波導(dǎo)型激光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在平面波導(dǎo)內(nèi)進(jìn)行激光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的波導(dǎo)型激光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在打印機(jī)或投影電視等顯示彩色圖像的裝置中，作為光源需要R(紅）、G(綠）、 B(藍(lán)）這3種顏色的光源。
[0003] 近年來(lái)，作為這些光源已開(kāi)發(fā)出如下的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換激光裝置（激光振蕩器）：將 900nm波段、1 μ m波段、1. 3 μ m波段的激光設(shè)為基波激光，使用非線性材料將基波激光轉(zhuǎn)換 成一半波長(zhǎng)（2倍頻率）的二次諧波（SHG (Second Harmonic Generation :二次諧波產(chǎn)生））。
[0004] 在SHG中，為了高效地提取具有期望波長(zhǎng)的激光，需要實(shí)現(xiàn)從基波激光向二次諧 波的較高的轉(zhuǎn)換效率。
[0005] 為了在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件內(nèi)從基波激光轉(zhuǎn)換到二次諧波，在轉(zhuǎn)換前的基波激光與轉(zhuǎn)換 后的二次諧波之間必須滿足相位匹配條件。
[0006] 相位匹配條件是在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件中校正基波激光與二次諧波的相位偏差的條件。
[0007] 作為滿足相位匹配條件而進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的元件，例如公知有使用周期構(gòu)造的準(zhǔn)相 位匹配（QPM(Quasi Phase Matching))波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件。
[0008] 在該QPM波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件中，在作為非線性光學(xué)晶體的周期性極化鈮酸鋰 (PPLN(Periodically Poled Lithium Niobate))等中形成光波導(dǎo)，沿著波導(dǎo)方向使極化周 期性地反轉(zhuǎn)。
[0009] 在下述專利文獻(xiàn)1中提出一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換激光裝置，該平面波導(dǎo)型 的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件具有平板狀的非線性光學(xué)材料，并且在與光軸垂直的方向即與平板狀的主 面垂直的方向上以多個(gè)激光振蕩模式傳播激光的基波而進(jìn)行基波的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，其特征在 于，非線性光學(xué)材料以具有包含多個(gè)激光振蕩模式中的至少2個(gè)激光振蕩模式的相位匹配 條件的相位匹配帶寬的方式改變極化反轉(zhuǎn)的周期，形成非極化反轉(zhuǎn)區(qū)域和極化反轉(zhuǎn)區(qū)域。 [0010] 專利文獻(xiàn)1中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件由于以具有包含至少2個(gè)激光振蕩模式的相位匹配 條件的相位匹配帶寬的方式改變非線性光學(xué)材料的極化反轉(zhuǎn)的周期，因此，能夠針對(duì)所述2 個(gè)激光振蕩模式，對(duì)基波波長(zhǎng)進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1 :國(guó)際公開(kāi)第2009/034625號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明要解決的課題
[0015] 在上述專利文獻(xiàn)1的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換激光裝置中，能夠通過(guò)使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的極化反轉(zhuǎn) 周期的節(jié)距逐漸地變化，擴(kuò)寬進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的基波波長(zhǎng)波段。
[0016] 然而，使極化反轉(zhuǎn)周期的節(jié)距逐漸地變化后的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換效率比極化反 轉(zhuǎn)周期恒定的轉(zhuǎn)換效率低。
[0017] 因此，存在難以實(shí)現(xiàn)較寬的基波轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)波段和較高的轉(zhuǎn)換效率雙方這樣的課 題。
[0018] 本發(fā)明正是為了解決上述課題而完成的，其目的在于，得到一種波導(dǎo)型激光裝置， 在使用增益波段較寬的材料作為激光介質(zhì)的情況下，以其中的多個(gè)波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)高效的波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換。
[0019] 用于解決課題的手段
[0020] 本發(fā)明的波導(dǎo)型激光裝置具有：波長(zhǎng)選擇元件，其選擇性地反射通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 兀件后的激光的基波振蕩波長(zhǎng)中的激光振蕩模式不同的波長(zhǎng)λ = λ。、λ ρ λ2、···、 λη(η多2)的激光；以及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，其將由波長(zhǎng)選擇元件反射后的激光振蕩模式不同 的波長(zhǎng)λ = λ。、λ η λρ · · ·、λη(η彡2)的激光轉(zhuǎn)換成諧波。
[0021] 發(fā)明效果
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果：在使用增益波段較寬的材料作為固體激光元件的激 光介質(zhì)的情況下，能夠以該增益波段中的多個(gè)波長(zhǎng)高效地進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的波導(dǎo)型激光裝置的側(cè)面剖視圖。
[0024] 圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的波導(dǎo)型激光裝置的俯視圖。
[0025] 圖3是示出激光介質(zhì)的感應(yīng)吸收截面積的波長(zhǎng)依賴性的一例的特性圖。
[0026] 圖4是示出波長(zhǎng)選擇元件的立體圖。
[0027] 圖5是示出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的立體圖。
[0028] 圖6是示出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的極化反轉(zhuǎn)圖案的說(shuō)明圖。
[0029] 圖7是示出激光振蕩模式向高次模式轉(zhuǎn)移的說(shuō)明圖。
[0030] 圖8是示出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件內(nèi)的波長(zhǎng)λ。、λρ λ2的激光振蕩模式與極化反轉(zhuǎn)周期 的關(guān)系的說(shuō)明圖。
[0031] 圖9是示出實(shí)施方式1與以往的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件中的基波的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率與激光振 蕩模式的關(guān)系的說(shuō)明圖。
[0032] 圖10是示出具有使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的反轉(zhuǎn)周期啁嗽狀變化的構(gòu)造時(shí)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元 件內(nèi)的波長(zhǎng)λ。、λρ \2的激光振蕩模式與極化反轉(zhuǎn)周期的關(guān)系的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的波導(dǎo)型激光裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0034] 以后，在各圖中，相同標(biāo)號(hào)表示相同或者相當(dāng)部分。
[0035] 另外，本發(fā)明并不限于本實(shí)施方式。
[0036] 實(shí)施方式1
[0037] 圖1是從側(cè)面方向觀察本發(fā)明的實(shí)施方式1的波導(dǎo)型激光裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖， 圖2是示出波導(dǎo)型激光裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0038] 另外，在圖1和圖2中不出表不激光振蕩方向的光軸R。
[0039] 波導(dǎo)型激光裝置構(gòu)成為包含半導(dǎo)體激光器11、固體激光元件12、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件13 以及波長(zhǎng)選擇元件14。
[0040] 半導(dǎo)體激光器11從1個(gè)~多個(gè)活性層輸出1個(gè)~多個(gè)LD(Laser Diode :激光二 極管）光。
[0041] 半導(dǎo)體激光器11在輸出多個(gè)LD光的情況下，使LD光陣列狀射出，使固體激光元 件12進(jìn)行多發(fā)射極（multi emitter)振蕩。
[0042] 固體激光元件12是使基波激光振蕩的元件，具有激光介質(zhì)121和包層（低折射率 部）122。
[0043] 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件13是將振蕩出的基波激光轉(zhuǎn)換成二次諧波激光并射出轉(zhuǎn)換后的二 次諧波激光的元件。
[0044] 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件13具有片狀（slab)的波導(dǎo)構(gòu)造，具有非線性光學(xué)材料131和包層 132〇
[0045] 波長(zhǎng)選擇元件14具有片狀的波導(dǎo)構(gòu)造，作為內(nèi)部形成有布拉格光柵構(gòu)造的體積 型相位光柵，具有VBG (Volume Bragg Grating :體積布拉格光柵）141和包層142。
[0046] 以下，為了便于說(shuō)明，將光軸R設(shè)為z軸方向，將與波導(dǎo)型激光裝置的主面垂直的 方向設(shè)為y軸方向，將與y軸和z軸雙方垂直的方向（波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件13等的寬度方向）設(shè) 為X軸方向進(jìn)行說(shuō)明。
[0047] 半導(dǎo)體激光器11、激光介質(zhì)121、非線性光學(xué)材料131、VBG141分別呈大致矩形的 平板狀，以各平板狀的主面與XZ平面平行的方式配置（在1個(gè)平面內(nèi)并排設(shè)置）。
[0048] 激光介質(zhì)121以1個(gè)側(cè)面（與z軸垂直的端面123a)接近半導(dǎo)體激光器11，以與 該側(cè)面相對(duì)的側(cè)面（與z軸垂直的端面123b)接近非線性光學(xué)材料131。
[0049] 非線性光學(xué)材料131的1個(gè)側(cè)面（與z軸垂直的端面133a)接近激光介質(zhì)121的 端面123b，以與該側(cè)面相對(duì)的側(cè)面（與z軸垂直的端面133b)接近VBG141。
[0050] VBG141的1個(gè)側(cè)面（與Z軸垂直的端面143a)接近非線性光學(xué)材料131的端面 133b，從與該側(cè)面相對(duì)的側(cè)面（與z軸垂直的端面143b)射出二次諧波。
[0051] 半導(dǎo)體激光器11與激光介質(zhì)121接近的接近面在半導(dǎo)體激光器11和激光介質(zhì) 121中具有大致相同的面形狀（大致矩形），激光介質(zhì)121與非線性光學(xué)材料131接近的接 近面在激光介質(zhì)121和非線性光學(xué)材料131中具有大致相同的面形狀（大致矩形），非線性 光學(xué)材料131與VBG141接近的接近面在非線性光學(xué)材料131和VBG141中具有大致相同的 面形狀（大致矩形）。
[0052] 換言之，在波導(dǎo)型激光裝置中，以半導(dǎo)體激光器11的出射面、激光介質(zhì)121的端面 123a、123b、非線性光學(xué)材料131的端面133a、133b、VBG141的端面143a、143b分別平行的 方式配置半導(dǎo)體激光器11、固體激光元件12、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件13、波長(zhǎng)選擇元件14。
[0053] 在半導(dǎo)體激光器11中也可以根據(jù)需要接合冷卻用的散熱器（未圖示）。
[0054] 半導(dǎo)體激光器11的X軸方向的寬度與激光介質(zhì)121的X軸方向的寬度大