CN101884147A - 多部件波长转换器件以及包含这些器件的激光器 - Google Patents

多部件波长转换器件以及包含这些器件的激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN101884147A
CN101884147A CN2008801192143A CN200880119214A CN101884147A CN 101884147 A CN101884147 A CN 101884147A CN 2008801192143 A CN2008801192143 A CN 2008801192143A CN 200880119214 A CN200880119214 A CN 200880119214A CN 101884147 A CN101884147 A CN 101884147A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wavelength conversion
conversion devices
light emitter
waveguide elements
lasing light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2008801192143A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101884147B (zh
Inventor
J·高里尔
J·M·哈里森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN101884147A publication Critical patent/CN101884147A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101884147B publication Critical patent/CN101884147B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/353Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3532Arrangements of plural nonlinear devices for generating multi-colour light beams, e.g. arrangements of SHG, SFG, OPO devices for generating RGB light beams
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/18Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 parallel
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/58Multi-wavelength, e.g. operation of the device at a plurality of wavelengths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/005Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/005Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0071Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/005Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0092Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

根据本发明的一个实施方式,提供了一种频率转换激光源,其中,波长转换器件包括多个波导部件,这些波导部件所包括的各个输入面位于激光源的有效焦场中。各个波导部件用不同的元件促成一组不同的波长转换性质,从而定义了可归因于这些波导部件的一组不同的波长转换性质。这组不同的波长转换性质包括用于表示波导部件的相位匹配波长、波导部件的光谱宽度、波导部件的转换效率或其组合的多种性质。还揭示了其它实施方式。

Description

多部件波长转换器件以及包含这些器件的激光器
优先权
本申请要求2007年10月30日提交的题为“Multi-Component WavelengthConversion Devices and Lasers Incorporating The Same”的美国专利申请11/978,857的优先权。
背景技术
本发明一般涉及半导体激光器、激光控制器、激光投影系统以及其它包括半导体激光器的光学系统。更具体地讲,通过示出而非限制,本发明的实施方式一般涉及在光学组合件、激光投影系统以及其它包含半导体激光器的光学系统中使用波长转换器件。
发明内容
通过将单波长半导体激光器(比如分布反馈(DFB)激光器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器或法布里波罗激光器)与波长转换器件(比如二次谐波产生(SHG)晶体)组合起来,就可以为高速调制配置出短波长源。通过将比如1060nm DBR或DFB激光器调谐到SHG晶体(该晶体将该波长转换成530nm)的光谱中心,就可以将SHG晶体配置成产生激光信号的基波的高次谐波。然而,SHG晶体(比如掺MgO的周期性极化的铌酸锂(PPLN))的波长转换效率强烈地取决于激光二极管和SHG器件之间的波长匹配。对激光器设计熟悉的本领域技术人员应该理解,SHG晶体使用非线性晶体的二次谐波特性,使引入该晶体中的激光辐射发生倍频。DFB激光器是使用光栅或相似的周期性结构的谐振腔激光器,该光栅或相似的周期性结构被蚀刻到半导体材料中成为反射介质。DBR激光器是这样的激光器,其中蚀刻出的光栅与半导体激光器的电子泵浦区域物理地分离开。
PPLN SHG器件的带宽通常是非常小的,对于典型的PPLN SHG波长转换器件而言,半高全宽(FWHM)波长转换带宽通常仅在0.16-0.2nm的范围中,并且很大程度上取决于晶体的长度。在操作过程中,因驱动电流的变化而导致激光腔内出现模式跳变和不受控制的波长变化,这可能导致半导体激光器的输出波长移动到该可允许的带宽之外。一旦半导体激光器的波长偏移到PPLN SHG器件的波长转换带宽之外,则转换器件在目标波长处的输出功率就急剧地下降。这些波长变化可能是由若干种因素导致的。例如,因热串扰效应,DBR部分的温度受到增益部分驱动电流大小的影响。也有其它因素会使DBR激光波长不同于PPLN波长,这包括环境温度的变化以及DBR激光器和PPLN的制造容差。例如,在使用包括DBR激光器和PPLN的光源的激光投影系统中,激光的波长波动通常使晶体转换效率随时间发生变化。这使得经频率转换的光发生一些变化,这会引起很容易看得到的图像缺陷,比如图像中特定位置处的缺陷。这些看得到的缺陷通常将自己表现为图像上的有组织的、图案化的图像缺陷以及图像中的伪随机噪声。一种使那些图像伪像达到最少的方法包括:使用具有更大的光谱通带的晶体。然而,通过使用更短的晶体来增大通带这一做法通常会减小系统的转换效率。因此,通常不可能确保系统中的图像噪声很低且系统效率很高。
考虑到在开发半导体激光器的过程中与波长匹配和稳定化相关联的诸多挑战,发明人已认识到有益的手段来确保激光发射波长与波长转换器件的波长转换峰值恰当地对准。例如,根据本发明的一个实施方式,提供了一种频率转换激光源,其中,波长转换器件包括多个波导部件,这些波导部件所包括的各个输入面位于激光源的耦合光学设备的有效焦场中。各个波导部件用不同的元件促成一组不同的波长转换性质,从而定义了可归因于这些波导部件的一组不同的波长转换性质。这组不同的波长转换性质包括用于表示波导部件的相位匹配波长、波导部件的光谱宽度、波导部件的转换效率或其组合的多种性质。
在另一个实施方式中,使用了致动器,使得一个具有某些特定性质的特定波导可以被选择。根据致动器设置,该仪器可以按不同的模式进行操作。例如,当图像噪声很重要且效率不需要太优先考虑时,可以选择其光谱带宽更宽的波导。当功率与效率都是很感兴趣的参数时,具有更高效率的波导可以被选择。
上述频率转换激光源可以具有一控制器,该控制器被编程为选择性地使沿着该激光源的光路传播的光信号与不同的波导部件对准。例如,根据本发明的一个实施方式,该控制器被编程为:执行一低噪声模式,其中,经对准的波导部件的光谱带宽是相对较宽的,并且定义一相对较低的转换效率;以及执行一高效率模式,其中,经对准的波导部件的光谱带宽是相对较窄的,并且定义一相对较高的转换效率。这样,根据本发明的激光源与激光投影系统可以被用在许多需要不同操作模式的不同的应用中。例如,在黑暗环境中投影图像时,可能期望优化图像质量,同时功率或插头效率不那么重要。在诸如明亮环境等其它情况下,关键的参数可能是图像亮度,较佳地,可能允许增大的图像噪声以使整体的观看体验更佳。
在本发明的其它实施方式中,波导部件被配置成定义不同的相位匹配波长,控制器被编程为允许选择最佳的相位匹配波长,或通过使沿着光路传播的光信号与连续的波导部件对准来执行光谱带宽增宽模式。这些操作模式可以被用于:在制造过程中利用更宽的激光分布;消除一些在使用可调谐DBR激光器实现相位匹配时所引入的设计约束;或减小激光投影系统中的图像散斑。
本发明的其它实施方式仅涉及到波长转换器件的设计。例如,提供了波长转换器件,其中,波长转换器件被配置成一种包括多个波导部件的单块结构。波导部件之一的光谱带宽是相对较宽的并且定义一相对较低的转换效率,同时另一个波导部件的光谱带宽是相对较窄的并且定义一相对较高的转换效率。或者,各个波导部件的相位匹配波长可以各不相同。
尽管本发明的一些概念是结合半导体激光器进行描述的,但是可以预计,本发明的概念可用于各种激光器,包括但不限于DBR激光器、DFB激光器、法布里波罗激光器以及许多类型的外腔激光器。另外,尽管本发明的概念主要是在图像形成和激光投影的上下文中进行描述的,但是可以预期,本发明的各种概念也可以应用于激光发射波长与波长转换器件的波长转换峰值的对准很成问题的任何激光应用。
附图说明
在与附图相结合的情况下,可以对本发明的特定实施方式的详细描述作最佳的理解,其中相似的结构是用相似的标号来表示的,其中:
图1-4、8是光学地耦合到光波长转换器件的半导体激光器的示意图;
图5示出了用于两个选定的SHG波长转换器件的转换效率曲线;以及
图6、7示出了使各个波导部件沿着波长转换器件的公共输入面对准的备选方式。
具体实施方式
先参照图1,示出了根据本发明一实施方式的频率转换激光源100。激光源100包括激光器10、波长转换器件20以及沿着光路40定位的耦合光学器件30,光路40被定义在激光器10和波长转换器件20之间。通常,波长转换器件20被配置成单块的PPLN SHG晶体或其它合适的波长转换材料。波长转换器件20将入射光转换成高次谐波,并且输出经波长转换的信号50。此类配置特别用于从波长较长的半导体激光器中产生波长较短的激光束,并且可用作激光投影系统的可见激光器。
波长转换器件20包括多个波导部件22,这些波导部件22包括位于耦合光学器件30的有效焦场中的各个输入面。为了描述并限定本发明,注意到,此处所使用的“有效焦场”这一表述是指一组位置,在这组位置处,通过操纵激光器10、波长转换器件20或耦合光学器件30,就可以聚焦或引导沿着光路40传播的光信号。例如,在图1中,耦合光学器件30的有效焦场包括有效焦点f1、f2、f3、f4,通过使用多轴致动器32或者通过将可变形透镜、倾斜镜子、旋转棱镜、液体透镜部件或其它相似的器件并入到耦合光学器件中从而改变耦合光学器件30的光学性质,就可以对上述这些有效焦点进行寻址。相似的是,通过使用多轴致动器12改变激光器10的位置、取向或位置及取向,就可以对上述这些有效焦点f1、f2、f3、f4进行寻址。相似的是,如下文参照图2所描述的那样,通过使用多轴致动器25改变晶体20的位置,就可以对上述这些有效焦点f1、f2、f3、f4进行寻址。或者,如图8所示,其中结合相似的标号来示出相似的结构,另一种方法可以包括使用光谱色散元件,比如光栅34,该光谱色散元件被配置成根据激光器10的波长使入射光以不同的方式发生偏移。通过在光路中插入光栅34或其它合适的光谱色散元件,就可以通过改变激光器10的波长λ1、λ2,将激光光斑成像到不同的有效焦点f1、f2、f3、f4处。
波长转换器件20的各个波导部件22用不同的元件促成一组不同的波长转换,这样,就共同地定义了一组不同的波长转换性质,这些性质所代表的参数包括波导部件22的相位匹配波长、波导部件22的光谱宽度、波导部件22的转换效率或它们的组合。由此,通过使用上述致动器12、32或者一些其它常规的或将来开发的用于改变耦合光学器件30或激光器10的光学性质的装置,就可以为可编程控制器提供一用户界面,该控制器被放置成与激光源100的多个元件有功能性通信,并且被编程为选择性地使沿着光路40传播的光信号与不同的波导部件22对准。
预计,可以按照各种方式来建立波导部件22的上述这组不同的波长转换性质。例如,但非限制,图5示出了8mm长和12mm长的晶体的PPLN光谱曲线,分别是曲线A和B。12mm长的晶体的转换效率(参见曲线B)达到60%,但是光谱带宽FWHM被限于0.15nm。对于较短的晶体,比如8mm的晶体(参见曲线A),光谱带宽增大到0.24nm。然而,可达到的最佳转换效率是35%左右。用于改变PPLN晶体的PPLN光谱带宽、转换效率和相位匹配波长的各种方法在文献中有被揭示并将继续有待开发。例如,并非限制,通过使晶体的周期性极化发生啁啾,配置该晶体以具有若干个带有不同极化周期的区域,稍稍修改沿着晶体的一个特定位置处的极化的位置,或者通过沿着不同的波导部件22提供不同的极化结构、脊形几何结构、涂层,就可以改变PPLN晶体的光谱带宽、转换效率和相位匹配波长。作为一个示例,可以在晶体的整个长度上使一个波导发生极化以提供更大的转换效率,同时可以仅仅在另一个波导的有限的一部分上使该波导极化以提供更宽的光谱带宽。
考虑到与每个波导部件22相关联的不同的波长转换性质,控制器可以被编程为以一种自动的方式或由用户控制的方式来执行各种操作模式。例如,根据本发明的一个实施方式,控制器可以被编程为响应于用户输入并且执行下列之一:(i)低噪声模式,例如,当在图1的f4处对准时,对准的波导部件22的光谱带宽是相对较宽的并且定义了相对较低的转换效率;或(ii)高效率模式,例如,当在图1中的f2处对准时,对准的波导部件22的光谱带宽是相对较窄的并且定义了相对较高的转换效率。图5中的频率转换曲线A和B示意性地示出了这些操作模式。
可以预计,额外的有效焦点f1、f3等可以被寻址,以执行低噪声或高效率模式或另外的操作模式。例如,根据本发明的一个实施方式,波导部件22被构造成定义不同的相位匹配波长,并且控制器被编程为通过使沿着光路传播的光信号与连续的波导部件22对准从而执行光谱带宽增宽模式。这样,在激光源100被配置成产生经扫描的激光图像(该激光图像包括按给定的帧速率来显示的一系列图像帧)时,沿着光路40传播的光信号可以与连续的波导部件22对准以针对每一个图像帧来选择不同的转换波长,因此,使图像中的散斑达到最少。事实上,通过在每一个待显示的图像帧处选择不同的波长,可以按相对较高的频率(比如50或60Hz)来修改散斑的形状。相应地,如果横跨波导部件22的波长差异是足够大的,则可以使散斑对比度减小一个因子
Figure GPA00001148538100061
如熟悉DBR激光器设计和操作的那些技术人员所能理解的那样,为了将DBR激光器的波长调节到与SHG晶体相位匹配所需的精确的波长,必须向激光二极管的一些部分发送能量以调节激光发射波长或使激光发射波长稳定。作为一个示例,通过将一些电流发送到DBR部分中或发送到热耦合到DBR部分的加热器中,就可以调谐DBR激光器的波长。调谐波长所需的功率量可能不是可忽略的,并且会使系统的插头效率显著地下降。通过优化用于转换不同波长的每一个波导部件,并且提供在以不同波长为中心的若干个波导部件之间进行选择的能力,本发明上述实施方式的诸多概念可以用于减小或消除在DBR激光器的DBR部分中进行精确的波长控制的需求,并且减小用来调谐激光波长所需的功率。也预计到,本发明的上述实施方式可以允许使用成本更低的激光器(DFB、法布里波罗或其它)或代表更宽的制造公差的激光器。
图2和3呈现了用于使沿着光路40传播的光信号能够与不同的波导部件22进行上述选择性对准的备选配置。具体来讲,在图2所示的实施方式中,耦合光学器件30的有效焦场包括可寻址的焦点,通过使用多轴致动器25改变波长转换器件20的位置、取向或位置及取向来对这些焦点进行寻址。图3表示了基于致动器的控制的一种变体,它示出使用了波导或非波导的光学开关S(比如1xn平面光学开关或1xn机械光学开关),以对沿着光路40的多部件部分45的不同部分的光信号进行选择性地路由。
在图1-3中,波长转换器件20的各个波导部件22的各个输入面是沿着波长转换器件20的公共输入面24对准的。沿着公共输入面24的各个波导部件22的各个输入面之间的较佳间距通常对波导和包层之间的δ折射率非常敏感。用于制造波长转换器件20的制造工艺也影响着该间距。预计到,这些因素中的每一个的角色都会变化,注意到,较佳的间距应该至少足以在所选的波导部件22中维持受引导的波。各个波导部件22可以沿着波长转换器件20中所限定的公共波导层中的公共输入面24进行对准(如图6所示),还可以沿着波长转换器件20中所限定的层叠波导层中的公共输入面24进行对准(如图7所示),或者通过将图6、7的配置组合起来以各种更复杂的二维配置来设置各个波导部件22。
在图4所示本发明的实施方式中,波长转换器件20的各个波导部件22的各个输入面是沿着公共光路连续排列的。波长转换器件20的第一波导部件22A的输出面被光学地耦合到波长转换器件20的第二波导部件22B的输入面。在激光器和波长转换器件之间限定的光路40包括单一部件光路,并且耦合光学器件30的有效焦场沿着该单一光路从f1处的第一波导部件22A的输入端延伸到f2处的第二波导部件22B的输入端。这样,当激光器10工作在第一波导部件22A的相位匹配波长处时,光信号将在第一波导部件22A中被转换。当经转换的光信号到达第二波导部件22B时,经转换的光信号波长将离第二波导部件22B的相位匹配波长太远,并且第二波导部件22B仅仅用作透明的波导。当激光器10工作在第二波导部件22B的相位匹配波长处时,第一波导部件22A仅仅用作透明的波导,并且光信号仅仅是在到达第二波导部件22B时才被转换。预计到,图4所示配置可以与使用一维或二维输入面阵列的实施方式相结合,正如参照图1-3所讨论的那样。
通过配置图像投影电子器件和相应的激光器驱动电流,以建立在图像像素阵列上变化的像素强度,本发明的图像投影系统就可以产生多色调图像。例如,当可编程光源被包括在基于像素的激光投影系统中时,可以对本发明的控制器进行编程,以控制半导体激光器的周期性激光发射强度,使得编码数据信号包括与投影系统的帧速率相对应的多个编码数据周期。
在根据本发明图1-3、6-7来配置激光源以便用在图像投影系统中时,应该注意到,输出信号50的位置将取决于已选择了哪一个波导部件22,正如图2所示的那样。通过在图像投影数据中引入一些延迟而造成输出信号50偏移并且保持与激光投影仪的其它颜色配准,就可以解决上述这一问题。
可以预期,本发明的可编程光源可以包括多个半导体激光器,其中至少有一个耦合到波长转换器件并且是根据本发明的控制过程进行控制的。关于扫描激光图像投影系统的配置以及在图像上产生变化的像素强度的方式等细节可以从现有的各种文献中获得。尽管本发明清晰地应用于基于像素的投影系统,但是,可以预期,包含基于激光的光源的其它投影系统也可以从本文所描述的波长控制技术中获益,比如,基于空间光调制器的系统(包括数字光处理(DLP)、透射式LCD和硅上液晶(LCOS))。
应该理解,先前的描述旨在提供一种概述或框架,以便理解本发明的本质和特征。对于本领域的技术人员而言,很明显,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明做出各种修改和变化。由此,本发明旨在覆盖这些修改和变化,只要它们落在所附的权利要求书及其等价方案中就可以。例如,预计到,激光器10所发射的光信号可以被直接地耦合到波长转换器件20中,或者可以通过准直与聚焦光学器件30或一些其它类型的合适的光学元件或光学系统进行耦合。
注意到,在本文中,像“较佳地”、“共同地”和“典型地”等术语并不旨在限制本发明的范围或暗指某些特征对于本发明的结构和功能而言是关键性的、必不可少的或很重要的。相反,这些术语仅仅旨在凸显本发明特定实施方式中可以使用或不使用的备选或额外的特征。此外,注意到,提到数值、参数或变量是另一个数值、参数或变量的“函数”不应该被视为意指该数值、参数或变量仅是一个数值、参数或变量的函数。
为了描述并限定本发明,注意到,本文用“大约”一词来表示任何定量比较、值、测量、或其它表示固有的不确定性。
注意到,一个或多个权利要求使用了术语“其中”作为过渡短语。为了限定本发明,注意到,该术语是作为一种广泛的过渡词汇而被引入权利要求中的,并且应该被解释成更常使用的广泛的术语“包括”。
为了限定和描述本发明,注意到,一个或多个权利要求引述一种“被编程”以执行一个或多个动作的控制器。为了描述和限定本发明,注意到该表述是作为一种广泛的过渡词汇而被引入权利要求中的,并且应该被解释成更常使用的广泛的术语“包括”。另外,注意到,本文引述的本发明的组件(比如控制器,经编程以特定方式实施特定性质、功能等)是结构性的引述,与有意使用的引述相反。更具体地讲,本文所引述的对组件进行“编程”的方式是指该组件的现有的物理条件,并且被视为该组件的结构性特征的明确引述。另外,本文所引用的“可编程”的控制器不应该被理解为要求该控制器一定是可编程和可重复编程的。相反,所有被要求“可编程”的控制器可以被制造、改变、或以某种方式配置,以根据已编程的例程来执行一个或多个任务、发布一个或多个命令、或产生一个或多个信号。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种频率转换激光源,包括激光器和波长转换器件,其中:
所述波长转换器件包括多个波导部件,所述多个波导部件包括位于激光源的有效焦场中的各个输入面;
所述波长转换器件的各个波导部件用不同的元件促成一组不同的波长转换性质,使得波导部件共同地定义一组不同的波长转换性质;
这组不同的波长转换性质包括用于表示波导部件的相位匹配波长、波导部件的光谱宽度、波导部件的转换效率或其组合的多种性质;以及
所述频率转换激光源被编程为选择性地使沿着光路传播的光信号与不同的波导部件对准。
2.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述频率转换激光源被编程为选择性地执行:
低噪声模式,其中,经对准的波导部件的光谱带宽是相对较宽的并且定义一相对较低的转换效率;以及
高效率模式,其中,经对准的波导部件的光谱带宽是相对较窄的并且定义一相对较高的转换效率。
3.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
波导部件定义不同的相位匹配波长;以及
所述频率转换激光源被编程为:通过使沿着光路传播的光信号与连续的波导部件对准,执行光谱带宽增宽模式。
4.如权利要求3所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源被进一步编程为:通过产生包括按给定的帧速率进行显示的一系列图像帧的经扫描的激光图像并且按照约等于帧速率的波长选择速率使沿着光路传播的光信号与不同的波导部件对准,以光谱带宽增宽模式来操作。
5.删除。
6.删除。
7.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述波长转换器件的各个波导部件的各个输入面是沿着波长转换器件的公共光路连续地排列的。
8.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
波长转换器件的各个波导部件的各个输入面是在波长转换器件中所限定的公共波导层中沿着波长转换器件的公共输入面对准的。
9.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
波长转换器件的各个波导部件的各个输入面是在波长转换器件中所限定的层叠波导层中沿着波长转换器件的公共输入面对准的。
10.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
通过使波导部件在波长转换器件中所限定的公共波导层中以及在波长转换器件中所限定的层叠波导层中沿着波长转换器件的公共输入面对准,将波长转换器件的各个波导部件的各个输入面配置成二维阵列。
11.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
波长转换器件的各个波导部件的各个输入面沿着波长转换器件的公共输入面被配置成一维或二维阵列,以及
波长转换器件的各个波导部件的其它各个输入面是沿着波长转换器件的公共光路连续地排列的。
12.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的可变耦合光学器件,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;
激光源的有效焦场是至少部分地由可变耦合光学器件定义的;以及
激光源被编程为:通过改变可变耦合光学器件的光学性质以对耦合光学器件的有效焦场中不同的有效焦点进行寻址,使光信号与不同的波导部件对准。
13.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的耦合光学器件以及激光器致动器,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;
激光源的有效焦场是至少部分地由激光器致动器和耦合光学器件定义的;以及
激光源被编程为:通过用激光器致动器改变激光器的位置、取向或位置及取向以对耦合光学器件的有效焦场中不同的有效焦点进行寻址,使光信号与不同的波导部件对准。
14.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的耦合光学器件以及波长可调谐激光器,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;以及
所述耦合光学器件包括一个或多个光谱色散元件,被配置成根据入射光的波长使入射光以不同的方式发生偏移;以及
激光源的有效焦场是至少部分地由耦合光学器件和波长可调谐激光器定义的;以及
激光源被编程为:通过改变波长可调谐激光器的波长以对耦合光学器件的有效焦场中不同的有效焦点进行寻址,使光信号与不同的波导部件对准。
15.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的耦合光学器件以及波长转换器件致动器,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;
激光源的有效焦场是至少部分地由耦合光学器件和波长转换器件致动器定义的;以及
激光源被编程为:通过用波长转换器件致动器改变波长转换器件的位置、取向或位置及取向以对耦合光学器件的有效焦场中不同的有效焦点进行寻址,使光信号与不同的波导部件对准。
16.如权利要求15所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述波长转换器件致动器被配置成改变波长转换器件的位置、取向或位置及取向。
17.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的耦合光学器件,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;
限定在激光器和波长转换器件之间的光路包括多部件光路和光学开关;以及
激光源的有效焦场是至少部分地由耦合光学器件和光学开关定义的,并且包括通过使用光学开关对沿着多部件光路的不同部分的光信号进行选择性地路由从而可对其寻址的焦点。
18.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的可变耦合光学器件,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;
限定在激光器和波长转换器件之间的光路包括单一部件光路;以及
激光源的有效焦场是至少部分地由可变耦合光学器件定义的,并且沿着单一光路从沿着光路的一个波导部件的输入端延伸到沿着光路的另一个波导部件的输入端。
19.一种频率转换激光源,包括激光器、波长转换器件和沿着光路定位的耦合光学器件,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间,其中:
波长转换器件包括配置成单块结构的SHG晶体并且包括多个波导部件,所述多个波导部件包括位于耦合光学器件的有效焦场中的各个输入面;
耦合光学器件的有效焦场包括通过改变耦合光学器件的光学性质或激光器的位置、取向或位置及取向就可对其寻址的有效焦点;
所述波长转换器件的各个波导部件的各个输入面是沿着波长转换器件的公共输入面对准的;
所述波长转换器件的各个波导部件共同地定义一组不同的光谱带宽;
所述频率转换激光源被编程为选择性地使沿着光路传播的光信号与不同的波导部件对准以执行低噪声模式和高效率模式;
在低噪声模式中,经对准的波导部件的光谱带宽是相对较宽的并且定义一相对较低的转换效率;以及
在高效率模式中,经对准的波导部件的光谱带宽是相对较窄的并且定义一相对较高的转换效率。
20.一种波长转换器件,其中:
所述波长转换器件被配置成一种包括多个波导部件的单块结构;
所述波导部件之一的光谱带宽是相对较宽的并且定义一相对较低的转换效率,并且
所述波导部件中的另一个的光谱带宽是相对较窄的并且定义一相对较高的转换效率。

Claims (16)

1.一种频率转换激光源,包括激光器和波长转换器件,其中:
所述波长转换器件包括多个波导部件,所述多个波导部件包括位于激光源的有效焦场中的各个输入面;
所述波长转换器件的各个波导部件用不同的元件促成一组不同的波长转换性质,使得波导部件共同地定义一组不同的波长转换性质;以及
这组不同的波长转换性质包括用于表示波导部件的相位匹配波长、波导部件的光谱宽度、波导部件的转换效率或其组合的多种性质。
2.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述频率转换激光源还包括一控制器,所述控制器被编程为选择性地使沿着光路传播的光信号与不同的波导部件对准;以及
所述控制器被编程为:
执行低噪声模式,其中,经对准的波导部件的光谱带宽是相对较宽的并且定义一相对较低的转换效率;以及
执行高效率模式,其中,经对准的波导部件的光谱带宽是相对较窄的并且定义一相对较高的转换效率。
3.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述频率转换激光源还包括一控制器,所述控制器被编程为选择性地使沿着光路传播的光信号与不同的波导部件对准;
波导部件定义不同的相位匹配波长;以及
所述控制器被编程为:通过使沿着光路传播的光信号与连续的波导部件对准,执行光谱带宽增宽模式。
4.如权利要求3所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述控制器被进一步编程为:
通过产生经扫描的激光图像,以光谱带宽增宽模式来操作所述频率转换激光源,所述经扫描的激光图像包括按给定的帧速率显示的一系列图像帧;以及
按照约等于帧速率的波长选择速率,使沿着光路传播的光信号与不同的波导部件对准。
5.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述波长转换器件被配置成一种包括多个波导部件的单块结构。
6.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述波长转换器件的各个波导部件的各个输入面是沿着波长转换器件的公共输入面对准的。
7.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述波长转换器件的各个波导部件的各个输入面是沿着波长转换器件的公共光路连续地排列的。
8.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
波长转换器件的各个波导部件的各个输入面是在波长转换器件中所限定的公共波导层中沿着波长转换器件的公共输入面对准的。
9.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
波长转换器件的各个波导部件的各个输入面是在波长转换器件中所限定的层叠波导层中沿着波长转换器件的公共输入面对准的。
10.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
通过使波导部件在波长转换器件中所限定的公共波导层中以及在波长转换器件中所限定的层叠波导层中沿着波长转换器件的公共输入面对准,将波长转换器件的各个波导部件的各个输入面配置成二维阵列。
11.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
波长转换器件的各个波导部件的各个输入面沿着波长转换器件的公共输入面被配置成一维或二维阵列,以及
波长转换器件的各个波导部件的其它各个输入面是沿着波长转换器件的公共光路连续地排列的。
12.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的耦合光学器件,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;以及
激光源的有效焦场是至少部分地由耦合光学器件定义的,并且包括可通过改变耦合光学器件的光学性质来进行寻址的有效焦点。
13.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的耦合光学器件,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;以及
激光源的有效焦场是至少部分地由耦合光学器件定义的,并且包括可通过改变激光器的位置、取向或位置及取向来进行寻址的焦点。
14.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的耦合光学器件,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;以及
所述耦合光学器件包括一个或多个光谱色散元件,被配置成根据入射光的波长使入射光以不同的方式发生偏移;以及
激光源的有效焦场是至少部分地由耦合光学器件定义的,并且包括可通过改变激光器的波长来进行寻址的焦点。
15.如权利要求1所述的频率转换激光源,其特征在于:
激光源还包括沿着光路定位的耦合光学器件,所述光路被限定在激光器和波长转换器件之间;以及
激光源的有效焦场是至少部分地由耦合光学器件定义的,并且包括可通过改变波长转换器件的位置、取向或位置及取向来进行寻址的焦点。
16.如权利要求15所述的频率转换激光源,其特征在于:
所述频率转换激光源包括一个或多个致动器,被配置成改变波长转换器件的位置、取向或位置及取向。
CN200880119214.3A 2007-10-30 2008-10-23 多部件波长转换器件以及包含这些器件的激光器 Expired - Fee Related CN101884147B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/978,857 2007-10-30
US11/978,857 US7649918B2 (en) 2007-10-30 2007-10-30 Multi-component wavelength conversion devices and lasers incorporating the same
PCT/US2008/012050 WO2009058215A1 (en) 2007-10-30 2008-10-23 Multi-component wavelength conversion devices and lasers incorporating the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101884147A true CN101884147A (zh) 2010-11-10
CN101884147B CN101884147B (zh) 2012-07-18

Family

ID=40582770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880119214.3A Expired - Fee Related CN101884147B (zh) 2007-10-30 2008-10-23 多部件波长转换器件以及包含这些器件的激光器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7649918B2 (zh)
EP (1) EP2208263A1 (zh)
JP (1) JP2011502283A (zh)
KR (1) KR20100091202A (zh)
CN (1) CN101884147B (zh)
TW (1) TW200935688A (zh)
WO (1) WO2009058215A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8038305B2 (en) * 2007-02-07 2011-10-18 Seiko Epson Corporation Light source unit, illumination device, image display apparatus, and monitor apparatus
US7916769B2 (en) * 2008-04-30 2011-03-29 Corning Incorporated Optical package having deformable mirrors for focus compensation
US7898750B2 (en) 2009-02-26 2011-03-01 Corning Incorporated Folded optical system and a lens for use in the optical system
US8259385B2 (en) * 2009-10-22 2012-09-04 Corning Incorporated Methods for controlling wavelength-converted light sources to reduce speckle
US9335541B2 (en) 2012-01-17 2016-05-10 Imax Theatres International Limited Stereoscopic glasses using dichroic and absorptive layers
US8947424B2 (en) 2012-01-17 2015-02-03 Eastman Kodak Company Spectral stereoscopic projection system
US8864314B2 (en) * 2012-01-17 2014-10-21 Eastman Kodak Company Stereoscopic projection system using tunable light emitters
US10768449B2 (en) 2012-01-17 2020-09-08 Imax Theatres International Limited Stereoscopic glasses using tilted filters
CN104466656B (zh) * 2014-12-30 2017-12-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种单源多波长输出的红外连续激光器
EP3279736A1 (en) * 2016-08-01 2018-02-07 ASML Netherlands B.V. Device and method for processing a radiation beam with coherence
DE102018212551B4 (de) * 2018-07-27 2020-06-18 Q.ant GmbH Laserlichtquelle und Laser-Projektor damit
DE102022106271A1 (de) 2022-03-17 2023-09-21 Ams-Osram International Gmbh Optoelektronisches modul und verfahren zum betrieb eines optoelektronischen moduls
DE102022108232A1 (de) 2022-04-06 2023-10-12 Webasto SE Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4974923A (en) * 1989-11-30 1990-12-04 North American Philips Corporation Gap tuned optical waveguide device
US5559824A (en) 1992-04-24 1996-09-24 Electro Scientific Industries, Inc. Optical frequency-converting medium pumped by unstable resonator semiconductor laser
US5604634A (en) 1993-09-20 1997-02-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force All optical nonlinear joint fourier transform correlator
US5436919A (en) 1994-01-25 1995-07-25 Eastman Kodak Company Multiwavelength upconversion waveguide laser
US5544268A (en) 1994-09-09 1996-08-06 Deacon Research Display panel with electrically-controlled waveguide-routing
US7167620B2 (en) 2003-07-16 2007-01-23 Doron Handelman Devices and methods for all-optical processing and storage
US6856737B1 (en) 2003-08-27 2005-02-15 Mesophotonics Limited Nonlinear optical device
EP1661217B1 (en) 2003-08-29 2008-12-03 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Waveguide laser light source suitable for projection displays
US7430356B2 (en) 2003-11-24 2008-09-30 University Of Southampton Fabrication of optical waveguides in periodically poled lithium niobate
JP4576492B2 (ja) 2004-03-30 2010-11-10 財団法人浜松科学技術研究振興会 像波長変換装置、前記装置の製造方法、および前記装置を用いた画像変換システム
US7397598B2 (en) 2004-08-20 2008-07-08 Nikon Corporation Light source unit and light irradiation unit
US20060165137A1 (en) 2005-01-21 2006-07-27 Alexander Kachanov Novel external cavity CW frequency doubling of semiconductor lasers to generate 300-600nm light
US20060165138A1 (en) 2005-01-21 2006-07-27 Alexander Kachanov Frequency doubling of semiconductor lasers to generate 300-600 nm light
JP2007147688A (ja) 2005-11-24 2007-06-14 Noritsu Koki Co Ltd 波長変換素子、レーザ装置及び写真処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW200935688A (en) 2009-08-16
US20090110013A1 (en) 2009-04-30
KR20100091202A (ko) 2010-08-18
JP2011502283A (ja) 2011-01-20
CN101884147B (zh) 2012-07-18
WO2009058215A1 (en) 2009-05-07
EP2208263A1 (en) 2010-07-21
US7649918B2 (en) 2010-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101884147B (zh) 多部件波长转换器件以及包含这些器件的激光器
KR101217557B1 (ko) 직접 광변조가 가능한 레이저 모듈 및 이를 채용한 레이저디스플레이 장치
US7296897B2 (en) Projection display apparatus, system, and method
US7719766B2 (en) Illumination source and method therefor
EP2179481B1 (en) Alignment method in wavelength-converted, wavelength-modulated semiconductor lasers
CN101682168A (zh) 用调制的波长控制信号使激光发射波长与波长转换峰值对准
JP2010204197A (ja) レーザ装置、レーザディスプレイ装置、レーザ照射装置及び非線形光学素子
CN101802703A (zh) 波长转换激光源中受控的未对准
CN102246368A (zh) 用于光学封装的多变量控制方法
US8306075B2 (en) System and method for optical frequency conversion
JP2004070338A (ja) 光波長変換装置、及び光波長変換方法
US8259385B2 (en) Methods for controlling wavelength-converted light sources to reduce speckle
US20070133635A1 (en) Dual light source and laser projection display apparatus using same
US20090196314A1 (en) Method and System for a Semiconductor Laser Light Source
EP1843437A1 (en) DFB laser with monolithically integrated MMI and second harmonic generation
US20110116519A1 (en) Apparatus and method for converting laser energy
JP2007147688A (ja) 波長変換素子、レーザ装置及び写真処理装置
JP3925194B2 (ja) 可視光光源、光走査装置及びディジタル写真処理装置
CN117792507A (zh) 一种波长可调的调制器
KR20060123954A (ko) 고조파 레이저 발생 장치
JP2005057208A (ja) レーザ発光装置及びレーザ露光装置
JP2008065036A (ja) 走査型光学装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120718

Termination date: 20131023