JP4862821B2 - 波長変換光学装置、レーザ光源、及び画像表示光学装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の波長変換光学装置は、請求項1に記載の波長変換光学装置において、それぞれ異なる波長成分を持つ第1の高調波光及び第2の高調波光が同軸で出射されていないものである。
これにより、波長の異なる2本の光を異なる位置から出射して、画像の解像度を向上することができる。
また、本発明の画像表示光学装置は、請求項9に記載の波長変換光学装置を具備したものである。
これにより、スペックルノイズを低減できる画像表示光学装置を提供することができる。
(実施の形態1)
本実施の形態1では、基本波光源としてYb添加ダブルクラッド偏波保持ファイバを用いたファイバレーザ光源を使用し、波長変換素子として、光による劣化を防止するために酸化マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム結晶(Mg:LN)に周期的分極反転を形成した擬似位相整合波長変換素子を使用し、該波長変換素子を直列に配置して、前記基本波光源より出力される基本波を波長変換する場合を示している。
前記実施の形態1では、波長変換光学装置にて波長変換された2本の第2高調波が同じ偏光方向である場合について説明したが、本実施形態2では、該第2高調波の偏光方向が互いに直行する場合の構成について説明する。
本実施の形態2では、前記実施形態1と同様、基本波光源301として、図1(a)に示すYb添加偏波保持ファイバ205を用いたファイバレーザ光源201を使用し、波長変換素子として、光による劣化を防止するために酸化マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム結晶(Mg:LN)に、周期的分極反転を形成した擬似位相整合波長変換素子を使用し、該波長変換素子を直列に配置して波長変換する場合を示す。このように、波長変換素子を直列に配置すれば、設置面積を小さくすることが可能となる。
そして、前記第1,第2の波長変換素子303a,503それぞれで波長変換したP偏光の緑色光L33a及びS偏光の緑色光L35aは、ダイクロイックミラー308a,308b,308c、及びプリズム309等を用いて、同一出射方向に出射される。
前記実施の形態1においては、波長変換素子を2つ備える構成について説明したが、本実施の形態3では、プリズムやミラーなどを用いて、基本波光源からの入射光を折り返すことで、一つの波長変換素子で、前記基本波光をそれぞれの偏光方向(p方向、s方向)において独立して波長変換を行う構成について説明する。このようにすれば、当該装置をより小型化することが可能となる。
本実施の形態3では、前記実施の形態1と同様、基本波光源301として、図1(a)に示すYb添加偏波保持ファイバ205を用いたファイバレーザ光源201を使用し、波長変換素子として、光による劣化を防止するために酸化マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム結晶(Mg:LN)に、周期的分極反転を形成した擬似位相整合波長変換素子を使用する。よって、前記基本波光源301から出射される基本波光L11は、前記実施の形態1と同様、波長変換素子に対して、水平な偏光方向の光(P偏光)と垂直な偏光方向の光(S偏光)を持ち、また、該各偏光の発振波長は若干異なっている(図3参照)。
よってこの時、前記波長変換素子603からは、該波長変換素子603において波長変換された緑色光と、その残りの基本波光(P偏光の残留基本波光)と、波長変換素子603で波長変換されなかったもう一方の偏光(S偏光)の基本波光とを含む光L42が出力される。
前記実施の形態3では、一つの波長変換素子で、基本波光源からの基本波光を折り返すことで、該基本波光に対して、それぞれの偏光方向(p方向、s方向)において独立して波長変換した第2高調波が同じ偏光方向である場合について説明したが、本実施形態4では、互いに直行する偏光方向をもつ第2高調波が出力される構成について説明する。
本実施の形態4では、前記各実施の形態と同様、基本波光源301として、図1(a)に示すYb添加偏波保持ファイバ205を用いたファイバレーザ光源201を使用し、波長変換素子として、光による劣化を防止するために酸化マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム結晶(Mg:LN)に、周期的分極反転を形成した擬似位相整合波長変換素子を使用する。よって、前記基本波光源301から出射される基本波光L11は、前記実施の形態1と同様、波長変換素子に対して、水平な偏光方向の光(P偏光)と垂直な偏光方向の光(S偏光)を持ち、また、該各偏光の発振波長は若干異なっている(図3参照)。
図12(a)は、同じ偏光方向の2本の第2高調波を出射する波長変換光学装置を、緑色光用光源として使用したレーザディスプレイの構成を示す図である。
前記緑色光源902を出射した波長の異なるP偏光の2本の緑色光(第2高調波)は、反射型変調素子905a、905bに送られ、空間変調される。そして、ミラー907を介して、合波プリズム908により、それぞれ変調素子904、906で変調された赤色光、青色光と混合され、カラー画像を形成する。形成した画像は、投射レンズ909によりスクリーン910に投影される。
101,301 基本波光源
102a,102b 波長変換部分
103a,103b 分離ミラー
104 ビーム径変換機構
201,201’ ファイバレーザ光源
202 励起用半導体レーザ光源
203 ポンプコンバイナ
204a,204b ファイバグレーティング
205 Yb添加ダブルクラッド偏波保持ファイバ
207 偏光単一化機構
302a,302b 集光レンズ
303a 第1の波長変換素子
303b,503 第2の波長変換素子
304a,304b 再コリメートレンズ
305a,305b,605a,605b,705a,705b ペルチェ素子
306 偏光ビームスプリッタ
307 基本波の1/2波長板
308a,308b,308c ダイクロイックミラー
309 出射プリズム
603,706 波長変換素子
608,609 折り返し用プリズム
608a,608b,609a,609b,708a,708b,709a,709b 反射面
703 分極反転部
708,709 プリズム部
807 基本波・第2高調波の1/2波長板
900 画像表示光学装置
901 赤色光源
902,902,902’ 緑色光源
903 青色光源
904 赤色用空間変調素子
905a,905b 緑色用空間変調素子
906 青色用空間変調素子
907 ミラー
908 合波プリズム
909 投射レンズ
910 スクリーン
Claims (10)
- 互いに垂直な第1の偏光成分および第2の偏光成分を有し、かつ、前記第1の偏光成分と前記第2の偏光成分とで波長が異なる基本波光を出力するファイバレーザ光源と、
前記基本波光の前記第1の偏光成分を第1の高調波光に波長変換する第1の波長変換部と、
前記第1の高調波光を平行光に戻す、第1のコリーメートレンズと、
前記第1の高調波光と前記基本波光の前記第2の偏光成分とを分離する、偏光ビームスプリッタと、
前記基本波光の前記第2の偏光成分の方向を変換する、波長板と、
前記変換された前記基本波光の前記第2の偏光成分を第2の高調波光に波長変換する第2の波長変換部と、
前記第2の高調波光を平行光に戻す、第2のコリーメートレンズと、
前記第1の高調波光と前記第2の高調波光の出力端に設けられ、前記第1の高調波光と前記第2の高調波光を独立して同一の方向に出射する光学部品を備える、
ことを特徴とする波長変換光学装置。 - 請求項1に記載の波長変換光学装置において、
前記第1の波長変換部及び前記第2の波長変換部から出射される2本の高調波光の偏光方向が同じである、
ことを特徴とする波長変換光学装置。 - 請求項1に記載の波長変換光学装置において、
前記第1の波長変換部及び前記第2の波長変換部から出射される2本の高調波光の偏光方向が互いに垂直である、
ことを特徴とする波長変換光学装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の波長変換光学装置において、
前記基本波光、あるいは該基本波光と前記第1の波長変換部及び前記第2の波長変換部で波長変換された高調波光とを含む光を、その偏光成分毎に分離する偏光分離機構を備える、
ことを特徴とする波長変換光学装置。 - 請求項1に記載の波長変換光学装置において、
前記第1の波長変換部及び前記第2の波長変換部は、それぞれ、
該波長変換部の同一基板内に、前記ファイバレーザ光源からの前記基本波光を波長変換して前記高調波光を発生させる分極反転部と、該分極反転部の、前記基本波光の入射側に設けられた該基本波光を透過する第1の反射鏡と、該分極反転部で波長変換された高調波光の出射側に設けられた該高調波光を透過する第2の反射鏡と、前記分極反転部を通過した基本波光の偏光を転換する波長板と、を備え、さらに、
前記分極反転部の温度制御を行なう温度調節機構、を備える、
ことを特徴とする波長変換光学装置。 - 請求項5に記載の波長変換光学装置において、
前記分極反転部は、MgO、ZnOを添加した、ニオブ酸リチウム(LiNbO3:LN)、あるいはタンタル酸リチウム(LiTaO3:LT)の、少なくとも一部分を分極反転することにより形成されている、
ことを特徴とする波長変換光学装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の波長変換光学装置と、
前記波長変換光学装置で変換され出射される2本の高調波光それぞれを変調する変調機構と、
前記変調機構により変調された光を投影する投影光学系と、を備える、
ことを特徴とする画像表示光学装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の波長変換光学装置を具備したことを特徴とするレーザ光源。
- 請求項1に記載の波長変換光学装置において、
それぞれ異なる波長成分を持つ第1の高調波光及び第2の高調波光が同軸で出射されていない、
ことを特徴とする波長変換光学装置。 - 請求項9に記載の波長変換光学装置を具備したことを特徴とする画像表示光学装置。
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