する透過率がゼロであることは必ずしも必要ない。基本的には共振器内の基本波に対する透過率（反射率）による一周の損失（ロス）が少しでも低い方の偏光が発振するからである。ただし、発振させたい偏光に対しては十分に高透過な膜であることが望ましい。
【００１７】
この透過率の差は、レーザ媒質の材料や、波長変換素子を用いる場合はその材料、またレーザ共振器の構成と抑えたい寄生発振のレベルにもよるが、０．５％程度以上あれば不要な偏光による寄生発振を抑えることができる。０．５％未満だと、測定誤差や作製する膜の特性ばらつき程度になる可能性が高く、現実的でない。更に望ましくは１．５％以上であれば十分に寄生発振を抑えることができることを実験的に確認している。
透過率の差を大きくするためには、偏光膜を構成する多層膜の材料や層数等に制限が生じ、コストに影響する。また、製造上の膜特性のロット間ばらつきや、複屈折材料を用いる場合の軸ずれによる基板結晶の使用する方位に対する実効屈折率ばらつきなどを考えても、透過率の差は５％あれば十分に寄生発振を抑えられる。したがって、この透過率の差は０．５％以上５％以下であれば十分といえる。
【００１８】
また上述したように、複屈折材料とするレーザ媒質の偏光膜を設ける端面、波長変換素子を用いて偏光膜を設ける場合のその端面は、略垂直面とするものであるが、垂直加工精度は通常の加工精度でよい。すなわち、垂直面から±３°以内、望ましくは±２°以内であればよい。垂直面から±３°を超える傾斜面も許容範囲とすると、この面に設ける偏光膜において、傾斜効果と偏光膜の効果が場合によって一部打ち消し合い、目的とする透過率差を達成できない恐れがあり、またこれを防ぐために膜構成が複雑化し、コストに影響するという問題が生じる。さらに、共振器光路変化も大きくなり製造上の問題が生じる。したがって、この面の加工精度としては、垂直面から±３°以内、より望ましくは±２°以内とする。
【００１９】
このようにして偏光方向が選択されてレーザ媒質５から出射された発振光は、共振器ミラー２と３の間の共振器２０を往復する。共振器ミラー３を、上述したように発振光が部分的に透過する構成とすることによって、偏光による寄生発振が抑えられた発振光を外部に矢印Ｌｏで示すように出力することができる。
【００２０】
なお、この例においては励起光源１と共振器ミラー２との間に半波長板１３を設ける場合を示す。これは、レーザ媒質５として例えばＮｄ：ＹＶＯ４のように、吸収効率と発振効率の高い結晶方位が同じｃ軸方向の材料でｃ軸方向と例えばエミッタ厚方向とを垂直に配置する必要のある場合、かつ半導体レーザ等の発振偏光方向がエミッタ厚方向と平行であるような励起光源１を使う場合に有効である。すなわち、このように共振器２０の入射前に半波長板１３を配置することで、偏光を９０度回転させ、共振させるべき発振光の偏光方向と揃えておくことができる。このためより効率よくレーザ媒質５に励起光を吸収させることができ、すなわち効率よく発振光を出力できることとなる。励起光源１の発振偏光とレーザ媒質で吸収させたい偏光の配置関係によって半波長板の有無を決定すればよい。
【００２１】
そして本実施の形態においては、レーザ媒質５と偏光素子の２つの機能を、偏光膜６を成膜したレーザ媒質５で、すなわち１つの素子として実現でき、部品点数の削減を図ることができる。また、レーザ媒質５の端面が垂直面のままで偏光膜６により偏光による寄生発振を抑制できるので、レーザ媒質すなわちレーザ結晶の斜め加工や共振器調整プロセスが煩雑にならないという利点がある。また、励起方向と、共振器ミラー３から出射される発振光の進行方向とが略一直線上に配置され、共振器レイアウトを単純化することができて、装置構成が簡易となる。
【００２２】
なお、本実施形態においてはレーザ媒質５の共振器２０内側の端面５Ｂを偏光膜６とする例としたが、共振器ミラー２側の端面５Ａに偏光膜を設ける構成としても構わない。
【００２３】
本実施の形態に係るレーザ装置において、共振器ミラー２をレーザ媒質５と一体化する場合の概略構成図を図２に示す。図２に示す例では、共振器ミラー２をレーザ媒質５の端面５Ａに例えば膜構造として設ける構成とする。図２において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
このように共振器ミラー２をレーザ媒質５と一体化することによって、共振器ミラー２、レーザ媒質５及び偏光膜６の機能を１つの素子で実現できることとなり、図１に示す例と比べてより部品点数の削減を図ることができる。また、共振器レイアウトをより単純化でき、組み立て調整の簡易化、装置構成の簡易化に有利となる。
またこの場合、端面５Ａにつけた共振器ミラーとしての高反射膜を偏光膜としても良い。すなわち、寄生発振させたくない偏光に対し透過率を高く（反射率を低く）し、所望の偏光に対し透過率を低く（反射率を高く）すればよい。透過率差の値についての議論は前述と同様で、透過率の差は０．５％以上５％以下であることが望ましい。
【００２４】
（２）第２の実施の形態
図３に本発明の第２の実施の形態に係るレーザ光源装置３０の概略構成図を示す。この例においては、共振器２０内にレーザ媒質５と波長変換素子７とを配置する例を示す。そしてレーザ媒質５において発振する光を基本波として、波長変換素子７において２次高調波、３次高調波、パラメトリック発振、和周波混合等による変換波を発生して、外部に出力する例を示す。図３においては図１に示す例と同様に、共振器ミラー２をレーザ媒質５の励起光入射側の端面から離間して配置する例を示す。図３において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２５】
この例においては、レーザ媒質５を複屈折材料とし、その端面５Ｂを共振光路に略垂直面として、偏光膜６を設ける。波長変換素子７は複屈折材料より構成してもよいし、それ以外の材料でも構わない。共振器ミラー２は励起光源１から入射される励起光を高透過率で透過し、共振器２０で発振する発振光すなわち基本波と、波長変換素子７で発生する変換波とを高反射率で反射する構成とする。また、共振器ミラー３は、発振光すなわち基本波を高反射率で反射し、変換波を高透過率で透過する構成とする。共振器ミラー２及び３は基本波に対して反射率が高いほど好ましく、全反射とすることが最も望ましい。
【００２６】
このような構成において、半導体レーザ等の励起光源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１２により励起光源１の例えば発光素子のエミッタ厚方向にコリメートされる。そして半波長板１３を介して矢印Ｌｉで示すように共振器ミラー２に入射され、端面５Ａからレーザ媒質５に入射される。この場合も、レーザ媒質５が複屈折性を有する材料すなわち異方性媒質であるので、発振光すなわち基本波のうち図１中矢印ｐ１で示す紙面に沿い共振方向と直交する偏光成分と、矢印ｐ２で示す紙面に垂直で共振方向と直交する偏光成分とで偏光膜６における透過率差を設け、矢印ｐ１で示す偏光をより多く外部に出射させる。共振器２０内ではロスの少ない偏光方向の光が発振するので、発振光は矢印ｐ１で示す偏光方向が選択される。偏光方向が選択されてレーザ媒質５から出射された発振光は、波長変換素子７に入射され、ここにおいて２次高調波、３次高調波等の変換波が発生し、共振器ミラー３を透過して外部に矢印Ｌｏで示すように出力される。
【００２７】
通常の非線形光学結晶等より成る波長変換素子においては、効率よく波長変換できる基本波の偏光が決まっているので他の偏光を入射しても波長変換されないかあるいは所望の偏光に比べて変換効率が低い。このため、従来は所望の偏光以外の偏光による基本波の寄生発振によって、直ちに変換波の出力変動に結びつくという問題がある。この変換波の出力変動は偏光変動によるため、寄生発振そのものによる基本波の出力変動よりはるかに大きい。これに対し、本実施の形態によれば、レーザ媒質５に偏光膜６を設けることによって基本波の偏光を揃えるので、上述の効果に加えて、部品点数増加なしに、またレイアウトを複雑にすることなしに、出力変動の少ない安定なレーザ装置を提供することができるという効果も得られることとなる。
なお、変換波の一部は共振器２０内を往復することから、レーザ媒質５に設ける偏光膜６は基本波に加えて変換波に対しても高透過率となるように構成することが望ましい。
【００２８】
この例においても励起光源１と共振器ミラー２との間に半波長板１３を設ける場合を示す。したがって、上述の第１の実施の形態と同様に、半波長板１３により、励起光の偏光方向を、共振させるべき発振光の偏光方向と揃えておくことで、より効率よくレーザ媒質５に励起光を吸収させることができて、効率よく発振光を出力できる。
【００２９】
そして本実施の形態においても、レーザ媒質５と偏光膜６の２つの機能をいわば１つの素子として実現でき、部品点数の削減を図ることができる。また、レーザ媒質すなわちレーザ結晶の斜め加工や共振器調整プロセスが煩雑にならないという利点があり、励起光源１から共振器ミラー３までを一直線上に配置できるので、共振器レイアウトを単純化することができ、装置構成が簡易となる。
【００３０】
なお、この実施の形態においてもレーザ媒質５の共振器２０内側の端面５Ｂには偏光膜を設けず、他方の端面５Ａに偏光膜を設ける構成としても構わない。
【００３１】
本実施の形態に係るレーザ装置において、共振器ミラー２をレーザ媒質５と一体化する場合の概略構成図を図４に示す。図４に示す例では、共振器ミラー２をレーザ媒質５の端面５Ａに設ける構成とする。図４において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
このように共振器ミラー２をレーザ媒質５と一体化することによって、共振器ミラー２、レーザ媒質５及び偏光膜６の機能を１つの素子で実現できることとなり、図３に示す例と比べてより部品点数の削減を図ることができる。また、共振器レイアウトをより単純化でき、組み立て調整の簡易化、装置構成の簡易化に有利となる。
またこの場合、端面５Ａにつけた共振器ミラーとしての高反射膜を偏光膜としても良い。すなわち、寄生発振させたくない偏光に対し透過率を高く（反射率を低く）し、所望の偏光に対し透過率を低く（反射率を高く）すればよい。透過率差の値についての議論は前述同様で、透過率の差は０．５％以上５％以下であることが望ましい。
【００３２】
（３）第３の実施の形態
図５に本発明の第３の実施の形態に係るレーザ光源装置３０の概略構成図を示す。この例においても、共振器２０内にレーザ媒質５と波長変換素子７とを配置する。そしてレーザ媒質５において発振する光を基本波として、波長変換素子７において２次高調波、３次高調波、パラメトリック発振、和周波混合等による変換波を発生して、外部に出力する例を示す。図５においては図１及び図３に示す例と同様に、共振器ミラー２をレーザ媒質５の励起光入射側の端面から離間して配置する例を示す。図５において、図３と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３３】
この例においては、レーザ媒質５の端面５Ｂには偏光膜を設けず、波長変換素子７を複屈折材料とし、その端面７Ｂを共振方向に略垂直面として、かつ、波長変換素子７の複屈折性により偏光性を示す偏光膜８を設ける。レーザ媒質５は複屈折材料より構成してもよいし、それ以外の材料でも構わない。共振器ミラー２及び３は上述の第２の実施の形態で説明した例と同様の構成とし得る。
【００３４】
このような構成において、半導体レーザ等の励起光源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１２により励起光源１の例えば発光素子のエミッタ厚方向にコリメートされる。そして半波長板１３を介して矢印Ｌｉで示すように共振器ミラー２に入射され、端面５Ａからレーザ媒質５に入射される。共振器２０で発振した光は外部に出射され、波長変換素子７の端面７Ａから入射される。この場合、波長変換素子７が複屈折性を有する材料すなわち異方性媒質であるので、基本波の所望の偏光を高透過とするように偏光膜８を設計できる。すなわちこの場合においても、例えば図５中矢印ｐ１で示す紙面に沿い共振方向と直交する偏光成分が、矢印ｐ２で示す紙面に垂直で共振方向と直交する偏光成分に比べて偏光膜８において高透過とすることができる。これにより、矢印ｐ１で示す偏光を、選択的に共振器２０内を往復させることにより、偏光による寄生発振が抑えられた発振光を基本波として変換波を高効率で発生させることができる。
【００３５】
この例においても励起光源１と共振器ミラー２との間に半波長板１３を設けるので、上述の第１及び第２の実施の形態と同様に、励起光の偏光方向を、共振させるべき発振光の偏光方向と揃えておくことで、より効率よくレーザ媒質５に吸収させることができて、効率よく発振光を出力できる。
【００３６】
そして本実施の形態においても、波長変換素子７と偏光膜８の２つの機能をいわば１つの素子として実現でき、部品点数の削減を図ることができる。また、波長変換素子として用いる非線形光学結晶等の斜め加工や共振器調整プロセスが煩雑にならないという利点があり、励起光源１から共振器ミラー３までを一直線上に配置できるので、共振器レイアウトを単純化することができ、装置構成が簡易となる。
【００３７】
なお、この実施の形態においても波長変換素子７の共振器ミラー３側の端面７Ｂには偏光膜を設けず、他方の端面７Ａに偏光膜を設ける構成としても構わない。
【００３８】
また、波長変換素子を用いて変換波を発生する構成において、レーザ媒質と波長変換素子のどちらか一方に設ける場合、複屈折材料として屈折率差が大きい材料の側に偏光膜を設けることが望ましい。屈折率差が大きいと透過率差をより大きくすることができる。例えば同じような膜構成、すなわちコストや信頼性が同程度の偏光膜で、レーザ媒質において透過率差を０．５％、波長変換素子において透過率差を３％とすることができる場合は、波長変換素子に偏光膜を設けることとする。偏光膜の材料や膜構成によってコストに影響がない場合は、レーザ媒質と波長変換素子との両方に偏光膜を設けてもよい。
【００３９】
本実施の形態に係るレーザ装置において、共振器ミラー２をレーザ媒質５と一体化する場合の概略構成図を図６に示す。図６に示す例では、共振器ミラー２をレーザ媒質５の端面５Ａに設ける構成とする。またこの例では、レーザ媒質５の共振器２０の内側の端面５Ｂに偏光膜６を設ける。図６において、図２及び図４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
このように共振器ミラー２をレーザ媒質５と一体化し、かつ偏光膜６を設けることによって、共振器ミラー２、レーザ媒質５及び偏光膜６の機能を１つの素子で実現できることとなり、図５に示す例と比べてより部品点数の削減を図ることができる。また、共振器レイアウトをより単純化でき、組み立て調整の簡易化、装置構成の簡易化に有利となる。
なおこの場合は、図３に示す例と同様に、偏光膜６を、基本波に加えて変換波に対しても高透過となるように構成することが望ましい。
この場合においても、端面５Ａにつけた共振器ミラーとしての高反射膜を偏光膜としても良い。すなわち、寄生発振させたくない偏光に対し透過率を高く（反射率を低く）し、所望の偏光に対し透過率を低く（反射率を高く）すればよい。透過率差の値についての議論は前述同様で、透過率の差は０．５％以上５％以下であることが望ましい。
【００４０】
（４）第４の実施の形態
上述の各実施の形態においては、エンドポンプ形式による励起方式としたが、本実施の形態においてはサイドポンプ方式による励起方式とする例を示す。図７は本実施の形態に係るレーザ装置３０の概略構成図である。
この例においては、図７に示すように、共振器ミラー２及び３より構成される共振器２０内に複屈折材料より成るレーザ媒質５が配置され、励起光源１１から励起光を矢印Ｌｉで示すようにレーザ媒質５の側面５Ｓに照射する構成とされる。励起光源１１としては例えば横マルチモードの光源を用いることができる。横マルチモードの光源を用いてサイドポンプ方式とする場合、励起光源１１から出射される光の矢印ａで示す長手方向と、レーザ媒質５から出射される発振光の矢印ｂで示す進行方向とが、略平行となるように配置される。そしてこの例においては、レーザ媒質５の一方の端面５Ａに共振器ミラー２が配置され、他方の端面５Ｂが共振光路に略垂直面とされ、この端面５Ｂに偏光膜６が設けられる。共振器ミラー２は励起光及び発振光に対し共に高反射率とされ、より望ましくは全反射とされる。共振器ミラー３は上述の第１の実施の形態と同様に、発振光をある程度の反射率で反射するが部分的に透過する構成とする。
【００４１】
このような構成において、励起光源１１から出射された励起光は、レーザ媒質５の側面５Ｓに照射される。図示の例においてはコリメータレンズや半波長板等を省略しているが、励起光源１１とレーザ媒質５との間に設けてもよい。共振器２０において発振した発振光は矢印ｂで示す共振方向に沿う２方向に出射される。一方は共振器ミラー５Ａにより反射されてレーザ媒質５を通過する。ここで、レーザ媒質５は異方性媒質であるため図７中矢印ｐ１で示すように紙面に沿い共振方向と直交する偏光成分と、紙面に垂直で共振方向と直交する偏光成分とで偏光膜６における透過率が異なるように、偏光膜６を構成することができる。すなわち、レーザ媒質５の端面５Ｂを垂直面としても、矢印ｐ１で示す偏光方向の光を選択的に出射するように偏光膜６を設計することができる。このようにして偏光方向が選択されてレーザ媒質５から出射された発振光は、共振器ミラー２と３の間の共振器２０を往復する。共振器ミラー３を、上述したように発振光が部分的に透過する構成とすることによって、偏光による寄生発振が抑えられた発振光を外部に矢印Ｌｏで示すように出力することができる。これにより、偏光による寄生発振を抑えてレーザ光を外部に出力することができる。
【００４２】
このように共振器ミラー２とレーザ媒質５と一体化し、かつ偏光膜６を設けることによって、共振器ミラー２、レーザ媒質５及び偏光膜６の機能を１つの素子で実現できることとなり、より部品点数の削減を図ることができる。また、共振器レイアウトをより単純化でき、組み立て調整の簡易化、装置構成の簡易化に有利となる。
この場合も、端面５Ａにつけた共振器ミラーとしての高反射膜を偏光膜としても良い。すなわち、寄生発振させたくない偏光に対し透過率を高く（反射率を低く）し、所望の偏光に対し透過率を低く（反射率を高く）すればよい。透過率差の値についての議論は前述同様で、透過率の差は０．５％以上５％以下であることが望ましい。
なお、この例においては共振器ミラー２をレーザ媒質５の一方の端面５Ａ側に固定する例を示すが、この限りではなくレーザ媒質５と別体に設けてもよい。その場合、端面５Ａに偏光膜を設けてもよく、図７に示す例と同様の効果が得られる。
【００４３】
（５）第５の実施の形態
図８に、本発明の第５の実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図を示す。図８において、図７と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例においては、共振器２０内にレーザ媒質５に加えて波長変換素子７を配置して、レーザ媒質５からの発振光を基本波として波長変換素子７において第２高調波、第３高調波等の変換波を発生して外部に出力する例を示す。この場合、偏光膜６は基本波に加えて変換波に対しても高透過とすることが望ましい。また、第２及び第３の実施の形態と同様に、共振器ミラー２を基本波に対して高反射とし、共振器ミラー３を基本波に対し高反射、望ましくは全反射とし、変換波を高透過として構成する。
【００４４】
本実施の形態においても、第４の実施の形態と同様に、レーザ媒質５から発振する基本波において、偏光による寄生発振を抑えることができ、特性の良好な変換波を外部に出力することができる。
そしてこの場合、レーザ媒質５と偏光膜６とを一体化することで、部品点数の削減を図ることができ、共振器レイアウトの単純化により組み立て調整の簡易化、装置構成の簡易化に有利となる。
なお、図８に示す例においては共振器ミラー２をレーザ媒質５と別体に設ける例を示すが、もちろんレーザ媒質の端面５Ａに膜構造等として一体化することも可能である。この場合は更に部品点数の削減を図ることができる。
この場合においても、端面５Ａにつけた共振器ミラーとしての高反射膜を偏光膜としても良い。すなわち、寄生発振させたくない偏光に対し透過率を高く（反射率を低く）し、所望の偏光に対し透過率を低く（反射率を高く）すればよい。透過率差の値についての議論は前述同様で、透過率の差は０．５％以上５％以下であることが望ましい。また、このように共振器ミラー２をレーザ媒質５と別体とする場合に、偏光膜６をレーザ媒質の端面５Ａに設けることも可能である。この場合においても、偏光膜６を端面５Ｂに設ける場合と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（６）第６の実施の形態
図９は、本発明の第６の実施の形態に係るレーザ光源装置３０である。この例においては、第４及び第５の実施の形態と同様にサイドポンプ励起方式とすると共に、共振器２０内にレーザ媒質５及び波長変換素子７を配置する。そしてレーザ媒質５及び波長変換素子７を共に複屈折材料より構成し、その端面５Ｂ、７Ｂを共振方向に略垂直面として、偏光膜６及び８をそれぞれ設ける例を示す。図９において、図８と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
この例においては、励起光源１１から出射された励起光がレーザ媒質５に入射され、図９中矢印ｐ１で示すように紙面に沿い共振方向と直交する偏光方向の光を偏光膜６により基本波として選択的に出射する。更に、波長変換素子７に設ける偏光膜８においても同様に、矢印ｐ１で示す紙面に沿い共振方向と直交する偏光方向の光を選択的に出射する。この場合も、偏光膜６及び８は、基本波に加えて変換波に対しても高透過であることが望ましい。
【００４７】
このようにして偏光方向が選択されて基本波が共振器２０内を往復する構成とすることにより、共振器２０内において偏光による寄生発振を確実に抑制することができ、特性の良好な変換波を外部に出力することができる。
またこの例においては、共振器ミラー２、レーザ媒質５及び偏光膜６を１つの素子とし、更に波長変換素子７及び偏光膜８を１つの素子として取り扱うことできるので、部品点数の削減を図ることができ、共振器レイアウトの単純化により組み立て調整の簡易化、装置構成の簡易化に有利となる。もちろん、波長変換素子７のみに偏光膜８を設ける構成としてもよい。その場合においても、同様に寄生発振を抑える効果を得ることができる。
この場合、端面５Ａに一体化した共振器ミラー２としての高反射膜を偏光膜としてもよい。また端面７Ｂに共振器ミラー３を一体化して設ける場合も同様である。すなわち、寄生発振させたくない偏光に対し透過率を高く（反射率を低く）し、所望の偏光に対し透過率を低く（反射率を高く）すればよい。透過率差の値についての議論は前述同様で、透過率の差は０．５％以上５％以下であることが望ましい。また、共振器ミラー２は、レーザ媒質５と別体に設けてもよく、その場合に、レーザ媒質５の共振器ミラー２側の端面に偏光膜を設けてもよい。また、波長変換素子７に設ける偏光膜８も、レーザ媒質５側の端面に設けることもできる。
なお、上述の第３及びこの第６の実施の形態において、波長変換素子７のレーザ媒質５側の端面に偏光膜を設ける場合において、共振器ミラー３を波長変換素子７の端面７Ｂに一体に設けることも可能である。この場合は、より部品点数の削減を図って、小型で装置構成の簡易なレーザ光源装置を提供することができる。
またこの場合、端面７Ｂにつけた共振器ミラーとしての高反射膜を偏光膜としても良い。すなわち、寄生発振させたくない偏光に対し透過率を高く（反射率を低く）し、所望の偏光に対し透過率を低く（反射率を高く）すればよい。透過率差の値についての議論は前述同様で、透過率の差は０．５％以上５％以下であることが望ましい。
【００４８】
（７）比較例
図１０は、第４の実施の形態の比較例として、レーザ媒質１０５の一方の端面を傾斜面、例えばブリュースター面とする例を示す。図１０に示すように、この比較例では、サイドポンプ励起方式を採る場合で、励起光源１１１から出射される励起光がレーザ媒質１０５に照射される。レーザ媒質１０５の一方の端面１０５Ｂはブリュースター面とされる。レーザ媒質１０５の他の端面に対向して共振器ミラー１０２が配置され、端面１０５Ｂから出射される発振光の光路上に共振器ミラー１０３が配置される。このように、ブリュースター面を利用して例えば矢印ｐ１１で示す偏光方向の光を選択的に分離して偏光による寄生発振を抑えることができる。しかしながらこの場合、光路が折れ曲がるので共振器のレイアウトが複雑となり、各光学部品の配置を調整する光学調整が煩雑となる。また、励起光源１１１やレーザ媒質１０５の大きさ、またレーザ媒質１０５の材料で決まるブリュースター角の大きさ等の条件によって、励起光源１１１の配置や電源供給用の配線部品等の配置が煩雑或いは困難となる恐れがある。
これに対し、本発明によれば、レーザ媒質又は波長変換素子の端面を略垂直面として偏光膜を設けるのみの簡易な構成で共振器レイアウトを簡易化し、装置構成の小型化、簡易化を図ることができる。
【００４９】
次に、本発明のレーザ光源装置における偏光膜、レーザ媒質及び波長変換素子に適用可能な材料等について例示する。
偏光膜としては、例えば高屈折率材料と低屈折率材料との積層構造による多層膜構成とすることができる。そしてその屈折率差、膜厚や層数等を適切に選定することによって偏光方向によって、方向により透過率差を生じさせる構造とすることができる。
【００５０】
例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ、Ｇｅ、Ｓｉ、ＰｂＴｅ、ＰｂＦ２、ＮａＦ３、ＬａＦ３、ＬｉＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＣａＦ２、ＣｅＦ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２偏光膜材料として用いることができる。
【００５１】
このうち上述した低屈折率膜と高屈折率膜による積層構成とする場合の低屈折率材料としては、例えばＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＬｉＦ、ＺｎＳ（赤外）、ＺｎＳｅ（赤外）が使われる。
また、高屈折率材料としては、例えばＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｎＳ、ＰｂＦ２、Ｓｉ、Ｇｅ、ＰｂＴｅ、ＨｆＯ２などが使われる。他にＺｒＯ２、ＨｆＯ２も屈折率が比較的高い材料である。
なお、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５などはレーザ用の高耐力膜としても利用されており、これらを用いる場合は耐久性に有利となる。
【００５２】
また偏光膜の成膜方法としては特に限定されるものではないが、真空電子ビーム蒸着、イオンビームアシスト蒸着（ＩＡＤ）、ＲＦスパッタ、イオンビームスパッタ（ＩＢＳＤ）、スピンコート、化学気相成長法（ＣＶＤ）等が利用可能である。
【００５３】
本発明のレーザ光源装置においてレーザ媒質として用い得る複屈折材料は以下の通りである。例えば、ＹＶＯ４、ＧｄＶＯ４、ＹＬＦ（ＹＬｉＦ４）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ６）、ＬｉＣＡＦ（ＬｉＣａＡｌＦ６）、ＫＧＷ（ＫＧｄ（ＷＯ４）２）、ＫＹＷ（ＫＹ（ＷＯ４）２）、Ａｌ２Ｏ３のうちいずれか１つか、又は、これらの混晶に各種イオン（Ｎｄ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｎａ、Ｃｒ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｔｉ３＋）がドープされた材料を用いることができる。これらの材料のうちＹＶＯ４は複屈折が特に大きい。
【００５４】
また波長変換を行うレーザ光源装置において、波長変換素子を複屈折材料としてその端面に偏光膜を設ける場合は、レーザ媒質として、上述の複屈折材料以外の材料を用いることも可能である。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や、Ｙｂ：ＹＡＧなどの、希土類添加の固体レーザ材料などを用途によって選択できる。ＹＡＧなどでは利用する波長の近辺に他の発振線をもつ。この場合は、特に波長変換素子の許容波長幅やレーザ構成によっては更に共振器内に寄生発振波長抑制のための波長選択素子を配置することが望ましい。例えば水晶による複屈折フィルタを波長選択素子として利用することができる。
【００５５】
なお、上述したように吸収特性と発振特性に異方性があってその効率の高い方位が同じである例えばＹＶＯ４を用いる場合には、励起光源の偏光方向、即ちＹＶＯ４に吸収させる偏光方向を、発振させるＹＶＯ４の偏光方向と合わせることが望ましい。励起光源が半導体レーザである場合には、その発振偏光によっては励起光が共振器に入射する前に、図１〜図６に示すように半波長板等を用いて偏光方向をほぼ９０度回転させるなどして必要な偏光方向とすることが望ましい。
【００５６】
本発明のレーザ光源装置において波長変換素子は、非線形光学結晶が利用可能である。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。使用材料としては、ＫＴｉＯＰＯ４（ＫＴＰ）、ＲｂＴｉＯＰＯ４、β−ＢａＢ２Ｏ４（ＢＢＯ）、ＬｉＢ３Ｏ５（ＬＢＯ）、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫＮｂＯ３、ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０、ＢｉＢ３Ｏ６のうちいずれか１つか、又は、これらの混晶材料より構成することができる。
【００５７】
なお、波長変換素子は、上述の材料又は混晶材料において、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より構成することもできる。
【００５８】
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（ＰＰＳＬＴ）、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。
【００５９】
ここで、「Ｃ」は「congruent（一様融液）組成」、「Ｓ」は「Stoichiometric（化学量論的）組成」を意味する。また、「ＰＰ」は「Periodical Poling（周期分極反転）」を意味し、非線形光学結晶に対し電圧印加等による分極制御により周期分極反転構造をもつ非線形光学素子が得られる。
これらの材料は、使用波長に合わせて、位相整合条件を満たす適切な角度で加工され、あるいは適切な周期分極反転構造を作ることによって（擬似）位相整合条件が満たされる。
また、波長変換素子の大きさは、共振器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とすることが望ましい。
【００６０】
なお、波長変換素子に入射する基本波の偏光方向は、位相整合条件に合わせて波長変換素子の適切な方向に合わせる。例えば、ＰＰＳＬＴでは結晶のｚ方向（ウェハ面と垂直方向）に偏光方向をもつ基本波を入射すると、同じ偏光方向の高調波を効率よく発生することができる。この場合、ｃ軸を法線方向とするウェハ面内方向に伝搬するように周期分極反転を行うのが適切であるが、通常ウェハの厚みは１ｍｍ程度以下であるから、例えば発振光に横マルチモードの光を扱う場合、ビーム長手方向はウェハ面内方向にとることが好ましい。したがって、この場合の偏光方向は、基本波及び変換波とも長手方向と略垂直な方向となる。
【００６１】
一方、ＬＢＯ等のように周期分極反転を用いない波長変換素子においては、素子サイズをある程度大きく例えば数ｍｍ角程度にとることができるので、利用する非線形性を有する結晶方位とその位相整合条件及び使用用途に応じて偏光方向をビーム長手方向と平行にとることも可能であり、また偏光方向をビーム長手方向と垂直にとることもできる。
【００６２】
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の大きいものが多く、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、すなわち調整が容易となるように、装置構成が簡易であることが望ましい。上述したように励起方向と変換波の出射方向とを平行とする場合は、光学的な調整が容易となる。すなわち、角度を適切に選定する場合は波長変換素子の調整も簡易化されるという利点がある。
【００６３】
もちろん、波長変換素子を設ける場合において、偏光膜を設けると不都合が生じる場合においては、レーザ媒質に偏光膜を設ける構成とすればよい。また、レーザ媒質及び波長変換素子が共に複屈折材料である場合は、図９に示す例のように両方に偏光膜を設ける他、上述したように、所望の偏光と望ましくない偏光とでより大きい透過率差を生じさせる構成を実現できる方に、偏光膜を設けることが望ましい。
【００６４】
（８）第７の実施の形態
次に、本発明の第７の実施の形態として、本発明に係るレーザ光源装置を利用した画像生成装置の実施の形態について図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３０と、照明光学系４０、例えば回折格子型の１次元光変調装置５１及び光選択部５２を含む光変調部５５、投射光学部５３、走査素子５４を有する走査光学部５６から構成される。レーザ光源装置３０としてはこの場合、横マルチモードの１次元状のレーザ光を出力するレーザ光源装置を用いる。このレーザ光源装置３０は、レーザ媒質を複屈折材料としてその端面を略垂直面として偏光膜を設ける構成とする。或いは、波長変換素子を有し、レーザ媒質又は波長変換素子の少なくともいずれか一方を複屈折材料とし、その端面を略垂直として偏光膜を設ける構成とする。具体的には例えば上述の図１、図２又は図７に示す構成、或いは変換波を出力する場合は図３〜図６、図８、又は図９に示す構成とする。そしてこのレーザ光源装置３０から出射されて照明光学系４０において光束形状等を整えられたレーザ光Ｌｏは、例えば回折格子型構成の１次元光変調装置５１に線状の光ビームとして照射される。
【００６５】
回折格子型の１次元光変調装置５１は外部演算部６１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５１を回折格子型構成とする場合、その回折光Ｌｍが光選択部５２に入射される。なお、例えば三原色の光を用いる場合は、各色の光源からそれぞれ１次元照明装置、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に出射される構成としてもよい。
【００６６】
光選択部５２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Ｌｓとして出射される。更に投射光学部５３によって拡大等を行い、走査光学部５６における走査素子５４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６０上に２次元像５７が生成される。画像生成面６０上において走査位置は矢印Ｃで示すように走査される。走査素子５４としては、例えばガルバノミラー、ポリゴンミラーの他、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。
【００６７】
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ＧＬＶ素子には本発明構成のレーザ光源装置３０から出射される横マルチモードの線状光、例えば半導体レーザアレイ、並列化光源等による横マルチモードの線状光を照射する。
上述の構成による画像生成装置１００によれば、レーザ光源装置３０として本発明構成のレーザ光源装置を用いることから、小型の構成とし、寄生発振が抑制された安定で高効率のレーザ光、例えば変換波を利用することができる。したがって照明むらの少ない良質な画質をもって画像を生成することが可能となる。
【００６８】
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、例えば赤、緑及び青の各色用にレーザ光源装置を設ける場合、その少なくとも一つを本発明構成とするのみでよく、また他の部分すなわち光変調部、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。
【００６９】
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、レーザアニール装置、露光装置等の各種レーザプロセス装置におけるレーザ光源装置に本発明を適用することができ、出力光の均一化と安定化を図ることができる。これらの装置においてレーザ光源装置を１以上用いる場合は、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で、上述した出力光の均一化、安定化や、装置の小型化、コストの低減化等の効果を得ることが可能である。
【００７０】
本発明によれば、偏光による寄生発振を抑制し、出力光の均一化と安定化を図り、かつ小型で部品点数が少なく、共振器レイアウトが単純で、レーザ結晶や波長変換結晶の加工を煩雑にせず、また共振器調整工程も複雑化せず、ひいてはそれらによる低コスト化を実現することが可能となる。
【００７１】
また、本発明によるレーザ光源装置は上述の実施の形態において説明した構成に限定されるものではなく、例えばレーザ光源装置の共振器内に、必要に応じて折り返し反射部やモード制御部品、レンズ作用部品を設けることも可能である。また、光束成形用のレンズ等における光学素子の部品点数、材料構成等、本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。更に、波長変換素子を用いる場合において、共振器外に変換光を一旦出射し再度共振器内に戻すような反射部を設ける構成でも構わない。この場合は、反射部により戻された変換波を、波長変換素子で発生する他方の変換波と空間的にずらして重ね合わせて外部に出力する。これにより、変換波の干渉を抑えて、出力及びビームプロファイルの安定化を図ることができる。本発明を適用することにより、偏光による寄生発振も抑制し、より出力の安定化を図ることができる。
また上述したように、波長変換素子を用いる内部共振型波長変換構成とする場合、波長変換素子において生じる高調波は２次高調波に限定されるものではなく、３次以上の高調波でもよく、また和周波発生による高調波発生、パラメトリック発振による変換を行う場合にも適用可能である。
【００７２】
本発明のレーザ光源装置によれば、固体レーザ共振器から発振光または変換波を出力するレーザ光源装置において、レーザ媒質又は波長変換素子が複屈折性を有することによって、レーザ媒質または波長変換素子の垂直端面に偏光膜を設けるだけで偏光による寄生発振を防ぎ出力光の均一性及び安定性の向上を図ることができる。そして、
１．小型で部品点数少ない。
２．共振器レイアウトが単純である。
３．レーザ結晶や波長変換結晶の加工を煩雑にせず、また共振器調整工程も複雑化することがない。
という効果が得られ、ひいてはそれらによる低コスト化を図ることができる。
【００７３】
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図１０】比較例によるレーザ光源装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る画像生成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１．励起光源、２．共振器ミラー、３．共振器ミラー、５．レーザ媒質、６．偏光膜、７．波長変換素子、８．偏光膜、１１．励起光源、３０．レーザ光源装置、４０．照明光学系、５１．１次元光変調装置、５２．光選択部、５３．投射光学部、５４．走査素子、５５．光変調部、５６．走査光学部、５７．２次元像、６０．画像生成面、６１．外部演算部、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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