CN100570473C - 光源装置及具备其的投影机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种良好射出激光的光源装置及投影单元。在投影单元的光源装置中，在激光光源(311)及VBG(313)之间配置非线性光学元件(312)，VBG(313)具备：布拉格层(313A)，将激发波长的激光以95%以上的反射率进行反射；和第一多层电介质膜(313B)，透射变换波长的激光。因此，可以由VBG(313)的布拉格层(313A)将激光的激发波长窄频带化，使激光的激发效率及波长变换效率得到提高，能够从光源装置射出良好的激光。

Description

光源装置及具备其的投影机
技术领域
本发明涉及一种射出激光的光源装置及具备该光源装置的投影机。
背景技术
以往，半导体激光器已为众所周知，该半导体激光器将预定量的能量负载于激光媒介物，使从该激光媒介物所射出的激光通过设置于激光媒介物两端部的镜体进行反射，利用激光媒介物使激光的输出得到增大(例如，参见专利文献1)。
该专利文献1所述的半导体激光器是一种二次谐波光发生装置，该二次谐波光发生装置在光源的一端面形成镜体(mirror)结构，在另一端面形成无反射结构，并且与该无反射结构对向来设置非线性光学部件。在该二次谐波光发生装置中，通过非线性光学部件对从无反射结构所激发出的激光进行波长变换，使之发生二次谐波光。另外，在非线性光学部件的两端面形成镜体结构，并且这些镜体结构之中，与光源不对向一侧的镜体结构对于基波波长成为高反射率，对于波长变换后的二次谐波光成为低反射率，与光源对向一侧的镜体结构为无反射结构。然后，使从光源所激发出的激光，通过非线性光学部件的、与光源不对向一侧端面的镜体结构以及形成于光源一个端面的镜体结构进行反射，使激光的能量得到放大，并将通过非线性光学部件进行波长变换后的激光从非线性光学部件的、与光源不对向一侧端面的镜体结构射出。
专利文献1：特开平06-132595号公报(参见第二页至第三页、图1及图2)。
但是，对于专利文献1所述的那种以往二次谐波光发生装置来说，因为未将激光窄频带化，所以作为一例能举出下述问题，该问题为：因温度而使半导体激光器的激发波长产生变动，或对于非线性光学部件的变换波长允许范围，从光源激发的激光的激发波长范围较宽，不能进行波长变换的波段的光增多，使变换效率变差。
发明内容
本发明的目的为提供一种良好射出激光的光源装置及具备光源装置的投影机。
本发明所涉及的光源装置其特征为，具备：激光光源，激发预定波长的激光；非线性光学元件，与上述激光光源的光射出面对向进行配置，对从上述激光光源所射出的激光的激发波长进行变换，并予以射出；体积型相位光栅，与通过上述非线性光学元件变换后的变换波长的激光射出面对向进行配置，在内部形成有将激发波长的激光有选择地反射的布拉格光栅结构；以及第一多层电介质膜，设置于上述体积型相位光栅的光射出面，透射变换波长的激光，反射激发波长的激光。
这里，优选的是，体积型相位光栅的布拉格光栅对激发波长的激光以95％以上的反射率使激光进行反射，第一多层电介质膜对波长变换后的激光以5％以下的反射率使激光透射。
根据如上的发明，在激光光源及体积型相位光栅之间配设非线性光学元件，由体积型相位光栅的布拉格光栅，将激光的激发波长窄频带化。因此，即便例如因温度的变动等而在激光的激发波长方面产生不均、所激发的激光波段宽频带化，也能通过体积型相位光栅的布拉格光栅将激发波长的激光窄频带化。因而，即使因温度的变动等而使半导体激光器的激发波长不均、波段宽频带化，也可以通过体积型相位光栅将激光的激发波长窄频带化，使之为一定。因而，使非线性光学元件中激发波长的激光的波长变换之变换效率得到提高。
另外，由于使非线性光学元件介于激光光源及体积型相位光栅之间，因而对于在它们之间往复的激发波长的激光能够高效率地变换波长，激光的波长变换效率更为良好。再者，通过由体积型相位光栅的第一多层电介质膜使激发波长的激光更多地反射，而利用激光光源的激光媒介物促进激光光源的谐振，增大激光的输出。因而，使激光的激发效率及波长变换效率得到进一步提高，可以从光源装置射出良好的激光。
在本发明中，优选的是，具备电介质薄膜，设置于上述体积型相位光栅的光入射面，抑制激发波长的激光及变换波长的激光向上述非线性光学元件侧的反射。
根据本发明，在体积型相位光栅的光入射面形成有电介质薄膜，抑制激发波长的激光及变换波长的激光双方的反射。因此，可以使变换波长的激光良好入射到体积型相位光栅，能够使由体积型相位光栅所反射的激发波长的激光向非线性光学元件侧良好地射出。
在本发明中，优选的是，上述非线性光学元件是具有极化反相结构的体型非线性光学元件，并且具备第二多层电介质膜，设置于该非线性光学元件的光入射面，反射变换波长的激光，透射激发波长的激光。
这里，优选的是，第二多层电介质膜对变换波长的激光的反射率为95％以上，对于激发波长的激光则是5％以下的反射率。
根据本发明，在非线性光学元件的光入射面形成有第二多层电介质膜，反射变换波长的激光，并透射激发波长的激光。因此，激发波长的激光通过电介质薄膜，并且透射激光光源后的激发波长的激光及通过激光光源新激发的激光产生谐振。因而，可以利用激光的谐振来放大激光的输出，使激发效率优良。另一方面，变换波长的激光由第二多层电介质膜进行反射，并从体积型相位光栅的第一多层电介质膜射出。因而，变换波长的激光不用通过多余的光路，就从第一多层电介质膜射出，可以抑制激光的能量损耗，能够使光源装置的激发输出良好。
在本发明中，优选的是，上述激光光源是面发光型半导体激光器，具备：反射镜，形成于半导体晶片；和激光媒介物，叠层于该反射镜上来形成；并且按反射镜及激光媒介物的叠层方向来激发并输出激光。
面发光型半导体激光器可以在同一半导体晶片内放入多个激光元件，从各个激光元件激发的激光按与半导体晶片面大致垂直且相互平行的方向射出。因而，可以使从各个激光元件所射出的激发光，入射到上述非线性光学元件及体积型相位光栅，使各自进行波长变换及激发光的反射。若采取这种结构，就可以对多个面发光型半导体激光器的激光元件，共用非线性光学元件和体积型相位光栅元件。优选的是，通过将多个激光元件接近地形成，而可以按其数目增加要射出的激光功率，同时结构也非常紧凑。
另一方面，上述激光光源是端面发光型半导体激光器，具有：激光媒介物，夹层于包覆层间；和一对反射镜，与该激光媒介物的两端面对向进行配置；在上述激光光源的光射出面和上述非线性光学元件之间也可以设置光平行化机构，使从上述激光光源所射出的激光平行化。
根据本发明，激光光源是所谓的端面发光型半导体激光器，以夹层于包覆层间的激光媒介物端面使激光进行反射，使激光的输出放大并予以射出；与激光光源之间夹置将激光变换成平行光的光平行化机构地，配置非线性光学元件及体积型相位光栅。因此，没有由非线性光学元件进行波长变换的激光可以通过体积型相位光栅进行反射，并经过平行透镜再从射出部入射到激光媒介物，将激光的输出放大。
本发明所涉及的投影机，具备：光源装置，射出激光；光调制元件，将从上述光源装置所射出的激光按照图像信息进行调制；和投影光学系统，射出上述调制后的激光；优选的是，上述光源装置是如上的光源装置。
根据本发明，在投影机中，由于利用上述那种光源装置，不使激发输出下降，而射出高效率地进行波长变换后的激光，因而可以防止由能量损耗而引起的消耗电力增大等。另外，还可以利用激光光源，提供一种结构简单且能小型化的投影机。
附图说明
图1是本发明所涉及的第一实施方式的背投式投影机的侧剖面图。
图2是模式表示在投影单元内部构成的光学系统概略的模式图。
图3是模式表示构成光源装置的激光光源单元概略的剖面图。
图4是表示第二实施方式中光源装置41的结构概略的模式图。
符号说明
3…作为投影机的投影单元，31…光源装置，32…构成光学元件的液晶面板，33…构成光学元件的偏振板，34…构成光学元件的十字分色棱镜，35…投影透镜，311…激光光源，311A、411C…作为反射镜的镜体层，311B、411A…激光媒介物，312…非线性光学元件，312A…第二多层电介质膜，313…作为体积型相位光栅的VBG，313A…布拉格层，313B…第一多层电介质膜，313C…电介质薄膜，400…作为晶片的基板，412…平行透镜。
具体实施方式
[第一实施方式]
下面，根据附图来说明本发明中的一个实施方式。
[背投式投影机的主要结构]
图1是本发明所涉及的第一实施方式的背投式投影机的侧剖面。在图1中，1是背投式投影机，该背投式投影机1大致由壳体2、作为投影机的投影单元3、控制单元4、反射镜5和透射型屏幕6构成。
壳体2如图1所示，构成为背面侧(图1中，是右侧)倾斜的箱形，并且在内部收存并配置投影单元3、控制单元4及反射镜5。还有，虽然省略了具体的图示，但是在壳体2内部除了投影单元3、控制单元4及反射镜5之外，还配设：电源单元，对背投式投影机1的各结构部件供给电力；冷却单元，对背投式投影机1内部进行冷却；和声音输出部，输出声音；等。
另外，在该壳体2的前面侧(图1中，是左侧)，形成平面看矩形状的开口部21，并且在开口部21周缘支持并固定透射型屏幕6。
投影单元3配设于壳体2内的底面，根据从控制单元4所输出的图像信号来形成图像光L，将其朝向反射镜5进行放大投影。该投影机单元3的具体结构将在下面进行说明。
控制单元4虽然省略了具体的图示，但是其结构具备调谐器、IF电路、声音检波电路、图像检波电路、放大电路及CPU等，用来对投影单元3进行总体控制。另外，控制单元4例如按照遥控器(未图示)的操作来提取与所选择出的频道对应的频率的广播信号，将图像信号输出给投影单元3，并且将声音信号输出给声音输出部(未图示)。
反射镜5配设于壳体2内的上部背面侧，用来将由投影单元3所投影的图像光L向透射型屏幕6的背面侧进行反射。
透射型屏幕6具有矩形形状，被支持并固定于壳体2的开口部21周缘。该透射型屏幕6包括：菲涅耳透镜片61，配设于背面侧；和双凸透镜片62，配设于前面侧。而且，透射型屏幕6将经由反射镜5所入射的图像光L通过菲涅耳透镜片61变换成平行光，并将上述平行光通过双凸透镜片62变换成放大(扩散)光，把图像光从背面侧投影到前面侧，来显示投影图像。
[投影单元的结构]
下面，对于投影单元3的结构，根据图2进行说明。图2是表示在投影单元内部构成的光学系统概略的模式图。
投影单元3具备光源装置31、液晶面板32、偏振板33、十字分色棱镜34及投影透镜35等。还有，由液晶面板32、偏振板33及十字分色棱镜34来构成本发明的光学元件。
光源装置31根据从上述控制装置输入的控制信号来点亮，朝向液晶面板32射出激光。这些光源装置31具备：红色光用光源装置31R，射出红色激光；蓝色光用光源装置31B，射出蓝色激光；和绿色光用光源装置31G，射出绿色激光。这些光源装置31如图2所示，各自配设为，与十字分色棱镜34的侧面三方分别对向。此时，夹着十字分色棱镜34，使得红色光用光源装置31R及蓝色光用光源装置31B相互对向，并且投影透镜35及绿色光用光源装置31G相互对向地，来配设各光源装置31。还有，这些光源装置31的详细说明将在下面进行阐述。
液晶面板32例如使用多晶硅TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)来作为开关元件，从光源装置31所射出的各色光通过它们3片液晶面板32和处于它们光束入射侧及射出侧的偏振板33，按照图像信息进行调制而形成光学像。
偏振板33具备入射侧偏振板331及射出侧偏振板332，配置于液晶面板32的光路前级侧及光路后级侧。入射侧偏振板331只使从光源装置31所射出的各色光之中一定方向的偏振光透射，吸收其他的光束，是在由水晶或蓝宝石等构成的基板粘贴偏振膜而成的。射出侧偏振板332的结构也和入射侧偏振板331大致相同，只使从液晶面板32所射出的光束之中预定方向的偏振光透射，并吸收其他的光束。另外，既可以不使用基板，而将偏振膜粘贴于十字分色棱镜34，也可以把基板粘贴于十字分色棱镜34。这些入射侧偏振板331及射出侧偏振板332设定为，相互偏振轴的方向正交。
十字分色棱镜34是一种光学元件，用来合成从各液晶面板32所射出的按每种色光调制后的光学像，而形成彩色图像。该十字分色棱镜34呈粘贴了4个直角棱镜的平面看大致正方形状，并且在粘贴直角棱镜之间的界面，形成2个多层电介质膜。这些多层电介质膜反射从相互对向的各液晶面板32所射出的各色光，并透射从与投影透镜35对向的液晶面板32所射出的色光。这样一来，就合成由各液晶面板32调制后的各色光，而形成彩色图像。
投影透镜35作为组合了多个透镜的透镜组来构成。而且，该投影透镜35形成基于彩色图像的图像光L并将其朝向反射镜5进行放大投影，该彩色图像由十字分色棱镜34来形成。
(光源装置的结构)
下面，对于光源装置31的结构，根据图3进行说明。图3是模式表示构成光源装置的激光光源单元概略的剖面图。
在此，光源装置31通过例如并列配置多个激光光源单元31A，来构成。该激光光源单元31A如图3所示，具备：激光光源311，用来激发激光；非线性光学元件312，用来变换由激光光源311所激发出的激光的波长；以及作为体积型相位光栅的VBG(Volume Bragg Grating)313，透射由非线性光学元件312进行过波长变换的激光，反射没有进行波长变换的激光。
激光光源311如图3所示，形成于作为半导体晶片的基板400上，并且具备作为反射镜的镜体(mirror)层311A和叠层于镜体层311A表面的激光媒介物311B。
镜体层311A直接形成于基板400上。也就是说，镜体层311A在基板400的晶片制造阶段，采用蒸镀等的方法直接把电介质叠层并形成为层状，并利用这些电介质来形成镜体层311A。另外，镜体层311A是高折射率的层和低折射率的层进行叠层而成的，各层的厚度根据激光的波长和各层的折射率，已按反射光产生干涉且相互增强的条件进行了设定。
激光媒介物311B形成在镜体层311A的上面。该激光媒介物311B连接着未图示的通电机构，若从通电机构流通预定量电流，则激发预定波长(下面，将所激发出的激光的波长称为激发波长)的激光。另外，激光媒介物311B使通过的激发波长的激光得到放大。也就是说，由镜体层311A、下述的VBG所反射的激光和通过激光媒介物新激发的激光产生谐振进行放大，按与基板400大致正交的方向射出。
非线性光学元件312与激光光源311的激光媒介物311B对向，配置在从激光光源311激发的激光的光路上。该非线性光学元件312通过在例如LN(LiNbO3)或LT(LiTaO3)等的无机非线性光学材料结晶基板内部，每隔预定间隔交替形成极化方向相互反相的2个区域312B及区域312C，而形成为极化反相结构。这里所谓的每隔预定间隔指的是，根据由激光光源311激发的激光波长和非线性光学元件的折射率分布来适当决定的间隔。该非线性光学元件312由从激光光源311所射出的激光波长来生成二次谐波(下面，将由非线性光学元件312变换后的波长称为变换波长)。例如，由从激光光源311激发的激发波长1064nm的红外激光，生成波长为532nm的绿色激光。
再者，在非线性光学元件312中，要射出的变换波长的激光的发光强度与所入射的激发波长的激光发光强度的平方大致成比例。因此，为了使变换效率得到提高，重要的是增大原来的激发波长的激光的发光强度。
而且，在非线性光学元件312的激光光源311侧的光入射面，形成第二多层电介质膜312A。该第二多层电介质膜312A对于激发波长的激光以95％以上的透射率将其透射，对于变换波长的激光以95％以上的反射率将其反射。
VBG313用来将激发波长的激光窄频带化，并进行反射。该VBG313具备：布拉格层313A，沿着激光的光路进行叠层；第一多层电介质膜313B，形成于布拉格层313A的、和非线性光学元件312相反侧的外侧端面；以及电介质薄膜313C，形成于布拉格层313A的非线性光学元件312侧端面。
布拉格层313A是对以SiO2为主体的如碱铝硼硅酸盐玻璃等的玻璃层照射预定波长的紫外线，并在玻璃层中将折射率不同的干涉图形形成为层状而成的。通过该布拉格层313A，只是有选择地反射激发波长的激光，将激光的激发波段窄频带化。也就是说，一般从半导体激光器激发的激光在增益频带之中激发多个纵向波型，并且因温度变动等的影响它们的波长产生变化。这样，激光的波段由于一般情况下对于能由非线性光学元件312进行波长变换的允许波段较宽，因而非线性光学元件312中的波长变换效率下降。对此，VBG312的布拉格层313A只使从半导体激光器所射出的激光之中特定波长的激光进行反射，将激光的激发波长窄频带化。另一方面，由非线性光学元件312进行过波长变换的变换波长的激光透射布拉格层313A，入射到第一多层电介质膜313B。
第一多层电介质膜313B是所谓的二向性滤光器，透射变换波长的激光，并反射除此以外的波长的激光。例如，对于绿色光用光源装置31G来说，反射作为激发波长的激光的红色激光，透射作为变换波长的绿色激光。此时，第一多层电介质膜313B对激发波长的激光以95％以上的反射率将其反射，对变换波长的激光以95％以上的透射率将其透射，使之从光源装置31射出。
电介质薄膜313C采用单层或多层的AR涂层(anti-reflective coating，抗反射涂层)来形成，对于激发波长的激光及变换波长的激光双方以98％以上的透射率将其透射。
另外，上述非线性光学元件312及VBG313配置在相对从激光光源射出的激光的光轴大致正交的面上。
(光源装置的工作)
下面，对于上述本实施方式的背投式投影机1的投影单元3的光源装置31的工作及作用，进行说明。
光源装置31若按照控制单元4的控制，向激光光源311的激光媒介物311B流通电流，则激发预定波长的激光。例如，对于绿色光用光源装置31G来说，若对激光媒介物311B接通了电流，则激发例如波长为1064nm的红外激光。这里，所激发出的激光之中、按相对基板400大致正交的方向行进的激光，从激光媒介物311B的非线性光学元件312侧端面射出。另外，向基板400侧行进的激光也被第二多层电介质膜312A进行反射，再经过激光媒介物，向非线性光学元件312侧射出。
然后，通过非线性光学元件312，对所入射的激发波长的激光进行波长变换。例如，通过绿色光用光源装置31G，将由激光光源311所激发出的红外激光波长变换成波长为532nm的绿色激光。
此后，透射非线性光学元件312后的激光入射到VBG313。然后，VBG313的布拉格层313A只使所入射的激光之中的、所设定的特定波长的激光进行反射。因此，与温度的变动等无关地，激光的激发波长总是一定，并且可以同时将激发的激光窄频带化。
另一方面，由非线性光学元件312变换后的变换波长的激光透射布拉格层313A及第一多层电介质膜313B。透射该第一多层电介质膜313B后的激光入射到液晶面板32、偏振板33及十字分色棱镜34，和其他的激光进行合成，并从投影透镜35作为图像光L进行投影。
另外，由VBG313所反射的激发波长的激光再入射到非线性光学元件312，进行波长变换。此时，所反射的激发波长的激光因为波长已被窄频带化，所以非线性光学元件312的变换效率得到提高。
然后，在此波长变换后的激光及由VBG313所反射的变换波长的激光通过第二多层电介质膜312A进行反射，再入射到VBG313侧，并从第一多层电介质膜313B射出。因此，不用使变换波长的激光在多余的光路上行进，可以抑制激光的输出下降。另外，没有由该非线性光学元件312进行波长变换的激发波长的激光透射第二多层电介质膜312A，向激光光源入射。
然后，入射到激光光源的激发波长的激光和由激光媒介物新激发的激光产生谐振。因此，激光的激光输出得到放大，并再次朝向非线性光学元件312射出。
如上所述，在上述光源装置31中，由VBG将激发波长的激光窄频带化，使其在激光光源的镜体层311A及VBG313的第一多层电介质膜313B之间进行往复。因此，可以进一步放大激光的输出，使波长变换的效率也得到进一步提高。
另外，在使用面发光型半导体激光器时，可以在同一半导体晶片的基板400内使多个激光元件接近地形成，此时射出的激光相互平行地射出。因此，可以共用同一非线性光学元件312及VBG313。由于如此将多个激光元件加以集成，因而不使光源装置31大型化，而可以按激光元件的数目增大要输出的激光输出。
[第二实施方式]
下面，根据附图来说明本发明的第二实施方式。在下面的说明中，对和上述第一实施方式相同的结构及相同的部件附上相同的符号，其详细的说明予以省略或简化。图4是表示第二实施方式中光源装置41的结构概略的模式图。
在第二实施方式中，取代第一实施方式中收置于投影单元3内部的光源装置31，而使用光源装置41，该光源装置41使用所谓的端面发光型半导体激光器。
(光源装置的结构)
第二实施方式中的光源装置41如图4所示，具备长条状的激光光源411、平行透镜412、非线性光学元件312及VBG313。
激光光源411是长条状的激光媒介物411A夹层于包覆层411B间的所谓端面发光型半导体激光器。在该激光媒介物411A的长度方向两个端面，形成作为反射镜的镜体层411C，通过在镜体层411C间使激光进行反射，使激光的输出得到放大。在激光媒介物411A设置未图示的通电机构，若按照控制单元4的控制从通电机构流通预定量的电流，则激发预定的激发波长的激光。
镜体层411C如上所述，形成于激光媒介物411A的两端面，通过使由激光媒介物411A所激发出的激光在该镜体层411C间进行反射，使激光产生谐振，使输出得到放大。另外，在一方的镜体层411C，与作为光平行化机构的平行透镜412对向来形成射出部411D，从该射出部411D射出所激发出的激光。
平行透镜412将从激光光源411的射出部411D所射出的激光变换成平行光束。
非线性光学元件312具有和第一实施方式的非线性光学元件312相同的结构，并且与平行透镜412对向进行配置。在非线性光学元件312的平行透镜412侧的端面，形成第二多层电介质膜312A。
VBG313具有和第一实施方式的VBG313相同的结构，并且与非线性光学元件312对向进行配置。而且，在VBG313的射出侧端面，形成第一多层电介质膜313B，在入射侧端面形成电介质薄膜313C。
(光源装置的工作)
下面，对于上述第二实施方式的光源装置41的工作，进行说明。
光源装置41，若按照控制单元4的控制，向激光光源411的激光媒介物411A流通电流，则激发预定波长的激光。这里，所激发出的激光通过激光媒介物411A的两个端面的镜体层411C进行反射，在激光媒介物411A内进行往复。然后，在该激光媒介物411A内进行往复的期间，和新激发的激光等产生谐振，其输出得到放大。然后，放大后的激光一部分从射出部411D向平行透镜412侧射出。
然后，从射出部411D所射出的激光由平行透镜412变换成平行光束，入射到非线性光学元件312，由非线性光学元件312对激发波长的激光进行波长变换。
随后，透射非线性光学元件312后的激光入射到VBG313。然后，VBG313的布拉格层313A只使所入射的激光之中的激发波长的激光进行反射，将激发波长的激光窄频带化。另一方面，由非线性光学元件312变换后的变换波长的激光透射布拉格层313A及第一多层电介质膜313B，从光源装置31射出。
另外，由VBG313所反射的激发波长的激光再次入射到非线性光学元件312，进行波长变换。然后，在此进行波长变换后的激光及由VBG313所反射的一部分的变换波长的激光通过第二多层电介质膜312A进行反射，再次入射到VBG313侧，从第一多层电介质膜313B射出。另一方面，没有由该非线性光学元件312进行波长变换的激发波长的激光透射第二多层电介质膜312A，向平行透镜412侧射出。然后，从第二多层电介质膜312A向激光光源411侧所射出的激光通过平行透镜412，朝向激光光源411的射出部411D会聚光束，并从射出部411D入射到激光媒介物411A内。
然后，入射到激光光源411的激发波长的激光和由激光媒介物411A新激发的激光产生谐振，激光输出得到放大。
上述那种第二实施方式的光源装置41和第一实施方式的光源装置31相同，在激光光源411及VBG313之间配置非线性光学元件312，并且在VBG313的射出侧端面形成透射变换波长的激光的第一多层电介质膜。因此，和第一实施方式相同，即使因温度的变动等而在激光的激发波长方面产生不均，也可以通过VBG313的布拉格层313A使激发波长的激光窄频带化，能够使非线性光学元件312中激发波长的激光的波长变换效率得到提高。
另外，使用下述所谓的端面发光型半导体激光器，夹置将激光变换成平行光的平行透镜412来配置非线性光学元件312及VBG313，上述端面发光型半导体激光器作为激光光源411，通过长度方向的激光媒介物411A的两端面的镜体层411C使激光进行反射，使激光的输出得到放大，并使放大后的激光从射出部411D射出。因此，没有由非线性光学元件312进行波长变换的激光可以由VBG313进行窄频带化将其反射，并经过平行透镜412再次从射出部411D入射到激光媒介物411A，来放大激光的输出。因而，即便是端面发光型半导体激光器，也可以使激发效率得到提高。
[实施方式的变形例]
还有，本发明并不限定为上述实施方式，可达到本发明目的的范围内的变形、改良等均包括于本发明中。
例如，在上述第一及第二实施方式中，表示出红色光用光源装置31R、蓝色光用光源装置31B及绿色光用光源装置31G全都如图3所示，具备激光光源311、非线性光学元件312及VBG313的结构，但是不限于此。也就是说，红色激光及蓝色激光可以通过作为激光媒介物的半导体激光元件选择适当的激光元件，而直接从激光光源311使之激发红色激光及蓝色激光。因而，也可以对红色光用光源装置31R及蓝色光用光源装置31B，利用以往的面发光型或端面发光型的半导体激光器，只对绿色光用光源装置31G，利用上述图3所示的那种光源装置31。
再者，虽然第二多层电介质膜312A透射激发波长的激光，反射变换波长的激光，但是也可以是对双方都进行透射的结构。
另外，在上述实施方式中，虽然作为构成非线性光学元件312的非线性光学材料，示例出LN(LiNbO3)和LT(LiTaO3)，但是除此之外，还可以利用KNbO3、BNN(Ba2NaNb5O15)、KTP(KTiOPO4)、KTA(KTiOAsO4)、BBO(β-BaB2O4)及LBO(LiB3O7)等的无机非线性光学材料。另外，也可以使用间硝基苯胺、2-甲基-4-硝基苯胺、查尔酮、二氰基乙烯基苯甲醚、3，5-二甲基-1-(4-硝基苯基)吡唑及N-甲氧基甲基-4-硝基苯胺等的低分子有机材料或极化聚合物等的有机非线性光学材料。
再者，在上述实施方式中，虽然表示出非线性光学元件312及VBG313由多个激光元件共用的例子，但是不限于此，也可以为对各激光元件分别各设置1个。
而且，在上述第一及第二实施方式中，虽然示例出构成投影单元3的光源装置31、41，该投影单元3装载于背投式投影机1中，但是不限于此，也可以利用于正投式投影机等其他类型的投影机中。例如，除了透射型的液晶光阀和反射型的液晶光阀之外，还可以采用数字微镜器件(德克萨斯仪器公司的商标)。
实施本发明所需的最佳结构等虽然在上面的记述中已进行了公示，但是本发明并不限定于此。也就是说，本发明虽然主要对于特定的实施方式特别进行了图示及说明，但是在不脱离本发明的技术构思及目的范围的状况下，对于上面所述的实施方式，可以在形状、材料性质、数量及其他详细的结构方面，由本领域技术人员加以各种各样的变形。
因而，对上面所公示的形状、材料性质等做出限定的记述是为了使本发明的理解变得容易而示例记述的，并不用来限定本发明，因此，它们的形状、材料性质等限定一部分或全部限定之外的部件名称上的记述均包括于本发明中。
本发明可以利用于射出激光的光源装置及具备该光源装置的投影机。

Claims (12)

1.一种光源装置，其特征为，
具备：
激光光源，其激发预定波长的激光；
非线性光学元件，其与上述激光光源的光射出面对向进行配置，对从上述激光光源所射出的激光的激发波长进行变换，将该激光射出；
体积型相位光栅，其与通过上述非线性光学元件变换后的变换波长的激光的射出面对向进行配置，在内部形成有将激发波长的激光有选择地反射的布拉格光栅结构；以及
第一多层电介质膜，其设置于上述体积型相位光栅的光射出面，透射变换波长的激光，反射激发波长的激光。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征为：
具备电介质薄膜，其设置于上述体积型相位光栅的光入射面，抑制激发波长的激光及变换波长的激光向上述非线性光学元件侧的反射。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征为：
上述非线性光学元件是具有极化反相结构的体型非线性光学元件，
具备第二多层电介质膜，其设置于该非线性光学元件的光入射面，反射变换波长的激光，透射激发波长的激光。
4.根据权利要求2所述的光源装置，其特征为：
上述非线性光学元件是具有极化反相结构的体型非线性光学元件，
具备第二多层电介质膜，其设置于该非线性光学元件的光入射面，反射变换波长的激光，透射激发波长的激光。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的光源装置，其特征为：
上述激光光源是面发光型半导体激光器，具备：反射镜，其形成于半导体晶片；和激光媒介物，其叠层于该反射镜之上来形成；按反射镜及激光媒介物的叠层方向激发输出激光，
上述面发光型半导体激光器，在同一半导体晶片之上形成有多个激光元件，这些激光元件共用上述非线性光学元件和上述体积型相位光栅。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的光源装置，其特征为：
上述激光光源是端面发光型半导体激光器，具备：激光媒介物，其被夹置于包覆层之间；和一对反射镜，其与该激光媒介物的两端面对向进行配置；
在上述激光光源的光射出面和上述非线性光学元件之间设置有光平行化机构，其使从上述激光光源所射出的激光平行化。
7.一种投影机，具备：光源装置，其射出激光；光调制元件，其将从上述光源装置所射出的激光按照图像信息进行调制；以及投影光学系统，其射出上述调制后的激光；其特征为，
上述光源装置，具备：
激光光源，其激发预定波长的激光；
非线性光学元件，其与上述激光光源的光射出面对向进行配置，对从上述激光光源所射出的激光的激发波长进行变换，将该激光射出；
体积型相位光栅，其与通过上述非线性光学元件变换后的变换波长的激光的射出面对向进行配置，在内部形成有将激发波长的激光有选择地反射的布拉格光栅结构；以及
第一多层电介质膜，其设置于上述体积型相位光栅的光射出面，透射变换波长的激光，反射激发波长的激光。
8.根据权利要求7所述的投影机，其特征为：
具备电介质薄膜，其设置于上述体积型相位光栅的光入射面，抑制激发波长的激光及变换波长的激光向上述非线性光学元件侧的反射。
9.根据权利要求7所述的投影机，其特征为：
上述非线性光学元件是具有极化反相结构的体型非线性光学元件，
具备第二多层电介质膜，其设置于该非线性光学元件的光入射面，反射变换波长的激光，透射激发波长的激光。
10.根据权利要求8所述的投影机，其特征为：
上述非线性光学元件是具有极化反相结构的体型非线性光学元件，
具备第二多层电介质膜，其设置于该非线性光学元件的光入射面，反射变换波长的激光，透射激发波长的激光。
11.根据权利要求7到10中任一项所述的投影机，其特征为：
上述激光光源是面发光型半导体激光器，具备：反射镜，其形成于半导体晶片；和激光媒介物，其叠层于该反射镜之上来形成；按反射镜及激光媒介物的叠层方向激发输出激光，
上述面发光型半导体激光器在同一半导体晶片之上形成有多个激光元件，这些激光元件共用上述非线性光学元件和上述体积型相位光栅。
12.根据权利要求7到10中任一项所述的投影机，其特征为：
上述激光光源是端面发光型半导体激光器，具备：激光媒介物，其被夹置于包覆层之间；和一对反射镜，其与该激光媒介物的两端面对向进行配置；
在上述激光光源的光射出面和上述非线性光学元件之间设置有光平行化机构，其使从上述激光光源所射出的激光平行化。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008025160A1 (de) * 2008-05-26 2009-12-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Projektor für kleinste Projektionsflächen und Verwendung einer Mehrfarben-LED in einem Projektor
US20110044359A1 (en) * 2009-08-18 2011-02-24 Douglas Llewellyn Butler Intracavity Conversion Utilizing Narrow Band Reflective SOA
JP2011066028A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Hitachi Ltd 多波長光源装置
JP5529153B2 (ja) * 2009-10-21 2014-06-25 パナソニック株式会社 波長変換レーザ光源及び画像表示装置
US9698567B2 (en) * 2011-07-14 2017-07-04 Applied Optoelectronics, Inc. Wavelength-selectable laser device providing spatially-selectable wavelength(S)
WO2013106867A2 (en) * 2012-01-12 2013-07-18 The Uab Research Foundation Middle-infrared volumetric bragg grating based on alkalihalide color center crystals
KR101268532B1 (ko) * 2012-01-18 2013-05-28 한국전자통신연구원 유기 발광 소자
KR101268543B1 (ko) * 2012-01-18 2013-05-28 한국전자통신연구원 유기 발광 소자
JP5924097B2 (ja) * 2012-04-19 2016-05-25 ウシオ電機株式会社 レーザ光源装置、及び、レーザ光源装置における波長変換素子の温度制御方法
EP3007288B1 (en) 2013-06-06 2021-07-21 Mitsubishi Electric Corporation Waveguide-type laser device
CN104536246A (zh) * 2014-11-11 2015-04-22 深圳市亿思达科技集团有限公司 基于布拉格光栅的光源系统和投影机
CN110380326B (zh) * 2019-07-29 2020-10-23 武汉电信器件有限公司 一种光信号输出装置及方法、存储介质

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5185752A (en) * 1992-02-18 1993-02-09 Spectra Diode Laboratories, Inc. Coupling arrangements for frequency-doubled diode lasers
JP3300429B2 (ja) * 1992-10-16 2002-07-08 孝友 佐々木 第２次高調波光発生装置
JPH0730181A (ja) * 1993-06-30 1995-01-31 Hewlett Packard Co <Hp> 面発光型第２高調波生成素子
US5436920A (en) * 1993-05-18 1995-07-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Laser device
US5390210A (en) * 1993-11-22 1995-02-14 Hewlett-Packard Company Semiconductor laser that generates second harmonic light with attached nonlinear crystal
JPH0851248A (ja) * 1994-08-09 1996-02-20 Hitachi Ltd 内部共振型面発光ｓｈｇレーザ
US5724375A (en) * 1996-07-17 1998-03-03 W. L. Gore & Associates, Inc. Vertical cavity surface emitting laser with enhanced second harmonic generation and method of making same
US5896408A (en) * 1997-08-15 1999-04-20 Hewlett-Packard Company Near planar native-oxide VCSEL devices and arrays using converging oxide ringlets
WO2000036715A1 (en) * 1998-11-25 2000-06-22 The University Of New Mexico Precisely wavelength-tunable and wavelength-switchable narrow linewidth lasers
US6212213B1 (en) * 1999-01-29 2001-04-03 Agilent Technologies, Inc. Projector light source utilizing a solid state green light source
WO2004075362A2 (en) * 2003-02-19 2004-09-02 Pbc Lasers Ltd. Apparatus for and method of frequency conversion
US7463644B2 (en) * 2003-12-11 2008-12-09 Intel Corporation Self-configuring physical carrier sensing threshold adaptation
CN100407523C (zh) 2004-04-09 2008-07-30 松下电器产业株式会社 相干光源以及光学装置
EP1771767A4 (en) 2004-07-30 2009-12-23 Novalux Inc PROJECTION DISPLAY DEVICE, SYSTEM AND METHOD
WO2006105259A2 (en) 2004-07-30 2006-10-05 Novalux, Inc. System and method for driving semiconductor laser sources for displays
US7322704B2 (en) 2004-07-30 2008-01-29 Novalux, Inc. Frequency stabilized vertical extended cavity surface emitting lasers
WO2006015193A2 (en) 2004-07-30 2006-02-09 Novalux, Inc. Apparatus, system, and method for wavelength conversion of mode-locked extended cavity surface emitting semiconductor lasers
KR20070116960A (ko) 2005-03-30 2007-12-11 노바룩스 인코포레이티드 제조가능 수직 연장 공동 표면 발광 레이저 어레이

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