JPH11177164A - レーザー装置 - Google Patents
レーザー装置Info
- Publication number
- JPH11177164A JPH11177164A JP9336690A JP33669097A JPH11177164A JP H11177164 A JPH11177164 A JP H11177164A JP 9336690 A JP9336690 A JP 9336690A JP 33669097 A JP33669097 A JP 33669097A JP H11177164 A JPH11177164 A JP H11177164A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- array
- fourier transform
- resonator
- fourier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 66
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 6
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 23
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08018—Mode suppression
- H01S3/0804—Transverse or lateral modes
- H01S3/08045—Single-mode emission
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08018—Mode suppression
- H01S3/0804—Transverse or lateral modes
- H01S3/0805—Transverse or lateral modes by apertures, e.g. pin-holes or knife-edges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4062—Edge-emitting structures with an external cavity or using internal filters, e.g. Talbot filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 活性領域の幅が広いレーザ媒体や、モード体
積の大きなレーザ媒体を用いるレーザー装置において、
高出力でビーム品位が良好なレーザービームを発振させ
る。 【解決手段】 レーザー源30と、レーザー共振器光学系
10としての第１の共振器ミラー11および第２の共振器ミ
ラー12と、共振器光学系10の内部に設けられた、レーザ
ー源30から出射されたレーザービームB0の複素振幅分布
のうち基本横モードに相似な複数の同一位相の基本横モ
ードのみからなる複素振幅分布を、レーザー共振器中の
光軸Ｘに直交する面内に等間隔で配列するアレイ生成光
学系20とを備え、高次モード成分を回折角以上に回折さ
せて、高次モード成分を共振器の外に排除する。
積の大きなレーザ媒体を用いるレーザー装置において、
高出力でビーム品位が良好なレーザービームを発振させ
る。 【解決手段】 レーザー源30と、レーザー共振器光学系
10としての第１の共振器ミラー11および第２の共振器ミ
ラー12と、共振器光学系10の内部に設けられた、レーザ
ー源30から出射されたレーザービームB0の複素振幅分布
のうち基本横モードに相似な複数の同一位相の基本横モ
ードのみからなる複素振幅分布を、レーザー共振器中の
光軸Ｘに直交する面内に等間隔で配列するアレイ生成光
学系20とを備え、高次モード成分を回折角以上に回折さ
せて、高次モード成分を共振器の外に排除する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザー装置に関
し、詳細には基本横モードのみを効率良く発振させる共
振器構造を有するレーザー装置に関するものである。
し、詳細には基本横モードのみを効率良く発振させる共
振器構造を有するレーザー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりレーザーは、情報の記録された
媒体からその情報を読み取り、あるいは情報を記録媒体
に記録するなど、種々の分野でスキャナなどとして使用
されており、より高出力のレーザーが求められている。
媒体からその情報を読み取り、あるいは情報を記録媒体
に記録するなど、種々の分野でスキャナなどとして使用
されており、より高出力のレーザーが求められている。
【０００３】レーザーを高出力化する方法としては一般
的に、増幅媒体又は活性領域の発振モード体積を大きく
することが行われる。そしてこの方法を単純かつ実際的
に行う場合、増幅媒体の横方向の面積を大きくし、また
は増幅媒体の利得を大きくすることが有効である。
的に、増幅媒体又は活性領域の発振モード体積を大きく
することが行われる。そしてこの方法を単純かつ実際的
に行う場合、増幅媒体の横方向の面積を大きくし、また
は増幅媒体の利得を大きくすることが有効である。
【０００４】しかし、これらの方法で高出力化を図った
場合、通常は高次の横モードが複数発振し、単一横モー
ドのみを良好に発振させることが出来ない。従って、発
振レーザー光を回折限界まで集光することが出来ず、発
振出力の増加に比例して集光レーザー光のパワー密度を
高めることが出来ないという問題がある。この問題は特
に利得の高い半導体レーザでは顕著に現れる。高出力半
導体レーザとして、活性領域の幅を広くしたブロードエ
リア半導体レーザが知られているが、これによれば、単
一横モードのみを効率良く発振させ得るようなモード弁
別性ある共振器構造を有していないため高次の横モード
が多数同時に発振し、発振レーザ光を回折限界まで集光
することが出来ない。従って、高いパワー密度の集光ス
ポットを得ることが出来ない。
場合、通常は高次の横モードが複数発振し、単一横モー
ドのみを良好に発振させることが出来ない。従って、発
振レーザー光を回折限界まで集光することが出来ず、発
振出力の増加に比例して集光レーザー光のパワー密度を
高めることが出来ないという問題がある。この問題は特
に利得の高い半導体レーザでは顕著に現れる。高出力半
導体レーザとして、活性領域の幅を広くしたブロードエ
リア半導体レーザが知られているが、これによれば、単
一横モードのみを効率良く発振させ得るようなモード弁
別性ある共振器構造を有していないため高次の横モード
が多数同時に発振し、発振レーザ光を回折限界まで集光
することが出来ない。従って、高いパワー密度の集光ス
ポットを得ることが出来ない。
【０００５】そこでこれらの問題を改善するものとし
て、モード弁別性を高めるための各種共振器方式が考案
されている。以下、これらの方式について簡単に説明す
る。
て、モード弁別性を高めるための各種共振器方式が考案
されている。以下、これらの方式について簡単に説明す
る。
【０００６】（１）空間フイルター方式 共振器内にレンズと単純な開口とからなる空間フィルタ
ーを設けることにより、高次モードの光量ロスを相対的
に増大させ、最低次の基本横モードのみを良好に発振さ
せようとする技術が知られている（「High-Radiance Ro
om-TemperatureGaAs Laser With Controlled Radiation
in a Single Transverse Mode(E.M.Phi11ip-Rutz,IEEE
J.Quantum Electron QE-8,632(1972))」、「High-powe
r,diffraction-limited,narrow-band,external-cavity
diode laser(W.F.Sharfin,J.Seppala,A.Mooradian,B.A.
Soltz,R.G.Waters,B.J.Vollmer,and K.J.Bystrom Appl.
Phys.Lett.54,1731(1989))」、特表平４−504930号等参
照）。
ーを設けることにより、高次モードの光量ロスを相対的
に増大させ、最低次の基本横モードのみを良好に発振さ
せようとする技術が知られている（「High-Radiance Ro
om-TemperatureGaAs Laser With Controlled Radiation
in a Single Transverse Mode(E.M.Phi11ip-Rutz,IEEE
J.Quantum Electron QE-8,632(1972))」、「High-powe
r,diffraction-limited,narrow-band,external-cavity
diode laser(W.F.Sharfin,J.Seppala,A.Mooradian,B.A.
Soltz,R.G.Waters,B.J.Vollmer,and K.J.Bystrom Appl.
Phys.Lett.54,1731(1989))」、特表平４−504930号等参
照）。
【０００７】しかしこのようなレーザー装置によれば、
単純な単一開口を用いているために、高次モードの光量
のロスを相対的に増大させるに止まり、高次モードの空
間周波数成分を完全に共振器外に排除することが出来な
い。したがって、光量ロスを大きくしてもゲインを高め
ることによって共振器の発振固有モードとなり得る。こ
のため、半導体レーザー等の十分高い利得を持つ増幅媒
体では、高次モードの発振を抑制することができず、基
本横モードと同時に複数の高次モードが発振してしま
う、という問題が生じる。
単純な単一開口を用いているために、高次モードの光量
のロスを相対的に増大させるに止まり、高次モードの空
間周波数成分を完全に共振器外に排除することが出来な
い。したがって、光量ロスを大きくしてもゲインを高め
ることによって共振器の発振固有モードとなり得る。こ
のため、半導体レーザー等の十分高い利得を持つ増幅媒
体では、高次モードの発振を抑制することができず、基
本横モードと同時に複数の高次モードが発振してしま
う、という問題が生じる。
【０００８】（２）モード選択ミラー方式 モード選択性のある共振器ミラーを用いて、所望の空間
モードのみを発振させる技術も知られている。この技術
によるレーザー装置として、回折型モード選択ミラー方
式１、２（「High modal discrimination in a Nd:YAG
laser resonator with internal phase gratings(J.R.L
eger,D.Chen,and K.Dai,0pt.Lett.19,1976(1994)）」、
「Large-area,single-transverse-mode semiconductor
laser with diffractionlimited super-Gaussian outpu
t(G.Mowry,and J.R.Leger,Appl.Phys.Lett.66,1614(199
5)）」）等があるが、空間フィルター方式と同様の問題
点がある。
モードのみを発振させる技術も知られている。この技術
によるレーザー装置として、回折型モード選択ミラー方
式１、２（「High modal discrimination in a Nd:YAG
laser resonator with internal phase gratings(J.R.L
eger,D.Chen,and K.Dai,0pt.Lett.19,1976(1994)）」、
「Large-area,single-transverse-mode semiconductor
laser with diffractionlimited super-Gaussian outpu
t(G.Mowry,and J.R.Leger,Appl.Phys.Lett.66,1614(199
5)）」）等があるが、空間フィルター方式と同様の問題
点がある。
【０００９】（３）合波方式 そこで本願出願人等は、上記空間フイルター方式または
モード選択ミラー方式による諸難点を解決し、高出力の
基本横モードを発振させうるレーザー装置として、複数
のレーザ媒質を共軸に合波して単一のレーザーとして発
振させるコヒーレント合波レーザー装置を提案している
（特開平６−249615号（特願平５−336318号）、「Cohe
rent beam addition of GaAlAs lasers by binary phas
e gratings(J.R.Leger,G.J.Swanson,and W.B.Veldkamp,
Appl.Phys.Lett.48,888(1986) ）」、「Coherent addit
ion of AlGaAs lasers using microlenses and diffrac
tive coupling(J.R.Leger,M.L.Scott,and W.B.Veldkam
p,Appl.Phys.Lett.52,1771(1988) ）」、米国特許ＵＳ
Ｐ．4649351号、同ＵＳＰ．4813762号等）。
モード選択ミラー方式による諸難点を解決し、高出力の
基本横モードを発振させうるレーザー装置として、複数
のレーザ媒質を共軸に合波して単一のレーザーとして発
振させるコヒーレント合波レーザー装置を提案している
（特開平６−249615号（特願平５−336318号）、「Cohe
rent beam addition of GaAlAs lasers by binary phas
e gratings(J.R.Leger,G.J.Swanson,and W.B.Veldkamp,
Appl.Phys.Lett.48,888(1986) ）」、「Coherent addit
ion of AlGaAs lasers using microlenses and diffrac
tive coupling(J.R.Leger,M.L.Scott,and W.B.Veldkam
p,Appl.Phys.Lett.52,1771(1988) ）」、米国特許ＵＳ
Ｐ．4649351号、同ＵＳＰ．4813762号等）。
【００１０】この技術によれば、複数のレーザー光を共
軸に合波するためのアレイ生成器（アレイイルミネー
タ）と称される特殊な光学素子が用いられる。
軸に合波するためのアレイ生成器（アレイイルミネー
タ）と称される特殊な光学素子が用いられる。
【００１１】アレイイルミネータとしては例えば、最適
設計された位相格子、偏光素子、フーリエ変換レンズア
レイ等がある。このコヒーレント合波レーザー装置によ
れば、各レーザ媒体から出射される各レーザー光のビー
ム品位が合波レーザー光のビーム品位に反映されるた
め、基本横モードの発振光を得るためには、各レーザー
媒体が基本横モードのみを出射する構造を有していなけ
ればならない。
設計された位相格子、偏光素子、フーリエ変換レンズア
レイ等がある。このコヒーレント合波レーザー装置によ
れば、各レーザ媒体から出射される各レーザー光のビー
ム品位が合波レーザー光のビーム品位に反映されるた
め、基本横モードの発振光を得るためには、各レーザー
媒体が基本横モードのみを出射する構造を有していなけ
ればならない。
【００１２】しかし一般にこのような基本横モードのみ
を出射する構造を有するレーザー媒体をアレイ状に配置
したレーザー媒体は製作が難しく、また高価格であると
いう問題がある。
を出射する構造を有するレーザー媒体をアレイ状に配置
したレーザー媒体は製作が難しく、また高価格であると
いう問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来技
術によれば、活性領域の幅が広いレーザ媒体や、モード
体積の大きなレーザー媒体を用いるレーザー装置は、多
数の高次横モードが同時に発振するため、基本横モード
のみを効率よく発振する良好なビーム品位のレーザー装
置を得ることが困難である。したがって発振出力の高い
レーザー装置では、発振レーザ光を回折限界まで集光
し、高いパワー密度を得ることが困難である。
術によれば、活性領域の幅が広いレーザ媒体や、モード
体積の大きなレーザー媒体を用いるレーザー装置は、多
数の高次横モードが同時に発振するため、基本横モード
のみを効率よく発振する良好なビーム品位のレーザー装
置を得ることが困難である。したがって発振出力の高い
レーザー装置では、発振レーザ光を回折限界まで集光
し、高いパワー密度を得ることが困難である。
【００１４】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、活性領域の幅が広いレーザ媒体や、モード体積の
大きなレーザ媒体を用いるものであっても、基本横モー
ドのみを効率良く発振させることによって、高出力でビ
ーム品位が良好なレーザー装置を提供することを目的と
するものである。
って、活性領域の幅が広いレーザ媒体や、モード体積の
大きなレーザ媒体を用いるものであっても、基本横モー
ドのみを効率良く発振させることによって、高出力でビ
ーム品位が良好なレーザー装置を提供することを目的と
するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザー装置
は、共振器構造内部に所定のアレイ生成光学系を配設し
て、１次以上の高次モード成分を所定の回折角以上に回
折させて基本横モード成分から完全に分離し、高次モー
ド成分を共振器の外に排除することにより、基本横モー
ド成分だけでレーザー発振させるものである。
は、共振器構造内部に所定のアレイ生成光学系を配設し
て、１次以上の高次モード成分を所定の回折角以上に回
折させて基本横モード成分から完全に分離し、高次モー
ド成分を共振器の外に排除することにより、基本横モー
ド成分だけでレーザー発振させるものである。
【００１６】すなわち、本発明のレーザ装置は、レーザ
ー共振器光学系と、前記共振器光学系の内部に設けられ
た、入射するレーザービームの複素振幅分布に相似な複
数の複素振幅分布を、該レーザー共振器中の前記光軸に
直交する面内に等間隔且つ同位相で配列するアレイ生成
光学系とを備えたことを特徴とするものである。
ー共振器光学系と、前記共振器光学系の内部に設けられ
た、入射するレーザービームの複素振幅分布に相似な複
数の複素振幅分布を、該レーザー共振器中の前記光軸に
直交する面内に等間隔且つ同位相で配列するアレイ生成
光学系とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】ここで、「相似な」とは、基本となる複素
振幅分布と同一パターンが、より狭い空間で生じている
状態を意味するものであり、一般的に図形等に用いられ
る意味と同じである。
振幅分布と同一パターンが、より狭い空間で生じている
状態を意味するものであり、一般的に図形等に用いられ
る意味と同じである。
【００１８】上記アレイ生成光学系は例えば、第１のレ
ンズアレイまたは第１の位相格子を用いたフーリエ平面
型アレイ生成器と、前記フーリエ平面型アレイ生成器を
通過したレーザービームの複素振幅分布をフーリエ変換
するフーリエ変換レンズと、該フーリエ変換レンズのフ
ーリエ変換面上に等間隔に形成されたレーザースポット
アレイを各別に位相補正してコリメートする第２のレン
ズアレイまたは第２の位相格子を用いたフーリエ平面型
アレイ生成器とからなるものを適用することができる。
ンズアレイまたは第１の位相格子を用いたフーリエ平面
型アレイ生成器と、前記フーリエ平面型アレイ生成器を
通過したレーザービームの複素振幅分布をフーリエ変換
するフーリエ変換レンズと、該フーリエ変換レンズのフ
ーリエ変換面上に等間隔に形成されたレーザースポット
アレイを各別に位相補正してコリメートする第２のレン
ズアレイまたは第２の位相格子を用いたフーリエ平面型
アレイ生成器とからなるものを適用することができる。
【００１９】また、上記アレイ生成光学系が、上記第１
のレンズアレイを用いたフーリエ平面型アレイ生成器、
前記フーリエ変換レンズおよび前記第２のレンズアレイ
を用いたフーリエ平面型アレイ生成器からなるものであ
る場合、光軸と平行な少なくとも一つの面内で、前記第
１のレンズアレイを用いたフーリエ平面型アレイ生成器
の焦点距離をf1、ピッチをp1、アレイ生成数をA1、前記
フーリエ変換レンズの焦点距離をf 、前記第２のレンズ
アレイの焦点距離をf2、ピッチをp2、アレイ生成数をA
2、前記レーザービームの波長をλとすれば、これらの
間には、下記式（１）、（２）および（３）が成り立つ
ように設定するのが望ましい。
のレンズアレイを用いたフーリエ平面型アレイ生成器、
前記フーリエ変換レンズおよび前記第２のレンズアレイ
を用いたフーリエ平面型アレイ生成器からなるものであ
る場合、光軸と平行な少なくとも一つの面内で、前記第
１のレンズアレイを用いたフーリエ平面型アレイ生成器
の焦点距離をf1、ピッチをp1、アレイ生成数をA1、前記
フーリエ変換レンズの焦点距離をf 、前記第２のレンズ
アレイの焦点距離をf2、ピッチをp2、アレイ生成数をA
2、前記レーザービームの波長をλとすれば、これらの
間には、下記式（１）、（２）および（３）が成り立つ
ように設定するのが望ましい。
【００２０】f ×p2＝f2×p1×A2 （１） f ×p1＝f1×p2×A1 （２） (p1×p2)/(λ×f)＝I （３） （ただし、I はゼロを除く整数） なお、レーザー共振器光学系としてはリング共振器を適
用することもでき、また、レーザビームは特定のものに
限定するものでなく、あらゆる種類のものを適用するこ
とができる。
用することもでき、また、レーザビームは特定のものに
限定するものでなく、あらゆる種類のものを適用するこ
とができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明のレーザ装置によれば、共振器光
学系の内部に設けられたアレイ生成光学系に入射したレ
ーザービームは、そのアレイ生成光学系により、レーザ
ー共振器中の光軸に直交する面内において、レーザービ
ームの有する複素振幅分布に相似な複数の複素振幅分布
が等間隔且つ同位相で配列される。入射したレーザービ
ームが基本横モードの複素振幅分布を持つ場合、等間隔
且つ同位相で配列された複素振幅分布は合波され全体と
して光軸方向に対し同一位相の波面となり、光軸方向に
進行する。一方、入射したレーザービームが高次横モー
ドである場合、等間隔且つ同位相で配列された複素振幅
分布は合波され全体として前記等間隔のピッチで決まる
値より高次の空間周波数の波面となり、光軸方向に対し
前記ピッチで決まる回折角より外側に回折される。した
がって同一位相の波面を持つ基本横モード成分は光軸方
向に光量ロスなく進み、共振器光学系によってレーザー
発振するが、高次横モード成分は共振器光学系によって
レーザー発振の対象とならない。
学系の内部に設けられたアレイ生成光学系に入射したレ
ーザービームは、そのアレイ生成光学系により、レーザ
ー共振器中の光軸に直交する面内において、レーザービ
ームの有する複素振幅分布に相似な複数の複素振幅分布
が等間隔且つ同位相で配列される。入射したレーザービ
ームが基本横モードの複素振幅分布を持つ場合、等間隔
且つ同位相で配列された複素振幅分布は合波され全体と
して光軸方向に対し同一位相の波面となり、光軸方向に
進行する。一方、入射したレーザービームが高次横モー
ドである場合、等間隔且つ同位相で配列された複素振幅
分布は合波され全体として前記等間隔のピッチで決まる
値より高次の空間周波数の波面となり、光軸方向に対し
前記ピッチで決まる回折角より外側に回折される。した
がって同一位相の波面を持つ基本横モード成分は光軸方
向に光量ロスなく進み、共振器光学系によってレーザー
発振するが、高次横モード成分は共振器光学系によって
レーザー発振の対象とならない。
【００２２】よって、本発明のレーザー装置は、活性領
域の幅が広いレーザ媒体や、モード体積の大きなレーザ
媒体を用いるものであっても、同一位相の基本横モード
成分だけを含むレーザービームが発振されるため、高出
力でビーム品位が良好なレーザービームを得ることがで
きる。
域の幅が広いレーザ媒体や、モード体積の大きなレーザ
媒体を用いるものであっても、同一位相の基本横モード
成分だけを含むレーザービームが発振されるため、高出
力でビーム品位が良好なレーザービームを得ることがで
きる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザー装置の具
体的な実施の形態について、図面を用いて詳細に説明す
る。
体的な実施の形態について、図面を用いて詳細に説明す
る。
【００２４】図１は本発明のレーザー装置の基本的な実
施形態の構成を示す図である。
施形態の構成を示す図である。
【００２５】図示のレーザー装置 100は、定在波型共振
器構成のレーザー装置であり、励起エネルギー源および
レーザー媒質からなるレーザー源30と、レーザー共振器
光学系10としての第１の共振器ミラー11および第２の共
振器ミラー12と、共振器光学系10の内部に設けられた、
レーザー源30から出射されたレーザービームB0の複素振
幅分布に相似な複数の複素振幅分布を、レーザー共振器
中の光軸Ｘに直交する面内に等間隔ｐ且つ同位相で配列
するアレイ生成光学系20とを備えた構成である。
器構成のレーザー装置であり、励起エネルギー源および
レーザー媒質からなるレーザー源30と、レーザー共振器
光学系10としての第１の共振器ミラー11および第２の共
振器ミラー12と、共振器光学系10の内部に設けられた、
レーザー源30から出射されたレーザービームB0の複素振
幅分布に相似な複数の複素振幅分布を、レーザー共振器
中の光軸Ｘに直交する面内に等間隔ｐ且つ同位相で配列
するアレイ生成光学系20とを備えた構成である。
【００２６】次に、このレーザー装置 100の基本的な作
用について説明する。
用について説明する。
【００２７】まずレーザー源30から図示右方向に出射さ
れたレーザービームB0はアレイ生成光学系20に入射し、
レーザー共振器光学系10の光軸Ｘに直交する面内におい
て、レーザービームB0の有する複素振幅分布に相似な複
数の複素振幅分布が等間隔且つ同位相で配列される。入
射したレーザービームBOが基本横モードの複素振幅分布
を持つ場合、等間隔且つ同位相で配列された複素振幅分
布は合波され全体として光軸方向に対し同一位相の波面
Ｂとなり、光軸Ｘ方向に進行する。一方、入射したレー
ザービームBOが高次横モードである場合、等間隔且つ同
位相で配列された複素振幅分布は合波され全体として前
記等間隔のピッチで決まる値より高次の空間周波数の波
面Ｂ′となり、光軸Ｘ方向に対し前記ピッチで決まる回
折角より外側に回折される。
れたレーザービームB0はアレイ生成光学系20に入射し、
レーザー共振器光学系10の光軸Ｘに直交する面内におい
て、レーザービームB0の有する複素振幅分布に相似な複
数の複素振幅分布が等間隔且つ同位相で配列される。入
射したレーザービームBOが基本横モードの複素振幅分布
を持つ場合、等間隔且つ同位相で配列された複素振幅分
布は合波され全体として光軸方向に対し同一位相の波面
Ｂとなり、光軸Ｘ方向に進行する。一方、入射したレー
ザービームBOが高次横モードである場合、等間隔且つ同
位相で配列された複素振幅分布は合波され全体として前
記等間隔のピッチで決まる値より高次の空間周波数の波
面Ｂ′となり、光軸Ｘ方向に対し前記ピッチで決まる回
折角より外側に回折される。
【００２８】したがって同一位相の基本横モード成分Ｂ
は光軸Ｘ方向に進み、共振器光学系10の作用によってレ
ーザー発振するが、高次モード成分Ｂ′は共振器光学系
10による共振対象となる光路から外れるためレーザー発
振の対象とならない。
は光軸Ｘ方向に進み、共振器光学系10の作用によってレ
ーザー発振するが、高次モード成分Ｂ′は共振器光学系
10による共振対象となる光路から外れるためレーザー発
振の対象とならない。
【００２９】このように本実施形態のレーザー装置 100
によれば、同一位相の基本横モード成分だけを含むレー
ザービームが発振されるため、高出力でビーム品位が良
好なレーザービームを得ることができる。
によれば、同一位相の基本横モード成分だけを含むレー
ザービームが発振されるため、高出力でビーム品位が良
好なレーザービームを得ることができる。
【００３０】図２は上記図１に示した実施形態のレーザ
ー装置 100のより詳しい構成について示す図である。図
示のレーザー装置 100は、図１に示した装置のアレイ生
成光学系20として、光軸Ｘに直交する面内において、多
数のレンズが直交する２次元方向に等間隔で配列された
第１のフーリエ変換レンズアレイを用いたフーリエ平面
型アレイ生成器21と、フーリエ平面型アレイ生成器21を
通過したレーザービームの複素振幅分布をフーリエ変換
するフーリエ変換レンズ22と、フーリエ変換レンズ22の
フーリエ変換面上に等間隔に形成されたレーザースポッ
トアレイを各別にコリメートする第２のフーリエ変換レ
ンズアレイ23とからなるものを適用し、レーザー源30を
構成する励起エネルギー源としてＬＤ（レーザーダイオ
ード）31、レーザー媒質としてＹＡＧロッド32を適用し
た、より具体的な実施形態を示すものである。さらに図
３に示すように、光軸Ｘおよび第１のフーリエ変換レン
ズアレイのアレイ配列方向と平行な面内において、アレ
イ生成光学系20を構成する、第１のフーリエ変換レンズ
アレイを用いたフーリエ平面型アレイ生成器の焦点距離
をf1、ピッチをp1、アレイ生成数をA1、フーリエ変換レ
ンズの焦点距離をf、第２のフーリエ変換レンズアレイ
を用いたフーリエ平面型アレイ生成器の焦点距離をf2、
ピッチをp2、アレイ生成数をA2、レーザービームの波長
をλとしたとき、下記式（１）、（２）および（３）が
成立するように形成、配設されている。
ー装置 100のより詳しい構成について示す図である。図
示のレーザー装置 100は、図１に示した装置のアレイ生
成光学系20として、光軸Ｘに直交する面内において、多
数のレンズが直交する２次元方向に等間隔で配列された
第１のフーリエ変換レンズアレイを用いたフーリエ平面
型アレイ生成器21と、フーリエ平面型アレイ生成器21を
通過したレーザービームの複素振幅分布をフーリエ変換
するフーリエ変換レンズ22と、フーリエ変換レンズ22の
フーリエ変換面上に等間隔に形成されたレーザースポッ
トアレイを各別にコリメートする第２のフーリエ変換レ
ンズアレイ23とからなるものを適用し、レーザー源30を
構成する励起エネルギー源としてＬＤ（レーザーダイオ
ード）31、レーザー媒質としてＹＡＧロッド32を適用し
た、より具体的な実施形態を示すものである。さらに図
３に示すように、光軸Ｘおよび第１のフーリエ変換レン
ズアレイのアレイ配列方向と平行な面内において、アレ
イ生成光学系20を構成する、第１のフーリエ変換レンズ
アレイを用いたフーリエ平面型アレイ生成器の焦点距離
をf1、ピッチをp1、アレイ生成数をA1、フーリエ変換レ
ンズの焦点距離をf、第２のフーリエ変換レンズアレイ
を用いたフーリエ平面型アレイ生成器の焦点距離をf2、
ピッチをp2、アレイ生成数をA2、レーザービームの波長
をλとしたとき、下記式（１）、（２）および（３）が
成立するように形成、配設されている。
【００３１】f ×p2＝f2×p1×A2 （１） f ×p1＝f1×p2×A1 （２） (p1×p2)/(λ×f)＝I （３） （ただし、I はゼロを除く整数） まず励起ＬＤ31による励起により、ＹＡＧロッド32から
近似的に基本横モードと等価な平面波レーザービームB0
が出射される場合を考える。ここで平面波レーザービー
ムBOのビーム径＝p1×A2であるとする。入射した平面波
B0は第１のフーリエ変換レンズアレイ21を構成する各フ
ーリエ変換レンズによってフーリエ変換される。このと
きレンズアレイ21を構成する各レンズのフーリエ変換面
ｔに於ける振幅分布Φ（ｔ）は、次の式（４）で示すも
のとなる。ここで、２L1＋１＝A2とする。
近似的に基本横モードと等価な平面波レーザービームB0
が出射される場合を考える。ここで平面波レーザービー
ムBOのビーム径＝p1×A2であるとする。入射した平面波
B0は第１のフーリエ変換レンズアレイ21を構成する各フ
ーリエ変換レンズによってフーリエ変換される。このと
きレンズアレイ21を構成する各レンズのフーリエ変換面
ｔに於ける振幅分布Φ（ｔ）は、次の式（４）で示すも
のとなる。ここで、２L1＋１＝A2とする。
【００３２】
【数１】
【００３３】次に、式（４）で与えられた振幅分布Φ
（ｔ）のレーザービームはフーリエ変換レンズ22を通過
し、このフーリエ変換レンズ22によりフーリエ変換さ
れ、フーリエ変換レンズ22の後側フーリエ変換面ｕにお
いて式（５）で表される振幅分布Θ（ｕ）が形成され
る。
（ｔ）のレーザービームはフーリエ変換レンズ22を通過
し、このフーリエ変換レンズ22によりフーリエ変換さ
れ、フーリエ変換レンズ22の後側フーリエ変換面ｕにお
いて式（５）で表される振幅分布Θ（ｕ）が形成され
る。
【００３４】
【数２】
【００３５】式（５）で与えられた振幅分布Θ（ｕ）は
第２のフーリエ変換レンズアレイ23を通過し、このレン
ズアレイ23を構成する各レンズによってそれぞれフーリ
エ変換された振幅分布Ψ（ｖ）が、レンズアレイ23の後
側フーリエ変換面ｖに形成される。ここで、２L2＋１＝
A1とする。
第２のフーリエ変換レンズアレイ23を通過し、このレン
ズアレイ23を構成する各レンズによってそれぞれフーリ
エ変換された振幅分布Ψ（ｖ）が、レンズアレイ23の後
側フーリエ変換面ｖに形成される。ここで、２L2＋１＝
A1とする。
【００３６】
【数３】
【００３７】ここで、アレイ生成光学系20が前記式
（３）を満たすことにより、上記式（６）の位相項は消
失し、第２のフーリエ変換レンズアレイ23を通過したレ
ーザービームは全体として同一位相の波面を持つレーザ
ービームとなる。
（３）を満たすことにより、上記式（６）の位相項は消
失し、第２のフーリエ変換レンズアレイ23を通過したレ
ーザービームは全体として同一位相の波面を持つレーザ
ービームとなる。
【００３８】さらに式（１）を満たすことにより、式
（６）は下記式（７）に示すものとなる。
（６）は下記式（７）に示すものとなる。
【００３９】
【数４】
【００４０】このとき式（７）より明らかなように、第
２のフーリエ変換レンズアレイ23を通過したレーザ光
は、Sinc関数で表される振幅分布が全体として等間隔か
つ同位相で配列されたような分布になっている。
２のフーリエ変換レンズアレイ23を通過したレーザ光
は、Sinc関数で表される振幅分布が全体として等間隔か
つ同位相で配列されたような分布になっている。
【００４１】なお、式（７）で表される、第２のフーリ
エ変換レンズアレイ23の後側フーリエ変換面ｖにおける
分布は、式（３）で整数Ｉ＝１のとき、ほぼ光軸Ｘ方向
に進行する平面波とみなすことができる。整数Ｉ≠１の
ときは、上記Sinc関数の間隔によって高次の空間周波数
成分が生じるが、大部分は光軸Ｘ方向に進行する平面波
となる。
エ変換レンズアレイ23の後側フーリエ変換面ｖにおける
分布は、式（３）で整数Ｉ＝１のとき、ほぼ光軸Ｘ方向
に進行する平面波とみなすことができる。整数Ｉ≠１の
ときは、上記Sinc関数の間隔によって高次の空間周波数
成分が生じるが、大部分は光軸Ｘ方向に進行する平面波
となる。
【００４２】したがって、アレイ生成光学系20の等ピッ
チ条件（式（１））および同位相条件（式（３））を満
たすとき、第１のフーリエ変換レンズアレイ21に入射し
た平面波B0は、第２のフーリエ変換レンズアレイ23か
ら、光量の大部分が平面波に合波されて光軸Ｘ方向に出
射される。
チ条件（式（１））および同位相条件（式（３））を満
たすとき、第１のフーリエ変換レンズアレイ21に入射し
た平面波B0は、第２のフーリエ変換レンズアレイ23か
ら、光量の大部分が平面波に合波されて光軸Ｘ方向に出
射される。
【００４３】次に第１のフーリエ変換レンズアレイ21に
高次横モードが入射する場合を考える。高次横モードの
複素振幅分布は第１のフーリエ変換レンズアレイ21を構
成する複数の各レンズで、各位置の複素振幅分布が分割
・集光され、その後側フーリエ変換面ｔにおいて、各位
置の複素振幅分布を反映した集光スボットアレイが形成
される。
高次横モードが入射する場合を考える。高次横モードの
複素振幅分布は第１のフーリエ変換レンズアレイ21を構
成する複数の各レンズで、各位置の複素振幅分布が分割
・集光され、その後側フーリエ変換面ｔにおいて、各位
置の複素振幅分布を反映した集光スボットアレイが形成
される。
【００４４】集光スボットアレイは、フーリエ変換レン
ズ22および第２のフーリエ変換レンズアレイ23を構成す
る複数の各レンズにより、第２のフーリエ変換レンズア
レイ23の後側フーリエ変換面ｖに結像される。したがっ
てこのフーリエ変換面ｖには、全体として高次横モード
の複素振幅分布と相似な分布が複数複製され、第２のフ
ーリエ変換レンズアレイのピッチp2で配列された複素振
幅分布となる。
ズ22および第２のフーリエ変換レンズアレイ23を構成す
る複数の各レンズにより、第２のフーリエ変換レンズア
レイ23の後側フーリエ変換面ｖに結像される。したがっ
てこのフーリエ変換面ｖには、全体として高次横モード
の複素振幅分布と相似な分布が複数複製され、第２のフ
ーリエ変換レンズアレイのピッチp2で配列された複素振
幅分布となる。
【００４５】従って、第２のフーリエ変換レンズアレイ
23を通過した複素振幅分布は、第２のフーリエ変換レン
ズアレイ23のピッチp2より高次の空間周波数のみを有す
る複素振幅分布となり、アレイピッチp2以下の空間周波
数成分を全く含まない。
23を通過した複素振幅分布は、第２のフーリエ変換レン
ズアレイ23のピッチp2より高次の空間周波数のみを有す
る複素振幅分布となり、アレイピッチp2以下の空間周波
数成分を全く含まない。
【００４６】高次の空間周波数成分は、アレイピッチp2
に依存する回折角より必ず外側に回折されるため、適当
な共振器構成または空間フィルターにより、共振器から
高次横モードの空間周波数成分を完全に排除することが
可能である。従って光軸Ｘ上には、位相の揃った基本横
モード成分のみが残る結果となる。
に依存する回折角より必ず外側に回折されるため、適当
な共振器構成または空間フィルターにより、共振器から
高次横モードの空間周波数成分を完全に排除することが
可能である。従って光軸Ｘ上には、位相の揃った基本横
モード成分のみが残る結果となる。
【００４７】このように本発明実施形態のレーザー装置
によれぱ、高次横モード成分は共振器の外に完全に排除
されてしまうため、高次横モードは共振器の発振固有モ
ードとなり得ない。従って、活性領域の幅が広いレーザ
媒体や、モード体積の大きなレーザ媒体を用いるもので
あっても、基本横モードのみを効率良く発振させること
ができ、高出力でビーム品位が良好なレーザービームを
得ることができる。
によれぱ、高次横モード成分は共振器の外に完全に排除
されてしまうため、高次横モードは共振器の発振固有モ
ードとなり得ない。従って、活性領域の幅が広いレーザ
媒体や、モード体積の大きなレーザ媒体を用いるもので
あっても、基本横モードのみを効率良く発振させること
ができ、高出力でビーム品位が良好なレーザービームを
得ることができる。
【００４８】上述した説明は、入射する高次横モードの
複素振幅分布が、第１のフーリエ変換レンズアレイ21の
アレイピッチp1より高次の空間周波数成分のみ有する場
合にも同様に当てはめることができる。
複素振幅分布が、第１のフーリエ変換レンズアレイ21の
アレイピッチp1より高次の空間周波数成分のみ有する場
合にも同様に当てはめることができる。
【００４９】第１のフーリエ変換レンズアレイ21より高
次の空間周波数成分を有する高次モードが入射した場合
は、第２のフーリエ変換レンズアレイ23のアレイピッチ
p2よりも低次の空間周波数成分を有する複素振幅分布が
アレイ生成光学系20を通過し得るが、この場合さらにア
レイ生成光学系20が上記式（２）を満たすことにより、
アレイ生成光学系20の両側（第１のフーリエ変換レンズ
アレイ21側および第２のフーリエ変換レンズアレイ23
側）からそれぞれ入射するレーザ光の複素振幅分布に対
して、上述した説明が同様に成立する。
次の空間周波数成分を有する高次モードが入射した場合
は、第２のフーリエ変換レンズアレイ23のアレイピッチ
p2よりも低次の空間周波数成分を有する複素振幅分布が
アレイ生成光学系20を通過し得るが、この場合さらにア
レイ生成光学系20が上記式（２）を満たすことにより、
アレイ生成光学系20の両側（第１のフーリエ変換レンズ
アレイ21側および第２のフーリエ変換レンズアレイ23
側）からそれぞれ入射するレーザ光の複素振幅分布に対
して、上述した説明が同様に成立する。
【００５０】したがって、第２のフーリエ変換レンズア
レイ23を通過したレーザ光は、第２の共振器ミラー12に
おいて反射され、再び第２のフーリエ変換レンズアレイ
23に入射するが、この複素振幅分布は第２のフーリエ変
換レンズアレイ23のアレイピッチp2より低次の空間周波
数成分のみを有しているため、図中右方向からアレイ生
成光学系20を通過させることによって、高次の空間周波
数成分を完全に共振器の外に排除することができる。
レイ23を通過したレーザ光は、第２の共振器ミラー12に
おいて反射され、再び第２のフーリエ変換レンズアレイ
23に入射するが、この複素振幅分布は第２のフーリエ変
換レンズアレイ23のアレイピッチp2より低次の空間周波
数成分のみを有しているため、図中右方向からアレイ生
成光学系20を通過させることによって、高次の空間周波
数成分を完全に共振器の外に排除することができる。
【００５１】なお、上記高次の空間周波数成分を完全に
共振器の外に排除するに際しては、フーリエ変換レンズ
アレイ21，23と共振器ミラー11，12との間隔を十分長く
確保するのが望ましい。
共振器の外に排除するに際しては、フーリエ変換レンズ
アレイ21，23と共振器ミラー11，12との間隔を十分長く
確保するのが望ましい。
【００５２】また上記空間フィルターを適用する場合
は、左側から右側に進むレーザービームについては、フ
ーリエ変換レンズアレイ23を通過した後の位置に、レー
ザービームを集光するレンズを配設し、その集光位置
に、フーリエ変換レンズアレイ23のピッチp2に対応する
回折角以上の空間周波数成分を遮断するアパーチャーを
設け、その開口を通過したレーザービームを再びコリメ
ートレンズ等によりコリメートする構成とすればよい。
或いは、フーリエ変換レンズアレイ23を通過した後の位
置に、レーザービームを集光するレンズを配設し、その
集光ビームウエスト位置に、フーリエ変換レンズアレイ
23のピッチp2に対応する回折角以上の空間周波数成分を
遮断するアパチャーと共振器ミラー12を配設する構成で
もよい。また、右側から左側に進むレーザービームにつ
いてはフーリエ変換レンズアレイ21を通過した後の位置
に、レーザビームを集光するレンズを配設し、その集光
位置に、フーリエ変換レンズアレイ21のピッチp1に対応
する回折角以上の空間周波数成分を遮断するアパーチャ
ーを設け、その開口を通過したレーザービームを再びコ
リメートレンズ等によりコリメートする構成とすればよ
い。
は、左側から右側に進むレーザービームについては、フ
ーリエ変換レンズアレイ23を通過した後の位置に、レー
ザービームを集光するレンズを配設し、その集光位置
に、フーリエ変換レンズアレイ23のピッチp2に対応する
回折角以上の空間周波数成分を遮断するアパーチャーを
設け、その開口を通過したレーザービームを再びコリメ
ートレンズ等によりコリメートする構成とすればよい。
或いは、フーリエ変換レンズアレイ23を通過した後の位
置に、レーザービームを集光するレンズを配設し、その
集光ビームウエスト位置に、フーリエ変換レンズアレイ
23のピッチp2に対応する回折角以上の空間周波数成分を
遮断するアパチャーと共振器ミラー12を配設する構成で
もよい。また、右側から左側に進むレーザービームにつ
いてはフーリエ変換レンズアレイ21を通過した後の位置
に、レーザビームを集光するレンズを配設し、その集光
位置に、フーリエ変換レンズアレイ21のピッチp1に対応
する回折角以上の空間周波数成分を遮断するアパーチャ
ーを設け、その開口を通過したレーザービームを再びコ
リメートレンズ等によりコリメートする構成とすればよ
い。
【００５３】図４（Ａ），（Ｂ）は、本発明のレーザー
装置の第２の実施形態の構成を示す上面図（（Ａ））、
側面図（（Ｂ））である。
装置の第２の実施形態の構成を示す上面図（（Ａ））、
側面図（（Ｂ））である。
【００５４】図示の実施形態のレーザー装置は、図２に
示した実施形態のレーザー装置に対して、レーザー源と
してブロードエリアＬＤ33を用い、アレイ生成光学系と
して、光軸に直交する面内でブロードエリアＬＤ33の活
性層と平行方向にのみ屈折力を有する第１のシリンドリ
カルレンズアレイ21′とフーリエ変換レンズ22と第１の
シリンドリカルレンズアレイ21′の屈折力と同一方向に
のみ屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズアレイ
23′とからなるものを用い、ブロードエリアＬＤ33から
出射されたレーザービームを、活性層と平行方向に拡大
して第１のシリンドリカルレンズアレイ21′に入射させ
る第３のシリンドリカルレンズ41、第４のシリンドリカ
ルレンズ43と、活性層と直交方向にコリメートして平行
ビームとして取り扱うための第５のシリンドリカルレン
ズ44、第６のシリンドリカルレンズ45およびアパーチャ
ー42をさらに備えた点において相違するが、アレイ生成
光学系としての作用は図２に示した実施形態の場合と同
様であるので、説明は省略する。
示した実施形態のレーザー装置に対して、レーザー源と
してブロードエリアＬＤ33を用い、アレイ生成光学系と
して、光軸に直交する面内でブロードエリアＬＤ33の活
性層と平行方向にのみ屈折力を有する第１のシリンドリ
カルレンズアレイ21′とフーリエ変換レンズ22と第１の
シリンドリカルレンズアレイ21′の屈折力と同一方向に
のみ屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズアレイ
23′とからなるものを用い、ブロードエリアＬＤ33から
出射されたレーザービームを、活性層と平行方向に拡大
して第１のシリンドリカルレンズアレイ21′に入射させ
る第３のシリンドリカルレンズ41、第４のシリンドリカ
ルレンズ43と、活性層と直交方向にコリメートして平行
ビームとして取り扱うための第５のシリンドリカルレン
ズ44、第６のシリンドリカルレンズ45およびアパーチャ
ー42をさらに備えた点において相違するが、アレイ生成
光学系としての作用は図２に示した実施形態の場合と同
様であるので、説明は省略する。
【００５５】なお、この実施形態においては、ブロード
エリアＬＤ33の外側端面33b に低反射率（ＬＲ）コーテ
ィングを施し、内側端面33a に無反射（ＡＲ）コーティ
ングを施し、共振器ミラー13の外側端面13a に高反射率
（ＨＲ）コーティングを施すことによって、共振器光学
系が構成されている。
エリアＬＤ33の外側端面33b に低反射率（ＬＲ）コーテ
ィングを施し、内側端面33a に無反射（ＡＲ）コーティ
ングを施し、共振器ミラー13の外側端面13a に高反射率
（ＨＲ）コーティングを施すことによって、共振器光学
系が構成されている。
【００５６】図５は、本発明のレーザー装置の第３の実
施形態を示す図である。図示のレーザー装置は、レーザ
ー光源として、プロードエリアＬＤを活性層と直交する
方向に複数積層した積層プロードエリアＬＤ33′を用い
る。積層ブロードエリアＬＤ33′から出射されるレーザ
ー光は、積層プロードエリアＬＤ33′の活性層と直交す
る方向に屈折力を有し、且つ積層のピッチと等しいピッ
チのシリンドリカルレンズアレイ44′、44″およびシリ
ンドリカルレンズ45、46を用い、一括してコリメートす
る。
施形態を示す図である。図示のレーザー装置は、レーザ
ー光源として、プロードエリアＬＤを活性層と直交する
方向に複数積層した積層プロードエリアＬＤ33′を用い
る。積層ブロードエリアＬＤ33′から出射されるレーザ
ー光は、積層プロードエリアＬＤ33′の活性層と直交す
る方向に屈折力を有し、且つ積層のピッチと等しいピッ
チのシリンドリカルレンズアレイ44′、44″およびシリ
ンドリカルレンズ45、46を用い、一括してコリメートす
る。
【００５７】アレイ生成光学系として、光軸と直交する
面内で積層ブロードエリアＬＤの活性層に平行な方向と
それに直交する方向との２方向に多数のレンズが所定ピ
ツチで配列された第１の２次元レンズアレイ24と、この
第１の２次元レンズアレイ24を透過したレーザービーム
の複素振幅分布をフーリエ変換するフーリエ変換レンズ
22と、フーリエ変換レンズ22のフーリエ変換面上に所定
のピッチで形成された２次元スポットアレイを各別にコ
リメートする第２の２次元レンズアレイ25とからなるも
のを用いる。
面内で積層ブロードエリアＬＤの活性層に平行な方向と
それに直交する方向との２方向に多数のレンズが所定ピ
ツチで配列された第１の２次元レンズアレイ24と、この
第１の２次元レンズアレイ24を透過したレーザービーム
の複素振幅分布をフーリエ変換するフーリエ変換レンズ
22と、フーリエ変換レンズ22のフーリエ変換面上に所定
のピッチで形成された２次元スポットアレイを各別にコ
リメートする第２の２次元レンズアレイ25とからなるも
のを用いる。
【００５８】本実施形態のレーザー装置は、積層ブロー
ドエリアＬＤ33′から出射されたレーザービームを一括
してコリメートするために、ＬＤの前後に配された第
１、第２のシリンドリカルレンズアレイ44′、44″、活
性層と平行方向にレーザービームを拡大して第１の２次
元レンズアレイ24に入射させる第１、第２のシリンドリ
カルレンズ45、46を更に備えた点において、前述した第
１の実施形態のレーザー装置と相違するが、アレイ生成
光学系としての作用は第１の実施形態のレーザー装置と
同様であるので、説明は省略する。
ドエリアＬＤ33′から出射されたレーザービームを一括
してコリメートするために、ＬＤの前後に配された第
１、第２のシリンドリカルレンズアレイ44′、44″、活
性層と平行方向にレーザービームを拡大して第１の２次
元レンズアレイ24に入射させる第１、第２のシリンドリ
カルレンズ45、46を更に備えた点において、前述した第
１の実施形態のレーザー装置と相違するが、アレイ生成
光学系としての作用は第１の実施形態のレーザー装置と
同様であるので、説明は省略する。
【図１】本発明のレーザー装置の基本的な実施形態の構
成を示す図
成を示す図
【図２】図１に示した実施形態のレーザー装置 100のよ
り詳しい構成について示す図
り詳しい構成について示す図
【図３】図２に示したレーザー装置 100のアレイ生成光
学系20の詳細な構成を示す図
学系20の詳細な構成を示す図
【図４】本発明のレーザー装置の第２の実施形態の構成
を示す平面図（（Ａ））、正面図（（Ｂ））
を示す平面図（（Ａ））、正面図（（Ｂ））
【図５】本発明のレーザー装置の第３の実施形態の構成
を示す平面図（（Ａ））、正面図（（Ｂ））
を示す平面図（（Ａ））、正面図（（Ｂ））
11，12 共振器ミラー 20 アレイ生成光学系 30 レーザー源 100 レーザー装置
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザー共振器光学系と、 前記共振器光学系の内部に設けられた、入射するレーザ
ービームの複素振幅分布に相似な複数の複素振幅分布
を、該レーザー共振器中の前記光軸に直交する面内に等
間隔且つ同位相で配列するアレイ生成光学系とを備えた
ことを特徴とするレーザー装置。 - 【請求項２】 前記アレイ生成光学系が、 第１のレンズアレイまたは第１の位相格子を用いたフー
リエ平面型アレイ生成器と、 前記フーリエ平面型アレイ生成器を通過したレーザービ
ームの複素振幅分布をフーリエ変換するフーリエ変換レ
ンズと、 該フーリエ変換レンズのフーリエ変換面上に等間隔に形
成されたレーザースポットアレイを各別に位相補正して
コリメートする第２のレンズアレイまたは第２の位相格
子を用いたフーリエ平面型アレイ生成器とからなるもの
であることを特徴とする請求項１記載のレーザー装置。 - 【請求項３】 前記アレイ生成光学系が、前記第１のレ
ンズアレイを用いたフーリエ平面型アレイ生成器、前記
フーリエ変換レンズおよび前記第２のレンズアレイを用
いたフーリエ平面型アレイ生成器からなるものである請
求項２記載のレーザー装置において、 光軸と平行な少なくとも一つの面内で、前記第１のレン
ズアレイを用いたフーリエ平面型アレイ生成器の焦点距
離f1、ピッチp1、アレイ生成数A1、前記フーリエ変換レ
ンズの焦点距離f 、前記第２のレンズアレイを用いたフ
ーリエ平面型アレイ生成器の焦点距離f2、ピッチp2、ア
レイ生成数A2、前記レーザービームの波長λが、下記式
（１）、（２）および（３）を満たすことを特徴とする
レーザー装置。 f ×p2＝f2×p1×A2 （１） f ×p1＝f1×p2×A1 （２） (p1×p2)/(λ×f)＝I （３） （ただし、I はゼロを除く整数）
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33669097A JP3360802B2 (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | レーザー装置 |
| US09/206,973 US6385229B1 (en) | 1997-12-08 | 1998-12-08 | Laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33669097A JP3360802B2 (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | レーザー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11177164A true JPH11177164A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3360802B2 JP3360802B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=18301806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33669097A Expired - Fee Related JP3360802B2 (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | レーザー装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6385229B1 (ja) |
| JP (1) | JP3360802B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6714581B2 (en) * | 2001-10-01 | 2004-03-30 | Christopher J. Corcoran | Compact phase locked laser array and related techniques |
| US7539232B1 (en) | 2001-10-01 | 2009-05-26 | Corcoran Christopher J | Compact phase locked laser array and related techniques |
| CN100356264C (zh) * | 2004-02-20 | 2007-12-19 | 苏州六六视觉科技股份有限公司 | 激光匀光器 |
| TW200741134A (en) * | 2005-12-12 | 2007-11-01 | Koninkl Philips Electronics Nv | Optical device for creating an illumination window |
| WO2010125534A1 (en) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Csir | Resonator with intracavity transformation of a gaussian into a top-hat beam |
| WO2016159768A1 (en) | 2015-04-01 | 2016-10-06 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Multi-beam laser system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4649351A (en) | 1984-10-19 | 1987-03-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Apparatus and method for coherently adding laser beams |
| US4813762A (en) | 1988-02-11 | 1989-03-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Coherent beam combining of lasers using microlenses and diffractive coupling |
| US5050179A (en) | 1989-04-20 | 1991-09-17 | Massachusetts Institute Of Technology | External cavity semiconductor laser |
| JPH0876054A (ja) | 1993-12-28 | 1996-03-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | レーザ装置 |
-
1997
- 1997-12-08 JP JP33669097A patent/JP3360802B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-12-08 US US09/206,973 patent/US6385229B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6385229B1 (en) | 2002-05-07 |
| JP3360802B2 (ja) | 2003-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2613278B2 (ja) | フエーズロックされたダイオードレーザ・アレイを有する光学装置 | |
| US7065107B2 (en) | Spectral beam combination of broad-stripe laser diodes | |
| US6650665B2 (en) | High-power blue and green light laser generation from high-powered diode lasers | |
| JP3341795B2 (ja) | レーザ走査発振装置 | |
| Pillai et al. | Paraxial-misalignment insensitive external-cavity semiconductor-laser array emitting near-diffraction limited single-lobed beam | |
| US4963003A (en) | Laser optical system | |
| JP4793820B2 (ja) | ２次元フォトニック結晶面発光レーザ光源 | |
| JPH0876054A (ja) | レーザ装置 | |
| EP0955707B1 (en) | Laser system | |
| JP4785327B2 (ja) | 半導体レーザー用レーザー共振器及びレーザー共振器を製造する方法 | |
| US5274657A (en) | Phase lock type semiconductor laser | |
| JP3360802B2 (ja) | レーザー装置 | |
| JPH07112084B2 (ja) | アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置 | |
| US7142568B2 (en) | High-power blue and green light laser generation from high-powered diode lasers | |
| JP5305423B2 (ja) | ２次元フォトニック結晶面発光レーザ光源 | |
| JP5191678B2 (ja) | 光源装置 | |
| Hassiaoui et al. | In-phase coherent coupling of tapered lasers in an external Talbot cavity | |
| JPH06104516A (ja) | レーザ装置 | |
| JPS63150981A (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JP2841570B2 (ja) | 外部共振器型半導体レーザ及びこれを用いた光伝送装置 | |
| JP2962561B2 (ja) | レーザダイオード励起固体レーザ装置 | |
| JPH055389B2 (ja) | ||
| JPH057035A (ja) | レーザ光発生装置 | |
| Chi et al. | Spectral properties of a broad-area diode laser with off-axis external-cavity feedback | |
| JP2589799B2 (ja) | レーザ光学系 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20021001 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071018 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071018 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081018 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091018 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101018 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111018 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121018 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121018 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131018 Year of fee payment: 11 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |