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JP2008129232A - LASER LIGHT SOURCE DEVICE, IMAGE DISPLAY DEVICE AND MONITOR DEVICE HAVING THE LASER LIGHT SOURCE DEVICE - Google Patents

LASER LIGHT SOURCE DEVICE, IMAGE DISPLAY DEVICE AND MONITOR DEVICE HAVING THE LASER LIGHT SOURCE DEVICE Download PDF

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JP2008129232A
JP2008129232A JP2006312628A JP2006312628A JP2008129232A JP 2008129232 A JP2008129232 A JP 2008129232A JP 2006312628 A JP2006312628 A JP 2006312628A JP 2006312628 A JP2006312628 A JP 2006312628A JP 2008129232 A JP2008129232 A JP 2008129232A
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JP
Japan
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light source
wavelength
light
laser light
source device
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Withdrawn
Application number
JP2006312628A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiko Kumagai
恵子 熊谷
Akira Komatsu
朗 小松
Kunihiko Yano
邦彦 矢野
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

【課題】出力光のパワー低下を効率よく抑えて、光利用効率が高く、出力が安定したレーザ光源装置、及びそのレーザ光源装置を備えた画像表示装置、並びにモニター装置を提供する。
【解決手段】レーザ光源装置31は、光源311、波長変換素子312、光路変換素子314を備えている。波長変換素子は、出射側の端面に第1の波長の光を80%以上反射し第2の波長の光を80%以上透過する特性を有する誘電体多層膜よりなる多層膜ミラーと、出射側の端面に第1の波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜を備え、共振構造中に設けられている。光路変換素子は、第2のレーザ光LS2を取り出すための選択性反射膜317と反射面316Aを備え、プリズム315,316によって一体化され、第2のレーザ光が第2光路O2に取り出され、第1のレーザ光LS1の進行方向と略同じ方向へ向けられ、第1のレーザ光と共に出力光として利用される。
【選択図】図1
The present invention provides a laser light source device that efficiently suppresses power reduction of output light, has high light utilization efficiency, and has a stable output, an image display device including the laser light source device, and a monitor device.
A laser light source device includes a light source, a wavelength conversion element, and an optical path conversion element. The wavelength conversion element includes a multilayer mirror composed of a dielectric multilayer film having a characteristic of reflecting 80% or more of light of the first wavelength and transmitting 80% or more of light of the second wavelength to the end face on the emission side, and the emission side Is provided with a band-pass filter multilayer film having a band-pass characteristic in the vicinity of the first wavelength, and is provided in the resonance structure. The optical path conversion element includes a selective reflection film 317 for extracting the second laser light LS2 and a reflection surface 316A, and is integrated by the prisms 315 and 316, and the second laser light is extracted to the second optical path O2. The first laser beam LS1 is directed in substantially the same direction as the traveling direction, and is used as output light together with the first laser beam.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、レーザ光を射出するレーザ光源装置、及びそのレーザ光源装置を備えた画像表示装置、並びにモニター装置に関する。   The present invention relates to a laser light source device that emits laser light, an image display device including the laser light source device, and a monitor device.

近年、光通信、光応用測定、光表示などのオプトエレクトロニクス分野において、レーザ光源装置が広く使用されている。
こうしたレーザ光源装置としては、基本波レーザの波長をそのまま利用するものと、基本波レーザの波長を変換して利用するものとがある。後者のレーザ光源装置において、基本波レーザの波長の変換を行う素子として、第2次高調波発生(SHG:Second Harmonic Generation)素子が知られている。
In recent years, laser light source devices are widely used in the field of optoelectronics such as optical communication, applied optical measurement, and optical display.
Such laser light source devices include those that use the wavelength of the fundamental laser as it is, and those that use the wavelength of the fundamental laser after conversion. In the latter laser light source device, a second harmonic generation (SHG) element is known as an element for converting the wavelength of the fundamental laser.

ここで、SHGの変換効率は一般的に数%程度であるため、SHG素子によって変換された光のパワーは、基本波レーザ光源の出力光のパワーに比べてかなり小さくなってしまう。そこで、出力光のパワー低下を抑える構成として、特許文献1のようなレーザ光源装置が提案されている。このレーザ光源装置では、内部共振タイプのレーザ光源から射出され、SHG素子を通過した光を、波長が変換された第1のSHG光と、残余基本波光とに分離する。そして、残余基本波光を、再度SHG素子に通すことによって、波長が変換された第2のSHG光を取り出す。第2のSHG光は、第1のSHG光と偏光方向が90°異なる偏光に変換された状態で、第1のSHG光と合成される。特許文献1のレーザ光源装置では、このようにして、第1のSHG光と第2のSHG光の合成光を出力光として利用することにより、出力光のパワー低下を抑えている。   Here, since the conversion efficiency of SHG is generally about several percent, the power of the light converted by the SHG element is considerably smaller than the power of the output light of the fundamental laser light source. In view of this, a laser light source device as disclosed in Patent Document 1 has been proposed as a configuration that suppresses a decrease in power of output light. In this laser light source device, light emitted from an internal resonance type laser light source and passed through an SHG element is separated into first SHG light whose wavelength is converted and residual fundamental wave light. Then, the remaining fundamental wave light is again passed through the SHG element, thereby taking out the second SHG light whose wavelength has been converted. The second SHG light is combined with the first SHG light in a state in which the second SHG light is converted into polarized light whose polarization direction is 90 ° different from that of the first SHG light. In this way, the laser light source device of Patent Document 1 uses the combined light of the first SHG light and the second SHG light as output light, thereby suppressing the power drop of the output light.

また、SHGは、SHGの変換波長の許容幅に対して、レーザ光源から射出される光の発振波長幅が広いために波長変換されない波長域の光が多く、変換効率が低いという課題が残る。
そこで、波長幅の狭いレーザ光を出力光として安定して供給するために、レーザ光源から射出されたレーザ光を共振させる外部共振器内にフォトポリマ体積ホログラムを備え、フォトポリマ体積ホログラムがレーザ光源から射出された光を回折して共振器内の光学系に入射させるとともに、所定の波長のレーザ光を選択的に透過して外部に射出する外部共振型レーザ装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Further, SHG has a problem that the conversion efficiency is low because there is much light in a wavelength region that is not wavelength-converted because the oscillation wavelength width of the light emitted from the laser light source is wider than the allowable width of the conversion wavelength of SHG.
Therefore, in order to stably supply laser light having a narrow wavelength width as output light, a photopolymer volume hologram is provided in an external resonator that resonates laser light emitted from a laser light source, and the photopolymer volume hologram is a laser light source. An external resonant laser device has been proposed that diffracts light emitted from the laser beam so as to enter the optical system in the resonator, and selectively transmits laser light having a predetermined wavelength to be emitted to the outside (for example, Patent Document 2).

特開昭59−128525号公報JP 59-128525 A 特開2001−284718号公報JP 2001-284718 A

しかしながら、特許文献1に記載のレーザ光源装置では、残余基本波光を、再度SHG素子に通すことによって波長が変換された第2のSHG光を利用することはできるものの、再度SHG素子を通過しても波長が変換されなかった残余基本波光を利用することができない。よって、光の利用効率が劇的に向上することはない。また、このような残余基本波光を、そのまま基本波レーザ光源へ戻すと、基本波レーザ光源のパワーが低下したり、不安定になってしまったりする恐れがあるため、残余基本波光を光源へ戻さないようにする構成が必須となる。よって、光学系が大型化してしまう可能性がある。また、光路の長さが大きくなったり、光学素子を通過する回数が増えてしまったりするため、光の損失が発生してしまう可能性もある。   However, in the laser light source device described in Patent Document 1, although the second SHG light whose wavelength is converted by passing the remaining fundamental wave light again through the SHG element can be used, it passes through the SHG element again. However, the residual fundamental wave light whose wavelength has not been converted cannot be used. Therefore, the light use efficiency is not dramatically improved. In addition, if such residual fundamental light is returned to the fundamental laser light source as it is, the power of the fundamental laser light source may decrease or become unstable, so the residual fundamental light is returned to the light source. It is essential to have a configuration that does not. Therefore, there is a possibility that the optical system becomes large. Moreover, since the length of the optical path is increased or the number of times of passing through the optical element is increased, there is a possibility that light loss may occur.

さらに、特許文献1に記載のレーザ光源装置では、第1のSHG光と第2のSHG光とを合成するために、偏光方向を互いに90°異なる状態にしているため、出力光が2種類の偏光の合成光となってしまう。よって、特許文献1に記載のレーザ光源装置を、1種類の偏光しか利用できない偏光制御型のデバイス(例えば液晶デバイス)と組み合わせて使用することを考えた場合、第一のSHG光と第二のSHG光の偏光方向を揃えるための構成を設けなければ、一方のSHG光しか利用することができなくなってしまう。
つまり、特許文献1に記載のレーザ光源装置では、出力光のパワー低下をある程度抑えつつ、安定した出力を得ることは可能であるが、光の利用効率はそれ程上がらない。特に、偏光制御型のデバイスと組み合わせて使用する場合は、光の利用効率がまったく上がらない可能性もある。
一方、特許文献2に記載の外部共振型レーザ装置に用いられるフォトポリマ体積ホログラムは、例えば、樹脂中に屈折率の異なる干渉パターンが層状に多数形成され、発振波長のレーザ光を狭帯域化して反射する素子であり、非常に高価である。よって、レーザ装置を簡素に構成できるとはいえ、製造コストが嵩むという課題を有する。
Furthermore, in the laser light source device described in Patent Document 1, in order to synthesize the first SHG light and the second SHG light, the polarization directions are different from each other by 90 °, so that the output light has two types. It becomes the combined light of polarized light. Therefore, when considering using the laser light source device described in Patent Document 1 in combination with a polarization control type device (for example, a liquid crystal device) that can use only one type of polarized light, the first SHG light and the second Unless a configuration for aligning the polarization direction of the SHG light is provided, only one SHG light can be used.
That is, in the laser light source device described in Patent Document 1, it is possible to obtain a stable output while suppressing a decrease in the power of the output light to some extent, but the light utilization efficiency does not increase so much. In particular, when used in combination with a polarization control type device, there is a possibility that the light utilization efficiency may not be improved at all.
On the other hand, in the photopolymer volume hologram used in the external resonance laser device described in Patent Document 2, for example, a large number of interference patterns having different refractive indexes are formed in layers in a resin, and laser light having an oscillation wavelength is narrowed. It is a reflective element and is very expensive. Therefore, although the laser device can be configured simply, there is a problem that the manufacturing cost increases.

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、出力光のパワー低下を効率よく抑えて、光利用効率が高く、出力光の偏光方向が揃っており、かつ、出力が安定したレーザ光源装置を提供することを目的とする。また、かかるレーザ光源装置の利用により、光の利用効率が向上した画像表示装置及びモニター装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, efficiently reducing the power reduction of output light, high light utilization efficiency, the polarization direction of the output light is aligned, and the output is An object is to provide a stable laser light source device. It is another object of the present invention to provide an image display device and a monitor device in which the use efficiency of light is improved by using such a laser light source device.

本発明に係るレーザ光源装置は、第1の波長の光を射出する光源と、前記第1の波長の光を選択的に反射して前記光源の方に向かわせる多層膜ミラーと、前記光源と前記多層膜ミラーとの間に形成された第1光路上に設けられ、入射した第1の波長の光のうち一部の光の波長を前記第1の波長とは異なる第2の波長に変換する波長変換素子、及び前記第1の波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ手段と、前記多層膜ミラーによって反射されて前記光源の方へ向かう過程で前記第2の波長に変換された光を、前記第1光路とは異なる第2光路に取り出す光路変換素子と、を備え、前記多層膜ミラーから射出される前記第2の波長の第1のレーザ光と、前記光路変換素子から射出される前記第2の波長の第2のレーザ光とを出力光として利用するレーザ光源装置であって、前記光路変換素子は、前記光源と前記波長変換素子との間に設けられ、前記第2の波長の光を選択的に反射する選択性反射膜と、前記選択性反射膜によって反射された光を反射して、前記第1のレーザ光の進行方向とほぼ同じ方向へ向ける反射面と、前記選択性反射膜と前記反射面とを一体化する透光性素子とを有し、前記多層膜ミラーは、前記波長変換素子の出射側の端面に形成された前記第1の波長の光を80%以上反射し、前記第2の波長の光を80%以上透過する特性を有する誘電体多層膜よりなることを特徴とする。   A laser light source device according to the present invention includes a light source that emits light of a first wavelength, a multilayer mirror that selectively reflects the light of the first wavelength toward the light source, and the light source. Provided on the first optical path formed between the multilayer mirrors and converts the wavelength of a part of the incident first wavelength light to a second wavelength different from the first wavelength. And a light that is reflected by the multilayer mirror and converted to the second wavelength in the process toward the light source, and a wavelength conversion element that performs bandpass characteristics near the first wavelength. An optical path conversion element for taking out a second optical path different from the first optical path, and the first laser light having the second wavelength emitted from the multilayer mirror and the optical path conversion element And a second laser beam having the second wavelength. A selective reflection film that is provided between the light source and the wavelength conversion element, and selectively reflects the light of the second wavelength; and A reflective surface that reflects light reflected by the selective reflection film and directs the light in a direction substantially the same as the traveling direction of the first laser light, and the translucency that integrates the selective reflection film and the reflection surface And the multilayer mirror reflects 80% or more of the light having the first wavelength and 80% or more of the light having the second wavelength, which is formed on the end face on the emission side of the wavelength conversion element. It is characterized by comprising a dielectric multilayer film having a transmitting characteristic.

本発明によれば、光源と多層膜ミラーとによって構成された共振構造(第1光路)中に波長変換素子および第1の波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ手段を備えることにより、光源から射出される第1の波長の光の波長が狭帯域化される。これにより、波長変換素子での変換効率が向上し、光の利用効率を高めた第2の波長の出力光を得ることができる。また、多層膜ミラーによって反射されて光源へ向かう過程で波長が変換された第2のレーザ光を、光路変換素子によって第2光路に取り出して利用することにより、出力光のパワー低下を効率よく低減することが可能である。また、本発明では、第2のレーザ光を、第1のレーザ光の進行方向とほぼ同じ方向へ向けるだけで良いため、偏光方向がほぼ揃った出力光を得ることができる。よって、偏光制御型のデバイスと組み合わせて使用する場合であっても、光の利用効率を向上させることが可能である。   According to the present invention, the resonant structure (first optical path) constituted by the light source and the multilayer mirror includes a wavelength conversion element and bandpass filter means having bandpass characteristics in the vicinity of the first wavelength. The wavelength of the light of the first wavelength emitted from is narrowed. Thereby, the conversion efficiency in the wavelength conversion element is improved, and output light of the second wavelength with improved light use efficiency can be obtained. In addition, the second laser beam, which has been reflected by the multilayer mirror and converted in the process toward the light source, is extracted into the second optical path by the optical path conversion element and used, thereby efficiently reducing the power reduction of the output light. Is possible. In the present invention, since the second laser beam only needs to be directed in substantially the same direction as the traveling direction of the first laser beam, output light having substantially the same polarization direction can be obtained. Therefore, even when used in combination with a polarization control type device, the light utilization efficiency can be improved.

さらに、出力光のパワーは、選択性反射膜と反射面の位置の変動によって影響され易いが、本発明ではこれらが透光性素子によって一体化されていることにより、選択性反射膜と反射面との位置合わせが不要であり、かつ、選択性反射膜と反射面との位置がずれることもないので、安定した出力を得ることも可能である。
さらにまた、多層膜ミラーは第1の波長の光を80%以上反射し、第2の波長の光を80%以上透過する特性を有することで、光源の発振光を共振構造の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換された第2の波長の光を効率良く取り出すことができる。
すなわち、本発明によれば、出力光のパワー低下を効率よく抑えて、光利用効率が高く、出力光の偏光方向が揃っており、かつ、出力が安定したレーザ光源装置を得ることが可能となる。
Furthermore, the power of the output light is easily influenced by the fluctuations in the positions of the selective reflection film and the reflection surface. In the present invention, however, the selective reflection film and the reflection surface are integrated by the translucent element. Is not necessary, and the position of the selective reflection film and the reflection surface is not shifted, so that a stable output can be obtained.
Furthermore, the multilayer mirror has a characteristic of reflecting 80% or more of light of the first wavelength and transmitting 80% or more of light of the second wavelength, so that the oscillation light of the light source is confined inside the resonance structure. The light having the second wavelength converted by the wavelength conversion element can be efficiently extracted.
That is, according to the present invention, it is possible to obtain a laser light source device that efficiently suppresses power reduction of output light, has high light utilization efficiency, has the same polarization direction of output light, and has a stable output. Become.

本発明に係るレーザ光源装置において、前記透光性素子は、第1のプリズムと第2のプリズムとを有し、前記第1、および第2のプリズムは、それぞれ第1の面と第2の面とを有し、前記第1のプリズムの第2の面と、前記第2のプリズムの第1の面との間に、前記選択性反射膜が設けられ、前記光源から射出された光は、前記第1のプリズムの第1の面から前記光路変換素子に入射して、前記第1のプリズムの第2の面、前記選択性反射膜、前記第2のプリズムの第1の面をこの順に通過して、前記第2のプリズムの第2の面から前記波長変換素子に向けて射出され、前記多層膜ミラーによって反射されて前記光源の方へ向かう光は、前記第2のプリズムの第2の面から前記光路変換素子に入射して、前記第2のプリズムの第1の面を通過して、前記選択性反射膜に入射し、前記多層膜ミラーによって反射されて前記光源の方へ向かう光のうち、前記選択性反射膜を透過して前記光源の方へ向かう光は、前記第1のプリズムの第2の面を通過して、前記第1のプリズムの第1の面から前記光源に向けて射出され、前記多層膜ミラーによって反射されて前記光源の方へ向かう光のうち、前記選択性反射膜によって反射された光は、前記反射面によって反射されて、前記第2のプリズムの第2の面から射出される構成とすることが好ましい。   In the laser light source device according to the present invention, the translucent element has a first prism and a second prism, and the first and second prisms have a first surface and a second prism, respectively. The selective reflection film is provided between the second surface of the first prism and the first surface of the second prism, and the light emitted from the light source is The first surface of the first prism is incident on the optical path conversion element, and the second surface of the first prism, the selective reflection film, and the first surface of the second prism are made to pass through the first surface. The light that passes through the second prism and is emitted from the second surface of the second prism toward the wavelength conversion element, reflected by the multilayer mirror, and directed toward the light source is transmitted through the second prism. 2 is incident on the optical path conversion element from the surface 2 and passes through the first surface of the second prism. Of the light that enters the selective reflection film and is reflected by the multilayer mirror and travels toward the light source, the light that passes through the selective reflection film and travels toward the light source is the first light. Of the light that passes through the second surface of the prism, is emitted from the first surface of the first prism toward the light source, is reflected by the multilayer mirror, and travels toward the light source, It is preferable that the light reflected by the selective reflection film is reflected by the reflection surface and emitted from the second surface of the second prism.

かかる構成によれば、プリズムの面を介して、光路変換素子に光を入射させたり、光路変換素子から光を射出させたりすることができるため、光路変換素子に入射する光や、光路変換素子から射出させる光の方向を制御し易い。
特に、前記第1のプリズムの第1の面と、前記第2のプリズムの第2の面とが平行である場合には、光路変換素子に入射する光と、光路変換素子から射出される光の方向を同一にすることが可能であり、光の方向の制御がさらに容易となる。
According to such a configuration, since light can be incident on or emitted from the optical path conversion element via the prism surface, the light incident on the optical path conversion element or the optical path conversion element It is easy to control the direction of light emitted from.
In particular, when the first surface of the first prism and the second surface of the second prism are parallel, the light incident on the optical path conversion element and the light emitted from the optical path conversion element The direction of the light can be made the same, and the control of the light direction is further facilitated.

また、この場合において、前記反射面は、前記第2のプリズムの第3の面によって構成することができ、このとき、前記第3の面は、前記第3の面に入射する光に対して全反射条件を満足する角度に配置された平滑面であることが好ましい。かかる構成によれば、反射面の反射効率をほぼ100%にすることができるため、光の利用効率をより向上させることが可能である。   In this case, the reflection surface can be constituted by the third surface of the second prism, and at this time, the third surface is configured to prevent light incident on the third surface. A smooth surface disposed at an angle satisfying the total reflection condition is preferable. According to such a configuration, since the reflection efficiency of the reflection surface can be almost 100%, it is possible to further improve the light use efficiency.

本発明に係るレーザ光源装置において、前記バンドパスフィルタ手段は、前記波長変換素子の入射側の端面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜よりなる構成とすることが好ましい。   In the laser light source device according to the present invention, it is preferable that the bandpass filter means is composed of a bandpass filter multilayer film formed on an end surface on the incident side of the wavelength conversion element.

かかる構成によれば、バンドパスフィルタ手段としてのバンドパスフィルタ多層膜および多層膜ミラーが、波長変換素子の入射側の端面および出射側の端面に設けられているため、光路の長さが長くなったり、光学素子を通過する回数が増えてしまったりすることによる光の損失を低減するとともに、構成部品点数が低減し、レーザ光源装置の低コスト化および小型化に寄与することができる。   According to such a configuration, since the band-pass filter multilayer film and the multilayer mirror as the band-pass filter means are provided on the incident-side end face and the emission-side end face of the wavelength conversion element, the length of the optical path is increased. In addition, the loss of light due to an increase in the number of passes through the optical element can be reduced, and the number of components can be reduced, thereby contributing to cost reduction and downsizing of the laser light source device.

本発明に係るレーザ光源装置において、前記バンドパスフィルタ手段は、バンドパスフィルタ多層膜が設けられたバンドパスフィルタよりなり、前記光路変換素子と前記波長変換素子との間に、前記光源のレーザ光射出面に対する傾斜角度が変位可能に構成されることが好ましい。   In the laser light source device according to the present invention, the band-pass filter means includes a band-pass filter provided with a band-pass filter multilayer film, and the laser beam of the light source is interposed between the optical path conversion element and the wavelength conversion element. It is preferable that the tilt angle with respect to the exit surface is configured to be displaceable.

かかる構成によれば、バンドパスフィルタ手段はバンドパスフィルタ多層膜が設けられたバンドパスフィルタよりなり、光路変換素子と波長変換素子との間に、光源のレーザ光射出面に対する傾斜角度が変位可能に構成されることにより、光源から射出される第1の波長の光の波長が狭帯域化されるとともに、傾斜角度を変位して第1の波長の光の波長を変えることができる。これにより、温度変化などにより光源から射出される光の波長に変動が生じても、発振波長を調整することが可能となり、波長変換素子での変換効率が向上し、光の利用効率を高めた出力光を得ることができる。   According to such a configuration, the band-pass filter means comprises a band-pass filter provided with a band-pass filter multilayer film, and the tilt angle of the light source with respect to the laser light exit surface can be displaced between the optical path conversion element and the wavelength conversion element. With this configuration, the wavelength of the first wavelength light emitted from the light source can be narrowed, and the tilt angle can be changed to change the wavelength of the first wavelength light. This makes it possible to adjust the oscillation wavelength even when the wavelength of light emitted from the light source varies due to temperature changes, etc., improving the conversion efficiency of the wavelength conversion element and increasing the light utilization efficiency. Output light can be obtained.

本発明に係るレーザ光源装置において、前記バンドパスフィルタ手段は、前記第2のプリズムの第2の面上に形成されたバンドパスフィルタ多層膜よりなることが好ましい。または、前記第1のプリズムの第1の面上に形成されたバンドパスフィルタ多層膜よりなることが好ましい。   In the laser light source device according to the present invention, it is preferable that the bandpass filter means is formed of a bandpass filter multilayer film formed on the second surface of the second prism. Or it is preferable to consist of a band pass filter multilayer film formed on the first surface of the first prism.

かかる構成によれば、バンドパスフィルタ手段としてのバンドパスフィルタ多層膜が、第2のプリズムの第2の面上に形成されたバンドパスフィルタ多層膜、または、第1のプリズムの第1の面上に形成されたバンドパスフィルタ多層膜よりなることにより、光路の長さが長くなったり、光学素子を通過する回数が増えてしまったりすることによる光の損失を低減するとともに、構成部品点数が低減し、レーザ光源装置の低コスト化および小型化に寄与することができる。   According to such a configuration, the bandpass filter multilayer film as the bandpass filter means is a bandpass filter multilayer film formed on the second surface of the second prism, or the first surface of the first prism. The bandpass filter multilayer film formed above reduces the loss of light due to an increase in the length of the optical path and the number of passes through the optical element, and the number of components is reduced. This can contribute to reduction in cost and size of the laser light source device.

本発明に係るレーザ光源装置において、前記バンドパスフィルタ多層膜は、前記第2の波長に対して80%以上の透過率を有し、高屈折率層Hと低屈折率層Lが交互に積層され、前記第1の波長をλとおいて、光学膜厚が前記波長変換素子側から順に、0.236λH、0.355λL、0.207λH、0.203λL、(0.25λH、0.25λL)n、0.5λH、(0.25λL、0.25λH)n、0.266λL、0.255λH、0.248λL、0.301λH、0.631λLであることが好ましい。但し、nは3から10の範囲の値であり、括弧内の層を繰り返し積層する繰り返し数を示す。   In the laser light source device according to the present invention, the bandpass filter multilayer film has a transmittance of 80% or more with respect to the second wavelength, and the high refractive index layer H and the low refractive index layer L are alternately laminated. Where the first wavelength is λ and the optical film thicknesses are 0.236λH, 0.355λL, 0.207λH, 0.203λL, (0.25λH, 0.25λL) n in order from the wavelength conversion element side. 0.5λH, (0.25λL, 0.25λH) n, 0.266λL, 0.255λH, 0.248λL, 0.301λH, and 0.631λL. However, n is a value in the range of 3 to 10, and indicates the number of repetitions in which the layers in parentheses are repeatedly laminated.

かかる構成によれば、バンドパスフィルタ多層膜が、第2の波長に対して80%以上の透過率を有し、前記のように高屈折率層Hと低屈折率層Lが交互に積層されて形成されることにより、第1の波長近傍でバンドパス特性を有し、光源から射出された第1の波長の光を狭帯域化することができる。これにより、波長変換素子における波長変換の変換効率が向上するとともに、使用環境の温度変化などによってレーザ光源の発振波長に変動が生じたとしても、常に一定波長のレーザ光を、レーザ光源装置から射出することができる。   According to such a configuration, the bandpass filter multilayer film has a transmittance of 80% or more with respect to the second wavelength, and the high refractive index layer H and the low refractive index layer L are alternately laminated as described above. As a result, the first wavelength light having a bandpass characteristic in the vicinity of the first wavelength can be narrowed. This improves the conversion efficiency of the wavelength conversion in the wavelength conversion element, and always emits laser light of a constant wavelength from the laser light source device even if the oscillation wavelength of the laser light source fluctuates due to temperature changes in the usage environment. can do.

本発明に係るレーザ光源装置において、前記多層膜ミラーから射出される前記第2の波長の第1のレーザ光と、前記光路変換素子から射出される前記第2の波長の第2のレーザ光とは、略平行であることことが好ましい。
本発明に係るレーザ光源装置は、レンズ、フィルター、ミラー、回折格子、プリズム、光変調素子など、他の光学素子と組み合わせて利用される可能性が高いが、このような光学素子の多くは、入射光の角度に依存して特性が変化したり、出力結果が変化してしまったりする。そこで、第1のレーザ光と第2のレーザ光とをほぼ平行とすれば、レーザ光源装置の後に配置される光学デバイスの設計や配置が容易となる。したがって、かかる構成によれば、特に、本発明に係るレーザ光源装置を、画像表示装置やモニター装置等に応用した場合に、光学設計の自由度が非常に高まるという効果がある。
In the laser light source device according to the present invention, the first laser light having the second wavelength emitted from the multilayer mirror, and the second laser light having the second wavelength emitted from the optical path conversion element, Are preferably substantially parallel.
The laser light source device according to the present invention is highly likely to be used in combination with other optical elements such as a lens, a filter, a mirror, a diffraction grating, a prism, and a light modulation element. Depending on the angle of incident light, the characteristics may change or the output result may change. Therefore, if the first laser light and the second laser light are made substantially parallel, the design and arrangement of the optical device arranged after the laser light source device is facilitated. Therefore, according to such a configuration, particularly when the laser light source device according to the present invention is applied to an image display device, a monitor device, or the like, there is an effect that the degree of freedom in optical design is greatly increased.

さらに、このとき、前記波長変換素子の、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とに直交する線と平行な方向の幅をW1とし、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光との間の距離をW2としたとき、W2>W1であることが好ましい。
かかる構成により、第1光路と波長選択膜との相対位置が多少ずれたとしても、第2光路が波長変換素子によって遮られることが無い。よって、光路変換素子の位置合わせが比較的容易となる。
Further, at this time, the width of the wavelength conversion element in a direction parallel to a line orthogonal to the first laser beam and the second laser beam is W1, and the first laser beam and the second laser beam When the distance to the laser beam is W2, it is preferable that W2> W1.
With this configuration, even if the relative position between the first optical path and the wavelength selection film is slightly shifted, the second optical path is not blocked by the wavelength conversion element. Therefore, alignment of the optical path conversion element is relatively easy.

本発明に係るレーザ光源装置において、前記光源は、アレイ化された複数の発光部を備えることが好ましい。本発明では、このようにアレイ化された光源を用いたとしても、波長変換素子や光路変換素子の光入射面、光射出面および反射面の面積を、アレイに対応した面積に拡張すれば良いだけである。このように、本発明では、光源がアレイ化されたとしても、装置の過度な大型化を招くことが無く、簡単な構成で対応することが可能である。よって、本発明では、光源がアレイ化されたとしても、出力光のパワー低下を効率よく抑えて、光利用効率が高く、出力光の偏光方向が揃っており、かつ、出力が安定したレーザ光源装置を得ることが可能となる効果をそのまま保持しつつ、アレイ化による光量の増加を、効果的に出力光のパワーアップに繋げることが可能である。   In the laser light source device according to the present invention, the light source preferably includes a plurality of light emitting units arranged in an array. In the present invention, even when the arrayed light sources are used, the areas of the light incident surface, light exit surface, and reflection surface of the wavelength conversion element and the optical path conversion element may be expanded to an area corresponding to the array. Only. Thus, in the present invention, even if the light sources are arranged in an array, it is possible to cope with a simple configuration without causing an excessive increase in size of the apparatus. Therefore, in the present invention, even when the light source is arrayed, a laser light source that efficiently suppresses the power drop of the output light, has high light utilization efficiency, has a uniform polarization direction of the output light, and has a stable output. It is possible to effectively increase the amount of light due to the array and increase the power of the output light while maintaining the effect that enables the device to be obtained.

また、本発明に係るレーザ光源装置において、前記波長変換素子は、擬似位相整合型の波長変換素子であることが好ましい。擬似位相制御型の波長変換素子は、他のタイプの波長変換素子よりも変換効率が高いため、本発明の効果をより高めることが可能である。   In the laser light source device according to the present invention, it is preferable that the wavelength conversion element is a quasi phase matching type wavelength conversion element. Since the quasi phase control type wavelength conversion element has higher conversion efficiency than other types of wavelength conversion elements, the effect of the present invention can be further enhanced.

本発明に係る画像表示装置は、上述したようなレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置から射出されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子とを備えたことを特徴とする。
かかる画像表示装置は、上述したようなレーザ光源装置を用いているため、光の利用効率を向上させることが可能である。
An image display device according to the present invention includes the laser light source device as described above and a light modulation element that modulates laser light emitted from the laser light source device according to image information.
Since such an image display device uses the laser light source device as described above, the light use efficiency can be improved.

以下、本発明における実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係るレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
レーザ光源装置31は、光源311、波長変換素子312、光路変換素子314を備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the laser light source device according to the first embodiment.
The laser light source device 31 includes a light source 311, a wavelength conversion element 312, and an optical path conversion element 314.

光源311は、第1の波長の光を射出する。
図2は光源311の構造を模式的に示す断面図である。図2に示した光源311は、いわゆる面発光半導体レーザであり、例えば半導体ウエハより少なくともなる基板400と、基板400上に形成され、反射ミラーとしての機能を有するミラー層311Aと、ミラー層311Aの表面に積層されるレーザ媒体311Bとを有する。
The light source 311 emits light having a first wavelength.
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the structure of the light source 311. A light source 311 shown in FIG. 2 is a so-called surface-emitting semiconductor laser, for example, a substrate 400 made of at least a semiconductor wafer, a mirror layer 311A formed on the substrate 400 and having a function as a reflection mirror, and a mirror layer 311A. A laser medium 311B stacked on the surface.

ミラー層311Aは、基板400上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)により形成された、高屈折率の誘電体と低屈折率の誘電体の積層体によって構成されている。ミラー層311Aを構成する各層の厚さ、各層の材料、層の数は、光源311から射出される光の波長(第1の波長)に対して最適化され、反射光が干渉し強め合う条件に設定されている。   The mirror layer 311A is formed of a stacked body of a high refractive index dielectric and a low refractive index dielectric formed on the substrate 400 by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition). The thickness of each layer constituting the mirror layer 311A, the material of each layer, and the number of layers are optimized with respect to the wavelength of light emitted from the light source 311 (first wavelength), and the conditions in which reflected light interferes and strengthens each other. Is set to

レーザ媒体311Bは、ミラー層311Aの面上に形成されている。このレーザ媒体311Bは、図示しない電通手段が接続されており、電通手段から所定量の電流が流されると、所定波長の光を射出する。また、レーザ媒体311Bは、ミラー層311Aと、図1に示した波長変換素子312の射出面に設けられたミラー多層膜312Cとの間で、第1の波長の光が共振することにより、特定の波長(第1の波長)の光を増幅させる。すなわち、ミラー層311Aや、波長変換素子312のミラー多層膜312Cにより反射された光は、レーザ媒体311Bにより新たに射出される光と共振して増幅され、レーザ媒体311Bの光射出端面からミラー層311Aや基板400に略直交する方向に射出される。   The laser medium 311B is formed on the surface of the mirror layer 311A. The laser medium 311B is connected to a conduction means (not shown), and emits light of a predetermined wavelength when a predetermined amount of current flows from the conduction means. Further, the laser medium 311B is specified by the light of the first wavelength resonating between the mirror layer 311A and the mirror multilayer film 312C provided on the emission surface of the wavelength conversion element 312 shown in FIG. The light of the wavelength (first wavelength) is amplified. In other words, the light reflected by the mirror layer 311A and the mirror multilayer film 312C of the wavelength conversion element 312 is amplified by resonance with the light newly emitted by the laser medium 311B, and is reflected from the light emission end face of the laser medium 311B. Injected in a direction substantially orthogonal to 311A and the substrate 400.

波長変換素子312は、入射した光の波長をほぼ半分の波長(第2の波長)の光に変換する機能を有する。波長変換素子312は、例えば四角柱形状をなし、波長変換部312Aと、波長変換部312Aの光源311側の面(入射側端面)に設けられたバンドパスフィルタ手段としてのバンドパスフィルタ多層膜312Bと、波長変換部312Aの射出側端面に設けられた多層膜ミラーとしてのミラー多層膜312Cとを備えている。
この波長変換素子312は、図1に示すように、光源311とミラー多層膜312Cとの間に形成された第1光路O1上に配置されている。
The wavelength conversion element 312 has a function of converting the wavelength of incident light into light having a substantially half wavelength (second wavelength). The wavelength conversion element 312 has, for example, a quadrangular prism shape, and includes a wavelength conversion unit 312A and a bandpass filter multilayer film 312B as bandpass filter means provided on the light source 311 side surface (incident side end surface) of the wavelength conversion unit 312A. And a mirror multilayer film 312C as a multilayer mirror provided on the emission side end face of the wavelength conversion section 312A.
As shown in FIG. 1, the wavelength conversion element 312 is disposed on the first optical path O1 formed between the light source 311 and the mirror multilayer film 312C.

図3は波長変換素子312の構造を模式的に示す断面図である。
波長変換部312Aは、入射した光の第2次高調波を生成する第2次高調波発生(SHG:Second Harmonic Generation)素子である。波長変換部312Aは、周期的な分極反転構造を備えており、擬似位相整合(QPM:Quasi Phase Matching)による波長変換によって、入射した光の波長をほぼ半分の波長(第2の波長)の光に変換する。例えば、光源311から射出される光の波長(第1の波長)が1064nm(近赤外)である場合、波長変換部312Aは、これを半分の波長(第2の波長)532nmに変換して、緑色の光を生成する。但し、背景技術でも述べたように、波長変換部312Aの波長変換効率は、一般的に数%程度である。つまり、光源311から射出された光のすべてが、第2の波長の光に変換されるわけではない。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the wavelength conversion element 312.
The wavelength conversion unit 312A is a second harmonic generation (SHG) element that generates a second harmonic of incident light. The wavelength conversion unit 312A has a periodic polarization inversion structure, and the wavelength of incident light is approximately half the wavelength (second wavelength) by wavelength conversion using quasi phase matching (QPM). Convert to For example, when the wavelength of the light emitted from the light source 311 (first wavelength) is 1064 nm (near infrared), the wavelength conversion unit 312A converts this to a half wavelength (second wavelength) of 532 nm. Produces green light. However, as described in the background art, the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion unit 312A is generally about several percent. That is, not all of the light emitted from the light source 311 is converted into light of the second wavelength.

周期的な分極反転構造は、例えばニオブ酸リチウム(LN:LiNbO3)やタンタル酸リチウム(LT:LiTaO3)などの無機非線形光学材料の結晶基板内部に形成されている。具体的には、周期的な分極反転構造は、このような結晶基板内部に、光源311から射出された光に対して略直交する方向に、相互に分極方向が反転した2つの領域312Aa,312Abを、所定の間隔で交互に多数形成した構成となっている。これら2つの領域312Aa,312Abのピッチは、入射光の波長と結晶基板の屈折率分散とを考慮して、適宜決定される。 The periodic domain-inverted structure is formed inside a crystal substrate of an inorganic nonlinear optical material such as lithium niobate (LN: LiNbO 3 ) or lithium tantalate (LT: LiTaO 3 ). Specifically, the periodic domain-inverted structure has two regions 312Aa and 312Ab in which the directions of polarization are inverted in a direction substantially orthogonal to the light emitted from the light source 311 inside the crystal substrate. Are formed alternately at a predetermined interval. The pitch of these two regions 312Aa and 312Ab is appropriately determined in consideration of the wavelength of incident light and the refractive index dispersion of the crystal substrate.

なお、一般に半導体レーザから発振されるレーザ光は、利得帯域の中で複数の縦モードが発振し、温度の変動などの影響によりそれらの波長が変化する。すなわち、波長変換素子312において変換される光の波長の許容幅は0.3nm程度であり、使用環境温度の変化に対して、0.1nm/℃程度変動する。   In general, laser light oscillated from a semiconductor laser oscillates in a plurality of longitudinal modes within a gain band, and the wavelengths thereof change due to the influence of temperature fluctuations. That is, the allowable width of the wavelength of light converted by the wavelength conversion element 312 is about 0.3 nm, and varies by about 0.1 nm / ° C. with respect to the change in the use environment temperature.

バンドパスフィルタ多層膜312Bは、第1の波長近傍でバンドパス特性を有する。それは、光源311から射出される第1の波長の光のうち、設定された特定波長の光のみを選択的に透過し、それ以外の波長の光を反射する。すなわち、光源311より射出される光を狭帯域化する機能を有する。なお、バンドパスフィルタ多層膜312Bを選択的に透過する光の特定波長は、第1の波長における半値幅が略0.5nmの光である。   The bandpass filter multilayer film 312B has a bandpass characteristic in the vicinity of the first wavelength. It selectively transmits only light having a set specific wavelength out of light having a first wavelength emitted from the light source 311 and reflects light having other wavelengths. That is, the light emitted from the light source 311 has a function of narrowing the band. Note that the specific wavelength of light that selectively passes through the bandpass filter multilayer film 312B is light having a half-value width of about 0.5 nm at the first wavelength.

バンドパスフィルタ多層膜312Bの膜構成は、高屈折率層Hと低屈折率層Lが交互に積層され、発振波長をλとおいて、光学膜厚が波長変換部312A側から順に、0.236λH、0.355λL、0.207λH、0.203λL、(0.25λH、0.25λL)n、0.5λH、(0.25λL、0.25λH)n、0.266λL、0.255λH、0.248λL、0.301λH、0.631λLとしたものである。但し、nは3から10の範囲の値であり、括弧内の層を繰り返し積層する繰り返し数を示す。   The film configuration of the bandpass filter multilayer film 312B is such that the high refractive index layers H and the low refractive index layers L are alternately laminated, the oscillation wavelength is λ, and the optical film thickness is 0.236λH in order from the wavelength conversion unit 312A side. , 0.355λL, 0.207λH, 0.203λL, (0.25λH, 0.25λL) n, 0.5λH, (0.25λL, 0.25λH) n, 0.266λL, 0.255λH, 0.248λL , 0.301λH and 0.631λL. However, n is a value in the range of 3 to 10, and indicates the number of repetitions in which the layers in parentheses are repeatedly laminated.

高屈折率層Hの材料としては、使用波長領域において透明で、環境にやさしいTa25、Nb25、Ti02、Zr02などの物質の内から1種類が選択され、低屈折率層Lの材料としては、同様に、環境にやさしいSiO2、MgF2などの物質の内から1種類が選択される。 As the material of the high refractive index layer H, one kind selected from materials such as Ta 2 0 5 , Nb 2 0 5 , Ti0 2 , and Zr0 2 which are transparent in the use wavelength region and environmentally friendly is selected. Similarly, as the material of the layer L, one kind is selected from environmentally friendly substances such as SiO 2 and MgF 2 .

図4は、このように形成されたバンドパスフィルタ多層膜312Bの分光透過率特性の一例を示すグラフである。グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸は透過率(%)を示す。なお、この分光透過率特性は、光源311から射出される光の波長(第1の波長)が1064nm近傍である場合を示す。
図4に示すように、バンドパスフィルタ多層膜312Bは、第1の波長近傍でバンドパス特性を有する。また、第2の波長の光に対して略80%以上の透過率を有し、特に、波長532nmの緑色光近傍の光に対して100%に近い透過率を有する。
FIG. 4 is a graph showing an example of the spectral transmittance characteristics of the bandpass filter multilayer film 312B formed in this way. The horizontal axis of the graph indicates the wavelength (nm), and the vertical axis indicates the transmittance (%). This spectral transmittance characteristic indicates a case where the wavelength (first wavelength) of light emitted from the light source 311 is around 1064 nm.
As shown in FIG. 4, the bandpass filter multilayer film 312B has a bandpass characteristic in the vicinity of the first wavelength. Further, it has a transmittance of about 80% or more for the light of the second wavelength, and particularly has a transmittance of nearly 100% for the light near the green light having a wavelength of 532 nm.

ミラー多層膜312Cは、第1の波長の光を選択的に反射して光源311の方に向かわせ、それ以外の波長(第2の波長を含む)の光を透過する機能を有する。ミラー多層膜312Cは、第1の波長の光を選択的に反射することで、増幅する光の波長を狭帯域化する機能も担っている。   The mirror multilayer film 312C has a function of selectively reflecting light of the first wavelength and directing it toward the light source 311 and transmitting light of other wavelengths (including the second wavelength). The mirror multilayer film 312C also has a function of narrowing the wavelength of the light to be amplified by selectively reflecting the light of the first wavelength.

また、ミラー多層膜312Cは、誘電体多層膜である。ミラー多層膜312Cは、例えばCVDによって形成することが可能であり、多層膜を構成する各層の厚さ、各層の材料、層の数は、求められる特性に応じて最適化される。このミラー多層膜312Cの第2の波長の光に対する透過率、および第1波長の光に対する反射率は、高ければ高いほど良く、少なくとも80%以上が好ましい。   The mirror multilayer film 312C is a dielectric multilayer film. The mirror multilayer film 312C can be formed by, for example, CVD, and the thickness of each layer, the material of each layer, and the number of layers constituting the multilayer film are optimized according to required characteristics. The higher the transmittance of the mirror multilayer film 312C for the light of the second wavelength and the reflectance of the light of the first wavelength are, the better, and preferably at least 80% or more.

図5は光路変換素子314の斜視図である。
光路変換素子314は、図1および図5に示すように、透光性素子としての第1のプリズム315および第2のプリズム316と、これらの間に設けられた選択性反射膜317とを備えている。
FIG. 5 is a perspective view of the optical path conversion element 314.
As shown in FIGS. 1 and 5, the optical path conversion element 314 includes a first prism 315 and a second prism 316 as translucent elements, and a selective reflection film 317 provided therebetween. ing.

第1のプリズム315は、例えば、BK7などの光学ガラスからなり、二等辺三角柱の形を成している。このプリズム315の側面は、二等辺三角形の頂角を挟む二辺を含む面315A(第1の面)、面315Bと、斜辺を含む面(第2の面)315Cから構成されている。
プリズム315の面315Aは、図1に示すように、光源311と対向するように配置されている。また、この面315Aは、第1光路O1に対して略直交するように配置されている。さらに、この面315Aと、後述するプリズム316の面316Cとは、平行である。
The first prism 315 is made of optical glass such as BK7, and has an isosceles triangular prism shape. The side surface of the prism 315 includes a surface 315A (first surface) including two sides sandwiching the apex angle of an isosceles triangle, a surface 315B, and a surface (second surface) 315C including a hypotenuse.
The surface 315A of the prism 315 is disposed so as to face the light source 311 as shown in FIG. The surface 315A is disposed so as to be substantially orthogonal to the first optical path O1. Further, the surface 315A and a surface 316C of a prism 316 described later are parallel.

面315Cには、選択性反射膜317が形成されている。この選択性反射膜317は、例えば誘電体多層膜によって構成される。誘電体多層膜は、例えばCVDによって形成することが可能であり、多層膜を構成する各層の厚さ、各層の材料、層の数は、求められる特性に応じて最適化される。選択性反射膜317は、光源311と、波長変換素子312との間に設けられ、第2の波長の光を選択的に反射し、第1の波長の光を透過させる特性を有する。選択性反射膜317の、第1波長の光に対する透過率、および第2波長の光に対する反射率は、高ければ高いほど良いく、少なくとも80%以上が好ましい。   A selective reflection film 317 is formed on the surface 315C. The selective reflection film 317 is constituted by a dielectric multilayer film, for example. The dielectric multilayer film can be formed, for example, by CVD, and the thickness of each layer, the material of each layer, and the number of layers constituting the multilayer film are optimized according to required characteristics. The selective reflection film 317 is provided between the light source 311 and the wavelength conversion element 312 and has a characteristic of selectively reflecting light of the second wavelength and transmitting light of the first wavelength. The selectivity of the selective reflection film 317 with respect to the light of the first wavelength and the reflectance with respect to the light of the second wavelength are preferably as high as possible, and preferably at least 80% or more.

第2のプリズム316は、プリズム315と同様に、例えば、BK7などの光学ガラスからなり、二等辺三角柱の形を成している。このプリズム316の側面は、二等辺三角形の頂角を挟む二辺を含む面316A(反射面)、面316B(第1の面)と、斜辺を含む面(第2の面)316Cから構成されている。プリズム316を構成する二等辺三角柱の頂角を挟む二辺の長さは、プリズム315を構成する二等辺三角柱の斜辺の長さと略同じである。   Similar to the prism 315, the second prism 316 is made of, for example, optical glass such as BK7 and has an isosceles triangular prism shape. The side surface of the prism 316 includes a surface 316A (reflective surface) including two sides sandwiching the apex angle of an isosceles triangle, a surface 316B (first surface), and a surface (second surface) 316C including a hypotenuse. ing. The length of two sides sandwiching the apex angle of the isosceles triangular prism constituting the prism 316 is substantially the same as the length of the hypotenuse of the isosceles triangular prism constituting the prism 315.

プリズム316の面316Bは、選択性反射膜317が形成されたプリズム315の面315Cと、例えば、紫外線光で硬化する光学用接着剤などにより貼り合わされている。
面316Cは、その一部が波長変換素子312と対向するように配置されている。また、この面316Cは、第1光路O1に対して略直交するように配置されている。反射面としての面316Aは、後述する入射光IL(図1参照)に対して全反射条件を満足する角度に配置された面である。
The surface 316B of the prism 316 is bonded to the surface 315C of the prism 315 on which the selective reflection film 317 is formed, for example, with an optical adhesive that is cured by ultraviolet light.
The surface 316C is disposed so that a part thereof faces the wavelength conversion element 312. The surface 316C is disposed so as to be substantially orthogonal to the first optical path O1. The surface 316A as a reflection surface is a surface arranged at an angle satisfying the total reflection condition with respect to incident light IL (see FIG. 1) described later.

面316Bと選択性反射膜317は、プリズム315とプリズム316とが貼り合わされることによって一体化されている。なお、プリズム315とプリズム316とは貼り合わせ以外の方法によって一体化されていても良い。   The surface 316B and the selective reflection film 317 are integrated by bonding the prism 315 and the prism 316 together. Note that the prism 315 and the prism 316 may be integrated by a method other than bonding.

なお、選択性反射膜317は、プリズム315の面315Cではなく、プリズム316の面316Bに形成されてもよい。要するに、選択性反射膜317は、プリズム315の面315Cと、プリズム316の面316Bの間に設けられていれば良い。また、プリズム315の面315A、プリズム316の面316Cに反射防止(AR:anti-reflective)膜を形成してもよい。これらの面にAR膜を形成することにより、これらの面を介して、光路変換素子314に光が入射したり、光路変換素子314から光が射出されたりする際の光の損失を低減することが可能となる。   The selective reflection film 317 may be formed not on the surface 315C of the prism 315 but on the surface 316B of the prism 316. In short, the selective reflection film 317 may be provided between the surface 315C of the prism 315 and the surface 316B of the prism 316. Further, an anti-reflective (AR) film may be formed on the surface 315A of the prism 315 and the surface 316C of the prism 316. By forming an AR film on these surfaces, light loss when light enters the optical path conversion element 314 or is emitted from the optical path conversion element 314 through these surfaces is reduced. Is possible.

次に、レーザ光源装置31から出力光が得られるまでの過程について、図1〜図3を参照して説明する。   Next, a process until output light is obtained from the laser light source device 31 will be described with reference to FIGS.

光源311は、レーザ媒体311Bに電流が流されると、第1の波長の光を射出する。
光源311から射出された第1の波長の光は、プリズム315の面315Aから光路変換素子314に入射して、プリズム315の面315C、選択性反射膜317、プリズム316の面316Bをこの順に通過して、プリズム316の面316Cから波長変換素子312に向けて射出される。
The light source 311 emits light having a first wavelength when a current is passed through the laser medium 311B.
The light having the first wavelength emitted from the light source 311 enters the optical path conversion element 314 from the surface 315A of the prism 315, and passes through the surface 315C of the prism 315, the selective reflection film 317, and the surface 316B of the prism 316 in this order. Then, the light is emitted from the surface 316C of the prism 316 toward the wavelength conversion element 312.

光路変換素子314から射出された第1の波長の光は、波長変換素子312に入射する。
波長変換素子312では、バンドパスフィルタ多層膜312Bにおいて、第1の波長の光のうち波長幅が略0.5nm程度の光が透過され、それ以外の波長幅の光が反射される。すなわち、入射する第1の波長の光の狭帯域化が行われる。
The light having the first wavelength emitted from the optical path conversion element 314 enters the wavelength conversion element 312.
In the wavelength conversion element 312, the bandpass filter multilayer film 312B transmits light having a wavelength width of about 0.5 nm among the light having the first wavelength, and reflects light having other wavelength widths. That is, the band of the incident first wavelength light is narrowed.

バンドパスフィルタ多層膜312Bにおいて反射された第1の波長の光は、光源311に向けて射出される。
一方、バンドパスフィルタ多層膜312Bを透過した第1の波長の光は、波長変換部312Aに入射し、第1の波長の光のうち一部の光の波長が、半分の波長(第2の波長)に変換されてミラー多層膜312Cに入射する。
The light of the first wavelength reflected by the bandpass filter multilayer film 312B is emitted toward the light source 311.
On the other hand, the first wavelength light transmitted through the bandpass filter multilayer film 312B is incident on the wavelength conversion unit 312A, and the wavelength of some of the first wavelength light is half the wavelength (second Wavelength) and enters the mirror multilayer film 312C.

ミラー多層膜312Cでは、波長変換部312Aから入射した光のうち第2の波長に変換された光を透過し、第2の波長に変換されなかった光(第1波長の光)を反射する。
ミラー多層膜312Cを透過した第2の波長の光は、第1のレーザ光LS1(出力光)として波長変換素子312から射出される。一方、ミラー多層膜312Cによって反射された第2の波長に変換されなかった光(第1の波長の光)は、光源311の方に向かう。
The mirror multilayer film 312C transmits light that has been converted to the second wavelength out of light incident from the wavelength conversion unit 312A, and reflects light that has not been converted to the second wavelength (light having the first wavelength).
The light having the second wavelength transmitted through the mirror multilayer film 312C is emitted from the wavelength conversion element 312 as the first laser light LS1 (output light). On the other hand, light that has not been converted to the second wavelength reflected by the mirror multilayer film 312C (light having the first wavelength) travels toward the light source 311.

ミラー多層膜312Cによって反射された第2の波長に変換されなかった光は、光源311の方へ向かう過程で再び波長変換部312Aを通過する。その際、そのうちの一部の光が、第2の波長に変換されて、波長変換素子312から光源311の方へ射出される。
そして波長変換素子312から光源311の方へ射出された光は、バンドパスフィルタ多層膜312Bにおいて反射された第1の波長の光とともに、光路変換素子314に入射する。
The light that has not been converted to the second wavelength reflected by the mirror multilayer film 312C passes through the wavelength conversion unit 312A again in the process toward the light source 311. At that time, part of the light is converted into the second wavelength and emitted from the wavelength conversion element 312 toward the light source 311.
The light emitted from the wavelength conversion element 312 toward the light source 311 is incident on the optical path conversion element 314 together with the light having the first wavelength reflected by the bandpass filter multilayer film 312B.

光路変換素子314では、プリズム316の面316Cから入射して、プリズム316の面316Bを通過して、選択性反射膜317に入射する。
選択性反射膜317に入射した光のうち、第1の波長の光は、選択性反射膜317を透過する。
In the optical path conversion element 314, the light enters from the surface 316 </ b> C of the prism 316, passes through the surface 316 </ b> B of the prism 316, and enters the selective reflection film 317.
Of the light incident on the selective reflection film 317, the light having the first wavelength is transmitted through the selective reflection film 317.

そして、選択性反射膜317を透過した第1の波長の光は、プリズム315の面315Cを通過して、プリズム315の面315Aから光源311に向けて射出される。
さらに、この光は光源311に戻り、ミラー層311Aによって反射され、再び光源311から射出される。このように、第1の波長の光は、光源311と波長変換素子312のミラー多層膜312Cとの間に形成された第1光路O1を往復することにより、レーザ媒体311Bにて新たに発振される光と共振して増幅される。すなわち、レーザ光源装置31は、光源311のミラー層311Aと波長変換素子312のミラー多層膜312Cとの間に形成された共振構造を備えている。
Then, the light having the first wavelength transmitted through the selective reflection film 317 passes through the surface 315C of the prism 315 and is emitted from the surface 315A of the prism 315 toward the light source 311.
Further, this light returns to the light source 311, is reflected by the mirror layer 311 A, and is emitted from the light source 311 again. As described above, the light of the first wavelength is newly oscillated in the laser medium 311B by reciprocating the first optical path O1 formed between the light source 311 and the mirror multilayer film 312C of the wavelength conversion element 312. Resonates with the light to be amplified. That is, the laser light source device 31 includes a resonance structure formed between the mirror layer 311A of the light source 311 and the mirror multilayer film 312C of the wavelength conversion element 312.

一方、波長変換素子312のミラー多層膜312Cによって反射されて光源311の方へ向かう過程で波長変換素子312によって第2の波長に変換された光は、選択性反射膜317によって反射される。
そして、プリズム316の面316Aによって反射されて、第1のレーザ光LS1の進行方向とほぼ平行な方向へ向けられる。さらに、面316Aによって反射された光は、第2のレーザ光LS2として、プリズム316の面316Cから射出される。
On the other hand, the light reflected by the mirror multilayer film 312C of the wavelength conversion element 312 and converted to the second wavelength by the wavelength conversion element 312 in the process toward the light source 311 is reflected by the selective reflection film 317.
Then, the light is reflected by the surface 316A of the prism 316 and directed in a direction substantially parallel to the traveling direction of the first laser light LS1. Further, the light reflected by the surface 316A is emitted from the surface 316C of the prism 316 as the second laser light LS2.

すなわち、光路変換素子314は、波長変換素子312のミラー多層膜312Cによって反射されて光源311の方へ向かう過程で第2の波長に変換された光を、第1光路O1とは異なる第2光路O2へ取り出す機能を備えている。
そして、光路変換素子314は、このような機能を達成できる限度において、二等辺三角柱以外のプリズムを用いて構成することも可能である。
That is, the optical path conversion element 314 is a second optical path different from the first optical path O1 for the light reflected by the mirror multilayer film 312C of the wavelength conversion element 312 and converted to the second wavelength in the process toward the light source 311. A function to take out to O2 is provided.
The optical path conversion element 314 can also be configured using a prism other than an isosceles triangular prism as long as such a function can be achieved.

なお、図1において、L1は、光源311から射出され、波長変換素子312によって第2の波長の光に変換され、第1のレーザ光LS1として波長変換素子312から射出される光を示している。光路O1は、光源311から射出され、波長変換素子312の波長変換部312Aによって第2の波長に変換されること無く射出され、ミラー多層膜312Cによって反射され光源311に向かう過程においても波長変換部312Aによって第2の波長に変換されず、選択性反射膜317を透過して光源311に戻る光を示しており、このような光によって第1光路O1が形成されると考えることができる。さらに、L2は、光源311から射出され、波長変換素子312の波長変換部312Aによって第2の波長に変換されること無く射出され、ミラー多層膜312Cによって反射され、光源311に向かう過程において、波長変換部312Aによって第2の波長に変換されて、選択性反射膜317へ入射する光を示している。図1では、L1、O1、L2を異なる位置に示しているが、これらは説明の便宜上、異なる位置に示されているだけであり、本来は同じ位置に存在しても良い。   In FIG. 1, L1 indicates light emitted from the light source 311, converted into light of the second wavelength by the wavelength conversion element 312, and emitted from the wavelength conversion element 312 as the first laser light LS1. . The optical path O1 is emitted from the light source 311 and emitted without being converted into the second wavelength by the wavelength conversion unit 312A of the wavelength conversion element 312, and is reflected by the mirror multilayer film 312C and is also directed to the light source 311 in the process of the wavelength conversion unit. Light that is not converted to the second wavelength by 312A but passes through the selective reflection film 317 and returns to the light source 311 is shown, and it can be considered that the first optical path O1 is formed by such light. Further, L2 is emitted from the light source 311 and emitted without being converted to the second wavelength by the wavelength conversion unit 312A of the wavelength conversion element 312, reflected by the mirror multilayer film 312C, and in the process toward the light source 311 The light converted to the second wavelength by the conversion unit 312A and incident on the selective reflection film 317 is shown. In FIG. 1, L1, O1, and L2 are shown at different positions, but for convenience of explanation, these are only shown at different positions, and may be originally located at the same position.

最後に、第1のレーザ光LS1と第2のレーザ光LS2との間の距離と、波長変換素子312の幅との関係について、図1を参照しながら説明する。図1において、W1は、波長変換素子312の、第1のレーザ光LS1と第2のレーザ光LS2とに直交する線(図示せず)と平行な方向の幅を示している。W2は、第1のレーザ光LS1と第2のレーザ光LS2との間の距離を示している。本実施形態のレーザ光源装置31は、W2>W1の関係となるように構成されている。   Finally, the relationship between the distance between the first laser beam LS1 and the second laser beam LS2 and the width of the wavelength conversion element 312 will be described with reference to FIG. In FIG. 1, W1 indicates the width of the wavelength conversion element 312 in a direction parallel to a line (not shown) perpendicular to the first laser light LS1 and the second laser light LS2. W2 indicates the distance between the first laser beam LS1 and the second laser beam LS2. The laser light source device 31 of this embodiment is configured to have a relationship of W2> W1.

本実施形態に係るレーザ光源装置31は、以下の効果を奏する。
(1)光源311のミラー層311Aと波長変換素子312のミラー多層膜312Cとの間に形成された共振構造(第1光路O1)中に波長変換素子312を設け、ミラー多層膜312Cによって反射されて光源311の方へ向かう過程で波長が変換された第2のレーザ光を、光路変換素子314によって第2光路O2に取り出して利用することにより、出力光のパワー低下を効率よく低減することが可能である。
また、第2のレーザ光LS2を、第1のレーザ光LS1の進行方向とほぼ同じ方向へ向けるだけで良いため、偏光方向がほぼ揃った出力光を得ることができる。よって、偏光制御型のデバイスと組み合わせて使用する場合であっても、光の利用効率を向上させることが可能である。さらに、出力光のパワーは、選択性反射膜317と反射面としての面316Aの位置の変動によって影響され易いが、これらがプリズム315,316によって一体化されていることにより、選択性反射膜317と面316Aとの位置合わせが不要であり、かつ、選択性反射膜317と面316Aとの位置がずれることもないので、安定した出力を得ることも可能である。
すなわち、本実施形態によれば、出力光のパワー低下を効率よく抑えて、光利用効率が高く、出力が安定したレーザ光源装置31を得ることが可能となる。
The laser light source device 31 according to the present embodiment has the following effects.
(1) The wavelength conversion element 312 is provided in the resonance structure (first optical path O1) formed between the mirror layer 311A of the light source 311 and the mirror multilayer film 312C of the wavelength conversion element 312, and is reflected by the mirror multilayer film 312C. By taking out the second laser light whose wavelength has been converted in the process toward the light source 311 to the second optical path O2 by the optical path conversion element 314 and using it, the power reduction of the output light can be efficiently reduced. Is possible.
In addition, since the second laser light LS2 only needs to be directed in substantially the same direction as the traveling direction of the first laser light LS1, output light having substantially the same polarization direction can be obtained. Therefore, even when used in combination with a polarization control type device, the light utilization efficiency can be improved. Further, the power of the output light is easily influenced by the position change of the selective reflection film 317 and the surface 316A as the reflection surface. However, since these are integrated by the prisms 315 and 316, the selective reflection film 317 is integrated. And the position of the selective reflection film 317 and the surface 316A are not shifted, and a stable output can be obtained.
That is, according to the present embodiment, it is possible to obtain the laser light source device 31 that efficiently suppresses the power reduction of the output light, has high light utilization efficiency, and has a stable output.

(2)ミラー多層膜312Cは第1の波長の光を80%以上反射し、第2の波長の光を80%以上透過する特性を有することで、光源311の発振光を共振構造の内部に閉じ込めながら、波長変換部312Aによって波長変換された第2の波長の光を効率良く取り出すことができる。また、バンドパスフィルタ多層膜312Bが第2の波長に対して80%以上の透過率を有し、上記のように高屈折率層Hと低屈折率層Lが交互に積層されて形成されることにより、第1の波長近傍でバンドパス特性を有し、光源311から射出された第1の波長の光を狭帯域化することができる。これにより、波長変換素子312における波長変換の変換効率が向上するとともに、使用環境の温度変化などによって光源311の発振波長に変動が生じたとしても、常に一定波長の光を、レーザ光源装置31から射出することができる。   (2) The mirror multilayer film 312C has a characteristic of reflecting 80% or more of light of the first wavelength and transmitting 80% or more of light of the second wavelength, so that the oscillation light of the light source 311 is contained in the resonance structure. While confined, the light having the second wavelength converted by the wavelength conversion unit 312A can be efficiently extracted. Further, the bandpass filter multilayer film 312B has a transmittance of 80% or more with respect to the second wavelength, and is formed by alternately stacking the high refractive index layers H and the low refractive index layers L as described above. As a result, the band having the bandpass characteristic in the vicinity of the first wavelength and the light of the first wavelength emitted from the light source 311 can be narrowed. As a result, the conversion efficiency of the wavelength conversion in the wavelength conversion element 312 is improved, and even if the oscillation wavelength of the light source 311 varies due to the temperature change of the usage environment, the light from the laser light source device 31 always has a constant wavelength. Can be injected.

(3)さらに、バンドパスフィルタ多層膜312Bおよびミラー多層膜312Cが、波長変換素子312の入射側の端面および出射側の端面に設けられているため、光路の長さが長くなったり、光学素子を通過する回数が増えてしまったりすることによる光の損失を低減するとともに、構成部品点数が低減し、レーザ光源装置31の低コスト化および小型化に寄与することができる。   (3) Furthermore, since the bandpass filter multilayer film 312B and the mirror multilayer film 312C are provided on the end face on the incident side and the end face on the exit side of the wavelength conversion element 312, the length of the optical path is increased, or the optical element As a result, the loss of light due to an increase in the number of times of passing through the laser beam can be reduced, the number of components can be reduced, and the laser light source device 31 can be reduced in cost and size.

(4)プリズム315,316の面315A,316Cを介して、光路変換素子314に光を入射させたり、光路変換素子314から光を射出させたりすることができるため、光路変換素子314に入射する光や、光路変換素子314から射出させる光の方向を制御し易い。
なお、本実施形態では、第1のプリズム315の面315Aと、第2のプリズム316の面316Cとが平行であるが、これらは平行でなくても良い。しかし、本実施形態のように、第1のプリズム315の面315Aと、第2のプリズム316の面316Cとを平行にすれば、光路変換素子314に入射する光と、光路変換素子314から射出される光の方向を同一にすることが可能であるため、光の方向の制御が極めて容易となる。
(4) Light can enter the optical path conversion element 314 via the surfaces 315A and 316C of the prisms 315 and 316, and light can be emitted from the optical path conversion element 314. Therefore, the light enters the optical path conversion element 314. It is easy to control the direction of light and light emitted from the optical path conversion element 314.
In the present embodiment, the surface 315A of the first prism 315 and the surface 316C of the second prism 316 are parallel, but they need not be parallel. However, if the surface 315A of the first prism 315 and the surface 316C of the second prism 316 are made parallel as in the present embodiment, the light incident on the optical path conversion element 314 and the light exiting from the optical path conversion element 314 are emitted. Since the direction of the emitted light can be made the same, the control of the direction of the light becomes extremely easy.

(5)第2のプリズム316の面316Aが、入射光ILに対して全反射条件を満足する角度に配置された平滑面であるため、反射面の反射効率をほぼ100%にすることができ、光の利用効率をより向上させることが可能である。
なお、面316Aに反射膜を設け、この反射膜によって第2のレーザ光LS2を第1のレーザ光LS1の進行方向とほぼ同じ方向へ向けるようにしてもよい。このような構成とした場合は、反射効率が多少低下する可能性はあるものの、面316Aを、全反射条件を満足する角度に配置しなくても良いため、光路設計の自由度が増す。
(5) Since the surface 316A of the second prism 316 is a smooth surface arranged at an angle that satisfies the total reflection condition with respect to the incident light IL, the reflection efficiency of the reflecting surface can be made almost 100%. It is possible to further improve the light utilization efficiency.
Note that a reflective film may be provided on the surface 316A, and the second laser light LS2 may be directed in substantially the same direction as the traveling direction of the first laser light LS1 by the reflective film. In such a configuration, although there is a possibility that the reflection efficiency is somewhat lowered, the surface 316A does not have to be arranged at an angle satisfying the total reflection condition, so that the degree of freedom in optical path design is increased.

(6)本実施形態に係るレーザ光源装置31は、レンズ、フィルター、ミラー、回折格子、プリズム、光変調素子など、他の光学デバイスと組み合わせて利用される可能性が高いが、このような光学デバイスの多くは、入射光の角度に依存して特性が変化したり、出力結果が変化してしまったりする。しかし、本実施形態に係るレーザ光源装置31では、第1のレーザ光LS1と第2のレーザ光とLS2とがほぼ平行であるため、レーザ光源装置31の後に配置される光学デバイスの設計や配置が容易となる。したがって、、本実施形態に係るレーザ光源装置31を、画像表示装置などに応用した場合は、光学設計の自由度が非常に高まるという効果がある。   (6) The laser light source device 31 according to the present embodiment is likely to be used in combination with other optical devices such as a lens, a filter, a mirror, a diffraction grating, a prism, and a light modulation element. Many devices change their characteristics and output results depending on the angle of incident light. However, in the laser light source device 31 according to the present embodiment, the first laser light LS1, the second laser light, and LS2 are substantially parallel, so the design and arrangement of the optical device arranged after the laser light source device 31. Becomes easy. Therefore, when the laser light source device 31 according to the present embodiment is applied to an image display device or the like, there is an effect that the degree of freedom in optical design is greatly increased.

(7)W2>W1であることにより、第1光路O1と選択性反射膜317との相対位置が多少ずれたとしても、第2光路O2が波長変換素子312によって遮られることが無い。よって、光路変換素子314の位置合わせが比較的容易となる。   (7) Since W2> W1, even if the relative position between the first optical path O1 and the selective reflection film 317 is slightly shifted, the second optical path O2 is not blocked by the wavelength conversion element 312. Therefore, the alignment of the optical path conversion element 314 is relatively easy.

(8)波長変換素子312が、擬似位相整合型の波長変換素子であり、他のタイプの波長変換素子よりも変換効率が高いため、(1)の効果をより高めることが可能である。   (8) Since the wavelength conversion element 312 is a quasi-phase matching type wavelength conversion element and has higher conversion efficiency than other types of wavelength conversion elements, the effect of (1) can be further enhanced.

[第2実施形態]
図6は、第2実施形態に係るレーザ光源装置41の概略構成を示す模式図である。
第2実施形態のレーザ光源装置41は、波長変換素子412と光路変換素子414の構成だけが第1実施形態のレーザ光源装置31と異なっており、それ以外は、前記第1実施形態と同様である。したがって、図6において、第1実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、レーザ光源装置41から出力光が得られるまでの過程についても同様であり、その詳細な説明も省略または簡略化する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a laser light source device 41 according to the second embodiment.
The laser light source device 41 of the second embodiment is different from the laser light source device 31 of the first embodiment only in the configuration of the wavelength conversion element 412 and the optical path conversion element 414, and is otherwise the same as the first embodiment. is there. Therefore, in FIG. 6, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. Further, the process until the output light is obtained from the laser light source device 41 is the same, and detailed description thereof is omitted or simplified.

図6に示すように、光路変換素子414は、上記第1実施形態における光路変換素子314の第2のプリズム316の面316C(第2の面)上に、バンドパスフィルタ手段としてのバンドパスフィルタ多層膜318が設けられている。このバンドパスフィルタ多層膜318は、同様に、上記第1実施形態における波長変換素子312の入射側端面に設けられたバンドパスフィルタ多層膜312Bと同じ膜構成の多層膜よりなる。
すなわち、光路変換素子414は、面316C上にバンドパスフィルタ多層膜318が設けられた以外は、光路変換素子314と同様の構成、および同様の機能を有している。
As shown in FIG. 6, the optical path conversion element 414 is a band pass filter as a band pass filter means on the surface 316C (second surface) of the second prism 316 of the optical path conversion element 314 in the first embodiment. A multilayer film 318 is provided. Similarly, the bandpass filter multilayer film 318 is formed of a multilayer film having the same film configuration as the bandpass filter multilayer film 312B provided on the incident side end face of the wavelength conversion element 312 in the first embodiment.
That is, the optical path conversion element 414 has the same configuration and the same function as the optical path conversion element 314 except that the bandpass filter multilayer film 318 is provided on the surface 316C.

この光路変換素子414は、面316C上に設けられたバンドパスフィルタ多層膜318が波長変換素子412の入射側端面に対向するように配置されている。また、バンドパスフィルタ多層膜318(面316C)は、第1光路O1に対して略直交するように配置されている。
なお、第2のプリズム316の面316C上に設けられるバンドパスフィルタ多層膜318は、図6に示すように、第2のプリズム316の面316Cの全面に設けられているが、少なくとも、対向する波長変換素子412の第1のレーザ光LS1と第2のレーザ光LS2とに直交する線と平行な方向の幅W1を含む領域に設けられていれば良い。
The optical path conversion element 414 is disposed so that the band-pass filter multilayer film 318 provided on the surface 316C faces the incident side end face of the wavelength conversion element 412. The bandpass filter multilayer film 318 (surface 316C) is disposed so as to be substantially orthogonal to the first optical path O1.
The bandpass filter multilayer film 318 provided on the surface 316C of the second prism 316 is provided on the entire surface 316C of the second prism 316 as shown in FIG. What is necessary is just to be provided in the area | region containing the width W1 of the direction parallel to the line orthogonal to the 1st laser beam LS1 of the wavelength conversion element 412 and the 2nd laser beam LS2.

波長変換素子412は、例えば四角柱形状をなし、波長変換部412Aと、波長変換部412Aの入射側端面に設けられた反射防止(AR:anti-reflective)膜412Bと、波長変換部412Aの射出側端面に設けられた多層膜ミラーとしてのミラー多層膜412Cとを備えている。
この波長変換素子412は、上記第1実施形態における波長変換素子312の入射側端面に設けられたバンドパスフィルタ多層膜312Bに代えて、AR膜412Bが設けられた以外は、波長変換素子312と同様の構成、および同様の機能を有している。
The wavelength conversion element 412 has, for example, a quadrangular prism shape, and includes a wavelength conversion unit 412A, an anti-reflective (AR) film 412B provided on the incident side end face of the wavelength conversion unit 412A, and the emission of the wavelength conversion unit 412A. And a mirror multilayer film 412C as a multilayer film mirror provided on the side end face.
This wavelength conversion element 412 is the same as the wavelength conversion element 312 except that an AR film 412B is provided instead of the bandpass filter multilayer film 312B provided on the incident side end face of the wavelength conversion element 312 in the first embodiment. It has the same configuration and the same function.

レーザ光源装置41は、こうした光路変換素子414と波長変換素子412とを備え、光源311と波長変換素子412の射出側端面に設けられたミラー多層膜412Cとの間に形成された第1光路O1上に配置されている。   The laser light source device 41 includes such an optical path conversion element 414 and a wavelength conversion element 412, and a first optical path O1 formed between the light source 311 and the mirror multilayer film 412C provided on the emission side end face of the wavelength conversion element 412. Is placed on top.

次に、レーザ光源装置41から出力光が得られるまでの過程について、図6を参照して説明する。
光源311から射出された第1の波長の光は、プリズム315の面315Aから光路変換素子414に入射して、プリズム315の面315C、選択性反射膜317、プリズム316の面316B、面316Cをこの順に通過して、バンドパスフィルタ多層膜318に入射する。
Next, a process until output light is obtained from the laser light source device 41 will be described with reference to FIG.
The light having the first wavelength emitted from the light source 311 is incident on the optical path conversion element 414 from the surface 315A of the prism 315, and passes through the surface 315C of the prism 315, the selective reflection film 317, and the surfaces 316B and 316C of the prism 316. The light passes through this order and enters the bandpass filter multilayer film 318.

バンドパスフィルタ多層膜318では、入射した第1の波長の光のうち波長幅が略0.5nm程度の光が透過され、それ以外の波長幅の光が反射される。すなわち、入射する第1の波長の光の狭帯域化が行われる。
そして、バンドパスフィルタ多層膜318を透過した第1の波長の光は、波長変換素子412に入射する。
In the bandpass filter multilayer film 318, light having a wavelength width of about 0.5 nm is transmitted among the incident light having the first wavelength, and light having other wavelength widths is reflected. That is, the band of the incident first wavelength light is narrowed.
Then, the light having the first wavelength transmitted through the band pass filter multilayer film 318 enters the wavelength conversion element 412.

波長変換素子412では、波長変換部412Aにおいて、第1の波長の光のうち一部の光の波長が、半分の波長(第2の波長)に変換されてミラー多層膜412Cに入射する。ミラー多層膜412Cでは、波長変換部412Aから入射した光のうち第2の波長に変換された光を透過し、第2の波長に変換されなかった光(第1波長の光)を反射する。
そして、ミラー多層膜412Cを透過した第2の波長の光は、第1のレーザ光LS1(出力光)として波長変換素子412から射出される。一方、ミラー多層膜412Cによって反射された第2の波長に変換されなかった光(第1の波長の光)は、光源311の方に向かう。
In the wavelength conversion element 412, in the wavelength conversion unit 412A, the wavelength of a part of the first wavelength light is converted to a half wavelength (second wavelength) and is incident on the mirror multilayer film 412C. The mirror multilayer film 412C transmits light that has been converted to the second wavelength out of light incident from the wavelength conversion unit 412A, and reflects light that has not been converted to the second wavelength (light having the first wavelength).
Then, the light with the second wavelength transmitted through the mirror multilayer film 412C is emitted from the wavelength conversion element 412 as the first laser light LS1 (output light). On the other hand, the light that has not been converted to the second wavelength reflected by the mirror multilayer film 412C (light having the first wavelength) travels toward the light source 311.

波長変換素子412のミラー多層膜412Cによって反射された第1の波長の光は、光源311の方へ向かう過程で再び波長変換部412Aを通過する。その際、そのうち一部の光の波長が、第2の波長に変換されて、光路変換素子414に向かって射出される。
そして、光路変換素子414に向かって射出された光は、光路変換素子414に入射して、バンドパスフィルタ多層膜318、プリズム316の面316C、面316Bを透過して、選択性反射膜317に入射する。
The light of the first wavelength reflected by the mirror multilayer film 412C of the wavelength conversion element 412 passes through the wavelength conversion unit 412A again in the process toward the light source 311. At that time, the wavelength of a part of the light is converted into the second wavelength and emitted toward the optical path conversion element 414.
Then, the light emitted toward the optical path conversion element 414 enters the optical path conversion element 414, passes through the bandpass filter multilayer film 318, the surfaces 316 C and 316 B of the prism 316, and enters the selective reflection film 317. Incident.

選択性反射膜317では、入射した光のうち、第1の波長の光は、選択性反射膜317を透過する。そして、選択性反射膜317を透過した第1の波長の光は、光源311から射出されバンドパスフィルタ多層膜318によって反射された光とともに、プリズム315の面315Aから光源311に向けて射出される。
さらに、この光は光源311に戻り、その内部に設けられたミラー層によって反射され、再び光源311から射出される。
In the selective reflection film 317, the light having the first wavelength among the incident light is transmitted through the selective reflection film 317. Then, the light having the first wavelength transmitted through the selective reflection film 317 is emitted from the surface 315A of the prism 315 toward the light source 311 together with the light emitted from the light source 311 and reflected by the band pass filter multilayer film 318. .
Further, this light returns to the light source 311, is reflected by the mirror layer provided therein, and is emitted from the light source 311 again.

一方、選択性反射膜317に入射した光のうち、波長変換素子412によって第2の波長に変換された光は、選択性反射膜317によって反射され、プリズム316の面316Aによって反射されて、第1のレーザ光LS1の進行方向とほぼ平行な方向へ向けられ、第2のレーザ光LS2として射出される。   On the other hand, of the light incident on the selective reflection film 317, the light converted to the second wavelength by the wavelength conversion element 412 is reflected by the selective reflection film 317, reflected by the surface 316A of the prism 316, The laser beam LS1 is directed in a direction substantially parallel to the traveling direction of the first laser beam LS1, and is emitted as the second laser beam LS2.

こうした第2実施形態のレーザ光源装置41において、光路変換素子414を次のように構成することができる。
図7は、第2実施形態のレーザ光源装置における変形構成を示す模式図である。
In the laser light source device 41 of the second embodiment, the optical path conversion element 414 can be configured as follows.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a modified configuration of the laser light source device of the second embodiment.

図7に示す光路変換素子514は、透光性素子としての第1のプリズム315および第2のプリズム316と、これらの間に設けられた選択性反射膜317を備え、第1のプリズム315の面315A(第1の面)上にバンドパスフィルタ多層膜319が設けられている。バンドパスフィルタ多層膜319は、前記レーザ光源装置41におけるバンドパスフィルタ多層膜318と同じ膜構成の多層膜よりなる。   An optical path conversion element 514 shown in FIG. 7 includes a first prism 315 and a second prism 316 as translucent elements, and a selective reflection film 317 provided therebetween. A band-pass filter multilayer film 319 is provided on the surface 315A (first surface). The bandpass filter multilayer film 319 is formed of a multilayer film having the same film configuration as the bandpass filter multilayer film 318 in the laser light source device 41.

レーザ光源装置51は、こうした光路変換素子514が、光源311と波長変換素子412の射出側端面に設けられたミラー多層膜412Cとの間に形成された第1光路O1上の、光源311と波長変換素子412との間に、バンドパスフィルタ多層膜319(面315A)が光源311と対向するように配置されている。また、このバンドパスフィルタ多層膜319が設けられた面315Aは、第1光路O1に対して略直交するように配置されている。   In the laser light source device 51, such an optical path conversion element 514 has the wavelength of the light source 311 and the wavelength on the first optical path O1 formed between the light source 311 and the mirror multilayer film 412C provided on the emission side end face of the wavelength conversion element 412. A band pass filter multilayer film 319 (surface 315 </ b> A) is disposed between the conversion element 412 and the light source 311. In addition, the surface 315A on which the bandpass filter multilayer film 319 is provided is disposed so as to be substantially orthogonal to the first optical path O1.

レーザ光源装置51から出力光(第1のレーザ光LS1および第2のレーザ光LS2)が得られるまでの過程および動作については、光源311から射出された第1の波長の光のバンドパスフィルタ多層膜319を含む光路変換素子514での入射順序と、波長変換素子412のミラー多層膜412Cによって反射された第1の波長の光が光源311の方へ向かう過程でバンドパスフィルタ多層膜319を含む光路変換素子514での入射順序が異なるが、基本的には前記レーザ光源装置41と同様である。   Regarding the process and operation until the output light (first laser light LS1 and second laser light LS2) is obtained from the laser light source device 51, the band-pass filter multilayer of the first wavelength light emitted from the light source 311 The incident order in the optical path conversion element 514 including the film 319 and the bandpass filter multilayer film 319 in the process in which the light of the first wavelength reflected by the mirror multilayer film 412C of the wavelength conversion element 412 is directed toward the light source 311. Although the incident order at the optical path conversion element 514 is different, it is basically the same as the laser light source device 41.

第2実施形態のレーザ光源装置41およびレーザ光源装置51によれば、第1実施形態の上記効果(1)、(2)および(4)〜(8)に加え、以下の効果を奏することができる。
光路変換素子414の第2のプリズム316の面316C(第2の面)上に、バンドパスフィルタ多層膜318が形成されている。または、光路変換素子514の第1のプリズム315の面315A(第1の面)上に、バンドパスフィルタ多層膜319が形成されていることにより、光路の長さが長くなったり、光学素子を通過する回数が増えてしまったりすることによる光の損失を低減するとともに、構成部品点数が低減し、レーザ光源装置41,51の低コスト化および小型化に寄与することができる。
According to the laser light source device 41 and the laser light source device 51 of the second embodiment, in addition to the effects (1), (2) and (4) to (8) of the first embodiment, the following effects can be achieved. it can.
A bandpass filter multilayer film 318 is formed on the surface 316C (second surface) of the second prism 316 of the optical path conversion element 414. Alternatively, the band-pass filter multilayer film 319 is formed on the surface 315A (first surface) of the first prism 315 of the optical path conversion element 514, so that the length of the optical path is increased or the optical element is Light loss due to an increase in the number of passes can be reduced, and the number of components can be reduced, contributing to cost reduction and size reduction of the laser light source devices 41 and 51.

[第3実施形態]
図8は、第3実施形態に係るレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第3実施形態のレーザ光源装置61は、第1実施形態に示すレーザ光源装置31の波長変換素子312の入射側端面に設けられたバンドパスフィルタ多層膜312Bに代えて、バンドパスフィルタ313を配設した構成だけが第1実施形態のレーザ光源装置31と異なっており、それ以外は前記第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、レーザ光源装置61から出力光が得られるまでの過程についても同様であり、その詳細な説明も省略または簡略化する。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a laser light source apparatus according to the third embodiment.
The laser light source device 61 of the third embodiment includes a band pass filter 313 instead of the band pass filter multilayer film 312B provided on the incident side end face of the wavelength conversion element 312 of the laser light source device 31 shown in the first embodiment. Only the provided configuration is different from the laser light source device 31 of the first embodiment, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. Therefore, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. Further, the process until the output light is obtained from the laser light source device 61 is the same, and the detailed description thereof is omitted or simplified.

図8に示すレーザ光源装置61は、光源311、光路変換素子314、バンドパスフィルタ313、波長変換素子412を備えている。
バンドパスフィルタ313は、図8に示すように、光源311と波長変換素子412の射出側端面に設けられた多層膜ミラーとしてのミラー多層膜412Cとの間に形成された第1光路O1上の、光路変換素子314と波長変換素子412との間に、光源311の光射出面(第1光路O1に略直交する面)に対する傾斜角度θが、例えば、略5°に配置されている。
The laser light source device 61 shown in FIG. 8 includes a light source 311, an optical path conversion element 314, a band pass filter 313, and a wavelength conversion element 412.
As shown in FIG. 8, the bandpass filter 313 is on the first optical path O1 formed between the light source 311 and a mirror multilayer film 412C as a multilayer mirror provided on the emission side end face of the wavelength conversion element 412. Between the optical path conversion element 314 and the wavelength conversion element 412, an inclination angle θ with respect to the light emission surface of the light source 311 (a surface substantially orthogonal to the first optical path O1) is disposed at, for example, approximately 5 °.

バンドパスフィルタ313は、光源311から射出される第1の波長の光の波長近傍でバンドパス特性を有する。それは、光源311から射出される第1の波長の光のうち、設定された特定波長の光のみを選択的に透過し、それ以外の波長の光を反射する。すなわち、光源311より射出される光を狭帯域化する機能を有する。また、バンドパスフィルタ313は、光源311のレーザ光射出面に対する傾斜角度θが変位可能な構造(図示せず)を備え、傾斜角度θを変位することでバンドパスフィルタ313を透過する第1の波長の光の波長を調整することができる。この波長調整については後述する。
なお、バンドパスフィルタ313を選択的に透過する光の特定波長は、第1の波長における半値幅が略0.5nmの光である。
The bandpass filter 313 has a bandpass characteristic in the vicinity of the wavelength of the first wavelength light emitted from the light source 311. It selectively transmits only light having a set specific wavelength out of light having a first wavelength emitted from the light source 311 and reflects light having other wavelengths. That is, the light emitted from the light source 311 has a function of narrowing the band. The bandpass filter 313 includes a structure (not shown) that can displace the inclination angle θ with respect to the laser light emission surface of the light source 311, and transmits the first bandpass filter 313 by displacing the inclination angle θ. The wavelength of the wavelength light can be adjusted. This wavelength adjustment will be described later.
Note that the specific wavelength of light that selectively passes through the bandpass filter 313 is light having a half-value width of approximately 0.5 nm at the first wavelength.

このバンドパスフィルタ313は、ガラス基板313Aの一方の面(入射面)にバンドパスフィルタ手段としてのバンドパスフィルタ多層膜313Bと、他方の面(射出面)に光の反射を防止するためのAR膜313Cとを備え、バンドパスフィルタ多層膜313Bが形成された面を光路変換素子314側にして配置されている。このバンドパスフィルタ多層膜313Bによって、上述したバンドパスフィルタ313の機能がもたらされる。   The bandpass filter 313 includes a bandpass filter multilayer film 313B as bandpass filter means on one surface (incident surface) of the glass substrate 313A and an AR for preventing light reflection on the other surface (exit surface). The film 313C is provided, and the surface on which the bandpass filter multilayer film 313B is formed is disposed on the optical path conversion element 314 side. The bandpass filter multilayer film 313B provides the function of the bandpass filter 313 described above.

なお、バンドパスフィルタ多層膜313Bの膜構成は、前述の第1実施形態における波長変換素子312の入射端面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜312Bと同一の構成である。
また、バンドパスフィルタ313は、AR膜313Cが形成された面を光源311側に向けて配置する場合であってもよい。また、AR膜313Cは、バンドパスフィルタ313の機能を達成する上で必須の構成ではないため、省略することもできる。
The film configuration of the bandpass filter multilayer film 313B is the same as that of the bandpass filter multilayer film 312B formed on the incident end face of the wavelength conversion element 312 in the first embodiment.
Further, the band pass filter 313 may be arranged such that the surface on which the AR film 313C is formed faces the light source 311 side. The AR film 313C is not an essential component for achieving the function of the bandpass filter 313, and can be omitted.

次に、レーザ光源装置61から出力光が得られるまでの過程について、図8を参照して説明する。
光源311は、第1の波長の光を射出する。光源311から射出された第1の波長の光は、プリズム315の面315Aから光路変換素子314に入射して、プリズム315の面315C、選択性反射膜317、プリズム316の面316Bをこの順に通過して、プリズム316の面316Cからバンドパスフィルタ313に向けて射出される。
Next, a process until output light is obtained from the laser light source device 61 will be described with reference to FIG.
The light source 311 emits light having a first wavelength. The light having the first wavelength emitted from the light source 311 enters the optical path conversion element 314 from the surface 315A of the prism 315, and passes through the surface 315C of the prism 315, the selective reflection film 317, and the surface 316B of the prism 316 in this order. Then, the light is emitted from the surface 316C of the prism 316 toward the bandpass filter 313.

バンドパスフィルタ313では、バンドパスフィルタ多層膜313Bにおいて、第1の波長の光のうち波長幅が略0.5nm程度の光が透過されるとともに、それ以外の波長幅の光が反射される。すなわち、入射する第1の波長の光の狭帯域化が行われる。
バンドパスフィルタ多層膜313Bを透過した第1の波長の光は、波長変換素子412に向けて射出され、波長変換素子412に入射する。
In the band-pass filter 313, light having a wavelength width of about 0.5 nm is transmitted through the band-pass filter multilayer film 313B, and light having other wavelength widths is reflected. That is, the band of the incident first wavelength light is narrowed.
The light having the first wavelength transmitted through the bandpass filter multilayer film 313B is emitted toward the wavelength conversion element 412 and is incident on the wavelength conversion element 412.

波長変換素子412では、波長変換部412Aにおいて、第1の波長の光のうち一部の光の波長が、半分の波長(第2の波長)に変換されてミラー多層膜412Cに入射する。ミラー多層膜412Cでは、波長変換部412Aから入射した光のうち第2の波長に変換された光を透過し、第2の波長に変換されなかった光(第1波長の光)を反射する。   In the wavelength conversion element 412, in the wavelength conversion unit 412A, the wavelength of a part of the first wavelength light is converted to a half wavelength (second wavelength) and is incident on the mirror multilayer film 412C. The mirror multilayer film 412C transmits light that has been converted to the second wavelength out of light incident from the wavelength conversion unit 412A, and reflects light that has not been converted to the second wavelength (light having the first wavelength).

そして、ミラー多層膜412Cを透過した第2の波長の光は、第1のレーザ光LS1(出力光)として波長変換素子412から射出される。
一方、ミラー多層膜412Cによって反射された第2の波長に変換されなかった光(第1の波長の光)は、光源311の方に向かう。
Then, the light with the second wavelength transmitted through the mirror multilayer film 412C is emitted from the wavelength conversion element 412 as the first laser light LS1 (output light).
On the other hand, the light that has not been converted to the second wavelength reflected by the mirror multilayer film 412C (light having the first wavelength) travels toward the light source 311.

波長変換素子412のミラー多層膜412Cによって反射され、光源311の方に向かう第1の波長の光は、光源311の方へ向かう過程で再び波長変換部412Aを通過する。その際、そのうち一部の光の波長が、第2の波長に変換されて、バンドパスフィルタ313に向かって射出される。
そして、バンドパスフィルタ313に向かって射出された第1の波長の光は、バンドパスフィルタ313を通過して、光路変換素子314に入射する。
The light having the first wavelength reflected by the mirror multilayer film 412C of the wavelength conversion element 412 and directed toward the light source 311 passes through the wavelength conversion unit 412A again in the process toward the light source 311. At that time, the wavelength of a part of the light is converted into the second wavelength and emitted toward the bandpass filter 313.
Then, the light having the first wavelength emitted toward the bandpass filter 313 passes through the bandpass filter 313 and enters the optical path conversion element 314.

光路変換素子314では、光源311から射出されバンドパスフィルタ313のバンドパスフィルタ多層膜313Bによって反射された光とともに、プリズム316の面316Cから入射して、プリズム316の面316Bを通過し、選択性反射膜317に入射する。
選択性反射膜317に入射した光のうち、第1の波長の光は、選択性反射膜317を透過する。
In the optical path conversion element 314, the light emitted from the light source 311 and reflected by the bandpass filter multilayer film 313B of the bandpass filter 313 is incident from the surface 316C of the prism 316, passes through the surface 316B of the prism 316, and is selected. The light enters the reflection film 317.
Of the light incident on the selective reflection film 317, the light having the first wavelength is transmitted through the selective reflection film 317.

そして、選択性反射膜317を透過した第1の波長の光は、プリズム315の面315Cを通過して、プリズム315の面315Aから光源311に向けて射出される。
さらに、この光は光源311に戻り、ミラー層311Aによって反射され、再び光源311から射出される。このように、第1の波長の光は、光源311と波長変換素子412のミラー多層膜412Cとの間に形成された第1光路O1を往復することにより、レーザ媒体311Bにて新たに発振される光と共振して増幅される。すなわち、レーザ光源装置61は、光源311のミラー層311Aと波長変換素子412のミラー多層膜412Cとの間に形成された共振構造を備えている。
Then, the light having the first wavelength transmitted through the selective reflection film 317 passes through the surface 315C of the prism 315 and is emitted from the surface 315A of the prism 315 toward the light source 311.
Further, this light returns to the light source 311, is reflected by the mirror layer 311 A, and is emitted from the light source 311 again. As described above, the light of the first wavelength is newly oscillated in the laser medium 311B by reciprocating the first optical path O1 formed between the light source 311 and the mirror multilayer film 412C of the wavelength conversion element 412. Resonates with the light to be amplified. That is, the laser light source device 61 has a resonance structure formed between the mirror layer 311A of the light source 311 and the mirror multilayer film 412C of the wavelength conversion element 412.

一方、選択性反射膜317に入射した光のうち、波長変換素子412によって第2の波長に変換された光は、選択性反射膜317によって反射され、さらにプリズム316の面316A(反射面)によって反射されて、第1のレーザ光LS1の進行方向とほぼ平行な方向へ向けられ、第2のレーザ光LS2として、プリズム316の面316Cから射出される。   On the other hand, of the light incident on the selective reflection film 317, the light converted to the second wavelength by the wavelength conversion element 412 is reflected by the selective reflection film 317, and is further reflected by the surface 316A (reflection surface) of the prism 316. The light is reflected and directed in a direction substantially parallel to the traveling direction of the first laser light LS1, and is emitted from the surface 316C of the prism 316 as the second laser light LS2.

次にバンドパスフィルタ313を透過する第1の波長の光の波長調整について説明する。
バンドパスフィルタ313を透過する第1の波長の光の波長調整は、バンドパスフィルタ313の光源311のレーザ光射出面に対する傾斜角度θを変位することで行われる。
Next, wavelength adjustment of the first wavelength light transmitted through the bandpass filter 313 will be described.
The wavelength adjustment of the first wavelength light transmitted through the bandpass filter 313 is performed by displacing the tilt angle θ of the bandpass filter 313 with respect to the laser light emission surface of the light source 311.

一般に半導体レーザ(光源311)から発振される光は、利得帯域の中で複数の縦モードが発振し、温度の変動などの影響によりそれらの波長が変化する。また、波長変換素子412においても波長変換される光の波長は、温度の変動に対して、0.1nm/℃程度変化する。
バンドパスフィルタ313の傾斜角度θを変位する角度調節は、こうした温度の変動などに対応し、安定したレーザ光を得る目的で行われる。
In general, light oscillated from a semiconductor laser (light source 311) oscillates in a plurality of longitudinal modes within a gain band, and the wavelengths thereof change due to the influence of temperature fluctuations. In the wavelength conversion element 412 as well, the wavelength of the light subjected to wavelength conversion changes by about 0.1 nm / ° C. with respect to temperature variation.
The angle adjustment for displacing the inclination angle θ of the bandpass filter 313 is performed for the purpose of obtaining stable laser light in response to such temperature fluctuations.

図9は、傾斜角度θの変位による透過波長のシフト特性を表すグラフである。グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸に透過率(%)を示す。なお、図9に示すシフト特性は、光源311から射出される光の設定波長が1064nmの場合を示す。
図9中に示す曲線aは、バンドパスフィルタ313の傾斜角度θが0°における透過率曲線であり、同様に曲線bは傾斜角度θが1°、曲線cは2°、曲線dは3°、曲線eは4°、曲線fは5°における透過率曲線である。
FIG. 9 is a graph showing the transmission wavelength shift characteristic due to the displacement of the inclination angle θ. The horizontal axis of the graph indicates the wavelength (nm), and the vertical axis indicates the transmittance (%). The shift characteristics shown in FIG. 9 indicate the case where the set wavelength of light emitted from the light source 311 is 1064 nm.
The curve a shown in FIG. 9 is a transmittance curve when the bandpass filter 313 has an inclination angle θ of 0 °. Similarly, the curve b has an inclination angle θ of 1 °, the curve c has 2 °, and the curve d has 3 °. , Curve e is a transmittance curve at 4 °, and curve f is a transmittance curve at 5 °.

図9において、バンドパスフィルタ313の傾斜角度θが0°から5°に向かって大きくなるに従って、バンドパスフィルタ313を透過する光のピーク波長が小さく(周波数を大きく)なる方向にシフト(移行)する。   In FIG. 9, as the tilt angle θ of the bandpass filter 313 increases from 0 ° to 5 °, the peak wavelength of light transmitted through the bandpass filter 313 is shifted (shifted) in the direction of decreasing (increasing frequency). To do.

したがって、バンドパスフィルタ313は、光源311のレーザ光射出面に対して略5°傾いた傾斜角度θを、5°よりも大きく調節(変位)することで、バンドパスフィルタ313を透過する第1の波長の光の波長を小さく調整することができる。また、バンドパスフィルタ313が、予め傾いて配設されていることから、傾斜角度θが略0°〜略5°の範囲において、透過する第1の波長を大きくする調整も可能である。
なお、バンドパスフィルタ313の傾斜角度θの角度調節は、光源311のレーザ光射出面に対して右傾斜あるいは左傾斜のどちらの方向であってもよい。
Accordingly, the bandpass filter 313 adjusts (displaces) the inclination angle θ inclined approximately 5 ° with respect to the laser light exit surface of the light source 311 to be larger than 5 °, thereby transmitting the first bandpass filter 313. The wavelength of the light of the wavelength can be adjusted to be small. In addition, since the bandpass filter 313 is inclined in advance, the first wavelength to be transmitted can be adjusted to be large when the inclination angle θ is in the range of approximately 0 ° to approximately 5 °.
Note that the angle adjustment of the inclination angle θ of the bandpass filter 313 may be performed in either the right inclination or the left inclination with respect to the laser light emission surface of the light source 311.

以上の第3実施形態のレーザ光源装置61によれば、第1実施形態の上記効果に加え、以下の効果を奏することができる。   According to the laser light source device 61 of the third embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.

第3実施形態のレーザ光源装置61によれば、第1実施形態の上記効果(1)、(2)および(4)〜(8)に加え、以下の効果を奏することができる。
光源311のミラー層311Aと波長変換素子412のミラー多層膜412Cとの間に形成された共振構造(第1光路O1)の内部に波長変換素子412を配置し、その波長変換素子412と光源311との間に、第1の波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜313Bが設けられたバンドパスフィルタ313を備え、そのバンドパスフィルタ313が光源311のレーザ光射出面に対する傾斜角度θが変位可能に構成されることにより、光源311から射出される第1の波長の光の波長が狭帯域化されるとともに、傾斜角度θを変位して光源311から射出される光の発振波長(第1の波長)を変えることができる。これにより、温度変化などにより発振波長に変動が生じても、発振波長を調整することが可能となり、波長変換素子412での変換効率が向上し、光の利用効率を高めた出力光を得ることができる。
また、波長変換素子412とバンドパスフィルタ313とを個別に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率および歩留りの向上が期待できる。
According to the laser light source device 61 of the third embodiment, in addition to the effects (1), (2) and (4) to (8) of the first embodiment, the following effects can be achieved.
A wavelength conversion element 412 is arranged inside a resonance structure (first optical path O1) formed between the mirror layer 311A of the light source 311 and the mirror multilayer film 412C of the wavelength conversion element 412. The wavelength conversion element 412 and the light source 311 And a band pass filter 313 provided with a band pass filter multilayer film 313B having a band pass characteristic in the vicinity of the first wavelength, and the band pass filter 313 has an inclination angle θ with respect to the laser light emission surface of the light source 311. Is configured to be displaceable, the wavelength of the first wavelength light emitted from the light source 311 is narrowed, and the oscillation wavelength of the light emitted from the light source 311 with the tilt angle θ displaced ( The first wavelength can be changed. As a result, even if the oscillation wavelength fluctuates due to a temperature change or the like, the oscillation wavelength can be adjusted, the conversion efficiency in the wavelength conversion element 412 is improved, and output light with improved light utilization efficiency can be obtained. Can do.
In addition, the wavelength conversion element 412 and the bandpass filter 313 can be individually adjusted for various characteristics, and improvement in oscillation efficiency and yield can be expected.

[実施形態の変形例]
本発明は前述の第1実施形態から第3実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。以下に変形例として挙げられているような形態であっても、前述の実施形態と同様な効果を得ることができる。
[Modification of Embodiment]
The present invention is not limited to the first to third embodiments described above, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved. Even if it is a form which is mentioned as a modification below, the same effect as the above-mentioned embodiment can be acquired.

(1)光源311としては、面発光型半導体レーザ以外に、いわゆる端面発光型半導体レーザまたは半導体励起固体レーザを用いることができる。なお、端面発光型半導体レーザを用いる場合には、光源311と光路変換素子314,414との間に、光源311から射出された光を平行化するためのレンズを設けることが好ましい。   (1) As the light source 311, in addition to the surface emitting semiconductor laser, a so-called edge emitting semiconductor laser or semiconductor pumped solid state laser can be used. In the case of using an edge emitting semiconductor laser, it is preferable to provide a lens for collimating the light emitted from the light source 311 between the light source 311 and the optical path conversion elements 314 and 414.

(2)光源311は、アレイ化された複数の発光部を備えたものとすることができる。図10(A)および図10(B)は、いずれも発光部がアレイ化された光源を示す模式図である。図10(A)の光源321では、複数の発光部322が一列に並んでいる。また、図10(B)の光源323では、複数の発光部322が2列に並んでいる。なお、発光部の数や、列の数は、図10(A),(B)に示したものには限らない。上述したレーザ光源装置31,41,51,61では、このように発光部がアレイ化された光源を用いたとしても、各構成素子(波長変換素子、光路変換素子やバンドパスフィルタ)の光入射面、光射出面および反射面の面積を、アレイに対応した面積に拡張すれば良いだけである。   (2) The light source 311 may include a plurality of light emitting units arranged in an array. FIG. 10A and FIG. 10B are schematic views showing a light source in which light emitting units are arrayed. In the light source 321 in FIG. 10A, a plurality of light emitting portions 322 are arranged in a line. In addition, in the light source 323 of FIG. 10B, a plurality of light emitting portions 322 are arranged in two rows. Note that the number of light emitting units and the number of columns are not limited to those shown in FIGS. In the laser light source devices 31, 41, 51, 61 described above, even if a light source in which the light emitting units are arrayed in this way is used, light incident on each component (wavelength conversion element, optical path conversion element, or bandpass filter) It is only necessary to expand the area of the surface, the light emission surface, and the reflection surface to an area corresponding to the array.

このように、上述したレーザ光源装置31,41,51,61では、光源がアレイ化されたとしても、装置の過度な大型化を招くことが無く、簡単な構成で対応することが可能である。よって、上述したレーザ光源装置31,41,51,61では、光源がアレイ化されたとしても、出力光のパワー低下を効率よく抑えて、光利用効率が高く、出力光の偏光方向が揃っており、かつ、出力が安定したレーザ光源装置を得ることが可能となる効果をそのまま保持しつつ、アレイ化による光量の増加を、効果的に出力光のパワーアップに繋げることが可能である。   As described above, in the laser light source devices 31, 41, 51, 61 described above, even if the light sources are arranged in an array, the device is not excessively large and can be handled with a simple configuration. . Therefore, in the laser light source devices 31, 41, 51, 61 described above, even if the light sources are arrayed, the power reduction of the output light is efficiently suppressed, the light use efficiency is high, and the polarization direction of the output light is aligned. In addition, it is possible to effectively increase the power of the output light by effectively increasing the amount of light due to the array while maintaining the effect that it is possible to obtain a laser light source device with stable output.

(3)波長変換素子312,412の射出側端面に、ミラー多層膜312C,412Cを設けた場合で説明したが、ミラー多層膜312C,412Cに代えて、波長変換素子312,412の射出側の第1光路O1上に、例えば、ガラス基板の一方の面にミラー多層膜312C,412Cを備えた多層膜ミラーを配置する構成であってもよい。この場合には、波長変換素子312,412と多層膜ミラーとを個別に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率および歩留りの向上が期待できる。   (3) The case where the mirror multilayer films 312C and 412C are provided on the emission side end faces of the wavelength conversion elements 312 and 412 has been described. However, instead of the mirror multilayer films 312C and 412C, the output side of the wavelength conversion elements 312 and 412 For example, a configuration may be adopted in which a multilayer mirror including mirror multilayer films 312C and 412C on one surface of the glass substrate is disposed on the first optical path O1. In this case, the wavelength conversion elements 312 and 412 and the multilayer mirror can be individually adjusted for various characteristics, and improvement in oscillation efficiency and yield can be expected.

(4)波長変換素子312,412を構成する非線形光学材料としては、先にLN(LiNbO3)や、LT(LiTaO3)を例示したが、これ以外にもKNbO3、BNN(Ba2NaNb515)、KTP(KTiOPO4)、KTA(KTiOAsO4)、BBO(β―BaB24)、LBO(LiB37)などの無機非線形光学材料を利用してもよい。また、メタニトロアニリン、2−メチル−4−ニトロアニリン、カルコン、ジシアノビニルアニソール、3,5−ジメチル−1−(4−ニトロフェニル)ピラゾール、N−メトキシメチル−4−ニトロアニリンなどの低分子有機材料や、ポールドポリマなどの有機非線形光学材料を用いてもよい。 (4) As the nonlinear optical material constituting the wavelength conversion elements 312 and 412, LN (LiNbO 3 ) and LT (LiTaO 3 ) are exemplified previously, but other than this, KNbO 3 , BNN (Ba 2 NaNb 5). Inorganic nonlinear optical materials such as O 15 ), KTP (KTiOPO 4 ), KTA (KTiOAsO 4 ), BBO (β-BaB 2 O 4 ), and LBO (LiB 3 O 7 ) may be used. Also, low molecular weight compounds such as metanitroaniline, 2-methyl-4-nitroaniline, chalcone, dicyanovinylanisole, 3,5-dimethyl-1- (4-nitrophenyl) pyrazole, N-methoxymethyl-4-nitroaniline An organic material or an organic nonlinear optical material such as a poled polymer may be used.

(5)波長変換素子312,412として、上述したSHG素子に変えて、第3次高調波発生素子を用いても良い。   (5) As the wavelength conversion elements 312 and 412, a third harmonic generation element may be used instead of the SHG element described above.

[レーザ光源装置の応用例]
以上に述べたようなレーザ光源装置31,41,51,61を画像表示装置に応用することにより、これらの装置における光の利用効率を向上させることが可能である。以下画像表示装置とモニター装置への応用例について説明する。
[Application example of laser light source device]
By applying the laser light source devices 31, 41, 51, 61 as described above to the image display device, it is possible to improve the light use efficiency in these devices. Hereinafter, application examples to the image display device and the monitor device will be described.

[応用例1:プロジェクタ]
第1の実施形態に係るレーザ光源装置31を応用した画像表示装置の一例として、プロジェクタ3の構成について説明する。図11は、プロジェクタ3の光学系の概略を示す模式図である。
図11において、プロジェクタ3は、レーザ光源装置31、光変調装置としての液晶パネル32、入射側偏光板331、射出側偏光板332、クロスダイクロイックプリズム34、投射レンズ35などを備えている。なお、液晶パネル32と、その光入射側に設けられた入射側偏光板331および光射出側に設けられた射出側偏光板332によって液晶ライトバルブ33が構成される。
[Application Example 1: Projector]
A configuration of the projector 3 will be described as an example of an image display device to which the laser light source device 31 according to the first embodiment is applied. FIG. 11 is a schematic diagram showing an outline of the optical system of the projector 3.
11, the projector 3 includes a laser light source device 31, a liquid crystal panel 32 as a light modulation device, an incident side polarizing plate 331, an emission side polarizing plate 332, a cross dichroic prism 34, a projection lens 35, and the like. The liquid crystal light valve 33 is configured by the liquid crystal panel 32, the incident side polarizing plate 331 provided on the light incident side, and the emission side polarizing plate 332 provided on the light emission side.

レーザ光源装置31は、赤色レーザ光を射出する赤色光用光源装置31Rと、青色レーザ光を射出する青色光用光源装置31Bと、緑色レーザ光を射出する緑色光用光源装置31Gを備えている。これらのレーザ光源装置31(31R,G,B)は、それぞれクロスダイクロイックプリズム34の側面三方にそれぞれ対向するように配置されている。図12では、クロスダイクロイックプリズム34を挟んで、赤色光用光源装置31Rと青色光用光源装置31Bとが互いに対向し、投射レンズ35と緑色光用光源装置31Gが互いに対向しているが、これらの位置は、適宜入れ替えることが可能である。   The laser light source device 31 includes a red light source device 31R that emits red laser light, a blue light source device 31B that emits blue laser light, and a green light source device 31G that emits green laser light. . These laser light source devices 31 (31R, G, B) are disposed so as to face the three side surfaces of the cross dichroic prism 34, respectively. In FIG. 12, the light source device for red light 31R and the light source device for blue light 31B are opposed to each other, and the projection lens 35 and the light source device for green light 31G are opposed to each other across the cross dichroic prism. These positions can be switched as appropriate.

液晶パネル32は、例えば、ポリシリコンTFT(Thin Film Transistor)をスイッチング素子として用いたものである。レーザ光源装置31(31R,G,B)から射出された色光は、入射側偏光板331を介して液晶パネル32に入射する。液晶パネル32に入射した光は、画像情報に応じて変調されて、液晶パネル32から射出される。液晶パネル32によって変調された光のうち、特定の直線偏光だけが、射出側偏光板332を透過して、クロスダイクロイックプリズム34に向かう。   The liquid crystal panel 32 uses, for example, a polysilicon TFT (Thin Film Transistor) as a switching element. Color light emitted from the laser light source device 31 (31R, G, B) is incident on the liquid crystal panel 32 via the incident-side polarizing plate 331. The light incident on the liquid crystal panel 32 is modulated according to the image information and emitted from the liquid crystal panel 32. Of the light modulated by the liquid crystal panel 32, only specific linearly polarized light passes through the exit-side polarizing plate 332 and travels toward the cross dichroic prism 34.

なお、レーザ光源装置31から射出される光は、偏光方向が良く揃った光であるため、原理上は、入射側偏光板331を省略することも可能である。しかしながら、実際は、レーザ光源装置31から射出された光をそのまま照明光として利用する場合は少なく、レーザ光源装置31から射出された光を照明光に適した光に加工するための光学素子(例えば、回折格子、レンズ、ロッドインテグレータ等)が、レーザ光源装置31と液晶パネル32との間に設けられることが多い。そして、このような光学素子を通過することにより、偏光に多少の乱れが生じる可能性もある。偏光が乱れた光を液晶パネル32にそのまま入射させると、投射画像のコントラストが低下したり、投射画像に色むらが生じたりする可能性もある。そこで、液晶パネル32の入射側に入射側偏光板331を設けて、液晶パネル32に入射する偏光の方向を揃えるようにすれば、投射画像のコントラストの低下や、色むらの発生を低減することができ、より質の高い画像を得ることが可能となる。   In addition, since the light emitted from the laser light source device 31 is light having a well-aligned polarization direction, in principle, the incident-side polarizing plate 331 can be omitted. However, in practice, the light emitted from the laser light source device 31 is rarely used as illumination light as it is, and an optical element for processing the light emitted from the laser light source device 31 into light suitable for illumination light (for example, In many cases, a diffraction grating, a lens, a rod integrator, and the like) are provided between the laser light source device 31 and the liquid crystal panel 32. And passing through such an optical element may cause some disturbance in polarization. If the light whose polarization is disturbed is incident on the liquid crystal panel 32 as it is, the contrast of the projected image may be lowered, or the projected image may be uneven in color. Therefore, if the incident-side polarizing plate 331 is provided on the incident side of the liquid crystal panel 32 so as to align the direction of polarized light incident on the liquid crystal panel 32, the reduction in the contrast of the projected image and the occurrence of color unevenness can be reduced. Therefore, it is possible to obtain a higher quality image.

クロスダイクロイックプリズム34は、各液晶パネル32によって変調された各色光を合成して、カラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム34は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなしている。そして、これら4つの直角プリズムの界面には、2種類の誘電体多層膜がX字状に設けられている。これら誘電体多層膜は、互いに対向する各液晶パネル32から射出された各色光を反射し、投射レンズ35に対向する液晶パネル32から射出された色光を透過する。このようにして、各液晶パネル32にて変調された各色光が合成されて、カラー画像が形成される。   The cross dichroic prism 34 is an optical element that combines color lights modulated by the liquid crystal panels 32 to form a color image. The cross dichroic prism 34 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded. Two kinds of dielectric multilayer films are provided in an X shape at the interface of these four right-angle prisms. These dielectric multilayer films reflect the color lights emitted from the liquid crystal panels 32 facing each other and transmit the color lights emitted from the liquid crystal panel 32 opposed to the projection lens 35. In this way, the color lights modulated by the liquid crystal panels 32 are combined to form a color image.

投射レンズ35は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。この投射レンズ35は、カラー画像を拡大投射する。   The projection lens 35 is configured as a combined lens in which a plurality of lenses are combined. The projection lens 35 enlarges and projects a color image.

なお、この応用例では、第1実施形態に係るレーザ光源装置31(31R,G,B)を用いているが、これらのうち一部もしくは全部を、他の実施形態に係るレーザ光源装置41,51,61に置き換えても良い。
さらに、レーザ光源装置31(31R,G,B)のうち、一部を、基本波レーザの波長をそのまま利用するレーザ光源装置に置き換えても良い。
In this application example, the laser light source device 31 (31R, G, B) according to the first embodiment is used, but some or all of these are used as the laser light source device 41 according to other embodiments. 51 and 61 may be substituted.
Furthermore, a part of the laser light source device 31 (31R, G, B) may be replaced with a laser light source device that uses the wavelength of the fundamental laser as it is.

この応用例では、光変調素子を3つ用いたプロジェクタの例について説明したが、第1〜第3実施形態のレーザ光源装置31,41,51,61は、光変調装置を1つ、2つ、あるいは4つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
また、この応用例では、透過型のプロジェクタについて説明したが、第1〜第3実施形態のレーザ光源装置31,41,51,61は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、光変調素子が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、光変調素子が光を反射するタイプであることを意味している。
In this application example, an example of a projector using three light modulation elements has been described. However, the laser light source devices 31, 41, 51, 61 of the first to third embodiments have one light modulation device and two light modulation devices. Alternatively, it can be applied to a projector using four or more projectors.
In this application example, the transmissive projector has been described. However, the laser light source devices 31, 41, 51, and 61 of the first to third embodiments can be applied to a reflective projector. Here, “transmission type” means that the light modulation element is a type that transmits light, and “reflection type” means that the light modulation element is a type that reflects light. ing.

また、光変調素子は液晶パネル32に限られず、例えばマイクロミラーを用いたデバイスであっても良い。
さらに、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行うフロントタイプと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行うリアタイプとがあるが、第1〜第3実施形態のレーザ光源装置31,41,51,61は、いずれのタイプにも適用可能である。
Further, the light modulation element is not limited to the liquid crystal panel 32, and may be a device using a micromirror, for example.
Furthermore, as a projector, there are a front type that projects an image from the direction of observing the projection surface and a rear type that projects an image from the side opposite to the direction of observing the projection surface. The laser light source devices 31, 41, 51, and 61 are applicable to any type.

さらにまた、この応用例では、レーザ光源装置31を応用した画像表示装置の一例として、画像を拡大投射する投射レンズ35を備えたプロジェクタを紹介しているが、第1〜第3実施形態のレーザ光源装置31,41,51,61は、投射レンズ35を用いない画像表示装置にも応用可能である。   Furthermore, in this application example, as an example of an image display device to which the laser light source device 31 is applied, a projector including a projection lens 35 for enlarging and projecting an image is introduced, but the laser according to the first to third embodiments. The light source devices 31, 41, 51, 61 can also be applied to an image display device that does not use the projection lens 35.

[応用例2:モニター装置]
次に、第1の実施形態に係るレーザ光源装置31を応用したモニター装置40の構成例について説明する。図12は、モニター装置の概略を示す模式図である。モニター装置400は、装置本体410と、光伝送部420とを備える。装置本体410は、前述した第一実施形態のレーザ光源装置31を備える。
[Application Example 2: Monitor Device]
Next, a configuration example of the monitor device 40 to which the laser light source device 31 according to the first embodiment is applied will be described. FIG. 12 is a schematic diagram showing an outline of the monitor device. The monitor device 400 includes a device main body 410 and an optical transmission unit 420. The apparatus main body 410 includes the laser light source apparatus 31 of the first embodiment described above.

光伝送部420は、光を送る側と受ける側の2本のライトガイド421,422を備える。各ライトガイド421,422は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド421の入射側にはレーザ光源装置31が配設され、その出射側には拡散板423が配設されている。レーザ光源装置31から出射したレーザ光は、ライトガイド421を伝って光伝送部420の先端に設けられた拡散板423に送られ、拡散板423により拡散されて被写体を照射する。   The light transmission unit 420 includes two light guides 421 and 422 on the light sending side and the light receiving side. Each of the light guides 421 and 422 is a bundle of a large number of optical fibers, and can send laser light to a distant place. A laser light source device 31 is disposed on the incident side of the light guide 421 on the light transmission side, and a diffusion plate 423 is disposed on the emission side thereof. The laser light emitted from the laser light source device 31 is transmitted to the diffusion plate 423 provided at the tip of the light transmission unit 420 through the light guide 421, and is diffused by the diffusion plate 423 to irradiate the subject.

光伝送部420の先端には、結像レンズ424も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ424で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド422を伝って、装置本体410内に設けられた撮像手段としてのカメラ411に送られる。この結果、レーザ光源装置31により出射したレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ411で撮像することができる。   An imaging lens 424 is also provided at the tip of the light transmission unit 420, and reflected light from the subject can be received by the imaging lens 424. The received reflected light travels through the light guide 422 on the receiving side and is sent to a camera 411 as an imaging means provided in the apparatus main body 410. As a result, the camera 411 can capture an image based on the reflected light obtained by irradiating the subject with the laser light emitted from the laser light source device 31.

以上のように構成されたモニター装置40によれば、高出力のレーザ光源装置31により被写体を照射することができることから、カメラ411により得られる撮像画像の明るさを高めることができる。   According to the monitor device 40 configured as described above, the subject can be irradiated by the high-power laser light source device 31, so that the brightness of the captured image obtained by the camera 411 can be increased.

なお、この応用例では、第一実施形態に係るレーザ光源装置31を用いているが、これを、他の実施形態に係るレーザ光源装置41,51,61に置き換えても良い。   In this application example, the laser light source device 31 according to the first embodiment is used. However, this may be replaced with the laser light source devices 41, 51, 61 according to other embodiments.

第1実施形態に係るレーザ光源装置の概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of the laser light source apparatus which concerns on 1st Embodiment. 光源の構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a light source typically. 波長変換素子の構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a wavelength conversion element typically. バンドパスフィルタ多層膜の分光透過率特性の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the spectral transmittance characteristic of a band pass filter multilayer film. 光路変換素子の斜視図。The perspective view of an optical path conversion element. 第2実施形態に係るレーザ光源装置の概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of the laser light source apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態のレーザ光源装置における変形構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the deformation | transformation structure in the laser light source apparatus of 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るレーザ光源装置の概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of the laser light source apparatus which concerns on 3rd Embodiment. バンドパスフィルタの傾斜角度の変位による透過波長のシフト特性を表すグラフ。The graph showing the shift characteristic of the transmission wavelength by the displacement of the inclination angle of a band pass filter. 発光部がアレイ化された光源を示す模式図。The schematic diagram which shows the light source by which the light emission part was arrayed. プロジェクタの光学系の概略を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of an optical system of a projector. モニター装置の概略を示す模式図。The schematic diagram which shows the outline of a monitor apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

31,41,51,61…レーザ光源装置、31B…青色光用光源装置、31G…緑色光用光源装置、31R…赤色光用光源装置、32…液晶パネル、33…偏光板、34…クロスダイクロイックプリズム、35…投射レンズ、311…光源、311A…ミラー層、311B…レーザ媒体、400…基板、312,412…波長変換素子、312A,412A…波長変換部、312B,313B,318,319…バンドパスフィルタ多層膜、312C,412C…ミラー多層膜、313…バンドパスフィルタ、314,414,514…光路変換素子、315…第1のプリズム、316…第2のプリズム、317…選択性反射膜、LS1…第1のレーザ光、LS2…第2のレーザ光。   31, 41, 51, 61 ... Laser light source device, 31B ... Blue light source device, 31G ... Green light source device, 31R ... Red light source device, 32 ... Liquid crystal panel, 33 ... Polarizer, 34 ... Cross dichroic Prism, 35 ... projection lens, 311 ... light source, 311A ... mirror layer, 311B ... laser medium, 400 ... substrate, 312, 412 ... wavelength converter, 312A, 412A ... wavelength converter, 312B, 313B, 318, 319 ... band Pass filter multilayer film, 312C, 412C ... mirror multilayer film, 313 ... band pass filter, 314, 414, 514 ... optical path conversion element, 315 ... first prism, 316 ... second prism, 317 ... selective reflection film, LS1: first laser beam, LS2: second laser beam.

Claims (15)

第1の波長の光を射出する光源と、
前記第1の波長の光を選択的に反射して前記光源の方に向かわせる多層膜ミラーと、
前記光源と前記多層膜ミラーとの間に形成された第1光路上に設けられ、入射した第1の波長の光のうち一部の光の波長を前記第1の波長とは異なる第2の波長に変換する波長変換素子、及び前記第1の波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ手段と、
前記多層膜ミラーによって反射されて前記光源の方へ向かう過程で前記第2の波長に変換された光を、前記第1光路とは異なる第2光路に取り出す光路変換素子と、
を備え、
前記多層膜ミラーから射出される前記第2の波長の第1のレーザ光と、前記光路変換素子から射出される前記第2の波長の第2のレーザ光とを出力光として利用するレーザ光源装置であって、
前記光路変換素子は、前記光源と前記波長変換素子との間に設けられ、前記第2の波長の光を選択的に反射する選択性反射膜と、
前記選択性反射膜によって反射された光を反射して、前記第1のレーザ光の進行方向とほぼ同じ方向へ向ける反射面と、
前記選択性反射膜と前記反射面とを一体化する透光性素子とを有し、
前記多層膜ミラーは、前記波長変換素子の出射側の端面に形成された前記第1の波長の光を80%以上反射し、前記第2の波長の光を80%以上透過する特性を有する誘電体多層膜よりなることを特徴とするレーザ光源装置。
A light source that emits light of a first wavelength;
A multilayer mirror that selectively reflects the light of the first wavelength toward the light source;
A second light beam is provided on a first optical path formed between the light source and the multilayer film mirror, and a part of the incident light having the first wavelength is different from the first wavelength. A wavelength conversion element for converting into a wavelength, and bandpass filter means having bandpass characteristics in the vicinity of the first wavelength;
An optical path conversion element for extracting the light reflected by the multilayer mirror and converted to the second wavelength in the process of traveling toward the light source into a second optical path different from the first optical path;
With
A laser light source device that uses, as output light, the first laser light having the second wavelength emitted from the multilayer mirror and the second laser light having the second wavelength emitted from the optical path conversion element. Because
The optical path conversion element is provided between the light source and the wavelength conversion element, and selectively reflects the light having the second wavelength.
A reflecting surface that reflects the light reflected by the selective reflection film and directs the light in a direction substantially the same as the traveling direction of the first laser light;
A translucent element that integrates the selective reflective film and the reflective surface;
The multilayer mirror has a characteristic of reflecting 80% or more of the light having the first wavelength and transmitting 80% or more of the light having the second wavelength, which is formed on the end face on the emission side of the wavelength conversion element. A laser light source device comprising a multi-layer film.
請求項1に記載のレーザ光源装置において、
前記透光性素子は、第1のプリズムと第2のプリズムとを有し、
前記第1、および第2のプリズムは、それぞれ第1の面と第2の面とを有し、
前記第1のプリズムの第2の面と、前記第2のプリズムの第1の面との間に、前記選択性反射膜が設けられ、
前記光源から射出された光は、前記第1のプリズムの第1の面から前記光路変換素子に入射して、前記第1のプリズムの第2の面、前記選択性反射膜、前記第2のプリズムの第1の面をこの順に通過して、前記第2のプリズムの第2の面から前記波長変換素子に向けて射出され、
前記多層膜ミラーによって反射されて前記光源の方へ向かう光は、前記第2のプリズムの第2の面から前記光路変換素子に入射して、前記第2のプリズムの第1の面を通過して、前記選択性反射膜に入射し、
前記多層膜ミラーによって反射されて前記光源の方へ向かう光のうち、前記選択性反射膜を透過して前記光源の方へ向かう光は、前記第1のプリズムの第2の面を通過して、前記第1のプリズムの第1の面から前記光源に向けて射出され、
前記多層膜ミラーによって反射されて前記光源の方へ向かう光のうち、前記選択性反射膜によって反射された光は、前記反射面によって反射されて、前記第2のプリズムの第2の面から射出されることを特徴とするレーザ光源装置。
The laser light source device according to claim 1,
The translucent element has a first prism and a second prism,
The first and second prisms each have a first surface and a second surface;
The selective reflection film is provided between the second surface of the first prism and the first surface of the second prism,
The light emitted from the light source is incident on the optical path conversion element from the first surface of the first prism, and the second surface of the first prism, the selective reflection film, and the second It passes through the first surface of the prism in this order, is emitted from the second surface of the second prism toward the wavelength conversion element,
Light that is reflected by the multilayer mirror and travels toward the light source enters the optical path conversion element from the second surface of the second prism and passes through the first surface of the second prism. Incident on the selective reflection film,
Of the light that is reflected by the multilayer mirror and travels toward the light source, the light that passes through the selective reflection film and travels toward the light source passes through the second surface of the first prism. , Emitted from the first surface of the first prism toward the light source,
Of the light that is reflected by the multilayer mirror and travels toward the light source, the light that is reflected by the selective reflection film is reflected by the reflection surface and is emitted from the second surface of the second prism. A laser light source device.
請求項1または2に記載のレーザ光源装置において、
前記バンドパスフィルタ手段は、前記波長変換素子の入射側の端面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜よりなることを特徴とするレーザ光源装置。
The laser light source device according to claim 1 or 2,
The laser light source device according to claim 1, wherein the band-pass filter means is formed of a band-pass filter multilayer film formed on an incident-side end face of the wavelength conversion element.
請求項1または2に記載のレーザ光源装置において、
前記バンドパスフィルタ手段は、
バンドパスフィルタ多層膜が設けられたバンドパスフィルタからなり、
前記光路変換素子と前記波長変換素子との間に、前記光源のレーザ光射出面に対する傾斜角度が変位可能に構成されたことを特徴とするレーザ光源装置。
The laser light source device according to claim 1 or 2,
The bandpass filter means includes
It consists of a bandpass filter provided with a bandpass filter multilayer film,
A laser light source device, wherein an inclination angle of the light source with respect to a laser light emission surface is displaceable between the optical path conversion element and the wavelength conversion element.
請求項2に記載のレーザ光源装置において、
前記バンドパスフィルタ手段は、前記第2のプリズムの第2の面上に形成されたバンドパスフィルタ多層膜よりなることを特徴とするレーザ光源装置。
The laser light source device according to claim 2,
The laser light source device, wherein the band-pass filter means comprises a band-pass filter multilayer film formed on the second surface of the second prism.
請求項2に記載のレーザ光源装置において、
前記バンドパスフィルタ手段は、前記第1のプリズムの第1の面上に形成されたバンドパスフィルタ多層膜よりなることを特徴とするレーザ光源装置。
The laser light source device according to claim 2,
The laser light source device, wherein the band-pass filter means comprises a band-pass filter multilayer film formed on the first surface of the first prism.
請求項2に記載のレーザ光源装置において、
前記第1のプリズムの第1の面と、前記第2のプリズムの第2の面とが平行であることを特徴とするレーザ光源装置。
The laser light source device according to claim 2,
The laser light source device, wherein the first surface of the first prism and the second surface of the second prism are parallel to each other.
請求項2に記載のレーザ光源装置において、
前記反射面は、前記第2のプリズムの第3の面であり、
前記第3の面は、前記第3の面に入射する光に対して全反射条件を満足する角度に配置された面であることを特徴とするレーザ光源装置。
The laser light source device according to claim 2,
The reflective surface is a third surface of the second prism;
The laser light source device, wherein the third surface is a surface disposed at an angle satisfying a total reflection condition with respect to light incident on the third surface.
請求項3〜8のいずれか一項に記載のレーザ光源装置において、
前記バンドパスフィルタ多層膜は、前記第2の波長に対して80%以上の透過率を有し、高屈折率層Hと低屈折率層Lが交互に積層され、前記第1の波長をλとおいて、光学膜厚が前記波長変換素子側から順に、0.236λH、0.355λL、0.207λH、0.203λL、(0.25λH、0.25λL)n、0.5λH、(0.25λL、0.25λH)n、0.266λL、0.255λH、0.248λL、0.301λH、0.631λLであることを特徴とするレーザ光源装置。
但し、nは3から10の範囲の値であり、括弧内の層を繰り返し積層する繰り返し数を示す。
In the laser light source device according to any one of claims 3 to 8,
The bandpass filter multilayer film has a transmittance of 80% or more with respect to the second wavelength, and a high refractive index layer H and a low refractive index layer L are alternately stacked, and the first wavelength is changed to λ. The optical film thicknesses are 0.236λH, 0.355λL, 0.207λH, 0.203λL, (0.25λH, 0.25λL) n, 0.5λH, (0.25λL) in this order from the wavelength conversion element side. , 0.25λH) n, 0.266λL, 0.255λH, 0.248λL, 0.301λH, 0.631λL.
However, n is a value in the range of 3 to 10, and indicates the number of repetitions in which the layers in parentheses are repeatedly laminated.
請求項1〜9のいずれか一項に記載のレーザ光源装置において、
前記多層膜ミラーから射出される前記第2の波長の第1のレーザ光と、前記光路変換素子から射出される前記第2の波長の第2のレーザ光とは、略平行であることを特徴とするレーザ光源装置。
In the laser light source device according to any one of claims 1 to 9,
The first laser beam having the second wavelength emitted from the multilayer mirror and the second laser beam having the second wavelength emitted from the optical path conversion element are substantially parallel to each other. A laser light source device.
請求項10に記載のレーザ光源装置において、
前記波長変換素子の、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とに直交する線と平行な方向の幅をW1とし、
前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光との間の距離をW2としたとき、
W2>W1であることを特徴とするレーザ光源装置。
The laser light source device according to claim 10,
The width of the wavelength conversion element in a direction parallel to a line perpendicular to the first laser beam and the second laser beam is W1,
When the distance between the first laser beam and the second laser beam is W2,
W2> W1, wherein the laser light source device.
請求項1〜11のいずれか一項に記載のレーザ光源装置において、
前記光源は、アレイ化された複数の発光部を備えることを特徴とするレーザ光源装置。
In the laser light source device according to any one of claims 1 to 11,
The light source includes a plurality of light emitting units arranged in an array.
請求項1〜12のいずれか一項に記載のレーザ光源装置において、
前記波長変換素子は、擬似位相整合型の波長変換素子であることを特徴とするレーザ光源装置。
In the laser light source device according to any one of claims 1 to 12,
The laser light source device, wherein the wavelength conversion element is a quasi phase matching type wavelength conversion element.
請求項1〜13のいずれか一項に記載のレーザ光源装置と、
前記レーザ光源装置から射出されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、
を備える画像表示装置。
A laser light source device according to any one of claims 1 to 13,
A light modulation element that modulates laser light emitted from the laser light source device according to image information;
An image display device comprising:
請求項1〜13のいずれか一項に記載のレーザ光源装置と、
前記レーザ光源装置により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
を備えるモニター装置。
A laser light source device according to any one of claims 1 to 13,
Imaging means for imaging a subject irradiated by the laser light source device;
A monitor device comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114217493A (en) * 2021-12-23 2022-03-22 深圳市华拓半导体技术有限公司 Optical imaging system

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