專利名稱：照明光源及激光投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種斑點(diǎn)噪聲(speckle noise)較少的照明光源、及使用了該照明光源的 激光投影裝置。
背景技術(shù)：
由以氮化鎵為首的III-V族氮化物系列半導(dǎo)體材料(AlxGaylm-x-yN (其中，0《x《l、 0《y《l))構(gòu)成的半導(dǎo)體激光器、及由AlGaAs系列半導(dǎo)體材料或AlGaInP系列半導(dǎo)體 材料構(gòu)成的紅色半導(dǎo)體激光器是用于實(shí)現(xiàn)光盤的超高密度記錄的關(guān)鍵設(shè)備。同樣，這些可 見光半導(dǎo)體激光器的高輸出化不僅使光盤的高速寫入成為可能，而且是激光顯示器中的應(yīng) 用等新技術(shù)領(lǐng)域的開拓所必需的技術(shù)。
在將可見光半導(dǎo)體激光器作為投影裝置、顯示裝置等的照明用光源而利用時(shí)成為問題 的是斑點(diǎn)噪聲(speckle noise)。斑點(diǎn)噪聲是指，在將激光這樣的相干性(coherence)較高的 光用作為照明光源時(shí)，從照明物反射的光，因照明物表面的凹凸，反射光的波面紊亂，而 觀測到的隨機(jī)的干涉圖案的現(xiàn)象。在反射光中觀測到晃眼的斑點(diǎn)圖案，成為投影裝置、顯 示裝置的圖像劣化的原因。
作為減少這種斑點(diǎn)噪聲的方法，提出了一些降低光源的相干性的方法。第一方法是降 低空間相干性的方法，是以讓激光照射的屏幕振動等為代表的方法，通過在激光的光程或 光學(xué)系統(tǒng)中賦與空間變化從而減少斑點(diǎn)噪聲的方法。
另一方面，還提出有直接降低半導(dǎo)體激光的相干性的方法。如日本專利公開公報(bào)特開 2002-323675號所示，是降低光源的相干性的方法。在該第二方法中，通過在半導(dǎo)體激光 器的驅(qū)動疊加高頻，從而振蕩波長的譜寬增大，相干性降低。
然而，使激光空間性地變化的上述第一方法需要在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)， 存在光學(xué)系統(tǒng)大型化、復(fù)雜化的問題。而且，只是賦與空間性的變動，難以完全抑制斑點(diǎn) 噪聲。
另一方面，將半導(dǎo)體激光器的頻譜多模式化的上述第二方法，雖然對降低相干性有效， 但是如果不將譜寬擴(kuò)大到lnm以上，則無法得到充分的降低相干性的效果。只是在半導(dǎo) 體激光器的驅(qū)動疊加高頻，譜寬的擴(kuò)大還不充分，存在斑點(diǎn)噪聲的降低效果不充分的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過擴(kuò)大激光光源的振蕩譜寬來實(shí)現(xiàn)斑點(diǎn)噪聲較少的照明光源及 使用了該照明光源的激光投影裝置。
本發(fā)明所涉及的照明光源包括激光光源，包含具有規(guī)定的增益區(qū)域的激光介質(zhì)；反
射體，具有窄帶域的反射特性，其中，上述反射體的反射波長被設(shè)定在上述激光介質(zhì)的增 益區(qū)域內(nèi)，從上述激光光源射出的激光的一部分，通過上述反射體的反射被返回到上述激 光光源，所述激光光源的振蕩波長，基于上述激光光源的振蕩特性的變化，通過讓上述激 光介質(zhì)的增益區(qū)域的峰值自上述反射波長移動，從上述反射波長起變化。
在上述的照明光源中，將從激光光源射出的激光的一部分通過反射體的反射返回會合激 光光源，從而將激光光源的振蕩光固定為反射體的波長。而且，通過使激光光源的振蕩特; 性變化，使激光光源的增益區(qū)域的峰值從被固定的反射波長變動。因此，由于可大幅度地 變動激光光源的振蕩波長，所以激光光源的振蕩譜寬擴(kuò)展，相干性降低。因此，能夠?qū)嵧跻?斑點(diǎn)噪聲較少的照明光源。


圖l(A)是表示本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的照明光源的結(jié)構(gòu)的圖，圖l(B)是表示半導(dǎo) 體激光器的輸出特性的圖，圖l(C)是表示半導(dǎo)體激光器的振蕩波長特性的圖。
圖2(A)是表示本發(fā)明的實(shí)施例l所涉及的照明光源的結(jié)構(gòu)的圖，圖2(B)是表示半導(dǎo)體 激光器的振蕩頻譜的特性的圖，圖2(C)是表示半導(dǎo)體激光器的振蕩波長特性的圖。
圖3(A)是表示本發(fā)明的實(shí)施例l所涉及的照明光源的結(jié)構(gòu)的圖，圖3(B)是表示半導(dǎo)體 激光器的振蕩頻譜的另一特性的圖，圖3(C)是表示半導(dǎo)體激光器的另一振蕩波長特性的 圖。
圖4(A)是表示施加于半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流的脈沖串的一個例子的圖，圖4(B)是表 示施加圖4(A)的脈沖串的驅(qū)動電流時(shí)的半導(dǎo)體激光器的活性層的溫度變化的圖，圖4(C)
是表示施加圖4(A)的脈沖串的驅(qū)動電流時(shí)的半導(dǎo)體激光器的振蕩波長特性的圖，圖4(D) (F)是表示施加圖4(A)的脈沖串的驅(qū)動電流時(shí)的半導(dǎo)體激光器的振蕩頻譜的分布的圖。
圖5是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例l所涉及的照明光源的反射體使用了體積光柵的結(jié)構(gòu) 的圖。
圖6是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的照明光源的反射體使用了窄帶域?yàn)V波器的 結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的照明光源的反射體使用了形成了光柵的光 纖的結(jié)構(gòu)的圖。
圖8(A)是表示在本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的照明光源的振蕩波長的特性評價(jià)中使用的 光源的結(jié)構(gòu)的圖，圖8(B)及(C)是表示半導(dǎo)體激光器的振蕩頻譜的觀察結(jié)果的圖。
圖9(A)是表示本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的照明光源的半導(dǎo)體激光器的增益峰值波長與 反射體的振蕩波長之間的波長差的研究中使用的光源的結(jié)構(gòu)的圖，圖9(B) (D)是表示半 導(dǎo)體激光器的振蕩頻譜的觀察結(jié)果的圖。
圖IO(A)是表示可調(diào)整溫度的半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)的圖，圖10(B)是表示可調(diào)整f顯度 的半導(dǎo)體激光器的另一結(jié)構(gòu)的圖。
圖ll(A)是表示DBR激光器的結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖ll(B)是表示DFB激光器的結(jié)構(gòu)的 剖視圖。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的照明光源的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13(A)及(B)是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的照明光源的半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動 方法的圖，圖13(A)是表示在通過光反饋波長被鎖定的半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流上疊加高 頻的電流波形的圖，圖13(B)是表示被施加了圖13(A)的電流波形的驅(qū)動電流的半導(dǎo)體激 光器的振蕩頻譜的圖。
圖14(A)及(B)是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的照明光源的半導(dǎo)體激光器的另一 驅(qū)動方法的圖，圖14(A)是表示在通過光反饋波長被鎖定的半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流上疊 加高頻的電流波形的圖，圖14(B)是表示被施加了圖14(A)的電流波形的驅(qū)動電流的半導(dǎo) 體激光器的振蕩頻譜的圖。
圖15(A)及(B)是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的照明光源的半導(dǎo)體激光器的又一 驅(qū)動方法的圖，圖15(A)是表示在通過光反饋波長被鎖定的半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流上疊 加高頻的電流波形的圖，圖15(B)是表示被施加了圖15(A)的電流波形的驅(qū)動電流的半導(dǎo) 體激光器的振蕩頻譜的圖。圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施例5所涉及的激光投影裝置的結(jié)構(gòu)的圖。 圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施例6所涉及的激光投影裝置的結(jié)構(gòu)的圖。 圖18是表示使用了本發(fā)明的實(shí)施例1 3所涉及的照明光源的液晶背光的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。在以下的附圖的記載中，有時(shí)對于相同的 要素或類似的要素標(biāo)注相同或類似的符號，省略其說明。 (實(shí)施例1)
圖l(A)是表示本發(fā)明的實(shí)施例l所涉及的照明光源的結(jié)構(gòu)的圖。在圖l(A)中，本實(shí)施 例所涉及的照明光源作為其基本結(jié)構(gòu)具有作為光源的半導(dǎo)體激光器1和反射來自半導(dǎo)體漠女 光器的射出光4的一部分的反射體2。從半導(dǎo)體激光器1射出的射出光4用具有窄帶域的 反射特性的反射體2被反射成特定波長，反射光5射入半導(dǎo)體激光器1的活性層內(nèi)。半導(dǎo) 體激光器1的振蕩波長通過返回到活性層內(nèi)的反射光5的光反饋(opticalfeedback)被固定 為反射波長。通過驅(qū)動電源3脈沖驅(qū)動該半導(dǎo)體激光器1。在圖l(B)中示出此時(shí)的輸出。 如圖1(B)所示，半導(dǎo)體激光器l的輸出為脈沖串的輸出。本實(shí)施例所涉及的照明光源，如 圖1C所示，以在一個脈沖內(nèi)半導(dǎo)體激光器l的波長大幅度地變動為特征。即，在一個脈 沖內(nèi)，半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長由反射體2的反射波長變動為其以外的波長，從而頻譜 變化增大，半導(dǎo)體激光器l的振蕩頻譜擴(kuò)展。其結(jié)果，半導(dǎo)體激光器l的相干性降低，可 發(fā)出斑點(diǎn)噪聲較少的光。
對于其原理，使用圖2(A) (C)進(jìn)行說明。
半導(dǎo)體激光器1的振蕩由活性層內(nèi)的損耗(loss)與增益(gain)的關(guān)系決定。在脈 沖發(fā)生的初期階段，由于活性層溫度較低，因此對于通過反射體2返回的反射光5，損耗 變少，振蕩波長被固定為來自反射體2的特定反射波長AB?？墒?，在一個脈沖內(nèi)，如果 半導(dǎo)體激光器l的活性層的溫度上升，則如圖2(B)所示，半導(dǎo)體激光器1的增益區(qū)域移到 (shift)長波長一側(cè)。其結(jié)果，反射波長AB的增益降低，半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長從反 射波長AB移動到增益的峰值，由此半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長大幅度地變化。如圖2(C) 所示，半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長在一個脈沖內(nèi)從反射體2的反射波長AB移到其以外的 波長，從而半導(dǎo)體激光器l的振蕩波長大幅度地變化，振蕩頻譜擴(kuò)展，由此相干性降低。 據(jù)此，斑點(diǎn)噪聲降低效果增大。
接著，對進(jìn)一步增大照明光源中的半導(dǎo)體激光器的頻譜變化，加強(qiáng)斑點(diǎn)噪聲的抑制交夕 果的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
第一，使圖2(A)的半導(dǎo)體激光器1的增益區(qū)域和反射體2的反射波長AB滿足以下 所述的關(guān)系。如圖2(B)所示，反射體2的反射波長的值相對于室溫下的半導(dǎo)體激光器 1的增益波長的峰值(增益峰值)設(shè)定在短波長一側(cè)為宜。在一般的脈沖振蕩中，活性層 內(nèi)也發(fā)生溫度變化，振蕩頻譜在一個脈沖內(nèi)從短波長移到長波長，其值在lrnn以下。7寸 此，通過將反射波長AB設(shè)定在增益峰值的短波長一側(cè)，能夠使頻譜的波長變化的幅度大 于增益峰值的變動幅度。據(jù)此，可在lnm以上的波長區(qū)域產(chǎn)生波長變動，從而實(shí)現(xiàn)斑點(diǎn) 噪聲的減少。偏離反射波長AB的情況下的振蕩波長大幅度地變化，從而可擴(kuò)大譜寬。
第二，反射體2的反射率在1% 10%左右為宜。在1%以下難以基于光反饋固定為反 射波長AB，如達(dá)到10%以上，在脈沖驅(qū)動時(shí)很難出現(xiàn)半導(dǎo)體激光器l的振蕩波長偏離而 移到增益峰值的現(xiàn)象。
第三，將反射光5返回給半導(dǎo)體激光器1的活性層的反射體2的窄帶域特性也重要。 作為反射體2的窄帶域特性，較為理想的是，波長寬度在5nm以下，更為理想的是，在 lmn以下。如果反射波長寬度擴(kuò)展，活性層內(nèi)的波長選擇性降低，難以進(jìn)行基于光反饋的 振蕩波長的固定。因此，需要將波長寬度設(shè)為5nm以下。通過進(jìn)一步設(shè)為lnm以下，能 夠提高半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長在反射波長的選擇性?？稍诰嚯x增益的峰值2nm以上 的短波長區(qū)域讓半導(dǎo)體激光器1的波長振蕩，使基于輸出調(diào)制的波長變化涉及3nm以上 的較廣波長范圍。通過使半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長大幅度地偏離增益的峰值，從而基于 強(qiáng)度調(diào)制的波長變化增大。
第四，半導(dǎo)體激光器1的脈沖驅(qū)動的脈沖上疊加lMHz以上的高頻為宜。通過疊加高 頻頻譜得以擴(kuò)展，因相干性降低光反饋的效果變?nèi)?。?jù)此，基于脈沖驅(qū)動的波長移位更簡 單地發(fā)生。另外，該結(jié)構(gòu)對GaN激光器特別有效。以GaN基板為襯底(base)的半導(dǎo)體激 光器，張弛振蕩(relaxationoscillation)大，如果進(jìn)行高頻疊加，就會產(chǎn)生尖的噪聲(spike noise)。這是因?yàn)槿绻愿哳l調(diào)制注入到半導(dǎo)體激光器的電流，由于張弛振蕩，輸出光波 形變?yōu)榧夥?spike)狀，會產(chǎn)生高出調(diào)制度幾倍的脈沖輸出的現(xiàn)象。因此，基于高頻疊加的 相干性的惡化進(jìn)一步變大，減少斑點(diǎn)噪聲效果被強(qiáng)化。此外，關(guān)于在半導(dǎo)體激光器的脈沖 驅(qū)動的脈沖上疊加高頻的結(jié)構(gòu)，在后述的實(shí)施例3中進(jìn)行詳細(xì)說明。
第五，脈沖驅(qū)動時(shí)的脈沖寬度也重要。脈沖寬度在l!is以上為宜?；诿}沖驅(qū)動的波 長移位利用基于半導(dǎo)體激光器的活性層的溫度變化的增益區(qū)域的波長移位。半導(dǎo)體激光器
的溫度變化的響應(yīng)頻率在1MHz以下，高于該頻率的頻率變化，其溫度變化并不追隨。因 此，需要頻率在1MHz以下、脈沖寬度在lps以上的脈沖驅(qū)動。
第六，作為反射體2，除了具有一個圖l所示的窄帶域的反射波長的結(jié)構(gòu)之外，采用 具有多個反射波長的結(jié)構(gòu)，由于能夠進(jìn)一步擴(kuò)大波長變化量，因此有效。在圖3(A)中，夾 著比基于脈沖驅(qū)動而變化的增益峰值的移動幅度更寬的波長區(qū)域，對反射體2設(shè)定兩個反 射波長AB1、 AB2。如脈沖驅(qū)動半導(dǎo)體激光器1，則一個脈沖內(nèi)的初始狀態(tài)下，如圖3(B) 所示，以接近增益峰值的AB1振蕩。如果在一個脈沖內(nèi)，活性層溫度上升，增益峰值移 動到長波長一側(cè)，增益峰值就接近AB2，很快AB2的振蕩增益超過AB1的振蕩增益， 移到AB2的振蕩。據(jù)此，與反射波長為一個的情況相比，半導(dǎo)體激光器1的波長變化進(jìn) 一步增大，減少斑點(diǎn)噪聲效果被強(qiáng)化。
此外，在上述結(jié)構(gòu)例中，將施加于半導(dǎo)體激光器l的脈沖寬度設(shè)為單一的矩形形狀， 但是通過改變脈沖形狀可控制頻譜形狀。利用圖4(A) (F)，對基于脈沖波形的頻譜分布 的控制方法進(jìn)行說明。擴(kuò)展譜寬對抑制斑點(diǎn)噪聲有效，但是更為理想的是，頻譜在較廣的 波長區(qū)域分布。圖4(A) (F)是說明使用脈沖串控制頻譜分布的方法的圖。
在圖4(A)中，作為脈沖串，最先振蕩峰值較高的脈沖41，之后施加峰值較低的多個 脈沖42，最后施加峰值更低的脈沖43。圖4(B)示出施加了脈沖串時(shí)的活性層的溫度變化， 圖4(C)示出此時(shí)的半導(dǎo)體激光器的波長變化?；钚詫拥臏囟龋捎谙鄬τ诠廨敵鍪蔷哂幸?定遲延地追隨光輸出，因此在初期施加峰值較高的脈沖41時(shí)，在區(qū)域A，在活性層溫度 上升之前能夠得到較高的光輸出。在區(qū)域A，通過基于反射體的光反饋波長，半導(dǎo)體激光 器的振蕩波長被固定。之后，稍微遲于光輸出，活性層的溫度上升。半導(dǎo)體激光器的增益 峰值因該溫度上升而偏移到長波長后，在某一時(shí)刻，在基于反射體的振蕩波長以外，以增 益峰值的振蕩也開始，半導(dǎo)體激光器的振蕩波長成為多振蕩的不穩(wěn)定狀態(tài)(區(qū)域B)。之 后，增益波長比基于反射體的振蕩波長大幅度地移動到長波長一側(cè)，由此半導(dǎo)體激光器的 振蕩波長轉(zhuǎn)移到以增益峰值的振蕩波長，溫度上升并且以長波長進(jìn)行振蕩(區(qū)域C)。
這樣，通過脈沖串控制活性層的溫度變化，能夠使振蕩波長頻譜分布于較廣的波長區(qū) 域，能夠更大程度地實(shí)現(xiàn)頻譜分布的不均衡性。在圖4(D)中示出此時(shí)的頻譜分布的整體。 另外，在圖4(E)中示出不使用圖4(A)的峰值較高的初期峰值41的情況下的頻譜分布。此 時(shí)，短波長區(qū)域內(nèi)的頻譜減少。另一方面，在圖4(F)中示出沒有基于反射體的光反饋的情 況下的頻譜分布。從圖4(D) (F)可明確得知，通過使用峰值較高的脈沖串，頻譜分布的
不均衡性增大，斑點(diǎn)噪聲的抑制效果進(jìn)一步被強(qiáng)化。通過使用多個脈沖串，能夠控制活性 層的溫度變化，可進(jìn)一步擴(kuò)展頻譜分布。
另夕卜，較為理想的是，半導(dǎo)體激光器的條幅(stripewidth)是5tmi以上的寬條(wide stripe)結(jié)構(gòu)。在橫模式單條結(jié)構(gòu)(lateral mode single stripe structure)下，振蕩頻譜在 窄帶域的狀態(tài)下變動，與之相對，若將橫模式多模式化，頻譜寬度可在寬的狀態(tài)下變化， 因此平均后的頻譜形狀變得平滑。通過采用寬條結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)高輸出化，并且能夠?qū)⒄袷?的橫模式多模式化。通過將橫模式多模式化，能夠激發(fā)多個橫模式，從而能夠擴(kuò)大半導(dǎo)體 激光器的振蕩頻譜。在通過光反饋固定波長，并通過激光器的脈沖驅(qū)動使該波長發(fā)生頻譜 變化時(shí)，基于橫模式的多模式化，頻譜寬度得以擴(kuò)展，頻譜的分散增大，由此能夠大幅度 地減少斑點(diǎn)噪聲。
另夕卜，即使是其他的激光器，例如AlGaAs系列半導(dǎo)體材料、AlGalnP系列半導(dǎo)體材 料，也能夠通過同時(shí)施加光反饋和輸出調(diào)制，實(shí)現(xiàn)較廣頻譜的振蕩，生成斑點(diǎn)噪聲較少的 輸出。
進(jìn)一歩，通過利用多條(nmltiple stnps)激光器可實(shí)現(xiàn)輸出的增大及頻譜的大幅增大。 通過將反射波長不同的反射體設(shè)置在多條(multiple strips)中，各條(respective stripe)以 不同的波長進(jìn)行振蕩，并且通過脈沖驅(qū)動產(chǎn)生振蕩波長的變動，因此在整體上能夠在較廣 的波長范圍內(nèi)進(jìn)行振蕩。其結(jié)果，激光的相干性可大幅度地降低，能夠大幅度地減少斑點(diǎn) 噪聲。
此外，通過在半導(dǎo)體激光器的輸出端附近設(shè)置窗(window)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出的穩(wěn)定 化、高輸出化。導(dǎo)波路窗結(jié)構(gòu)(waveguide window structure)有利于防止輸出端面破壞， 實(shí)現(xiàn)高輸出化，在利用本發(fā)明這樣的光反饋的結(jié)構(gòu)中更加有效。通過光反饋從外部使光返 回，端面部的光功率(optical power)密度變得更大，端面惡化的發(fā)生變得顯著。特別是， 通過脈沖驅(qū)動產(chǎn)生輸出較高的光時(shí)更容易發(fā)生端面惡化。因此，通過采用端面窗結(jié)構(gòu)能夠 實(shí)現(xiàn)高輸出化，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的光源。
以下，對圖1(A)的反射體2的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。作為反射體2有多種結(jié)構(gòu)。作為反射體 2，要求具有反射特定波長的窄帶域特性。在圖5所示的照明光源中，作為反射體51采用 使用了體積光柵的結(jié)構(gòu)。作為反射體的體積光柵51為在介電體中形成了折射率光柵的結(jié) 構(gòu)，能夠通過布拉格(Bmgg)反射來反射特定波長。通過用透鏡52校準(zhǔn)來自半導(dǎo)體激光 器1的射出光4，用體積光柵51反射特定波長，由此能夠固定半導(dǎo)體激光器1的波長。 據(jù)此，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。體積光柵51容易形成小型結(jié)構(gòu)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)小型的照
明光源。另外，由于可通過干涉曝光形成光柵，因此還具有能夠容易地實(shí)現(xiàn)反射多個反射 波長的結(jié)構(gòu)的特征。
在圖6所示的照明光源中，采用組合窄帶域?yàn)V波器61與反射體64的結(jié)構(gòu)。通過用反 射體64將透過窄帶域?yàn)V波器61的光的一部分反射，特定波長返回到半導(dǎo)體激光器l。通 過該特定波長返回能夠?qū)崿F(xiàn)波長鎖定的結(jié)構(gòu)。通過該結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
在圖7所示的照明光源中，采用利用了光纖71內(nèi)形成的光纖光柵72的結(jié)構(gòu)。通過在 光纖71內(nèi)形成了光柵72的光柵光纖，鎖定半導(dǎo)體激光器1，并對其進(jìn)行脈沖驅(qū)動來實(shí)王見。
下面，關(guān)于進(jìn)行了本實(shí)施例所涉及的照明光源的振蕩波長的特性評價(jià)的結(jié)果進(jìn)行說 明。在P8(A)中示出在該評價(jià)中使用的照明光源的結(jié)構(gòu)。在該評價(jià)中使用的照明光源，作 為其基本結(jié)構(gòu)具有半導(dǎo)體激光器l、反射來自半導(dǎo)體激光器1的射出光4的一部分的反 射體2、以及配置于半導(dǎo)體激光器1與反射體2之間的透鏡81。使用圖8(A)的照明光源， 對半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，觀測了半導(dǎo)體激光器1的振蕩頻譜。
在圖8(A)的照明光源中，用透鏡81校準(zhǔn)從半導(dǎo)體激光器1射出的光4，用反射體2 反射一部分，使反射光5返回到半導(dǎo)體激光器1的活性層。反射體2由體積光柵構(gòu)成，具 有基于布拉格反射的窄帶域的反射特性。反射體2的反射波長被設(shè)定為808nm，基于反射 光5的返回，半導(dǎo)體激光器l的振蕩波長被固定在反射波長808nm的附近。半導(dǎo)體激光 器1是條幅200!im的寬條激光器，其橫模式為多模式。
在如上結(jié)構(gòu)的照明光源中，在以200Hz左右調(diào)制半導(dǎo)體激光器1的同時(shí)增大輸出， 通過頻譜分析器(spectrum analyzer)觀察振蕩頻譜。在圖8(B)及(C)中示出其結(jié)果。圖8(B) 表示半導(dǎo)體激光器1的峰值輸出不足2W的情況，可知半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長被固定 為反射體2的反射波長808nm。之所以振蕩頻譜具有略微的擴(kuò)展，是因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器l 是寬條的多模式激光器。另一方面，圖8(C)表示增大半導(dǎo)體激光器1的輸出，峰值輸出超 過3W的情況。此時(shí)，可知半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長擴(kuò)展為反射體2的反射波長808rnn 以外的波長。具體地說，振蕩頻譜從反射波長808mn向長波長一側(cè)擴(kuò)展5mn左右。這是 因半導(dǎo)體激光器1的增益峰值的波長存在于反射波長808nm的長波長一側(cè)所致。隨著半 導(dǎo)體激光器l的輸出增大，半導(dǎo)體激光器l的活性層的溫度上升，增益峰值移動到長波長 一側(cè)。
由此，確認(rèn)了通過調(diào)制由反射體2鎖定振蕩波長的半導(dǎo)體激光器1的輸出，可擴(kuò)展半 導(dǎo)體激光器1的振蕩頻譜。
如上所述，作為半導(dǎo)體激光器l，使用寬條的多模式激光器為宜。另外，作為其條幅， 在10nm以上、200iim以下為宜。通過將條幅擴(kuò)展到10iim以上，能夠增大輸出，可實(shí) 現(xiàn)橫模式的多模式化。通過將橫模式多模式化，以反射體2的反射波長的振蕩波長的鎖定 減弱。因此，容易解除振蕩波長的鎖定，可以通過輸出調(diào)制容易地變動頻譜。另一方面， 如果條幅達(dá)到200imi以上，此時(shí)相反地，橫模式的多模式數(shù)過多，導(dǎo)致鎖定過度地變?nèi)酢?因此，將振蕩波長鎖定為反射體2的反射波長本身變得困難。因此，半導(dǎo)體激光器l的條 幅在lOiim以上、200iim以下為宜。
另外，作為反射體2的反射率，如上所述，在1%以上、10%以下為宜。在本次的評 價(jià)中，如反射率在1%以下，則無法利用反射體2的反射波長鎖定半導(dǎo)體激光器1的振蕩 波長，只以增益峰值的波長振蕩，無法得到振蕩頻譜擴(kuò)展的效果。另一方面，如果在10% 以上，產(chǎn)生半導(dǎo)體激光器1的輸出損失變大、輸出的利用效率下降的問題。
如上所述，在通過調(diào)制擴(kuò)大振蕩波長被鎖定的半導(dǎo)體激光器l的振蕩頻譜時(shí)，半導(dǎo)體 激光器1的增益峰值的波長和反射體2的振蕩波長之間的波長差變得重要。通常，最佳的 波長差根據(jù)半導(dǎo)體激光器l的結(jié)構(gòu)、反射體2的反射率大幅度變化，但是，波長差至少在 5nm以上、20nm以下為宜。這是因?yàn)椴ㄩL差為5nm以下時(shí)，振蕩頻譜的移動不產(chǎn)生。 另一方面，在20mn以上時(shí)，不會被反射波長鎖定，而是以增益峰值的波長開始振蕩。因 此，在這種情況下，也不會產(chǎn)生振蕩頻譜的移動。
這樣，需要通過調(diào)制將半導(dǎo)體激光器1的增益峰值的波長與反射體2的振蕩波長之間 的波長差調(diào)整為產(chǎn)生頻譜移動的最佳值。以下，說明對以該波長差的調(diào)整為目的的半導(dǎo)體 激光器1的溫度調(diào)整進(jìn)行研究得到的結(jié)果。
在圖9(A)中示出在該研究中使用的照明光源的結(jié)構(gòu)。在該研究中使用的照明光源，作 為其基本結(jié)構(gòu)具有半導(dǎo)體激光器91;反射來自半導(dǎo)體激光器91的射出光的一部分的反 射體93;配置在半導(dǎo)體激光器91與反射體93之間的透鏡92;支撐半導(dǎo)體激光器91的 支架95;以及被設(shè)置在支架95上并控制半導(dǎo)體激光器91的溫度的溫度控制器96。使用 圖9(A)的照明光源，就相對于半導(dǎo)體激光器91的溫度變化的振蕩波長的變化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)， 并觀測了半導(dǎo)體激光器91的振蕩頻譜的變化。
在此，作為半導(dǎo)體激光器91利用條幅lOOpm的激光器，將振蕩波長鎖定于反射體 93的反射波長808nm的附近。而且，通過溫度控制器96使半導(dǎo)體激光器91的溫度變化， 觀測了隨著其溫度變化產(chǎn)生的振蕩頻譜的變化。在圖9(B) (D)中示出其觀測結(jié)果。圖9(B) 是將半導(dǎo)體激光器91的溫度設(shè)定為25'C的情況，圖9(C)是設(shè)定為3CTC的情況，圖9(D)
是設(shè)定為4(TC的情況。在圖9(B)的25'C的情況下，由于在反射體93的反射波長與半導(dǎo) 體激光器91的增益峰值的波長之間沒有差，因此半導(dǎo)體激光器91以反射體93的反射波 長進(jìn)行振蕩。在圖9(C)的3(TC的情況下，隨著半導(dǎo)體激光器91的溫度上升，增益峰值移 動到長波長一側(cè)。因此，在半導(dǎo)體激光器91的增益峰值的波長與反射體93的反射波長之 間產(chǎn)生差，在增益峰值附近的振蕩開始。在圖9(D)的4CTC的情況下，半導(dǎo)體激光器91在 增益峰值的波長與反射波長兩者的附近進(jìn)行振蕩。其結(jié)果，半導(dǎo)體激光器91的振蕩頻譜 大幅度地?cái)U(kuò)展，斑點(diǎn)噪聲大幅度地降低。
根據(jù)以上的結(jié)果能夠證實(shí)了，可通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器91的溫度，使半導(dǎo)體激光器 91的增益峰值的波長與反射體93的反射波長之差為最佳值，據(jù)此，在調(diào)制時(shí)實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò) 大。因此，通過附加調(diào)整半導(dǎo)體激光器91的溫度的功能，能夠?qū)⒒谡{(diào)制的頻譜擴(kuò)展調(diào) 整為最大。
在圖10(A)中示出可調(diào)整溫度的半導(dǎo)體激光器91的結(jié)構(gòu)例。圖IO(A)所示的半導(dǎo)體激 光器91具有形成在基板101上的活性層103、以及夾著活性層103而配置的薄膜加熱器 102。薄膜加熱器102與圖9(A)的溫度控制器96連接，通過溫度控制器96控制薄膜加熱 器102。通過薄膜加熱器102將半導(dǎo)體激光器91的溫度最優(yōu)化，從而得到圖9(D)示出的 最佳的波長差。據(jù)此，可以控制半導(dǎo)體激光器91的增益峰值的波長與反射體93的反射波 長之間的波長差，容易地實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)大。
另外，在圖10(B)中示出可調(diào)整溫度的半導(dǎo)體激光器91的另一結(jié)構(gòu)例。圖10(B)所示 的半導(dǎo)體激光器91具有形成在基板101上的活性層103、夾著活性層103而配置的薄膜 加熱器102、以及作為反射體而形成的衍射光柵104。在該結(jié)構(gòu)中，通過將反射體作為衍 射光柵104形成在半導(dǎo)體激光器91的內(nèi)部，可將光源小型化。如圖IO(B)所示，活性層 103的一部分形成有衍射光柵104。通過衍射光柵104的布拉格反射，半導(dǎo)體激光器的振 蕩波長被固定。半導(dǎo)體激光器91的條幅為lOOiim，通過將橫模式多模式化來實(shí)現(xiàn)高輸出 化，并且減弱因衍射光柵104所致的波長固定。據(jù)此，基于調(diào)制的頻譜變動變得容易。通 過調(diào)制該半導(dǎo)體激光器91的輸出，能夠使頻譜在衍射光柵104的反射波長與活性層103 的增益峰值波長之間變動，減少斑點(diǎn)噪聲。在通過調(diào)制使頻譜變動的情況下，為了將增益 峰值波長與衍射光柵104的反射波長之間的波長差最優(yōu)化，薄膜加熱器102的溫度控制很 重要。通過控制溫度可將頻譜的變動調(diào)整到最佳狀態(tài)。此外，為了降低功耗，結(jié)合輸出調(diào) 制，還調(diào)制輸入到薄膜加熱器102的電流為宜。在頻譜移動到半導(dǎo)體激光器91的增益峰 值時(shí)，結(jié)合半導(dǎo)體激光器91的調(diào)制控制薄膜加熱器102的驅(qū)動電流，以使半導(dǎo)體激光器
91的溫度變高，由此能夠降低薄膜加熱器102的功耗。在半導(dǎo)體激光器91上形成的薄膜 加熱器102可實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)，能夠追隨調(diào)制速度。另夕卜，還可以采用除薄膜加熱器102之 外，利用等離子體效果調(diào)制半導(dǎo)體激光器的折射率的方法，或替代薄膜加熱器102而形成 電極，在基板IOI自身中流過電流，從而控制半導(dǎo)體激光器91自身的溫度。
此外，作為在半導(dǎo)體激光器內(nèi)部形成反射體的結(jié)構(gòu)，同樣也能夠采用在半導(dǎo)體激光器 內(nèi)部形成具有窄帶域的反射特性的周期結(jié)構(gòu)的DFB激光器、DBR激光器等。通常，DFB 激光器及DBR激光器提高基于光柵的反射波長與活性層內(nèi)的激勵光的波長的結(jié)合系數(shù)， 以使振蕩波長不偏離光柵的選擇波長。然而，在本實(shí)施例中，需要將結(jié)合系數(shù)降低到通常 的一半以下。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體激光器的振蕩波長需要通過脈沖驅(qū)動偏離鎖定波 長。因此，需要通過脈沖驅(qū)動實(shí)現(xiàn)偏離光柵的固定波長的程度的結(jié)合。即，在半導(dǎo)體激光 器的最大輸出的50%附近以光柵的布拉格波長振蕩，而在最大輸出附近的CW振蕩中，以 光柵的布拉格波長以外的波長振蕩的DFB激光器及DBR激光器為宜。如果使用上述DFB 激光器及DBR激光器，能夠?qū)崿F(xiàn)非常小型的照明光源結(jié)構(gòu)。通過脈沖驅(qū)動半導(dǎo)體激光器， 以光柵的反射波長及其以外的波長進(jìn)行振蕩，由此能夠?qū)崿F(xiàn)在較廣的波長區(qū)域內(nèi)的激光振 蕩，可實(shí)現(xiàn)斑點(diǎn)噪聲較少的光源。并且，具有DFB或DBR結(jié)構(gòu)的多條結(jié)構(gòu)對高輸出化更 有效。另外，將自激振蕩所使用的過飽和吸收體設(shè)置在活性層附近的結(jié)構(gòu)也有效。過飽和 吸收體與普通的介質(zhì)相比基于激光振蕩的折射率變化較大，因此半導(dǎo)體激光器的振蕩波長 的變化增大，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大譜寬。
尤其，在使用DBR激光器的情況下，在活性層內(nèi)形成光柵結(jié)構(gòu)為宜。DBR激光器的 光柵，為了抑制溫度變化引起的波長變動，將波導(dǎo)形成在被非活性處理過的那部分。與此 相對，在本實(shí)施例中，直接形成在活性層的內(nèi)部或活性層的表面。活性層隨著電流注入而 溫度上升，從而折射率發(fā)生變化，據(jù)此，如果利用DBR部的反射波長的移動，由于脈沖 產(chǎn)生引起的溫度變化反射波長發(fā)生變化，能夠擴(kuò)大譜寬。其結(jié)果，實(shí)現(xiàn)斑點(diǎn)噪聲的抑制。
接著，使用圖ll(A)及(B)，具體說明上述DFB激光器及DBR激光器的結(jié)構(gòu)。圖11(A) 是表示DBR激光器的結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖ll(B)是表示DFB激光器的結(jié)構(gòu)的剖視圖。如上 所述，DFB激光器及DBR激光器在激光器內(nèi)部形成衍射光柵(光柵)，由此能夠?qū)⒃撗?射光柵作為反射體集成化。通過將衍射光柵集成化，將半導(dǎo)體激光器的振蕩波長固定為衍 射光柵的反射波長，通過調(diào)制使頻譜變動，以此降低斑點(diǎn)噪聲。半導(dǎo)體激光器的條幅為 lOOpm,通過將橫模式多模式化來實(shí)現(xiàn)高輸出化，并且減弱基于衍射光柵的波長固定。由
此，基于調(diào)制的頻譜變動變得容易。作為條幅為10 200imi為宜。通過將衍射光柵集成 化，能夠?qū)崿F(xiàn)非常小型的照明光源。
首先，使用圖ll(A)說明DBR激光器的結(jié)構(gòu)。在圖ll(A)所示的DBR激光器中，基 于活性層115激光振蕩，基于來自輸出控制電極112的電流注入控制激光111的強(qiáng)度，并 從端面117輸出。用設(shè)置于活性層115的端面116側(cè)的衍射光柵114對特定波長進(jìn)行布 拉格反射，通過該波長半導(dǎo)體激光器的振蕩波長被固定。在衍射光柵114的上部形成有波 長調(diào)整電極113，通過電流注入改變衍射光柵114的溫度，由此控制振蕩波長。通過調(diào)制 注入到輸出控制電極112的電流進(jìn)行輸出調(diào)制，并且通過活性層115的溫度上升使增益波 長變動，使衍射光柵114的反射波長與增益波長之差變大，從而能夠使振蕩頻譜在衍射光 柵114的反射波長與增益峰值波長之間變動。據(jù)此，能夠使半導(dǎo)體激光器的振蕩頻譜變動， 減少斑點(diǎn)噪聲。
通過輸出調(diào)制使激光器的振蕩頻譜在衍射光柵114的反射波長與活性層115的增益峰 值波長之間變動，能夠擴(kuò)大振蕩頻譜。基于注入到波長調(diào)整電極113的電流可控制增益峰 值波長與反射波長的最佳值。因此，能夠通過波長調(diào)整電極113調(diào)整頻譜的變動范圍。進(jìn) 一步，結(jié)合輸出調(diào)制，還調(diào)制注入到波長調(diào)整電極113的電流為宜。結(jié)合半導(dǎo)體激光器的 調(diào)制，控制波長調(diào)整電極113的驅(qū)動電流，以使在頻譜移動到半導(dǎo)體激光器的增益峰值時(shí) 半導(dǎo)體激光器的溫度上升，從而能夠擴(kuò)大頻譜的變動量。因此，能夠進(jìn)一步減少斑點(diǎn)噪聲。 另外，具有能夠降低波長調(diào)整部的電力消耗，實(shí)現(xiàn)低功耗化的優(yōu)點(diǎn)。
在通常的DBR激光器的情況下，抑制來自衍射光柵114側(cè)的端面116的反射，以使 由衍射光柵114和端面117構(gòu)成諧振器。具體而言，可采取在端面116上形成防反射膜、 或者讓活性層115的條在端面116的附近彎曲，來減少端面反射等方法。對此，在本實(shí)施 例中，通過讓半導(dǎo)體激光器的振蕩，在由端面117和衍射光柵114構(gòu)成的諧振器的波長鎖 定的狀態(tài)、和在端面116及117之間進(jìn)行激光諧振的狀態(tài)之間變化，能夠使振蕩頻譜發(fā)生 變動。因此，在端面116上形成有反射膜。
接著，使用圖ll(B)說明DFB激光器的結(jié)構(gòu)。在圖ll(B)示出的DFB激光器中，在 整個活性層115上形成有衍射光柵114。通過調(diào)制注入到輸出控制電極112的電流，能夠 使振蕩頻譜發(fā)生變動，減少斑點(diǎn)噪聲。另外，通過設(shè)置圖IO(A)及圖IO(B)示出的調(diào)整激 光器的溫度的機(jī)構(gòu)，能夠調(diào)整振蕩頻譜的變動的最佳狀態(tài)。
此外，半導(dǎo)體激光器的調(diào)制頻率在0.1kHz lMHz為宜。作為照明光源，如果頻譜 在人類可識別的斑點(diǎn)噪聲O.lkHz以下變化，由于可用肉眼觀測到頻譜變化，因此斑點(diǎn)噪
聲減少效果減弱。為此，有必要將頻率提高到0.1kHz以上以便使人類無法識別頻譜變化。 另一方面，在半導(dǎo)體激光器的調(diào)制中，要使頻譜基于半導(dǎo)體激光器的活性層內(nèi)的溫度變化 而移動，如果在激光器的接通/斷開切換中活性層內(nèi)的溫度變化的差不大，則不產(chǎn)生頻譜變 動。如果頻率在lMHz以上，由于半導(dǎo)體的熱量的擴(kuò)散速度的影響，活性層內(nèi)的溫度變化 不能追隨輸出調(diào)制，因此不產(chǎn)生基于調(diào)制的頻譜的移動。因此，調(diào)制速度在lMHz以下為 宜。
另外，驅(qū)動半導(dǎo)體激光器的脈沖的占空比(脈沖寬度/脈沖重復(fù)間隔)在50%以下為宜。 通過將占空比設(shè)為50%以下，可以將相對于平均功率的脈沖的峰值輸出設(shè)定為兩倍以上。 通過減小占空比，增大峰值輸出，能夠擴(kuò)大一個脈沖內(nèi)的活性層溫度的變化，因此可使波 長移位量增大，斑點(diǎn)噪聲的抑制效果進(jìn)一步增大。此外，更為理想的是設(shè)定在30%以下， 可使斑點(diǎn)噪聲進(jìn)一步減少。
(實(shí)施例2)
下面，對本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行說明。在上述的實(shí)施例l中，將從半導(dǎo)體激光器射出 的激光直接作為投影裝置或顯示裝置的照明光源而利用。與此相對，在本實(shí)施例中，用來 自半導(dǎo)體激光器的激光激勵固體激光器介質(zhì)，從而將從固體激光器介質(zhì)射出的激光作為照 明光源進(jìn)行利用。
在圖12中示出本實(shí)施例所涉及的照明光源的結(jié)構(gòu)。圖12所示的照明光源具有半導(dǎo)體 激光器l、反射體121、固體激光器122、非線性光學(xué)元件123、以及反射鏡124及125。 半導(dǎo)體激光器1是波長為808nm的泵激(pumping)光源，從半導(dǎo)體激光器1射出的光激 勵固體激光器122，引起激光器振蕩。從固體激光器122射出的射出光4在由反射鏡124 及125構(gòu)成的諧振器結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行激光器振蕩。由于設(shè)置于諧振器內(nèi)的體積光柵構(gòu)成的反射 體121將選擇波長返回給固體激光器122，因此固體激光器122的波長被固定為反射體 121的反射波長。激光器結(jié)晶采用Nd:YV04，振蕩的激光為1064nm。在諧振器內(nèi)設(shè)置非 線性光學(xué)元件123。非線性光學(xué)元件123是具有周期性的極化反轉(zhuǎn)(polarization reversal) 結(jié)構(gòu)的摻雜Mg的LiNb03。在諧振器內(nèi)產(chǎn)生的射出光4通過非線性光學(xué)元件123被轉(zhuǎn)換 為第二高次諧波，生成波長532rnn的綠色光。在該結(jié)構(gòu)中，由泵激半導(dǎo)體激光器1的驅(qū) 動電源3脈沖驅(qū)動半導(dǎo)體激光器1。
在該結(jié)構(gòu)中，將反射體121的反射波長例如設(shè)定為1063nm左右。作為固體激光器 122，如果使Nd的摻雜量增加到3atQ/。左右，激光器振蕩的增益波長區(qū)域則得以擴(kuò)展，即
使在1063rnn也可得到較高的振蕩強(qiáng)度。通過調(diào)制半導(dǎo)體激光器1的強(qiáng)度，固體激光器 122被進(jìn)行輸出調(diào)制。當(dāng)將調(diào)制頻率設(shè)為lkHz、將脈沖的占空比即on/off比設(shè)為25%進(jìn) 行了調(diào)制時(shí)，固體激光器122的輸出也同樣地得到了調(diào)制。固體激光器122基于脈沖激勵 而溫度變化，由此波長從初期的振蕩波長1063rnn變化到1064.5nm左右。這是振蕩波長 基于固體激光器122的溫度變化而從反射體121的反射波長變化為其以外的波長所引起的 波長變動。通過該動作，輸出的綠色的SHG光，其頻譜可擴(kuò)大至波長531.5 532.3nm， 因此能夠減少斑點(diǎn)噪聲。此外，通過進(jìn)行固體激光器122的摻雜量的最佳化，激光振蕩的 增益波長區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)展，其結(jié)果，綠色的SHG光，其頻譜可擴(kuò)大至波長531.5 532.5醒。
另外，在圖12中，將作為具有窄帶域特性的反射體的體積光柵121設(shè)置于由反射鏡 124及125構(gòu)成的激光諧振器內(nèi)部，但是，作為其他的結(jié)構(gòu)，從激光諧振器的外部向諧振 器進(jìn)行光反饋，也可以控制激光器的振蕩波長。如果從外部返送波長，能夠減少諧振器內(nèi) 部的損失，因此有利于高效率化。在從諧振器的外部返送窄帶域的反射波長的方法中，也 可以采用使用圖6所示的窄帶域?yàn)V波器、或圖7所示的光纖光柵的結(jié)構(gòu)。
另外，在固體激光器122自身中形成光柵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)也是有效的。使用陶瓷激光器 (ceramic laser)，局部地分布Nd等的摻雜量，從而能夠在激光介質(zhì)內(nèi)部形成周期性的 折射率分布。據(jù)此，實(shí)現(xiàn)固體激光器122的DFB結(jié)構(gòu)。如果用脈沖光對其進(jìn)行激勵，固 體激光器的折射率變動較大，因此光柵的反射波長區(qū)域偏離增益波長區(qū)域，同樣能夠?qū)崿F(xiàn) 基于波長變動的頻譜擴(kuò)大。
另外，作為具有窄帶域特性的反射體，也可以采用使用具有多個反射波長的反射體的 結(jié)構(gòu)。此外，通過在半導(dǎo)體激光器的輸出調(diào)制中進(jìn)一步疊加高頻，使固體激光器的振蕩不 穩(wěn)定，增大頻譜的擴(kuò)展，從而還可得到進(jìn)一步減少斑點(diǎn)噪聲的效果。
另外，作為激光介質(zhì)，替代固體激光器，還可以使用光纖激光器。
(實(shí)施例3)
下面，對本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行說明。本實(shí)施例通過將高頻疊加到施加于半導(dǎo)體激光 器的驅(qū)動電流，從而調(diào)制驅(qū)動電流，使半導(dǎo)體激光器的振蕩頻譜大幅度變動。
圖13(A)及(B)是用于說明本實(shí)施例所涉及的照明光源的半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動方法的 圖。圖13(A)是表示在通過光反饋波長被鎖定的半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流上疊加高頻的電
流波形的圖，圖13(B)是表示被施加圖13(A)的電流波形的驅(qū)動電流的半導(dǎo)體激光器的振 蕩頻譜的圖。
此外，在圖13(A)及(B)中，"on"表示在驅(qū)動電流疊加高頻的期間，"off表示未在驅(qū)動 電流疊加高頻的期間。
通過在半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流疊加高頻，半導(dǎo)體激光器的輸出光的相干性降低。利 用光反饋的半導(dǎo)體激光器將來自外部的特定的波長的光返回給激光器的活性層內(nèi)，可以固 定輸出波長。與此相對，如果在半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流疊加高頻，光的相干性降低，因 此與從外部返回的返回光的相關(guān)性降低，光的鎖定解除。通過設(shè)置在驅(qū)動電流疊加高頻的 期間和不疊加的期間，可以在將半導(dǎo)體激光器的振蕩波長固定為來自外部的返回光的波長 的頻譜(圖中的"off'期間)、與基于來自外部的返回光波長鎖定被解除的狀態(tài)(圖中"0I1" 期間)之間，時(shí)間性地使頻譜變化。據(jù)此，激光的振蕩波長時(shí)間性地變化，能夠大幅度地 減少人觀測時(shí)的斑點(diǎn)噪聲。用于降低半導(dǎo)體激光器的相干性的高頻疊加的頻率需要為 lOMHz以上的高頻。另外，如果斑點(diǎn)噪聲因頻譜變化而降低，為了人能夠識別，作為切 換高頻的施加的頻率需要在lkHz以上。
此外，在疊加高頻的情況下，驅(qū)動電流的最小值小于半導(dǎo)體激光器的閾值電流Ith的 值為宜。通過從閾值電流Ith以下的值開始調(diào)制驅(qū)動電流，半導(dǎo)體激光器的相干性大幅度 地降低，半導(dǎo)體激光器的波長鎖定更容易解除。
另外，半導(dǎo)體激光是橫模式且為多模式振蕩的寬條的激光為宜。單模式的半導(dǎo)體激光 容易出現(xiàn)波長鎖定，即使疊加高頻也很難解除波長鎖定，因此需要疊加振幅非常強(qiáng)的高頻， 但是寬條容易解除波長鎖定，因此能夠降低疊加高頻的電能消耗。
此外，如果施加高頻疊加，如圖13(B)的"on"期間所示，單一的頻譜自身也能夠擴(kuò)展。 由此，能夠進(jìn)一步降低相干性，進(jìn)一步減少斑點(diǎn)噪聲。
圖14(A)及(B)是用于說明本實(shí)施例所涉及的照明光源的半導(dǎo)體激光器的另一驅(qū)動方 法的圖。圖14(A)是表示在通過光反饋波長被鎖定的半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流上疊加高頻 的電流波形的圖，圖14(B)是表示被施加圖14(A)的電流波形的驅(qū)動電流的半導(dǎo)體激光器 的振蕩頻譜的圖。在圖14(A)及(B)中，"大"表示在驅(qū)動電流疊加了高強(qiáng)度的高頻的期間， "小"表示在驅(qū)動電流疊加了低強(qiáng)度的高頻的期間。如圖14(B)所示，通過時(shí)間性地調(diào)制高 頻的振幅強(qiáng)度，可以與圖13(A)及(B)的情況同樣地，以兩個頻譜振蕩半導(dǎo)體激光器的振蕩 波長。
圖15(A)及(B)是用于說明本實(shí)施例所涉及的照明光源的半導(dǎo)體激光器的又一驅(qū)動方 法的圖。圖15(A)是表示在通過光反饋波長被鎖定的半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流上疊加高頻 的電流波形的圖，圖15(B)是表示被施加圖15(A)的電流波形的驅(qū)動電流的半導(dǎo)體激光器 的振蕩頻譜的圖。在圖15(A)及(B)中，"A"表示驅(qū)動電流的最小值低于閾值電流Ith的期 間，"B"表示驅(qū)動電流的最小值超過閾值電流Ith的期間。在該驅(qū)動方法中，調(diào)制高頻的偏 壓(bias)，驅(qū)動振幅的最小值在半導(dǎo)體激光器的閾值電流Ith的上下變化。如果疊加了 高頻的驅(qū)動電流的最小值在半導(dǎo)體激光器的閾值電流以下，半導(dǎo)體激光器的相干性大幅度 地降低。利用該現(xiàn)象，通過調(diào)制疊加高頻的振幅或偏壓以使驅(qū)動電流的最小值在閾值電流 的上下波動，可以使半導(dǎo)體激光器的振蕩頻譜在兩個波長之間變化。此外，在該結(jié)構(gòu)中， 由于即使在波長被鎖定的狀態(tài)也成為疊加高頻的狀態(tài)，因此如圖15(B)的"B"期間所示，能 夠增大振蕩頻譜的擴(kuò)展。因此，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)斑點(diǎn)噪聲的減少效果。
另外，調(diào)制高頻的頻率也是有效的。在通過光反饋固定波長的情況下，基于反射體與 半導(dǎo)體激光器的距離，存在容易施加高頻的頻率。這取決于光由反射體反射后返回到半導(dǎo) 體激光器的時(shí)間。因此，通過時(shí)間性地變化高頻的頻率，也能夠改變波長鎖定的強(qiáng)度。艮P， 在波長鎖定較強(qiáng)的頻率下，被固定為從外部的反射體返回的波長，而在波長鎖定減弱的頻 率下，偏離從外部返回的波長，以半導(dǎo)體激光器的增益峰值進(jìn)行振蕩，從而能夠使半導(dǎo)體 激光器以兩個波長頻譜振蕩。
此外，在本實(shí)施例中，作為激光介質(zhì)采用了半導(dǎo)體激光器，但在采用固體激光器、光 纖激光器作為激光介質(zhì)的情況下也可以應(yīng)用到本發(fā)明。在固定激光器、光纖激光器的情況 下，疊加高頻的對象為激勵激光介質(zhì)的泵激用的半導(dǎo)體激光。另外，在光纖激光器的情況 下，作為反射特定波長的反射體，使用在光纖內(nèi)形成了周期性的折射率分布的光纖光柵的 結(jié)構(gòu)為宜。通過高頻驅(qū)動泵激用半導(dǎo)體激光，調(diào)制高頻的頻率、振幅，能夠使固體激光器 或光纖激光器的振蕩頻譜時(shí)間性地變化。據(jù)此，能夠大幅度地降低激光的頻譜噪聲。
此外，作為反射體，雖然就在激光介質(zhì)中設(shè)置反射來自外部的特定波長的反射體的結(jié) 構(gòu)進(jìn)行了說明，但是在激光介質(zhì)的內(nèi)部、例如半導(dǎo)體激光器的內(nèi)部形成光柵結(jié)構(gòu)的DFB 激光器、DBR激光器中，也可以采用相同的結(jié)構(gòu)。
(實(shí)施例4)
下面，對本發(fā)明的實(shí)施例4進(jìn)行說明。本實(shí)施例使用上述的實(shí)施例1 3所涉及的照 明光源實(shí)現(xiàn)激光顯示器。
激光顯示器是使用RGB激光的顯示裝置，作為激光輸出，需要數(shù)lOOmW到數(shù)W以 上的大功率輸出。在激光顯示器的情況下，不要求光具有衍射極限(diffractKmlnmted)的 聚光特性。因此，半導(dǎo)體激光器的橫模式不必一定是單一模式。在此，使用寬條結(jié)構(gòu)的高 輸出半導(dǎo)體激光器。在紅色激光器中使用AlGaAs系列半導(dǎo)體材料或AlGalnP系列半導(dǎo) 體材料，振蕩波長為630 640nm，在藍(lán)色激光器中使用以GaN基板為襯底的半導(dǎo)體激 光器，振蕩波長是440 450nm。想要實(shí)現(xiàn)彩色顯示器，需要基于RGB照明的彩色顯示， 但在此處，使用切換顯示RGB的場序(field sequential)方式。頻率是60Hz，藍(lán)、紅、 綠的發(fā)光時(shí)間分別以30%切換。作為空間調(diào)制元件使用DLP，對激光進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)換。以 頻率120Hz、占空比30%驅(qū)動RGB光源，依次切換RGB，合成各個色彩的畫面，顯示 彩色圖像。
半導(dǎo)體激光器分別通過光柵返送特定波長的反射光。以500mW的峰值輸出脈沖驅(qū)動 半導(dǎo)體激光器，振蕩波長從光柵的反射波長移位到其以外的波長，振蕩波長變化了。通過 RGB的切換驅(qū)動，頻譜擴(kuò)大，能夠大幅度地減少斑點(diǎn)噪聲，實(shí)現(xiàn)了高畫質(zhì)的圖像。在本實(shí) 施例中，無需特別的結(jié)構(gòu)，可通過彩色顯示所需的RGB的圖像切換調(diào)制來擴(kuò)大光源的頻 譜，減少斑點(diǎn)噪聲。
在此，對以應(yīng)用于激光顯示器為目的的W級的激光光源進(jìn)行陳述。想要通過激光器的 照明實(shí)現(xiàn)IOO英寸級的大畫面，作為光源特性，需要數(shù)W的輸出。想要得到全色輸出， 需要分別將紅、藍(lán)、綠的波長區(qū)域的激光器統(tǒng)一為數(shù)W級的激光器。然而，在單條結(jié)構(gòu)的 半導(dǎo)體激光器中，難以得到W級的輸出。為此，提出利用多條結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)數(shù) W輸出的結(jié)構(gòu)。以條幅50pm、條間隔300nm、芯片(chip)寬度12mm，集成十根左 右的條。每個條的輸出在數(shù)100mW左右，用一個芯片可實(shí)現(xiàn)4W的輸出。通過體積光柵 將光反饋到各條來固定振蕩波長。通過RGB切換該激光器陣列，進(jìn)行輸出調(diào)制，從而振 蕩波長變化，譜寬擴(kuò)大，由此斑點(diǎn)噪聲大幅度地減少。此外，在條之間將光柵的反射波長 設(shè)定為不同的波長，由此能夠進(jìn)一步擴(kuò)大光源的頻譜。并且，通過脈沖調(diào)制，頻譜時(shí)間性 地變化，并且能夠擴(kuò)大譜寬，因此斑點(diǎn)噪聲進(jìn)一步減少。
另外，通過容易實(shí)現(xiàn)高輸出化的寬條結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)高輸出化、提高生產(chǎn)成品率、提高 可靠性的目的。
(實(shí)施例5)
下面，對本發(fā)明的實(shí)施例5進(jìn)行說明。本實(shí)施例是有關(guān)作為上述實(shí)施例4所涉及的激 光顯示器的一種的激光投影裝置的實(shí)施例。激光投影裝置由RGB光源和投影光學(xué)系統(tǒng)構(gòu) 成，通過用投影光學(xué)系統(tǒng)將來自激光光源的光投影到屏幕等來投影全色的影像。其方式分 為，成像于外部的屏幕、墻壁等投影體來觀看反射光的類型，和作為背面投影型，從屏幕 的背面照射光來觀看反射光的類型。任一情況下，都能夠通過在屏幕等上散射的光來識別 色彩。然而，在利用相干性較高的激光器的情況下，會出現(xiàn)在屏幕上散射的光發(fā)生干涉而 產(chǎn)生斑點(diǎn)噪聲的問題。減少斑點(diǎn)噪聲的有效方法是降低激光的相干性。而擴(kuò)大激光器的振 蕩頻譜對降低激光的相干性有效。
圖16是表示本實(shí)施例所涉及的激光投影裝置的結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施例所涉及的激光投 影裝置是使用上述實(shí)施例1 3所涉及的照明光源，通過作為二維開關(guān)的液晶面板對激光 進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)換，將影像投影于屏幕的激光顯示器。從照明光源161射出的光通過準(zhǔn)直光學(xué) 系統(tǒng)(collimating optical system )162及積分光學(xué)系統(tǒng)(integrator optical system)163， 并通過擴(kuò)散板164之后，由作為二維開關(guān)的液晶面板165進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)換，并通過投影透鏡 167投影于屏幕166。擴(kuò)散板164通過搖動機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置變動，結(jié)合照明光源161的頻譜 擴(kuò)大，降低在屏幕166上產(chǎn)生的斑點(diǎn)噪聲。
在本實(shí)施例所涉及的激光投影裝置中，利用照明光源161的波長變動降低相干性，由 此減少在屏幕上產(chǎn)生的斑點(diǎn)噪聲。照明光源161對于外部的溫度變化也能夠得到穩(wěn)定的輸 出，可以實(shí)現(xiàn)小型、高輸出、且穩(wěn)定的影像。另外，由于光束質(zhì)量較高，因此可以簡化光 學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)小型化、簡單化。
此外，通過使用多個上述實(shí)施例1 3所涉及的照明光源，能夠進(jìn)一步減少斑點(diǎn)噪聲。 使用多個照明光源，將各個光源的反射體的波長設(shè)定為不同的波長，由此照明光源的振蕩 頻譜在整體上得到較大地?cái)U(kuò)展。據(jù)此，能夠大幅度地減少斑點(diǎn)噪聲。
此外，作為二維開關(guān)，除了液晶面板以外，還可以利用反射型液晶開關(guān)、DMD反射 鏡等。
(實(shí)施例6)
下面，對本發(fā)明的實(shí)施例6進(jìn)行說明。本實(shí)施例是有關(guān)作為上述實(shí)施例4所涉及的激 光顯示器的一種的另一激光投影裝置的實(shí)施例。
圖17是表示本實(shí)施例所涉及的激光投影裝置的結(jié)構(gòu)的圖。從照明光源171射出的激 光174通過在反射鏡172及173的掃描，在屏幕175上被描繪成二維圖像。此時(shí)，照明
光源171需要具備高速的開關(guān)功能。本實(shí)施例所涉及的照明光源171可實(shí)現(xiàn)高輸出化，且 輸出穩(wěn)定化性優(yōu)良，可通過簡單的溫度控制就能得到穩(wěn)定的輸出。另外，通過輸出調(diào)制能 夠同時(shí)擴(kuò)大頻譜，因此具有能夠兼作用于形成圖像的輸出調(diào)制和用于擴(kuò)大頻譜的輸出調(diào)制 的優(yōu)點(diǎn)。由于通過用于形成圖像的輸出調(diào)制可減少斑點(diǎn)噪聲，因此無需設(shè)置只用于減少斑 點(diǎn)噪聲的結(jié)構(gòu)。另外，作為光束掃描光學(xué)系統(tǒng)，還可以采用使用了 MEMS的小型掃描裝 置。高質(zhì)量光束，其聚光特性、準(zhǔn)直特性優(yōu)良，MEMS等小型反射鏡也可以利用。據(jù)此， 能夠?qū)崿F(xiàn)掃描型的激光顯示器。
另外，在上述實(shí)施例4 6中，作為光學(xué)裝置對激光顯示器進(jìn)行了說明，除此之外， 還可以應(yīng)用于液晶的背光。如將照明光源用作為液晶的背光用的光源，則能夠抑制斑點(diǎn)噪 聲，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的圖像。此外，利用激光能夠表現(xiàn)更廣的色彩范圍，因此能夠得到色 彩再現(xiàn)性優(yōu)良的顯示器。圖18示出使用上述的實(shí)施例1 3所涉及的照明光源的液晶背光 的結(jié)構(gòu)。通過微透鏡184從導(dǎo)光板186的端面入射來自照明光源181 183的激光185， 形成面狀的背光光源。通過使用多個激光提高亮度，并且通過使用多個照明光源并將各個 光源的反射體的波長設(shè)定為不同的波長，頻譜在整體上大幅度地?cái)U(kuò)展。據(jù)此，能夠大幅度 地減少斑點(diǎn)噪聲。
另外，除此之外，在激光照明、燈彩(illumination)等將激光光源作為照明光源而 利用時(shí)，作為斑點(diǎn)噪聲低的光源很有前途。
本發(fā)明的照明光源在通過光反饋波長被鎖定的激光介質(zhì)中，利用在進(jìn)行激光介質(zhì)的輸 出調(diào)制時(shí)產(chǎn)生的增益波長區(qū)域的變動，使激光介質(zhì)的振蕩波長大幅度變動。據(jù)此，使激光 介質(zhì)的振蕩頻譜的變動幅度增大，實(shí)現(xiàn)斑點(diǎn)噪聲較少的光源。通過使用該光源的照明光學(xué) 系統(tǒng)及投影光學(xué)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)斑點(diǎn)噪聲較少的高畫質(zhì)的照明光學(xué)系統(tǒng)。
基于上述的各實(shí)施例對本發(fā)明總結(jié)如下。即，本發(fā)明所涉及的照明光源包括激光光 源，包含具有規(guī)定的增益區(qū)域的激光介質(zhì)；反射體，具有窄帶域的反射特性，其中，上述 反射體的反射波長被設(shè)定在上述激光介質(zhì)的增益區(qū)域內(nèi)，從上述激光光源射出的激光的一 部分，通過上述反射體的反射被返回到上述激光光源，上述激光光源的振蕩波長，基于上 述激光光源的振蕩特性的變化，通過讓上述激光介質(zhì)的增益區(qū)域的峰值自上述反射波長移 位，從上述反射波長起變化。
在上述的照明光源中，將從激光光源射出的激光的一部分通過反射體的反射返回給激 光光源，從而將激光光源的振蕩光固定為反射體的波長。而且，通過使激光光源的振蕩特 性變化，使激光光源的增益區(qū)域的峰值由被固定的反射波長變動。因此，由于可大幅度地
變動激光光源的振蕩波長，所以激光光源的振蕩譜寬擴(kuò)展，相干性降低。因此，能夠?qū)崿F(xiàn) 斑點(diǎn)噪聲較少的照明光源。
上述反射體的反射波長被設(shè)定在相對于上述激光介質(zhì)的增益區(qū)域的峰值位于短波長 一側(cè)為宜。
此時(shí)，通過將反射波長設(shè)定于短波長一側(cè)，當(dāng)激光光源的增益區(qū)域的峰值移動至長波 長一側(cè)時(shí)，能夠進(jìn)一步增大激光光源的振蕩波長的變動。 上述激光光源的振蕩波長的變化量在lnm以上為宜。
此時(shí)，能夠使激光光源的振蕩波長的變化量大于激光光源的增益區(qū)域的峰值的變動幅度。
上述反射體的反射波長包含多個反射波長，上述激光光源的振蕩波長在上述多個反射 波長之間變化。
此時(shí)，能夠使激光光源的振蕩波長在多個反射波長之間變化，因此能夠使振蕩波長的 變化量進(jìn)一步增大。
上述激光光源的振蕩特性，通過脈沖調(diào)制施加于上述激光光源的驅(qū)動電流而發(fā)生變 化，上述脈沖調(diào)制的脈沖的占空比在50%以下為宜。
此時(shí)，能夠使驅(qū)動電流的峰值輸出相對于平均輸出大，因此能夠增大激光光源的振蕩 特性的變化。
上述脈沖調(diào)制的脈沖寬度在lps以上為宜。
此時(shí)，可使激光光源的振蕩特性變化，以追隨驅(qū)動電流的脈沖調(diào)制。 上述脈沖調(diào)制的脈沖為多個短脈沖的組合為宜。 此時(shí)，能夠進(jìn)一步增大激光光源的振蕩特性的變化。 上述反射體包括形成有折射率光柵的介電體為宜。
此時(shí)，由于形成有折射率光柵的介電體可實(shí)現(xiàn)小型化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)照明光源的小型化。
上述反射體包括形成有光柵的光纖為宜。 此時(shí)，能夠由簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)反射體。
上述反射體包括窄帶域?yàn)V波器、以及只反射透過上述窄帶域?yàn)V波器的光的一部分的反 射部件為宜。
此時(shí)，能夠由簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)反射體。 上述激光光源為半導(dǎo)體激光器為宜。
此時(shí)，可利用高亮度、高輸出的激光光源。 上述反射體形成在上述半導(dǎo)體激光器的內(nèi)部為宜。 此時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)照明光源的小型化。
上述半導(dǎo)體激光器由ni-v族氮化物系列半導(dǎo)體材料構(gòu)成為宜。 此時(shí)，可得到高亮度、高輸出的激光光源。
上述半導(dǎo)體激光器由AlGaAs系列半導(dǎo)體材料構(gòu)成為宜。 此時(shí)，可得到高亮度、高輸出的激光光源。 上述半導(dǎo)體激光器由AlGalnP系列半導(dǎo)體材料構(gòu)成為宜。 此時(shí)，可得到高亮度、高輸出的激光光源。
上述激光光源為固體激光器為宜，上述固體激光器包括固體激光介質(zhì)、包含上述固體 激光介質(zhì)的諧振器、以及設(shè)置在上述諧振器內(nèi)的非線性光學(xué)元件為宜。 此時(shí)，可得到大功率輸出的激光。 上述激光光源為光纖激光器為宜。 此時(shí)，能夠高效率地得到激光。
上述驅(qū)動電流中疊加有調(diào)制上述的驅(qū)動電流的頻率、振幅以及偏壓中的至少一個的高 頻信號為宜。
此時(shí)，能夠降低從激光光源射出的激光的相干性，因此能夠更容易地進(jìn)行被固定為反 射波長的激光光源的振蕩波長的變動。
上述高頻信號的頻率在10MHz以上，調(diào)制上述高頻信號的頻率、振幅以及偏壓中的 至少一個的調(diào)制信號的頻率在lkHz以上為宜。
此時(shí)，能夠降低從激光光源射出的激光的相干性，并且能夠使觀察者感知斑點(diǎn)噪聲的 減少的效果。
上述驅(qū)動電流的最小值以上述激光光源的閾值電流值為中心上下變動為宜。 此時(shí)，即使在激光光源的振蕩波長被固定為反射波長的狀態(tài)下，也能夠使振蕩波長得 到擴(kuò)展。
上述半導(dǎo)體激光器還包括加熱上述半導(dǎo)體激光器的加熱部，控制基于上述加熱部產(chǎn)生 的熱量的加熱以便追隨上述半導(dǎo)體激光器的振蕩特性的變化的控制部。 此時(shí)，能夠在最佳的狀態(tài)下進(jìn)行半導(dǎo)體激光器的振蕩特性的變化。 上述反射體包含衍射光柵，上述反射波長，根據(jù)通過上述衍射光柵的布拉格反射而被 設(shè)定，上述半導(dǎo)體激光器還包括被供給上述驅(qū)動電流，且控制上述半導(dǎo)體激光器的輸出的
輸出控制電極、以及被供給波長控制用電流并通過基于上述波長控制用電流的注入的上述 衍射光柵的溫度控制，控制上述半導(dǎo)體激光器的振蕩波長的波長控制電極，其中，對上述 波長控制用電流進(jìn)行脈沖調(diào)制以追隨上述驅(qū)動電流的脈沖調(diào)制為宜。
此時(shí)，通過對波長控制用電流進(jìn)行脈沖調(diào)制以追隨驅(qū)動電流的脈沖調(diào)制，從而能夠擴(kuò) 大半導(dǎo)體激光器的振蕩波長的變化量。
上述反射體的反射率是1 10%為宜。
此時(shí)，能夠?qū)⒓す夤庠吹恼袷幉ㄩL固定為反射波長，并且可以容易地由被固定的反射 波長變化。
上述反射體的窄帶域?qū)挾仍?nm以下為宜。
此時(shí)，能夠容易地將激光光源的振蕩波長固定為反射波長。
本發(fā)明所涉及的激光投影裝置包括至少一個如上述的任一種照明光源，和將從上述照
明光源射出的激光進(jìn)行投影的光學(xué)系統(tǒng)。
此時(shí)，基于上述激光投影裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)可投影有效地控制了斑點(diǎn)噪聲的良好影像的
激光投影裝置。
從上述激光光源射出的激光的橫模式是多模式為宜。
此時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)從激光光源射出的激光的高輸出化。
從上述激光光源射出的激光的縱模式的波長間隔在lmn以上為宜。
此時(shí)，能夠使激光光源的振蕩波長的變化量大于激光光源的增益區(qū)域的峰值的變動幅度。
上述反射體的反射波長互不相同為宜。
此時(shí)，能夠大幅地?cái)U(kuò)展作為照明光源整體的振蕩頻譜，因此能夠減少斑點(diǎn)噪聲。
還包括將從上述照明光源射出的激光射入的導(dǎo)光板為宜。
此時(shí)，能夠?qū)φ麄€畫面均勻地照射激光。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明所涉及的照明光源利用基于光反饋和脈沖驅(qū)動的增益移動，使半導(dǎo)體激光器的 振蕩波長大幅度變化，從而對減少半導(dǎo)體激光器的斑點(diǎn)噪聲有效。在將半導(dǎo)體激光器用作 為照明光源的情況下，減少斑點(diǎn)噪聲是必需的技術(shù)，本發(fā)明的小型且簡單的結(jié)構(gòu)作為照明 光源是非常有效的。
權(quán)利要求
1. 一種照明光源，其特征在于包括激光光源，包含具有規(guī)定的增益區(qū)域的激光介質(zhì)；反射體，具有窄帶域的反射特性，其中，所述反射體的反射波長，被設(shè)定在所述激光介質(zhì)的增益區(qū)域內(nèi)，從所述激光光源射出的激光的一部分，通過所述反射體的反射被返回到所述激光光源，所述激光光源的振蕩波長，基于所述激光光源的振蕩特性的變化，通過讓所述激光介質(zhì)的增益區(qū)域的峰值自所述反射波長移動，從所述反射波長起變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明光源，其特征在于所述反射體的反射波長，被設(shè)定 在相對于所述激光介質(zhì)的增益區(qū)域的峰值位于短波長一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明光源，其特征在于所述激光光源的振蕩波長的變化量為lnm以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的照明光源，其特征在于所述反射體的反射波長包含多個反射波長， 所述激光光源的振蕩波長在所述多個反射波長之間變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述激光光源的振蕩特性，通過脈沖調(diào)制施加在所述激光光源的驅(qū)動電流而發(fā)生變化；所述脈沖調(diào)制的脈沖的占空比為50%以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明光源，其特征在于所述脈沖調(diào)制的脈沖寬度為lps 以上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明光源，其特征在于所述脈沖調(diào)制的脈沖為多個短fli 沖的組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述反射體包括形成 有折射率光柵的介電體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述反射體包括形成 有光柵的光纖。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述反射體包括窄 帶域?yàn)V波器和只反射透過所述窄帶域?yàn)V波器的光的一部分的反射部件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述激光光源為半 導(dǎo)體激光器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明光源，其特征在于所述反射體形成在所述半導(dǎo)體 激光器的內(nèi)部。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll或12所述的照明光源，其特征在于所述半導(dǎo)體激光器由ni-v族氮化物系列半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的照明光源，其特征在于所述半導(dǎo)體激光器由AlGaAs系列半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的照明光源，其特征在于所述半導(dǎo)體激光器由 AlGalnP系列半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述激光光源為固 體激光器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明光源，其特征在于所述固體激光器包括固體激光 介質(zhì)、包含所述固體激光介質(zhì)的諧振器、以及被設(shè)置在所述諧振器內(nèi)的非線性光學(xué)元件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述激光光源為光纖激光器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述驅(qū)動電流中疊加有調(diào)制所述驅(qū)動電流的頻率、振幅以及偏壓中的至少之一的高頻信號。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的照明光源，其特征在于所述高頻信號的頻率為10MHz以上，調(diào)制所述高頻信號的頻率、振幅以及偏壓中的至少之一的調(diào)制信號的頻率為lkHz以上。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的照明光源，其特征在于所述驅(qū)動電流的最小值以所述 激光光源的閾值電流值為中心上下變動。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12 15中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光 器還包括加熱所述半導(dǎo)體激光器的加熱部，和控制基于所述加熱部產(chǎn)生的熱量的加熱以便追隨所述半導(dǎo)體激光器的振蕩特性的變 化的控制部。
23. 根據(jù)權(quán)利要求12 15中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于 所述反射體包括衍射光柵，所述反射波長，根據(jù)通過所述衍射光柵的布拉格反射而被設(shè)定，所述半導(dǎo)體激光器還包括被供給所述驅(qū)動電流且控制所述半導(dǎo)體激光器的輸出的輸出控制電極；以及被供給波長控制用電流并通過基于所述波長控制用電流的注入的所述衍射光柵 的溫度控制，控制所述半導(dǎo)體激光器的振蕩波長的波長控制電極，其中， 對所述波長控制用電流進(jìn)行脈沖調(diào)制以追隨所述驅(qū)動電流的脈沖調(diào)制。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述反射體的反射率為1 10%。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的照明光源，其特征在于所述反射體的窄帶域?qū)挾葹?nm以下。
26. —種激光投影裝置，其特征在于包括 至少一個如權(quán)利要求1 25中任一項(xiàng)所述的照明光源；和 將從所述照明光源射出的激光進(jìn)行投影的光學(xué)系統(tǒng)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的激光投影裝置，其特征在于從所述激光光源射出的襟〔 光的橫模式是多模式。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的激光投影裝置，其特征在于從所述激光光源射出的激 光的縱模式的波長間隔為lnm以上。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26 28中的任一項(xiàng)所述的激光投影裝置，其特征在于所述反射 體的反射波長互不相同。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的激光投影裝置，其特征在于還包括將從所述照明光源 射出的激光射入的導(dǎo)光板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種照明光源及激光投影裝置。所述照明光源包括激光光源，包含具有規(guī)定的增益區(qū)域的激光介質(zhì)；反射體，具有窄帶域的反射特性。通過將從激光光源射出的激光的一部分通過反射體的反射返回，從而將激光光源的振蕩波長固定為反射波長，通過激光光源的振蕩特性的變化，使激光介質(zhì)的增益區(qū)域的峰值由反射波長移動，從而使激光光源的振蕩波長從反射波長起變化。由此，能夠擴(kuò)展激光光源的振蕩頻譜，實(shí)現(xiàn)斑點(diǎn)噪聲的減少。
文檔編號H01S5/14GK101395772SQ200780007140
公開日2009年3月25日 申請日期2007年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者山本和久, 水內(nèi)公典 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社