JPH0799360A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
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- JPH0799360A JPH0799360A JP10383294A JP10383294A JPH0799360A JP H0799360 A JPH0799360 A JP H0799360A JP 10383294 A JP10383294 A JP 10383294A JP 10383294 A JP10383294 A JP 10383294A JP H0799360 A JPH0799360 A JP H0799360A
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- crystal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内部共振器型波長変換素子を含むレーザ装置
に関し、固体レーザ媒質として、ＧａＡｓ結晶、ＡｌＧ
ａＡｓ結晶、またはそれらの超格子結晶を用いることに
より、容易に０．８μｍ帯を基本波とするＳＨ光を得
る。 【構成】 レーザ装置は、励起用半導体レーザ２０、レ
ーザ２０により励起される固体レーザ媒質である発光部
２２、励起された固体レーザからのレーザ光の波長を変
換する波長変換素子２３を主な構成要素としている。発
光部２２の固体レーザ媒質には、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ系の半導体結晶が用いられ
ていることを特徴としている。
に関し、固体レーザ媒質として、ＧａＡｓ結晶、ＡｌＧ
ａＡｓ結晶、またはそれらの超格子結晶を用いることに
より、容易に０．８μｍ帯を基本波とするＳＨ光を得
る。 【構成】 レーザ装置は、励起用半導体レーザ２０、レ
ーザ２０により励起される固体レーザ媒質である発光部
２２、励起された固体レーザからのレーザ光の波長を変
換する波長変換素子２３を主な構成要素としている。発
光部２２の固体レーザ媒質には、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ系の半導体結晶が用いられ
ていることを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、レーザプリンタ、光
ディスク、光応用計測、レーザディスプレー等のレーザ
光源として用いられるもので、半導体レーザで励起され
る固体レーザ媒質を有し、共振器内部に波長変換素子を
有したレーザ装置に関するものである。
ディスク、光応用計測、レーザディスプレー等のレーザ
光源として用いられるもので、半導体レーザで励起され
る固体レーザ媒質を有し、共振器内部に波長変換素子を
有したレーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、２次の非線形光学材料を利用した
波長変換素子（第２次高調波発生（以下ＳＨＧと略
す）、光和周波発生、光差周波発生など）を含むレーザ
装置が、光情報処理用（例えば光ディスクプレーヤやレ
ーザプリンタ）光源、各種計測装置用光源、レーザディ
スプレー用光源として盛んに研究されている。
波長変換素子（第２次高調波発生（以下ＳＨＧと略
す）、光和周波発生、光差周波発生など）を含むレーザ
装置が、光情報処理用（例えば光ディスクプレーヤやレ
ーザプリンタ）光源、各種計測装置用光源、レーザディ
スプレー用光源として盛んに研究されている。
【０００３】波長変換素子を含むレーザ装置としては、
以下の２種類に大別する事が出来る。
以下の２種類に大別する事が出来る。
【０００４】（１）第１の方式はＮｄ：ＹＡＧやＮｄ：
ＹＶＯ4等の固体レーザ媒質を半導体レーザで励起し、
固体レーザ装置の光共振器内に波長変換素子（おもにＳ
ＨＧ素子 Second Harmonic Generator）を配置して第
２次高調波（以下ＳＨ波と略す）を発生させる方式で、
内部共振器型波長変換素子が用いられている。
ＹＶＯ4等の固体レーザ媒質を半導体レーザで励起し、
固体レーザ装置の光共振器内に波長変換素子（おもにＳ
ＨＧ素子 Second Harmonic Generator）を配置して第
２次高調波（以下ＳＨ波と略す）を発生させる方式で、
内部共振器型波長変換素子が用いられている。
【０００５】（２）第２の方式は半導体レーザから出射
された基本波を直接波長変換素子に入射して第２次高調
波を取り出す方式のものであり、外部共振器型の波長変
換素子と導波路型波長変換素子が用いられている。
された基本波を直接波長変換素子に入射して第２次高調
波を取り出す方式のものであり、外部共振器型の波長変
換素子と導波路型波長変換素子が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の第１の方式は、
比較的簡単に波長変換を行うことが出来る。また、レー
ザディスプレーの光源としては１Ｗ〜数Ｗの光パワーが
必要であるが、内部共振器型のＳＨＧ素子では比較的容
易にその程度の大パワー出力を得ることができる。しか
し、従来のＮｄ系固体レーザ媒質では基本波の発振波長
が１．０６μm付近であり、そのＳＨ光は０．５３μm付
近の緑色光となり、より短波長のＳＨ光を得ることが出
来ない。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶は０．９４６μmでレーザ発
振可能であるが、発振効率が１．０６μmの場合に比べ
て約１桁程度低い。さらに発振効率が結晶温度に大きく
依存するという課題がある。
比較的簡単に波長変換を行うことが出来る。また、レー
ザディスプレーの光源としては１Ｗ〜数Ｗの光パワーが
必要であるが、内部共振器型のＳＨＧ素子では比較的容
易にその程度の大パワー出力を得ることができる。しか
し、従来のＮｄ系固体レーザ媒質では基本波の発振波長
が１．０６μm付近であり、そのＳＨ光は０．５３μm付
近の緑色光となり、より短波長のＳＨ光を得ることが出
来ない。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶は０．９４６μmでレーザ発
振可能であるが、発振効率が１．０６μmの場合に比べ
て約１桁程度低い。さらに発振効率が結晶温度に大きく
依存するという課題がある。
【０００７】近年、Ｃｒを活性イオンとするＣｒ：Ｌｉ
ＣａＡｌＦ6（以下ＬｉＣＡＦと略す）、Ｃｒ：ＬｉＳ
ｒＡｌＦ6（以下ＬｉＳＡＦと略す）等のレーザ媒質は
半導体レーザ励起により０．７μm〜１．０μmの波長範
囲で効率よく発振することが報告されている。しかしこ
れらのレーザ結晶を内部共振器型波長変換素子に利用す
る場合、発振波長を複屈折フィルターやグレーティング
で選択する必要があり光共振器の構成が複雑になるとい
う課題がある。また、これらはフッ化物結晶であり、空
気中の水分と反応したり結晶成長が困難である等の課題
がある。さらにこれらの酸化物やフッ化物の蛍光寿命は
１００μｓｅｃ程度であるのでレーザ光を直接変調する
場合１０ｋＨｚ程度でしか変調出来ない。光ディスクプ
レーヤー等の記録光源として用いるにためには少なくと
も数ＭＨｚ以上に光を変調する必要があり、従って電気
光学効果や音響光学効果を利用した外部光変調器が新た
に必要になるという課題がある。
ＣａＡｌＦ6（以下ＬｉＣＡＦと略す）、Ｃｒ：ＬｉＳ
ｒＡｌＦ6（以下ＬｉＳＡＦと略す）等のレーザ媒質は
半導体レーザ励起により０．７μm〜１．０μmの波長範
囲で効率よく発振することが報告されている。しかしこ
れらのレーザ結晶を内部共振器型波長変換素子に利用す
る場合、発振波長を複屈折フィルターやグレーティング
で選択する必要があり光共振器の構成が複雑になるとい
う課題がある。また、これらはフッ化物結晶であり、空
気中の水分と反応したり結晶成長が困難である等の課題
がある。さらにこれらの酸化物やフッ化物の蛍光寿命は
１００μｓｅｃ程度であるのでレーザ光を直接変調する
場合１０ｋＨｚ程度でしか変調出来ない。光ディスクプ
レーヤー等の記録光源として用いるにためには少なくと
も数ＭＨｚ以上に光を変調する必要があり、従って電気
光学効果や音響光学効果を利用した外部光変調器が新た
に必要になるという課題がある。
【０００８】半導体レーザを用いた内部共振器型波長変
換素子も提案されている（例えばHarold D. et al.:IEE
E J.Quantum Electonics Vol.QE6 (1970) pp356-36
0）。しかし通常の半導体レーザ光は狭い導波路（０．
１μm×数μm角の断面）から光が出射され、出射された
光は大きな広がり角を持つ。このため半導体レーザチッ
プの外にレンズや出力ミラーを設置しても、出力ミラー
で反射された光の数十％しか半導体レーザの導波路内に
戻らず、光共振器内の基本波強度を大きくできない。従
って高効率の波長変換素子を備えたレーザ装置を実現す
ることが出来ないという課題がある。
換素子も提案されている（例えばHarold D. et al.:IEE
E J.Quantum Electonics Vol.QE6 (1970) pp356-36
0）。しかし通常の半導体レーザ光は狭い導波路（０．
１μm×数μm角の断面）から光が出射され、出射された
光は大きな広がり角を持つ。このため半導体レーザチッ
プの外にレンズや出力ミラーを設置しても、出力ミラー
で反射された光の数十％しか半導体レーザの導波路内に
戻らず、光共振器内の基本波強度を大きくできない。従
って高効率の波長変換素子を備えたレーザ装置を実現す
ることが出来ないという課題がある。
【０００９】第２の方式では、半導体レーザ光の波長を
直接波長変換するため０．４μm帯のＳＨ光を得ること
が出来る。さらにＣｄＺｎＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＭｇＳ
Ｓｅ系等のII−VI族半導体レーザの光を基本波とするこ
とにより波長０．３μm以下のＳＨ光を得ることが出来
る。しかし、外部共振器型波長変換素子では半導体レー
ザの波長と光共振器の共振波長を一致させるため複雑な
波長制御技術が必要となるという課題がある。さらに波
長変換用結晶自体を光共振器とする場合は（例えばW.Le
nth et al.:Proceedings of SPIE Vol.1219 (1990) pp2
1-29、特開平4-335586号公報等）結晶端面に高精度の曲
面加工が必要となりレーザ装置が著しく高価なものとな
るという課題がある。
直接波長変換するため０．４μm帯のＳＨ光を得ること
が出来る。さらにＣｄＺｎＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＭｇＳ
Ｓｅ系等のII−VI族半導体レーザの光を基本波とするこ
とにより波長０．３μm以下のＳＨ光を得ることが出来
る。しかし、外部共振器型波長変換素子では半導体レー
ザの波長と光共振器の共振波長を一致させるため複雑な
波長制御技術が必要となるという課題がある。さらに波
長変換用結晶自体を光共振器とする場合は（例えばW.Le
nth et al.:Proceedings of SPIE Vol.1219 (1990) pp2
1-29、特開平4-335586号公報等）結晶端面に高精度の曲
面加工が必要となりレーザ装置が著しく高価なものとな
るという課題がある。
【００１０】導波路型波長変換素子では、断面積が数μ
ｍ×数μｍ以下の導波路に大パワーのレーザ光を導入す
ることが困難なために、レーザディスプレー用光源を実
現することは出来ない。さらに、半導体レーザ光を効率
よく安定して導波路型波長変換素子に導入することが困
難でる。また半導体レーザ光の波長を安定させるため波
長安定化の機構が必要になるので、外部共振器型波長変
換素子の場合と同様の課題がある。
ｍ×数μｍ以下の導波路に大パワーのレーザ光を導入す
ることが困難なために、レーザディスプレー用光源を実
現することは出来ない。さらに、半導体レーザ光を効率
よく安定して導波路型波長変換素子に導入することが困
難でる。また半導体レーザ光の波長を安定させるため波
長安定化の機構が必要になるので、外部共振器型波長変
換素子の場合と同様の課題がある。
【００１１】本発明は、前記従来の問題点を解決するた
め、簡単な構成で、かつ直接変調可能なさらに大パワー
の短波長レーザ光源を得ることのできるレーザ装置を提
供することを目的とする。
め、簡単な構成で、かつ直接変調可能なさらに大パワー
の短波長レーザ光源を得ることのできるレーザ装置を提
供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ装置は、
半導体レーザ、固体レーザ媒質、光共振器及び波長変換
素子を構成要素とするレーザ装置において、前記固体レ
ーザ媒質としてIII−Ｖ族半導体結晶、またはII−VI族
半導体結晶を用いることを特徴とする。
半導体レーザ、固体レーザ媒質、光共振器及び波長変換
素子を構成要素とするレーザ装置において、前記固体レ
ーザ媒質としてIII−Ｖ族半導体結晶、またはII−VI族
半導体結晶を用いることを特徴とする。
【００１３】前記構成において、固体レーザ媒質として
は、III−Ｖ族半導体結晶であるＧａＡｓ結晶、ＡｌＧ
ａＡｓ結晶、ＡｌＧａＩｎＰ結晶、それらの混晶結晶や
超格子結晶から選ばれる少なくとも一つの物質、または
II−VI族半導体結晶としてはＣｄＳ、ＣｄＳｅ、Ｚｎ
Ｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ及びそれらの混晶結晶や超格子
結晶の何れかが用いられていることが望ましい。
は、III−Ｖ族半導体結晶であるＧａＡｓ結晶、ＡｌＧ
ａＡｓ結晶、ＡｌＧａＩｎＰ結晶、それらの混晶結晶や
超格子結晶から選ばれる少なくとも一つの物質、または
II−VI族半導体結晶としてはＣｄＳ、ＣｄＳｅ、Ｚｎ
Ｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ及びそれらの混晶結晶や超格子
結晶の何れかが用いられていることが望ましい。
【００１４】さらに、固体レーザ媒質の少なくとも片方
の主面に誘電体多層膜よりなるミラーが形成されてお
り、この端面がサファイヤ基板またはダイヤモンド基板
に接合されているこか、固体レーザ媒質が熱伝導の優れ
たＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，またはこれらをの元素を含
む熱伝導率１００Ｗ・ｍー1・Ｋー1以上の合金に直接保持
されていることが好ましい。
の主面に誘電体多層膜よりなるミラーが形成されてお
り、この端面がサファイヤ基板またはダイヤモンド基板
に接合されているこか、固体レーザ媒質が熱伝導の優れ
たＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，またはこれらをの元素を含
む熱伝導率１００Ｗ・ｍー1・Ｋー1以上の合金に直接保持
されていることが好ましい。
【００１５】半導体レーザの励起パワー及び発生した第
２次高調波パワーを同時にモニターすること、さらに構
成要素光部品が温度コントロールされていることがより
好ましい。
２次高調波パワーを同時にモニターすること、さらに構
成要素光部品が温度コントロールされていることがより
好ましい。
【００１６】固体レーザ媒質の発光に寄与する部分の主
面の直径が励起用半導体レーザビームの直径と同程度で
あることが望ましい。
面の直径が励起用半導体レーザビームの直径と同程度で
あることが望ましい。
【００１７】さらに波長変換素子の励起側主面に基本波
が透過し高調波を反射する誘電体多層膜が形成されてい
ることがこのましい。
が透過し高調波を反射する誘電体多層膜が形成されてい
ることがこのましい。
【００１８】また前記構成においては、波長変換素子
は、ＫＴｉＯＰＯ4（ＫＴＰ），ＬｉＮｂＯ3（ＬＮ），
ＬｉＴａＯ3（ＬＴ），ＫＮｂＯ3（ＫＮ），ＬｉＩ
Ｏ3，β−ＢａＢ2Ｏ4（ＢＢＯ），ＬｉＢ3Ｏ5（ＬＢ
Ｏ）または有機イオン結晶から選ばれる少なくとも一つ
の波長変換用光学材料で構成されることが好ましい。
は、ＫＴｉＯＰＯ4（ＫＴＰ），ＬｉＮｂＯ3（ＬＮ），
ＬｉＴａＯ3（ＬＴ），ＫＮｂＯ3（ＫＮ），ＬｉＩ
Ｏ3，β−ＢａＢ2Ｏ4（ＢＢＯ），ＬｉＢ3Ｏ5（ＬＢ
Ｏ）または有機イオン結晶から選ばれる少なくとも一つ
の波長変換用光学材料で構成されることが好ましい。
【００１９】また前記構成においては、波長変換用非線
形光学材料の誘電分極が周期的に反転されていることが
好ましい。
形光学材料の誘電分極が周期的に反転されていることが
好ましい。
【００２０】さらに、本願発明によるレーザ装置をレー
ザディスプレーの光源として用いることが好ましい。
ザディスプレーの光源として用いることが好ましい。
【００２１】
【作用】本発明の構成によれば、固体レーザ媒質として
III−Ｖ半導体結晶、またはII−VI族半導体結晶を用い
ることにより変調可能な、そして高出力な短波長光源用
のレーザ装置を実現できる。
III−Ｖ半導体結晶、またはII−VI族半導体結晶を用い
ることにより変調可能な、そして高出力な短波長光源用
のレーザ装置を実現できる。
【００２２】すなわち、波長０．９μm〜０．６μm帯の
レーザ光は、固体レーザ媒質としてＧａＡｓ、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＡｌＧａＩｎＰ系のIII−Ｖ族半導体結晶を用い
ることにより発振させることが出来る。この時励起用半
導体レーザ光源（ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導
体レーザ）の波長は固体レーザ媒質として用いる半導体
材料の吸収端波長より短くすることにより、効率よく励
起可能である。
レーザ光は、固体レーザ媒質としてＧａＡｓ、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＡｌＧａＩｎＰ系のIII−Ｖ族半導体結晶を用い
ることにより発振させることが出来る。この時励起用半
導体レーザ光源（ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導
体レーザ）の波長は固体レーザ媒質として用いる半導体
材料の吸収端波長より短くすることにより、効率よく励
起可能である。
【００２３】波長変換方式としては内部共振器型波長変
換方式となるため、簡単な構成で０．９μm〜０．６μm
帯の半分の波長のＳＨ光を得ることが出来る。基本波の
波長は主に固体レーザ媒質として用いる半導体結晶の組
成により決めることができる。
換方式となるため、簡単な構成で０．９μm〜０．６μm
帯の半分の波長のＳＨ光を得ることが出来る。基本波の
波長は主に固体レーザ媒質として用いる半導体結晶の組
成により決めることができる。
【００２４】波長０．５μm〜０．４μm帯のレーザ光
は、固体レーザ媒質としてII−VI族半導体結晶であるＣ
ｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｍｇ
Ｓ、ＭｇＳｅ及びそれらの混晶結晶や超格子結晶の何れ
かを用いることができる。
は、固体レーザ媒質としてII−VI族半導体結晶であるＣ
ｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｍｇ
Ｓ、ＭｇＳｅ及びそれらの混晶結晶や超格子結晶の何れ
かを用いることができる。
【００２５】励起用半導体レーザとしては例えばＣｄＺ
ｎＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＭｇＳＳｅ系等のII−VI族半導
体レーザを用いることが出来る。
ｎＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＭｇＳＳｅ系等のII−VI族半導
体レーザを用いることが出来る。
【００２６】これら半導結晶の蛍光寿命は数ｎｓｅｃ程
度であり、励起光源を変調する事により少なくとも数百
ＭＨｚまで変調する事が可能となる。従って光ディス
ク、レーザディスプレー等の光源として新たに光変調器
を必要としないという特徴がある。酸化物結晶やフッ化
物結晶を固体レーザ媒質として用いた場合には、変調周
波数が数１０ｋＨｚであり、これらの結晶を用いたレー
ザ装置を光ディスクプレーヤー等の光源として用いる場
合、新たに光変調器を必要としていた。
度であり、励起光源を変調する事により少なくとも数百
ＭＨｚまで変調する事が可能となる。従って光ディス
ク、レーザディスプレー等の光源として新たに光変調器
を必要としないという特徴がある。酸化物結晶やフッ化
物結晶を固体レーザ媒質として用いた場合には、変調周
波数が数１０ｋＨｚであり、これらの結晶を用いたレー
ザ装置を光ディスクプレーヤー等の光源として用いる場
合、新たに光変調器を必要としていた。
【００２７】つぎに固体レーザ媒質は、光共振器内に配
置されているか少なくても片方の主面に誘電体（または
半導体）多層膜よりなるミラーが形成されており、対向
する側には出力ミラーが配置されている。固体レーザ媒
質はサファイヤ基板またはダイヤモンド基板に接合され
たものか、直接銅のような熱伝導の良い材料からできた
台に固定されているので、固体レーザ結晶で発生する熱
を効率よく取り出すことが出来る。本構成のレーザ装置
は光励起型の、導波路構造を用いない、バルクタイプの
レーザ装置である。導波路型半導体レーザの内部共振器
型波長変換の場合に問題となるレーザ光が光導波路へ数
十％しか戻らず（光共振器ロスが非常に大きい）光共振
器内の基本波強度が大きくならないという問題を解決で
きる。
置されているか少なくても片方の主面に誘電体（または
半導体）多層膜よりなるミラーが形成されており、対向
する側には出力ミラーが配置されている。固体レーザ媒
質はサファイヤ基板またはダイヤモンド基板に接合され
たものか、直接銅のような熱伝導の良い材料からできた
台に固定されているので、固体レーザ結晶で発生する熱
を効率よく取り出すことが出来る。本構成のレーザ装置
は光励起型の、導波路構造を用いない、バルクタイプの
レーザ装置である。導波路型半導体レーザの内部共振器
型波長変換の場合に問題となるレーザ光が光導波路へ数
十％しか戻らず（光共振器ロスが非常に大きい）光共振
器内の基本波強度が大きくならないという問題を解決で
きる。
【００２８】光励起法を用いることにより、（光励起に
より発生したキャリアの閉じこめのみを考えればよく）
通常の半導体レーザで必要となる電流の閉じこめや電流
を流すための低抵抗化を考える必要がなく、発光部の素
子構造が簡単になる。さらに励起用の半導体レーザのビ
ームの品質（縦モード、横モードとも）があまり要求さ
れないので、縦モード・横モードともマルチモードの大
パワーの半導体レーザを利用できる。ＳＨＧ出力は入射
パワーの２乗に比例するので、このような大パワーの半
導体レーザが利用出来ることは変換効率の大きな高出力
のＳＨＧ光源を実現する上で非常に有効である。通常２
００ｍＷ以上の高出力半導体レーザは導波路幅が広く
（数十μｍ以上）レーザビームは縦モード・横モードと
もマルチモードとなり導波路型や外部共振器型ＳＨＧ素
子には利用できない。
より発生したキャリアの閉じこめのみを考えればよく）
通常の半導体レーザで必要となる電流の閉じこめや電流
を流すための低抵抗化を考える必要がなく、発光部の素
子構造が簡単になる。さらに励起用の半導体レーザのビ
ームの品質（縦モード、横モードとも）があまり要求さ
れないので、縦モード・横モードともマルチモードの大
パワーの半導体レーザを利用できる。ＳＨＧ出力は入射
パワーの２乗に比例するので、このような大パワーの半
導体レーザが利用出来ることは変換効率の大きな高出力
のＳＨＧ光源を実現する上で非常に有効である。通常２
００ｍＷ以上の高出力半導体レーザは導波路幅が広く
（数十μｍ以上）レーザビームは縦モード・横モードと
もマルチモードとなり導波路型や外部共振器型ＳＨＧ素
子には利用できない。
【００２９】非線形光学材料としてはＫＴｉＯＰＯ
4（ＫＴＰ），ＬｉＮｂＯ3（ＬＮ），ＬｉＴａＯ3（Ｌ
Ｔ），ＫＮｂＯ3（ＫＮ），ＬｉＩＯ3，が比較的大きな
非線形光学定数を示すので有効である。β−ＢａＢ2Ｏ4
（ＢＢＯ），ＬｉＢ3Ｏ5（ＬＢＯ）は吸収端波長が０．
２μｍ以下と短いので紫外のＳＨ光発生まで使用でき特
にII−VI族半導体結晶との組合せが有効である。またＫ
ＴｉＯＰＯ4，ＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3等の非線形光
学材料の場合、誘電分極が周期的に反転されてた構成の
材料を波長変換素子として用いることができる。この場
合、誘電分極の反転周期を調節することにより任意の波
長で位相整合（いわゆる疑似位相整合：例えばD.H.Jund
t et.al.:Apl.Phys.Lett Vol.59 pp2657-2659(1991)）
をとるとができ、波長変換材料の種類を変化させる必要
がないので有利である。また有機イオン結晶は有機非線
形光学材料の一種であり、非常に大きな非線形光学定数
が期待できるので低出力の波長変換に有効である。
4（ＫＴＰ），ＬｉＮｂＯ3（ＬＮ），ＬｉＴａＯ3（Ｌ
Ｔ），ＫＮｂＯ3（ＫＮ），ＬｉＩＯ3，が比較的大きな
非線形光学定数を示すので有効である。β−ＢａＢ2Ｏ4
（ＢＢＯ），ＬｉＢ3Ｏ5（ＬＢＯ）は吸収端波長が０．
２μｍ以下と短いので紫外のＳＨ光発生まで使用でき特
にII−VI族半導体結晶との組合せが有効である。またＫ
ＴｉＯＰＯ4，ＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3等の非線形光
学材料の場合、誘電分極が周期的に反転されてた構成の
材料を波長変換素子として用いることができる。この場
合、誘電分極の反転周期を調節することにより任意の波
長で位相整合（いわゆる疑似位相整合：例えばD.H.Jund
t et.al.:Apl.Phys.Lett Vol.59 pp2657-2659(1991)）
をとるとができ、波長変換材料の種類を変化させる必要
がないので有利である。また有機イオン結晶は有機非線
形光学材料の一種であり、非常に大きな非線形光学定数
が期待できるので低出力の波長変換に有効である。
【００３０】さらに、本願発明によるレーザ装置をレー
ザディスプレーの光源として用いることにより、従来試
みられたガスレーザを用いたレーザディスプレーに比べ
て、きわめて小型・高効率で安価なレーザディスプレー
を実現することが可能となる。
ザディスプレーの光源として用いることにより、従来試
みられたガスレーザを用いたレーザディスプレーに比べ
て、きわめて小型・高効率で安価なレーザディスプレー
を実現することが可能となる。
【００３１】
【実施例】以下、実施例を用いて本願発明をさらに具体
的に説明する。
的に説明する。
【００３２】本願発明は、固体レーザ媒質として半導体
結晶（III−Ｖ族半導体結晶、II−VI族半導体結晶）を
用いる事により基本波波長が０．９μm帯〜０．６μm帯
及び０．５μm〜０．４μm帯の光を得、その内部共振器
型波長変換素子を用いて半分の波長の短波長レーザ光を
発生するレーザ装置を実現するものである。
結晶（III−Ｖ族半導体結晶、II−VI族半導体結晶）を
用いる事により基本波波長が０．９μm帯〜０．６μm帯
及び０．５μm〜０．４μm帯の光を得、その内部共振器
型波長変換素子を用いて半分の波長の短波長レーザ光を
発生するレーザ装置を実現するものである。
【００３３】固体レーザ媒質として半導体結晶を用いる
場合、光励起されたキャリアが励起場所にとどまらず拡
散や結晶表面での非発光再結合により消滅するので、す
ぐにキャリヤ密度が減衰する。励起されたキャリアを特
定の場所に閉じ込めるブロッキング層を設けることがキ
ャリヤの閉じ込めに有効である。また、非発光再結合成
分が多い結晶表面にキャリヤが拡散しない構造となるの
で望ましい。キャリアの閉じ込め構造は、光励起される
場所（したがって発光場所）よりエネルギーギャップの
大きな材料で励起部分を被うことにより実現できる。
場合、光励起されたキャリアが励起場所にとどまらず拡
散や結晶表面での非発光再結合により消滅するので、す
ぐにキャリヤ密度が減衰する。励起されたキャリアを特
定の場所に閉じ込めるブロッキング層を設けることがキ
ャリヤの閉じ込めに有効である。また、非発光再結合成
分が多い結晶表面にキャリヤが拡散しない構造となるの
で望ましい。キャリアの閉じ込め構造は、光励起される
場所（したがって発光場所）よりエネルギーギャップの
大きな材料で励起部分を被うことにより実現できる。
【００３４】例えば０．８μｍ帯の固体レーザ媒質とし
てＧａＡｓ結晶を、キャリア閉じこめのためのバンドギ
ャップの大きな材料としてはＡｌＧａＡｓを用いること
が出来る。励起用半導体レーザ光の波長により吸収係数
が異なるので、励起光を吸収するだけの結晶厚みがあれ
ばよい。通常ＧａＡｓ結晶の厚みは数μmから数十μm程
度以下でよい。最も簡単にはＧａＡｓ基板をメカノケミ
カル研磨及びウエットエッチング等を利用して厚み数μ
m〜数十μm程度の薄板状結晶を得ることが出来る。厚み
数μm〜数十μm程度の薄板状結晶を得る別の方法として
はＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓを０．２μm成長し、
次にＧａＡｓを数μm〜数十μｍ成長し次にＡｌＧａＡ
ｓを０．２μm成長する。次にＧａＡｓ基板を厚み数十
μm程度以下まで研磨し、最後に選択エッチングで残っ
たＧａＡｓ基板を完全に除去すればよい。この場合は厚
み０．２μmのＡｌＧａＡｓにサンドイッチされた厚み
数μｍ〜数十μｍのＧａＡｓ薄板結晶を得ることが出来
る。固体レーザ媒質として発光効率を上げるために発光
層としてＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓの多重量子井戸構造の
薄板結晶を用いてもよい。次にその薄板状結晶をサファ
イヤ、またはダイヤモンド結晶上に接合する。接合の方
法としては例えば適当な有機接着剤を用いても良いが、
オプティカルコンタクト、陽極酸化（例えばBertil Hok
et al.:Appl.Phys.Lett.Vol43 (1983)pp267-269）等の
技術を用いることが放熱、信頼性の観点より望ましい。
さらにサファイヤ基板またはダイヤモンド基板は熱伝導
率１００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上のＡｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａ
ｌ、またはそれらの合金からなる材料に熱伝導ペース
ト、ネジ、半田等で保持されることにより効率よく固体
レーザ媒質から発生する熱を放熱するこができる。固体
レーザ媒質を直接熱伝導の良い台に固定しても良い。
てＧａＡｓ結晶を、キャリア閉じこめのためのバンドギ
ャップの大きな材料としてはＡｌＧａＡｓを用いること
が出来る。励起用半導体レーザ光の波長により吸収係数
が異なるので、励起光を吸収するだけの結晶厚みがあれ
ばよい。通常ＧａＡｓ結晶の厚みは数μmから数十μm程
度以下でよい。最も簡単にはＧａＡｓ基板をメカノケミ
カル研磨及びウエットエッチング等を利用して厚み数μ
m〜数十μm程度の薄板状結晶を得ることが出来る。厚み
数μm〜数十μm程度の薄板状結晶を得る別の方法として
はＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓを０．２μm成長し、
次にＧａＡｓを数μm〜数十μｍ成長し次にＡｌＧａＡ
ｓを０．２μm成長する。次にＧａＡｓ基板を厚み数十
μm程度以下まで研磨し、最後に選択エッチングで残っ
たＧａＡｓ基板を完全に除去すればよい。この場合は厚
み０．２μmのＡｌＧａＡｓにサンドイッチされた厚み
数μｍ〜数十μｍのＧａＡｓ薄板結晶を得ることが出来
る。固体レーザ媒質として発光効率を上げるために発光
層としてＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓの多重量子井戸構造の
薄板結晶を用いてもよい。次にその薄板状結晶をサファ
イヤ、またはダイヤモンド結晶上に接合する。接合の方
法としては例えば適当な有機接着剤を用いても良いが、
オプティカルコンタクト、陽極酸化（例えばBertil Hok
et al.:Appl.Phys.Lett.Vol43 (1983)pp267-269）等の
技術を用いることが放熱、信頼性の観点より望ましい。
さらにサファイヤ基板またはダイヤモンド基板は熱伝導
率１００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上のＡｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａ
ｌ、またはそれらの合金からなる材料に熱伝導ペース
ト、ネジ、半田等で保持されることにより効率よく固体
レーザ媒質から発生する熱を放熱するこができる。固体
レーザ媒質を直接熱伝導の良い台に固定しても良い。
【００３５】次にフォトプロセス及びエッチングプロセ
スを利用して、直径が励起用半導体レーザ光のビ−ム径
と同程度になるように円板状に加工する。例えば直径数
μm〜２０μmφ程度になるよう周辺部を除去すればよ
い。また１Ｗ〜数Ｗの大パワーの波長変換用には、励起
用半導体レーザのビーム径と同程度の１００〜１０００
μｍφ程度になるように周辺部を除去する。さらにきキ
ャリアの結晶表面への拡散を押さえるためには結晶表面
にＡｌＧａＡｓ（例えばＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ）をエピタ
キシャル成長すればよい。次に半導体結晶の片方の主面
及び対向する側に配置された出力鏡の間で光共振器を構
成する。半導体結晶主面を光共振器の片方のミラーとし
て用いる代わりに別に光学ガラス基板に誘電体多層膜を
蒸着したミラーを用いてもよい。光励起用光源としては
電気から光への変換効率のよい半導体レーザを用いる。
半導体レーザとしてはＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ（波
長０．８μｍ帯）またＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
（波長０．６μm帯）を用いることが出来る。
スを利用して、直径が励起用半導体レーザ光のビ−ム径
と同程度になるように円板状に加工する。例えば直径数
μm〜２０μmφ程度になるよう周辺部を除去すればよ
い。また１Ｗ〜数Ｗの大パワーの波長変換用には、励起
用半導体レーザのビーム径と同程度の１００〜１０００
μｍφ程度になるように周辺部を除去する。さらにきキ
ャリアの結晶表面への拡散を押さえるためには結晶表面
にＡｌＧａＡｓ（例えばＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ）をエピタ
キシャル成長すればよい。次に半導体結晶の片方の主面
及び対向する側に配置された出力鏡の間で光共振器を構
成する。半導体結晶主面を光共振器の片方のミラーとし
て用いる代わりに別に光学ガラス基板に誘電体多層膜を
蒸着したミラーを用いてもよい。光励起用光源としては
電気から光への変換効率のよい半導体レーザを用いる。
半導体レーザとしてはＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ（波
長０．８μｍ帯）またＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
（波長０．６μm帯）を用いることが出来る。
【００３６】非線形光学材料としてはＫＴｉＯＰＯ
4（ＫＴＰ），ＬｉＮｂＯ3（ＬＮ），ＬｉＴａＯ3（Ｌ
Ｔ），ＫＮｂＯ3（ＫＮ）、ＬｉＩＯ3，等を用いること
が出来る。ＬｉＩＯ3では基本波波長約０．６μmまで、
またＫＮでは基本波波長約０．８４μmまで位相整合可
能である。また有機イオン結晶としては例えば特願平５
−６１６８０号に示されているようにｐ−ニトロフェノ
キシ酢酸ナトリウム系等を用いることが出来る。ＫＴ
Ｐ、ＬＮのバルク結晶では基本波波長１μm帯以下の波
長では位相整合しない。また、ＬＴは複屈折量が小さく
バルク結晶では全く位相整合しない。従って、いわゆる
疑似位相整合をとる必要がある。疑似位相整合のための
方法としてはＫＴＰににおいてはＲｂ等のイオン拡散法
が主に用いられる。ＬＮやＬＴにおいては櫛形電極を形
成して高電場でポ−リングする。または結晶成長時にイ
ットリウム等の元素を添加し且つ１分間に数回〜十数回
周期的に揺らいだ成長温度条件で結晶を引き上げる（チ
ョクラルスキー法）等の方法により、周期的に誘電分極
の反転した結晶を得ることが出来る。
4（ＫＴＰ），ＬｉＮｂＯ3（ＬＮ），ＬｉＴａＯ3（Ｌ
Ｔ），ＫＮｂＯ3（ＫＮ）、ＬｉＩＯ3，等を用いること
が出来る。ＬｉＩＯ3では基本波波長約０．６μmまで、
またＫＮでは基本波波長約０．８４μmまで位相整合可
能である。また有機イオン結晶としては例えば特願平５
−６１６８０号に示されているようにｐ−ニトロフェノ
キシ酢酸ナトリウム系等を用いることが出来る。ＫＴ
Ｐ、ＬＮのバルク結晶では基本波波長１μm帯以下の波
長では位相整合しない。また、ＬＴは複屈折量が小さく
バルク結晶では全く位相整合しない。従って、いわゆる
疑似位相整合をとる必要がある。疑似位相整合のための
方法としてはＫＴＰににおいてはＲｂ等のイオン拡散法
が主に用いられる。ＬＮやＬＴにおいては櫛形電極を形
成して高電場でポ−リングする。または結晶成長時にイ
ットリウム等の元素を添加し且つ１分間に数回〜十数回
周期的に揺らいだ成長温度条件で結晶を引き上げる（チ
ョクラルスキー法）等の方法により、周期的に誘電分極
の反転した結晶を得ることが出来る。
【００３７】上記の非線形光学材料を用いて作成した波
長変換素子をレーザ装置の光共振器内に配置することに
より内部共振器型波長変換方式のレーザ装置が実現され
る。波長変換素子及び／または各光部品が必要に応じて
温度コントロールされていてもよい。本構成は内部共振
器型波長変換方式であり、簡単な構成で効率よく波長変
換することが出来る。そのため外部共振器型波長変換素
子や導波路型波長変換素子を用いる場合に問題となる複
雑な波長安定化制御や波長変換結晶の複雑な加工をほと
んど必要としない。
長変換素子をレーザ装置の光共振器内に配置することに
より内部共振器型波長変換方式のレーザ装置が実現され
る。波長変換素子及び／または各光部品が必要に応じて
温度コントロールされていてもよい。本構成は内部共振
器型波長変換方式であり、簡単な構成で効率よく波長変
換することが出来る。そのため外部共振器型波長変換素
子や導波路型波長変換素子を用いる場合に問題となる複
雑な波長安定化制御や波長変換結晶の複雑な加工をほと
んど必要としない。
【００３８】レーザ媒質としてII−VI族半導体結晶を用
いる場合は、ＧａＡｓ基板上に例えばＺｎＳｅをエピタ
キシャル成長した後、基板のみを研磨及びエッチングに
よ除去することによりＺｎＳｅの薄板結晶を得ることが
出来る。励起用半導体レーザとしては例えばＣｄＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＭｇＳＳｅ系等のII−VI族半導体レ
ーザを用いることが出来る。また波長変換用非線形光学
材料としてＢＢＯまたはＬＢＯを用いる。上記以外は同
様の構成で短波長レーザ装置を実現できる。
いる場合は、ＧａＡｓ基板上に例えばＺｎＳｅをエピタ
キシャル成長した後、基板のみを研磨及びエッチングに
よ除去することによりＺｎＳｅの薄板結晶を得ることが
出来る。励起用半導体レーザとしては例えばＣｄＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＭｇＳＳｅ系等のII−VI族半導体レ
ーザを用いることが出来る。また波長変換用非線形光学
材料としてＢＢＯまたはＬＢＯを用いる。上記以外は同
様の構成で短波長レーザ装置を実現できる。
【００３９】さらにＳＨ光強度安定化のため発振スペク
トルを単一モードにする必要がある場合は光共振器内に
エタロン板を、また偏光を制御する必要がある場合はブ
リュウスター板等の偏光制御素子を光共振器内に配置す
る事により実現できる。また、励起用半導体レーザパワ
ー及びＳＨＧ出力を同時にモニターし、レーザ装置の主
な構成部品の温度を一定にする事によりより安定なＳＨ
Ｇ出力光を得ることが可能となる。
トルを単一モードにする必要がある場合は光共振器内に
エタロン板を、また偏光を制御する必要がある場合はブ
リュウスター板等の偏光制御素子を光共振器内に配置す
る事により実現できる。また、励起用半導体レーザパワ
ー及びＳＨＧ出力を同時にモニターし、レーザ装置の主
な構成部品の温度を一定にする事によりより安定なＳＨ
Ｇ出力光を得ることが可能となる。
【００４０】本願発明をより詳細に説明するために以下
に具体例を用いて説明する。 （実施例１）本願発明のレーザ装置の概略を図２に示
す。励起用半導体レーザ光源２０として波長７８０ｎｍ
のＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザを用いた。半導体レー
ザ２０から出射された光はレンズ系２１を通して発光部
２２集光される。発光部２２の構造を図１に示す。Ｇａ
Ａｓ結晶１２の厚みは２μmである。波長７８０ｎｍに
対するＧａＡｓ結晶の光吸収係数は約１．４×１０
4（ｃｍ-1）であるので、結晶の厚み２μmの時励起光の
９４％以上が吸収される。この結晶の出力ミラー側主面
は誘電体多層膜１１からなる無反射コーティングが蒸着
されてる。誘電体材料としては高屈折材料としてはＴｉ
Ｏ2，ＣｅＯ2などを、低屈折材料としてはＳｉＯ2やＭ
ｇＦ2等が用いることにより、波長０．８８μmの光が９
９％以上透過する無反射コートが実現されている。
に具体例を用いて説明する。 （実施例１）本願発明のレーザ装置の概略を図２に示
す。励起用半導体レーザ光源２０として波長７８０ｎｍ
のＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザを用いた。半導体レー
ザ２０から出射された光はレンズ系２１を通して発光部
２２集光される。発光部２２の構造を図１に示す。Ｇａ
Ａｓ結晶１２の厚みは２μmである。波長７８０ｎｍに
対するＧａＡｓ結晶の光吸収係数は約１．４×１０
4（ｃｍ-1）であるので、結晶の厚み２μmの時励起光の
９４％以上が吸収される。この結晶の出力ミラー側主面
は誘電体多層膜１１からなる無反射コーティングが蒸着
されてる。誘電体材料としては高屈折材料としてはＴｉ
Ｏ2，ＣｅＯ2などを、低屈折材料としてはＳｉＯ2やＭ
ｇＦ2等が用いることにより、波長０．８８μmの光が９
９％以上透過する無反射コートが実現されている。
【００４１】結晶の励起側主面には励起波長０．７８μ
mの光が透過し基本波波長である０．８８μmの光に対し
ては９９％以上反射する誘電体多層膜ミラー１３が形成
されている。誘電体ミラー１３はオプチカルコンタクト
によりサファイヤ（Ａｌ2Ｏ3）基板１４に接合されてい
る。サファイヤ基板に固定されたＧａＡｓ及び誘電体多
層膜よりなる部分をフォトプロセスとドライエッチング
の技術を用いて直径１０μｍφに加工した。サファイヤ
基板の励起光入射側には波長０．７８μｍの光が効率よ
く透過するように誘電体多層膜１５よりなる無反射コー
トが製膜されている。発光部２２は銅製のホルダーに固
定されており効率よく放熱されるようになっている。出
力ミラーは基本波である波長０．８８μｍの光は９９％
以上反射しＳＨ光である波長０．４４μｍの光は９５％
以上透過する誘電体多層膜が形成されている。励起用半
導体レーザ２０で励起された発光部２２は、波長０．８
８μｍの光が光共振器の励起側ミラー１３と出力ミラー
２４で何度も往復を繰り返すことにより、発振する。励
起用半導体レーザの光は発光層１２のＧａＡｓ結晶部で
ビーム径約１０μｍに集光されている。基本波である
０．８８μｍの光は光共振器内に閉じこめてられるた
め、光共振器内での基本波の光強度は大きくなる。波長
変換素子用結晶としてはＬｉＩＯ3を用いた。ＬｉＩＯ3
結晶は波長０．８８μｍで位相整合する角度に切り出さ
れている。さらに結晶表面の発光部側２３Ａには波長
０．８８μｍの光は透過しそのＳＨ光である波長０．４
４μｍの光は反射する誘電体多層膜が製膜されている。
また、波長変換素子の出力ミラー側２３Ｂの面には０．
８８μｍ及び０．４４μｍの両方の波長の光が透過する
用に誘電体多層膜が製膜されている。従ってこのＬｉＩ
Ｏ3よりなる波長変換素子を光共振器内に配置する事に
より、光共振器内で大きな光強度を有する波長０．８８
μｍのＳＨ光である０．４４μｍの光を出力ミラー２４
を通して効率よく取り出すことができる。本構成のレー
ザ装置を用いることにより励起用半導体レーザパワー２
００ｍＷにおいて１ｍＷの波長４４０ｎｍのＳＨ光が得
られる。
mの光が透過し基本波波長である０．８８μmの光に対し
ては９９％以上反射する誘電体多層膜ミラー１３が形成
されている。誘電体ミラー１３はオプチカルコンタクト
によりサファイヤ（Ａｌ2Ｏ3）基板１４に接合されてい
る。サファイヤ基板に固定されたＧａＡｓ及び誘電体多
層膜よりなる部分をフォトプロセスとドライエッチング
の技術を用いて直径１０μｍφに加工した。サファイヤ
基板の励起光入射側には波長０．７８μｍの光が効率よ
く透過するように誘電体多層膜１５よりなる無反射コー
トが製膜されている。発光部２２は銅製のホルダーに固
定されており効率よく放熱されるようになっている。出
力ミラーは基本波である波長０．８８μｍの光は９９％
以上反射しＳＨ光である波長０．４４μｍの光は９５％
以上透過する誘電体多層膜が形成されている。励起用半
導体レーザ２０で励起された発光部２２は、波長０．８
８μｍの光が光共振器の励起側ミラー１３と出力ミラー
２４で何度も往復を繰り返すことにより、発振する。励
起用半導体レーザの光は発光層１２のＧａＡｓ結晶部で
ビーム径約１０μｍに集光されている。基本波である
０．８８μｍの光は光共振器内に閉じこめてられるた
め、光共振器内での基本波の光強度は大きくなる。波長
変換素子用結晶としてはＬｉＩＯ3を用いた。ＬｉＩＯ3
結晶は波長０．８８μｍで位相整合する角度に切り出さ
れている。さらに結晶表面の発光部側２３Ａには波長
０．８８μｍの光は透過しそのＳＨ光である波長０．４
４μｍの光は反射する誘電体多層膜が製膜されている。
また、波長変換素子の出力ミラー側２３Ｂの面には０．
８８μｍ及び０．４４μｍの両方の波長の光が透過する
用に誘電体多層膜が製膜されている。従ってこのＬｉＩ
Ｏ3よりなる波長変換素子を光共振器内に配置する事に
より、光共振器内で大きな光強度を有する波長０．８８
μｍのＳＨ光である０．４４μｍの光を出力ミラー２４
を通して効率よく取り出すことができる。本構成のレー
ザ装置を用いることにより励起用半導体レーザパワー２
００ｍＷにおいて１ｍＷの波長４４０ｎｍのＳＨ光が得
られる。
【００４２】さらに、波長７８０ｎｍの励起用半導体レ
ーザの励起パワーを変調することにより基本波を５００
ＭＨｚまで変調可能であり、さらに５００ＭＨｚまで変
調された波長４４０ｎｍのＳＨ光を確認した。なお、変
調周波数（５００ＭＨｚ）は励起用半導体レーザの駆動
回路の制限によるものでありさらに高周波まで変調可能
である。
ーザの励起パワーを変調することにより基本波を５００
ＭＨｚまで変調可能であり、さらに５００ＭＨｚまで変
調された波長４４０ｎｍのＳＨ光を確認した。なお、変
調周波数（５００ＭＨｚ）は励起用半導体レーザの駆動
回路の制限によるものでありさらに高周波まで変調可能
である。
【００４３】（実施例２）発光部としてII-VI族半導体
薄膜結晶を用いた場合について図９を用いて説明する。
予め、研磨とエッチングで厚みを薄くした厚み５０μｍ
のＧａＡｓ基板を用いる。その上にブロッキング層とし
てＺｎＳｅ９２を０．２μｍ、発光層としてＺｎ0.7Ｃ
ｄ0.3Ｓｅ９３を２μｍ、さらにブロッキング層として
ＺｎＳｅ９４を０．２μｍ、ＭＢＥ法を用いて成長す
る。次にＧａＡｓ基板を選択エッチを用いて完全に除去
する。此の後、この薄膜結晶の片方には波長５３０ｎｍ
を透過する誘電体多層膜９１、対向する反対側の面には
励起用の波長４８０ｎｍ光は透過し、基本波である波長
５３０ｎｍの光を９９％以上反射する誘電体多層膜９５
を蒸着する。得られた結晶をオプティカルコンタクト法
を用いてサファイヤ基板９６に接合する。サファイヤ基
板９６には励起用の波長４８０ｎｍの光が透過する誘電
体多層膜９７が蒸着されている。本構成のレーザ媒質を
実施例１と同様の光学系で評価する。但し、励起用半導
体レーザはＺｎＳｅ系半導体レーザを液体窒素温度に冷
却して用い、波長４８０ｎｍで励起する。レーザ用出力
ミラーは基本波波長５３０ｎｍは９９％以上反射し、そ
のＳＨ光の波長２６５ｎｍは９５％以上透過するミラー
に変更する。さらに、波長変換素子としてはＢＢＯ結晶
を用いる。他の光学系の構成は実施例１と同様である。
励起用半導体レーザパワー１００ｍＷのとき０．１ｍＷ
の波長２６５ｎｍの紫外光を得ることができる。
薄膜結晶を用いた場合について図９を用いて説明する。
予め、研磨とエッチングで厚みを薄くした厚み５０μｍ
のＧａＡｓ基板を用いる。その上にブロッキング層とし
てＺｎＳｅ９２を０．２μｍ、発光層としてＺｎ0.7Ｃ
ｄ0.3Ｓｅ９３を２μｍ、さらにブロッキング層として
ＺｎＳｅ９４を０．２μｍ、ＭＢＥ法を用いて成長す
る。次にＧａＡｓ基板を選択エッチを用いて完全に除去
する。此の後、この薄膜結晶の片方には波長５３０ｎｍ
を透過する誘電体多層膜９１、対向する反対側の面には
励起用の波長４８０ｎｍ光は透過し、基本波である波長
５３０ｎｍの光を９９％以上反射する誘電体多層膜９５
を蒸着する。得られた結晶をオプティカルコンタクト法
を用いてサファイヤ基板９６に接合する。サファイヤ基
板９６には励起用の波長４８０ｎｍの光が透過する誘電
体多層膜９７が蒸着されている。本構成のレーザ媒質を
実施例１と同様の光学系で評価する。但し、励起用半導
体レーザはＺｎＳｅ系半導体レーザを液体窒素温度に冷
却して用い、波長４８０ｎｍで励起する。レーザ用出力
ミラーは基本波波長５３０ｎｍは９９％以上反射し、そ
のＳＨ光の波長２６５ｎｍは９５％以上透過するミラー
に変更する。さらに、波長変換素子としてはＢＢＯ結晶
を用いる。他の光学系の構成は実施例１と同様である。
励起用半導体レーザパワー１００ｍＷのとき０．１ｍＷ
の波長２６５ｎｍの紫外光を得ることができる。
【００４４】さらに、波長４８０ｎｍの励起用半導体レ
ーザの励起パワーを変調することにより５００ＭＨｚま
で変調された波長２６５ｎｍのＳＨ光を確認できる。
ーザの励起パワーを変調することにより５００ＭＨｚま
で変調された波長２６５ｎｍのＳＨ光を確認できる。
【００４５】（実施例３）本願発明による波長４４０ｎ
ｍ用小型レーザ装置の具体例を図３を用いて説明する。
ｍ用小型レーザ装置の具体例を図３を用いて説明する。
【００４６】図３(a)はレーザ装置の構成概要を示す上
面図、図３(b)は側面図である。レーザ装置を配置する
ための台としてはSiブロック３８を用いる。ここでＳｉ
ブロックを用いるのは、Ｓｉの熱伝導率が１６８Ｗ・ｍ
ー1・Ｋー1と大きいこと、及び線膨張係数が2.4×10-6℃
ー1と通常の金属に比べて約１桁小さいため共振器の光学
軸ズレが小さくなるためである。
面図、図３(b)は側面図である。レーザ装置を配置する
ための台としてはSiブロック３８を用いる。ここでＳｉ
ブロックを用いるのは、Ｓｉの熱伝導率が１６８Ｗ・ｍ
ー1・Ｋー1と大きいこと、及び線膨張係数が2.4×10-6℃
ー1と通常の金属に比べて約１桁小さいため共振器の光学
軸ズレが小さくなるためである。
【００４７】半導体レーザチップ３０はヒートシンクに
取付け、それをSiブロック３８上に固定した。実施例１
と同様の発光部３５（ただし発光部の直径は３０μｍ
φ）をサファイヤ基板３６に接合したものを半田等を用
いてSiブロック３８に固定する。ここでサファイヤ基板
は半田に濡れるようにSiブロック３８に固定する部分に
金等の金属を蒸着したものをもちいた。
取付け、それをSiブロック３８上に固定した。実施例１
と同様の発光部３５（ただし発光部の直径は３０μｍ
φ）をサファイヤ基板３６に接合したものを半田等を用
いてSiブロック３８に固定する。ここでサファイヤ基板
は半田に濡れるようにSiブロック３８に固定する部分に
金等の金属を蒸着したものをもちいた。
【００４８】半導体レーザチップから出射された光はレ
ンズを介することなく発光部３５を励起する。また波長
変換素子３３及び出力ミラーは実施例１と同様のものを
用いた。波長変換素子３３の固定には熱伝導性のよい接
着剤を用いて固定する。最後に出力ミラー３４は半導体
レーザチップを駆動しながら波長８８０ｎｍの基本波が
安定に発振しＳＨ光の出力が最大になるように調整しな
がら半田を用いて固定した。半導体の励起パワー２００
ｍＷの時０．７ｍＷの波長４４０ｎｍのＳＨ光を得るこ
とができる。
ンズを介することなく発光部３５を励起する。また波長
変換素子３３及び出力ミラーは実施例１と同様のものを
用いた。波長変換素子３３の固定には熱伝導性のよい接
着剤を用いて固定する。最後に出力ミラー３４は半導体
レーザチップを駆動しながら波長８８０ｎｍの基本波が
安定に発振しＳＨ光の出力が最大になるように調整しな
がら半田を用いて固定した。半導体の励起パワー２００
ｍＷの時０．７ｍＷの波長４４０ｎｍのＳＨ光を得るこ
とができる。
【００４９】（実施例４）本願発明による波長４４０ｎ
ｍ用小型レーザ装置の２番目の具体例を図４を用いて説
明する。
ｍ用小型レーザ装置の２番目の具体例を図４を用いて説
明する。
【００５０】図４(a)はレーザ装置の構成概要を示す上
面図、図４(b)は側面図である。レーザ装置を配置する
ための台としては銅ブロック４８を用いる。ここで銅ブ
ロックを用いるのは銅の熱伝導率が４００Ｗ・ｍー1・Ｋ
ー1と良好であるためである。本具体例では銅を用いたが
Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ等を含む熱伝導率の大きな合金を用い
ることもできる。半導体レーザチップ４０はヒートシン
クに取付け、それを銅ブロック上に固定した。Example3
と同様に発光部４５をサファイヤ基板４６に接合したも
のを半田等を用いて銅ブロック４８に固定する。
面図、図４(b)は側面図である。レーザ装置を配置する
ための台としては銅ブロック４８を用いる。ここで銅ブ
ロックを用いるのは銅の熱伝導率が４００Ｗ・ｍー1・Ｋ
ー1と良好であるためである。本具体例では銅を用いたが
Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ等を含む熱伝導率の大きな合金を用い
ることもできる。半導体レーザチップ４０はヒートシン
クに取付け、それを銅ブロック上に固定した。Example3
と同様に発光部４５をサファイヤ基板４６に接合したも
のを半田等を用いて銅ブロック４８に固定する。
【００５１】ここでサファイヤ基板の半導体レーザ側は
反射光が励起側半導体レーザに戻ることをさけるため垂
直から５〜１５度程角度を傾けてある。これはサファイ
ヤ基板には無反射コートがなされているが、わずかなが
ら反射する光が半導体レーザにもどらないようにするた
めである。
反射光が励起側半導体レーザに戻ることをさけるため垂
直から５〜１５度程角度を傾けてある。これはサファイ
ヤ基板には無反射コートがなされているが、わずかなが
ら反射する光が半導体レーザにもどらないようにするた
めである。
【００５２】以下実施例３と同様に組立をおこなった。
本装置を用いて半導体レーザの励起パワー２００ｍＷの
時０．８ｍＷの波長４４０ｎｍのＳＨ光を得ることがで
きる。さらに、サファイヤ基板からの反射戻り光が半導
体レーザに戻らないため実施例３と比較して安定にＳＨ
Ｇ光を得ることができる。
本装置を用いて半導体レーザの励起パワー２００ｍＷの
時０．８ｍＷの波長４４０ｎｍのＳＨ光を得ることがで
きる。さらに、サファイヤ基板からの反射戻り光が半導
体レーザに戻らないため実施例３と比較して安定にＳＨ
Ｇ光を得ることができる。
【００５３】（実施例５）本願発明のレーザ装置をさら
に高効率・高出力にするためには、発光部のキャリヤの
閉じこめ効率をさらによくすることと、熱の取り出しを
さらに良好にすることが有効である。以下に、発光部の
キャリヤ閉じこめ効率をよくし、熱の取り出しをよくす
るための発光部の構成及び作成プロセスを図５を用いて
説明する。
に高効率・高出力にするためには、発光部のキャリヤの
閉じこめ効率をさらによくすることと、熱の取り出しを
さらに良好にすることが有効である。以下に、発光部の
キャリヤ閉じこめ効率をよくし、熱の取り出しをよくす
るための発光部の構成及び作成プロセスを図５を用いて
説明する。
【００５４】図５(a)のように、ＧａＡｓ基板５０にＡ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層５１を０．２μｍ、ＧａＡｓ層５２
を２μｍ、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層５３を０．２μｍＬＰ
Ｅ法を用いて成長する。次にＳｉＯ2を製膜しフォトリ
ソグラフィで所望の発光部の面積と同程度の円形マスク
を作成する。
ｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層５１を０．２μｍ、ＧａＡｓ層５２
を２μｍ、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層５３を０．２μｍＬＰ
Ｅ法を用いて成長する。次にＳｉＯ2を製膜しフォトリ
ソグラフィで所望の発光部の面積と同程度の円形マスク
を作成する。
【００５５】図５(b)のように、ドライエッチングとウ
エットエッチングを用いて発光層となる円柱形状を作成
する。
エットエッチングを用いて発光層となる円柱形状を作成
する。
【００５６】図５(c)のように、キャリヤ閉じこめのた
めのブロッキング層（Ａｌ0.3Ｇａ0. 7Ａｓ層５５）を
０．５〜２μｍ成長する。次に基板を研磨して約５０μ
ｍ程度まで薄くし、研磨によるダメージをウエットエッ
チングにより取り除く。
めのブロッキング層（Ａｌ0.3Ｇａ0. 7Ａｓ層５５）を
０．５〜２μｍ成長する。次に基板を研磨して約５０μ
ｍ程度まで薄くし、研磨によるダメージをウエットエッ
チングにより取り除く。
【００５７】図5(d)のように、発光部の有効面積より多
少大きな円形のパターンをフォトレジストに形成する。
少大きな円形のパターンをフォトレジストに形成する。
【００５８】図５(e)のように、基板５０を１規定のＮ
Ｈ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2（＝１：２０）で選択エッチする。
Ｈ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2（＝１：２０）で選択エッチする。
【００５９】図５(f)のように、光励起側および励起と
反対側に誘電体多層膜５７及び５８を製膜する。ここで
励起側主面の誘電体多層膜５８には励起波長０．７８μ
mの光が透過し基本波波長である０．８８μmの光に対し
ては９９％以上反射する。この結晶の出力ミラー側主面
の誘電体多層膜５７は波長０．８８μmの光が９９％以
上透過する無反射コートが実現されている。
反対側に誘電体多層膜５７及び５８を製膜する。ここで
励起側主面の誘電体多層膜５８には励起波長０．７８μ
mの光が透過し基本波波長である０．８８μmの光に対し
ては９９％以上反射する。この結晶の出力ミラー側主面
の誘電体多層膜５７は波長０．８８μmの光が９９％以
上透過する無反射コートが実現されている。
【００６０】（実施例６）つぎに図５(f)と同様の構成
からなる半導体結晶を用いた小形のレーザ装置の例を図
６及び図７を用いて説明する。図６は図５で示したのと
同じ、発光部６９の取り付け方法を示す図である。発光
部６９は基本波が透過する貫通穴のあいた銅製の板６６
に半田などで固定される。さらに板６６は同じく銅製の
ブロック６８に固定されている。したがって、発光部で
非発光成分として発生した熱は効率よく銅製のブロック
に逃がすことができる。同じ銅ブロックに取り付けられ
た半導体レーザチップ６０の光により（レンズを介さ
ず）直接励起される。
からなる半導体結晶を用いた小形のレーザ装置の例を図
６及び図７を用いて説明する。図６は図５で示したのと
同じ、発光部６９の取り付け方法を示す図である。発光
部６９は基本波が透過する貫通穴のあいた銅製の板６６
に半田などで固定される。さらに板６６は同じく銅製の
ブロック６８に固定されている。したがって、発光部で
非発光成分として発生した熱は効率よく銅製のブロック
に逃がすことができる。同じ銅ブロックに取り付けられ
た半導体レーザチップ６０の光により（レンズを介さ
ず）直接励起される。
【００６１】図７は本願発明による小形レーザ装置の全
体構成を示す図である。ここで波長変換素子７３用の結
晶としてはＫＮｂＯ3を用いた。また励起用半導体レー
ザパワー、ＳＨＧ出力をモニターするフォトダイオード
８０及び８１が配置されている。さらに光学系全体がペ
ルチェ素子８３により±０．０２℃の精度で温度コント
ロールされている。レーザ装置全体はケース８４及び８
５により乾燥窒素雰囲気中に完全に密閉されている。
体構成を示す図である。ここで波長変換素子７３用の結
晶としてはＫＮｂＯ3を用いた。また励起用半導体レー
ザパワー、ＳＨＧ出力をモニターするフォトダイオード
８０及び８１が配置されている。さらに光学系全体がペ
ルチェ素子８３により±０．０２℃の精度で温度コント
ロールされている。レーザ装置全体はケース８４及び８
５により乾燥窒素雰囲気中に完全に密閉されている。
【００６２】本レーザ装置に於いて、励起半導体レーザ
パワー２００ｍＷの時３ｍＷのＳＨ光を得ることができ
る。さらにレーザの安定性は１時間当たりのパワー揺ら
ぎは±２％以内である。これは、出力光をモニターしな
がらフィードバック制御が可能となるためである。
パワー２００ｍＷの時３ｍＷのＳＨ光を得ることができ
る。さらにレーザの安定性は１時間当たりのパワー揺ら
ぎは±２％以内である。これは、出力光をモニターしな
がらフィードバック制御が可能となるためである。
【００６３】（実施例７）実施例５と同様の発光部とＫ
ＮｂＯ3結晶を用いて、図２と同様の光学系を作成し大
出力レーザ装置を実現した。発光部の有効径は直径５０
０μｍである。また、励起用半導体レーザはストライプ
幅５００μｍの縦モード・横モードともマルチモードの
ものを用いた。ＫＮｂＯ3結晶を用いた波長変換素子は
ペルチェ素子により±０．０２℃の精度で温度コントロ
ールされている。本構成のレーザ装置において、励起パ
ワー４Ｗの時２Ｗの波長４４０ｎｍのＳＨ光を得ること
ができる。本レーザ装置はレーザディスプレーの光源と
して用いることができる。
ＮｂＯ3結晶を用いて、図２と同様の光学系を作成し大
出力レーザ装置を実現した。発光部の有効径は直径５０
０μｍである。また、励起用半導体レーザはストライプ
幅５００μｍの縦モード・横モードともマルチモードの
ものを用いた。ＫＮｂＯ3結晶を用いた波長変換素子は
ペルチェ素子により±０．０２℃の精度で温度コントロ
ールされている。本構成のレーザ装置において、励起パ
ワー４Ｗの時２Ｗの波長４４０ｎｍのＳＨ光を得ること
ができる。本レーザ装置はレーザディスプレーの光源と
して用いることができる。
【００６４】（実施例８）本願発明による、レーザディ
スプレーの例を図８を用いて説明する。赤色光源８０１
としては、半導体レーザ励起の波長１３２０ｎｍで発振
するＮｄ：ＹＡＧレーザの内部共振器型第２次高調波を
用いた。励起パワー５Ｗの縦・横マルチモードの半導体
レーザを用いて波長６６０ｎｍの赤色ＳＨＧ出力２Ｗを
得る。また緑色光源８０２としては、半導体レーザ励起
の波長１０６４ｎｍで発振するＮｄ：ＹＶＯ4レーザを
用いる。半導体レーザの励起パワー３Ｗの時１．６Ｗの
波長５３２ｎｍ緑色光を得ることができる。
スプレーの例を図８を用いて説明する。赤色光源８０１
としては、半導体レーザ励起の波長１３２０ｎｍで発振
するＮｄ：ＹＡＧレーザの内部共振器型第２次高調波を
用いた。励起パワー５Ｗの縦・横マルチモードの半導体
レーザを用いて波長６６０ｎｍの赤色ＳＨＧ出力２Ｗを
得る。また緑色光源８０２としては、半導体レーザ励起
の波長１０６４ｎｍで発振するＮｄ：ＹＶＯ4レーザを
用いる。半導体レーザの励起パワー３Ｗの時１．６Ｗの
波長５３２ｎｍ緑色光を得ることができる。
【００６５】また青色光源８０３としては実施例６のレ
ーザ光源を用いた。これらの光源から出射された光は音
響光学効果を利用した変調器８０５〜８０７によってそ
れぞれ変調される。ここで外部変調器８０７を用いるの
は、使用した大パワーの励起用半導体レーザの変調特性
がよくないためであり、変調特性の良い半導体レーザが
あれば必要が無い。また赤及び緑色用光源には原理上外
部変調器が必要であることは、以前に述べた通りであ
る。外部変調器を透過した光はＮＤフィルタ８１５〜８
１７によって光量が、色再現性がよくなるように、調整
されたのちダイクロイックミラー８１０〜８１２によっ
て同一の光軸に合わされる。この光は全反射ミラー８１
８によって光路が調整された後、水平方向の光捜査のた
めのポリゴンミラー８２５で反射され、さらに垂直方向
捜査ミラー８２０によって反射された後、スクリーン８
３０に到達する。スクリーンに画面の大きさ３０インチ
の映像を写した結果、通常のＮＴＳＣ方式と同画質の映
像が得られた。
ーザ光源を用いた。これらの光源から出射された光は音
響光学効果を利用した変調器８０５〜８０７によってそ
れぞれ変調される。ここで外部変調器８０７を用いるの
は、使用した大パワーの励起用半導体レーザの変調特性
がよくないためであり、変調特性の良い半導体レーザが
あれば必要が無い。また赤及び緑色用光源には原理上外
部変調器が必要であることは、以前に述べた通りであ
る。外部変調器を透過した光はＮＤフィルタ８１５〜８
１７によって光量が、色再現性がよくなるように、調整
されたのちダイクロイックミラー８１０〜８１２によっ
て同一の光軸に合わされる。この光は全反射ミラー８１
８によって光路が調整された後、水平方向の光捜査のた
めのポリゴンミラー８２５で反射され、さらに垂直方向
捜査ミラー８２０によって反射された後、スクリーン８
３０に到達する。スクリーンに画面の大きさ３０インチ
の映像を写した結果、通常のＮＴＳＣ方式と同画質の映
像が得られた。
【００６６】捜査型のレーザディスプレーに例について
開示したが、投射形液晶ディスプレーの光源としても利
用する事ができる。この場合は、光源から同一光軸に合
わせられた光を、ビームエキスパンダーをもちいて液晶
モジュールの画面サイズに広げて用いる。また音響光学
素子を用いた外部変調器は必要がなくなる。スクリーン
に投影された映像にスペックルノイズが発生する場合
は、ランダム位相板、回折素子等を光学系中に配置する
ことで回避することが出来る。レーザ光源を用いた場
合、ほぼ完全な平行光を容易に得られること、及び目的
とする波長の光のみを発生するので光の利用効率が非常
に高くなる。通常のランプ光源を用いた場合、特に赤外
や紫外光等の不用な光は熱となり、液晶モジュールの発
熱が問題となるが、レーザ光源を用いた場合この問題を
回避することが可能となる。
開示したが、投射形液晶ディスプレーの光源としても利
用する事ができる。この場合は、光源から同一光軸に合
わせられた光を、ビームエキスパンダーをもちいて液晶
モジュールの画面サイズに広げて用いる。また音響光学
素子を用いた外部変調器は必要がなくなる。スクリーン
に投影された映像にスペックルノイズが発生する場合
は、ランダム位相板、回折素子等を光学系中に配置する
ことで回避することが出来る。レーザ光源を用いた場
合、ほぼ完全な平行光を容易に得られること、及び目的
とする波長の光のみを発生するので光の利用効率が非常
に高くなる。通常のランプ光源を用いた場合、特に赤外
や紫外光等の不用な光は熱となり、液晶モジュールの発
熱が問題となるが、レーザ光源を用いた場合この問題を
回避することが可能となる。
【００６７】以上、本願発明による実施例では第２高調
波発生を利用したレーザ装置についての例を示したが、
光和周波発生や光差周波発生を利用したレーザ装置の場
合でも本発明を用いることが出来る。
波発生を利用したレーザ装置についての例を示したが、
光和周波発生や光差周波発生を利用したレーザ装置の場
合でも本発明を用いることが出来る。
【００６８】さらに上記の説明は、本発明の一実施例に
関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明
の種々の変形例が考えられるが、それらはいずれも本発
明の技術的範囲に含まれる。
関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明
の種々の変形例が考えられるが、それらはいずれも本発
明の技術的範囲に含まれる。
【００６９】
【発明の効果】以上のように本発明のレーザ装置によれ
ば以下のような効果が得られ、その工業的価値はきわめ
て大きい。 （１）固体レーザ媒質としてIII−Ｖ半導体結晶、また
はII−VI族半導体結晶を用いることにより簡単な構成
で、直接変調可能な、短波長光源用のレーザ装置を実現
できる。 （２）光励起法を用いることにより、（光励起により発
生したキャリアの閉じこめのみを考えればよく）通常の
半導体レーザで必要となる電流の閉じこめや電流を流す
ための低抵抗化を考える必要がなく、発光部の素子構造
が簡単になる。 （３）励起用の半導体レーザのビームの品質（縦モー
ド、横モードとも）があまり要求されないので、縦モー
ド・横モードともマルチモードの大パワーの半導体レー
ザを利用できる。ＳＨＧ出力は入射パワーの２乗に比例
するので、このような大パワーの半導体レーザが利用出
来ることは変換効率の大きな高出力のＳＨＧ光源を実現
する上で非常に有効である。 （４）本願発明によるレーザ装置をレーザディスプレー
の光源として用いることにより、従来試みられたガスレ
ーザを用いたレーザディスプレーに比べて、きわめて小
型・高効率で安価なレーザディスプレーを実現すること
が可能となる。
ば以下のような効果が得られ、その工業的価値はきわめ
て大きい。 （１）固体レーザ媒質としてIII−Ｖ半導体結晶、また
はII−VI族半導体結晶を用いることにより簡単な構成
で、直接変調可能な、短波長光源用のレーザ装置を実現
できる。 （２）光励起法を用いることにより、（光励起により発
生したキャリアの閉じこめのみを考えればよく）通常の
半導体レーザで必要となる電流の閉じこめや電流を流す
ための低抵抗化を考える必要がなく、発光部の素子構造
が簡単になる。 （３）励起用の半導体レーザのビームの品質（縦モー
ド、横モードとも）があまり要求されないので、縦モー
ド・横モードともマルチモードの大パワーの半導体レー
ザを利用できる。ＳＨＧ出力は入射パワーの２乗に比例
するので、このような大パワーの半導体レーザが利用出
来ることは変換効率の大きな高出力のＳＨＧ光源を実現
する上で非常に有効である。 （４）本願発明によるレーザ装置をレーザディスプレー
の光源として用いることにより、従来試みられたガスレ
ーザを用いたレーザディスプレーに比べて、きわめて小
型・高効率で安価なレーザディスプレーを実現すること
が可能となる。
【図１】本発明の実施例１における発光部の構成を示す
図
図
【図２】本発明の実施例１における、図１の発光部22を
用いたレーザ装置の構成を示す模式図
用いたレーザ装置の構成を示す模式図
【図３】本発明の実施例３における小形レーザ装置の構
成を示す図
成を示す図
【図４】本発明の実施例４における小型レーザ装置の構
成を示す図
成を示す図
【図５】本発明の実施例５における発光部の構成及び作
成プロセスを示す図
成プロセスを示す図
【図６】本発明の実施例６における発光部の固定部を示
す図
す図
【図７】本発明の実施例６におけるレーザ装置の構成を
示す図
示す図
【図８】本発明のおける光源を利用したレーザディスプ
レーの構成を示す図
レーの構成を示す図
【図９】本発明の実施例２における発光部の構成を示す
図
図
１１ 誘電体多層膜 １２ 固体レーザ媒質 １３ 誘電体多層膜 １４ サファイア基板 １５ 誘電体多層膜 ２０ 励起用半導体レーザ ２１ 集光のための光学系 ２２ 発光部 ２３ 波長変換素子 ２４ 出力ミラー ８０１ ＳＨＧを利用した赤色レーザ光源 ８０２ ＳＨＧを利用した緑色レーザ光源 ８０３ ＳＨＧを利用した青色レーザ光源 ８０５、８０６、８０７ 外部変調素子 ８１０、８１１、８１２ ダイクロイックミラー ８１５、８１６、８１７ 光量調節用フィルタ ８１８ 全反射ミラー ８２０ 垂直走査用ミラー ８２５ 水平走査用ポリゴンミラー
Claims (11)
- 【請求項１】半導体レーザと、 前記半導体レーザにより励起される固体レーザ媒質と、 前記固体レーザ媒質から出射するレーザ光の波長を変換
する波長変換素子と、 前記固体レーザから出射するレーザ光を増幅するための
光共振器とを備え、 前記半導体レーザからの励起光は、前記固体レーザ媒質
の片方の主面に照射され、 前記光共振器は、前記主面と、反対側に配置された出力
ミラーとの間で構成されており、 前記光共振器の間に前記波長変換素子が配置されてお
り、 前記固体レーザ媒質としてIII−Ｖ族半導体結晶またはI
I−VI族半導体結晶を用いることを特徴とするレーザ装
置。 - 【請求項２】固体レーザ媒質として、ＧａＡｓ結晶、Ａ
ｌＧａＡｓ結晶、ＧａＩｎＰ結晶またはそれらの混晶結
晶や超格子結晶から選ばれる少なくとも一つの物質、 またはＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴ
ｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ及びそれらの混晶結晶や超格子結
晶から選ばれる少なくとも一つの物質を用いることを特
徴とする請求項１記載のレーザ装置。 - 【請求項３】半導体レーザの励起パワー及び発生した第
２次高調波パワーをモニターフォトダイオードを備えた
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装
置。 - 【請求項４】構成要素光部品が温度コントロールされて
いることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ装
置。 - 【請求項５】固体レーザ媒質の発光に寄与する部分の主
面の直径が励起用半導体レーザビームの直径と同程度で
あることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ
装置。 - 【請求項６】固体レーザ媒質の片方の主面には、誘電体
多層膜よりなるミラーが形成されており、前記ミラーは
半導体レーザより出射された励起光を透過し、かつ基本
波を効率よく反射する機能を有し、さらに前記主面がサ
ファイヤ基板またはダイヤモンド基板に接合されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装
置。 - 【請求項７】固体レーザ媒質が直接Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，
Ａｌ，またはこれらをの元素を含む熱伝導率が１００Ｗ
・ｍー1・Ｋー1以上の合金に保持されていることを特徴と
する請求項１または２に記載のレーザ装置。 - 【請求項８】サファイヤ基板、またはダイヤモンド基板
がＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ、またはそれらの元素を含む
熱伝導率が１００Ｗ・ｍー1・Ｋー1以上の合金からなる材
料に保持されていることを特徴とする請求項６記載のレ
ーザ装置。 - 【請求項９】波長変換素子の励起側主面に基本波が透過
し高調波を反射する誘電体多層膜が形成されていること
を特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。 - 【請求項１０】波長変換素子が、ＫＴｉＯＰＯ4，Ｌｉ
ＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3，ＬｉＩＯ3，β−ＢａＢ2Ｏ4，
ＬｉＢ3Ｏ5または有機イオン結晶から選ばれる少なくて
も一つの波長変換用非線形光学材料で構成されている請
求項１、２または９のいずれかに記載のレーザ装置。 - 【請求項１１】波長変換用非線形光学材料の誘電分極が
周期的に反転されていることを特徴とする請求項１、２
または９のいずれかに記載のレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10383294A JP3329066B2 (ja) | 1993-05-18 | 1994-05-18 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-115626 | 1993-05-18 | ||
| JP11562693 | 1993-05-18 | ||
| JP10383294A JP3329066B2 (ja) | 1993-05-18 | 1994-05-18 | レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799360A true JPH0799360A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3329066B2 JP3329066B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=26444421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10383294A Expired - Lifetime JP3329066B2 (ja) | 1993-05-18 | 1994-05-18 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3329066B2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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