波长转换元件、激光光源装置、２维图像显示装置及激光加工装置制造方法及图纸

波长转换元件包括具有使极化结构周期性反转的非线性光学单晶体的基板，当在基板上照射了紫外光时，则基板的可见光的透过率为８５％以上，所述波长转换元件对波长为６４０ｎｍ～２０００ｎｍ的激光进行短波长化，以输出平均输出为１Ｗ以上的激光。这样，通过改善照射了紫外光时的可见光透过特性，既可防止晶体的损坏，又可实现高输出的输出特性的稳定性。其结果，可以抑制因紫外光而引起的绿色光的吸收，从而使回避输出的饱和及晶体的损坏成为可能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于光波长转换的使用了非线性光学晶体的波长转换元件、激光光源 装置、2维图像显示装置以及激光加工装置。
技术介绍
作为在激光加工装置或激光显示器等中所使用的光源，高输出激光光源极为引人注 目。在红外线领域中，开发有YAG激光等的固体激光、使用惨杂Yb、 Nd等稀土族(rare earths)的纤维的光纤激光等。而在红色及蓝色领域中，使用砷化镓、氮化镓等的半导体激 光己被开发，高输出化也被进行探讨研究。另一方面，在绿色领域中，从半导体直接产生绿色光依然是困难的， 一般是通过非线 性光学晶体将从上述的固体激光、光纤激光发出的红外光进行波长转换而产生绿色光的。 而且，在氮化镓被开发之前，从可见光域到紫外光域的光，除了利用非线性光学晶体的波 长转换以外， 一般几乎没有获得的方法，因而有铌酸锂(LiNbOs)、钽酸锂(LiTa03)、三硼 酸锂(LiB30s:LBO)、 e相偏硼酸钡(P —BaB204)、磷酸钛氧钾(KTiOP04:KTP)、硼酸铯 锂(CsLiB60K):CLBO)等各种各样的非线性光学材料被开发的原委。尤其是，使用铌酸锂晶体来作为非线性光学晶体时，高转换效率是通过较大的非线性 光学常数来可以获得之技术已为公众所知，由于装置的结构也可以简单化，因此，对该晶 体利用极化反转技术而形成的准相位匹配(quasi phase matched, QPM)波长转换元件， 常被用于输出为200 300mW左右的装置。而且，在获得数W(瓦特)级的输出的装置中， LBO、 KTP等非线性光学晶体也予以使用。上述的LBO晶体，具备不易发生由基本波或产生的二次谐波所引起的晶体的损坏以 及恶化的特征，但由于非线性光学常数较小，所以，为了获得较高的转换效率而需要装配 谐振器并将晶体配置于其中，从而使得装置结构变得复杂而需要进行精密的调整。另一方 面，KTP晶体与LBO晶体相比，其非线性光学常数较大，即使不装配谐振器也可以获得 较高的转换效率，但却有容易发生由基本波或产生的二次谐波所引起的晶体的损坏以及恶 化的缺点。而且，还报告有这样一个例子，对于铌酸锂或钜酸锂，通过如专利文献1所述那样在 晶体中导入掺杂物、或如专利文献2所述那样用可以让晶体组成接近理想的组成(化学计量 组成，stoichiometry composition)的方法进行晶体培育，可以抑制作为晶体恶化的一种的 由光引起的折射率变化，即光损伤。如上所述，非线性光学晶体有长处短处，通过折衷选择(trade-ofD来决定使用的晶体， 或通过如专利文献3所述那样使用多个波长转换元件，使每一个波长转换元件的基本波的 功率密度减小来抑制恶化也被加以研讨。关于该专利文献3所记载的波长转换装置的结构， 用图30进行说明。如图30所示，从基本波光源101射出的基本波，在波长转换部102a被进行波长转 换之后，由分离镜103a将二次谐波(绿色光)105a分离出来，进而，透过了分离镜103a 的基本波，在波长转换部102b被进行波长转换后，又由分离镜103b将二次谐波(绿色 光)105b分离出来，剩下的则成为剩余基本波106。此时所存在的问题是，波长转换元件 增加，随之会使得结构变得复杂，零部件的数目也倍增。上述的专利文献1和专利文献2，对为了回避称为光损伤的现象而掺杂氧化镁的方法 进行了记述，专利文献4 专利文献7以及非专利文献l，也对为了回避光损伤而掺杂氧化 镁的方法进行了记述。例如， 一般为公众所知的是，对于铌酸锂，若惨杂5mo1以上的氧 化镁则可以回避该光损伤。除此之外，通过将5mo1的氧化镁掺杂的铌酸锂晶体加热到 140°C而实现了 1.7W绿色光的产生的例子，在非专利文献2中也有记载。上述的光损伤指光诱发折射率变化现象(光折变photorefractive),即电子通过光电 场而被激励，晶体所具有的电光学效应使激光束通过的位置周围的折射率发生变化。更具 体地说，光损伤在成为基本波的红外光被转换成绿色光(二次谐波)时，只在该绿色光为数 百mW级的低输出的情况下发生，并且在不掺杂氧化镁时也会发生。而且，为了抑制上述晶体恶化之一的光折变，还提出有如下的一种方案，即为了补 偿在尽可能地将晶体中的使产生吸收峰值的不纯物去除之后，还发生的空孔、以及为了补 偿因构成晶体的元素存在于不同于原来的位置的反位缺陷(antisite defect)而产生的电荷， 通过掺杂氧化镁或氧化锌，抑制为透过率的吸收端成为更短的波长、或者改善(不是照射特 定波长时的透过率)一般的可见域的透过率。然而，实际的现状是，即使在上述的范围内掺杂氧化镁，也不能完全地抑制晶体的损 坏及恶化，尤其是在获得数W级的高输出的高次谐波时，不能抑制晶体的损坏及恶化。专利文献l:日本专利公报特许第3261594号专利文献2:日本专利公报特许第3424125号 专利文献3:日本专利公开公报特开平11 — 271823号 专利文献4:日本专利公报特许第2720525号 专利文献5:日本专利公开公报特开平6—242478号 专利文献6:日本专利公开公报特幵2003 — 267799号 专利文献7:日本专利公开公报特开2003—267798号 非专利文献l: Applied Physics letters, 44， 9， 847—849(1984) 非专禾U文献2: Applied Physics letters, 59， 21， 2657 — 5659(1991)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过改善照射紫外光时的可见光的透过特性，既可以防止 晶体的损坏，又可以实现使高输出的输出特性稳定的波长转换元件、激光光源装置、2维 图像显示装置以及激光加工装置。本专利技术的一个方面涉及一种波长转换元件，它包括具有使极化结构周期性反转的非线性光学单晶体的基板，其中所述基板由铌酸锂或钽酸锂形成，在所述基板上照射紫外光时，所述基板的可见光的透过率为85n/。以上，所述波长转换元件对波长为640nm 2000nm 的激光进行短波长化，以输出平均输出为1W以上的激光。本专利技术的另一方面涉及一种激光光源装置，它包括上述的波长转换元件，其中，所述 波长转换元件输出平均输出为2W以上且波长为400mn 660nm的连续光，或输出平均 输出为1W以上且波长为400mn 660nm的脉冲光。本专利技术的另一方面涉及一种2维图像显示装置，包括上述的激光光源装置，利用从所 述激光光源装置发射出的激光来显示图像。本专利技术的另一方面涉及一种激光加工装置，包括上述的激光光源装置，利用从所述激 光光源装置发射出的激光对对象物进行加工。上述的波长转换元件、激光光源装置、2维图像显示装置以及激光加工装置，通过改 善照射紫外光时的可见光的透过特性，既可以防止非线性光学单晶体的损坏，又可以实现 使高输出的输出特性稳定。附图说明图1是培育用于本专利技术第1实施方式的波长转换元件的单晶体的单晶体培育装置的模式图。图2是表示用于本专利技术第1实施方式的波长转换元件的掺杂Mg的LiNb03(掺镁铌酸 锂)单晶体的透过光谱的图。图3是表示紫外光诱发绿色光吸收的评价装置的测定光学系统的模式图。 图4是表示将用于本专利技术第1实施方式的波长转换元件的掺杂Mg的LiNb03单晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长转换元件，其特征在于包括，具有使极化结构周期性反转的非线性光学单晶体的基板，其中：所述基板由铌酸锂形成；在所述基板上照射紫外光时，所述基板的可见光的透过率为８５％以上；所述波长转换元件对波长为６４０ｎｍ～２０００ｎｍ的激光进行短波长化，以输出平均输出为１Ｗ以上的激光。

【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，森川显洋，水内公典，山本和久，门胁慎一，
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]