CN113451874B - 激光输出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明在照射某波长的脉冲光后立即照射其他波长的脉冲光。激光输出装置(1)具有：将规定波长(Wl)的激光输出为规定频率的第一脉冲(P1)的激励激光器(10)；接受第一脉冲(P1)，针对每个第一脉冲将光路决定为多个光路(OPl、OP2)的某一个并输出的声光调制器(12)；使分别在多个光路(OPl、OP2)行进的行进光的行进方向平行的凸透镜(13)；接受凸透镜(13)的输出(第二脉冲(P2a))分别变化为不同的波长(W2、W3)而输出的波长变化部(14)；接受波长变化部(14)的输出并聚焦的消色差透镜(16)；以芯(18c)的端面(18E)接受消色差透镜(16)的输出的光纤(18)，消色差透镜(16)将波长变化部(14)的输出聚焦于芯(18c)的端面(18E)。

Description

激光输出装置
技术领域
本发明涉及将多种波长的激光作为脉冲而进行输出的激光输出装置。
背景技术
以往，已知利用对被测量物(例如，生物体)照射脉冲光而得到的响应(例如，吸收系数)来进行测量(例如，血液中的氧饱和度的测量)。此外，还已知因脉冲光的波长而从被测量物得到的响应不同。因此，从提高测量精度的观点出发，期望对被测量物照射多种波长的脉冲光。此时，从对被测量物的某一点P照射某波长的脉冲光到对该一点P照射其他波长的脉冲光为止的时间变长时，由于被测量物的移动(例如体动)，导致测量精度的劣化。
但是，并不知道在照射某波长的脉冲光(一个脉冲光或多个脉冲光)之后立即照射其他波长的脉冲光(一个脉冲光或多个脉冲光)的技术。例如，在专利文献1、专利文献2以及专利文献3中，虽然记载有对波长不同的激光进行合波的内容，但不是在照射某波长的脉冲光之后立即照射其他波长的脉冲光。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011-107094号公报
专利文献2：国际公开第2017/138619号
专利文献3：日本特开2016-101393号公报
发明内容
发明所要解决的课题
因此，本发明的课题在于，在照射某波长的脉冲光(一个脉冲光或多个脉冲光)之后，立即照射其他波长的脉冲光(一个脉冲光或多个脉冲光)。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的激光输出装置构成为具有：脉冲激光输出部，其将规定波长的激光作为第一脉冲并进行输出；光路决定部，其接受所述第一脉冲，针对每个所述第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个并进行输出；平行化部，其使分别在所述多个光路行进的行进光的行进方向平行；波长变化部，其接受所述平行化部的输出，分别变化为不同的波长并进行输出；聚焦部，其接受所述波长变化部的输出并进行聚焦；以及光纤，其以芯的端面来接受所述聚焦部的输出，所述聚焦部将所述波长变化部的输出聚焦于所述芯的端面。
根据上述构成的激光输出装置，脉冲激光输出部将规定波长的激光作为第一脉冲而进行输出。光路决定部接受所述第一脉冲，针对每个所述第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个并进行输出。平行化部使分别在所述多个光路行进的行进光的行进方向平行。波长变化部接受所述平行化部的输出，分别变化为不同的波长并进行输出。聚焦部接受所述波长变化部的输出并进行聚焦。光纤以芯的端面接受所述聚束部的输出。所述聚焦部将所述波长变化部的输出聚焦在所述芯的端面。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述平行化部是凸透镜。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述光路决定部的输出中的某一个通过所述平行化部的光轴。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述聚焦部是凸透镜。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述聚焦部是消色差透镜。
另外，本发明的激光输出装置也可以是，从所述聚焦部观察，所述芯的端面位于比所述聚焦部的焦点远的位置。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，在将所述聚焦部的焦距设为f，将所述平行化部的输出之间的距离的最大值设为Ymax，将所述光纤的开口数设为NA时，NA＞Ymax/(2f)。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述波长变化部具有：极化反转部，其对所述平行化部的输出进行传播，配置成隔开规定的间隔，所述规定的间隔按所述平行化部的输出而不同。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述波长变化部具有：非线性光学晶体基板，其形成有所述极化反转部，所述极化反转部的图心配置在与所述非线性光学晶体基板的X轴平行的直线上。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述波长变化部具有：一个非线性光学晶体基板，其形成有所述极化反转部的全部。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述平行化部的全部输出通过共同的所述极化反转部。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述波长变化部具有：非线性光学晶体基板，其形成有所述极化反转部，按传播的所述平行化部的输出来设置所述非线性光学晶体基板。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，具有：定时控制部，其使所述光路决定部的输出与所述第一脉冲的输出的定时匹配。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述光路决定部具有：第一声光调制器，其接受所述第一脉冲，针对每一个所述第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个并进行输出；以及第二声光调制器，其接受所述第一声光调制器的输出，针对所述第一声光调制器的输出的每一个脉冲将光路决定为一个以上的光路中的某一个并进行输出。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述第一声光调制器使每一个所述第一脉冲衍射或直行地输出，所述第二声光调制器接受直行的所述第一脉冲而衍射或直行地进行输出，接受衍射的所述第一脉冲而直行地进行输出。
另外，也可以是在本发明的激光输出装置中，所述第一声光调制器使每一个所述第一脉冲衍射或直行地输出，所述第二声光调制器接受衍射的所述第一脉冲而衍射或直行地进行输出，接受直行的所述第一脉冲而直行地进行输出。
附图说明
图1是表示第一实施方式的激光输出装置1的结构的图。
图2是第一实施方式的波长变化部14的俯视图。
图3是第一实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长转换前)P2a、第二脉冲(波长转换后)P2b、第三脉冲P3的时序图。
图4是第一实施方式中的光纤18的芯18c的端面18E附近的放大剖视图。
图5是表示第二实施方式的激光输出装置1的结构的图。
图6是表示第三实施方式的激光输出装置1的结构的图。
图7是第三实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长转换前)P2a、第二脉冲(波长转换后)P2b、第三脉冲P3的时序图。
图8是表示第四实施方式的激光输出装置1的结构的图。
图9是第四实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长转换前)P2a、第二脉冲(波长转换后)P2b、第三脉冲P3的时序图。
图10是表示第五实施方式的激光输出装置1的结构的图。
图11是表示第六实施方式的激光输出装置1的结构的图。
图12是第六实施方式的激光输出装置1中的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a及第二声光调制器(AOM)12b)附近的放大图。
图13是第三实施方式的波长变化部14的俯视图。
图14是第三实施方式中的光纤18的芯18c的端面18E附近的放大剖视图。
图15是第六实施方式的变形例的激光输出装置1中的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)附近的放大图。
图16是第三实施方式的变形例的波长变化部14的俯视图。
附图标记说明
P1第一脉冲；P2a第二脉冲(波长转换前)；P2b第二脉冲(波长转换后)；P3第三脉冲；OPl、OP2、OP3光路；1激光输出装置；10激励激光器(脉冲激光输出部)；11光衰减器(ATT)；12声光调制器(光路决定部)(AOM)；12a第一声光调制器(AOM)；12b第二声光调制器(AOM)；120声光偏转器(AOD)(光路决定部)；13凸透镜(平行化部)(Ll)；14、14a、14b波长变化部(PPLN)；142LN晶体基板；144极化反转部；16消色差透镜(聚焦部)(L2)；16a凸透镜；16b凹透镜；17滤波器(F)；18光纤(MMF)；18c芯；18E端面；19定时控制电路(定时控制部)。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。
第一实施方式
图1是表示第一实施方式的激光输出装置1的结构的图。图2是第一实施方式的波长变化部14的俯视图。图3是第一实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长转换前)P2a、第二脉冲(波长转换后)P2b、第三脉冲P3的时序图。另外，在图3中，根据波长，改变表示脉冲的线的粗细以及线的种类(实线或者虚线)来进行图示。
第一实施方式的激光输出装置1具有：激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、声光调制器(光路决定部)(AOM)12、凸透镜(平行化部)(Ll)13、波长变化部(PPLN)14、消色差透镜(聚焦部)(L2)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、以及定时控制电路(定时控制部)19。
激励激光器(脉冲激光输出部)10将规定波长W1[nm]的激光作为规定频率(例如2kHz)的第一脉冲P1(参照图3)输出。激励激光器10例如是Yb：YAG激光。
光衰减器(ATT)11使第一脉冲(P1)衰减，提供给声光调制器12。
声光调制器(光路决定部)(AOM)12接受第一脉冲P1，针对每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OPl、OP2中的某一个并进行输出。
例如，参照图1和图3，在声光调制器12接受到第一脉冲P1的第奇数个(第1、3、5、…个)脉冲的时间点，不对声光调制器12提供声波。于是，第一脉冲P1的第奇数个脉冲直接笔直地透过声光调制器12(光路OP1)。
此外，在声光调制器12接受到第一脉冲P1的第偶数个(第2、4、6、…个)脉冲的时间点，对声光调制器12提供声波(角频率ω2)。于是，第一脉冲P1的第偶数个脉冲在某种程度上一边衍射一边透过声光调制器12(光路OP2)。
但是，也可以在声光调制器12接受到第一脉冲P1的第奇数个脉冲的时间点，对声光调制器12提供声波(角频率ω1)(其中，ω1与ω2不同)。
由此，声光调制器12从多个光路OPl、OP2分别输出具有将规定频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(2个)而得到的值的频率(lkHz)且相位分别相差180度的脉冲。
定时控制电路(定时控制部)19使声光调制器(光路决定部)12的输出与第一脉冲P1的输出的定时匹配。匹配了定时的结果如参照图3所述那样。另外，定时控制电路19从激励激光器(脉冲激光输出部)10接受与第一脉冲P1的输出的定时同步的信号，根据该信号，控制声光调制器12的输出定时。
凸透镜(平行化部)(Ll)13使分别在多个光路OPl、OP2行进的行进光的行进方向平行。另外，作为平行化部，也能够代替凸透镜13而使用棱镜。
另外，如果将凸透镜(平行化部)13的输出之间的距离的最大值设为Ymax，则Ymax成为位于凸透镜13到消色差透镜16的光路OPl与光路OP2之间的距离(参照图2)。
波长变化部(PPLN)14接受凸透镜(平行化部)13的输出，即分别在多个光路OPl、OP2行进的行进光透过凸透镜13的行进光(即第二脉冲P2a)，分别变化为不同的波长并进行输出。波长变化部14的输出是第二脉冲(波长转换后)P2b。
另外，声光调制器12的输出中的某一个(例如，在光路OPl行进的行进光)也可以通过凸透镜13的光轴。该情况下，凸透镜13不改变在光路OPl行进的行进光的行进方向，但改变在光路OP2行进的行进光的行进方向而与光路OPl平行。
参照图3，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的在光路OPl行进的行进光(波长Wl[nm])，转换为第二脉冲P2b(波长W2[nm])。此外，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的在光路OP2行进的行进光(波长Wl[nm])，转换为第二脉冲P2b(波长W3[nm])。
参照图2，波长变化部14具有LN晶体基板142、极化反转部144。另外，在图2中，与图1同样地，将LN晶体基板142的X轴方向与纸面的横向平行地进行图示。
极化反转部144传播凸透镜13的输出(即，第二脉冲P2a)。极化反转部144对在光路OPl行进的第二脉冲P2a进行传播，对在光路OP2行进的第二脉冲P2a进行传播。另外，在图2中，极化反转部144是PPLN(周期极化反转铌酸锂)，但不限于此，例如也可以是PPLT(钽酸锂)或PPKTP。
对在光路OPl进行的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144被配置成隔开规定的间隔D1。对在光路OP2行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144配置成隔开规定的间隔D2。规定的间隔按凸透镜13的输出而不同。即，规定的间隔Dl与规定的间隔D2不同。
在LN晶体基板142形成有极化反转部144。LN晶体基板142仅是一个，形成有所有极化反转部144。另外，在第一实施方式中，LN晶体基板142即使不是LN晶体基板，只要是非线性光学晶体基板即可。在其他实施方式中也同样地，能够代替LN晶体基板而使用非线性光学晶体基板。
对在光路OPl行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144的图心144c被配置在与LN晶体基板142的X轴平行的直线上。对在光路OP2行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144的图心144c也被配置在与LN晶体基板142的X轴平行的直线上。另外，极化反转部144的图心144c与重力均匀地作用于极化反转部144的情况下的重心一致。
另外，在波长变化部14的输出中，除了第二脉冲P2b之外，还混入有激励激光器10输出的波长Wl[nm]的激光(泵浦光)和由波长变化部14产生的红外区域的惰轮光。另外，当将激光(泵浦光)提供给波长变化部14时，由于光参量产生，从而产生信号光和上述的惰轮光。信号光是波长变化部14的输出(第二脉冲(波长转换后)P2b)(在其他实施方式的波长变化部中也同样)。
滤波器(F)17从第二脉冲P2b中除去泵浦光和惰轮光，提供给消色差透镜16。
消色差透镜(聚焦部)(L2)16经由滤波器17接受波长变化部14的输出并进行聚焦。消色差透镜16具有凸透镜16a、凹透镜16b。凸透镜16a配置在比凹透镜16b更靠近激励激光器10的位置。凸透镜16a的凸面与凹透镜16b的凹面接触。
消色差透镜16是减少了第二脉冲P2b(波长W2[nm])(在光路OPl行进的行进光)与第二脉冲P2b(波长W3[nm])(在光路OP2行进的行进光)之间的波长的差异引起的焦距的差异(色差)的透镜。
另外，在波长W2[nm]与波长W3[nm]之差较小的情况下，作为聚焦部，也可以代替消色差透镜16而使用单一的凸透镜16a。
图4是第一实施方式中的光纤18的芯18c的端面18E附近的放大剖视图。光纤(MMF)18具有芯18c，芯18c具有端面18E。光纤18以芯18c的端面18E接受消色差透镜16的输出。消色差透镜16将波长变化部14的输出聚焦于芯18c的端面18E。
为了使波长变化部14的输出聚焦于芯18c的端面18E，优选将消色差透镜16的焦距设为f，将光纤18的开口数设为NA时，NA>Ymax/(2f)。
在图4中，消色差透镜16虽然配置在比其焦点位置靠左侧的位置，但是省略了图示。从消色差透镜16观察，芯18c的端面18E位于比消色差透镜16的焦点远的位置。
由于第二脉冲P2b(波长W2[nm])(在光路OPl行进的行进光)的Y坐标与第二脉冲P2b(波长W3[nm])(在光路OP2行进的行进光)的Y坐标不同，因此与第二脉冲P2b(波长W2[nm])(在光路OPl行进的行进光)有关的消色差透镜16的焦点位置、和与第二脉冲P2b(波长W3[nm])(在光路OP2行进的行进光)有关的消色差透镜16的焦点位置在纵向(Y轴方向)上错开。但是，从消色差透镜16观察，在比消色差透镜16的焦点远的位置，有在光路OPl行进的第二脉冲P2b与在光路OP2行进的第二脉冲P2b重合的位置。因此，若在这样的位置配置芯18c的端面18E，则能够使波长变化部14的输出聚焦于芯18c的端面18E。
光纤(MMF)18从另一端输出聚焦于芯18c的端面18E的波长变化部14的输出(第三脉冲P3)(参照图3)。
接着，对第一实施方式的动作进行说明。
首先，激励激光器10将规定波长Wl[nm]的激光作为规定频率(例如2kHz)的第一脉冲P1(参照图3)输出。第一脉冲P1在被光衰减器11衰减后，提供给声光调制器12。定时控制电路19控制声光调制器12的输出定时(参照图3)。
在声光调制器12接受到第一脉冲P1的第奇数个(第1、3、5、…个)脉冲的时间点，不对声光调制器12提供声波。由此，第一脉冲P1的第奇数个脉冲直接笔直地透过声光调制器12(光路OPl)。在光路OPl行进的行进光在其光轴方向上笔直地透过凸透镜13，成为具有将规定频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(2个)而得到的值的频率(lkHz)的第二脉冲(波长转换前)P2a。
声光调制器12在接受到第一脉冲P1的第偶数个(第2、4、6、…个)脉冲的时间点，对声光调制器12提供声波(角频率ω2)。由此，第一脉冲P1的第偶数个脉冲在某种程度上一边衍射一边透过声光调制器12(光路OP2)。在光路OP2行进的行进光一边通过凸透镜13将行进方形改变为与光路OPl平行一边透过凸透镜13，成为具有将规定频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(2个)而得到的值的频率(lkHz)的第二脉冲(波长转换前)P2a。
而且，在光路OPl行进的行进光透过了凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位、与在光路OP2行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位相差180度。
在光路OPl行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a：波长Wl[nm])在极化反转部144中传播，波长转换为W2[nm]，成为第二脉冲(波长转换后)P2b，通过滤波器17除去泵浦光和惰轮光而提供给消色差透镜，所述极化反转部144在波长变化部14中被配置成隔开规定的间隔Dl。
在光路OP2行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a：波长Wl[nm])在极化反转部144中传播，波长转换为W3[nm]，成为第二脉冲(波长转换后)P2b，通过滤波器17除去泵浦光和惰轮光而提供给消色差透镜16，所述极化反转部144在波长变化部14中被配置成隔开规定的间隔D2。
波长变化部14输出的第二脉冲(波长转换后)P2b中的、波长W2[nm]的脉冲和波长W3[nm]的脉冲通过消色差透镜16而聚焦于光纤18的芯18c的端面18E，成为具有规定频率(2kHz)的第三脉冲P3。
第三脉冲P3从光纤18的另一端输出。
根据第一实施方式，能够从光纤18输出第三脉冲P3。第三脉冲P3是在照射波长W2[nm]的脉冲光之后立即照射(例如500微秒)其他波长W3[nm]的脉冲光的脉冲。即，根据第一实施方式，能够在照射某波长的脉冲光之后立即照射其他波长的脉冲光。
而且，根据第一实施方式，不需要对波长变化部14输出的第二脉冲(波长转换后)P2b中的、波长W2[nm]的行进光和波长W3[nm]的行进光进行合波的合波器(例如，分色镜)。分色镜难以应对光轴的调整以及第二脉冲(波长转换后)P2b的波长W2[nm]以及波长W3[nm]的变更，因此，由于不需要分色镜，能够实现劳力的减轻。
第二实施方式
第二实施方式的激光输出装置1按传播的行进光来设置LN晶体基板，这一点与仅有一个LN晶体基板142的第一实施方式的激光输出装置1不同。
图5是表示第二实施方式的激光输出装置1的结构的图。第二实施方式的激光输出装置l具有：激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)1、声光调制器(光路决定部)(AOM)12、凸透镜(平行化部)(Ll)13、波长变化部(PPLN)14a、14b、消色差透镜(聚焦部)(L2)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、以及定时控制电路(定时控制部)19。以下，对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略说明。
激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)1、声光调制器(光路决定部)(AOM)12、凸透镜(平行化部)(Ll)13、消色差透镜(聚焦部)(L2)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19与第一实施方式相同，省略说明。
波长变化部(PPLN)14a从声光调制器12经由凸透镜13接受第二脉冲P2a中的在光路OPl行进的行进光(波长Wl[nm])，转换为第二脉冲P2b(波长W2[nm])。波长变化部14a的结构相当于图2中的、配置成隔开规定间隔D1的极化反转部144、和形成有该极化反转部144的LN晶体基板142。
波长变化部(PPLN)14b从声光调制器12经由凸透镜13接受第二脉冲P2a中的在光路OP2行进的行进光(波长Wl[nm])，转换为第二脉冲P2b(长波W3[nm])。波长变化部14b的结构相当于图2中的、配置成隔开规定间隔D2的极化反转部144、和形成有该极化反转部144的LN晶体基板142。
另外，波长变化部14a具有的LN晶体基板、与波长变化部14b具有的LN晶体基板不同。即，按传播的凸透镜13的输出(在光路OPl行进的行进光和在光路OP2行进的行进光)设置波长变化部14a所具有的LN晶体基板和波长变化部14b所具有的LN晶体基板。
第二实施方式的动作与第一实施方式相同，省略说明。
根据第二实施方式，按传播的行进光(在光路OPl行进的行进光和在光路OP2行进的行进光)设置LN晶体基板，因此，能够设定与规定的间隔D1以及D2对应的极化反转部144的制造条件，波长变化部14a、14b的制造变得容易。
第三实施方式
第三实施方式的激光输出装置1与第一实施方式的激光输出装置1的不同点在于，改变声光调制器(AOM)(光路决定部)12，使用声光偏转器(AOD)(光路决定部)120。
图6是表示第三实施方式的激光输出装置1的结构的图。图7是第三实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长转换前)P2a、第二脉冲(波长转换后)P2b、第三脉冲P3的时序图。另外，在图7中，根据波长，改变表示脉冲的线的粗细以及线的种类(实线、虚线或者单点划线)来进行图示。
第三实施方式的激光输出装置1具有：激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)1、声光偏转器(AOD)(光路决定部)120、凸透镜(平行化部)(Ll)13、波长变化部(PPLN)14、消色差透镜(聚焦部)(L2)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、以及定时控制电路(定时控制部19)。以下，对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略说明。
激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)1、定时控制电路(定时控制部)19与第一实施方式相同，省略说明。但是，定时控制电路19控制声光偏转器120的输出定时(参照图7)。
声光偏转器(AOD)(光路决定部)120接受第一脉冲P1，针对每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OPl、OP2、OP3中的某一个并进行输出。
例如，参照图6和图7，在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第1+3N个(第1、4、7、…个)(其中，N为0以上的整数)脉冲的时间点，不对声光偏转器120提供声波。于是，第一脉冲P1的第1+3N个脉冲直接笔直地透过声光偏转器120(光路OP1)。
此外，在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第2+3N个(第2、5、8、…个)脉冲的时间点，对声光偏转器120提供声波(角频率ω2)。于是，第一脉冲P1的第2+3N个脉冲在某种程度上一边衍射一边透过声光偏转器120(光路OP2)。
此外，在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第3+3N个(第3、6、9、…个)脉冲的时间点，对声光偏转器120提供声波(角频率ω3)(其中，ω3与ω2不同)。于是，第一脉冲P1的第3+3N个脉冲在某种程度上一边衍射一边透过声光偏转器120(光路OP3)。但是，光路OP3与光路OPl所成的角度(其中，小于90度)比光路OP2与光路OPl所成的角度(其中，小于90度)小。
另外，也可以在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第1+3N个脉冲的时间点，对声光偏转器120提供声波(角频率ω1)(其中，ω1与ω2和ω3都不同)。
由此，声光偏转器120分别从多个光路OPl、OP2、OP3输出具有将规定频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)，且相位分别相差120度的脉冲。
凸透镜(平行化部)(Ll)13使分别在多个光路OPl、OP2以及OP3行进的行进光的行进方向平行。另外，作为平行化部，也可以代替凸透镜13而使用棱镜。
另外，如果将凸透镜(平行化部)13的输出之间的距离的最大值设为Ymax，则Ymax为位于凸透镜13到消色差透镜16的光路OPl与光路OP2之间的距离(参照图13)。
波长变化部(PPLN)14接受凸透镜(平行化部)13的输出，即分别在多个光路OP1、OP2、OP3行进的行进光透过凸透镜13的行进光(即第二脉冲P2a)，分别变化为不同的波长并进行输出。波长变化部14的输出是第二脉冲(波长转换后)P2b。
另外，声光调制器12的输出中的某一个(例如，在光路OPl行进的行进光)也可以通过凸透镜13的光轴。该情况下，凸透镜13不改变在光路OPl行进的行进光的行进方向，但改变在光路OP2以及光路OP3行进的行进光的行进方向而与光路OPl平行。
参照图7，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的、在光路OPl行进的行进光(波长W1[nm])，转换为第二脉冲P2b(波长W2[nm])。此外，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的、在光路OP2行进的行进光(波长Wl[nm])，转换为第二脉冲P2b(波长W3[nm])。并且，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的、在光路OP3行进的行进光(波长Wl[nm])，转换为第二脉冲P2b(波长W4[nm])。
图13是第三实施方式的波长变化部14的俯视图。参照图13，波长变化部14具有LN晶体基板142、极化反转部144。另外，在图13中，与图1同样地，将LN晶体基板142的X轴方向与纸面的横向平行地进行图示。
极化反转部144对凸透镜13的输出(即，第二脉冲P2a)进行传播。极化反转部144对在光路OPl行进的第二脉冲P2a进行传播，对在光路OP2行进的第二脉冲P2a进行传播，对在光路OP3行进的第二脉冲P2a进行传播。另外，在图13中，极化反转部144是PPLN(周期极化反转铌酸锂)，但不限于此，例如也可以是PPLT(钽酸锂)或PPKTP。
对在光路OPl行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144被配置成隔开规定的间隔D1。对在光路OP2行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144被配置成隔开规定的间隔D2。对在光路OP3行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144被配置成隔开规定的间隔D3。规定的间隔按凸透镜13的输出而不同。即，规定的间隔Dl、规定的间隔D2、规定的间隔D3相互不同。
在LN晶体基板142上形成有极化反转部144。LN晶体基板142仅为一个，形成有所有极化反转部144。另外，在第三实施方式中，LN晶体基板142即使不是LN晶体基板，只要是非线性光学晶体基板即可。在其他实施方式中也同样地，能够代替LN晶体基板而使用非线性光学晶体基板。
对在光路OPl行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144的图心144c配置在与LN晶体基板142的X轴平行的直线上。对在光路OP2行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144的图心144c也配置在与LN晶体基板142的X轴平行的直线上。对在光路OP3行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144的图心144c也配置在与LN晶体基板142的X轴平行的直线上。另外，极化反转部144的图心144c与重力均匀地作用于极化反转部144的情况下的重心一致。
另外，在波长变化部14的输出中，除了第二脉冲P2b之外，还混入有激励激光器10输出的波长Wl[nm]的激光(泵浦光)和由波长变化部14产生的红外区域的惰轮光。另外，当将激光(泵浦光)提供给波长变化部14时，由于光参量产生，从而产生信号光和上述的惰轮光。信号光是波长变化部14的输出(第一脉冲(波长转换后)P2b)(在其他实施方式的波长变化部中也同样)。
滤波器(F)17从第二脉冲P2b中除去泵浦光和惰轮光，提供给消色差透镜16。
消色差透镜(聚焦部)(L2)16与第一实施方式相同。但是，消色差透镜16是减少了第二脉冲P2b(波长W2[nm])(在光路OPl行进的行进光)、第二脉冲P2b(波长W3[nm])(在光路OP2行进的行进光)和第二脉冲P2b(波长W4[nm])(在光路OP3行进的行进光)之间的波长的差异引起的焦距的差异(色差)的透镜。
另外，在波长W2[nm]、波长W3[nm]以及波长W4[nm]之间的差小的情况下，作为聚焦部，也可以代替消色差透镜16使用单一的凸透镜16a。
图14是第三实施方式中的光纤18的芯18c的端面18E附近的放大剖视图。第三实施方式中的光纤18与第一实施方式相同。但是，与第一实施方式的不同在于，在第二脉冲P2b(波长W2[nm])(在光路OPl行进的行进光)以及第二脉冲P2b(波长W3[nm])(在光路OP2行进的行进光)的基础上，还将第二脉冲P2b(波长W2[nm])(在光路OP3行进的行进光)也聚焦于芯18c的端面18E。
光纤(MMF)18从另一端输出聚焦于芯18c的端面18E的波长变化部14的输出(第三脉冲P3)(参照图7)。
接着，对第三实施方式的动作进行说明。
首先，激励激光器10将规定的波长Wl[nm]的激光作为规定频率(例如2kHz)的第一脉冲P1(参照图7)进行输出。第一脉冲P1被光衰减器11衰减后，提供给声光偏转器120。定时控制电路19控制声光偏转器120的输出定时(参照图7)。
声光偏转器120在接受到第一脉冲P1的第1+3N个(第1、4、7、…个)脉冲的时间点，不对声光偏转器120提供声波。由此，第一脉冲P1的第1+3N个脉冲直接笔直地透过声光偏转器120(光路OP1)。因此，在光路OPl行进的行进光沿其光轴方向笔直地透过凸透镜13，而成为具有将规定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长转换前)P2a。
声光偏转器120在接受到第一脉冲P1的第2+3N个(第2、5、8、…个)脉冲的时间点，对声光偏转器120提供声波(角频率ω2)。由此，第二脉冲P1的第2+3N个脉冲在某种程度上一边衍射一边透过声光偏转器120(光路OP2)。因此，在光路OP2行进的行进光一边通过凸透镜13将行进方向改变为与光路OPl平行一边透过凸透镜13，成为具有将规定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长转换前)P2a。
在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第3+3N个(第3、6、9、…个)脉冲的时间点，对声光偏转器120提供声波(角频率ω3)。由此，第二脉冲P1的第3+3N个脉冲在某种程度上一边衍射一边透过声光偏转器120(光路OP3)。因此，在光路OP3行进的行进光一边通过凸透镜13将行进方向改变为与光路OPl平行一边透过凸透镜13，成为具有将规定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长转换前)P2a。
而且，在光路OPl行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位和在光路OP2行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位相差120度。在光路OP2行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位和在光路OP3行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位相差120度。在光路OPl行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位和在光路OP3行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位相差240度。
在光路OPl行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a：波长Wl[nm])在极化反转部144中传播，波长转换为W2[nm]，成为第二脉冲(波长转换后)P2b，通过滤波器17除去泵浦光和惰轮光，提供给消色差透镜16，所述极化反转部144被配置成在波长变化部14中隔开规定的间隔Dl。
在光路OP2行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a：波长Wl[nm])在极化反转部144中传播，波长转换为W3[nm]，成为第二脉冲(波长转换后)P2b，通过滤波器17除去泵浦光和惰轮光，提供给消色差透镜16，所述极化反转部144被配置成在波长变化部14中隔开规定的间隔D2。
在光路OP3行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a：波长Wl[nm])在极化反转部144中传播，波长转换为W4[nm]，成为第二脉冲(波长转换后)P2b，通过滤波器17除去泵浦光和惰轮光，提供给消色差透镜16，所述极化反转部144被配置成在波长变化部14中隔开规定的间隔D3。
波长变化部14输出的第二脉冲(波长转换后)P2b中的、波长为W2[nm]的行进光、波长为W3[nm]的行进光和波长为W4[nm]的行进光通过消色差透镜16聚焦于光纤18的芯18c的端面18E，而成为具有规定的频率(2kHz)的第三脉冲P3。
从光纤18的另一端输出第三脉冲P3。
根据第三实施方式，能够代替声光调制器12而使用声光偏转器120，因此，能够将多个光路增加到3个(光路OPl、OP2、OP3)。由此，第三脉冲P3在照射波长W2[nm]的脉冲光之后立即(例如500微秒)照射另一波长W3[nm]的脉冲光。而且，在照射波长W3[nm]的脉冲光之后，立即(例如500微秒)再照射另一波长W4[nm]的脉冲光。即，根据第三实施方式，在照射某波长的脉冲光之后，立即照射其他波长的脉冲光，能够立即照射另一波长的脉冲光。这样，根据第三实施方式，能够照射3种波长的脉冲光。
而且，根据第三实施方式，不需要对波长变化部14输出的第二脉冲(波长转换后)P2b中的、波长W2[nm]的行进光、波长W3[nm]的行进光和波长W4[nm]的行进光进行合波的合波器(例如，分色镜)。分色镜难以应对光轴的调整以及第二脉冲(波长转换后)P2b的波长W2[nm]、波长W3[nm]以及波长W4[nm]的变更，因此不需要分色镜，由此能够实现劳力的减轻。
另外，在第三实施方式中，将多个光路设为3个进行了说明，但也可以设为4个以上。由此，能够照射4种以上的波长的脉冲光。
此外，在第三实施方式中，与第一实施方式相同，LN晶体基板142仅为一个，形成有所有极化反转部144。但是，也可以如第二实施方式那样，按传播的凸透镜13的输出(在光路OPl行进的行进光、在光路OP2行进的行进光、和在光路OP3行进的行径)来设置LN晶体基板。
变形例
另外，在第三实施方式中，凸透镜13的输出通过各个极化反转部144(配置成隔开规定的间隔D1的极化反转部144、配置成隔开规定的间隔D2的极化反转部144、和配置成隔开规定的间隔D3的极化反转部144)(参照图13)。但是，也可以使凸透镜13的输出全部通过共同的极化反转部144。
图16是第三实施方式的变形例的波长变化部14的俯视图。参照图16，第三实施方式的变形例的波长变化部14具有LN晶体基板142和极化反转部144。另外，在图16中，与图1同样地，将LN晶体基板142的X轴方向与纸面的横向平行地进行图示。
图16所示的极化反转部144是Fan-Out型。即，图16所示的极化反转部144彼此之间的X轴方向的间隔随着Y坐标变小而变大。光路OPl的Y坐标最小，光路OP3的Y坐标其次小，光路OP2的Y坐标最大。因此，极化反转部144彼此之间的X轴方向的间隔，光路OP1最大(间隔D1)，光路OP3其次大(间隔D3)，光路OP2最小(间隔D2)。另外，在光路OPl行进的第二脉冲P2a、在光路OP2行进的第二脉冲P2a、在光路OP3行进的第二脉冲P2a都通过共同的极化反转部144。
第四实施方式
与照射某波长W2[nm]的“一个”脉冲光之后，立即照射其他波长W3[nm]的“一个”脉冲光的(参照图3的P3)第一实施方式不同，第四实施方式的激光输出装置1照射某波长W2[nm]的“多个”脉冲光(规定时间范围TRl内)后，立即照射某波长W3[nm]的“多个”脉冲光(规定时间范围TR2内)(参照图9的P3)。
此外，与第一脉冲P1的频率恒定(例如，2kHz)的第一实施方式不同，就第四实施方式的激光输出装置1而言，第一脉冲P1的频率不恒定。
图8是表示第四实施方式的激光输出装置1的结构的图。图9是第四实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长转换前)P2a、第二脉冲(波长转换后)P2b、第三脉冲P3的时序图。另外，在图9中，根据波长，改变表示脉冲的线的粗细以及线的种类(实线或者虚线)来进行图示。
第四实施方式的激光输出装置1具有：激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、声光调制器(光路决定部)(AOM)12、凸透镜(平行化部)(Ll)13、波长变化部(PPLN)14、消色差透镜(聚焦部)(L2)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、以及定时控制电路(定时控制部)19。
第四实施方式的激光输出装置1用于通过OTDR测量作为测量对象的光纤的被测量光纤4。激光输出装置1经由测量装置2与被测量光纤4连接。
激励激光器(脉冲激光输出部)10将规定的波长Wl[nm]的激光作为第一脉冲P1(参照图9)输出。激励激光器10例如是Yb：YAG激光。参照图9，第一脉冲P1是按规定时间范围TRl、TR2输出的伪随机信号(例如，M序列信号)。另外，规定时间范围TRl、TR2的长度相当于M序列信号的1周期。此外，第一脉冲P1是伪随机信号，因此，与第一～第三实施方式不同，其频率不恒定。
光衰减器(ATT)1、凸透镜(平行化部)(Ll)13、消色差透镜(聚焦部)(L2)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18以及定时控制电路(定时控制部)19与第一实施方式相同，省略说明。
波长变化部14的结构与第一实施方式(参照图2)相同，省略说明。
声光调制器(光路决定部)(AOM)12接受第一脉冲P1，针对每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OPl、OP2的某一个并输出。
例如，参照图8和图9，声光调制器12在接受到第一脉冲P1的规定时间范围TRl内的多个脉冲的时间点，不对声光调制器12提供声波。于是，第一脉冲P1的规定时间范围TRl内的多个脉冲直接笔直地透过声光调制器12(光路OP1)。
此外，声光调制器12在接受到第一脉冲P1的规定时间范围TR2内的多个脉冲的时间点，对声光调制器12提供声波(角频率ω2)。于是，第一脉冲P1的规定时间范围TR2内的多个脉冲在某种程度上一边衍射一边透过声光调制器12(光路OP2)。
但是，声光调制器12也可以在接受到第一脉冲P1的规定时间范围TRl内的多个脉冲的时间点，对声光调制器12提供声波(角频率ωl)(其中，ω1与ω2不同)。
由此，声光调制器12从多个光路OPl、OP2分别输出第一脉冲P1内的处于规定时间范围TRl、TR2内的多个脉冲，且规定时间范围各不同(不重复)的脉冲即第二脉冲(波长转换前)P2a。
即，声光调制器12从光路OPl输出第一脉冲P1内的处于规定时间范围TRl内的多个脉冲(参照图9的P2a(OPl))。并且，声光调制器12从光路OP2输出第一脉冲P1内的处于规定时间范围TR2内的多个脉冲(参照图9的P2a(OP2))。第二脉冲P2a中的在光路OPl行进的行进光(P2a(OPl))和第二脉冲P2a中的在光路OP2行进的行进光(P2a(OP2))在规定时间范围不同(不重复)。
波长变化部(PPLN)14接受凸透镜(平行化部)13的输出、即在多个光路OP1、OP2分别行进的行进光透过凸透镜13的行进光(即第二脉冲P2a)，分别变化为不同的波长而进行输出。波长变化部14的输出是第二脉冲(波长转换后)P2b。
参照图9，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的、在光路OPl行进的行进光(波长Wl[nm])，转换为第二脉冲P2b(波长W2[nm])。此外，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的、在光路OP2行进的行进光(波长W1[nm])，转换为第二脉冲P2b(波长W3[nm])。
测量装置2具有：伪随机脉冲发生器20、可变延迟电路21、相互相关检测器22、循环器23、运算器24、以及显示器25。测量装置2通过OTDR测量被测量光纤4。
伪随机脉冲发生器20产生伪随机脉冲RP。伪随机脉冲RP的输出定时与第一脉冲P1的输出定时相同。匹配伪随机脉冲RP的输出定时，激励激光器10输出第一脉冲P1。伪随机脉冲发生器20将伪随机脉冲RP提供给激励激光器10和可变延迟电路21。
可变延迟电路21接受伪随机脉冲RP，使其延迟(延迟时间可变)，提供给相互相关检测器22。
相互相关检测器22从可变延迟电路21接受伪随机脉冲RP，从循环器23接受来自被测量光纤4的反射光以及散射光，检测相互相关。
循环器23与光纤(MMF)18的另一端、被测量光纤4的输入端以及相互相关检测器22连接。循环器23将从光纤18的另一端输出的第三脉冲P3提供给被测量光纤4的输入端。循环器23从被测量光纤4的输入端接受来自被测量光纤4的反射光和散射光，提供给相互相关检测器22。
运算器24根据相互相关检测器22检测出的相互相关，运算在被测量光纤4中产生了反射光及散射光的部分(例如断线部位)与被测量光纤4的输入端的距离。
显示器25显示运算器24的运算结果。
接着，对第四实施方式的动作进行说明。
首先，伪随机脉冲发生器20将伪随机脉冲RP提供给激励激光器10。激励激光器10将规定波长Wl[nm]的激光与伪随机脉冲RP的输出定时匹配，作为第一脉冲P1(参照图9)而进行输出。第一脉冲P1被光衰减器11衰减后，提供给声光调制器12。定时控制电路19控制声光调制器12的输出定时(参照图9)。
声光调制器12在接受到第一脉冲P1的规定时间范围TRl内的多个脉冲的时间点，不对声光调制器12提供声波。由此，第一脉冲P1的规定时间范围TRl内的多个脉冲直接笔直地透过声光调制器12(光路OP1)。
声光调制器12在接受到第一脉冲P1的规定时间范围TR2内的多个脉冲的时间点，对声光调制器12提供声波(角频率ω2)。由此，第二脉冲P1的规定时间范围TR2内的多个脉冲在某种程度上一边衍射一边透过声光调制器12(光路OP2)。
而且，在光路OPl行进的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)是规定时间范围TRl内的第一脉冲P1，另一方面，在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)是规定时间范围TR2内的第一脉冲P1(规定时间范围各不同)。
在光路OPl行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a：波长Wl[nm])在极化反转部144中传播，波长转换为W2[nm]，成为第二脉冲(波长转换后)P2b，通过滤波器17除去泵浦光和惰轮光，提供给消色差透镜16，所述极化反转部144被配置成在波长变化部14中隔开规定的间隔Dl。
在光路OP2行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a：波长Wl[nm])在极化反转部144中传播，波长转换为W3[nm]，成为第二脉冲(波长转换后)P2b，通过滤波器17除去泵浦光和惰轮光，提供给消色差透镜16，所述极化反转部144被配置成在波长变化部14中隔开规定的间隔D2。
波长变化部14输出的第二脉冲(波长转换后)P2b中的、波长W2[nm]的行进光和波长W3[nm]的行进光通过消色差透镜16聚焦于光纤18的芯18c的端面18E，成为具有规定频率(2kHz)的第三脉冲P3。
从光纤18的另一端输出第三脉冲P3。
从光纤18的另一端输出的第三脉冲P3经由循环器23提供给被测量光纤4的输入端。来自被测量光纤4的散射光以及反射光经由循环器23提供给相互相关检测器22，取得与伪随机脉冲RP的相互关联。从该相互相关中，通过运算器24运算在被测量光纤4中产生了反射光及散射光的部分(例如断线部位)与被测量光纤4的输入端的距离，通过显示器25进行显示。
根据第四实施方式，能够从光纤18输出第三脉冲P3。第三脉冲P3在照射波长W2[nm]的多个脉冲光之后立即照射其他波长W3[nm]的多个脉冲光。即，根据第四实施方式，能够在照射某波长的脉冲光之后立即照射其他波长的脉冲光。另外，不需要合波器(例如，分色镜)这一点与第一实施方式相同。
第五实施方式
与通过OTDR测量被测量光纤4的第四实施方式不同，第五实施方式通过LIDAR来对测量对象(例如，空气溶胶)进行测量。
图10是表示第五实施方式的激光输出装置1的结构的图。另外，第五实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长转换前)P2a、第二脉冲(波长转换后)P2b、第三脉冲P3的时序图与第四实施方式相同，因此，省略说明(参照图9)。
第五实施方式的激光输出装置1用于通过LIDAR对测量对象(例如空气溶胶)进行测量。激光输出装置1经由测量装置2与收发望远镜6连接。
第五实施方式的激光输出装置1具有：激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、声光调制器(光路决定部)(AOM)12、凸透镜(平行化部)(Ll)13、波长变化部(PPLN)14、消色差透镜(聚焦部)(L2)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、以及定时控制电路(定时控制部)19。它们与第四实施方式相同，因此，省略说明。
测量装置2具有：伪随机脉冲发生器20、可变延迟电路21、相互相关检测器22、循环器23、运算器24、以及显示器25。伪随机脉冲发生器20、可变延迟电路21、相互相关检测器22、运算器24以及显示器25与第四实施方式相同，因此，省略说明。
循环器23与光纤(MMF)18的另一端、收发望远镜6以及相互相关检测器22连接。循环器23将从光纤18的另一端输出的第三脉冲P3提供给收发望远镜6。循环器23从收发望远镜6接受来自测量对象的散射光，提供给相互相关检测器22。
收发望远镜6经由循环器23接受从光纤18的另一端输出的第三脉冲P3，提供给测量对象。并且，收发望远镜6接受来自测量对象的散射光，经由循环器23提供给相互相关检测器22。
接着，对第五实施方式的动作进行说明。
第三脉冲P3从光纤18的另一端输出为止的动作与第四实施方式相同，因此，省略说明。
从光纤18的另一端输出的第三脉冲P3经由循环器23而提供给收发望远镜6。当从收发望远镜6向测量对象(例如空气溶胶)提供第三脉冲P3时，将来自测量对象的散射光提供给收发望远镜6。散射光经由循环器23提供给相互相关检测器22，取得与伪随机脉冲RP的相互相关。根据该相互相关，通过运算器24运算从收发望远镜6到产生了散射光的部位为止的距离，通过显示器25进行显示。另外，也能够使用由运算器24运算出的距离来确定基于差分吸收法的空气溶胶的种类。
根据第五实施方式，获得与第四实施方式相同的效果。
第六实施方式
第六实施方式的激光输出装置1与第三实施方式的激光输出装置1的主要不同点在于，代替声光偏转器(AOD)(光路决定部)120，使用光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)。
图11是表示第六实施方式的激光输出装置l的结构的图。图12是第六实施方式的激光输出装置1的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)附近的放大图。
第六实施方式的激光输出装置1具有：激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、第一声光调制器(AOM)12a、第二声光调制器(AOM)12b、凸透镜(平行化部)(Ll)13、波长变化部(PPLN)14、消色差透镜(聚焦部)(L2)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、以及定时控制电路(定时控制部)19。以下，对与第三实施方式相同的部分标注相同的附图标记而省略说明。
激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、凸透镜(平行化部)(Ll)13、波长变化部(PPLN)14、消色差透镜(聚焦部)(L2)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、以及定时控制电路(定时控制部)19与第三实施方式相同，省略说明。但是，定时控制电路19控制光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)的输出定时(参照图7的P2a)。
此外，波长变化部14的LN晶体基板142仅为一个，形成有所有极化反转部144，但也可以如第二实施方式那样，按传播的凸透镜13的输出(在光路OPl行进的行进光、在光路OP2行进的行进光、在光路OP3行进的行进光)设置LN晶体基板。
此外，凸透镜13的输出通过各个极化反转部144(配置成隔开规定的间隔Dl的极化反转部144、配置成隔开规定的间隔D2的极化反转部144、配置成隔开规定的间隔D3的极化反转部144)(参照图13)。但是，也可以使凸透镜13的所有输出通过共同的极化反转部144(参照图16)。
光路决定部具有第一声光调制器(AOM)12a及第二声光调制器(AOM)12b。第一声光调制器(AOM)12a和第二声光调制器(AOM)12b的平面形状双方均为长方形。
第一声光调制器(AOM)12a的较长一方的边接受第一脉冲P1。第一声光调制器(AOM)12a的较短一方的边相对于光路OP3仅向左倾斜θB(平角)。
第二声光调制器(AOM)12b的较长一方的边接受第一声光调制器12a的输出。第二声光调制器(AOM)12b的较短一方的边相对于光路OP3仅向右倾斜θB(平角)。
第一声光调制器(AOM)12a接受第一脉冲P1，针对每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OP2、OP3的某一个并进行输出。在第六实施方式中，第一声光调制器(AOM)12a使每一个第一脉冲P1衍射(光路OP2)或直行(光路OP3)地进行输出。
第二声光调制器(AOM)12b接受第一声光调制器12a的输出，针对第一声光调制器12a的输出的每一个脉冲，将光路决定为一个以上的光路OPl、OP2、OP3中的某一个并进行输出。在第六实施方式中，第二声光调制器(AOM)12b接受直行(光路OP3)的第一脉冲而衍射(光路OP1)或直行(光路OP3)地进行输出，接受衍射(光路OP2)的第一脉冲衍射而直行(光路OP2)地进行输出。
另外，第六实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长转换前)P2a、第二脉冲(波长转换后)P2b、第三脉冲P3(对光纤(MMF)18的输入)的时序图与图7相同。
例如，参照图12和图7，在光路决定部接受到第一脉冲P1的第1+3N个(第1、4、7、…个)(其中，N为0以上的整数)脉冲的时间点，不对第一声光调制器(AOM)12a提供声波，对第二声光调制器(AOM)12b提供声波。于是，第一脉冲P1的第1+3N个脉冲在光路OP1(参照图12)行进。
此外，在光路决定部接受到第一脉冲P1的第2+3N个(第2、5、8、…个)脉冲的时间点，对第一声光调制器(AOM)12a提供声波，不对第二声光调制器(AOM)12b提供声波。于是，第一脉冲P1的第2+3N个脉冲在光路OP2(参照图12)行进。
此外，在光路决定部接受到第一脉冲P1的第3+3N个(第3、6、9、…个)脉冲的时间点，不对第一声光调制器(AOM)12a提供声波，也不会对第二声光调制器(AOM)12b提供声波。于是，第一脉冲P1的第3+3N个脉冲在光路OP3(参照图12)行进。
由此，光路决定部分别从多个光路OPl、OP2、OP3输出具有将规定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)，且相位分别相差120度的脉冲。
接着，对第六实施方式的动作进行说明。
首先，激励激光器10将规定的波长Wl[nm]的激光作为规定的频率(例如2kHz)的第一脉冲P1(参照图7)而输出。第一脉冲P1提供给光路决定部的第一声光调制器(AOM)12a。定时控制电路19控制光路决定部的输出定时(参照图7的P2a)。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第1+3N个(第1、4、7、…个)(其中，N为0以上的整数)的脉冲的时间点，不对第一声光调制器(AOM)12a提供声波，对第二声光调制器(AOM)12b提供声波。于是，第一脉冲P1的第1+3N个脉冲在光路OP1(参照图12)行进。因此，在光路OP1行进的行进光成为具有将规定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长转换前)P2a(参照图7)。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第2+3N个(第2、5、8、…个)脉冲的时间点，对第一声光调制器(AOM)12a提供声波，不对第二声光调制器(AOM)12b提供声波。于是，第一脉冲P1的第2+3N个脉冲在光路OP2(参照图12)行进。因此，在光路OP2行进的行进光成为具有将规定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长转换前)P2a(参照图7)。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第3+3N个(第3、6、9、…个)脉冲的时间点，不对第一声光调制器(AOM)12a提供声波，也不会对第二声光调制器(AOM)12b提供声波。于是，第一脉冲P1的第3+3N个脉冲在光路OP3(参照图12)行进。因此，在光路OP3行进的行进光成为具有将规定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长转换前)P2a(参照图7)。
而且，在光路OPl行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位与在光路OP2行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位相差120度。在光路OP2行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位与在光路OP3行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位相差120度。在光路OPl行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位与在光路OP3行进的行进光透过凸透镜13的行进光(第二脉冲(波长转换前)P2a)的相位相差240度。
此后的动作与第三实施方式相同，省略说明。
根据第六实施方式，能够代替第三实施方式的声光偏转器120，而使用2个声光调制器(第一声光调制器(AOM)12a和第二声光调制器(AOM)12b)，由此，能够与第三实施方式同样地照射3种波长的脉冲光。另外，声光调制器(2个)比声光偏转器容易安装于激光输出装置1，具有低成本这样的优点。另外，不需要合波器(例如，分色镜)这一点与第三实施方式相同。
另外，在第六实施方式中，与第三实施方式相同，LN晶体基板142仅是一个，也可以形成所有极化反转部144。
另外，在第六实施方式中，对于光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)的动作，考虑以下那样的变形例。
图15是第六实施方式的变形例的激光输出装置1的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)附近的放大图。
第一声光调制器(AOM)12a接受第一脉冲P1，针对每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OPl、OP3的某一个并输出。例如，第一声光调制器(AOM)12a使每一个第一脉冲P1衍射(光路OP3)或直行(光路OP1)地进行输出。
这里，第二声光调制器(AOM)12b接受第一声光调制器12a的输出，针对第一声光调制器12a的输出的每一个脉冲，将光路决定为一个以上的光路OPl、OP2、OP3的某一个并进行输出。在第六实施方式的变形例中，第二声光调制器(AOM)12b接受直行(光路OP1)的第一脉冲而直行(光路OP1)(不衍射这一点与第六实施方式不同)，接受衍射(光路OP3)的第一脉冲而衍射(光路OP2)或直行(光路OP3)(有衍射这一点与第六实施方式不同)地进行输出。
另外，第二声光调制器(AOM)12b的较短一方的边相对于光路OP3仅向左倾斜θB(平角)。

Claims (15)

1.一种激光输出装置，其特征在于，具有：
脉冲激光输出部，其将规定波长的激光作为第一脉冲进行输出；
光路决定部，其接受所述第一脉冲，针对每一个所述第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个并进行输出；
平行化部，其使分别在所述多个光路行进的行进光的行进方向平行；
波长变化部，其接受所述平行化部的输出，将透过所述平行化部而输出的行进光分别变化为不同的波长并进行输出；
聚焦部，其接受所述波长变化部的输出并进行聚焦；
光纤，其以芯的端面来接受所述聚焦部的输出，
定时控制部，其使所述光路决定部的输出与所述第一脉冲的输出的定时匹配，
所述聚焦部将所述波长变化部的输出聚焦于所述芯的端面。
2.根据权利要求1所述的激光输出装置，其特征在于，
所述平行化部是凸透镜。
3.根据权利要求2所述的激光输出装置，其特征在于，
所述光路决定部的输出中的某一个通过所述平行化部的光轴。
4.根据权利要求1所述的激光输出装置，其特征在于，
所述聚焦部是凸透镜。
5.根据权利要求1所述的激光输出装置，其特征在于，
所述聚焦部是消色差透镜。
6.根据权利要求4或5所述的激光输出装置，其特征在于，
从所述聚焦部观察，所述芯的端面位于比所述聚焦部的焦点远的位置。
7.根据权利要求4或5所述的激光输出装置，其特征在于，
在将所述聚焦部的焦距设为f，将所述平行化部的输出之间的距离的最大值设为Ymax，将所述光纤的开口数设为NA时，NA＞Ymax/(2f)。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的激光输出装置，其特征在于，
所述波长变化部具有：极化反转部，其对所述平行化部的输出进行传播，配置成隔开规定的间隔，
所述规定的间隔按所述平行化部的输出而不同。
9.根据权利要求8所述的激光输出装置，其特征在于，
所述波长变化部具有：非线性光学晶体基板，其形成有所述极化反转部，
所述极化反转部的图心配置在与所述非线性光学晶体基板的X轴平行的直线上。
10.根据权利要求8所述的激光输出装置，其特征在于，
所述波长变化部具有：一个非线性光学晶体基板，其形成有所述极化反转部的全部。
11.根据权利要求10所述的激光输出装置，其特征在于，
所述平行化部的全部输出通过共同的所述极化反转部。
12.根据权利要求8所述的激光输出装置，其特征在于，
所述波长变化部具有：非线性光学晶体基板，其形成有所述极化反转部，按所传播的所述平行化部的输出来设置所述非线性光学晶体基板。
13.根据权利要求1～5中任一项所述的激光输出装置，其特征在于，
所述光路决定部具有：
第一声光调制器，其接受所述第一脉冲，针对每一个所述第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个并进行输出；以及
第二声光调制器，其接受所述第一声光调制器的输出，针对所述第一声光调制器的输出的每一个脉冲将光路决定为一个以上的光路中的某一个并进行输出。
14.根据权利要求13所述的激光输出装置，其特征在于，
所述第一声光调制器使每一个所述第一脉冲衍射或直行地进行输出，
所述第二声光调制器接受直行的所述第一脉冲而衍射或直行地进行输出，接受衍射的所述第一脉冲而直行地进行输出。
15.根据权利要求13所述的激光输出装置，其特征在于，
所述第一声光调制器使每一个所述第一脉冲衍射或直行地进行输出，
所述第二声光调制器接受衍射的所述第一脉冲而衍射或直行地进行输出，接受直行的所述第一脉冲而直行地进行输出。
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