JP2004319867A - Laser device, semiconductor laser device, video display unit and laser oscillation method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はレーザ装置に係り、特にレーザ光出力部から出力されたレーザ光に波長変換処理を施して出力するレーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のレーザから出力された第1レーザ光に波長変換処理を施して第2レーザ光を出力する技術は、フッ化物ファイバの両端にレーザ光を反射する反射部を設け、ファイバ内で第2レーザ光を効率的に共振させるようにしている。(例えば特許文献1)。
【0003】
また、従来のレーザから出力されたレーザ光に波長変換処理を施して第2レーザ光を出力する技術は、対となったブラッググレーティングをファイバレーザキャビティの互いに対抗する端部に設け、ファイバレーザキャビティには2種類の希土類ドーパントがドープされるようにしている。(例えば特許文献2)。
【0004】
また、従来のレーザから出力されたレーザ光に波長変換処理を施して第2レーザ光を出力する技術は、光ファイバ増幅素子の前後に第1、第2光ファイバミラー部を設け、両ミラー部間でレーザ光を往復反射させることでレーザ発振を行わせるようにしている。(例えば特許文献3)。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−87811号公報(第3−4頁、図1、図2)
【特許文献2】
特開平11−501770号公報(第8−17頁、図1、図2、図3、図4)
【特許文献3】
特開平7−245439号公報(第3−5頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1、特許文献2、特許文献3の技術は第2レーザ光を効率的に共振させるものであり、第1レーザ光を効率的に使用する技術ではなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ装置は、第1の波長を持つ第1のレーザ光を出力する半導体レーザと、第1の端部および第1の端部に相対する第2の端部を備え、前記第1の端部から前記第1のレーザ光が入力され、波長変換処理が施されて前記第2の端部から第2の波長を持つ第2のレーザ光が出力されるコンバータと、前記コンバータの第1の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を透過し、前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第1の反射部および前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第2の反射部の両者を備える第1のミラーと、前記コンバータの第2の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を前記第2の反射部よりも小さな反射率で反射し、残りを実質的に透過する屈折率を備える第3の反射部を備える第2のミラーとを備えるように構成している。
【0008】
またこの発明に係る映像表示装置は、第1の波長を持つ第1のレーザ光を出力する半導体レーザと、第1の端部および第1の端部に相対する第2の端部を備え、前記第1の端部から前記第1のレーザ光が入力され、波長変換処理が施されて前記第2の端部から第2の波長を持つ第2のレーザ光が出力されるコンバータと、前記コンバータの第1の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を透過し、前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第1の反射部および、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第2の反射部の両者を備える第1のミラーと、前記コンバータの第2の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を前記第2の反射部よりも小さな反射率で反射し、残りを実質的に透過する屈折率を備える第3の反射部を備える第2のミラーと、映像信号を受信し、受信した映像信号に映像処理を施して出力する映像処理手段と、前記映像処理手段で映像処理が施された映像信号を、前記第2のミラーを透過して出力された前記第2のレーザ光を用いて表示する映像表示部とを備えるように構成している。
【0009】
またこの発明に係る半導体レーザの共振方法は、第1の波長を持つ第1のレーザ光を出力するステップと、前記出力された第1のレーザ光がコンバータに入力され、波長変換処理が施されて第2の波長を持つ第2のレーザ光を出力するステップと、前記コンバータの1端部に設けられ、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を反射し、残りを実質的に透過する前記第1の反射部の屈折率よりも小さい屈折率を備える第3の反射部を備える第2のミラーによって前記第1のレーザ光を反射するステップと、前記コンバータの他端部に設けられ、前記第1のレーザ光を透過し、前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第1の反射部および、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第2の反射部の両者を備える第1のミラーによって前記第1のレーザ光を反射するステップと、前記第1のミラーと前記第2のミラーによって前記第2のレーザ光を共振させて出力するステップとを備えるように構成している。
【0010】
【発明の実施の形態】
上記のように従来の半導体レーザ装置においては、半導体レーザ3から出力された第1レーザ光を光ファイバへ入射させ、光ファイバ内で波長変換処理が行なわれた第2レーザ光を効率的に共振させる技術が開示されていた。
【0011】
しかしさらに発振効率を高めるためには、第1レーザ光を効率的に光ファイバ内のイオンに吸収させる必要がある。
【0012】
以下、図面を参照してこの発明に係る実施の形態を説明する。
【0013】
図2はこの発明に係る半導体レーザ装置に用いられる光ファイバの構成を説明する図である。
【0014】
ここではケーブル状に構成される光ファイバの光伝送方向に対する断面を示している。
【0015】
符号1は光ファイバである。符号1aはクラッド部、符号1bはコア部である。コア部1bは半導体レーザから入力されるレーザ光を伝送させる動作を行い、クラッド部1aはコア部1bを包み込むように構成され、コア部1bから外へ広がるレーザ光をコア部1bへ戻す動作を行う。
【0016】
図1はこの発明に係る半導体レーザ装置を説明する図である。
【0017】
符号3は半導体レーザ、符号4は第1のレーザ光、符号5はシリンドリカルレンズ、符号6はシリンドリカルレンズ、符号7は集光レンズ、符号12は第1レーザ光の入力側ファイバ端部、符号13は第2レーザ光の出力側ファイバ端部、符号14は入力側ミラー(第1のミラー)、14aは第2の反射部、符号14bは第1の反射部、符号15は出力側ミラー(第2のミラー、第3の反射部)、符号30は半導体レーザ載置部である。
【0018】
半導体レーザ載置部30に備えられた半導体レーザ3から図示しない励起動作によって励起レーザ光(第1のレーザ光4)が出力される。
【0019】
半導体レーザ3から出力された第1のレーザ光4はシリンドリカルレンズ5、シリンドリカルレンズ6、集光レンズによって集光され、波長が整えられて、入力側ミラー(第1のミラー)14を通して光ファイバ1のコア部1bへ入力される。後述するようにこの発明の実施の形態においては、入力側ミラー(第1のミラー)14には第1の反射部14bが設けられ、第1のレーザ光(半導体レーザ3から出力されたレーザ光、波長λ=835nm)を透過するように構成されている。
【0020】
光ファイバ1のコア部1bには、Pr3+およびYb3+が添加されており、光ファイバ1はコア部1bとクラッド部1aと合わせて希土類(フッ化物)ファイバが構成されている。光ファイバ1のコア部1bに入力された波長λ=835nmのレーザ光(第1のレーザ光4)は光ファイバ1のコア部1bに添加されたイオンに吸収される。
【0021】
この後、波長変換処理すなわちアップコンバージョンが行われ、Pr3+から波長λ=635nmの光子が放出され光ファイバ1の両端面に設置されたミラーによって形成される共振器によって、波長λ=635nmの第2のレーザ光16が出力される(コンバータ)。
【0022】
ここで上記アップコンバージョンの動作について説明する。光ファイバ1(コンバータ)へ第1のレーザ光4が入力される側の一端部12(入力側)上には入力側ミラー(第1のミラー)14が設けられる。上記のようにアップコンバージョンは特にコア部1で実行されるので、入力側ミラー(第1のミラー)14は少なくともコア部1bをカバーする必要がある。
【0023】
図3はこの発明に係る半導体レーザ装置に用いられる光ファイバの入力側端部のようすを示す図である。ここでは半導体レーザ3から光ファイバ1を見た図を示している。
【0024】
符号14bは第1の反射部、符号14aは第2の反射部である。入力側ミラー(第1のミラー)14はそれぞれ、第1の反射部14b、第2の反射部14aを備えている。第1の反射部14bは、光ファイバ1のコア部1b(コンバータ)の入力側端部(第1の端部)に設けられる。そして、第1のレーザ光(λ=835nm)は透過し、第2のレーザ光(λ=635nm)は実質的に全反射する屈折率(例えば99%以上)となるように構成されている。また、第2の反射部14aは第1のレーザ光(λ=835nm)と第2のレーザ光(λ=635nm)の両方を実質的に全反射する屈折率(例えば99%以上)となるように構成されている。
【0025】
第1のレーザ光を第2のレーザ光に変換するためには、第1のレーザ光が光ファイバに入射される際に、第1のミラーによって妨げられないことが望ましい。そのために、第1レーザ光の光ファイバ1の入射端での光像位置は、第1のレーザ光を透過させる第1の反射部で覆われていることが望ましい。また、第1の反射部が大きいほどファイバ内部を伝播し、端面12に到達したレーザ光を戻し、第1レーザ光を第2レーザ光への変換効率が小さくなるので、第1の反射部は上記光像とほぼ同じ大きさで同じ位置にあることが望ましい。
【0026】
また、半導体レーザから出射された第1のレーザ光4のビーム形状は光ファイバ1に最適に入射されるように光学システムで変換されるが、レンズ等の光学系システムでの変換においては、半導体レーザの活性層に垂直な方向であるファースト軸方向(符号F)と半導体レーザの活性層に水平な方向であるスロー軸方向(符号S)のそれぞれの方向について、((レーザの像幅)×sin(半導体レーザの出射端位置での広がり角))の値は常に一定で、((半導体レーザの活性層幅)×sin(半導体レーザの出射端位置での広がり角))に等しい。また、((半導体レーザの活性層幅)×sin(半導体レーザの出射端位置での広がり角))の値はスロー軸方向の方がファースト軸方向より大きい。
【0027】
このため、開口数が方向に依存しない、略一様な光ファイバ1に入射するために、第1レーザ光4の光ファイバ入射端での集光角度をファースト軸方向とスロー軸方向で同じにすると、光ファイバの入射端での像幅はファースト軸方向よりもスロー軸方向の方が大きくなってしまう。
【0028】
この発明の実施の形態においては、上記第1の反射部の形態を、第1レーザ光4の光ファイバの入射端面における像の形状と同じになるようにファースト軸方向よりもスロー軸方向に長くなるように構成している。
【0029】
このため、この発明の実施の形態においては、上記第1の反射部の形態を、半導体レーザの出力に関するファースト軸方向Fよりもスロー軸方向Sに長くなるように構成している。このように構成することで半導体レーザ光の広がりにより対応することができる。
【0030】
また光ファイバ1(コンバータ)から上記第2のレーザ光が出力される側の他端部13には出力側ミラー(第2のミラー)15が設けられる。上記のようにアップコンバージョンは特にコア部1から出力されるので、出力側ミラー(第2のミラー)15は少なくともコア部1bをカバーする必要がある。
【0031】
図4はこの発明に係る半導体レーザ装置に用いられる光ファイバの出力側端部のようすを示す図である。ここでは光ファイバ1を半導体レーザ3とは反対方向から見た図を示している。
【0032】
符号15は出力側ミラー(第2のミラー、第3の反射部)である。出力側ミラー(第2のミラー)15は光ファイバ1のコア部1b(コンバータ)の出力側端部(第2の端部)13上に設けられる。そして、第1のレーザ光(λ=835nm)を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光(λ=635nm)の例えば30%程度を反射し、残りの70%程度を実質的に透過する屈折率となるように構成されている。
【0033】
尚、第2のミラーは、屈折率が50%を超えてもよく、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を反射し、残りを実質的に透過する、第1の反射部の屈折率よりも小さい屈折率となるように構成されてもよい。
【0034】
そして、第2のレーザ光(λ=635nm)については、光ファイバ1の両端に設けられた上記第1のミラー14および第2のミラー15によって共振器が形成され、635nmのレーザ光が発振され、出力される。
【0035】
また、第1のレーザ光4(λ=835nm)は、光ファイバ1の端面12からファイバ内に入力され、コア部1bを伝播している間に、上記添加イオンに吸収され、だんだんその強度が弱まっていくが、この第1のレーザ光4(λ=835nm)のエネルギーの全てが吸収される前に、光ファイバ1の端面13に設けられた第2のミラー15に到達する。
【0036】
この光ファイバ1の端面13に取り付けられた第2のミラー15によって第1のレーザ光4(λ=835nm)は実質的に全反射される。この全反射された第1のレーザ光4(λ=835nm)は光ファイバの端面13から端面12に向かって伝播し、その過程でだんだん上記添加イオンに吸収されるが、添加イオンに吸収されない第1のレーザ光4(λ=835nm)は光ファイバの端面12に設けられた第1のミラー14に到達する。
【0037】
上記図3を用いて説明したように、入力側ミラー(第1のミラー)14の第2の反射部14aは第1のレーザ光(λ=835nm)を実質的に全反射するように構成されており、上記と同様に第2の反射部14aによって第1のレーザ光4(λ=835nm)は再度反射され、光ファイバ1の端面12から端面13に向けて伝播し、上記添加イオンに吸収される。
【0038】
また、第1の反射部14bは、第1のレーザ光(λ=835nm)を透過するので、光ファイバ1のコア部1bへ第1のレーザ光(λ=835nm)を入力することが可能となる。
【0039】
半導体レーザでは、活性層に垂直な方向と、水平な方向での活性層幅、ビームの広がり角が大きく異なるために、集光点での像が非対称になってしまう。この非対称な光像のレーザ光をほぼ断面が円形でステップインデックス型のマルチモードファイバに入射させようとすると、ファイバのコア部1bの一部分からしかレーザ光が入射しない状態になる。
【0040】
しかしながら、一度光ファイバ1内に入射されたレーザ光4は、光ファイバ1内の様々なモードに結合して伝播するために、光ファイバ1のコア部1bを伝播し、端面12に到達したレーザ光4のファイバ端面でのニアフィールドパターンはファイバのコア部1b全体広がっている。
【0041】
このように、半導体レーザから光ファイバ1に入射する光のファイバ端面12でのレーザ光4の像の大きさは、ファイバ内部を伝播し端面12に到達したレーザ光の大きさよりも小さいので、ファイバ端面12のコア部1bの内、半導体レーザから出力されたレーザ光4がファイバ端面12を通過する以外の領域に第1のレーザ光(波長λ=835nm)をほぼ反射させるミラーをつけることによって、ファイバ内部を伝播し、端面12に到達したレーザ光の一部をファイバ内に反射させることができる。これによってイオンに吸収される第1のレーザ光(波長λ=835nm)の強度を増加させる事が可能になり大出力の第2レーザ光(波長λ=635nm)のレーザ光を得られる。
【0042】
すなわち、光ファイバ1の端面13に上記第2のミラー15を構成することによって、コア部1の添加イオンに吸収されず端面13に達した第1のレーザ光(λ=835nm)の伝播方向を変え、再び光ファイバ1内を伝播させることができる。
【0043】
また、光ファイバ1の端面12に上記第1のミラー14を構成することによって、光ファイバ1への第1のレーザ光(λ=835nm)の入力と第1のミラー14における第1のレーザ光(λ=835nm)の反射を行うことができる。このため、第1のレーザ光(λ=835nm)を効率的に利用することができる。このため、半導体レーザ装置から出力される第2のレーザ光(λ=635nm)の出力を高めることができる。
【0044】
図5はこの発明に係る半導体レーザ装置を用いた映像表示装置を説明する図である。
【0045】
符号16Rは上記説明した半導体レーザ装置から出力されたレーザ光、符号57Rはフィルタ、符号58Rはプリズム、符号59Rは偏光板、符号60Rは液晶表示装置、符号41Rは映像信号である。ここでRはRed(赤)を示している。
【0046】
半導体レーザ装置から出力されたレーザ光16Rはフィルタ57Rで所定のフィルタリング処理が行われ、プリズム58Rへ入力される。プリズム58Rではレーザ光16Rの角度が変えられ偏光板59へ出力される。偏光板59ではレーザ光16Rの位相を45°変更し、液晶表示装置60Rへ出力する。液晶表示装置60Rには映像信号41Rが入力されており、この映像信号41Rに基づいたレーザ光16Rが偏光板59Rへ出力される。偏光板59ではレーザ光16Rの位相を45°変更し、45°位相が変更されたレーザ光16Rがプリズム58Rへ入力される。プリズム58Rは入力されたレーザ光16Rをダイクロイックプリズム61へ出力する。
【0047】
符号16Gは上記説明した半導体レーザ装置から出力されたレーザ光、符号57Gはフィルタ、符号58Gはプリズム、符号59Gは偏光板、符号60Gは液晶表示装置、符号41Gは映像信号である。ここでGはGreen(緑)を示している。
【0048】
半導体レーザ装置から出力されたレーザ光16Gはフィルタ57Gで所定のフィルタリング処理が行われ、プリズム58Gへ入力される。プリズム58Gではレーザ光16Gの角度が変えられ偏光板59へ出力される。偏光板59ではレーザ光16Gの位相を45°変更し、液晶表示装置60Gへ出力する。液晶表示装置60Gには映像信号41Gが入力されており、この映像信号41Gに基づいたレーザ光16Gが偏光板59Gへ出力される。偏光板59ではレーザ光16Gの位相を45°変更し、45°位相が変更されたレーザ光16Gがプリズム58Gへ入力される。プリズム58Gは入力されたレーザ光16Gをダイクロイックプリズム61へ出力する。
【0049】
符号16Bは上記説明した半導体レーザ装置から出力されたレーザ光、符号57Bはフィルタ、符号58Bはプリズム、符号59Bは偏光板、符号60Bは液晶表示装置、符号41Bは映像信号である。ここでBはBlue(青)を示している。
【0050】
半導体レーザ装置から出力されたレーザ光16Bはフィルタ57Bで所定のフィルタリング処理が行われ、プリズム58Bへ入力される。プリズム58Bではレーザ光16Bの角度が変えられ偏光板59へ出力される。偏光板59ではレーザ光16Bの位相を45°変更し、液晶表示装置60Bへ出力する。液晶表示装置60Bには映像信号41Bが入力されており、この映像信号41Bに基づいたレーザ光16Bが偏光板59Bへ出力される。偏光板59ではレーザ光16Bの位相を45°変更し、45°位相が変更されたレーザ光16Bがプリズム58Bへ入力される。プリズム58Bは入力されたレーザ光16Bをダイクロイックプリズム61へ出力する。
【0051】
符号61はダイクロイックプリズム、符号17は映像信号に基づいたレーザ光を合成したレーザ光、符号62は表示装置である。
【0052】
ここでは、上記説明した半導体レーザ装置からそれぞれR、G、Bのレーザ光を得て映像を表示する。
【0053】
ダイクロイックプリズム61はそれぞれ入力されたレーザ光16R、レーザ光16G、レーザ光16Gを合成し、合成レーザ光17を表示装置62へ送信する。表示装置62は受信した合成レーザ光17を表示する。
【0054】
【発明の効果】
上記説明したように、この発明の実施の形態においては、第1のレーザ光を効率的に利用することができる。
【0055】
また、この発明の実施の形態においては、光ファイバ(コンバータ)に入力された第1のレーザ光が外部に出る量を低減することができる。
【0056】
また、この発明の実施の形態においては、第2のレーザ光の出力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る半導体レーザ装置を説明する図。
【図2】この発明に係る光ファイバの構成を説明する図。
【図3】この発明に係る光ファイバの入力側端部のようすを示す図。
【図4】この発明に係る光ファイバの出力側端部のようすを示す図。
【図5】この発明に係る映像表示装置を説明する図。
【符号の説明】
1 … 光ファイバ
1a … クラッド部
1b … コア部
3 … 半導体レーザ
4 … 第1のレーザ光
5 … シリンドリカルレンズ
6 … シリンドリカルレンズ
7 … 集光レンズ
12 … 入力側ファイバ端部
13 … 出力側ファイバ端部
14 … 入力側ミラー(第1のミラー)
14a … 第2の反射部
14b … 第1の反射部
15 … 出力側ミラー(第2のミラー、第3の反射部)
16 … 第2のレーザ光
30 … 半導体レーザ載置部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser device, and more particularly, to a laser device that performs wavelength conversion processing on laser light output from a laser light output unit and outputs the resulting laser light.
[0002]
[Prior art]
A conventional technique of performing wavelength conversion processing on a first laser beam output from a laser and outputting a second laser beam is to provide a reflection section for reflecting the laser beam at both ends of a fluoride fiber, and to provide a second laser beam in the fiber. Light is made to resonate efficiently. (For example, Patent Document 1).
[0003]
Further, in the conventional technique of performing wavelength conversion processing on laser light output from a laser to output a second laser light, a pair of Bragg gratings is provided at opposite ends of a fiber laser cavity, and a fiber laser cavity is provided. Is doped with two kinds of rare earth dopants. (For example, Patent Document 2).
[0004]
In addition, a conventional technique of performing wavelength conversion processing on laser light output from a laser to output a second laser light is to provide first and second optical fiber mirror sections before and after an optical fiber amplifying element. Laser oscillation is performed by reciprocally reflecting the laser light between them. (For example, Patent Document 3).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-87811 (pages 3-4, FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 2]
JP-A-11-501770 (pages 8-17, FIGS. 1, 2, 3, and 4)
[Patent Document 3]
JP-A-7-245439 (page 3-5, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The techniques of
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor laser device according to the present invention includes: a semiconductor laser that outputs a first laser beam having a first wavelength; a first end and a second end that is opposite to the first end; A converter that receives the first laser light from a first end, performs a wavelength conversion process, and outputs a second laser light having a second wavelength from the second end; A first reflector having a refractive index that is provided at a first end of the first laser beam and that transmits the first laser beam and substantially totally reflects the second laser beam; and A first mirror including both a second reflecting portion having a refractive index for substantially totally reflecting the second laser light, and a first mirror provided at a second end of the converter; Is substantially totally reflected, and a part of the second laser beam is smaller than the second reflecting portion. Reflected by the reflection factor, it is configured to include a second mirror comprising a third reflecting unit including a refractive index that substantially transmits the rest.
[0008]
Further, an image display device according to the present invention includes a semiconductor laser that outputs a first laser beam having a first wavelength, a first end and a second end opposite to the first end, A converter that receives the first laser light from the first end, performs a wavelength conversion process, and outputs a second laser light having a second wavelength from the second end; A first reflector provided at a first end of the converter and having a refractive index that transmits the first laser light and substantially totally reflects the second laser light; and the first laser. A first mirror having both a light and a second reflecting portion having a refractive index for substantially totally reflecting the second laser light, the first mirror being provided at a second end of the converter, The laser beam is substantially totally reflected, and a part of the second laser beam is smaller than the second reflecting portion. A second mirror provided with a third reflecting portion having a refractive index that reflects with a high reflectance and substantially transmits the remainder, an image that receives an image signal, performs image processing on the received image signal, and outputs the processed image signal Processing means, and an image display unit for displaying an image signal subjected to image processing by the image processing means using the second laser light output through the second mirror. Make up.
[0009]
Also, in the semiconductor laser resonance method according to the present invention, a step of outputting a first laser beam having a first wavelength, the output first laser beam is input to a converter, and a wavelength conversion process is performed. Outputting a second laser beam having a second wavelength through the second laser beam, the second laser beam being provided at one end of the converter and substantially totally reflecting the first laser beam. Reflecting the first laser beam by a second mirror including a third reflecting portion having a refractive index smaller than that of the first reflecting portion that reflects a portion and substantially transmits the remainder. A first reflector provided at the other end of the converter, having a refractive index that transmits the first laser light and substantially totally reflects the second laser light; and The laser beam and the second laser beam are substantially totally Reflecting the first laser beam by a first mirror having both of a second reflecting portion having a refractive index that changes, and causing the second laser beam to be reflected by the first mirror and the second mirror. Resonating and outputting.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As described above, in the conventional semiconductor laser device, the first laser light output from the semiconductor laser 3 is incident on the optical fiber, and the second laser light subjected to the wavelength conversion processing in the optical fiber is efficiently resonated. A technique for causing this to occur has been disclosed.
[0011]
However, in order to further increase the oscillation efficiency, it is necessary to efficiently absorb the first laser light into ions in the optical fiber.
[0012]
An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of an optical fiber used in the semiconductor laser device according to the present invention.
[0014]
Here, a cross section in an optical transmission direction of an optical fiber configured in a cable shape is shown.
[0015]
[0016]
FIG. 1 is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to the present invention.
[0017]
Reference numeral 3 denotes a semiconductor laser,
[0018]
Excitation laser light (first laser light 4) is output from the semiconductor laser 3 provided in the semiconductor
[0019]
The
[0020]
Pr3 + and Yb3 + are added to the
[0021]
Thereafter, a wavelength conversion process, that is, up-conversion is performed, and photons having a wavelength λ = 635 nm are emitted from Pr3 +, and a second resonator having a wavelength λ = 635 nm is formed by a resonator formed by mirrors provided on both end surfaces of the
[0022]
Here, the operation of the up-conversion will be described. An input-side mirror (first mirror) 14 is provided on one end 12 (input side) on the side where the
[0023]
FIG. 3 is a diagram showing an input-side end of an optical fiber used in the semiconductor laser device according to the present invention. Here, a view of the
[0024]
[0025]
In order to convert the first laser light into the second laser light, it is desirable that the first laser light is not hindered by the first mirror when entering the optical fiber. For this purpose, it is desirable that the optical image position of the first laser light at the incident end of the
[0026]
Further, the beam shape of the
[0027]
For this reason, in order that the numerical aperture does not depend on the direction, the incident angle of the
[0028]
In the embodiment of the present invention, the shape of the first reflecting portion is made longer in the slow axis direction than in the fast axis direction so as to be the same as the shape of the image of the
[0029]
For this reason, in the embodiment of the present invention, the configuration of the first reflecting portion is configured to be longer in the slow axis direction S than in the fast axis direction F related to the output of the semiconductor laser. With this configuration, it is possible to cope with the spread of the semiconductor laser light.
[0030]
An output side mirror (second mirror) 15 is provided on the
[0031]
FIG. 4 is a diagram showing an output end of an optical fiber used in the semiconductor laser device according to the present invention. Here, a diagram of the
[0032]
[0033]
The second mirror may have a refractive index of more than 50%, substantially totally reflect the first laser light, partially reflect the second laser light, and substantially reflect the remainder. May be configured to have a refractive index smaller than the refractive index of the first reflecting portion that transmits light.
[0034]
As for the second laser light (λ = 635 nm), a resonator is formed by the
[0035]
Further, the first laser light 4 (λ = 835 nm) is input into the fiber from the
[0036]
The first laser beam 4 (λ = 835 nm) is substantially totally reflected by the
[0037]
As described with reference to FIG. 3, the second reflecting
[0038]
Further, since the
[0039]
In a semiconductor laser, an active layer width and a beam divergence angle in a direction perpendicular to the active layer and in a horizontal direction are greatly different from each other, so that an image at a focal point becomes asymmetric. If the laser beam having the asymmetric optical image is to be incident on a step index type multimode fiber having a substantially circular cross section, the laser beam is incident only from a part of the core 1b of the fiber.
[0040]
However, since the
[0041]
As described above, the size of the image of the
[0042]
That is, by forming the
[0043]
Further, by configuring the
[0044]
FIG. 5 is a view for explaining an image display device using the semiconductor laser device according to the present invention.
[0045]
[0046]
The
[0047]
Reference numeral 16G denotes a laser beam output from the semiconductor laser device described above, reference numeral 57G denotes a filter,
[0048]
The laser beam 16G output from the semiconductor laser device is subjected to a predetermined filtering process by a filter 57G, and is input to a
[0049]
Reference numeral 16B denotes a laser beam output from the semiconductor laser device described above, reference numeral 57B denotes a filter, reference numeral 58B denotes a prism, reference numeral 59B denotes a polarizing plate, reference numeral 60B denotes a liquid crystal display device, and reference numeral 41B denotes a video signal. Here, B indicates Blue (blue).
[0050]
The laser beam 16B output from the semiconductor laser device is subjected to a predetermined filtering process by a filter 57B, and is input to a prism 58B. In the prism 58B, the angle of the laser beam 16B is changed and output to the polarizing plate 59. The polarizing plate 59 changes the phase of the laser light 16B by 45 ° and outputs the same to the liquid crystal display device 60B. The video signal 41B is input to the liquid crystal display device 60B, and the laser beam 16B based on the video signal 41B is output to the polarizing plate 59B. The polarizing plate 59 changes the phase of the laser beam 16B by 45 °, and the laser beam 16B whose phase has been changed by 45 ° is input to the prism 58B. The prism 58B outputs the input laser beam 16B to the
[0051]
[0052]
Here, an image is displayed by obtaining R, G, and B laser beams from the semiconductor laser device described above.
[0053]
The
[0054]
【The invention's effect】
As described above, in the embodiment of the present invention, the first laser light can be used efficiently.
[0055]
Further, in the embodiment of the present invention, the amount of the first laser light input to the optical fiber (converter) to the outside can be reduced.
[0056]
Further, in the embodiment of the present invention, the output of the second laser light can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical fiber according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a state of an input side end of an optical fiber according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a state of an output side end of the optical fiber according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a video display device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
14a: second reflecting
16
Claims (12)
第1の波長を持つ第1のレーザ光を出力するレーザ光出力部と、
第1の端部および第1の端部に相対する第2の端部を備え、前記第1の端部から前記第1のレーザ光が入力され、波長変換処理が施されて前記第2の端部から第2の波長を持つ第2のレーザ光が出力されるコンバータと、
前記コンバータの第1の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を透過し、前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第1の反射部および、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第2の反射部の両者を備える第1のミラーと、
前記コンバータの第2の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を前記第2の反射部よりも小さな反射率で反射し、残りを実質的に透過する屈折率を備える第3の反射部を備える第2のミラーとを備えることを特徴とするレーザ装置。In a laser device that performs a wavelength conversion process on a laser beam and outputs the laser beam,
A laser light output unit that outputs a first laser light having a first wavelength;
A first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, wherein the first laser beam is input from the first end portion, subjected to a wavelength conversion process, and subjected to the second end portion. A converter that outputs a second laser beam having a second wavelength from an end;
A first reflector provided at a first end of the converter and having a refractive index that transmits the first laser light and substantially totally reflects the second laser light; and A first mirror having both a laser beam and a second reflecting portion having a refractive index for substantially totally reflecting the second laser beam;
A second end of the converter is provided for substantially totally reflecting the first laser light and partially reflecting the second laser light with a lower reflectance than the second reflecting portion. And a second mirror having a third reflecting portion having a refractive index that substantially transmits the remainder.
第1の波長を持つ第1のレーザ光を出力する半導体レーザと、
第1の端部および第1の端部に相対する第2の端部を備え、前記第1の端部から前記第1のレーザ光が入力され、波長変換処理が施されて前記第2の端部から第2の波長を持つ第2のレーザ光が出力されるコンバータと、
前記コンバータの第1の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を透過し、前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第1の反射部および、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第2の反射部の両者を備える第1のミラーと、
前記コンバータの第2の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を前記第2の反射部よりも小さな反射率で反射し、残りを実質的に透過する屈折率を備える第3の反射部を備える第2のミラーとを備えることを特徴とする半導体レーザ装置。In a semiconductor laser device that performs a wavelength conversion process on a laser beam output from a semiconductor laser and outputs the laser beam,
A semiconductor laser that outputs a first laser beam having a first wavelength;
A first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, wherein the first laser beam is input from the first end portion, subjected to a wavelength conversion process, and subjected to the second end portion. A converter that outputs a second laser beam having a second wavelength from an end;
A first reflector provided at a first end of the converter and having a refractive index that transmits the first laser light and substantially totally reflects the second laser light; and A first mirror having both a laser beam and a second reflecting portion having a refractive index for substantially totally reflecting the second laser beam;
A second end of the converter is provided for substantially totally reflecting the first laser light and partially reflecting the second laser light with a lower reflectance than the second reflecting portion. And a second mirror having a third reflecting portion having a refractive index that substantially transmits the remainder.
第1の波長を持つ第1のレーザ光を出力する半導体レーザと、
第1の端部および第1の端部に相対する第2の端部を備え、前記第1の端部から前記第1のレーザ光が入力され、波長変換処理が施されて前記第2の端部から第2の波長を持つ第2のレーザ光が出力される光ファイバで構成されるコンバータと、
前記光ファイバの第1の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を透過し、前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第1の反射部および、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第2の反射部の両者を備える第1のミラーと、
前記コンバータの第2の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を前記第2の反射部よりも小さな反射率で反射し、残りを実質的に透過する屈折率を備える第3の反射部を備える第2のミラーとを備えることを特徴とする半導体レーザ装置。In a semiconductor laser device that performs a wavelength conversion process on a laser beam output from a semiconductor laser and outputs the laser beam,
A semiconductor laser that outputs a first laser beam having a first wavelength;
A first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, wherein the first laser beam is input from the first end portion, subjected to a wavelength conversion process, and subjected to the second end portion. A converter composed of an optical fiber that outputs a second laser beam having a second wavelength from an end;
A first reflector provided at a first end of the optical fiber and having a refractive index that transmits the first laser light and substantially totally reflects the second laser light; A first mirror including both a laser beam and a second reflector having a refractive index for substantially totally reflecting the second laser beam;
A second end of the converter is provided for substantially totally reflecting the first laser light and partially reflecting the second laser light with a lower reflectance than the second reflecting portion. And a second mirror having a third reflecting portion having a refractive index that substantially transmits the remainder.
第1の波長を持つ第1のレーザ光を出力する半導体レーザと、
前記出力されたレーザ光を集光するレンズ手段と、
第1の端部および第1の端部に相対する第2の端部を備え、前記第1の端部から前記レンズ手段によって集光された第1のレーザ光が入力され、波長変換処理が施されて前記第2の端部から第2の波長を持つ第2のレーザ光が出力されるコンバータと、
前記コンバータの第1の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を透過し、前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第1の反射部および、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第2の反射部の両者を備える第1のミラーと、
前記コンバータの第2の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を前記第2の反射部よりも小さな反射率で反射し、残りを実質的に透過する屈折率を備える第3の反射部を備える第2のミラーとを備えることを特徴とする半導体レーザ装置。In a semiconductor laser device that performs a wavelength conversion process on a laser beam output from a semiconductor laser and outputs the laser beam,
A semiconductor laser that outputs a first laser beam having a first wavelength;
Lens means for condensing the output laser light,
A first end portion; a second end portion opposite to the first end portion; a first laser beam condensed by the lens means is input from the first end portion; A converter that is applied to output a second laser beam having a second wavelength from the second end;
A first reflector provided at a first end of the converter and having a refractive index that transmits the first laser light and substantially totally reflects the second laser light; and A first mirror having both a laser beam and a second reflecting portion having a refractive index for substantially totally reflecting the second laser beam;
A second end of the converter is provided for substantially totally reflecting the first laser light and partially reflecting the second laser light with a lower reflectance than the second reflecting portion. And a second mirror having a third reflecting portion having a refractive index that substantially transmits the remainder.
第1の波長を持つ第1のレーザ光を出力する半導体レーザと、
第1の端部および第1の端部に相対する第2の端部を備え、前記第1の端部から前記第1のレーザ光が入力され、波長変換処理が施されて前記第2の端部から第2の波長を持つ第2のレーザ光が出力されるコンバータと、
前記コンバータの第1の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を透過し、前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第1の反射部および、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第2の反射部の両者を備える第1のミラーと、
前記コンバータの第2の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を前記第2の反射部よりも小さな反射率で反射し、残りを実質的に透過する屈折率を備える第3の反射部を備える第2のミラーと、
映像信号を受信し、受信した映像信号に映像処理を施して出力する映像処理手段と、
前記映像処理手段で映像処理が施された映像信号を、前記第2のミラーを透過して出力された前記第2のレーザ光を用いて表示する映像表示部とを備えることを特徴とする映像表示装置。In a video display device that displays video using laser light output from a semiconductor laser device,
A semiconductor laser that outputs a first laser beam having a first wavelength;
A first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, wherein the first laser beam is input from the first end portion, subjected to a wavelength conversion process, and subjected to the second end portion. A converter that outputs a second laser beam having a second wavelength from an end;
A first reflector provided at a first end of the converter and having a refractive index that transmits the first laser light and substantially totally reflects the second laser light; and A first mirror having both a laser beam and a second reflecting portion having a refractive index for substantially totally reflecting the second laser beam;
A second end of the converter is provided for substantially totally reflecting the first laser light and partially reflecting the second laser light with a lower reflectance than the second reflecting portion. A second mirror comprising a third reflector having a refractive index that substantially transmits the remainder;
Video processing means for receiving a video signal, performing video processing on the received video signal and outputting the processed video signal,
A video display unit that displays a video signal processed by the video processing means using the second laser light transmitted through the second mirror and output. Display device.
前記出力された第1のレーザ光がコンバータに入力され、波長変換処理が施されて第2の波長を持つ第2のレーザ光を出力するステップと、
前記コンバータの第2の端部に設けられ、前記第1のレーザ光を実質的に全反射し、前記第2のレーザ光の一部を前記第2の反射部よりも小さな反射率で反射し、残りを実質的に透過する屈折率を備える第3の反射部を備える第2のミラーによって前記第1のレーザ光を反射するステップと、
前記コンバータの他端部に設けられ、前記第1のレーザ光を透過し、前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第1の反射部および、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光を実質的に全反射する屈折率を備える第2の反射部の両者を備える第1のミラーによって前記第1のレーザ光を反射するステップと、
前記第1のミラーと前記第2のミラーによって前記第2のレーザ光を共振させて出力するステップとを備えることを特徴とするレーザの共振方法。Outputting a first laser beam having a first wavelength;
Outputting the output first laser light to a converter, performing a wavelength conversion process, and outputting a second laser light having a second wavelength;
A second end of the converter is provided for substantially totally reflecting the first laser light and partially reflecting the second laser light with a lower reflectance than the second reflecting portion. Reflecting the first laser beam by a second mirror having a third reflecting portion having a refractive index that substantially transmits the remainder;
A first reflector provided at the other end of the converter, having a refractive index that transmits the first laser light and substantially totally reflects the second laser light, and the first laser light Reflecting the first laser beam by a first mirror including both a second mirror and a second reflector having a refractive index that substantially totally reflects the second laser beam;
Resonating the second laser light with the first mirror and the second mirror and outputting the laser light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003113823A JP2004319867A (en) | 2003-04-18 | 2003-04-18 | Laser device, semiconductor laser device, video display unit and laser oscillation method |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2019102615A (en) * | 2017-11-30 | 2019-06-24 | 日本電信電話株式会社 | Crystal fiber light source |
KR20200056552A (en) * | 2018-11-15 | 2020-05-25 | 주식회사 하이로닉 | Laser system |
-
2003
- 2003-04-18 JP JP2003113823A patent/JP2004319867A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019102615A (en) * | 2017-11-30 | 2019-06-24 | 日本電信電話株式会社 | Crystal fiber light source |
KR20200056552A (en) * | 2018-11-15 | 2020-05-25 | 주식회사 하이로닉 | Laser system |
KR102133050B1 (en) * | 2018-11-15 | 2020-07-10 | 주식회사 하이로닉 | Laser system |
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