提供一种波长转换光学装置，具备：输出包含互相垂直的Ｐ偏振光和Ｓ偏振光的基波（Ｌ１１）的基波光源（３０１）；和包含对该基波（Ｌ１１）进行波长转换、产生高次谐波的极化反转形成部的２个波长转换机构（３０３ａ、３０３ｂ），在第一级的波长转换机构（３０３ａ）中，进行所述基波（Ｌ１１）的Ｐ偏振光的波长转换，在第二级的波长转换机构（３０３ｂ）中，进行所述基波（Ｌ１１）的Ｓ偏振光的波长转换，从而减小三次谐波（紫外光）对二次谐波（绿色光）吸收的影响，提高波长转换光输出的稳定性及可靠性，并且可输出可实现显示图像高画质化的波长转换光。
【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使用准相位匹配波长转换元件的波长转换光学 装置以及利用它的激光器光源、图像显示光学装置。
技术介绍
作为用于加工用途或激光显示器等的光源，高输出激光器光源受到关注。而且，在其红外线区域中，开发出YAG激光器等固体激光 器、使用添加了 Yb、 Nd等稀土类的光纤的光纤激光器等。另一方面， 在红色、蓝色区域中，开发出使用了砷化镓、氮化镓等的半导体激光 器，并且还在研究实现高输出化。但是，对于绿色区域，依然难以从 半导体直接产生绿色，通常利用非线性光学晶体对从所述固体激光 器、光纤激光器发出的红外光进行波长转换后得到。尤其是，已知在将铌酸锂(LiNM)3: LN)晶体用作所述非线性光 学晶体的情况下，可利用其大的非线性光学常数得到高的转换效率， 由于装置的结构也可简化，所以常常将在该铌酸锂(LN)晶体中使用极 化反转技术形成的准相位匹配(QPM)波长转换元件用于百mW左右 输出的波长转换光学装置。在得到几W级输出的波长转换光学装置中使用三硼酸锂 (LiB305: LBO)晶体、磷酸钛氧钾(KTiOP04: KTP)晶体等非线性光 学晶体。所述LBO晶体具有难以引起由于基波或所产生的二次谐波 导致的晶体破坏、劣化的特征，但由于非线性光学常数小，所以为了 得到高转换效率，必须构成共振器并在其中配置晶体，从而装置结构 复杂，需要进行细致的调整。所述KTP晶体与所述LBO晶体相比， 非线性光学常数大，即使不构成共振器也可得到高转换效率，但具有 的缺点是，容易引起由于基波或所产生的二次谐波导致的晶体破坏、 劣化。但是，由于使用了所述LN晶体的准相位匹配元件(QPM-LN元 件)具有比使用所述KTP晶体时大的非线性光学常数，所以可进行高 效率、高输出的波长转换。但是，由于所述QPM-LN元件必须将光 能会聚到狭窄区域，所以实质上比所述KTP晶体更容易引起由于基 波或所产生的二次谐波导致的晶体破坏、劣化。即，存在如下问题 在利用所述QPM-LN元件得到几W的高次谐波时，由于该LN晶体 的大的非线性光学常数，即使在偏离相位匹配条件时，也产生作为基 波的红外光与波长转换后的绿色光(二次谐波)的和频率的紫外光(三 次谐波)，该产生的紫外光(三次谐波)引起所产生的绿色光(二次谐波) 的吸收，从而引起绿色光输出的饱和、晶体破坏。为了解决该问题，目前如专利文献1或专利文献2那样，提出将 波长转换用的非线性光学晶体形成2级结构，将通过第l级的波长变 化转换后的基波再次用于第2级的波长转换。由此，利用第l级和第 2级的合计可增大转换效率，另外，可降低基波分量和二次谐波分量 的相互作用，抑制产生作为紫外光的三次谐波。专利文献1:特开平11-271823号y〉报专利文献2:特开2005-10739号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题下面，用图14说明专利文献1中示出的现有波长转换光学装置 的结构。现有的波长转换光学装置100首先利用第1级波长转换部 102a对从基波光源101发出的基波光L1进行波长转换，产生二次谐 波。从所述第1级波长转换部102a输出包含由该波长转换部102a产 生的所述二次谐波和未由该波长转换部102a转换的基波光(剩余基波 光)的光L2。所述光L2由透过基波、反射高次谐波的分离镜103a分 离成二次谐波L2a和剩余基波L2b。然后，透过所述分离镜103a的剩余基波L2b由束径转换机构104进行束整形，由笫2级波长转换部 102b再次进行波长转换。从所述第2级波长转换部102b输出包含由 该波长转换部102b转换后的二次谐波和在该波长转换部102b中未转 换的剩余基波的光L3。然后，所述光L3与上述相同，由分离镜103b 分离成二次i皆波L3a和剩余基波L3b。但是，在上述专利文献l的结构中，如果第1级波长转换部102a 的波长转换效率不稳定，则入射到第2级波长转换部102b的基波的 输入也变化，其输出也不稳定。即，存在第2级波长转换部102b的 输出稳定性很大程度上取决于第1级波长转换部102a的输出稳定性 的问题。另外，还存在当第l级波长转换部102a的输出明显降低时， 对第2级波长转换部102b的基波输入急剧上升，从而破坏晶体的问 题。而且，这些问题成为难以调整上述专利文献l的装置中的波长转 换、从而使波长转换动作中的输出稳定性降低的原因。另外，在上述专利文献1中，还存在通过了第1级波长转换部 102a的剩余基波L2b的束品质劣化(横模失真)的问题。这是因为束品 质劣化(横模失真)即使通过束径转换机构104也不能除去。在基波和 二次谐波的相位匹配方法中使用了角度相位匹配的情况下，上述的束 品质劣化(横模失真)难以产生，但已知象本申请这样使用转换效率大、 但对波长转换有效的区域小的极化反转结构的元件作为波长转换元 件时，由于极化反转部中的折射率失真等容易引起横模失真，从而引 起其转换效率降低。另外，在所述专利文献2的结构中，由于中途没有分离二次谐波 的机构，所以不能避免成为本次课题的、由三次谐波(紫外光)引起的 二次谐波(绿色光)的吸收。但是，已知在将这种激光器光源用于图像显示装置中来进行图像 显示时，若使用单一波长、单一偏振光的激光器光源，则存在产生无 用的噪声(斑点噪声)、所显示的图像的画质劣化的问题。但是，在激 光器光源中，为了进行高效率的波长转换，单一波长、单一偏振光是 必须条件。即，为了实现高亮度的图像显示装置用的波长转换光学装置，必须开发满足上述两个条件的光源。本专利技术的目的在于提供一种波长转换光学装置及使用它的激光 器光源、以及图像显示光学装置，可降低三次谐波对二次谐波吸收的 影响，提高波长转换光输出的稳定性及可靠性，且可输出可实现显示 图像高画质化的波长转换光。解决技术问题的技术方案为了解决上述问题，本专利技术的波长转换光学装置具备输出基波 光的基波光源；和波长转换机构，包含对来自所述基波光源的基波光 进行波长转换、产生高次谐波的极化反转部，其中，所述波长转换机 构针对互相垂直的2个方向的偏振光分量中的每一个，对所述基波光 进行波长转换。由此，在避免所述高次谐波输出饱和及晶体破坏的同时，可提高 波长转换后的高次谐波的输出稳定性、可靠性。并且，在本专利技术的波长转换光学装置中，所述基波的振荡波长在 所述2个方向的偏振光分量中不同。由此，可进一步提高波长转换后的高次谐波的输出稳定性、可靠性。并且，在本专利技术的波长转换光学装置中，从所述波长转换机构射 出的2条高次谐波光的偏振方向相同。并且，在本专利技术的波长转换光学装置中，从所述波长转换机构射 出的2条高次谐波光的偏振方向互相垂直。并且，本专利技术的波长转换光学装置具备偏振光分离机构，将所述 基波光、或包含该基波光和由所述波长转换机构进行了波长转换后的 高次谐波的光分离成其每个偏振光分量。由此，可将从所述基波光源射出的基波光分割成每个偏振光分量。并且，本专利技术的波长转换光学装置在该波长转换机构的同 一基板 内具备所述极化反转部；设置在该极化反转部的所述基波光的入射 侧、且透过该基波光的第l反射镜；设置在由该极化反转部进行了波 长转换后的高次谐波的出射侧、且透过该高次谐波的第2反射镜；和 转换通过了所述极化反转部的基波的偏振光的波长板，另外还具本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种波长转换光学装置，其特征在于，具备：输出基波光的基波光源；和波长转换机构，包含对来自所述基波光源的基波光进行波长转换、产生高次谐波的极化反转部，其中，所述波长转换机构针对互相垂直的２个方向的偏振光分量中的每一个， 对所述基波光进行波长转换。
【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，水内公典，森川显洋，山本和久，
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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