JPH08338915A - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ発振器から出力されるレーザ光の光エ
ネルギーを低損失で光ファイバーに入射させ所定の距離
伝送させることができるとともに、被照射体において十
分な焦点深度を確保できる光伝送装置を得る。 【構成】 第１のレンズ４から成る入射光学系は、レー
ザ発振器１からの出射レーザ光２を光ファイバー３へ導
光する。光ファイバー３から出射したレーザ光は、広が
り角変換導光路８に入射し、レーザ光の一部分の広がり
角をより小さく変換した後に第２のレンズ７によって集
光されて被照射体６に照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ光を光ファイ
バーを用いて伝送し被照射体に照射する光伝送装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２３は例えば特公平２ー５５１５７号
公報に示された従来の光伝送装置を示す構成図であり、
図において、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器１か
ら出射される出射レーザ光、３は光ファイバー、４は出
射レーザ光２を集光して光ファイバー３へ入射させる第
１のレンズ、６は被照射体、７は光ファイバー３から出
射した出射レーザ光５を被照射体６に照射する第２のレ
ンズである。

【０００３】次に動作について説明する。レーザ発振器
１から出力された出射レーザ光２は第１のレンズ４で集
束されて光ファイバー３にこの一端面から入射する。第
１のレンズ４には、光ファイバー３に入射する出射レー
ザ光２の集束角度２θ₁ が８度以下になるよう長焦点距
離ｆ₁ のものが用いられている。光ファイバー３の出射
端面から出射した出射レーザ光５は出射端面から距離ａ
のところに設けられた第２のレンズ７に入射し、この第
２のレンズ７により集束され第２のレンズ７から距離ｂ
（但し、ｂ／ａ＜１／２）離れたところに設けられた被
照射体６に入射する。このようにして、光ファイバー３
からの出射レーザ光５を口径の小さい第２のレンズ７で
効率よく集光して被照射体６に照射することができる。

【０００４】近年、この種の光ファイバー３は、レーザ
発振器１等の光源からの出射レーザ光２を遠く離れた所
望位置まで容易に安価に伝送することができるため、レ
ーザ加工を始め、医療・計測などに広く普及している。
光ファイバー３にレーザ発振器１から出力された出射レ
ーザ光２の光エネルギーを効率よく入射させるために
は、出射レーザ光２の集光スポット径が光ファイバー３
のコア径より小さいことと、出射レーザ光２の集束角度
２θ₁ が光ファイバーの開口数（ＮＡ）より小さいこと
が必要である。また、光ファイバー３からの出射レーザ
光５のビーム径はコア径に等しくなり、出射レーザ光５
の広がり角は入射ビームであるレーザ発振器１からの出
射レーザ光２の集束角度にほぼ等しく、光ファイバー３
のＮＡを超えないことは一般的によく知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の光伝送装置は以
上のように構成されているので、集束角度２θ₁ が８度
以下になるような長焦点距離の第１のレンズ４を用いて
いるので集光スポット径が大きくなり、コア径の小さい
光ファイバー３を使用できないため、被照射体６におい
て大きいエネルギー密度を得るためには第２のレンズ７
の結像倍率を小さいものとする他なく、被照射体６にお
いて十分な焦点深度を確保できないという問題点があっ
た。

【０００６】また、第１のレンズ４の集光点を光ファイ
バー３の入射入口面近傍に配置しているので、光ファイ
バー３の入射入口面上での強度分布は軸上強度が最も大
きいガウス分布となり、強度分布のすその光エネルギー
がクラッド入射すると光ファイバー３が損傷してしまう
という問題点があった。このクラッド入射を防止するに
は、光ファイバー３のコア径に十分小さく入射するよう
集光スポット径を小さくする必要があり、このために
は、レーザ発振器１からの出射レーザ光２を第１のレン
ズ４で一様に集光しているので、この第１のレンズ４に
は焦点距離の短いレンズを用いるしかないという問題点
があった。

【０００７】さらに、第２のレンズ７は光ファイバー３
の出射出口面を縮小結像する目的で設置されているの
で、被照射体６に照射される出射レーザ光５の強度分布
は光ファイバー３の出口における強度分布を反映したも
のに限られてしまうなどの問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、レーザ発振器から出力されるレ
ーザ光の光エネルギーを低損失で光ファイバーに入射さ
せ所定の距離伝送させることができるとともに、被照射
体において十分な焦点深度を確保できる光伝送装置を得
ることを目的とする。

【０００９】また、この発明は、光ファイバーを損傷さ
せることなく、用途に応じて種々の強度分布のレーザ光
を効率よく被照射体に照射することができる光伝送装置
を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
伝送装置は、光ファイバーから出射するレーザ光の少な
くとも一部の広がり角をより小さく変換して出射レーザ
光を被照射体上に照射する照射光学系を備えたものであ
る。

【００１１】請求項２の発明に係る光伝送装置は、光フ
ァイバーから出射したレーザ光の光軸に対して平行な第
１の反射面と、第１の反射面より光軸側に設けられ、光
軸に対して傾いた第２の反射面及びその裏面である第３
の反射面とを少なくとも有する広がり角変換導光路を具
備するものである。

【００１２】請求項３の発明に係る光伝送装置は、第１
の反射面を有する円筒形状の第１の反射部材と、光軸に
対して傾いた第２及び第３の反射面を有する円筒形状の
第２の反射部材とを具備するものである。

【００１３】請求項４の発明に係る光伝送装置は、第３
の反射面より光軸側に設けられた媒質の屈折率が、第１
の反射面と第２の反射面との間に設けられた媒質の屈折
率よりも大きいものである。

【００１４】請求項５の発明に係る光伝送装置は、第１
及び第２の反射面を有する第１の透明部材と、第３の反
射面を有する第２の透明部材とを具備しており、第１及
び第２の透明部材間に空気層を具備するものである。

【００１５】請求項６の発明に係る光伝送装置は、空気
層に冷却用流体を流す冷却手段を備えたものである。

【００１６】請求項７の発明に係る光伝送装置は、光フ
ァイバーの出口面を拡大結像する拡大結像レンズを備え
ており、拡大結像レンズの拡大結像面に広がり角変換導
光路の入口面を設置したものである。

【００１７】請求項８の発明に係る光伝送装置は、入射
光学系により集光されたレーザ光の光軸と光ファイバー
の光軸とのなす角度が０度以上になるように制御する入
射角度制御手段を備えたものである。

【００１８】請求項９の発明に係る光伝送装置は、レー
ザ光の光軸に対してわずかに傾いて設置され、中心部に
開口部を有する長焦点距離の穴あき凹面ミラーと、穴あ
き凹面ミラーの開口部を光ファイバーの入口端面近傍に
結像する結像レンズとを具備するものである。

【００１９】請求項１０の発明に係る光伝送装置は、穴
あき凹面ミラーの開口部の周縁部からの反射光の光エネ
ルギーを測定する光エネルギー量測定手段を備えたもの
である。

【００２０】請求項１１の発明に係る光伝送装置は、レ
ーザ発振器等の光源から出力したレーザ光の一部の広が
り角を変化させる光学手段を具備するものである。

【００２１】請求項１２の発明に係る光伝送装置は、レ
ーザ光の断面における中心部の広がり角をより小さく変
換する手段である。

【００２２】請求項１３の発明に係る光伝送装置は、レ
ーザ発振器等の光源から出力したレーザ光の位相分布を
変化させる光学フィルターを具備するものである。

【００２３】請求項１４の発明に係る光伝送装置は、入
射したレーザ光の断面方向の中心部分と、その他の部分
との間に位相差を生じるように構成された光学フィルタ
ーである。

【００２４】

【作用】請求項１の発明における光伝送装置は、照射光
学系により、光ファイバーから出射するレーザ光の少な
くとも一部の広がり角をより小さく変換され、出射レー
ザ光が被照射体上に照射される。これにより、従来より
も長い焦点深度を確保することができる。従って、同一
焦点深度で比較すると、従来よりも結像倍率を小さくで
きるため、同一コア径の光ファイバーを用いた場合は、
より小さい結像スポットを得ることができる。また、従
来と同一径の結像スポットの場合は、より大きいコア径
の光ファイバーを用いることが可能となる。

【００２５】請求項２の発明における光伝送装置は、光
ファイバーから出射するレーザ光が照射光学系の広がり
角変換導光路に入射すると、一部の光は第１の反射面と
第２の反射面との間を複数回反射しながら広がり角変換
導光路を透過し、残りの光は第３の反射面で複数回反射
しながら広がり角変換導光路を透過する。この際、例え
ば、第１及び第２の反射面内を透過する反射光の光軸に
対する角度が光軸方向に沿って次第に小さくなるように
第２及び第３の反射面が傾いていると、第１の反射面と
第２の反射面との間を反射しながら導光される光の広が
り角はより小さく変換され被照射体上に照射される。従
って、従来よりも長い焦点深度を確保することができ
る。

【００２６】請求項３の発明における光伝送装置は、広
がり角変換導光路の第１及び第２のの反射部材が円筒形
状であるので、第１の反射面と第２の反射面との間を反
射しながら導光される光の広がり角は２次元的により小
さく変換され被照射体上に照射される。従って従来より
も長い焦点深度を２次元的に確保することができる。

【００２７】請求項４の発明における光伝送装置は、第
３の反射面より光軸側に設けられた媒質の屈折率が、第
１の反射面と第２の反射面との間に設けられた媒質の屈
折率よりも大きいので、例えば、第１及び第２の反射面
内を透過する反射光の光軸に対する角度が光軸方向に沿
って次第に小さくなるように第２及び第３の反射面が傾
いている場合において、出射レーザ光の光軸に対してわ
ずかに傾き角を設けた第３の反射面内の反射回数が少な
くなり、広がり角変換導光路からの出射角の拡大を抑え
ることができ、より長い焦点深度を確保する。

【００２８】請求項５の発明における光伝送装置は、第
１及び第２の透明部材間に空気層を具備しているので、
第１及び第２の透明部材の各反射面においてレーザ光は
全反射しながら広がり角変換導光路を透過する。従っ
て、反射時のレーザ光の光エネルギー損失を無くするこ
とができる。

【００２９】請求項６の発明における光伝送装置は、冷
却手段が第１及び第２の透明部材間の空気層に冷却用流
体を流すので、第１及び第２の透明部材の熱膨張を抑制
して、広がり角変換導光路を長寿命化することができ
る。

【００３０】請求項７の発明における光伝送装置は、拡
大結像レンズが光ファイバーの出口面を広がり角変換導
光路の入口面上に拡大結像する。従って、広がり角変換
導光路の口径を光ファイバーのよりも大きいものとする
ことができ、光ファイバーの大きさに限定されないで広
がり角変換導光路を設計できる。

【００３１】請求項８の発明における光伝送装置は、入
射角度制御手段が入射光学系により集光されたレーザ光
の光軸と光ファイバーの光軸とのなす角度が０度以上に
なるように制御すべく例えば光ファイバーの入射面を移
動させるので、広がり角変換導光路から出射する光の強
度分布を変化させることができ、この結果、被照射体へ
照射する光の強度分布を変化させ得る。

【００３２】請求項９の発明における光伝送装置は、結
像レンズにより、穴あき凹面ミラーの開口部を透過した
レーザ光を光ファイバーの入口端面近傍に結像する。こ
れにより、レーザ発振器の発振状態によらず、光ファイ
バーを損傷することなく長時間安定して光ファイバーに
レーザ光を入射できる。さらに、穴あき凹面ミラーを使
用しているので開口部の冷却機構を省略することができ
る。

【００３３】請求項１０の発明における光伝送装置は、
光エネルギー量測定手段が穴あき凹面ミラーの開口部の
周縁部からの反射光の光エネルギーを測定する。これに
より、レーザ発振器の状態変化を知ることができる。

【００３４】請求項１１の発明における光伝送装置は、
入射光学系の光学手段が、レーザ発振器から出力したレ
ーザ光の一部の広がり角を変化させる。これにより、光
ファイバーの損傷を抑制することができるため、より大
きい光エネルギー量を光ファイバーに導光できる。

【００３５】請求項１２の発明における光伝送装置は、
光学手段は、レーザ光の断面における中心部の広がり角
をより小さく変換する。

【００３６】請求項１３の発明における光伝送装置は、
入射光学系の光学フィルターが、レーザ発振器から出力
したレーザ光の位相分布を変化させる。これにより、光
ファイバーの損傷を抑制することができるため、より大
きい光エネルギー量を光ファイバーに導光できる。

【００３７】請求項１４の発明における光伝送装置は、
光学フィルターにより入射したレーザ光の断面方向の中
心部分の位相がその他の部分の光の位相よりも遅らせら
れるか、または進められる。

【００３８】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例による光伝送装置を示
す構成図であり、図において、図２３の参照符号と同一
の符号は同一又は相当する部分を示しており、その説明
は省略する。また、図において、８は光ファイバー３か
ら出射した光の一部分の広がり角をより小さく変換する
広がり角変換導光路、９は広がり角変換導光路８から出
射したレーザ光である。尚、照射光学系は広がり角変換
導光路８及び第２のレンズ７により構成される。

【００３９】次に動作について説明する。レーザ発振器
１から出力された出射レーザ光（レーザ光）２は第１の
レンズ（入射光学系、結像レンズ）４で集束されて光フ
ァイバー３にこの一端面から入射する。光ファイバー３
により導光されたレーザ光は、光ファイバー３の他端か
ら出射される。光ファイバー３から出射したレーザ光は
広がり角変換導光路８に入射し、ここでレーザ光の一部
分の広がり角がより小さく変換される。広がり角変換導
光路８から出射したレーザ光９の一部は、光ファイバー
３から出射したレーザ光よりも広がり角が小さくなって
おり、第２のレンズ７によって被照射体６に照射され
る。

【００４０】レーザ発振器１からの出射レーザ光２は、
干渉性の高いコヒーレントな光であるが、高エネルギー
伝送用のマルチモード光ファイバー３内で複数回反射す
ることにより、干渉性は著しく低下し、光ファイバー３
からの出射レーザ光は、インコヒーレントな光となる。

【００４１】図２は光ファイバー３からの出射レーザ光
をモデル化して示した説明図であり図において、図１の
参照符号と同一の符号は同一の部分を示しており、５は
光ファイバー３からの出射レーザ光（レーザ光）、１０
はモデル化された点光源、１１は光ファイバー３の出射
端面、１２は光ファイバー３からの出射レーザ光５の光
軸である。光ファイバー３の出射端面１１は、光軸１２
に対して０度から最大広がり角±θ₀ （ただし、θ₀ は
入射レーザ光の集束角度にほぼ等しく光ファイバー３の
ＮＡを超えない角度）の間の角度に出射レーザ光５を放
出する点光源１０の集まった面とみなすことができる。
光ファイバー３の出射端面１１と広がり角変換導光路８
の入口端面とを一致させることにより、広がり角変換導
光路８には各点光源１０からの出射レーザ光５が入射す
ることとなる。

【００４２】次に広がり角変換導光路８内の光のふるま
いを図３に従って詳細に説明する。図３はこの実施例に
よる光伝送装置に用いられる広がり角変換導光路８を示
す構成図であり、図において、図２の参照符号と同一の
符号は同一の部分を示しており、８ａは光軸１２に平行
な第１の反射面８０ａを有する円筒形状又は板形状の第
１の反射部材、８ｂは光軸１２に対して傾き角θ_t で傾
いた第２の反射面８０ｂ及びその裏側の面である第３の
反射面８０ｃを有する円筒形状（厳密には円錐台状）又
は板形状の第２の反射部材、９ａは第１の反射部材８ａ
と第２の反射部材８ｂとの間に入射したレーザ光の一
例、９ｂは第２の反射部材８ｂ内に入射したレーザ光の
一例、１３は広がり角変換導光路８の出射端面である。
尚、この実施例では、第１及び第２の反射部材８ａ，８
ｂは金属製であり、第１及び第２の反射部材８ａ，８ｂ
の間及び第２の反射部材８ｂ内の媒質はいづれも空気で
ある。尚、第１及び第２の反射部材８ａ，８ｂが板形状
である場合、第１及び第２の反射部材８ａ，８ｂはそれ
ぞれ２つの反射板から構成される。

【００４３】図３に示すように、長さＬの広がり角変換
導光路８は、光ファイバー３からの出射レーザ光５の光
軸１２に平行な第１の反射面８０ａを有する反射部材８
ａと、光軸１２に対して傾き角θ_t で傾いた第２及び第
３の反射面８０ｂ，８０ｃを有する反射部材８ｂとで構
成されており、広がり角変換導光路８に入射した光は第
１及び第２の反射部材８ａ，８ｂの各反射面８０ａ，８
０ｂ，８０ｃで反射されながら導光され出射端面１３か
ら出射される。

【００４４】第１及び第２の反射部材８ａ，８ｂの間に
角度θ₁ で入射したレーザ光９ａは（ただし、入射最大
角度θ_1maxは媒質の屈折率によって異なり、空気の場
合、光ファイバー３からの出射レーザ光５の広がり角θ
０に等しい）、第２の反射部材８ｂの傾き角θ_t で傾い
た第２の反射面８０ｂで反射される毎に、傾き角θ_t に
応じてレーザ光９ａの光軸１２に対する角度はより小さ
くなるように変換される。一方、第２の反射部材８ｂ内
に角度θ₂ （同様に、入射最大角度θ_2max＝θ₀）で入
射したレーザ光９ｂは、傾き角θ_t で傾いた第２の反射
部材８ｂの第３の反射面８０ｃで反射される毎に、レー
ザ光９ｂの光軸１２に対する角度はより大きくなるよう
に変換される。このときの広がり角変換導光路８からの
レーザ光９ａ，９ｂの出射角θ_1out及びθ_2outは、第２
の反射部材８ｂでの反射回数をそれぞれｍ₁ ，ｍ₂ とし
て、反射の法則から以下の式で示される。

【００４５】 θ_1out＝θ₁ −２×ｍ₁ ×θ_t …（１） θ_2out＝θ₂ ＋２×ｍ₂ ×θ_t …（２） 従って、反射回数ｍ₁ ，ｍ₂ が１以上の場合、θ_1out＜
θ₁ 、θ_2out＞θ₂ となる。この発明の目的のために
は、ｍ₁ は大きいほど、ｍ₂ は小さいほど効果が大き
い。

【００４６】ところで、反射回数は、以下の変数の関数
であらわされる。 ｍ₁ （θ₁ 、ｄ₁ 、Ｌ、θ_t ） ｍ₂ （θ₂ 、ｄ₂ 、Ｌ、θ_t ） …（３） ただし、広がり角変換導光路８の出射端面１３における
第１の反射部材８ａと第２の反射部材８ｂとの間の距離
をｄ₁ 、第２の反射部材８ｂの内径をｄ₂ としている。
例えば、θ₁ ＝θ₂ ＝０．２度、ｄ₁ ＝０．０８mm、ｄ
₂ ＝０．２４mm、Ｌ＝２mm、θ_t ＝０．５度とすると、
θ_1out＝０．１４度＜θ₁ 、θ_2out＝０．２５度＞θ₂
となる。

【００４７】このように、広がり角変換導光路８により
広がり角が変換された出射レーザ光９は、広がり角変換
導光路８の出射端面１３を結像するように第２のレンズ
７によって被照射体６に照射される。

【００４８】図４はこの実施例による光伝送装置による
結像面近傍のレーザ光の様子を示す説明図であり、図に
おいて、６ａは結像面、１４は従来の光伝送装置から出
射されたレーザ光の一例、１５は第１の反射部材８ａと
第２の反射部材８ｂとの間から出射したレーザ光の一
例、１６は第２の反射部材８ｂ内から出射した光の一例
である。図４に示すように、広がり角変換導光路８によ
り広がり角がより小さく変換されたレーザ光１５は、従
来のレーザ光１４よりも小さい角度で広がっていく。ま
た、広がり角がより大きく変換された光１６は結像の中
側から広がっていくため、結像スポットの外径（図４で
は半径ｒ）のＡ倍になる距離を焦点深度と定義すると、
従来よりも長い焦点深度を確保することができる。

【００４９】図５はこの実施例による光伝送装置及び従
来の光伝送装置における焦点深度と結像倍率の関係を計
算した結果を示すグラフ図である。同一焦点深度で比較
すると、従来よりも結像倍率を小さくできるため、同一
コア径の光ファイバー３を用いた場合は、より小さい結
像スポットを得ることができ、また、従来と同一径の結
像スポットの場合は、より大きいコア径の光ファイバー
３を用いることが可能となる。

【００５０】尚、この実施例では、既に述べたように、
第１及び第２の反射部材８ａ，８ｂは円筒形状又は板形
状であり、板形状の場合には上記した作用は１次元的な
ものに限定され、円筒形状の場合には、上記した作用は
２次元的に及ぼされることは言うまでもない。

【００５１】また、この実施例では、第１及び第２の反
射部材８ａ，８ｂは金属製であるとしたが、光を反射す
る物質ならばこれに限定されるものではない。

【００５２】さらに、広がり角変換導光路８を構成する
反射部材の数及び反射部材間の媒質の種類も上記したも
のに限定されるものではない。

【００５３】実施例２．図６はこの発明の他の実施例に
よる光伝送装置における広がり角変換導光路８の構成を
示す断面図であり、図において、図３の参照符号と同一
の符号は同一の部分を示しており重複説明は省略する。
また、図において、１７は、第１及び第２の反射部材８
ａ，８ｂ間の媒質の屈折率よりも大きい屈折率を有する
媒質である。

【００５４】図６に示すように、長さＬの広がり角変換
導光路８は、光ファイバー３からの出射レーザ光５の光
軸１２に平行な第１の反射面８０ａを有する第１の反射
部材８ａと、光軸１２に対して傾き角θ_t2で傾いた第２
及び第３の反射面８０ｂ，８０ｃを有する第２の反射部
材８ｂとから構成されており、広がり角変換導光路８に
入射したレーザ光は各反射面８０ａ，８０ｂ，８０ｃで
反射しながら導光される。この実施例では、上記実施例
１と同様に第１及び第２の反射部材８ａ，８ｂは金属製
であり、第１及び第２の反射部材８ａ，８ｂ間の媒質は
空気であり、第２の反射部材８ｂ内の媒質は空気の屈折
率よりも大きい屈折率をもつものである。

【００５５】次に動作について説明する。以下では、こ
の実施例による広がり角変換導光路８の特徴的な動作に
ついてのみ述べ、その他の部分については上記実施例１
と同様であるので重複説明は省略する。第１及び第２の
反射部材８ａ，８ｂ間の媒質の屈折率をｎ₁ 、第２の反
射部材８ｂ内の媒質の屈折率をｎ₂ とすると、第１及び
第２の反射部材８ａ，８ｂ間に入射したレーザ光９ａ
（波線で示す）の最大入射角θ₁ と第２の反射部材８ｂ
内に入射したレーザ光９ｂ（実線で示す）の最大入射角
θ₂ とは、スネルの法則から、光ファイバー３からの出
射レーザ光５の最大広がり角θ₀ と空気の屈折率ｎ₀ と
を用いて次式で示される。

【００５６】 θ₁ ＝Ｓｉｎ^ー1（ｎ₀ ／ｎ₁ ×Ｓｉｎθ₀ ） …（４） θ₂ ＝Ｓｉｎ^ー1（ｎ₀ ／ｎ₂ ×Ｓｉｎθ₀ ） …（５） 式（４）及び（５）からわかるように、第１及び第２の
反射部材８ａ，８ｂ間の媒質の屈折率ｎ₁ 及び第２の反
射部材８ｂ内の媒質の屈折率ｎ₂ が空気の屈折率ｎ₀ よ
りも大きい場合、最大入射角θ₁ ，θ₂ はθ₀ よりも小
さくなる。各面での反射回数ｍは、入射角の関数で表さ
れており、小さい角度で入射する場合、反射回数ｍは小
さくなる。この実施例では、第２の反射部材８ｂ内の媒
質の屈折率ｎ₂ ＞空気の屈折率ｎ₀ の関係が成立してい
るので、反射回数ｍ₂ は媒質が空気の場合よりも小さい
値となり、式（２）であらわされるθ_2outも小さくな
る。

【００５７】図７はこの実施例による光伝送装置におけ
る焦点深度と結像倍率の関係を計算した結果を示すグラ
フ図である。同一結像倍率の場合、この実施例による光
伝送装置は上記実施例１よりもより長い焦点深度を確保
することができる。即ち、同一焦点深度で比較すると、
従来及び実施例１よりも結像倍率を小さくできるため、
同一コア径の光ファイバー３を用いた場合は、より小さ
い結像スポットを得ることができ、また、従来及び実施
例１と同一径の結像スポットの場合は、より大きいコア
径の光ファイバー３を用いることが可能となる。

【００５８】尚、この実施例においても、第１及び第２
の反射部材８ａ，８ｂは円筒形状又は板形状であり、板
形状の場合には上記した作用は１次元的なものに限定さ
れ、円筒形状の場合には、上記した作用は２次元的に及
ぼされることは言うまでもない。

【００５９】また、この実施例では、第１及び第２の反
射部材８ａ，８ｂは金属製であるとしたが、光を反射す
る物質ならばこれに限定されるものではない。

【００６０】さらに、広がり角変換導光路８を構成する
第１及び第２の反射部材８ａ，８ｂ間の媒質を空気とし
たが、第２の反射部材８ｂ内の媒質の屈折率よりも小さ
いものであればこれに限定されるものではない。

【００６１】実施例３．図８はこの発明の他の実施例に
よる光伝送装置の広がり角変換導光路８の構成を示す断
面図であり、図において、図３の参照符号と同一の符号
は同一の部分を示しており重複説明は省略する。また、
図において、１９は第１及び第２の反射面８０ａ，８０
ｂを有する円筒形状又は板形状の第１の透明部材、２０
は第３の反射面８０ｃを有する円筒形状又は板形状の第
２の透明部材、２１ａは第１の透明部材１９内に入射し
たレーザ光の一例、２１ｂは第２の透明部材２０内に入
射したレーザ光の一例である。尚、第１の透明部材１９
が板形状である場合、この第１の透明部材１９は２つの
板部材から構成される。また、図８に示すように、第１
及び第２の透明部材１９，２０は密着されておらず、そ
れらの透明部材１９，２０間の間隙には第１及び第２透
明部材１９，２０の屈折率よりも小さい屈折率を有する
媒質、例えば空気から成る空気層が設けられている。

【００６２】次に動作について説明する。以下では、こ
の実施例による広がり角変換導光路８の特徴的な動作に
ついてのみ述べ、その他の部分については上記実施例１
と同様であるので重複説明は省略する。光ファイバー３
から出射した出射レーザ光５は長さＬの広がり角変換導
光路８の第１及び第２の透明部材１９，２０に入射す
る。光軸１２に平行な第１の反射面８０ａと光軸１２に
対して傾き角θｔ３で傾いた第２の反射面８０ｂとを有
する第１の透明部材１９に入射したレーザ光は、レーザ
光２１ａのように第１の反射面８０ａと第２の反射面８
０ｂとで交互に全反射しながら第１の透明部材１９内を
導光される。一方、第３の反射面８０ｃを有する第２の
透明部材２０に入射したレーザ光はレーザ光２１ｂのよ
うに第３の反射面８０ｃ内で複数回全反射しながら第２
の透明部材２０内を導光される。

【００６３】このように、この実施例によれば、光ファ
イバー３からの出射レーザ光５は広がり角変換導光路８
の第１及び第２の透明部材１９，２０で全反射しながら
導光されるので、反射時のレーザ光の光エネルギー損失
をなくすことができる。

【００６４】尚、この実施例においても、第１及び第２
の透明部材１９，２０は円筒形状又は板形状であり、板
形状の場合には上記した作用は１次元的なものに限定さ
れ、円筒形状の場合には、上記した作用は２次元的に及
ぼされることは言うまでもない。

【００６５】また、第１及び第２の透明部材１９，２０
は、異なる材質で作られてもよいし、同一の材質で作ら
れてもよい。

【００６６】実施例４．図９はこの発明の他の実施例に
よる光伝送装置の広がり角変換導光路８のための冷却装
置の構成を示す断面図であり、図において、図８の参照
符号と同一の符号は同一の部分を示しており重複説明は
省略する。また、図において、２２ａ，２２ｂは窓用透
明部材、２３は第１及び第２の透明部材１９，２０を冷
却する気体又は液体の冷却用流体、２４は窓用透明部材
２２ａ，２２ｂを保持するとともに冷却用流体２３が流
入、流出するための開口部を有する保持部材である。

【００６７】次に動作について説明する。以下では、こ
の実施例による広がり角変換導光路８の冷却装置の特徴
的な動作についてのみ述べ、その他の部分については上
記実施例１及び実施例３と同様であるので重複説明は省
略する。広がり角変換導光路８及び窓用透明部材２２
ａ，２２ｂは、保持部材２４で保持されている。保持部
材２４に設けられた開口部を介して、冷却用流体２３は
広がり角変換導光路８の入射面側から流入し、第１及び
第２の透明部材１９，２０の間の間隙を流れ第１及び第
２の透明部材１９，２０を冷却し、広がり角変換導光路
８の出射面側の開口部から外部へ流出する。これによ
り、冷却用流体２３は、第１及び第２の透明部材１９，
２０におけるレーザ光の光エネルギー損失による熱膨張
を抑制することができる。

【００６８】冷却用流体２３の屈折率は、第１及び第２
の透明部材１９，２０の屈折率よりも小さいことは言う
までもない。これにより、広がり角変換導光路８に入射
したレーザ光は第１及び第２の透明部材１９，２０の第
１、第２及び第３の反射面８０ａ，８０ｂ，８０ｃで全
反射しながら導光される。

【００６９】実施例５．図１０はこの発明の他の実施例
による光伝送装置の広がり角変換導光路８を示す構成図
であり、図において、図１及び図３の参照符号と同一の
符号は同一の部分を示しており重複説明は省略する。ま
た、図において、２５は拡大結像レンズ、２６は光ファ
イバー３の出射端面１１の拡大結像面である。

【００７０】次に動作について説明する。以下では、こ
の実施例による広がり角変換導光路８の特徴的な動作に
ついてのみ述べ、その他の部分については上記実施例１
と同様であるので重複説明は省略する。光ファイバー３
の出射端面１１から出力した出射レーザ光５は拡大結像
レンズ２５で拡大結像され、広がり角変換導光路８に入
射される。広がり角変換導光路８は、光ファイバー３の
出射端面１１の拡大結像面２６に入り口面が一致するよ
う設置されている。

【００７１】このように、この実施例によれば、拡大結
像レンズ２５で光ファイバー３の出射レーザ光５を拡大
結像することにより、広がり角変換導光路８の口径を光
ファイバー３よりも大きいものとすることができる。

【００７２】実施例６．図１１はこの発明の他の実施例
による光伝送装置を示す構成図であり、図において、図
１の参照符号と同一の符号は同一の部分を示しており重
複説明は省略する。また、図において、２７は光ファイ
バー３へのレーザ光の入射角度を制御する入射角度制御
機構（入射角度制御手段）である。

【００７３】次に動作について説明する。以下では、こ
の実施例による広がり角変換導光路８の特徴的な動作に
ついてのみ述べ、その他の部分については上記実施例１
と同様であるので重複説明は省略する。図１１に示すよ
うに、レーザ発振器１から出力された出射レーザ光２は
第１のレンズ４で集束されて光ファイバー３にこの一端
面から入射する。この際、光ファイバー３の入口部に設
けられた入射角制御機構２７により、光ファイバー３の
光軸と入射レーザ光の光軸との間の角度がθとなり、且
つ、光ファイバー３の入口の中心位置に入射するよう制
御される。

【００７４】図１２（ａ）及び１２（ｂ）はそれぞれ光
ファイバー３に対して入射角度を０度から変化させた場
合の光ファイバー３の出射レーザ光、及び広がり角変換
導光路８の出射レーザ光の強度分布を示すグラフ図であ
る。図１２（ａ）に示すように、光ファイバー３に対し
て入射角度を０度から徐々に大きく変化させて入射する
と、光ファイバー３の出射レーザ光の強度分布は、略ガ
ウス状から略矩形状、さらには略円環状へと変化させる
ことができる。これに応じて、広がり角変換導光路８に
入射するレーザ光の強度分布を変化させることができ、
図１２（ｂ）に示すように、広がり角変換導光路８から
出射するレーザ光の強度分布が変化することとなり、被
照射体６へ照射するレーザ光の強度分布を変化させるこ
とが可能となる。

【００７５】実施例７．図１３はこの発明の他の実施例
による光伝送装置の入射光学系の構成を示す斜視図であ
り、図において、図１の参照符号と同一の符号は同一の
部分を示しており重複説明は省略する。また、図におい
て、２８は長焦点距離の穴あき凹面ミラー、２９は穴あ
き凹面ミラー２８の開口部、３０は光エネルギー量測定
装置（光エネルギー量測定手段）である。

【００７６】次に動作について説明する。レーザ発振器
１の発振状態は長時間では一定ではなく、出射レーザ光
２の出射方向や広がり角が変化するという現象が一般的
に観察されている。出射角の変化は、第１のレンズ４の
集光スポット位置を変化させることとなり、広がり角の
変化は、集光スポット径を変化させることとなる。いず
れにおいても、固定した集光用の第１のレンズ４と光フ
ァイバー３との位置関係においては、光エネルギーの結
合率の変化につながり、光ファイバー３のコア以外に照
射される光エネルギーにより、光ファイバー３が損傷さ
れることとなる。

【００７７】図１３に示すように、第１のレンズ４は開
口部２９を通過したレーザ光のみを光ファイバー３に導
光する。開口部２９の大きさは、レーザ発振器１からの
出射レーザ光２の光エネルギー損失ができるだけ少ない
ように設定されている。第１のレンズ４は、開口部２９
を光ファイバー３のコア端面に結像するようにその焦点
距離及び位置関係が選ばれている。例えば、出射レーザ
光２の強度分布がガウス分布で１／ｅ² 径がφ５mmの場
合、開口部２９の径をφ１０mmとすると、出射レーザ光
２の光エネルギーの約９９％を透過させることができ
る。穴あき凹面ミラー２８から第１のレンズ４までの距
離ａと、第１のレンズ４から光ファイバー３のコア端面
までの距離ｂをそれぞれ５００mm，５０mmにすると、コ
ア径φ１mmの光ファイバー３に出射レーザ光２の光エネ
ルギーの約９９％を導光できる。このことから、開口部
２９を光ファイバー３のコア端面に結像することによ
り、レーザ発振器１の発振状態によらず、光ファイバー
３を損傷することなく長時間安定して出射レーザ光２を
光ファイバー３に導光できることがわかる。

【００７８】また、長焦点距離の穴あき凹面ミラー２８
は、光軸に対してわずかに傾いて設置されており、穴あ
き凹面ミラー２８によって集光された出射レーザ光２の
光エネルギーは、光エネルギー量を測定する光エネルギ
ー量測定装置３０に入射される。レーザ発振器１からの
出射レーザ光２の出射方向や広がり角の変化は、光エネ
ルギー量測定装置３０で測定される光エネルギー量の変
化となって観察できるため、レーザ発振器１の状態変化
を知ることができる。

【００７９】さらに、穴あき凹面ミラー２８は、その開
口部２９以外の面が鏡面となっているので、開口部２９
の冷却機構を省略することもできる。

【００８０】実施例８．図１４はこの発明の他の実施例
による光伝送装置の入射光学系の構成を示す断面図であ
り、図において、図１３の参照符号と同一の符号は同一
の部分を示しており重複説明は省略する。また、図にお
いて、３１はレーザ発振器１からの出射レーザ光２の一
部の広がり角を小さくする平行透明基板、３２は平行透
明基板３１の屈折率分布形成部（光学手段）、３３は平
行透明基板３１の屈折率分布形成部３２からの出射レー
ザ光、３４は平行透明基板３１の屈折率分布形成部３２
以外の部分からの出射レーザ光である。また、図１５は
平行透明基板３１の平面図である。

【００８１】次に動作について説明する。レーザ発振器
１からの出射レーザ光２は、わずかな広がり角を持って
いる。平行透明基板３１は、出射レーザ光２の光軸付近
の広がり角のみを小さくするためのものであり、図１５
に示すように、その平板透明基板３１の一部にイオン交
換法などで屈折率分布形成部３２を設けたものである。
屈折率分布形成部３２から出射する出射レーザ光３３
は、屈折率分布形成部３２の屈折力により、屈折率分布
形成部３２を通過しなかった出射レーザ光３４よりも小
さい広がり角を持つこととなる。出射レーザ光３３及び
３４は、第１のレンズ４により集光されることとなる
が、広がり角が異なるため、集光位置が異なるところに
集光される。より小さい広がり角の出射レーザ光３３の
集光位置Ａが、出射レーザ光３４の集光位置Ｂよりも第
１のレンズ４に近くなる。

【００８２】図１６は従来の入射光学系による集光位置
での光エネルギーの集中分布とこの実施例の入射光学系
による位置Ｂにおける光エネルギーの集中分布との比較
を示すグラフ図であり、図において、横軸は、集光スポ
ット中心から径方向の距離であり、縦軸は、径内に含ま
れる光エネルギーの割合を１００％を上限に示したもの
である。図１６からわかるように、この実施例によれ
ば、光エネルギーの局所的な集中が改善されており、局
所的なパワー密度を下げることができる。従って、位置
Ｂ近傍に光ファイバー３の入射端面を設置することによ
り、光ファイバー３の損傷を抑制することができ、より
大きい光エネルギー量を光ファイバー３に導光すること
が可能となる。

【００８３】実施例９．図１７はこの発明の他の実施例
による光伝送装置の入射光学系の構成を示す断面図であ
り、図において、図１４の参照符号と同一の符号は同一
の部分を示しており重複説明は省略する。また、図にお
いて、３５はレーザ発振器１からの出射レーザ光２の一
部の広がり角を小さくするためのシリンドリカルレンズ
（光学手段）、３６はシリンドリカルレンズ３５の出射
レーザ光である。

【００８４】次に動作について説明する。レーザ発振器
１からの出射レーザ光２は、わずかな広がり角を持って
いる。図１７におけるｘ方向に屈折力を持ったシリンド
リカルレンズ３５を出射した出射レーザ光３６は、シリ
ンドリカルレンズ３５の屈折力により、シリンドリカル
レンズ３５を通過しなかった他の出射レーザ光２よりも
ｘ方向では、小さい広がり角を持つこととなる。出射レ
ーザ光３６及び他の出射レーザ光２は、第１のレンズ４
により集光されることとなるが、広がり角が異なるので
集光位置が異なるところに集光される。より小さい広が
り角の出射レーザ光３６の集光位置Ａは、他の出射レー
ザ光２の集光位置Ｂよりも第１のレンズ４に近くなる。

【００８５】従って、この実施例によれば、上記実施例
８と同様に、光エネルギーの局所的な集中が改善されて
おり、位置Ｂ近傍に光ファイバー３の入射端面を設置す
ることにより、光ファイバー３の損傷を抑制することが
できるため、より大きい光エネルギー量を光ファイバー
３に導光することができる。

【００８６】実施例１０．図１８はこの発明の他の実施
例による光伝送装置の入射光学系の構成を示す断面図で
あり、図において、図１４の参照符号と同一の符号は同
一の部分を示しており重複説明は省略する。また、図に
おいて３７は光学フィルター、３８は光学フィルター３
７を構成する透光性基板、３９は第１の透光層、４０は
第２の透光層である。

【００８７】図１９（ａ）は、光学フィルター３７の構
成を模式的に示す平面図であり、図１９（ｂ）は図１９
（ａ）のＡーＡ’線の沿った光学フィルター３７の断面
図である。光学フィルター３７は透光性基板３８の片面
に中央部と周縁部とで屈折率の異なる２種の第１及び第
２の透光層３９，４０を均一の厚さに積層形成して構成
されている。両透光層３９，４０の屈折率はいずれが小
さくても、いずれが大きくてもよい。また、光学フィル
ター３７の径ｄ２は、出射レーザ光２の光エネルギーを
十分透過できる大きさである。

【００８８】次に動作について説明する。レーザ発振器
１からの出射レーザ光２は、第１のレンズ４の直前に設
置された光学フィルター３７の第１の透光層３９及び第
２の透光層４０を透過して位相の空間分布を変化させら
れた状態で第１のレンズ４により集光される。

【００８９】図２０（ａ）は、光学フィルター３７に入
射する前の出射レーザ光２の位相分布図、図２０（ｂ）
は、第１の透光層３９の屈折率（ｎ_c とする）が第２の
透光層４０の屈折率（ｎ_d とする）よりも大きい光学フ
ィルター３７を透過した後の出射レーザ光２の位相分布
図であり、横軸はレーザビーム中心から径方向距離を、
縦軸は位相を示している。図２０（ａ）及び図２０
（ｂ）から明らかなように、光学フィルター３７に入射
する前においては、位相はビームの径方向において略直
線に近い曲率の球面となっているが、光学フィルター３
７透過後は、第１及び第２の透光層３９，４０の厚さを
Δ、レーザ光の波長をλとして、（ｎ_c −ｎ _d ）×Δ×
λだけ、第１の透光層３９を透過した出射レーザ光２の
位相が第２の透光層４０を透過した出射レーザ光２の位
相よりも遅れることとなる。

【００９０】図２１は第１のレンズ４による集光面上で
の強度分布例を示すグラフ図であり、横軸は集光スポッ
トの径方向距離を、縦軸は強度を示している。また、図
２２はこの実施例の入射光学系及び従来の入射光学系に
よる集光位置での出射レーザ光２の光エネルギーの集中
分布を示してあり、横軸は集光スポット中心から径方向
の距離、縦軸は径内に含まれる光エネルギーの割合を１
００％を上限に示したものである。これらの図から明ら
かなように、この実施例により第１のレンズ４による集
光スポットの強度分布が大きく変化しており、光エネル
ギーの局所的な集中が改善されており、局所的なパワー
密度を下げることができる。

【００９１】従って、この実施例によれば、上記実施例
８及び実施例９と同様に、光エネルギーの局所的な集中
が改善されており、その集光面近傍に光ファイバー３の
入射端面を設置することにより、光ファイバー３の損傷
を抑制することができるので、より大きい光エネルギー
量を光ファイバー３に導光することができる。

【００９２】言うまでもなく、光学フィルター３７によ
り光は遮光されることがないため、光学フィルター３７
を透過する前後のレーザ光の光エネルギーは同じであ
る。

【００９３】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、光ファイバーから出射するレーザ光の少なくとも一
部の広がり角をより小さく変換して出射レーザ光を被照
射体上に照射する照射光学系を備えるように構成したの
で、従来よりも長い焦点深度を確保することができる効
果がある。従って、被照射体上でより小さいスポットを
得ることができ、さらにより大きいコア径ファイバーに
より高エネルギーを入射できるので、被照射体により大
きいエネルギー密度で照射することができる効果があ
る。

【００９４】請求項２の発明によれば、光ファイバーか
ら出射したレーザ光の光軸に対して平行な第１の反射面
と、第１の反射面より光軸側に設けられ、光軸に対して
傾いた第２の反射面及びその裏面である第３の反射面と
を少なくとも有する広がり角変換導光路を具備するよう
に構成したので、従来よりも長い焦点深度を確保するこ
とができる効果がある。

【００９５】請求項３の発明によれば、第１の反射面を
有する円筒形状の第１の反射部材と、光軸に対して傾い
た第２及び第３の反射面を有する円筒形状の第２の反射
部材とを具備するように構成したので、従来よりも長い
焦点深度を２次元的に確保することができる効果があ
る。

【００９６】請求項４の発明によれば、第３の反射面よ
り光軸側に設けられた媒質の屈折率が、第１の反射面と
第２の反射面との間に設けられた媒質の屈折率よりも大
きくなるように構成したので、広がり角変換導光路から
の出射角の拡大を抑えることができ、より長い焦点深度
を確保できる効果がある。

【００９７】請求項５の発明によれば、第１及び第２の
反射面を有する第１の透明部材と、第３の反射面を有す
る第２の透明部材とを具備しており、第１及び第２の透
明部材間に空気層を具備するように構成したので、反射
時のレーザ光の光エネルギー損失を無くすことができる
効果がある。

【００９８】請求項６の発明によれば、空気層に冷却用
流体を流す冷却手段を備えるように構成したので、第１
及び第２の透明部材の熱膨張を抑制して、広がり角変換
導光路を長寿命化することができる効果がある。

【００９９】請求項７の発明によれば、光ファイバーの
出口面を拡大結像する拡大結像レンズを備えており、拡
大結像レンズの拡大結像面に広がり角変換導光路の入口
面を設置するように構成したので、広がり角変換導光路
の口径を光ファイバーのよりも大きいものとすることが
でき、光ファイバーの大きさに限定されないで広がり角
変換導光路を設計できる効果がある。

【０１００】請求項８の発明によれば、入射光学系によ
り集光されたレーザ光の光軸と光ファイバーの光軸との
なす角度が０度以上になるように制御する入射角度制御
手段を備えるように構成したので、被照射体へ照射する
レーザ光の強度分布を変化できる効果がある。

【０１０１】請求項９の発明によれば、レーザ光の光軸
に対してわずかに傾いて設置され、中心部に開口部を有
する長焦点距離の穴あき凹面ミラーと、穴あき凹面ミラ
ーの開口部を光ファイバーの入口端面近傍に結像する結
像レンズとを具備するように構成したので、レーザ発振
器の発振状態によらず、光ファイバーを損傷することな
く長時間安定して光ファイバーにレーザ光を入射できる
効果がある。さらに、穴あき凹面ミラーを使用している
ので開口部の冷却機構を省略することができる効果があ
る。

【０１０２】請求項１０の発明によれば、穴あき凹面ミ
ラーの開口部の周縁部からの反射光の光エネルギーを測
定する光エネルギー量測定手段を備えるように構成した
ので、レーザ発振器の状態変化を知ることができる効果
がある。

【０１０３】請求項１１の発明によれば、レーザ発振器
等の光源から出力したレーザ光の一部の広がり角を変化
させる光学手段を具備するように構成したので、光ファ
イバーの損傷を抑制することができるため、より大きい
光エネルギー量を光ファイバーに導光できる効果があ
る。

【０１０４】請求項１２の発明によれば、レーザ光の断
面における中心部の広がり角をより小さく変換する手段
であるように構成したので、光ファイバーの損傷を抑制
することができるため、より大きい光エネルギー量を光
ファイバーに導光できる効果がある。

【０１０５】請求項１３の発明によれば、レーザ発振器
等の光源から出力したレーザ光の位相分布を変化させる
光学フィルターを具備するように構成したので、光ファ
イバーの損傷を抑制することができるため、より大きい
光エネルギー量を光ファイバーに導光できる効果があ
る。

【０１０６】請求項１４の発明によれば、入射したレー
ザ光の断面方向の中心部分と、その他の部分との間に位
相差を生じるように構成された光学フィルターであるよ
うに構成したので、光ファイバーの損傷を抑制すること
ができるため、より大きい光エネルギー量を光ファイバ
ーに導光できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例による光伝送装置を示す
構成図である。

【図２】 光ファイバーからの出射レーザ光モデルの説
明図である。

【図３】 上記実施例による光伝送装置の広がり角変換
導光路の構成を示す断面図である。

【図４】 上記実施例による光伝送装置における結像面
近傍のレーザ光の様子を示す説明図である。

【図５】 上記実施例による光伝送装置における結像倍
率と焦点深度の関係を示すグラフ図である。

【図６】 この発明の他の実施例による光伝送装置の広
がり角変換導光路の構成を示す断面図である。

【図７】 上記実施例による光伝送装置における結像倍
率と焦点深度の関係の示すグラフ図である。

【図８】 この発明の他の実施例による光伝送装置の広
がり角変換導光路の構成を示す断面図である。

【図９】 この発明の他の実施例による光伝送装置の広
がり角変換導光路のための冷却装置の構成を示す断面図
である。

【図１０】 この発明の他の実施例による光伝送装置の
広がり角度変換導光路の構成を示す断面図である。

【図１１】 この発明の他の実施例による光伝送装置を
示す構成図である。

【図１２】 上記実施例の光伝送装置の光ファイバーに
対して入射角度を０度から変化させた場合の光ファイバ
ーの出射レーザ光、及び広がり角変換導光路の出射レー
ザ光の強度分布を示すグラフ図である。

【図１３】 この発明の他の実施例による光伝送装置の
入射光学系の構成を示す断面図である。

【図１４】 この発明の他の実施例による光伝送装置の
入射光学系の構成を示す断面図である。

【図１５】 上記実施例の入射光学系の平行透明基板の
平面図である。

【図１６】 上記実施例の平行透明基板によるレーザ光
の光エネルギーの集中分布を示すグラフ図である。

【図１７】 この発明の他の実施例による光伝送装置の
入射光学系の構成を示す断面図である。

【図１８】 この発明の他の実施例による光伝送装置の
入射光学系の構成を示す断面図である。

【図１９】 上記実施例の入射光学系の光学フィルター
の平面図及び断面図である。

【図２０】 上記実施例の光学フィルターを透過したレ
ーザ光の位相分布を示すグラフ図である。

【図２１】 上記実施例の光学フィルターを透過したレ
ーザ光の集光スポットの強度分布を示すグラフ図であ
る。

【図２２】 上記実施例の光学フィルターによるレーザ
光の光エネルギーの集中分布を示すグラフ図である。

【図２３】 従来の光伝送装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器、２、５ 出射レーザ光（レーザ
光）、３ 光ファイバー、４ 第１のレンズ（入射光学
系、結像レンズ）、６ 被照射体、７ 第２のレンズ
（照射光学系）、８ 広がり角変換導光路（照射光学
系）、８ａ 第１の反射部材、８ｂ 第２の反射部材、
１９ 第１の透明部材、２０ 第２の透明部材、２３
冷却用流体、２５ 拡大結像レンズ、２７ 入射角度制
御機構（入射角度制御手段）、２８ 穴あき凹面ミラ
ー、２９ 開口部、３０ 光エネルギー量測定装置（光
エネルギー量測定手段）、３２ 屈折率分布形成部（光
学手段）、３５ シリンドリカルレンズ（光学手段）、
３７ 光学フィルター、８０ａ 第１の反射面、８０ｂ
第２の反射面、８０ｃ 第３の反射面。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器から出力されたレーザ光を
   光ファイバーに入射させる入射光学系と、前記光ファイ
   バーから出射するレーザ光の少なくとも一部の広がり角
   をより小さく変換して前記出射レーザ光を被照射体上に
   照射する照射光学系とを備えた光伝送装置。
2. 【請求項２】 前記照射光学系は、前記光ファイバーか
   ら出射した前記レーザ光の光軸に対して平行な第１の反
   射面と、前記第１の反射面より前記光軸側に設けられ、
   前記光軸に対して傾いた第２の反射面及びその裏面であ
   る第３の反射面とを有する広がり角変換導光路を具備す
   ることを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
3. 【請求項３】 前記広がり角変換導光路は、前記第１の
   反射面を有する円筒形状の第１の反射部材と、前記光軸
   に対して傾いた前記第２及び第３の反射面を有する円筒
   形状の第２の反射部材とを具備することを特徴とする請
   求項２記載の光伝送装置。
4. 【請求項４】 前記第３の反射面より前記光軸側に設け
   られた媒質の屈折率が、前記第１の反射面と前記第２の
   反射面との間に設けられた媒質の屈折率よりも大きいこ
   とを特徴とする請求項２又は請求項３記載の光伝送装
   置。
5. 【請求項５】 前記広がり角変換導光路は、前記第１及
   び前記第２の反射面を有する第１の透明部材と、前記第
   ３の反射面を有する第２の透明部材とを具備しており、
   前記第１及び前記第２の透明部材間に空気層を具備する
   ことを特徴とする請求項２記載の光伝送装置。
6. 【請求項６】 前記空気層に冷却用流体を流す冷却手段
   を備えたことを特徴とする請求項５記載の光伝送装置。
7. 【請求項７】 前記光ファイバーの出口面を拡大結像す
   る拡大結像レンズを備えており、前記拡大結像レンズの
   拡大結像面に前記広がり角変換導光路の入口面を設置し
   たことを特徴とする請求項２から請求項６のうちのいず
   れか一項記載の光伝送装置。
8. 【請求項８】 前記入射光学系により集光されたレーザ
   光の光軸と前記光ファイバーの光軸とのなす角度が０度
   以上になるように制御する入射角度制御手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項２から請求項６のうちのいずれか
   一項記載の光伝送装置。
9. 【請求項９】 レーザ発振器等の光源から出力されたレ
   ーザ光を光ファイバーに入射させる入射光学系を備えた
   光伝送装置において、前記入射光学系が、前記レーザ光
   の光軸に対してわずかに傾いて設置され、中心部に開口
   部を有する長焦点距離の穴あき凹面ミラーと、前記穴あ
   き凹面ミラーの前記開口部を前記光ファイバーの入口端
   面近傍に結像する結像レンズとを具備することを特徴と
   する光伝送装置。
10. 【請求項１０】 前記穴あき凹面ミラーの前記開口部の
    周縁部からの反射光の光エネルギーを測定する光エネル
    ギー量測定手段を備えたことを特徴とする請求項９記載
    の光伝送装置。
11. 【請求項１１】 レーザ発振器等の光源から出力された
    レーザ光を光ファイバーに入射させる入射光学系を備え
    た光伝送装置において、前記入射光学系が、前記光源か
    ら出力した前記レーザ光の一部の広がり角を変化させる
    光学手段を具備することを特徴とする光伝送装置。
12. 【請求項１２】 前記光学手段は、前記レーザ光の断面
    における中心部の広がり角をより小さく変換する手段で
    あることを特徴とする請求項１１記載の光伝送装置。
13. 【請求項１３】 レーザ発振器から出力されたレーザ光
    を光ファイバーに入射させる入射光学系を備えた光伝送
    装置において、前記入射光学系が、前記レーザ発振器か
    ら出力した前記レーザ光の位相分布を変化させる光学フ
    ィルターを具備することを特徴とする光伝送装置。
14. 【請求項１４】 前記光学フィルターは、入射した前記
    レーザ光の断面方向の中心部分と、その他の部分との間
    に位相差を生じるように構成された光学フィルターであ
    ることを特徴とする請求項１３記載の光伝送装置。