波长转换激光器及图像显示装置

摘要

本发明的波长转换激光器包括激励LD(1)、具有谐振器的固体激光器以及配置在谐振器内的波长转换元件(7)，固体激光器包含至少作为两种激光介质的第一激光介质和第二激光介质，通过让激励光射入采用所述第一激光介质的部位(3)后再射入采用所述第二激光介质的部位(4)，然后再射入采用所述第一激光介质的部位(5)，从而使第一振荡波长及第二振荡波长的固体激光在谐振器内发生振荡，波长转换元件(7)同时产生第一振荡波长及第二振荡波长的第二谐波及和频。

权利要求

1.一种波长转换激光器，其特征在于包括：

射出激励光的激励光源；

具有谐振器的固体激光器；以及

配置在所述谐振器内的波长转换元件；其中，

所述固体激光器包含作为至少两种激光介质的第一激光介质和第二激光介质，其中，所述第一激光介质让第一振荡波长的固体激光振荡，所述第二激光介质让第二振荡波长的固体激光振荡，所述至少两种激光介质由从共同的所述激励光源射出的所述激励光激励，所述固体激光器，通过让所述激励光射入采用所述第一激光介质的部位后再射入采用所述第二激光介质的部位，然后再射入采用所述第一激光介质的部位，从而使所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光在所述谐振器内发生振荡，所述谐振器内的所述波长转换元件，将所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光转换成该第一振荡波长及该第二振荡波长的第二谐波及和频，并且同时产生所述第二谐波及所述和频。

2.根据权利要求1所述的波长转换激光器，其特征在于：所述固体激光器的结构为，在采用所述第一激光介质的两个部位之间配置采用所述第二激光介质的部位，在采用所述第一激光介质的两个部位中，从所述激励光源射出的所述激励光后射入的部位的活性离子浓度高于所述激励光先射入的部位的活性离子浓度。

3.根据权利要求1或2所述的波长转换激光器，其特征在于：所述第一激光介质为Nd:YVO4，所述第二激光介质为Nd:GdVO4，所述第一激光介质与所述第二激光介质相互接合。

4.根据权利要求1所述的波长转换激光器，其特征在于：在配置于距所述激励光源最远处的采用所述第一激光介质或所述第二激光介质的部位的靠近所述波长转换元件一侧的端面形成所述激励光的反射涂层，在所述固体激光器的谐振器内还包含不让由所述波长转换元件产生的波长转换光射入激光介质而是反射该波长转换光的界面，所述波长转换元件具有相对于所述固体激光器的谐振器的光轴倾斜的极化反转周期结构，将所述波长转换光分离为两束光束输出。

5.根据权利要求1所述的波长转换激光器，其特征在于：所述固体激光器的结构为，采用所述第一激光介质的部位和采用所述第二激光介质的部位的光学轴方向被配置成不同的方向，所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光作为相同方向的直线偏振光在所述谐振器内振荡。

6.根据权利要求5所述的波长转换激光器，其特征在于：所述第一激光介质及所述第二激光介质为正方晶系的激光晶体，通过将所述第一激光介质及所述第二激光介质的c轴配置成在相对于所述谐振器的光轴的垂直方向及平行方向的两个方向各不相同，使该第一激光介质及该第二激光介质的振荡波长不同，并且，通过将所述波长转换元件配置成相对于所述固体激光器的谐振器的光轴呈布儒斯特角，使所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光作为相同方向的直线偏振光在所述谐振器内振荡。

7.根据权利要求1所述的波长转换激光器，其特征在于：所述固体激光器包含至少三种激光介质，该至少三种激光介质还包含振荡第三振荡波长的固体激光的第三激光介质，所述至少三种激光介质由从共同的所述激励光源射出的所述激励光激励，所述固体激光器，让所述激励光射入采用所述第一激光介质的部位后再至少射入采用所述第二激光介质的部位及采用所述第三激光介质的部位，然后再射入采用所述第一激光介质的部位。

8.根据权利要求1所述的波长转换激光器，其特征在于：所述固体激光器包含n种激光介质，该n种激光介质包括分别振荡振荡波长各不相同的第1～第n振荡波长的固体激光的第1～第n激光介质，其中，n为2以上的整数，所述n种激光介质由从共同的所述激励光源射出的所述激励光激励，所述固体激光器，通过让所述激励光射入采用所述第一激光介质的部位后再射入采用所述第一激光介质以外的激光介质的部位，然后再射入采用所述第一激光介质的部位，从而使所述第1～第n振荡波长的固体激光在所述谐振器内发生振荡，所述谐振器内的所述波长转换元件，将所述第1～第n振荡波长的固体激光转换为该第1～第n振荡波长的第二谐波及和频，并且同时产生所述第二谐波及所述和频。

9.根据权利要求1所述的波长转换激光器，其特征在于：从所述激励光源射出的所述激励光最初射入的部位的所述第一激光介质的所述激励光的吸收率峰值为10％以上且

75％以下。

10.根据权利要求1所述的波长转换激光器，其特征在于：所述固体激光器让所述激励光交替射入采用所述第一激光介质的部位和采用所述第二激光介质的部位两次以上。

11.一种图像显示装置，其特征在于包括：

如权利要求1至10中任一项所述的波长转换激光器；和对从所述波长转换激光器输出的波长转换光进行调制的元件。

12.根据权利要求11所述的图像显示装置，其特征在于包括：振荡红色波长的红色激光光源；

振荡绿色波长的绿色激光光源；以及

振荡蓝色波长的蓝色激光光源；其中，

所述绿色激光光源包括所述波长转换激光器，

所述红色激光光源、所述绿色激光光源及所述蓝色激光光源依次射出各色的激光，所述波长转换激光器，通过反复所述激励光的射出和停止，基于所述激励光源的间歇动作，扩大所述激励光的谱宽，降低所述波长转换光受温度变化而产生的频谱变化。

13.根据权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于：所述波长转换激光器，在所述激励光源动作过程中，使向该激励光源注入的注入电流的作为前半部的平均注入电流的前期注入电流小于作为后半部的平均注入电流的后期注入电流。

说明书

波长转换激光器及图像显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在固体激光器的谐振器内插入波长转换元件的内部谐振器型的波长转换激光器及使用该波长转换激光器的图像显示装置。

背景技术

[0002] 利用波长转换元件的非线性光学现象，将基波激光的波长转换成第二谐波(Second Harmonic Generation：SHG)、和频(Sum Frequency Generation：SFG)、差 频(Difference Frequency Generation：DFG)等转换波的波长转换激光器正在被开发。其中，在固体激光器的谐振器内插入波长转换元件的内部谐振器型波长转换激光器，具有由于利用了谐振器结构，所以能够进行高效率的波长转换这一特征。

[0003] 此外，对于固体激光器，尤其是使用了亚毫米至数毫米的激光介质的微芯片固体激光器(microchip solid state laser)，因为小型且可获得W级的输出，所以期待着各种应用。微芯片固体激光器与内部谐振器型波长转换激光器的组合正被尝试在半导体激光器无法直接振荡的波长区域、及要求巨脉冲(giant pulse)或高频的区域中的应用。

[0004] 迄今为止，为了改善固体激光器或波长转换的特性，提出有使用多个晶体作为固体激光介质的方案。在专利文献1中，尝试了作为激光介质将稀土类离子浓度不同而具有相同组成式的多个晶体按浓度从低到高的顺序排列配置，以实现激光的高输出的方案。此外，专利文献2提出了这样一种激光器，该激光器包含具有在谐振器内至少一部分相互重合的荧光谱带域(fluorescence spectral range)的多个激光介质，增大荧光谱宽(spectral width)，覆盖较宽的波长带域。另外，在专利文献3中，提出了利用两种固体激光介质和三面反射镜构成共用一面反射镜的两个波长的谐振器，并通过非线性光学晶体进行和频混合的结构。

[0005] 但是，这些以往提出的结构虽然改善了各种特性，但没有考虑在激光器发生了温度变化的情况下输出和特性会产生较大的变动这一点。

[0006] 另外，当应用于影像领域或照明领域等时，内部谐振器型波长转换激光器存在谱宽狭窄，会产生被称为散斑杂讯(speckle noise)的斑点花纹的干涉杂讯的问题。即，在内部谐振器型波长转换激光器中，为了能够进行高效率的波长转换，需要实现固体激光的单模化及窄带域。但是，为了降低散斑杂讯，需要扩大波长转换激光的谱宽。另外，即使在发生了温度变化等的情况下，也要求稳定地扩大波长转换激光的谱宽。

[0007] 专利文献1：日本专利公开公报特开2005-93624号

[0008] 专利文献2：日本专利公开公报特开2008-4882号

[0009] 专利文献3：日本专利公开公报特开2006-66436号

发明内容

[0010] 本发明的目的在于提供一种即使温度发生了变化等也能稳定地输出谱宽较宽且低相干(low-coherent)的波长转换激光的波长转换激光器及使用该波长转换激光器的图像显示装置。

[0011] 本发明所提供的波长转换激光装置包括：射出激励光的激励光源；具有谐振器的固体激光器；以及配置在所述谐振器内的波长转换元件；其中，所述固体激光器包含作为至少两种激光介质的第一激光介质和第二激光介质，所述第一激光介质让第一振荡波长的固体激光振荡，所述第二激光介质让第二振荡波长的固体激光振荡，所述至少两种激光介质由从共同的所述激励光源射出的所述激励光激励，所述固体激光器，通过让所述激励光射入采用所述第一激光介质的部位后再射入采用所述第二激光介质的部位，然后再射入采用所述第一激光介质的部位，从而使所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光在所述谐振器内发生振荡，所述谐振器内的所述波长转换元件将所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光转换成该第一振荡波长及该第二振荡波长的第二谐波及和频，并且同时产生所述第二谐波及所述和频。

[0012] 在该波长转换激光器中，即使激励光的波长发生变化，也能将第一振荡波长及第二振荡波长的固体激光的强度比保持恒定。因此，即使使用同时产生该第一振荡波长及该第二振荡波长的第二谐波及和频的波长转换元件，也能在波长转换光的谱分布中使这三个波长不产生较大偏倚而保持较宽的谱宽。由此，能够实现即使在温度发生了变化等而使激励光的波长发生变化的情况下，也能稳定地输出谱宽较宽且低相干的波长转换激光的波长转换激光器。

附图说明

[0013] 图1是表示本发明实施方式1的波长转换激光器的概略结构的说明图。

[0014] 图2A是表示本发明实施方式1的波长转换光的谱分布的曲线图。

[0015] 图2B是表示本发明实施方式1的波长转换光的谱分布的比较例的曲线图。

[0016] 图3是表示本发明实施方式1的激光介质的激励光吸收量计算的说明图。

[0017] 图4是表示本发明实施方式2的波长转换激光器的概略结构的说明图。

[0018] 图5是表示本发明实施方式3的波长转换激光器的概略结构的说明图。

[0019] 图6是表示本发明实施方式4的波长转换激光器的概略结构的说明图。

[0020] 图7是表示本发明实施方式5的波长转换激光器的概略结构的说明图。

[0021] 图8是表示本发明实施方式6的波长转换激光器的概略结构的说明图。

[0022] 图9是表示本发明实施方式7的波长转换激光器的概略结构的说明图。

[0023] 图10是表示本发明实施方式8的图像显示装置的概略结构的说明图。

[0024] 图11A是表示本发明实施方式8的激励光波长分布的曲线图。

[0025] 图11B是表示本发明实施方式8的吸收系数的激励光波长依赖性的曲线图。

[0026] 图12是表示对本发明实施方式8的激励LD的注入电流的波形的一个例子和激励光的波长分布的说明图。

[0027] 图13是表示对本发明实施方式8的激励LD的注入电流的波形的另一个例子和激励光的波长分布的说明图。

[0028] 图14是表示对本发明实施方式8的激励LD的注入电流的波形的又一个例子和激励光的波长分布的说明图。

具体实施方式

[0029] (实施方式1)

[0030] 下面参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

[0031] 图1是本发明实施方式1的波长转换激光器100的概略结构图。

[0032] 如图1所示，波长转换激光器100包括激励Laser Diode(激光二极管，LD)1(激励光源)、聚光光学系统2、激光介质3(第一激光介质)、激光介质4(第二激光介质)、激光介质5(第一激光介质)和波长转换元件7。

[0033] 作为半导体激光器的激励LD1射出激励激光介质3、4及5的激励光。从激励LD1射出的激励光通过聚光光学系统2而被聚光，以便与在激光介质3、4及5内共振的固体激光重合。激励光依次射入激光介质3、激光介质4、激光介质5，并被各激光介质所吸收。激光介质3和激光介质5的Nd浓度不同，但同为Nd:YVO4(掺钕钒酸钇)，并且振荡相同的振荡波长IR1(第一振荡波长)的固体激光。另一方面，激光介质4采用Nd:GdVO4，振荡与IR1不同的振荡波长IR2(第二振荡波长)的固体激光。

[0034] 本实施方式的固体激光器的结构为在构成第一激光介质的两个部位(激光介质3及5)之间配置构成第二激光介质的部位(激光介质4)。激光介质3、4及5以此顺序直接接合。另外，激光介质5与波长转换元件7直接接合。固体激光器的共振器包括激光介质3的激励光入射侧的面3a和波长转换元件7的波长转换光出射侧的面7b。由此，形成在固体激光器的谐振器内配置有波长转换元件7的结构。上述固体激光器的谐振器的激励光入射侧的面3a被施以激励光的AR涂层(防反射涂层)和固体激光与波长转换光的HR涂层(高反射涂层)，让激励光透过，而反射固体激光与波长转换光。另外，上述固体激光器的谐振器的波长转换光出射侧的面7b被施以固体激光的HR涂层和波长转换光的AR涂层，反射固体激光，而让波长转换光透过。

[0035] 在实施方式1中，激光介质3采用Nd浓度为1％、厚度为0.2mm的Nd:YVO4。激光介质4采用Nd浓度为1％、厚度为0.7mm的Nd:GdVO4。激光介质5采用Nd浓度为3％、厚度为0.4mm的Nd:YVO4。激光介质3及5振荡中心波长为1064.1nm的固体激光IR1(振荡波长IR1)。激光介质4振荡中心波长为1062.8nm的固体激光IR2(振荡波长IR2)。

[0036] 波长转换元件7使用具有极化反转周期结构的MgO:LiNbO3(PPLN)，是厚度为0.5mm的非常薄的波长转换元件。另外，其极化反转周期以7μm形成。本实施方式的波长转换元件7的特征在于具有非常宽的相位匹配允许幅度。因此，能够用一个波长转换元件产生固体激光IR1的第二谐波SHG1、固体激光IR2的第二谐波SHG2和固体激光IR1与IR2的和频SFG1。在将多个波长转换元件导入谐振器内的情况下，会导致谐振器内的损失增加，效率劣化，并且大型化也成为问题。与此相对，在本实施方式中，通过用一个波长转换元件对多个波长同时进行波长转换，能够得到高效率、小型的波长转换激光器。

[0037] 图2A表示波长转换激光器100输出的波长转换光的谱分布。图2A中，波长转换光SHG1是来自固体激光IR1的第二谐波(中心波长为532.1nm)。另外，波长转换光SHG2是来自固体激光IR2的第二谐波(中心波长为531.4nm)。另外，波长转换光SFG1是固体激光IR1和IR2的和频(中心波长为531.8nm)。

[0038] 图2B是假设激光介质4的激励光吸收相对于激光介质3和激光介质5的激励光吸收为非常大的情况下输出的波长转换光的谱分布(这是本实施方式的波长转换激光器100的比较例)。此时，由于在谐振器内振荡的固体激光IR2相对于固体激光IR1非常大，因此，输出的波长转换光的谱分布产生偏倚。在图2B所示那样的成为偏倚的谱分布的情况下，SHG2优先地输出。因此，与图2A时相比，波长转换光的谱宽变窄，相干性变高，出现干涉杂讯(散斑杂讯)。

[0039] 本实施方式具备能够避免如图2B所示那样波长转换光的谱分布产生较大偏倚而导致干涉杂讯增大的特征结构。

[0040] 即，本波长转换激光器100具有振荡波长IR1的激光介质3、激光介质5以及振荡波长IR2的激光介质4。这些激光介质3、4及5由从相同半导体激光器射出的激励光激励。并且，在本实施方式中，形成由聚光光学系统2聚光的激励光射入激光介质3后，射入激光介质4，随后射入激光介质5的结构。

[0041] 在本实施方式中，如上所述，使用振荡波长IR1的激光介质3和激光介质5以及振荡波长IR2的激光介质4。因此，即使在激励光波长发生了变化的情况下，也能在振荡波长不同的上述两种激光介质之间将激励光吸收量的比保持为恒定。根据本波长转换激光器100的上述结构，能够将振荡波长IR1的固体激光的强度与固体激光IR2的固体激光的强度保持为恒定。因此，即使使用同时产生SHG1、SHG2及SFG1的波长转换元件7，也能在波长转换光的谱分布中使这三个波长不产生较大的偏倚而输出波长转换光。另外，在本实施方式中，射入固体激光器的谐振器的激励光被多个激光介质(激光介质3～5)分散吸收。因此，能够将由激励光的吸收产生的发热点分散到多个位置。其结果是，能够防止由激光介质的发热造成的波长转换效率的降低，从而能够实现高效率高输出的波长转换激光器。

[0042] 在此，对激励光波长发生变化时的吸收率的变化进行详细描述。

[0043] 图3表示实施方式1的各激光介质3～5中的激励光的吸收率的模拟结果。虽然激励LD1在25℃的环境下射出808nm的激励光，但随着温度变化，激励光波长发生变化。图3的横轴表示来自激励LD1的激励光波长从808nm起发生变化的波长移动(shift)量。纵轴表示各激光介质3～5的吸收率与吸收量的比。以Nd为活性离子的Nd:YVO4或Nd:GdVO4在
808nm处具有吸收峰值波长，激励光波长为808nm时吸收系数取得峰值，如果波长从808nm起发生变化则吸收系数减小。对于图3的激光介质3的吸收率而言，由于波长从808nm起发生变化而使吸收系数减小，吸收率降低。即，如果波长从808nm起发生变化，则激光介质
3及激光介质4中的光的吸收系数减小。因此，射入激光介质5的激励光量增加，激光介质
5中的激励光的吸收率增加。另一方面，在激光介质4中，如果激励光从808nm起发生波长变化，通过激光介质3的光量的增加和激光介质4的吸收系数的降低同时发生。因此，在激光介质4中，即使激励光的波长发生变化，也维持50％附近的吸收率。此时，即使激励光波长发生变化，振荡波长IR1的激光介质3和激光介质5的合计吸收率与振荡波长IR2的激光介质4的吸收率的比也处于0.9～1.1的范围。这样，根据本实施方式的结构，即使激励光波长发生变化，也能将振荡波长不同的激光介质之间的吸收量的比保持恒定。因此，即使激励光的波长发生变化，也不会在射出的波长转换光的谱分布中产生较大的偏倚，能够保持较宽的谱宽。与本发明的结构不同，在没有激光介质5的结构的情况下，如果由于温度变化而导致激励光变化6nm，则振荡波长IR1的激光介质3与振荡波长IR2的激光介质4的吸收率的比变得大于2。因此，如图2B所示的比较例那样，射出的波长转换光的谱宽产生较大偏倚。

[0044] 实施方式1的优选实施例是，将振荡波长IR1的激光介质3和5(Nd:YVO4)配置在振荡波长IR2的激光介质4(Nd:GdVO4)的前后，激光介质5的Nd离子浓度高于激光介质3的Nd离子浓度。激光介质的吸收率变化的主要原因是由于激励光的波长变化而使吸收系数变小。此时，为了维持激光介质的总的吸收率，需要增加激光介质的长度或提高活性离子浓度。

[0045] 但是，为了避免由于发热所产生的问题，无法通过增加激励光最初射入的激光介质3的长度或者提高其活性离子浓度来确保射入激光介质4的激励光射入量。

[0046] 为此，在本实施方式中，为了将总计的吸收率保持在恒定，使激光介质5的活性离子浓度高于激光介质3。由于增加激光介质的长度会导致成本的增大及大型化，因此，较为理想的是如本实施方式这样提高激光介质5的活性离子浓度。

[0047] 此处，射入激光介质5的激励光是被设置在激光介质5的入射侧的激光介质3和激光介质4吸收后剩余的激励光。因此，射入激光介质5的激励光的功率小于射入激光介质3的激励光功率。因此，即使使激光介质5的活性离子浓度高于激光介质3，也能将由激励光的吸收造成的激光介质的温度上升抑制得较小。

[0048] 本实施方式的优选实施例是，振荡波长IR1的激光介质3及5使用Nd:YVO4，振荡波长IR2的激光介质4使用Nd:GdVO4，这些激光介质中相邻的激光介质彼此接合。

[0049] 以Nd为活性离子的钒酸盐(vanadate)系激光介质的受激发射(induced emission)剖面积较大，即使晶体长度短也能振荡。本实施方式中虽然使用多个激光介质，但由于YVO4和GdVO4是相同的晶体系，所以折射率以及热膨胀系数大致相等。因此，通过接合采用这些晶体系的激光介质，能够将它们作为一个晶体进行处理。

[0050] 尤其是，通过直接接合两种晶体，还能实现晶体间的接合强度，还能够进行截断等加工。在本实施方式中，用相同的半导体激光器激励多种激光介质，因此为了保持激励光的聚光状态要求激光介质长度较短。为此，如果像上述结构那样接合采用Nd:YVO4和Nd:GdVO4的激光介质，则没有晶体间隔，并且能够缩短各晶体长度。另外，在本说明书中，所谓“接合”是指不夹着空气层的紧贴状态。在本实施方式中，激励光最初射入的激光介质3采用振荡波长长于激光介质4的Nd:YVO4。即，本实施方式的优选实施例是，作为接合的激光介质的激励光入射侧使用振荡波长较长的激光介质。

[0051] 通过让激励光最初射入到振荡波长较长的激光介质，使振荡波长较长的激光介质温度上升。由于温度上升的激光介质的振荡波长向长波长一侧移动(shift)，因此振荡波长的差异随着温度上升而变得更大，从而使输出的波长转换光的谱宽进一步扩大。

[0052] 本实施方式的激励光的波长发生变化时激光介质3的吸收率峰值为45％。这是激励光最初射入的激光介质的激励光的吸收率峰值为10％以上75％以下的优选实施例。

[0053] 如果激光介质3的吸收率峰值大于75％，在吸收率峰值附近无法充分确保射入激光介质4的激励光量，激光介质间的吸收量的比(激光介质4/激光介质3+5)变为0.35以下，从而引起谱分布的偏倚。此外，如果激光介质3的吸收率峰值小于10％，则在激励光发生波长变化时无法将激光介质4的吸收率维持在50％前后，谱分布产生偏倚。较为理想的是，激励光最初射入的激光介质的激励光的吸收率峰值为20％以上且67％以下。通过采用该范围，能够将激光介质间的吸收量的比抑制在0.5～2的范围内，从而能够得到谱分布没有偏倚的低相干的光。

[0054] 本实施方式的激励LD1使用宽条(wide stripe)LD，但也可以使用多条(multi stripe)LD或具有波长锁定机构的LD。另外，作为聚光光学系统2，也可以使用组合多个透镜的装置。另外，也可以使激光介质3和激励LD1接近，从而省去聚光光学系统。

[0055] 实施方式1的固体激光器的谐振器的端面均为平面，但也可以将凹面镜用作为谐振器端面或者采用在谐振器内插入透镜等其他光学部件的结构。

[0056] 另外，在本实施方式中，激励光波长因温度变化而发生变化，但除此之外激励光波长也会因激励LD的批次之间的偏差等而发生变化。但是，根据本实施方式的上述结构，即使由于各种原因激励光波长发生变化，也能稳定地输出谱宽较宽的波长转换激光。

[0057] 另外，在本实施方式中，作为激光介质3及5使用Nd:GdVO4，作为激光介质4使用Nd:GdVO4，但并不限定于此。即，只要激光介质3及5和激光介质4是不同的振荡波长的激光介质便可，作为激光介质3及5也可以使用Nd:GdVO4以外的激光介质，作为激光介质4也可以使用Nd:GdVO4以外的激光介质。另外，两个激光介质的振荡波长不同是指两个激光介质振荡的中心波长彼此不同。根据所采用的激光介质不同，振荡波长IR1与振荡波长IR2的差有所不同，而如果使该差增大，则有可能使得到的波长转换激光的谱宽变得更宽，这是较为理想的。例如，如果使振荡波长IR1与振荡波长IR2的差为1nm以上，当应用于影像领域或照明领域等时，能够实现干涉杂讯(散斑杂讯)较少的良好的影像显示或照明。

[0058] 另外，在本实施方式中，作为激光介质3及5使用Nd:YVO4，作为激光介质4使用Nd:GdVO4，但并不限定于此。即，只要激光介质3及5与激光介质4是不同振荡波长的激光介质便可，作为激光介质3及5也可以使用Nd:YVO4以外的激光介质，作为激光介质4也可以使用Nd:GdVO4以外的激光介质。另外，两个激光介质的振荡波长不同是指两个激光介质振荡的中心波长相互不同。根据所用的激光介质不同，振荡波长IR1与振荡波长IR2的差有所不同，如果使该差增大，则有可能使得到的波长转换激光的谱宽变得更宽，这是较为理想的。例如，如果使振荡波长IR1与振荡波长IR2的差为1nm以上，当应用于影像领域或照明领域等时，能够实现干涉杂讯(散斑杂讯)较少的良好的影像显示或照明。

[0059] (实施方式2)

[0060] 接着，参照图4说明本发明的实施方式2的波长转换激光器200。图4表示波长转换激光器200的概略结构。另外，在图4中，对与前述实施方式1相同的结构使用相同的参照符号，并省略其详细说明。

[0061] 波长转换激光器200具有激光介质32(第一激光介质)和激光介质42(第二激光介质)这两个激光介质。激光介质32采用Nd浓度为1％、厚度为0.3mm的Nd:YVO4，激光介质42采用Nd浓度为1％、厚度为0.7mm的Nd:GdVO4。激光介质42的固体激光出射侧的端面42b被施以固体激光的AR涂层和激励光的HR涂层，反射激励光而让固体激光透过。从激励LD1射出的激励光射入振荡振荡波长IR1的激光介质32后，射入振荡波长IR2的激光介质42，被端面42b反射后，再次射入激光介质32。

[0062] 本波长转换激光器200的固体激光器的谐振器包括激光介质32的端面32a和波长转换元件72的端面72b。激光介质32的激励光入射侧的端面32a被施以激励光的AR涂层和固体激光的HR涂层，让激励光透过而反射固体激光。另外，波长转换元件72的波长转换光出射侧的端面72b被施以固体激光的HR涂层和波长转换光的AR涂层，该端面72b反射固体激光而让波长转换光a和波长转换光b透过并输出。

[0063] 波长转换元件72采用具有极化反转周期结构的MgO:LiNbO3(PPLN)，其厚度为0.7mm的非常薄的波长转换元件。极化反转周期以6.8μm形成，极化反转周期结构相对于固体激光器的谐振器的光轴在本实施方式的例子中倾斜14度。波长转换元件72的靠近激励LD1一侧的端面72a被施以固体激光的AR涂层和波长转换光的HR涂层，该端面72a让固体激光透过而反射波长转换光。波长转换元件72产生固体激光IR1的第二谐波SHG1、固体激光IR2的第二谐波SHG2和固体激光IR1及IR2的和频SFG1。

[0064] 此时，图4中从向右前进的固体激光产生波长转换光a，从向左前进的固体激光产生波长转换光b。即，由于波长转换元件72的极化反转周期结构相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜，所以波长转换光a和波长转换光b倾斜射出。在本波长转换激光器200中，波长转换光a和波长转换光b分别相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜+0.5deg及-0.5deg射出。波长转换光b被端面72a反射后从端面72b射出，不会射入激光介质32及激光介质42便被输出。由于波长转换光a和波长转换光b向相反方向倾斜射出(波长转换光a相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜+θ射出，波长转换光b相对于该光轴倾斜-θ射出)，所以作为相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜的两束光束被输出。

[0065] 波长转换激光器200采用利用激励光的反射面42b使激励光再次射入振荡波长IR1的激光介质32的结构。即，激励光射入振荡波长IR1的激光介质32后，射入振荡波长IR2的激光介质42，随后被反射面42b反射后再次射入振荡波长IR1的激光介质32。由此，与前述实施方式1的作用效果相同，即使在激励光的波长发生变化的情况下，也能使振荡波长IR1的激光介质32与振荡波长IR2的激光介质42的吸收量的比不发生较大偏倚、稳定地输出具有较宽谱宽的波长转换光。

[0066] 激光介质32与激光介质42通过直接接合而成为一体。另外，利用间隔部件(spacer)保持激光介质42和波长转换元件72，使固体激光器的谐振器不会倒塌。另外，激光介质42和波长转换元件72还可以在其界面上施以激励光的HR涂层、固体激光的AR涂层以及波长转换光的HR涂层，并使它们成为一体。

[0067] 波长转换激光器200的优选实施例是，在振荡波长IR2的激光介质42的靠近波长转换元件一侧的端面42b具有激励光的HR涂层，波长转换元件72具有相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜的极化反转周期结构，并具有反射由波长转换元件72产生的波长转换光的端面72a，波长转换光不射入激光介质32及42，作为两束光束而被输出。

[0068] 即，本波长转换激光器200在距激励LD1最远的位置的激光介质42的靠近波长转换元件一侧的端面42b具有激励光的反射涂层，因此仅使用两个激光介质32及42便能实现本发明所需要的激励光首先通过振荡波长IR1的激光介质，接着通过振荡波长IR2的激光介质后再次射入振荡波长IR1的激光介质。

[0069] 另外，通过由该激光介质42和波长转换元件72之间的端面72a反射波长转换光b，防止波长转换光b通过激光介质32及激光介质42。波长转换光射入激光介质32及激光介质42时，波长转换光的一部分被吸收，导致波长转换光的输出降低及激光介质的发热。通过由激光介质42与波长转换元件72之间的端面72a反射波长转换光，能够防止这种情况发生，使输出和效率上升。

[0070] 另外，在上述的说明中，示出了由波长转换元件72产生的波长转换光被波长转换元件72的靠近激光介质一侧的端面72a反射的例子，但并不限定于此，只要是在固体激光器的谐振器内具有反射波长转换光的界面，使波长转换光不射入激光介质32及42的结构便可。例如，可以通过激光介质42的靠近波长转换元件72一侧的端面42b反射波长转换元件72产生的波长转换光。另外，还可以在上述端面42b与端面72a之间设置反射波长转换元件72产生的波长转换光的反射镜部件。

[0071] 另外，在被激光介质42与波长转换元件72之间的端面72a反射的波长转换光与固体激光器的谐振器的光轴一致的情况下，有时由于波长转换光的相位会产生输出波动。即，在所述波长转换光a与波长转换光b的传播方向重合时，两者之间发生干涉从而产生输出波动。为了避免这种输出波动，在波长转换激光器200中，使极化反转周期结构相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜，产生的波长转换光a和波长转换光b相对于固体激光器的谐振器的光轴一个倾斜+θ，另一个倾斜-θ。这样，通过将波长转换光分离成波长转换光a和波长转换光b这两束光束加以输出，避免两者间的干涉，消除输出波动。

[0072] 如上所述，由于通过在激光介质42的靠近波长转换元件一侧的端面42b形成激励光的反射涂层，使激励光在射入振荡波长IR1的激光介质32后射入振荡波长IR2的激光介质42，随后由反射面42b反射后再次射入振荡波长IR1的激光介质32的结构，能够稳定地输出具有较宽谱宽的波长转换光，因此该波长转换光难以受到干涉的影响。并且，如上所述，由于采用使波长转换元件72的极化反转周期结构相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜，在固体激光器的谐振器内具有反射波长转换元件72产生的波长转换光的界面，使波长转换光在不射入激光介质32及42的情况下成为两束光束(波长转换光a与波长转换光b)输出的结构，因此波长转换光几乎不会受到干涉的影响。这样，本实施方式的波长转换激光器200能够输出没有因干涉而引起的输出波动的稳定的波长转换光。

[0073] 如上所述，在本实施方式中，通过利用在激光介质与波长转换元件之间形成的激励光和波长转换光的反射涂层以及上述极化反转周期结构的倾斜，可减少激光介质的数目，实现波长转换光的输出和效率的增加，并且能够实现没有输出波动的稳定的波长转换光的输出。

[0074] (实施方式3)

[0075] 接着，参照图5说明本发明的实施方式3的波长转换激光器300。图5表示波长转换激光器300的概略结构。另外，在图5中，对与前述实施方式相同的结构使用相同的参照符号，并适当省略其详细说明。

[0076] 波长转换激光器300包含激光介质33(第一激光介质)、激光介质43(第二激光介质)、激光介质53(第一激光介质)以及激光介质63(第二激光介质)这四个激光介质。激光介质33采用Nd浓度为0.5％、厚度为0.4mm的Nd:GdVO4晶体，激光介质43采用Nd浓度为3％、厚度为0.25mm的Nd:YVO4晶体。另外，激光介质53采用Nd浓度为3％、厚度为
0.65mm的Nd:GdVO4晶体，激光介质63采用Nd浓度为3％、厚度为0.9t(应为mm)的Nd:YVO4晶体。激光介质33和激光介质53振荡作为第一振荡波长的振荡波长IR2的固体激光。另一方面，激光介质43和激光介质63振荡作为第二振荡波长的振荡波长IR1的固体激光。从激励LD1射出的激励光射入振荡波长IR2的激光介质33后，射入振荡波长IR1的激光介质
43，随后射入振荡波长IR2的激光介质53，最后射入振荡波长IR1的激光介质63。

[0077] 激光介质33、激光介质43、激光介质53及激光介质63通过直接接合而被接合。波长转换元件73采用具有极化反转周期结构的LiTiO3，厚度为1mm。波长转换元件73能够同时产生振荡波长IR1、IR2的固体激光各自的第二谐波SHG1、SHG2以及它们的和频SFG1。激光介质63与波长转换元件73通过直接接合而被接合。激光介质33的激励光入射侧的端面33a被施以激励光的AR涂层、固体激光的HR涂层以及波长转换光的HR涂层。另外，波长转换元件73的波长转换光出射侧的端面73b被施以固体激光的HR涂层以及波长转换光的AR涂层，该端面73b为波长转换光的输出面。本波长转换激光器200(应为300)的固体激光器的谐振器包括激光介质33的端面33a和波长转换元件73的端面73b。

[0078] 波长转换激光器300的优选实施例是从半导体激光器射出的激励光交替射入两种激光介质两次以上。即使在因激励光的波长变化而使激光介质的吸收系数显著变化的情况下，也能将两种激光介质的激励光的吸收率的比保持恒定。由此，能够在非常宽的温度范围内输出谱宽宽广的波长转换光。

[0079] 另外，在图5的例子中，是从半导体激光器射出的激励光交替射入两种激光介质两次的结构，但也可以采用激励光交替射入两种激光介质三次以上的结构。

[0080] (实施方式4)

[0081] 接着，参照图6说明本发明的实施方式4的波长转换激光器400。图6表示波长转换激光器400的概略结构。另外，在图6中，对与前述实施方式相同的结构使用相同的参照符号，并适当省略其详细说明。

[0082] 波长转换激光器400包含激光介质34(第一激光介质)、激光介质44(第二激光介质)以及激光介质54(第一激光介质)这三个激光介质。激光介质54的靠近波长转换元件一侧的端面54b被施以激励光的HR涂层和固体激光的AR涂层，反射激励光，而让固体激光透过。激光介质34采用Nd浓度为1％、厚度为0.2mm的Nd:YVO4，激光介质44采用Nd为1％、厚度为0.7mm的Nd:GdVO4。另外，激光介质54采用Nd为3％、厚度为0.2mm的Nd:YVO4。这三个激光介质34、44及54通过直接接合而被接合。激光介质34的靠近激励LD1一侧的端面34a被施以激励光的AR涂层和固体激光的HR涂层，让激励光透过而反射固体激光。与实施方式2同样，波长转换元件72使用极化反转周期结构相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜的MgO:LiNbO3(PPLN)。波长转换元件72的靠近激光介质54一侧的端面72a被施以波长转换光的HR涂层和固体激光的AR涂层，反射波长转换光而让固体激光透过。本波长转换激光器400的固体激光器的谐振器包括激光介质34的端面34a和波长转换元件72的端面72b。

[0083] 从激励LD1射出的激励光射入振荡波长IR1的激光介质34后，射入振荡波长IR2的激光介质44。接着，激励光射入振荡波长IR1的激光介质54后被端面54b反射，再次射入振荡波长IR2的激光介质44，最后射入振荡波长IR1的激光介质34。

[0084] 即，本波长转换激光器400的优选实施例是从半导体激光器(激励LD1)射出的激励光交替射入两种激光介质两次以上。根据本实施方式的结构，即使在因激励光的波长变化而使激光介质的吸收系数显著变化的情况下，也能将两种激光介质的激励光的吸收率的比保持恒定。由此，能够在非常宽的温度范围内输出谱宽宽广的波长转换光。

[0085] 另外，在图6的例子中，是从半导体激光器射出的激励光交替射入两种激光介质两次的结构，但也可以采用激励光交替射入两种激光介质三次以上的结构。

[0086] 波长转换激光器400的优选实施例是，在振荡波长IR1的激光介质54的靠近波长转换元件一侧的端面54b上具有激励光的HR涂层，波长转换元件72具有相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜的极化反转周期结构，具有反射由波长转换元件72产生的波长转换光的端面72a，波长转换光不射入激光介质34、44及54，作为两束光束而被输出。

[0087] 即，本波长转换激光器400由于在距激励LD1最远位置的激光介质54具有激励光的反射涂层，因此通过再次射入比该激光介质54靠近激励LD1一侧的激光介质44及34，激励光能交替射入多种激光介质34、44及54。

[0088] 另外，通过由激光介质54与波长转换元件72之间的端面72a反射波长转换光b，防止波长转换光b通过激光介质34、44及54。即，当波长转换光通过激光介质时，该激光介质会吸收波长转换光的一部分，从而导致波长转换光的输出降低，以及激光介质的发热。因此，在本实施方式中，采用由激光介质54与波长转换元件72之间的端面反射波长转换光的结构。由此，能够防止波长转换光的一部分被激光介质吸收，从而能够提高波长转换光的转换效率和输出功率。

[0089] 另外，在上述的说明中，示出了由波长转换元件72产生的波长转换光被波长转换元件72的靠近激光介质一侧的端面72a反射的例子，但并不限定于此，只要是在固体激光器的谐振器内具有反射波长转换光的界面，使波长转换光不射入激光介质34、44及54的结构便可。例如，可以使波长转换元件72所产生的波长转换光被激光介质54的靠近波长转换元件72一侧的端面54b反射。另外，还可以在上述端面54b与端面72a之间设置反射由波长转换元件72产生的波长转换光的反射镜部件。

[0090] 另外，在被激光介质54与波长转换元件72之间的端面72a反射的波长转换光与固体激光器的谐振器的光轴一致的情况下，有时由于波长转换光之间的相位状态而产生输出波动。即，在所述波长转换光a与波长转换光b的传播方向重叠时，两者之间发生干涉从而产生输出波动。为了避免这种输出波动，在波长转换激光器400中，使极化反转周期结构相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜，产生的波长转换光a和波长转换光b相对于固体激光器的谐振器的光轴一个倾斜+θ，另一个倾斜-θ。这样，通过使波长转换光分离成波长转换光a和波长转换光b这两束光束而加以输出，可避免两者间的干涉，消除输出波动。

[0091] 如上所述，通过在激光介质54的靠近波长转换元件一侧的端面54b形成激励光的反射涂层，使从激励LD1射出的激励光交替射入两种激光介质两次以上，能够稳定地产生具有较宽谱宽的波长转换光，因此该波长转换光难以受到干涉的影响。另外，如上所述，由于采用使波长转换元件72的极化反转周期结构相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜，并在固体激光器的谐振器内具有反射波长转换元件72产生的波长转换光的界面，使波长转换光不射入激光介质34、44及54而成为两束光束(波长转换光a与波长转换光b)被输出的结构，因此波长转换光几乎不会受到干涉的影响。这样，本实施方式的波长转换激光器400能够输出没有因干涉而引起的输出波动的稳定的波长转换光。

[0092] 如上所述，在本实施方式中，通过利用在激光介质与波长转换元件之间形成的激励光和波长转换光的反射涂层和上述的极化反转周期结构的倾斜，能够减少激光介质的数目，实现波长转换光的输出和效率的增加，并且实现没有输出波动的稳定的波长转换光的输出。

[0093] (实施方式5)

[0094] 接着，参照图7说明本发明的实施方式6的波长转换激光器500。图7表示波长转换激光器500的概略结构。另外，在图7中，对与前述实施方式相同的结构使用相同的参照符号，并适当省略其详细说明。

[0095] 波长转换激光器500包含激励LD1、聚光光学系统2、从聚光光学系统2一侧起依次配置的激光介质35、44(应为45)及55、配置在从激光介质55射出的固体激光的入射位置的波长转换元件75、以及配置在通过了波长转换元件75的固体激光的入射位置的凹面镜8。

[0096] 在波长转换激光器500中，激励光、固体激光、波长转换光以纸面的纵轴方向的直线偏振发生振荡。另外，在实施方式1～4中，作为激光介质使用a切(a-cut)的Nd:YVO4以及Nd:GdVO4，以纸面垂直方向的偏振进行振荡。本波长转换激光器500与前面所述的实施方式的不同之处在于，将相同组成的激光介质材料配置成光学轴为不同的方向。

[0097] 激光介质35(第一激光介质)是Nd为1％、厚度为0.2mm的a切的Nd:YVO4。激光介质45(第二激光介质)是Nd为3％、厚度为0.7mm的c切的Nd:YVO4。激光介质55(第一激光介质)是Nd为3％、厚度为0.4mm的a切的Nd:YVO4，是与激光介质35相同的晶体轴。在作为正方晶的钒酸盐系的激光介质中，振荡波长根据晶体的光学轴方向而不同。在Nd:YVO4中，在c轴方向进行中心波长为1064.1nm的振荡，在a轴方向进行中心波长为1066.5nm的振荡。在作为a轴切割的激光介质35和激光介质55中，在c轴方向进行优先振荡，进行作为第一振荡波长的波长IR1(中心波长为1064.1nm)的振荡。与此相对，c轴切割的激光介质45进行作为第二振荡波长的a轴方向的波长IR3(中心波长为1066.5nm)的振荡。这样，在本实施方式中，具有这样的结构，即相对于谐振器的光轴，将作为正方晶的激光介质35、45及55c的轴配置在垂直方向及平行方向这两个方向上以使振荡波长不同。

[0098] 波长转换元件75使用具有极化反转周期结构的MgO:LiNbO3(PPLN)，其端面被研磨成相对于固体激光器的谐振器的光轴而取得布儒斯特角(Brewster’s angle)。通过将波长转换元件75配置成相对于固体激光器的谐振器的光轴成布儒斯特角，可将c轴切割的激光介质45振荡的固体激光的偏振方向Dp固定在图7的纸面纵轴方向。即，由于c轴切割的激光介质45振荡的固体激光的偏振方向不固定，所以通过利用上述的布儒斯特角来固定该偏振方向。波长转换元件75的固体激光通过的厚度薄至0.6mm，并具有非常宽的相位匹配允许幅度。振荡波长IR1和振荡波长IR3通过利用布儒斯特角而成为相同方向的直线偏振。因此，在波长转换元件75中，能够同时产生固体激光IR1的第二谐波SHG1、固体激光IR3的第二谐波SHG3和固体激光IR1与IR3的和频SFG3。

[0099] 激光介质35的靠近激励LD1一侧的端面35a被施以激励光的AR涂层和固体激光的HR涂层，该端面35a让激励光透过而反射固体激光。凹面镜8被施以固体激光的HR涂层和波长转换光的AR涂层，该凹面镜8反射固体激光而让波长转换光透过。本波长转换激光器500的固体激光器的谐振器包括上述凹面镜8和激光介质35的端面35a。激光介质35、45及55相邻的激光介质间的各端面被施以激励光及固体激光的AR涂层，激励光及固体激光能够透过该各端面。

[0100] 另外，激光介质55的靠近波长转换元件75一侧的端面55b被施以固体激光的AR涂层和波长转换光的HR涂层，该端面55b让固体激光透过而反射波长转换光。波长转换元件75产生的波长转换光d被激光介质55的端面55b反射，因此不通过激光介质35、45及55地被加以输出。另外，由向右侧方向通过波长转换元件75的固体激光产生的波长转换光c和由向左侧方向通过波长转换元件75的固体激光产生的波长转换光d成为两束光束而被输出。

[0101] 波长转换激光器500包含振荡波长IR1的激光介质和振荡波长IR3的激光介质，这两种激光介质由从相同半导体激光器射出的激励光激励。激励光射入振荡波长IR1的激光介质35后，射入振荡波长IR3的激光介质45，随后射入振荡波长IR1的激光介质55。通过采用该结构，使振荡波长IR1的激励光与振荡波长IR3的激励光的吸收量的比在发生了激励光的波长变化时也能保持恒定的比例。其结果是，能够将输出的波长转换光的谱宽维持在较宽的状态。

[0102] 如上所述，本波长转换激光器500中，优选实施例是将相同的激光介质材料配置成光学轴为不同的方向。根据本实施方式的结构，由于能够使用相同的激光介质材料，因此能实现多个波长的振荡，并且能够实现低成本化。

[0103] 本实施方式涉及的波长转换激光器的优选实施例是，将作为正方晶的激光介质的c轴配置成相对于谐振器的光轴为垂直方向及平行方向这两个方向而使振荡波长不同，利用布儒斯特角，以相同方向的直线偏振使振荡波长不同的固体激光在谐振器内振荡，由谐振器内的波长转换元件同时产生第二谐波及和频。

[0104] 这样，通过一边利用晶体的各向异性进行不同波长的振荡，一边利用布儒斯特角使相同方向的直线偏振振荡，同时进行多个波长的波长转换，从而能够得到具有较宽谱宽的波长转换光。这种具有较宽谱宽的波长转换光没有干涉杂讯，可广泛用在影像或照明领域中。

[0105] 此外，波长转换激光器500的优选实施例是，以布儒斯特角配置波长转换元件75，使射出的波长转换光偏离固体激光器的谐振器的光轴，在激光介质与波长转换元件之间设置波长转换光反射面55b，波长转换光不射入激光介质而被输出。由图7的向左的固体激光产生的波长转换光d，如果射入激光介质会有一部分被吸收从而衰减，但在本实施方式的结构中能够防止这种情况发生，从而能够提高波长转换光的输出和效率。此外，波长转换光d与固体激光器的谐振器的光轴一致时会发生输出变动，但通过使波长转换光偏离谐振器的光轴，能够除去输出变动。

[0106] 在上述的本实施方式中，为了锁定偏振方向，将波长转换元件75配置为呈布儒斯特角。但是，只要是偏振片等对其中之一的偏振造成损失的结构，并不限定于上述结构。

[0107] 另外，在本实施方式中，示出了使用钒酸盐系的激光介质的例子，但并不限定于此，只要是作为正方晶的激光介质即可，也可以使用钒酸盐系以外的激光介质。

[0108] (实施方式6)

[0109] 接着，参照图8说明本发明的实施方式6的波长转换激光器600。图8表示波长转换激光器600的概略结构。另外，在图8中，对与前述实施方式相同的结构使用相同的参照符号，并适当省略其详细说明。

[0110] 波长转换激光器600与实施方式5的结构不同之处在于，包括激光介质36、46、56及66而取代前面所述的实施方式5的激光介质35、45及55。

[0111] 在波长转换激光器600中，以图8的纸面纵轴方向的直线偏振振荡激励光、固体激光以及波长转换光。波长转换激光器600具有激光介质36(第一激光介质)、激光介质46(第三激光介质)、激光介质56(第二激光介质)以及激光介质66(第一激光介质)这四个激光介质。激光介质36是Nd为1％、厚度为0.1mm的a切的Nd:YVO4。激光介质46是Nd为3％、厚度为0.2mm的c切的Nd:YVO4。激光介质56是Nd为2％、厚度为0.2mm的a切的Nd:GdVO4。激光介质66是Nd为3％、厚度为0.2mm的a切的Nd:YVO4。

[0112] 激光介质36和激光介质66进行作为第一振荡波长的波长IR1(中心波长为1064.1nm)的振荡。激光介质46进行作为第三振荡波长的波长IR3(中心波长为1066.5nm)的振荡。激光介质56进行作为第二振荡波长的波长IR2(中心波长为1062.8nm)的振荡。

[0113] 从激励LD1射出的激励光依次射入激光介质36、46、56、66。激光介质36的端面36a被施以激励光的AR涂层和固体激光的HR涂层，该端面36a让激励光透过而反射固体激光。本波长转换激光器600的固体激光器的谐振器包括激光介质36的端面36a和凹面镜8。波长转换元件75被配置成相对于固体激光器的谐振器的光轴成布儒斯特角，锁定由c切的激光介质46振荡的固体激光的偏振方向。激光介质66的靠近波长转换元件75一侧的端面66b被施以固体激光的AR涂层和波长转换光的HR涂层，该端面66b让固体激光透过而反射波长转换光。激光介质36、46、56及66相邻的激光介质间的各端面被施以激励光的AR涂层和固体激光的AR涂层，激励光及固体激光能够透过该各端面。

[0114] 波长转换元件75的固体激光通过的厚度薄至0.6mm，并具有非常宽的相位匹配允许幅度。在波长转换元件75中，与共振的固体激光IR1、IR2、IR3的第二谐波SHG1、SHG2、SHG3一起，和频SFG1(IR1与IR2的和频)、SFG2(IR2与IR3的和频)和SFG3(IR1与IR3的和频)被同时产生。

[0115] 在波长转换激光器600中，优选实施例是，包含振荡波长IR1的激光介质36及激光介质66、振荡波长IR2的激光介质56和振荡波长IR3的激光介质46，所述三种激光介质由从相同半导体激光器射出的激励光激励，所述激励激光射入振荡波长IR1的激光介质36后，射入振荡波长IR2的激光介质56和振荡波长IR3的激光介质46，随后射入振荡波长IR1的激光介质36。

[0116] 这样，通过振荡多个振荡波长的固体激光，能实现具有多个峰值波长的波长转换光的输出。通过使波长转换光具有多个峰值，能够降低相干性，减少干涉杂讯。在激励光的波长发生变化、并且吸收系数发生变动时，吸收量产生最大变动的是激励光最初射入的激光介质。在本实施方式中，在激励光通过其他激光介质后，使激励光射入与最初射入的激光介质相同的振荡波长的激光介质，由此来补充激励光的吸收量，从而能够稳定地得到较宽谱宽的波长转换光。

[0117] 另外，固体激光器中的激光介质的种类并不限定于两种或三种。即，激光介质的种类只要是两种以上便可，例如可以是四种以上。如果将其进行归纳，固体激光器能够采用如下结构，即包含n种激光介质，其中n种激光介质包含振荡振荡波长各不相同的第1～第n振荡波长(n为2以上的整数)的固体激光的第1～第n激光介质，所述n种激光介质由从共同的所述激励光源射出的所述激励光激励。并且，如果采用的结构为，通过让激励光射入采用所述第一激光介质的部位后，再射入采用所述第一激光介质以外的激光介质的部位，然后再射入采用所述第一激光介质的部位，使第1～第n振荡波长的固体激光在谐振器内振荡，从而与上述相同能够稳定地得到较宽谱宽的波长转换光。

[0118] (实施方式7)

[0119] 接着，参照图9说明本发明的实施方式7的波长转换激光器700。图9表示波长转换激光器700的概略结构。另外，在图9中，对与前述实施方式相同的结构使用相同的参照符号，并适当省略其详细说明。

[0120] 波长转换激光器700具有激光介质37(第一激光介质)、激光介质47(第二激光介质)、激光介质57(第一激光介质)这三个激光介质被夹着在两个非激光介质9之间的层叠结构体。非激光介质9仅采用YVO4，不进行激光振荡。

[0121] 本波长转换激光器700的固体激光器的谐振器包括激光介质的层叠结构体的侧面9a和凹面镜8。另外，在所述层叠结构体与凹面镜8之间配置有波长转换元件77。

[0122] 在波长转换激光器700中，形成让来自激励LD1的激励光从固体激光器的谐振器的侧面射入的结构。从激励LD1射出的激励光通过非激光介质9以后，依次射入激光介质37、激光介质47、激光介质57。激光介质37采用Nd浓度为2％、厚度为0.1mm的Nd:YVO4。
激光介质47采用Nd浓度为6％、厚度为0.1mm的Nd:GdVO4。激光介质57采用Nd浓度为
6％、厚度为0.1mm的Nd:YVO4。非激光介质9在图9的上下部均采用具有0.3mm的厚度的YVO4。非激光介质9采用和与其相邻接合的激光介质37及激光介质57相同的YVO4，用来使它们的接合界面上折射率相同。激光介质37和激光介质57振荡作为第一振荡波长的振荡波长IR1的固体激光。激光介质47振荡作为第二振荡波长的振荡波长IR2的固体激光。
从激励LD1射出的激励光射入振荡波长IR1的激光介质37后，射入振荡波长IR2的激光介质47，随后射入振荡波长IR1的激光介质57。

[0123] 将包括激光介质37、47及57和两个非激光介质9的层叠结构体的两个侧面9a及9b进行镜面研磨。层叠结构体的侧面9a被施以固体激光的HR涂层，而侧面9b被施以固体激光的AR涂层。波长转换元件77采用具有极化反转周期结构的MgO:LiNbO3(PPLN)，其厚度为1.5mm。另外，虽然波长转换元件77的极化反转周期为7um(应为7μm)，但在距两端0.3mm的位置形成0.3周期的相位阶差(phase step)，具有非常宽的相位匹配允许幅度。
波长转换元件77能够同时产生固体激光IR1的第二谐波SHG1、固体激光IR2的第二谐波SHG2和固体激光IR1与IR2的和频SFG1。波长转换元件77的靠近层叠结构体一侧的端面
77a被施以波长转换光的HR涂层和固体激光的AR涂层，该端面77a反射波长转换光而让固体激光透过。另外，波长转换元件77的靠近凹面镜8一侧的端面77b被施以波长转换光和固体激光的AR涂层，波长转换光及固体激光透过该端面77b。

[0124] 本波长转换激光器700是所谓的侧面激励型激光器，如上所述，虽然是让激励光从固体激光器的谐振器的侧面方向入射，但是通过使激励光射入激光介质的入射顺序为上述顺序，可以取得与实施方式1的结构相同的作用效果，能够稳定地得到低相干的波长转换光。

[0125] (实施方式8)

[0126] 接着，参照图10至图14说明本发明的实施方式8的图像显示装置1000。图10表示图像显示装置1000的概略结构。另外，在图10中，对与前述实施方式1～7相同的结构使用相同的参照符号，并适当省略其详细说明。

[0127] 图像显示装置1000是具有射出绿色激光的波长转换激光器100、射出红色激光的红色LD1010及射出蓝色激光的蓝色LD1020的激光投影仪(laser projector)。

[0128] 从红色LD1010及蓝色LD1020射出的光由准直器(collimator)1025准直后，通过合波棱镜(multiplexing prism)1030而与从波长转换激光器100射出的光合波。合波后的光被照明光学系统1040整形为呈矩形且具有均匀强度的光。照明光学系统1040包括交叉多透镜(cross lenticular lens)及聚光透镜(condenser lens)。整形后的光束经过作为偏振分束器的PBS1060后照明空间光调制元件1050。空间光调制元件1050采用反射型LCOS(Liquid Crystal On Silicon)，通过偏振的旋转表示色阶(gradation)。被空间光调制元件1050反射并通过PBS 1060的经过调制的光被投射透镜1070放大投射到显示面1080上。

[0129] 使用多模LD作为红色LD1010和蓝色LD1020，以扩大谱分布。在实施方式1中详细描述的波长转换激光器100通过同时输出波长不同的固体激光IR1和IR2的各自的第二谐波与和频，扩大谱分布。

[0130] 图像显示装置1000的优选实施例是，包括在温度变化时也能稳定地输出源于多个不同波长的固体激光的第二谐波及和频的低相干的波长转换激光器100，以及对输出的波长转换光进行调制的元件1050。通过利用谱分布扩大的低相干的波长转换光，可降低成为图像杂讯的散斑杂讯，从而总是显示高品质的图像。尤其地，对于携带使用的移动投影仪，由于温度的管理比较困难，因此在温度变化时也能总是降低成为图像杂讯的散斑杂讯的本结构是适用的。将本发明的波长转换激光器用于特别是视觉感度(visibility)高的绿色激光器较为理想。因为绿色的视觉感度高，所以散斑杂讯容易被观看者觉察。通过将本发明的波长转换激光器用于绿色激光的产生，散斑杂讯不会被观看者所觉察。

[0131] 空间光调制元件1050分时地调制红色、绿色、蓝色的激光。即，从各种颜色的激光光源依次射出红色、蓝色、绿色的激光。因此，绿色的波长转换激光器100也反复进行波长转换光的射出和停止。

[0132] 图像显示装置1000的优选实施例是，具有振荡红色、蓝色、绿色的波长的激光光源，至少作为绿色的激光光源使用输出较宽谱宽的波长转换光的波长转换激光器，三种颜色的激光光源依次射出各色光束时，通过使波长转换激光器的半导体激光器间歇地射出光束，扩大从半导体激光器输出的激励光的谱宽，从而降低从波长转换激光器输出的波长转换光的基于温度的频谱变化。波长转换激光器100的激励LD1由于反复激励光的射出和停止的间歇动作，从而使LD芯片的发热和冷却反复，在射出过程中的时间内LD芯片发生温度变化。由于LD芯片的温度变化使激励光的波长发生变化，因此激励LD1通过该间歇动作扩大射出的激励光的谱宽。图11A表示通过使激励光波长从CW(连续振荡)动作成为间歇动作，激励光的谱宽扩大的情形。图11B表示激励光的中心波长发生变化时激光介质的吸收系数变化的情形。通过使激励LD1进行间歇动作，扩大激励光的谱宽，吸收系数的基于激励光中心波长的变化量减小。另外，在间歇动作中，即使激励光中心波长随温度发生变化，吸收系数变化也减小。在本实施方式中，由于激励光的吸收被分配在振荡波长不同的多个激光介质中，因此吸收系数的变化小较为理想。通过使吸收系数的变化较小，能够减小从波长转换激光器100输出的波长转换光的基于温度的频谱变化。其结果是，能够使图像显示装置1000始终处于没有散斑杂讯的状态。

[0133] 图12至图14表示对波长转换激光器100中的激励LD1的注入电流的大致波形和激励光的波长分布。在波长转换激光器100中，如图12中的(a)所示那样调制对激励LD1的注入电流，进行间歇动作。图13的阶梯状间歇动作及图14的锯齿波状间歇动作是波长转换激光器100的理想调制动作。实现图13及图14的间歇动作的结构具有如下特征，即在固体激光器的谐振器内具有波长转换元件的波长转换激光器中，固体激光器至少包含振荡波长IR1的激光介质和振荡波长IR2的激光介质，两种激光介质由从相同半导体激光器(激励LD1)射出的激励光激励，使振荡波长IR1和振荡波长IR2的固体激光在固体激光器的谐振器内振荡，通过谐振器内的波长转换元件7，同时产生振荡波长IR1和振荡波长IR2的第二谐波SHG1、SHG2以及和频SFG1，使半导体激光器间歇地动作，并使半导体激光器的动作过程中(激励光射出过程中)的前期注入电流小于后期注入电流。另外，前期注入电流是指半导体激光器(激励LD1)动作过程中的前半部的平均注入电流，后期注入电流是指半导体激光器动作过程中的后半部的平均注入电流。在图13的例子中，通过阶梯状地调制注入电流值，使前期注入电流小于后期注入电流。另外，在图14的例子中，在上升到阈值电流之后，以锯齿波状调制注入电流，使前期注入电流小于后期注入电流。从激励LD1射出的激励光的中心波长除了温度之外相对于注入电流也有单调增加的倾向。因此，使前期注入电流小于后期注入电流具有降低前半部的温度及注入电流值，扩大从激励LD1射出的激励光的谱分布的短波长侧成分的效果。另外，对于后期注入电流，在取得与图12的矩形动作相同的合计输出的情况下，与图12的矩形动作相比，将注入电流设定得较高。此时，在后期注入电流部也能将激励光的谱分布向长波长一侧扩大。通过使前期注入电流小于后期注入电流而动作，激励光的波长分布大幅扩大，激光介质的针对激励光中心波长的吸收系数的变化变得非常缓慢。在本实施方式中，虽然激励光的吸收被分配在振荡波长不同的激光介质中，但通过使吸收系数变化相对于激励光中心波长的变化变得较小，能够抑制激光介质的吸收量的偏倚的变化。由此，即使温度等发生变化，也能稳定地得到低相干的波长转换输出光。

[0134] 另外，作为图像显示装置的波长转换光的空间光调制元件，除了上述的反射型LCOS之外，还可使用透射型液晶或DMD等空间光调制元件。而且，在透射型液晶中，也可以不使用投射透镜，而是将液晶面作为显示面。另外，调制元件不仅可以是空间光调制元件，而且还可以是波长转换光的强度调制与扫描光学系统的组合。

[0135] 在本实施方式中，作为照明光学系统使用了多透镜，但并不特别限定于此，也可使用棒型积分器(rod integrator)或复眼透镜(fly eye lens)。

[0136] 另外，在本实施方式中，示出了适用实施方式1详细描述的波长转换激光器100的例子，但并不限定于此，也可适用实施方式2～7详细描述的波长转换激光器200、300、400、500、600或700。

[0137] 另外，本发明并不限定于上述实施方式1～8，也可以采用组合各个实施方式1～8的结构。激光介质的主材料(host material)并不限定于钒酸盐晶体，也可以使用YAG等石榴石晶体、陶瓷等多晶体或玻璃等。活性离子材料也不限定于Nd，只要是Yb等使激光振荡的材料便可。另外，也可以采用根据需要附加反射镜或透镜等光学部件的结构。

[0138] 在上述的实施方式1～8中，使用了具有极化反转周期结构的LN或LT作为波长转换元件，但也可使用其他的非线性光学晶体。另外，极化反转结构也可以是通过设计使周期发生变化的结构。

[0139] 另外，在上述实施方式1～8中表示了输出绿色波长转换光的结构，但输出的波长不受限定，也可输出蓝色、黄色、红色等各色的激光。

[0140] 根据上述各实施方式将本发明归纳如下。即，本发明所提供的波长转换激光器包括：射出激励光的激励光源；具有谐振器的固体激光器；以及配置在所述谐振器内的波长转换元件；其中，所述固体激光器包含至少作为两种激光介质的第一激光介质和第二激光介质，所述第一激光介质让第一振荡波长的固体激光振荡，所述第二激光介质让第二振荡波长的固体激光振荡，所述至少两种激光介质由从共同的所述激励光源射出的所述激励光激励，所述固体激光器，通过让所述激励光射入采用所述第一激光介质的部位后再射入采用所述第二激光介质的部位，然后再射入采用所述第一激光介质的部位，从而使所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光在所述谐振器内发生振荡，所述谐振器内的所述波长转换元件将所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光转换成该第一振荡波长及该第二振荡波长的第二谐波及和频，并且同时产生所述第二谐波及所述和频。

[0141] 根据上述结构，固体激光器包含至少两种激光介质，该两种激光介质由从共同的激励光源射出的激励光激励。在此，通过让激励光(1)射入采用第一激光介质的部位后，(2)再射入采用第二激光介质的部位，(3)然后再射入采用第一激光介质的部位，从而使第一振荡波长及第二振荡波长的固体激光在固体激光器的谐振器内均衡地发生振荡。即，通过在上述(1)及(2)之后，如上述(3)那样让激励光射入采用第一激光介质的部位，由此进行补偿，使得两种激光介质的激励光吸收量(激励光吸收率)的比保持恒定。例如，在由于环境温度变化等使激励光的波长偏离最佳值的情况下，上述(1)的第一激光介质中的激励光的吸收系数降低，从而激励光的吸收率降低。伴随于此，由于一方面上述(2)的射入第二激光介质的激励光量增加，另一方面第二激光介质的吸收系数的降低也同时发生，因此在上述(2)的第二激光介质中，即使激励光的波长发生变化，但吸收率没有较大的变化而得以维持。另外，随着上述(1)及(2)的第一激光介质及第二激光介质中的激励光的吸收系数的降低，上述(3)的射入第一激光介质的激励光量增加，因此上述(3)的第一激光介质中的激励光的吸收率增加。这样，上述(1)及(3)的第一激光介质的总的吸收率和上述(2)的第二激光介质的吸收率的比与激励光的波长的变化量无关而保持为大致恒定。由此，即使激励光的波长发生变化，也能将第一振荡波长及第二振荡波长的固体激光的强度比保持恒定。因此，即使使用同时产生该第一振荡波长及该第二振荡波长的第二谐波及和频的波长转换元件，也能在波长转换光的谱分布中使这三个波长不产生较大偏倚而保持较宽的谱宽。如上所述，根据上述结构，能够实现即使在温度发生了变化等而使激励光的波长发生变化的情况下，也能稳定地输出谱宽较宽且低相干的波长转换激光的波长转换激光器。

[0142] 较为理想的是，所述固体激光器的结构为，在采用所述第一激光介质的两个部位之间配置采用所述第二激光介质的部位，在采用所述第一激光介质的两个部位中，从所述激励光源射出的所述激励光后射入的部位的活性离子浓度高于所述激励光先射入的部位的活性离子浓度。

[0143] 根据上述结构，在采用所述第一激光介质的两个部位之间配置采用所述第二激光介质的部位。因此，能够使由激励光的吸收产生的发热点分散到多个部位。并且，由于在采用第一激光介质的两个部位中，使从所述激励光源射出的所述激励光后射入的部位(激励光功率较小的部位)的活性离子浓度高于所述激励光先射入的部位(激励光功率较大的部位)的活性离子浓度，因此能够将由激励光的吸收造成的激光介质的温度上升总计抑制得较小。其结果是，能够有效地防止由激光介质的发热造成的波长转换效率的降低，因此能够实现高效率高输出的波长转换激光器。

[0144] 较为理想的是，所述第一激光介质为Nd:YVO4，所述第二激光介质为Nd:GdVO4，所述第一激光介质与所述第二激光介质相互接合。

[0145] 在此情况下，由于YVO4和GdVO4为相同的晶体系，所以折射率以及热膨胀系数大致相等。因此，通过接合采用这些晶体系的第一激光介质和第二激光介质，能够作为一个晶体进行处理。如此，通过直接接合两种激光介质的晶体，还能取得晶体间的接合强度，也能容易进行截断等加工。另外，通过该接合能够减短激光介质长度，因此有利于保持激励光的聚光状态。另外，作为激励光最初射入的第一激光介质，使用振荡波长长于第二激光介质的Nd:YVO4。通过让激励光最初射入到振荡波长较长的激光介质，使振荡波长较长的激光介质温度更为上升。由于温度上升的激光介质的振荡波长向长波长一侧移动，因此振荡波长的差异随着温度上升而变得更大，从而能够进一步扩大输出的波长转换光的谱宽。

[0146] 较为理想的是，在配置于距所述激励光源最远处的采用所述第一激光介质或所述第二激光介质的部位的靠近所述波长转换元件一侧的端面形成所述激励光的反射涂层，在所述固体激光器的谐振器内还包含不让由所述波长转换元件产生的波长转换光射入激光介质而是反射该波长转换光的界面，所述波长转换元件具有相对于所述固体激光器的谐振器的光轴倾斜的极化反转周期结构，将所述波长转换光分离为两束光束输出。

[0147] 根据上述结构，由于在配置于距激励光源最远处的采用第一激光介质或第二激光介质的部位的靠近波长转换元件一侧的端面形成激励光的反射涂层，因此能够使被该反射涂层反射的激励光再次有效地射入配置在激励光源一侧的激光介质，从而能够削减激光介质的层叠数。

[0148] 而且，由于还具有不让由所述波长转换元件产生的波长转换光射入激光介质而反射该波长转换光的界面，因此避免波长转换光被激光介质吸收，抑制波长转换光的输出降低及激光介质的发热。由此，能够高效率地输出波长转换光。

[0149] 另外，波长转换元件具有相对于固体激光器的谐振器的光轴倾斜的极化反转周期结构，因此能够将波长转换光分离成两束光束(未经所述界面反射而被输出的去路光束和被所述界面反射后输出的返路光束)输出。这样，通过将波长转换光分离成两束光束输出，能够避免两束光束间的干涉，从而产生没有输出波动的稳定的波长转换光。

[0150] 较为理想的是，所述固体激光器的结构为采用所述第一激光介质的部位和采用所述第二激光介质的部位的光学轴方向被配置成不同的方向的结构，所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光作为相同方向的直线偏振光在所述谐振器内振荡。

[0151] 根据上述结构，通过将相同的激光介质材料配置成光学轴方向为不同的方向，能够使第一激光介质及第二激光介质的振荡波长不同。并且，由于可以在采用第一激光介质的部位和采用所述第二激光介质的部位使用相同的激光介质材料，因此实现低成本化。

[0152] 较为理想的是，所述第一激光介质及所述第二激光介质是正方晶的激光晶体，通过将所述第一激光介质及所述第二激光介质的c轴配置成在相对于所述谐振器的光轴的垂直方向及平行方向的两个方向各不相同，使该第一激光介质及该第二激光介质的振荡波长不同，并且通过将所述波长转换元件配置成相对于所述固体激光器的谐振器的光轴呈布儒斯特角，使所述第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光作为相同方向的直线偏振光在所述谐振器内振荡。

[0153] 根据上述结构，利用第一激光介质及所述第二激光介质的晶体的各向异性，实现不同波长的振荡，并且通过利用布儒斯特角，使第一振荡波长及所述第二振荡波长的固体激光作为相同方向的直线偏振光在所述谐振器内振荡。由此，能够同时实现多个波长的波长转换，得到具有较宽谱宽的波长转换光。这种具有较宽谱宽的波长转换光没有干涉杂讯，可广泛适于用在影像或照明领域中。

[0154] 较为理想的是，所述固体激光器包含至少三种激光介质，该三种激光介质还包含振荡第三振荡波长的固体激光的第三激光介质，所述至少三种激光介质由从共同的所述激励光源射出的所述激励光激励，所述固体激光器，让所述激励光射入采用所述第一激光介质的部位后，再至少射入采用所述第二激光介质的部位及采用所述第三激光介质的部位，然后再射入由所述第一激光介质形成的部位。

[0155] 根据上述结构，通过振荡至少三种振荡波长的固体激光，能实现具有多个峰值波长的波长转换光的输出。此处，波长转换光均衡地具有多个峰值，由此能够降低相干性，减少干涉杂讯，但为此需要像上述那样将不同种类的激光介质的激励光的吸收量(或吸收率)的比保持恒定。在由于例如环境温度变化等使激励光的波长变化、各激光介质的吸收系数发生变动的情况下，激励光的吸收量产生最大变动的是激励光最初射入的激光介质(第一激光介质)。为此，在激励光通过第一激光介质之外的激光介质(第二激光介质及第三激光介质)之后，使激励光射入与最初射入的激光介质相同的振荡波长的激光介质(第一激光介质)，由此来补充激励光的吸收量的变动。由此，能够实现即使在发生温度变化等而使激励光的波长发生变化的情况下，也能稳定地输出谱宽较宽且低相干的波长转换激光的波长转换激光器。

[0156] 较为理想的是，所述固体激光器包含n种激光介质，该n种激光介质包含分别振荡振荡波长各不相同的第1～第n振荡波长(n为2以上的整数)的固体激光的第1～第n激光介质，所述n种激光介质由从共同的所述激励光源射出的所述激励光激励，所述固体激光器，通过让所述激励光射入采用所述第一激光介质的部位后再射入采用所述第一激光介质以外的激光介质的部位，然后再射入采用所述第一激光介质的部位，从而使所述第1～第n振荡波长的固体激光在所述谐振器内发生振荡，所述谐振器内的所述波长转换元件将所述第1～第n振荡波长的固体激光转换为该第1～第n振荡波长的第二谐波及和频，并且同时产生所述第二谐波及所述和频。

[0157] 根据上述结构，通过振荡n种振荡波长的固体激光，能实现具有与该种类数目相对应的多个峰值波长的波长转换光的输出。在此情况下，也能通过让激励光最初射入采用所述第一激光介质的部位，然后在激励光通过第一激光介质以外的激光介质之后，让激励光再射入与最初射入的激光介质相同的振荡波长的激光介质(第一激光介质)，从而来补充激励光的吸收量的变动。由此，能够实现即使在温度发生了变化等而使激励光的波长发生变化的情况下，也能稳定地输出谱宽较宽且低相干的波长转换激光的波长转换激光器。

[0158] 较为理想的是，从所述激励光源射出的所述激励光最初射入的部位的所述第一激光介质的所述激励光的吸收率峰值为10％以上75％以下。

[0159] 根据上述结构，能够将第一激光介质和第二激光介质间的吸收量的比抑制在0.5～2的合适范围内，从而能够得到谱分布中没有偏倚的低相干的波长转换光。

[0160] 较为理想的是，所述固体激光器让所述激励光交替射入采用所述第一激光介质的部位和采用所述第二激光介质的部位两次以上。

[0161] 根据上述结构，即使在由于温度变化使激励光的波长发生变化，从而使第一激光介质及第二激光介质的吸收系数显著变化的情况下，也能将这两种激光介质的激励光的吸收率的比保持恒定。由此，能够在非常宽的温度范围内输出谱宽较宽的波长转换光。

[0162] 本发明所提供的图像显示装置包括：上述任一项所述的波长转换激光器；以及对所述波长转换激光器输出的波长转换光进行调制的元件。

[0163] 在该图像显示装置中，因为可使用即使在发生温度变化等情况下谱分布也能稳定扩大的低相干的波长转换光，所以可降低成为图像杂讯的散斑杂讯，并稳定地显示高品质的图像。

[0164] 较为理想的是，上述图像显示装置包括：振荡红色波长的红色激光光源；振荡绿色波长的绿色激光光源；以及振荡蓝色波长的蓝色激光光源；其中，所述绿色激光光源包含所述波长转换激光器，所述红色激光光源、所述绿色激光光源及所述蓝色激光光源依次射出各色的激光，所述波长转换激光器通过反复所述激励光的射出与停止，基于所述激励光源的间歇动作扩大所述激励光的谱宽，降低所述波长转换光的由温度变化而产生的频谱变化。

[0165] 根据上述结构，由于将在温度发生变化等情况下也能稳定地产生谱分布扩大的低相干的波长转换光的波长转换激光器作为绿色激光光源使用，因此能够除去容易觉察的绿色散斑杂讯。另外，由于从各色的激光光源分时地依次射出红色、蓝色、绿色的激光，因此振荡绿色波长的波长转换激光器也反复地进行波长转换光的射出与停止。由于该波长转换激光器进行反复所述激励光的射出和停止的间歇动作，因此激励光源反复发热和冷却，在激励光射出过程中的时间内使激励光源发生温度变化。由此，从激励光源射出的激励光的波长发生变化，其谱宽扩大。并且，若通过所述激励光源的间歇动作扩大激励光的谱宽，则各激光介质的吸收系数的基于激励光中心波长的变化量减小。波长转换激光器在振荡波长不同的多个激光介质中分配激励光的吸收，因此若各激光介质的吸收系数的变化量较小，则能够降低输出的波长转换光的由温度变化而产生的频谱变化。其结果是，能够实现没有散斑杂讯的高品质的图像显示装置。

[0166] 在上述图像显示装置中，较为理想的是，所述波长转换激光器在所述激励光源动作过程中，使向该激励光源注入的注入电流的作为前半部的平均注入电流的前期注入电流小于作为后半部的平均注入电流的后期注入电流。

[0167] 在此，从激励光源射出的激励光的中心波长相对于注入电流具有单调增加的倾向。因此，如上述结构那样使前期注入电流小于后期注入电流具有降低注入电流的前半部的温度及注入电流值，扩大从激励光源射出的激励光的谱分布的短波长侧成分的效果。随着将前期注入电流设定得较小，能够相应地将后期注入电流设定得较大，由此能够将激励光的谱分布也向长波长一侧扩大。这样，通过使前期注入电流小于后期注入电流而动作，激励光的波长分布大幅扩大，各激光介质的针对激励光中心波长的吸收系数的变化变得非常缓慢。波长转换激光器在振荡波长不同的多个激光介质中分配激励光的吸收，因此若各激光介质的吸收系数的变化量变得较小，则能够降低输出的波长转换光的基于温度变化的频谱变化。其结果是，能够实现没有散斑杂讯的高品质的图像显示装置。

[0168] 产业上的利用可能性

[0169] 本发明的波长转换激光器能够用于要求低干涉性的各波长转换激光器。尤其适于影像领域或照明领域的低相干、高效率的小型激光器。