波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法
【課題】簡単に且つ高精度に適切な方向に設置できる波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】波長変換素子１００は、入射面１００ａの一端部に、切り欠き部１０１を有する。波長変換素子の製造方法は、内部に分極反転部が形成された複数の波長変換素子１００を１列に並べたバー１２２を、複数整列配置する配置工程と、バー１２２より各波長変換素子１００を切り離す切断予定線に対して切り欠き部１０１を形成する切り欠き部形成工程と、切り欠き部１０１が形成された切断予定線に沿って、バー１２２より各波長変換素子を切り離す切り離し工程と、を有する。切り欠き部形成工程では、第１の切断予定線グループにおいて幅広の切り込みを形成し、切り離し工程では、バー１２２を第２の切断予定線グループにおいて切断する。波長変換素子１００は、レーザ光出力装置又は画像表示装置に用いられる。
【解決手段】波長変換素子１００は、入射面１００ａの一端部に、切り欠き部１０１を有する。波長変換素子の製造方法は、内部に分極反転部が形成された複数の波長変換素子１００を１列に並べたバー１２２を、複数整列配置する配置工程と、バー１２２より各波長変換素子１００を切り離す切断予定線に対して切り欠き部１０１を形成する切り欠き部形成工程と、切り欠き部１０１が形成された切断予定線に沿って、バー１２２より各波長変換素子を切り離す切り離し工程と、を有する。切り欠き部形成工程では、第１の切断予定線グループにおいて幅広の切り込みを形成し、切り離し工程では、バー１２２を第２の切断予定線グループにおいて切断する。波長変換素子１００は、レーザ光出力装置又は画像表示装置に用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減できる点、並びに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。
【０００３】
このような画像表示装置では、光の３原色である赤、緑、青のレーザ光が必要とされる。しかしながら、緑色レーザ光を直接出力する半導体レーザに高出力のものがない。このため、画像表示装置に用いられるレーザ光源装置において、半導体レーザから励起用レーザ光を出力させ、この励起用レーザ光で固体レーザ素子を励起させて赤外レーザ光を出力させ、この赤外レーザ光の波長を「波長変換素子」で変換して緑色レーザ光を出力するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この波長変換素子は、略直方体の形状に加工され、対向する一対の面がレーザ光の入射面及び出射面とされる。入射面及び出射面には、波長に応じてレーザ光を透過又は反射する機能（つまり、選択的透過性及び選択的反射性）を有する膜が形成される。但し、入射面に形成される膜と出射面に形成される膜とは、透過又は反射するレーザ光の波長が異なる。すなわち、入射面に形成される膜と出射面に形成される膜とは、光学特性が異なる。
【０００５】
従って、波長変換素子をレーザ光源装置に組み付ける際には、固体レーザ素子のレーザ光の出力側に波長変換素子の入射面が向くように、波長変換素子を適切な方向に配置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記した通り、波長変換素子の入射面に形成される膜と出射面に形成される膜とは、光学特性の相違に起因して反射光及び透過光の波長が異なるので、見た目に微妙な違いが生じる。
【０００８】
しかしながら、レーザ光源装置に組み付けられる波長変換素子は一辺の長さが高々１〜３ミリ程度に加工されているため、見た目の違いに基づいて波長変換素子を適切な方向に設置することは難しい。すなわち、この波長変換素子の分極反転方向は、通常の組立作業者が肉眼で即座に判別できるものではない。
【０００９】
また、分極反転部を形成する際に用いた電極は、その後除去される。このため、電極を目印にした分極反転方向による波長変換素子の設置も困難である。
【００１０】
また、波長変換素子の製造工程の最終段には剪断工程及び研磨工程などで生じた塵を洗浄する工程が設けられており、この洗浄工程において波長変換素子はランダムな方向を向いてしまう。このため、波長変換素子を一定の方向に揃えた状態にすることが困難である。
【００１１】
このような波長変換素子の設置困難性は、設置方向の間違いを誘発させる要因となり、レーザ光源装置の量産を著しく妨げる原因となっている。
【００１２】
本発明の目的は、簡単に且つ高精度に適切な方向に設置できる波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の波長変換素子は、略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子であって、前記入射面及び前記出射面のうちのいずれかの一端部に切り欠き部を有する構成を採る。
【００１４】
本発明のレーザ光出力装置は、上記した波長変換素子と、前記第１のレーザ光を集光し、集光された前記第１のレーザ光を前記入射面へ入射する集光部と、を具備し、前記切り欠き部は、前記入射面の一端部に設けられる構成を採る。
【００１５】
本発明のレーザ光出力装置は、上記波長変換素子と、前記波長変換素子を保持する保持部と、を有し、前記保持部は、前記入射面及び前記出射面のうち前記切り欠き部が設けられていない面と接し且つ前記切り欠き部が設けられている面と接せずに、前記波長変換素子を保持する構成を採る。
【００１６】
本発明の画像表示装置は、上記したレーザ光出力装置を具備する。
【００１７】
本発明の波長変換素子の製造方法は、略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子の製造方法であって、内部に分極反転部が形成された複数の波長変換素子を１列に並べた波長変換素子列を、複数整列配置する配置工程と、前記波長変換素子列より各波長変換素子を切り離す切断予定位置に対して切り欠き部を形成する切り欠き部形成工程と、前記切り欠き部が形成された切断予定位置に沿って、前記波長変換素子列より各波長変換素子を切り離す切り離し工程と、を有する。
【００１８】
本発明の波長変換素子の製造方法は、略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への第１の方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子の製造方法であって、短手方向に前記分極反転領域と前記非分極反転領域とを交互に繰り返し有する棒状帯に対して、前記第１の方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の上に設定される第１の切断予定位置グループにおいて、幅広の切り込みを形成する切り込み形成ステップと、前記棒状帯を第２の切断予定位置グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する切断ステップと、を具備し、前記第２の切断予定位置グループは、前記第１の切断予定位置グループを含み、前記第１の切断予定位置グループ及び前記第２の切断予定位置グループを構成する複数の切断予定位置は、前記分極反転領域の深さ方向と略平行に設定され、前記第１の切断予定位置グループは、前記第２の切断予定位置グループを構成する複数の切断予定位置の内、一つ置きに設定された切断予定位置群から構成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単に且つ高精度に適切な方向に容易に設置することができる波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る波長変換素子の斜視図
【図２】波長変換素子の製造工程を示すフロー図
【図３】波長変換素子の製造工程を示す模式図
【図４】波長変換素子の製造工程の切り欠き加工を説明する模式図
【図５】図２の製造工程によって得られる切り欠きパターンの説明に供する図
【図６】図２の製造工程によって得られる切り欠きパターンの説明に供する図
【図７】波長変換素子の実施例に係る画像表示装置の概略構成図
【図８】緑色レーザ光源装置におけるレーザ光の状況を示す模式図
【図９】緑色レーザ光源装置の斜視図
【図１０】緑色レーザ光源装置の断面図
【図１１】波長変換素子ホルダの分解斜視図
【図１２】緑色レーザ光源装置を一部分解して示す斜視図
【図１３】波長変換素子ホルダにおける波長変換素子の固定構造を示す斜視図
【図１４】接着剤による波長変換素子の付勢状況を模式的に示す断面図
【図１５】変形例に係る波長変換素子の製造工程を示す模式図
【図１６】図１５の製造工程によって得られる切り欠きパターンの説明に供する図
【図１７】図１５の製造工程によって得られる切り欠きパターンの説明に供する図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
［波長変換素子の構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る波長変換装置の構成を示す斜視図である。
【００２３】
図１に示すように、波長変換素子１００は、略直方体の形状を有し、いわゆるＳＨＧ（Second Harmonics Generation）素子である。波長変換素子１００は、強誘電体結晶に分極反転領域１１１と非分極反転領域１１２とが交互に形成された、周期的な「分極反転構造」を備える。非線形光学効果を得るには、複屈折率を有する非線形光学結晶を使用する必要があり、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム：ＰＰＬＮ）などの強誘電体非線形結晶を周期的に分極反転させ作製されている。
【００２４】
波長変換素子１００では、分極反転周期方向（分極反転領域１１１の配列方向）に基本波長レーザ光が入射される。すなわち、図１の入射面１００ａに基本波長レーザ光が入射される。これにより、擬似位相整合による入射光の第２次高調波発生で２倍の周波数、すなわち１／２の波長のレーザ光を得ることができる。波長変換素子１００によって得られた緑色レーザ光が出射面１００ｂから出力される。
【００２５】
また、本実施の形態の波長変換素子１００は、入射面１００ａの一端部に、切り欠き部１０１を有することを特徴とする。すなわち、基本波長レーザ光は、波長変換素子１００の入射面１００ａの略中心部に入射されるので、切り欠き部１０１は、レーザ光の進行に影響を及ぼさない位置に設けられている。また、切り欠き部１０１は、分極反転領域の深さ方向に略平行に設けられる。
【００２６】
なお、図１では、説明の便宜上、波長変換素子１００の側面１００ｃ，１００ｄに周期電極１１３及び対向電極１１４を図示したが、この周期電極１１３及び対向電極１１４は、後述する波長変換素子列（バー）１２２（図３参照）の段階でエッチングにより削除される。
【００２７】
［波長変換素子の製造工程］
図２は、波長変換素子１００の製造工程を示すフロー図である。
【００２８】
ステップＳ１において、強誘電体結晶からなるウエハ１２０（図３参照）を洗浄する。
【００２９】
ステップＳ２において、ウエハ１２０に電極薄膜を積層する。洗浄したウエハ１２０の表裏面に、スパッタ装置により電極用金属材料を成膜する。金属膜は、アルミニウム膜、クロム膜、タンタル膜、チタン膜など基板との密着性が確保できれば、いずれでも構わない。
【００３０】
ステップＳ３において、フォトリソグラフィによりパターンニングする。コーター・デベロッパ装置により金属膜を成膜したＭｇＬＮ基板にフォトレジストを塗布し、マスクパターンに従って感光させフォトリソグラフィによるレジストパターニングを行う。このレジストパターニングにより、分極反転パターンに従った周期電極を形成するためのレジストパターンが形成される。
【００３１】
ステップＳ４において、エッチングにより周期電極と対向電極の電極パターンを形成する。パターニングしたレジストをマスクにして金属膜をエッチングし、電界印加用の電極パターンを形成する。
【００３２】
ステップＳ５において、電極パターンが形成されたウエハ１２０からスタック１２１（後述する図３参照）を切り出す。
【００３３】
ステップＳ６において、スタック１２１に対して、周期電極１１３と対向電極１１４を用いて、単分極した強誘電体結晶に分極方向と逆方向にパルス電界印加を行う。パルス電界の印加により、周期電極１１３に対応する部分の分極方向が反転し、分極反転領域１１１が周期電極１１３から対向電極１１４に向けて楔形状に形成される。
【００３４】
ステップＳ７において、エッチングにより分極反転処理に用いた周期電極１１３及び対向電極１１４を除去する。
【００３５】
ステップＳ８において、分極反転構造が形成されたスタック１２１が適当な大きさに切断され、短冊状のバー１２２（図３参照）が形成される。
【００３６】
ステップＳ９において、波長変換素子１００の入射面１００ａ及び出射面１００ｂとなるバー１２２の端面を光学研磨する。
【００３７】
ステップＳ１０において、入射面１００ａ及び出射面１００ｂのそれぞれに、誘電体多層膜（つまり、光学膜）を形成する。ここで、入射面１００ａに形成される第１の光学膜と、出射面１００ｂに形成される第２の光学膜とでは、光反射特性及び光透過特性が異なる。
【００３８】
ステップＳ１１において、誘電体多層膜が形成されたバー１２２に対して、切り欠きを形成する加工処理を施す。
【００３９】
本実施の形態は、バー１２２に対して、入射面及び出射面のうちのいずれかの一端部に切り欠き部を形成する切り欠き加工を有することが特徴である。上記切り欠き加工の詳細については、図３及び図４により後述する。
【００４０】
ステップＳ１２において、バー１２２から１つの波長変換素子１００となるチップを切り出す。
【００４１】
ステップＳ１３において、切り出されたチップを洗浄し、波長変換素子１００が完成する。
【００４２】
図３は、波長変換素子１００の製造工程を示す模式図である。
【００４３】
まず、図３（ａ）に示すように、強誘電体結晶からなるウエハ１２０に電極薄膜を積層する。次いで、フォトリソグラフィ及びエッチングにより周期電極と対向電極の電極パターンを形成する。
【００４４】
図３（ｂ）に示すように、電極パターンが形成されたウエハ１２０からスタック１２１を切り出し、図３（ｃ）に示すように、適当な大きさに切断する。これにより得られた短冊状のバー１２２に対して、電極を用いて電圧を印加する分極反転処理を実施して、バー１２２に分極反転構造を形成する。また、波長変換素子１００の入射面１００ａ及び出射面１００ｂとなるバー１２２の端面１２３，１２４を光学研磨する。このように比較的大きな寸法であるバー１２２の段階で光学研磨を行うため、バー１２２を確実に位置決めして光学研磨を行うことができ、これにより入射面１００ａ及び出射面１００ｂの平面度及び平行度を高精度に確保することができる。
【００４５】
図３（ｄ）に示すように、バー１２２から１つの波長変換素子１００となるチップを切り出す。
【００４６】
図４は、波長変換素子１００の製造工程の切り欠き加工を説明する模式図であり、図３（ｃ）の切断工程の詳細を示す。図４（ａ）は、周期電極１１３側から見たバー１２２の上面図、図４（ｂ）は、その断面図である。図４（ｃ）は、入射面で整列させた各バー１２２の上面図、図４（ｄ）は、その断面図である。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、分極反転領域１１１と非分極反転領域１１２との繰り返し方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の上に設定される第１の切断予定線グループ（つまり、第１の切断予定位置グループ）において、切り込み１０２を形成する。第１の切断予定線グループは、図４（ａ）（ｃ）では、一点鎖線によって表された切断予定線群（つまり、切断予定位置群）から構成される。この切り込み１０２は、第１の切断予定線グループの各切断予定線を含む領域を切り欠くことにより形成される。
【００４８】
切り込み１０２は、チップ切り出し後に、切り欠き部１０１として残存するように、幅広の溝形状に形成される。例えば、切り込み１０２は、幅が０．３〜０．７ミリメートルであり、深さが０．１５〜０．３５ミリメートルである。
【００４９】
また、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、切り欠き部１０１形成工程は、複数のバー１２２に対して同時に実行してもよい。この場合には、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、入射面１００ａとなるバー１２２の面を上にして（つまり、入射面１００ａとなるバー１２２の面を加工面又は切り離し開始面として）複数のバー１２２を平行に配置し、図４の紙面上から処理を実行すればよい。
【００５０】
前記図３（ｄ）に戻って、切り込み１０２（図４（ａ）参照）が形成されたバー１２２から１つの波長変換素子１００となるチップを切り出す。
【００５１】
具体的には、図４（ａ）（ｃ）に示すように、バー１２２を第２の切断予定線グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する。ここで、第２の切断予定線グループは、第１の切断予定線グループを含んでいる。また、第１の切断予定線グループ及び第２の切断予定線グループを構成する複数の切断予定線は、分極反転領域の深さ方向と平行に設定される。また、第１の切断予定線グループは、第２の切断予定線グループを構成する複数の切断予定線の内、一つ置きに設定された切断予定線群から構成される。
【００５２】
波長変換素子の切り出しには、例えば、０．１ミリメートルの刃が用いられる。こうして切り出された波長変換素子１００においては、分極反転領域の深さ方向から見た場合に切り欠き部１０１を規定する２辺の長さは、それぞれ０．１５〜０．３５ミリメートルとなる。
【００５３】
以上の工程により、図５及び図６に示される、２種類の波長変換素子１００が得られる。図５に示される波長変換素子１００と図６に示される波長変換素子１００とは、切り欠き部１０１を上にした場合の、分極反転領域の深浅方向が逆になっている。
【００５４】
ここで、分極反転領域１１１は、深さ方向に沿って厚さが次第に小さくなる楔形状をなし、入射するレーザ光に対して、分極反転領域１１１の深さ方向に波長変換素子１００を移動させることで、レーザ光の光路上に位置する分極反転領域１１１と非分極反転領域１１２との割合が変化し、これに応じて波長変換効率が変化する。そこで、波長変換効率が最大となる、すなわちレーザ光の出力が最大となるように、レーザ光の光軸に対する波長変換素子１００の位置が調整される。
【００５５】
［波長変換素子の実施例］
図７は、波長変換素子１００を備える画像表示装置１の概略図である。画像表示装置１は、所要の画像をスクリーンに投影表示するものであり、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置２と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置３と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置４と、映像信号に応じて各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の空間光変調器５と、各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光を反射させて空間光変調器５に照射させるとともに空間光変調器５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ６と、各レーザ光源装置２〜４から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ６に導くリレー光学系７と、偏光ビームスプリッタ６を透過した変調レーザ光をスクリーンに投射する投射光学系８と、を備えている。
【００５６】
画像表示装置１は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置２〜４から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
【００５７】
リレー光学系７は、各レーザ光源装置２〜４から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ１１〜１３と、コリメータレンズ１１〜１３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１及び第２のダイクロイックミラー１４，１５と、ダイクロイックミラー１４，１５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板１６と、拡散板１６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ１７と、を備えている。
【００５８】
投射光学系８からスクリーンＳに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置４から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸及び赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置２及び赤色レーザ光源装置３から緑色レーザ光及び赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、及び緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー１４，１５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー１４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光及び緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー１５で同一の光路に導かれる。
【００５９】
第１及び第２のダイクロイックミラー１４，１５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過及び反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー１４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー１５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光及び緑色レーザ光を反射させる。
【００６０】
これらの各光学部材は、筐体２１に支持されている。この筐体２１は、各レーザ光源装置２〜４で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。
【００６１】
緑色レーザ光源装置２は、側方に向けて突出した状態で筐体２１に形成された取付部２２に取り付けられている。この取付部２２は、リレー光学系７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部２３と側壁部２４とが交わる角部から側壁部２４に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置３は、ホルダ２５に保持された状態で側壁部２４の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置４は、ホルダ２６に保持された状態で前壁部２３の外面側に取り付けられている。
【００６２】
赤色レーザ光源装置３及び青色レーザ光源装置４は、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置３及び青色レーザ光源装置４は、ホルダ２５，２６に開設された取付孔２７，２８に圧入するなどしてホルダ２５，２６に対して固定される。青色レーザ光源装置４及び赤色レーザ光源装置３のレーザチップの発熱は、ホルダ２５，２６を介して筐体２１に伝達されて放熱され、各ホルダ２５，２６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
【００６３】
緑色レーザ光源装置２は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるＦＡＣ（Fast-Axis Collimator）レンズ３２及びロッドレンズ３３と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力する固体レーザ素子３４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子（光学素子）１００と、固体レーザ素子３４とともに共振器を構成する凹面ミラー３６と、励起用レーザ光及び基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー３７と、各部を支持する基台３８と、各部を覆うカバー体３９と、を備えている。
【００６４】
この緑色レーザ光源装置２は、基台３８を筐体２１の取付部２２に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置２と筐体２１の側壁部２４との間に所要の幅（例えば０．５ｍｍ以下）の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置２の熱が赤色レーザ光源装置３に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置３の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置３を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置３の所要の光軸調整代（例えば０．３ｍｍ程度）を確保するため、緑色レーザ光源装置２と赤色レーザ光源装置３との間に所要の幅（例えば０．３ｍｍ以上）の間隙が設けられている。
【００６５】
図８は、緑色レーザ光源装置２におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ３１のレーザチップ４１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。ＦＡＣレンズ３２は、レーザ光のファースト軸（光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向）の拡がりを低減する。ロッドレンズ３３は、レーザ光のスロー軸（図の紙面に対して直交する方向）の拡がりを低減する。
【００６６】
固体レーザ素子３４は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ３３を通過した波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）を出力する。この固体レーザ素子３４は、Ｙ（イットリウム）ＶＯ４（バナデート）からなる無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるＹＶＯ４のＹに蛍光を発する元素であるＮｄ＋３に置換してドーピングしたものである。
【００６７】
固体レーザ素子３４におけるロッドレンズ３３に対向する側には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光及び波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４２が形成されている。固体レーザ素子３４における波長変換素子１００に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光及び波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４３が形成されている。
【００６８】
波長変換素子１００は、固体レーザ素子３４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の波長を変換して波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。
【００６９】
波長変換素子１００における固体レーザ素子３４に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４４が形成されている。波長変換素子１００における凹面ミラー３６に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光及び波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４５が形成されている。また、波長変換素子１００における固体レーザ素子３４に対向する面（つまり、入射面１００ａ）の一端部には、切り欠き部１０１が設けられている。
【００７０】
凹面ミラー３６は、波長変換素子１００に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４６が形成されている。これにより、固体レーザ素子３４の膜４２と凹面ミラー３６の膜４６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
【００７１】
波長変換素子１００では、固体レーザ素子３４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子１００を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー３６で反射されて波長変換素子１００に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子１００の膜４４で反射されて波長変換素子１００から出射される。
【００７２】
ここで、固体レーザ素子３４から波長変換素子１００に入射して波長変換素子１００で波長変換されて波長変換素子１００から出射されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー３６で一旦反射されて波長変換素子１００に入射して膜４４で反射されて波長変換素子１００から出射されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。
【００７３】
そこでここでは、波長変換素子１００を光軸方向に対して傾斜させて、入射面１００ａ及び出射面１００ｂでの屈折作用により、レーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００７４】
なお、図７に示したガラスカバー３７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光及び波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。
【００７５】
図９は、緑色レーザ光源装置２の斜視図である。図１０は、緑色レーザ光源装置２の断面図である。
【００７６】
図９に示すように、半導体レーザ３１、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３、固体レーザ素子３４、波長変換素子１００、及び凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に支持されている。基台３８の底面５１は光軸方向に対して平行となる。なおここでは、基台３８の底面５１に対して直交する方向を高さ方向とし、この高さ方向及び光軸方向に対して直交する方向を幅方向とする。また、基台３８の底面５１に近接する側を下、底面５１と相反する側を上として説明するが、これは実際の装置の上下方向と必ずしも一致するものではない。
【００７７】
半導体レーザ３１は、レーザ光を出力するレーザチップ４１をマウント部材５２に実装したものである。レーザチップ４１は、光軸方向に長い帯板状をなし、光出射面をＦＡＣレンズ３２側に向けた状態で、板状をなすマウント部材５２の一面の幅方向の略中心位置に固着されている。この半導体レーザ３１は、取付部材５３を介して基台３８に固定される。この取付部材５３は、銅あるいはアルミ等の熱伝導性の高い金属で形成されており、これによりレーザチップ４１の発熱が基台３８に伝達されて放熱することができる。
【００７８】
ＦＡＣレンズ３２及びロッドレンズ３３は、集光レンズホルダ５４に保持される。この集光レンズホルダ５４は、基台３８に一体的に形成された支持部５５に支持される。集光レンズホルダ５４は、光軸方向に移動可能に支持部５５に連結されており、これにより集光レンズホルダ５４、すなわちＦＡＣレンズ３２及びロッドレンズ３３の位置が、光軸方向に調整される。ＦＡＣレンズ３２及びロッドレンズ３３は位置調整作業の前に集光レンズホルダ５４に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、集光レンズホルダ５４と支持部５５とが接着剤で互いに固定される。
【００７９】
固体レーザ素子３４は、基台３８に一体的に形成された固体レーザ素子支持部５６に支持される。固体レーザ素子支持部５６は、図１０に示すように、基台３８に隔壁状に立設され、固体レーザ素子３４を保持する固体レーザ素子保持部５７が側方に突出するように設けられている。固体レーザ素子支持部５６には、ロッドレンズ３３から出射されたレーザ光を固体レーザ素子３４に導く光路孔６３が形成されている。固体レーザ素子３４と固体レーザ素子保持部５７とは接着剤で互いに固定される。
【００８０】
再び図９に戻って、波長変換素子１００は、波長変換素子ホルダ５８に保持される。この波長変換素子ホルダ５８は、波長変換素子１００の幅方向の位置及び光軸方向に対する傾斜角度を調整することができるように、基台３８に対して、幅方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられている。この波長変換素子ホルダ５８については後に詳しく説明する。波長変換素子１００は位置調整作業の前に波長変換素子ホルダ５８に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、波長変換素子ホルダ５８と基台３８とが接着剤で互いに固定される。
【００８１】
凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に形成された凹面ミラー支持部６１に支持される。
【００８２】
図１０に示すように、基台３８には、凹面ミラー支持部６１の上端と固体レーザ素子支持部５６の上端とを相互に連結するように架設部６４が設けられており、この架設部６４には、後に詳述する調整治具が挿入される開放部６５が形成されている。また、凹面ミラー３６の下側にも調整治具が挿入される開放部６６が形成されている（開放部６５，６６の構造については、図１２も併せて参照されたい）。
【００８３】
なお、前記の各部材、例えば波長変換素子ホルダ５８と基台３８との固定に用いる接着剤は、例えばＵＶ硬化型接着剤が好適である。
【００８４】
図１１は、波長変換素子ホルダ５８の分解斜視図である。図１２は、緑色レーザ光源装置２を一部分解して示す斜視図である。
【００８５】
図１１に示すように、波長変換素子ホルダ５８は、ホルダ本体８１と、これとは別体に形成された１対の狭持部材８２とで構成される。ホルダ本体８１には、波長変換素子１００から出射されたレーザ光を凹面ミラー３６に導く光路孔８３が形成されている。この光路孔８３の出射側は漏斗状に広がっている（図１０を併せて参照されたい）。
【００８６】
前記のように、波長変換素子１００では、入射面１００ａ及び出射面１００ｂのみ、精密な研磨により高い精度で平面度及び平行度が確保されている。このため、精度が確保されている出射面１００ｂを、光路孔８３が開口する取付基準面８４に当接させて、波長変換素子１００の位置決めが行われる。ここで、切り欠き部１０１は、入射面１００ａの一端部に設けられている。すなわち、波長変換素子ホルダ５８は、切り欠き部１０１が設けられていない出射面１００ｂと接し且つ切り欠き部１０１が設けられている入射面１００ａと接せずに、波長変換素子１００を保持する。こうすることにより、切り欠き部１０１を目印に用いることができるので、入出力の方向を間違えることなく、波長変換素子１００を適切な方向に設置できる。また、切り欠き部１０１を目印に用いることにより、波長変換素子１００の設置方向の間違えをチェックすることができる。
【００８７】
狭持部材８２は、波長変換素子１００における分極反転領域１１１の深さ方向に相対する２つの側面１００ｃ，１００ｄに当接し、波長変換素子１００を左右から挟み込むように取り付けられる。ホルダ本体８１には、狭持部材８２が嵌合するガイド溝８５が形成されており、このガイド溝８５により狭持部材８２の高さ方向の位置が規定される。ホルダ本体８１と狭持部材８２とは接着剤で固定され、狭持部材８２には接着剤が装填される孔８６が形成されている。
【００８８】
狭持部材８２において、波長変換素子１００の側面１００ｃ，１００ｄに当接する当接面８７には導電性接着剤が塗布される。また、ホルダ本体８１及び狭持部材８２は金属材料などの導電性材料からなる。これにより、波長変換素子１００の側面１００ｃ，１００ｄ同士が電気的に接続され、側面１００ｃ，１００ｄを同一の電位に維持して、チャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
【００８９】
ホルダ本体８１には、取付基準面８４の上下に突出部８８が形成され、その中心には、接着剤が装填される凹部８９が形成されている。これにより、波長変換素子１００の頂面１００ｅ及び底面１００ｆに接着剤が付着し、この接着剤を介して波長変換素子１００とホルダ本体８１とが互いに固定される。
【００９０】
なお、ここでは、ホルダ本体８１と別体に形成された１対の狭持部材８２で波長変換素子１００を左右から挟み込むものとしたが、波長変換素子１００を左右から挟み込む狭持部を波長変換素子ホルダに予め一体的に形成した構成も可能である。この場合、狭持部において波長変換素子１００の側面１００ｃ，１００ｄに当接する面に、導電性接着剤が装填される凹部を形成するとよい。
【００９１】
図１０に示したように、基台３８には、光軸方向に対して直交する平面をなす第１の基準面９１，９２が設けられている。この第１の基準面９１，９２は、基台３８に一体的に形成された上下のホルダ支持部５９，６０の凹面ミラー３６側に形成されている。上側のホルダ支持部５９は、固体レーザ素子支持部５６と凹面ミラー支持部６１とを相互に連結する架設部６４に設けられている。
【００９２】
一方、波長変換素子ホルダ５８には、第１の基準面９１，９２に当接する１対の軸部９３，９４が設けられている。この１対の軸部９３，９４は、同一径の円柱状をなし、互いに同軸的に配置され、ホルダ本体８１に互いに相反する向きに突出した状態で設けられている（図１１を併せて参照されたい）。第１の基準面９１，９２は、光軸方向に対して直交する同一の平面上に配置されており、軸部９３，９４が第１の基準面９１，９２で規制されることで、波長変換素子ホルダ５８の光軸方向の位置が規定される。
【００９３】
軸部９３，９４は、第１の基準面９１，９２に沿って幅方向に摺動させることができ、これにより波長変換素子ホルダ５８の光軸方向の位置を変化させない状態で、波長変換素子ホルダ５８を基台３８に対して幅方向に（分極反転領域の深さ方向）に移動させることができる。また、第１の基準面９１，９２に当接した状態で軸部９３，９４を回動させることができ、これにより波長変換素子ホルダ５８を光軸方向に対して略直交する軸周りに回動させることができる。
【００９４】
波長変換素子１００は、波長変換素子ホルダ５８において光路孔８３が開口する取付基準面８４で位置決めされ、この取付基準面８４は軸部９３，９４の円筒面を形成する母線と平行に配置されている。固体レーザ素子３４は、光路孔６３が開口する取付基準面９５に入射面３４ａを当接させて位置決めされる。したがって、波長変換素子ホルダ５８において波長変換素子１００の取付基準面８４と軸部９３，９４の中心線との平行度を管理するとともに、基台３８において固体レーザ素子３４の取付基準面９５と第１の基準面９１，９２との平行度を管理することで、波長変換素子１００の入射面１００ａ及び出射面１００ｂと、固体レーザ素子３４の入射面３４ａ及び出射面３４ｂとの平行度を確保することができる。
【００９５】
下側のホルダ支持部６０には、第１の基準面９１，９２に対して直交する平面をなす第２の基準面９６が形成されている。この第２の基準面９６は、光軸方向及び波長変換素子１００の分極反転領域の深さ方向に対して平行に配置されている。
【００９６】
一方、波長変換素子ホルダ５８には、第２の基準面９６に当接する脚部９７が設けられている。この脚部９７は、板状部９８と、その下面に形成された２つのボス９９及び段部２００で構成されている（図１１参照）。板状部９８は、波長変換素子１００の取付基準面８４が形成された基部２０１からＬ字形の断面形状をなすように延出され、波長変換素子１００及び固体レーザ素子３４の下側に配置される。これにより、波長変換素子１００及び固体レーザ素子３４の下側のスペースを有効利用して、装置の小型化を図ることができる。下側の軸部９４は、段部２００から突出した状態で設けられている。
【００９７】
２つのボス９９は、分極反転領域の深さ方向に離間し、段部２００は、２つのボス９９に対して、分極反転領域の深さ方向の中間に位置するとともに光軸方向にずれた位置に配置され、２つのボス９９及び段部２００の端面は、同一の高さに設定されている。これにより、波長変換素子ホルダ５８の軸部９３，９４が、高さ方向、すなわち光軸方向及び分極反転領域の深さ方向に対して直交する正規の方向から傾くことを避けることができる。
【００９８】
波長変換素子ホルダ５８の脚部９７を第２の基準面９６に当接した状態に保持するばね２０２が設けられている。このばね２０２は、コ字形状の断面をなす板ばねで構成され、波長変換素子ホルダ５８の脚部９７と第２の基準面９６を備えたホルダ支持部６０とを挟み込む態様で取り付けられている。これにより、波長変換素子ホルダ５８を傾かせることなく幅方向に移動させることができ、位置角度調整作業が容易になる。ばね２０２の付勢力は、位置角度調整時の仮止めに用いられ、位置角度調整作業後に接着剤で波長変換素子ホルダ５８とホルダ支持部６０とが固定される。
【００９９】
図１２に示すように、ばね２０２においてホルダ支持部６０の下面側に当接する部分には、ホルダ支持部６０の下面に形成された突起２０３に嵌り合う切り欠き２０４が形成されており、これによりばね２０２がホルダ支持部６０に対して光軸方向及び幅方向に移動することが規制される。ばね２０２において波長変換素子ホルダ５８の脚部９７の上面側に当接する部分には、球面状の当接部２０５が形成されており、これによりホルダ支持部６０に固定されたばね２０２に対して、波長変換素子ホルダ５８の脚部９７を円滑に摺動させることができる。
【０１００】
図１３は、波長変換素子ホルダ５８における波長変換素子１００の固定構造を示す斜視図である。図１４は、接着剤２０６による波長変換素子１００の付勢状況を模式的に示す断面図である。
【０１０１】
図１３に示すように、波長変換素子１００は、凹部８９内に装填される接着剤２０６で波長変換素子ホルダ５８に固定される。凹部８９は、波長変換素子１００側と、手前側、すなわち入射面１００ａ側とが開放されており、波長変換素子１００を入射面１００ａ側から押圧して出射面１００ｂを取付基準面８４に密着させた状態で、凹部８９内に接着剤２０６を装填して、その接着剤２０６を硬化させると、接着剤２０６を介して波長変換素子１００とホルダ本体８１とが互いに固定される。接着剤２０６を凹部８９内に装填するにはディスペンサを用いるとよく、また接着剤２０６にはＵＶ硬化型のものを用いるとよい。
【０１０２】
図１４に示すように、接着剤２０６は、波長変換素子１００において出射面１００ｂに隣接する頂面１００ｅ及び底面１００ｆに付着する。また接着剤２０６は、波長変換素子ホルダ５８において取付基準面８４に隣接してこれに略平行に形成された凹部８９の底面２０７とこれに略直交する側面２０８とに付着する。
【０１０３】
このように波長変換素子１００の頂面１００ｅ及び底面１００ｆと、取付基準面８４に略平行となる底面２０７とで形成される角隅部に接着剤２０６が付着すると、波長変換素子１００の頂面１００ｅ及び底面１００ｆにおいて接着剤２０６が接触する接着面では、接着剤２０６の硬化に伴う収縮力により、波長変換素子１００の出射面１００ｂを取付基準面８４に押し付ける向きの付勢力Ｆが発生し、波長変換素子１００の出射面１００ｂが取付基準面８４に緊密に当接した状態に保持される。これにより波長変換素子１００の取付精度を高めることができる。
【０１０４】
特にここでは、接着剤２０６が、波長変換素子１００における互いに相反する頂面１００ｅ及び底面１００ｆに付着するようにしたため、接着剤２０６の硬化に伴う収縮力が、波長変換素子１００の互いに相反する頂面１００ｅ及び底面１００ｆに沿ってバランスよく作用するため、波長変換素子ホルダ５８に対する波長変換素子１００の取付精度をより一層高めることができる。
【０１０５】
さらに、接着剤２０６が、波長変換素子１００における回動軸方向に相対する頂面１００ｅ及び底面１００ｆに付着するようにしたため、硬化した接着剤２０６により波長変換素子１００が回動軸方向から支持される。これにより、図１３の矢印Ｃで示す方向での波長変換素子１００の取付角度を高精度に確保することができる。
【０１０６】
さらに、図１３に示したように、取付基準面８４に当接する出射面１００ｂは略長方形状をなし、その長辺方向が、軸部９３，９４の中心線（回動軸）に平行となるように波長変換素子１００が配置されている。このため、出射面１００ｂの短辺を中心にして傾く方向には波長変換素子１００が倒れにくくなる。これにより、図１３の矢印Ｃで示す方向での波長変換素子１００の取付角度を高精度に確保することができる。
【０１０７】
このように図１３の矢印Ｃで示す方向、すなわち取付基準面８４に平行で且つ回動軸方向に対して直交する方向の軸周りに傾く方向での波長変換素子１００の取付角度を高精度に確保することができるため、この方向での波長変換素子１００の傾斜角度の調整が不要となる。
【０１０８】
一方、図１３の矢印Ｂで示す方向、すなわち出射面１００ｂの長辺を中心にして傾く方向には波長変換素子１００が倒れやすくなるが、この矢印Ｂで示す方向は、波長変換素子ホルダ５８の角度調整が行われるため、波長変換素子ホルダ５８に対する波長変換素子１００の取付角度が多少変化しても、その取付角度のずれは波長変換素子ホルダ５８の角度調整で解消されるため、特に支障はない。
【０１０９】
なおここでは、図１４に示したように、凹部８９において接着剤２０６が付着する底面２０７を、波長変換素子１００の頂面１００ｅ及び底面１００ｆに対して略直交する角度に配置する、すなわち接着剤２０６が付着する底面２０７と取付基準面８４とを略平行に配置することで、接着剤２０６の硬化に伴う収縮力による付勢力Ｆを大きくことができるが、図示する例のように、接着剤２０６が付着する底面２０７と取付基準面８４とが同一の平面上に位置する構成に限定されるものではなく、接着剤が付着する面と取付基準面との間に段差を有する構成も可能である。
【０１１０】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の波長変換素子１００は、入射面１００ａの一端部に、切り欠き部１０１を有する。
【０１１１】
また、本実施の形態の波長変換素子の製造方法は、内部に分極反転部が形成された複数の波長変換素子１００を１列に並べたバー１２２（波長変換素子列）を、複数整列配置する配置工程と、バー１２２より各波長変換素子１００を切り離す切断予定線に対して切り欠き部１０１を形成する切り欠き部形成工程と、切り欠き部１０１が形成された切断予定線に沿って、バー１２２より各波長変換素子を切り離す切り離し工程と、を有する。例えば、図４に示すように、切り欠き部形成工程では、第１の切断予定線グループにおいて幅広の切り込みを形成し、切り離し工程では、バー１２２を第２の切断予定線グループにおいて切断する。
【０１１２】
こうすることにより、切り欠き部１０１を目印に用いることができるので、入出力の方向を間違えることなく、波長変換素子１００を適切な方向に設置することができる。波長変換素子に詳しくない者であっても波長変換素子の分極反転方向が判別可能となり、波長変換素子を正しい方向に容易に取り付けることができる。正しい方向に取り付けられた波長変換素子の変換効率は高い。また、正しい方向に容易に取り付けることができるので、量産性を向上させることができる。
【０１１３】
本実施の形態では、切り欠き部１０１を、入射面の一端部に形成するようにしている。入射面は出射面よりもビーム径が小さいので、波長変換効率を落とさずに済む効果がある。
【０１１４】
なお、上記した実施の形態は以下のような変形を加えてもよい。
【０１１５】
（変形例１）
入射面１００ａの代わりに、出射面１００ｂの一端部に切り欠き部１０１を設けてもよい。但し、入射面１００ａの固体レーザ素子３４に対向する側（つまり、波長変換素子１００の前段）には、集光レンズであるＦＡＣレンズ３２及びロッドレンズ３３が設けられている。このため、入射面１００ａに入射されるレーザ光のビーム径は、出射面１００ｂから出射されるレーザ光のビーム径よりも小さい。従って、切り欠き部１０１を出射面１００ｂに設けるよりも入射面１００ａに設けた方が波長変換効率の点で有利である。
【０１１６】
この場合、上記した波長変換素子１００の製造工程のステップＳ１１及びステップＳ１２においては、次のような変更が施される。すなわち、出射面１００ｂとなるバー１２２の面を上にして（つまり、出射面１００ｂとなるバー１２２の面を加工面又は切り離し開始面として）複数のバー１２２を平行に配置し、その面から処理を実行する。これにより、切り欠き部１０１は分極反転領域の深さ方向に平行に設けられる。
【０１１７】
（変形例２）
上記した実施の形態では、切り欠き部１０１は入射面１００ａの一端部に且つ分極反転領域の深さ方向と略平行に設けられたが、深さ方向と略直角の方向に設けられてもよい。
【０１１８】
この場合、上記した波長変換素子１００の製造工程のステップＳ１１及びステップＳ１２においては、次のような変更が施される。すなわち、ステップＳ１１において、図１５に示すように、誘電体多層膜が形成されたバー１２２に対して、分極反転領域と非分極反転領域との繰り返し方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の一端部に、切り込み１０２を形成する。
【０１１９】
ステップＳ１２において、バー１２２を、分極反転領域の深さ方向と略平行に（つまり、切り込み１０２の長手方向と略直角に）設定された切断予定線グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する。
【０１２０】
また、図１５に示すように、ステップＳ１１の加工処理及びステップＳ１２の切り出し処理は、複数のバー１２２に対して同時に実行してもよい。この場合には、図１５に示すように、入射面１００ａとなるバー１２２の面を上にして（つまり、入射面１００ａとなるバー１２２の面を加工面又は切り離し開始面として）複数のバー１２２を平行に詰めて配置し、図１５の紙面上から、隣接する２つのバー１２２の境界部に対して、処理を実行すればよい。
【０１２１】
以上の工程により、図１６及び図１７に示される、２種類の波長変換素子１００が得られる。図１６に示される波長変換素子１００と図１７に示される波長変換素子１００とは、切り欠き部１０１を縦にした場合の、分極反転領域の深浅方向が逆になっている。
【０１２２】
（変形例３）
切り欠き部１０１は出射面１００ｂの一端部に且つ分極反転領域の深さ方向と略直角の方向に設けられてもよい。
【０１２３】
この場合、上記した波長変換素子１００の製造工程のステップＳ１１及びステップＳ１２においては、次のような変更が施される。すなわち、ステップＳ１１において、誘電体多層膜が形成されたバー１２２に対して、分極反転領域と非分極反転領域との繰り返し方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の一端部に、切り込み１０２を形成する。
【０１２４】
ステップＳ１２において、バー１２２を、分極反転領域の深さ方向と略平行に（つまり、切り込み１０２の長手方向と略直角に）設定された切断予定線グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する。
【０１２５】
また、ステップＳ１１の加工処理及びステップＳ１２の切り出し処理は、複数のバー１２２に対して同時に実行してもよい。この場合には、出射面１００ｂとなるバー１２２の面を上にして（つまり、出射面１００ｂとなるバー１２２の面を加工面又は切り離し開始面として）複数のバー１２２を平行に詰めて配置し、隣接する２つのバー１２２の境界部に対して、処理を実行すればよい。
【０１２６】
なお、上記説明では、切り込み１０２の形状が直方体であるものとしたが、その形状はこれに限定されるものではなく、例えば、三角柱であってもよい。すなわち、波長変換素子１００を分極反転領域の深さ方向から見た場合に切り欠き部１０１を規定する形状は、Ｌ字に限定されるものではなく、例えば、１つの線分であってもよい。
【０１２７】
以上のように、波長変換素子１００は、要するに、入射面１００ａ及び出射面１００ｂのうちのいずれかの一端部に切り欠き部１０１を有していればよい。こうすることにより、切り欠き部１０１を目印に用いることができるので、入出力の方向を間違えることなく、波長変換素子１００を適切な方向に設置できる。
【０１２８】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【０１２９】
上記実施の形態では、波長変換素子の製造方法及び波長変換素子という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、光機能素子の製造方法、光半導体素子等であってもよい。
【０１３０】
さらに、上記波長変換素子の製造方法を構成する各工程、例えば切り欠き工程の種類・方法などは前述した実施の形態に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明の波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法は、波長変換素子を簡単に且つ高精度に適切な方向に設置できる効果を有し、画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 画像表示装置
２ 緑色レーザ光源装置
５８ 波長変換素子ホルダ（素子保持部）
７１ 分極反転領域
７２ 非分極反転領域
８４ 取付基準面
１００ 波長変換素子（光学素子）
１００ａ 入射面
１００ｂ 出射面
１０１ 切り欠き部
１０２ 切り込み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減できる点、並びに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。
【０００３】
このような画像表示装置では、光の３原色である赤、緑、青のレーザ光が必要とされる。しかしながら、緑色レーザ光を直接出力する半導体レーザに高出力のものがない。このため、画像表示装置に用いられるレーザ光源装置において、半導体レーザから励起用レーザ光を出力させ、この励起用レーザ光で固体レーザ素子を励起させて赤外レーザ光を出力させ、この赤外レーザ光の波長を「波長変換素子」で変換して緑色レーザ光を出力するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この波長変換素子は、略直方体の形状に加工され、対向する一対の面がレーザ光の入射面及び出射面とされる。入射面及び出射面には、波長に応じてレーザ光を透過又は反射する機能（つまり、選択的透過性及び選択的反射性）を有する膜が形成される。但し、入射面に形成される膜と出射面に形成される膜とは、透過又は反射するレーザ光の波長が異なる。すなわち、入射面に形成される膜と出射面に形成される膜とは、光学特性が異なる。
【０００５】
従って、波長変換素子をレーザ光源装置に組み付ける際には、固体レーザ素子のレーザ光の出力側に波長変換素子の入射面が向くように、波長変換素子を適切な方向に配置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記した通り、波長変換素子の入射面に形成される膜と出射面に形成される膜とは、光学特性の相違に起因して反射光及び透過光の波長が異なるので、見た目に微妙な違いが生じる。
【０００８】
しかしながら、レーザ光源装置に組み付けられる波長変換素子は一辺の長さが高々１〜３ミリ程度に加工されているため、見た目の違いに基づいて波長変換素子を適切な方向に設置することは難しい。すなわち、この波長変換素子の分極反転方向は、通常の組立作業者が肉眼で即座に判別できるものではない。
【０００９】
また、分極反転部を形成する際に用いた電極は、その後除去される。このため、電極を目印にした分極反転方向による波長変換素子の設置も困難である。
【００１０】
また、波長変換素子の製造工程の最終段には剪断工程及び研磨工程などで生じた塵を洗浄する工程が設けられており、この洗浄工程において波長変換素子はランダムな方向を向いてしまう。このため、波長変換素子を一定の方向に揃えた状態にすることが困難である。
【００１１】
このような波長変換素子の設置困難性は、設置方向の間違いを誘発させる要因となり、レーザ光源装置の量産を著しく妨げる原因となっている。
【００１２】
本発明の目的は、簡単に且つ高精度に適切な方向に設置できる波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の波長変換素子は、略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子であって、前記入射面及び前記出射面のうちのいずれかの一端部に切り欠き部を有する構成を採る。
【００１４】
本発明のレーザ光出力装置は、上記した波長変換素子と、前記第１のレーザ光を集光し、集光された前記第１のレーザ光を前記入射面へ入射する集光部と、を具備し、前記切り欠き部は、前記入射面の一端部に設けられる構成を採る。
【００１５】
本発明のレーザ光出力装置は、上記波長変換素子と、前記波長変換素子を保持する保持部と、を有し、前記保持部は、前記入射面及び前記出射面のうち前記切り欠き部が設けられていない面と接し且つ前記切り欠き部が設けられている面と接せずに、前記波長変換素子を保持する構成を採る。
【００１６】
本発明の画像表示装置は、上記したレーザ光出力装置を具備する。
【００１７】
本発明の波長変換素子の製造方法は、略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子の製造方法であって、内部に分極反転部が形成された複数の波長変換素子を１列に並べた波長変換素子列を、複数整列配置する配置工程と、前記波長変換素子列より各波長変換素子を切り離す切断予定位置に対して切り欠き部を形成する切り欠き部形成工程と、前記切り欠き部が形成された切断予定位置に沿って、前記波長変換素子列より各波長変換素子を切り離す切り離し工程と、を有する。
【００１８】
本発明の波長変換素子の製造方法は、略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への第１の方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子の製造方法であって、短手方向に前記分極反転領域と前記非分極反転領域とを交互に繰り返し有する棒状帯に対して、前記第１の方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の上に設定される第１の切断予定位置グループにおいて、幅広の切り込みを形成する切り込み形成ステップと、前記棒状帯を第２の切断予定位置グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する切断ステップと、を具備し、前記第２の切断予定位置グループは、前記第１の切断予定位置グループを含み、前記第１の切断予定位置グループ及び前記第２の切断予定位置グループを構成する複数の切断予定位置は、前記分極反転領域の深さ方向と略平行に設定され、前記第１の切断予定位置グループは、前記第２の切断予定位置グループを構成する複数の切断予定位置の内、一つ置きに設定された切断予定位置群から構成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単に且つ高精度に適切な方向に容易に設置することができる波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る波長変換素子の斜視図
【図２】波長変換素子の製造工程を示すフロー図
【図３】波長変換素子の製造工程を示す模式図
【図４】波長変換素子の製造工程の切り欠き加工を説明する模式図
【図５】図２の製造工程によって得られる切り欠きパターンの説明に供する図
【図６】図２の製造工程によって得られる切り欠きパターンの説明に供する図
【図７】波長変換素子の実施例に係る画像表示装置の概略構成図
【図８】緑色レーザ光源装置におけるレーザ光の状況を示す模式図
【図９】緑色レーザ光源装置の斜視図
【図１０】緑色レーザ光源装置の断面図
【図１１】波長変換素子ホルダの分解斜視図
【図１２】緑色レーザ光源装置を一部分解して示す斜視図
【図１３】波長変換素子ホルダにおける波長変換素子の固定構造を示す斜視図
【図１４】接着剤による波長変換素子の付勢状況を模式的に示す断面図
【図１５】変形例に係る波長変換素子の製造工程を示す模式図
【図１６】図１５の製造工程によって得られる切り欠きパターンの説明に供する図
【図１７】図１５の製造工程によって得られる切り欠きパターンの説明に供する図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
［波長変換素子の構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る波長変換装置の構成を示す斜視図である。
【００２３】
図１に示すように、波長変換素子１００は、略直方体の形状を有し、いわゆるＳＨＧ（Second Harmonics Generation）素子である。波長変換素子１００は、強誘電体結晶に分極反転領域１１１と非分極反転領域１１２とが交互に形成された、周期的な「分極反転構造」を備える。非線形光学効果を得るには、複屈折率を有する非線形光学結晶を使用する必要があり、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム：ＰＰＬＮ）などの強誘電体非線形結晶を周期的に分極反転させ作製されている。
【００２４】
波長変換素子１００では、分極反転周期方向（分極反転領域１１１の配列方向）に基本波長レーザ光が入射される。すなわち、図１の入射面１００ａに基本波長レーザ光が入射される。これにより、擬似位相整合による入射光の第２次高調波発生で２倍の周波数、すなわち１／２の波長のレーザ光を得ることができる。波長変換素子１００によって得られた緑色レーザ光が出射面１００ｂから出力される。
【００２５】
また、本実施の形態の波長変換素子１００は、入射面１００ａの一端部に、切り欠き部１０１を有することを特徴とする。すなわち、基本波長レーザ光は、波長変換素子１００の入射面１００ａの略中心部に入射されるので、切り欠き部１０１は、レーザ光の進行に影響を及ぼさない位置に設けられている。また、切り欠き部１０１は、分極反転領域の深さ方向に略平行に設けられる。
【００２６】
なお、図１では、説明の便宜上、波長変換素子１００の側面１００ｃ，１００ｄに周期電極１１３及び対向電極１１４を図示したが、この周期電極１１３及び対向電極１１４は、後述する波長変換素子列（バー）１２２（図３参照）の段階でエッチングにより削除される。
【００２７】
［波長変換素子の製造工程］
図２は、波長変換素子１００の製造工程を示すフロー図である。
【００２８】
ステップＳ１において、強誘電体結晶からなるウエハ１２０（図３参照）を洗浄する。
【００２９】
ステップＳ２において、ウエハ１２０に電極薄膜を積層する。洗浄したウエハ１２０の表裏面に、スパッタ装置により電極用金属材料を成膜する。金属膜は、アルミニウム膜、クロム膜、タンタル膜、チタン膜など基板との密着性が確保できれば、いずれでも構わない。
【００３０】
ステップＳ３において、フォトリソグラフィによりパターンニングする。コーター・デベロッパ装置により金属膜を成膜したＭｇＬＮ基板にフォトレジストを塗布し、マスクパターンに従って感光させフォトリソグラフィによるレジストパターニングを行う。このレジストパターニングにより、分極反転パターンに従った周期電極を形成するためのレジストパターンが形成される。
【００３１】
ステップＳ４において、エッチングにより周期電極と対向電極の電極パターンを形成する。パターニングしたレジストをマスクにして金属膜をエッチングし、電界印加用の電極パターンを形成する。
【００３２】
ステップＳ５において、電極パターンが形成されたウエハ１２０からスタック１２１（後述する図３参照）を切り出す。
【００３３】
ステップＳ６において、スタック１２１に対して、周期電極１１３と対向電極１１４を用いて、単分極した強誘電体結晶に分極方向と逆方向にパルス電界印加を行う。パルス電界の印加により、周期電極１１３に対応する部分の分極方向が反転し、分極反転領域１１１が周期電極１１３から対向電極１１４に向けて楔形状に形成される。
【００３４】
ステップＳ７において、エッチングにより分極反転処理に用いた周期電極１１３及び対向電極１１４を除去する。
【００３５】
ステップＳ８において、分極反転構造が形成されたスタック１２１が適当な大きさに切断され、短冊状のバー１２２（図３参照）が形成される。
【００３６】
ステップＳ９において、波長変換素子１００の入射面１００ａ及び出射面１００ｂとなるバー１２２の端面を光学研磨する。
【００３７】
ステップＳ１０において、入射面１００ａ及び出射面１００ｂのそれぞれに、誘電体多層膜（つまり、光学膜）を形成する。ここで、入射面１００ａに形成される第１の光学膜と、出射面１００ｂに形成される第２の光学膜とでは、光反射特性及び光透過特性が異なる。
【００３８】
ステップＳ１１において、誘電体多層膜が形成されたバー１２２に対して、切り欠きを形成する加工処理を施す。
【００３９】
本実施の形態は、バー１２２に対して、入射面及び出射面のうちのいずれかの一端部に切り欠き部を形成する切り欠き加工を有することが特徴である。上記切り欠き加工の詳細については、図３及び図４により後述する。
【００４０】
ステップＳ１２において、バー１２２から１つの波長変換素子１００となるチップを切り出す。
【００４１】
ステップＳ１３において、切り出されたチップを洗浄し、波長変換素子１００が完成する。
【００４２】
図３は、波長変換素子１００の製造工程を示す模式図である。
【００４３】
まず、図３（ａ）に示すように、強誘電体結晶からなるウエハ１２０に電極薄膜を積層する。次いで、フォトリソグラフィ及びエッチングにより周期電極と対向電極の電極パターンを形成する。
【００４４】
図３（ｂ）に示すように、電極パターンが形成されたウエハ１２０からスタック１２１を切り出し、図３（ｃ）に示すように、適当な大きさに切断する。これにより得られた短冊状のバー１２２に対して、電極を用いて電圧を印加する分極反転処理を実施して、バー１２２に分極反転構造を形成する。また、波長変換素子１００の入射面１００ａ及び出射面１００ｂとなるバー１２２の端面１２３，１２４を光学研磨する。このように比較的大きな寸法であるバー１２２の段階で光学研磨を行うため、バー１２２を確実に位置決めして光学研磨を行うことができ、これにより入射面１００ａ及び出射面１００ｂの平面度及び平行度を高精度に確保することができる。
【００４５】
図３（ｄ）に示すように、バー１２２から１つの波長変換素子１００となるチップを切り出す。
【００４６】
図４は、波長変換素子１００の製造工程の切り欠き加工を説明する模式図であり、図３（ｃ）の切断工程の詳細を示す。図４（ａ）は、周期電極１１３側から見たバー１２２の上面図、図４（ｂ）は、その断面図である。図４（ｃ）は、入射面で整列させた各バー１２２の上面図、図４（ｄ）は、その断面図である。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、分極反転領域１１１と非分極反転領域１１２との繰り返し方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の上に設定される第１の切断予定線グループ（つまり、第１の切断予定位置グループ）において、切り込み１０２を形成する。第１の切断予定線グループは、図４（ａ）（ｃ）では、一点鎖線によって表された切断予定線群（つまり、切断予定位置群）から構成される。この切り込み１０２は、第１の切断予定線グループの各切断予定線を含む領域を切り欠くことにより形成される。
【００４８】
切り込み１０２は、チップ切り出し後に、切り欠き部１０１として残存するように、幅広の溝形状に形成される。例えば、切り込み１０２は、幅が０．３〜０．７ミリメートルであり、深さが０．１５〜０．３５ミリメートルである。
【００４９】
また、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、切り欠き部１０１形成工程は、複数のバー１２２に対して同時に実行してもよい。この場合には、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、入射面１００ａとなるバー１２２の面を上にして（つまり、入射面１００ａとなるバー１２２の面を加工面又は切り離し開始面として）複数のバー１２２を平行に配置し、図４の紙面上から処理を実行すればよい。
【００５０】
前記図３（ｄ）に戻って、切り込み１０２（図４（ａ）参照）が形成されたバー１２２から１つの波長変換素子１００となるチップを切り出す。
【００５１】
具体的には、図４（ａ）（ｃ）に示すように、バー１２２を第２の切断予定線グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する。ここで、第２の切断予定線グループは、第１の切断予定線グループを含んでいる。また、第１の切断予定線グループ及び第２の切断予定線グループを構成する複数の切断予定線は、分極反転領域の深さ方向と平行に設定される。また、第１の切断予定線グループは、第２の切断予定線グループを構成する複数の切断予定線の内、一つ置きに設定された切断予定線群から構成される。
【００５２】
波長変換素子の切り出しには、例えば、０．１ミリメートルの刃が用いられる。こうして切り出された波長変換素子１００においては、分極反転領域の深さ方向から見た場合に切り欠き部１０１を規定する２辺の長さは、それぞれ０．１５〜０．３５ミリメートルとなる。
【００５３】
以上の工程により、図５及び図６に示される、２種類の波長変換素子１００が得られる。図５に示される波長変換素子１００と図６に示される波長変換素子１００とは、切り欠き部１０１を上にした場合の、分極反転領域の深浅方向が逆になっている。
【００５４】
ここで、分極反転領域１１１は、深さ方向に沿って厚さが次第に小さくなる楔形状をなし、入射するレーザ光に対して、分極反転領域１１１の深さ方向に波長変換素子１００を移動させることで、レーザ光の光路上に位置する分極反転領域１１１と非分極反転領域１１２との割合が変化し、これに応じて波長変換効率が変化する。そこで、波長変換効率が最大となる、すなわちレーザ光の出力が最大となるように、レーザ光の光軸に対する波長変換素子１００の位置が調整される。
【００５５】
［波長変換素子の実施例］
図７は、波長変換素子１００を備える画像表示装置１の概略図である。画像表示装置１は、所要の画像をスクリーンに投影表示するものであり、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置２と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置３と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置４と、映像信号に応じて各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の空間光変調器５と、各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光を反射させて空間光変調器５に照射させるとともに空間光変調器５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ６と、各レーザ光源装置２〜４から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ６に導くリレー光学系７と、偏光ビームスプリッタ６を透過した変調レーザ光をスクリーンに投射する投射光学系８と、を備えている。
【００５６】
画像表示装置１は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置２〜４から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
【００５７】
リレー光学系７は、各レーザ光源装置２〜４から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ１１〜１３と、コリメータレンズ１１〜１３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１及び第２のダイクロイックミラー１４，１５と、ダイクロイックミラー１４，１５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板１６と、拡散板１６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ１７と、を備えている。
【００５８】
投射光学系８からスクリーンＳに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置４から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸及び赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置２及び赤色レーザ光源装置３から緑色レーザ光及び赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、及び緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー１４，１５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー１４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光及び緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー１５で同一の光路に導かれる。
【００５９】
第１及び第２のダイクロイックミラー１４，１５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過及び反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー１４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー１５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光及び緑色レーザ光を反射させる。
【００６０】
これらの各光学部材は、筐体２１に支持されている。この筐体２１は、各レーザ光源装置２〜４で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。
【００６１】
緑色レーザ光源装置２は、側方に向けて突出した状態で筐体２１に形成された取付部２２に取り付けられている。この取付部２２は、リレー光学系７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部２３と側壁部２４とが交わる角部から側壁部２４に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置３は、ホルダ２５に保持された状態で側壁部２４の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置４は、ホルダ２６に保持された状態で前壁部２３の外面側に取り付けられている。
【００６２】
赤色レーザ光源装置３及び青色レーザ光源装置４は、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置３及び青色レーザ光源装置４は、ホルダ２５，２６に開設された取付孔２７，２８に圧入するなどしてホルダ２５，２６に対して固定される。青色レーザ光源装置４及び赤色レーザ光源装置３のレーザチップの発熱は、ホルダ２５，２６を介して筐体２１に伝達されて放熱され、各ホルダ２５，２６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
【００６３】
緑色レーザ光源装置２は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるＦＡＣ（Fast-Axis Collimator）レンズ３２及びロッドレンズ３３と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力する固体レーザ素子３４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子（光学素子）１００と、固体レーザ素子３４とともに共振器を構成する凹面ミラー３６と、励起用レーザ光及び基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー３７と、各部を支持する基台３８と、各部を覆うカバー体３９と、を備えている。
【００６４】
この緑色レーザ光源装置２は、基台３８を筐体２１の取付部２２に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置２と筐体２１の側壁部２４との間に所要の幅（例えば０．５ｍｍ以下）の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置２の熱が赤色レーザ光源装置３に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置３の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置３を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置３の所要の光軸調整代（例えば０．３ｍｍ程度）を確保するため、緑色レーザ光源装置２と赤色レーザ光源装置３との間に所要の幅（例えば０．３ｍｍ以上）の間隙が設けられている。
【００６５】
図８は、緑色レーザ光源装置２におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ３１のレーザチップ４１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。ＦＡＣレンズ３２は、レーザ光のファースト軸（光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向）の拡がりを低減する。ロッドレンズ３３は、レーザ光のスロー軸（図の紙面に対して直交する方向）の拡がりを低減する。
【００６６】
固体レーザ素子３４は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ３３を通過した波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）を出力する。この固体レーザ素子３４は、Ｙ（イットリウム）ＶＯ４（バナデート）からなる無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるＹＶＯ４のＹに蛍光を発する元素であるＮｄ＋３に置換してドーピングしたものである。
【００６７】
固体レーザ素子３４におけるロッドレンズ３３に対向する側には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光及び波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４２が形成されている。固体レーザ素子３４における波長変換素子１００に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光及び波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４３が形成されている。
【００６８】
波長変換素子１００は、固体レーザ素子３４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の波長を変換して波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。
【００６９】
波長変換素子１００における固体レーザ素子３４に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４４が形成されている。波長変換素子１００における凹面ミラー３６に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光及び波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４５が形成されている。また、波長変換素子１００における固体レーザ素子３４に対向する面（つまり、入射面１００ａ）の一端部には、切り欠き部１０１が設けられている。
【００７０】
凹面ミラー３６は、波長変換素子１００に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４６が形成されている。これにより、固体レーザ素子３４の膜４２と凹面ミラー３６の膜４６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
【００７１】
波長変換素子１００では、固体レーザ素子３４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子１００を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー３６で反射されて波長変換素子１００に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子１００の膜４４で反射されて波長変換素子１００から出射される。
【００７２】
ここで、固体レーザ素子３４から波長変換素子１００に入射して波長変換素子１００で波長変換されて波長変換素子１００から出射されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー３６で一旦反射されて波長変換素子１００に入射して膜４４で反射されて波長変換素子１００から出射されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。
【００７３】
そこでここでは、波長変換素子１００を光軸方向に対して傾斜させて、入射面１００ａ及び出射面１００ｂでの屈折作用により、レーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００７４】
なお、図７に示したガラスカバー３７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光及び波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。
【００７５】
図９は、緑色レーザ光源装置２の斜視図である。図１０は、緑色レーザ光源装置２の断面図である。
【００７６】
図９に示すように、半導体レーザ３１、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３、固体レーザ素子３４、波長変換素子１００、及び凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に支持されている。基台３８の底面５１は光軸方向に対して平行となる。なおここでは、基台３８の底面５１に対して直交する方向を高さ方向とし、この高さ方向及び光軸方向に対して直交する方向を幅方向とする。また、基台３８の底面５１に近接する側を下、底面５１と相反する側を上として説明するが、これは実際の装置の上下方向と必ずしも一致するものではない。
【００７７】
半導体レーザ３１は、レーザ光を出力するレーザチップ４１をマウント部材５２に実装したものである。レーザチップ４１は、光軸方向に長い帯板状をなし、光出射面をＦＡＣレンズ３２側に向けた状態で、板状をなすマウント部材５２の一面の幅方向の略中心位置に固着されている。この半導体レーザ３１は、取付部材５３を介して基台３８に固定される。この取付部材５３は、銅あるいはアルミ等の熱伝導性の高い金属で形成されており、これによりレーザチップ４１の発熱が基台３８に伝達されて放熱することができる。
【００７８】
ＦＡＣレンズ３２及びロッドレンズ３３は、集光レンズホルダ５４に保持される。この集光レンズホルダ５４は、基台３８に一体的に形成された支持部５５に支持される。集光レンズホルダ５４は、光軸方向に移動可能に支持部５５に連結されており、これにより集光レンズホルダ５４、すなわちＦＡＣレンズ３２及びロッドレンズ３３の位置が、光軸方向に調整される。ＦＡＣレンズ３２及びロッドレンズ３３は位置調整作業の前に集光レンズホルダ５４に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、集光レンズホルダ５４と支持部５５とが接着剤で互いに固定される。
【００７９】
固体レーザ素子３４は、基台３８に一体的に形成された固体レーザ素子支持部５６に支持される。固体レーザ素子支持部５６は、図１０に示すように、基台３８に隔壁状に立設され、固体レーザ素子３４を保持する固体レーザ素子保持部５７が側方に突出するように設けられている。固体レーザ素子支持部５６には、ロッドレンズ３３から出射されたレーザ光を固体レーザ素子３４に導く光路孔６３が形成されている。固体レーザ素子３４と固体レーザ素子保持部５７とは接着剤で互いに固定される。
【００８０】
再び図９に戻って、波長変換素子１００は、波長変換素子ホルダ５８に保持される。この波長変換素子ホルダ５８は、波長変換素子１００の幅方向の位置及び光軸方向に対する傾斜角度を調整することができるように、基台３８に対して、幅方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられている。この波長変換素子ホルダ５８については後に詳しく説明する。波長変換素子１００は位置調整作業の前に波長変換素子ホルダ５８に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、波長変換素子ホルダ５８と基台３８とが接着剤で互いに固定される。
【００８１】
凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に形成された凹面ミラー支持部６１に支持される。
【００８２】
図１０に示すように、基台３８には、凹面ミラー支持部６１の上端と固体レーザ素子支持部５６の上端とを相互に連結するように架設部６４が設けられており、この架設部６４には、後に詳述する調整治具が挿入される開放部６５が形成されている。また、凹面ミラー３６の下側にも調整治具が挿入される開放部６６が形成されている（開放部６５，６６の構造については、図１２も併せて参照されたい）。
【００８３】
なお、前記の各部材、例えば波長変換素子ホルダ５８と基台３８との固定に用いる接着剤は、例えばＵＶ硬化型接着剤が好適である。
【００８４】
図１１は、波長変換素子ホルダ５８の分解斜視図である。図１２は、緑色レーザ光源装置２を一部分解して示す斜視図である。
【００８５】
図１１に示すように、波長変換素子ホルダ５８は、ホルダ本体８１と、これとは別体に形成された１対の狭持部材８２とで構成される。ホルダ本体８１には、波長変換素子１００から出射されたレーザ光を凹面ミラー３６に導く光路孔８３が形成されている。この光路孔８３の出射側は漏斗状に広がっている（図１０を併せて参照されたい）。
【００８６】
前記のように、波長変換素子１００では、入射面１００ａ及び出射面１００ｂのみ、精密な研磨により高い精度で平面度及び平行度が確保されている。このため、精度が確保されている出射面１００ｂを、光路孔８３が開口する取付基準面８４に当接させて、波長変換素子１００の位置決めが行われる。ここで、切り欠き部１０１は、入射面１００ａの一端部に設けられている。すなわち、波長変換素子ホルダ５８は、切り欠き部１０１が設けられていない出射面１００ｂと接し且つ切り欠き部１０１が設けられている入射面１００ａと接せずに、波長変換素子１００を保持する。こうすることにより、切り欠き部１０１を目印に用いることができるので、入出力の方向を間違えることなく、波長変換素子１００を適切な方向に設置できる。また、切り欠き部１０１を目印に用いることにより、波長変換素子１００の設置方向の間違えをチェックすることができる。
【００８７】
狭持部材８２は、波長変換素子１００における分極反転領域１１１の深さ方向に相対する２つの側面１００ｃ，１００ｄに当接し、波長変換素子１００を左右から挟み込むように取り付けられる。ホルダ本体８１には、狭持部材８２が嵌合するガイド溝８５が形成されており、このガイド溝８５により狭持部材８２の高さ方向の位置が規定される。ホルダ本体８１と狭持部材８２とは接着剤で固定され、狭持部材８２には接着剤が装填される孔８６が形成されている。
【００８８】
狭持部材８２において、波長変換素子１００の側面１００ｃ，１００ｄに当接する当接面８７には導電性接着剤が塗布される。また、ホルダ本体８１及び狭持部材８２は金属材料などの導電性材料からなる。これにより、波長変換素子１００の側面１００ｃ，１００ｄ同士が電気的に接続され、側面１００ｃ，１００ｄを同一の電位に維持して、チャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
【００８９】
ホルダ本体８１には、取付基準面８４の上下に突出部８８が形成され、その中心には、接着剤が装填される凹部８９が形成されている。これにより、波長変換素子１００の頂面１００ｅ及び底面１００ｆに接着剤が付着し、この接着剤を介して波長変換素子１００とホルダ本体８１とが互いに固定される。
【００９０】
なお、ここでは、ホルダ本体８１と別体に形成された１対の狭持部材８２で波長変換素子１００を左右から挟み込むものとしたが、波長変換素子１００を左右から挟み込む狭持部を波長変換素子ホルダに予め一体的に形成した構成も可能である。この場合、狭持部において波長変換素子１００の側面１００ｃ，１００ｄに当接する面に、導電性接着剤が装填される凹部を形成するとよい。
【００９１】
図１０に示したように、基台３８には、光軸方向に対して直交する平面をなす第１の基準面９１，９２が設けられている。この第１の基準面９１，９２は、基台３８に一体的に形成された上下のホルダ支持部５９，６０の凹面ミラー３６側に形成されている。上側のホルダ支持部５９は、固体レーザ素子支持部５６と凹面ミラー支持部６１とを相互に連結する架設部６４に設けられている。
【００９２】
一方、波長変換素子ホルダ５８には、第１の基準面９１，９２に当接する１対の軸部９３，９４が設けられている。この１対の軸部９３，９４は、同一径の円柱状をなし、互いに同軸的に配置され、ホルダ本体８１に互いに相反する向きに突出した状態で設けられている（図１１を併せて参照されたい）。第１の基準面９１，９２は、光軸方向に対して直交する同一の平面上に配置されており、軸部９３，９４が第１の基準面９１，９２で規制されることで、波長変換素子ホルダ５８の光軸方向の位置が規定される。
【００９３】
軸部９３，９４は、第１の基準面９１，９２に沿って幅方向に摺動させることができ、これにより波長変換素子ホルダ５８の光軸方向の位置を変化させない状態で、波長変換素子ホルダ５８を基台３８に対して幅方向に（分極反転領域の深さ方向）に移動させることができる。また、第１の基準面９１，９２に当接した状態で軸部９３，９４を回動させることができ、これにより波長変換素子ホルダ５８を光軸方向に対して略直交する軸周りに回動させることができる。
【００９４】
波長変換素子１００は、波長変換素子ホルダ５８において光路孔８３が開口する取付基準面８４で位置決めされ、この取付基準面８４は軸部９３，９４の円筒面を形成する母線と平行に配置されている。固体レーザ素子３４は、光路孔６３が開口する取付基準面９５に入射面３４ａを当接させて位置決めされる。したがって、波長変換素子ホルダ５８において波長変換素子１００の取付基準面８４と軸部９３，９４の中心線との平行度を管理するとともに、基台３８において固体レーザ素子３４の取付基準面９５と第１の基準面９１，９２との平行度を管理することで、波長変換素子１００の入射面１００ａ及び出射面１００ｂと、固体レーザ素子３４の入射面３４ａ及び出射面３４ｂとの平行度を確保することができる。
【００９５】
下側のホルダ支持部６０には、第１の基準面９１，９２に対して直交する平面をなす第２の基準面９６が形成されている。この第２の基準面９６は、光軸方向及び波長変換素子１００の分極反転領域の深さ方向に対して平行に配置されている。
【００９６】
一方、波長変換素子ホルダ５８には、第２の基準面９６に当接する脚部９７が設けられている。この脚部９７は、板状部９８と、その下面に形成された２つのボス９９及び段部２００で構成されている（図１１参照）。板状部９８は、波長変換素子１００の取付基準面８４が形成された基部２０１からＬ字形の断面形状をなすように延出され、波長変換素子１００及び固体レーザ素子３４の下側に配置される。これにより、波長変換素子１００及び固体レーザ素子３４の下側のスペースを有効利用して、装置の小型化を図ることができる。下側の軸部９４は、段部２００から突出した状態で設けられている。
【００９７】
２つのボス９９は、分極反転領域の深さ方向に離間し、段部２００は、２つのボス９９に対して、分極反転領域の深さ方向の中間に位置するとともに光軸方向にずれた位置に配置され、２つのボス９９及び段部２００の端面は、同一の高さに設定されている。これにより、波長変換素子ホルダ５８の軸部９３，９４が、高さ方向、すなわち光軸方向及び分極反転領域の深さ方向に対して直交する正規の方向から傾くことを避けることができる。
【００９８】
波長変換素子ホルダ５８の脚部９７を第２の基準面９６に当接した状態に保持するばね２０２が設けられている。このばね２０２は、コ字形状の断面をなす板ばねで構成され、波長変換素子ホルダ５８の脚部９７と第２の基準面９６を備えたホルダ支持部６０とを挟み込む態様で取り付けられている。これにより、波長変換素子ホルダ５８を傾かせることなく幅方向に移動させることができ、位置角度調整作業が容易になる。ばね２０２の付勢力は、位置角度調整時の仮止めに用いられ、位置角度調整作業後に接着剤で波長変換素子ホルダ５８とホルダ支持部６０とが固定される。
【００９９】
図１２に示すように、ばね２０２においてホルダ支持部６０の下面側に当接する部分には、ホルダ支持部６０の下面に形成された突起２０３に嵌り合う切り欠き２０４が形成されており、これによりばね２０２がホルダ支持部６０に対して光軸方向及び幅方向に移動することが規制される。ばね２０２において波長変換素子ホルダ５８の脚部９７の上面側に当接する部分には、球面状の当接部２０５が形成されており、これによりホルダ支持部６０に固定されたばね２０２に対して、波長変換素子ホルダ５８の脚部９７を円滑に摺動させることができる。
【０１００】
図１３は、波長変換素子ホルダ５８における波長変換素子１００の固定構造を示す斜視図である。図１４は、接着剤２０６による波長変換素子１００の付勢状況を模式的に示す断面図である。
【０１０１】
図１３に示すように、波長変換素子１００は、凹部８９内に装填される接着剤２０６で波長変換素子ホルダ５８に固定される。凹部８９は、波長変換素子１００側と、手前側、すなわち入射面１００ａ側とが開放されており、波長変換素子１００を入射面１００ａ側から押圧して出射面１００ｂを取付基準面８４に密着させた状態で、凹部８９内に接着剤２０６を装填して、その接着剤２０６を硬化させると、接着剤２０６を介して波長変換素子１００とホルダ本体８１とが互いに固定される。接着剤２０６を凹部８９内に装填するにはディスペンサを用いるとよく、また接着剤２０６にはＵＶ硬化型のものを用いるとよい。
【０１０２】
図１４に示すように、接着剤２０６は、波長変換素子１００において出射面１００ｂに隣接する頂面１００ｅ及び底面１００ｆに付着する。また接着剤２０６は、波長変換素子ホルダ５８において取付基準面８４に隣接してこれに略平行に形成された凹部８９の底面２０７とこれに略直交する側面２０８とに付着する。
【０１０３】
このように波長変換素子１００の頂面１００ｅ及び底面１００ｆと、取付基準面８４に略平行となる底面２０７とで形成される角隅部に接着剤２０６が付着すると、波長変換素子１００の頂面１００ｅ及び底面１００ｆにおいて接着剤２０６が接触する接着面では、接着剤２０６の硬化に伴う収縮力により、波長変換素子１００の出射面１００ｂを取付基準面８４に押し付ける向きの付勢力Ｆが発生し、波長変換素子１００の出射面１００ｂが取付基準面８４に緊密に当接した状態に保持される。これにより波長変換素子１００の取付精度を高めることができる。
【０１０４】
特にここでは、接着剤２０６が、波長変換素子１００における互いに相反する頂面１００ｅ及び底面１００ｆに付着するようにしたため、接着剤２０６の硬化に伴う収縮力が、波長変換素子１００の互いに相反する頂面１００ｅ及び底面１００ｆに沿ってバランスよく作用するため、波長変換素子ホルダ５８に対する波長変換素子１００の取付精度をより一層高めることができる。
【０１０５】
さらに、接着剤２０６が、波長変換素子１００における回動軸方向に相対する頂面１００ｅ及び底面１００ｆに付着するようにしたため、硬化した接着剤２０６により波長変換素子１００が回動軸方向から支持される。これにより、図１３の矢印Ｃで示す方向での波長変換素子１００の取付角度を高精度に確保することができる。
【０１０６】
さらに、図１３に示したように、取付基準面８４に当接する出射面１００ｂは略長方形状をなし、その長辺方向が、軸部９３，９４の中心線（回動軸）に平行となるように波長変換素子１００が配置されている。このため、出射面１００ｂの短辺を中心にして傾く方向には波長変換素子１００が倒れにくくなる。これにより、図１３の矢印Ｃで示す方向での波長変換素子１００の取付角度を高精度に確保することができる。
【０１０７】
このように図１３の矢印Ｃで示す方向、すなわち取付基準面８４に平行で且つ回動軸方向に対して直交する方向の軸周りに傾く方向での波長変換素子１００の取付角度を高精度に確保することができるため、この方向での波長変換素子１００の傾斜角度の調整が不要となる。
【０１０８】
一方、図１３の矢印Ｂで示す方向、すなわち出射面１００ｂの長辺を中心にして傾く方向には波長変換素子１００が倒れやすくなるが、この矢印Ｂで示す方向は、波長変換素子ホルダ５８の角度調整が行われるため、波長変換素子ホルダ５８に対する波長変換素子１００の取付角度が多少変化しても、その取付角度のずれは波長変換素子ホルダ５８の角度調整で解消されるため、特に支障はない。
【０１０９】
なおここでは、図１４に示したように、凹部８９において接着剤２０６が付着する底面２０７を、波長変換素子１００の頂面１００ｅ及び底面１００ｆに対して略直交する角度に配置する、すなわち接着剤２０６が付着する底面２０７と取付基準面８４とを略平行に配置することで、接着剤２０６の硬化に伴う収縮力による付勢力Ｆを大きくことができるが、図示する例のように、接着剤２０６が付着する底面２０７と取付基準面８４とが同一の平面上に位置する構成に限定されるものではなく、接着剤が付着する面と取付基準面との間に段差を有する構成も可能である。
【０１１０】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の波長変換素子１００は、入射面１００ａの一端部に、切り欠き部１０１を有する。
【０１１１】
また、本実施の形態の波長変換素子の製造方法は、内部に分極反転部が形成された複数の波長変換素子１００を１列に並べたバー１２２（波長変換素子列）を、複数整列配置する配置工程と、バー１２２より各波長変換素子１００を切り離す切断予定線に対して切り欠き部１０１を形成する切り欠き部形成工程と、切り欠き部１０１が形成された切断予定線に沿って、バー１２２より各波長変換素子を切り離す切り離し工程と、を有する。例えば、図４に示すように、切り欠き部形成工程では、第１の切断予定線グループにおいて幅広の切り込みを形成し、切り離し工程では、バー１２２を第２の切断予定線グループにおいて切断する。
【０１１２】
こうすることにより、切り欠き部１０１を目印に用いることができるので、入出力の方向を間違えることなく、波長変換素子１００を適切な方向に設置することができる。波長変換素子に詳しくない者であっても波長変換素子の分極反転方向が判別可能となり、波長変換素子を正しい方向に容易に取り付けることができる。正しい方向に取り付けられた波長変換素子の変換効率は高い。また、正しい方向に容易に取り付けることができるので、量産性を向上させることができる。
【０１１３】
本実施の形態では、切り欠き部１０１を、入射面の一端部に形成するようにしている。入射面は出射面よりもビーム径が小さいので、波長変換効率を落とさずに済む効果がある。
【０１１４】
なお、上記した実施の形態は以下のような変形を加えてもよい。
【０１１５】
（変形例１）
入射面１００ａの代わりに、出射面１００ｂの一端部に切り欠き部１０１を設けてもよい。但し、入射面１００ａの固体レーザ素子３４に対向する側（つまり、波長変換素子１００の前段）には、集光レンズであるＦＡＣレンズ３２及びロッドレンズ３３が設けられている。このため、入射面１００ａに入射されるレーザ光のビーム径は、出射面１００ｂから出射されるレーザ光のビーム径よりも小さい。従って、切り欠き部１０１を出射面１００ｂに設けるよりも入射面１００ａに設けた方が波長変換効率の点で有利である。
【０１１６】
この場合、上記した波長変換素子１００の製造工程のステップＳ１１及びステップＳ１２においては、次のような変更が施される。すなわち、出射面１００ｂとなるバー１２２の面を上にして（つまり、出射面１００ｂとなるバー１２２の面を加工面又は切り離し開始面として）複数のバー１２２を平行に配置し、その面から処理を実行する。これにより、切り欠き部１０１は分極反転領域の深さ方向に平行に設けられる。
【０１１７】
（変形例２）
上記した実施の形態では、切り欠き部１０１は入射面１００ａの一端部に且つ分極反転領域の深さ方向と略平行に設けられたが、深さ方向と略直角の方向に設けられてもよい。
【０１１８】
この場合、上記した波長変換素子１００の製造工程のステップＳ１１及びステップＳ１２においては、次のような変更が施される。すなわち、ステップＳ１１において、図１５に示すように、誘電体多層膜が形成されたバー１２２に対して、分極反転領域と非分極反転領域との繰り返し方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の一端部に、切り込み１０２を形成する。
【０１１９】
ステップＳ１２において、バー１２２を、分極反転領域の深さ方向と略平行に（つまり、切り込み１０２の長手方向と略直角に）設定された切断予定線グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する。
【０１２０】
また、図１５に示すように、ステップＳ１１の加工処理及びステップＳ１２の切り出し処理は、複数のバー１２２に対して同時に実行してもよい。この場合には、図１５に示すように、入射面１００ａとなるバー１２２の面を上にして（つまり、入射面１００ａとなるバー１２２の面を加工面又は切り離し開始面として）複数のバー１２２を平行に詰めて配置し、図１５の紙面上から、隣接する２つのバー１２２の境界部に対して、処理を実行すればよい。
【０１２１】
以上の工程により、図１６及び図１７に示される、２種類の波長変換素子１００が得られる。図１６に示される波長変換素子１００と図１７に示される波長変換素子１００とは、切り欠き部１０１を縦にした場合の、分極反転領域の深浅方向が逆になっている。
【０１２２】
（変形例３）
切り欠き部１０１は出射面１００ｂの一端部に且つ分極反転領域の深さ方向と略直角の方向に設けられてもよい。
【０１２３】
この場合、上記した波長変換素子１００の製造工程のステップＳ１１及びステップＳ１２においては、次のような変更が施される。すなわち、ステップＳ１１において、誘電体多層膜が形成されたバー１２２に対して、分極反転領域と非分極反転領域との繰り返し方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の一端部に、切り込み１０２を形成する。
【０１２４】
ステップＳ１２において、バー１２２を、分極反転領域の深さ方向と略平行に（つまり、切り込み１０２の長手方向と略直角に）設定された切断予定線グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する。
【０１２５】
また、ステップＳ１１の加工処理及びステップＳ１２の切り出し処理は、複数のバー１２２に対して同時に実行してもよい。この場合には、出射面１００ｂとなるバー１２２の面を上にして（つまり、出射面１００ｂとなるバー１２２の面を加工面又は切り離し開始面として）複数のバー１２２を平行に詰めて配置し、隣接する２つのバー１２２の境界部に対して、処理を実行すればよい。
【０１２６】
なお、上記説明では、切り込み１０２の形状が直方体であるものとしたが、その形状はこれに限定されるものではなく、例えば、三角柱であってもよい。すなわち、波長変換素子１００を分極反転領域の深さ方向から見た場合に切り欠き部１０１を規定する形状は、Ｌ字に限定されるものではなく、例えば、１つの線分であってもよい。
【０１２７】
以上のように、波長変換素子１００は、要するに、入射面１００ａ及び出射面１００ｂのうちのいずれかの一端部に切り欠き部１０１を有していればよい。こうすることにより、切り欠き部１０１を目印に用いることができるので、入出力の方向を間違えることなく、波長変換素子１００を適切な方向に設置できる。
【０１２８】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【０１２９】
上記実施の形態では、波長変換素子の製造方法及び波長変換素子という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、光機能素子の製造方法、光半導体素子等であってもよい。
【０１３０】
さらに、上記波長変換素子の製造方法を構成する各工程、例えば切り欠き工程の種類・方法などは前述した実施の形態に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明の波長変換素子、レーザ光出力装置、画像表示装置及び波長変換素子の製造方法は、波長変換素子を簡単に且つ高精度に適切な方向に設置できる効果を有し、画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 画像表示装置
２ 緑色レーザ光源装置
５８ 波長変換素子ホルダ（素子保持部）
７１ 分極反転領域
７２ 非分極反転領域
８４ 取付基準面
１００ 波長変換素子（光学素子）
１００ａ 入射面
１００ｂ 出射面
１０１ 切り欠き部
１０２ 切り込み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子であって、
前記入射面及び前記出射面のうちのいずれかの一端部に切り欠き部を有する、
波長変換素子。
【請求項２】
前記切り欠き部は、前記分極反転領域の深さ方向に平行である、
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記切り欠き部は、前記第１のレーザ光の光軸に対して直交する方向である、
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記入射面に設けられた第１の光学膜と、
前記出射面に設けられた第２の光学膜と、
を有し、
前記第１の光学膜と前記第２の光学膜とでは、光反射特性及び光透過特性が異なる、
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記第１のレーザ光を集光し、集光された前記第１のレーザ光を前記入射面へ入射する集光部と、
を具備し、
前記切り欠き部は、前記入射面の一端部に設けられる、
レーザ光出力装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子を保持する保持部と、
を有し、
前記保持部は、前記入射面及び前記出射面のうち前記切り欠き部が設けられていない面と接し且つ前記切り欠き部が設けられている面と接せずに、前記波長変換素子を保持する、
レーザ光出力装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のレーザ光出力装置を具備する画像表示装置。
【請求項８】
略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子の製造方法であって、
内部に分極反転部が形成された複数の波長変換素子を１列に並べた波長変換素子列を、複数整列配置する配置工程と、
前記波長変換素子列より各波長変換素子を切り離す切断予定位置に対して切り欠き部を形成する切り欠き部形成工程と、
前記切り欠き部が形成された切断予定位置に沿って、前記波長変換素子列より各波長変換素子を切り離す切り離し工程と、
を有する波長変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記配置工程では、前記波長変換素子の分極反転方向及び前記波長変換素子列の列方向と並行な面のうちのいずれか１つを上向きにして、前記波長変換素子列の列方向と直交する方向に前記波長変換素子列を複数並べて配置する、
請求項８に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記切り離し工程では、前記波長変換素子の分極反転方向及び前記波長変換素子列の列方向と並行な面に対して前記前記波長変換素子列の列方向と直交する方向に切断して各波長変換素子を切り離す、
請求項８に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１１】
前記波長変換素子列において前記波長変換素子の分極反転方向及び前記波長変換素子列の列方向と並行な２つの面に対して、互いに異なる光反射／透過特性を有した反射膜をそれぞれ設ける反射膜形成工程を有し、
前記配置工程では、前記異なる光反射／透過特性を有する反射膜のうちの一方が設けられた面を上向きにして、前記波長変換素子列の列方向と直交する方向に前記波長変換素子列を複数並べて配置する、
請求項８に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１２】
略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への第１の方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子の製造方法であって、
短手方向に前記分極反転領域と前記非分極反転領域とを交互に繰り返し有する棒状帯に対して、前記第１の方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の上に設定される第１の切断予定位置グループにおいて、幅広の切り込みを形成する切り込み形成ステップと、
前記棒状帯を第２の切断予定位置グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する切断ステップと、
を具備し、
前記第２の切断予定位置グループは、前記第１の切断予定位置グループを含み、
前記第１の切断予定位置グループ及び前記第２の切断予定位置グループを構成する複数の切断予定位置は、前記分極反転領域の深さ方向と略平行に設定され、
前記第１の切断予定位置グループは、前記第２の切断予定位置グループを構成する複数の切断予定位置の内、一つ置きに設定された切断予定位置群から構成される、
波長変換素子の製造方法。
【請求項１３】
前記切り込み形成ステップの前段に、前記２つの面に第１の光学膜及び第２の光学膜をそれぞれ形成する光学膜形成ステップを具備し、
前記第１の光学膜と前記第２の光学膜とでは、光反射特性及び光透過特性が異なる、
請求項１２に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１】
略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子であって、
前記入射面及び前記出射面のうちのいずれかの一端部に切り欠き部を有する、
波長変換素子。
【請求項２】
前記切り欠き部は、前記分極反転領域の深さ方向に平行である、
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記切り欠き部は、前記第１のレーザ光の光軸に対して直交する方向である、
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記入射面に設けられた第１の光学膜と、
前記出射面に設けられた第２の光学膜と、
を有し、
前記第１の光学膜と前記第２の光学膜とでは、光反射特性及び光透過特性が異なる、
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記第１のレーザ光を集光し、集光された前記第１のレーザ光を前記入射面へ入射する集光部と、
を具備し、
前記切り欠き部は、前記入射面の一端部に設けられる、
レーザ光出力装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子を保持する保持部と、
を有し、
前記保持部は、前記入射面及び前記出射面のうち前記切り欠き部が設けられていない面と接し且つ前記切り欠き部が設けられている面と接せずに、前記波長変換素子を保持する、
レーザ光出力装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のレーザ光出力装置を具備する画像表示装置。
【請求項８】
略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子の製造方法であって、
内部に分極反転部が形成された複数の波長変換素子を１列に並べた波長変換素子列を、複数整列配置する配置工程と、
前記波長変換素子列より各波長変換素子を切り離す切断予定位置に対して切り欠き部を形成する切り欠き部形成工程と、
前記切り欠き部が形成された切断予定位置に沿って、前記波長変換素子列より各波長変換素子を切り離す切り離し工程と、
を有する波長変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記配置工程では、前記波長変換素子の分極反転方向及び前記波長変換素子列の列方向と並行な面のうちのいずれか１つを上向きにして、前記波長変換素子列の列方向と直交する方向に前記波長変換素子列を複数並べて配置する、
請求項８に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記切り離し工程では、前記波長変換素子の分極反転方向及び前記波長変換素子列の列方向と並行な面に対して前記前記波長変換素子列の列方向と直交する方向に切断して各波長変換素子を切り離す、
請求項８に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１１】
前記波長変換素子列において前記波長変換素子の分極反転方向及び前記波長変換素子列の列方向と並行な２つの面に対して、互いに異なる光反射／透過特性を有した反射膜をそれぞれ設ける反射膜形成工程を有し、
前記配置工程では、前記異なる光反射／透過特性を有する反射膜のうちの一方が設けられた面を上向きにして、前記波長変換素子列の列方向と直交する方向に前記波長変換素子列を複数並べて配置する、
請求項８に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１２】
略直方体の形状を有し、入射面から第１のレーザ光を入射し第２のレーザ光を前記入射面と対向する出射面から出射し、前記入射面から前記出射面への第１の方向に、分極反転領域と非分極反転領域とを交互に繰り返し有する、波長変換素子の製造方法であって、
短手方向に前記分極反転領域と前記非分極反転領域とを交互に繰り返し有する棒状帯に対して、前記第１の方向と略直角を成す２つの面の内の一方の面の上に設定される第１の切断予定位置グループにおいて、幅広の切り込みを形成する切り込み形成ステップと、
前記棒状帯を第２の切断予定位置グループにおいて切断することにより、複数の波長変換素子を形成する切断ステップと、
を具備し、
前記第２の切断予定位置グループは、前記第１の切断予定位置グループを含み、
前記第１の切断予定位置グループ及び前記第２の切断予定位置グループを構成する複数の切断予定位置は、前記分極反転領域の深さ方向と略平行に設定され、
前記第１の切断予定位置グループは、前記第２の切断予定位置グループを構成する複数の切断予定位置の内、一つ置きに設定された切断予定位置群から構成される、
波長変換素子の製造方法。
【請求項１３】
前記切り込み形成ステップの前段に、前記２つの面に第１の光学膜及び第２の光学膜をそれぞれ形成する光学膜形成ステップを具備し、
前記第１の光学膜と前記第２の光学膜とでは、光反射特性及び光透過特性が異なる、
請求項１２に記載の波長変換素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−８３７６７（Ｐ２０１３−８３７６７Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３０１６（Ｐ２０１１−２２３０１６）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【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２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【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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