(57)【要約】周波数変換レーザ光源を制御する方法が提供され、このレーザ光源は、レーザ共振器、外部光フィードバック要素、波長選択要素、および波長変換素子を含み、かつこの方法は、変調成分を含む位相制御信号でレーザ共振器の位相部を駆動するステップであって、この変調成分が、位相制御信号が変調されるときにいくつかの異なる共振器モードでの連続した発振が確立されるように、利用可能な共振器モードをスペクトル領域内でシフトさせるのに十分な変調振幅ＭＯＤを有するものである、該ステップを含む。
2012523586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ共振器、外部光フィードバック要素、波長選択要素、および波長変換素子、を含む周波数変換レーザ光源を制御する方法において、
前記レーザ共振器が、相対的に高反射率の後方反射体と相対的に低反射率の出力反射体との間に挟まれた、利得部、位相部、および波長選択部を含み、かつ前記出力反射体を通して光を放射するように構成されたものであり、
前記外部光フィードバック要素が、前記レーザ光源の光路に沿って前記出力反射体から離れた位置にあり、かつ前記放射光を部分的に反射することにより光を前記出力反射体に通して前記レーザ共振器へと戻すように構成され、
前記波長変換素子が、前記レーザ光源の前記光路に沿って位置付けられ、かつ半値全幅（ＦＷＨＭ）を有するスペクトル許容曲線によって特徴付けられ、
前記後方反射体、前記出力反射体、および前記外部光フィードバック要素が、利用可能な共振器モードを画成し、さらに、前記周波数選択要素が、レーザ動作が前記波長変換素子のＦＷＨＭ内に位置付けられる利用可能な共振器モードでのみ起こり得ることを確実にし、
該方法が、データ成分を含む利得信号で前記レーザ共振器の前記利得部を駆動するステップ、および、変調成分を含む位相制御信号で前記レーザ共振器の前記位相部を駆動するステップ、を含み、さらに、
前記位相制御信号が変調されるときにいくつかの異なる共振器モードでの連続した発振が確立されるように前記利用可能な共振器モードを前記スペクトル領域内でシフトさせるのに十分な位相変調振幅φMODを、前記位相制御信号の前記変調成分が含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記利得部、前記位相部、および前記波長選択部が、ＤＢＲレーザダイオードを形成し、かつ前記方法が、該ＤＢＲレーザダイオードの前記位相部を、前記変調している位相制御信号で駆動するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記利得部、前記位相部、および前記波長選択部が、外部共振器レーザダイオードを形成し、かつ前記方法が、該外部共振器レーザダイオードの前記位相部を、前記変調している位相制御信号で駆動するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記波長選択要素が、ＦＷＨＭスペクトル帯域幅を有する反射ピークによって特徴付けられ、かつ系のパラメータが、いくつかの異なる共振器モードでの発振が前記波長選択要素の前記反射ピークの前記ＦＷＨＭスペクトル帯域幅内および前記波長変換素子の前記ＦＷＨＭ変換帯域幅内で確立され得るようなパラメータであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記波長選択要素の前記反射ピークの前記ＦＷＨＭスペクトル帯域幅が、約０．４ｎｍおよび約０．６ｎｍの間であり、
前記波長変換素子の前記ＦＷＨＭ変換帯域幅が、約０．１ｎｍおよび約０．２ｎｍの間であり、さらに、
前記出力反射体および前記外部光フィードバック要素の、前記光路に沿った相対位置により、約０．０１２５ｎｍ間隔の周期的なファブリペロー共振が生成されることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記後方反射体および前記外部光フィードバック要素が、３０ｍｍ未満の長さを有する拡張レーザ共振器を画成することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記出力反射体および前記外部光フィードバック要素の、前記光路に沿った相対位置により、約０．０２５ｎｍ以下の間隔の周期的なファブリペロー共振が生成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記位相制御信号の前記変調成分が、前記利得信号の前記データ成分の最高データ周波数ｆDATAに達するまたは上回る、位相変調周波数ｆMODを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記位相制御信号の前記変調成分が、画像のエイリアシングを防ぐため、前記利得信号の前記データ成分の最高データ周波数ｆDATAの倍数と同期化する位相変調周波数ｆMODを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
レーザ共振器、外部光フィードバック要素、波長選択要素、および波長変換素子、を含む周波数変換レーザ光源を制御する方法において、
前記レーザ共振器が、相対的に高反射率の後方反射体と相対的に低反射率の出力反射体との間に挟まれた利得媒体を含み、かつ前記出力反射体を通して光を放射するように構成されたものであり、
前記外部光フィードバック要素が、前記レーザ光源の光路に沿って前記出力反射体から離れた位置にあり、かつ前記放射光を部分的に反射することにより光を前記出力反射体に通して前記レーザ共振器へと戻すように構成され、
前記波長変換素子が、前記レーザ光源の前記光路に沿って位置付けられ、かつ半値全幅（ＦＷＨＭ）を有するスペクトル許容曲線によって特徴付けられ、
前記後方反射体、前記出力反射体、および前記外部光フィードバック要素が、利用可能な共振器モードを画成し、さらに、前記周波数選択要素が、レーザ動作が前記波長変換素子のＦＷＨＭ内に位置付けられる利用可能な共振器モードでのみ起こり得ることを確実にし、
該方法が、データ成分を含む利得信号で前記レーザ共振器の利得部を駆動するステップ、および、変調成分を含む位相制御信号で前記レーザ共振器の位相部を駆動するステップ、を含み、さらに、
前記位相制御信号が変調されるときにいくつかの異なる共振器モードでの連続した発振が確立されるように前記利用可能な共振器モードを前記スペクトル領域内でシフトさせるのに十分な位相変調振幅φMODを、前記位相制御信号の前記変調成分が含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００９年４月７日に出願された米国特許出願第１２／４１９，５７２号の優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は周波数変換レーザ光源に関し、より具体的には、低レベルの光フィードバック用に構成された周波数変換レーザ光源、およびこれを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本開示の種々の概念は、任意の特定部分の光スペクトルで動作するレーザに限定されるものではないが、本書では周波数が２逓倍された緑色レーザを参照することが多く、この場合ダイオード赤外線光源の波長が変動すると、典型的には、周波数変換された緑色の出力パワーが変動する。このような変動は、周波数変換レーザにおいて使用されている波長変換素子、すなわち典型的には周期分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）ＳＨＧ結晶のスペクトル許容曲線が、比較的狭いことによるものであることが多い。例えば前述の周波数変換レーザが走査プロジェクタにおいて使用される場合には、このパワー変動が、許容できない程の画像アーティファクトを生じさせる可能性がある。レーザが２または３セクションＤＢＲレーザを含む特定の事例において、レーザ共振器は、レーザチップの片側を相対的に高反射率のブラッグミラーによって、そしてレーザチップの他方の側を相対的に低反射率のコーティング（０．５〜５％）によって画成される。この構造に対して得られる往復損失曲線は、ブラッグミラーのスペクトル反射率曲線の逆数に比例する。また、共振器モードと呼ばれる離散的な数の波長のみをレーザは選択し得る。チップを動作させると、その温度と、そしてそれにより半導体材料の屈折率とが変化し、共振器モードをブラッグ反射曲線に対してシフトさせる。現時点での主要な共振器モードがブラッグ反射曲線のピークから過度に離れるとすぐに、ブラッグ反射曲線のピークに最も近いモードにレーザは切り替わるが、これはこのモードが最も損失の少ないものに相当するためである―この現象はモードホッピングとして知られる。
【０００４】
モードホッピングは出力パワーに突然の変化をもたらし得、そしてモードホップが投影像内の特定の位置で起こる傾向にあることから、モードホッピングは投影像のわずかに明るい部分とわずかに暗い部分との間に眼に見える境界を頻繁に生じさせる。ときにはレーザは、１つの自由スペクトル間隔（モード間隔）を超えてブラッグ反射ピークから離れたときでも、特定の共振器モードで放射し続けることがある―この現象は恐らく共振器内の空間的ホールバーニングおよび電子・光子力学に関連している。これが、２以上の共振器モード間隔のモードホップと、さらにこれに対応する許容できない程の大幅な出力パワーの変化を生じさせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の主題によれば、周波数変換レーザ光源での、このようなパワー変動および他のパワー変動に対処する、レーザ構造および対応する操作方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施の形態によれば、周波数変換レーザ光源を制御する方法が提供され、このレーザ光源は、レーザ共振器、外部光フィードバック要素、波長選択要素、および波長変換素子を含み、かつこの方法は、変調成分を含む位相制御信号でレーザ共振器の位相部を駆動するステップであって、この変調成分が、位相制御信号が変調されるときに、レーザ共振器においていくつかの異なる共振器モードでの連続した発振が確立されるように共振器モードをスペクトル領域内でシフトさせるのに十分なものである該ステップを含む。さらなる実施形態が意図されている。
【０００７】
本開示の具体的な実施形態に関する以下の詳細な説明は、以下の図面とともに読むと最も良く理解することができる。これらの図面において、同様の構造体は同じ参照符号で示す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ＤＢＲレーザダイオードと、ダイクロイックミラーの形で示されている外部光フィードバック要素とを含む、周波数変換レーザ光源を示す概略図
【図２】周波数変換レーザ光源の一般的な概略図
【図３】本開示によるレーザ系の往復拡張共振器スペクトル反射曲線を示す図
【図４】ダイオード共振器の共振シフトの関数として、最高往復反射率での拡張共振器モードの波長をプロットした図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に図１を参照すると、本開示の一実施の形態により、周波数変換レーザ光源１００は、ＤＢＲレーザダイオード１０の形で示されているレーザ共振器、部分反射ミラー２０の形で示されている外部光フィードバック要素、導波路型ＰＰＬＮ結晶４０の形で示されている波長変換素子、およびカップリング光学素子５０を含んでいる。本開示は、レーザ光源１００が、赤外線のポンプ光源として使用される３セクションＤＢＲレーザダイオード１０と周波数を緑色波長域へと２逓倍するために使用される導波路型ＰＰＬＮ結晶４０とを含んでいる、特定の事例について論じているが、本開示の概念は、例えばこれに限定されるものではないが、第２高調波発生（ＳＨＧ）を超える周波数変換を使用する構造など、種々の周波数変換レーザ構造に同じように適用可能であることに留意されたい。本開示の概念は、レーザ走査プロジェクタに加え、種々の用途にも適用可能である。
【００１０】
図２は、レーザ共振器１０´、外部光フィードバック要素２０´、および波長変換素子４０´を含む、周波数変換レーザ光源１００´を示したより一般的な概略図である。レーザ共振器１０´は、相対的に高反射率の後方反射体１２´と相対的に低反射率の出力反射体１４´との間に挟まれた、利得部１１´、位相部１３´、および波長選択型ＤＢＲ部１５´を含む。レーザ共振器１０´からの光の一部は出力反射体１４´を通過し出力経路Ｌ１に沿って放射され、一方残りの光はレーザ共振器１０´内で前後に跳ね返り、このとき毎回利得部１１´の利得媒体を通過する。外部光フィードバック要素２０´は、レーザ光源１００の光路に沿って出力反射体１４´から離れた位置にあり、そして放射光Ｌ１を部分的に帰還経路Ｌ２に沿ってレーザ共振器１０´へと出力反射体１４´を通して反射することで、拡張共振器１６´を形成するように構成される。出力経路Ｌ１および帰還経路Ｌ２は典型的には同じ直線であるが、図２では明瞭にするため分離した光路として図示されている。
【００１１】
図１に示したような３ミラー共振器を分析する１つの手法として、系の往復損失と共振器モードとを算出するものがある。往復損失は、この系が、一方の側をレーザ後方反射体によって、そして他方の側をレーザ出力端面と外部光フィードバック要素とにより作られたファブリペローエタロンによって、形成されているものであると見なして得ることができる。そして系の総損失は、ＤＢＲレーザの後方反射体のスペクトル反射曲線と典型的にはスペクトル的に周期関数であるファブリペロー反射率曲線との積で与えられる往復反射率の逆数から得られる。その結果を図３に示す。
【００１２】
共振器モードは、定在波を生成し得る波長、すなわち、往復の光波の位相変化が２πである波長を決定することにより計算される。また、その計算は、有効ミラー系を、一方の側をＤＢＲレーザの後方反射体によって、そして他方の側を外部ファブリペローエタロンによって形成されているものと見なすことを基礎にしたものである。結果は、ミラーの反射率やその間隔などの多くのパラメータに依存する。外部光フィードバック要素の反射率がレーザ出力端面の反射率よりも大きいときには系のモード構造は拡張共振器に支配され、外部光フィードバック要素のないレーザ共振器と比較すると、モード間のスペクトル距離（系の自由スペクトル間隔とも呼ばれる）を著しく減少させることになることを示すことができる。
【００１３】
要約すれば、系に外部フィードバックミラーを加えることで自由スペクトル間隔が狭くなり、スペクトル振幅のより小さいモードホップが可能になる。さらに、外部ミラーの反射率がレーザ出力端面の反射率に比較的近いとき、図３に示されている変調のコントラストは１００％に近くなる。結果として、現在動作している（発振している）共振器モードは、レーザ共振器内の材料の屈折率が変化し始めるときにそのスペクトル領域内で移動するが、外部ファブリペローエタロンの反射率ピークは移動せず、そして損失は、最小値から１００％に近い値へと急速に変化する。損失が非常に高くなるため、レーザはより低い損失を有するモードへと切り替わる（跳ぶ）。外部共振器を加えると、スペクトル領域内で振幅の小さいモードホップが生じる。この現象を増幅させるため、位相部に加えられる電流を変調してそのセクションの屈折率を連続的に変化させ、それにより高周波数、低振幅のモードホップを生み出すことができる。
【００１４】
本書において説明する方法論によれば、レーザ共振器１０´の利得部１１´は、比較的遅くかつ必ずしも周期的ではないデータ成分を含む利得信号で駆動され、一方レーザ共振器１０´の位相部１３´は、より速く周期的な位相変調成分を含む位相制御信号によって駆動される。例えば、限定するものではないが、利得信号のデータ成分は映像信号の映像内容を表すものでもよく、位相制御信号の位相変調成分は、画素周波数よりも高い周波数での一定振幅の正弦波変調でもよい。位相変調成分は変調振幅φMODで特徴付けられ、この変調振幅φMODは、位相制御信号が変調されるときにレーザ共振器１０´においていくつかの異なる共振器モードでの発振が連続して確立されるように、共振器モードをスペクトル領域内でシフトさせるのに、十分なものである。
【００１５】
より具体的には、図１を参照すると、ＤＢＲレーザ１０が利得部１１、位相部１３、および波長選択型ＤＢＲ部１５を含む場合、低反射率ミラー２０は、ＰＰＬＮ結晶４０の後に位置付けられて緑色をほとんど透過させ、そして残っているＩＲ励起の部分を反射する。ＤＢＲレーザ１０のＤＢＲ部１５は、スペクトル選択性を実現する。ＤＢＲレーザ１０の位相部１３は、典型的には利得を提供しないが、光位相または有効共振器長を調節することができる。レーザ１０の前方端面を相対的に低反射率のコーティングで被覆して、出力反射体１４を形成してもよい。ＰＰＬＮ結晶４０の両側を斜めに研磨し、そして緑色波長およびＩＲ波長用にＡＲコートしてもよい。構造を簡単にするため、１つの便宜的な選択肢として、ＤＢＲレーザ１０に面している斜めの入力端面と、部分的に反射する斜めでない出力端面とを備えたＰＰＬＮ結晶を使用するものが挙げられる。
【００１６】
図３は、上述の方法論により得られた、往復拡張共振器のスペクトル反射曲線の一例を示したものである。完全を期するために、図３の曲線は最大反射が１．０となるように正規化されたものであることに留意されたい。加えて図１を参照し、図３の曲線は、半値全幅（ＦＷＨＭ）スペクトル帯域幅が０．４ｎｍのＤＢＲ部１５、２．５％の出力反射体反射率、約１５％の再循環されたＩＲパワー（ＤＢＲレーザとＰＰＬＮ導波路の間の結合損失を含むがＳＨＧに起因する非線形損失を無視する）、３ｍｍのＤＢＲレーザ共振器長（拡張共振器なしで自由スペクトル間隔が０．０６ｎｍ）、および４４ｍｍの拡張共振器長を使用して得られたものであることに留意されたい。
【００１７】
図３の曲線によって表される反射率変調周波数は、拡張共振器の長さに依存し、そしてその深さ（コントラスト）は、出力反射体１４と外部光フィードバック要素２０との反射率間の比率に基づく。比率が１に近づくにつれて、コントラストは１００％に近づく。曲線上の黒点は拡張共振器モードに対応する波長を表し、これは光波の往復の位相変化が２πの整数倍に等しいという条件から計算することができる。典型的には、ダイオードレーザは同時に複数の共振器モードで動作することができるが、レーザ作動時には、レーザは最も低損失のモード、すなわち図３に丸で囲まれた点で示されているモードを選択し動作する。
【００１８】
位相制御信号を変調することによってレーザ共振器の有効長が変化するとき、図３の曲線のその波長領域における位置は出力反射体１４と外部光フィードバック要素２０との間の固定距離により定まるため、図３の曲線は定位置に留まる。しかしながら、拡張共振器モード夫々の位置は、図３の黒点で示されているように共通の方向にシフトし、図中のいくつかの点は曲線の傾斜部分を上へと移動し、そしていくつかの点は下へと移動する。元々往復反射率のピーク位置またはその近傍にある丸で囲まれた黒点で表されているモードは、下へと移動し、このモードに対する損失が増加していることを示す。いくつかの点では、より高い往復反射率またはより低い往復損失を有する別のモードにレーザが切り替わり、これがモードホップを生む。
【００１９】
図４は、最も高い往復反射率（最も低損失）での拡張共振器モードの波長を、ダイオード共振器の共振シフトの関数としてプロットしたものである。簡単のため、新たな拡張共振器モードが最も低損失のモードになるとすぐにモードホップが起こると仮定し、このようなレーザの出力波長の発生をこのグラフは表している。実際には、最初に選択された低損失モードは、それがもはや低損失モードでなくなった後であっても、空間的ホールバーニングや光子・電子力学のような現象により、図示のものよりも長く持続し得る。
【００２０】
本書において説明した拡張共振器を有するレーザ光源と、これを有していないレーザ光源とを比較すると、拡張共振器を有していないレーザ光源の有効共振器長が変化するときには、最初に選択された低損失モードは、レーザがブラッグ反射ピークに最も近い別の共振モードに跳ぶまで、典型的にはシフトしている共振器の共振に従うことに留意されたい。残念なことに、新たなモードは古いモードから１つのスペクトル間隔を超えて離れていることが多い。本書において説明した拡張共振器を採用しているレーザ光源では、位相制御信号が変調されるとき、動作モードはすぐに有効反射率曲線を下へと移動して、ブラッグ反射ピークから大きく外れる前にレーザに新たな動作モードを選択させることができる。したがって、新たなモードは元のモードの波長に非常に近いものとなり、そして新たなモードが外部ミラーを有していないレーザ共振器の１つの自由スペクトル間隔を超えて離れることは稀である。そのため、位相制御信号を変調させてモードホッピングを引き起こしても、動作波長はブラッグ反射ピークに近いままとなり、波長変換素子の出力パワーの変化は極わずかになる。
【００２１】
図２に概略的に示されているレーザ光源１００´を再び参照すると、本書において説明した方法論を実行する際には、後方反射体１２´と外部光フィードバック要素２０´とによって画成される拡張レーザ共振器１６´は、いくつかの異なる共振器モードでの発振をレーザ共振器１６´における波長選択型ＤＢＲ部１５´の反射ピークのＦＷＨＭスペクトル帯域幅内および波長変換素子４０´のＦＷＨＭ変換帯域幅内で確立可能とするのを確実にすることにより、出力の安定性を最適化するように構成し得ることに留意されたい。そのために、外部共振器を、いくつかの周期的なファブリペロー共振がレーザ共振器１６´における波長選択要素の反射ピークのＦＷＨＭスペクトル帯域幅内および波長変換素子４０´のＦＷＨＭ変換帯域幅内となるように、構成することができる。例えば、限定するものではないが、レーザ共振器１６´における波長選択型ＤＢＲ部１５´の反射ピークのＦＷＨＭスペクトル帯域幅が約０．４ｎｍおよび約０．６ｎｍの間であり、かつ波長変換素子４０´のＦＷＨＭ変換帯域幅が約０．１ｎｍである場合、周期的なファブリペロー共振間隔を、約０．０１２５ｎｍとしてもよい。あるいは、周期的なファブリペロー共振間隔は出力反射体１４´と外部光フィードバック要素２０´の光路に沿った相対位置の関数であるが、これも本開示の範囲を限定するものではないが、その周期的なファブリペロー共振間隔を、約０．０２５ｎｍ以下としてもよい。出力反射体１４´と外部光フィードバック要素２０´との間の光路部分は、好適には、レーザ共振器１０´内の光路部分よりも長いものであるべきである。
【００２２】
画像アーティファクトを防ぐため、位相制御信号の変調成分の変調周波数ｆMODは、利得信号のデータ成分の最高周波数ｆDATAに達するまたは上回るべきである。ラスター走査レーザプロジェクタ用途の場合、この周波数ｆDATAは画素周波数（単一画素の投影時間の逆数）に等しくなる。さらに、画像のエイリアシングを防ぐため、位相変調周波数ｆMODを利得信号の最高データ周波数ｆDATAの倍数と同期化させてもよい。
【００２３】
図１および２において、外部光フィードバック要素は独立した反射体として図示されているが、フィードバック要素は、本書において説明した拡張共振器を取り入れる種々の形で提供し得ると意図されており、例えば、波長変換素子の出力面上に反射コーティングとしてダイクロイックミラーを形成することによるものなども含まれる。さらに、拡張共振器の整合性を最適化するため、外部光フィードバック要素および出力反射体の夫々の反射率を同じ桁のものとするべきである。
【００２４】
また、最適性能のため、出力反射体および外部光フィードバック要素の反射率は比較的低く維持することが好ましく、これは反射率が高いと、レーザ内部の出力密度を増加させ、系の信頼性に影響を及ぼす可能性があるためである。さらに、波長変換素子は変換効率が最大となる波長で典型的にはさらなる損失を招くため、高フィードバック量は不安定性を引き起こしかつ変換効率を低下させる可能性がある。そのため低変換のモードが優先的に選択されてより低効率となる。実験から、０．５〜２．５％の範囲のレーザ出力反射率と５〜２０％の範囲のフィードバック振幅で最も良い結果が得られることが分かった。フィードバック反射率が増加すると、スペクトル幅が大幅に増加して変換効率が下がることになるような何らかの動作モードにレーザがなることを実験は示している。さらに、理論的には、外部共振器ミラーの距離を増加させると共振器モード間の間隔が減少するため、この手法はより長い拡張共振器で機能するはずであると予測される。しかしながら、パッケージサイズの制限のため、レーザの出力端面から外部フィードバック要素への距離は典型的には比較的短く、例えば２０ｍｍから３０ｍｍの範囲内である。
【００２５】
波長選択要素を、レーザ光源の光路に沿って種々の形および配置でさらに提供してもよい。例えば図１の実施形態において、波長選択要素は、分布ブラッグ反射型ＤＢＲレーザ１０を含む。他の実施形態においては、波長選択要素を拡張共振器内に位置付けることもできるし、あるいはレーザ光源の光路に沿った任意の他の位置に位置付けてもよく、例えば、拡張レーザ共振器１６´内の光路に沿って同様に位置付けられている波長変換素子４０内に形成された回折格子などが含まれる。
【００２６】
本開示の態様は、ＤＢＲレーザダイオードの位相部に位相制御信号が適用される特定の事例に関連付けて示してきたが、本開示の態様は、レーザ共振器内部に位置する波長選択要素と、別個の位相変調器として提示される位相変調部とを備えた、ファブリペローまたは他の種類の外部共振器レーザを使用するもののような、他の構造に拡張することも可能であると意図されている。
【００２７】
本開示の主題について詳細に、そしてその具体的な実施形態を参照して説明してきたが、添付の請求項において画成される本発明の範囲から逸脱することなく、改変および変形が可能であることは明らかであろう。より具体的には、本開示のいくつかの態様は本書において好適であるまたは特に有用であるとされているが、本開示は必ずしもこれらの態様に限定されるものではないと意図されている。例えば、レーザの利得制御信号は、利用可能な共振器モードをスペクトル領域内で、信号が変調されるときにいくつかの異なる共振器モードでの連続した発振が確立されるようにシフトさせるよう、レーザ利得部に代わりに適用し得る変調成分ＩMODを含んでもよいと意図されている。多くの波長変換素子はレーザ光源に非線形性を導入するため、レーザ光源の周波数変換された出力パワーもまた非線形となり得る。すなわち、
Ｐ2ν＝ｋ（ＩDATA＋ＩMOD）2
となるが、ここで、Ｐ2νは波長変換された出力パワー、ＩDATAは利得信号のデータ成分、ＩMODは利得信号の変調成分、そしてｋは定数を表す。結果として、画像アーティファクトを防ぐために、以下の関係に従って利得信号Ｉgに変調成分の減算を組み入れることにより、この非線形性を補正することができる。
【００２８】
Ｉg＝（Ｐ2ν／ｋ）0.5−ＩMOD
負の電圧を利得部に加えることのないことを確実にするために、補正された利得信号Ｉgは０以上の値に限定され得る。
【００２９】
利得信号の変調成分ＩMODを利得信号のデータ成分ＩDATAに比例したものとすることにより、出力パワーの非線形性を補償するよう利得信号Ｉgを補正することもできる。すなわち、
ＩMOD＝αＩDATA
となり、ここでαは定数を表す。この場合、周波数が２逓倍されたパワーは、
Ｐ2ν＝ｋ（１＋α）2ＩDATA2
と書くことができる。さらに、映像信号に加えるための補正は、
Ｉg＝（Ｐ2ν／ｋ）0.5／（１＋α）
となる。この最後の式の１つの興味深い特徴は、ＬＣＤやＣＲＴスクリーンなどの従来のディスプレイの非線形性を補償するために使用される補正因子を、デジタル記録された像が通常含むということである。この補正因子はガンマ補正として知られている。その結果、レーザプロジェクションシステムにおいては、以下の式を使用して像を逆に補正する必要がある。
【００３０】
ＩDATA＝ＩDIGITALγ
ここで、係数ガンマは通常２．２に近いものである。この式を前の式に導入すると、以下の式が得られる。
【００３１】
Ｉg＝（ＩDIGITAL1.1／ｋ0.5）／（１＋α）
この（１．１）という指数を１に十分近いものと見なすと、利得部への電流は、第１近似においてデジタル情報の１次関数と見なすことができ、線形補正のみが必要となる。
【００３２】
さらに別の例として、本書において開示された方法論は、レーザ共振器の波長選択部、すなわちＤＢＲレーザのＤＢＲ部を、ある変調振幅ＩMODを有する変調成分を含むＤＢＲ信号で駆動し得るような、制御方式に適用することができると意図されており、ここでの変調振幅は、利用可能な共振器モードをスペクトル領域内で、ＤＢＲ信号を変調させたときにいくつかの異なる共振器モードでの連続した発振を確立するようにシフトさせるのに十分なものである。
【００３３】
本発明を説明および画成するために、本書においてパラメータまたは別の変数の「関数」である変数が参照される際には、この変数が排他的に、記載されたパラメータや変数の関数であることを意味すると意図されたものではないことに留意されたい。むしろ、記載されたパラメータの「関数」である変数が本書において参照された際には、この変数が単一のパラメータまたは複数のパラメータの関数になり得るといったように、オープンエンドであると意図されている。
【００３４】
特定の特性を具象化するために、あるいは特定の様態で機能するために、特定の様式で「構成」された本開示の構成要素に関する本書での記述は、目的とする用途に関する記述とは対照的な、構造の記述であることに留意されたい。より具体的には、ある構成要素が「構成」される様態を本書において参照する際には、これがその構成要素の現存の物理的条件を意味し、したがってその構成要素の構造的特徴の明確な記述として受け止められる。
【００３５】
「好適に」、「一般に」、および「典型的には」といったような用語が本書において使用されるとき、これらの用語の使用は、請求される本発明の範囲を限定するためのものではないし、あるいは、請求される本発明の構成または機能にとって特定の特徴が重大であるとか、本質的であるとか、または重要であるということさえ意味するためのものではないことに留意されたい。むしろこれらの用語は、本開示の一実施の形態の特定の態様を識別すること、あるいは、本開示の特定の実施形態に利用し得るまたは利用し得ない、代わりのまたは追加の特徴を強調することを単に意図したものである。
【００３６】
本発明を説明および画成するために、「略」という用語は本書において、任意の定量比較、値、寸法、または他の表現に起因し得る固有の不確実さの程度を表すために使用されることに留意されたい。この「略」という用語は本書において、定量的表現が、論じられている主題の基本機能を変化させることなく、記述した基準から変化し得る程度を表すためにも使用される。
【００３７】
１以上の以下の請求項は、伝統的な表現として「ことを特徴とする」という用語を使用していることに留意されたい。本発明を画成するために、この用語は、構造体に関する一連の特徴の記述を紹介するために使用される、オープンエンドの伝統的表現として請求項に導入されたものであり、また、より一般的に使用されているオープンエンドの前文の用語「ことを含む」と同じように解釈されるべきであることに留意されたい。
【符号の説明】
【００３８】
１００    レーザ光源
１０´    レーザ共振器
１１´    利得部
１２´    後方反射体
１３´    位相部
１４´    出力反射体
１５´    ＤＢＲ部
１６´    拡張共振器
２０´    外部光フィードバック要素
４０´    波長変換素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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