パルスファイバレーザ装置、及び、画像表示装置、加工装置
【課題】ファイバレーザ装置の入力電流により励起用のレーザ光源を駆動したときにファイバレーザ装置から出てくる光パルスを積極的に利用してピーク値が数十Ｗの光パルス列を発生し、低コストで簡単な構成のパルスファイバレーザ装置を実現する。
【解決手段】本発明のパルスファイバレーザ装置１０は、励起光（図示せず）を出射する励起用のレーザ光源１１と、レーザ活性物質を含み励起光を入射するファイバ１２と、ファイバ１２を挟んで光学的に接続されている１組のファイバグレーティング１３と、を備えたファイバレーザ１４であって、レーザ光源１１を駆動する入力電流１５をファイバレーザ１４からの光パルス１６ａが出射されると同時に遮断することにより出力光１６が出射されている。
【解決手段】本発明のパルスファイバレーザ装置１０は、励起光（図示せず）を出射する励起用のレーザ光源１１と、レーザ活性物質を含み励起光を入射するファイバ１２と、ファイバ１２を挟んで光学的に接続されている１組のファイバグレーティング１３と、を備えたファイバレーザ１４であって、レーザ光源１１を駆動する入力電流１５をファイバレーザ１４からの光パルス１６ａが出射されると同時に遮断することにより出力光１６が出射されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力のピーク値をもつ光パルスを発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置及びそれを用いた画像表示装置、加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単色性が強くＷ級の高出力が出力できる可視光レーザ光源は、色再現範囲の広い高輝度画像表示装置を実現する光源として期待されている。このような要求に応えて、赤色、緑色及び青色の３原色のうち、赤色又は青色の高出力光源は半導体レーザで実現されつつある。しかしながら、緑色の高出力レーザ光源は半導体レーザとして構成できる最適な材料の構成が難しく、半導体レーザ素子だけで実現しようとすることが困難である。そのため、固体レーザ媒質からの基本波を、波長変換素子により高調波に波長変換して緑色の高出力レーザ光源を実現する構成が注目され量産化に向けた開発が進められている。
【０００３】
一方、１μｍ帯の波長の高出力光パルスを発生するレーザ光源は、レーザ加工機などに用いられ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザなどの固体レーザ光源が主に用いられている。
【０００４】
ところで、このような緑色の高出力レーザ光源やレーザ加工機などの高出力レーザ光源を実現するためには、高出力ピーク値をもつ光パルスをパルス列として発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置が必要とされている。このような光パルスによりレーザ加工機の機械加工が精度よく実現され、このような光パルスを基本波として用いることにより高い変換効率で波長変換が行われる緑色の高出力レーザ光源を実現することができる。
【０００５】
このような例として、過飽和特性を有するファイバブラッググレーティング（以下、「ＦＢＧ」とする）を用いた２つの反射体間で、希土類をレーザ活性物質として添加したファイバにおいて発生した自然放出光を増幅しつつ共振させるモード同期により出力端から超短パルスレーザ光を発生させている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、同様のファイバとこれを挟む１組のＦＢＧとで構成されるファイバレーザ装置において励起用のレーザ光源の入力パターンを最適化して矩形状の光パルスの先頭にサージパルスを伴わないようにして安定な矩形状の光パルスを生成することが提案されている（例えば、特許文献２）。このような構成とすることにより、不安定なサージパルスがないディスプレイや各種の分析などの用途に最適な安定な矩形状の光パルスを得ることができるとしている。
【０００７】
また、ファイバレーザ発振器とファイバレーザ増幅器とを直列に接続して一定出力の高出力Ｑスイッチパルス列を発生するファイバレーザ装置において、発信器と増幅器との励起開始のタイミングを工夫することにより、光パルスが発生する最初の段階から過渡応答の影響を避けた安定な一定出力の光パルス列が得られるとしている（例えば、特許文献３）。このことにより、ファイバレーザ装置が動作を開始した最初の時点から無駄なく高出力のパルス光を高効率に出力することができるとしている。
【特許文献１】特開２００５−１７４９９３号公報
【特許文献２】特開２００７−１４２３８０号公報
【特許文献３】特開２００７−３５６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記で説明した従来技術においては、モード同期やＱスイッチを利用して光パルスを発生するため、装置が高価となり、かつ装置における入力の電力に対する出力光への変換効率が十分でないという課題があった。また、サージパルスのない矩形の光パルスを利用する場合には、ピーク出力が低く、ＳＨＧを利用した緑色の高出力レーザ光源においては、基本波から高調波への十分な波長変換効率が得られないことが課題となっていた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、ファイバレーザ装置の入力電流により励起用のレーザ光源を駆動したときにファイバレーザ装置から出てくる光パルスを積極的に利用してピーク値が１００Ｗクラスの光パルス列を発生し、低コストで簡単な構成のパルスファイバレーザ装置を実現し提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明のパルスファイバレーザ装置は、励起光を出射する励起用のレーザ光源と、レーザ活性物質を含み上記励起光を入射するファイバと、上記ファイバを挟んで光学的に接続されている１組の反射部と、を備えたファイバレーザであって、上記レーザ光源を駆動する入力電流を上記ファイバレーザからの光パルスが出射されると同時に遮断することにより出力光が出射されている構成からなる。
【００１１】
また、本発明の画像表示装置は、複数のレーザ光源と、空間変調素子と、レーザ光源から出射する光を空間変調素子に導く光学系と、を備え、レーザ光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなり、レーザ光源のうち、少なくとも緑色の光源が上記記載のパルスファイバレーザ装置を用いた構成としてもよい。
【００１２】
また、本発明の画像表示装置は、複数のレーザ光源と、レーザ光源を走査する走査部と、レーザ光源から出射する光を走査部に導く光学系と、を備え、レーザ光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなり、レーザ光源のうち、少なくとも緑色の光源は上記記載のパルスファイバレーザ装置を用いた構成としてもよい。
【００１３】
また、本発明の加工装置は、上記パルスファイバレーザ装置と、そこから出射するパルスレーザ光を加工対象に導く光学系と、を備えた構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のパルスファイバレーザ装置は、レーザ光源を駆動する入力電流をファイバレーザからの光パルスが出射されると同時に遮断することにより出力光が出射されている。このような構成とすることにより、高出力ピーク値をもつ光パルスをパルス列として発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態にかかるパルスファイバレーザ装置及びそれを用いた画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、図面で同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合もある。
【００１６】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１にかかるパルスファイバレーザ装置１０の概略構成図を示す。
【００１７】
図１に示すように本発明のパルスファイバレーザ装置１０は、励起光（図示せず）を出射する励起用のレーザ光源１１と、レーザ活性物質を含み励起光を入射するファイバ１２と、ファイバ１２を挟んで光学的に接続されている１組のファイバグレーティング１３と、を備えたファイバレーザ１４であって、レーザ光源１１を駆動する入力電流１５をファイバレーザ１４からの光パルス１６ａが出射されると同時に遮断することにより出力光１６が出射されている。
【００１８】
パルスファイバレーザ装置１０は、光パルス１６ａの光出力を検出する検出部１７による検出信号１７ａにより制御部１８を介して入力電流１５を遮断するようにしている。すなわち、検出信号１７ａが制御部１８により受信されると、この検出信号１７ａの内容に対応して、後述するように制御部１８は、電源１９からレーザ光源１１に供給される入力電流１５を遮断することになる。なお、図１に示すように検出部１７は、１組のファイバグレーティング１３のうち出力側のファイバグレーティング１３ｂの出力端部の近傍に配置された構成としている。出力光１６はハーフミラー１６ｂにより、その一部が分岐されて検出部１７に取り込まれている。検出部１７、レーザ光源１１及び電源１９は配線１８ａにより制御部１８に接続されて制御されている。
【００１９】
このような構成とすることにより、高出力ピーク値をもつ光パルス１６ａをパルス列として発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置１０を簡単な構成により実現することができる。
【００２０】
また、パルスファイバレーザ装置１０は、ファイバレーザ１４からの出力光１６を基本波として、基本波を高調波に変換する波長変換素子２０とをさらに備え、波長変換素子２０からの高調波光２１を出力する構成としている。
【００２１】
このような構成とすることにより、さらに変換効率の高い高調波光の光パルス２１ａを基本単位としたパルス列として発生することができる。
【００２２】
図２は、図１に示すパルスファイバレーザ装置１０から出力光の光パルス１６ａが出射されるときのフローチャートを示す。図１及び図２を用いて本発明のパルスファイバレーザ装置１０の具体的な動作について説明する。
【００２３】
ステップＳ１はレーザ光源１１が電源１９により駆動されてレーザ光源１１に入力電流１５が注入され、レーザ光源１１から出射されるレーザ光（図示せず）が励起光としてファイバレーザ１４を励起するステップである。ここで、励起用のレーザ光源１１としては、例えば発振波長９７５ｎｍのシングルエミッターレーザダイオードを３個使用しており、レーザ光源１１の最大出力は８Ｗである。
【００２４】
ステップＳ２は励起光によりファイバレーザ１４のレーザ活性物質を励起するステップである。ここで、ファイバレーザ１４はファイバ１２のコア部分に、例えば希土類の元素としてＹｂ（イッテルビウム）をドープしてレーザ活性物質としたファイバ長１０ｍのものであり、このファイバ１２を挟んでレーザ共振器のミラーに相当する１組のファイバグレーティング１３を備えている。
【００２５】
１組のファイバグレーティング１３のうち、入射側のファイバグレーティング１３ａのコア部分には、例えばゲルマニウムが添加されて紫外光に対する感度を向上させてグレーティングが形成しやすいようにしている。また、ファイバグレーティング１３ａは、例えばレーザ共振器のミラーとしては中心波長１０６４ｎｍ、反射スペクトル半値幅１ｎｍ、反射率９８％という特性を持つように形成されている。
【００２６】
一方、出射側のファイバグレーティング１３ｂのコア部分には、例えばゲルマニウムが同様に添加されており、ミラーとしては中心波長１０６４ｎｍ、反射スペクトル半値幅０．０５ｎｍ、反射率１０％又は１５％という特性を持つように形成されている。このような１組のファイバグレーレーティング１３から波長変換素子２０への基本波を発生させる場合には、波長変換素子２０内における高調波への波長変換効率を考慮すると反射スペクトル幅は０．０１ｎｍ以上、０．０６ｎｍ以下であることが望ましい。なお、この範囲内でファイバレーザ１４が安定にパルス発振していることを確認している。
【００２７】
ステップＳ３は、このように構成されたファイバレーザ１４から光パルス１６ａが出射されるステップである。励起光によりファイバレーザ１４のレーザ活性物質が基本波を発振する波長に相当するエネルギー準位に励起されて反転分布が生じる。そして誘導放出が生じて基本波は１組のファイバグレーティング１３をレーザ共振器のミラーとしてファイバ１２の中を増幅されながら往復し、出射側のファイバグレーティング１３ｂから光パルス１６ａを出射することとなる。
【００２８】
ステップＳ４は光パルス１６ａの一部を検知してレーザ光源１１に供給される入力電流１５を遮断するステップである。すなわち、ファイバレーザ１４から出射される出力光１６、ここでは光パルス１６ａの一部をハーフミラー１６ｂにより分岐して検出部１７により検出する。この検出部１７の検出信号１７ａは配線１８ａを介して制御部１８に伝達されることにより、制御部１８はレーザ光源１１を駆動する電源１９を遮断して入力電流１５を遮断する。そうすると、レーザ光源１１からファイバレーザ１４に入射する励起光が遮断されるのでファイバレーザ１４からの出力光が遮断される。
【００２９】
ステップＳ５は上述のステップＳ１からＳ４までのステップを繰返すことにより、光パルス１６ａが単一の光パルスではなく光パルス列が出射されていることを示すステップである。このようにして、所定の周期の連続した光パルス列を出射することができる。
【００３０】
ところで、出力光１６の光パルス１６ａのほとんどはハーフミラー１６ｂを通過して波長変換素子２０に基本波として入射する。ここで、波長変換素子２０は、例えば周期的に分極反転構造を有するＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３（酸化マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム）、ＫＴＰ（リン酸チタニルカリウム）又はＭｇO：ＬｉＴａＯ３（マグネシウムを添加したタンタル酸リチウム）などを用いている。
【００３１】
このような波長変換素子２０を用いて基本波としての光パルス１６ａは高調波光２１としての光パルス２１ａに波長変換される。この場合に波長変換素子２０は２次の非線形光学効果により波長変換を行うので基本波の光パルス１６ａの発振波長のスペクトル幅が狭いほど、ピークパワーが大きいほど変換効率が向上することになり、結果としてファイバレーザ１４は低消費電力で動作することになる。なお、本実施の形態では基本波はピークパワーが２００Ｗ、発振波長が１０６４ｎｍの光パルス１６ａを用いて、高調波としてピークパワーが１２０Ｗ、発振波長が５３２ｎｍの緑色の光パルス２１ａが得られている。
【００３２】
図３はレーザ光源１１に矩形のパルス電流を入力電流１５として供給したときにファイバレーザ１４からの出力光１６の光出力の過渡応答特性を示す図である。時間軸に対する入力電流１５及び光出力の変化を示している。
【００３３】
図３に示すように矩形の入力電流１５によりレーザ光源１１を駆動して励起光をファイバレーザ１４に入射するとＴ１時間後に、光出力は光パルス１６ａの第１ピークＰ１が発生する。さらに入力電流１５を注入し続けるとＴ２時間後に第２ピークＰ２が発生し、以下過渡応答のピークが発生したのちに光出力は、矩形の入力電流１５の電流値Ｉｓに対応した光出力の定常値Ｐｓを示すことになる。
【００３４】
本発明のパルスファイバレーザ装置１０は、図３の光パルス１６ａの第１ピークＰ１が発生したことを検出部１７により検知して入力電流１５を遮断するので、光出力として第１ピークＰ１のみの単一のピークをもつ光パルス１６ａを出射することができる。
【００３５】
第２ピーク以降は第１ピークに比べて、ピーク出力が低いため、レーザ加工装置として用いる場合、加工性能を低下させる。また、波長変換素子を用いて波長変換する場合も、高い波長変換効率が得られない。このため、入力電流１５を第１ピークP１発生から第２ピークP２発生までの間に、遮断することが望ましい。入力電流源の時定数などの制約により、完全に遮断できない場合は、第２ピークP2発生時の入力電流量を、少なくとも第１ピークP1発生時の入力電流量の６０％以下とすることが望ましい。これによって安定したパルス発振が可能となる。更に、望ましくはT２時間後の入力電流量を、第１ピークP1発生時の入力電流量の２０％以下とすることで、第２のピークP2の発生を防ぎ、ピーク出力が高い第１ピークP1のみを発生させることが可能となる。
【００３６】
また、入力電流１５を遮断して所定の時間が経過したのちに入力電流１５を再び導通してレーザ光源１１がさらに駆動されることにより、出力光１６として複数の光パルス１６ａが繰り返し出射されているように動作させることもできる。このような構成とすることにより、高出力ピーク値をもつ光パルス１６ａをパルス列として継続して発生させることもできる。
【００３７】
図５（ａ）から（ｄ）は入力電流１５のパルス幅又は入力の電荷量を変化させたときの光出力の変化を示す図である。入力電流１５は１０Ａの矩形のパルス電流を励起用のレーザ光源１１に印加している。また、ファイバレーザ１４のファイバ長は、例えば１０ｍであり、ファイバのコア径は９μｍのものを使用している。
【００３８】
図５（ａ）は、電荷量５５μＣ（パルス幅５．５μｓ）の入力電流１５のパルスでレーザ光源１１を駆動してファイバレーザ１４を動作させた場合を示す図である。ファイバレーザ１４は十分な励起光が入力されていないので基本波の光がレーザ発振に至らず自然放出光がわずかに観察されている。
【００３９】
図５（ｂ）は、電荷量６５μＣ（パルス幅６．５μｓ）の入力電流１５のパルスでレーザ光源１１を駆動してファイバレーザ１４を動作させた場合を示す図である。ファイバレーザ１４はレーザ発振に至り、第１のピークＰ１をもつ単一の光パルス１６ａが観察されている。
【００４０】
図５（ｃ）は、電荷量７５μＣ（パルス幅７．５μｓ）の入力電流１５のパルスでレーザ光源１１を駆動してファイバレーザ１４を動作させた場合を示す図である。図５（ｂ）に比べてさらに大きい第１のピークＰ１をもつ単一のパルス１５ａが観察されている。
【００４１】
図５（ｄ）は、電荷量８５μＣ（パルス幅８．５μｓ）の入力電流１５のパルスでレーザ光源１１を駆動してファイバレーザ１４を動作させた場合を示す図である。第１のピークＰ１に加えて第２のピークＰ２を伴う光パルス１６ａが観察されている。光パルス１６ａは、２ｎｄパルスを伴うようになってしまう。
【００４２】
ファイバ長や励起用レーザ光源の出力などにもよるが、第１ピークP1発生までの間に入力された電荷量の１．１０倍以上の電荷量を入力すると、第２ピークP2が発生してしまう。このため、第１ピークP1発生後の入力電流１５の電荷量が、第１ピークP1発生までの電荷量の２０％以下となるように、入力電流１５を遮断することが望ましい。入力電流源の時定数が大きく、入力電流１５の波形がテールを引く場合も同様に、第１ピークP1発生後の入力電流１５の電荷量が、第１ピークP1発生前の電荷量の２０％以下となるように入力電流１５を減少させることが望ましい。
【００４３】
また、第１ピークP1のピーク出力は第１ピークP1発生時の入力電流量に比例するため、最も望ましくは、時定数が小さく、時間応答性に優れた入力電流源を用いて、第１ピークP1発生から第２ピークP2発生の間に入力電流１５を遮断することが望ましい。
【００４４】
図５に示す上述の場合には、図５（ｃ）に示す入力電流１５の条件で単一のピーク値の高い光パルス１６ａが得られることになる。また、入力電流１５を矩形のパルス列にすると光パルス１６ａも光パルス列が得られることとなる。
【００４５】
図４は矩形の入力電流１５の１パルスごとの電荷量に対する波長変換効率を示す図である。ここで、第１のピークＰ１のみが発生する電荷量で入力電流１５の電荷量は正規化している。縦軸は、このときの波長変換効率を１として正規化している。図４に示すように、第１のピークＰ１のみが発生する電荷量以上に電荷量が増加するにしたがって、光パルスが一つの周期の間に、第１のピーク（P1）のみをもつ光パルスから、複数のピークをもつ光パルスに変化するので波長変換効率は顕著に減少する。また、電荷量が、第１のピークＰ１のみが発生するために必要な電荷量に満たない場合も、変換効率は低下する。
【００４６】
したがって、図５に示すようにパルスファイバレーザ装置１０の構成に対応して、入力電流１５は、所定のパルス幅、所定の電流値及び所定の周期を有する複数のパルス電流からなり、パルス幅、電流値及び周期のうちの少なくともいずれかを変化させる。そうすると、上述のように所定の周期の間に光パルス１６ａが第１のピーク（P1）だけ所定の範囲の光出力値で出射されることを予め設定して出力光を出射しているように設定することができる。すなわち、入力電流１５のパルス幅、電流値及び周期を所定の条件の範囲で変化させてピーク値の高い第１のピーク（P1）のみが発生する条件を制御部で把握し、この条件の下にパルスファイバレーザ装置１０を動作させることもできる。
【００４７】
このような構成とすることにより、光パルス１６ａは２ｎｄパルス（P2）以降を付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。さらに、光パルス１６ａのピーク値を用途に応じて最適な値に設定することもできる。
【００４８】
図６は矩形の入力電流１５のパルス幅及び電流値を所定の値に設定して単一の光パルス１６ａを発生させている例について示した図である。
【００４９】
図６において図１で示したパルスファイバレーザ装置１０の検出部１７により光パルス１６ａの出力ピーク値ＰＬを検出したのち、光パルス１６ａの出力値が出力ピーク値ＰＬの９５％から５％までの範囲の値に低下したことを検出したときに入力電流１５を遮断することが好ましい。このような構成とすることにより、光パルス１６ａは２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを発生することができ、図６に示す光パルス１６ａを基本単位としたパルス列として発生することもできる。
【００５０】
また、光パルス１６ａの出力値が出力ピーク値ＰＬの９５％から５％までの範囲の値に低下したことを検出することにより、入力電流１５を遮断するタイミングや設定が容易になり、パルスファイバレーザ装置１０の動作を簡潔にすることができる。
【００５１】
図７は、所定の周期の複数のパルス電圧からなる入力電圧をレーザ光源１１に印加することによりファイバレーザ１４を駆動して光出力を得ていることを示す図で、（ａ）は入力電圧が正の直流電圧でバイアスされている場合を示す図、（ｂ）は入力電圧が負の直流電圧でバイアスされている場合を示す図である。
【００５２】
図７（ａ）において周期３μｓ、パルス幅３００ｎｓの入力電圧のパルス列によりレーザ光源１１は駆動されている。この入力電圧により、光出力は半値幅が５０ｎｓの光パルス１６ａがパルス列として出力されている。
【００５３】
図７（ｂ）は図７（ａ）と同じ周期３μｓ、パルス幅３００ｎｓのパルス電圧に負の直流電圧を重畳して印加して、光パルス１６ａがパルス列として出力されていることを示している。図７（ｂ）では一定の負の直流電圧を印加しているが、レーザ光源１１に入力電流１５を印加したのちに入力電流１５を遮断すると同時にレーザ光源１１に０．１Ｖ以上、０．５Ｖ以下の逆方向電圧（負の直流電圧）を印加してもよい。こうすることにより、光出力の半値幅を４０ｎｓ以下に狭めることが可能となり、狭パルス化が可能となる。また、狭パルス化した分だけ、高いピーク出力が得られるため、パルスファイバレーザ装置で生成したレーザ光を基本波として波長変換させた場合の変換効率効率を高めることが可能となる。
【００５４】
また、ここでは周期を３μｓとしたが、周期は５μｓ以上としてもよい。これにより、更に、狭パルス化、高ピーク化が可能となり、レーザマーキングなどに応用が可能となるため望ましい。
【００５５】
また、同様に周期を１１μｓ以上としても良い。これにより、狭パルス化、高ピーク化に加えて、パルス出力の安定性が改善し、高い出力安定性が求められる画像表示装置に用いることが可能となるため望ましい。
【００５６】
また、図示しないが、ファイバグレーティング１３a、１３ｂの代わりに、ミラーなどの反射手段をもちいる構成としてもよい。また、ファイバ出射端面は、特に反射防止膜などを形成することが無ければ、３％程度フレネル反射するため、ファイバグレーティングの代わりとすることも可能である。
【００５７】
ファイバグレーティングを用いることで、高効率なパルスファイバレーザ装置を実現することができるが、ミラーや出射端のフレネル反射を利用することで、より安価なパルスファイバレーザ装置を実現することが可能となる。
【００５８】
このような構成とすることにより、ファイバレーザ１４を励起する励起光を瞬時に停止することができる。したがって、光パルス１６ａは確実に２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。さらに入力電流１５の大きさ、波形及び周期などを適切に設定することにより、パルス幅が狭い光パルス１６ａをパルス列として発生することもでき、光パルス１６ａパルス幅が狭いことからさらに波長変換効率の高いパルスファイバレーザ装置１０を実現することができる。
【００５９】
本発明では、波長変換素子２０を備えた構成のパルスファイバレーザ装置１０について示したが、波長変換素子２０を備えない構成のパルスファイバレーザ装置であっても、簡単な構成で高ピーク光パルス生成が可能なレーザ光源となる。
【００６０】
（実施の形態２）
図８に本発明の実施の形態２にかかるパルスファイバレーザ装置３０の概略構成図を示す。
【００６１】
図８に示すように本発明のパルスファイバレーザ装置３０は、励起光（図示せず）を出射する励起用のレーザ光源１１と、レーザ活性物質を含み励起光を入射するファイバ１２と、ファイバ１２を挟んで光学的に接続されている１組のファイバグレーティング１３と、を備えたファイバレーザ１４であって、レーザ光源１１を駆動する入力電流１５をファイバレーザ１４からの光パルス１６ａが出射されると同時に遮断することにより出力光１６が出射されている。この構成は実施の形態１に示したパルスファイバレーザ装置１０と同じ構成である。
【００６２】
しかしながら、パルスファイバレーザ装置３０は、実施の形態１に示されたパルスファイバレーザ装置１０と異なり、検出部１７の他に検出部３１が、ファイバ１２の途中に光学的に接続された分岐ファイバ３２の近傍に配置されている。このような構成にすることにより、分岐ファイバ３２の一部からファイバレーザ１４の基本波の一部を取り出して検出部３１で検出し、検出信号１７ａを制御部１８により受信することにより、入力電流１５などを制御している。なお、検出部３１は分岐ファイバ３２の一部に組み込んで配置してもよい。
【００６３】
このような構成とすることにより、ピーク値を含む光パルス１６ａの発生を的確に把握することができるので、さらに簡単な装置の構成で単一の高出力ピーク値をもつ光パルス１６ａをパルス列として発生することができる。
【００６４】
さらに、実施の形態１と異なり、レーザ光源１１は複数のレーザ光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃにより構成され、複数のレーザ光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれ結合ファイバ１１ｄによりその一端が結合され、他端はコンバイナ３３により１組のファイバグレーティング１３のうち入力側のファイバグレーティング１３ａの入力端部に結合されている。
【００６５】
このような構成とすることにより、励起光の光出力を所定の大きさに高めることができるので、さらに高出力の光パルス１６ａを基本単位としたパルス列として発生することができる。
【００６６】
また、実施の形態１と異なり、ファイバ１２は出力端側に偏波面選択部３４をさらに備えた構成としている。このような構成とすることにより、光パルス１６ａはさらに偏光面の揃った光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。そうすると、波長変換素子２０において波長変換を行う際に変換効率を高めることができるだけでなく、偏光面の揃った高調波光を出力することができるので、液晶表示装置などの光源として最適である。
【００６７】
ところで、パルスファイバレーザ装置１０、３０からの出力光１６及び高調波光２１として、さらにピーク値の大きい光パルス１６ａ、２１ａを得ることは入力電流１５の波形を工夫することにより実現することができる。
【００６８】
図９（ａ）は入力電流１５のパルス電流の波形を示す図、図９（ｂ）は、このパルス電流により駆動された励起光により励起されたファイバレーザ１４からの出力光１６の光パルス１６ａを示す図である。
【００６９】
図９（ａ）に示すようにパルス電流は時間的に電流値が９ｓから電流値（９ａ＋９ｂ）に単調に増加する三角波である。パルス電流は直流電流として電流値９ｂの量だけバイアスされている。このように、パルス電流を遮断する直前に電流値を最大にすることにより図９（ｂ）に示す光パルス１６ａは２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値９ｃをもつ光パルスを出力することができ、図９（ｂ）に示す光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。なお、電流パルスは電流値が単調に増加する矩形波であってもよい。
【００７０】
図１０は図９（ａ）に示すパルス発振時の励起用レーザ光源１１の駆動電流（９ｂ＋９ａ）に対する光パルスのピーク出力９ｃの関係について示す図である。パルス電流は最大１０Ａまでの電流値まで駆動することができ、直流電流として０．１Ａをバイアスしている場合のグラフが１０ａ、その４倍の０．４Ａをバイアスしている場合のグラフが１０ｂで示されている。図１０に示すように、いずれも駆動電流値にほぼ比例してパルスピーク出力が増加し、直流電流が小さい方が大きいパルスピーク値が得られていることが観察されている。
【００７１】
また、パルス電流の立ち下がり時間が、立ち上がり時間より長い構成としてもよい。図１１（ａ）及び（ｂ）は、このような入力電流１５の波形例を示す図である。このように立下り時間を立ち上がり時間より長くし、さらに図１１（ａ）よりも図１１（ｂ）のように立ち下がり時間を緩やかにして駆動することにより、パルスピーク値が低下することなく所定のパルスピーク値を出力することができる。
【００７２】
このような構成とすることにより、光パルス１６ａは２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。
【００７３】
（実施の形態３）
図１２に本発明の実施の形態３にかかるパルスファイバレーザ装置４０の概略構成図を示す。図１２に示すようにパルスファイバレーザ装置４０は、実施の形態１及び２で示したパルスファイバ装置１０、３０と異なり、波長変換素子４１を挟んで１組の凹面ミラー４２（４２ａ、４２ｂ）をさらに備え、基本波は１組の凹面ミラー４２（４２ａ、４２ｂ）の間に配置された波長変換素子４１の異なった経路４３を複数回通過している構成としている。ファイバレーザ１４の構成は実施の形態１及び２とほぼ同じである。
【００７４】
このような構成とすることにより、波長変換素子４１の全体で複数回異なった経路で波長変換が行われるので、局所的に波長変換が行われて温度上昇が生じることなどがなく、安定に効率よく基本波４４を高調波光４５に変換することができる。さらに、ファイバレーザ１４から出力された基本波４４はレンズ４６などの光学系により波長変換素子４１の中央付近で集光されるようにしているので波長変換素子４１での変換効率はさらに向上することができる。ここで、１組の凹面ミラー４２を用いているのは、波長変換素子４１を通過する経路４３のそれぞれで基本波４４がビームウェスト位置を有するようにするためである。以上の構成とすることにより、さらに高調波光４５の光パルスを基本単位とした高出力のパルス列として発生することができる。
【００７５】
また、図１２に示すように高調波光４５を検出する高調波検出部４７をさらに備え、高調波検出部４７による検出信号により入力電流１５を遮断する構成としている。すなわち、高調波光４５の一部は、出力側の凹面ミラー４２ａの近傍に配置されたハーフミラー４７ａにより反射されて高調波検出部４７により検出される。この検出信号により高調波光４５の出力やパルス光としてのピーク値の検出などを行うことができ、制御部１８は検出信号を元にパルスファイバレーザ装置４０の全体を制御している。
【００７６】
したがって、このような構成とすることにより、さらに高効率で２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを基本単位としたパルス列として出力光４８を発生することができる。
【００７７】
（実施の形態４）
図１３に本発明の実施の形態４にかかる、上記で説明した実施の形態１から３において示したパルスファイバレーザ装置を緑色の光源として適用した画像表示装置の構成の一例について示す概略構成図である。光源には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを用いた。赤色レーザ光源（Ｒ光源）１０１ａには波長６４０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系材料からなる半導体レーザ装置を、青色レーザ光源（Ｂ光源）１０１ｃには波長４５０ｎｍのＧａＮ系材料からなる半導体レーザ装置を用いている。また、緑色レーザ光源（Ｇ光源）１０１ｂには実施の形態１から３において示したうちのいずれかの波長５３２ｎｍのレーザ光を出射する波長変換装置を用いている。
【００７８】
図１３に示すように、本実施の形態の画像表示装置１１０は、複数のレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、このレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを走査する走査部１０２と、を備えている。そして、レーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、少なくとも赤色（Ｒ光）、緑色（Ｇ光）及び青色（Ｂ光）をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなり、これらのレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのうちＧ光源１０１ｂは上記で説明した実施の形態１から３で示したパルスファイバレーザ装置からなるＧ光源を用いた構成となっている。
【００７９】
次に本実施の形態の画像表示装置１１０の光学的な構成について説明する。画像表示装置１１０のＲ、Ｇ、Ｂ各光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃより出射されたレーザビームは、集光レンズ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃにより集光されたのち、走査部１０２を構成する反射型２次元ビーム走査手段１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにより拡散板１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ上を走査される。画像データはＲ、Ｇ、Ｂそれぞれのデータに分割されており、その信号をフィールドレンズ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃで絞って空間変調素子１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに入力したのち、ダイクロイックプリズム１０６で合波することによりカラー画像を形成する。このように合波した画像は投射レンズ１０７によりスクリーン１０８に投影される。ただし、Ｇ光源１０１ｂから空間光変調素子１０５ｂに入射する光路中には、空間変調素子１０５ｂでのＧ光のスポットサイズをＲ光やＢ光と同じにするための凹レンズ１０９が挿入されている。また、Ｇ光源１０１ｂは、実施の形態１から３で示したＧ光源に集光レンズ（図示せず）などの光学部品を付加して、出力光のマルチビームが集光されることにより反射型２次元ビーム走査手段１０２ｂで走査しやすいようにしている。
【００８０】
このように本実施の形態の画像表示装置１１０において、Ｇ光源１０１ｂは実施の形態１から３で示したＧ光源を用いている。
【００８１】
すなわち、画像表示装置１１０は、スクリーン１０８と、複数のレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、レーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを走査する走査部１０２とを備え、レーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなり、レーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのうち、少なくとも緑色の光源（Ｇ光源）１０１ｂが実施の形態１から３のいずれかのパルスファイバレーザ装置１０、３０、４０を用いている。
【００８２】
このような構成とすることにより、単一の高出力ピーク値をもつ光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を用いているので、高輝度で色再現性に優れ、簡単な構成で低消費電力の安定した画像表示装置を実現することができる。
【００８３】
また、画像表示装置１１０の緑色の光源であるパルスファイバレーザ装置から１フレームの画像を表示するために出射される光パルス数は、１フレームの直前の１フレームの画像を表示するために出射された光パルス数の平均出力から決められてＡＰＣ制御がされている構成としてもよい。
【００８４】
このような構成とすることにより、さらに低消費電力で安定に動作する画像表示装置を実現することができる。
【００８５】
（実施の形態５）
図１４は本発明の実施の形態５にかかる、実施の形態１から３で示したＧ光源を含むバックライト照明装置を用いた画像表示装置の構成の一例について示す概略構成図である。このような画像表示装置の例として液晶表示装置１２０の模式的な構成図を示す。
【００８６】
図１４に示すように液晶表示装置１２０は、液晶表示パネル１２１と、液晶表示パネル１２１を背面側から照明するバックライト照明装置１１１と、を備えて構成されている。そして、バックライト照明装置１１１の光源は、複数のレーザ光源１１２を含んで構成され、このレーザ光源１１２は少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなる。すなわち、Ｒ光源１１２ａ、Ｇ光源１１２ｂ及びＢ光源１１２ｃは、それぞれ赤色、緑色及び青色のレーザ光を出射する。このレーザ光源１１２のうち、Ｇ光源１１２ｂが本発明の実施の形態１から３で示したパルスファイバレーザ装置からなるＧ光源を用いて構成される。
【００８７】
ここでは、Ｒ光源１１２ａには波長６４０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系材料からなる半導体レーザ装置を、青色レーザ光源（Ｂ光源）１１２ｃには波長４５０ｎｍのＧａＮ系材料からなる半導体レーザ装置を用いている。また、緑色レーザ光源（Ｇ光源）１１２ｂには実施の形態１から３において示したうちのいずれかの波長変換装置を適用した波長５３２ｎｍの緑色レーザ光源を用いている。
【００８８】
次に本実施の形態の液晶表示装置１２０の模式的な構成について説明する。本実施の形態における液晶表示装置１２０は、バックライト照明装置１１１と、このバックライト照明装置１１１から出射されるＲ光、Ｇ光及びＢ光のレーザ光を利用して画像表示を行う偏光板１２２及び液晶板１２３から構成される液晶表示パネル１２１とからなる。すなわち、図１４に示すように本実施の形態のバックライト照明装置１１１は、レーザ光源１１２、レーザ光源１１２からのＲ光、Ｇ光及びＢ光のレーザ光をまとめて導光部１１４を介して導光板１１５に導く光ファイバ１１３及び導入したＲ光、Ｇ光及びＢ光のレーザ光で均一に満たされて主面（図示せず）からレーザ光を出射する導光板１１５から構成されている。なお、Ｇ光源１１２ｂは、実施の形態１から３で示したＧ光源に集光レンズ（図示せず）などの光学部品を付加して、出力光のマルチビームが光ファイバ１１３に集光されて導光板１１５に導かれるようにしている。
【００８９】
したがって、単一の高出力ピーク値をもつ光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を用いて構成しているので、高輝度で色再現性に優れ、簡単な構成で低消費電力の安定した画像表示装置を実現することができる。
【００９０】
また、ここでは、レーザ光源を用いた画像表示装置として、透過型の液晶パネルを空間変調素子として用いた液晶表示装置について示したが、DMDミラーや反射型LCOSを空間変調素子に用いたプロジェクタなどの画像表示装置であっても同様の効果を発現することは言うまでもない。
【００９１】
（実施の形態６）
図１５は、本発明の実施の形態６にかかるレーザ加工装置の構成の一例について示す概略構成図である。ここで、レーザ加工装置は実施の形態１又は、２において示したレーザ光源を適用した。
【００９２】
図１５に示すように、レーザ加工装置２２０１は、レーザ光源２２０２、スキャンミラー２２０３、ステージ２２０４で構成されていて、加工対象２２０５を加工する。
【００９３】
実施の形態１又は２のいずれかに示したレーザ光源２２０２を用い、レーザ光源２２０２から出射したレーザ光をスキャンミラー２２０３で反射させて加工対象２２０５に照射することで、加工対象２２０５上のレーザ照射位置をY軸方向に移動させる。同時に、加工対象２２０５を載せたステージ２２０４をX軸方向に移動させることで、加工対象２２０５上のレーザ照射位置はX軸方向に移動する。このような構成で、例えば、任意のレーザ照射位置でレーザ光源２２０２をパルス発振させることで、加工対象２２０５表面上に任意のパターンのマーキングを施すことが可能となる。
【００９４】
また、加工対象２２０５を水槽内に設置し、同様に加工対象２２０５表面上に向けてレーザをパルス照射することで、レーザピーニングなどに応用することも可能となる。
【００９５】
本発明のレーザ光源は安定したビーム品質が高いレーザ光を生成することが可能であり、レーザマーキングやレーザピーニングなど、レーザ加工装置に用いる光源として望ましい。
【００９６】
また、レーザピーニングには、波長変換光として４４１ｎｍから５９２ｎｍの波長の光を生成するレーザ光源を用いることが望ましく、これにより、水がレーザ光を吸収することで蒸発することを防ぎ、加工対象２２０５照射面での高いレーザピーニング効果を発現することが可能となる。
【００９７】
本実施の形態では、スキャンミラーを用いたレーザ走査型の加工装置について述べた。ただし、これは、レーザ光源を用いた加工装置の一例であり、例えば、レーザ光源にて生成したレーザ光をファイバに入射させて、ファイバの反対面（出射端）を向けた任意の照射面にレーザ光を照射する構成の加工装置としてもよい。このような構成とすることにより、手術用のレーザ加工装置を実現することが可能となる。
【００９８】
また、本明細書にて、実施の形態１から６に示した構成は一例であって、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更を変えることができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明のパルスファイバレーザ装置は、高出力ピーク値をもつ光パルスをパルス列として発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を低コストで簡単な構成により実現することができる。また、本発明のパルスファイバレーザ装置を用いた加工装置を低コストで簡単な構成により実現することができる。
【０１００】
更に、本発明の画像表示装置は、高出力ピーク値をもつ光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を用いて構成しているので、高輝度で色再現性に優れ、簡単な構成で低消費電力の安定した画像表示装置を実現することができ、大型ディスプレイ装置や高輝度ディスプレイ装置などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるパルスファイバレーザ装置の概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１にかかるパルスファイバレーザ装置から出力光のパルスが出射されるときのフローチャート
【図３】レーザ光源に矩形のパルス電流を入力電流として供給したときにファイバレーザからの出力光の光出力の過渡応答特性を示す図
【図４】図３に示す矩形の入力電流のパルス幅に対する波長変換効率を示す図
【図５】（ａ）から（ｄ）は入力電流のパルス幅又は入力の電荷量を変化させたときの光出力の変化を示す図
【図６】矩形の入力電流のパルス幅及び電流値を所定の値に設定して単一の光パルスを発生させている例について示した図
【図７】所定の周期の複数のパルス電圧からなる入力電圧をレーザ光源に印加することによりファイバレーザを駆動して光出力を得ていることを示す図で、（ａ）は入力電圧が正の直流電圧でバイアスされている場合を示す図、（ｂ）は入力電圧が負の直流電圧でバイアスされている場合を示す図
【図８】本発明の実施の形態２にかかるパルスファイバレーザ装置の概略構成図
【図９】（ａ）は入力電流のパルス電流の波形を示す図、（ｂ）は、このパルス電流により駆動された励起光により励起されたファイバレーザからの出力光の光パルスを示す図
【図１０】図９（ａ）に示すパルス発振時の励起用のレーザ光源の駆動電流に対する光パルスのピーク出力の関係について示す図
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、入力電流の波形例を示す図
【図１２】本発明の実施の形態３にかかるパルスファイバレーザ装置の概略構成図
【図１３】本発明の実施の形態４にかかる画像表示装置の構成の一例について示す概略構成図
【図１４】本発明の実施の形態５にかかる画像表示装置の構成の一例について示す概略構成図
【図１５】本発明の実施の形態６にかかる加工装置の構成の一例について示す概略構成図
【符号の説明】
【０１０２】
１０，３０，４０ パルスファイバレーザ装置
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１２ レーザ光源
１１ｄ 結合ファイバ
１２ ファイバ
１３ １組のファイバグレーティング
１３ａ 入射側のファイバグレーティング
１３ｂ 出射側のファイバグレーティング
１４ ファイバレーザ
１５ 入力電流
１６，４８ 出力光
１６ａ，２１ａ 光パルス
１６ｂ，４７ａ ハーフミラー
１７，３１ 検出部
１７ａ 検出信号
１８ 制御部
１８ａ 配線
１９ 電源
２０，４１ 波長変換素子
２１，４５ 高調波光
３２ 分岐ファイバ
３３ コンバイナ
４２（４２ａ，４２ｂ） 凹面ミラー
４３ 経路
４４ 基本波
４６ レンズ
４７ 高調波検出部
１０１ａ，１１２ａ Ｒ光源（レーザ光源）
１０１ｂ，１１２ｂ Ｇ光源（レーザ光源）
１０１ｃ，１１２ｃ Ｂ光源（レーザ光源）
１０２ 走査部
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ 反射型２次元ビーム走査手段
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ 拡散板
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ フィールドレンズ
１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ 空間変調素子
１０６ ダイクロイックプリズム
１０７ 投射レンズ
１０８ スクリーン
１０９ 凹レンズ
１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ 集光レンズ
１１０ 画像表示装置
１１１ バックライト照明装置
１１３ 光ファイバ
１１４ 導光部
１１５ 導光板
１２０ 液晶表示装置（画像表示装置）
１２１ 液晶表示パネル
１２２ 偏光板
１２３ 液晶板
２２０１ レーザ加工装置
２２０２ レーザ光源
２２０３ スキャンミラー
２２０４ ステージ
２２０５ 加工対象
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力のピーク値をもつ光パルスを発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置及びそれを用いた画像表示装置、加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単色性が強くＷ級の高出力が出力できる可視光レーザ光源は、色再現範囲の広い高輝度画像表示装置を実現する光源として期待されている。このような要求に応えて、赤色、緑色及び青色の３原色のうち、赤色又は青色の高出力光源は半導体レーザで実現されつつある。しかしながら、緑色の高出力レーザ光源は半導体レーザとして構成できる最適な材料の構成が難しく、半導体レーザ素子だけで実現しようとすることが困難である。そのため、固体レーザ媒質からの基本波を、波長変換素子により高調波に波長変換して緑色の高出力レーザ光源を実現する構成が注目され量産化に向けた開発が進められている。
【０００３】
一方、１μｍ帯の波長の高出力光パルスを発生するレーザ光源は、レーザ加工機などに用いられ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザなどの固体レーザ光源が主に用いられている。
【０００４】
ところで、このような緑色の高出力レーザ光源やレーザ加工機などの高出力レーザ光源を実現するためには、高出力ピーク値をもつ光パルスをパルス列として発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置が必要とされている。このような光パルスによりレーザ加工機の機械加工が精度よく実現され、このような光パルスを基本波として用いることにより高い変換効率で波長変換が行われる緑色の高出力レーザ光源を実現することができる。
【０００５】
このような例として、過飽和特性を有するファイバブラッググレーティング（以下、「ＦＢＧ」とする）を用いた２つの反射体間で、希土類をレーザ活性物質として添加したファイバにおいて発生した自然放出光を増幅しつつ共振させるモード同期により出力端から超短パルスレーザ光を発生させている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、同様のファイバとこれを挟む１組のＦＢＧとで構成されるファイバレーザ装置において励起用のレーザ光源の入力パターンを最適化して矩形状の光パルスの先頭にサージパルスを伴わないようにして安定な矩形状の光パルスを生成することが提案されている（例えば、特許文献２）。このような構成とすることにより、不安定なサージパルスがないディスプレイや各種の分析などの用途に最適な安定な矩形状の光パルスを得ることができるとしている。
【０００７】
また、ファイバレーザ発振器とファイバレーザ増幅器とを直列に接続して一定出力の高出力Ｑスイッチパルス列を発生するファイバレーザ装置において、発信器と増幅器との励起開始のタイミングを工夫することにより、光パルスが発生する最初の段階から過渡応答の影響を避けた安定な一定出力の光パルス列が得られるとしている（例えば、特許文献３）。このことにより、ファイバレーザ装置が動作を開始した最初の時点から無駄なく高出力のパルス光を高効率に出力することができるとしている。
【特許文献１】特開２００５−１７４９９３号公報
【特許文献２】特開２００７−１４２３８０号公報
【特許文献３】特開２００７−３５６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記で説明した従来技術においては、モード同期やＱスイッチを利用して光パルスを発生するため、装置が高価となり、かつ装置における入力の電力に対する出力光への変換効率が十分でないという課題があった。また、サージパルスのない矩形の光パルスを利用する場合には、ピーク出力が低く、ＳＨＧを利用した緑色の高出力レーザ光源においては、基本波から高調波への十分な波長変換効率が得られないことが課題となっていた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、ファイバレーザ装置の入力電流により励起用のレーザ光源を駆動したときにファイバレーザ装置から出てくる光パルスを積極的に利用してピーク値が１００Ｗクラスの光パルス列を発生し、低コストで簡単な構成のパルスファイバレーザ装置を実現し提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明のパルスファイバレーザ装置は、励起光を出射する励起用のレーザ光源と、レーザ活性物質を含み上記励起光を入射するファイバと、上記ファイバを挟んで光学的に接続されている１組の反射部と、を備えたファイバレーザであって、上記レーザ光源を駆動する入力電流を上記ファイバレーザからの光パルスが出射されると同時に遮断することにより出力光が出射されている構成からなる。
【００１１】
また、本発明の画像表示装置は、複数のレーザ光源と、空間変調素子と、レーザ光源から出射する光を空間変調素子に導く光学系と、を備え、レーザ光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなり、レーザ光源のうち、少なくとも緑色の光源が上記記載のパルスファイバレーザ装置を用いた構成としてもよい。
【００１２】
また、本発明の画像表示装置は、複数のレーザ光源と、レーザ光源を走査する走査部と、レーザ光源から出射する光を走査部に導く光学系と、を備え、レーザ光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなり、レーザ光源のうち、少なくとも緑色の光源は上記記載のパルスファイバレーザ装置を用いた構成としてもよい。
【００１３】
また、本発明の加工装置は、上記パルスファイバレーザ装置と、そこから出射するパルスレーザ光を加工対象に導く光学系と、を備えた構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のパルスファイバレーザ装置は、レーザ光源を駆動する入力電流をファイバレーザからの光パルスが出射されると同時に遮断することにより出力光が出射されている。このような構成とすることにより、高出力ピーク値をもつ光パルスをパルス列として発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態にかかるパルスファイバレーザ装置及びそれを用いた画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、図面で同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合もある。
【００１６】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１にかかるパルスファイバレーザ装置１０の概略構成図を示す。
【００１７】
図１に示すように本発明のパルスファイバレーザ装置１０は、励起光（図示せず）を出射する励起用のレーザ光源１１と、レーザ活性物質を含み励起光を入射するファイバ１２と、ファイバ１２を挟んで光学的に接続されている１組のファイバグレーティング１３と、を備えたファイバレーザ１４であって、レーザ光源１１を駆動する入力電流１５をファイバレーザ１４からの光パルス１６ａが出射されると同時に遮断することにより出力光１６が出射されている。
【００１８】
パルスファイバレーザ装置１０は、光パルス１６ａの光出力を検出する検出部１７による検出信号１７ａにより制御部１８を介して入力電流１５を遮断するようにしている。すなわち、検出信号１７ａが制御部１８により受信されると、この検出信号１７ａの内容に対応して、後述するように制御部１８は、電源１９からレーザ光源１１に供給される入力電流１５を遮断することになる。なお、図１に示すように検出部１７は、１組のファイバグレーティング１３のうち出力側のファイバグレーティング１３ｂの出力端部の近傍に配置された構成としている。出力光１６はハーフミラー１６ｂにより、その一部が分岐されて検出部１７に取り込まれている。検出部１７、レーザ光源１１及び電源１９は配線１８ａにより制御部１８に接続されて制御されている。
【００１９】
このような構成とすることにより、高出力ピーク値をもつ光パルス１６ａをパルス列として発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置１０を簡単な構成により実現することができる。
【００２０】
また、パルスファイバレーザ装置１０は、ファイバレーザ１４からの出力光１６を基本波として、基本波を高調波に変換する波長変換素子２０とをさらに備え、波長変換素子２０からの高調波光２１を出力する構成としている。
【００２１】
このような構成とすることにより、さらに変換効率の高い高調波光の光パルス２１ａを基本単位としたパルス列として発生することができる。
【００２２】
図２は、図１に示すパルスファイバレーザ装置１０から出力光の光パルス１６ａが出射されるときのフローチャートを示す。図１及び図２を用いて本発明のパルスファイバレーザ装置１０の具体的な動作について説明する。
【００２３】
ステップＳ１はレーザ光源１１が電源１９により駆動されてレーザ光源１１に入力電流１５が注入され、レーザ光源１１から出射されるレーザ光（図示せず）が励起光としてファイバレーザ１４を励起するステップである。ここで、励起用のレーザ光源１１としては、例えば発振波長９７５ｎｍのシングルエミッターレーザダイオードを３個使用しており、レーザ光源１１の最大出力は８Ｗである。
【００２４】
ステップＳ２は励起光によりファイバレーザ１４のレーザ活性物質を励起するステップである。ここで、ファイバレーザ１４はファイバ１２のコア部分に、例えば希土類の元素としてＹｂ（イッテルビウム）をドープしてレーザ活性物質としたファイバ長１０ｍのものであり、このファイバ１２を挟んでレーザ共振器のミラーに相当する１組のファイバグレーティング１３を備えている。
【００２５】
１組のファイバグレーティング１３のうち、入射側のファイバグレーティング１３ａのコア部分には、例えばゲルマニウムが添加されて紫外光に対する感度を向上させてグレーティングが形成しやすいようにしている。また、ファイバグレーティング１３ａは、例えばレーザ共振器のミラーとしては中心波長１０６４ｎｍ、反射スペクトル半値幅１ｎｍ、反射率９８％という特性を持つように形成されている。
【００２６】
一方、出射側のファイバグレーティング１３ｂのコア部分には、例えばゲルマニウムが同様に添加されており、ミラーとしては中心波長１０６４ｎｍ、反射スペクトル半値幅０．０５ｎｍ、反射率１０％又は１５％という特性を持つように形成されている。このような１組のファイバグレーレーティング１３から波長変換素子２０への基本波を発生させる場合には、波長変換素子２０内における高調波への波長変換効率を考慮すると反射スペクトル幅は０．０１ｎｍ以上、０．０６ｎｍ以下であることが望ましい。なお、この範囲内でファイバレーザ１４が安定にパルス発振していることを確認している。
【００２７】
ステップＳ３は、このように構成されたファイバレーザ１４から光パルス１６ａが出射されるステップである。励起光によりファイバレーザ１４のレーザ活性物質が基本波を発振する波長に相当するエネルギー準位に励起されて反転分布が生じる。そして誘導放出が生じて基本波は１組のファイバグレーティング１３をレーザ共振器のミラーとしてファイバ１２の中を増幅されながら往復し、出射側のファイバグレーティング１３ｂから光パルス１６ａを出射することとなる。
【００２８】
ステップＳ４は光パルス１６ａの一部を検知してレーザ光源１１に供給される入力電流１５を遮断するステップである。すなわち、ファイバレーザ１４から出射される出力光１６、ここでは光パルス１６ａの一部をハーフミラー１６ｂにより分岐して検出部１７により検出する。この検出部１７の検出信号１７ａは配線１８ａを介して制御部１８に伝達されることにより、制御部１８はレーザ光源１１を駆動する電源１９を遮断して入力電流１５を遮断する。そうすると、レーザ光源１１からファイバレーザ１４に入射する励起光が遮断されるのでファイバレーザ１４からの出力光が遮断される。
【００２９】
ステップＳ５は上述のステップＳ１からＳ４までのステップを繰返すことにより、光パルス１６ａが単一の光パルスではなく光パルス列が出射されていることを示すステップである。このようにして、所定の周期の連続した光パルス列を出射することができる。
【００３０】
ところで、出力光１６の光パルス１６ａのほとんどはハーフミラー１６ｂを通過して波長変換素子２０に基本波として入射する。ここで、波長変換素子２０は、例えば周期的に分極反転構造を有するＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３（酸化マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム）、ＫＴＰ（リン酸チタニルカリウム）又はＭｇO：ＬｉＴａＯ３（マグネシウムを添加したタンタル酸リチウム）などを用いている。
【００３１】
このような波長変換素子２０を用いて基本波としての光パルス１６ａは高調波光２１としての光パルス２１ａに波長変換される。この場合に波長変換素子２０は２次の非線形光学効果により波長変換を行うので基本波の光パルス１６ａの発振波長のスペクトル幅が狭いほど、ピークパワーが大きいほど変換効率が向上することになり、結果としてファイバレーザ１４は低消費電力で動作することになる。なお、本実施の形態では基本波はピークパワーが２００Ｗ、発振波長が１０６４ｎｍの光パルス１６ａを用いて、高調波としてピークパワーが１２０Ｗ、発振波長が５３２ｎｍの緑色の光パルス２１ａが得られている。
【００３２】
図３はレーザ光源１１に矩形のパルス電流を入力電流１５として供給したときにファイバレーザ１４からの出力光１６の光出力の過渡応答特性を示す図である。時間軸に対する入力電流１５及び光出力の変化を示している。
【００３３】
図３に示すように矩形の入力電流１５によりレーザ光源１１を駆動して励起光をファイバレーザ１４に入射するとＴ１時間後に、光出力は光パルス１６ａの第１ピークＰ１が発生する。さらに入力電流１５を注入し続けるとＴ２時間後に第２ピークＰ２が発生し、以下過渡応答のピークが発生したのちに光出力は、矩形の入力電流１５の電流値Ｉｓに対応した光出力の定常値Ｐｓを示すことになる。
【００３４】
本発明のパルスファイバレーザ装置１０は、図３の光パルス１６ａの第１ピークＰ１が発生したことを検出部１７により検知して入力電流１５を遮断するので、光出力として第１ピークＰ１のみの単一のピークをもつ光パルス１６ａを出射することができる。
【００３５】
第２ピーク以降は第１ピークに比べて、ピーク出力が低いため、レーザ加工装置として用いる場合、加工性能を低下させる。また、波長変換素子を用いて波長変換する場合も、高い波長変換効率が得られない。このため、入力電流１５を第１ピークP１発生から第２ピークP２発生までの間に、遮断することが望ましい。入力電流源の時定数などの制約により、完全に遮断できない場合は、第２ピークP2発生時の入力電流量を、少なくとも第１ピークP1発生時の入力電流量の６０％以下とすることが望ましい。これによって安定したパルス発振が可能となる。更に、望ましくはT２時間後の入力電流量を、第１ピークP1発生時の入力電流量の２０％以下とすることで、第２のピークP2の発生を防ぎ、ピーク出力が高い第１ピークP1のみを発生させることが可能となる。
【００３６】
また、入力電流１５を遮断して所定の時間が経過したのちに入力電流１５を再び導通してレーザ光源１１がさらに駆動されることにより、出力光１６として複数の光パルス１６ａが繰り返し出射されているように動作させることもできる。このような構成とすることにより、高出力ピーク値をもつ光パルス１６ａをパルス列として継続して発生させることもできる。
【００３７】
図５（ａ）から（ｄ）は入力電流１５のパルス幅又は入力の電荷量を変化させたときの光出力の変化を示す図である。入力電流１５は１０Ａの矩形のパルス電流を励起用のレーザ光源１１に印加している。また、ファイバレーザ１４のファイバ長は、例えば１０ｍであり、ファイバのコア径は９μｍのものを使用している。
【００３８】
図５（ａ）は、電荷量５５μＣ（パルス幅５．５μｓ）の入力電流１５のパルスでレーザ光源１１を駆動してファイバレーザ１４を動作させた場合を示す図である。ファイバレーザ１４は十分な励起光が入力されていないので基本波の光がレーザ発振に至らず自然放出光がわずかに観察されている。
【００３９】
図５（ｂ）は、電荷量６５μＣ（パルス幅６．５μｓ）の入力電流１５のパルスでレーザ光源１１を駆動してファイバレーザ１４を動作させた場合を示す図である。ファイバレーザ１４はレーザ発振に至り、第１のピークＰ１をもつ単一の光パルス１６ａが観察されている。
【００４０】
図５（ｃ）は、電荷量７５μＣ（パルス幅７．５μｓ）の入力電流１５のパルスでレーザ光源１１を駆動してファイバレーザ１４を動作させた場合を示す図である。図５（ｂ）に比べてさらに大きい第１のピークＰ１をもつ単一のパルス１５ａが観察されている。
【００４１】
図５（ｄ）は、電荷量８５μＣ（パルス幅８．５μｓ）の入力電流１５のパルスでレーザ光源１１を駆動してファイバレーザ１４を動作させた場合を示す図である。第１のピークＰ１に加えて第２のピークＰ２を伴う光パルス１６ａが観察されている。光パルス１６ａは、２ｎｄパルスを伴うようになってしまう。
【００４２】
ファイバ長や励起用レーザ光源の出力などにもよるが、第１ピークP1発生までの間に入力された電荷量の１．１０倍以上の電荷量を入力すると、第２ピークP2が発生してしまう。このため、第１ピークP1発生後の入力電流１５の電荷量が、第１ピークP1発生までの電荷量の２０％以下となるように、入力電流１５を遮断することが望ましい。入力電流源の時定数が大きく、入力電流１５の波形がテールを引く場合も同様に、第１ピークP1発生後の入力電流１５の電荷量が、第１ピークP1発生前の電荷量の２０％以下となるように入力電流１５を減少させることが望ましい。
【００４３】
また、第１ピークP1のピーク出力は第１ピークP1発生時の入力電流量に比例するため、最も望ましくは、時定数が小さく、時間応答性に優れた入力電流源を用いて、第１ピークP1発生から第２ピークP2発生の間に入力電流１５を遮断することが望ましい。
【００４４】
図５に示す上述の場合には、図５（ｃ）に示す入力電流１５の条件で単一のピーク値の高い光パルス１６ａが得られることになる。また、入力電流１５を矩形のパルス列にすると光パルス１６ａも光パルス列が得られることとなる。
【００４５】
図４は矩形の入力電流１５の１パルスごとの電荷量に対する波長変換効率を示す図である。ここで、第１のピークＰ１のみが発生する電荷量で入力電流１５の電荷量は正規化している。縦軸は、このときの波長変換効率を１として正規化している。図４に示すように、第１のピークＰ１のみが発生する電荷量以上に電荷量が増加するにしたがって、光パルスが一つの周期の間に、第１のピーク（P1）のみをもつ光パルスから、複数のピークをもつ光パルスに変化するので波長変換効率は顕著に減少する。また、電荷量が、第１のピークＰ１のみが発生するために必要な電荷量に満たない場合も、変換効率は低下する。
【００４６】
したがって、図５に示すようにパルスファイバレーザ装置１０の構成に対応して、入力電流１５は、所定のパルス幅、所定の電流値及び所定の周期を有する複数のパルス電流からなり、パルス幅、電流値及び周期のうちの少なくともいずれかを変化させる。そうすると、上述のように所定の周期の間に光パルス１６ａが第１のピーク（P1）だけ所定の範囲の光出力値で出射されることを予め設定して出力光を出射しているように設定することができる。すなわち、入力電流１５のパルス幅、電流値及び周期を所定の条件の範囲で変化させてピーク値の高い第１のピーク（P1）のみが発生する条件を制御部で把握し、この条件の下にパルスファイバレーザ装置１０を動作させることもできる。
【００４７】
このような構成とすることにより、光パルス１６ａは２ｎｄパルス（P2）以降を付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。さらに、光パルス１６ａのピーク値を用途に応じて最適な値に設定することもできる。
【００４８】
図６は矩形の入力電流１５のパルス幅及び電流値を所定の値に設定して単一の光パルス１６ａを発生させている例について示した図である。
【００４９】
図６において図１で示したパルスファイバレーザ装置１０の検出部１７により光パルス１６ａの出力ピーク値ＰＬを検出したのち、光パルス１６ａの出力値が出力ピーク値ＰＬの９５％から５％までの範囲の値に低下したことを検出したときに入力電流１５を遮断することが好ましい。このような構成とすることにより、光パルス１６ａは２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを発生することができ、図６に示す光パルス１６ａを基本単位としたパルス列として発生することもできる。
【００５０】
また、光パルス１６ａの出力値が出力ピーク値ＰＬの９５％から５％までの範囲の値に低下したことを検出することにより、入力電流１５を遮断するタイミングや設定が容易になり、パルスファイバレーザ装置１０の動作を簡潔にすることができる。
【００５１】
図７は、所定の周期の複数のパルス電圧からなる入力電圧をレーザ光源１１に印加することによりファイバレーザ１４を駆動して光出力を得ていることを示す図で、（ａ）は入力電圧が正の直流電圧でバイアスされている場合を示す図、（ｂ）は入力電圧が負の直流電圧でバイアスされている場合を示す図である。
【００５２】
図７（ａ）において周期３μｓ、パルス幅３００ｎｓの入力電圧のパルス列によりレーザ光源１１は駆動されている。この入力電圧により、光出力は半値幅が５０ｎｓの光パルス１６ａがパルス列として出力されている。
【００５３】
図７（ｂ）は図７（ａ）と同じ周期３μｓ、パルス幅３００ｎｓのパルス電圧に負の直流電圧を重畳して印加して、光パルス１６ａがパルス列として出力されていることを示している。図７（ｂ）では一定の負の直流電圧を印加しているが、レーザ光源１１に入力電流１５を印加したのちに入力電流１５を遮断すると同時にレーザ光源１１に０．１Ｖ以上、０．５Ｖ以下の逆方向電圧（負の直流電圧）を印加してもよい。こうすることにより、光出力の半値幅を４０ｎｓ以下に狭めることが可能となり、狭パルス化が可能となる。また、狭パルス化した分だけ、高いピーク出力が得られるため、パルスファイバレーザ装置で生成したレーザ光を基本波として波長変換させた場合の変換効率効率を高めることが可能となる。
【００５４】
また、ここでは周期を３μｓとしたが、周期は５μｓ以上としてもよい。これにより、更に、狭パルス化、高ピーク化が可能となり、レーザマーキングなどに応用が可能となるため望ましい。
【００５５】
また、同様に周期を１１μｓ以上としても良い。これにより、狭パルス化、高ピーク化に加えて、パルス出力の安定性が改善し、高い出力安定性が求められる画像表示装置に用いることが可能となるため望ましい。
【００５６】
また、図示しないが、ファイバグレーティング１３a、１３ｂの代わりに、ミラーなどの反射手段をもちいる構成としてもよい。また、ファイバ出射端面は、特に反射防止膜などを形成することが無ければ、３％程度フレネル反射するため、ファイバグレーティングの代わりとすることも可能である。
【００５７】
ファイバグレーティングを用いることで、高効率なパルスファイバレーザ装置を実現することができるが、ミラーや出射端のフレネル反射を利用することで、より安価なパルスファイバレーザ装置を実現することが可能となる。
【００５８】
このような構成とすることにより、ファイバレーザ１４を励起する励起光を瞬時に停止することができる。したがって、光パルス１６ａは確実に２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。さらに入力電流１５の大きさ、波形及び周期などを適切に設定することにより、パルス幅が狭い光パルス１６ａをパルス列として発生することもでき、光パルス１６ａパルス幅が狭いことからさらに波長変換効率の高いパルスファイバレーザ装置１０を実現することができる。
【００５９】
本発明では、波長変換素子２０を備えた構成のパルスファイバレーザ装置１０について示したが、波長変換素子２０を備えない構成のパルスファイバレーザ装置であっても、簡単な構成で高ピーク光パルス生成が可能なレーザ光源となる。
【００６０】
（実施の形態２）
図８に本発明の実施の形態２にかかるパルスファイバレーザ装置３０の概略構成図を示す。
【００６１】
図８に示すように本発明のパルスファイバレーザ装置３０は、励起光（図示せず）を出射する励起用のレーザ光源１１と、レーザ活性物質を含み励起光を入射するファイバ１２と、ファイバ１２を挟んで光学的に接続されている１組のファイバグレーティング１３と、を備えたファイバレーザ１４であって、レーザ光源１１を駆動する入力電流１５をファイバレーザ１４からの光パルス１６ａが出射されると同時に遮断することにより出力光１６が出射されている。この構成は実施の形態１に示したパルスファイバレーザ装置１０と同じ構成である。
【００６２】
しかしながら、パルスファイバレーザ装置３０は、実施の形態１に示されたパルスファイバレーザ装置１０と異なり、検出部１７の他に検出部３１が、ファイバ１２の途中に光学的に接続された分岐ファイバ３２の近傍に配置されている。このような構成にすることにより、分岐ファイバ３２の一部からファイバレーザ１４の基本波の一部を取り出して検出部３１で検出し、検出信号１７ａを制御部１８により受信することにより、入力電流１５などを制御している。なお、検出部３１は分岐ファイバ３２の一部に組み込んで配置してもよい。
【００６３】
このような構成とすることにより、ピーク値を含む光パルス１６ａの発生を的確に把握することができるので、さらに簡単な装置の構成で単一の高出力ピーク値をもつ光パルス１６ａをパルス列として発生することができる。
【００６４】
さらに、実施の形態１と異なり、レーザ光源１１は複数のレーザ光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃにより構成され、複数のレーザ光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれ結合ファイバ１１ｄによりその一端が結合され、他端はコンバイナ３３により１組のファイバグレーティング１３のうち入力側のファイバグレーティング１３ａの入力端部に結合されている。
【００６５】
このような構成とすることにより、励起光の光出力を所定の大きさに高めることができるので、さらに高出力の光パルス１６ａを基本単位としたパルス列として発生することができる。
【００６６】
また、実施の形態１と異なり、ファイバ１２は出力端側に偏波面選択部３４をさらに備えた構成としている。このような構成とすることにより、光パルス１６ａはさらに偏光面の揃った光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。そうすると、波長変換素子２０において波長変換を行う際に変換効率を高めることができるだけでなく、偏光面の揃った高調波光を出力することができるので、液晶表示装置などの光源として最適である。
【００６７】
ところで、パルスファイバレーザ装置１０、３０からの出力光１６及び高調波光２１として、さらにピーク値の大きい光パルス１６ａ、２１ａを得ることは入力電流１５の波形を工夫することにより実現することができる。
【００６８】
図９（ａ）は入力電流１５のパルス電流の波形を示す図、図９（ｂ）は、このパルス電流により駆動された励起光により励起されたファイバレーザ１４からの出力光１６の光パルス１６ａを示す図である。
【００６９】
図９（ａ）に示すようにパルス電流は時間的に電流値が９ｓから電流値（９ａ＋９ｂ）に単調に増加する三角波である。パルス電流は直流電流として電流値９ｂの量だけバイアスされている。このように、パルス電流を遮断する直前に電流値を最大にすることにより図９（ｂ）に示す光パルス１６ａは２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値９ｃをもつ光パルスを出力することができ、図９（ｂ）に示す光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。なお、電流パルスは電流値が単調に増加する矩形波であってもよい。
【００７０】
図１０は図９（ａ）に示すパルス発振時の励起用レーザ光源１１の駆動電流（９ｂ＋９ａ）に対する光パルスのピーク出力９ｃの関係について示す図である。パルス電流は最大１０Ａまでの電流値まで駆動することができ、直流電流として０．１Ａをバイアスしている場合のグラフが１０ａ、その４倍の０．４Ａをバイアスしている場合のグラフが１０ｂで示されている。図１０に示すように、いずれも駆動電流値にほぼ比例してパルスピーク出力が増加し、直流電流が小さい方が大きいパルスピーク値が得られていることが観察されている。
【００７１】
また、パルス電流の立ち下がり時間が、立ち上がり時間より長い構成としてもよい。図１１（ａ）及び（ｂ）は、このような入力電流１５の波形例を示す図である。このように立下り時間を立ち上がり時間より長くし、さらに図１１（ａ）よりも図１１（ｂ）のように立ち下がり時間を緩やかにして駆動することにより、パルスピーク値が低下することなく所定のパルスピーク値を出力することができる。
【００７２】
このような構成とすることにより、光パルス１６ａは２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを基本単位としたパルス列として発生することができる。
【００７３】
（実施の形態３）
図１２に本発明の実施の形態３にかかるパルスファイバレーザ装置４０の概略構成図を示す。図１２に示すようにパルスファイバレーザ装置４０は、実施の形態１及び２で示したパルスファイバ装置１０、３０と異なり、波長変換素子４１を挟んで１組の凹面ミラー４２（４２ａ、４２ｂ）をさらに備え、基本波は１組の凹面ミラー４２（４２ａ、４２ｂ）の間に配置された波長変換素子４１の異なった経路４３を複数回通過している構成としている。ファイバレーザ１４の構成は実施の形態１及び２とほぼ同じである。
【００７４】
このような構成とすることにより、波長変換素子４１の全体で複数回異なった経路で波長変換が行われるので、局所的に波長変換が行われて温度上昇が生じることなどがなく、安定に効率よく基本波４４を高調波光４５に変換することができる。さらに、ファイバレーザ１４から出力された基本波４４はレンズ４６などの光学系により波長変換素子４１の中央付近で集光されるようにしているので波長変換素子４１での変換効率はさらに向上することができる。ここで、１組の凹面ミラー４２を用いているのは、波長変換素子４１を通過する経路４３のそれぞれで基本波４４がビームウェスト位置を有するようにするためである。以上の構成とすることにより、さらに高調波光４５の光パルスを基本単位とした高出力のパルス列として発生することができる。
【００７５】
また、図１２に示すように高調波光４５を検出する高調波検出部４７をさらに備え、高調波検出部４７による検出信号により入力電流１５を遮断する構成としている。すなわち、高調波光４５の一部は、出力側の凹面ミラー４２ａの近傍に配置されたハーフミラー４７ａにより反射されて高調波検出部４７により検出される。この検出信号により高調波光４５の出力やパルス光としてのピーク値の検出などを行うことができ、制御部１８は検出信号を元にパルスファイバレーザ装置４０の全体を制御している。
【００７６】
したがって、このような構成とすることにより、さらに高効率で２ｎｄパルスを付随しない単一の高出力ピーク値をもつ光パルスを基本単位としたパルス列として出力光４８を発生することができる。
【００７７】
（実施の形態４）
図１３に本発明の実施の形態４にかかる、上記で説明した実施の形態１から３において示したパルスファイバレーザ装置を緑色の光源として適用した画像表示装置の構成の一例について示す概略構成図である。光源には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを用いた。赤色レーザ光源（Ｒ光源）１０１ａには波長６４０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系材料からなる半導体レーザ装置を、青色レーザ光源（Ｂ光源）１０１ｃには波長４５０ｎｍのＧａＮ系材料からなる半導体レーザ装置を用いている。また、緑色レーザ光源（Ｇ光源）１０１ｂには実施の形態１から３において示したうちのいずれかの波長５３２ｎｍのレーザ光を出射する波長変換装置を用いている。
【００７８】
図１３に示すように、本実施の形態の画像表示装置１１０は、複数のレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、このレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを走査する走査部１０２と、を備えている。そして、レーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、少なくとも赤色（Ｒ光）、緑色（Ｇ光）及び青色（Ｂ光）をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなり、これらのレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのうちＧ光源１０１ｂは上記で説明した実施の形態１から３で示したパルスファイバレーザ装置からなるＧ光源を用いた構成となっている。
【００７９】
次に本実施の形態の画像表示装置１１０の光学的な構成について説明する。画像表示装置１１０のＲ、Ｇ、Ｂ各光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃより出射されたレーザビームは、集光レンズ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃにより集光されたのち、走査部１０２を構成する反射型２次元ビーム走査手段１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにより拡散板１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ上を走査される。画像データはＲ、Ｇ、Ｂそれぞれのデータに分割されており、その信号をフィールドレンズ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃで絞って空間変調素子１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに入力したのち、ダイクロイックプリズム１０６で合波することによりカラー画像を形成する。このように合波した画像は投射レンズ１０７によりスクリーン１０８に投影される。ただし、Ｇ光源１０１ｂから空間光変調素子１０５ｂに入射する光路中には、空間変調素子１０５ｂでのＧ光のスポットサイズをＲ光やＢ光と同じにするための凹レンズ１０９が挿入されている。また、Ｇ光源１０１ｂは、実施の形態１から３で示したＧ光源に集光レンズ（図示せず）などの光学部品を付加して、出力光のマルチビームが集光されることにより反射型２次元ビーム走査手段１０２ｂで走査しやすいようにしている。
【００８０】
このように本実施の形態の画像表示装置１１０において、Ｇ光源１０１ｂは実施の形態１から３で示したＧ光源を用いている。
【００８１】
すなわち、画像表示装置１１０は、スクリーン１０８と、複数のレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、レーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを走査する走査部１０２とを備え、レーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなり、レーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのうち、少なくとも緑色の光源（Ｇ光源）１０１ｂが実施の形態１から３のいずれかのパルスファイバレーザ装置１０、３０、４０を用いている。
【００８２】
このような構成とすることにより、単一の高出力ピーク値をもつ光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を用いているので、高輝度で色再現性に優れ、簡単な構成で低消費電力の安定した画像表示装置を実現することができる。
【００８３】
また、画像表示装置１１０の緑色の光源であるパルスファイバレーザ装置から１フレームの画像を表示するために出射される光パルス数は、１フレームの直前の１フレームの画像を表示するために出射された光パルス数の平均出力から決められてＡＰＣ制御がされている構成としてもよい。
【００８４】
このような構成とすることにより、さらに低消費電力で安定に動作する画像表示装置を実現することができる。
【００８５】
（実施の形態５）
図１４は本発明の実施の形態５にかかる、実施の形態１から３で示したＧ光源を含むバックライト照明装置を用いた画像表示装置の構成の一例について示す概略構成図である。このような画像表示装置の例として液晶表示装置１２０の模式的な構成図を示す。
【００８６】
図１４に示すように液晶表示装置１２０は、液晶表示パネル１２１と、液晶表示パネル１２１を背面側から照明するバックライト照明装置１１１と、を備えて構成されている。そして、バックライト照明装置１１１の光源は、複数のレーザ光源１１２を含んで構成され、このレーザ光源１１２は少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射する光源を用いた構成からなる。すなわち、Ｒ光源１１２ａ、Ｇ光源１１２ｂ及びＢ光源１１２ｃは、それぞれ赤色、緑色及び青色のレーザ光を出射する。このレーザ光源１１２のうち、Ｇ光源１１２ｂが本発明の実施の形態１から３で示したパルスファイバレーザ装置からなるＧ光源を用いて構成される。
【００８７】
ここでは、Ｒ光源１１２ａには波長６４０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系材料からなる半導体レーザ装置を、青色レーザ光源（Ｂ光源）１１２ｃには波長４５０ｎｍのＧａＮ系材料からなる半導体レーザ装置を用いている。また、緑色レーザ光源（Ｇ光源）１１２ｂには実施の形態１から３において示したうちのいずれかの波長変換装置を適用した波長５３２ｎｍの緑色レーザ光源を用いている。
【００８８】
次に本実施の形態の液晶表示装置１２０の模式的な構成について説明する。本実施の形態における液晶表示装置１２０は、バックライト照明装置１１１と、このバックライト照明装置１１１から出射されるＲ光、Ｇ光及びＢ光のレーザ光を利用して画像表示を行う偏光板１２２及び液晶板１２３から構成される液晶表示パネル１２１とからなる。すなわち、図１４に示すように本実施の形態のバックライト照明装置１１１は、レーザ光源１１２、レーザ光源１１２からのＲ光、Ｇ光及びＢ光のレーザ光をまとめて導光部１１４を介して導光板１１５に導く光ファイバ１１３及び導入したＲ光、Ｇ光及びＢ光のレーザ光で均一に満たされて主面（図示せず）からレーザ光を出射する導光板１１５から構成されている。なお、Ｇ光源１１２ｂは、実施の形態１から３で示したＧ光源に集光レンズ（図示せず）などの光学部品を付加して、出力光のマルチビームが光ファイバ１１３に集光されて導光板１１５に導かれるようにしている。
【００８９】
したがって、単一の高出力ピーク値をもつ光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を用いて構成しているので、高輝度で色再現性に優れ、簡単な構成で低消費電力の安定した画像表示装置を実現することができる。
【００９０】
また、ここでは、レーザ光源を用いた画像表示装置として、透過型の液晶パネルを空間変調素子として用いた液晶表示装置について示したが、DMDミラーや反射型LCOSを空間変調素子に用いたプロジェクタなどの画像表示装置であっても同様の効果を発現することは言うまでもない。
【００９１】
（実施の形態６）
図１５は、本発明の実施の形態６にかかるレーザ加工装置の構成の一例について示す概略構成図である。ここで、レーザ加工装置は実施の形態１又は、２において示したレーザ光源を適用した。
【００９２】
図１５に示すように、レーザ加工装置２２０１は、レーザ光源２２０２、スキャンミラー２２０３、ステージ２２０４で構成されていて、加工対象２２０５を加工する。
【００９３】
実施の形態１又は２のいずれかに示したレーザ光源２２０２を用い、レーザ光源２２０２から出射したレーザ光をスキャンミラー２２０３で反射させて加工対象２２０５に照射することで、加工対象２２０５上のレーザ照射位置をY軸方向に移動させる。同時に、加工対象２２０５を載せたステージ２２０４をX軸方向に移動させることで、加工対象２２０５上のレーザ照射位置はX軸方向に移動する。このような構成で、例えば、任意のレーザ照射位置でレーザ光源２２０２をパルス発振させることで、加工対象２２０５表面上に任意のパターンのマーキングを施すことが可能となる。
【００９４】
また、加工対象２２０５を水槽内に設置し、同様に加工対象２２０５表面上に向けてレーザをパルス照射することで、レーザピーニングなどに応用することも可能となる。
【００９５】
本発明のレーザ光源は安定したビーム品質が高いレーザ光を生成することが可能であり、レーザマーキングやレーザピーニングなど、レーザ加工装置に用いる光源として望ましい。
【００９６】
また、レーザピーニングには、波長変換光として４４１ｎｍから５９２ｎｍの波長の光を生成するレーザ光源を用いることが望ましく、これにより、水がレーザ光を吸収することで蒸発することを防ぎ、加工対象２２０５照射面での高いレーザピーニング効果を発現することが可能となる。
【００９７】
本実施の形態では、スキャンミラーを用いたレーザ走査型の加工装置について述べた。ただし、これは、レーザ光源を用いた加工装置の一例であり、例えば、レーザ光源にて生成したレーザ光をファイバに入射させて、ファイバの反対面（出射端）を向けた任意の照射面にレーザ光を照射する構成の加工装置としてもよい。このような構成とすることにより、手術用のレーザ加工装置を実現することが可能となる。
【００９８】
また、本明細書にて、実施の形態１から６に示した構成は一例であって、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更を変えることができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明のパルスファイバレーザ装置は、高出力ピーク値をもつ光パルスをパルス列として発生することができる光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を低コストで簡単な構成により実現することができる。また、本発明のパルスファイバレーザ装置を用いた加工装置を低コストで簡単な構成により実現することができる。
【０１００】
更に、本発明の画像表示装置は、高出力ピーク値をもつ光電変換効率の高いパルスファイバレーザ装置を用いて構成しているので、高輝度で色再現性に優れ、簡単な構成で低消費電力の安定した画像表示装置を実現することができ、大型ディスプレイ装置や高輝度ディスプレイ装置などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるパルスファイバレーザ装置の概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１にかかるパルスファイバレーザ装置から出力光のパルスが出射されるときのフローチャート
【図３】レーザ光源に矩形のパルス電流を入力電流として供給したときにファイバレーザからの出力光の光出力の過渡応答特性を示す図
【図４】図３に示す矩形の入力電流のパルス幅に対する波長変換効率を示す図
【図５】（ａ）から（ｄ）は入力電流のパルス幅又は入力の電荷量を変化させたときの光出力の変化を示す図
【図６】矩形の入力電流のパルス幅及び電流値を所定の値に設定して単一の光パルスを発生させている例について示した図
【図７】所定の周期の複数のパルス電圧からなる入力電圧をレーザ光源に印加することによりファイバレーザを駆動して光出力を得ていることを示す図で、（ａ）は入力電圧が正の直流電圧でバイアスされている場合を示す図、（ｂ）は入力電圧が負の直流電圧でバイアスされている場合を示す図
【図８】本発明の実施の形態２にかかるパルスファイバレーザ装置の概略構成図
【図９】（ａ）は入力電流のパルス電流の波形を示す図、（ｂ）は、このパルス電流により駆動された励起光により励起されたファイバレーザからの出力光の光パルスを示す図
【図１０】図９（ａ）に示すパルス発振時の励起用のレーザ光源の駆動電流に対する光パルスのピーク出力の関係について示す図
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、入力電流の波形例を示す図
【図１２】本発明の実施の形態３にかかるパルスファイバレーザ装置の概略構成図
【図１３】本発明の実施の形態４にかかる画像表示装置の構成の一例について示す概略構成図
【図１４】本発明の実施の形態５にかかる画像表示装置の構成の一例について示す概略構成図
【図１５】本発明の実施の形態６にかかる加工装置の構成の一例について示す概略構成図
【符号の説明】
【０１０２】
１０，３０，４０ パルスファイバレーザ装置
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１２ レーザ光源
１１ｄ 結合ファイバ
１２ ファイバ
１３ １組のファイバグレーティング
１３ａ 入射側のファイバグレーティング
１３ｂ 出射側のファイバグレーティング
１４ ファイバレーザ
１５ 入力電流
１６，４８ 出力光
１６ａ，２１ａ 光パルス
１６ｂ，４７ａ ハーフミラー
１７，３１ 検出部
１７ａ 検出信号
１８ 制御部
１８ａ 配線
１９ 電源
２０，４１ 波長変換素子
２１，４５ 高調波光
３２ 分岐ファイバ
３３ コンバイナ
４２（４２ａ，４２ｂ） 凹面ミラー
４３ 経路
４４ 基本波
４６ レンズ
４７ 高調波検出部
１０１ａ，１１２ａ Ｒ光源（レーザ光源）
１０１ｂ，１１２ｂ Ｇ光源（レーザ光源）
１０１ｃ，１１２ｃ Ｂ光源（レーザ光源）
１０２ 走査部
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ 反射型２次元ビーム走査手段
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ 拡散板
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ フィールドレンズ
１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ 空間変調素子
１０６ ダイクロイックプリズム
１０７ 投射レンズ
１０８ スクリーン
１０９ 凹レンズ
１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ 集光レンズ
１１０ 画像表示装置
１１１ バックライト照明装置
１１３ 光ファイバ
１１４ 導光部
１１５ 導光板
１２０ 液晶表示装置（画像表示装置）
１２１ 液晶表示パネル
１２２ 偏光板
１２３ 液晶板
２２０１ レーザ加工装置
２２０２ レーザ光源
２２０３ スキャンミラー
２２０４ ステージ
２２０５ 加工対象
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する励起用のレーザ光源と、
レーザ活性物質を含み前記励起光を入射するファイバと、
前記ファイバを挟んで光学的に接続されている１組の反射部と、
を備えたファイバレーザであって、
前記ファイバレーザを駆動する入力電流を、前記ファイバレーザから光パルスが出射されると同時に遮断することを特徴とするパルスファイバレーザ装置。
【請求項２】
前記入力電流を遮断する所定の時間が経過したのちに前記入力電流を再び導通して前記レーザ光源がさらに駆動されることにより、前記出力光として複数の光パルスが繰り返し出射されていることを特徴とする請求項１に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項３】
前記光パルスの光出力を検出する検出部をさらに備え、前記検出部による検出信号により前記入力電流を遮断することを特徴とする請求項１又は２に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記ファイバの途中に付加され光学的に接続された分岐ファイバの一部又は前記分岐ファイバの近傍に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記１組の反射部のうちの出力側の反射部の近傍に配置されたことを特徴とする請求項３に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項６】
前記１組の反射部のうち少なくとも一方がファイバグレーティングであることを特徴とする請求項１に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項７】
前記検出部により前記光パルスの出力ピーク値を検出したのち前記光パルスの出力値が前記出力ピーク値の９５％から５％までの範囲の値に低下したことを検出したときに前記入力電流を遮断することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項８】
前記入力電流は、所定のパルス幅、所定の電流値及び所定の周期を有する複数のパルス電流からなり、前記パルス幅、前記電流値及び前記周期のうちの少なくともいずれかを変化させて前記所定の周期の間に前記光パルスが１つだけ所定の範囲の光出力値で出射されることを予め設定して前記出力光を出射していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項９】
前記パルス電流は、電流値が一定又は単調に増加する矩形波もしくは三角波であることを特徴とする請求項８に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１０】
前記パルス電流の立ち下がり時間が、立ち上がり時間より長いことを特徴とする請求項９に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１１】
前記入力電流を遮断すると同時に前記レーザ光源に０．１Ｖ以上、０．５Ｖ以下の逆方向電圧を印加することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１２】
前記レーザ光源は複数のレーザ光源により構成され、前記複数のレーザ光源はそれぞれ結合ファイバによりその一端が結合され、他端はコンバイナにより前記１組の反射部のうちの入力側の反射部の入力端部に結合されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１３】
前記ファイバは、出力端側に偏波面選択部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１４】
前記ファイバレーザからの前記出力光を基本波として、前記基本波を高調波に変換する波長変換素子とをさらに備え、前記波長変換素子からの高調波光を出力することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１５】
前記波長変換素子を挟んで１組の凹面ミラーをさらに備え、前記基本波は前記１組の凹面ミラーの間に配置された前記波長変換素子の異なった経路を複数回通過していることを特徴とする請求項１４に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１６】
前記高調波光を検出する高調波検出部をさらに備え、前記高調波検出部による検出信号により前記入力電流を遮断することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１７】
少なくとも
複数のレーザ光源と、
空間変調素子と、
前記レーザ光源から出射する光を前記空間変調素子に導く光学系と、を備え、
前記レーザ光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射し、
前記レーザ光源のうち、少なくとも緑色の光源が請求項１から１６のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置を用いたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】
少なくとも
複数のレーザ光源と、
前記レーザ光源を走査する走査部と、
前記レーザ光源から出射する光を前記走査部に導く光学系と、を備え、
前前記レーザ光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射し、
前記レーザ光源のうち、少なくとも緑色の光源が請求項１から１６のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置を用いたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１９】
前記緑色の光源から１フレームの画像を表示するために出射される光パルス数は、前記１フレームの直前の１フレームの画像を表示するために出射された光パルス数の平均出力から決められてＡＰＣ制御がされていることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
少なくとも
レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射するレーザ光を加工対象に導く光学系と、を備え、
前記レーザ光源が、請求項１から１６のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置であることを特徴とする加工装置。
【請求項２１】
前記レーザ光源から生成するレーザ光の波長が４４１ｎｍから５９２ｎｍであることを特徴とする請求項２０記載の加工装置。
【請求項１】
励起光を出射する励起用のレーザ光源と、
レーザ活性物質を含み前記励起光を入射するファイバと、
前記ファイバを挟んで光学的に接続されている１組の反射部と、
を備えたファイバレーザであって、
前記ファイバレーザを駆動する入力電流を、前記ファイバレーザから光パルスが出射されると同時に遮断することを特徴とするパルスファイバレーザ装置。
【請求項２】
前記入力電流を遮断する所定の時間が経過したのちに前記入力電流を再び導通して前記レーザ光源がさらに駆動されることにより、前記出力光として複数の光パルスが繰り返し出射されていることを特徴とする請求項１に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項３】
前記光パルスの光出力を検出する検出部をさらに備え、前記検出部による検出信号により前記入力電流を遮断することを特徴とする請求項１又は２に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記ファイバの途中に付加され光学的に接続された分岐ファイバの一部又は前記分岐ファイバの近傍に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記１組の反射部のうちの出力側の反射部の近傍に配置されたことを特徴とする請求項３に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項６】
前記１組の反射部のうち少なくとも一方がファイバグレーティングであることを特徴とする請求項１に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項７】
前記検出部により前記光パルスの出力ピーク値を検出したのち前記光パルスの出力値が前記出力ピーク値の９５％から５％までの範囲の値に低下したことを検出したときに前記入力電流を遮断することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項８】
前記入力電流は、所定のパルス幅、所定の電流値及び所定の周期を有する複数のパルス電流からなり、前記パルス幅、前記電流値及び前記周期のうちの少なくともいずれかを変化させて前記所定の周期の間に前記光パルスが１つだけ所定の範囲の光出力値で出射されることを予め設定して前記出力光を出射していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項９】
前記パルス電流は、電流値が一定又は単調に増加する矩形波もしくは三角波であることを特徴とする請求項８に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１０】
前記パルス電流の立ち下がり時間が、立ち上がり時間より長いことを特徴とする請求項９に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１１】
前記入力電流を遮断すると同時に前記レーザ光源に０．１Ｖ以上、０．５Ｖ以下の逆方向電圧を印加することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１２】
前記レーザ光源は複数のレーザ光源により構成され、前記複数のレーザ光源はそれぞれ結合ファイバによりその一端が結合され、他端はコンバイナにより前記１組の反射部のうちの入力側の反射部の入力端部に結合されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１３】
前記ファイバは、出力端側に偏波面選択部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１４】
前記ファイバレーザからの前記出力光を基本波として、前記基本波を高調波に変換する波長変換素子とをさらに備え、前記波長変換素子からの高調波光を出力することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１５】
前記波長変換素子を挟んで１組の凹面ミラーをさらに備え、前記基本波は前記１組の凹面ミラーの間に配置された前記波長変換素子の異なった経路を複数回通過していることを特徴とする請求項１４に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１６】
前記高調波光を検出する高調波検出部をさらに備え、前記高調波検出部による検出信号により前記入力電流を遮断することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のパルスファイバレーザ装置。
【請求項１７】
少なくとも
複数のレーザ光源と、
空間変調素子と、
前記レーザ光源から出射する光を前記空間変調素子に導く光学系と、を備え、
前記レーザ光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射し、
前記レーザ光源のうち、少なくとも緑色の光源が請求項１から１６のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置を用いたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】
少なくとも
複数のレーザ光源と、
前記レーザ光源を走査する走査部と、
前記レーザ光源から出射する光を前記走査部に導く光学系と、を備え、
前前記レーザ光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色をそれぞれ出射し、
前記レーザ光源のうち、少なくとも緑色の光源が請求項１から１６のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置を用いたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１９】
前記緑色の光源から１フレームの画像を表示するために出射される光パルス数は、前記１フレームの直前の１フレームの画像を表示するために出射された光パルス数の平均出力から決められてＡＰＣ制御がされていることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
少なくとも
レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射するレーザ光を加工対象に導く光学系と、を備え、
前記レーザ光源が、請求項１から１６のいずれか１項に記載のパルスファイバレーザ装置であることを特徴とする加工装置。
【請求項２１】
前記レーザ光源から生成するレーザ光の波長が４４１ｎｍから５９２ｎｍであることを特徴とする請求項２０記載の加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１３４７３６（Ｐ２０１１−１３４７３６Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９０５３４（Ｐ２００８−２９０５３４）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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