相干光源以及光学系统的利记博彩app

专利名称：相干光源以及光学系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及相干光源以及光学系统，尤其涉及具备呈现光催化效果的功能性膜的相干光源以及光学系统。
背景技术：
由以氮化镓为代表的III-V族氮化物系半导体材料(AlxGayIn1-x-yN(其中，0≤x≤1、0≤y≤1))构成的半导体激光器是用于实现光盘的超高密度记录的关键装置，目前，是最接近实用水平的蓝紫光半导体激光器。该蓝紫光半导体激光器的高输出化不光是可以实现光盘的高速写入的技术，还是应用于激光显示器等新的技术领域的开拓所必须的技术。
录像再生型的光盘系统中，优选高输出的半导体激光器。作为一个高输出化的有效的方法，公知的是使谐振器端面的反射率非对称的方法(例如，参照非专利文献1)。该方法是光盘写入所使用的半导体激光器中一般的方法。该方法是通过用电介体膜对形成谐振器的端面进行涂敷而使端面的反射率非对称的方法，在形成谐振器的端面中，使谐振器的激光射出的前方端面成为低反射率的面，另外，使其相反侧的后方端面的反射率为高反射率面(例如，前方端面为10％，后方端面为90％)。电介体多层膜的反射率可以通过所用的电介体的折射率、层厚、以及层叠的总数来控制。
半导体激光器被装配(组装)在图11所示的罐型封装中。该封装由装配半导体激光器801以及作为其散热体的辅架802的基座803、和外罩(cap)804构成。外罩的内部由氮气(N2)等密封。
外罩由用于取出光的玻璃806和金属制的底座(罐805)构成，为了保持气密性，用低熔点玻璃807(在几百度的温度下进行固定)粘接。
在这样的半导体激光器中，有时在激光器封装的表面附着尘埃或霉等，而对输出特性带来影响。作为解决该问题的方法，提出了在激光器的封装的表面形成具有光催化功能的膜的方案(例如，参照专利文献1)。
另外，作为高输出的相干光源，正在开发固体激光光源。通过将波长变换元件插在固体激光器的谐振器中，可以产生高输出的可见光。即使在这样的固体激光器中，激光器端面的尘埃的附着也会导致输出特性的变差，使激光器的寿命变短。为了解决该问题，提出了在光学部件的表面设置具有光催化效果的膜的方案(例如，参照专利文献2)。另外，公开有一种在固体激光器谐振器反射镜上形成具有光催化功能的膜的结构。
专利文献1特开2003-59087号公报专利文献2特开2001-70787号公报非专利文献1伊贺健一编著、“半导体激光器”、第一版、株式会社才一ム社、平成6年10月25日、P238在以往的光源中，目的是利用来自相干光源的光而使光催化剂的催化功能活化。但是，光催化剂存在波长依赖型，存在为了使光催化功能活化而使可以利用的相干光源的波长受到限制的问题。具体而言，为了高效率地使光催化剂活化，需要波长是390nm以下的光源。为此，存在可以利用光催化剂的相干光源被限制在波长在390nm以下的短波长光源的问题。

发明内容
本发明的目的是解决所述以往的问题，而提供一种缓和了射出的波长的限制的相干光源。而且，本发明其他的目的是提供缓和了射出的波长的限制的光学系统。
第一发明是一种同时射出第一光、和波长比第一光短的第二光的相干光源，具备至少射出第一光的光源主体；透过或反射第一光的部件；和在部件的至少一部分设置的功能性膜。功能性膜通过第二光呈现光催化效果。
这里，所谓光催化效果是指除去例如在部件上堆积的附着物等的效果。
在本发明中，使第一光射出，并且通过第二光呈现光催化效果。即，可以提供得到光催化功能并缓和被射出的波长的限制的相干光源。而且，还提供如下的相干光源，即是由于可以得到光催化功能，所以作为附带的效果，可以进行长期稳定的发光的相干光源。
第二发明是第一发明的相干光源，第一光的波长在400nm以上。
在本发明中，即使第一光的波长在400nm以上，通过第二光，也可以呈现光催化效果。
第三发明是第一发明的相干光源，第一光和第二光通过大致相同的光路。
在本发明中，第一光和第二光通过大致相同的光路。因此，可以简单地构成光学系统，该光学系统用于使第二光照射在与通过第一光而堆积在部件上的附着物相同的位置。
第四发明是第一发明的相干光源，在具备功能性膜的部件的照射面上，第一光和第二光照射在大致相等的区域。
这里，所谓照射面是指，例如，在部件上，照射第一光以及第二光的面。
在本发明中，第一光和第二光照射在大致相等的区域。因此，可以使第二光照射在与通过第一光而堆积在部件上的附着物相同的位置。
第五发明是第一发明的相干光源，光源主体包括由III-V族氮化物系半导体材料构成的半导体激光器。
在本发明中，在由III-V族氮化物系半导体材料构成的半导体激光器中，可以进行长期稳定的发光。
第六发明是第一发明的相干光源，第二光的波长在390nm以下。
在本发明中，由于第二光的波长为390nm，所以可以高效地使功能性膜活化。
第七发明是第一发明的相干光源，还具备将第一光的一部分变换成第二光的第一波长变换元件。
在本发明中，由于通过波长变换元件，将第一光变换为第二光，所以即使是简单的光学系统，也可以以大致相同的轴产生第一光和第二光。
第八发明是第一发明的相干光源，第一波长变换元件由非线性光学材料或上转换材料构成。
在本发明中，例如可以产生稳定的短波长光。
第九发明是第一发明的相干光源，光源主体由包含Nd或Yb的固体激光器介质构成。第一波长变换元件把从固体激光器射出的第一光变换为作为第三高次谐波的第二光。
在本发明中，可以使用固体激光器的同时，进行长期稳定的发光。
第十发明是第七发明的相干光源，光源主体由含有Nd或Yb的固体激光器介质、和第二波长变换元件构成，所述第二波长变换元件把来自固体激光器的光变换为第二高次谐波即第一光。第一波长变换元件把来自固体激光器的光和第一光变换为和频光即第二光。
在本发明中，可以使用固体激光器，并且进行长期稳定的发光。
第十一发明是第七发明的相干光源，光源主体由半导体激光器构成。第一波长变换元件把从半导体激光器射出的第一光变换为作为高次谐波的第二光。
在本发明中，可以使用半导体激光器的同时，进行长期稳定的发光。
第十二的发明是一种光学系统，具备相干光源；聚光或投射光学部件；和功能性膜。相干光源同时射出第一光、和波长比第一光短的第二光。功能性膜设置在接收来自所述相干光源的光照射的所述光学部件的至少一部分。功能性膜通过所述第二光呈现光催化效果。
这里，所谓光催化效果是指，例如，除去部件上堆积的附着物等的效果。
在本发明中，使第一光射出，同时通过第二光呈现光催化效果。即，可以提供得到光催化功能并缓和被射出的波长的限制的光学系统。而且，还提供如下的光学系统，即是由于可以得到光催化功能，所以作为附带的效果，可以进行长期稳定的发光的光学系统。
第十三发明是第十二发明的光学系统，在光学部件中，在第一光的功率密度为100W/cm2以上的照射面设有所述功能性膜。在照射面上，第一光和第二光被照射在大致相同的区域。
在第一光的功率密度为上述值的照射面，一般附着物的堆积较为显著。
在本发明中，由于在这样的照射面是指功能性膜，而且，使第二光照射在通过第一光的照射而使附着物堆积的部分，所以可以高效地进行附着物的清除。
(发明的效果)根据本发明的相干光源的结构，可以提供能得到光催化功能并缓和被射出的波长的限制的相干光源。而且，其他的本发明可以提供得到光催化功能并缓和被射出的波长的限制的光学系统。
另外，作为附带效果，可以实现长期稳定工作的发光元件。而且，作为附带效果，可以实现使用了短波长光的光盘等的系统、使用了可见光的经过显示器等的光学系统的稳定运行。


图1是本发明的相干光源的结构图。
图2是本发明光学系统的结构图。
图3是本发明的实施方式2中的相干光源的结构图。
图4是本发明的实施方式2中的其他的相干光源的结构图。
图5是本发明的实施方式2中的其他的相干光源的结构图。
图6是本发明的实施方式3中的相干光源的结构图。
图7是本发明的实施方式4中的其他的相干光源的结构图。
图8是本发明光学系统的结构图。
图9是本发明的相干光源的结构图。
图10是本发明的光纤激光器的结构图。
图11是表示以往的半导体激光器的一个例子的模式图。
图中1-第一光源；2-第二光源；3-第一光；4-第二光；5-反射镜；6-功能性膜；101-基板；102-n-AlGaN金属包层；103-活性层；104-p-AlGaN金属包层；105-p-GaN接触层；106-突条；107-电流狭窄层；108-p电极；109-n电极；201-第一半导体激光器；202-第二半导体激光器；300、301-半导体激光器；302-辅架；303-基座；304-外罩；305-罐；306-玻璃窗；307-低熔点玻璃；308-功能性膜；309-第一光；310-第二光；401-波长变换元件；402-半导体激光器；403-固体激光器；404-波长变换元件；405-反射镜；406-窗；407-功能性膜；408-第一光；409-第二光；410-封装；411-波长变换元件；501-半导体激光器；502-反射镜；503-波长变换元件；601-光源；602-第一光；603-第二光；604-功能性膜；605-投射光学系统；606-屏幕；701-光源；702-检波器；703-光盘；704-分光器；705-聚光光学系统；706-光；707-聚光光学系统；801-半导体激光器；802-辅架；803-基座；804-外罩；805-罐；806-玻璃；807-低熔点玻璃；808-功能性膜；具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
(实施方式1)图1是本发明的实施方式的相干光源的结构图。从图1所示的第一光源1出来的第一光3和从第二光源2出来的第二光4通过反射镜5而被合波。在反射镜5的表面形成功能性膜6。作为第一光源，例如使用波长410nm的GaN半导体激光器，作为第二光源，例如使用波长380nm的GaN半导体激光器。
另外，图2表示应用于光盘装置的例子，来作为使用了该光源的光学系统的一个例子。在图2中，光源701是将图1所示的相干光源进行了封装的光源。从光源701出来的光706，通过聚光光学系统707、分光器704后，照射在光盘703上，反射光被分光器704反射，并由检波器702检测。
这样的光学系统，尤其在处理短波长、高输出的激光器时，长期可靠性的问题变得显著。该问题是指，以高输出(例如30mW)长期使短波长的半导体激光器驱动时，在激光器附近存在的碳氢化合物(C和H的化合物，例如醛等)被激光器分解，而在光学部件的端面析出椭圆状的异物的问题。通过元素分析(EDX等的质量分析)，可知该异物的主要成分是碳(C)。析出的异物随着光输出的增加而变得显著，录像再生型的光盘装置的高速化(在这样的装置中，需要激光器是高输出的激光器)时，析出的异物便更成为问题。而且，这样的现象不限于光盘，所有的利用短波长、高输出的相干光源的光学系统中均产生这样的问题，并成为使长期可靠性变差的主要原因。
另外，在构成光学系统的光学系、光源中，上述异物的堆积与光的功率密度有关系。因此，即使在光学系中，异物的堆积在光的功率密度高的部分表现得尤为显著。可知例如，在光源的射出端面、光源封装的窗、检波器的受光表面，此外在聚光光学系统、反射镜、滤光片部，尤其是使光聚光而进行利用的部分，光的功率密度变高，在100W/cm2以上时，则异物的堆积变高。另外可知，异物的堆积很大一部分也与使用的环境有关系，在空气的尘埃、烟雾等多的场所，其堆积的速度也变高。由于这个原因使光学部件的透过特性、反射特性等变差，所以限制光学系统的寿命。
由于该现象在其他的半导体激光器(红色激光器或红外激光器)中没有被观察到，所以在波长600nm以下的短波长光、或功率密度非常高的激光光源中尤为显著。另外，该现象在短波长的半导体激光器(例如振荡波长为400nm频带)中更为显著。
本发明的目的是解决所述以往的课题，提供长期稳定运行的光学系统以及相干光源，实现使用了短波长的激光器的光盘等的系统的稳定工作。
作为所述的防止光学系统中的异物的堆积的方法，利用基于光催化作用的自洁功能的方法受到注目。该方法通过在光学面的最外部涂敷的TiO2等的功能性膜的强的光催化作用，而使碳氢化合物变为二氧化碳和水等。由此，防止光学系统中异物的堆积。
但是，为了取得光催化剂的作用，用于使光催化剂活化的紫外线的照射是必不可少的。作为光催化剂而使用金红石型的氧化钛时，需要用波长在413nm以下的光进行活化。作为光催化剂而使用锐钛矿型的氧化钛时，需要用波长在388nm以下的光进行活化。在使用掺杂了Cr的氧化钛时，能延长活化的波长到500nm左右。但是，为了高效地使氧化钛活化，需要波长390nm以下的光的照射。
为了解决该问题，在本发明中，作为光源，提出以大致相等的光轴同时射出想要利用的第一光和波长在390nm以下的第二光的光源。
图1表示本发明的光源的结构。在图1中，分色镜5对不同的波长进行合波。通过在该反射镜的表面堆积功能性膜6，来防止异物的堆积。
而且，在使用了这样的光源的图2的光学系统中，从光源701射出的光706包含具有与所使用的第一光大致同轴的光轴的波长为390nm的第二光。在照射第一光的部分，尤其光的功率密度高、引起异物堆积的部分，堆积功能性膜。例如，构成光学系统的透过或反射第一光的光学元件(例如光源的封装的窗、聚光光学系统705、或分光器704)等的至少一部分(至少一面)上堆积功能性膜。
另外，光源701虽然示出了是图1所示的相干光源，但在光学元件的一部分堆积功能性膜的情况，光源701也可以不是图1所示的相干光源。即，在光学元件的一部分堆积功能性膜时，只要光源701是虽不具备功能性膜但能射出两种波长不同的光的光源即可。
在图1以及图2所示的结构中，由于以大致同轴传送第一光和第二光，所以可以在引起异物堆积的部分高效地照射第二光。因此，可以实现电力的低消耗化。另外，由于不需要另外准备用于使功能性膜活化的光源或光学系统，所以光学系统变得更简单，实现了小型化。而且，由于自动地对系统中的异物的堆积进行自洁，所以显著提高光学系统的可靠性、以及寿命的延长。
另外，如图2所示，在构成使用了本发明的光源的光学系统时，为了使具有自洁作用的第二光高效率地透过光学系统，需要在光源以及光学系统上花费心思。例如，针对光源，优选使用340nm～390nm波长的光来作为第二光。这是因为，相对于短波长化的光催化效果的降低虽然不那么大，但透过紫外线的光学系统的选择较为严格。例如，若波长在340nm以下，则由于作为透镜或滤光片的光学部件的材料被限制为石英等而会产生提高光学系统的价格的问题。另一方面，若波长比390nm长，则会大幅降低光催化效果的效率。
(实施方式2)使用图3对本发明的其他的相干光源进行说明。这里，使用固体激光器作为光源主体。
半导体激光器激励的固体激光器以掺杂了Nd、Cr等离子的固体激光器材料为主而被广泛使用。在图3中，作为光源主体，使用作为代表性的激光器的掺杂Nd的YAG激光器。来自固体激光器激励用的半导体激光器402的波长为808nm的光被照射在固体激光器介质403(YAG激光器介质)上。固体激光器介质在谐振器反射镜的作用下进行谐振，而进行激光振荡。作为激光振荡，虽然波长1.064μm的红外光是中心，但具有输出从数W至几十W以上的高输出特性。
即使在使用了这样的固体激光器的情况，也担心会在使用了位于激光器光的光路上的激光反射镜以及该固体激光器的光学系统中产生异物堆积。作为解决该问题的方法，提出了图3(a)所示的插入波长变换元件404的结构。
例如，在波长为1.06μm的固体激光振荡中，插入用于使该光变换为3倍高次谐波的波长变换元件404。由此，激光器光的一部分的波长变换为355nm左右的3倍波。由此，用大致相等的光轴射出作为第一光的波长为1.06μm的基波即第一光408、和3倍高次谐波的第二光409。
半导体激光器402、固体激光器介质403、波长变换元件404、和反射镜405被封装覆盖，并通过窗406射出光。由于窗406部分的光的功率密度高，所以堆积功能性膜407。在被堆积在窗406处的功能性膜407上照射波长为355nm的第二光。由此可以使功能性膜407活化，防止异物在窗406堆积。
另外，功能性膜例如也可以设在位于激光器光的光路上的反射镜405的一部分上。
另外，即使在使用了该相干光源的光学系统中，也可以使用堆积了功能性膜的光学系统。此时，通过用和第一光相同的轴而照射的第二光，显现出自洁功能，可以大幅降低光学元件的变差。
作为使用这样的固体激光器的相干光源的方式有几种方式。
图3(b)表示，作为其他的结构，在固体激光器中包括波长变换元件411，将1.06μm的波长的基波通过波长变换元件411变换为第二高次谐波，产生波长530nm左右的绿光。
由于在该绿光中混有波长380nm以下的紫外线，所以通过波长变换元件404，产生来自固体激光器的1.06μm的光和来自波长变换元件411的波长530nm的光的和频。由此，可以产生波长为355nm的紫外线。
若使光源波长变短，则大幅度增大以碳(C)为主的附着物的产生。在输出为几瓦的光源中，与红外光相比，在532nm波长下的激光反射镜等的附着物增大一个数量级以上。因此，在反射镜或窗的地方，由光催化剂得到的自洁的效果是巨大的，从而大幅度增大激光器的耐久性。
另外，作为其他的实施方式，也可以是图4所示的结构。
图4(a)是用波长变换元件构成谐振器的外部反射镜412的例子。作为基板使用MgO:LiNbO3，在内部形成周期状的极化翻转结构，以此实现波长变换功能。作为非线性光学结晶，还可以利用所谓LBO、BBO、CLBO的紫外用的波长变换材料。这些波长变换材料是具有至紫外线为止的透过特性的结晶，由于透过性高，所以有希望作为谐振器反射镜的材质。
如上所述，通过用波长变换元件形成外部反射镜412，从而可以使光学系统简单化。
另外，在图4(b)的结构中，在激光谐振器的外部设有波长变换元件503。
通过在谐振器的外部放置波长变换元件503，从而使谐振器的结构简单，降低由于谐振器噪声等带来的谐振器的不稳定性。
如上所述，通过由波长变换元件来变换激光器光的一部分，若产生紫外线，则可以重叠对同轴产生第一光带来光催化作用的紫外线的第二光。
作为该结构的主要的效果，例如通过在相干光源的窗406堆积功能性膜407，来大幅减少以碳为主要成分的异物的堆积。在以往的高输出的固体激光器中，由于受到结构反射镜等上的附着物的影像而使特性变差，所以需要定期进行维修，使得连续工作时间受到限制。另一方面，如本发明所示，在相干光源内增加仅将光的一部分变换为紫外线的波长变换功能，由此可以产生用于引起光催化作用的紫外线。其结果，可以降低光学系统中附着物的堆积，可以大幅提高激光器的连续工作时间。
而且，在本发明的结构中，由于与必要的光(第一光)大致同轴地产生变换光(第二光)，所以可以高效率地用变换光仅照射附着物堆积的部分。因此，光学系统变得非常简单。而且，由于可以最小限度地抑制利用于光催化效果的光，所以求得光源的效率化。
而且，即使在使用了该相干光源的光学系统中，通过用功能性膜覆盖光的功率密度高的光学元件、例如所谓反射镜或透镜等的光学部件的表面，从而可以附加自洁功能，大幅降低异物堆积。
另外，在本发明中，通过使用波长变换，可以容易地产生同轴产生的第二光。波长变换中，伴随着变换的光的损失被消除。由于光催化作用所需要的光的强度为几mW左右，所以第一光的变换损失非常小，从而是有效的。
另外，在有效利用本发明的相干光源的光学系统中，对于光学元件要求具有透过波长390nm以下的紫外线的特性。至少需要在异物堆积产生的光学元件上照射作为紫外线的第二光。因此，对于位于到达异物堆积产生的光学元件的光路上的光学元件，优选吸收紫外线少的材料。
另外，作为波长变换元件，有掺杂了KNbO3、KTiOPO4、LiNbO3、LiTaO3、Mg的LiNbO3、LBO、BBO、CLBO、石英等。另外，优选使这些结晶周期极化翻转了的结构。通过进行周期极化翻转，可以与波长变换的基波的波长相符合地调整变换特性。当是石英的情况若使用使结晶结构进行周期翻转的结构，则也可以与非线性材料同样地实现波长变换。在产生2倍波、3倍波等的高次谐波的情况，通过使周期结构最适当化，可以调整相位匹配条件。而且，由于使进行变换的相位匹配波长的波长容许度增大，所以也可以实现如下的结构，即是通过设计极化翻转的周期结构而可以在整个波长范围内进行变换的结构。当利用于基波的波长变动较大的半导体激光器等上的情况，优选设计极化翻转结构，使得可以在整个宽的波长范围内进行变换，以使即使在变换的波长进行了变动的情况也可以进行相位匹配。
另外，在本发明的方式中，对固体激光器进行了说明，但除此以外，对于气体激光器、染料激光器等也一样。即使在Ar激光器、Kr激光器等具有波长从400nm至500nm的振荡性的激光器中，由于也同样具有高输出特性，所以在激光器自身以及光学系统中产生由于激光照射而导致的异物的附着，产生相干光源以及光学系统的变差。为了解决该问题，具备对激光器光的一部分进行波长变化而变换为高次谐波的波长变换元件，并同时射出激光和作为其变换光的波长在390nm以下的光，若采用这样的结构，通过在光源或光学系统所必须的场所(异物堆积容易产生的场所)的最外面涂敷功能性膜(TiO2)，尤其可以大幅减少特性变差，实现使用了激光器的光学系统的稳定工作。
另外，取代波长变换元件，也可以利用使用了GaN半导体激光器的结构。使用图5对使用了GaN半导体激光器的本发明的相干光源进行说明。
固体激光光源的光，通过分色镜502与半导体激光器501的光合波。半导体激光器501是波长为380nm的GaN激光器。通过对准与固体激光器的光同轴校准了的GaN激光器，可以同时输出紫外线。通过该结构可以实现与上述结构相同的光源。
另外，作为功能性膜使用TiO2，但也可以通过使用掺杂了其他的Cr、Nd等的TiO2，可以提高光催化功能的产生效率。
另外，作为光学元件等上产生的附着物的对策，若如下述那样来决定具备功能性膜的位置则是有效的。例如，因光的捕获作用而使碳等的附着物容易堆积的面由于依靠光的功率密度，所以优选在光的功率密度高的面配备功能性膜。除此之外，从光的入射面侧到出射面侧，尤其不聚光的一侧而发散的一侧的出射面上杂质的附着尤其多，所以优选在该面上配备功能性膜。因此，具备功能性膜的面，第一是光的功率密度高的面(功率为100W/cm2以上的部分)，第二是光的出射面侧，第三是光发散的面。在满足该条件的面的最表面部(例如光源封装的射出窗等面)设置功能性膜，对抑制异物堆积是有效的。
另外，在本发明的实施方式中，虽然使用了利用非线性光线材料的波长变换元件，但也可以利用使用了其他上转换(upconversion)材料的波长变换元件。上转换与通常的荧光不同，其通过激励光产生波长短的光，公知由Yb3+-Er3+系的材料构成。通过在氟系的玻璃材料中添加这些材料，可以由波长长的激励光，从绿色产生蓝色的光。上转换，由于激励量的波长依赖性小，可以在整个宽的波长范围内进行吸收，所以可以产生稳定的短波长的光。
(实施方式3)参照图6对使用了GaN半导体激光器的本发明的相干光源进行说明。
在GaN半导体激光器中，实现了360nm～480nm的振荡波长，而且，也可以产生500nm以上的波长范围的光。而且，可以进行高输出，实现几十mW的光输出。
在波长为400nm以上的GaN半导体激光器中，在激光集中的激光器封装的窗部分，另外在使用了激光器的光学系统中光的功率密度高的部分，异物的堆积成为问题。为了解决该问题，提出图6所示的结构。
图6(a)是表示半导体激光器封装的结构的图，设置于基座303的辅架302上，软钎焊有半导体激光器300。从该半导体激光器300输出的第一光309通过波长变换元件401，进行一部分的波长变换，并作为第二光310输出。在玻璃窗306的表面，作为功能性膜308堆积TiO2，通过第二光310起到光催化效果。半导体激光器300被封装304密封。这样的结构对于波长长的GaN激光器是有效的。
在需要激光显示装置等的能见度高的光的装置中，作为蓝色光，波长为440～460nm左右的光是有效的。当利用这样的波长的光源作为100mW以上的高输出的光源时，本发明的结构是有效的。即，通过用波长变换元件把激光器光变换为高次谐波，功能性膜308起到光催化效果，可以防止异物附着带来的特性的变差。
另外，如图6(b)所示，也可以在外部放置波长变换元件401。作为波长变换元件，由于需要产生波长220～230nm的短波长的光，所以LBO、BBO、CLBO等是有效的。
另外，对石英的结晶结构进行了周期调制的结构具有至短波长为止的透过特性，可以根据周期选择变换波长。另外，由于这样的结构即使是结晶也是也是稳定的，故优选。
(实施方式4)作为半导体激光器，图7(b)是本发明的实施方式的氮化物半导体激光元件的俯视图。
作为光源主体的该半导体激光器301是DH(双异质)结构的基本结构，并具备n型GaN基板101上的由n型AlGaN构成的n型金属包层102；由含有InGaN的多量子阱结构构成的活性层103；由p型AlGaN构成的p型金属包层104；和由p型GaN构成的接触层105。
在本实施方式中，元件的谐振器长、片宽、以及厚度分别是600μm、400μm、以及80μm。第一半导体激光器201的突条的宽约为1.7μm。第二半导体激光器202的宽为10μm。
半导体激光器301由第一半导体激光器201以及第二半导体激光器202构成，在第一半导体激光器201以及第二半导体激光器202中，通过改变量子阱活性层103中的In的量，从而第一半导体激光器201以及第二半导体激光器202以不同的波长进行振荡。例如，第一半导体激光器201以410nm的波长进行振荡，第二半导体激光器202以380nm的波长进行振荡。
图7(a)表示对该半导体激光器301进行了封装的相干光源。在该相干光源中，半导体激光器301同时射出波长为410nm的光309和波长为380nm的第二光310。
第二光对在玻璃窗306上堆积的功能性膜308起到光催化效果。其结果，通过自洁效果可以降低玻璃窗的异物附着。由此，可以防止光源特性的变差，可以大幅度延长寿命。另外，通过在同一基板上形成不同波长的激光器，第一半导体激光器201以及第二半导体激光器202可以接近地形成发光点。由此，能大致以同轴射出光。因此，即使在使用该相干光源来形成光学系统的情况，仅通过在构成光学系统的光学元件上堆积功能性膜，便可以对光学元件的表面进行自洁。
另外，虽然优选半导体激光器在同一基板上形成波长不同的激光器，但把不同的基板上形成的半导体激光器以使发光点接近的方式固定在辅架302上也可以得到同样的效果。但是，此时优选使发光点的间隔接近配置在100μm以下，使得2束光以大致相同的光轴前进。
若使用该半导体激光器作为图2所示的光盘装置的光源701，则光学系统以及装置的寿命大幅增加。另外，当利用于光盘等时，虽然对于第一半导体激光器要求高输出、单模的特性，但对于产生第二光的第二半导体激光器202，由于即使输出是几mW左右、横模为多模也没有问题，所以具有比较容易构成的特征。
另外，作为两个半导体激光器的驱动方法，虽然第一半导体激光器201在光盘装置中利用于信息的写入以及读出，但第二半导体激光器202无需和第一半导体激光器201同时点亮。在检测出光学系统中的异物堆积的状况而需要进行清洗时第二半导体激光器202点亮，由此可以降低相干光源消耗的电力。
另外，作为强度，第二半导体激光器202优选以第一半导体激光器201的1/10以下的强度使用。若第二半导体激光器202的功率接近第一半导体激光器201的功率，则在光盘上进行信息的读出和写入时，存在使介质的信息劣化的问题。为此，优选限制第二半导体激光器的激光功率来使用。
另外，在本实施方式中，虽然半导体激光器形成在GaN基板101上，但也可以是在III-V族氮化物系半导体材料上可以进行外延成长的基板、例如蓝宝石基板或SiC基板。
另外，这里，虽然对在一个激光元件上形成一个条结构的半导体激光器进行了描述，但即使是在一个激光元件上形成多个条的多波束型的半导体激光器也能得到相同的效果。而且，即使在不一定需要仅为基本横模的激光振荡的大输出半导体激光器中也能使用本发明的方法，由此可以抑制碳的析出，可以使大输出的半导体激光器稳定工作。
另外，在本实施方式中，虽然对由III-V族氮化物系半导体材料构成的半导体激光元件进行了说明，但半导体激光元件并非限定于此，也可以是发光二极管元件等的发光元件(尤其波长在450nm以下)。而且，上述效果对于含有BAlGaInN或砷(As)、磷(P)的混合晶化合物普遍成立。
(实施方式5)图8是本发明的光学系统的一个例子即激光显示装置。其结构是，通过投射光学系统605将从光源601出来的第一光602和第二光603投射到屏幕606上。在中途的光学系统的至少单面的最外表面堆积TiO2膜604。在图8所示的光学系统中，也可以使用上述实施方式中说明了的相干光源，但若是同时射出第一光602、和比第一光602波长短的第二光603的光源，则也可以是其他的相干光源。
在该光学系统中，由从光源601出来的第二光603对在光学系统中形成的功能性膜604起到光催化效果，防止光学系统中堆积的C(碳)的析出。
另外，由于以大致相同的轴照射第一光602以及第二光603，所以以大致相等的面积照射光学元件中的照射面。由此，通过第二光603和功能性膜，对由第一光602堆积的碳等的附着物有效地进行清洗。通过本发明的相干光源601以及功能性膜604，可以解决以往发现的课题。所谓该课题是指如下的问题以高输出、长期使短波长的半导体激光器驱动时，光学系统内存在的碳氢化合物(C和H的挥发物等)被激光分解，在激光的射出端面或玻璃、光学系统中，至少含有碳(C)的异物析出。
通过本发明，可以实现提供解决所述以往的课题、且长期稳定地进行工作的光学系统的目的，可以实现使用了短波长激光的光盘等的系统的稳定运行。
(其他)另外，在上述内容中，作为相干光源，对使用了半导体激光器以及固体激光器的相干光源进行了说明。但是，相干光源除此以外，也可以是使用了作为固体激光器的一种的光纤激光器的相干光源。
参照图9对使用光纤激光器作为本发明的其他的相干光源的结构进行说明。
在图9中，901是泵浦光源(波长为915nm的半导体激光器)；902是掺杂Yb的光纤激光器；903是上转换光纤；904是功能性膜。
通过泵浦光源901激励掺杂型光纤激光器902，进行1080nm左右的激光振荡。1080的光的一部分通过上转换光纤903而被变换为短波长光，从光纤一端同时射出1080nm的光和短波长光。
在光纤端面形成功能性膜904。该功能性膜904通过短波长光的光催化效果，防止异物附着在上转换光纤903的端面上。
光纤激光器902由于可以进行高输出，且可以进行单一横模振荡，所以光的功率密度高。因此，以往的情况，在光纤激光器902的端面显著产生异物堆积。然而，在本发明中，由于具备功能性膜904和作为短波长光源的上转换光纤903，所以能有效进行端面的清洗。另外，由于光束品质高，且聚光特性也良好，所以容易提高光的功率密度。因此，在本发明中，通过在操作来自激光器的输出的光学系统中具有功能性膜，从而可以有效进行清洗。
另外，虽然在本发明中使用了上转换光纤，但此外也可以是使用波长变换元件来产生高次谐波。作为向光纤中掺杂的材料，也可以掺杂Yb、Nd、Er、Er/Yb等的材料。
另外，在光纤激光器的高输出化中，光纤端面的变差成为问题。该变差是由于如下原因产生的，即光纤内的光的功率密度变高、光纤端面的表面中的少许部分变差层上产生端面破坏。伴随着该变差，在光纤端面由于功率密度高，所以由于激光捕获而带来的灰尘等的堆积也变得显著。也存在该端面的污浊吸收光而产生端面破坏的问题。
以往，作为降低光纤端面的功率密度的方法，采用的是在光纤激光器的光纤端面实施端罩的方法。使用端罩的目的是，用松散材料在端罩内扩大光束的直径，降低射出端面的功率密度。
在本发明中，如图10所示，也可以在端罩906上设置波长变换功能。而且，在本发明中，也可以在端罩906的射出端面上设置功能性膜907。将来自光纤激光器的光的一部分变换成短波长光，并通过进行了波长变换的光，而对在端罩906的射出端面设置的功能性膜907发挥光催化效果。由此，可以对光纤激光器的射出部附加清洗效果。
(工业上的可利用性)本发明的相干光源主要对产生高输出及短波长光的相干光源是有效的。另外，对于利用了相干光源的光盘等的光信息处理领域及激光打印等的复印机或印刷机、照明机器、光通信、激光显示器、激光加工、医用等的光学系统也是有效的。
权利要求
1.一种相干光源，是同时射出第一光、和波长比所述第一光短的第二光的相干光源，其特征在于其具备至少射出第一光的光源主体、透过或反射所述第一光的部件、和在所述部件的至少一部分设置的功能性膜，并且，所述功能性膜通过所述第二光呈现光催化效果。
2.根据权利要求1所述的相干光源，其特征在于，所述第一光的波长是400nm以上。
3.根据权利要求1所述的相干光源，其特征在于，所述第一光和所述第二光通过大致相同的光路。
4.根据权利要求1所述的相干光源，其特征在于，在具有所述功能性膜的所述部件的照射面上，所述第一光和所述第二光照射在大致相等的区域。
5.根据权利要求1所述的相干光源，其特征在于，所述光源主体包括由III-V族氮化物系半导体材料构成的半导体激光器。
6.根据权利要求1所述的相干光源，其特征在于，所述第二光的波长是390nm以下。
7.根据权利要求1所述的相干光源，其特征在于，还具备将所述第一光的一部分变换成所述第二光的第一波长变换元件。
8.根据权利要求7所述的相干光源，其特征在于，所述第一波长变换元件由非线性光学材料或上转换材料构成。
9.根据权利要求7所述的相干光源，其特征在于，所述光源主体由含有Nd或Yb的固体激光器介质构成，所述第一波长变换元件把从所述固体激光器射出的所述第一光变换为第三高次谐波即所述第二光。
10.根据权利要求7所述的相干光源，其特征在于，所述光源主体由含有Nd或Yb的固体激光器介质、和第二波长变换元件构成，所述第二波长变换元件把来自所述固体激光器的光变换为第二高次谐波即所述第一光，所述第一波长变换元件把来自所述固体激光器的光和所述第一光变换为和频光即所述第二光。
11.根据权利要求7所述的相干光源，其特征在于，所述光源主体由半导体激光器构成，所述第一波长变换元件把从所述半导体激光器射出的所述第一光变换为高次谐波即所述第二光。
12.一种光学系统，其特征在于，具备同时射出第一光、和波长比所述第一光短的第二光的相干光源；聚光或投射光学部件；和在接收来自所述相干光源的光照射的所述光学部件的至少一部分设置的功能性膜，并且，所述功能性膜通过所述第二光呈现光催化效果。
13.根据权利要求12所述的光学系统，其特征在于，在所述光学部件中的、所述第一光的功率密度为100W/cm2以上的照射面设有所述功能性膜，在所述照射面上，所述第一光和所述第二光被照射在大致相同的区域。
全文摘要
本发明的课题是提供一种缓和了被射出的波长的限制的相干光源。本发明的相干光源是同时射出第一光(3)、和波长比所述第一光(3)短的第二光(4)的相干光源，具备至少射出第一光(3)的光源主体；透过或反射第一光(3)的反射镜(5)；和在反射镜(5)的至少一部分设置的功能性膜(6)。功能性膜(6)通过第二光(4)呈现光催化效果。
文档编号H01S3/109GK1860652SQ200580001179
公开日2006年11月8日 申请日期2005年2月22日 优先权日2004年3月10日
发明者水内公典, 山本和久, 笠澄研一, 木户口勋, 北冈康夫 申请人:松下电器产业株式会社