一种波长变换模块，包括：第一基波传播光纤，用于传播从激光源射出的基波；第一波长变换元件，与第一基波传播光纤光学耦合，用于将从第一基波传播光纤射出的基波变换为高次谐波；和第一高次谐波传播光纤，与第一波长变换元件光学耦合，用于传播从第一波长变换元件射出的高次谐波；其中，第一高次谐波传播光纤的芯直径是第一基波传播光纤的芯直径的０．５～０．９倍。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及采用了用于光波长变换的非线性光学元件(波长变换元 件)的波长变换模块、采用了该模块的激光源装置、二维图像显示装置、 背光光源、液晶显示装置以及激光加工装置。
技术介绍
作为激光加工装置以及激光显示器等中采用的光源，高输出激光源被 关注。作为红外线区域的高输出激光源，开发有YAG激光器等的固体激光 器；采用了掺杂有Yb、 Nd等稀土类的纤维的纤维激光器；等等。另外， 作为红色以及蓝色区域的高输出激光源，开发有采用了砷化镓、氮化镓等的半导体激光器。另一方面，从目前来看，绿色区域的高输出激光依然 难以从半导体直接发出绿色光。为此，绿色区域的高输出激光一般是通过非线性光学元件对从所述YAG激光器等的固体激光器或所述纤维激光器 发出的红外线区域的激光进行波长变化而产生。作为非线性光学元件，开发有由例如铌酸锂(LiNb03)、钽酸锂 (LiTa03)、三硼酸锂(LiB305: LBO)、 p硼酸钡(|3—BaB204)、磷酸钛 氧钾(KTiOP04: KTP)、硼酸铯锂(CsLiB601Q: CLBO)等的非线性光学 单结晶构成的元件(非线性光学元件)。例如，以下所述的非线性光学元件被采用在可得到绿色区域的输出的 装置中。在可得到200 300mW级别的绿色区域的激光的装置中，由于形成了 极化反转结构的铌酸锂结晶来形成的准相位匹配(QPM)波长变换元件因 非线性光学常数较大而可以得到高的变换效率，因此优选被采用。另一方面，在得到数W级别的绿色区域的高输出激光的装置中，LBO、 KTP等的非线性光学单结晶被采用。但是LBO结晶由于非线性光学常数小，为了得到高的变换效率，激 光装置需要具备谐振器，并在该谐振器中要配置LBO结晶，其结果，装 置结构变得复杂，并且需要高精度地调整对准(alignment),该激光装置 有这样的缺点。另一方面，KTP结晶由于非线性光学常数大于LBO结晶的非线性光 学常数，所以激光装置具有即使它不具备谐振器也能得到高的变换效率的 优点，而另一方面，该激光装置具有由基波或产生的第二高次谐波容易引 起的结晶的破坏或劣化的缺点。另外，针对铌酸锂以及钽酸锂来说，报告有下述的例子如专利文献 1所述那样在结晶中导入掺杂物、或者如专利文献2所述那样能够使结晶 组成接近理想的组成(化学量论亦即化学计量的组成(stoichiometric composition))的方法来进行结晶培育，通过这样，来抑制结晶劣化之一 的由光引起的折射率变化(光折变photorefractive)即光损伤。另外，除此之外，作为绿色区域的高输出激光，在非专利文献l中报 告有下述的例子:通过将掺杂有5mo1氧化镁的LiNb03结晶加热到140°C ， 由此来产生1.7W的绿色光。另外，近年来，在非专利文献2中还报告有 下述例子通过将采用掺杂有氧化镁的LiNK)3单结晶对该结晶基板实施 周期极化反转而得到的波长变换元件、和具有能够使振荡波长的波长带宽 变窄的特征的纤维激光器组合起来，通过这样，也能产生3W的绿色光。下面，参照图14对采用了非线性光学元件的以往的波长变换装置的 结构进行说明。在图14所示的波长变换装置中，由基波光源101产生的激光在空间 中进行传播，通过聚光透镜102被聚光后入射到波长变换元件103。接着， 所入射的基波的一部分通过波长变换元件103被波长变换。产生的高次谐 波以及残留基波通过再准直透镜(re-collimatorlens) 104被整形为平行光。 其后，所述校准后的高次谐波以及残留基波通过分束器105被分离成高次 谐波106和残留基波107。然后，被分束器105分离后的高能量残留基波 被束流收集器(beam dumper) 108进行处理。如上所述，KTP结晶或LBO结晶具有由第二高次谐波容易引起结晶的破坏或劣化的缺点。为了抑制这样的缺点，通过利用多个波长变换元件 进行波长变换，来降低入射到每一个波长变换元件的基波的功率密度(powerdensity),来抑制劣化的方案也被研究(例如专利文献3)。参照图15，说明专利文献3中记载的使用多个波长变换元件的波长变 换装置。如图15所示，从基波光源101射出的基波通过聚光透镜102a被聚光 后，入射到第一波长变换元件103a。然后，基波通过第一波长变换元件 103a被波长变换后，通过准直透镜104a而回到平行光。接着，分束器(beam splitter) 105a分离高次谐波106a。另一方面，由分束器105a分离后的残 留基波通过聚光透镜102b被聚光后，入射到第二波长变换元件103b。接 着，所述残留基波通过第二波长变换元件103b被波长变换后，通过准直 透镜104b回到平行光。其后，通过分束器105b分离出高次谐波106b和 残留基波107。然后，残留基波107通过散热器108被吸收并扩散。在利用图15所示的以往的波长变换装置，例如输入8 9W的基波而 得到3W的高次谐波的情况下，残留的5 6W的基波作为残留基波被射 出。在此，这样的残留基波是以平行光状态射出的高能量的光。为了吸收 并扩散这样的高能量的残留基波，需要例如大型的束流收集器、散热风扇、 或散热器等的散热机构。另外，上述的波长变换装置由于需要将透镜和分 束器等光学部件配置在规定的位置，在自由空间中操作光线，因此成为比 较大型的装置。另外，上述以往的波长变换装置可以设置在激光加工机等大型设备 中，但近年来，难以实现将上述波长变换装置设置在作为激光器的新用途 而提出的激光显示器那样的小型民用设备中。另外，在波长变换装置中，利用纤维激光器对基波进行窄带化以使其 适于波长变换，由此可以实现激光源的小型化。但是，由于与以往的结构 同样地需要配置波长变换元件和各种光学部件，所以即使使用纤维激光器 也难以实现波长变换装置整体的小型化。专利文献l:特许第3261594号公报专利文献2:特许第3424125号公报专利文献3:特开平11一271823号公报非专利文献l: Applied Physics letters, 59， 21， 2657 — 5659 (199.1)非专禾ll文献2: Conference on Lasers and Electro— Optics 2005 (CLEO2005), Technical digest, CFL—l (2005)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种被小型化的波长变换模块，其在通过利用 波长变换元件对基波进行波长变换来得到高能量的高次谐波的情况下，即 使不具备大型的散热机构也能够处理波长变换时产生的残留基波。本专利技术一个方面涉及一种波长变换模块，它包括第一基波传播光纤， 用于传播从激光源射出的基波；第一波长变换元件，与所述第一基波传播 光纤光学耦合，用于将从所述第一基波传播光纤射出的基波变换为高次谐 波；和第一高次谐波传播光纤，与所述第一波长变换元件光学耦合，用于 传播从所述第一波长变换元件射出的高次谐波；其中，所述第一高次谐波 传播光纤的芯直径小于所述第一基波传播光纤的芯直径。本专利技术的另一方面涉及一种激光源装置，它具备所述波长变换模块， 其中，所述波长变换模块输出平均输出为2W以上且波长为200 800nm 的激光。本专利技术的另一方面涉及本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种波长变换模块，其特征在于包括： 第一基波传播光纤，用于传播从激光源射出的基波； 第一波长变换元件，与所述第一基波传播光纤光学耦合，用于将从所述第一基波传播光纤射出的基波变换为高次谐波；和 第一高次谐波传播光纤，与所述第一波长变换元件光学耦合，用于传播从所述第一波长变换元件射出的高次谐波；其中， 所述第一高次谐波传播光纤的芯直径小于所述第一基波传播光纤的芯直径。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：古屋博之，山本和久，水内公典，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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