本发明专利技术的波长转换装置包括：射出具有２０００ｎｍ以下的波长的基波的红外光光源（１）；采用具有周期状的极化反转结构的非线性光学晶体，将从红外光光源（１）射出的基波转换成谐波的波长转换元件（３）；以及加热波长转换元件（３）的加热器（４）。所述极化反转结构的周期被设计成使基波与谐波的准相位匹配的温度在４０℃以上，加热器（４）将波长转换元件（３）加热到准相位匹配成立的温度，非线性光学晶体以含有Ｍｇ、Ｉｎ、Ｚｎ及Ｓｃ中的至少任一种添加物的铌酸锂或钽酸锂为主成分。由此，可抑制光损伤，并且可减少紫外光引起的可见光的吸收。
【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将基波转换成谐波的波长转换装置、具备该波长转换装置的图像显示装置及具备该波长转换装置的加工装置。
技术介绍
作为加工用途或激光显示器等中所使用的光源，超过数瓦的高输出激光光源受到 关注。在产生红色或蓝色区域的光的方面，开发了使用砷化镓(gallium arsenide)、氮化 镓(gallium nitride)等的半导体激光器，还对高输出化进行了探讨。但是，仍然难以直接 从半导体激光器产生绿色区域的光。因此， 一般采用以下方法，即，将从YAG激光器等固体 激光器、或使用添加有Yb或Nd等稀土类的光纤的光纤激光器等发出的红外光作为基波射 入到非线性光学晶体中，通过波长转换获得作为第二谐波(second harmonic wave)的绿色 光。 尤其是，使用极化反转技术而形成的准相位匹配(QPM) (quasi phase matching) 波长转换元件，具有在LiNb03(以下称为LN)或LiTa0j以下称为LT)系的非线性光学晶体 中可产生高输出的短波长光的结构。对于LN或LT系非线性光学晶体，存在产生短波长光 时会发生光损伤的问题。这是一种因短波长光在晶体内部形成的电场分布而导致折射率发 生变化的现象，通过将需要量的Mg、 In、 Zn或Sc等添加到LN或LT系非线性光学晶体中， 可以减轻该现象。另一方面，对于未添加这些添加物的无添加的晶体，众所周知的是通过在 IO(TC以上的高温下保持晶体，可在某种程度上减少光损伤。 S卩，关于LN或LT非线性光学晶体，已知通过在高温下使用无添加的晶体或 添加添加物，可减少光损伤造成的输出波动。例如，在"D. A. Bryan， Robert Gerson， H. E. Tomaschke，《Increased optical damage resistance in lithium niobate》， AppliedPhysics letters, 44 (9) ， 1984年，p. 847-849" 以及"D. H. Jundt， G. A. Magel， M.M.Fejer， R. L.Byer， {Periodically poled LiNb03 for high-efficiency second-harmonicgeneration》，Applied Physics letters, 59 (21) ， 1991年，p. 2657-2659，， 中，公开了通过添加摩尔浓度为5. 0mol^以上的MgO，可抑制光损伤。 然而，即使在抑制了光损伤的晶体中，也发现了以下现象，例如超过数瓦的高 输出的短波长光产生输出的不稳定、或产生晶体破坏。例如，如日本专利公开公报特开 2006-308731号(以下称作"专利文献1")所示，作为基波的红外光与转换的绿色光(第二 谐波)的和频而产生的紫外光(第三谐波)会引起绿色光的吸收，当进行高输出波长转换 时，会因绿色光的吸收而产生晶体破坏。在此情况下，难以进行超过数瓦的波长转换。 为了提供可生成医疗用、加工用或激光显示器用所需要的超过数瓦的绿色光的光 源，强烈需求紫外光所引起的绿色光的吸收较少且不会引起光损伤的非线性光学晶体。 在以往的结构中，含有Mg、 In、 Zn或Sc等添加物的LN或LT系非线性光学晶体解 决了光损伤造成的输出不稳定性。但是，在产生超过数瓦的高输出的短波长光方面，由光吸 收造成的热透镜效应所引起的输出不稳定性及晶体破坏等现象尚未解决，存在含有添加物的非线性光学晶体难以实现高输出化的问题。 S卩，当使用采用MgLN(添加有Mg的LN系非线性光学晶体)的波长转换元件获得 数瓦的谐波时，由于非线性光学常数大，即使在偏离相位匹配条件的情况下，也会产生作为 基波的红外光与转换的绿色光(第二谐波)的和频即紫外光(第三谐波)。所产生的紫外 光会引起绿色光的吸收，并产生热透镜效应。由此，存在以下问题，即，引起绿色光的光束劣 化，进而引起高输出时转换效率的下降、及发热造成的晶体的热破坏。 虽然根据元件不同会有所差异，但在产生绿色光的情况下，当产生超过2. 5W的输 出时，会开始产生晶体破坏。已知在产生波长比绿色光短的蓝色光时，晶体破坏的阈值下 降，如果以连续光平均输出超过2W，则会开始产生晶体破坏。另外，在峰值高的脉冲振荡的 情况下，如果平均输出超过0. 5W，则会产生晶体破坏。 另外，对于以往结构的无添加的LN或LT系非线性光学晶体，还有一种提高晶体温 度以抑制光损伤的方法。但是，通过高温作业减少光损伤需要IO(TC以上的高温，为了实现 高输出特性而需要14(TC以上的高温。而且，即使在进行高温作业的情况下，也难以充分地 减少光损伤。特别是在产生短波长光时，存在输出变得不稳定的问题。另外，对于超过14(TC 的高温作业而言，存在难以保持温度的均匀性且耗电增大等问题。而且，具有周期状极化反 转结构的波长转换元件的温度允许度会随着温度变高而变小，因此，在高温下需要精密地 控制温度，存在难以实现输出的稳定化的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述的问题，其目的在于提供一种可抑制光损伤，并且可减少紫外光引起的可见光的吸收的波长转换装置、图像显示装置及加工装置。 本专利技术所提供的波长转换装置包括射出具有2000nm以下的波长的基波的基波 光源；采用具有周期状的极化反转结构的非线性光学晶体，将从所述基波光源射出的基波 转换成谐波的波长转换元件；以及加热所述波长转换元件的加热部，其中，所述极化反转结 构的周期被设计成使基波与谐波的准相位匹配的温度在4(TC以上，所述加热部将所述波长 转换元件加热到所述准相位匹配成立的温度，所述非线性光学晶体以含有Mg、 In、 Zn及Sc 中的至少任一种添加物的铌酸锂或钽酸锂为主成分。 根据本专利技术，由于在以含有Mg、 In、 Zn及Sc中的至少任一种添加物的铌酸锂(lithiumniobate :LN)或钽酸锂(lithium tantalite :LT)为主成分的非线性光学晶体中，形成周期状的极化反转结构，并在将非线性光学晶体加热到40°C以上的状态下进行波长转换，因此，可抑制光损伤，并且可减少紫外光引起的可见光的吸收。 通过以下详细的说明和附图，使本专利技术的目的、特征和优点更加明确。附图说明 图1是表示本专利技术的实施例1所涉及的波长转换装置的结构的图。 图2是表示用来测量光吸收特性的实验装置的结构的图。 图3是表示添加有5. Omol^的MgO的LN的晶体温度与UVIGA率之间的关系的图。 图4是表示用以评估波长转换元件的波长转换特性的实验装置的结构的图。 图5是表示波长转换时的元件温度与产生晶体破坏时的绿色光输出之间的关系6的图。 图6是表示添加有4. 6mol%、4. 9mol%、5. 0mol%、5. 3mol^及5. 6mol^的Mg0的 LN的元件温度与UVIGA率之间的关系的图。 图7是表示65t:下的添加有MgO的LN的UVIGA率与Mg的摩尔浓度之间的关系的 图。 图8是表示添加有5. Omol %的MgO的LN的UVIGA率与元件温度之间的关系、添 加有1. 5mol^的Sc203的LN的UVIGA率与元件温度之间的关系、及添加有7本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种波长转换装置，其特征在于包括：基波光源，射出具有２０００ｎｍ以下的波长的基波；波长转换元件，采用具有周期状的极化反转结构的非线性光学晶体，将从所述基波光源射出的基波转换成谐波；以及加热部，加热所述波长转换元件，其中，所述极化反转结构的周期，被设计成使基波与谐波的准相位匹配的温度在４０℃以上，所述加热部，将所述波长转换元件加热到所述准相位匹配成立的温度，所述非线性光学晶体，以含有Ｍｇ、Ｉｎ、Ｚｎ及Ｓｃ中的至少任一种添加物的铌酸锂或钽酸锂为主成分。
【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：楠龟弘一，水内公典，山本和久，古屋博之，
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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