激光光源、波长转换激光光源及图像显示装置

摘要

本发明提供一种激光光源，包括：发出激光的半导体激光光源；由该半导体激光光源激励而发出光的激光介质；封闭该激光介质发出的所述光而构成共振器的两个反射元件；以及支撑所述激光介质的支撑部件，在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

权利要求

1.一种激光光源，其特征在于包括：半导体激光光源，发出激光；

激光介质，由所述半导体激光光源激励而发出光；

两个反射元件，封闭所述激光介质发出的所述光，构成共振器；以及支撑部件，支撑所述激光介质，其中，所述支撑部件具备产生应力的应力产生结构，所述应力产生结构，在沿着所述激光介质发出的所述光的光路的区域产生拉伸应力，由此在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

2.一种激光光源，其特征在于包括：半导体激光光源，发出激光；

激光介质，由所述半导体激光光源激励而发出光；

两个反射元件，封闭所述激光介质发出的所述光，构成共振器；以及支撑部件，支撑所述激光介质，其中，所述激光介质具备用于产生应力的应力产生结构，所述应力产生结构，在沿着所述激光介质发出的所述光的光路的区域产生拉伸应力，由此在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

3.根据权利要求2所述的激光光源，其特征在于：所述应力产生结构具有形成在所述激光介质上的沟部，通过使沿着所述激光介质发出的所述光的光路延伸的所述沟部收缩，产生所述拉伸应力。

4.根据权利要求3所述的激光光源，其特征在于：所述应力产生结构具有材质与所述激光介质不同的填充材料，填充到所述沟部中的所述填充材料使所述沟部收缩。

5.根据权利要求4所述的激光光源，其特征在于：所述填充材料包括树脂材料。

6.根据权利要求4所述的激光光源，其特征在于：所述填充材料包括陶瓷材料。

7.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于：所述激光介质具有形成所述激光介质发出的所述光的光路的第一区域、以及与该第一区域相邻的第二区域和第三区域，所述支撑部件，通过对所述第二区域以及所述第三区域施加压缩力，在所述第一区域产生所述拉伸应力。

8.一种波长转换激光光源，其特征在于包括：半导体激光光源，发出激光；

激光介质，由所述半导体激光光源激励而发出光；

波长转换元件，对所述激光介质发出的所述光的波长进行转换；

两个反射元件，封闭所述激光介质发出的所述光，构成共振器；以及支撑部件，支撑所述激光介质，其中，所述支撑部件包括产生应力的应力产生结构，所述应力产生结构，在沿着所述激光介质发出的所述光的光路的区域产生拉伸应力，由此在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

9.一种波长转换激光光源，其特征在于包括：半导体激光光源，发出激光；

激光介质，由所述半导体激光光源激励而发出光；

波长转换元件，对所述激光介质发出的所述光的波长进行转换；以及两个反射元件，封闭所述激光介质发出的所述光，构成共振器，其中，所述激光介质具备用于产生应力的应力产生结构，与所述激光介质光学接合的所述波长转换元件，被配置在所述共振器内，所述应力产生结构，在沿着所述激光介质发出的所述光的光路的区域产生拉伸应力，由此在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

10.根据权利要求9所述的波长转换激光光源，其特征在于：所述应力产生结构包括材质与所述激光介质和所述波长转换元件不同的填充材料，其中，在所述激光介质和所述波长转换元件上，形成有沿着所述激光介质发出的所述光的光路的沟部，填充到所述沟部的所述填充材料使所述沟部收缩，在沿着所述激光介质发出的所述光的所述光路的区域产生拉伸应力。

11.根据权利要求8所述的波长转换激光光源，其特征在于：所述激光介质具有让所述激光入射的入射端面以及与该入射端面相反一侧的出射端面，在所述激光介质中掺杂激光活性物质，所述激光活性物质的浓度自所述入射端面起朝着所述出射端面而降低。

12.一种图像显示装置，其特征在于包括：发出光的激光光源；

对所述激光光源供应电流的激光驱动电路；

调制所述光并形成图像的调制元件；

反射从所述调制元件射出的光的反射镜；以及驱动所述调制元件的控制器，其中，所述激光光源包括如权利要求8至11中任一项所述的波长转换激光光源。

说明书

激光光源、波长转换激光光源及图像显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及将陶瓷材料(ceramic material)作为激光介质利用的激光光源。

背景技术

[0002] 作为面向激光加工或医疗用的光源，开发出将掺杂稀土类离子的石英光纤作为激光介质利用的光纤激光材料、将同样掺杂稀土类离子的多晶体陶瓷材料作为激光介质利用的陶瓷激光材料。尤其是，在多晶体陶瓷材料中能够掺杂高浓度的稀土类离子。因此，在利用光激励激光介质的情况下，缩短了吸收激励光所需的长度。由于这种优良的特性，多晶体陶瓷材料作为用于实现兼具紧凑性与高效率/高光束质量的激光装置的素材受到关注。

[0003] 很多机构研究了利用上述陶瓷材料的激光光源。

[0004] 图28示出专利文献1公开的红外激光光源或者非专利文献1、非专利文献2公开的短脉冲激光光源的概略的模式图。图29是专利文献2公开的盘(disk)激光光源的概略的模式图。图28以及图29所示的以往的激光光源将在后面描述。

[0005] 除了利用多晶体陶瓷材料的激光介质的研究以外，还有用于进行半导体激光器的偏振控制的研究。例如，发表了在半导体基板上利用薄膜状的结构物的半导体激光器的偏振控制方法。

[0006] 由于陶瓷激光介质是各向同性介质，因而产生的光的偏振方向为随机偏振。如果需要输出的光为单偏振(single polarization)，则输出的一半就直接损失了。由于陶瓷激光介质没有像半导体激光元件那样使薄膜半导体材料外延生长(epitaxial growth)的结构，因此仅依赖于薄膜状的结构物形成的偏振控制是无效的。

[0007] 作为适于陶瓷激光介质的以往的偏振控制，例示有将单偏振化元件插入激光共振器内。但是，单偏振化元件的插入使激光装置大型化。并且，由于单偏振化元件的插入意味着新部件的增加，因而使激光装置的制造成本增大。

[0008] 专利文献1：日本专利公开公报特开2002-57388号

[0009] 专利文献2：日本专利公开公报特开2007-299962号

[0010] 专利文献3：日本专利公开公报特开平11-54838号

[0011] 专利文献4：日本专利公开公报特开平11-330630号

[0012] 非专利文献1：Applied Physics letters Vol.77，No.23，3707页[0013] 非专利文献2：Japanese Journal of Applied Physics Vol.40，L552页发明内容

[0014] 本发明的目的在于提供一种利用陶瓷激光介质的小型激光光源装置。该激光光源装置在适当的偏振控制下输出激光。

[0015] 本发明所提供的一种激光光源包括：发出激光的半导体激光光源；由该半导体激光光源激励而发出光的激光介质；封闭该激光介质发出的所述光构成共振器的两个反射元件；以及支撑所述激光介质的支撑部件，在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

[0016] 本发明所提供的一种波长转换激光光源包括：发出激光的半导体激光光源；由该半导体激光光源激励而发出光的激光介质；对该激光介质发出的所述光的波长进行转换的波长转换元件；封闭所述激光介质发出的所述光构成共振器的两个反射元件；以及支撑所述激光介质的支撑部件，在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

[0017] 本发明所提供的另一种波长转换激光光源包括：发出激光的半导体激光光源；由该半导体激光光源激励而发出光的激光介质；对该激光介质发出的所述光的波长进行转换的波长转换元件；以及封闭所述激光介质发出的所述光构成共振器的两个反射元件，与所述激光介质光学接合的所述波长转换元件配置在所述共振器内，在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

[0018] 本发明所提供的图像显示装置包括：发出光的激光光源；对该激光光源供应电流的激光驱动电路；调制所述光并形成图像的调制元件；反射从该调制元件射出的光的反射镜；以及驱动所述调制元件的控制器，所述激光光源包括上述波长转换激光光源。

附图说明

[0019] 图1是概略地表示根据第一实施方式的激光光源的模式图。

[0020] 图2是图1所示的激光光源的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质的概略的立体图。

[0021] 图3是概略地表示从图2所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质的模式图。

[0022] 图4是概略地表示从图2所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质的模式图。

[0023] 图5是表示有关单偏振化的实验结果的图示。

[0024] 图6是表示有关单偏振化的实验结果的图示。

[0025] 图7是图1所示的激光光源的其他支撑部件以及激光介质的概略的立体图。

[0026] 图8是概略地表示从图7所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质的模式图。

[0027] 图9是概略地表示从图7所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质的模式图。

[0028] 图10是根据第二实施方式的激光光源的陶瓷激光介质以及支撑陶瓷激光介质的支撑部件的概略的立体图。

[0029] 图11是概略地表示从图10所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质的模式图。

[0030] 图12是概略地表示从图10所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质的模式图。

[0031] 图13是根据第二实施方式的激光光源的其他陶瓷激光介质以及支撑陶瓷激光介质的支撑部件的概略的立体图。

[0032] 图14是概略地表示从图13所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质的模式图。

[0033] 图15是概略地表示从图13所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质的模式图。

[0034] 图16是比较偏振比的图示。

[0035] 图17是概略地表示根据第三实施方式的激光光源的模式图。

[0036] 图18是概略地表示以往的激光光源的光学设计的模式图。

[0037] 图19是概略地表示实现利用了激励陶瓷激光介质的激励光与由光激励产生的振荡光的重叠的单偏振化的其他激光光源的模式图。

[0038] 图20是说明对单偏振化的效果的图示。

[0039] 图21概略地示出根据第四实施方式的激光光源中利用的陶瓷激光介质。

[0040] 图22是概略地表示根据第五实施方式的波长转换激光光源的模式图。

[0041] 图23是概略地表示根据第五实施方式的其他波长转换激光光源的结构的模式图。

[0042] 图24是概略地表示根据第五实施方式的其他波长转换激光光源的结构的模式图。

[0043] 图25是概略地表示图24所示的激光介质中掺杂的激光活性物质的浓度变化的浓度分布图。

[0044] 图26是表示根据第六实施方式的激光投影仪的模式图。

[0045] 图27是概略地表示根据第七实施方式的平视显示装置的模式图。

[0046] 图28是专利文献1公开的红外激光光源或者非专利文献1、非专利文献2公开的短脉冲激光光源的概略的模式图。

[0047] 图29是专利文献2公开的盘激光光源的概略的模式图。

具体实施方式

[0048] 以下，用附图来说明激光光源、波长转换激光光源以及图像显示装置的各种实施方式。图中，对相同的构件分配相同的标号。有关相同构件的说明会变得冗余，因而省略。

[0049] 用上述的图28以及图29，说明利用陶瓷激光介质的以往的激光光源。

[0050] 图28所示的激光光源900一般称为端面激励型。激光光源900包括陶瓷激光介质(激光介质910)。激励光PL从激光介质910的端面输入。

[0051] 激光光源900还包括发出激励光PL的激励光源920、使来自激励光源920的激励光PL成为平行光的准直透镜930、以及使来自准直透镜930的激励光PL向激光介质910聚光的聚光透镜940。

[0052] 激光光源900还包括形成在激励光PL入射的激光介质910的入射端面上的1060nm频带的高反射光学膜960、形成在与入射端面相反一侧的出射端面上的1060nm频带的高透射光学膜970、配置在激光介质910的出射端面一侧的输出镜980、以及支撑激光介质910的支撑部件990。这样，形成用于在高反射光学膜960与输出镜980之间产生激光共振的共振器。作为共振器内的激光共振的结果，1060nm频带的振荡光LS从激光光源900输出。

[0053] 图29表示端面激励型的激光光源905。激光光源905包括圆板形的激光介质915。图29所示的激光光源905一般称为盘激光器。与参照图28说明的激光光源900同样，激励光PL从陶瓷激光介质(激光介质915)的端面输入。

[0054] 激光光源905与参照图28说明的激光光源900同样，包括激励光源920、准直透镜930以及聚光透镜940。聚光透镜940使从激励光源920发出的激励光PL聚光于激光介质
915。其结果是，激光介质915发出振荡光LS。另外，与参照图28说明的激光光源900不同，振荡光LS从与激励光PL入射的面相同的面输出。

[0055] 激光光源905还包括形成在激光介质915的两个端面上的1060(应加上nm)频带的高反射光学膜965、975。高反射光学膜965、975形成激光共振器。在激光共振器内振荡的1060(应加上nm)频带的振荡光LS从激励光PL输入的激光介质915的端面输出。

[0056] 激光光源905还包括分离振荡光LS的分束器985。振荡光LS通过分束器985而被输出。

[0057] 使激光光源905(盘激光器)的激光介质915平板化。激光光源905包括用于支撑激光介质915的支撑部件995。支撑部件995具有粘贴被平板化的激光介质915的支撑板996。根据参照图29说明的激光光源905，由于将被平板化的激光介质915粘贴到支撑板996上，因而来自激光介质915的热高效地被除去。

[0058] 本发明人发现，利用上述陶瓷激光介质(激光介质910、915)的激光光源900、905，由于激光振荡的光为随机偏振，因而难以应用于波长转换等用途。

[0059] 以往，已知激光介质中的YAG(钇铝石榴石)晶体仅以随机偏振进行振荡。因此，为了实现单偏振化，典型地是在激光共振器内插入偏振控制元件。本发明人发现，将偏振控制元件插入激光共振器内除了带来作为一直以来的问题的激光装置的大型化以外，还带来共振器内部的损失增大。另外，本发明人发现，共振器内部的损失增大会导致从射入的激励光向激光的转换效率的降低。

[0060] 本发明人针对利用上述陶瓷激光介质的激光光源所涉及的问题，创新性地发现通过在激光介质的内部产生局部的应力，能够提高偏振比。基于上述的认识，提出了后述的第一实施方式至第四实施方式的方案。

[0061] (第一实施方式)

[0062] 图1是概略表示根据第一实施方式的激光光源的结构的模式图。用图1来说明根据第一实施方式的激光光源。

[0063] 激光光源100包括陶瓷激光介质(激光介质110)、以及支撑激光介质110的支撑部件190。本实施方式的激光光源100的特征在于激光介质110以及支撑部件190。以下说明的支撑部件190的结构对控制激光介质110发出的光的偏振方向、实现单偏振化做出贡献。

[0064] 与参照图28说明的激光光源900同样，本实施方式的发出激光的激光光源100还包括发出激励光PL的激励光源120、使来自激励光源120的激励光PL成为平行光的准直透镜130、以及使来自准直透镜130的激励光PL向激光介质110聚光的聚光透镜140。激光介质110由来自激励光源120的激励光PL激励，发出振荡光LS。在本实施方式中，激励光源120作为半导体激光光源进行例示。

[0065] 与参照图28说明的激光光源900同样，本实施方式的激光光源100还包括形成在激励光PL入射的激光介质110的入射端面上的1060nm频带的高反射光学膜160、形成在与入射端面相反一侧的出射端面上的1060nm频带的高透射光学膜170、以及配置在激光介质110的出射端面一侧的输出镜180。这样，形成用于在高反射光学膜160与输出镜180之间产生激光共振的共振器。作为共振器内的激光共振的结果，1060nm频带的振荡光LS从激光光源100输出。在本实施方式中，高反射光学膜160以及输出镜180作为反射元件进行例示。

[0066] (支撑部件的结构：第一结构)

[0067] 支撑激光介质110的支撑部件190例如包括具有C型剖面的主体部191、以及封闭形成在主体部191上面的开口部的盖部192。由陶瓷材料形成的激光介质110被支撑在由主体部191和盖部192形成的空间(在高反射光学膜160与输出镜180之间形成的共振器的内部空间)内。

[0068] 将激光介质110安装在主体部191内。然后，将盖部192安装在主体部191上。此时，如图1所示，在主体部191与盖部192之间形成100μm至500μm的间隙(空隙)。

[0069] 用螺丝等适当的固定件将盖部192固定到主体部191上。此时，由于在主体部191与盖部192之间形成的空隙，盖部192在激光介质110中产生不均匀的应力。该不均匀的应力的产生对后述的激光偏振方向的单偏振化做出贡献。

[0070] 图2是支撑部件190以及支撑在支撑部件190中的激光介质110的概略的立体图。图3以及图4概略地表示从图2所示的箭头方向看到的支撑部件190以及支撑在支撑部件
190中的激光介质110。图3所示的激光介质110中没有产生应力。图4所示的激光介质
110中产生应力。用图2至图4来说明在激光介质110中产生的应力。

[0071] 如图3所示，盖部192由于主体部191内的激光介质110而离开主体部191。例如，如果将用于连接盖部192与主体部191的螺丝的紧固力矩设定为50cN·m，则盖部192与主体部191之间的空隙被设计成300μm。另外，在激光介质110的左右区域进行盖部192在主体部191上的螺接固定。

[0072] 盖部192被螺接固定到主体部191上后，盖部192发生弯曲，盖部192与主体部191之间的空隙减少。图4所示的盖部192与主体部191之间的空隙例如变为100μm。其结果，盖部192中产生应力SL。

[0073] 如图4所示，由于盖部192向上方弯曲，所以在盖部192的左右区域产生的应力SL在激光介质110的上面靠近棱的左右区域产生垂直方向的压缩应力CS，另一方面，在该左右区域之间的中央区域不产生压缩应力CS。其结果，在激光介质110的中央区域产生垂直方向的拉伸应力TS。在本实施方式中，激光介质110的中央区域作为第一区域而被例示。中央区域的左右的区域作为第二区域和第三区域被例示。

[0074] 图2至图4所示的支撑部件190能够利用盖部192对激光介质110施加应力。其结果，在激光光束所通过的激光介质110的中央区域产生拉伸应力TS。

[0075] 图5以及图6是表示有关单偏振化的实验结果的图示。图5表示激光介质110中没有产生应力时的实验结果。图6表示根据上述的本实施方式的原理在激光介质110中产生应力时的实验结果。用图1至图6以及图28来说明有关单偏振化的实验结果。

[0076] 在单偏振化的实验中，掺杂了2％的作为激光活性离子的Nd(钕)的YAG(钇铝石榴石)陶瓷作为陶瓷激光介质(激光介质110)利用。作为激励光源120，利用了振荡波长为807nm的半导体激光光源。

[0077] 如图1所示，输出镜180具有与激光介质110相对置的曲面181。曲面181的曲率半径被设定成使振荡的1060nm频带的激光光束直径约为100μm。将聚光透镜140配置成使激励光PL与振荡的1060nm频带的光的重叠积分增大。

[0078] 图5所示的实验结果是激光介质110中没有产生应力时所得到的曲线，相当于以往的激光光源(参照图28说明的激光光源900)。图6所示的实验结果是利用根据参照图2至图4说明的原理被施加了应力的激光介质110而得到。

[0079] 如图5所示，在激光介质110中没有产生应力时，从激光光源100发出的光的纵偏振和横偏振为大致相等的输出。这意味着，在激光介质110中没有产生应力时，从激光光源100发出的光为随机偏振光。

[0080] 另一方面，根据参照图2至图4说明的原理，如果激光介质110中产生应力，则得到“10∶1”的偏振比。本发明人已经确认，该偏振比不依赖于激光光源100的温度变化和输出变化，大致为恒定。

[0081] 如上所述，支撑部件190被形成以便能够在激光介质110(陶瓷激光介质)中产生应力，从而在沿着激光介质110发出的光的光路的区域(在激光介质110的长度方向延伸的激光介质110的中央区域)中产生拉伸应力TS。在沿着激光介质110发出的光的光路的区域产生的拉伸应力TS可适当地控制光的偏振方向，使激光光源100的偏振方向单偏振化。本实施方式中说明的支撑部件190的结构作为应力产生结构而被例示。

[0082] (支撑部件的结构：第二结构)

[0083] 图7至图9概略地表示支撑激光介质110的其他支撑部件的结构。图7是支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质110的概略的立体图。图8以及图9概略地表示从图7所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质110。图8所示的激光介质110中没有产生应力。图9所示的激光介质110中产生应力。用图1、图7至图9来说明在激光介质110中产生的应力。

[0084] 代替第一结构的支撑部件190，激光光源100可以利用第二结构的支撑部件190A来支撑激光介质110。图7至图9所示的支撑部件190A与第一结构的支撑部件190同样，也能够在激光介质110中适当地产生应力。

[0085] 如图7所示，支撑部件190A例如包括具有C型剖面的主体部191A、以及封闭形成在主体部191A上面的开口部的盖部192A。由陶瓷材料形成的激光介质110被支撑在由主体部191A和盖部192A形成的空间(在高反射光学膜160与输出镜180之间形成的共振器的内部空间)内。

[0086] 如图8所示，在盖部192A的下表面上形成有沿着激光光束通过的区域延伸的凸条193。另外，在主体部191A上形成有与形成在盖部192A上的凸条193相对置的凸条194。
凸条193、194夹持收容在支撑部件190A内的激光介质110。

[0087] 通过在盖部192A的下表面形成的凸条193以及从主体部191A略微露出的激光介质110，在盖部192A与主体部191A之间形成空隙。在激光介质110的左右区域进行盖部192A在主体部191A上的螺接固定。

[0088] 如果将盖部192A固定到主体部191A上，则在盖部192的左右的区域产生应力SL。由于应力SL，凸条193、194集中地按压激光介质110，在激光介质110内产生压缩应力CS。
来自凸条193的向下的压缩应力CS以及来自凸条194的向上的压缩应力CS在激光介质
110的剖面中心发生抵触，其结果，在横穿激光介质110的剖面中心的水平面HP上，在激光介质110中产生水平方向的拉伸应力TS。如果作为激光介质110利用陶瓷YAG，则使偏振方向在横向上单偏振化。

[0089] 根据支撑部件190A的结构，凸条193、194能够在激光介质110中有效地产生应力。因此，与支撑部件190同样，如果将盖部192A以50cN·m的紧固力矩螺接固定在主体部191A上，则得到例如“50∶1”的偏振比，实现大于第一结构的支撑部件190的偏振比。

[0090] (第二实施方式)

[0091] 参照第二实施方式，说明形成了用于产生应力的应力产生结构的陶瓷激光介质。设在陶瓷激光介质中的应力产生结构适于对单偏振化做出贡献。

[0092] (陶瓷激光介质的结构：第三结构)

[0093] 图10至图12概略地表示形成应力产生结构的陶瓷激光介质。图10是陶瓷激光介质以及支撑陶瓷激光介质的支撑部件的概略的立体图。图11概略地表示从图10所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质。图12概略地表示从图10所示的箭头方向看到的激光介质。用图1、图10至图12来说明设在陶瓷激光介质中的应力产生结构。

[0094] 形成应力产生结构的陶瓷激光介质(激光介质110C)被收容在参照第一实施方式说明的支撑部件190(第一结构)内。代替参照第一实施方式说明的激光介质110，激光光源100可以利用形成应力产生结构的激光介质110C产生激光。

[0095] 如图11所示，激光介质110C具有在盖部192与主体部191之间竖立的左侧面111和右侧面112。在左侧面111上，凹陷设置沿着激光光束通过的区域在激光介质110C的长度方向上延伸的沟部113。另外，在右侧面112上，凹陷设置沿着激光光束通过的区域在激光介质110C的长度方向上延伸的沟部114。沟部113、114促进激光介质110C内的歪曲变形。在本实施方式中，沟部113与沟部114相对置地形成。取而代之，只要能增大激光介质内的歪曲变形，在激光介质中形成的沟部也可以在其他位置形成。在本实施方式中，激光光束通过的区域(激光介质110C的中央区域)作为第一区域而被例示。形成有沟部113、114的区域作为第二区域和第三区域而被例示。

[0096] 在沟部113、114之间设有激光光束通过的区域。如上所述，由于沟部113、114促进激光介质110C内的歪曲变形，因此在激光光束通过的区域有效地产生拉伸应力TS，从而能够提高偏振比。在本实施方式中，沟部113、114作为应力产生结构而被例示。

[0097] 图11表示被支撑在支撑部件190中的激光介质110C。与第一实施方式同样，作为激光介质110C，可以利用掺杂了2％的Nd的YAG陶瓷。另外，作为激励光源120，可以利用振荡波长为807nm的半导体激光光源。

[0098] 输出镜180的曲面181(参照图1)可以被设定成使振荡的1060nm频带的激光光束直径约为100μm。聚光透镜140最好被配置成使激励光PL与振荡的1060nm频带的光的重叠积分增大。

[0099] 激光介质110C例如具有1mm×1mm的端面和3mm的长度尺寸。沟部113、14例如通过利用切割锯而形成。沟部113、114的深度尺寸例如约为200μm。

[0100] 与第一实施方式同样，盖部192被螺接固定到主体部191上后，盖部192发生弯曲，盖部192与主体部191之间的空隙减少。由于盖部192向上方弯曲，所以盖部192在形成沟部113、114的左右区域产生垂直方向的压缩应力CS。

[0101] 压缩应力CS向沟部113、114逃逸(即，激光介质110C发生变形使沟部113、114向垂直方向收缩)。其结果，在激光光束通过的区域产生更大的拉伸应力TS，被单偏振化的光的偏振比增大。

[0102] 本发明人利用上述的激光介质110C以及支撑部件190调查了偏振比。盖部192中产生应力SL之前的盖部192与主体部191之间的空隙为500μm。本发明人在主体部191上螺接固定盖部192直到500μm的空隙变为300μm为止，从而在盖部192中产生应力SL。另外，螺丝的紧固力矩为50cN·m。在本实验中，本发明人观察到了“150∶1”的偏振比。

[0103] 图12概略地表示激光介质110C的剖面中的应力。如图12所示，在激光光束通过的区域，图12中产生纵向的拉伸应力TS。因此，上述实验中得到的偏振方向为纵偏振。

[0104] (陶瓷激光介质的结构：第四结构)

[0105] 图13至图15概略地表示形成应力产生结构的陶瓷激光介质。图13是陶瓷激光介质以及支撑陶瓷激光介质的支撑部件的概略的立体图。图14概略地表示从图13所示的箭头方向看到的支撑部件以及支撑在支撑部件中的激光介质。图15概略地表示从图13所示的箭头方向看到的激光介质。用图1、图13至图15来说明设在陶瓷激光介质中的应力产生结构。

[0106] 形成应力产生结构的陶瓷激光介质(激光介质110D)被收容在参照第一实施方式说明的支撑部件190(第一结构)内。代替参照第一实施方式说明的激光介质110，激光光源100可以利用形成应力产生结构的激光介质110D产生激光。

[0107] 如图14所示，激光介质110D具有在左侧面111以及右侧面112之间延伸的上表面115以及下表面116。在上表面115上，凹陷设置沿着激光光束通过的区域在激光介质110D的长度方向上延伸的沟部117。另外，在下表面116上，凹陷设置沿着激光光束通过的区域在激光介质110D的长度方向上延伸的沟部118。取而代之，沟部也可以在激光介质的侧面形成。

[0108] 沟部117、118促进激光介质110D内的歪曲变形。在本实施方式中，沟部117与沟部118相对置地形成。取而代之，只要能增大激光介质110D内的歪曲变形，在激光介质中形成的沟部也可以在其他位置形成。

[0109] 应力产生结构具有埋设于沟部117、118中的树脂119(粘合剂)。沟部117、118在固化时收缩。沟部117、118内的树脂119的收缩产生沟部117、118的水平方向的收缩变形，在激光介质110D的剖面上产生应力。在本实施方式中，材质与陶瓷制的激光介质110D不同的树脂119作为填充材料而被例示。取而代之，也可以将能够使形成在激光介质中的沟部收缩的其他材料(与激光介质不同的材料)作为填充材料利用。

[0110] 在沟部117、118之间设置激光光束通过的区域。由于沟部117、118与参照“第三结构”说明的激光介质110C的沟部113、114同样，促进激光介质110D内的歪曲变形，因此，在激光光束通过的区域有效地产生拉伸应力TS，能够提高偏振比。在本实施方式中，沟部117、118作为应力产生结构被例示。

[0111] 由于树脂119在激光介质110D中产生应力，因而支撑部件190可以不在激光介质110D中产生应力。用图1、图13至图15来说明埋设于激光介质110D中的树脂产生的作用以及效果。

[0112] 与第一实施方式同样，作为激光介质110D，可以利用掺杂了2％的Nd的YAG陶瓷。另外，作为激励光源120，可以利用振荡波长为807nm的半导体激光光源。

[0113] 输出镜180的曲面181(参照图1)可以被设定成使振荡的1060nm频带的激光光束直径约为100μm。聚光透镜140最好被配置成使激励光PL与振荡的1060nm频带的光的重叠积分增大。

[0114] 激光介质110D例如具有1mm×1mm的端面以及3mm的长度尺寸。沟部117、118例如通过利用切割锯而形成。沟部117、118的深度尺寸例如约为200μm。与参照第三结构说明的激光介质110C不同，由于伴随流入沟部117、118中的粘合剂(树脂119)的效果的收缩(固化收缩)，在激光介质110D的剖面中的激光光束通过的区域产生拉伸应力TS。在本实施方式中，作为粘合剂，以环氧树脂为基材的热固化型粘合剂适于利用。为了产生拉伸应力TS，粘合剂最好具有5％以上的固化收缩率。为了减小激光介质110D的由温度产生的偏振比的变动，粘合剂最好具有10ppm/℃以下的线膨胀系数。

[0115] 如果在沟部117、118中收缩的粘合剂(树脂119)在激光光束通过的区域的上侧及下侧的区域产生收缩力CF，则激光光束通过的区域产生较高的拉伸应力TS，使被单偏振化的光的偏振比增大。

[0116] 本发明人利用上述的激光介质110D以及树脂119调查了偏振比，观察到“100∶1”的偏振比。

[0117] 图15概略地表示激光介质110D的剖面中的应力。如图15所示，在激光光束通过的区域，图15中产生横向的拉伸应力TS。因此，上述实验中得到的偏振方向为横偏振。

[0118] 在本实施方式中，作为在沟部117、118中填充的填充材料，利用树脂119。取而代之，只要是填充后体积能减小的材料，也可以将树脂以外的材料(例如陶瓷材料)作为填充材料利用。例如，可以在陶瓷激光介质中形成沟部后，将由与陶瓷激光介质不同的陶瓷材料形成的生片(green sheet)或者浆料填充到沟部中，然后进行烧结。通过这种方法也能实现与上述效果相同的效果。

[0119] 图16是表示从参照第一实施方式说明的第一结构和第二结构以及参照第二实施方式说明的第三结构和第四结构得到的偏振比的图示。用图4、图9、图12、图15以及图16来说明偏振比的比较。

[0120] 与未形成沟部113、114、117、118的第一结构以及第二结构相比，在形成有沟部113、114、117、118的第三结构以及第四结构中，激光光束通过的区域能够产生更大的拉伸应力。因此，为了得到较高的偏振比，参照第二实施方式说明的第三结构及/或第四结构较为理想。

[0121] (第三实施方式)

[0122] 参照第三实施方式，说明利用了激励陶瓷激光介质的激励光与由光激励产生的振荡光的重叠的单偏振化。

[0123] 图17是概略地表示根据第三实施方式的激光光源的结构的模式图。用图17来说明根据第三实施方式的激光光源。对与参照第一实施方式及/或第二实施方式说明的构件相同的构件，附加相同的标号。对这些构件，引用参照第一实施方式及/或第二实施方式的说明。

[0124] 激光光源100E与参照第一实施方式说明的激光光源100同样，包括激光介质110、支撑激光介质110的支撑部件190、配置在激光介质110的出射端面一侧的输出镜180、以及将激励光PL聚光于激光介质110中的聚光透镜140。聚光透镜140、激光介质110以及输出镜180的光轴OX排列在一条直线上。另外，激光光源100E还包括形成在激励光PL入射的激光介质110的入射端面上的1060nm频带的高反射光学膜160、以及形成在与入射端面相反一侧的出射端面上的1060nm频带的高透射光学膜170。这样，形成用于在高反射光学膜160与输出镜180之间产生激光共振的共振器。

[0125] 激光光源100E还包括发出激励光PL的激励光源120E、以及使来自激励光源120E的激励光PL成为平行光的准直透镜130E。激励光源120E以及准直透镜130E的光轴相对于光轴OX发生偏移。从激励光源120E发出的激励光PL经由准直透镜130E以及聚光透镜140射入激光介质110。其结果，在高反射光学膜160与输出镜180之间产生激光共振，振荡光LS经由输出镜180输出。

[0126] 在本实施方式中，如上所述，通过相对于光轴OX偏移配置的激励光源120E以及准直透镜130E，单偏振化得以实现。相对于光轴OX的激励光PL的入射角度的倾斜被设定在与振荡光LS的偏振方向相同的面内。图17中，由于振荡光LS的偏振方向为垂直方向，因而相对于光轴OX的激励光PL的入射角度的倾斜被设定为垂直方向。在本实施方式中，光轴OX是沿着激光介质发出的振荡光LS的光路的轴线。另外，激励光源120E作为半导体激光光源而被例示。

[0127] 图18是概略地表示参照图28说明的激光光源900的光学设计的模式图。用图17以及图18，来比较以往的光学设计和本实施方式的光学设计。

[0128] 为了将激励光PL高效地向振荡光LS转换，较为理想的是使激光介质910内的激励光PL和振荡光LS重合的区域OR的重叠积分增大。因此，典型的是，进行光学设计以使激励光PL的光束路径BP2与振荡光LS的光束路径BP1完全一致。这种设计思想在通过以随机偏振进行振荡的激光介质910得到振荡光LS时也同样适用，以进行激励光PL和振荡光LS重合的区域OR的重叠积分达到最大的光学设计。

[0129] 如图17所示，在本实施方式中，激光介质110内的激励光PL和振荡光LS重叠的区域OR相对于光轴OX倾斜。其结果，在激光介质110内产生热应变(即，在激光介质110内产生应力)。这样，产生相对于光轴OX偏倚的折射率分布，偏振比增大。本发明人确定了在以下所示的条件下偏振比的增大。

[0130] 本发明人让激励光PL的入射角度在包含振荡光LS的偏振方向的面内相对于光轴OX倾斜(在外部角为2°的倾斜角度)。激励光源120E以及准直透镜130E被配置成，使在激励光PL聚光的激光介质110的入射端面附近的区域211，激励光PL与振荡光LS的重叠积分达到最大，在激光介质110内的振荡光LS的光束直径达到最大的出射端面附近的区域212，被激励的区域相对于光轴OX产生偏倚。在出射端面附近的区域212，激励光PL与振荡光LS的重叠积分为60％左右，但由于激励光PL的光束直径减小，因而能量密度较大，所射入的光能的90％以上在振荡光LS存在的范围中被吸收。

[0131] 作为上述的光学配置的结果，通过在吸收激励光PL时激光介质110产生的热，在激光介质110内的存在振荡光LS的区域内，产生相对于光轴OX偏倚的折射率分布，从而实现偏振控制。

[0132] 图19是概略地表示实现利用激励陶瓷激光介质的激励光与由光激励产生的振荡光的重叠的单偏振化的其他激光光源的模式图。对与参照图17说明的激光光源100E中利用的构件相同的构件，附加相同的标号。对这些构件，引用与参照图17说明的激光光源100E相关的说明。用图19来说明实现利用了激励陶瓷激光介质的激励光与由光激励产生的振荡光的重叠的单偏振化的其他激光光源。

[0133] 激光光源100F与参照图17说明的激光光源100E同样，包括激励光源120E、准直透镜130E、聚光透镜140以及输出镜180。

[0134] 激光光源100F具备产生振荡光LS的激光介质110F、以及支撑激光介质110F的支撑部件190F。激光介质110F具有相对于垂直于光轴OX的面PS倾斜的入射端面213以及出射端面214。相对于面PS的入射端面213以及出射端面214的倾斜角度例如被设定为10°。激光光源100F还包括形成在入射端面213上的高反射光学膜160以及形成在出射端面214上的高透射光学膜170。

[0135] 来自激励光源120E的激励光PL被倾斜的入射端面213折射，并在激光介质110F内传播。其结果，激光介质110内的激励光PL和振荡光LS重合的区域OR相对于光轴OX倾斜，在激光介质110F内产生热应变。这样，产生相对于光轴OX偏倚的折射率分布，偏振比增大。

[0136] 在本实施方式中，激光介质110F具有相对于垂直于光轴OX的面PS倾斜的入射端面213以及出射端面214。取而代之，也可以是仅入射端面相对于面PS倾斜。

[0137] 图20是说明根据本实施方式的原理产生的单偏振化的效果的图示。图20中的“垂直入射”的术语意指如图28所示，激励光PL相对于激光介质910的入射端面垂直入射的条件。图20中所示的“入射角偏移”的术语意指如图17所示，激励光PL相对于光轴OX倾斜的条件。图20中所示的“端面倾斜”的术语意指如图19所示，激光介质110F的入射端面213倾斜的条件。图20中的图示的纵轴表示偏振比。用图17、图19、图20以及图28，来说明根据本实施方式的原理产生的单偏振化的效果。

[0138] 与图20所示的“入射角偏移”对应的偏振比是在使激励光PL相对于光轴OX以5°的倾斜角度射入激光介质110时得到的。另外，与图20所示的“端面倾斜”对应的偏振比是在使激励光PL射入相对于垂直于光轴OX的面PS倾斜10°的入射端面213时得到的。

[0139] 如图20所示，与“垂直入射”的条件相比，在“入射角偏移”以及“端面倾斜”的条件下，得到较大的偏振比。尤其是在“端面倾斜”的条件下，除了在激光介质110F的出射端面214的偏振方向的选择效果以外，还能够增大激光介质110F内的激励光PL与振荡光LS的重叠积分，从而实现了更高的偏振比。

[0140] 图20所示的偏振比的增大效果适于在“入射角偏移”的条件下，相对于光轴OX的激励光PL的倾斜角度为“5°±2.5°”的范围时得到。另外，图20所示的偏振比的增大效果适于在“端面倾斜”的条件下，相对于垂直于光轴OX的面PS的入射端面213的倾斜角度为“10°±5°”的范围时得到。

[0141] (第四实施方式)

[0142] 参照第四实施方式，说明利用设在陶瓷激光介质的内部的材料的密度分布的单偏振化。

[0143] 图21概略地表示陶瓷激光介质。图21的部分(a)是陶瓷激光介质的概略的立体图。图21的部分(b)是陶瓷激光介质的概略的剖面图。

[0144] 激光介质110G(陶瓷激光介质)包括含有激光活性物质的第一陶瓷构件215、不含激光活性物质的第二陶瓷构件216、以及不含激光活性物质的第三陶瓷构件217。第一陶瓷构件215被第二陶瓷构件216和第三陶瓷构件217所夹持(夹层结构)。

[0145] 如图21的部分(b)所示，第一陶瓷构件215例如具有长轴长度约为200μm、短轴长度约为80μm的椭圆相连接的剖面形状。通过在第一陶瓷构件215、第二陶瓷构件216、以及第三陶瓷构件217之间使材料的密度发生变动，实现与参照第二实施方式说明的效果相同的偏振比的增大效果。

[0146] 第一陶瓷构件215、第二陶瓷构件216、以及第三陶瓷构件217之间的材料密度可以随着第一陶瓷构件215、第二陶瓷构件216、以及第三陶瓷构件217的烧结条件(压力)的变化而变化。取而代之，第一陶瓷构件215、第二陶瓷构件216、以及第三陶瓷构件217之间的材料密度也可以随着第一陶瓷构件215、第二陶瓷构件216、以及第三陶瓷构件217之间的材料的变化而变化。

[0147] 本发明人确认了通过使第一陶瓷构件215、第二陶瓷构件216、以及第三陶瓷构件217之间的材料发生变化，偏振比的增大效果。

[0148] 本发明人选择了Nd:YGG(钇镓石榴石)作为含有激光活性物质的第一陶瓷构件215的材料，并选择了YAG(钇铝石榴石)作为不含激光活性物质的第二陶瓷构件216以及第三陶瓷构件217。由于在第一陶瓷构件215、第二陶瓷构件216、以及第三陶瓷构件217之间利用不同的材料，因此不伴随烧结条件的变更而使密度分布(折射率分布)发生变动。

[0149] YGG(折射率为1.95)与YAG(折射率为1.82)之间的折射率差产生光封闭作用。因此，激光介质110G能够作为波导起作用。这样，从激励光向振荡光的转换效率提高。

[0150] 如图21的部分(b)所示，第一陶瓷构件具有椭圆相连接的剖面形状，因而在椭圆的中心部产生与参照第二实施方式说明的拉伸应力相同的拉伸应力。其结果，增大了偏振比。

[0151] 本发明人将参照本实施方式说明的激光介质110G装入到固体激光光源中，进行了有关偏振比的实验。在该实验中，本发明人确认了具有“100∶1”的偏振比的振荡光(基波光)。

[0152] (第五实施方式)

[0153] 参照第五实施方式来说明波长转换激光光源。波长转换光源应用参照第一实施方式以及第二实施方式说明的对激光介质110、110C、110D附加应力的原理，输出被单偏振化的振荡光。

[0154] 图22是概略地表示根据第五实施方式的波长转换激光光源的结构的模式图。用图3、图12、图14以及图22，来说明根据第五实施方式的波长转换激光光源。对与参照第一实施方式及/或第二实施方式说明的构件相同的构件，附加相同的标号。对这些构件，引用参照第一实施方式及/或第二实施方式的说明。

[0155] 波长转换激光光源300与参照第一实施方式说明的激光光源100同样，包括激励光源120、准直透镜130、聚光透镜140以及输出镜180。

[0156] 波长转换激光光源300还包括激光介质单元350。激光介质单元350具有激光介质构件351与支撑激光介质构件351的支撑部件352。激光介质构件351可以是参照第一实施方式说明的激光介质110(参照图3)、参照第二实施方式说明的激光介质110C(参照图12)或者是激光介质110D与树脂119的组合(参照图14)。支撑部件352可以是参照第一实施方式说明的支撑部件190、190A。

[0157] 激励光源120发出激励光PL。准直透镜130使激励光PL成为平行光。然后，聚光透镜140将激励光PL聚光于激光介质构件351。

[0158] 波长转换激光光源300还包括形成在激励光PL入射的激光介质构件351的入射端面上的1060nm频带的高反射光学膜160、以及形成在与入射端面相反一侧的出射端面上的1060nm频带的高透射光学膜170。这样，形成用于在高反射光学膜160与输出镜180之间产生激光共振的共振器。在共振器内产生激光共振，产生1060nm频带的激光LS1。

[0159] 波长转换激光光源300还包括配置在激光共振器内的波长转换元件310。波长转换元件310对激光LS1的波长进行转换，输出波长为激光LS1的波长的一半的激光LS2。激光LS2通过输出镜180向外部输出。

[0160] 对于波长转换动作，最好产生具有100∶1以上的偏振比的激光LS1。因此，较为理想的是，将参照第二实施方式说明的激光介质110C(第三结构)或者激光介质110D与树脂119的组合(第四结构)用于激光介质构件351。

[0161] 例如，如果将参照“第三结构”说明的激光介质110C用于激光介质构件351，则由于激光LS2的输出增大或周围环境温度增大，激光介质构件351(激光介质110C)发生热膨胀。其结果，在激光光束通过的激光介质构件351的区域产生较大的拉伸应力。

[0162] 如果激光LS2的输出增大，则在通过拉伸应力偏振方向在所期望方向上得到控制的激光LS1被进行波长转换后，在激光共振器内与偏振方向垂直的方向的光发生振荡。其结果，即使输出发生变化，偏振方向也能适当地得到维持。

[0163] 图23是概略地表示根据第五实施方式的其他波长转换激光光源的结构的模式图。用图14、图22以及图23，来说明根据第五实施方式的其他波长转换激光光源。对与参照图22说明的构件相同的构件，附加相同的标号。对这些构件，引用参照图22的说明。

[0164] 图23所示的波长转换激光光源300H与参照图22说明的波长转换激光光源300同样，包括激励光源120、准直透镜130以及聚光透镜140。

[0165] 波长转换激光光源300H还包括激光介质构件351H以及波长转换元件310H。波长转换元件310H与激光介质构件351H直接接合(微芯片结构)。其结果，不需要参照图22说明的波长转换激光光源300所包括的输出镜180。这样，波长转换激光光源300H与参照图22说明的波长转换激光光源300相比得以小型化。

[0166] 由于将激光介质构件351H和波长转换元件310H接合，因而与参照图22说明的由支撑部件352在激光介质构件351H中产生应力相比，根据参照上述“第四结构”说明的原理，由树脂119(或者其他填充材料)在激光介质110D中产生应力较为理想。因此，图23所示的波长转换激光光源300H中装有树脂119与激光介质110D的组合作为激光介质构件351H。在本实施方式中，树脂119作为材质与激光介质构件351H以及波长转换元件310H不同的填充材料被例示。取而代之，也可以根据参照“第四结构”说明的原理，将实现偏振方向的控制的其他材料作为填充材料利用。

[0167] 如参照图14说明的那样，在激光介质110D中形成沟部117、118。在波长转换元件310H中，形成与沟部117、118分别连通的沟部311。将树脂119(例如粘合剂)填充到在激光介质110D以及波长转换元件310H中沿着激光光束通过的区域延伸的沟部117、118、311中。其结果，波长转换元件310H被牢固地固定到激光介质110D上，起因于热应力的激光介质110D与波长转换元件310H之间的剥离得以控制。另外，根据参照上述“第四结构”说明的原理，树脂119使沟部117、118、311收缩。

[0168] 树脂119不仅在激光介质110D中产生应力，在波长转换元件310H中也产生应力。其结果，即使是小型的波长转换激光光源300H，也能维持100∶1以上的较高的偏振比。

[0169] 如果波长转换元件310H中没有形成沟部311，则对波长转换做出贡献的偏振方向的基波被消耗。如果将直接接合的激光介质110D和波长转换元件310H作为基波的激光共振器来考虑，则对波长转换做出贡献的偏振方向的光的损失增大，另一个偏振方向的基波进行振荡。

[0170] 在本实施方式中，由于树脂119如上所述在激光介质110D以及波长转换元件310H这两者中产生应力，因而适于抑制具有另一个偏振方向的基波的振荡。这样，实现绿色光的稳定的输出。

[0171] 在本实施方式中，沟部117、118、311中填充的树脂119为粘合剂。取而代之，沟部117、118、311中填充的树脂119也可以是粘合剂以外的树脂材料。进一步取而代之，作为沟部117、118、311中填充的填充材料，还可以利用陶瓷材料。

[0172] 如果作为波长转换元件310H利用形成了极化反转结构的介电体材料，则将沟部117、118、311中填充的填充材料固化的温度设定为居里点(Curie point)以下(更为理想的是500℃以下)较为理想。其结果，极化反转结构不易消失。

[0173] 图24是概略地表示根据第五实施方式的其他波长转换激光光源的结构的模式图。图25概略地示出图24所示的激光介质中掺杂的激光活性物质的浓度变化。用图3、图12、图14、图22、图24以及图25，来说明根据第五实施方式的其他波长转换激光光源。对与参照图22说明的构件相同的构件，附加相同的标号。对这些构件，引用参照图22的说明。

[0174] 图24所示的波长转换激光光源300I与参照图22说明的波长转换激光光源300同样，包括激励光源(图24中未示出)、准直透镜(图24中未示出)、聚光透镜140、输出镜180、波长转换元件310、支撑部件352、高反射光学膜160以及高透射光学膜170。

[0175] 波长转换激光光源300I还包括支撑在支撑部件352中的激光介质构件351I。激光介质构件351I可以应用参照第一实施方式说明的激光介质110(参照图3)、参照第二实施方式说明的激光介质110C(参照图12)或者激光介质110D与树脂119的组合(参照图14)的原理。

[0176] 作为激光介质构件351I的激光介质，利用陶瓷激光介质。因此，激光介质内的激光活性物质(在本实施方式中是Nd)的浓度可以倾斜地变动(参照图25)。通过激光活性物质的浓度变化，波长转换激光光源300I的工作温度范围扩大。

[0177] 例如，如果将YAG或YVO4等单晶体的介质作为激光介质利用，则无法得到图25所示的线性的浓度变化。在本实施方式中，作为激光介质构件351I的激光介质利用陶瓷激光介质，因而激光介质内的激光活性物质(在本实施方式中是Nd)进行热扩散，从而实现激光介质内的线性的浓度变化。这样，波长转换激光光源300I的工作温度范围适宜地扩大。

[0178] 如图25所示，激励光PL入射的入射端面213附近的激光活性物质(在本实施方式中是Nd)的浓度可以被设定得高于与入射端面213相反一侧的出射端面214侧的浓度。使激光活性物质的浓度可以从入射端面213向出射端面214逐渐减小。

[0179] 如果利用具有图25所示的激光活性物质的浓度分布的陶瓷激光介质，则即使激励激光的振荡波长随温度发生偏移，产生在距离入射端面2130.5mm的区域未被吸收的激励光PL，在距离入射端面2130.5mm以上的区域激励光PL也能被适当地吸收。因此，陶瓷激光介质内的激励光PL的吸收量大致恒定。其结果是，以往的波长转换光源具有约20℃至40℃的工作温度范围，而根据本实施方式的波长转换激光光源300I的工作范围为0℃至70℃的范围。

[0180] 如果简单地增加陶瓷激光介质整体中的激光活性物质的浓度，则激光活性物质本身吸收振荡的光，难以适当地进行激光振荡。根据本实施方式的原理的激光活性物质的浓度坡度能够适当地解决上述问题。

[0181] 参照第五实施方式说明的原理适合应用于波长转换激光光源。基于参照第五实施方式说明的原理，构筑产生绿色或蓝色等可见光或者紫外光的波长转换激光光源。

[0182] (第6实施方式)

[0183] 在本实施方式中，说明利用参照上述第五实施方式说明的波长转换激光光源300、300H、300I的图像显示装置。

[0184] 图26表示以激光为光源的激光投影仪(利用强介电体LCOS作为二维调制元件的激光投影仪)。在本实施方式中，激光投影仪作为图像显示装置被例示。

[0185] 激光投影仪1000包括蓝色激光光源1100b、红色激光光源1100r以及绿色激光光源1100g。激光投影仪1000还包括与蓝色激光光源1100b、红色激光光源1100r以及绿色激光光源1100g分别对应的准直透镜1110b、1110r以及1110g。从蓝色激光光源1100b、红色激光光源1100r以及绿色激光光源1100g发出的激光分别通过准直透镜1110b、1110r以及1110g被准直为平行光。在本实施方式中，蓝色激光光源1100b、红色激光光源1100r及/或绿色激光光源1100g可以是第五实施方式所示的波长转换激光光源300、300H、300I。蓝色激光光源1100b、红色激光光源1100r及/或绿色激光光源1100g作为发出光的激光光源被例示。

[0186] 激光投影仪1000还包括分别反射通过准直透镜1110b、1110r、以及1110g而被准直的激光的反射镜1120b、1120r以及1120g。反射镜1120b、1120r以及1120g分别是在蓝色(波长为400-460nm)、红色(波长为600nm以上)以及绿色(波长为520-560nm)区域具有反射特性的介电体多层镜。对准直透镜1110b、1110r以及1110g和反射镜1120b、1120r以及1120g进行调整，使得在紧接反射镜1120g之后，蓝色激光光源1100b、红色激光光源1100r以及绿色激光光源1100g的光束路径成为同轴。

[0187] 激光投影仪1000还包括让光束扫描的扫描镜1130。在图26中，扫描镜1130使来自反射镜1120b、1120r以及1120g的激光向右折射，并进行扫描。

[0188] 激光投影仪1000还包括将光束整形为线状的亮线的透镜1140。作为透镜1140，可以利用柱面透镜(cylindrical lens)。

[0189] 激光投影仪1000还包括透镜1150、1160以及配置在透镜1150、1160之间的扩散板1170。透镜1150、1160是一对中继透镜(relay lens)/场透镜(field lens)。扩散板1170使通过透镜1140(柱面透镜)被整形为亮线的光束进一步成为带状。

[0190] 激光投影仪1000还包括作为偏振分束器利用的棱镜1180和强介电体液晶显示设备(LCOS1190)。通过光的偏振方向的转动，进行LCOS1190的接通/断开控制。因此，棱镜1180作为偏振分束器而发挥作用。在本实施方式中，LCOS1190作为调制光并形成图像的调制元件而被例示。

[0191] 光束在扫描镜1130之前合波。然后，通过扫描镜1130光路方向偏向的光束以S偏振射入棱镜1180。棱镜1180内的反射膜被设计成以S偏振进行反射。因此，S偏振的光对LCOS1190进行照明。在本实施方式中，棱镜1180作为反射镜而被例示。

[0192] 激光投影仪1000还包括投射透镜1200和屏幕1210。由LCOS1190反射的光通过投射透镜1200被投影到屏幕1210上。

[0193] 激光投影仪1000包括控制器1220。控制器1220具有用于驱动LCOS1190的第一驱动电路1221、用于驱动激光光源(蓝色激光光源1100b、红色激光光源1100r以及绿色激光光源1100g)和扫描镜1130的第二驱动电路1222、以及激光器电流源1223。在本实施方式中，第二驱动电路1222作为激光驱动电路而被例示。

[0194] 视频信号1224被输入到第一驱动电路1221中。第一驱动电路1221随后生成用于驱动LCOS1190的LCOS驱动信号1225。将作为LCOS驱动信号1225之一生成的V-SYNC信号1226作为触发信号向第二驱动电路1222输出。

[0195] 第二驱动电路1222随后基于V-SYNC信号1226生成并输出发光触发(emission trigger)1227。发光触发1227表示扫描镜1130的驱动波形和激光光源(蓝色激光光源1100b、红色激光光源1100r以及绿色激光光源1100g)的发光时机。将发光触发1227向激光器电流源1223输入。激光器电流源1223基于发光触发1227，对激光光源(蓝色激光光源1100b、红色激光光源1100r以及绿色激光光源1100g)供应电流。

[0196] 通过上述一系列的动作以及控制，图像被显示在屏幕1210上。

[0197] (第7实施方式)

[0198] 在本实施方式中，说明利用参照上述第五实施方式说明的波长转换激光光源300、300H、300I的图像显示装置。

[0199] 图27概略地示出利用激光的平视显示装置(head-up display device)。在本实施方式中，平视显示装置作为图像显示装置而被例示。

[0200] 平视显示装置2000包括蓝色激光光源2100b、红色激光光源2100r以及绿色激光光源2100g。平视显示装置2000还包括小型液晶面板或者数字镜设备(DMD)等二维调制元件2110、投射透镜2120、中间屏幕2130、折返镜2140、以及用于控制这些构件的控制器2150。

[0201] 从蓝色激光光源2100b、红色激光光源2100r以及绿色激光光源2100g发出的激光通过光学系统(未图示)而被合波、整形，然后对二维调制元件2110进行照明。由二维调制元件2110调制的光通过投射透镜2120被投影到中间屏幕2130上。其结果，在中间屏幕2130上进行描绘。

[0202] 平视显示装置2000还包括输入图像数据的输入端口2160。利用平视显示装置2000而被显示的图像的数据从输入端口2160作为电信号输入。控制器2150将图像数据的信号转换为二维调制元件2110的驱动信号。另外，控制器2150基于图像数据的信号，生成规定蓝色激光光源2100b、红色激光光源2100r以及绿色激光光源2100g的点灯时机的时机信号。

[0203] 控制器2150与时机信号联动地对蓝色激光光源2100b、红色激光光源2100r以及绿色激光光源2100g供应所需要的电流，使蓝色激光光源2100b、红色激光光源2100r以及绿色激光光源2100g点灯。

[0204] 如上所述，在中间屏幕2130上显示被描绘的图像的显示光2170通过返折镜2140向安装在车辆的前档玻璃2180上的反射镜2190反射。反射镜2190进一步将显示光2170向驾驶员2200反射。

[0205] 其结果，能够越过前挡玻璃2180视认由显示光2170显示的图像的虚像2210(图27中用虚线表示的区域)。

[0206] 通过上述一系列的动作以及控制，平视显示装置2000能够对驾驶员2200提供图像。

[0207] 在参照第六实施方式以及第七实施方式说明的图像显示装置中，例如，对绿色激光光源1100g、2100g，可以应用参照上述第五实施方式说明的波长转换激光光源300、300H、300I的原理。

[0208] 上述实施方式主要包括以下结构。

[0209] 上述实施方式所涉及的激光光源包括：发出激光的半导体激光光源；由该半导体激光光源激励而发出光的激光介质；封闭该激光介质发出的所述光构成共振器的两个反射元件；以及支撑所述激光介质的支撑部件，在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

[0210] 根据上述结构，半导体激光光源发出激光。激光介质由半导体激光光源激励而发出光。两个反射元件构成共振器，封闭激光介质发出的光。支撑部件支撑激光介质。由于在配置于共振器内的由陶瓷材料形成的激光介质中产生应力以控制激光介质发出的光的偏振方向，因而提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0211] 在上述结构中，较为理想的是，所述支撑部件具备产生所述应力的应力产生结构，该应力产生结构在沿着所述激光介质发出的所述光的光路的区域产生拉伸应力。

[0212] 根据上述结构，支撑部件具备在激光介质中产生应力的应力产生结构。应力产生结构在沿着激光介质发出的光的光路的区域产生拉伸应力。因此，在拉伸应力的方向上光的偏振方向得到控制。

[0213] 在上述结构中，较为理想的是，所述激光介质具备用于产生所述应力的应力产生结构，该应力产生结构在沿着所述激光介质发出的所述光的光路的区域产生拉伸应力。

[0214] 根据上述结构，激光介质具备用于产生应力的应力产生结构。应力产生结构在沿着激光介质发出的光的光路的区域产生拉伸应力。因此，在拉伸应力的方向上光的偏振方向得到控制。

[0215] 在上述结构中，较为理想的是，通过使所述激光介质内的所述激光的光路相对于所述激光介质发出的所述光的光路倾斜，在沿着所述激光介质发出的所述光的光路的区域产生热应变。

[0216] 根据上述结构，激光介质内的激光的光路相对于激光介质发出的光的光路倾斜，其结果，在沿着激光介质发出的光的光路的区域产生热应变。热应变在相对于激光介质发出的光的光路的激光光路的倾斜方向上，产生控制激光介质发出的光的偏振方向的应力。因此，提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0217] 在上述结构中，较为理想的是，所述应力产生结构具有形成在所述激光介质上的沟部，通过使沿着所述激光介质发出的所述光的光路延伸的所述沟部收缩，产生所述拉伸应力。

[0218] 根据上述结构，应力产生结构具有形成在激光介质上的沟部，沿着激光介质发出的光的光路延伸的沟部收缩，其结果，产生控制激光介质发出的光的偏振方向的拉伸应力。因此，提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0219] 在上述结构中，较为理想的是，所述应力产生结构具有材质与所述激光介质不同的填充材料，填充到所述沟部中的所述填充材料使所述沟部收缩。

[0220] 根据上述结构，应力产生结构具有材质与激光介质不同的填充材料。填充到沟部中的填充材料使沟部收缩，因而产生控制激光介质发出的光的偏振方向的拉伸应力。因此，提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0221] 在上述结构中，较为理想的是，所述填充材料包括树脂材料。

[0222] 根据上述结构，填充到沟部中的树脂材料使沟部收缩，因而产生控制激光介质发出的光的偏振方向的拉伸应力。因此，提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0223] 在上述结构中，较为理想的是，所述填充材料包括陶瓷材料。

[0224] 根据上述结构，填充到沟部中的陶瓷材料使沟部收缩，因而产生控制激光介质发出的光的偏振方向的拉伸应力。因此，提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0225] 在上述结构中，较为理想的是，所述激光介质具有形成所述激光介质发出的所述光的光路的第一区域、以及与该第一区域相邻的第二区域和第三区域，所述支撑部件通过对所述第二区域以及所述第三区域施加压缩力，在所述第一区域产生所述拉伸应力。

[0226] 根据上述结构，激光介质具有形成激光介质发出的光的光路的第一区域、以及与第一区域相邻的第二区域和第三区域。支撑部件对第二区域以及第三区域施加压缩力，其结果，在第一区域产生控制激光介质发出的光的偏振方向的拉伸应力。因此，提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0227] 在上述结构中，较为理想的是，所述半导体激光光源被配置成使所述激光的所述光路相对于所述激光介质发出的所述光的所述光路倾斜。根据上述结构，半导体激光光源被配置成使激光的光路相对于激光介质发出的光的光路倾斜，其结果，在沿着激光介质发出的光的光路的区域产生热应变。热应变在激光的光路相对于激光介质发出的光的光路的倾斜方向上，产生控制激光介质发出的光的偏振方向的应力。因此，提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0228] 在上述结构中，较为理想的是，所述激光介质具有让所述激光入射的入射端面，该入射端面相对于垂直于所述激光介质发出的所述光的所述光路的面倾斜。

[0229] 根据上述结构，激光介质具有让激光入射的入射端面。入射端面相对于垂直于激光介质发出的光的光路的面倾斜，因而在沿着激光介质发出的光的光路的区域产生热应变。热应变在激光的光路相对于激光介质发出的光的光路的倾斜方向上，产生控制激光介质发出的光的偏振方向的应力。因此，提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0230] 上述实施方式所涉及的波长转换激光光源包括：发出激光的半导体激光光源；由该半导体激光光源激励而发出光的激光介质；对该激光介质发出的所述光的波长进行转换的波长转换元件；封闭所述激光介质发出的所述光构成共振器的两个反射元件；以及支撑所述激光介质的支撑部件，在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

[0231] 根据上述结构，半导体激光光源发出激光。激光介质由半导体激光光源激励而发出光。波长转换元件对激光介质发出的光的波长进行转换。两个反射元件构成共振器，封闭激光介质发出的光。支撑部件支撑激光介质。在配置于共振器内的由陶瓷材料形成的激光介质中，产生应力以控制激光介质发出的光的偏振方向，因而提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0232] 上述实施方式所涉及的波长转换激光光源包括：发出激光的半导体激光光源；由该半导体激光光源激励而发出光的激光介质；对该激光介质发出的所述光的波长进行转换的波长转换元件；以及封闭所述激光介质发出的所述光构成共振器的两个反射元件，与所述激光介质光学接合的所述波长转换元件被配置在所述共振器内，在配置于所述共振器内的由陶瓷材料形成的所述激光介质中，产生应力以控制所述激光介质发出的所述光的偏振方向。

[0233] 根据上述结构，半导体激光光源发出激光。激光介质由半导体激光光源激励而发出光。波长转换元件对激光介质发出的光的波长进行转换。两个反射元件构成共振器，封闭激光介质发出的光。与激光介质光学接合的波长转换元件配置在共振器内。在配置于共振器内的由陶瓷材料形成的激光介质中，产生应力以控制激光介质发出的光的偏振方向，因而提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0234] 在上述结构中，较为理想的是，波长转换激光光源还包括材质与所述激光介质以及所述波长转换元件不同的填充材料，在所述激光介质以及所述波长转换元件上，形成有沿着所述激光介质发出的所述光的光路的沟部，填充到所述沟部中的所述填充材料使所述沟部收缩，在沿着所述激光介质发出的所述光的所述光路的区域产生拉伸应力。

[0235] 根据上述结构，波长转换激光光源还包括材质与激光介质以及波长转换元件不同的填充材料。在激光介质以及波长转换元件上，形成有沿着激光介质发出的光的光路的沟部。填充到沟部中的填充材料使沟部收缩，因而在沿着激光介质发出的光的所述光路的区域产生拉伸应力。拉伸应力控制激光介质发出的光的偏振方向，因而提供小型并且低价的半导体激光光源。

[0236] 在上述结构中，较为理想的是，所述激光介质具有让所述激光入射的入射端面以及与该入射端面相反一侧的出射端面，在所述激光介质中掺杂激光活性物质，所述激光活性物质的浓度自所述入射端面起朝着所述出射端面而降低。

[0237] 根据上述结构，激光介质具有让激光入射的入射端面以及与入射端面相反一侧的出射端面。在激光介质中掺杂激光活性物质。激光活性物质的浓度自入射端面起朝着出射端面而降低，因而使激光介质吸收的激光的量稳定。

[0238] 上述实施方式所涉及的图像显示装置包括：发出光的激光光源；对所述激光光源供应电流的激光驱动电路；调制所述光并形成图像的调制元件；反射从所述调制元件射出的光的反射镜；以及驱动所述调制元件的控制器，其中所述激光光源包括上述的波长转换激光光源。

[0239] 根据上述结构，激光驱动电路供应电流后，激光光源发出光。图像调制元件调制来自激光光源的光。反射镜反射从调制元件射出的光。控制器驱动图像调制元件，控制图像显示装置显示的图像。由于激光光源包括上述的波长转换激光光源，因而能够长时间维持较高的输出。

[0240] 产业上的可利用性

[0241] 根据上述实施方式的原理，可提供小型的激光光源装置。激光光源装置的支撑陶瓷激光介质的支撑部件或者陶瓷激光介质本身具有控制偏振方向的结构，因而偏振方向适当地得到控制。