波長變換裝置的制作方法

專利名稱：波長變換裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將光纖激光器(Fiber Lasers)和波長變換元件進行組合而獲得穩定 的高輸出的波長變換裝置。
背景技術：
單色性的強的高輸出可見光光源，在實現大型顯示器或高亮度顯示器等方面是必備 的。紅、綠、藍三原色中，對于紅色光源，DVD刻錄機等所使用的紅色高輸出半導體激光 器可以作為生產率高的小型光源而加以利用。然而，對于綠色或藍色的光源，在半導體激 光器等中的實現較為困難，需要生產率高的小型光源。
作為這樣的光源，將光纖激光器和波長變換元件組合的波長變換裝置，作為低輸出的
可見光光源已得以實現。利用半導體激光器作為激勵光纖激光器的激勵光源，利用非線性 光學晶體作為波長變換元件的綠色或藍色的小型光源已為公眾所知。
圖25表示以往的波長變換裝置10的概要結構。來自光纖激勵用半導體激光器1的激光， 通過透鏡2與在內部形成有光柵(Grating)部6的光纖3結合。在此結合中，通過激光多次 地往返，由半導體激光器1和光纖3的光柵部6構成光諧振器。由此光諧振器射出的激光， 經由透鏡4射入波長變換元件5而被變換為第2高諧波光，從與波長變換元件5的入射面相反 的面射出。此時，由于一旦裝置整體的環境溫度改變，各部件的內部溫度上升，因為用波 長變換元件5可以變換的波長帶域(wavelengthband)為0.1nm左右很窄，因此入射光的波 長與波長變換元件5可以變換的波長不符，存在不能從波長變換元件5獲得穩定輸出的問 題。
為了解決此問題，提出有如下一種方式，在圖25所示的例子中，隨溫度變動而伸縮的 熱敏伸縮部件7，通過固定部8和固定部9，使光纖3的光柵部6在長度方向伸縮。由此，從 包含半導體激光器1和光纖3的光諧振器射出的光的波長改變，即使因波長變換元件5的溫 度變化導致在波長變換元件5中可以變換的入射光的中心波長發生改變，也可以追隨其改 變(例如，參照日本專利公開公報特開2004~165389號公報，日本專利公開公報特開 2005-115192號公報)。
而且，也表示了使用溫度控制電路將偏振保持型光纖的溫度控制為恒定，可以從波長變換元件獲得穩定的輸出(例如，參照日本專利公開公報特開2005-181509號公報)。
并且，用熱敏元件檢測光柵部的溫度，為了使波長變換元件可以變換的波長帶域被包 含在此檢測溫度下的光柵部的反射波長帶域內，用珀爾貼元件(Peltierelement)來控制 波長變換元件的溫度。由此，表示了不管環境溫度等如何變化均可以獲得來自波長變換元 件的穩定的光輸出(例如，參照日本專利公開公報特開2005-10340號公報)。
然而，在上述以往的波長變換裝置中，光纖的光柵部及波長變換元件的內部相對于溫 度變化的波長變化的比例不同，分別為0.01nm/K、 0.05nm/K。為此，如果內部溫度變化 很大，在光柵部被選擇的波長和在波長變換元件中可以變換的波長的差距就很大。因此， 在想獲得數百mW以下的低輸出的波長變換光時，上述以往的例子所述的方法有效，但在 想獲得W級的高輸出的波長變換光時，尤其是波長變換元件內部的溫度上升變大，則會導 致波長變動量變得過大。其結果，不管是上述以往的例子中所述的那一種方法，溫度的調 整或波長的調整都很困難，難以獲得W級的高輸出。
而且，本發明的發明者們，對產生數W的高諧波時所發生的晶體的毀壞及惡化進行了 深入的探討，其結果，發現了與以往的光損傷原理完全不同的晶體的毀壞及惡化的原因。 以下，對此新的晶體的毀壞及惡化的原因進行詳細的說明。
由于使用了鈮酸鋰晶體(LN)或鉭酸鋰(LT)的模擬相位匹配元件(QPM-LN元件) 具有比LBO晶體或KTP晶體都大的非線性光學常數，所以，高效率及高輸出的波長變換是 可能的。然而，由于QPM-LN元件需要在狹窄的區域聚光光能，實質上比KTP晶體更容 易發生由基本波或所產生的第2高諧波導致的晶體的毀壞及惡化。
. 上述較大的非線性光學常數為起因，使得在獲得數W的高諧波的情況下，作為基本波 的紅外光和被變換的綠色光(第2高諧波)的和頻(smnfrequency)的紫外光(第3高諧波) 即使在偏離相位匹配條件時也會產生。已發現此產生的紫外光會誘發綠色光的吸收、導致 綠色高輸出的飽和及晶體毀壞。在本說明書中，將此紫外光(第3高諧波)的晶體毀壞稱 為紫外線誘發綠色光吸收(UVIGA: ultraviolet induced green light absorption)的 晶體毀壞，以區別于以往的光損傷。
圖26是表示采用添加了5.0mol。/。Mg的LiNbO3晶體的以往的波長變換元件的輸入輸 出特征的測量值及邏輯值的示意圖。另外，在圖中，用于測量及計算的基本波的波長為 1084nm ，元件長為25mm 。而且，邏輯值的計算，使用"T.Suhara and M.Fujimura:Waveguide Nonlinear—Optic Devices (Springer,Berlin，2003) p.208.中所 記述的方法，變換效率等使用了各元件所對應的值。如圖26所示，在采用添加了5.0moin/。Mg的LiNbOs晶體的以往的波長變換元件中，邏 輯值的輸入輸出特征為曲線CR，輸入和輸出基本上成比例。另一方面，測量值的輸入輸出 特征為曲線CE,在綠色光輸出不足lW的區間rl中，曲線CR和曲線CE基本上一致，但是， 在綠色光輸出為lW以上的區間r2中，曲線CE偏離曲線CR，綠色光輸出降低，在綠色光輸 出為1.75W以上的區間r3中，曲線CE偏離曲線CR很遠，綠色光輸出變得不穩定。根據此 結果，得知在以往的波長變換元件中，如果其輸出為1W以上，則會明顯地產生紫外光誘 發綠色光吸收。
雖然基于元件也會有所不同，但是，在產生綠色光時，在產生1W以上的輸出時開始 產生紫外光誘發綠色光吸收的晶體毀壞，在產生短波長的藍色光的情況下，如果晶體毀壞 的閾值降低并變為0.1W以上，則開始產生紫外光誘發綠色光吸收的晶體毀壞。這樣，由于 紫外光誘發綠色光吸收也會導致波長變動量變得過大，波長變換光的輸出降低，因而難以 獲得W級的高輸出。

發明內容
本發明的目的在于提供一種即使環境溫度改變也能夠從波長變換元件穩定地獲得高 輸出的波長變換光的波長變換裝置。
本發明提供的波長變換裝置包括激光諧振器，通過光學地連接包含激光活性物質并 形成有兩個光纖光柵的光纖和向上述光纖射入激勵光的激光光源而構成；波長變換元件，
將由上述激光諧振器射出的激光的基本波變換為高諧波，其中，上述光纖光柵包含位于上 述激光光源側的第一光纖光柵和位于上述波長變換元件側的第二光纖光柵，上述第二光纖 光柵的溫度根據從上述波長變換元件輸出的高諧波的輸出而被調整。
在上述的波長變換裝置中，因為波長變換元件側的第二光纖光柵的溫度根據從波長變 換元件輸出的高諧波的輸出而被調整，所以，與以往相比，可以使第二光纖光柵的溫度大
幅度上升，使基本波的波長大幅度移動(shift)。其結果，因為可以使基本波的波長移動而
不偏離波長變換元件可以變換的波長，所以，可以從波長變換元件穩定地獲得高輸出的波 長變換光。


圖l是表示本發明的第一實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。
圖2是表示本發明的第二實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。圖3是表示本發明的第三實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。
圖4是圖3所示的光纖的光纖光柵的附近沿著光軸剖面擴大的概要結構剖視圖。
圖5是表示相對于基本波的輸出的通常的光纖光柵中的溫度上升量和第三實施例的光
纖光柵中的溫度上升量的測量結果的圖。
圖6是表示第三實施例中的相對于基本波的輸出的光纖光柵中的反射波長變化量和波
長變換元件中的相位匹配波長變化量的測量結果的圖。
圖7是雙包層結構的光纖的光纖光柵的附近沿著光軸剖面擴大的概要結構剖視圖。 圖8是本發明的第四實施例的波長變換裝置所使用的光纖的光纖光柵的附近沿著光軸
剖面擴大的概要結構剖視圖。
圖9是本發明的第四實施例的波長變換裝置所使用的其它的光纖的光纖光柵的附近沿
著光軸剖面擴大的概要結構剖視圖。
圖10是表示本發明的第五實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。
圖11是圖10所示的波長變換裝置的光纖光柵及波長變換元件的附近擴大的概要圖。
圖12是主要表示本發明的第六實施例的波長變換裝置的連接光纖光柵和波長變換元
件的光學系統的結構的概要圖。
圖13是表示本發明的第七實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。 圖14是表示在本發明的第七實施例所使用的光纖形成的光纖光柵的區域的附近的詳
細結構的示意圖。
圖15是表示相對于基本波的輸出的波長變換元件的相位匹配波長變化量及溫度上升
幅度的測量結果的圖。
圖16是表示本發明的第九實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。
圖17是表示本發明的第十實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。
圖18是表示波長變換元件的溫度降低時的相位匹配波長的變化的模式圖。
圖19是表示波長變換元件的溫度上升時的相位匹配波長的變化的模式圖。
圖20是用于說明圖17所示的判斷電路的光纖光柵的溫度控制處理的流程圖。
圖21是通過多個珀爾貼元件進行波長變換元件的溫度控制時的結構圖。
圖22是表示從波長變換元件的入射面開始的距離和SHG輸出的關系的示意圖。
圖23是用多個珀爾貼元件溫度控制波長變換元件時的綠色光的輸出特征的測量結果
示意圖。
圖24是在SHG功率惡化的射出面附近配置了兩個珀爾貼元件時的結構圖。
9圖25是以往的波長變換裝置的概要結構圖。
圖26是表示使用了添加5.0molQ/。Mg的LiNbO3晶體的以往的波長變換元件的輸入輸
出特征的測量值及邏輯值的示意圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的各實施例的波長變換裝置進行說明。另外，對相同的部分 標注同樣的符號，有時也會對附圖中標注了同樣的符號的部分省略其說明。 (第一實施例)
圖l是表示本發明的第一實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。圖l所示的波長變換
裝置包括光纖激光器20;透鏡26;波長變換元件27;分束器28;受光元件29，輸出控
制器30及激勵用激光電流源31。光纖激光器20包括用于向光纖14射入激勵光的激光光源 21和在內部形成有光纖光柵22及光纖光柵25的光纖14。
首先，對光纖激光器20的基本的激光動作進行說明。如圖1所示，來自激光光源21的 激勵光從光纖14的一端射入。射入的激勵光被光纖14中包含的激光活性物質吸收后，在光 纖14的內部產生基本波的種光(seedlight)。此基本波的種光，以在光纖14中形成的光纖光 柵22和光纖光柵25為一對反射鏡的激光諧振器中多次反射往返。與此同時，種光被光纖14 中包含的激光活性物質放大強度增加，激光開始振蕩。另外，激光光源21被激勵用激光電 流源31電流驅動。
其次，對圖l所示的波長變換裝置的基本動作進行說明。如上所述，激光從光纖激光 器20輸出，激光經由透鏡26射入波長變換元件27。來自光纖激光器20的激光成為基本波， 此基本波通過波長變換元件27的非線性光學效應被變換為高諧波。此被變換的高諧波，在 分束器28被部分反射，而透過的高諧波則成為波長變換裝置的輸出光。
被分束器28部分反射的高諧波，為了監控波長變換裝置的輸出光，由受光元件29接收 并被變換為電信號而加以利用。為了使此被變換的信號的強度成為可以從波長變換裝置獲 得所期望的輸出的強度，輸出控制器30控制激勵用激光電流源31，調整對激光光源21的驅 動電流。這樣，來自激光光源21的激勵光的強度被調整，光纖激光器20的基本波的輸出強 度被調整，作為其結果，從波長變換裝置輸出的波長變換光的輸出強度被調整。由此，波 長變換裝置的輸出強度保持為恒定，即所謂自動功率控制(以下，簡稱為"APC")穩定 地進行動作。
其次，對圖l的波長變換裝置輸出可見光的綠色激光的方法進行詳細的說明。在光纖激光器20的光纖14的內層部分(core part),作為激光活性物質的稀土類元素Yb，被以 10000卯m的濃度摻雜。作為光纖激勵用的激光光源21，使用了波長為195nm、最大輸出 為30W的半導體激光器。如果來自激光光源21的激勵光射入光纖14，激勵光在內層部分被 吸收，利用內層部分的Yb的能級，從光纖14產生波長為1060nm左右的誘導放出(induced emission)。此1060nm左右的誘導放出光被激光活性物質放大進入光纖14，成為基本波。 而且，將光纖光柵22和光纖光柵25作為激光諧振器的反射鏡，通過讓基本波在這些反射鏡 之間往返，波長的選擇得以進行。此時的光纖光柵22和光纖光柵25的反射波長帶域幅度分 別被設定為l 5nm、 O.lnm。因此，基本波的波長帶域為O.lnm，從光纖激光器20輸出 此基本波。
從光纖激光器20輸出的1060nm左右的基本波經由透鏡26射入波長變換元件27。波長 變換元件27是將射入的光變換為第2高諧波而輸出的元件，在此使用了長度為10mm的周 期極化反轉(cyclic polarization inversion) MgO:LiNb03晶體。在此，稱在波長變換元件 27中可以變換為高諧波的波長為相位匹配波長(phase matching wavelength),在本實施 例中，在25'C下被設定為1060nm左右。因此，光纖激光器20的基本波的波長約為1060nm 與相位匹配波長一致，基本波在波長變換元件27被變換為第2高諧波，成為作為l/2的波長 的530nm左右的波長的綠色激光而從波長變換裝置輸出。另外， 一般情況下，由于波長變
換元件27的相位匹配波長隨元件的溫度而敏感地發生改變，因而以o.orc的精度對其進行
溫度控制。盡管其圖示被省略，但在本實施例中，也可以在波長變換元件27中安裝珀爾貼 元件，波長變換元件27的溫度以0.0rC的精度得以控制。這樣，用光纖激光器20的基本波 的輸出為不到3 4W，即可以獲得數百mW的綠色激光。
然而，如果想要從波長變換裝置獲得更高輸出的數W以上的綠色激光，就難以使光纖 激光器20的基本波的波長和波長變換元件27的相位匹配波長一致。即，如果射入波長變換 元件27的基本波的輸出超過3 4W，波長變換元件27的內部溫度就急劇地上升。而且，一 般情況下，光纖光柵和波長變換元件相對于內部溫度的波長變化的比例分別為0.01nm/K、 0.05nm/K。據此，與基本波為不到3 4W的低輸出時相比較，如果基本波為超過5 10W 的狀態，基本波的波長的基于溫度上升的移動量和相位匹配波長的基于溫度上升的移動量 的差距就很大。而且，其移動量超過了用珀爾貼元件可以精密地溫度控制波長變換元件27 的范圍。
在此，通過使選擇基本波的波長的光纖光柵25的內部溫度進一步上升而使光纖光柵25 熱膨脹，來擴大光柵的間隔。通過如此處理，增大基本波的波長的移動量，使基本波的波
11長的移動量和相位匹配波長的基于溫度上升的移動量相一致。為此，有必要加熱圖l的光 纖光柵25使內部溫度上升。
在本實施例中，為了在光纖14吸收基本波或激勵光的一部分，進行稀土類元素的摻雜， 加熱光纖光柵25。艮P，在光纖14的包層(Clad)部，稀土類元素Yb以20000 30000ppm 的濃度摻雜。利用此Yb的能級，基本波的漏出光或激勵光的一部分被吸收而產生熱，光纖 光柵25被加熱從而內部溫度上升。
另外，在光纖14的內層部分，如以前所述那樣，用于吸收激勵光使基本波產生的作為 激光活性物質的稀土類元素Yb以10000ppm的濃度摻雜。因為在此光纖14的內層部分的稀 土類元素Yb中，主要是從激勵光產生基本波，所以，光纖光柵25的加熱效果很小。
如上所述，在本實施例中，因為在光纖14的包層部稀土類元素Yb以20000 30000ppm 的濃度摻雜，所以，可以吸收激光的基本波或激勵光的輸出的一部分，并以吸收所產生的 熱加熱使光纖光柵的溫度上升。在此，由于從波長變換元件27輸出的綠色激光的輸出的大 小與從光纖激光器20輸出的基本波的輸出的大小成比例，所以吸收激光的基本波或激勵光 的輸出的一部分所產生的熱量與綠色激光的輸出的大小成比例，光纖光柵25的溫度按照從 波長變換元件27輸出的綠色激光的輸出被進行調整。其結果，因為與以往相比可以使光纖 光柵的溫度大幅度上升而使光柵的間隔更大，所以，使基本波的波長大幅度移動而不偏離 在波長變換元件27中可以變換的波長，從而可以獲得穩定的W級的高輸出。
另外，為了加熱而被摻雜于光纖中的稀土類元素最好是選自于Nd、 Er、 Dy、 Pr、 Tb 及Eu的至少一種，此稀土類元素最好以1000 3000ppm的濃度摻雜。這樣，通過以設定 的濃度摻雜所選擇的稀土類元素，可以更有效地加熱光纖光柵。
而且，稀土類元素也可以是選自于Yb、 Ce、 Tm、 Ho、 Gd、 Y及La的至少一種，此 稀土類元素最好以20000 30000ppm的濃度摻雜。這樣，通過以設定的濃度摻雜所選擇 的稀土類元素，也可以更有效地加熱光纖光柵。
而且，從波長變換元件27射出的高諧波是波長為510 550nm的綠色光，綠色光的輸 出最好在1W以上，而在1.5W以上更好。這時，即使在如圖26所示，由于紫外光誘發綠色 光吸收導致綠色光的輸出降低的情況下，也可以使波長變換后的綠色光的輸出增加到沒有 紫外線誘發綠色光吸收所導致的輸出降低時的W級的高輸出。
從波長變換元件27射出的高諧波也可以是波長為440 490nm的藍色光，藍色光的輸 出最好在0.1W以上，而在0.15W以上更好。這時，即使在紫外光誘發綠色光吸收導致藍色 光的輸出降低的情況下，也可以使波長變換后的藍色光的輸出增加到沒有紫外線誘發綠色光吸收所導致的輸出降低時的高輸出。關于上述的點，在其它的實施例中也相同。 (第二實施例)
圖2是表示本發明的第二實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。上述所說明的光纖 激光器20，如圖1所示，使用了在光纖14內部形成有一組光纖光柵22和光纖光柵25的光纖。 另一方面，在本實施例中，如圖2所示，以連接部16光學地連接在其一部分形成有光纖光 柵22的光纖15和在其一部分形成有光纖光柵25的光纖24而構成一體的裝置被用于光纖激 光器20a。這樣，在光纖激光器20a中，能夠以最適合的結構分別做成將激勵光高效率地變 換為基本波的光纖15和高效率地加熱選擇基本波的波長的光纖光柵25的光纖24，可以作為 一體化的光纖使用。
艮P，在光纖15的內層部分，作為激光活性物質的稀土類元素Yb以10000ppm的濃度摻 雜，在光纖24的內層部分和包層部分，為了光纖光柵25的加熱，稀土類元素Yb以20000 30000ppm的濃度摻雜。與圖1的光纖14相比較，由于在激勵光被變換為基本波的光纖15 中，沒有在包層部分摻雜稀土類元素，所以，在包層部分不吸收基本波的漏出光或激勵光。 因此，能夠以光的吸收損耗較少的狀態將激勵光高效率地變換為基本波。并且，光纖24與 光纖14相比較，由于內層部分的稀土類元素Yb的摻雜濃度可以達到2 3倍，所以，可以 更為高效率地加熱光纖光柵25。
(第三實施例)
圖3是表示本發明的第三實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。在本實施例中，如 圖3所示，用連接部16和連接部17光學地連接在其一部分形成有光纖光柵22的光纖19、含 '有激光活性物質的光纖23和在其一部分形成有光纖光柵25的光纖24。這樣構成了一體的光 纖被用于光纖激光器20b。這樣，在光纖激光器20b中，能夠最適合的結構分別做成將激勵 光高效率地變換為基本波的光纖23和高效率地加熱選擇基本波的波長的光纖光柵25的光 纖24，可以作為一體化的光纖使用。而且，因為光纖19沒被摻雜稀土類元素，所以幾乎沒 有光的吸收的損耗。
例如，在光纖23的內層部分，作為激光活性物質的稀土類元素Yb以10000ppm的濃度 摻雜，在光纖24的內層部分和包層部分，為了光纖光柵25的加熱，稀土類元素Yb以20000 30000ppm的濃度摻雜。與光纖光柵25相比，由于在光纖光柵22的波長選擇性不強的情況 下，不需要在光纖19中摻雜稀土類元素，所以沒有慘雜稀土類元素。在上述所說明的圖3的光纖激光器20b的結構中，與圖2中的光纖激光器20a的結構相同 的效果可以對比圖1的光纖激光器20而獲得。BP，與圖1的光纖14相比較，由于在激勵光被 變換為基本波的光纖23中，沒有在包層部分摻雜稀土類元素，所以，在包層部分不吸收基 本波的漏出光或激勵光。因此，能夠以光的吸收損耗較少的狀態將激勵光高效率地變換為 基本波。并且，光纖24與光纖14相比，由于內層部分的稀土類元素Yb的摻雜濃度可以達 到2 3倍，所以，能夠更為高效率地加熱光纖光柵25。而且，因為光纖19中沒有摻雜稀土 類元素，所以，也不會產生像基本波或者激勵光的一部分被吸收而變成熱那樣的損耗。
而且，在本實施例中，在光纖中摻雜的稀土類元素做如下變更也可以。在光纖23中， 作為激光活性物質，在內層部分以10000ppm的濃度摻雜稀土類元素Yb。成為光纖激光器 20b的激光諧振器的一組反射鏡的光纖光柵22和光纖光柵25的反射波長帶域幅度分別為 lnm、 O.ln邁，光纖光柵25中的波長選擇性增強。因為不需要加熱光纖光柵22，所以，在 內部形成有光纖光柵22的光纖19沒有摻雜稀土類元素。在有效地加熱進行基本波的波長選 擇的光纖光柵25的光纖24中，為了吸收基本波或激勵光的一部分而進行摻雜。S卩，向光纖 24的內層部及包層部摻雜的稀土類元素為Nd，其添加濃度為1000 3000ppm。
圖4表示圖3的光纖24的光纖光柵25的附近沿著光軸剖面擴大的概要結構剖視圖。
光纖24的內層部分42和包層部分43，被摻雜有1000 3000卯m的比例的稀土類元素 Nd。通過此稀土類元素的摻雜，吸收基本波或激勵光的能級(level)得以形成。另外，光纖 24的包層部分43的外側被覆蓋部44覆蓋。通過光纖23的激光活性物質振蕩的激光，作為波 長變換裝置的基本波也在光纖24傳播。在圖4中，在光纖24傳播的基本波45和激勵光46， 根據由稀土類元素所形成的能級，其一部分被吸收而變成熱。特別是在光纖光柵25的附近 產生的熱，直接加熱光纖光柵25使溫度上升。如果產生溫度上升，形成有光纖光柵25的內 層部分42就熱膨脹，光柵的間隔擴大，基本波的波長則向長波一側移動。
在通常的光纖放大器或光纖激光器的結構中，因為沒有加熱光纖光柵25的目的，所以， 不用因加熱目的而在光纖的內層部分或包層部分摻雜稀土類元素。在本實施例中，因為以 加熱光纖光柵25為目的而摻雜稀土類元素，所以，加熱引起的溫度上升量較大。因此，與 通常的光纖激光器等結構相比較，基本波的波長向長波一側大幅度移動。如果利用此稀土 類元素的摻雜所產生的內部加熱效果，則可以從波長變換裝置獲得高輸出的數W以上的綠 色激光。以下對其原因進行說明。
在通常的光纖激光器的結構中，如果基本波成為超過5 10W的狀態，基本波的波長 的基于溫度上升的移動量和相位匹配波長的基于溫度上升的移動量的差距就很大。但是，如果利用稀土類元素的摻雜所產生的內部加熱效果，則可以使光纖光柵25的溫度上升量比 通常情況增大數倍，甚至多一位數。這樣，可以使光纖光柵25中的基本波的波長的移動量 和波長變換元件27的相位匹配波長的移動量基本上一致。
其結果，通過用波長變換元件27中所安裝的珀爾貼元件等溫度控制裝置微調溫度，使 基本波的波長的移動量和相位匹配波長的移動量相一致，從而可以穩定地獲得高輸出的數 W以上的綠色激光。
并且，為了提高波長變換元件27中的變換效率，射入波長變換元件27的基本波的輸出 最好為直線偏振光。在本實施例中，光纖19、光纖23及光纖24全部使用偏振保持型光纖， 從光纖激光器20b射向波長變換元件27的基本波的輸出為直線偏振光。另外，光纖19、光 纖23及光纖24中的任何一個光纖可以是不為偏振保持型的通常的光纖，也可以通過在光纖 激光器20b中插入偏振器(Polarizers)將基本波的輸出作為直線偏振光。
相對于基本波的輸出的通常的光纖光柵中的溫度上升量L1和本實施例的光纖光柵25 中的溫度上升量L2的測量結果由圖5來表示。通常的光纖光柵的溫度上升量L1與基本波的 輸出成比例地增加。另一方面，在本實施例中，基本波的輸出到4W左右為止的光纖光柵 25的溫度上升量L2以比通常稍低的傾斜度成比例地增加。當基本波的輸出超過4.5W左右， 溫度上升量L2則隨著基本波的輸出的增加而急劇地增加。關于其原因，考慮了如果基本波 的輸出超過4.5W左右，在光纖中摻雜了稀土類元素的效果就明顯地出現的結果。此效果特 別是在光纖24的內層部分以1000 3000卯m的濃度摻雜了稀土類元素Nd時較為明顯。
相對于基本波的輸出的光纖光柵25中的反射波長變化量L3和波長變換元件27中的相 位匹配波長變化量L4的測量結果由圖6來表示。由圖5中的相對于基本波的輸出的光纖光柵 25的溫度上升量反映的反射波長變化量為圖6中的圖表。因此，可以得知圖5所示的光纖光 柵25的溫度上升量L2和圖6所示的光纖光柵25的反射波長變化量L3，相對于基本波的輸出 表示相同的變化。
而且，相對于基本波的輸出的波長變換元件27中的相位匹配波長變化量L4，與光纖光 柵25中的反射波長變化量L3相比較，也以稍大的值表示相同的變化的傾向。艮P，從圖6可 知，在本實施例中，光纖光柵25中的基本波的波長的移動量和波長變換元件27的相位匹配 波長的移動量基本上一致。由此，通過用波長變換元件27中所安裝的珀爾貼元件微調溫度， 使基本波的波長的移動量和相位匹配波長的移動量相一致，可以穩定地獲得高輸出的數W 以上的綠色激光。在本實施例中，在基本波的輸出為9W時，可以穩定地獲得2.3W的綠色 激光。另外，在上述的各實施例中，作為光纖使用了包層部分為單一的光纖，但也可以使用 雙包層結構的光纖。圖7表示雙包層結構的光纖50的光纖光柵25的附近沿著光軸剖面擴大 的概要結構剖視圖。雙包層結構的光纖50，兩個包層部分53、 57中，內側的包層部分53 具有比外側的包層部分57更高的折射率等，可以更有效率地將激勵光56關閉在內側的包層 部分53中使其在光纖50內傳播。另外，外側的包層部分57的外圍被覆蓋部54覆蓋。
并且，為了吸收在內層部分52傳播的基本波55或激勵光56的一部分而加熱光纖光柵 25，與上述相同，可以在此包層結構的光纖50的包層部分53及包層部分57的至少其中之一 中摻雜稀土類元素。根據此結構，使基本波55的波長的移動量和波長變換元件27的相位匹 配波長的移動量相一致，可以穩定地獲得數W以上的高輸出的綠色激光。
而且，光纖19、光纖23及光纖24也可以采用作為連續的一個光纖而做成的與圖1的光 纖14相同的結構。不在此光纖14的包層部分摻雜稀土類元素而只在內層部分摻雜稀土類元 素的情況下，如果Nd、 Er、 Dy、 Pr、 Tb及Eu的稀土類元素的至少其中之一的元素以不 足1000ppm的濃度摻雜，光纖光柵25的加熱效果則略微減小。在摻雜這些稀土類元素的至 少其中之一的元素時，為了提高光纖光柵25的加熱效果，最好在1000 3000ppm的范圍 進行慘雜。這時，可以獲得如本實施例的圖6所示的顯著的加熱效果。
另外，因為如果稀土類元素被摻雜到光纖中的量低于下限，吸收光的量減少，所以， 光纖光柵的加熱效果較少。反之，如果稀土類元素被摻雜到光纖中的量高于上限，則光纖 光柵被過度加熱，內部溫度變得不穩定，從而不能控制波長變換裝置的可見光輸出。
(第四實施例)
圖8是本發明的第四實施例的波長變換裝置所使用的光纖的光纖光柵的附近沿著光軸 剖面擴大的概要結構剖視圖。圖8的光纖60是通過用再次覆蓋部分47，在形成有光纖光柵 25的區域的包層部分43的外側覆蓋第三實施例所說明的圖4的光纖24而形成的，因為本實 施例的其它的結構與第三實施例相同，所以，省略其詳細的說明而主要對其特征部分進行 說明。
再次覆蓋部分47可以用吸收基本波45或激勵光46的輸出的一部分的材料制成。在本實 施例中，在圖8的光纖60的包層部分43的周圍涂敷氟類聚合物(fluorocarbonpolymer)和粒 子直徑為數ym的光吸收體的混合物作為再次覆蓋部分47。另外，作為光吸收體最好為空 氣等的氣泡、碳、稀土類氧化物等，將其攙進氟類聚合物中占1 5體積％左右。在此情況 下，被基本波45的光纖光柵25反射的光或激勵光46的一部分在再次覆蓋部分47被吸收。因為再次覆蓋部分47作為加熱部而工作，所以，光纖光柵25被加熱。這樣，由于在光纖光柵 25產生溫度上升，光柵間隔擴大，所以，基本波的波長向長波一側移動。
此時，同時在光纖60的包層部分43摻雜了1000 3000卯m的稀土類元素的Er。除了 在再次覆蓋部分47的加熱效果，還確認了在包層部分43吸收基本波45或激勵光46的輸出的 一部分加熱光纖光柵25的效果。
圖9是本發明的第四實施例的波長變換裝置所使用的其它的光纖的光纖光柵的附近沿 著光軸剖面擴大的概要結構剖視圖。如圖9所示，也可以使用如圖7所示的雙包層結構的光 纖，使位于形成光纖光柵25的區域的外側的包層部分57的外圍被再次覆蓋部分47覆蓋。圖 9的光纖65，在內側的包層部分53摻雜1000 3000ppm稀土類元素Er，并且在光纖光柵 25附近的外側的包層部分57的外圍形成再次覆蓋部分47。
這時，也與圖8的光纖60相同，除了再次覆蓋部分47中的加熱效果，還確認了在包層 部分53吸收基本波55或激勵光56的輸出的一部分加熱光纖光柵25的效果。
另外，圖8及圖9的再次覆蓋部分47吸收光而發熱，但可以由非易燃性材料制成。因此， 選擇充分地考慮了安全性的材料作為光纖60、 65的材料可以獲得較高的可信度。
而且，最好采用折射率在1.37 1.43的范圍內的材料作為再次覆蓋部分47的材料，例 如，最好使用以氟類聚合物為主要成份添加了色素的材料或放入了氣泡的材料。這樣，因 為與通常的涂層材料的折射率1.35 1.36相比折射率較高，所以，更易于吸收基本波的反 射光或激勵光的一部分。即，吸收基本波的反射光或激勵光的一部分最適當的量，可以加 熱光纖光柵25。另外，如果折射率超過1.43，光纖60或光纖65過度吸收激勵光而被過度加 熱，或激勵光的損耗變得過大，因此不理想。
另外，在上述的第一至第四實施例中，對在光纖24等的內層部分使用Nd及Er進行了 說明，但是，即使采用在內層部分，選自Nd、 Er、 Dy、 Pr、 Tb及Eu中的至少一種稀土 類元素以1000 3000卯m的濃度摻雜，或者，選自Yb、 Ce、 Tm、 Ho、 Gd、 Y及La的至 少一種稀土類元素以20000 30000ppm的濃度摻雜的結構，也可以獲得相同的效果。
而且，在上述的第一至第四實施例中，對在光纖24等的包層部分使用Nd及Er進行了 說明，但是，如果采用在光纖24的包層部分，Nd、 Er、 Dy、 Pr、 Tb及Eu的稀土類元素 中的至少一種元素以1000 3000卯m的比例摻雜，或者，Yb、 Ce、 Tm、 Ho、 Gd、 Y及 La的稀土類元素中的至少一種元素以20000 30000ppm的比例摻雜的結構，加熱效果則 更高。
如果上述的稀土類元素被摻雜在光纖中的量低于下限，則不能有效地加熱光纖光柵25。反之，如果稀土類元素被摻雜到光纖中的量高于上限，則光纖光柵被過度加熱，溫度 變得不穩定，從而不能控制波長變換裝置的可見光輸出。
而且，摻雜到光纖24等的內層部分或包層部分的稀土類元素，即使是多種元素的組合，
也可以獲得與本實施例相同的效果。而且，如果同時摻雜兩種以上的稀土類元素，則形成
單一的元素形成的能級之外的能級。并且，如果形成能級而使這些能級之間的能隙(Energy Gap)為1.0eV以下，此1.0eV以下的能級之間的漂移變成熱能，從而可以提高光纖光柵25 的加熱效果。
(第五實施例)
圖IO是表示本發明的第五實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。 圖11是圖10所示的波長變換裝置的光纖光柵25及波長變換元件27的附近擴大的概要 圖。圖10所示的第五實施例的波長變換裝置，以包括波長變換元件27和輸出作為波長變換 元件27的輸入的基本波輸出的激光的光纖激光器20c的結構為基本結構，除了圖3的結構， 還通過用光纖激光器20c檢測出基本波的輸出的一部分，進行更高精度的波長變換后的光 輸出強度的控制，并且可以進行穩定的APC動作。
艮卩，作為基本波的輸出，從光纖23由耦合器(Coupler)等取出的基本波的輸出的一 部分32，在受光元件33被檢測出并由輸出控制器30a獲取。或者，作為基本波的輸出，由 光纖光柵25反射的光被取出而成為基本波的輸出的一部分34，基本波的輸出的一部分34 在受光元件35被檢測出并由輸出控制器30a獲取。作為檢測此基本波的輸出的方法，可以 對任意一種基本波的輸出的一部分32、 34進行檢測，只要采用與此相對應的受光元件33、 35即可。
并且，本實施例除了第三實施例的結構，還包括抑制波長變換元件27的溫度上升的手 段。由此，將波長變換元件27中的相位匹配波長的變化量抑制得較小。而且，即使波長變 換裝置進行W級的高輸出動作時，也可以更容易地使光纖激光器20c的基本波的輸出的波 長和相位匹配波長穩定而基本上一致。
作為抑制波長變換元件27的溫度上升的手段，用溫度控制元件冷卻圖ll所示的波長變 換元件27，在此，作為溫度控制元件，使用了珀爾貼元件37。通過冷卻波長變換元件27， 在珀爾貼元件37產生的熱58傳送到光纖光柵25，為此，作為波長變換元件27和光纖光柵 25的保持臺，使用共用的保持臺38。
而且，如圖11所示，為了在珀爾貼元件37產生的熱不向周圍擴散，共同的保持臺38或光纖光柵25的保持塊39，其周圍被絕緣體的樹脂18覆蓋。這樣，在圖ll所示的珀爾貼元 件37產生的熱58，經由保持臺38和保持塊39高效率地傳送到光纖光柵25的形成區域，有 效地加熱光纖光柵25。
其次，對增大在圖10的光纖23及光纖24產生的圖11所示的基本波的輸出48而從波長 變換元件27獲得穩定的高輸出光49的情況進行敘述。與綠色激光在數百mW的低輸出動作 時相比較，在W級的高輸出動作時，波長變換元件27的內部溫度也大幅度增加，相位匹配 波長也從低輸出時開始大幅度變化，難以使其與入射波中的基本波的輸出48的波長一致。 因此，如第三實施例中所述，通過對光纖24進行稀土類元素的摻雜，光纖光柵25的溫度上 升至以往的數倍左右，從而使基本波的輸出48的波長向長波長移動而接近波長變換元件27 的相位匹配波長。
并且，為了將冷卻波長變換元件27所產生的珀爾貼元件37的熱58高效率地傳導至光纖 光柵25，保持臺38由作為熱的優良導體的銅制作而成，保持臺38的表面全部被絕緣體的樹 脂18涂層以便熱不從銅擴散。而且，為了高效率地將熱58傳導至光纖光柵25，保持塊39 也由黃銅制的金屬或與金屬具有同等的熱傳導率的材料制成。
這樣，在從波長變換裝置獲得同樣的高輸出時，通過使熱58有效地向光纖光柵25移動， 可以抑制波長變換元件27的溫度上升。
(第六實施例)
圖12是主要表示本發明的第六實施例的波長變換裝置的連接光纖光柵和波長變換元 件的光學系統的結構的概要圖。本實施例的基本的結構與圖10所示的結構相同。與圖10的 區別為連接光纖激光器20c的輸出光和波長變換元件27的光學系統的部分。g卩，在圖10中， 此光學系統只是透鏡26，但是，在本實施例中，此光學系統為在透鏡26中附加了圓柱形透 鏡(Cylindrical Lens) 36的結構，抑制波長變換元件27的內部溫度的上升。
圖12表示從光纖激光器20c的輸出部即光纖光柵25到波長變換裝置的輸出部即波長變 換元件27的輸出側的結構的表面圖。如圖12所示，來自光纖24中形成的光纖光柵25的光纖 激光器的基本波，經由透鏡26和圓柱形透鏡36射入波長變換元件27。射入的基本波在波長 變換元件27由非線性光學效果而被變換為基本波的第2高諧波。此被變換的第2高諧波輸出 成為波長變換裝置的輸出光。
在此，圓柱形透鏡36可以對應基本波的輸出強度而沿著與光軸平行的方向59移動，與 此移動相應，在波長變換元件27的基本波的輸出的射入面中的光束的幅度69擴大。另外，關于移動，是在與按照基本波的輸出大小而變化的信號相應而移動的壓電元件、利用了電 磁感應的透鏡激勵器(lens actuator)等中，安裝圓柱形透鏡36而進行的。即，基本波的輸 出為低輸出時，圓柱形透鏡36，沿著與光軸平行的方向59移動到波長變換元件27的端面的 光束的幅度69變為最小的位置為止。
其次，與圖10所示的波長變換裝置相同，用受光元件33或受光元件35檢測出基本波的 輸出的一部分32或基本波的輸出的一部分34，考慮檢測出了基本波的輸出的增加的情況。 此時，按照基本波的輸出的增加量的大小，圓柱形透鏡36沿著與光軸平行的方向59逐漸偏 離波長變換元件27，由此擴大光束的幅度69。這樣，不會使波長變換元件27中的每單位體 積的光束的強度變得過大，從而可以抑制波長變換元件27的元件內部中的溫度上升。
另外，此時，也可以通過檢測出基本波的輸出強度，按照強度的大小使壓電元件的電 壓改變從而改變圓柱形透鏡36的位置。而且，還可以是準備焦點距離不同的多個圓柱形透 鏡36，按照基本波的輸出強度的大小置換多個圓柱形透鏡36而分別使用的結構。
(第七實施例)
參照圖13對本發明的第七實施例進行說明。圖13是表示本發明的第七實施例的波長變 換裝置的結構的概要圖。圖13與圖10的結構基本上相同，不同之處在于，光纖激光器20d 的光纖光柵25和波長變換元件27，哪個都可以由作為溫度控制單元的珀爾貼元件66、 67 進行溫度控制。作為波長變換裝置整體，也包含珀爾貼元件66、 67在內，各個動作由輸出 控制器30b控制。
在本實施例中，在受光元件29檢測出波長變換裝置的輸出的一部分，在受光元件33、 35檢測出基本波45的輸出。而且，以波長變換裝置的環境溫度為參數，預先測量表示基本 波的輸出和波長變換裝置的輸出的關系的數據以及相對于基本波的輸出的基本波的波長 的移動量或相位匹配波長的移動量的數據，以其數據作為表格將其預先存儲到輸出控制器 30b。為了以這些表格數據為基礎，使波長變換元件27中的變換效率變為最大，在輸出控 制器30b的控制下用珀爾貼元件66加熱光纖光柵25，或者用珀爾貼元件67冷卻波長變換元 件27。此結果，最終使基本波的輸出波長的移動量和相位匹配波長的移動量之差為O，從 而能夠獲得穩定的W級的高輸出動作。
而且，作為圖13的光纖24，可以使用圖14所示的光纖70。圖14是表示光纖70中形成 的光纖光柵25的區域的附近的詳細結構的示意圖，表示用保持部件63保持光纖光柵25的附 近的光纖70的結構。另外，此保持部件63通過粘接劑64而被粘接固定在光纖70的覆蓋部44上。保持部件63吸收基本波45中被光纖光柵25反射的光或激勵光46的漏出光而發熱。而 且，因為在發熱時，保持部件63的熱膨脹系數比光纖的內層部分42及包層部分43的熱膨脹 系數大，所以，保持部件63通過熱膨脹介于粘接劑64向圖14所示的左右方向61拉拽光纖 70的覆蓋部44。因此，光纖光柵25被施加向外側的方向62的拉伸應力(tensilestress)。這 樣，因為光柵的間隔變大，所以，基本波45的波長向長波一側移動。在想從以往的波長變換裝置獲得W級的輸出時，因為波長變換元件的內部溫度大幅度 上升而相位匹配波長大幅度變化，所以，難以使其與射入的基本波的波長一致，穩定的高 輸出動作也比較困難。然而，在采用了光纖70時，通過上述的保持部件63中的應力的效果 和對光纖70摻雜最適當的稀土類元素而產生的光纖光柵25的加熱效果，使光柵的間隔變 大，基本波45的波長向長波一側移動。其結果，可以減小基本波的波長的移動量和相位匹 配波長的移動量之差。另外，圖14的保持部件63用非易燃性材料制成，光纖70選擇了充分地考慮了安全性的 材料。而且，在圖14的光纖70的包層部分43的外側，光纖光柵25形成的區域沒有被覆蓋， 但是，可以在此部分設置再次覆蓋部分。(第八實施例)在本發明的第八實施例中，基于預先存儲的表格數據控制波長變換后的激光輸出。因 為第八實施例的波長變換裝置整體的結構與圖13所示的結構相同，所以省略其圖示，用圖 13對控制動作進行說明。在本實施例中，波長變換裝置的輸出光可以由受光元件29檢測，基本波的輸出的一部 分32、 34可以由受光元件33、 35檢測，至少要使用其中之一。而且，光纖24的光纖光柵 25和波長變換元件27可以分別由珀爾貼元件66、 67進行溫度控制。上述的受光元件29、 33、 35和珀爾貼元件66、 67全部與輸出控制器30b連接，全體被控制。通常，因為相對于基本波的輸出的光纖光柵中的反射波長變化量以0.01nm/K的變化 而改變，所以，如果基本波的輸出為5 10W，波長變換元件的內部溫度上升，以0.05mn/K 的變化而改變的波長變換元件的相位匹配波長的變化量則變得非常大，導致調整困難。因此，在本實施例中，如第三至第七實施例所示，通過在光纖24的內層部或包層部等 摻雜稀土類元素吸收基本波的輸出或激勵光的一部分，加熱光纖光柵25，使內部溫度上升。 其結果，即使基本波的輸出為5 10W左右，因為與以往相比光纖光柵形成的區域的內部溫度上升，所以，光纖光柵25中的反射波長變化量如圖6所示可以得到比以往還大的變化。 這樣，即使基本波的輸出為5 10W，波長變換元件27的相位匹配波長變化量和光纖 光柵25的反射波長變化量，如圖6所示，成為相對于基本波的輸出的基本上相同的變化量。 而且，通過用珀爾貼元件66、 67進行溫度控制，可以將在光纖光柵25選擇的基本波的波長 與波長變換元件27的相位匹配波長準確地進行匹配。其結果，大約1060nm的紅外基本波 被波長變換元件27變換為第2高諧波，可以獲得530nm的綠色的W級的高輸出光。為了使動作更穩定，預先測量基本的數據并進行表格化較為有效。S卩，以環境溫度為 參數，取得相對于基本波的輸出的光纖光柵25中的反射波長變化量。同時以環境溫度為參 數，取得相對于基本波的輸出的光纖光柵27中的相位匹配波長變化量。將這些數據表格化 并預先輸入使其預先存儲到圖13的輸出控制器30b。然后，檢測出波長變換裝置的基本波 的輸出，參照表格化的數據對光纖光柵25和波長變換元件27進行高精度的溫度控制，由此 可以獲得穩定的可見光的W級的光輸出。而且，在進行上述的溫度控制時，如圖15所示，不僅預先取得相對于基本波的輸出的 波長變換元件27的相位匹配波長變化量L5,也預先取得相對于基本波的輸出的波長變換元 件27的溫度上升幅度L6等數據，作為被存儲的數據最好預先進行表格化，可以參照表格化 的數據對光纖光柵25和波長變換元件27進行更高精度的溫度控制。(第九實施例)圖16是表示本發明的第九實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。第九實施例的波長 變換裝置在波長變換元件27的保持臺具有溫度傳感器68，用珀爾貼元件66等對光纖光柵25 進行溫度控制。即，在本實施例中，代替控制第七實施例所示的波長變換元件27的珀爾貼 元件67，由溫度傳感器68檢測波長變換元件27的溫度。如果是這樣的結構，如圖15所示， 可以把握相對于基本波的輸出的波長變換元件27的相位匹配波長變化量和元件溫度上升 幅度。如果可以把握這些量，則可以對波長變換元件27的相位匹配波長匹配其入射波中的 基本波的波長。因為此基本波的波長通過控制光纖光柵25的溫度的珀爾貼元件66而被高精 度地控制，所以，如上所述，本波長變換裝置可以穩定地輸出W級的可見光激光。(第十實施例)圖17是表示本發明的第十實施例的波長變換裝置的結構的概要圖。圖17所示的波長變 換裝置包括光纖激光器20e、透鏡26、波長變換元件27、分束器28、受光元件29、輸出控制器30c、激勵用激光電流源31及珀爾貼元件66、 67。另外，輸出控制器30c，也控制珀 爾貼元件67以使波長變換元件27的溫度為恒定，但是，在不進行波長變換元件27的溫度控 制時，省略珀爾貼元件67也可以。光纖激光器20e包括用于向光纖14a射入激勵光的激光源21和在內部形成有光纖光柵 22及光纖光柵25的光纖14a。在光纖14a的內層部分，作為激光活性物質的稀土類元素Yb 以10000ppm的濃度摻雜，而在包層部沒有摻雜稀土類元素。而且，光纖光柵25的溫度由 珀爾貼元件66控制。除此之外，光纖激光器20e與圖l所示的光纖激光器20的結構相同，進 行同樣的動作。輸出控制器30c包括A/D轉換器71、判斷電路72、 D/A轉換器73、 PWM信號發生器 74、電流一輸出值表75以及寄存器(Registers) 76。輸出控制器30c使用珀爾貼元件66 控制光纖光柵25的溫度。另外，也可以按照需要設置測量波長變換裝置內的指定部位的溫 度的熱敏電阻。電流一輸出值表75中，預先存儲了在出廠時的每個設定值，與提供給激光光源21的電 流值相對應的綠色光的輸出值以表格形式被存儲，這些值成為進行控制時的基準值。寄存 器76可以用于臨時存儲控制時所使用的電流值及輸出值。本波長變換裝置應該輸出的綠色光的輸出值，按照作為外部信號的光量控制信號LC 而決定。電流一輸出值表75接收光量控制信號LC，將根據光量控制信號LC而設定的綠色 光的輸出值通知到判斷電路72。判斷電路72具有微電腦等，參照電流一輸出值表75，將與 根據光量控制信號LC而設定的輸出值對應的電流值經由D/A轉換器73通知到激勵用激光 電流源31，受光元件29接收被分束器28部分反射的綠色光，并按照接收的綠色光的大小，將作為 電壓信號的輸出檢測信號輸出到A/D轉換器71。 A/D轉換器71將模擬形式的輸出檢測信號 變換為數字形式的輸出檢測信號輸出到判斷電路72。判斷電路72按照輸出檢測信號，使用 珀爾貼元件66控制光纖光柵25的溫度。其次，對判斷電路72的光纖光柵25的溫度控制進行說明。圖18是表示波長變換元件27 的溫度降低時的相位匹配波長的變化的模式圖，圖19是表示波長變換元件27的溫度上升時 的相位匹配波長的變化的模式圖。首先，在裝置啟動后的待機狀態中，判斷電路72指示PWM信號發生器74輸出用于將 光纖光柵25的溫度設為待機溫度的PWM信號，PWM信號發生器74使用珀爾貼元件66將 光纖光柵25的溫度調整為待機溫度。在此，作為待機溫度，例如，可以使用高諧波強度為峰值的相位匹配溫度的85 95%且比相位匹配溫度還低的溫度。如上所述，光纖光柵25的溫度被控制為待機溫度，在從波長變換元件27輸出的綠色光 為峰值輸出的85 95%的待機位置輸出綠色光時，如果波長變換元件27的溫度降低，如圖 18所示，相對于綠色光的輸出的相位匹配波長的特征曲線，如箭頭A1所示，從實線向虛線 變化向圖中的左側即短波長側移動。在此，若上述的待機位置為點P1時，如箭頭A2所示， 綠色光的輸出向點P2移動而上升。此時，如果使光纖光柵25的溫度降低，基本波的波長向 短波長側移動，則如箭頭A3所示，綠色光的輸出向點P3移動而成為與點P1相同的輸出， 可以使輸出復原。另一方面，如果在上述的待機位置輸出綠色光時，波長變換元件27的溫度上升，如圖 19所示，相對于綠色光的輸出的相位匹配波長的特征曲線，如箭頭A4所示，從實線向虛線 變化向圖中的右側即長波一側移動。在此，上述的待機位置為點P4時，如箭頭A5所示， 綠色光的輸出向點P5移動而降低。此時，如果使光纖光柵25的溫度上升，基本波的波長向 短波長側移動，則如箭頭A6所示，綠色光的輸出向點P6移動而成為與點P4相同的輸出， 可以使輸出復原。如上所述，通過將波長變換元件27的相位匹配波長設定在待機位置，可以監視動作時 的環境溫度。即，可以得知波長變換元件27的相位匹配波長在待機位置時，如果綠色光的 輸出上升，環境溫度則降低，如果綠色光的輸出降低，環境溫度則上升，由此能夠以此輸 出值為基礎控制光纖光柵25的溫度。圖20是用于說明圖17所示的判斷電路72的光纖光柵25的溫度控制處理的流程圖。首 先，在步驟S1中，判斷電路72從電流一輸出值表75取得按照光量控制信號LC決定的綠色 光的輸出值，介于D/A轉換器73，控制激勵用激光電流源31的電流值，以使波長變換元件 27的輸出值成為所取得的輸出值。其次，在步驟S2中，判斷電路72確認激勵用激光電流源31的電流值是否在規定的使用 可能的范圍內，并由從受光元件29輸出的輸出檢測信號判斷綠色光的輸出值是否改變，當 綠色光的輸出值發生改變而降低時，則轉移至步驟S3的處理，在上升時處理轉移至步驟S5 的處理。另一方面，在綠色光的輸出值沒有改變的情況下，反復進行步驟S1以后的處理， 與光量控制信號LC相應的綠色光予以輸出。在綠色光的輸出值降低時，在步驟S3中，判斷電路72為了使流經珀爾貼元件66的平均 電流值增加而對PWM信號發生器74進行指示，PWM信號發生器74使珀爾貼元件66的溫 度降低冷卻光纖光柵25。其次，在步驟S4中，判斷電路72檢查激勵用激光電流源31的電24流值是否在規定的使用可能的范圍內，并由從受光元件29輸出的輸出檢測信號檢査綠色光 的輸出值。另一方面，在綠色光的輸出值上升時，在步驟S5中，判斷電路72為了使流經珀爾貼元 件66的平均電流值減少而對PWM信號發生器74進行指示，PWM信號發生器74使珀爾貼 元件66的溫度上升加熱光纖光柵25。其次，在步驟S5中，判斷電路72檢査激勵用激光電 流源31的電流值是否在規定的使用可能的范圍內，并由從受光元件29輸出的輸出檢測信號 檢查綠色光的輸出值。在步驟S4或S5的處理結束之后，判斷電路72將實行上述處理之后的相對于綠色光的 輸出值的激勵用激光電流源31的電流值和初始電流值進行比較，兩者之差在規定的范圍內 時，繼續步驟S1以后的處理，兩者之差不在規定的范圍內時，繼續步驟S3、 S5以后的處 理。根據上述的處理，在本實施例中，因為可以按照綠色光的輸出值加熱光纖光柵25，所 以，可以使相位匹配波長的溫度上升的移動量和基本波的波長的移動量相一致，從而能夠 從波長變換元件27穩定地獲得W級的高輸出的綠色光。而且，在本實施例中，以珀爾貼元件67來控制波長變換元件27的溫度，但是，由于波 長變換元件27的溫度上升，波長變換光的輸出側比基本波的輸入側大，所以，如下所述， 可以使用多個珀爾貼元件代替珀爾貼元件67,對波長變換元件27的輸入側的部分和輸出側 的部分分別進行溫度控制。圖21是使用多個珀爾貼元件進行波長變換元件的溫度控制時的結構圖。如圖21所示， 在波長變換元件27的光的傳播方向配置有多個珀爾貼元件110、 111。波長變換元件27中， 周期狀的極化反轉區域102予以形成，極化反轉區域102通過電場施加法制作而成。波長變換元件27的電路板的厚度為lmm，極化反轉區域102沿著電路板晶體的Y軸而 形成。而且，極化反轉區域102從電路板的+Z面開始朝向-Z面而形成。極化反轉周期A為 6.97um，可以將波長1064mn的光(Nd: YAG激光)波長變換為波長532nm的綠色光。在波長變換元件27的表面，為了散熱，介于散熱劑108粘貼了兩枚銅板109，并且，還 介于散熱劑108在兩枚銅板109上粘貼了珀爾貼元件110、 111。作為用于控制波長變換元 件27的溫度的調溫控制元件，使用兩個珀爾貼元件IIO、 111，珀爾貼元件110及珀爾貼元 件lll配置成沿光的傳播方向排列，各自可以在獨立的溫度下進行控制。圖22是表示從波長變換元件27的射入面106開始的距離和SHG輸出的關系的示意圖。 例如，在波長變換元件27中，在將波長1064nm的基本波變換為波長532nm的SHG (高諧波)時，如果基本波的輸入為10W，基本波的聚光直徑為巾33um，基本波的射束質量為 基本理想的狀態的高斯(Gaussian)分布，則在波長變換元件27的長度為10mm時，從波 長變換元件27的射入面106開始在大約7mm的位置，SHG的強度超過1.5W。 SHG波長 532mn時的P (惡化)值約為1.5W。因此，作為波長變換元件27的溫度控制，在元件長度 方向自射出部附近的射出面開始的3mm以內的范圍內，靠近地設置進行溫度控制的珀爾貼 元件lll，通過溫度控制，可以大幅度增加波長變換元件27的變換效率。圖23表示用珀爾貼元件110、 111溫度控制具有上述結構的波長變換元件27時綠色光 的輸出特征的測量結果。如圖23所示，SHG輸出在1.5W以下時的變換效率為3X/W，即 使SHG輸出成為1.5W以上，也不產生平方特征的惡化、輸出的不穩定化及變換效率的降 低，從而可以在穩定的輸出下獲得高質量的光束波面(beam profile)。另外，在本例中，為了避免在傳播方向產生的溫度分布，在溫度上升顯著出現的射出 面107附近配置一個珀爾貼元件111進行溫度控制，但是，珀爾貼元件在SHG功率惡化的 射出面107附近配置兩個以上也可以。如圖24所示，在熱產生集中的波長變換元件27的射 出面107附近，配置多個珀爾貼元件2U、 212，以便使元件溫度配合傳播方向的溫度分布 成為恒定。珀爾貼元件的配置方法，只要溫度分布能被抑制，則不只限于這些配置方法。而且，由珀爾貼元件單獨控制射出面107附近的長度最好為全長的l/2以下。在散裝 (bulk)型的波長變換元件的情況下，聚光點成為晶體的中央，在設定基本波的聚光特征 以使基本波的射束直徑在晶體兩端成為最大時，變換效率變為最大。此時，元件內的SHG 強度，在射出面為元件中央部的功率的大約3倍。由實驗的結果可知，如果最大輸出為變 換效率惡化的P (惡化)的3倍以上，則產生光吸收所導致的晶體毀壞。為此，由于即使將 在射出面107附近單獨進行溫度控制的長度設為元件長度的一半以上，也不能獲得輸出光 的增加，因此最好使其長度為元件長度的一半以下。本例的溫度調整方法，不特別限定于上述的例子，也可以使波長變換元件的射出面附 近的SHG輸出及SHG功率密度為最大的部位散熱特征良好，而且，也可以通過加熱沒有 發生SHG的功率惡化的部分來抑制元件溫度分布，使得波長變換元件的射出面附近的 SHG輸出及SHG功率密度為最大的部位的溫度取得一致。另外，在上述的各實施例中，是以波長變換裝置的輸出為530nm的綠色激光進行了說 明，但也可以是波長變換裝置的輸出的波長為包含了400 900mn的可見光區域的從紫外 區域到紅外區域的波長，如果光纖激光器的波長也是800 1800nm的波長，則可以獲得與 上述的各實施例所述的內容相同的效果。而且，上述的各實施例可以任意地組合，此時也可以取得各結構的效果。從上述的各實施例將本發明歸納如下。本發明的波長變換裝置包括激光諧振器，通過光學地連接包含激光活性物質并形成 有兩個光纖光柵的光纖和向上述光纖射入激勵光的激光光源而構成；波長變換元件，將由 上述激光諧振器射出的激光的基本波變換為高諧波，其中，上述光纖光柵包含位于上述激 光光源側的第一光纖光柵和位于上述波長變換元件側的第二光纖光柵，上述第二光纖光柵 的溫度根據從上述波長變換元件輸出的高諧波的輸出而被調整。在上述的波長變換裝置中，因為位于波長變換元件側的第二光纖光柵的溫度根據從波 長變換元件輸出的高諧波的輸出被進行調整，所以，與以往相比，可以使第二光纖光柵的 溫度大幅度上升而使基本波的波長大幅度移動。其結果，因為可以使基本波的波長移動而 不偏離在波長變換元件可以變換的波長，所以，能夠從波長變換元件穩定地獲得W級的高 輸出的波長變換光。上述光纖，以摻雜設定濃度的稀土類元素，吸收上述基本波或上述激勵光的輸出的一 部分為宜。這時，通過以設定的濃度摻雜稀土類元素，光纖吸收內部傳播的基本波或激勵光的輸 出的一部分。此吸收的光變成熱，加熱選擇基本波的波長的光纖光柵。光纖光柵被加熱溫 度上升，通過熱膨脹光柵的間隔變大。由此，基本波的波長大幅度向長波一側移動。因為從波長變換元件獲得W級的高輸出的激光時，基本波的輸出為10W左右，所以， 波長變換元件的內部溫度上升，可以變換的波長大幅度向長波一側移動。 一般地，即使光 纖傳播的基本波的輸出從數W增加到10W左右，基本波的波長也只是稍微向長波一側移 動。但是，在通過以設定的濃度摻雜稀土類元素，吸收內部傳播的基本波或激勵光的輸出 的一部分的上述光纖中，基本波的波長大幅度向長波一側移動。其結果，可以使射入波長 變換元件的基本波的波長不偏離地追隨在波長變換元件可以變換的波長而向長波一側移 動。因此，在上述的波長變換裝置中，被波長變換的輸出光直到W級的高輸出都可以穩定 地獲得。如上所述，通過向光纖的稀土類元素的摻雜，吸收激光的基本波或激勵光的輸出的一 部分，并以吸收所產生的熱進行加熱而使光纖光柵的溫度上升。由此，與以往相比，可以 使光纖光柵的溫度大幅度上升，使光柵的間隔更大。這樣使基本波的波長大幅度移動，而 不偏離在波長變換元件可以變換的波長，從而可以實現能夠獲得穩定的W級的高輸出的波 長變換裝置。即，實現了以往存在困難的W級的可見光高輸出光源，起到可以將小型而生產率高的光源應用于大型顯示器或高亮度顯示器的效果。以上述稀土類元素是選自于Nd、 Er、 Dy、 Pr、 Tb和Eu的至少一種為宜，以上述稀 土類元素以1000 3000卯m的濃度摻雜為宜。這時，通過以設定濃度摻雜所選擇的稀土類元素可以更有效地加熱光纖光柵。以上述稀土類元素是選自于Yb、 Ce、 Tm、 Ho、 Gd、 Y及La的至少一種為宜，以上 述稀土類元素以20000 30000ppm的濃度摻雜為宜。這時，通過以設定濃度摻雜所選擇的稀土類元素，也可以更有效地加熱光纖光柵。以上述稀土類元素被慘雜在上述光纖的包層部分為宜。這時，通過在光纖的包層部分摻雜稀土類元素，可以更有效地加熱光纖光柵。 以上述稀土類元素被摻雜在上述光纖的內層部分為宜。這時，通過在光纖的內層部分摻雜稀土類元素，可以更有效地加熱光纖光柵。以上述光纖通過光學地連接形成有上述第一光纖光柵的第一光纖和形成有上述第二 光纖光柵的第二光纖而形成為宜。這時，因為可以將形成有選擇基本波的第二光纖光柵的光纖作為第二光纖與第一光纖 分別進行制作，所以，第二光纖可以被制作成在光纖光柵附近以設定的濃度摻雜稀土類元 素，高效率地吸收基本波或激勵光的輸出的一部分的結構。而且，第一光纖也可以是含有 激光活性物質，可以高效率地將激勵光變換為基本波的結構。以上述光纖包括形成有上述第一光纖光柵的第一光纖、第二光纖和形成有上述第二光 纖光柵的第三光纖，在上述第二光纖的兩端，上述第一光纖和上述第三光纖被光學地連接 為宜。這時，因為可以將形成有選擇基本波的第二光纖光柵的光纖作為第三光纖與第一光纖 分別進行制作，所以，第三光纖可以被制作成在光纖光柵附近以設定的濃度摻雜稀土類元 素，高效率地吸收基本波或激勵光的輸出的一部分的結構。而且，第一光纖也可以是含有 激光活性物質，可以高效率地將激勵光變換為基本波的結構。此外，也可以使第二光纖盡 可能不吸收基本波或激勵光的輸出的一部分，使第二光纖中的基本波或激勵光的損耗進一 步降低。以上述光纖具有雙包層結構為宜。這時，在雙包層結構的至少其中之一的包層部分吸收基本波或激勵光的一部分，可以 更加有效地加熱光纖光柵。以在上述雙包層結構的至少其中之一的包層部分摻雜有上述稀土類元素為宜。這時，通過在雙包層結構的至少其中之一的包層部分摻雜稀土類元素吸收基本波或激 勵光的一部分，可以更加有效地加熱光纖光柵。以還包括吸收上述基本波或上述激勵光的輸出的一部分，加熱上述光纖光柵的加熱部 為宜。這時，通過吸收基本波或激勵光的輸出的一部分的加熱部，可以更加有效地加熱光纖光棚o以上述加熱部是在上述第二光纖光柵形成的區域設置的再次覆蓋層為宜。 這時，因為被光柵反射的基本波的輸出的一部分或激勵光的一部分被再次覆蓋層吸收 而變成熱，所以，可以更加有效地加熱光纖光柵。 以上述再次覆蓋層的材料為非易燃性材料為宜。 這時，光纖能夠確保更高的安全性。以上述再次覆蓋層的材料的折射率為1.37 1.43為宜。這時，因為基本波或激勵光的一部分最適當的量被再次覆蓋層吸收，所以，可以更加 有效地加熱光纖光柵。以上述加熱部包含控制上述波長變換元件的溫度的溫度控制部件和用于保持上述第 二光纖光柵及上述波長變換元件的保持臺，上述第二光纖光柵，通過從上述溫度控制部件 產生的熱經由上述保持臺被傳導至上述第二光纖光柵而被加熱為宜。這時，因為波長變換元件的溫度控制所產生的熱經由保持臺被傳導至光纖光柵，所以， 可以更加有效地加熱光纖光柵。以上述加熱部包含吸收上述基本波或上述激勵光的漏出光而發熱，由熱膨脹系數比上 述光纖還大的材料形成的用于保持上述第二光纖光柵的保持部件，上述保持部件通過自身 發熱的熱膨脹對上述第二光纖光柵施加拉伸應力為宜。這時，因為保持部件被加熱而膨脹，光纖光柵被拉伸而使光柵間隔機械地擴大，所以， 可以使基本波的波長進一步向長波一側移動。其結果，即使基本波為高輸出時，基本波的 波長也和在波長變換元件可以變換的波長基本上同樣地移動，可以更加有效地控制波長變 換后的激光輸出達到W級的高輸出。以上述波長變換裝置還包括檢測單元，檢測上述基本波的輸出的一部分；控制單元，基于上述檢測單元的檢測值控制從上述波長變換元件射出的高諧波的輸出為宜。這時，通過預先把握并參照作為波長變換元件的輸入的基本波的輸出和作為波長變換 元件的輸出的波長變換后的高諧波的輸出的定量的關系，可以更加有效地控制波長變換后的激光輸出達到W級的高輸出。以上述控制單元基于以表格形式預先存儲的數據，對上述光纖光柵及上述波長變換元 件的至少其中之一進行溫度控制為宜。這時，因為以表格形式存儲通過預先測試等取得的溫度控制所必需的數據，可以在進 行溫度控制時隨時加以利用，所以，可以更加高精度地控制波長變換后的激光輸出達到W 級的高輸出。以上述控制單元基于相對于上述基本波的輸出的上述波長變換元件的相位匹配波長 變化量，對上述光纖光柵及上述波長變換元件的至少其中之一進行溫度控制為宜。這時，因為將相對于基本波的輸出的波長變換元件的相位匹配波長變化量作為表格形 式的數據預先存儲，可以在進行溫度控制時隨時加以利用，所以，可以更加高精度地控制 波長變換后的激光輸出達到W級的高輸出。以上述控制單元基于相對于上述基本波的輸出的光纖光柵的反射波長變化量，對上述 光纖光柵及上述波長變換元件的至少其中之一進行溫度控制為宜。這時，因為將相對于基本波的輸出的光纖光柵的反射波長變化量即射入波長變換元件 的基本波的波長的變化量作為表格形式的數據預先存儲，可以在進行溫度控制時隨時加以 利用，所以，可以更加高精度地控制波長變換后的激光輸出達到W級的高輸出。以上述檢測單元包含從上述光纖接收上述基本波的分枝光的受光元件為宜。這時，因為可以定量地高精度地把握基本波的輸出，所以可以更加高精度地控制波長 變換后的激光輸出達到W級的高輸出。以上述檢測單元從上述光纖光柵接收上述基本波的漏出光為宜。這時，因為可以定量地高精度地把握基本波的輸出，所以，可以更加高精度地控制波 長變換后的激光輸出達到W級的高輸出，并且，因為接收基本波的漏出光，所以，可以抑 制基本波的不需要的損耗。以上述波長變換裝置還包括檢測單元，檢測上述高諧波的輸出的一部分；控制單元， 基于上述檢測單元的高諧波的輸出的檢測值控制上述第二光纖光柵的溫度為宜。這時，因為可以按照高諧波的輸出值加熱光纖光柵，所以，可以使相位匹配波長的溫 度上升的移動量和基本波的波長的移動量相一致，從而可以更加高精度地控制波長變換后 的激光輸出達到W級的高輸出。以上述高諧波的波長為510 550nm，上述高諧波的輸出在1W以上為宜。這時，即使在紫外光誘發綠色光吸收所導致的波長變換光的輸出降低的情況下，也可30以使波長變換后的綠色光的輸出增加到沒有紫外線誘發綠色光吸收所導致的輸出降低時 的高輸出。以上述高諧波的波長為440 490nm，上述高諧波的輸出在0.1W以上為宜。這時，即使在紫外光誘發綠色光吸收所導致的波長變換光的輸出降低的情況下，也可以使波長變換后的藍色光的輸出增加到沒有紫外線誘發綠色光吸收所導致的輸出降低時的高輸出。產業上的利用可能根據本發明，因為從波長變換元件可以穩定地獲得W級的高輸出的波長變換光，所以， 作為成為大型顯示器或高亮度顯示器等高輸出可見光光源的波長變換裝置極為有用。
權利要求
1.一種波長變換裝置，其特征在于包括激光諧振器，通過光學地連接包含激光活性物質并形成有兩個光纖光柵的光纖和向上述光纖射入激勵光的激光光源而構成；波長變換元件，將由上述激光諧振器射出的激光的基本波變換為高諧波；其中，上述光纖光柵，包含位于上述激光光源側的第一光纖光柵和位于上述波長變換元件側的第二光纖光柵，上述第二光纖光柵的溫度，根據從上述波長變換元件輸出的高諧波的輸出而被調整。
2. 根據權利要求l所述的波長變換裝置，其特征在于上述光纖摻雜有設定濃度的稀土類元素，吸收上述基本波或上述激勵光的輸出的一部分。
3. 根據權利要求2所述的波長變換裝置，其特征在于上述稀土類元素選自于Nd、 Er、 Dy、 Pr、 Tb和Eu的至少一種。
4. 根據權利要求3所述的波長變換裝置，其特征在于上述稀土類元素以1000 3000ppm的濃度摻雜。
5. 根據權利要求2所述的波長變換裝置，其特征在于上述稀土類元素選自于Yb、 Ce、 Tm、 Ho、 Gd、 Y和La的至少一種。
6. 根據權利要求5所述的波長變換裝置，其特征在于上述稀土類元素以20000 30000ppm的濃度摻雜。
7. 根據權利要求2至6中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于上述稀土類元素 被摻雜于上述光纖的包層部分。
8. 根據權利要求2至7中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于上述稀土類元素 被慘雜于上述光纖的內層部分。
9. 根據權利要求2至8中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于上述光纖通過光 學地連接形成有上述第一光纖光柵的第一光纖和形成有上述第二光纖光柵的第二光纖而 構成。
10. 根據權利要求2至8中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于上述光纖包括形成有上述第一光纖光柵的第一光纖、第二光纖和形成有上述第二光纖 光柵的第三光纖，在上述第二光纖的兩端，上述第一光纖和上述第三光纖被光學地連接。
11. 根據權利要求2至10中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于上述光纖具有 雙包層結構。
12. 根據權利要求ll所述的波長變換裝置，其特征在于在上述雙包層結構的至少其 中之一的包層部分摻雜有上述稀土類元素。
13. 根據權利要求1至12中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于還包括，加熱部，吸收上述基本波或上述激勵光的輸出的一部分，加熱上述光纖光柵。
14. 根據權利要求13所述的波長變換裝置，其特征在于上述加熱部是在形成上述第二光纖光柵的區域設置的再次覆蓋層。
15. 根據權利要求14所述的波長變換裝置，其特征在于上述再次覆蓋層的材料為非易燃性材料。
16. 根據權利要求14或15所述的波長變換裝置，其特征在于上述再次覆蓋層的材料 的折射率為1.37 1.43。
17. 根據權利要求13所述的波長變換裝置，其特征在于上述加熱部包括控制上述波長變換元件的溫度的溫度控制部件和用于保持上述第二光纖光柵及上述波長變換元件的保持臺，上述第二光纖光柵，通過從上述溫度控制部件產生的熱經由上述保持臺被傳導至上述 第二光纖光柵而被加熱。
18. 根據權利要求13所述的波長變換裝置，其特征在于上述加熱部包括吸收上述基本波或上述激勵光的漏出光而發熱的、由熱膨脹系數比上 述光纖還大的材料形成的用于保持上述第二光纖光柵的保持部件，上述保持部件通過自身發熱所引起的熱膨脹對上述第二光纖光柵施加拉伸應力。
19. 根據權利要求1至18中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于還包括-檢測單元，檢測上述基本波的輸出的一部分；控制單元，基于上述檢測單元的檢測值控制從上述波長變換元件射出的高諧波的輸出。
20. 根據權利要求19所述的波長變換裝置，其特征在于上述控制單元基于以表格形式預先存儲的數據，對上述光纖光柵及上述波長變換元件的至少其中之一進行溫度控制。
21. 根據權利要求20所述的波長變換裝置，其特征在于上述控制單元基于相對于上述基本波的輸出的上述波長變換元件的相位匹配波長變化量，對上述光纖光柵及上述波長 變換元件的至少其中之一進行溫度控制。
22. 根據權利要求20或21所述的波長變換裝置，其特征在于上述控制單元基于相對 于上述基本波的輸出的上述光纖光柵的反射波長變化量，對上述光纖光柵及上述波長變換 元件的至少其中之一進行溫度控制。
23. 根據權利要求19至22中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于上述檢測單元 包含接收來自上述光纖的上述基本波的分枝光的受光元件。
24. 根據權利要求19至23中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于上述檢測單元 包含接收來自上述光纖光柵的上述基本波的漏出光的受光元件。
25. 根據權利要求1至18中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于還包括-檢測單元，檢測上述高諧波的輸出的一部分；控制單元，基于上述檢測單元的高諧波的輸出的檢測值控制上述第二光纖光柵的溫度。
26. 根據權利要求1至25中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于上述高諧波的 波長為510 550nm，上述高諧波的輸出在1W以上。
27. 根據權利要求1至25中任一項所述的波長變換裝置，其特征在于上述高諧波的 波長為440 490nm，上述高諧波的輸出在0.1W以上。
全文摘要
如果要獲得W級的高輸出的波長變換光，波長變換元件的內部溫度的上升量會變大，相位匹配波長的變動量則變得過大，難以使基本波的波長和相位匹配波長一致。為此，通過在光纖中以設定的濃度摻雜稀土類元素，吸收光纖中傳播的基本波或激勵光的輸出的一部分，并用吸收所產生的熱進行加熱使光纖光柵的溫度上升。由此，擴大光柵的間隔使在光纖光柵獲得的基本波的波長和在波長變換元件可以變換的相位匹配波長基本上一致，從而實現能夠獲得W級的穩定的高輸出的波長變換裝置。
文檔編號G02F1/37GK101297237SQ20068003955
公開日2008年10月29日 申請日期2006年11月1日 優先權日2005年11月4日
發明者古屋博之, 山本和久, 水內公典 申請人:松下電器產業株式會社