JP2008224932A - 波長変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調整が簡単で高効率な波長変換装置を提供する。
【解決手段】外部に配置された光源から放射された光を受光する入射面を有し、当該光を透過させて光の一部を第二高調波に変換する光学結晶と、光学結晶から出射した光を、再び入射面へ帰還させる光学系と、帰還する光の光路に配置され、光学結晶から出射した光を、光源から放射された波長の光である未変換光と第二高調波とへ分離するセパレータとを備え、光源から放射された光を、光学系により常に入射面の異なる位置に帰還させ、各光を互いに平行に透過させるとともに、セパレータから各光に対応する第二高調波を出射させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長変換装置に関し、詳しくは、光学結晶を用いて入射光の波長を変換して出力する波長変換装置に関する。

従来の波長変換装置は、例えば共振構造を有する、特許文献１に記載されているようなものがあった。図１５は、従来の波長変換装置の概略図である。図１５において、特許文献１に記載の波長変換装置は、レーザダイオード１０００と、このレーザダイオードから放射されたレーザを集光する集光レンズ１００１と、このレーザで励起される一軸性固体レーザ媒質１００５と、３枚以上の反射ミラー１００２、１００４、１００８から成るリング共振器と、このリング共振器光軸中に配置された波長変換素子１００６と単向器１００９とを有していた。特許文献１に記載の波長変換装置は、ミラー１００３にダイクロイック特性を持たせており、波長変換素子１００６により変換された第二高調波１００８を基本波１００７から分離して取出している。特に、特許文献１に記載の波長変換装置は、一軸性固体レーザ媒質１００５のレーザ入射端面法線が固体レーザの光軸と縦及び横方向に、わずかにずれていることを特徴とする構成としていた。

このような共振構造を有する方式の他に、入射光を反射往復させる、例えば特許文献２に記載されているようなものがあった。図１６は、別の従来の波長変換装置の概略図である。図１６において、特許文献２に記載の波長変換装置２００６は、光線が入射する入射部２００３と、上記光線の基本波２０００とこの基本波の第二高調波とを反射する反射面２００１、２００２を有し上記入射部から所定の入射角度で入射された光線が反射点を変えながら反射を複数回繰返す状態に対峙された一対の高反射ミラー部２００１ａ、２００２ａと、この高反射ミラー部２００１ａ、２００２ａ間で複数回反射された光線が出射される出射部２００４と、この高反射ミラー部２００１ａ、２００２ａ間に上記反射を繰返す光線を位相整合して透過させるように設けられた非線形光学結晶体２００５とを具備する構成としていた。
特許第２７９２４３７号公報 特開平３−６０７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の波長変換装置は、所望の共振条件を満たす光学系のアライメント調整が困難である。例えば入射光とフィードバック光の波面を一致させる調整が必要であった。

一方、特許文献２に記載の波長変換装置は、反射往復させる方式は低効率な他、変換された光と未変換の入射光の波面がずれている場合に、干渉作用により効率が減少する場合があり、条件によっては著しく減少する。これを回避するための調整が非常に難しい。さらには、結晶の光吸収に起因する結晶の温度分布が複雑なため、結晶の温度制御が困難である。結晶の温度制御は変換効率に大きく影響する要因の一つであり、従ってこの方式は高い変換効率を得るのが困難である。

本発明は上記課題を解決するために、調整が簡単で高効率な波長変換装置を提供することを目的とする。

上記目的は、以下の構成により達成される。

外部に配置された光源から放射されたビームを受光する入射面を有し、当該ビームを透過させてビームの一部を第二高調波に変換する光学結晶と、光学結晶から出射したビームを、再び入射面へ帰還させる光学系と、帰還するビームの光路に配置され、光学結晶から出射したビームを、光源から放射された波長のビームと第二高調波とへ分離するセパレータとを備え、光源から放射されたビームを、光学系により常に入射面の異なる位置に帰還させ、各ビームを互いに平行に透過させるとともに、セパレータから各ビームに対応する第二高調波を出射させる。

さらに、光学結晶の入射側に、光学結晶へ入射するビームを少なくとも一方の方向に収束させることを目的とした第１の光学素子を配置したものと、光学結晶の出射側に、光学結晶から出射するビームを平行光に戻すことを目的とした第２の光学素子を配置したものとを備え、各ビームは、対応する第１の光学素子より光学結晶内部に集光され、光学結晶から出射した後、第２の光学素子により平行光に戻される構成とする。

以上のように、本発明の波長変換装置によれば、調整が簡単で高効率な波長変換装置を実現することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１、図３は本発明の実施の形態１における波長変換装置の概略図であり、図２は本発明の実施の形態１における波長変換装置の斜視図である。なお図２においては波長変換装置内における光の様子について省略した。また、以下の説明において、３次元直交座標系を定め、入射光の進行方向をｚ軸とした。

波長変換装置は、入射光１００に対して波長変換作用のある光学結晶１０１と、光学結晶からの出射光を未変換光１０５と第二高調波出力１０３とに分離するセパレータ１０２と、そして未変換光を光学結晶１０１に帰還させる光学系を構成する３個のミラー１０４、１０６、１０７とから成る。

入射光１００は、波長変換作用のある光学結晶１０１に入射し、透過中にその一部が第二高調波に変換される。光学結晶１０１から出射された未変換光と第二高調波はセパレータ１０２により分離され、第二高調波はセパレータを透過し、第二高調波出力１０３として出力する。一方で未変換光は光軸に対して−４５度の角度で傾けられたセパレータにより、ｘ軸方向に反射される。そして光軸に対して−４５度傾けられたミラー１０４により再度ｚ軸方向に反射された未変換光１０５は、光軸に対して−４５度傾けられたミラー１０６によりｘ軸方向に反射される。次に、ミラー１０４・セパレータ１０２間の距離よりミラー１０６・１０７間の距離の方が短くなるように設置された、光軸に対して−４５度傾けられたミラー１０７による反射で、入射光と平行に、光学結晶１０１の入射面の異なる場所（ｘ軸方向にずれた場所）に再び入射して変換される。以上のプロセスが繰り返されることにより、入射された光は何度も光学結晶１０１を平行に通過することとなり、結果として高効率の波長変換が可能となる。

何回光を帰還させて光学結晶１０１を透過させるかは、ミラー１０６・１０７間の距離を変化させることによって調整が可能である。ミラー１０７をｘ軸の負の方向に動かすほど、平行に走るレーザ間のビーム間隔が狭くなるので、同じ大きさの光学結晶１０１への帰還回数は多くなる。図３は、本発明の実施の形態１における波長変換装置の概略図である。図３は、図１よりミラー１０６・１０７間の距離が長い場合の図であるが、ビーム間隔が狭く、結果として変換回数が多くなっているのがわかる。ビーム間隔を調整することによって密度の高い平行なビーム群を形成することができるので、従来の反射往復方式と比べて結晶長あたりの変換回数が多い。また通常、波長変換素子はある一つの入射角の光に対してのみ、波長変換作用がある。従って反射往復方式では往路と復路の一方でしか変換がなされない。そのため、往路と復路の片方のビーム分、結晶長が無駄に浪費される。本発明では全てのビームが平行に、同じ入射角で入射するので、全てのビームが変換に寄与し効率が高い。さらにビーム間隔の微調整が可能なことから光学結晶１０１の前後に光学素子を挿入する場合に、ｘ軸方向へのアライメントが容易になるというメリットも持つ。

なお、残った未変換光は４つの反射面のうちで反射しきらなかった場所から出てくる。図１、図３の場合においてはミラー１０４の横から未変換光の出力１０８を取り出している。しかしながら、ミラー１０４とセパレータ１０２間、そしてミラー１０６、１０７間の距離をあまり短くして配置すると次に述べるような弊害がある。

すなわち、帰還回数が一定回数（これはビーム間隔の選択などに依存する）に達した後、左回りに装置内を帰還していた未変換光が、右回りにその回転を変化させるという逆回転現象が発生する。具体的にはセパレータ１０２、ミラー１０４、１０６、１０７、そして再びセパレータ１０２の順で反射を繰り返していた未変換光がセパレータ１０２、ミラー１０７、１０６、１０４、そして再びセパレータ１０２の順で反射を繰り返すようになるということである。これは配置の原理的な問題により未変換光が何巡かした後、ミラー１０４から反射した光がミラー１０６ではなくミラー１０７で、あるいはミラー１０７から反射した光がセパレータ１０２ではなく、ミラー１０４で受けられてしまった場合に発生する。未変換光が右回りに装置を回ることにより、左回りに帰還する未変換光と干渉して、結果として効率が減少してしまう。対策としてビーム間隔を密にして、上記問題が発生する前になるべく未変換光を第二高調波に変換しきって、その影響を小さくするようにすればよい。また、逆回転現象が発生する前に最終の未変換光１０８を取り出してしまえばよい。なお、光路中に左回り方向に進行する光以外を通さない光アイソレータを挿入して代替してもよい。

また、第二高調波出力は複数のビーム光の集まりであるが、ミラー１０４、１０６をｘ軸方向に移動させ、光路長を変化させることによって簡単な波面の調整が可能である。全ての波面を揃えることも可能であるが、本装置を特にディスプレイ用途に用いる場合には、波面の揃っていないマルチビーム出力とすることで光の干渉により発生するスペックル・ノイズを軽減させることが可能である。

なお、ミラー１０４、１０６、１０７は未変換光に対して反射特性のある素子であればよく、全反射ミラーである必要は無い。例えばダイクロイックミラーでもよい。

（実施の形態２）
図４、図５はそれぞれ本発明の実施の形態２における波長変換装置の概略図と斜視図である。なお図５においては波長変換装置内における光の様子について省略した。

本実施の形態は、実施の形態１において使用していた４つの反射面（ミラーとセパレータ）の代わりに２個の大きさの異なる直角プリズム２００、２０１を光学系として用い、改めて未変換光と変換光を分離するセパレータ１０２を配置したものである。

ここで直角プリズム２０１の大きさは直角プリズム２００よりも小さいものを用意する。そして直角プリズム２００の左上の頂点と直角プリズム２０１の右上の頂点とを結ぶ直線がｚ軸と平行となる様に配置する。これにより、実施の形態１においてミラー１０４・セパレータ１０２間の距離よりミラー１０６・１０７間の距離の方が短くなるようにしたことと同じ効果を得ることができる。ビーム間隔は直角プリズム２０１の大きさを小さくすれば大きくなる。逆に大きくすればビーム間隔は小さくなる。

またセパレータ１０２に関しては実施の形態１が未変換光に対して反射性があり、第二高調波に対して透過性のあるものを選択したのに対し、実施の形態２では未変換光に対して透過性があり、第二高調波に対して反射性のあるものを選択する。

実施の形態２の利点としては、未変換光の帰還のために４個の反射物の角度調整が必要な実施の形態１に比べて、角度調整が必要な光学素子が２個の直角プリズムだけで済む点である。但し、実施の形態１にて述べたような帰還光の逆回転現象が実施の形態２でも発生するので留意しておく。なお、直角プリズム２００と２０１、各々が持つ２つの反射面が密着しているため、実施の形態１の様に逆回転現象が発生する以前に最終の未変換光を取り出すという対策が打てない。

これを回避するためには図６（実施の形態２における光学素子の概略図）に示す直角プリズム２０２の様に直角部分付近で光が反射せずに透過、あるいは吸収されるようなコーティング２０３を行った直角プリズムを用いればよい。また図７に示すように、直角プリズムの直角部分を加工して無くしたものを直角プリズム２００、２０１のどちらか、あるいは両方と置き換えてもよい。直角部分を無くした直角プリズム２０４の加工面に対しては、直角プリズム２０２の様にコーティング２０３を行ってもよい。なお、光路中に左回り方向に進行する光以外を通さない光アイソレータを挿入して代替してもよい。また、直角プリズムはコーナーキューブプリズムなど、直角プリズムと同等の働きをする光学素子で代替してもよい。

（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３における波長変換装置の概略図である。実施の形態３は、実施の形態１において、未変換光の光学結晶１０１への帰還方法として３個のミラー１０４、１０６、１０７の代わりに光ファイバを用いたものである。

セパレータ１０２で反射された未変換光はレンズ３００によって集光されてから光ファイバ３０１、３０２、３０３、３０４にそれぞれ入射する構成となっている。通常、光学結晶１０１は光吸収特性を持つが、一般的に未変換光と比較して変換光の方がよく吸収され、吸収に伴い発熱する。第二高調波への変換効率は未変換光の強度に比例することや、単純に変換元である未変換光の光吸収を考えると、結局強い未変換光が通った部分ほど熱を発し、温度分布が生じる。波長変換作用のある光学結晶がどの波長の入射光に対して波長変換作用を持つかは、光学結晶の温度に依存する。そのため光学結晶に生じる温度分布は光学結晶の変換効率を阻害する要因の一つとなる。光ファイバで帰還させる場合には何周目の未変換光（周回が多いほど未変換光強度は弱い）を光学結晶１０１の入射面のどの位置から入射させるかを自由に調整することができるため、この温度分布が平均化されるように位置を決めてやれば変換効率を高めることができる。

図８においては光ファイバ３０１にて１周目、光ファイバ３０２で２周目、光ファイバ３０３で３周目の帰還光を、光ファイバ３０４で最終の未変換光を受けている。なお、それぞれの光ファイバは光学結晶１０１の温度分布が平均化されるように位置調整をされている。

また帰還に光ファイバを用いる場合には光学結晶１０１の入射端に対してこれまでの実施の形態に示したように、同一のｙ座標でｘ軸方向に並べた形を取らなくてもよい。二次元的に入射位置が選択可能なので、第二高調波出力１０３のビーム形も操作可能である。
なお、光ファイバは他の光導波路でもよい。

（実施の形態４）
図９、図１０はそれぞれ本発明の実施の形態４における波長変換装置の概略図と斜視図である。なお図１０においては波長変換装置内における光の様子について省略した。

実施の形態４は、既に述べた実施の形態１において、光学結晶１０１の入射側と出射側にシリンドリカルレンズ４００と４０１を図９に示すように、入射出する光の経路と垂直になる様に配置したものである。

入射側のシリンドリカルレンズ４００は入射された光を光学結晶１０１の真ん中付近（ｚ軸方向）に焦点が来るように収束する。そして出射面から出てきた拡散状態にある光を出射側のシリンドリカルレンズ４０１が平行光に戻す。光学結晶１０１の変換効率は透過する光の強度に比例する。そのため、シリンドリカルレンズ４００と４０１によって光を絞ってやることにより光学結晶１０１中を透過する光の密度が上昇し、変換効率が上昇する。

シリンドリカルレンズは通常のレンズと異なり、一方向にしか収束を行わない（図９の場合、ｙ軸方向）。これをｙ−ｚ平面内でのみ収束を行うように配置することにより、光学結晶１０１に入射する各ビームは互いに干渉せずに収束されることになる。従って入射出側に一つずつ単一の光学素子を用意するだけでよく、構成が簡単であるという利点を持つ。

なお、シリンドリカルレンズ４００と４０１は収束と平行化の方向が光路方向に行われるのであれば、凸面がｚ軸方向の正負、どちらの方向を向いていてもよい。また、その挿入位置は光路的に光学結晶１０１の前にシリンドリカルレンズ４００、後ろにシリンドリカルレンズ４０１という条件を満たしていればよい。例えばミラー１０６・１０７間にシリンドリカルレンズ４００を、ミラー１０４・セパレータ１０２間にシリンドリカルレンズ４０１を挿入しても良い。その場合はミラー１０４をセパレータに、セパレータ１０２をミラーに変更するなど、シリンドリカルレンズ４０１から出射する光が最初に反射する面がセパレータとなるような変更をするとよい。併せて０巡目の未変換光である入射光１００が、光学結晶１０１を透過せず、シリンドリカルレンズ４００を透過する１巡目の未変換光から透過するように、光学結晶１０１の位置をｘ軸方向にずらすとよい。なお、シリンドリカルレンズ４００と４０１を加える構成は実施の形態２と３にも適用可能である。さらに、シリンドリカルレンズの代わりにこれと同等の働きをするレンズ、回折素子などの光学素子も使うことができる。

（実施の形態５）
図１１、図１２はそれぞれ本発明の実施の形態５における波長変換装置の概略図と斜視図である。なお図１２においては波長変換装置内における光の様子について省略した。

実施の形態５は既に述べた実施の形態１において、光学結晶１０１の入射側と出射側にレンズアレイ５００と５０１を、入出射する光の経路と垂直になる様に配置したものである。なおレンズは入出射する各ビームに用意される。これらレンズとビームのアライメント調整は先述したミラー１０７のｘ軸方向移動によるビーム間隔調整と、レンズアレイ自体の位置調整にて行う。

入射側のレンズアレイ５００は入射された光を光学結晶１０１の真ん中付近（ｚ軸方向）に焦点が来るように収束する。そして出射面から出てきた拡散状態にある光を出射側のレンズアレイ５０１で平行光に戻す。光学結晶１０１の変換効率は透過する光の強度に比例する。そのため、レンズアレイ５００と５０１によって光を絞ってやることにより光学結晶１０１中を透過する光の密度が上昇し、変換効率が大幅に上昇する。

各ビームにレンズを用意する方式はアライメント調整が必要であるが、各ビームがｘ−ｚ平面、ｙ−ｚ平面の両平面で収束されるので光の密度を非常に高くすることができ、変換効率も非常に高くなる。

なお、その挿入位置は光路的に光学結晶１０１の前にレンズアレイ５００、後ろにレンズアレイ５０１という条件を満たしていればよい。例えばミラー１０６・１０７間にレンズアレイ５００を、ミラー１０４・セパレータ１０２間にレンズアレイ５０１を挿入しても良い。その場合はミラー１０４をセパレータに、セパレータ１０２をミラーに変更するなど、レンズアレイ５０１から出射する光が最初に反射する面がセパレータとなるような変更をするとよい。併せて０巡目の未変換光である入射光１００が、光学結晶１０１を透過せず、レンズアレイ５００を透過する１巡目の未変換光から透過するように、光学結晶１０１の位置をｘ軸方向にずらすとよい。なお、レンズアレイ５００と５０１を加える構成は実施の形態２と３にも適用可能である。

（実施の形態６）
図１３は本発明の実施の形態６における波長変換装置の概略図である。実施の形態６は既に述べた実施の形態１において、セパレータ１０２から出力される光を再度異なるセパレータ６００に通す構成となっている。

現実的にはセパレータ１０２のみで完全に未変換光と第二高調波とを分離できない。そのために帰還する未変換光１０５には第二高調波が、第二高調波出力１０３には未変換光が多少混ざっている。前者は問題になることは少ないが、後者は出力に所望の波長以外の光が混ざるということで問題になる。加えて、セパレータを透過した光はセパレータ内外の屈折率の差により、光軸がずれるという問題が発生する。

そこで図１３に示すようにセパレータ１０２の後にセパレータ６００をもう一段配置する。二段目のセパレータ６００により未変換光はほぼ全て取り除かれることになる。ここで二段目のセパレータ６００をセパレータ１０２と同様に未変換光に対して反射性があり、第二高調波に対して透過性があるものを選択し、図１２に示すようにセパレータ１０２とｘ軸対称に設置することにより、光軸のずれをキャンセルする効果を付随させることができる。なお、この構成は実施の形態３、４、５にも適用可能である。

一方で実施の形態２の様にセパレータ１０２が第二高調波に対して反射性があるものを使用する形態のものの場合には、二段目のセパレータで第二高調波の光軸が必ずずれるので、二段目のセパレータの特性の選択は適宜行えばよい。どちらを選択しても第二高調波出力１０３から未変換光を除去する効果は同様にある。

（実施の形態７）
図１４は本発明の実施の形態７における波長変換装置の概略図である。実施の形態７は既に述べた実施の形態２において、セパレータ１０２とｘ軸対称にセパレータ７００を新たに挿入した構成となっている。

ここでセパレータ７００はセパレータ１０２と同様に未変換光に対して透過性があり、第二高調波に対して反射性のあるものを選択する。これにより第二高調波が帰還する未変換光中に混じる割合を減らし、それによって生じる問題を防ぐことができる。また、セパレータ１０２の内外の屈折率差によって生じる光軸のずれをセパレータ７００がキャンセルすることにより、アライメント調整に問題を生じさせない。なお、図１４については光軸のずれの表現に関して、これを省略している。図４についても同様である。

本発明の波長変換装置は、例えば、レーザ発振が困難な波長のレーザ光を容易に出力することができるので、他のレーザ光源と適宜組み合わせることにより、高品位の白色レーザ光源を達成することが可能になる。このような白色レーザ光源は、例えば、投影装置の光源や液晶ディスプレイ装置のバックライト装置を含めた表示装置に好適である。また、例えば、波長多重通信システムなどの光通信系システム中に用いられる機能素子にも好適である。

本発明の実施の形態１における波長変換装置の概略図 本発明の実施の形態１における波長変換装置の斜視図 本発明の実施の形態１における波長変換装置の概略図 本発明の実施の形態２における波長変換装置の概略図 本発明の実施の形態２における波長変換装置の斜視図 本発明の実施の形態２における光学素子の概略図 本発明の実施の形態２における光学素子の概略図 本発明の実施の形態３における波長変換装置の概略図 本発明の実施の形態４における波長変換装置の概略図 本発明の実施の形態４における波長変換装置の斜視図 本発明の実施の形態５における波長変換装置の概略図 本発明の実施の形態５における波長変換装置の斜視図 本発明の実施の形態６における波長変換装置の概略図 本発明の実施の形態７における波長変換装置の概略図 従来の波長変換装置の概略図 従来の波長変換装置の概略図

符号の説明

１００ 入射光
１０１ 波長変換作用のある光学結晶
１０２、６００、７００ セパレータ
１０３ 第二高調波出力
１０４、１０６、１０７ ミラー
１０５ 未変換の帰還光
１０８ 未変換の出力光
２００、２０１、２０２ 直角プリズム
２０３ コーティング
２０４ 直角部分を無くした直角プリズム
３００ レンズ
３０１、３０２、３０３、３０４ 光ファイバ
４００、４０１ シリンドリカルレンズ
５００、５０１ レンズアレイ
１０００ レーザダイオード
１００１ 集光レンズ
１００２ 入射ミラー
１００３ 出力ミラー
１００４ 反射ミラー
１００５ 一軸性固体レーザ媒質
１００６ 波長変換素子
１００７ 基本波
１００８ 第二高調波
１００９ 単向器
２０００ 基本波
２００１、２００２ 反射面
２００１ａ、２００２ａ 高反射ミラー部
２００３ 入射部
２００４ 出射部
２００５ 非線形光学結晶体
２００６ 高調波発生装置

Claims (18)

1. 外部に配置された光源から放射された光を受光する入射面を有し、当該光を透過させて光の一部を第二高調波に変換する光学結晶と、
   前記光学結晶から出射した光を、再び前記入射面へ帰還させる光学系と、
   帰還する光の光路に配置され、前記光学結晶から出射した光を、光源から放射された波長の光である未変換光と第二高調波とへ分離するセパレータとを備え、
   前記光源から放射された光を、前記光学系により常に前記入射面の異なる位置に帰還させ、前記各光を互いに平行に透過させるとともに、前記セパレータから各光に対応する第二高調波を出射させる、波長変換装置。
2. さらに、前記光学結晶の入射側に、前記光学結晶へ入射する光を、少なくとも一方の方向に収束させる第１の光学素子と、
   前記光学結晶の出射側に、前記光学結晶から出射する光を平行光に戻す第２の光学素子とを備え、
   各光は、対応する第１の光学素子より前記光学結晶内部に集光され、前記光学結晶から出射した後、第２の光学素子により平行光に戻される、請求項１に記載の波長変換装置。
3. 前記光学系は、複数の反射面を有する、請求項１に記載の波長変換装置。
4. 前記光学系は、前記未変換光に対し反射特性を持つ反射面を含む、請求項３に記載の波長変換装置。
5. 前記光学系は、内部反射面を持つプリズムを含む、請求項３に記載の波長変換装置。
6. 前記セパレータは、前記未変換光に対し反射特性を持つとともに第二高調波に対して透過特性を有する反射面である、請求項３または請求項４のいずれかに記載の波長変換装置。
7. 前記セパレータは、前記第二高調波に対し反射特性を持つとともに前記未変換光に対して透過特性を有する反射面である、請求項３または請求項５のいずれかに記載の波長変換装置。
8. 前記光学系は、光導波路を有する、請求項１に記載の波長変換装置。
9. 前記光導波路は、光ファイバである、請求項８に記載の波長変換装置。
10. 前記第１と第２の光学素子の少なくとも一方は、一体形成された単一の光学素子である、請求項２に記載の波長変換装置。
11. 前記単一の光学素子は、光の進行方向に光を集光させるように配置したシリンドリカルレンズである、請求項１０に記載の波長変換装置。
12. 前記単一の光学素子は、光の進行方向に光を集光させるように配置した回折素子である、請求項１０に記載の波長変換装置。
13. 前記第１と第２の光学素子は、２つ以上の光学素子をアレイ状に並べた光学素子アレイである、請求項２に記載の波長変換装置。
14. 前記光学素子アレイは、光の進行方向に光を集光させるように配置したレンズアレイである、請求項１３に記載の波長変換装置。
15. 前記光学素子アレイは、光の進行方向に光を集光させるように配置した回折素子アレイである、請求項１３に記載の波長変換装置。
16. さらに、前記セパレータで分離された第二高調波を入射させる異なるセパレータを有する、請求項１から１５のいずれかに記載の波長変換装置。
17. 前記セパレータは、前記第二高調波に対し透過特性を持つとともに前記未変換光に対して反射特性を有する２個の反射面を含み、
    各前記反射面は、前記帰還する光の光路に、光路と垂直な方向に軸対称となるように配置される、請求項１から１６のいずれかに記載の波長変換装置。
18. さらに前記未変換光の帰還光路中に、帰還１周目の前記未変換光の進行方向と同じ進行方向の光のみ通す光アイソレータを少なくとも１つ配置した、請求項１から１７のいずれかに記載の波長変換装置。

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