JPS60153023A - 高出力レ−ザ用ビ−ムスプリツタ装置 - Google Patents

高出力レ−ザ用ビ−ムスプリツタ装置

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JPS60153023A
JPS60153023A JP975884A JP975884A JPS60153023A JP S60153023 A JPS60153023 A JP S60153023A JP 975884 A JP975884 A JP 975884A JP 975884 A JP975884 A JP 975884A JP S60153023 A JPS60153023 A JP S60153023A
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JP
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light
laser
mirror
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JP975884A
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English (en)
Inventor
Shigenori Fujiwara
藤原 重徳
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0972—Prisms
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    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/143—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using macroscopically faceted or segmented reflective surfaces
    • 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
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、高出力のレーデ光を2分割以上する高出力
レーザ用ビームスノリツタ装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
従来から、高出力のレーデ光を2分割して、2箇所で利
用することが試みられてきたが、その−例を示すと第1
図に示すように構成されている。
即ち、レーデ発振器1から出たレーデ光5は光路カバー
4を通シ、部分透過ミラー(ビームスシリツタ)2によ
シ、反射光7と透過光6に分割される。そして、反射光
7は1番目のステーションで用いられ、透過光6は更に
全反射ミラー3によシ反射されて、2番目のステーショ
ンで利用される。図中、8は集光レンズである。
更に、2分割以上の場合、例えば3分割の場合を示すと
第2図のように構成され、第1図と同一箇所は同一符号
を付しである。この例からも明らかなように、部分透過
ミラー2を用いてn分割する場合、n−1個の部分透過
ミラー2が必要である。
〔背景技術の問題点〕
上記のようにレーザ光を分割する場合、必ず部分透過ミ
ラー2が必要となる。この部分透過ミラー2は一般に高
価なものとなる。例えば、IKWのCO,レーデを2分
割するために、Zn5e基板に部分反射コーティング(
部分透過コーティング)をしたものを用いる。この場合
、この部分透過ミラー2は金属基板からなる全反射ミラ
ー306倍程度の価格となる。
又、部分透過ミラー2であるため、レーザ光がその反射
コーテイング面、基板内部そして透過コーテイング面に
吸収されるため、ミラー自身が温度上昇し、ミラーの性
質が変化し、一般に言われる熱レンズ効果(温度上昇等
、熱的変化によシミラーが光学的な熱歪を受ける効果)
を起こし、レーザ光に対して光学的な歪を与えてしまう
。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、部分透過ミラーを用いることなく2
分割以上に分割することができ、安価にして光学部品の
信頼性が高く、耐光強度が向上した高出力レーザ用ビー
ムスプリッタ装置を提供することである。
〔発明の概要〕
この発明は、部分透過ミラーを用いず全反射ミラーを用
いてビームを多数に分割し、そのときレーデ光に対して
殆ど光学的な歪を与えない高出力レーザ用ビームスシリ
ツタ装置である。
〔発明の実施例〕
この発明の高出力レーザ用ビームスプリッタ装置は第3
図に示すように構成され、その原理説明図を第4図に示
す。
従来例(第1図)と同一箇所は同一符号を付すと、レー
ザ発振器1から発射されたレーザ光5′は、保護と安全
のための・千イゾ状光路カバー4を通して、後述のよう
に下半分の部分だけ小形のビーム折曲げ用全反射ミラー
9へ導かれる。
そして、この全反射ミラー9によシ、レーデ光5′の下
半分の部分は90°折曲げられ、この折曲げられた反射
光10は集光レンズ8に導かれる。
一方、レーデ光5′の上半分の部分は、上記全反射ミラ
ー9に触れることなく光路カバー4内を透過光11とし
て直進し、通常の大きさの全反射ミラー3へ導かれる。
そして、この全反射ミラー3により、透過光11は90
0折曲げられ、この折曲げられた透過光11は集光レン
ズ8に導かれる。
さて、第3図のレーザ光5′は、この発明によるビーム
スノリット方法を用いるため調整きれたTEMo、モー
ドのレーザ光12(第4図参照)である。第4図の矢印
13は、レーザ光12の進行方向を示している。そして
、ビームスf IJノットラーである小形の全反射ミラ
ー9は、レーデ光路中においてレーザ光12の半分を反
射し、矢印14の方へ光路を変更する。反射されなかっ
た部分については、矢印15の方向へ直進し、全反射ミ
ラー3によシ反射され、矢印16の方向へ光路を変更さ
れる。
このようにして、レーザ光12はその上半分の部分と下
半分の部分について分けられて、2箇所で利用すること
ができる。
次にこの発明の原理について述べるが、この発明は次の
ようなレーザ光の有する特性による。
即ち、一般にレーザ光は非常によく直進し、又そのレー
ザ光の波面は揃っている。そこで、そのレーザ光の波面
に対して大きな擾乱を与えない限シ、その特性は変化し
ない。
ことでは、そのレーザ光の発振横モードに注目し、その
発振横モードにおける谷の部分において、レーザ光を2
つに分割する。そのとき、とのレーザ光の発振横モード
における谷の部分においては、そのエネルギーが殆ど零
(理論上は零)であるため、その部分におけるレーザ光
の分割がレーザ光の波面に対して大きな影響を与えない
。
その原理説明図と理論的計算結果を第5図に示す。即ち
、第5図(a)にはレーデ発振横モードTEMo、を示
し、■○は電界の方向である。又、第5図(b)には、
この発振横モードを計算機によシ高速フーリエ変換(F
FT)を施しだ結果を示しだ。この結果は、フーリエ光
学の原理によシ無限遠方の光の状態、成るいはレンズに
より集光した場合の焦点−面における光の状態(エネル
ギー分布)に相当することが証明されている。
そこで、第5図(c)に示したように、上記TEMo。
モードのうち、片側のみ利用するとする。その場合の高
速フーリエ変換の結果を第5図(d)に示す。
この結果から明らかなように、18M0□モードをその
エネルギー分布の谷の部分で分割する限シ、それほど大
きな擾乱は受けず、そのモードパターンは可成シガウス
分布に近いものが得られる。このことは、このようにレ
ーザ光を分割して用いる場合も、そのレーデ光の集光性
は大きくは損なわれない。これは実験においても、はぼ
実現することが確かめられている。
又、発明の不適切な応用例を第6図(、)に示す。
これは上記のTEM。、モードにおいて、その出力のピ
ーク部分でエネルギーを分割した場合、即ち T EM
o、モードの中心部を抜き出して半分取った場合の例を
示しておシ、この結果は第6図(b)に示すようになる
。この結果は、非常に拡がυ角の大きく、又、光として
はりツプルの大きな散乱光となっていることを意味する
。従って、このような光は本来持っているレーデ光の性
質を失なっている。そのため、レンズによる集光時もそ
の集光性は非常に悪い。
〔発明の変形例、応用例〕
上記レーザ光分割の原理は、全てのレーザ発振横モード
に応用できる。即ち、その発振横モードのエネルギー値
の零の所で分割すれば、それらのモードはそれほど大き
くは乱されない。
そのため、T EMo2、TEM、、3、TEMo4・
・・成るいはTEM、1.18M2m、T EM、2・
・・というような単一モードであれば、それらの谷の部
分にて分割することができる。TEMo、モードで3分
割した例、TEMo4モードで4分割した例をそれぞれ
第7図、第8図に示す。図中の■〜■は分割の数である
。
又、実際にこれらの分割を行なう場合、第4図に示した
ような平面ミラーによることもできるが、第9図(、)
、(b)、(C)に示す多面ミラー17.18.19に
よることもできる。
更に、ここでは角型のモード(T E Mvtan )
を中心に述べたが、この方法は円形のモード(TEMP
A’)にも応用することができる。その場合には、第1
0図に示すような円柱状のミラー20を用いればよい。
〔発明の効果〕
この発明によれば、1謂以上のレーデ光が、部分透過ミ
ラー2を用いることなく2分割以上に分割することがで
きる。この結果、装置の価格を安くすることができると
共に、光学部品の信頼性が高くなる。又、全反射ミラー
9に金属ミラーを用いることができるだめ、レーザ光に
対する耐光強度が向上し、数十所のものにまで応用する
ことができ、大出力レーザのレーデ光の分割に非常に有
効である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来から用いられている多分割方式
のビームスシリツタ装置を示す概略構成図、第3図はこ
の発明の一実施例に係る高出力レーデ用ビームスプリッ
タ装置を示す概略構成図、第4図は第3図のビームスノ
リツタ装置における動作説明図、第5図(a)〜(d)
はこの発明における分割の原理と理論的計算結果を示す
一特性曲線図、第6図(a)、(b)はこの発明の不適
切な応用例を示す特性曲線図、第7図及び第8図はこの
発明の適切な応用例、第9図(a)、(b)、(C)及
び第10図はこの発明に用いる全反射ミラーの変形例を
示す概略構成図である。 1・・・レーザ発振器、2・・・部分透過ミラー、3・
・・全反射ミラー、4・・・光路カバー、5・・・レー
デ光、6・・・部分透過光、7・・・部分反射光、8・
・・集光レンズ、9・・・全探射ミラー、10・°°反
射光、11・・・透過光、12・・・レーデ出力分布、
13・・・レーザ光進行方向、14・・・反射方向、1
5・・・通過方向、16・・・反射方向。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3図 第4図 第5図 (a) 第5図 (b) −EI O+8 青 度 第5図 (C) 第5図 (d) 一θ +e 負ル 第6図 (a) 第6図 勇 展 第7図 第9図 第10図 8

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1腑以上の高出力レーデ光のうち、TEM、、、TEM
    。、、成るいはTEMl、 、TEM、、等の正規な単
    −横モードを有するレーデ光を、2分割以上行なうビー
    ムスプリッタ装置において、 上記レーザ光を正規の単−横モードのエネルギー分布に
    おける谷部分において2方向以上に分割することを特徴
    とする高出力レーザ用ビームスノリツタ装置。
JP975884A 1984-01-23 1984-01-23 高出力レ−ザ用ビ−ムスプリツタ装置 Pending JPS60153023A (ja)

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JP975884A JPS60153023A (ja) 1984-01-23 1984-01-23 高出力レ−ザ用ビ−ムスプリツタ装置

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JP975884A JPS60153023A (ja) 1984-01-23 1984-01-23 高出力レ−ザ用ビ−ムスプリツタ装置

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ID=11729178

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JP975884A Pending JPS60153023A (ja) 1984-01-23 1984-01-23 高出力レ−ザ用ビ−ムスプリツタ装置

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JP (1) JPS60153023A (ja)

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