CN101821914B - 固体激光装置以及图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体激光装置。半导体激光光源(10)射出泵浦用激光，光共振器(2)具有通过激光的入射而被激发并振荡基波(20)的固体激光晶体(15)和分别配置在固体激光晶体(15)两侧的一对基波反射膜(14、16)，波长转换元件(18)将基波(20)转换为多个谐波(21、22)。而且，波长转换元件(18)被配置在光共振器(2)的内部，以使在光共振器(2)内产生的多个谐波(21、22)的至少其中之一谐波(22)的光轴与基波(20)的光轴不同，并将不同的至少其中之一谐波(22)朝着与其他的谐波(21)实质上相同的方向输出。通过这种结构，能够使谐波的输出稳定，不增加部件数目便就能够利用多个谐波。

Description

固体激光装置以及图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种使用固体激光晶体和波长转换元件的内部共振器型的固体激光装置、以及使用该固体激光装置的图像显示装置。 
背景技术
半导体激光激发的固体激光装置，通过来自半导体激光光源的激光激发固体激光晶体进行激光振荡，具有小型且轻量、寿命长、电光转换效率高、动作稳定等特点，在各种产业领域中得以利用。 
图18是现有的半导体激光激发的内部共振器型固体激光装置101的结构示意图。从半导体激光光源110射出的波长808nm附近的泵浦光(pump light)119，通过准直透镜111而接近平行光之后，透过波长锁定设备(wavelength locking device)112，通过耦合透镜系统(coupling lens system)113射入固体激光晶体115。在固体激光晶体115的单侧端面形成有对基波的反射镜116。 
从被泵浦光激发的固体激光晶体115输出波长为1064nm附近的基波120。基波120在内部光共振器中振荡，该内部光共振器由在输出镜117形成的反射涂层123和反射镜116形成。该基波120射入非线性光学介质的波长转换元件118，从而产生基波120的第二谐波(second harmonic)成分(谐波121、122)。产生的谐波121、122通过输出镜117射出到外部。 
如果使用这种固体激光装置，能够获得高输出的绿色光。作为具体的结构例，例如使用半导体激光光源，激发采用Nd:YVO4等的固体激光晶体，在反射镜与输出镜之间引起固体激光晶体的激光振荡。通过该激光振荡获得波长为1064nm的基波。将该基波射入波长转换元件，从而获得波长为532nm的第二谐波。由于通过这种结构可获得高输出的绿色光，因此能够实现在使用激光的显示器等中的应用，从而开发很活跃。 
图19是以往的图像显示装置的概要结构示意图。图像显示装置201包括红色光源202、绿色光源203和蓝色光源204。红色光源和蓝色光源采用半导体激光。绿色光源采用内部共振器型的半导体激光激发固体激光装置。从各光源输出的激光通过分色镜 (dichroic mirror)210而被反射后，透过均匀化光学系统205，射入偏振分束器(polarization beam splitter)207。然后，偏振分束器207使激光反射至图像转换设备。图像转换设备使用反射型液晶面板206。射入反射型液晶面板206的激光根据映像信号而被反射，透过出射透镜208作为映像而输出。 
各光源的输出由控制电路209来控制。另外，图像显示装置201还包括电池211，可实现电池驱动。通过使用激光作为光源，与现有的使用灯管的装置相比，能够实现色彩再现性扩大、瞬间启动以及装置的小型化。     
关于半导体激光激发固体激光装置的输出稳定化也提出了几项技术。图18所示的内部共振器型的半导体激光激发固体激光装置中，由于谐波再次射入波长转换元件因而可能会使输出变得不稳定。 
图18中，存在由从左向右行进的基波产生的谐波121和由从右向左行进的基波产生的谐波122这两种谐波。为了有效利用产生的谐波，通常将反射镜116设为反射谐波的高反射膜。只是，此时，谐波122被反射镜116反射后，再次射入波长转换元件118。此时，产生一部分从谐波向基波的逆转换。逆转换的基波与原来的基波120的相位可能产生若干错位，从而逆转换的基波与原来的基波发生干扰，引起基波输出的变动。其结果，如图20所示产生谐波输出的不稳定。 
图20是用于说明在光共振器内因谐波被逆转换为基波而引起的谐波输出的不稳定化的图。如图20所示，随着泵浦光的光量增加，谐波输出增加，一度减少后再次增加。如此，由于在光共振器内谐波被逆转换为基波，因此逆转换的基波与原来的基波发生干扰，使谐波输出变得不稳定。 
针对上述课题，在日本专利公报特许第3222288号(以下称作“专利文献1”)中提出了一种吸收其中之一的谐波的结构。另外，在日本专利公开公报特开2006-186071号(以下称作“专利文献2”)中采用如图21所示的结构。图21是实现谐波的输出稳定性的现有的固体激光装置的结构示意图。 
从半导体激光光源301射出的泵浦光302相对于固体激光晶体303倾斜射入。在由两个反射镜304、307形成的光共振器内产生基波306，基波306的一部分通过波长转换元件305被转换为谐波。由图21中从左向右行进的基波产生的谐波308透过反射镜307被输出。反射镜307对谐波为低反射。 
另一方面，由图中从右向左行进的基波产生的谐波309透过反射镜304被输出。反射镜304对谐波也为低反射。根据上述结构，两个谐波从不同方向射出，从而防止对基波造 成恶劣影响。 
然而，在专利文献1的例子中，由于其中之一的谐波已被吸收，谐波输出变为大约一半，因此效率差，难以实现高输出。而在专利文献2的例子中，谐波从正相反的方向射出。因此，想要同时利用输出的两个谐波时，需要改变其中之一的射束的方向，导致光学部件的增加而成为成本增加的重要原因。 
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够使谐波的输出稳定，不增加部件数目就能够利用多个谐波的固体激光装置以及图像显示装置。 
本发明所提供的固体激光装置包括：射出泵浦用激光的半导体激光光源；具有通过所述激光的射入而被激发并振荡基波的固体激光晶体和分别配置在所述固体激光晶体两侧的一对反射镜的光共振器；以及将所述基波转换为谐波的波长转换元件，其中，所述波长转换元件被配置在所述光共振器的内部，以使在所述光共振器内产生的多个谐波中的至少其中之一谐波的光轴与所述基波的光轴不同，并且不同的所述谐波与其他的谐波的行进方向基本上为同一方向。 
根据这种结构，半导体激光光源射出泵浦用激光。光共振器具有通过激光的射入而被激发并振荡基波的固体激光晶体和分别配置在固体激光晶体两侧的一对反射镜。波长转换元件将基波转换为谐波。而且，波长转换元件被配置在光共振器的内部，以使在光共振器内产生的多个谐波中的至少其中之一谐波的光轴与基波的光轴不同，并将不同的至少其中之一谐波朝着与其他的谐波实质上相同的方向输出。 
根据本发明，由于在光共振器内产生的多个谐波中的至少其中之一谐波的光轴与基波的光轴不同，因此能够防止从谐波逆转换的基波与原来的基波发生干扰，从而能够使谐波的输出稳定。另外，由于至少其中之一谐波朝着与其他的谐波实质上相同的方向输出，因此不增加部件数目就能够利用多个谐波。 
通过以下的详细说明和附图，本发明的目的、特征和优点更加明确。 
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的固体激光装置的结构示意图。 
图2是图1的波长转换元件附近的放大图。 
图3是本发明的实施方式2所涉及的固体激光装置中所使用的波长转换元件的结构示 意图。 
图4是具有多个不同周期的极化反转区域的波长转换元件的温度特性图。 
图5是本发明的实施方式3所涉及的固体激光装置的结构示意图。 
图6是极化反转周期不同的多个波长转换元件的温度特性图。 
图7是本发明的实施方式4所涉及的固体激光装置的结构示意图。 
图8是本发明的实施方式5所涉及的固体激光装置的结构示意图。 
图9是本发明的实施方式6所涉及的固体激光装置中所使用的波长转换元件的结构示意图。 
图10是具有多个不同周期的极化反转区域的波长转换元件的温度特性图。 
图11是本发明的实施方式7所涉及的固体激光装置的结构示意图。 
图12是本发明的实施方式8所涉及的固体激光装置的结构示意图。 
图13是本发明的实施方式9所涉及的固体激光装置中所使用的波长转换元件的结构示意图。 
图14是本发明的实施方式10所涉及的图像显示装置的概要结构示意图。 
图15是本发明的实施方式10所涉及的固体激光装置的结构示意图。 
图16从背光单元一侧看到的本发明的实施方式11所涉及的图像显示装置的俯视图。 
图17是图16的沿17-17线的剖视图。 
图18是现有的固体激光装置的结构示意图。 
图19是现有的图像显示装置的概要结构示意图。 
图20是用于说明在光共振器内因谐波被逆转换为基波而引起的谐波输出的不稳定化的图。 
图21是实现谐波的输出稳定性的现有的固体激光装置的结构示意图。 
具体实施方式
下面参考附图来说明本发明的实施方式。此外，对相同要素标注相同符号，有时省略说明。另外，以下的实施方式是将本发明具体化的一例，其性质并不是限定本发明的技术范围。 
(实施方式1) 
图1是本发明的实施方式1所涉及的内部共振器型固体激光装置1a的结构示意图。本实施方式1的固体激光装置1a包括：半导体激光光源10、棒透镜11、体布拉格光栅 (volume Bragg grating，以下称为VBG)12、球透镜13、光共振器2、凹面镜17以及波长转换元件18。 
半导体激光光源10射出泵浦用激光(以下也称为泵浦光)19。光共振器2具有通过泵浦光19的入射而被激发并振荡基波20的固体激光晶体15和分别配置在固体激光晶体15两侧的一对基波反射膜14、16。波长转换元件18被配置在光共振器2的内部，将基波20转换为多个谐波21、22。 
在本实施方式1的固体激光装置1a中，泵浦光19从半导体激光光源10射出，经由棒透镜11、体布拉格光栅12以及球透镜13射入固体激光晶体15。 
作为固体激光晶体15，如果使用将Nd浓度不同的固体激光晶体粘合在一起的复合型固体激光晶体，则能够抑制固体激光晶体内的温度上升，易于实现高输出。此时，如果使泵浦光入射侧的Nd浓度较低，则泵浦光被固体激光晶体缓慢地吸收，因此能够抑制温度上升。本实施方式1中，作为固体激光晶体15，使用掺杂有Nd的YVO4晶体。作为固体激光晶体15的材料，也可以是Nd:GdVO4、Nd:YAG、Yb:YAG以及Er:YAG等。 
从半导体激光光源10射出的波长为808nm附近的泵浦光19，其垂直方向的成分通过棒透镜11被准直后射入VBG12。射入VBG12的泵浦光19的一部分被反射而反馈至半导体激光光源10。由此，半导体激光光源10的振荡波长被锁定为由VBG12选择的波长(808nm)。此外，这里将振荡波长选择为808nm的理由是因为Nd:YVO4能在此波长的情况下高效率地吸收激光。当使用材料不同的固体激光晶体时，只要设成适合该固体激光晶体的振荡波长即可，并不限定于808nm。 
这样，通过使用VBG12，即使产生温度变化也能够将半导体激光光源10的振荡波长基本上保持固定，而不需要对半导体激光光源10进行高精度的温度控制。因此，由于不需要珀尔帖元件等高精度的温调设备，所以易于实现装置的低成本化、功率节省、以及小型化。 
此外，本实施方式1中，对使用VBG12来锁定半导体激光光源10的振荡波长的情况进行了说明，但也可以使用由电介质多层膜(dielectric multi-layer film)构成的带通滤波器(band-pass filter)。或者，半导体激光光源10也可以具有固定泵浦光19的振荡波长的功能。即，半导体激光光源10自身也可以是具有波长锁定功能的DFB(DistributedFeedback，分布反馈)激光或DBR(Distributed Bragg Reflector，分布布拉格反射)激光。在以下的实施方式中也同样。 
通过VBG12波长被锁定的泵浦光19，经由球透镜13在固体激光晶体15聚光。通过 使用球透镜13，易于光学系统的小型化。另外，与非球面透镜等相比，由于容易制作，所以能够实现低成本化。固体激光晶体15被由球透镜13聚光的泵浦光19激发，产生波长1064nm的基波20。 
基波20在光共振器2内共振，光共振器2包括设置在固体激光晶体15两侧的基波反射膜14和在凹面镜17上形成的基波反射膜16。在固体激光晶体15和凹面镜17的表面上分别形成有基波反射膜14、16。基波反射膜14、16采用电介质多层膜。而且，通过配置在光共振器2内的准相位匹配(quasi phase matching)型的波长转换元件18，基波20的一部分被波长转换，作为第二谐波激光的波长为532nm的绿色光被输出到外部。 
本实施方式1中，作为波长转换元件18，使用在掺杂Mg的LiNbO3基板上周期性地形成极化反转区域23的准相位匹配型的波长转换元件。掺杂Mg的LiNbO3基板的非线性常数较大，能够减小波长转换元件的厚度。因此，由于扩大了波长转换可能的温度范围，所以能够实现固体激光装置的驱动温度范围的扩大。 
图2是图1的波长转换元件附近的放大图。波长转换元件18被研磨成平行四边形，以布儒斯特角(Brewster angle)被插入光共振器2内。波长转换元件18是通过对长方体的波长转换元件的光入射面和光出射面进行倾斜研磨使其剖面呈平行四边形而制成的。布儒斯特角相对于波长转换元件18的基波入射面为65°。波长转换元件18的研磨角为25°。 
以25°的角度研磨波长转换元件18的理由如下。在波长转换元件18中为了高效率地进行波长转换而形成周期状的极化反转区域23。但是，极化反转区域23的深度无法达到贯通波长转换元件的深度。另外，如果加深极化反转区域23，则容易引起周期状构造的混乱，从而容易导致转换效率的下降。因此，极化反转区域23的深度为波长转换元件的一半左右较为理想。具体而言，极化反转区域23的深度为200μm至500μm。如果将研磨角设为25°左右，则由于如图2所示基波20相对于极化反转区域23几乎垂直地透过，所以并不太需要极化反转区域23的深度。因此，可实现高效率的波长转换。 
此外，为了获得上述效果，波长转换元件18的研磨角在25±5°的范围即可。而且，通过将波长转换元件18以布儒斯特角插入光共振器2内，可降低射入波长转换元件18时的反射损失。由于光共振器2内的光学损失增加会导致光共振器2内的基波光量减少，因此出现获得的谐波输出减小的问题。 
但是，如果以布儒斯特角插入波长转换元件18，由于在波长转换元件18的入射面和出射面中的反射损失几乎为零，因此几乎能够消除基波光量的下降，能够使光共振器2内的光量损失下降。即，由于能够防止谐波输出的下降，因此能够防止固体激光装置1a的 发光效率的下降。即使对波长转换元件18施加对基波的无反射涂覆时，也会残留若干反射损失。加之，通过倾斜研磨波长转换元件18的两面并插入光共振器2内，能够实现谐波输出的稳定化。 
另外，由于以25±5°的角度研磨波长转换元件18，因此能够较浅地形成极化反转区域23的深度，容易形成极化反转区域23。 
如图1所示，在光共振器2内基波20向左右两个方向行进。另一方面，产生的谐波存在两个。图1中由从左向右行进的基波20产生谐波21。由于谐波21是波长比基波20短的短波长，因此在波长转换元件18中的折射率增大，以与基波20不同的角度射出。另外，图1中由从右向左行进的基波20产生谐波22。谐波22从波长转换元件18射出后，透过固体激光晶体15内被基波反射膜14反射。基波反射膜14被设计成对谐波也为高反射。被基波反射膜14反射的谐波22再次射入波长转换元件18后，透过波长转换元件18并从凹面镜17输出。 
由于谐波21与谐波22通过不同的光路因此不会相互干扰。另外，由于再次射入波长转换元件18的谐波22与基波20通过不同光路，因此即使产生从谐波向基波的逆转换时，也不会对基波20造成影响。因此，几乎没有基波和谐波的输出变动。如果使用图1的结构，由于产生的两个谐波21、22的行进方向基本上为同一方向，因此输出的两个谐波21、22易于利用。 
如此，半导体激光光源10射出泵浦用激光。光共振器2具有通过激光的入射而被激发并振荡基波的固体激光晶体15和分别配置在固体激光晶体15两侧的一对基波反射膜14、16。波长转换元件18将基波20转换为多个谐波21、22。而且，波长转换元件18被配置在光共振器2的内部，以使在光共振器2内产生的多个谐波21、22中的至少其中之一谐波22的光轴与基波20的光轴不同，并使不同的至少其中之一谐波22朝着与其他的谐波21实质上相同的方向输出。 
因此，由于在光共振器2内产生的多个谐波21、22中的至少其中之一谐波22的光轴与基波20的光轴不同，因此能够防止从谐波逆转换的基波与原来的基波发生干扰，从而能够使谐波的输出稳定。另外，由于至少其中之一谐波22朝着与其他的谐波21实质上相同的方向输出，因此不增加部件数目就能够利用多个谐波。 
此外，本实施方式1中，作为波长转换元件18使用在掺杂Mg的LiNbO3基板上形成周期性极化反转区域的准相位匹配型的波长转换元件，但当然，使用将作为基板材料的LiTaO3、KTiOPO4(KTP)、LiB3O5(LBO)、或者BaB2O4(BBO)用作基本材料的基板时也 有效。另外，本实施方式1中对通过波长转换输出绿色光的情况进行了说明，但当然，使用本实施方式1的固体激光装置输出其他色的光时也有效。以下的实施方式中也同样。 
另外，本实施方式1中通过使用球透镜13的光学系统，使泵浦光19射入固体激光晶体15，但也可以使用非球面透镜或者柱面透镜等其他透镜将泵浦光19导入固体激光晶体15。以下的实施方式中也同样。 
另外，本实施方式1中，作为固体激光晶体15，使用掺杂有1％至3％的Nd的YVO4晶体。由于Nd浓度不满1％时泵浦光的吸收长增长，因此导致固体激光晶体15的大型化。另一方面，Nd浓度为3％以上时，固体激光晶体15的构造会不稳定。因此，较为理想的是，Nd浓度为1％至3％。以下的实施方式中也同样。 
以上，根据本实施方式1，可实现谐波输出的稳定化，产生的谐波朝着基本上相同的方向行进。因此，例如将本实施方式1的固体激光装置1a用于显示器装置等时，能够作为容易实现输出稳定的光源加以利用。另外，不会出现伴随输出稳定化而来的部件增加或输出损失。 
(实施方式2) 
本实施方式2中，对将形成有具有多个不同周期的极化反转区域的波长转换元件插入光共振器内加以使用的例子进行说明。本实施方式2中所使用的波长转换元件与实施方式1同样被倾斜研磨，以布儒斯特角插入光共振器内。 
图3是本发明的实施方式2所涉及的固体激光装置中所使用的波长转换元件59的结构示意图。此外，实施方式2中，波长转换元件59以外的结构与实施方式1的固体激光装置相同。如图3所示，在波长转换元件59中制作有第1极化反转区域60、以及以与第1极化反转区域60不同的周期形成的第2极化反转区域61。 
图4是具有多个不同周期的极化反转区域的波长转换元件的温度特性示意图。图4中，横轴表示温度，纵轴表示谐波输出。第1极化反转区域60中的谐波输出的温度特性40和第2极化反转区域61中的谐波输出的温度特性41如图4所示。第1极化反转区域60和第2极化反转区域61被制作成分别在不同的温度下转换效率达到最大。 
本实施方式2中，第1极化反转区域60被设计成在15℃转换效率达到最大，第2极化反转区域61被设计成在50℃转换效率达到最大。将第1极化反转区域60中的谐波输出的温度特性40与第2极化反转区域61中的谐波输出的温度特性41合起来的温度特性42实现了在宽广的温度范围内输出变动较小。如果使用本实施方式2的波长转换元件59， 由于光源温度在15℃至50℃的范围内输出变动得以抑制，因此用于使输出稳定的控制变得容易。 
这样，由于在波长转换元件59中形成有多个不同周期的极化反转区域(第1极化反转区域60和第2极化反转区域61)，因此能够扩大其使用可能的温度范围。 
通过将本实施方式2中所使用的具有多个不同周期的极化反转区域的波长转换元件59插入光共振器2内，与用一次通过(one pass)方式或者波导方式等其他方式进行波长转换时相比，效果更大。即，在不使用光共振器2，而通过使基波20透过一次来进行波长转换的一次通过方式或者波导方式中，由于波长转换所需要的作用长度较大，因此需要增加波长转换元件的光轴方向的长度。在增加波长转换元件的光轴方向的长度时，要求周期状的极化反转区域均匀地形成在基波透射区域的全域内。因此，容易产生波长转换元件的成品的下降。另外，波长转换元件加长也会导致成本的上升和固体激光装置的大型化。 
另一方面，如本实施方式2所示，将波长转换元件59插入内部共振器时，光共振器2内的基波功率非常大。因此，波长转换元件的长度也可以较短，极化反转区域形成的可能性(likelihood)增大。具体而言，一次通过方式需要数十毫米的波长转换元件长，而在将波长转换元件插入光共振器2的情况下，由于波长转换元件长为1.5至2.5毫米左右即可，因此从同一晶圆内取得的取样数也为10倍以上，能够降低成本。 
进而，如本实施方式2所示，在形成多个不同周期的极化反转区域的情况下，与在单一周期的极化反转区域内扩大温度幅度的情况相比，能够提高转换效率。在单一周期的极化反转区域内扩大温度范围时，由于需要缩短波长转换元件的长度，因此转换效率下降。通过转换效率的提高，使固体激光装置的电-光转换效率提高，因此发热量降低，搭载固体激光装置的装置的放热变得容易，可以减小放热所需要的部分的体积。 
此外，本实施方式2中使用具有两个不同周期结构的极化反转区域，但即使在分成三个以上不同周期的极化反转区域时、或者使极化反转区域的周期连续改变时也能够获得与上述同样的效果。 
以上，根据本实施方式2，由于能够抑制在宽广温度范围内的输出变动，因此即使不使用珀尔帖元件等进行高精度的温度控制也能够实现谐波输出的稳定化，对低成本化和功率节省极为有效。 
(实施方式3) 
本实施方式3中，对在光共振器内以布儒斯特角插入倾斜研磨的多个波长转换元件的 例子进行说明。 
图5是本发明的实施方式3所涉及的固体激光装置的结构示意图。图5所示的固体激光装置1b包括：半导体激光光源10、棒透镜11、VBG12、球透镜13、光共振器2、凹面镜17以及波长转换元件18、24。实施方式3的固体激光装置1b的基本结构与实施方式1的固体激光装置1a相同，但在光共振器2内增加波长转换元件24。 
如图5所示，通过在波长转换元件18与基波反射膜16的之间增加波长转换元件24，可增加射出的谐波数目。即，四个谐波21、22、25、26从固体激光装置1b输出。当谐波数目增加时，均匀化光学系统27中的光强度的均匀化会变得容易。均匀化光学系统27包括棒状积分器(rod integrator)、复眼透镜(fly-eye lens)或者多透镜(lenticular lens)等。加之，将本固体激光装置用于液晶显示器的背光时，由于从固体激光装置1b射出的谐波光束有多束，因此导光板中的光的均匀化变得容易。 
另外，通过使波长转换元件18和波长转换元件24中极化反转周期不同，能够抑制更广温度范围内的输出变动。关于这点参照图6来进行说明。 
图6是极化反转周期不同的多个波长转换元件的温度特性示意图。图6中，横轴表示温度，纵轴表示谐波输出。图6的实线表示波长转换元件18中的谐波输出的温度特性43和波长转换元件24中的谐波输出的温度特性44。波长转换元件18和波长转换元件24被制作成分别在不同的温度下转换效率达到最大。 
极化反转周期不同时，各波长转换元件18、24覆盖的温度范围不同。虽然各波长转换元件18、24覆盖的温度范围受到限定，但通过在光共振器2内插入极化反转周期不同的两个波长转换元件18、24而合计的谐波输出的温度特性45如图6中的虚线所示，产生温度变化时的谐波的输出变动在宽广温度范围内减小。 
以上，根据本实施方式3，由于多个波长转换元件18、24的极化反转周期各自不同，因此能够实现谐波输出的稳定化，并扩大使用可能的温度范围。进而，由于多个波长转换元件18、24被插入光共振器2内，因此射出的谐波的光束数目增加，射出的光束的光量容易均匀化。其结果，可以将本固体激光装置1b用于液晶显示器的背光。 
(实施方式4) 
本实施方式4中，对将形成有谐波反射膜的波长转换元件倾斜插入光共振器内，输出多个谐波，实现谐波输出的稳定化的例子进行说明。 
图7是本发明的实施方式4所涉及的固体激光装置的结构示意图。图7所示的固体激 光装置1c包括：半导体激光光源10、棒透镜11、VBG12、球透镜13、光共振器2、凹面镜17以及波长转换元件28。实施方式4的固体激光装置1c的基本结构与实施方式1的固体激光装置1a相同，但插入光共振器2内的波长转换元件28的结构不同。波长转换元件28中，极化反转区域与光入射面平行地予以形成。 
如图7所示，在波长转换元件28的单侧的端面上附加有谐波反射膜29。本实施方式4中，谐波反射膜29被配置在波长转换元件28的入射面以反射谐波。谐波反射膜29被设计成对基波无反射。将波长转换元件28以指定的角度倾斜插入光共振器2内。 
即，波长转换元件28的光入射面相对于与基波的光轴垂直的面以指定的角度倾斜。波长转换元件28的光入射面相对于与基波的光轴垂直的面的倾斜角度为0.5°至10°左右。如果倾斜角度小于0.5°，容易引起所产生的谐波造成的基波的逆转换，易产生基波和谐波的输出下降。另一方面，如果倾斜角度大于10°，波长转换元件的波长转换效率的下降造成谐波输出的下降增大。 
因此，波长转换元件28光入射面相对于与基波20的光轴垂直的面的倾斜角在0.5°至10°的范围内时，不会使谐波的输出下降，从而可使谐波的输出稳定。 
如图6(应为图7)所示，通过将在入射面和出射面的其中任一面上设有谐波反射膜29的波长转换元件倾斜插入光共振器2内，由图7中从左向右行进的基波20产生的谐波31和由图7中从右向左行进的基波20产生的谐波30通过不同光路，因此对输出变动的影响得到降低。即，虽然谐波30由图7中从右向左行进的基波20产生，但由于被谐波反射膜29反射，因此在与基波20不同的光路中行进。 
如此，在波长转换元件28的入射面和出射面的其中任一面上形成反射谐波的谐波反射膜29，波长转换元件28相对于基波20的光轴以指定的角度倾斜配置。 
因此，由于被谐波反射膜29反射的谐波30的光轴与基波20的光轴不同，因此能够防止从谐波逆转换的基波与原来的基波发生干扰，从而能够使谐波的输出稳定。 
以上，根据本实施方式4，以非常简单的结构不增加部件的数目就可以改变谐波的行进方向。另外，由于产生的两个谐波30、31的行进方向大致为相同的方向，因此除了输出的谐波易于利用，还能够以高效率输出稳定的谐波。 
(实施方式5) 
本实施方式5中对将准相位匹配型的波长转换元件研磨(以下也称为做成楔形(wedge))成其中一面与另一面不平行，以实现谐波输出的稳定化的例子进行说明。 
图8是本发明的实施方式5所涉及的固体激光装置的结构示意图。图8所示的固体激光装置1d包括：半导体激光光源10、棒透镜11、VBG12、球透镜13、光共振器2、凹面镜17以及波长转换元件62。实施方式5的固体激光装置1d的基本结构与实施方式1的固体激光装置1a相同，但插入光共振器2内的波长转换元件62的结构不同。 
如图8所示，在波长转换元件62的一侧的端面上附加有谐波反射膜63，并且波长转换元件62的一面被倾斜研磨。本实施方式5中，谐波反射膜63被配置在波长转换元件62的入射面以反射谐波。而且，波长转换元件62的入射面以指定的角度倾斜研磨。谐波反射膜63被设计成对基波无反射。波长转换元件62中，极化反转区域与光出射面平行地予以形成。 
如图8所示，通过将波长转换元件62的入射面做成楔形，由图8中从右向左行进的基波20产生的谐波65通过在被倾斜研磨的入射面形成的谐波反射膜63而被反射。因此，从谐波反射膜63反射的谐波65通过与基波20不同的光路射出。谐波65与由图8中从左向右行进的基波20产生的谐波64通过不同的光路。由于波长转换元件62的入射面被做成楔形，因此不用调整波长转换元件62的插入角度就自动生成两个谐波光束。 
另外，通常，在光共振器2内配置波长转换元件时，将波长转换元件配置在图8中的元件固定部66这样平坦的面上。使用如本实施方式5所示的入射面被做成楔形的波长转换元件62时，仅通过将其放置在元件固定部66的平坦的面上就能够实现输出的稳定化。 
另外，由于波长转换元件62的入射面被做成楔形，因此能够抑制在插入平行平板时容易被观测到的光共振器2内的基波和谐波的干扰造成的输出变动。为了防止光共振器2内的干扰，波长转换元件62的入射面相对于与基波20的光轴垂直的面的倾斜角度为0.4°至2°左右较佳。如果倾斜角度不满0.4°，容易发生干扰。另一方面，如果倾斜角度大于2°，转换效率容易下降。即，谐波输出容易下降。 
如此，波长转换元件62的某一面相对于与基波20的光轴垂直的面的研磨角在0.4°至2°的范围内时，能够不下降谐波的输出而使谐波的输出稳定。 
此外，本实施方式5中，做成楔形的面为形成有谐波反射膜63的入射面，但本发明并不特别限定于此。也可以将与入射面相反的一侧的出射面被倾斜研磨的波长转换元件配置在光共振器2内。另外，还也可以倾斜研磨入射面和出射面两面，使剖面形状呈梯形形状。 
另外，波长转换元件62相对于基板材料的Z轴(极化反转区域的深度方向)倾斜研磨较佳。相对于Z轴以外的方向倾斜研磨也能够获得与上述同样的效果，但考虑到量产性，如 图8所示相对于Z轴方向倾斜研磨的结构较佳。 
另外，由于波长转换元件62是通过将晶圆(wafer)切断成棒状后研磨端面并切断棒来制作的，因此如果相对于与图8所示的波长转换元件62的Z轴方向不同的方向倾斜研磨，波长转换元件的长度会不同。如果相对于Z轴倾斜研磨，则从棒切出同一形状的波长转换元件。 
如此，波长转换元件62的入射面和出射面的其中一面被研磨成与另一面不平行，在其中一面上形成反射谐波的谐波反射膜63。 
因此，由于被谐波反射膜63反射的谐波65的光轴与基波20的光轴不同，因此能够防止从谐波逆转换的基波与原来的基波发生干扰，使谐波的输出稳定。 
以上，根据本实施方式5，仅将波长转换元件62插入光共振器2内就能实现谐波的分离，不仅实现谐波输出的稳定化，而且能够防止光共振器2内的基波的干扰，因此能够实现容易控制的固体激光装置1d。 
(实施方式6) 
本实施方式6中，对将形成有具有多个不同周期的极化反转区域、其入射面和出射面中的其中一面被倾斜研磨的波长转换元件插入光共振器内的例子进行说明。 
图9是本发明的实施方式6所涉及的固体激光装置中所使用的波长转换元件67的结构示意图。本实施方式6中所使用的波长转换元件67与实施方式5同样，入射面和出射面的其中一面被倾斜研磨，在被倾斜研磨的面上形成有谐波反射膜68。如图9所示，在波长转换元件67上制作有第1极化反转区域69和以与第1极化反转区域69不同的周期形成的第2极化反转区域70。 
图10是具有多个不同周期的极化反转区域的波长转换元件的温度特性示意图。图10中，横轴表示温度，纵轴表示谐波输出。第1极化反转区域69中的谐波输出的温度特性46和第2极化反转区域70中的谐波输出的温度特性47如图10所示。第1极化反转区域69和第2极化反转区域70被制作成分别在不同的温度下转换效率达到最大。 
本实施方式6中，第1极化反转区域69被设计成在15℃转换效率达到最大，第2极化反转区域70被设计成在50℃转换效率达到最大。将第1极化反转区域69中的谐波输出的温度特性46与第2极化反转区域70中的谐波输出的温度特性47合起来的温度特性48实现了在宽广的温度范围输出变动较小。如果使用本实施方式6的波长转换元件67，由于光源温度在15℃至50℃的范围内输出变动得以抑制，因此用于使输出稳定的控制变 得容易。 
如此，由于在波长转换元件67中形成有多个不同周期的极化反转区域(第1极化反转区域69和第2极化反转区域70)，因此能够扩大使用可能的温度范围。 
本实施方式6中所使用的具有多个不同周期的极化反转区域的波长转换元件67，通过像实施方式2所描述的那样插入光共振器2内，与用以一次通过方式或者波导方式等其他方式进行波长转换时相比，效果更大。 
进而，如本实施方式6所示，在形成多个不同周期的极化反转区域的情况下，与在单一周期的极化反转区域内扩大温度幅度的情况相比，能够提高转换效率。图10所示的温度特性49表示在单一周期的极化反转区域内扩大温度范围时的谐波输出的温度变化。如图10所示，在单一周期的极化反转区域内扩大温度范围时，需要缩短波长转换元件的长度，因此转换效率下降。通过形成周期不同的多个极化反转区域而使转换效率提高，能够容许附加在波长转换元件67上的谐波反射膜68的特性偏差。另外，通过转换效率的提高，使固体激光装置的电-光转换效率提高，因此发热量降低，搭载固体激光装置的装置的放热变得容易。 
此外，本实施方式6中使用具有两个不同周期结构的极化反转区域，但即使在分成三个以上不同周期的极化反转区域时、或者使极化反转区域的周期连续改变时也能够获得与上述同样的效果。 
以上，根据本实施方式6，由于能够抑制在宽广温度范围内的输出变动，因此即使不使用珀尔帖元件等进行高精度的温度控制也能够实现谐波输出的稳定化，对低成本化和功率节省极为有效。 
(实施方式7) 
本实施方式7中，对将形成有谐波反射膜的多个波长转换元件倾斜插入光共振器内的例子进行说明。 
图11是本发明的实施方式7所涉及的固体激光装置的结构示意图。图11所示的固体激光装置1e包括：半导体激光光源10、棒透镜11、VBG12、球透镜13、光共振器2、凹面镜17以及波长转换元件28、32。 
本实施方式7中，如图11所示，在光共振器2内插入形成有谐波反射膜的波长转换元件28、32。通过在光共振器2内插入两个波长转换元件28、32，输出的谐波的光束数目达到四条。即，四个谐波30、31、33、34从固体激光装置1e输出。谐波数目增加可使 均匀化光学系统中的光强度的均匀化变得容易。加之，将本固体激光装置1e用于液晶显示器的背光时，由于从固体激光装置1e射出的谐波光束有多束，因此导光板中的光的均匀化变得容易。 
另外，通过使波长转换元件28和波长转换元件32的极化反转周期不同，能够抑制更宽广温度范围内的输出变动。其理由与实施方式2相同。通过本实施方式7的结构，除了谐波的强度均匀化变得容易以外，还能够抑制宽广温度范围内的谐波的输出变动。 
以上，根据本实施方式7，由于多个波长转换元件28、32的极化反转周期各自不同，因此能够实现谐波输出的稳定化，并扩大使用可能的温度范围。进而，由于多个波长转换元件28、32被插入光共振器2内，因此射出的谐波的光束数目增加，能够容易使射出的光束的光量均匀化。其结果是能够将本固体激光装置1e用于液晶显示器的背光。 
此外，在本实施方式7中，是将两个图7所示的波长转换元件28在光轴方向上排列配置，但本发明并不特别限定于此，也可以将两个图8所示的波长转换元件62在光轴方向上排列配置。 
(实施方式8) 
本实施方式8中，对在波长转换元件的入射面和出射面的两面形成谐波反射膜，产生多个谐波并实现输出稳定化的例子进行说明。 
图12是本发明的实施方式8所涉及的固体激光装置的结构示意图。图12所示的固体激光装置1f包括：半导体激光光源10、棒透镜11、VBG12、球透镜13、光共振器2、凹面镜17以及波长转换元件35。实施方式8的固体激光装置1f的基本结构与上述实施方式1的固体激光装置1a相同，但波长转换元件35的形状不同。 
本实施方式8中所使用的波长转换元件35的剖面形状呈三角形。波长转换元件35的入射面和出射面的研磨角设为45°。而且，在波长转换元件35的基波20的入射面和出射面上附加有对基波无反射而对谐波高反射的谐波反射膜36。由图12中从左向右行进的基波20产生的谐波38被谐波反射膜36反射而从波长转换元件35输出。同样地，由图12中从右向左行进的基波20产生的谐波37被谐波反射膜36反射而从波长转换元件35输出。 
波长转换元件35的剖面形状也可以呈三角形以外的形状，当然，呈梯形等也能够获得同样的效果。 
如此，波长转换元件35的剖面形状呈三角形或梯形，通过在波长转换元件35的入射面和出射面形成的谐波反射膜36，谐波被反射。因此，由于产生的谐波不会被逆转换为基 波，所以可实现谐波输出的稳定化。而且，能够使输出的多个谐波37、38平行。另外，由于产生的谐波37、38朝着同一方向平行输出，因此，如果将本固体激光装置1f搭载到其他的装置上，能够使谐波的光学处理变得容易。 
另外，如果将波长转换元件内的极化反转区域设为多个不同周期，则与上述的实施方式同样，使用可能的温度范围得以扩大。 
(实施方式9) 
本实施方式9中，对将形成有具有多个不同周期的极化反转区域，并且其入射面和出射面的两面被倾斜研磨的波长转换元件插入光共振器内的例子进行说明。 
图13是本发明的实施方式9所涉及的固体激光装置中所使用的波长转换元件71的结构示意图。本实施方式9中所使用的波长转换元件71与实施方式8同样，入射面和出射面的两面被倾斜研磨，在被倾斜研磨的两面上形成有谐波反射膜72。如图13所示，在波长转换元件71上制作有第1极化反转区域73和以与第1极化反转区域73不同的周期形成的第2极化反转区域74。 
第1极化反转区域73和第2极化反转区域74被制作成分别在不同的温度下转换效率达到最大。在本实施方式9中，第1极化反转区域73被设计成在15℃转换效率达到最大，第2极化反转区域74被设计成在50℃转换效率达到最大。将第1极化反转区域73中的谐波输出的温度特性与第2极化反转区域74中的谐波输出的温度特性合起来的温度特性实现了在宽广的温度范围内输出变动较小。如果使用本实施方式9的波长转换元件71，由于光源温度在15℃至50℃的范围内输出变动得以抑制，因此用于使输出稳定的控制变得容易。 
如此，由于在波长转换元件71中形成多个不同周期的极化反转区域(第1极化反转区域73和第2极化反转区域74)，因此能够扩大使用可能的温度范围。 
本实施方式9中所使用的具有多个不同周期的极化反转区域的波长转换元件71，通过像实施方式2所描述的那样插入光共振器2内，与用一次通过方式或者波导方式等其他方式进行波长转换时相比，效果更大。 
进而，如本实施方式9所示，在形成多个不同周期的极化反转区域的情况下，与在单一周期的极化反转区域内扩大温度幅度的情况相比，能够提高转换效率。在单一周期的极化反转区域内扩大温度范围时，由于需要缩短波长转换元件的长度，因此转换效率下降。通过形成周期不同的多个极化反转区域而使转换效率提高，能够容许附加在波长转换元件 71上的谐波反射膜72的特性偏差。另外，通过转换效率的提高，使固体激光装置的电-光转换效率提高，因此发热量降低，搭载固体激光装置的装置的放热变得容易。 
此外，本实施方式9中使用具有两个不同周期结构的极化反转区域，但即使在分成三个以上不同周期的极化反转区域时、或者使极化反转区域的周期连续改变时也能够获得与上述同样的效果。 
以上，根据本实施方式9，由于能够抑制在宽广温度范围内的输出变动，因此即使不使用珀尔帖元件等进行高精度的温度控制也能够实现谐波输出的稳定化，对低成本化和功率节省极为有效。 
(实施方式10) 
本实施方式10中，对降低在将实施方式1至9所描述的固体激光装置用于图像显示装置时成为问题的散斑杂讯(speckle noise)的例子进行说明。在将使用进行波长转换的固体激光装置的光源应用于激光显示器装置时，由于谐波的波长幅度小而容易引起干扰。其结果是产生使显示的图像看起来晃眼的散斑杂讯，导致画质下降。 
图14是本发明的实施方式10所涉及的图像显示装置的概要结构示意图。图像显示装置50包括：红色光源51、蓝色光源52、作为绿色光源的固体激光装置53、分色镜(dichroicmirror)54、均匀化光学系统55、二维空间调制设备56、出射透镜57以及控制电路58。 
红色光源51和蓝色光源52采用半导体激光器。从各色光源输出的激光被分色镜54反射后，透过均匀化光学系统55。通过均匀化光学系统55得到均匀化的激光射入二维空间调制设备56。本实施方式10中的二维空间调制设备56采用DMD(Digital MicromirrorDevice，数字微镜器件)。向二维空间调制设备56入射的激光根据映像信号而被反射，作为映像从出射透镜57输出。控制电路58控制红色光源51、蓝色光源52和固体激光装置53的输出。 
图15是在本发明的实施方式10的图像显示装置内设置的固体激光装置53的结构示意图。图15所示的固体激光装置53包括：半导体激光光源10、棒透镜11、VBG12、球透镜13、光共振器2、凹面镜17、波长转换元件18以及λ/2板39。图15所示的固体激光装置53的基本结构与上述的实施方式1的固体激光装置1a相同，因此标注相同符号。 
实施方式10与实施方式1的不同点在于：利用λ/2板39使产生的两个谐波21、22中的谐波22的偏振方向转动。通过使输出的两个谐波光束中的其中之一的谐波光束的偏振方向转动，可实现散斑杂讯的降低。与不使其中之一的谐波光束的偏振方向转动的情况 相比，能够使散斑杂讯降低至大约1/1.5，从而能够降低由散斑杂讯产生的绿色光的强度偏差。 
如此，λ/2板39使从波长转换元件18输出的多个谐波中的至少其中之一谐波的偏振方向转动。因此，由于偏振方向不同的光束从固体激光装置53输出，所以能够降低散斑杂讯。 
在本实施方式10的图像显示装置中，二维空间调制设备56采用使用反射镜的DMD。这是由于通过使用反射镜可以几乎忽略偏振方向的转动。除了DMD以外，使用了MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)镜的设备也能够获得同等的效果。 
使用MEMS镜等扫描激光束时，可以将被分成两束的光束合为一束后进行投影。在实施方式1至9中也对输出多个谐波的结构进行了说明，而如果使输出的谐波中的至少其中之一的偏振方向转动则能够使散斑杂讯降低。 
通过本实施方式10能够降低散斑杂讯，因此可实现高画质的图像显示装置。 
此外，本实施方式10中的固体激光装置53是在实施方式1的固体激光装置1a上附加λ/2板39的结构，但本发明并不特别限定于此，也可以是在实施方式2至9的固体激光装置上附加λ/2板39的结构。此时，λ/2板使从凹面镜17或波长转换元件35输出的多个谐波中的至少其中之一谐波的偏振方向转动。 
如此，能够将实施方式1至10的固体激光装置应用于图像显示装置50，能够使谐波的输出稳定，不增加部件数目就能够利用多个谐波。另外，由于偏振方向不同的多束光束从固体激光装置53输出，并通过二维空间调制设备56而被反射，因此能够实现散斑杂讯较少的高画质的图像显示。 
(实施方式11) 
本实施方式11中，对使用固体激光装置和作为二维空间调制元件的液晶面板的液晶显示器装置进行说明。固体激光装置用于液晶显示器的背光用光源。 
图16和图17是本发明的实施方式11所涉及的图像显示装置80的结构示意图。图16是从背光单元81一侧看到的本发明的实施方式11所涉及的图像显示装置80的俯视图，图17是图16的沿17-17线的剖视图。 
图像显示装置80包括：固体激光装置1b、红色光源90、蓝色光源91、分色镜92、作为二维空间调制元件的一例的液晶显示面板82以及用于照射液晶显示面板82的背光单 元(backlight unit)81。背光单元81对液晶显示面板82的整面照射从红色光源90、固体激光装置1b(绿色光源)以及蓝色光源91射出的照明用激光83。 
液晶显示面板82为透射型或半透射型、例如TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)有源矩阵(active matrix)型液晶显示面板，在显示区域设置有将红色像素部、绿色像素部和蓝色像素部作为一个像素84的多个像素，由TFT驱动。而且，在两枚玻璃基板85、86之间设置有液晶层87。液晶层87通过在玻璃基板85、86的其中之一上形成的未图示的TFT而被驱动。另外，在玻璃基板85、86各自的面上设置有偏振板88、89。 
如上所述，本实施方式11的液晶显示面板82与到目前为止所使用的结构相同，因此省略进一步说明。 
另外，图16和图17所示的图像显示装置80中，使用本实施方式3的固体激光装置1b作为绿色光源，射出如图5所示的四束光束。而且，使用半导体激光光源作为红色光源90和蓝色光源91，这些半导体激光光源具有输出多束光束的结构，与固体激光装置1b同样射出四束光束。此外，作为使红色光源90和蓝色光源91射出多束光束的方法，可以采用使用多个各色的半导体激光的方法以及设成多条(multi-stripe)结构等方法。 
接下来，对图像显示装置80中使用的背光单元81的结构进行说明。背光单元81配置在液晶显示面板82的背面一侧。背光单元81的形状与液晶显示面板82的形状大致相同。背光单元81包括：反射镜93、微透镜阵列94、转换部用导光板95、光路转换部96、端面入射型导光板97、第1导光板98以及第2导光板99。 
分别从红色光源90、蓝色光源91和固体激光装置1b射出的红色光、蓝色光和绿色光，通过分色镜92合波而成为照明用激光83射入反射镜93。由反射镜93反射的照明用激光83通过微透镜阵列而被扩大并射入转换部用导光板95。 
射入转换部用导光板95的照明用激光83，被外周面反射和扩散并射入光路转换部96，并转换方向射入端面入射型导光板97的第1导光板98。而且，照明用激光83在第1导光板98内反射和扩散并射入第2导光板99。照明用激光83进一步在第2导光板99中扩散，作为整个面成为均匀的亮度分布。然后，照明用激光83从第2导光板99射出以照明液晶显示面板82。由此，液晶显示面板82被照明，图像得以显示。 
此时，从红色光源90、蓝色光源91和固体激光装置1b射出的红色光、蓝色光和绿色光在与转换部用导光板95的面平行的方向分别具有四束光束。因此，能够以比以往更简单的光学系统扩大照明用激光83，使其射入转换部用导光板95的整面，能够容易实现大画面的图像显示装置。进而，由于也能够降低散斑杂讯，因此能够显示高画质的映像。 当然，即使在具有与本实施方式11不同结构的背光单元中，射出被分成多束的光束的固体激光装置也对背光单元内的光的均匀化有效。 
此外，本实施方式11中的图像显示装置80包括实施方式3的固体激光装置1b，但本发明并不特别限定于此，也可以包括实施方式1、2、4至10(应为9)的固体激光装置来取代实施方式3的固体激光装置1b。 
此外，在实施方式10和11中对将固体激光装置用作图像显示装置用的光源的例子进行了说明，实施方式1至9的固体激光装置具有能够使输出稳定、能够扩大驱动温度范围、不需要高精度的温度控制、能够降低散斑杂讯等许多优点。因此，实施方式1至9的固体激光装置并不限定于作为上述两个实施方式10和11所示的图像显示装置用的光源，作为色彩再现范围广的所有形态的图像显示装置用的光源均有效。 
另外，实施方式1至9的固体激光装置用作二维空间调制设备使用透射型液晶面板或反射型液晶面板的投射型图像显示装置用的光源时效果也非常大。实施方式1至9的固体激光装置能够小型化、能够使输出稳定、能够扩大驱动温度范围、不需要高精度的温度控制，所以不需要珀尔帖元件等。因此，由于功耗大幅降低，所以也能够实现低功耗的移动型图像显示装置。 
此外，上述具体实施方式主要包括具有以下结构的发明。 
本发明所提供的固体激光装置包括：射出泵浦用激光的半导体激光光源；具有通过所述激光的入射而被激发并振荡基波的固体激光晶体和分别配置在所述固体激光晶体两侧的一对反射镜的光共振器；以及将所述基波转换为谐波的波长转换元件，其中，所述波长转换元件被配置在所述光共振器的内部，以使在所述光共振器内产生的多个谐波中的至少其中之一谐波的光轴与所述基波的光轴不同，并将不同的至少其中之一谐波朝着与其他的谐波实质上相同的方向输出。 
根据这种结构，半导体激光光源射出泵浦用激光。光共振器具有通过激光的入射而被激发并振荡基波的固体激光晶体和分别配置在固体激光晶体两侧的一对反射镜。波长转换元件将基波转换为谐波。而且，波长转换元件被配置在光共振器的内部，以使在光共振器内产生的多个谐波中的至少其中之一谐波的光轴与基波的光轴不同，并将不同的至少其中之一谐波朝着与其他的谐波实质上相同的方向输出。 
因此，由于在光共振器内产生的多个谐波中的至少其中之一谐波的光轴与基波的光轴不同，因此能够防止从谐波逆转换的基波与原来的基波发生干扰，从而能够使谐波的输出稳定。另外，由于至少其中之一谐波朝着与其他的谐波实质上相同的方向输出，因此不增 加部件数目就能够利用多个谐波。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件的入射面和出射面被倾斜研磨，所述波长转换元件以布儒斯特角被插入所述光共振器内。根据这种结构，由于波长转换元件以布儒斯特角被插入光共振器内，因此能够降低光共振器内的光量损失。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件中形成有多个不同周期的极化反转区域。根据这种结构，由于在波长转换元件中形成有多个不同周期的极化反转区域，因此能够扩大使用可能的温度范围。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件包括多个波长转换元件，所述多个波长转换元件被插入所述光共振器内。根据这种结构，由于将多个波长转换元件插入光共振器内，因此能够增加射出的光束数目，容易使射出的光束光量均匀化。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述多个波长转换元件的极化反转周期各不相同。根据这种结构，由于多个波长转换元件的极化反转周期各不相同，因此能够扩大使用可能的温度范围。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件的研磨角为25±5°。根据这种结构，由于以25±5°的角度研磨波长转换元件，因此能够使极化反转区域的深度较浅，能够容易形成极化反转区域。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，在所述波长转换元件的入射面和出射面的其中一面上形成有反射谐波的反射膜，所述波长转换元件的光入射面相对于与所述基波的光轴垂直的面以指定的角度倾斜。 
根据这种结构，由于通过反射膜反射的谐波的光轴与基波的光轴不同，因此能够防止从谐波逆转换的基波与原来的基波发生干扰，使谐波的输出稳定。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件的光入射面相对于与所述基波的光轴垂直的面的倾斜角为0.5°至10°。根据这种结构，当波长转换元件的光入射面相对于与基波的光轴垂直的面的倾斜角在0.5°至10°的范围内时，谐波的输出不会下降，从而能使谐波的输出稳定。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件的入射面和出射面的其中一面被研磨成与另一面不平行，在所述其中一面上形成有反射谐波的反射膜。 
根据这种结构，由于被反射膜反射的谐波的光轴与基波的光轴不同，因此能够防止从谐波逆转换的基波与原来的基波发生干扰，使谐波的输出稳定。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件的所述其中一面相对于与所述基波的光轴垂直的面的研磨角为0.4°至2°。根据这种结构，当波长转换元件的其中一面相对于与基波的光轴垂直的面的研磨角在0.4°至2°的范围内时，谐波的输出不会下降，从而能使谐波的输出稳定。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件中形成有多个不同周期的极化反转区域。根据这种结构，由于在波长转换元件中形成有多个不同周期的极化反转区域，因此能够扩大使用可能的温度范围。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，多个波长转换元件被插入所述光共振器内。根据这种结构，由于多个波长转换元件被插入光共振器内，因此能够增加射出的谐波的光束数目，容易使射出的光束光量均匀化。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述多个波长转换元件的极化反转周期各不相同。根据这种结构，由于多个波长转换元件的极化反转周期各不相同，因此能够扩大使用可能的温度范围。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件的剖面形状呈三角形或梯形，在所述波长转换元件的入射面和出射面上形成有反射谐波的反射膜。 
根据这种结构，由于波长转换元件的剖面形状呈三角形或梯形，通过在波长转换元件的入射面和出射面上形成的反射膜，谐波被反射，因此能够使输出的多个谐波平行，能够易于进行谐波的光学处理。 
另外，在上述的固体激光装置中，较为理想的是，所述波长转换元件中形成有多个不同周期的极化反转区域。根据这种结构，由于在波长转换元件中形成有多个不同周期的极化反转区域，因此能够扩大使用可能的温度范围。 
另外，较为理想的是，上述的固体激光装置还包括波长板，该波长板使从所述波长转换元件输出的多个谐波中的至少其中之一谐波的偏振方向转动。根据这种结构，由于偏振方向不同的谐波从固体激光装置输出，所以能够降低散斑杂讯。 
本发明所提供的图像显示装置包括：上述的固体激光装置以及调制来自所述固体激光装置的出射光输出的二维空间调制设备。根据这种结构，能够将上述的固体激光装置应用于图像显示装置，能够使谐波的输出稳定，不增加部件数目就能够利用多个谐波。 
本发明所提供的另一种图像显示装置包括：多个谐波中包含偏振方向不同的光束的固体激光装置、以及调制来自所述固体激光装置的出射光的二维空间调制设备，所述二维空间调制设备反射所述出射光。根据这种结构，偏振方向不同的多束光束从固体激光装置输 出，通过二维空间调制设备而被反射，因此能够实现散斑杂讯少的高画质的图像显示。 
产业上的利用可能性 
本发明所涉及的固体激光装置和图像显示装置能够使谐波的输出稳定，并且不增加部件数目就能够利用多个谐波，对使用固体激光晶体和波长转换元件的内部共振器型的固体激光装置以及使用该固体激光装置的图像显示装置极为有用。另外，本发明所涉及的固体激光装置作为色彩再现范围广的图像显示装置用的光源非常有用。 

Claims (10)

1.一种固体激光装置，其特征在于包括：
半导体激光光源，射出泵浦用激光；
光共振器，具有通过所述激光的入射而被激发并振荡基波的固体激光晶体和分别配置在所述固体激光晶体两侧的一对反射镜；以及
波长转换元件，将所述基波转换为谐波，其中，
在所述波长转换元件的至少朝所述固体激光晶体一侧的端面形成有反射谐波的反射膜，
形成有所述反射膜的端面，相对于与所述基波的光轴垂直的面以指定的角度倾斜，
所述波长转换元件被配置在所述光共振器的内部，以使在所述光共振器内产生的多个谐波中的至少朝向所述固体激光晶体的谐波的光轴与所述基波的光轴不同，并且
不同的所述谐波与其他的谐波的行进方向基本上为同一方向。
2.根据权利要求1所述的固体激光装置，其特征在于：所述波长转换元件的形成有所述反射膜的端面，相对于与所述基波的光轴垂直的面的倾斜角为0.5°至10°。
3.根据权利要求1所述的固体激光装置，其特征在于：所述波长转换元件的形成有所述反射膜的端面，相对于所述波长转换元件的基板材料的极化反转区域的深度方向倾斜地被研磨成与所述波长转换元件的另一方的基波通过的端面不平行。
4.根据权利要求3所述的固体激光装置，其特征在于：所述波长转换元件的形成有所述反射膜的端面，相对于与所述基波的光轴垂直的面的研磨角为0.4°至2°。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的固体激光装置，其特征在于：所述波长转换元件中形成有多个不同周期的极化反转区域。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的固体激光装置，其特征在于：多个波长转换元件被插入所述光共振器内。
7.根据权利要求6所述的固体激光装置，其特征在于：所述多个波长转换元件的极化反转周期各不相同。
8.根据权利要求1所述的固体激光装置，其特征在于：所述波长转换元件的剖面形状呈三角形或梯形，在所述波长转换元件的入射面和出射面上形成有反射谐波的反射膜。
9.根据权利要求8所述的固体激光装置，其特征在于：所述波长转换元件中形成有多个不同周期的极化反转区域。
10.一种图像显示装置，其特征在于包括：
如权利要求1至9中任一项所述的固体激光装置；以及
调制来自所述固体激光装置的出射光的二维空间调制设备。
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