JP2011502283A - 多素子構成波長変換デバイス及びこれを組み込んだレーザ - Google Patents
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Abstract
発明の一実施形態にしたがえば、それぞれの入力面がレーザ源の有効焦点野内に配置された複数の導波路素子を波長変換デバイスが有する、周波数変換型レーザ源が提供される。個々の導波路素子は、一組の相異なる波長変換特性にそれぞれの素子を寄与させ、導波路素子に帰すことができる一組の相異なる波長変換特性を定める。一組の相異なる波長変換特性は、導波路素子の位相整合波長、導波路素子のスペクトル幅、または導波路素子の変換効率を表す特性、あるいはこれらの組合せを含む。別の実施形態が開示され、特許請求される。
Description
本出願は、名称を「多素子構成波長変換素デバイス及びこれを組み込んだレーザ(Multi-Component Wavelength Conversion Devices and Lasers Incorporating The Same)」とする、２００７年１０月３０日に出願された、米国特許出願第１１/９７８８５７号の優先権を主張する。
本発明は全般的には、半導体レーザ、レーザコントローラ、レーザ投影システム及び、半導体レーザを組み込んでいる、その他の光システムに関する。さらに詳しくは、限定ではなく例として、本発明の実施形態は全般的に、光パッケージ、レーザ投影システム及び、半導体レーザを組み込んでいる、その他の光システムにおける波長変換デバイスの使用に関する。
分布帰還(ＤＦＢ)レーザ、分布ブラッグ反射器(ＤＢＲ)レーザまたはファブリ−ペロレーザのような、単一波長半導体レーザを、２次高調波発生(ＳＨＧ)結晶のような、光波長変換素子と組み合わせることによって、高速変調のための短波長光源を構成することができる。ＳＨＧ結晶は、例えば、１０６０ｎｍのＤＢＲレーザまたはＤＦＢレーザを、その波長を５３０ｎｍに変換するＳＨＧ結晶のスペクトル中心に同調させることによって、基本レーザ信号の高次高調波を発生するように構成することができる。しかし、ＭｇＯドープ周期分極反転ニオブ酸リチウム(ＰＰＬＮ)結晶のような、ＳＨＧ結晶の波長変換効率はレーザダイオードとＳＨＧデバイスの間の波長整合に強く依存する。レーザ設計に堪能な技術者には当然であろうように、ＳＨＧ結晶は非線形結晶の二次高調波発生特性を用いて、結晶に導き入れられたレーザ光を周波数二逓倍する。ＤＦＢレーザは、半導体材料にエッチングでつくり込まれた回折格子または同様の周期構造を反射媒体として用いる、共振キャビティレーザである。ＤＢＲレーザは、エッチングでつくられた回折格子が半導体レーザの電子ポンピング領域から物理的に隔てられたレーザである。
ＰＰＬＮ ＳＨＧデバイスの帯域幅は非常に狭いことが多い−代表的なＰＰＬＮ ＳＨＧ波長変換デバイスついて、半値全幅(ＦＷＨＭ)波長変換帯域幅は０.１６から０.２ｎｍの範囲に過ぎないことが多く、結晶の長さにほとんど依存する。駆動電流の変化によるレーザキャビティ内のモードホッピング及び制御されない波長変動は、動作中に半導体レーザの出力波長をこの許容帯域幅の外に移動させ得る。半導体レーザ波長がＰＰＬＮ ＳＨＧデバイスの波長変換帯域幅から外れてしまうと、目標波長における変換デバイスの出力パワーは急激に低下する。そのような波長変化はいくつかの要因によって生じ得る。例えば、ＤＢＲ区画の温度は、熱干渉効果により、利得区画駆動電流の振幅に影響される。ＤＢＲレーザ波長をＰＰＬＮ波長と異ならせる、周囲温度の変動並びにＤＢＲレーザ及びＰＰＬＮの製造許容範囲を含む、その他の要因がある。例えば、ＤＢＲレーザ及びＰＰＬＮからなる光源を用いるレーザ投影システムにおいては、レーザの波長変動が結晶の変換効率を時間の経過とともにいくらか変動させることが多い。これは周波数変換された光にいくらかの変動を生じさせ、この結果、画像の特定の場所に欠陥として容易に見ることができる画像欠陥が生じる。これらの可視欠陥は一般に、画像にわたる組織化され、パターン化された画像欠陥として現れ、また画像内の疑似ランダム雑音としても現れる。そのような画像アーティファクトを最小限に抑える一方法は、通過スペクトル帯域がより広い結晶の使用を含む。
しかし、例えば、短い結晶を用いることで通過帯域を広くすると一般に、システムの変換効率が低下する。したがって、システムにおいて低画像雑音及び高システム効率の両者を保証することは不可能であることが多い。
半導体レーザの開発において波長整合及び安定化に関わる難題を与えられて、本発明の発明者等は波長変換デバイスの波長変換ピークとのレーザ発振波長の適切なアライメントを保証するための有益な手段に気付いた。例えば、本発明の一実施形態にしたがえば、それぞれの入力面がレーザ源の結合光学系の有効焦点野内に配された複数の導波路素子を波長変換デバイスが有する、周波数変換型レーザ源が提供される。個々の導波路素子のそれぞれは、一組の相異なる波長変換特性にそれぞれの素子を寄与させ、導波路素子に帰すことができる一組の相異なる波長変換特性を定める。一組の相異なる波長変換特性は、導波路素子の位相整合波長、導波路素子のスペクトル幅、または導波路素子の変換効率を表す特性、あるいはこれらの組合せを含む。
別の実施形態において、いくつかの特定の特性を有する１つの特定の導波路を選択できるように、アクチュエータが用いられる。アクチュエータの設定に依存して、機器は様々なモードで動作することができる。例えば、画像雑音が重要であり、効率の優先度は比較的低ければ、スペクトル帯域幅が広い導波路を選択することができる。パワー及び効率が注目する主要パラメータであれば、効率の高い導波路を選択することができる。
周波数変換型光源は、光源の光路に沿って伝搬する光信号を相異なる導波路素子のそれぞれに選択的に割り振るようにプログラムされた、コントローラを備えることができる。例えば、本発明の一実施形態にしたがえば、コントローラは、割り振られた導波路素子のスペクトル帯域幅が比較的広く、比較的低い変換効率を定める、低雑音モードを実行するように、また割り振られた導波路素子のスペクトル帯域幅が比較的狭く、比較的高い変換効率を定める、高効率モードを実行するように、プログラムすることができる。このようにすれば、本発明にしたがうレーザ源及びレーザ投影システムを、多くの、相異なる動作モードを必要とする様々な用途で利用することができる。例えば、暗い環境において画像を投影する場合は、画像品質を最適化することが望ましいであろうが、最大パワーまたはウォールプラグ効率はそれほど重要ではない。明るい環境のような別の状況においては、肝要なパラメータは画像の明るさとすることができ、画像雑音を高めることでより優れた全体的視聴感を得られることが好ましいであろう。
本発明の別の実施形態において、導波路素子は相異なる位相整合導波路を定めるように構成され、コントローラは最適位相整合導波路の選択を可能にするかまたは光路に沿って伝搬する光信号を連続する導波路素子のいずれにも割り振ることによってスペクトル帯域幅拡張モードを実行するようにプログラムされる。これらの動作モードは、製造において広範なレーザ分布を利用するか、可調ＤＢＲレーザを用いる場合に位相整合を達成するために導入される設計上の制約のいくつかを緩和するか、またはレーザ投影システムにおいて画像スペックルを低減するために用いることができる。
本発明のまた別の実施形態は波長変換デバイスの設計だけに関する。例えば、波長変換デバイスが提供され、波長変換デバイスは複数の導波路素子を有するモノリシック構造として構成される。導波路素子の内の１つは、スペクトル帯域幅が比較的広く、比較的低い変換効率を定めるが、導波路素子の内の別の１つは、スペクトル帯域幅が比較的狭く、比較的高い変換効率を定める。あるいは、個々の導波路素子の位相整合波長が異なり得る。
本発明の概念のいくつかは半導体レーザの文脈で説明されるが、本発明の概念はＤＢＲレーザ、ＤＦＢレーザ、ファブリ−ペロレーザ及び多くのタイプの外部キャビティレーザを含むがこれらには限定されない様々なタイプのレーザで有用であろうと考えられる。さらに、本発明の概念は主として画像形成及びレーザ投影の文脈において説明されるが、本発明の様々な概念は、波長変換デバイスの波長変換ピークとのレーザ発振波長のアライメントが問題になる、いかなるレーザ応用にも適用可能であろうと考えられる。
本発明の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照数字で示される、添付図面とともに読まれたときに最善に理解され得る。
初めに図１を参照すれば、本発明の一実施形態にしたがう周波数変換型レーザ源１００が示される。レーザ源１００は、レーザ１０，波長変換デバイス２０及び、レーザ１０と波長変換デバイス２０の間に定められる光路４０に沿って配置された、結合光学系３０を備える。一般に、波長変換デバイス２０は、モノリシックＰＰＬＮ ＳＨＧ結晶、またはその他の適する波長変換材料として構成される。波長変換デバイス２０は入射光を高次高調波に変換し、波長変換信号５０を出力する。このタイプの構成は長波長半導体レーザからの短波長レーザビームの生成に特に有用であり、例えば、レーザ投影システム用の可視レーザとして用いることができる。
波長変換デバイス２０は、それぞれの入力面が結合光学系３０の有効焦点野内に配置された、複数の導波路素子２２を有する。本発明を説明し、定める目的のため、本明細書に用いられるような「有効焦点野」は、レーザ１０，波長変換デバイス２０または結合光学系３０の操作によって光路４０に沿って伝搬する光信号の焦点を合わせるかまたはそのような光信号を導くことができる、一組の位置を指すことに注意されたい。例えば、図１において、結合光学系３０の有効焦点野は、多軸アクチュエータ３２を用いて結合光学系３０の光学特性を変えることによるか、あるいは結合光学系に可変形レンズ、可傾ミラー、回転プリズム、液体レンズ素子またはその他の同様な素子を組み込むことによってアドレスすることができる、有効焦点ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を含む。同様に、有効焦点ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４は多軸アクチュエータ１２を用いてレーザ１０の位置または方位あるいは位置と方位を変えることによってアドレスすることができる。同様に、図２を参照して以下で論じられるように、有効焦点ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４は、多軸アクチュエータ２５を用いて結晶２０の位置を変えることによってアドレスすることができる。あるいは、同様の構造が同様の参照数字を参照して示されている、図８に簡略に示されるように、別の手法は、入射光をレーザ１０の波長の関数として様々な方向に偏向するように構成された光回折格子３４のようなスペクトル分散性素子の使用を含むことができる。光路に光回折格子３４またはその他の適するスペクトル分散性素子を挿入することによって、レーザ１０の波長λ１，λ２を変えることでレーザスポットを相異なる有効焦点ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の１つに結像させることができる。
波長変換デバイス２０の個々の導波路素子２２は一組の相異なる波長変換特性にそれぞれの素子を寄与させ、したがって、例えば、導波路素子２２の位相整合波長、導波路素子の２２のスペクトル幅、導波路素子２２の変換効率またはこれらの組合せを含むパラメータを表す一組の相異なる波長変換特性を集合体として定める。したがって、上述したアクチュエータ１２，３２あるいは何か別の、結合光学系３０またはレーザ１０の光学特性を変えるための、従来のまたはまだ開発中の手段を利用すれば、ユーザインターフェースを備えるプログラマブルコントローラを備え、レーザ源１００の要素と機能的に通じるようにされ、光路４０に沿って伝搬する光信号を導波路コンポーネントの相異なるいずれかに選択的に割り振るようにプログラムされる、プログラマブルコントローラを提供することができる。
導波路素子の相異なる波長変換特性の組は様々な仕方で確立することができる。限定ではなく例として、８ｍｍ長結晶及び１２ｍｍ長結晶のＰＰＬＮスペクトル曲線が図５にそれぞれ曲線Ａ及びＢとして示される。１２ｍｍ長結晶の変換効率(図Ｂを見よ)は６０％に達するが、スペクトル帯域幅ＦＷＨＭは０.１５ｎｍに抑えられる。８ｍｍと短い同様の結晶では(図Ａを見よ)、スペクトル帯域幅が０.２４ｎｍまで広がる。しかし到達し得る最良変換効率は約３５％である。ＰＰＬＮ結晶のスペクトル帯域幅、変換効率及び位相整合波長を変えるための様々な方法は、文献に教示されており、また開発が続けられているであろう。限定ではなく例として、ＰＰＬＮ結晶のスペクトル帯域幅、変換効率及び位相整合波長は、結晶の周期分極反転のチャーピング、分極反転周期が相異なるいくつかの区域を有するような結晶の構成、結晶に沿う１つの特定の位置における分極反転の位置の僅かな修正により、あるいは、リッジ形状、相異なる導波路素子２２に沿うコーティングにより、変えることができる。一例として、１つの導波路を大きな変換効率を与えるために結晶の全長にわたって分極させることができ、別の導波路を広いスペクトル帯域を与えるために導波路の限られた区画だけにわたって分極させることができる。
導波路素子２２のそれぞれにともなう相異なる波長変換特性が与えられれば、様々な動作モードを自動化態様で、あるいはユーザによってコントロールされて、実行するようにコントローラをプログラムすることができる。例えば、本発明の一実施形態にしたがえば、ユーザ入力に応答して、(ｉ)例えば図１のｆ４に割り振られたときの、低雑音モード、この場合は割り振られた導波路素子２２のスペクトル帯域幅が比較的広く、比較的低い変換効率を定める、または(ii)例えば図１のｆ２に割り振られたときの、高効率モード、この場合は割り振られた導波路素子２２のスペクトル帯域幅が比較的狭く、比較的高い変換効率を定める、を実行するようにコントローラをプログラムすることができる。これらの動作モードは図５の曲線Ａ及びＢによって簡略に示される。
別の有効焦点ｆ１，ｆ３，等は別の低雑音モードまたは高効率モードを、あるいは別の動作モードを実行するためにアドレスすることができると考えられる。例えば、本発明の一実施形態にしたがえば、導波路素子２２は相異なる位相整合波長を定めるように構成され、コントローラは光路に沿って伝搬する光信号を連続する導波路素子２２のいずれにも割り振ることによってスペクトル帯域幅拡張モードを実行するようにプログラムされる。このようにすれば、与えられたフレームレートで表示される一連の画像フレームを含む走査型レーザ画像を生成するようにレーザ源１００が構成される場合、それぞれの画像フレームに対して相異なる変換波長を選択し、したがって画像内のスペックルを最小限に抑えるために、光路４０に沿って伝搬する光信号を連続する導波路素子２２に割り振ることができる。実際、表示されるべき画像フレームのそれぞれにおいて相異なる波長を選択することによって、スペックル形状は比較的高い周波数、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚで変えられるであろう。したがって、導波路素子２２にわたる波長差が十分に大きければ、スペックルコントラストを約１/√２まで低減することができる。
ＤＢＲレーザの設計及び動作に堪能な技術者には当然であろうように、ＤＢＲレーザの波長をＳＨＧ結晶の位相整合に達するに必要な正確な波長に調節するためには、レーザ発振波長を調節または安定化するためにレーザダイオード区画のいくつかに電力を送らなければならない。一例として、ＤＢＲ区画に、またはＤＢＲ区画に熱的に結合されたヒータにいくらかの電流を送り込むことによってＤＢＲレーザの波長を同調させることができる。波長の同調に必要な電力量は無視することはできず、システムのウォールプラグ効率をかなり低下させ得る。それぞれの導波路素子を相異なる波長の変換に最適化し、相異なる波長に中心がおかれたいくつかの導波路素子の間の選択能力を与えることにより、ＤＢＲレーザのＤＢＲ区画における精密な波長制御の必要を軽減または排除し、レーザ波長の同調に必要な電力を低減するために、本発明の上述した実施形態の概念を利用することができる。本発明の上述した実施形態により、低コストレーザ(ＤＦＢ，ファブリ−ペロ，他)またはより広い製造許容範囲に該当するレーザの使用が可能になり得る。
図２及び３は光路４０に沿って伝搬する光信号の導波路素子２２の相異なるいずれかへの選択割振りを可能にするための別の構成を提示する。詳しくは、図２に示される実施形態において、結合光学系３０の有効焦点野は、多軸アクチュエータ２５を用いて波長変換デバイス２０の位置または方位あるいは位置と方位を変えることによるアドレスが可能な焦点を含む。図３は、光路４０の多コンポーネント領域４５の相異なる領域に沿う光信号のルートを選択的に定めるために、プレーナ型１×Ｎ光スイッチまたは機械式１×Ｎ光スイッチのような、導波路型または非導波路型の光スイッチＳの使用を示す点において、アクチュエータベース制御との違いを表す。
図１〜３において、波長変換デバイス３０の個々の導波路素子２２のそれぞれの入力面は、波長変換デバイス２０の共通入力面２４に沿って揃えられる。共通入力面２４に沿う個々の導波路素子２２のそれぞれの入力面の好ましい間隔は一般に、導波路とクラッドの間のΔ屈折率に非常に敏感であろう。波長変換デバイス２０の作成に用いられる製造プロセスも間隔に関わるであろう。これらの要因のそれぞれの寄与は変化するであろうと考えられるから、要は、好ましい間隔は少なくとも選ばれた導波路素子２２内に導波光を維持するに十分であるべきことに注意されたい。個々の導波路素子２２は、図６に示されるように、波長変換デバイス２０に定められた共通導波路層内で、または図７に示されるように、波長変換デバイス３０に定められた積層導波路層内で、共通入力面２４に沿って揃えることができ、あるいは、様々な、図６及び７の組合せによるさらに複雑な２次元構成で与えることができる。
図４に示される本発明の実施形態において、波長変換デバイス２０の個々の導波路素子２２のそれぞれの入力面は交通光路に沿って連続して配される。波長変換デバイス２０の第１の個別導波路素子２２Ａの出力面は、波長変換デバイス２０の第２の個別導波路素子２２Ｂの入力面に光結合される。レーザと波長変換デバイスの間に定められる光路４０は単一コンポーネント光路からなり、結合光学系３０の有効焦点野は、ｆ１にある第１の導波路素子２２Ａの入力端からｆ２にある第２の導波路素子２２Ｂの入力端まで、単一光路に沿って広がる。このようにすれば、レーザ１０が第１の導波路素子２２Ａの位相整合波長で動作するときには、光信号は第１の導波路素子２２Ａにおいて変換されるであろう。変換された光信号が第２の導波路素子２２Ｂに到達しても、変換された光信号波長は第２の導波路素子２２Ｂの位相整合波長からかけ離れているであろうから、第２の導波路素子２２Ｂは透明導波路としてしか機能しない。レーザ１０が第２の導波路素子２２Ｂの位相整合波長で動作するときには、第１の導波路素子２２Ａは透明導波路としてしか機能せず、光信号は第２の導波路素子２２Ｂに到達してからでないと変換されない。図４に示される構成は、図１〜３を参照して上で論じたような、入力面の一次元アレイまたは二次元アレイも用いる実施形態と組合せ得ると考えられる。
画像ピクセルアレイにかけて変化するピクセル強度を確立するように画像投影エレクトロニクス及び対応するレーザ駆動電流を構成することにより、本発明にしたがう画像投映システムによって多調画像を生成することができる。例えば、ピクセルベースレーザ投影システム内にプログラマブル光源が備えられていれば、本発明にしたがうコントローラを、コード化されたデータ信号が投影システムのフレームレートに対応する複数のコード化データ期間を含むように、半導体レーザの周期的レーザ発信強度を制御するためにプログラムすることができる。
画像投影システムにおける動作のために図１，２，３，６及び７にしたがって本発明にしたがうレーザ源を構成する際には、図２に示されるように、どの導波路素子２２が選ばれたかに出力信号５０の位置が依存することに注意すべきである。この問題は、出力信号５０のシフトを考慮し、レーザプロジェクタの他の色との位置合せを維持するために、画像投映データに若干の遅延を導入することによって対処することができる。
本発明にしたがうプログラマブル光源は、その内の少なくとも１つは波長変換デバイスに結合され、本発明で考えられる制御手順の内の１つないしさらに多くにしたがって制御される、複数の半導体レーザを備えることができると考えられる。走査型レーザ画像投映システムの構成及び可変ピクセル強度が画像にかけて発生される態様は、本主題に関する容易に入手できる様々な教示から集めることができる。本発明がピクセルベース投影システムに適用可能なことは明らかであるが、レーザベース光源が組み込まれている、(デジタル光処理(ＤＬＰ)、透過型ＬＣＤ及びシリコン上液晶(ＬＣＯＳ)を含む)空間光変調器ベースシステムのような、その他の投影システムも本明細書に説明される波長制御手法による恩恵を受け得ると考えられる。
本発明の上記の詳細な説明は特許請求されるような本発明の本質及び特質の理解のための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に様々な変形及び変形がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価物の範囲内にあれば、本発明はそのような改変及び変形を包含するとされる。例えば、レーザ１０から放射される光信号は波長変換素子２０に直接結合させることができ、あるいはコリメート／集束光学系３０または何か別のタイプの適する光学素子または光学系を介して結合させることができると考えられる。
「好ましい」、「普通に」及び「一般に」のような語句は、本明細書に用いられる場合、特許請求される本発明の範囲を限定すること、あるいはある特徴が特許請求される本発明の構造または機能に必須であるか、肝要であるかまたは重要であることさえ、意味することは意図されていないことに注意されたい。むしろ、これらの語句は、本発明の特定の実施形態に利用され得るかまたは利用され得ない、別のまたは追加の特徴を強調することが意図されているに過ぎない。さらに、別の値、パラメータまたは変数の「関数」である値、パラメータまたは変数は、その変数、パラメータまたは変数が唯一の値、パラメータまたは変数の関数を意味するととられるべきではないことに注意されたい。
本発明を説明し、定める目的のため、語句「ほぼ」はいずれかの量的な比較、値、測定値またはその他の表現に帰因させ得る内在不確定性の大きさを表すために本明細書で用いられることに注意されたい。
添付される特許請求の１つないしさらに多くにおいて語句“wherein”は移行句として用いられていることに注意されたい。本発明を定める目的のため、この語句は、構造の一連の特許の叙述を組み入れるために用いられる範囲可変移行句として特許請求項に導入され、より普通に用いられる範囲可変前置句“comprising(含む)”と同様の態様で解されるべきであることに注意されたい。
本発明を定め、説明する目的のため、添付される特許請求項の内の１つないしさらに多くが、１つないしさらに多くの叙述された作業を実行するように「プログラムされた」コントローラを叙述していることに注意されたい。本発明を定める目的のため、この語句は範囲可変移行句として特許請求項に導入され、より普通に用いられる範囲可変前置句“comprising”と同様の態様で解されるべきであることに注意されたい。さらに、特定の特徴の具現化、特定の態様の機能、等のために「プログラムされている」コントローラのような、本発明のコンポーネントの本明細書における叙述は、目的用途の叙述に対する物としての、構造の叙述であることに注意されたい。さらに詳しくは、コンポーネントが「プロフラムされる」態様への本明細書における言及は既存の物理的状態を表し、したがって、コンポーネントの構造特性の明確に限定された叙述としてとられるべきである。さらに、「プログラマブル」であるコントローラへの本明細書における言及は、コントローラがプログラマブルであり、かつ再プログラマブルであることを要するととられるべきではない。むしろ、プログラムされたルーチンにしたがって、１つないしさらに多くの作業を実行するか、１つないしさらに多くのコマンドを発するか、または１つないしさらに多くの信号を発生するために、コントローラを作成するか、変更するか、またはある程度構成できることが、「プログラマブル」コントローラについて要請される全てである。
１０ レーザ
１２，２５，３２ 多軸アクチュエータ
２０ 波長変換デバイス
２２ 導波路素子
２４ 共通入力面
３０ 結合光学系
３４ 光回折格子
４０ 光路
４５ 多コンポーネント領域
５０ 波長変換信号
１００ 周波数変換型レーザ源
Ｓ 光スイッチ
１２，２５，３２ 多軸アクチュエータ
２０ 波長変換デバイス
２２ 導波路素子
２４ 共通入力面
３０ 結合光学系
３４ 光回折格子
４０ 光路
４５ 多コンポーネント領域
５０ 波長変換信号
１００ 周波数変換型レーザ源
Ｓ 光スイッチ
Claims (5)
- レーザ及び波長変換デバイスを備える周波数変換型レーザ源において、
前記波長変換デバイスが、それぞれの入力面が前記レーザ源の有効焦点野内に配置された、複数の導波路素子を有し、
前記波長変換デバイスの個々の導波路素子が、前記導波路素子が集合体として一組の相異なる波長変換特性を定めるように、一組の相異なる波長変換特性にそれぞれの素子を寄与させ、
前記一組の相異なる波長変換特性が、前記導波路素子の位相整合波長、前記導波路素子のスペクトル幅、または前記導波路素子の変換効率を表す特性、あるいはこれらの組合せを含むことを特徴とする周波数変換型レーザ源。 - 前記周波数変換型レーザ源が光路に沿って伝搬する信号を前記導波路素子のそれぞれに選択的に割り振るようにプログラムされたコントローラをさらに備え、
前記コントローラが、
割り振られた導波路素子のスペクトル帯域幅が比較的広く、比較的低い変換効率を定める、低雑音モードを実行する、及び
割り振られた導波路素子のスペクトル帯域幅が比較的狭く、比較的高い変換効率を定める、高効率モードを実行する、
ようにプログラムされることを特徴とする請求項１に記載の周波数変換型レーザ源。 - 前記周波数変換型レーザ源が光路に沿って伝搬する信号を前記導波路素子のそれぞれに選択的に割り振るようにプログラムされたコントローラをさらに備え、
前記導波路素子が相異なる位相整合波長を定め、
前記コントローラが、光路に沿って伝搬する光信号を前記導波路素子の連続するいずれにも割り振ることによってスペクトル帯域幅拡張モードを実行するようにプログラムされることを特徴とする請求項１に記載の周波数変換型レーザ源。 - 前記コントローラがさらに、
与えられたフレームレートで表示される一連の画像フレームを含む走査レーザ画像を生成することにより、スペクトル帯域幅拡張モードで前記周波数変換型レーザ源を動作させる、及び
前記光路に沿って伝搬する光信号を前記フレームレートにほぼ等しい波長選択レートで前記導波路素子のいずれかに割り振る、
ようにプログラムされることを特徴とする請求項３に記載の周波数変換型レーザ源。 - 前記波長変換デバイスが前記複数の導波路素子を有するモノリシック構造として構成されることを特徴とする請求項１に記載の周波数変換型レーザ源。
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