JPH01280720A - 光束整形装置 - Google Patents
光束整形装置Info
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- JPH01280720A JPH01280720A JP63111090A JP11109088A JPH01280720A JP H01280720 A JPH01280720 A JP H01280720A JP 63111090 A JP63111090 A JP 63111090A JP 11109088 A JP11109088 A JP 11109088A JP H01280720 A JPH01280720 A JP H01280720A
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- Japan
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- cherenkov
- light rays
- radiation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は円錐状発散光束であるチェレンコフ放射光の発
散角を変化させて、発散光束を集光若しくは平行光とす
る光束整形装置に関するものである。
散角を変化させて、発散光束を集光若しくは平行光とす
る光束整形装置に関するものである。
従来の技術
2 \−/
近年、非線形光学結晶を用いて、レーザ光の高調波を取
り出すことが行なわれているが、高調波を効率良く取シ
出す条件であるレーザ光の基本波と高調波との位相整合
を満足させる為に高調波をチェレンコフ放射光として取
υ出すことが行なわれている。ここで高調波として放射
されるチェレンコフ放射光はその放射のメカニズムから
所謂チェレンコフコーンと呼ばれる円錐状の発散光とな
る為、これを収束又は、平行光とする為に従来の光束整
形装置としては、シリンドリカルレンズを組み合わせた
光学系が用いられている。
り出すことが行なわれているが、高調波を効率良く取シ
出す条件であるレーザ光の基本波と高調波との位相整合
を満足させる為に高調波をチェレンコフ放射光として取
υ出すことが行なわれている。ここで高調波として放射
されるチェレンコフ放射光はその放射のメカニズムから
所謂チェレンコフコーンと呼ばれる円錐状の発散光とな
る為、これを収束又は、平行光とする為に従来の光束整
形装置としては、シリンドリカルレンズを組み合わせた
光学系が用いられている。
以下図面を参照し乍ら、上述した従来の光束整形装置の
一例について説明する。
一例について説明する。
第4〜8図のチェレンコフ放射光の説明図、第9図は従
来の光束整形装置のレンズ構成を示すものである。第4
図に於いて、1はチェレンコフ放射光源、2はチェレン
コフコーンであって、チェレンコフ放射光源1よシ発し
た光の光路を円錐の側面として捉えたものである。3は
チェレンコフリングと呼ぶものであって、チェレンコフ
放射光3、−7 の放射の軸に対して垂直々平面でチェレンコフコーンを
切断した時に見えるリング状の光である。
来の光束整形装置のレンズ構成を示すものである。第4
図に於いて、1はチェレンコフ放射光源、2はチェレン
コフコーンであって、チェレンコフ放射光源1よシ発し
た光の光路を円錐の側面として捉えたものである。3は
チェレンコフリングと呼ぶものであって、チェレンコフ
放射光3、−7 の放射の軸に対して垂直々平面でチェレンコフコーンを
切断した時に見えるリング状の光である。
第5図は第4図のチェレンコフコーンのYZ断面であシ
且つ、第4図で図示しなかった、線状のチェレンコフ放
射光源も模擬的に示している。同図において4はチェレ
ンコフ放射光源であって、1と4を結ぶ線分上にチェレ
ンコフ光源が分布する。
且つ、第4図で図示しなかった、線状のチェレンコフ放
射光源も模擬的に示している。同図において4はチェレ
ンコフ放射光源であって、1と4を結ぶ線分上にチェレ
ンコフ光源が分布する。
6はそれぞれの光源から出た光の光路である。以下従来
の光束整形装置の説明を容易にするために、チェレンコ
フ放射光源に制限を加える。即ちチェレンコフ放射光の
放射方向には異方性があり、第6図に示すように第4図
のチェレンコフリング3の特定領域だけが3日月状に明
るく見えるような場合である。このような例は、チェレ
ンコフ放射を行なう媒質が異方性をもつ結晶であったシ
、基本波が偏光している場合などに見られる。第6図に
於いて、6は第4図中のチェレンコフリング3の内、明
るく光る特定領域であって、以下これを三日月光と呼ぶ
。第7図、第8図はそれぞれ、第6図中の三日月光6を
、XZ平面、YZ平平面射影した図である。第7,8図
に於いて、第6図と同番号は同一物を付し説明を省略す
る。第7図において7は三日月光6のxZ平面内での発
散角(以後発散角XZと記す)、第8図において8は三
日月光6のYZ平面内での発散角(以後発散角YZと記
す)である。第9図に於いて、9はシリンドリカル凸レ
ンズであって、その焦点位置はチェレンコフ放射光源1
,4の間にある。1oはシリンドリカル凹レンズ、11
はシリンドリカル凸レンズであって、10と11の焦点
位置は一致、即ち共焦点である。12は三日月光であり
、13は矩形光である。第9図に於いて、シリンドリカ
ル凸レンズ9.シリンドリカル凹レンズ10.シリンド
リカル凸レンズ11の光軸は三日月光12の腹を通る直
線即ち、第7図の発散角xZの二等分線に一致させる。
の光束整形装置の説明を容易にするために、チェレンコ
フ放射光源に制限を加える。即ちチェレンコフ放射光の
放射方向には異方性があり、第6図に示すように第4図
のチェレンコフリング3の特定領域だけが3日月状に明
るく見えるような場合である。このような例は、チェレ
ンコフ放射を行なう媒質が異方性をもつ結晶であったシ
、基本波が偏光している場合などに見られる。第6図に
於いて、6は第4図中のチェレンコフリング3の内、明
るく光る特定領域であって、以下これを三日月光と呼ぶ
。第7図、第8図はそれぞれ、第6図中の三日月光6を
、XZ平面、YZ平平面射影した図である。第7,8図
に於いて、第6図と同番号は同一物を付し説明を省略す
る。第7図において7は三日月光6のxZ平面内での発
散角(以後発散角XZと記す)、第8図において8は三
日月光6のYZ平面内での発散角(以後発散角YZと記
す)である。第9図に於いて、9はシリンドリカル凸レ
ンズであって、その焦点位置はチェレンコフ放射光源1
,4の間にある。1oはシリンドリカル凹レンズ、11
はシリンドリカル凸レンズであって、10と11の焦点
位置は一致、即ち共焦点である。12は三日月光であり
、13は矩形光である。第9図に於いて、シリンドリカ
ル凸レンズ9.シリンドリカル凹レンズ10.シリンド
リカル凸レンズ11の光軸は三日月光12の腹を通る直
線即ち、第7図の発散角xZの二等分線に一致させる。
以上のように構成された光束整形装置について、以下そ
の動作について説明する。
の動作について説明する。
まず、第9図において、チェレンコフ放射光源1とチェ
レンコフ放射光源(以下線状チェレンコ6 \−7 )放射光源とする)から出た三日月光12は、シリンド
リカル凸レンズ9により第8図に示す発散角YZsが略
零となる。又、第7図に示す発散角XZ了は三日月光1
2が余り屈曲していない場合は、非常に小さいので、結
果として三日月光12は近似的に平行光となる。第9図
に於いて、残りのシリンドリカル凹レンズ1Qとシリン
ドリカル凸レンズ11は、三日月光12の横幅(X方向
の長さ)を広げて、三日月光の縦横比を調節するだめの
ものであり、略平行な光をシリンドリカル凹レンズ10
によシ広げ、シリンドリカル凸レンズ11により再び平
行な矩形光13にする。
レンコフ放射光源(以下線状チェレンコ6 \−7 )放射光源とする)から出た三日月光12は、シリンド
リカル凸レンズ9により第8図に示す発散角YZsが略
零となる。又、第7図に示す発散角XZ了は三日月光1
2が余り屈曲していない場合は、非常に小さいので、結
果として三日月光12は近似的に平行光となる。第9図
に於いて、残りのシリンドリカル凹レンズ1Qとシリン
ドリカル凸レンズ11は、三日月光12の横幅(X方向
の長さ)を広げて、三日月光の縦横比を調節するだめの
ものであり、略平行な光をシリンドリカル凹レンズ10
によシ広げ、シリンドリカル凸レンズ11により再び平
行な矩形光13にする。
発明が解決しようとする課題
然し乍ら、上記のような構成は、近似的に平行光となる
と前述した如く、発散角XZ7が残り、且つシリンドリ
カル凸レンズ9の効果は本来点光源の場合に有効で、線
状光源に対しては近似的にしか有効でないという理由に
よシ平行光の平行性の評価基準が緩い時には有効である
が、例えば、平行光を集光レンズでレンズの解像限界近
く迄絞6へ一/ るというような用途には使えないという問題点を有して
いた。
と前述した如く、発散角XZ7が残り、且つシリンドリ
カル凸レンズ9の効果は本来点光源の場合に有効で、線
状光源に対しては近似的にしか有効でないという理由に
よシ平行光の平行性の評価基準が緩い時には有効である
が、例えば、平行光を集光レンズでレンズの解像限界近
く迄絞6へ一/ るというような用途には使えないという問題点を有して
いた。
本発明は上記課題に鑑み、チェレンコフ放射光をより平
行性の優れた平行光化する光束整形装置を提供するもの
である。
行性の優れた平行光化する光束整形装置を提供するもの
である。
課題を解決するだめの手段
上記目的を達成するため本発明の第1の発明は、直線上
に分布するチェレンコフ放射光源群の延長線上に位置し
、前記光源群が分布した直線軸を光軸とするレンズを備
えた光束整形装置である。
に分布するチェレンコフ放射光源群の延長線上に位置し
、前記光源群が分布した直線軸を光軸とするレンズを備
えた光束整形装置である。
また、第2の発明はチェレンコフ放射光源群を有する基
板の端部を円部形とした光束整形装置である。
板の端部を円部形とした光束整形装置である。
作 用
この構成により、チェレンコフ放射光をリング状の平行
光とすることができる。
光とすることができる。
実施例
以下本発明の一実施例の光束整形装置について、図面を
参照し乍ら説明する。第1図は本発明の第1の実施例に
於ける光束整形装置の主要構成を示7 ・−7 すものである。第1図に於いて、14はチェレンコフコ
ーン、15は円錐状レンズであって、チェレンコフコー
ン14と円錐状レンズ150回転対称軸は一致させであ
る。以上のように構成された光束整形装置について、以
下第1図及び第2図を用いてその動作を説明する。
参照し乍ら説明する。第1図は本発明の第1の実施例に
於ける光束整形装置の主要構成を示7 ・−7 すものである。第1図に於いて、14はチェレンコフコ
ーン、15は円錐状レンズであって、チェレンコフコー
ン14と円錐状レンズ150回転対称軸は一致させであ
る。以上のように構成された光束整形装置について、以
下第1図及び第2図を用いてその動作を説明する。
まず第2図は第1図のYZ断面を示すものであって、併
せて、第1図中のチェレンコフコーン14が円錐状レン
ズ16中を屈折し乍ら通過する様子も記している。第2
図に於いて、16はチェレンコフ放射光であって、互い
に平行である。17はチェレンコフ放射角であシ、チェ
レンコフ放射のメカニズムによシ決凍る定数である。1
8は円錐状レンズ16の底面に入射するチェレンコフ放
射光16の入射角、19はこれに対応する出射角、2o
は円錐状レンズ15の側面への入射角、21はこれに対
応する出射角、22は円硅状レンズ16の側面で屈折し
たチェレンコフ放射光と側面とのなす角、23は円錐状
レンズ15の頂角の半角である。以下それぞれの角の大
きさを、 角17=a、角1B二β、角19=7.角2Q=δ、角
21−ε、角22−ζ、角23−ηと記す。
せて、第1図中のチェレンコフコーン14が円錐状レン
ズ16中を屈折し乍ら通過する様子も記している。第2
図に於いて、16はチェレンコフ放射光であって、互い
に平行である。17はチェレンコフ放射角であシ、チェ
レンコフ放射のメカニズムによシ決凍る定数である。1
8は円錐状レンズ16の底面に入射するチェレンコフ放
射光16の入射角、19はこれに対応する出射角、2o
は円錐状レンズ15の側面への入射角、21はこれに対
応する出射角、22は円硅状レンズ16の側面で屈折し
たチェレンコフ放射光と側面とのなす角、23は円錐状
レンズ15の頂角の半角である。以下それぞれの角の大
きさを、 角17=a、角1B二β、角19=7.角2Q=δ、角
21−ε、角22−ζ、角23−ηと記す。
チェレンコフ放射光の伝わる媒質を空気でその屈折率は
1、円錐状レンズ16の屈折率をnとすると、第2図と
簡単な幾何の定理と、屈折の法則とから、 a=β sinβ=Hsin7− nsinδ=sin E ε十ζ=− これらの式を円錐状レンズ15から出たチェレンコフ放
射光が、円錐状レンズ150回転対称軸に平行になると
いう条件、即ち γ+δ=ε ζ−η という条件式の下で、αとηについて解くと、となる。
1、円錐状レンズ16の屈折率をnとすると、第2図と
簡単な幾何の定理と、屈折の法則とから、 a=β sinβ=Hsin7− nsinδ=sin E ε十ζ=− これらの式を円錐状レンズ15から出たチェレンコフ放
射光が、円錐状レンズ150回転対称軸に平行になると
いう条件、即ち γ+δ=ε ζ−η という条件式の下で、αとηについて解くと、となる。
従って、頂角2αのチェレンコフコーン9・\−/′
が与えられた時、(1)式の関係を満たすnとηが存在
すれば、第2図に於いて、チェレンコフ放射光16はす
べて、円錐状レンズ16の回転対称軸に平行となり、結
果、第2図中の図形を回転対称軸の周りに回転させて得
られる第1図の立体構造に於いても、すべてのチェレン
コフ放射光は回転対称軸に平行、即ち平行光となる。n
とηの例としては、我々の実験の場合、ニオブ酸リチウ
ム(L I N b O3)基板表面に形成した導波路
に波長860nmのレーザ光を入射させた場合、αとし
て、53°の放射角となる。この時、例えば硝材LaK
14(n=1.716at波長−430n m )を
用いるとη=33°が得られる。さて、ここで得られた
平行光はリング状の平行光であるので、従来例のように
、光束径を拡大・縮小するには、球面凹凸レンズの対を
共焦点位置にセットして、その光軸を第1図の円錐状レ
ンズ15の回転対称軸に一致させれば良い。
すれば、第2図に於いて、チェレンコフ放射光16はす
べて、円錐状レンズ16の回転対称軸に平行となり、結
果、第2図中の図形を回転対称軸の周りに回転させて得
られる第1図の立体構造に於いても、すべてのチェレン
コフ放射光は回転対称軸に平行、即ち平行光となる。n
とηの例としては、我々の実験の場合、ニオブ酸リチウ
ム(L I N b O3)基板表面に形成した導波路
に波長860nmのレーザ光を入射させた場合、αとし
て、53°の放射角となる。この時、例えば硝材LaK
14(n=1.716at波長−430n m )を
用いるとη=33°が得られる。さて、ここで得られた
平行光はリング状の平行光であるので、従来例のように
、光束径を拡大・縮小するには、球面凹凸レンズの対を
共焦点位置にセットして、その光軸を第1図の円錐状レ
ンズ15の回転対称軸に一致させれば良い。
以上のように本実施例によれば、チェレンコフコーンの
頂角と硝材の屈折率よシ決まる頂角をも10A−ノ つ円錐状レンズの回転対称軸をチェレンコフコーンの回
転対称軸に一致させて設けることによシ、チェレンコフ
放射光を平行光化することができる。
頂角と硝材の屈折率よシ決まる頂角をも10A−ノ つ円錐状レンズの回転対称軸をチェレンコフコーンの回
転対称軸に一致させて設けることによシ、チェレンコフ
放射光を平行光化することができる。
以下本発明の第2の実施例について図面を参照し乍ら説
明する。第3図は本発明の第2の実施例を示す光束整形
装置の構成図である。24は光学結晶であり、非線形光
学効果を起こす。26は導波路であって光学結晶240
表面に形成されておシ、基本波となるレーザ光を通す役
割を担う。26は光束整形部であって、光学結晶24を
導波路26を軸とする半円錐状に加工したものである。
明する。第3図は本発明の第2の実施例を示す光束整形
装置の構成図である。24は光学結晶であり、非線形光
学効果を起こす。26は導波路であって光学結晶240
表面に形成されておシ、基本波となるレーザ光を通す役
割を担う。26は光束整形部であって、光学結晶24を
導波路26を軸とする半円錐状に加工したものである。
第1図の構成と異なるのは、光束整形部をチェレンコフ
放射光源母材と一体に設けた点である。
放射光源母材と一体に設けた点である。
上記のように構成された光束整形装置について、以下そ
の動作を説明する。第1の実施例で述べたと同じ考え方
により、詳しい計算は省略するが、チェレンコフコーン
の頂角を2α、光束整形部26の頂角を20とすると、
光学結晶の屈折率をnとして、 θ−tan” (−) nSln α 117、7 なる関係が成立する時、導波路25を回転対称軸として
発生するチェレンコフコーンは、平行光として外部に出
てくる。
の動作を説明する。第1の実施例で述べたと同じ考え方
により、詳しい計算は省略するが、チェレンコフコーン
の頂角を2α、光束整形部26の頂角を20とすると、
光学結晶の屈折率をnとして、 θ−tan” (−) nSln α 117、7 なる関係が成立する時、導波路25を回転対称軸として
発生するチェレンコフコーンは、平行光として外部に出
てくる。
以上のように、光束整形部26を光学結晶24から削り
出すことにより、回転対称軸の位置合わせ調整の必要が
々くなり、又、部品点数を減らして、第1の実施例と同
様の効果を得ることが出来る。
出すことにより、回転対称軸の位置合わせ調整の必要が
々くなり、又、部品点数を減らして、第1の実施例と同
様の効果を得ることが出来る。
なお、第1の実施例に於いて、円錐状レンズ15は、底
面と側面の2面での光の屈折により、チェレンコフ放射
光を回転対称軸に平行にするために用いたものであシ、
同等の効果をもつ複数の回転対称面からレンズで置き換
え得る。又、以上の説明では平行光を得ることを目的と
して説明したが、チェレンコフ放射光が通過する回転対
称面とチェレンコフ放射光のなす角を変化させることに
よって、チェレンコフ放射光を収束させることも可能で
ある。また第2の実施例では、導波路26は光学結晶2
4の表面に形成されるとしたが、内部にあっても構わな
い。その場合、光束整形部26は半円錐状ではなく、円
錐状になる。
面と側面の2面での光の屈折により、チェレンコフ放射
光を回転対称軸に平行にするために用いたものであシ、
同等の効果をもつ複数の回転対称面からレンズで置き換
え得る。又、以上の説明では平行光を得ることを目的と
して説明したが、チェレンコフ放射光が通過する回転対
称面とチェレンコフ放射光のなす角を変化させることに
よって、チェレンコフ放射光を収束させることも可能で
ある。また第2の実施例では、導波路26は光学結晶2
4の表面に形成されるとしたが、内部にあっても構わな
い。その場合、光束整形部26は半円錐状ではなく、円
錐状になる。
発明の効果
以上述べたように、本発明の第1の発明によれば、線状
チェレンコフ放射光源に対して、チェレンコフコーンの
回転対称軸と、円錐状レンズの回転対称軸とを一致させ
て円錐状レンズを設けることによシ、チェレンコフ放射
光束を平行光化乃至発散或いは収束させることができ、
その効果は大なるものである。
チェレンコフ放射光源に対して、チェレンコフコーンの
回転対称軸と、円錐状レンズの回転対称軸とを一致させ
て円錐状レンズを設けることによシ、チェレンコフ放射
光束を平行光化乃至発散或いは収束させることができ、
その効果は大なるものである。
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明に比べ
、新だに円錐状レンズを調整組立する必要がなく、また
部品点数も少なくして、チェレンコフ放射光束を平行光
化乃至発散或いは収束させることが出来る。
、新だに円錐状レンズを調整組立する必要がなく、また
部品点数も少なくして、チェレンコフ放射光束を平行光
化乃至発散或いは収束させることが出来る。
第1図は本発明の第1の実施例における光束整形装置構
成図、第2図は同要部断面図、第3図は本発明の第2の
実施例を示す光束整形装置の構成図、第4図はチェレン
コフ放射光の模式図、第5図〜第8図はチェレンコフ放
射光の要部断面図、13、、−ノ 第9図は従来の光束整形装置の構成図である。 1.4・・・・・・チェレンコフ放射光源、14・・・
・・・チェレンコフコーン、15・・・・・・円錐状レ
ンズ、24・・・・・・光学結晶。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名)脣
成図、第2図は同要部断面図、第3図は本発明の第2の
実施例を示す光束整形装置の構成図、第4図はチェレン
コフ放射光の模式図、第5図〜第8図はチェレンコフ放
射光の要部断面図、13、、−ノ 第9図は従来の光束整形装置の構成図である。 1.4・・・・・・チェレンコフ放射光源、14・・・
・・・チェレンコフコーン、15・・・・・・円錐状レ
ンズ、24・・・・・・光学結晶。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名)脣
Claims (3)
- (1)直線上に分布するチェレンコフ放射光源群と、前
記放射光源群の延長線上に位置し、前記放射光源群が分
布した直線軸を光軸とするレンズとを備えたことを特徴
とする光束整形装置。 - (2)レンズは円錐状レンズである特許請求の範囲第1
項記載の光束整形装置。 - (3)チェレンコフ放射光源群を有する基板のチェレン
コフ放射光が出射される側の端部を円錐形としたことを
特徴とする光束整形装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63111090A JP2605796B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 光束整形装置 |
| KR1019890006031A KR930011823B1 (ko) | 1988-05-06 | 1989-05-04 | 광파장 변환장치 |
| US07/347,817 US5005938A (en) | 1988-05-06 | 1989-05-04 | Optical wavelength convertical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63111090A JP2605796B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 光束整形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01280720A true JPH01280720A (ja) | 1989-11-10 |
| JP2605796B2 JP2605796B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=14552128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63111090A Expired - Lifetime JP2605796B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 光束整形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2605796B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6866405B2 (en) * | 2003-02-06 | 2005-03-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Variable intensity illuminator lens |
| CN100337141C (zh) * | 2005-10-20 | 2007-09-12 | 南开大学 | 全内反射-折射激光光束变换器 |
| JP2012068621A (ja) * | 2010-08-24 | 2012-04-05 | Canon Inc | テラヘルツ波発生素子、テラヘルツ波検出素子、及びテラヘルツ時間領域分光装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63301582A (ja) * | 1987-06-01 | 1988-12-08 | Seiko Epson Corp | レ−ザ−光源装置 |
| JPH0769555A (ja) * | 1993-09-06 | 1995-03-14 | Hitachi Building Syst Eng & Service Co Ltd | エレベータの乗かご |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP63111090A patent/JP2605796B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2605796B2 (ja) | 1997-04-30 |
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