JP2008241785A - 波長変換素子、レーザ装置、画像形成装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高パワーの高調波を安定して出力する。
【解決手段】波長変換素子は、周期的な分極反転構造を有するＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３（ＰＰＭｇＬＮ）を含み、該ＰＰＭｇＬＮは、＋Ｚ面及び−Ｚ面がＣｒ薄膜５０ｃで覆われている。そして、このＰＰＭｇＬＮは、長さ方向における−Ｘ側の端面がレーザ基本波の入射面となり、長さ方向における＋Ｘ側の端面が出力面となるように配置されている。これにより、ＰＰＭｇＬＮでは、高パワーのレーザ基本波が入射されても、電界による破壊、損傷を抑制することができる。従って、波長変換素子は、高パワーの高調波を安定して出力することが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、波長変換素子、レーザ装置、画像形成装置及び表示装置に係り、さらに詳しくは、周期的な分極反転構造を有する非線形光学結晶を含む波長変換素子、該波長変換素子を有するレーザ装置、該レーザ装置を備える画像形成装置及び表示装置に関する。

ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３等の強誘電体結晶は、非線形光学特性を有することから非線形光学結晶と呼ばれ、光の波長を変換する波長変換素子に利用されている。特に、分極方向を周期的に反転させた分極反転構造を形成して擬似的に位相整合条件（ＱＰＭ）を満たすようにした非線形光学結晶は、大きい非線形定数を利用できるため、波長変換効率が高い。また、分極反転構造の周期を変化させることで広い波長範囲の光に対応することができる。

分極反転構造を有する非線形光学結晶の形態としては、結晶表面付近の幅が数μｍ程度の領域を分極反転させて用いる導波路型と、結晶の厚さ方向全体にわたって分極反転させて、結晶全体を利用するバルク型が検討されている。

バルク型は、導波路型に比べて、大きいビーム径の光の波長変換を行うことができるため、高いエネルギーのレーザ光を入射させて高い出力光を得ることが可能である。また、バルク型はアライメントも容易である。

このバルク型において、基本波のシングルパス（単行）変換によりワット級の高出力で連続波（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−Ｗａｖｅ：ＣＷ）の可視光の発生を実現する有望な非線形光学結晶として、周期的な分極反転構造を有するＬｉＮｂＯ_３（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｐｏｌｅｄ ＬｉＮｂＯ_３：ＰＰＬＮ）が注目された。しかしながら、ＬｉＮｂＯ_３では光損傷、緑色光により誘起される赤外吸収（Ｇｒｅｅｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＧＲＩＩＲＡ）等の影響のため、出力が不安定になるという不都合があった。また、安定性を高めるために高温域で動作させる必要があった。

そこで、ＭｇＯが添加されたＬｉＮｂＯ_３、いわゆるＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３が検討された。このＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３はＬｉＮｂＯ_３と比較して優れた耐光損傷性を有するため、シングルパス構成で室温域でのＣＷ、ワット級出力が実現可能な非線形光学結晶として期待されている。

例えば、特許文献１には、単一分極化された強誘電体基板と、強誘電体基板に形成された分極反転領域と、強誘電体基板の表面に形成された溝と、を有する光学素子を備える短波長光源が開示されている。この短波長光源は、基本波から高調波へのワットクラスの高出力波長変換を行う際に、高調波の吸収により熱が発生するのを抑制することを目的としている。

また、特許文献２には、非線形光学効果を有する結晶と、結晶に形成された周期状の分極反転層と、結晶の端面に形成された入射面と、結晶の他の端面に形成された出射面と、結晶の表面または裏面の少なくとも一部に形成した金属膜を有する光波長変換素子が開示されている。この光波長変換素子は、温度変化による焦電効果によって生じる屈折率変化に起因して第２高調波出力が変化するのを抑制している。

特開２００６−３０８７３１号公報 特開２００６−１０６８０４号公報

しかしながら、従来の熱対策だけでは、さらなる高パワーの高調波を安定的に出力させるのは困難であり、基本波の入力パワーが大きくなると、非線形光学結晶が破壊されたり損傷を受ける場合があった。

本発明はかかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、高パワーの高調波を安定して出力することができる波長変換素子を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高パワーのレーザ光を安定して出力することができるレーザ装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、高速で画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。

また、本発明の第４の目的は、表示品質に優れた情報の表示ができる表示装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、周期的な分極反転構造を有する非線形光学結晶を含む波長変換素子において、前記非線形光学結晶は、自発分極方向が交わる少なくとも２つの領域が導電性部材で覆われていることを特徴とする第１の波長変換素子である。

本発明は、第２の観点からすると、周期的な分極反転構造を有する非線形光学結晶を含む波長変換素子において、前記非線形光学結晶は、前記分極反転構造の周期方向に垂直な断面形状が円形状あるいは楕円形状であり、前記非線形光学結晶の外周面が導電性部材で覆われていることを特徴とする第２の波長変換素子である。

これら第１及び第２の波長変換素子のいずれかによれば、基本波の入力パワーが大きくても、非線形光学結晶に発生する電界の強度が従来よりも小さくなり、非線形光学結晶が破壊されたり損傷を受けるのを抑制することができる。従って、高パワーの高調波を安定して出力することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、少なくとも１つのレーザ光源と；前記少なくとも１つのレーザ光源からのレーザ光の光路上に配置された本発明の波長変換素子と；を備えるレーザ装置である。

これによれば、本発明の波長変換素子を備えているため、結果として、高パワーのレーザ光を安定して出力することが可能となる。

本発明は、第４の観点からすると、画像表示媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、少なくとも１つの本発明のレーザ装置を有し、画像情報に応じて前記画像表示媒体を露光する露光装置を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明のレーザ装置を有しているため、結果として、高速で画像を形成することが可能となる。

本発明は、第５の観点からすると、光を用いて情報をスクリーンに表示する表示装置であって、少なくとも１つの本発明のレーザ装置を有する光源ユニットと；前記光源ユニットからの光を前記スクリーンに導く光学系と；を備える表示装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明のレーザ装置を有しているため、結果として、表示品質に優れた情報の表示が可能となる。

《レーザ装置》
以下、本発明のレーザ装置の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る側面励起型の半導体レーザ励起固体レーザ装置１００の概略構成が示されている。

この固体レーザ装置１００は、２つの励起用の半導体レーザアレイ（ＬＤａ、ＬＤｂ）、２つの集光光学系（２０ａ、２０ｂ）、固体レーザ結晶１０、波長変換素子５０及びミラー６０を備えている。

半導体レーザアレイＬＤａ及び半導体レーザアレイＬＤｂは、互いに同等の半導体レーザアレイであり、いずれも波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力５０Ｗで射出することが可能である。

集光光学系２０ａは、半導体レーザアレイＬＤａからの励起用レーザ光を集光する。

集光光学系２０ｂは、半導体レーザアレイＬＤｂからの励起用レーザ光を集光する。

固体レーザ結晶１０は、一例として、矩形板状（チップ状）のイットリウムバナデイト（ＹＶＯ_４）の一軸性単結晶であり、例えば図２に示されるように、励起用レーザ光によって励起される添加物（発光中心）としてネオジウム（Ｎｄ）が添加（ドープ）されているコア部１０ａと、レーザ光の出力方向（以下では、便宜上「レーザ出力方向」と略述する）に直交する面内において前記コア部１０ａを取り囲み、レーザ発振にほとんど寄与しないクラッド部１０ｂとから構成されている。

そして、コア部１０ａの中心でＮｄのドープ量が多い構成となっている。ここでは、Ｎｄのドープ量の最大値を０．５ａｔ．％としている。

また、固体レーザ結晶１０の大きさは、レーザ出力方向の長さ（厚さ）が０．５ｍｍ、レーザ出力方向に直交する断面が５ｍｍ×５ｍｍである。

固体レーザ結晶１０の側面には、励起用レーザ光の透過率が高く（例えば、９９．５％）なるように、誘電体によるコーティングが施されている。

固体レーザ結晶１０のレーザ出力方向と反対側の端面（以下では、便宜上「Ａ面」ともいう）には、波長が１０６４ｎｍの光（以下では、便宜上「レーザ基本波」ともいう）の反射率が高く（例えば、９９．５％）なるように、誘電体によるコーティングが施されている。

固体レーザ結晶１０のレーザ出力側の端面（以下では、便宜上「Ｂ面」ともいう）には、レーザ基本波の反射率がＡ面よりも若干低く（例えば、９５％）なるように、誘電体によるコーティングが施されている。

すなわち、固体レーザ結晶１０の２つの端面間でレーザ共振器が構成される、いわゆるマイクロチップ型レーザ構成としている。

波長変換素子５０は、固体レーザ結晶１０から出力されたレーザ基本波の光路上に配置され、レーザ基本波の波長変換を行う。この波長変換素子５０は、非線形光学結晶として周期的な分極反転構造を有するＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｐｏｌｅｄ ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３、以下では、「ＰＰＭｇＬＮ」ともいう）を含んでいる。

本実施形態では、一例として、ＰＰＭｇＬＮは、３辺の長さが、それぞれ２０ｍｍ（長さ）、３ｍｍ（幅）、１ｍｍ（高さ）の角柱状の結晶であり、長さ方向に周期的な分極反転構造を有している。

このＰＰＭｇＬＮの作製には、厚さ１ｍｍのＺ−ｃｕｔ、５ｍｏｌ％のＭｇＯが添加されたＬｉＮｂＯ_３基板を利用した。そして、分極反転は、結晶面における＋Ｚ面と−Ｚ面との間に電界を印加する方法で行った（「Ｈ．Ｉｓｈｉｚｕｋｉ，Ｉ．Ｓｈｏｊｉ ａｎｄ Ｔ．Ｔａｉｒａ，「Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ ｐｏｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏｎｇｒｕｅｎｔ ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３ ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｔ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．８２，ｐ４０６２、２００３年」参照）。

このようにして作製されたＰＰＭｇＬＮは、一例として図３（Ａ）及び該図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である図３（Ｂ）に示されるように、結晶方位におけるＸ方向が長さ方向、結晶方位におけるＹ方向が幅方向、結晶方位におけるＺ方向が高さ方向となる。また、結晶方位におけるＺ方向が分極方向、結晶方位におけるＸ方向が分極反転構造の周期方向となる。なお、図３（Ｂ）における符号５０ａは、自発分極の方向が反転された領域（ドメイン）を示している。すなわち、ドメイン５０ａ及びドメイン５０ｂは、自発分極の方向が互いに反対である。また、ドメイン５０ａは、幅方向に関してはＰＰＭｇＬＮの表面に露出していない。

ここでは、一例として、周期的な分極反転構造における分極反転周期（分極反転ピッチ）Λは約７μｍである。すなわち、ＰＰＭｇＬＮは、波長が１０６４ｎｍの光が入射されたときに、高い変換効率で第２高調波（波長が５３２ｎｍの緑色の光）が生成されるように設定されている。

そして、ＰＰＭｇＬＮは、一例として図３（Ｃ）に示されるように、長さ方向における−Ｘ側の端面が固体レーザ結晶１０からのレーザ基本波の入射面となり、長さ方向における＋Ｘ側の端面が出力面となるように配置されている。前記入射面には、レーザ基本波の反射率が低く（例えば、約０．５％）なるように、誘電体によるコーティングが施されている。

また、一例として図３（Ｃ）に示されるように、ＰＰＭｇＬＮの＋Ｚ面及び−Ｚ面には、厚さ０．２μｍのクロム（Ｃｒ）薄膜５０ｃがスパッタリングによりコーティングされている。すなわち、自発分極方向が交わる２つの端面が導電性部材で覆われている。

図１に戻り、ミラー６０は、波長変換素子５０の出力に含まれる第２高調波をそのまま透過させ、波長変換素子５０の出力に含まれるレーザ基本波を分岐する。このミラー６０を透過した光が固体レーザ装置１００の出力となる。

次に、上記のように構成されるレーザ装置１００の動作について簡単に説明する。

半導体レーザアレイＬＤａからの励起用レーザ光は、集光光学系２０ａを介して固体レーザ結晶１０に側面より入射する。また、半導体レーザアレイＬＤｂからの励起用レーザ光は、集光光学系２０ｂを介して固体レーザ結晶１０に側面より入射する。

固体レーザ結晶１０におけるコア部１０ａ中のＮｄは、各励起用レーザ光により励起され、固体レーザ結晶１０の両端面によって形成される共振器により、レーザ基本波のレーザ発振に至る。そして、固体レーザ結晶１０のＢ面を透過したレーザ基本波が出力される。

レーザ基本波は、波長変換素子５０により波長変換され、波長変換によって生成された第２高調波はミラー６０を透過する。なお、波長変換されなかったレーザ基本波も波長変換素子５０から出力されるが、ミラー６０で分岐される。すなわち、ミラー６０により第２高調波のみが取り出される。

この場合には、一例として図４に示されるように、レーザ基本波のパワー（Ｐｉｎ）が大きくなるにつれて、波長変換素子５０から出力される第２高調波のパワー（Ｐｏｕｔ）も、Ｐｉｎのほぼ２乗に比例して大きくなり、レーザ基本波のパワーが３３Ｗのときに、１０．５Ｗの第２高調波が安定して得られた。

なお、比較として、図５には、前記ＰＰＭｇＬＮにおけるクロム（Ｃｒ）薄膜５０ｃが−Ｚ面にのみコーティングされていた場合の、ＰｉｎとＰｏｕｔの関係が示されている。この場合には、Ｐｉｎが２６Ｗを超えるとＰｏｕｔが不安定になり、Ｐｉｎが３０Ｗを超えたところでＰＰＭｇＬＮは破壊された。

以上説明したように、本実施形態に係る波長変換素子５０によると、＋Ｚ面及び−Ｚ面がＣｒ薄膜５０ｃで覆われているＰＰＭｇＬＮを含んでいる。これにより、ＰＰＭｇＬＮでは、高パワーのレーザ基本波が入射されても、電界による破壊、損傷を抑制することができる。従って、高パワーの高調波を安定して出力することが可能となる。

また、本実施形態に係るレーザ装置１００によると、２つの励起用の半導体レーザアレイ（ＬＤａ、ＬＤｂ）と、各半導体レーザアレイによって励起され、レーザ基本波を発振する固体レーザ結晶１０と、固体レーザ結晶１０からのレーザ基本波の光路上に配置され、１０Ｗ級の第２高調波を安定して出力することができる波長変換素子５０とを備えている。従って、高パワーのレーザ光を安定して出力することが可能となる。

なお、上記実施形態において、集光光学系として単レンズあるいは複数枚のレンズを使用しても良い。特に、マイクロレンズを使用することにより、小型化が可能となる。

また、上記実施形態では、Ｃｒ薄膜５０ｃの膜厚が０．２μｍの場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態において、一例として図６に示されるように、ＰＰＭｇＬＮの＋Ｚ面を覆うＣｒ薄膜５０ｃと−Ｚ面を覆うＣｒ薄膜５０ｃとを導電性部材５０ｆを用いて短絡させても良い。これにより、ＰＰＭｇＬＮの＋Ｚ面と−Ｚ面間の電位差を０とすることができる。

また、上記実施形態において、一例として図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、結晶面における＋Ｙ面及び−Ｙ面の少なくとも一方を更にＣｒ薄膜５０ｃで覆っても良い。

また、上記実施形態では、ＰＰＭｇＬＮを覆う導電性部材がＣｒの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）及びこれらの合金のいずれかであっても良い。

また、上記実施形態では、ＰＰＭｇＬＮを覆う導電性部材が単一層である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、導電性部材が多層構造を有していても良い。これにより、長寿命化を図ることができる。

また、上記実施形態では、スパッタリングによってＰＰＭｇＬＮが導電性部材で覆われる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図８及び図９に示されるように、前記クロム薄膜５０ｃに代えて、導電性ペースト５０ｄを用いても良い。この場合に、導電性ペースト５０ｄを介してＰＰＭｇＬＮをＣｕ製の保持部材５０ｅに密着させても良い。

なお、導電性ペースト５０ｄとしては、樹脂に銀の微粒子を分散させた銀ペーストが一般的であるが、金、銅などの金属微粒子や、カーボン、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の微粒子などを含む導電性ペーストを用いても良い。

また、ＰＰＭｇＬＮを覆う導電性部材が、例えばＩＴＯ、ＳｎＯ_２（スズ酸化物）、ＺｎＯ（亜鉛酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）のように透明であっても良い。これらの材料は、真空蒸着法やスパッタリング法などによりＰＰＭｇＬＮの表面で薄膜化することができる。この場合に、ＰＰＭｇＬＮの入射面では、前記誘電体に代えて、導電性部材と同じ材料の反射防止膜をコーティングしても良い。これにより、入射面への誘電体のコーティング工程を省略することができ、工程の簡略化及び低コスト化が実現できる。

また、上記実施形態では、ドメイン５０ａが、幅方向に関して、ＰＰＭｇＬＮの表面に露出していない場合について説明したが、これに限らず、一例として図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、ドメイン５０ａが、幅方向に関して、ＰＰＭｇＬＮの表面に露出していても良い。

また、上記実施形態では、ＰＰＭｇＬＮが角柱状の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、分極反転構造の周期方向に垂直な断面形状が円形状（図１１（Ａ）参照）あるいは楕円形状であっても良い。この場合には、ＰＰＭｇＬＮの外周面が導電性部材５０ｃで覆われていても良いし（図１１（Ｂ）参照）、外周面における自発分極方向が交わる少なくとも２つの部分領域が導電性部材５０ｃで覆われていても良い（図１１（Ｃ）参照）。そして、少なくとも２つの部分領域を覆う導電性部材５０ｃが前記導電性部材５０ｆで短絡されていても良い（図１１（Ｄ）参照）。

また、上記実施形態では、固体レーザ結晶としてＮｄ：ＧｄＶＯ_４結晶を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、固体レーザ結晶として、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶、Ｎｄ：ＡＳＬ（Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ−Ｌａｎｔｈａｎｕｍ−Ａｌｕｍｉｎａｔｅ）結晶、Ｎｄ：ＬＳＢ（Ｌａｎｔｈａｎｕｍ−Ｓｃａｎｄｉｕｍ−Ｂｏｒａｔｅ）結晶等が用いられても良い。

また、上記実施形態では、レーザ装置として、側面励起型の半導体レーザ励起固体レーザ装置について説明したが、これに限らず、例えば、端面励起型の半導体レーザ励起固体レーザ装置であっても良い。この場合に、固体レーザ結晶における励起用レーザ光の入射面が、前記Ａ面であっても良いし、前記Ｂ面であっても良い。

また、固体レーザ結晶１０及びＰＰＭｇＬＮの大きさは、上記実施形態で示した大きさに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、ＰＰＭｇＬＮに入射する光の波長が１０６４ｎｍの場合について説明したが、これに限らず、例えば、波長が９１４ｎｍの光、あるいは波長が１３４０ｎｍの光をＰＰＭｇＬＮに入射しても良い。入射光の波長が９１４ｎｍのときは、４５７ｎｍの青色の光がＰＰＭｇＬＮから高パワーで出力され、入射光の波長が１３４０ｎｍのときは、６７０ｎｍの赤色の光がＰＰＭｇＬＮから高パワーで出力される。

《画像形成装置》
図１２には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての多色画像形成装置１１００の概略構成が示されている。この多色画像形成装置１１００は、書き換え可能な記録紙に対応し、露光装置１１０１、複数の搬送ローラ対（１１０２、１１０５、１１０７）、紫外線照射器１１０３、加熱器１１０４、加熱器１１０６などを備えている。

露光装置１１０１は、赤色に対応したレーザ装置、緑色に対応したレーザ装置、青色に対応したレーザ装置を含んでいる。各レーザ装置は、いずれも、前記波長変換素子５０と同様に、少なくとも＋Ｚ面と−Ｚ面が導電性部材で覆われている非線形光学結晶を含む波長変換素子を有している。

なお、露光装置１１０１は、書き換え可能な記録紙上を各レーザ装置からの光で走査しても良いし、液晶パネル等を介して書き換え可能な記録紙に各レーザ装置からの光を照射しても良い。

多色画像形成装置１１００の一般的なことについては、例えば特開２００３−３１２０６４号公報に開示されている。

このように、多色画像形成装置１１００は、各レーザ装置が１０Ｗ級のレーザ光を安定して出力することができるため、高速で画像を形成することが可能となる。

《表示装置》
図１３には、本発明の一実施形態に係る表示装置としてのレーザ・ディスプレイ装置２０００の概略構成が示されている。

このレーザ・ディスプレイ装置２０００は、光源ユニット２００１と、光源ユニット２００１からのレーザ光をスクリーン２０１０に向けて照射するためのミラーを含む光学系２００３と、光源ユニット２００１及び光学系２００３を制御する制御装置２００５とを備えている。

光源ユニット２００１は、赤色の光を出力するレーザ装置Ｒ、緑色の光を出力するレーザ装置Ｇ、青色の光を出力するレーザ装置Ｂを含んでいる。各レーザ装置は、いずれも、前記波長変換素子５０と同様に、少なくとも＋Ｚ面と−Ｚ面が導電性部材で覆われている非線形光学結晶を含む波長変換素子を有している。

このように、本実施形態に係るレーザ・ディスプレイ装置２０００は、光源ユニット２００１の各レーザ装置が、１０Ｗ級のレーザ光を安定して出力することができるため、スクリーン２０１０上に絵や文字を高品質で表示することが可能となる。

なお、空間を貫くレーザ光によって映像表現を行うレーザ・ディスプレイ装置であっても、前記光源ユニット２００１を備えるレーザ・ディスプレイ装置であれば、高速で所望の映像表現を行うことが可能となる。

また、図１４には、透過型液晶パネルを用いたプロジェクタ２１００の概略構成が示されている。

このプロジェクタ２１００は、光源装置２１０１、コリメート光学系２１０２、インテグレータ光学系２１０３、液晶パネル２１０４及び投影レンズ２１０５などを備えている。

光源装置２１０１は、レーザ光源と、前記波長変換素子５０と同様に、少なくとも＋Ｚ面と−Ｚ面が導電性部材で覆われている非線形光学結晶を含む波長変換素子とを有し、波長変換された緑色の光を出力する。

光源装置２１０１から出力された光は、コリメート光学系２１０２及びインテグレータ光学系２１０３を介して液晶パネル２１０４に入射する。

液晶パネル２１０４に入射した光は、表示情報に応じて変調され、投影レンズ２１０５でスクリーン２１１０上に拡大投影される。

この場合にも、光源装置２１０１から高パワーの光が出力されるため、情報を高品質でスクリーン２１１０上に表示することが可能となる。

なお、反射型液晶パネルを用いたプロジェクタであっても良い。

以上説明したように、本発明の波長変換素子によれば、高パワーの高調波を安定して出力するのに適している。また、本発明のレーザ装置によれば、高パワーのレーザ光を安定して出力するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高速で画像を形成するのに適している。また、本発明の表示装置によれば、表示品質に優れた情報を表示するのに適している。

本発明の一実施形態に係るレーザ装置を説明するための図である。 図１における固体レーザ結晶１０を説明するための図である。 図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、それぞれ図１における波長変換素子５０を説明するための図である。 波長変換素子５０における、入射されるレーザ基本波のパワー（Ｐｉｎ）と出力される第２高調波のパワー（Ｐｏｕｔ）との関係を説明するための図である。 従来の波長変換素子における、入射されるレーザ基本波のパワー（Ｐｉｎ）と出力される第２高調波のパワー（Ｐｏｕｔ）との関係を説明するための図である。 図１における波長変換素子５０の変形例１を説明するための図である。 図７（Ａ）は図１における波長変換素子５０の変形例２を説明するための図であり、図７（Ｂ）は図１における波長変換素子５０の変形例３を説明するための図である。 図１における波長変換素子５０の変形例４を説明するための図である。 図１における波長変換素子５０の変形例５を説明するための図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ図１における波長変換素子５０の変形例６を説明するための図である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、それぞれＰＰＭｇＬＮが円柱状の場合を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る書き換え可能な記録紙に対応した多色画像形成装置の概略構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るレーザ・ディスプレイ装置を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るプロジェクタを説明するための図である。

符号の説明

５０…波長変換素子、５０ｃ…Ｃｒ薄膜（導電性部材）、１００…レーザ装置、１１００…多色画像形成装置（画像形成装置）、１１０１…露光装置、２０００…レーザ・ディスプレイ装置（表示装置）、２００１…光源ユニット、２１００…プロジェクタ（表示装置）、２１０１…光源装置（光源ユニット）。

Claims (13)

1. 周期的な分極反転構造を有する非線形光学結晶を含む波長変換素子において、
   前記非線形光学結晶は、自発分極方向が交わる少なくとも２つの領域が導電性部材で覆われていることを特徴とする波長変換素子。
2. 前記少なくとも２つの領域を覆う導電性部材は、短絡されていることを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
3. 前記少なくとも２つの領域は、結晶面における＋Ｚ面及び−Ｚ面を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の波長変換素子。
4. 前記少なくとも２つの領域は、結晶面における＋Ｙ面及び−Ｙ面の少なくとも一方を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の波長変換素子。
5. 周期的な分極反転構造を有する非線形光学結晶を含む波長変換素子において、
   前記非線形光学結晶は、前記分極反転構造の周期方向に垂直な断面形状が円形状あるいは楕円形状であり、
   前記非線形光学結晶の外周面が導電性部材で覆われていることを特徴とする波長変換素子。
6. 前記非線形光学結晶は、マグネシウムが添加されたニオブ酸リチウム結晶であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換素子。
7. 前記導電性部材の少なくとも一部は、金属であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長変換素子。
8. 前記導電性部材の少なくとも一部は、導電性ペーストであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長変換素子。
9. 前記導電性部材は、透明であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長変換素子。
10. 前記ニオブ酸リチウム結晶の入射面は、前記導電性部材と同じ材料の反射防止膜で覆われていることを特徴とする請求項９に記載の波長変換素子。
11. 少なくとも１つのレーザ光源と；
    前記少なくとも１つのレーザ光源からのレーザ光の光路上に配置された請求項１〜１０のいずれか一項に記載の波長変換素子と；を備えるレーザ装置。
12. 画像表示媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
    少なくとも１つの請求項１１に記載のレーザ装置を有し、画像情報に応じて前記画像表示媒体を露光する露光装置を備える画像形成装置。
13. 光を用いて情報をスクリーンに表示する表示装置であって、
    少なくとも１つの請求項１１に記載のレーザ装置を有する光源ユニットと；
    前記光源ユニットからの光を前記スクリーンに導く光学系と；を備える表示装置。