WO1996038757A1

WO1996038757A1 - Appareil optique, source de faisceau laser, equipement a laser et procede de production d'un appareil optique

Info

Publication number: WO1996038757A1
Application number: PCT/JP1996/001472
Authority: WO
Inventors: Kazuhisa Yamamoto; Kiminori Mizuuchi; Yasuo Kitaoka; Makoto Kato
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1996-12-05
Also published as: US6914918B2; CN1304877C; CN1540428A; CN100351670C; US20080107140A1; CN1190472A; JP3460840B2; US7295583B2; CN1540814A; US20120183006A1; CN1154878C; CN1305183C; CN1540813A; CN1305185C; US20040095970A1; US20040095971A1; US7382811B2; US20040095973A1; US20040105469A1; KR19990022449A

Description

明細謇光素子、レーザ光源及びレーザ装 s並びに光素子の製造方法技怖分野

本発明は、コヒ—レント光を利用する光情報処理分野ある t、は光応用計測制御分野における使用に適した光波長変換素子等の光素子、レーザ光源及びレーザ装笸、ならびに光素子の製造方法に関するものである。背景技術

図 1を参照しながら、光波長変換素子を用いた従来のレーザ光源を説明する。このレーザ光源は、半導体レーザ 2 0と固体レーザ結晶 2 1および非锒形光学結晶である K N b 0₃による光波長変換素子 2 5より基本的に構成されている。

図 1に示されるように 8 0 7 n mで発振する半導体レーザ 2 0より出たポンプ光 P 1 aをレンズ 3 0にて集光し、固体レーザ結晶 2 1である Y A Gを励起する。固体レーザ結晶 2 1の入射面には全 S tミラー 2 2が形成されている。この全反射ミラ一は、波長 9 4 7 n mの光の 9 9 %を反射するが、波長が 8 0 0 n m帯の光は透過する。このため、ポンプ光 P 1 aは、効率良く固体レーザ結晶 2 1内に導入されるが、固体レーザ結晶 2 1で生成された波長 9 4 7 n mの光は半導体レ一ザ 2 0の側へは出射されることなく、光波長変換素子 2 5の側に反射される。更に、光波長変換素子 2 5の出力側にも、波長 9 4 7 n mの光の 9 9 %を反射し、 4 0 0 n m帯の光は透過するミラー 2 3が配置されている。これらのミラー 2 2 及び 2 3は、波長 9 4 7 n mの光のとつて共振器（キヤビィティ）を形成しており、この共振器内で、基本波 P 1となる 9 4 7 n mの究振を生じさせることがでさる。

ミラー 2 2および 2 3で規定される共振器の中に光波長変換素子 2 5が挿入され、それによつて高調波 P 2が生することになる。共振器の内部における基本波 P 1のパワーは 1 W以上に達する。このため、基本波 P 1から髙調波 P 2への変換が増大し、高いパワーを持つ高調波が得られる。 5 0 O mW出力の半導体レ一ザを用いて、 l mWの高調波が得られる。次に、図 2を参照しながら、光導波路を有する従来の光波長変換素子を説明する。図示されている光波長変換素子は、波長 8 4 0 n mの基本波が入射されると、その基本波に対する第二次高調波（波長 4 2 0 n m) を発生する。このような光波長変換素子は、 K. Mizuuchi, K, Yamanioto and Τ· Taniuchi, Applied Physics L etters, Vol 58, 2732ページ， 1991年 6月号に開示されている。

この光波長変換素子では、図 2に示されるように、 1 !丁3 0₃基扳1に光導波路 2が形成されており、光導波路 2に沿って分極の反転した展（分極反転層） 3が周期的に配列されている。 L i T a 0₃基板 1のうち、分極反転層 3が形成されていない部分は、非分極反転層 4となる。

基本波 P 1が光導波路 2の一端（入射面 1 0 ) に入射すると、高調波 P 2が光波長変換素子の内部で生成され、光導波路 2の他端から出力される。このとき、光導波路 2を伝搬する光は、分極反転層 3と非分極反転ほ 4とが作る周期構造の影響を受けるため、発生すも高調波 P 2と基本波 P 1との間にある伝搬定数の不整合が、分極反転層 3および非分極反転層 4の周期構造によって補傻される。その結果、この光波長変換素子は高い効率で髙跼波 P 2を出力することができる。このような光波長変換素子は、プロトン交換法により作製された光導波路 2を基本構成要素として有している。

以下に、図 3を参照しながら、このような光波長変換素子の製造方法を説明する。

まず、図 3のステップ S 1 0において、分極反転層形成工程を行う。

より詳細には、まず、 L i T a 0₃基板 1の主面をうように T a膜を堆積した後、通常のフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて Ta膜をストライプ状にパターニングして、 T aマスクを形成する。

次に、 Taマスクで主面が Sわれた L i TaO_s基板 1に対して、 260 で 20分間、プロトン交換の処理を行う。こうして、 L i Ta0₃基板 1のうち、 T aマスクで覆われていない部分に厚さ 0. 5 のプロトン交換層を形成する。この後、 HF : HNF₃の 1 ： 1混合液を用いた 2分間のエッチングによって、 T aマスクを除去する。

次に、 550ての温度で 1分間の熱処理を行うことにより、各プロトン交換層内に分極反転層を形成する。熱処理の温度上昇レートは 50 秒、冷却レートは 10¾Ζ秒とする。 L i TaO_s基板 1のうちプロトン交換がなされていない部分にくらベて、プロトン交換がなされた部分では L iの量が減少している。そのために、プロトン交換層のキュリー温度は低下し、 550ての温度でプロトン交換 S内に部分的に分極反転層を形成することができる。この熱処理によって、 T aマスクのパターンを反映したパターンを持つプロトン交換眉を形成することができる。

次に、図 3のステップ 2において、光導波路形成工程を行う。

より詳細には、ステップ 2は、大きく、ステップ S 21、ステップ S 22及びステップ S 23に分かれる。ステップ S 21でマスクパターンを形成し、ステツプ S 22でプロトン交換処理を行い、ステップ S 23で髙温ァニールを行う。以下、これらの工程を説明する。

ステップ S 21で、光導波路を形成するための T aマスクを形成する。この T aマスクは、 Ta膜 {こスリツト状の開口部（幅 4; πι、長さ 12mm)を形成したものである。ステップ S 22では、この T aマスクで覆われた L i Ta0₃基板 1に対して、 260て、 16分間のプロトン交換処理を行うことによって、一方向に直線的に延びる髙屈折率層（厚さ 0. 5 m)を L i Ta0₃基板 1內に形成する。この离屈折率層が最終的には導波路として機能することになる。しかし、このままではプロトン交換された部分（高屈折率層）の非線形性が劣化している。この非線形性を回復するため、 T aマスクを除去した後、ステップ S 2 2 で 4 2 0ての 1分間ァニールを行う。このァニールによって、髙屈折率層を縦方向及び横方向に拭大し、 L iを5屈折率層中に拡散させる。こうして、高屈折率層のプロトン交換澳度を低下することによって、非線形性を回復することができる。結果的に、 T aマスクのスリット直下に位置する領域（高屈折率層）の屈折率は、他の領域の屈折率よりも 0 . 0 3程度上昇し、髙屈折率層は光導波路として機能する。

次に、保護膜形成工程（ステップ S 3 0 ) 、端面研磨工程（ステップ S 4 0 ) 、及び A Rコート工程（ステップ S 5 0 ) を行うことによって、光波長変換素子が完成する。

ここで、導波路に沿って周期的に配列された分極反転屈の配列周期を 1 0 . 8 mとすれば、 3次の擬似位相整合構造を形成することができる。

上記光波長変換索子によれば、光導波路 2の長さを 9 mmにした場合、波長 8 4 0 n mの基本波 P 1 (パワー 2 7 mW) に対して、ノ、⁰ヮー 0. 1 3 mWの髙調波 P 2が得られる（変換効率 0 . 5 ¾) 。

1次の擬似位相整合構造を形成する場合は、分極反転層の配列周期を 3 . 6 mにすればよい。この場合、' 2 7 mWの基本波 P 1に対して、 0 . 3 mWの高調波 P 2が得られる（変換効率 1 %) 。本願発明者らは、このような光波長変換素子と半導体レーザを組み合わせることによって、青色レーザ光を出力するレーザ光源を試作している。

このような光波長変換素子には、時間が経過すると位相整合波長が変化し、その結果、髙調波が得られなくなるといった問題がある。半導体レーザから出射される基本波の波長は一定に維持されるのに、光波長変換素子の位相整合波長がシフトすると、高調波の出力が徐々に低下し、ついにはゼロになってしまうことになる。本発明の目的は、レーザ光源の安定化、髙出力化を図り、また、高出力のレーザ光源をレーザ装置や光ディスク装置に組み込むことにより、これらの装置を小型 ·軽量化することを目的としている。発明の開示

本発明の光素子の製造方法は、 L i Nb.T a ^.Os (0 X≤ 1) 基板にプ口トン交換層を形成する工程と、該基板を 1 20て以下の温度で 1時間以上熱処理するァニーノレ工程とを包含する。

前記ァニール工程は、 50 以上 90 以下の温度で行うことが好ましい。前記ァニール工程は、温度を徐々に低下させる工程を包含してもよい。

ある実施形態では、前記プロトン交換層を形成する工程は、該基板に対してプ口トン交换処理を行う工程と、該基板を 150^以上の温度で熱処理する工程とを包含する。

ある実施例形態では、前記プロトン交換層を形成する工程は、周期的に配列された複数の分極反転雇を前記基板内に形成する工程と、光導波路を該基板の表面に形成する工程とを包含する。

本発明の他の光素子の製造方法は、 L i Nb.T aL.Og (0≤X≤ 1) に対してプロトン交換処理行う工程と、該基板に対して、少なくとも第 1及び第 2の熟処理を含む複数の熱処理を行うァニーノレ工程と、を包含しており、該第 2のァニールの温度は、該第 1のァニールの温度よりも 200て以上低い。前記第 2のァニールは、 50て以上 90 以下の温度で行うことが好ましい。本発明の光紫子は、' L i Nb_xTa ₁__x0₃ 〔0≤X≤ 1)基板と、該基板內に形成.されたプロトン交換層と、を備えた光素子であって、使用時において該プ□ トン交換層の屈折率が経時的に変化しない安定プロ卜ン交換層から形成されている。

ある実施形璩では、前記プロトン交換層の少なくとも一部は、光導波路を構成している。

本発明のレーザ光源は、半導体レーザと、該半導体レーザから出射されたレーザ光を受け取り、該レーザ光を高調波に変換する光波長変換素子とを備えた光源であって、該光波長変換素子は、該レーザ光をガイドする光導波路と、該光導波路に沿って周期的に配列された分極反転構造とを備えており、該光導波路及び該分極反転構造は、使用時において屈折率が経時的に変化しない安定プロトン交換層から形成されている。

本発明の他のレーザ光源は、基本波を出射する半導体レーザと、該基本波を伝えるシングルモードファイバーと、該ファイバーから出た基本波を受け取り、髙賙波を生成する光波長変換素子であって、周期状分極反転構造を有している光波長変換素子を備えている。

ある実施形態では、前記光波長変換素子が変調機能を有する。

前記光波長変素子は L i Nb_xT_{a i}__xO_a (0≤X≤1)基板に形成されていることが好ましい。

本発明の更に他のレーザ光源は、ポンプ光を出射する半導体レーザと、該ポンプ光を伝えるファイバーと、該ファイバ一から出たホンプ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、該基本波を受け取り、高調波を生成する光波長変換素子であつて、周期状分反転構造を有している光波長変換素子を備えている。前記光波長変換素子は変調機能を有することが好ましい。

前記光波長変換素子は L iNb_xT_{a i}__x0₃ (0≤X≤1)基板に形成されていることが好ましい。

ある実施形態では、'固体レーザ結晶と光波長変換素子が一体化されている。本発明の更に他のレーザ光源は、ポンプ光を出射する半導体レーザと、該ホンプ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、該基本波を伝えるシングルモードファイノ、'一と、該ファイバーから該基本波を受け取り、高調波を生成する光波長変換素子であって、周期状分極反転構造を有している光波長変換素子を備えている。

前記光波長変換素子が変調機能を有することが好ましい。

本発明の更に他のレーザ光源は、レーザ光を出射する分布帰還型半導体レーザと、該レ一ザ光を増幅する半導体レーザアンプと、該増幅されたレーザ光を受け取り、高調波を生成する光波長変換素子であつて、周期状分極反転構造を有している光波長変換素子を備えている。

前記光波長変換素子が変調機能を有することが妤ましい。

前記光波長変換素子は L i N b _x T _{a i} _ _x 0₃ ( ≤X≤1 基板に形成されていることが好ましい。

ある実施形態では、半導体レーザが波長口ックされている。

本発明の更に他のレーザ光源はでは、レーザ光を出射する半導体レーザと、周期状分極反転構造と光導波路とが形成されている光波長変換素子とを備えたレーザ光源であって、該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 m以上である。前記光波長変換素子が変調機能を有する請求項 2 6に記載のレーザ光源。

前記光波長変換素子が L i N b _x T aい _x 0₃ ( 0 X 1 ) 基板に形成されている。

ある実施形態では、前記光導波路がグレーディッド型である。

本発明のレーザ装置は、レーザ光を放射する半導体レーザ、及び該レーザ光に基づいて高調波を発生する光波長変換素子を有するレーザ光源と、該髙調波の出力強度を変賙する変調器と、該レーザ光源から出射された該髙調波の方向を変化させる偏向器と、を備えたレーザ装置であって、該光波長変換素子には周期状分極反転構造が形成されている。

ある実施形態では、動作時に、前記半導体レーザに対して高周波が重登される。ある実施形想では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードファイバーを備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザからのレ一ザ光を伝えるファイバーと、該ファイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、を備えている。

ある実施形態では、前記半導体レーザ素子は、分布帰還型半導体レーザであり、前記レーザ光源は、分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を増幅する半導体レ一ザアンプを更に備えている。

ある実施形態では、前記光波長変換素子には、光導波路が形成されており、該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 m m以上である。

本発明の他のレーザ装置は、変調された紫外レーザ光を放射するレーザ光源と、該紫外レーザ光の方向を変える偏向器とを備えたレーザ装置であって、該偏光器は該紫外レーザ光をスクリーンに照射し、それによつて該スクリーン上に塗布された蛍光体から赤、緑または青色の光を発生させる。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、半導体レーザと、高調波を生成する光波長変換素子と、該半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードファイバーを備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、半導体レーザと、該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイバ一と、該ファイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、該基本波から高調波を生成する光波長変換素子と、を備えている。

ある実施形想では、前記レーザ光源は、半導体レーザと、分布'厣還型半導体レ一ザからのレーザ光を増幅する半導体レーザアンプとを更に備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、レーザ光を出射する半導体レーザと、該レーザ光をガイする光導波路及び周期的分極反転構造が形成された光波長変換素子を備えており、該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 μ πι以上であ。

本発明の更に他のレーザ装置は、赤、綠及び青色のレーザ光を発生する 3つのレーザ光源と、各レーザ光の強度を変化させる変調器と、各レーザ光の方向を変化させる偏向器と、を備えたレーザ装置であって、前記レーザ光源が半導体レ一ダにより構成されている。

ある実施形¾では、動作時に、前記半導体レーザに対して高周波が重畳される。ある実施形態では、前記レーザ光源は、半導体レーザと、高調波を生成する光波長変換素子と、該半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードファイバーを備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、半導体レーザと、該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイノ <一と、該フアイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、該基本波から高調波を生成する光波長変換素子と、を備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、半導体レーザと、分布帰還型半導体レ一ザからのレーザ光を増幅する半導体レーザアンプとを更に備えている。

ある実施形憩では、前記レーザ光源は、レーザ光を出射する半導体レーザと、該レーザ光をガイドする光導波路及び周期的分極反転構造が形成された光波長変換素子を備えており、該光導波路の輻および厚みが、それぞれ 4 0 以上である。

本発明の更に他のレーザ装置は、半導体レーザを含んだ少なくとも 1つ以上のレーザ光源と、サブの半導体レーザと、該レーザ光源からの光の強度を変化させる変調器と、スクリーンと、該レーザ光源からの光の方向を変化させ、該光で該スクリーンを走査させる偏向器と、を備えたレーザ装置であって、該サブの半導体レーザから出た光は該スクリーンの周辺部を走査し、該サブの半導体レーザから出た光の光路がさえぎられた場合、該レーザ光源からのレーザ光の照射を停止する。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、高調波を生成する光波長変換素子と、前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードファイバーを備えている。ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザと、該半導体レーザ力、らのレーザ光を伝えるファイバーと、該ファイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、該基本波から高調波を生成する光波長変換素子とを備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザは分布帰還型半導体レーザであり、該分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を増幅する半導体レーザアンプを更に備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザからのレーザ光をガィドする光導波路及び周期的分極反転構造が形成された光波長変換素子を備えており、該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 m以上である。

本発明のレーザ装度は、半導体レーザを含んだ少なくとも 1つ以上のレーザ光源と、該レーザ光源から放射されたレーザ光の方向を変ィヒさせ、スクリーン上を該レ一ザ光で走査する偏向器と、を備えたレーザ装置であって、賅レーザの一部を受光すると信号を発生する 2つ以上のディテクターを更に備えており、該偏向器が該レーザ光で該スクリーンを走査する間に、該ディテクターが一定時間内に信号が生しな t、場合、該レーザ光源からのレーザ光の発生を停止する。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、髙調波を生成する光波長変換素子と、前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードフアイバーを備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザと、該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイバーと、該ファイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成す ¾固体レーザ結晶と、該基本波から高調波を生成する光波長変換素子と、を備えている。

ある実施形想では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザは分布帰還型半導体レーザであり、該分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を増幅する半導体レーザアンプを更に備えている。ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザからのレーザ光をガィドする光導波路及び周期的分極反転構造が形成された光波長変換素子を備えており、該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 Ο πι以上である。

本発明の更に他のレーザ装置は、半導体レーザを含んだ少なくとも 1つ以上のレーザ光源と、各レーザ光の強度を変化させる変調器と、各レーザ光の方向を変化させる偏向器と、とを備え、該レーザ光源から出たレーザ光を 2つ以上の光路に分割し、 2方向よりスクリーンを照射する。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、高髑波を生成する光波長変換素子と、前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードフアイバーを備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザと、該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイバーと、該ファイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、該基本波から高調波を生成する光波長変換素子と、を備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザは分布帰遼型半導体レーザであり、該分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を増幅する半導体レ一ザアンプを更に備えている。

ある実施形態では、 2つのレーザ光源により 2つの光路を形成し、かつそれぞれのレーザ光源が別々の変調を受けている。

ある実施形態では、 2つの光路が時間的に切り替わる。

本発明の更に他のレーザ装置は、半導体レーザを含んだ少なくとも 1つ以上のレーザ光源と、該レーザ光源から出たレーザ光を平行ビームにする第 1の光学系と、該平行ビームを空間変鍋する液晶セルと、該液晶セルから出た光をスクリーン ίこ照射する第 2の光学系とを備えている。

ある実施形憩では、前記レーザ光源は、高調波を生成する光波長変換素子と、前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードファイバーを備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザと、該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイバーと、該ファイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、該基本波から調波を生成する光波長変換素子と、を備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザは分布帰還型半導体レーザであり、該分布'滞還型半導体レ一ザからのレーザ光を増幅する半導体レ一ザアンプを更に備えている。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザからのレーザ光をガィドする光導波路及び周期的分極反転構造が形成された光波長変換素子を備えており、該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 以上であることを特徴とする。

ある実施形想では、前記サブの半導体レーザが赤外半導体レーザである。

ある実施形態では、光波長変換素子の位相整合波長をずらすことでレーザ光照射を止める。

本発明の光ディスク装置は、レーザ光を生成するレーザ光源と、基本波を高調波に変換する光波長変換素子と、該光波長変換素子を内蔵した光ピックアップと、該光ピックアップを移動させるァクチユエ一夕とを備えた光ディスク装 gであつて、該レーザ光源から放射された該レーザ光は、光ファイバを介して、該光ピックアップに入射される。

ある実施形想では、前記レーザ光源は、前記光ピックアップの外部に配置された半導体レーザを含む。

ある実施形態では、前記レーザ光源は、前記半導体レーザから出射されたレーザ光をポンプ光として前記基本波を生成する固体レーザ結晶を更に備えている。ある実施形態では、前記固体レーザ結晶は、前記光ピックアップの外部に配置され、該固体レーザ媒体によって生成された基本波が、前記光ファイバを介して前記光波長変換素子に入射される。

ある実施形態では、前記固体レーザ結晶は、前記光ピックアップの内部に配置され、該半導体レーザから出射された前記レーザ光が、前記光ファイバを介して該固体レーザに入射される。図面の簡単な説明

図 1は、従来の短波長光源を示す図。

図 2は、従来の光波長変換素子の構成図。

図 3は、従来の方法による光波長変換素子の製造方法の工程フローチヤ一ト。図 4は、従来の光波長変換素子の高調波出力の時間変化を示す図。

図 5は、従来の光波長変換素子の位相整合波長の経時変化を示す図。

図 6は、従来の光素子の屈折率経時変化を示す図。

図 7は、本発明の第 1の実施例の光波長変換素子の構成図。

図 8 A、図 8 B、図 8 C、図 8 D及び図 8 Eは、本発明の第 1の実施例の光波長変換素子の製造方法のェ¾図。

図 9は、本発明の第 1の実施例の光波長変換素子の製造方法の工程フローチャート。

図 1 0は、ァニール温度をパラメータ一にした位相整合波長のァニール時間に対する変化を示す特性図。

図 1 1は、ァニール温度と位相整合波長変化量との関係を示す特性図。

図 1 2は、本発明の第 1の実施例の光波長変換素子の出力時間特性を示す図。図 1 3は、本発明の第 1の実施例の光波長変換素子の位相整合波長および実効屈折率の時間特性を示す図。図 1 4は、本発明の第 2の実施例の光波長変換素子の製造方法の工程フローチヤー卜。

図 1 5 A、 5 B及び図 1 5 Cは、本発明の第 4の実施例の光素子の製造方法の工程図。

図 1 6は、本発明の第 5の実施例の光素子の製造方法の工程フローチヤ一ト。図 1 7は、本発明のレーザ光源の実旌例の構造図。

図 1 8 A、図 1 8 B、図 8 1 C及び図 1 8 Dは、本発明のレーザ光源における光波長変換素子の製造工程図。

図 1 9は、本発明のレーザ光源に使用する光波長変換素子の光導波路厚みと耐光損傷性の関係を示す特性図。

図 2 0は、本発明の実施例のレーザ装置の構成図。

図 2 1は、本発明の実施例のレーザ光源の構成図。

図 2 2は、本発明の実施例のレーザ光源に使用する半導体レーザの構成図。図 2 3は、本発明の実施例のレーザ光源の構成図。

図 2 4は、本発明の実施例のレーザ光源の構成図。

図 2 5は、本発明の実施例のレーザ光源で分雜タイプの構成図。

図 2 6は、本発明の実施 jのレーザ光源の構成図。

図 2 7は、本発明の実施例のレーザ装置の構成図。

図 2 8は、本発明の実施例のレーザ装置の自動停止装置の構成図。

図 2 9は、本発明の実施例のレーザ装置の自動停止装置の制御系の図。

図 3 0は、本発明 ©実施例のレーザ装置の構成図。

図 3 1は、本発明の実施例のレーザ装置の構成図。

図 3 2は、本発明の実施例のレーザ装置の構成図。

図 3 3は、本発明の実施例の光ディスク装置の構成図。 π 発明を実施するための最良の形態

本願発明者らは、光導波路を有する前述の光波長変換素子について、時間か経過すると位相整合波長が短くなり、高調波が出なくなる原因を考察した。

図 4は、従来の光波長変換素子について、その素子の作製直後からの経過時間と髙調波の出力との関係を示している。時間の柽過に伴って、高調波出力は急減に低下してゆくことがわかる。

図 5は、 i¾a時間と位相整合波長との関係を示している。高調波出力は、素子の作製直後から 3日後には半分になる。このとき、位相整合波長が短波長側にシフトしていることがわかる。位相整合波長 λは分極反転周期 Λと高調波、基本波に対する実効屈折率 n _2W及び n_wにより決まる。より詳細には、 λ - 2 ( n _2W- n_w) · Λとなる。

分極反転眉の周期 Λは経時的に変化することなく、一定に維持されるので、位相整合波長スの低下は、実効屈折率 n _{2 w}及び n_wの変化に起因すると考えられる。図 6は、実効屈折率 n _2Wと経過時間との関係を示す。図 6から、実効屈折率 n _2Wは、素子作製日から日が経つにつれ低下していることがわかる。

本願発明奢は、この原因を以下のように考える。

光導波路を形成する場合に行う 4 0 0 程度の高温処理が、プロトン交換層に歪等を導入し、その結果、ケロトン交換層内に屈折率の上昇した層（変化層）か形成される。この歪が時間の経過とともに徐々に解放され、変化層の屈折率は本来の屈折率に近づ I、て行く。

高温ァニール時に発生した歪等によって、屈折率の上昇した変化曆が形成されるが、その変化層の鹿折率は時間の経過とともに元の大きさに戻り、最終的に、変化層は安定したプロトン交換層になる。し力、しながら、変化層がこのような安定プロトン交換層になるには何年もかかる。なお、本願明細害では、常温（約 0 〜約 5 0 °C での使用によっては、実効屈折率が経時的に低下しない状態にあるプロトン交換層を、「安定プロトン交換層」と称することとする。以上が、本願発明者の考える経時変化のメカニズムである。このことを確認するために、経時変ィ匕により屈折率が低下したサンプルに対して、 3 0 0 1分間のァニールを施した。この程度のァニール温度及び時間では、プロトン等の拡散をほとんど生じないため、導波路は広がらない。このため、従来の考え方によれば、プロトン交換層の屈折率は何も変化しないはずである。ところが、発明者の実験によると、 3 0 0 1分間のァニールによって屈折率が再び上昇した。さらに、このァニールの後、時間の ί¾1とともに、屈折率は再び低下するという現象が観測された。

本願発明は、比較的に高い温度の熱処理によってプロトン交換層内に生じた歪を緩和し、それによつて、光波長変換素子の経時変化を防止することができる。以下に、図面を参照しながら実施例を説明する。

(実施例 1〉

図 7を参照しながら、本発明の第 1の実施例を説明する。

本実施例の光波長変換素子では、安定プロトン交換層からなる光導波路が L i T a 0 ₃基板 1に形成され、光導波路に沿って複数の分極反転眉 3が周期的に配列されている。光導波路の入力端に基本波 P 1を入射することで、その出力端から髙調波 P 2が出射される。本実施例の光波長変換素子の長さ（導波路の長さ）は、 9 mmである。また、波長 8 5 0 n mに対して動作するように、分極反転層 3の一周期の長さを 3 . 7 mに設定している。

以下に、図 8 Aから図 8 Eを参照しながら、光波長変換素子の製造方法を説明する。

図 8 Aに示されるように、まず、 L i T a 0 ₃基板 1の主面を覆うように T a 膜を堆種した後、通常のフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて T a膜（厚さ：約 2 0 0〜3 0 0 n m) をストライプ状にパターニングして、 T aマスク 6を形成する。本実施例で使用する T aマスク 6は、幅 1 . 2 μ ιηで長さが 1 Ommのス卜リッブが等間隔で配列されたパターンを持ち、ストリップの配列周期は 3. 7/ mである。 Taマスク 6で主面が ¾われた L i Ta03基板 1に対して、プロトン交換処理を行う。このプロトン交換処理は、 230 に加熱したピロ燠酸中に基板 1の表面を 14分間浸すことによって実行される。こうして、 L i Ta0₃基板 1のうち、 T aマスクで覆われていない部分に厚さ 0. 5 mのプロトン交換層 7を形成する。この後、 HF： HNF₈の 1 ： 1混合液を用いた 2分間のエッチングによって、 T aマスクを除去する。

次に、図 8Bに示されるように、 550 の温度で 15秒間の熱処理を行うことにより、各プロトン交換層 7内に分極反転屑を形成する。熱処理の温度上昇レートは 50〜8 O^eCZ秒、冷却レートは 1〜50 秒とする。 L i Ta0₃基板 1のうちプロトン交換がなされていない部分にくらベて、プロトン交換がなされた部分では L iの量（港度）が減少している。そのために、プロトン交換層 7 のキュリー温度は他の部分よりも低下し、 550 の熱処理でプロトン交换層 7 内に部分的に分極反転層 3を形成することができる。この熱処理によって、 Ta マスク 6の周期パターンを反映した周期的パターンを持つ分極反転層 3を形成することができる。

次に、光導波路を形成するための T aマスク（不図示）を形成する。この T a マスクは、基板 1の上に堆¾した Ta胰（厚さ：約 200-30 Onm) にスリット状の開口部（幅 4 μπι、長さ 12mm)を形成したものである。この開口部が、導波路の平面レイァゥトを規定することになる。導波路の形状は、直锒的なものに限定されないことは言うまでもない。形成すべき導波路の形状に応じて、 T aマスクのパターンが決定される。 Taマスクで Sわれた L i丁3〇₃基板1 に対して、 260°C、 16分間のプロトン交換処理を行うことによって、図 8 C に示されるように、 L i Ta0₃基板 1のうち Taマスクの開口部の下に位置する領域に、直線的に延びるプロトン交換層（厚さ 0. 5 m、幅 5 /m、長さ 1 Omm) 5を形成する。この直線状に延びるプロトン交換屑 5が、最終的には導波路として機能することになる。この後、 H F ： H N F ₃の 1 ： 1混合液を用いた 2分間のエッチングによって T aマスクを除去する。

次に、赤外線加熱装置を用いて 4 2 0てで 1分間のァニールを行う。このァニールによって、プロトン交換屑 5の非線形性が回復するとともに、図 8 Dに示されるように、屈折率の 0. 0 3程度上昇した変化層 8 bが形成される。このァニールは、前述のように、基板 1内で L i及びプロトンを拡散させ、プロトン交換層 5のプロトン交換攝度を低下させる機能を果たす。このあと、基板 1の主面上に保護膜として機能する厚さ 3 0 0 n mの S i 0₂膜（不図示）を堆椬する。次に、変化屑 8 bに対して垂直な基板 1の面を光学的に研磨し、光波長変換素子の入射部および出射部を形成したあと、図 8 Eに示されるように、入射部及び出射部の研磨面に、無反射（A R ) コート 1 5を形成する。

次に、柽時変化を防止するための低温ァニールを行う。本願明細書では、「低温ァニール」は、プロトン交換暦のプロトン澳度を実質的に低下させないような温度で行う熱処理を意味する。例えば L i T a 0 ₃基板の場合、「低温ァニール」は、約 1 3 0 °C以下の温度で行う熱処理を意味する。本実施例では、オーブンを用いて大気雰囲気下で 6 0 、 4 0時間の熱処理を行う。このような低温ァニールによって、安定プロトン交換層 8 aが形成される。この安定プロトン交換層 8 aが光導波路を構成す。

図 9を参照して、上記製造工程のフローを説明する。

基板への分極反転層形成工程（ステップ S 1 0 ) の後、光導波路形成工程 ( S 2 0 ) を行う。光導波路形成工程（S 2 0 ) は、大きく、ステップ S 2 1、ステップ S 2 2及びステップ S 2 3に分かれる。ステップ S 2 1でマスクパターンを形成し、ステップ S 2 2でプロトン交換処理を行い、ステップ S 2 3で高温ァニールを行う。その後保護膜形成工程（ステップ S 3 0 ) 、端面研磨工程（ステツプ S 4 0 ) 、 A Rコート工程（ステップ S 5 0 ) を施す。このままでは波長変換素子の柽時変化があるので、ステップ S 6 0で低温ァニールを施し、安定プロトン交換層を形成する。図 1 0は低温ァニールの温度をが 6 0 °Cの場合と 1 2 0 の場合について、ァニール時間ととの関係を示している。位相整合波長シフト量は、 1 2 0てのァニールによれば、数時間でほぼ一定になるが、 6 0 のァニールによれば、ほぽ一定になるのに数十時間かかる。

図 1 0から、低温ァニールの «ΡΤが富いほ '、锊ぃァニール時間で安定妆態になることがわかる。また、ァニール温度が低い程、安定状態に変ィヒしたときの位相整合波長シフト量はゼロに近い値を示す。このように、低温ァニールの温度を高くすれば、シフトのゼロへの戾りに要する時間は短いが、その反面、歪みが比較的に大きく残存することなる。

図 1 1は、安定状態に復帰したときの位相整合波長シフト量と低温ァニールの温度との関係を示す。図 1 1から、 1 2 0 のァニールを行えば、位相整合波長が 0 . 5 n m程度シフトした状想で安定することがわかる。 1 5 0て以上のァニールを行えば、安定化後の位相整合波長のシフト Sは 0. 8 n m以上になる。このような大きさの位相整合波長のシフトが残っていると、光波長変換素子の長期的な使用は困難になる。もし位相整合波長のシフトの許容範囲を 0 . 5 n m以下した場合、 1 2 0てを越える温度でァニールを行っても許容範囲内にシフト量を縮小することができなくなる。位相整合波長シフトの許容範囲を広げると、変換効率が低下する。位相整合波長のシフト量が 0 . 5 n mを越えると、シフト量がゼロの場合の 1 Z 4程度の出力しか得られなくなる。低温ァニール温度を 6 0てで行えば、ァニール時間は長くなるか、シフト量は 0 . l n m以下に低減できるので、変換効率低下の問題はなくなる。位相整合波長のシフト量は、約 0 . 2 nm以下に抑えることが好ましい。本実施例によれば、光導波路 2における非分極反転層 4及び分極反転層 3の屈折率に経時変化がなく、また、光が導かれるときの伝搬損失は小さい。半導体レ一ザからのレーザ光（波長 850 nm) を、基本波 P 1として入射部に入射し、光導波路を伝搬させたところ、光はシングルモードで伝搬し、波長 425 nmの高調波 P 2が出射部から基板外部へ取り出された。光導波路 2の伝搬損失は 1 d BZ cmと小さく、高調波 P 2が有効に得られた。基本波 27 mWの入力で 1. 2mWの高調波（波長 425 nm) を得た。この場合の変換効率は 4. 5 %である。

図 12は、経過曰数と高調波出力との関係を示す。図 13は、経過日数と位相整合波長との閭係、及び経過日数と屈折率変化との関係を示す。

これらの図から、屈折率変化および位相整合波長は、素子の作製直後から一定となっていることがわかる。本発明の光波長変換素子の製造方法によれば、屈折率変化が時間経過に対して生じないため位相整合波長が一定な光波長変換素子が実現できた。この素子を半導体レーザと組み合わせると安定な短波長レーザが製造できる。 60て程度の温度では 40時間以上の低温ァニールが特に有効である。

(実施例 2 )

次に、本発明の第 2の実施例を説明する。

まず、 L i TaO_a基板 0主面を Sうように Ta膜を堆積した後、通常のフォトリ、メグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて Ta膜（厚さ：約 200 〜300 nm)をストライプ状にパターユングして、 T aマスクを形成する。本実施例で使用する T aマスクは、幅 1. 2 mで長さが 10mmのストリップが等間隔で配列されたハ ⁶ターンを持ち、ストリップの酉^周期は 3. である _c

T aマスクで主面が覆われた L i Ta0₃基板 1に対して、プロトン交換処理を行う。このプロトン交換処理は、 260 に加熱したビ燐酸中に基板の表面を 20分間浸すことによって実行される。こうして、 L i Ta0₃基板のうち、 T aマスクで覆われていない部分に厚さ 0. 5 mのプロトン交換層を形成する。この後、 HF： HNF_aの 1 ： 1混合液を用いた 2分間のエッチングによって、 T aマスクを除去する。

次に、 550'での温度で 15秒間の熱処理を行うことにより、各プロトン交換届 7内に分極反転層を形成する。熱処理の温度上昇レートは 50て Z秒、冷却レートは 10て秒とする。この熱処理によって、 T aマスクの周期パターンを反映した周期的パターンを持つ分極反転眉を形成することができる。図 14を参照しながら、上記工程のの後に続く工程のフローを説明する。

まず、基板の分極反転層が配列された面に対してプロトン交換処理を施し、それによって光導波路を形成する（ステップ S 100) 。光導波路形成用のマスクとしては、 T a膜に幅 4 m、長さ 12mmのスリットを形成したものを用いる。次に、 260て、 16分間のピロ燐酸中でプロトン交換を行った (ステップ S

110)後、 T aマスクを除去する。厚さ 30 Onmの S i 0₂膜で基板の主面を Sつた後に、低温ァニール（ステップ S 120)を行い、光導波路の形成を完了する。低温ァニールは、屈折率上昇を防止するため、空気中で 120 の熱処理を 200時間行った。この低温ァニールによって、安定プロトン交換層が形成される。

以上の工程によって、基被に分極反転展および光導波路が形成される。分極反転層の厚さを 2. 2izmとした場合、波長変換を有効に行うために、光導波路の厚み dを分極反転層の厚さより薄く、例えば 1. 8 mに設定する。波長 840 nmに対して動作させるには、分極反転層の周期は 3. 6 に設定される。

上記製造方法に上れば、非分極反転層及び分極反転展に屈折率の柽時的変化は生じず、光の伝搬損失は小さい。光導波路に垂直な面を光学研磨し入射部および出射部を形成した。このようにして光波長変換素子が製造できる。また、この素子の長さは 9 mmである。

基本波 P 1として半導体レーザ光（波長 84 Onm)を導波路の入射部に入射させたところ、波長 42 Onmの高調波 P 2が出射部から基板外部に取り出された。出力 8 OmWの基本波の入力に対して、出力 1 OmWの高調波（波長 420 nm)が得られた。この場合の変換効率は 12½である。光損傷はなくまた、経時変化もまったくなく高調波出力は非常に安定していた。この実施例のようにプ口セスの途中で高温ァニール工程を入れないようにすると柽時変化が防止できる。

(実施例 3 )

次に、本発明の第 3の実施例として、 L i Nb0₃基板（厚さ： 0. 4~0. 5 mm)を用いた場合について説明する。

まず、通常のフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて、上記各実施例で使用した T aマスクのパターンと同様のパターンを有する T a電極 (第 1の Ta¾極）を L i Nb0₃基板の主面上に形成する。

この後、基板の裏面全体に T a膜（第 2の T a電極）を堆積する。基板の主面に形成した第 1の T a電極と、基板の裏面に形成した第 2の T a電極とによって、基板に電界を印加するための電極構造が構成される。

次に、第 1の T a電極と第 2の Ta¾極との間に電圧（例えば 10キロボルト）を与えて、 L i Nb0₃基板内に電界を形成する。この電圧印加によって、基板の表面のうち第 1の T a電極に接触している部分から基板の裏面にまで延びた分極反転層が形成される。

次に、 HF : HNF₃の 1 ： 1溫合液にて 2分間エッチングし、 T a電極を除去する。次に、スリツト状の開口部（轜 4 m、長さ 12 mm)を持つ T aマスクを基板上に形成し後、ピロ燐酸を用いたプロトン交換処理（230 、 10 分間）を施して光導波路を形成する。この T aマスクを除去した後、赤外锒加熱装置を用いて 420 2分間のァニールを行う。このァニールによって、光導波路における非線形性は回復するが、屈折率が 0. 02程度上昇した変化暦が形成される。この後、保護膜として機能する厚さ 3 0 O n mの S i 0₂膜を基板上に堆植する。次に、屈折率上昇の原因でる歪みを緩和するため、空気中で 1 0 0 °C 2 0時間のァニール第 1段低温ァニール）を行った後、引き続き、 6 0て 1 0時間のァニール（第 2段低温ァニール）を行う。このように、本実施例では 2段階の低温ァニールを行う。低温ァニールを 2段階にわけて行うのは、低温ァニールに要するトータルの時間を短縮するためである。 1 0 0てでのァニールによれば、 6 0てでのァニールに比べて歪が早く緩和されるが、図 1 1に示されるような 1 0 0 における位相整合波長シフト量に対応する歪が残留する。そのため、さらに 6 0てでの低温ァニールを追加的に行い、歪を完全に消失させる。この 2段階ァニールによって、早くかつ完全に、経時変化の生じにくい「安定プロトン交換層」を形成できる。上記のような工程により形成された光導波路の厚み dは、 1 . 8 mである。分極反転層の配列周期は 3 ;u mであり、波長 8 4 0 n mに対して動作する。光導波路に垂直な面を光学研磨し、入射部および出射部を形成した。このようにして光波長変換素子が製造できる。また、この素子の長さは 1 O mmである。基本波 P 1として半導体レーザ光（波長 8 4 0 n m) を入射部より導波させたところ、波長 4 2 0 n mの高調波 P 2が出射部より基板外部に取り出された。基本波 8 0 mW©入力で 1 3 mWの高調波（波長 4 2 O n m) を得た。経時変化はまったくなく高調波出力は非常に安定していた。

なお、この実施例では、異なる温度で 2種類の低温ァニール（2段ァニール）を行ったが、例えば、 1 0 0てから 6 0 まで 3 0時間かけて徐々に温度を低下させるような低温ァニールを行っても良い。 (実施例 4 )

次に、図 1 5 Aから図 1 5 Cを参照しながら、本発明による第 4の実施例を説明する。

まず、液層ェピタキシャル成長法によって、図 1 5 Aにされるように、 L i Nb0₃と L i '1、30₃の混合物膜（ i Nb₀, ₅Ta₀. ₅O_a膜） 16' を L i T a 03基板 1上に成長させる。この時、成長温度は 1000てを越え、歪が混合物膜 1 6と L i T a0₃基板 1との境界面に残る。次に、図 1 5 Bに示されるように、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、混合物膜 1 6' 上にレジストマスク 1 7を形成する。次に、図 15 Cに示されるように、イオンビームエツチングによって、混合物胰 16のうちレジストマスク 17で覆われていない部分を除去し、例えば幅が 4 μπιの光導波路 1 6を残笸する。

蒸着法によって厚さ 300 nmの S i 0₂を基板 1上に堆積した後、屈折率上昇を緩和するための低温ァニールを行う。このァニールは、 1 00^eCで 30時間で行う第 1段低温ァニールと、これに引き続く 70てで 60時間行う第段低温ァニールとからなる。この低温ァニールによって、屈折率変化のない安定な光等波路屈 16が得られる。

上記工程により形成された光導波路の厚さ dは、 1. 8 mである。また、この素子の長さは 9 mmである。光導波路に垂直な面を光学研磨し入射部および出射部を形成した。半導体レーザ光（波長 840 nm) を入射部より導波させたところ、導波ロスは非常に少なかった。屈折率の経時変化も測定限界以下であり非常に安定していた。混合物膜の材料は、 L i Nb₀. _sTa ₀. ₅0₃に限定されず、 L i Nb_xTa

(0<x< 1)や他の光学材料であってもよい。

(実施例 5 )

次に、本発明の第 5の実施例を説明する。

図 1 6を参照しながら、本実施例のプロセスフローの概略を説明する。

まず、光導波路形成工程を行う。光導波路形成工程は、大きく、ステップ S 2 00、ステップ S 21 0及びステップ S 220に分かれる。ステップ S 200でマスクパターンを形成し、ステップ S 2 1 0でプロトン交換処理を行い、ステツプ S 2 2 0で高温ァニールを行う。その後、電極形成工程（ステップ S 2 3 0 ) 、低温ァニール工程（ステップ S 2 4 0 ) 、端面研磨工程（ステップ S 2 5 0 ) 、 A Rコート工程（ステップ S 2 6 0 ) を施す。

以下に、プロセスの詳細を説明する。

まず、通常のフォトプロセスとドライエッチングを用いて T aをスリットにパターニングする。次に T aによるパターンが形成された L i T a 0₃基板 1に 2 3 0て、 1 0分間プロトン交換を行いスリット直下に厚み 0 . 5 mのプロトン交換層を形成する。次に H F ： H N F ₃の 1 ： 1混合液にて 2分間エッチングし T aを除去する。拡散炉を用いて 4 0 0 で 1時間ァニール（第 1のァニール）を行い屈折率が 0 . 0 1程度上昇した変化層が形成される。次に電極形成工程として、蒸着により Si02を 3 0 O nm付加した。そして電極マスクとして A 1をストライプ状に蒸着した後パタ一二ングを行つた。次に屈折率上昇を綞和するため低温ァニールを施した。空気中で 7 0て、 1 0時間ァニールを行った。これにより安定プロトン交換層が形成される。ここでは第 1のァニールより 3 3 0 °C低い温度で第 2のァニールを行った。 2 0 0 以上低くすることで歪を大きく緩和でき有効である。最後に研磨、 A Rコートを施した。

上記のような工程により極付きの光導波路力 <製造された。これは、光変調器として機能する。この光導波路の厚みは 8 mである。光導波路に垂直な面を光学研磨し入射部および出射部を形成した。このようにして光素子が製造できる。また、この素子の長さは 9 mmである。電極に変調信号を加え、基本波として半導体レーザ光（波長 1. 56 m) を入射部より導波させたところ、出射部より変調された光が取り出された。柽時変化はなくバイアス電圧は 2 0 0 0時間以上安定していた。

なお上記実施例では、何れも、光素子の一例として光波長変換素子及び光変調器に関して本願発明を説明してきたが、本願発明はこれに限定されることなく、平面デハ'イスであるフレネルレンズやホログラム等にも適用可能である。プロトン交換処理に伴う屈折率の時間変化が防止でき特性の劣化が抑えられる。

(実施例 6 )

次に、図 1 7を参照しながら、本発明の第 6の実施例を説明する。本実施例は、半導体レーザと光波長変換素子とを備えた短波長光源である。

図 1 7に示されるように、半導体レーザ 2 0より出たポンプ光 P 1 aはレンズ 3 0で集光され固体レーザ結晶である Y A G 2 1を励起する。

Y A G 2 1には 9 4 7 n mに対する全反射ミラー 2 2が形成されており波長 9 4 7 n mでレーザ発振し、基本波 P 1が放射される。一方光波長変換素子 2 5の出射側に基本波 P 1の全反射ミラー 2 3が形成されており、レーザ発振はこの間で生じていることになる。基本波 P 1はレンズ 3 1により集光され光波長変換素子 2 5により基本波 P 1は高調波 P 2へと変換される。この実施例では周期構造が形成された周期状分極反転構造を持つ光波長変換素子として L i T a 0₃基板 1中にプロトン交換を用いて作製した光導波路 2を用いたものである。

図 1 7で 1は Z板の L i T a 0₃基板、 2は形成された光導波路、 3は分極反転層、 1 0は基本波 P 1の入射部、 1 2は高調波 P 2の出射部である。光導波路 2に入った基本波 P 1は位相整合長 Lの長さを持った分極反転層 3で高調波 P 2 に変換され、次の同じく Lの長さを持った非分極反転層 4で高調波パワーは増す事になる。

このようにして光導波路 2内でパワーを増した高調波 P 2は射部 1 2より放射される。発散された高調波 P 2はレンズ 3 2で平行光にされる。

また、光波長変換素子 2 5には ¾極 1 4が保護膜 1 3を介して形成されている。次にこの光波長変換素子 2 5の製造方法について図を使って簡単に説明する。まず、図 1 8 Aに示されるように、通常のフォトリソグラフィ技術及びドライエツチング技術を用し、て、上記各実施例で使用した T aマスクのパターンと同様のパターンを有する T a電極（第 1の T a電極） 6を、厚さ 0. 3mmの L i N b 0₈基板 1の主面上に形成する。

この後、基板 1の裏面全体に T a膜（第 2の T a電極） 6 bを堆積する。基板 1の主面に形成した第 1の Ta電極 6と、基板 1の裏面に形成した第 2の T a電極 6 bとによって、基板 1に電界を印加するための電極構造が構成される。

次に、第 1の T a電極 6と第 2の T a 極 6 bとの間に圧（例えば 10キロボルト）を与えて、 L i Nb0₃基板 1内に電界を形成する。この電圧印加によつて、図 18 Bに示されるように、基板 1の表面のうち第 1の T a¾極 6に接触している部分から基板 1の裏面にまで延びた分極反転層 3力 <形成される。光が伝搬する方向に沿った分極反転層 3の長さ Lは 2. 5 mである。この後、 HF： HNF3の 1 ： 1混合液にて 20分間エッチングし、 T a電極 6及び 6 bを除去する。

次に、スリット状の開口部（幅 4 、長さ 12 mm)を持つ T aマスク（不図示）を基板 1上に形成した後、ピロ燐酸を用いたプロトン交換処理（260°C、 40分間）を施して、図 18 Cに示されるように、光導波路 2を形成する。 Ta マスクは、スリット（幅 6 m、長さ 1 Omm)を有しており、このスリッ卜が光導波路 2の平面レイァゥ'トを規定する。 Taマスクを除去した後、赤外線加熱装置を用いて 460 で 5時間ののァニールを行う。このァニールによって、プロトン交換された光導波路は非線形性を回復し、その部分の屈折率は 0. 002 程度上昇する。光は、この屈折率の高い光導波路 2に沿ってを伝搬する。この光導波路 2の厚み dは S 0 幅 70 mである。導波路 2が延びる方向に沿つた分極反転層 3の配列周期は 5 β mであり、この光波長変換素子は波長 947 η mの基本波に対して動作する。

次に、図 18Dに示されるように、 S i 0₂から形成された保護膜（厚ざ 30

0〜400 nm) 13を基板 1上に形成した後、 A 1膜（厚さ 200 nm)を蒸着によって保護膜 1 3上に形成する。 A 1胰をフォトリソグラフィ技術によってパターニングし、 A 1 ：極 1 4を形成する。 A 1電極 1 4は、出力光の強度変調のための用いらる。

光導波路 2の延びる方向に対して垂直な面を光学的に研磨し、図 1 7に示される入射部 1 0および出射部 1 2を形成する。さらに入射部 1 0には基本波 P 1に対する無反射コートを施す。出射部 1 2には基本波 P 1に対する反射コート（9 9 ½) 、高調波 P 2に対する無反射コートを施す。

このようにして図 1 7に示される光波長変換素子 2 5 (素子長さ 1 O mm) を製造できる。

図 1 7で基本波 P 1として波長 9 4 7 n mを入射部 1 0より導波させたところシングルモード伝搬し、波長 4 7 3 n mの高調波 P 2が出射部 1 2より基板外部に取り出された。光導波路 2の伝搬搮失は 0 . 1 d B Z c mと小さく、共振器の性能は向上し、基本波 P 1のパワー密度が増大し、そして高調波 P 2が高効率で発生した。

低搮失化の原因としては、燐酸により均一な光導波路を形成できたこと、および導波路の閉じ込めを小さくしたが考えられる。また、この閉じ込めの弱い光導波路により、高調波の密度は小さくなり、光損傷か大幅に改善された。従来の面積の 1 0 0倍にすることで、 1 0 0倍の光損傷に耐えることができるからである。図 1' 9は、光導波路厚みと耐光揖傷パワーとの関係を示す。耐光报傷パワーとは、いくらまでのの高調波に耐えるか、つまり光変動を生じないかのパワーである。光導波路の厚みを広げると、同時に拡散により幅も広がるため、耐光損傷パワーは光導波路摩みのほぼ 2乗に対して向上することがわかる。レーザ投射に必要なパワーは最低 2 Wなので光導波路厚みは 4 0 m以上であることが望ましい。

また、導波路とその周辺部における屈折率の分布が、ステップ状に変化する場において、導波路の断面を拡大すると、マルチモード伝搬現象が生じる。これを避けるため、本実施例では、グレーディッド型屈折率分布を持つ導波路を形成している。

半導体レーザ 2 0の出力光 P 1 aの出力が 1 0 Wのとき、出力 3 Wの高調波 P 3を得た。この場合の変換効率は 3 0 %である。光波長変換素子の波長変動に対する許容度は 0 . 4 n mである。波長が 0 . 4 n mずれても固体レーザの発振波長は一定であり、高調波出力は安定していた。変調用 A 1電極 1 4に電圧を印加することで、導波路及びその近傍の屈折率が変化し、光波長変換素子の位相整合波長がシフ卜する。電圧の印加によって位相整合波長が大きくシフトするという現象を利用することによって、約 1 0 0 Vという比較的に低い電圧の印加で、萵調波出力の変調を行うことができる。

このように本実施例で用レ、る周期状分極反転構造を用 L、た光波長変換素子によれば、電圧を印加することで簡単に髙髑波出力を変調することができ、必要な印加電圧も低く、産業上の利用価値が i«い。これにより変調器を一体化することができ、小型、軽; S、低コスト化が図れる。また、本発明で用いた非線形光学結晶である L i T a O _sは大型結晶が入手でき光 I Cプロセスを用 t、た光波長変換素子の量産化も容易であるという特徵もある。なお基本波に対してマルチ ΐ一ド伝搬では高調波の出力が不安定で実用的ではなくシングルモードが有効である。この実施例のように、光波長変換素子として周期状分極反転構遣を有するものを用いると、髙効率化が図れ、また光変調器を一体化でき、また、周期を変えると靑だけでなく、赤、緑色のレーザ光も取り出せ、その価値は大きい。なお、光変調器は分離しても良い。次に、図 2 0を参照しながら、本発明のレーザ投射装置の実施例を説明する。図 2 0に示されるように、このレーザ投射装置の光源には、図 1 7に示される青色のレーザ光源を用いた。 4 5は青色である波長 4 7 3 n m帯のレーザ光源である。また変調用電極に変調侰号を入力することで青色光は変調されている。変調された青色レーザ光は偏向器に入射する。 5 6は垂直偏向器、 5 7は水平偏向器であり、ともに回転多面鏔を用いている。ゲイン 3のスクリーン 7 0を用いて、画面サイズ 4 m X 3 mにおいて輝度 3 0 0 c d /m ² コントラスト比 1 0 0 ： 1、水平解像度 1 0 0 0 T Vを得た。従来に比べこのように解像度は大幅に向上した。また、ガスレーザを用いた構成に比べ重量が 1 0 0 0分の 1、容量が 1 0 0 0分の 1、消費電力が 1 0 0分の 1と大幅に改善することができた。これは、用いたレーザ光源が小型、低消費電力であること、さらに光変調器か一体となつていることが大きく寄与している。つまり、半導体レーザと光波長変換素子を用いた構成は超小型が図れること、また気からの変換効率がガスレーザの 2桁程度高いことによる。特に光波長変換素子として周期状分極反転構造を有するものを用いると、高効率化が図れ、また光変調器を一体ィヒできその効果は絶大である。本実施例ではスクリーン後方から、レーザ光を照射したが、前方から照射することもできる。

次に、図 2 1を参照しながら、本発明のレーザ光源の他の実施例を説明する。図 2 1に示されるように、半導体レーザ 2 0から出た基本波 P 1はレンズ 3 0、半波長板 3 7、集光レンズ 3 1を介して光波長変換素子 2 5に導かれ高調波 P 2 に変換される。つまりこの^では固体レーザを使わず青色光を得ている。光波長変換 S子 2 5の構成は実施例 1とほぼ同様である。本実施例でも L i T a 0₃基板、光導波路型の光波長変換素子を用いている。また、光変調を行うため電極 1 4および保護胰 1 3が形成されている。ただし、本実施例では共振器構造にはしていない。

図 2 2は、半導体レーザ 2 0の内部構成を示す。半導体レーザ 2 0は分布帰速型（以下 D B Rと略す）半導体レーザ 2 0 aと半導体レーザアンプ 2 O bより構成されている。 D B R半導体レーザ 2 0 aにはグレーティングによる D B R部 2 7が形成されており一定の波長で安定に発振する。この D B R半導体レーザ 2 0 aより出た安定化された本波 P 0をレンズ 30 aにより半導体レーザアンプ 2 0 bに導く。この半導体レーザアンプ 20 bの活性眉 26 bでパワーが増幅され、安定な基本波 P 1となる。これを、光波長変換素子 25に入れることで変換効率および高調波出力が大幅に向上する。分極反転の周期は 3 m、光導波路長は 7 mmである。この実施例での半導体レーザの発振波長は 960 nmで、発生した高調波 P 2の波長は 480 nm,色は青色であった。変換効率は 10W入力で 1 0%である。光損傷はなく高調波出力は非常に安定していた。 DBR半導体レーザは発振波長が安定で、高調波出力の安定化には好都合である。

次にこの DBR半導体レーザに RF重整（高周波重昼）を行った。 800MH zのサイン状電気波形を D B R半導体に印加し、緩和振動を利用し半導体レーザをパルス列の光出力化を行つた。 D B R半導体レーザをこのように R F重曼すると、発振波長は一定のまま、基本波のピーク出力が大幅に向上する。基本波の平均出力 10Wより変換効率 50½の高調波、 5Wが得られた。 RF重畳しないときの 5倍変換効率が向上した。

なお、本実施例では DBR半導体レザと半導体レーザアンプを分離したが、集積化するとより小型化が図れる。

次に、図 23の断面図を参照しながら、本発明のレーザ光源の更に他の実施例を説明する。半導体レーザ 20からの基本波 P 1はレンズ 30で緩やかに光波長変換素子 25に集光される。本実施例では L i Ta03基板の代わりに L i Nb 0₃を基板として用いた。またバルタ型の光波長変換素子 25を用いている。 L iNb0₃基板 1 aは非線形性が大きいという特徴がある。半導体レーザ 20を駆動することでピークパワーが向上し、光波長変換素子の変換効率が大幅に向上する。分極反転層 3の周期は 3. 5 im,光波長変換素子 25の長さは 7 m mである。この実施例では光フィードバック法を用いて高調波 P 2出力を安定化している。光波長変換素子 25の波長許容度は 0. 1 nm程度と狭いからである _c 光波長変換素子 25で変されなかった基本波 P 1はレンズ 32で平行化され、グレーティング 36で反射し半導体レーザ 20に戻る。これにより半導体レーザ 20の発振波長はグレーティング 36の反射波長にロックされる。光波長変換素子 25の位相整合波長に発振波長を合わせるにはグレーティング 36の角度を変えてやれば良い。

一方、高調波 P 2はダイクロイツクミラー 35で反射され別方向に取り出される。この実施例では半導体レーザの発振波長は 980 nmで取り出された高調波 P 2は 4 Θ Onmの宵色であった。このとき RF周波数は 810MHz、出力は 5Wの電気波形を入れた。また、基本波の平均出力 15 Wで 3 Wの高調波が得られた。光損傷はなく高調波出力は非常に安定していた。光損傷がないのは基本波を 100 m程度にしか集光していないため、高調波も同程度と密度の点では大きくないためである。

なお、本実施例ではグレーティングによる光フィードバックによる波長ロックを行つたが、フィルターで波長を選択し光フィ一ドバックを行う等これに限ることはない。また、本実施例のレーザ光源を用いてレーザ投射装置を構成すると、小型、軽量、低コスト化が図れる。また、本実施例では半導体レーザを直接変調することで高調波も変調でき、構成が簡単であり低コスト化が図れる。次に、図 24を参照しなから、本発明のレーザ光源の他の実施例を説明する。図 24において、光波長変換素子（バルク型） 25の断面が示されている。波長 806 nmの半導体レーザ 20より出たポンプ光 P 1 aはファイバー 40 に入射し、ファイバー 40中を伝搬する。ファイバー 40から出たポンプ光 P 1 aは光波長変換素子 25に入る。光波長変換素子 25の材料は希土類である Nd がドープされた L i Ta0₃基板 1 bであり、周期 5. 1 の分極反転構造が形成されている。 Ndのドープ量は lmo 】％である。 22は全反射ミラーで波長 947 nmの光を 99%全反射し 800 nm帯の光は透過する。また、 23も全反射ミラーで波長 947 nmの光を 99 ½全反射し 470 nm帯の光は透過する。また、この全反射ミラ一 2 3の部分は球面状に加工されている。つまり球面ミラーの役割を果たしている。光波長変換素子 2 5は半導体レーザ 2 0より励起された 9 4 7 η πιの波長で発振し、さらに分極反転層 3による周期状分極反転構造により高調波 P 2に変換され外部に出射される。ポンプ光 P 1が 2 0 Wにて 2 Wの高調波が得られた。また、光波長変換素子の温度が大きく変化しないようにペルチェ素子にて温度安定化が図られている。この実施例のレーザ光源の変換部の長さは 1 O mmであり、光波長変換素子に希土類をドープすることおよびファィパーでポンプ光を伝搬させることで非常にコンパクトにできる。また、半導体レーザからの発熱から光波長変換素子を遠ざけることで温度変化を防止することができる。

また、全反射ミラー 2 2および 2 3のコーティングを 1 0 6 O n m帯の反射に、分極反転層 3の周期を 1 0 6 O n m用に変えることで、 1 0 6 O n mが発振し、高調波 P 2として緑色レーザ光（波長 5 3 0 n m)が得られた。さらに、全反射ミラー 2 2および 2 3のコーティングを 1 3 0 0 n m帯の反射に、分極反転層 3 の周期を 1 3 0 0 n m用に変えることで、 1 3 0 0 n mが発振し、高調波 P 2として赤色レーザ光（波長 6 5 0 n m)が得られた。この構成では簡単に青、緑、赤色の三原色レーザ光が得られる。次に固体レーザ結晶と光波長変換素子を分離した構成を図 2 5に示す。囱体レーザ結晶 2 1として N d ： Y V 0₄をファイバ一の出力側に張り付けた。 L i T a 0₃基板 1の光波長変換素子 2 5には周期状に分極反転構造が形成されている。この構成のレーザ光源においても安定に 2 W の青色レーザ光を得ることができた。

本発明の更に他の実施例について図面を用いて説明する。図 2 6に本実施例のレーザ光源の構成図を示す。波長 8 0 6 n mの半導体レーザ 2 0より出たポンプ光 P 1 aは固体レーザ結晶 2 1で基本波 P 1に変換されファイバー 4 0に入射し、ファイバー 4 0中を伝搬する。このファイバー 4 0はシングルモードファイバーである。ファイバー 4 0から出た基本波 P 1は光波長変換素子 2 5に入る。この実施例では周期状分極反転構造を持つ光波長変換素子 2 5として L i T a O _a基板 1中にプロトン交換を用いて作製した光導波路 2を用いたものである。同図で 1は Z板の L T a 0 ₃基板、 2は形成された光導波路、 3は分極反転層、 1 0 は基本波 P 1の入射部、 1 2は高調波 P 2の出射部である。光導波路 2に入った基本波 P 1は分極反転眉 3で高調波 P 2に変換される。このようにして、光導波路 2内でパワーを増した高調波 P 2は出射部 1 2より放射される。発散された高調波 P 2はレンズ 3 2で平行光にされる。

また、素子には電極 1 4が保護膜 1 3を介して形成されている。ポンプ光 P 1 aが 3 0 Wにて 1 0 Wの髙調波 P 2が得られた。光波長変換素子 2 5に形成されている電極 1 4に変賙信号を入れることで青色レーザ光は 3 0 MH zで変調された。この実施例のレーザ光源の変換部の長さは 1 0 mmであり、ファイバーで基本波 P 1を伝搬させることで非常にコンパク卜にできる。また、半導体レーザから光波長変換素子を遠ざけることで温度上昇を防ぐことができる。

図 2 6は、固体レーザ結晶を用いない実施例を示している。

半導体レーザは 9 8 0 n m、出力 1 0 Wのものを用いる。これを光波長変換素子 2 5にファイバー 4 0を通して結合し、直接変換を行う。 4 9 0 _n mの波長で、出力 2 Wが得られた。次に、図 2 7を参照しながら、本発明のレーザ投射装置を説明する。光源には実施例 5の青色レーザ光源および緑色レーザ光源および赤色レーザ光源の 3色を用いた。 4 5は靑色である波長 4 7 3 n m帯のレーザ光源である。 4 6は波長 5 3 0 n mの^のレーザ光源、 4 7は波長 6 5 0 n mの赤色のレーザ光源である _c それぞれの光波長変換素子には変調用の電極が付けられている。この変調用 ¾極に変調信号を入力することでそれぞれの光源出力は変調されている。緑色レーザ光はダイクロイツクミラー 6 1により青色レーザ光と合波される。また、ダイクロイックミラ一 6 2によりレーザ光と他の 2色が合波される。 5 6は垂直偏向器、 5 7は水平偏向器であり、ともに回転多面銃を用いている。ゲイン 3のスクリーン 7 0を用いて、画面サイズ 2 m X l mにおいて輝度 2 0 0 0 c ά / K コントラスト比 1 0 0 : 1、水平解像度 1 0 0 0 T V本、垂直解像度 1 0 0 0 T V本を得た。このように本発明のレーザ投射装置は明るく、髙解像度であり、また消費電力は極めて小さく、その効果は絶大である。

本実施例では分極反転型の光波長変換素子を用いたがこれに限ることはない。また、レーザ光源のうち、赤色を半導体レーザ直接発振のものを使用すると、さらに低コスト化か図れる。そのほか、育色、緑色レーザとして半導体レーザ直接発振のものを用いることもできる。その組み合わせは自由である。

また、本実施例では安全のために以下の工夫がこらされている。レーザ光のスキャンが停止した時にレーザの電源が自動的に切れるようになつている。また、投射されるレーザ光のまわりには出力の弱いサブの半導体レーザである赤外レーザ光が周囲をスキャンしており、この光に物体が触れるとレーザ光は自動に切れるようになっている。赤外半導体レーザは低コスト、高寿命という特徴がある。次に、これらについて図 2 8を用いて説明する。 3原色である 3本のレーザ光はスクリーン 7 0において描画範囲 7 1内を偏向器によりスキャンされている。このレーザ光は描面範囲 7 1の周辺に位置するセンサー Aおよび B上を通過する。このセンサー Aおよび Bの ffi力信号は常にモニターされている。一方赤外半導体レーザによる赤外レーザ光源からのレーザ光は偏向器 5 8によりスクリーン 7 0 の周辺を常にスキャンされている。この S i光はセンサー Cに入る。つまり、周辺部のあらゆる点での反射光はセンサー Cに入るようになつている。

次に、制御につい" 図 2 9を用いて説明する。図 2 9においてセンサー Aおよび Bの、ずれかの信号が一定時間に制御回路に入らないときはレーザ光源の主電源が切れ、靑、赤、緑色レーザ光源は停止する。つまりスキャンが停止することで、ある特定の部分に集中的にレーザ光が照射されることが防げる。また、センサー Cの信号が一瞬でも途切れると制御回路によりレーザ光源の電源は切られる

85 ことになる。つまり高出力の短波長レーザ光に人間等が触れることはなく、安全である。以上によりこのレーザ投射装置の安全は保たれることになる。なお、実施例ではレーザ光源の ¾源を切ったが、レーザの光路を遮断しても良い。また、光波長変換素子の位相整合波長を電圧等でずらしたり、基本波光源である半導体レーザの発振波長を変えて、短波長レーザ光の発生を停止しても良い。この方法では再復帰までの時間を大幅に短縮できる。

次に、図 3 0を参照しながら、本発明の 3次元レーザ投射装置の実施例を説明する。

つまり見る側からすると立体的に見える装置である。図 3 0に本実施例のレーザ投射装置の構成図を示す。図 3 0に示すように 3色レーザ光にプリズム型光路変換器 6 6を入れることで 2方向にレーザ光は分割される。この分割されたレーザ光はそれぞれのミラー 6 4、 6 5で反射され、変調器 5 aおよび 5 bで変調されスクリーン 7 0に入る。変賙器 5 a、 5 bによりそれぞれ右方向から見た画像、左方向から見た面像情報が乗せられ、スクリーン 7 0に異なる方向から光が入り立体的に見える。また、一定時間で光路 1と光路 2が入れ替わり、人間にとって 2つの方向から別方向の像が来たように感じ立体像がさらにクリアになる。この実施例のように立体視用メネなしに、簡単に立体像を見ることができる。

なお、光をハーフミラー等で 2分割して、立体化しても良い。また、 1つの光源を分割したが同色のレーザ光源を 2つ用い別方向よりスクリ一ンに照射しても良い。この場合 1つの光源出力は半分で済む。次に、本発明のレーザ投射装置の更に他の実施例を説明する。

図 3 1は、本実施例のレーザ投射装置の構成図を示す。光源には光波長変換素子を基本とした紫外のレーザ光源が用いられている。これを茧光体が塗布されたスクリーン 7 0に照射することで、赤、緑、青色の R G B光が発光する。レーザ光源の構成は半導体レーザの直接発振である赤色レーザ光 6 5 0 n mを L i T a O _aの光波長変換素子にて半分の波長 3 2 5 n mにした。この光波長変換素子はバルタ型で分極転構造が形成されたものである。 4 8はこのレーザ光源である。ここでは赤色の半導体レーザを直接変調することで、紫外の変調信号を得ている。変調された紫外レーザ光は偏向器に入る。 5 6は垂直偏向器、 5 7は水平偏向器であり、ともに回転多面鏡を用いている。スクリーン 7 0には赤、緑、青を発生させる蛍光体が塗布されており、蛍光を生じる。面面サイズ l m x O . 5 mにおいて輝度 3 0 0 c d /m コントラスト比 1 0 0 : 1、水平解像度 6 0 O T V を得た。この実施例のように 1つのレーザ光源で赤、綠、青の 3原色光を発生することができ、小型、低コスト化が図れる。この時合波のためのダイクロイツクミラーを省けることも有効に作用している。

次に、図 3 2を参照しながら、本発明のレーザ投射装置の実施例を説明する。図 3 2に示されるように、光源には光波長変換素子を基本とした青色のレーザ光源 4 5が用いられている。レーザ光源 4 5から出たレーザ光はレンズ 3 0で平行化される。この平行ィヒされたレーザ光に液晶ライ卜バブル 6 8が挿入されている。この液晶ライトバルブ 6 8に信号を加えることで空間的に変調され、この光をレンズ 3 1で拡大しスクリーンに投射することで映像をみることができる。なお、 3原色のレーザ光源を使うとカラー化できる。

従来に比べて効率が大幅に向上し、消費電力が低減された。また、発熱が小さく有効である。

次に、図 3 2を参照しながら、本発明のレーザ投射装置を説明する。外観構成は図 2 0に示されるレーザ投射楚の実施例と同じである。光源には、図 2 3の青色のレーザ光源を用い、ここでの半導体レーザは R F重畳されている。また、 R F重畳に加えて変調慣号を入力することで青色光は変調されている。変調された青色レーザ光は偏向器に入射する。ゲイン 2のスクリーンを用いて、画面サイズ 2 m x 1 mにおいて輝度 2 0 0 c d /m²を得た。スクリーン上にレーザ光の干渉によって生じるスペックルノイズは観測されなかった。これは RF重畳によりレーザ光のコヒーレント性を落としているためであり、半導体レーザの RF重畳がスペックルノイズ対策に重要な貢献をはたしている。本実施例では図 23のレーザ光源の構成を用いたが、半導体レーザの直接波長変換によるレーザ光源を用いたレーザ投射装置には RF重 δは有効である。また、半導体レーザ光で直接赤、または緑、青色レーザ光を発生させる場合もスペックルノイズは防止できる。また、カラーのレーザ投射装置に有効であることは言うまでもない。

なお、前記実施例では、非線形光学結晶として、 L i Nb0₃及び L i TaO ₃を用いたが、 KNb0₃、 KTP等の強誘電体、 MNA等の有機材料およびそれらの材料に希土類をドープしたものにも適用可能である。また、希土類は実施例で用いた Ndだけでなく E rや T 1も有望である。なお、固体レーザ結晶として YAGを用いたが他に YLF. YV0₄等の結晶も効果かある。 LiSAFや UCAF も固体レーザとしては効果がある。次に、図 33を参照しながら、本発明のレーザ光源を光ディスク装置に応用した例を説明する。

この光ディスク装置は、周期状反転構造を有する光波長変換素子 25を有する光ピックアップ 104内に {|えており、半導体レーザ 20から出射されたレーザ光はフアイパー 40を介して光ピックァヅプ 104內の光波長変換素子 25に与えれる。

光ピックアップ 104は、光波長変換素子 25の他に、光波長変換素子 25から出た高賙波を平行光に変換するコリメーターレンズ 32と、コリメートされた光を光ディスクに向けて透過させる偏光ビームスプリッター 105と、その光を光ディスク上に集める集光レンズ 106と、光ディスクからの反射光を検出するディテクター 103とを備えている。偏光ビームスプリッター 105は、光ディスクからの反射光を選択的に反射してディテクタ一 103に与える。光ピックアップ 1 0 4は、ァクチユエ一ターにより駆動されるが、半導体レーザ 2 0は、光ディスク内に固定されている。光ピックアップ 1 0 4は、光デイスク装置内に固定された半導体レーザ 2 0からのレーザ光をフレキシブルな光ファイバによつて確実に受け取ることができる。

次に、動作を税明する。

半導体レーザ 2 0から射された光（ポンプ光）は、固体レーザ 2 1で基本波 P 1に変換され、光ファイバ一 4 0を通して、光波長変換素子 2 5に照射される。光波長変換素子 2 5は、前述の実施例と同様の構成を持ち、基本波 P 1を高調波 P 2に変換する。この; 5調波 P 2はコリメートレンズ 3 2で平行化され、偏光ピ一ムスプッリタ一 1 0 5を通過後、集光レンズ 1 0 6を介して光ディスク媒体 1 0 2に集光される。光ディスク媒件 1 0 2からの反射光は再び同一の光路を戻り、偏光ビームスプリツター 1 0 5で反射され、ディテククー 1 0 3で検出される. こうして、光ディスク媒体に対して信号が記録され、または記録されていた倌号を再生することかできる。

4分の 1波長板 1 0 8が偏光ピームスプッリタ一 1 0 5と集光レンズ 1 0 6との間に挿入されており、高調波の往路と復路でその偏光方向を 9 0度だけ回転させる。

半導体レーザ 2 0として、' 出力が 1 Wのものを用いた場合、 2 0 0 niWの高調波 P 2を得た。固体レーザ 2 1から出射される光の波長は 9 4 7 n mであり、高調波の波長は 4 7 3 n mである。

出力 2 0 O mWというハイパワーのレーザ光を用いることで、従来の 2 O mW の出力光を用、て I、た光デイスク装置によるときの記録速度の 1 0倍の速度で記録することができる。転送レートは 6 O M b p sであった。

また、動作時に発熱する半導体レーザ 2 0は、光ディスク装置の筐体に固定さてれており、光ピックアップからは雜れている。このため、光ピックアップ内から半導体レーザが取り除かれた結果、半導体レーザのための特別の放熟構造を設ける必要が無くなる。このため、超小型、軽量の光ピックアップを構成することができる。その結果、光ピックアップをァクチユエ一タ一を高速で駆動することができるので、い転送レートの髙速記録が達成される。

なお、本実施例では、固体レーザを半導体レーザ側に配置したが、光波長変换素子側に配置しても良い。また、固体レーザを用いず、半導体レーザからの光を基本波として直接に高調波に変換しても良い。

なお、光ピックアップ 1 0 4の内部構成は、本実施例のものに限定されない。例えば、偏光分離ホログラムを用いることによって、レンズおよび偏光ビームスプリッターを省くこが可能となる。そうすれば、光ピックアップをさらに小型ィ匕することができる。産業上の利用の可能性

以上説明したように、本発明の光波長変換素子によれば、 L i N b _x T _{a i} __x 0₃ C 0≤X≤1 )基板に光素子作製後、低温ァニールすることで髙温ァニール等の熱処理時に生じた屈折率上昇を苠し、安定プロトン交換層を形成し、これにより安定な光素子を形成することができる。特に、屈折率変化に伴い位相整合波長が変化する光波長変換素子の実用化には本発明が不可欠である。

また、低温ァニールとし T温度を 2段にする 2段ァニールにより早くかつ完全に経時変化がない状態である安定プロトン交換層に戻すことができ有効である。また、第 1のァニールより 2 0 0 低い温度で第 2のァニールを行うことで歪を大きく緩和でき安定プロトン交換層が形成でき有効である。また、低温ァニール温度としては 1 2 0で以下で、少なくとも 1時間以上行えば柽時変化 0 . 5 n m 以下であり有効であり、特に、 9 0て以下では位相整合変化は小さく特に有効である。 5 0て以下になるとァニール時間が極端にかかり問題となるのでそれ以上で行う必要がある。

また、本発明のレーザ光源によれば分布帰還型半導体レーザと光波長変換素子の間に半導体レーザアンプを介することにより、半導体レーザの発振波長を安定化し、かつ基本波出力を増大させること、および髙効率である分極反転構造を有する光波長変換子を用いることで、最高の髙調波出力力安定に得られる。

また、本発明のレーザ光源ではファイバーでポンプ光または基本波を伝搬させることで光波長変換素子部分が非常にコンパク卜にできる。また、半導体レーザからの発熱から光波長変換素子を遠ざけることができ、温度変化を防止することができ、高出力半導体レーザを用いることができる。

また、光波長変換素子として、周期状分極反転構造を用いると、変換効率が大幅に向上するだけでなく、電圧を印加することで簡単に変調することができ、また電圧も低く工業的である。これにより変調器を一体化することができ、小型、軽量、低コスト化が図れる。また光波長変換索子として閉じ込めの弱い光導波路を採用することで、高調波の密度は小さくなり、光搮傷が大幅に改善された。例えば、従来の面積の 1 0 0倍にすることで、 1 0 0倍の光損像に耐えることができるからである β また、本発明のレーザ光源によれば、固体レーザ結晶によるポンプ光から基本波への変換により、マルチストライプやワイドストライプの高出力半導体レーザを用いることができ髙出力の高調波を得ることができる。

これらより、例えば半導体レーザの S気一光間の変換効率 3 0 %の光波長変換素子の変換効率 7 0 %をか、 2 0 κのトータル変換効率を得ることが可能となる。また、本発明のレーザ光源において半導体レーザを R F重叠することで R F 重量しないときの例えば 5倍変換効率が向上する。

また、本発明のレーザ投射装置によれば半導体レーザをベースとしているため大幅な小型、軽量化、さらに低コスト化が図れる。また、半導体レーザおよび光波長変換素子を基本とした高出力レーザ光源を用いることにより装置の小型、軽量、低コスト化を一挙に図るものである。また、消費電力も極めて小さくできる。この装置は別にレーザ光の変調器を有さず、光波長変換素子と一体化する：:ともその要因の一つである。また、従来に比べ解像度も大幅に向上する。例えば、ガスレーザを用いた構成に比べ重量が 1 0 0 0分の 1、容量が 1 0 0 0分の 1、消費が 1 0 0分の 1と大幅に改善することができた。これは、用いたレーザ光源が小型、低消费電力であること、さらに光変調器が一体となっていることか大きく寄与している。つまり、半導体レーザと光波長変換素子を用いた構成は超小型が図れること、また電気からの変換効率がガスレーザの 2桁程度高いことによる。特に光波長変換素子として周期状分極反転構造を有するものを用いると、高効率化が図れ、また低電圧駆動の光変調器を一体化できその効果は絶大である。また、紫外のレーザ光源で蛍光体をたたき 3原色を出せるのでさらなる小型、低コスト化が図れその工業的価値は大きい。このように 1つのレーザ光源で赤、緑、青の 3原色光を発生することができる。この時合波のためのダイクロイツクミラーを省けることも有効に作用している。

また、本発明のレーザ投射装置によればスキャンが停止すると、ある特定の部分に集中的にレーザ光が照射されることが防ぐため、レーザ光停止またはカツト機能がある。また、センサーの信号が一瞬でも途切れると制御回路によりレーザ光源の電源は切られることになる。つまり高出力の短波長レーザ光に人間等が触れることはなく、安全である。以上によりこのレーザ投射装置の安全は保たれることになる。

また、半導体レーザの直^波長変換によるレーザ光源を用いたレーザ投射装置には R F重畳は有効である。これはスペックルノイズを防止でき、きれいな抉像を再生できるからである。また、半導体レーザ光で直接赤、または綠、青色レーザ光を発生させる場合もスペックルノイズは防止できる。

Claims

請求の範囲

1. L i u^a^.Os (0≤X≤ 1) 基板にプロトン交換層を形成する工程と、

該基板を 120て以下の温度で 1時間以上熱処理するァニール工程と、を包含する光素子の製造方法。

2. 前記ァニーノレ工程は、 50て以上 90て以下の温度で行う請求項 1に記載の光素子の製^方法。

3. 前 5£ァニール工程は、温度を徐々に低下させる工程を包含する含む請求項 1に記載の光素子の製造方法。

4. 前記プロトン交換届を形成する工程は、

該基板に対してプロトン交換処理を行う工程と、該基板を 150°C以上の温度で熱処理する工程とを包含する、請求項 1に記載の光素子の製造方法。

5 - 前記ァニール工程、 50 以上 90て以下の温度で行う請求項 4に記載の光素子の製造方法。

6. 前記ァニール工程は、温度を徐々に低下させる工程を包含する含む請求項 4に記載の光素子 0製造方法。

7. 前記プロトン交換層を形成する工程は、周期的に配列された複数の分極反転層を前記基板内に形成する工程と、光導波路を該基板の表面に形成する工程とを包含している請求項 1に記載の光素子の製造方法。

8. L i Nb.Ta^.Os (0≤X^1)基板に対してプロトン交換処理を行う工程と、 '

該基板に対して、少なくとも第 1及び第 2の熱処理を含む復数の熱処理を行うァニール工程と、を包含しており、

該第 2のァニールの温度は、該第 1のァニールの温度よりも 200て以上低い、光素子の製造方法。

9 , 前記第 2のァニールは、 50 C以上 90 以下の温度で行う請求項 8に記載の光素子の製造方法。

10. L iNb.TaL.Og (0≤X≤ 1)基板と、該基板內に形成されたプロトン交換層と、を備えた光素子であって、

使用時において該プロトン交換屑の屈折率が経時的に変化しない安定プロトン交換層から形成されている光素子。

11. 前記プロトン交換眉の少なくとも一部は、光導波路を構成している請求項 10に記載の光素子。 ' 12. 半導体レーザと、該半導体レーザから出射されたレーザ光を受け取り、該レーザ光を S調波に変換する光波長変換素子とを備えた光源であつて、

該光波長変換素子ほ、該レーザ光をガイドする光導波路と、該光導波路に沿つて周期的に配列された分極反転構造とを備えており、該光導波路及び該分極反転構造は、使用時において屈折率が経時的に変化しない安定プロトン交換暦から形成されている光源。

13. ^：波を出射する半導体レーザと、

該基本波を伝えるシングルモードファイバーと、

該ファイバーから出た基本波を受け取り、高調波を生成する光波長変換素子であって、周期状分極反転構遣を有している光波長変換素子を備えているレーザ光源。

14. 前記光波長変換素子が変調機能を有する請求項 13に記載のレーザ光源。

15. 前記光波長変換素子が L i

(0≤X≤1)基板に形成されている請求項 13に記載のレーザ光源。

16. ポンプ光を ¾射する半導体レーザと、

該ポンプ光を伝えるフアイパーと、

該ファイバーから出たホンプ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶該基本波を受け取り、高調波を生成する光波長変換素子であって、周期状分極反転構造を有している光波矣変換素子と、

を備えているレーザ光源。

17. 前記光波長変換素子が変調機能を有する請求項 16に記載のレーザ光源。

18· 前記光波長変換素子が L iNb_xT_{a i}__x0₃ (0≤X≤1)基板に形成されている請求項 16に記戦のレーザ光源。

1 9. 前記固体レーザ結晶と前記光波長変換素子が一体化されている請求項 1 6記載のレーザ光源。

2 0. ポンプ光を出射する半導体レーザと、

該ホンプ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、

該基本波を伝えるシンダルモードファイバーと、

該ファイバーから該基本波を受け取り、高調波を生成する光波長変換素子であつて、周期状分極反転構造を有している光波長変換素子と、

を備えているレーザ光源。

2 1 . 前記光波長変換素子が変調機能を有する請求項 2 0に記载のレーザ光源。

2 2. レーザ光を出射する分布帰還型半導体レーザと、

該レーザ光を増幅する半導体レーザアンプと、

該増幅されたレーザ光を受け取り、 ¾調波を生成する光波長変換素子であつて、周期状分極反転構造を有している光波長変換素子と、

を備えているレーザ光源。

2 3. 前記光波長変換素子が変賙機能を有する請求項 2 2に記載のレーザ光源。

2 4. 前記光波長変換素子が L i N b _x T _{a i} __x 0₃ ( 0≤X≤1 )基板に形成されている請求項 2 2に記載のレーザ光源。

2 5. 前記半導体レーザが波長ロックされている請求項 2 2に記載のレーザ光源 c

26. レーザ光を出射する半導体レーザと、

周期状分極反転構造と光導波路とが形成されて L、る光波長変換素子とを備えたレーザ光源であって、

該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 40 t m以上であることを特徵とするレーザ光源。

27. 前記光波長変換素子が変調機能を有する請求項 26に記載のレーザ光源。

28. 前記光波長変換素子が L i NbxTa -xOa (0≤X≤ 1)基板に形成されている請求項 26に記載のレーザ光源。

29. 前記光導波路がグレーディッド型である請求項 26に記載のレーザ光源。

30 · レーザ光を放射女る半導体レーザ、及び該レーザ光に基づいて高調波を発生する光波長変換素子を有するレーザ光源と、

該髙調波の出力強度を変調する変調器と、

該レーザ光源から出射された該高調波の方向を変化させる偏向器と、を備えたレーザ装置あって、

該光波長変換素子には周期状分極反転構造が形成されていることを特徴とするレーザ装置。

31. 前記レーザ光源は、前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモ一ドファイバーを備えている、請求項 3 0に記載のレーザ装置。

3 2 . 前記レーザ光源は、

前記半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイバーと、

該フアイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶を備えている請求項 3 0に記戦のレーザ光源。

3 3 . 前記半導体レーザ素子は、分布帰還型半導体レーザであり、前記レーザ光源は、分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を增幅する半導体レーザァンプを更に備えている請求項 3 0に記載のレーザ光源。

3 4 . 前 12光波長変換素子には、光導波路が形成されており、

該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 m以上であることを特徴とする請求項 3 0に記載のレーザ光源。

3 5 . 変調された紫外レーザ光を放射するレーザ光源と、該紫外レーザ光の方向を変える偏向器とを備えたレーザ装置であつて、

該偏光器は該紫外レーザ光をスクリーンに照射し、それによつて該スクリーン上に塗布された蛍光体から赤、綠または青色の光を生させることを特徴とするレーザ装置。

3 6 . 前記レーザ光源は、

半導体レーザと、

高調波を生成する光波長変換素子と、

4B 該半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードフアイバーを備えている、請求項 3 5に記載のレーザ装置。

3 7 , 前記レーザ光源は、

半導体レーザと、

該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイバーと、

該ファィバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶該基本波から萵調波を生成する光波長変換素子と、

を備えている請求項 3 5に記載のレーザ光源。

3 8 . 前記レーザ光源は、

半導体レーザと、分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を增憚する半導体レ一ザアンプとを更に備えている請求項 3 5に記載のレーザ光源。

3 9 . 前記レーザ光源は、

レーザ光を出射する半導体レーザと、

該レーザ光をガイドする先導波路及び周期的分極反転構造が形成された光波長変換素子を備えており、

該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 μ πι以上であることを特徴とする請求項 3 5に記載のレーザ光源。

4 0 . 赤、緑及び青色のレーザ光を発生する 3つのレーザ光源と、各レーザ光の強度を変ィ匕させる変調器と、

各レーザ光の方向を変化させる偏向器と、

を備えた装 fiであつて、前記レーザ光源が半導体レーザにより構成されていることを特徴とするレーザ装笸。

4 1 . 前記レーザ光源は、

半導体レーザと、

高調波を生成する光波長変換素子と、

該半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードフアイバーを備えている、請求項 4 0に記載のレーザ装置。

4 2 . 前記レーザ光源は、

半導体レーザと、

該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファィバーと、

該フアイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶該基本波から調波を生成する光波長変換素子と、

を備えている請求項 4 0に記載のレーザ光源。

4 3 . 前記レーザ光源は、

半導体レーザと、分布帰型半導体レーザからのレーザ光を増幅する半導体レ一ザアンプとを更に備えている請求項 4 0に記戦のレーザ光源。

4 4. 前記レーザ光源は、

レーザ光を出射す ¾半導体レーザと、

該レーザ光をガイドする光導波路及び周期的分極反転構造が形成された光波長変換素子を備えており、

該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 z m以上であることを特徵とする請求項 4 0に記載のレーザ光源。

4 5 . 半導体レーザを含んだ少なくとも 1つ以上のレーザ光源と、サブの半導体レーザと、

該レーザ光源からの光の強度を変化させる変調器と、

スクリーンと、

該レーザ光源からの光の方向を変化させ、該光で該スクリーンを走査させる偏向器と、

を備えたレーザ装置であって、

該サブの半導体レーザから出た光は該スクリーンの周辺部を走査し、該サブの半導体レーザから出た光の光路がさえぎられた場合、該レーザ光源からのレーザ光の照射を停止することを特徴とするレーザ装置。

4 6 . 前記レーザ光源は、

高調波を生成する光波長変換素子と、

前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードファイバーを備えている、請求項 4 5に記載のレーザ装置。

4 7. 前記レーザ光源ほ、

前記半導体レーザと、

該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファィバ一と、

該ファィバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶と、

該基本波から高調波を生成する光波長変換素子と、

を備えている請求項 4 5に記載のレーザ光源。

4 8. 前記レーザ光源は、前記半導体レーザは分布埽還型半導体レーザであり、該分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を増幅する半導体レーザアンプを更に備えている請求項 4 5に記載のレーザ源。

4 9 . 前記レーザ光源は、

前記半導体レーザからのレーザ光をガイドする光導波路及び周期的分極反転構造が形成された光波長変換素子を備えており、

該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 m以上であることを特徴とする請求項 4 5に記載のレーザ光源。

5 0 . 半導体レーザを含んだ少なくとも 1つ以上のレーザ光源と、該レーザ光源から放射されたレーザ光の方向を変化させ、スクリーン上を該レ一ザ光で走査する偏向器と、

を備えたレーザ装置であつて、

該レーザの一部を受光すると信号を発生する 2つ以上のディテクターを更に備えており、

該偏向器が該レーザ光で該スクリーンを走査する間に、該ディテクターか一定時間内に信号が発生しない：合、該レーザ光源からのレーザ光の発生を停止することを特徴とするレーザ装置。

5 1 . 前記レーザ光源は、

高調波を生成する光波長変換素子と、

前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードファイバーを備えている、請求項 5 0に記載のレーザ装置。

5 2. 前記レーザ光源は、前記半導体レーザと、

該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイバーと、

該フアイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶該^波から高調波を生成する光波長変換素子と、

を備えている請求項 5 0に記載のレーザ光源。

5 3 . 前記レーザ光源は、

前記半導体レーザは分布烯還型半導体レーザであり、該分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を増幅する半導体レーザアンプを更に備えている請求項 5 0に記載のレーザ光源。

5 4. 前記レーザ光源は、

該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 m以上であることを特徴とする請求項 5 0に記載のレーザ光源。

5 5 . 半導体レーザを含んだ少なくとも 1つ以上のレーザ光源と、各レーザ光の強度を変化させる変調器と、

各レーザ光の方向を変化させる偏向器と、

とを備え、

該レーザ光源から出たレーザ光を 2つ以上の光路に分割し、 2方向よりスクリ一ンを照射することを特徴とするレーザ装置。

5 6 . 前記レーザ光源は、高調波を生成する光波長変換素子と、

前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードファイバーをえている、請求項 5 5に記載のレーザ装置。 5 7 . 前記レーザ光源は、

前記半導体レーザと、

該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイバーと、

該ファィバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶該基本波から高調波を生成する光波長変換素子と、

を備えている請求項 5 5に記載のレーザ光源。

5 8 . 前記レーザ光源は、

前記半導体レーザは分布帰還型半導体レーザであり、該分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を増幅する半導体レーザアンプを更に備えている請求項 5 5に記載のレーザ光源。

5 9 . 前記レーザ光源、

該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 m以上であることを特徴とする請求項 5 5に記載のレーザ光源。

6 0 . 2つのレーザ光源により 2つの光路を形成し、かつそれぞれのレーザ光源が別々の変調を受けている請求項 5 5記載のレーザ装置。

6 1 . 前記 2つの光路が時間的に切り替わる請求項 5 5記載のレーザ装置。

6 2 . 半導体レーザを含んだ少なくとも 1つ以上のレーザ光源と、該レーザ光源から出たレーザ光を平行ビームにする第 1の光学系と、該平行ビームを空間変調する液晶セルと、

該液晶セルから出た光をスクリーンに照射する第 2の光学系と、

を備えたレーザ装笸。

6 3 . 前記レーザ光源は、

高調波を生成する光波長変換素子と、

前記半導体レーザからのレーザ光を前記光波長変換素子伝えるシングルモードファイバーを備えている、請求項 6 2に記載のレーザ装置。

6 4. 前記レーザ光源は、

前記半導体レーザと、

該半導体レーザからのレーザ光を伝えるファイバーと、

該ファイバーから出たレーザ光を受け取り、基本波を生成する固体レーザ結晶該基本波から髙賙波を生成する光波長変換素子と、

を備えている請求項 6 2に記載のレーザ光源。

6 5. 前記レーザ光源は、

前記半導体レーザは分布帰還型半導体レーザであり、該分布帰還型半導体レーザからのレーザ光を増幅する半導体レーザアンプを更に備えている請求項 6 2に記載のレーザ光源。

6 6 . 前記レーザ光源は、

該光導波路の幅および厚みが、それぞれ 4 0 z m以上であることを特徴とする請求項 6 2に記載のレーザ光源。

6 7. サ前記ブの半導体レーザが赤外半導体レーザである請求項 4 5記載のレーザ装笸。 , 6 8 · 前記光波長変換素子の位相整合波長をずらすことでレーザ光照射を止める請求項 4 5記戦のレーザ装笸。

6 9. レーザ光を生成するレーザ光源と、基本波を高調波に変換する光波長変換素子と、該光波長変換素子を内蔵した光ピックアップと、該光ピックアップを移動させるァクチユエータとを備えた光ディスク装置であって、

該レーザ光源から放射された該レーザ光は、光ファイバを介して、該光ピックァップに入射される光ディスク装置。

7 0. 前記レーザ光源は、前記光ピックアップの外部に配置された半導体レ一ザを含む請求項 6 9に記載の光ディスク装置。

7 1 . 前記レーザ光源は、前記半導体レーザから出射されたレーザ光をポンプ光として前記基本波を生成する固体レーザ結晶を更に備えている、請求項 7 0 に記載の光ディスク装置。

2. 前記固体レーザ結晶は、前記光ピックアップの外部に配置され、該固体レーザ媒体によって生成された基本波が、前記光ファイバを介して前記光波長変換素子に入射される it求項 7 1に記載の光ディスク装置。

7 3. 前記固体レーザ結晶は、前記光ピックアップの内部に配置され、該半導体レーザから出射された前記レーザ光が、前記光ファィバを介して該固体レ一ザに入射される猜求項 7 1に記截の光ディスク装置。

7 4 , 動作時に、前記半導体レーザに対して苗周波が重畳される、請求項 3 0に記載のレーザ光源。

7 5. 動作時に、前記半導体レーザに対して高周波が重曼される、請求項 4 0に記載のレーザ光源。