JP5161767B2 - スペックルの減少を伴う広帯域レーザランプ - Google Patents

スペックルの減少を伴う広帯域レーザランプ Download PDF

Info

Publication number
JP5161767B2
JP5161767B2 JP2008514238A JP2008514238A JP5161767B2 JP 5161767 B2 JP5161767 B2 JP 5161767B2 JP 2008514238 A JP2008514238 A JP 2008514238A JP 2008514238 A JP2008514238 A JP 2008514238A JP 5161767 B2 JP5161767 B2 JP 5161767B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
visible radiation
resonator
mirror
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008514238A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008543073A (ja
Inventor
ホイスラー，ゲロ
メンヒ，ホルガー
デン ブラント，アド ファン
ファーン，アドリアニュス ヨーハネス ステファニュス マリア デ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of JP2008543073A publication Critical patent/JP2008543073A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5161767B2 publication Critical patent/JP5161767B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/0632—Thin film lasers in which light propagates in the plane of the thin film
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08018—Mode suppression
    • H01S3/08022—Longitudinal modes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08059—Constructional details of the reflector, e.g. shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1608—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth erbium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/17—Solid materials amorphous, e.g. glass
    • H01S3/173—Solid materials amorphous, e.g. glass fluoride glass, e.g. fluorozirconate or ZBLAN [ ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383—Parallel arrangements
    • H01S3/2391—Parallel arrangements emitting at different wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355—Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237—Fixing laser chips on mounts by soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
    • H01S5/0651—Mode control
    • H01S5/0652—Coherence lowering or collapse, e.g. multimode emission by additional input or modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

本発明は、ダイオードレーザ排気式(pumped)ファイバ又は導波管レーザ又は半導体ダイオードレーザのような、スペックルの減少を伴う広帯域レーザランプ、並びに、従来的なアーク灯の代わりのそれらの可能な光源としての使用に関する。本発明の広帯域レーザランプは、投影ディスプレイのための、並びに、様々な照明用途、例えば、ヘッドライト、店舗用、家庭用、アクセント用、スポット用、又は、劇場用の光源として使用され得る。
スペックルは、レーザ光源のコヒーレンスに関連する効果であり、画像中の望ましくない粒子性を引き起こす。レーザスペックルは、光学的に粗い表面からのコヒーレント光の反射或いは光学的に粗い表面を通じるコヒーレント光の透過に起因する無作為な干渉パターンである。スペックルは極めて目障りであり、スペックルを最小限化するために用いられた過去の試みは、例えば、投影スクリーンを振動することによって、各波面に関連する位相一貫を妨害した。
ＵＳ−Ａ１−２００２／００１９６４１４は、スペックルの減少を伴うレーザ結像系を開示しており、レーザ結像系は、空間的に重ね合わされた１Ｄ配列、或いは、代替的に、レーザ放射線の独立したエミッタの２Ｄ配列を含み、各エミッタは、幾分任意な波長λ０ｉで芯出しされたスペクトル波長Δλｉを有する。配列の素子は、設計上、僅かに異なる中心波長を有することが許容され、それによって、集合波長ΔΛを創成し、それは配列内の如何なる個々のエミッタの波長Δλｉよりもずっと大きい。結果として得られる帯域の増大は、表示される画像中のスペックルを減少する。
スペックルの減少を伴うレーザ結像系は、各共振器が１つの波長のみを放射するので、スペックルを減少するために、それぞれ僅かに変位された波長で放射する多数の共振器が必要であるという欠点を有する。さらに、スペックルを減少するために帯域幅強化された可視的放射線ビームを形成するよう、十分な数の前記僅かにシフトされた波長を集めるために、追加的な光学素子が必要である。よって、ＵＳ−Ａ１−２００２／００１９６４１４に従ったレーザ結像系は、製造の低い垂直範囲、少数の構成部品、頑丈さの増大、コンパクトさの向上、可視光出力の向上、及び／又は、低コストを可能にしない。
レーザが、例えば、アーク灯と置換するためのより良好な或いは類似の放射線性能を有する光源として使用され得るよう、アーク灯よりも優れた或いは同等のビーム性能を有する光源をもたらすために、製造の低い垂直範囲、少数の構成部品、頑丈さの増大、コンパクトさの向上、可視光出力の向上、及び／又は、低コストをもたらすために、スペックルの減少を伴うレーザの製造プロセスを単純化する長い間の必要が存在する。
アーク灯と類似の放射線性能を有するスペックルの減少を伴う広帯域レーザランプを提供することによって上記欠点を克服することが本発明の１つの目的である。本発明の広帯域レーザ光源は、製造がより容易であり、よりコンパクトであり、且つ、従来技術において既知のレーザと比較してアーク灯により類似する。
この目的は、スペックル雑音の減少を伴う可視放射線を放射する光レーザ共振器を伴う導波管レーザであって、前記光共振器は、可視放射線発光レイジング(lasing)材料の両端にある少なくとも１つの鏡又は２つの鏡によって形成され、その光共振器は、マルチモード動作を強化するので、可視放射線発光レイジング材料がスペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する光レーザ共振器を提供することで達成される。
本発明に従って使用されるような「包絡関数」という用語は、本発明に従ったマルチモード動作を強化するレイジング材料を備える光共振器を含む少なくとも１つの導波管レーザの個々にオーバーラップするスペクトル的に広げられた可視放射線発光スペクトルを表すガウス関数又はローレンツ関数を意味する。例えば、図７を参照。
ガウス関数又はローレンツ関数は、以下に定められる。
Figure 0005161767
本発明において使用されるような「光共振器」という用語は、レーザ放射線発光利得材料の両端にある１つの鏡、或いは、概ね２つの鏡を含み得る。
本発明に従った光レーザ共振器は、マルチモード動作を可能にし、複数の空間的にオーバーラップする可視レーザモードのスペクトル的に広げられた可視放射線を放射する。空間的にオーバーラップする可視レーザモードは、スペクトル的に広げられた可視放射線として現れる。スペックルを減少するために、スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ、好ましくは、３ｎｍ〜１２ｎｍ、より好ましくは、５ｎｍ〜１０ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
可視放射線発光レイジング材料が、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲内の青色放射線、５１５ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内の緑色放射線、及び、６１０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内の赤色放射線を発光し、レイジング材料から放射されるスペクトル的に広げられた可視放射線は、１ｎｍ〜１５ｎｍ、好ましくは、３ｎｍ〜１２ｎｍ、より好ましくは、５ｎｍ〜１０ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
よって、マルチモードで動作する本発明に従った単一の光共振器は、投影レーザ画像中のスペックルがない或いは減少された既にスペクトル的に広げられた可視放射線を放射する。従って、レイジング材料のマルチモード動作を強化する本発明に従った光共振器を含む広帯域レーザ光は、製造が容易である。何故ならば、よりコンパクトな装置を製造するために、より少ない構造ユニットが必要とされるからである。
しかしながら、マルチモード動作を許容し且つ複数の空間的にオーバーラップする可視レーザモードのスペクトル的に広げられた可視放射線を放射する本発明に従った１つよりも多くの光レーザ共振器を結合することが好ましい。スペックルを減少するために、１つよりも多くの前記結合された光レーザ共振器のスペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、３ｎｍ〜１５ｎｍ、好ましくは、４ｎｍ〜８ｎｍ、より好ましくは、５ｎｍ〜７ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有することが好ましい。
放射されるスペクトル的に広げられた可視放射線は、本発明に従って使用される光共振器に依存して、一時的に一定であるか、或いは、一時的に変調される。
マルチモード動作を強化する本発明に従った光共振器は、例えば、レイジング材料に面するその表面に沿って変化する反射率を備える二色性塗膜を有する少なくとも１つの鏡を含み、好ましくは、二色性塗膜は厚さ勾配を有する。しかしながら、二色性塗膜は、隣接するレイジング材料に沿って、好ましくは、隣接するレイジング材料の断面を横断して最大反射率を変更することが好ましくあり得る。
好ましくは、勾配を備える狭帯域の反射性塗膜が、共振器鏡として使用され得る。しかしながら、１つの共振器鏡のみが勾配フィルタを有することが十分であり且つ最も好ましく、他の共振器鏡は関連波長範囲で同一の高さの反射率を保有し得る。前記光共振器の使用はマルチモード動作を強化し、前記単一の光共振器の可視放射線発光レイジング材料は、スペックル騒音の減少を伴う既にスペクトル的に広げられた可視放射線を放射する。
スペックルを減少するよう、スペクトル的に広げられた可視放射線を達成するために、共振器鏡の塗膜勾配は、本発明に従った光共振器の発光レイジング材料がスペクトル的に広げられた可視放射線を放射するよう選択され、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
本発明に従ったさらに好適な実施態様は、前記隣接するレイジング材料に面されるその表面に沿って変化する反射率を備える少なくとも１つのブラッグ格子を含む共振器である。本発明に従って有用なブラッグ格子は、隣接するレイジング材料の断面表面地域を横断して変化する最大反射率を有するので、前記ブラッグ格子は平行線を有さない。しかしながら、１つのブラッグ格子のみが非平行線を有するのに対し、他のブラッグ格子は平行線を有するのが十分であり且つ最も好ましいので、線間隔は、対向するブラッグ格子反射表面に比べ、前記ブラッグ格子反射表面の一端で僅かに異なる。
ブラッグ格子反射並びにそれらを製造する方法は、従来技術において概ね既知である。参照として引用されるＪ．Ｅ．Ｒｏｍａｎ，Ｋ．Ａ．Ｗｉｎｉｃｋ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６１，２７４４（１９９２）を参照。
本発明に従ったさらに好適な実施態様は、ファブリーペロ空洞を含む共振器であるため、前記光共振器の発光レイジング材料は、スペックルの減少を伴うスペクトル的に広げられた可視放射線を放射する。光共振器の長さの僅かな変更が、レイジング材料から発光される可視波長放射線のスペクトル的に広げられた発光をもたらし、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
さらに、波長最大は、ファブリーペロ装置として構築される取出し鏡を使用してシフトされ得る。２つの鏡の間の間隙の僅かな変更が、レーザ波長のスペクトル的に広がりを引き起こし得る。ファブリーペロ装置として構築される取出し鏡のために、ファブリーペロ取出し鏡の空気膜厚は、前記光共振器のレイジング材料から発光される可視波長放射線のスペクトル的に広げられた発光を強化するよう変更され得るので、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
ファブリーペロ装置は、従来技術において概ね既知である。Ｂｅｒｇｍａｎｎ，Ｓｃｈａｅｆｅｒ，Ｌｅｈｒｂｕｃｋ ｄｅｒ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｈｙｓｉｋ，ｖｏｌｕｍｅ ３；Ｏｐｔｉｋ，Ｗａｌｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｕｙｔｅｒ Ｖｅｒｌａｇを参照。
マルチモード動作を強化する光共振器を提供するために、以下の構成のうちの少なくとも１つが作成され得る。
例えば、前記光共振器の少なくとも１つの鏡の位置、屈折率、及び／又は、角度は、一時的に変更され得る。好ましくは、少なくとも１つの鏡の位置、屈折率、及び／又は、角度は、≧２５Ｈｚの周波数で一時的に変更され、少なくとも１つの鏡の変更は、
ａ） 二色性鏡を傾斜すること、
ｂ） ブラッグ格子を傾斜すること、
ｃ） ブラッグ格子の屈折率を電気光学的に変更すること、
ｄ） ファブリーペロ鏡の屈折率を電気光学的に変更すること、
ｅ） ファブリーペロ鏡の距離を変更すること
を含む。
鏡は≧２５Ｈｚの周波数で一時的に変更されることが好ましくあり得る。しかしながら、鏡は、≧５０Ｈｚ、≧７５Ｈｚ、又は、≧１００Ｈｚの周波数で一時的に変更され得る。
本発明に従った有用なレイジング材料は、従来技術において既知であるような任意の適切なレイジング材料であり得る。本発明に従って好ましく使用されるレイジング材料は、Ｒ、Ｇ、及び、Ｂで構成される群から選択される原色のスペクトル的に広げられた可視放射線を放射する。
レイジング材料は、好ましくは、半導体レーザダイオードのアップコンバージョン材料、ダウンコンバージョン材料、又は、可視放射線発光材料であり得る。
よって、本発明のさらなる特徴は、本発明に従ってマルチモード動作を強化するレイジング材料を備える光レーザ共振器を有する少なくとも１つのレーザを含むスペクトル的に広げられた可視放射線を放射する広帯域レーザに向けられる。
スペックルを減少するためにスペクトル的に広げられた可視放射線を放射するための本発明に従った光共振器を備えるレーザ又はレーザ装置は、好ましくは、半導体レーザ、アップコンバージョンレーザ、又は、ダウンコンバージョンレーザである。
半導体レーザは、従来技術において概ね既知である。典型的な半導体レーザがフォトリソグラフィ技術で製造される。典型的には、半導体レーザは、砒化ガリウム、燐化インジウム、又は、砒化インジウムのようなＩＩＩ−Ｖ化合物から製造される。砒化ガリウムに基づくレーザは、６６０〜９９０ｎｍの波長でレーザ発光する。燐化インジウムに基づくレーザは、１３００〜１５５０ｎｍの範囲内でレーザ発光する。半導体レーザは、半導体装置の全ての一般的な利点及び便宜を有する。即ち、それはコンパクトであり、効率的であり、安価であり、頑丈であり、且つ、製造が容易である。しかしながら、半導体レーザの最も重要な特徴の１つは、それらの高い効率である。
半導体レーザ並びにそれらを製造する方法は、従来技術において概ね既知である。参照として引用されるＲ．Ｄｉｅｈｌ（Ｅｄ．），Ｈｉｇｈｔ−Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｏｄｅ Ｌａｓｅｒｓ，Ｔｏｐｉｃｓ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７８，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ（２０００）を参照。
それらの最も単純な形態において、半導体レーザは、光共振器を形成する鏡として作用する２つの粘着されたファセットを備える半導体材料の小さな矩形のスラブで構成される。
本発明によれば、半導体レーザの光共振器はマルチモード動作を強化するので、前記共振器のレイジング材料を発光する可視放射線は、スペクトル的に広げられた放射線を放射する。スペクトル的に広げられた可視放射線の半値全幅は、一時的に一定であり得るし、或いは、一時的に変調され得る。
本発明に従った半導体レーザに有用なマルチモード動作を強化する光共振器は、既に上述された。本発明に従った光共振器を備える半導体レーザは、スペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、そのために、包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
さらに、本発明に従って記載されたような光共振器は、スペックルを減少するために、ダウンコンバージョンレーザのために使用され得る。Ｎｄ：ＹＡＧ及びＮＤ：ＹＶＯのようなダウンコンバージョンレーザは、従来技術において概ね既知である。具体的には、可視範囲で発光するダウンコンバージョンレーザ並びにそれらを製造する方法は、参照として引用されるＵＳ２００２／０１７２２５１に記載されている。
一般的に、ダウンコンバージョンレーザ装置は、短波長を備えるレーザビームを放射するレーザ源と、ダウンコンバージョン材料を含む光共振器とを含む。ダウンコンバージョン材料は、レーザ源の放射線をより長い波長に向かって変換し或いはシフトする。換言すれば、より高いエネルギーの光子が、ダウンコンバージョン材料によって、より低いエネルギーの光子に変換される。
スペックルの減少を伴うダウンコンバージョンレーザ装置を提供するために、マルチモード動作を強化する本発明に従った光共振器が使用され、光共振器は、ダウンコンバージョン材料を含む。ダウンコンバージョン材料として、任意のダウンコンバージョン材料が使用され得る。
本発明に従って使用されるに適したダウンコンバージョン材料は、Ｐｒ３、Ｈｏ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、及び／又は、Ｔｂ３＋でドープされたレーザ結晶であり、それらは３８０〜４２０ｎｍの波長範囲内にそれらの吸収帯を有する。また、Ｐｒ３、Ｈｏ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、及び／又は、Ｔｂ３＋でドープされたコアを有する光ファイバ又は導波管を含む、光ファイバ又は光学導波管の形態のダウンコンバージョン材料も適切に使用され得る。
希土類イオンを励起するために、レーザダイオードを使用することが好ましい。しかしながら、ＧａＮ基化合物レーザダイオードが最も好ましくあり得る。よって、レーザダイオードは、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓ、及び、ＧａＮＡｓ材料のうちの１つから成る活性層を有するレーザダイオードを含むダウンコンバージョン材料を励起するために使用され得る。
ダウンコンバージョン材料を含む本発明に従った光共振器を備えるダウンコンバージョンレーザ装置は、スペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、そのために、包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
従って、例えば、レーザダイオード励起固体ダウンコンバージョンレーザが実現可能であり、固体レーザは、本発明に従った光共振器を含み、それはスペクトル的に広げられたレーザビーム放射線を放射可能であり、そのために、包絡関数は、従来的なレーザダイオード励起固体レーザ機器によって生成され得ないレーザ光を有する１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
本発明に従った広帯域レーザ装置は、少なくとも１つのダウンコンバージョン導波管レーザ、ダウンコンバージョン繊維レーザ、及び／又は、ダウンコンバージョン固体レーザを含む。その上、広帯域レーザは、マルチモード動作を強化する本発明に従った前記光レーザ共振器装置を備える複数のダウンコンバージョンレーザを含むことが好ましい。
アップコンバージョンレーザは、従来技術において概ね既知である。典型的なアップコンバージョンレーザが、典型的に赤外波長範囲内の所与波長の放射線を生成する半導体レーザダイオード、この所与波長放射線をより短い波長の光に、例えば、可視又は紫外波長領域に変換するアップコンバージョン材料、及び、可視又は紫外波長放射線を再循環する光共振器を含む可視又は紫外波長放射線を生成する。
本記載中で使用されるような「アップコンバージョン材料」という用語は、発光がその後に続く光子吸収エネルギー移転のアップコンバージョンプロセスによって希土類イオンによって発光される取入れＩＲ光及び波長放射線を運ぶ結晶、ガラス、光ファイバ、又は、光学導波管の形態の材料を意味し得る。
スペックルの減少を伴うアップコンバージョンレーザ装置を提供するために、マルチモード動作を強化する上述されたような本発明に従った光共振器が使用され、光共振器は、アップコンバージョン材料を含む。一般的には、任意の適切なアップコンバージョン材料が使用され得る。
例えば、結晶、光ファイバ、又は、光学導波管の形態のアップコンバージョン材料は、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｐｒ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｎｄの群又はそれらの組み合わせからの１つ又はそれよりも多くの希土類イオンでドープされた、ＥｒＦ４、ＢａＦ２、ＬａＦ３、ＡｌＦ３、及び、ＮａＦ成分で構成される、ＺＢＬＡＮとして既知の弗化物ガラスから成り得る。さらに、アップコンバージョン材料は、上記の１つ又はそれよりも多くの希土類イオンでドープされたＬｉＬｕＦ４、ＬｉＹＦ４、ＢａＹ２Ｆ８、ＳｒＦ２、ＬａＣｌ３、Ｋｐｂ２Ｃｌ５、ＬａＢｒ３或いはＢａ−Ｌｎ−Ｆ又はＣａ−Ｌｎ−Ｆのような金属弗化物でドープされた希土類で構成され得る。ここで、Ｌｎは、上述のような１つ又はそれよりも多くの希土類イオンである。ＺＢＬＡＮ材料は、Ｋ．Ｏｈｓａｗａ，Ｔ．Ｓｈｉｂａｔａ，Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＮａＦ−ＡｌＦ３ ｇｌａｓｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ，ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＬＴ−２（５），６０２（１９８４）にさらに記載されている。
本記載中で使用されるような「アップコンバージョン層」という用語は、発光がその後に続く光子吸収エネルギー移転のアップコンバージョンプロセスによって希土類イオンによって発光される取入れＩＲ光及び可視光を運ぶＺＢＬＡＮ層、例えば、ＺＢＬＡＮ：Ｅｒ３＋でドープされた希土類で好ましくは構成される層構造を意味する。
本発明は、本発明に従った広帯域レーザ、具体的には、投影レーザ画像中の発光色、例えば、赤色、緑色、又は、青色のためのスペックル騒音の減少を伴う可視放射線を放射する広帯域導波管レーザであって、光共振器は、可視放射線発光レイジング材料の両端にある少なくとも２つの鏡によって形成され、その光共振器は、マルチモード動作を強化するので、可視放射線発光レイジング材料がスペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅を有する広帯域導波管レーザを以下により詳細に記載する。
本発明に従って使用され得る広帯域アップコンバージョン又はダウンコンバージョンレーザは、
ａ） 励起放射線を生成する少なくとも１つの半導体ダイオードレーザ又はレーザバー又はスタック、
ｂ） 励起放射線を再循環し且つマルチモード動作を強化する本発明に従った少なくとも１つの光共振器、
ｃ） 発光がその後に続く光子吸収エネルギー移転のアップコンバージョンプロセスによって励起放射線を可視波長に変換し、マルチモード動作を強化する前記マルチモード光共振器内に配置される少なくとも１つのアップコンバージョン材料、又は、発光がその後に続く光子吸収のダウンコンバージョンプロセスによって励起放射線を可視波長に変換し、マルチモード動作を強化する前記マルチモード光共振器内に配置される少なくとも１つのダウンコンバージョン材料を含む。
広帯域アップコンバージョン又はダウンコンバージョンレーザは、基板上に配置され得る。基板は、ガラス材料及び／又はセラミック及び／又は金属、例えば、銅から成り得る。好ましくは、基板は、装置の効率的な冷却を可能にするよう高い熱伝導率を備える材料から成る。ダイオードレーザ又はダイオードレーザバー又はスタック及びアップコンバージョン又はダウンコンバージョン材料は、同一の基板上に、或いは、別個の基板上に配置され得る。
さらに、以下が好ましい：
− コンバージョン材料と呼ぶアップコンバージョン又はダウンコンバージョン材料は、コンバージョン材料の屈折率よりも小さい屈折率の２つの導波管層の間に配置される。
− コンバージョン材料及び２つの導波管層の全体的な厚さは、半導体ダイオードレーザ中の発光層の厚さよりも少なくとも１μｍ厚い。
− レーザダイオード又はレーザダイオードバー及びコンバージョン材料は、同一の基板上に或いは別個の基板上にそれぞれ配置される。
− マルチモード動作を強化する光共振器の間に挟装されるレーザダイオード又はレーザダイオードバー及びコンバージョン材料は、隣接して配置されることによって、隣接して配置されるダイオードレーザ又はダイオードレーザバー及びコンバージョン材料の間の間隙が形成される。
− マルチモード動作を強化する光共振器の間に挟装されるレーザダイオード又はレーザダイオードバー及びコンバージョン材料は、接触して配置される。
上記の手段は、低い垂直範囲の製造、少数の構成部品、頑丈さの増大、コンパクトさの向上、並びに、可視光出力の向上を有するスペックルの削減を伴う導波管レーザを提供し得る。
本発明の第一実施態様によれば、基板上に配置されるＩＲダイオードレーザ又はダイオードレーザバーは、１つのｎ電極及び１のｐ電極の間に挟装される。アップコンバージョン層は、ＩＲダイオードレーザ又はレーザバーの前に隣接して位置付けられる同一の基板上に配置される。可視レーザは、空洞内又は空洞外構成の形態で実現され得る。
本発明によれば、励起レーザ源は、少なくとも１個の、好ましくは、少なくとも５個の、より好ましくは、少なくとも１０個の、最も好ましくは、少なくとも２０個のダイオードレーザエミッタを含み得る。レーザダイオードバーは、少なくとも５個のダイオードレーザエミッタを含み、好ましくは、２０個のダイオードレーザエミッタを含む。
本発明によれば、マルチモード動作を強化し且つスペクトル的に広げられた可視放射線を放射する光共振器を備えるレーザが、好ましくは使用可能であり、前記レーザは、単一のレーザダイオードによって励起され或いは排気される(pumped)。
本発明のさらなる実施態様が複数のレーザに向けられ、これらのそれぞれ或いは殆どは、マルチモード動作を強化し且つ１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を備えるスペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、前記レーザは、好ましくは、少なくとも１つのダイオードレーザバーによって励起され或いは排気され得る。ポンプ(pump)又は励起源は、好ましくは、１〜２０個のエミッタを含む。
さらに、本発明は、レーザ放射線の個々のエミッタの本発明に従った励起放射線を生成し且つ空間的に重なり合って位置付けられる導波管レーザを含む１つよりも多くの半導体ダイオードレーザバーのスタックを含むレーザ源又はレーザ結像系に向けられ、エミッタのそれぞれ或いは殆どはスペクトル的に広げられた可視放射線を放射する。
本発明に従った導波管レーザの素子は、設計上、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を備える僅かに異なるスペクトル的に広げられた可視放射線をそれぞれ有することが許容され、それによって、集合帯域幅を創成し、前記スペクトル的に広げられた可視発光放射線の包絡関数は、５ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。結果として得られる帯域幅は、表示画像中のスペックルを減少する。
よって、本発明に従ったレーザ源が、励起放射線を生成する１つよりも多くの半導体ダイオードレーザバーのスタックを含むことが可能であり、励起波長放射線をスペクトル的に広げられた可視放射線に変換するアップコンバージョン材料又はダウンコンバージョン材料を含み、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、上記のように５ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有することが好ましくあり得る。
以下の図面を参照して、本発明の例示的な実施態様を以下に記載する。
本発明によれば、本発明に従ってスペクトル的に広げられた可視的な放射線を放射する１つのレーザダイオードを備える１つの導波管のみが使用され得ることが留意されなければならない。よって、図面は本発明の例示的な実施態様である。
図１は、はんだ付け層（５）を用いて基板（３）にはんだ付けされたレーザダイオード又はレーザダイオードバー（２）で構成された導波管レーザ（１）の概略的な側面図を示している。同じ基板上には、アップコンバージョン層（４）が配置され、アップコンバージョン層（４）は、マルチモード動作を強化する光共振器（１６ａ／１６ｂ）内に配置され、そこでは、鏡（１６ａ）は可視放射線反射塗膜を有し、鏡（１６ｂ）は厚さ勾配を有する可視放射線反射二色性塗膜で塗工されている。アップコンバージョン層は、ＺＢＬＡＮ：Ｅｒから成り、例えば、異なる化学量論的組成を備えるＺＢＬＡＮで構成されるより低い屈折率の２つの層の間に配置される。この場合、アップコンバージョン層（４）はスペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、そこでは、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
図２は、はんだ付け層（５）を用いて第一基板（３ａ）にはんだ付けされたレーザダイオード又はレーザダイオードバー（２）で構成された導波管レーザ（６）の概略的な側面図を示している。別個の第二基板（３ｂ）上には、ＺＢＬＡＮ：Ｅｒのアップコンバージョン層（４）が配置され、それによって、該アップコンバージョン層（４）は、例えば、異なる化学量論的組成を備えるＺＢＬＡＮで構成される、より低い屈折率を有する２つの層の間に配置される。アップコンバージョン層（４）は、マルチモード動作を強化する光共振器（１７ａ／１７ｂ）内に配置されており、そこでは、鏡（１７ａ）は可視放射線塗膜を有し、鏡（１７ｂ）はファブリーペロ取出し鏡である。この第二基板（３ｂ）は、第一基板（３ａ）に隣接して位置付けられ、レーザダイオードバー（２）とアップコンバージョン層（４）との間には、ダイオードレーザバー（２）の屈折率とアップコンバージョン層（４）の屈折率との間の屈折率を有する材料で充填された間隙（７）がある。この場合、アップコンバージョン層（４）はスペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、そこでは、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
図３は、この場合には、はんだ付け層（５）を用いて基板（１０）にはんだ付けされた３つのエミッタ（８）のレーザダイオードバーと、同一の基板上のエミッタ出力ファセットの前に配置された３つのアップコンバージョン層（９ａ；９ｂ，９ｃ）とで構成される導波管レーザ（１１）の概略図を示している。アップコンバージョン層（９ａ；９ｂ，９ｃ）は、マルチモード動作を強化する光共振器（１８ａ／１８ｂ）内にそれぞれ配置されており、そこでは、鏡（１８ａ）はブラッグ格子であり、鏡（１８ｂ）は非平行線を有する異なる構造を備えるブラッグ格子である。この場合、３つの個々のアップコンバージョン層（９ａ；９ｂ，９ｃ）は、異なる可視放射線の赤色（９ａ）、緑色（９ｂ）、及び、青色放射線（９ｃ）のスペクトル的に広げられた可視放射線をそれぞれ放射し、そこでは、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
図４は、はんだ付け層（５）を用いて第一基板（１２）にはんだ付けされた３つのエミッタ（８）のレーザダイオードバーと、別個の第二基板（１４）にはんだ付けされた３つのアップコンバージョン層（１３ａ；１３ｂ，１３ｃ）とで構成された導波管レーザ（１５）の概略図を示している。前記第二基板（１４）にはんだ付けされた３つのアップコンバージョン層（１３ａ；１３ｂ，１３ｃ）は、第一基板（１２）状のダイオードレーザバーのエミッタ出力ファセットの前に配置されている。アップコンバージョン層（１３ａ；１３ｂ，１３ｃ）は、マルチモード動作を強化する光共振器（１８ａ／１８ｂ）内にそれぞれ配置されており、そこでは、鏡（１８ａ）はブラッグ格子であり、鏡（１８ｂ）は非平行線を有する異なる構造を備えるブラッグ格子である。この場合、３つの個々のアップコンバージョン層（１３ａ；１３ｂ，１３ｃ）は、異なる可視放射線の赤色（１３ａ）、緑色（１３ｂ）、及び、青色光（１３ｃ）のスペクトル的に広げられた可視放射線をそれぞれ放射し、そこでは、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
図５は、はんだ付け層（５）を用いて基板（３）ｂにはんだ付けされたレーザダイオードバー（２）で構成される導波管レーザ（１）の概略的な側面図を示している。同じ基板（３）上に、アップコンバージョン層（４ｂ）が配置されている。アップコンバージョン層は、ＺＢＬＡＮ：Ｅｒから成り、例えば、異なる化学量論的組成を備えるＺＢＬＡＮで構成される、より低い屈折率の２つの導波管層（４ａ，４ｃ）の間に配置される。次いで、アップコンバージョン層（４ｂ）及び２つの導波管層（４ａ，４ｃ）は、例えば、アップコンバージョン層及び導波管層とは異なる化学量論的組成を備えるＺＢＬＡＮで構成される、導波管よりも低い屈折率の２つの層の間に配置され得る。アップコンバージョン層（４ｂ）は、マルチモード動作を強化する光共振器（１９ａ／１９ｂ）内に配置され、そこでは、鏡（１９ａ）はブラッグ格子であり、鏡（１９ｂ）は非平行線を有するブラッグ格子であり、その屈折率は＞２５Ｈｚの周波数で電気光学的に変更される。この場合、アップコンバージョン層（４ｂ）は、スペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、そこでは、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
図６は、はんだ付け層（５）を用いて第一基板（３ａ）にはんだ付けされたレーザダイオードバー（２）で構成された導波管レーザ（６）の概略的な側面図を示している。別個の第二基板（３ｂ）上には、ＺＢＬＡＮ：Ｅｒのアップコンバージョン層（４ｂ）が配置され、それによって、該アップコンバージョン層は、例えば、異なる化学量論的組成を備えるＺＢＬＡＮで構成される、より低い屈折率の２つの導波管層（４ａ，４ｃ）の間に配置される。次いで、アップコンバージョン層（４ｂ）及び２つの導波管層（４ａ，４ｃ）は、例えば、アップコンバージョン層及び導波管層と異なる化学量論的組成を備えるＺＢＬＡＮで構成される、導波管層よりも低い屈折率の２つの層の間に配置され得る。この第二基板（３ｂ）は、第一基板（３ａ）に隣接して位置付けられ、レーザダイオードバー（２）とアップコンバージョン層（４）との間には、ダイオードレーザバー（２）の屈折率とアップコンバージョン層（４）の屈折率との間の屈折率を有する材料で充填された間隙（７）がある。アップコンバージョン層（４ｂ）及び導波管層は、マルチモード動作を強化する光共振器（２０ａ／２０ｂ）内に配置され、そこでは、鏡（２０ａ）は、ファブリーペロ鏡であり、鏡（２０ｂ）はファブリーペロ取出し鏡であり、そのファブリーペロ取出し鏡の最大屈折率は、＞２５Ｈｚの周波数で圧電的に変更される。この場合、アップコンバージョン層（４ｂ）は、スペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、そこでは、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
図７は、取出し鏡の４つの異なる位置のための出力レーザ波長のためにＺＢＬＡＮ：Ｅｒ繊維レーザ内で取出し鏡を移動することによって得られるスペクトル的に広げられた可視放射線に関して、個々のオーバーラップするレーザ発光スペクトル（非実線）の合計へのガウス形の当て嵌め(fit)を示しており、前記スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数（ガウス関数）は、約５ｎｍの半値全幅（ＦＷＨＷ）を有する。
本発明に従った個々の広帯域レーザは、伝導的に接触され得る。例えば、各ダイオードレーザは、別個に制御され得るし、且つ／或いは、ダイオードレーザの群は一群のダイオードレーザが共同的に動作されるよう伝導的に接触される。
スペックルを減少するために、スペクトル的に広げられた可視放射線を放射するための本発明に従った広帯域レーザ又は光共振器を備えるレーザ装置は、好ましくは、半導体レーザ、アップコンバージョンレーザ、及び／又は、ダウンコンバージョンレーザである。本発明の好適実施態様では、マルチモード動作を強化する光共振器内に配置されたレイジンズ材料を備える多数のレーザ群を含む広帯域レーザ装置が提供される。レイジング材料は、本発明の光共振器の故に、スペクトル的に広げられた可視放射線を放射するので、多数の赤色、緑色、及び、青色放射線が、スペックルの減少を伴って放射される。広帯域レーザ又はレーザ装置は共同的に動作可能であり、異なる色を伴う前記レーザの時系列的動作をそれぞれ許容する。同一の色又は異なる色の多数のスペックル減少光ビームを群がらせることが好ましくあり得る。
これは、例えば、各励起レーザの電力を変更することによって、異なる可視波長放射線の出力、即ち、異なる色を採用することを可能にする。
さらに、本発明に従った広帯域レーザ装置は、アップコンバージョン材料又はダウンコンバージョン材料をポンピングするために使用されるダイオードレーザのような個々の励起レーザも含み得る。
本発明に従ってマルチモード動作を強化する光共振器内に配置されるレーザ材料を含むさらに、広帯域レーザ装置は、≧２及び≦１０００の可視波長放射線のための光ビーム品質Ｍ２を有するよう構成され得る。
上方値に向かう広帯域レーザ装置の光ビーム品質Ｍ２は、そのようなマルチモード動作によって引き起こされる。さらに、レイジング材料の断面積が可視放射線発光方向に対して垂直に拡張される点で、上方値に向かう広帯域レーザ装置の光ビーム品質Ｍ２は増大され得る。
本発明の他の目的は、以下の用途の１つにおける使用のために設計される、記載されたような少なくとも１つのレーザ共振器又は広帯域レーザランプを含む照明装置に関する：
− 投影用途系
− 光学用途系
− 医療照明用途系
− 自動車用途系
明細書を不必要に長くすることなく包括的な記載を提供するために、出願人は、上記に参照された特許及び特許出願のそれぞれを参照としてここに引用する。
上記の詳細な実施態様中の素子及び特徴の特定の組み合わせは例示的であるに過ぎない。これらの教示を本明細書或いは参照として引用される特許／出願中の他の教示と交換し置換することも明示的に想定される。当業者が理解するであろうように、ここに記載されるものの変形、修正、及び、他の実施が、請求されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに当業者に起こり得る。従って、上記の記載は例証であるに過ぎず、制限的であることは意図されない。本発明の範囲は以下の請求項並びにそれらの均等物に定められる。さらに、記載及び請求項中で使用される参照符号は、請求されるような請求項の範囲を限定しない。
１つの基板の上に配置された導波管レーザを概略的に示す側面図である。 ２つの基板の上に配置された導波管レーザを概略的に示す側面図である。 １つの基板の上に配置された３つのエミッタのレーザダイオードバーと３つのアップコンバージョン層とを備える導波管レーザを示す概略図である。 ２つの基板の上に配置された３つのエミッタのレーザダイオードバーと３つのアップコンバージョン層とを備える導波管レーザを示す概略図である。 １つの基板の上に配置された導波管レーザを概略的に示す側面図であり、アップコンバージョン層が２つの導波管層の間に配置されている。 ２つの基板の上に配置された導波管レーザを概略的に示す側面図であり、アップコンバージョン層が２つの導波管層の間に配置されている。 個々のオーバーラップレーザ発光スペクトルの合計−非実線−へのガウス形−実線−の当て嵌めを示すグラフである。

Claims (9)

  1. スペックル雑音の減少を伴う可視放射線を放射する導波管レーザのレーザ共振器であって、当該共振器は、可視放射線発光レイジング材料の両端にある少なくとも１つの鏡又は２つの鏡によって形成され、当該共振器は、マルチモード動作を強化するので、前記可視放射線発光レイジング材料がスペクトル的に広げられた可視放射線を放射し、該スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅を有し、
    当該共振器は、隣接するレイジング材料の断面表面領域に亘って変動する最大反射率を有する少なくとも１つのブラッグ格子を含み、前記反射率が前記レイジング材料に面する前記ブラッグ格子の表面に沿って変化するように、前記ブラッグ格子は平行線を有さない、
    レーザ共振器。
  2. 当該共振器は、前記レイジング材料に面するその表面に沿って変化する反射率を備える二色性塗膜を有する少なくとも１つの鏡を含み、前記二色性塗膜は、厚さ勾配を有する、請求項１に記載のレーザ共振器。
  3. 当該共振器は、それらの波長最大に対してシフトされる複数の異なる可視放射線を示すファブリーペロ空洞を含む、請求項１又は２に記載のレーザ共振器。
  4. 少なくとも、前記光共振器の少なくとも１つの鏡の位置、屈折率、及び／又は、角度は、一時的に変更され、少なくとも１つの鏡の位置、屈折率、及び／又は、角度は、≧２５Ｈｚの周波数で一時的に変更され、少なくとも１つの鏡の前記変更は、
    ａ） 二色性鏡を傾斜すること、
    ｂ） ブラッグ格子を傾斜すること、
    ｃ） ブラッグ格子の屈折率を電気光学的に変更すること、
    ｄ） ファブリーペロ鏡の屈折率を電気光学的に変更すること、
    ｅ） ファブリーペロ鏡の距離を変更すること
    を含む、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のレーザ共振器。
  5. 前記可視放射線発光レイジング材料は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲内の青色放射線、５１５ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内の緑色放射線、及び、６１０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内の赤色放射線で構成される群から選択される原色を発光する、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載のレーザ共振器。
  6. 請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載のレーザ共振器を備える少なくとも１つのレーザを含む広帯域レーザ装置であって、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載のレーザ共振器を備える複数のレーザを含む広帯域レーザ装置。
  7. 前記レーザのうちの少なくとも１つは、導波管レーザ、アップコンバージョン繊維レーザ、アップコンバージョン固体レーザ、ダウンコンバージョン繊維レーザ、ダウンコンバージョン固体レーザ、又は、半導体ダイオードレーザである、請求項６に記載の広帯域レーザ装置。
  8. 前記導波管レーザの素子は、僅かに異なるスペクトル的に広げられた可視放射線を有し、該スペクトル的に広げられた可視放射線の包絡関数は、１ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅を有することによって、前記導波管レーザは、集合波長を創成し、スペクトル的に広げられた可視放射線の前記集合の包絡関数は、５ｎｍ〜１５ｎｍ内の半値全幅を有する、
    請求項６又は７に記載の広帯域レーザ装置。
  9. 以下の用途のうちの１つにおける使用のために設計される、
    − 投影用途系
    − 光学用途系
    − 医療照明用途系
    − 自動車用途
    請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の少なくとも１つのレーザ共振器又は請求項６乃至８のいずれか一項に記載の広帯域レーザ装置を含む照明装置。
JP2008514238A 2005-05-31 2006-05-16 スペックルの減少を伴う広帯域レーザランプ Expired - Fee Related JP5161767B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05104665.4 2005-05-31
EP05104665 2005-05-31
PCT/IB2006/051531 WO2006129211A2 (en) 2005-05-31 2006-05-16 Broadband laser lamp with reduced speckle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008543073A JP2008543073A (ja) 2008-11-27
JP5161767B2 true JP5161767B2 (ja) 2013-03-13

Family

ID=37478682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008514238A Expired - Fee Related JP5161767B2 (ja) 2005-05-31 2006-05-16 スペックルの減少を伴う広帯域レーザランプ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7620091B2 (ja)
EP (1) EP1891719A2 (ja)
JP (1) JP5161767B2 (ja)
CN (1) CN101185210B (ja)
TW (1) TWI446012B (ja)
WO (1) WO2006129211A2 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008050257A2 (en) * 2006-10-24 2008-05-02 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Intracavity frequency-converted solid-state laser for the visible wavelength region
US8000363B2 (en) * 2007-02-27 2011-08-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Solid state laser device with reduced temperature dependence
EP2109198A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-14 BAE Systems PLC Laser display
WO2009125215A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Bae Systems Plc Laser displays
TWI501019B (zh) * 2008-06-04 2015-09-21 Wavien Inc 光多工器暨回收器，及其組合的微投影機
DE102008063634B4 (de) * 2008-12-18 2021-03-11 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leuchtmittel und Projektor mit mindestens einem solchen Leuchtmittel
US9229156B2 (en) 2011-07-07 2016-01-05 Reald Inc. Laser systems and methods
WO2013052026A1 (en) * 2011-10-03 2013-04-11 Corning Incorporated Pulling rolls for use in glass manufacturing processes and glass manufacturing processes incorporating the same
CA2855913C (en) * 2011-11-16 2016-11-29 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor laser excitation solid-state laser
US9462253B2 (en) 2013-09-23 2016-10-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical modules that reduce speckle contrast and diffraction artifacts
EP3276389A1 (en) * 2016-07-27 2018-01-31 Fundació Institut de Ciències Fotòniques A common-path interferometric scattering imaging system and a method of using common-path interferometric scattering imaging to detect an object
SG10202012471YA (en) * 2016-09-30 2021-01-28 Dolby Laboratories Licensing Corp Spectral shaping for 3d imaging
US10409139B2 (en) * 2017-09-21 2019-09-10 Qioptiq Photonics Gmbh & Co. Kg Light source with multi-longitudinal mode continuous wave output based on multi-mode resonant OPO technology
JP7060798B2 (ja) * 2018-05-30 2022-04-27 日亜化学工業株式会社 光源装置
DE102018212551B4 (de) 2018-07-27 2020-06-18 Q.ant GmbH Laserlichtquelle und Laser-Projektor damit
DE102020112806A1 (de) * 2020-05-12 2021-11-18 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlaserbauelement und verfahren zum betrieb zumindest eines halbleiterlasers

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62234388A (ja) * 1986-04-04 1987-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザアレイ装置
JPH02118927A (ja) * 1988-10-27 1990-05-07 Canon Inc 半導体レーザーの駆動方法及び半導体レーザーの駆動装置
US5290730A (en) * 1992-09-10 1994-03-01 Hughes Aircraft Company Wavelength conversion waveguide and fabrication method
US5534950A (en) 1993-10-04 1996-07-09 Laser Power Corporation High resolution image projection system and method employing lasers
US5434662A (en) 1993-12-23 1995-07-18 Hughes Aircraft Company Speckle resistant method and apparatus with chirped laser beam
EP0742940A4 (en) 1994-01-31 1998-09-30 Sdl Inc LASER-LIGHTED DISPLAY SYSTEM
US5832009A (en) 1995-08-18 1998-11-03 Sony Corporation Laser light emitting device, laser beacon device and laser imager display device
US6629641B2 (en) * 2000-06-07 2003-10-07 Metrologic Instruments, Inc. Method of and system for producing images of objects using planar laser illumination beams and image detection arrays
EP1012818A4 (en) 1996-11-29 2000-11-08 Laser Optics Res Corp SYSTEM AND METHOD FOR MONOCHROMATIC R, V, B LASER LIGHT SOURCE DISPLAY
WO1999021252A1 (en) * 1997-10-23 1999-04-29 Honeywell Inc. Filamented multi-wavelength vertical-cavity surface emitting laser
JPH11326826A (ja) * 1998-05-13 1999-11-26 Sony Corp 照明方法及び照明装置
CA2415142C (en) 2000-07-10 2012-03-20 Corporation For Laser Optics Research Systems and methods for speckle reduction through bandwidth enhancement
US6625381B2 (en) 2001-02-20 2003-09-23 Eastman Kodak Company Speckle suppressed laser projection system with partial beam reflection
US6600590B2 (en) * 2001-02-20 2003-07-29 Eastman Kodak Company Speckle suppressed laser projection system using RF injection
US6816532B2 (en) 2001-05-15 2004-11-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Laser-diode-excited laser apparatus, fiber laser apparatus, and fiber laser amplifier in which laser medium doped with one of ho3+, sm3+, eu3+, dy3+, er3+, and tb3+is excited with gan-based compound laser diode
US6577429B1 (en) 2002-01-15 2003-06-10 Eastman Kodak Company Laser projection display system
US20030189962A1 (en) * 2002-04-06 2003-10-09 James Harrison Stabile mode broad stripe semiconductor diode laser
JP4458229B2 (ja) 2002-08-30 2010-04-28 日亜化学工業株式会社 露光用半導体レーザ光源装置
CN1497801A (zh) * 2002-10-16 2004-05-19 伊斯曼柯达公司 可连接外部激发光束光源的有机激光器
JP4165179B2 (ja) 2002-10-21 2008-10-15 ソニー株式会社 照明装置及び画像表示装置
US6947459B2 (en) 2002-11-25 2005-09-20 Eastman Kodak Company Organic vertical cavity laser and imaging system
US6950454B2 (en) * 2003-03-24 2005-09-27 Eastman Kodak Company Electronic imaging system using organic laser array illuminating an area light valve
ATE416497T1 (de) * 2003-08-29 2008-12-15 Koninkl Philips Electronics Nv Wellenleiterlaserlichtquelle geeignet zur verwendung in projektionsanzeigen
US20060176478A1 (en) * 2005-02-09 2006-08-10 Raman Systems, Inc. Raman spectroscopy with stabilized multi-mode lasers
WO2006105258A2 (en) * 2005-03-30 2006-10-05 Novalux, Inc. Manufacturable vertical extended cavity surface emitting laser arrays

Also Published As

Publication number Publication date
EP1891719A2 (en) 2008-02-27
TWI446012B (zh) 2014-07-21
WO2006129211A3 (en) 2007-07-12
WO2006129211A2 (en) 2006-12-07
TW200708764A (en) 2007-03-01
CN101185210A (zh) 2008-05-21
JP2008543073A (ja) 2008-11-27
CN101185210B (zh) 2010-10-06
US20080212639A1 (en) 2008-09-04
US7620091B2 (en) 2009-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5161767B2 (ja) スペックルの減少を伴う広帯域レーザランプ
US6764183B2 (en) Color laser display employing excitation solid laser unit, fiber laser unit, or semi conductor laser unit
TWI569086B (zh) 用於照明投影機系統之紅綠藍雷射光源
JP5211062B2 (ja) ファイバレーザ光源
WO2006109730A1 (ja) レーザ光源及び光学装置
WO2007013608A1 (ja) レーザ光源およびディスプレイ装置
US6363088B1 (en) All solid-state power broadband visible light source
JP2015146403A (ja) 半導体レーザアレイ
CN109802281B (zh) 一种多波长非相干光谱合束板条激光振荡器
JP2007157764A (ja) 蛍光ファイバを用いた多波長レーザ光源
JP4518018B2 (ja) 多波長レーザ装置
US20070019691A1 (en) Waveguide laser light source suitable for projection displays
US20100118903A1 (en) Solid state laser device with reduced temperature dependence
JP2008218568A (ja) レーザ装置
TWI423545B (zh) 腔內上轉換雷射
JP2000339735A (ja) アップコンバージョンファイバレーザ装置
JP3394932B2 (ja) アップコンバージョンレーザ装置
JP2010507920A (ja) 共添加された利得媒質を備えた光励起ソリッド・ステート・レーザ
JP2004165396A (ja) アップコンバージョンファイバレーザ装置、映像表示装置
JP3091342B2 (ja) ガラス発光素子
JP2015023051A (ja) ファイバーレーザ光源装置
JP2002314174A (ja) 青色アップコンバージョンファイバレーザ装置
JP2007324356A (ja) 発光装置
JP2000353838A (ja) 誘導放出光発生装置
KR20070059312A (ko) 수직 외부 공진기형 면발광 레이저 소자 및 이를 구비하는레이저 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090511

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111129

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120227

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120305

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120904

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121023

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151221

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees