DE112020001501T5

DE112020001501T5 - Optischer Bausatz und optische Vorrichtung

Info

Publication number: DE112020001501T5
Application number: DE112020001501.7T
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Dougakiuchi; Yoichi Kawada
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2022-01-05
Also published as: WO2020195023A1; US20220181851A1; JP7245093B2; CN113615017A; JP2020161527A

Abstract

Ein optischer Bausatz umfasst eine Basis, die eine Hauptfläche aufweist, und eine Halteeinheit, die an der Hauptfläche vorgesehen ist, um ein optisches System zu halten. Die Halteeinheit umfasst eine Linsenhalteeinheit, die eine Linse hält, eine Reflektorhalteeinheit, die einen Eckreflektor hält, eine Erstes-Blendenglied-Halteeinheit, die ein erstes Blendenglied hält, eine Zweites-Blendenglied-Halteeinheit, die ein zweites Blendenglied hält, und eine Drittes-Blendenglied-Halteeinheit, die ein drittes Blendenglied hält. Die Reflektorhalteeinheit enthält einen ersten Mechanismus, der den gesamten Eckreflektor derart hält, dass er entlang der Hauptfläche gedreht werden kann, und einen zweiten Mechanismus, der konfiguriert ist zum Einstellen einer optischen Achse eines gebeugten Lichts in jeweils einem reflexiven Beugungsgitter und einem Spiegel.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Bausatz und eine optische Vorrichtung.
Stand der Technik
Die nicht-Patentliteratur 1 beschreibt ein Quantenkaskadenlasersystem mit einem externen Hohlraum. Dieses Lasersystem umfasst einen Quantenkaskadenlaser, eine Kollimationslinse, die einen Laserstrahl aus der Quantenkaskade kollimiert, ein Beugungsgitter, das ein gebeugtes Licht der 0-ten Ordnung des Laserstrahls von der Kollimationslinse in einer vorbestimmten Richtung reflektiert, und einen Spiegel, der das gebeugte Licht der 0-ten Ordnung von dem Beugungsgitter weiter reflektiert. Das Beugungsgitter und der Spiegel sind an einer gemeinsamen, drehbaren Plattform montiert. Erstreckungslinien einer Reflexionsfläche des Beugungsgitters und einer Reflexionsfläche des Spiegels sind derart gesetzt, dass sie einander an einer Drehachse der Plattform exakt kreuzen.
Referenzliste
nicht-Patentliteratur
nicht-Patentliteratur 1: R. Wysocki1, R. Lewicki, R.F. Curl, F.K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, J. Faist „Widely tunable modehop free external cavity quantumcascade lasers for high resolution spetroscopy and chemical sensing" in Applied Physics B, September 2008, Volume 92, Issue 3 auf den Seiten 305-311
Zusammenfassung der Erfindung
Problemstellung
Weil die oben beschriebene Konfiguration des Lasersystems verwendet wird, können die Position und die Richtung des ausgegebenen Laserstrahls während des Wellenlängeneinstellprozesses fixiert werden. Wenn ein Benutzer während des Betriebs eines derartigen Lasersystems die Laserlichtquelle für eine Änderung des Wellenlängenbands ersetzt und die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts abweichen, muss ein optisches System in einem folgenden Schritt entsprechend angepasst werden. Deshalb sind eine Wiederherstellung der Position und der Richtung des emittierten Lichts unter Umständen auf einer Lasersystemseite auch nach einer Ersetzung der Laserlichtquelle erforderlich. Es ist jedoch nicht einfach, die optische Achse des emittierten Lichts einzustellen und gleichzeitig eine Feineinstellung für das Herstellen eines externen Resonators durchzuführen. Und wenn es weiterhin erforderlich ist, gleichzeitig das Beugungsgitter in Entsprechung zu der ersetzten Laserlichtquelle zu ersetzen, ist die Einstellung noch schwieriger, weil auch eine exakte Ausrichtung für das Fixieren der Position und der Richtung des emittierten Lichts während des Wellenlängeneinstellungsprozesses erforderlich ist. Die Einstellung ist übrigens besonders schwierig, wenn ein unsichtbares Licht wie etwa ein mittleres Infrarotlicht wie in der nicht-Patentliteratur 1 verwendet wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Bausatz, mit dem die Position und die Richtung eines ausgegebenen Lichts einfach eingestellt werden können, und eine optische Vorrichtung vorzusehen.
Problemlösung
Ein optischer Bausatz gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Bausatz, der ein optisches System bildet, das einen externen Resonator einer Laserlichtquelle, die ein Laserlicht ausgibt, umfasst, wobei der Bausatz umfasst: eine Basis, die eine Hauptfläche aufweist; und eine Halteeinheit, die an der Hauptfläche vorgesehen ist und konfiguriert ist, um das optische System zu halten. Das optische System umfasst: eine Linse, in die das Laserlicht in einer ersten Richtung eingegeben wird; einen Eckreflektor, der ein reflexives Beugungsgitter, das konfiguriert ist, um ein gebeugtes Licht des Laserlichts, das durch die Linse hindurchgegangen ist, in einer zweiten Richtung, die die erste Richtung kreuzt, zu reflektieren, und einen Spiegel, der konfiguriert ist, um das gebeugte Licht von dem reflexiven Beugungsgitter in einer dritten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, zu reflektieren, enthält; ein erstes Blendenglied, das angeordnet ist, um eine optische Blendenöffnung zu bilden, durch die das Laserlicht, das durch die Linse hindurchgegangen ist, hindurchgeht, wenn der Eckreflektor nicht installiert ist; und ein zweites Blendenglied und ein drittes Blendenglied, die in der dritten Richtung angeordnet sind, um optische Blendenöffnungen zu bilden, durch die das gebeugte Licht von dem Eckreflektor nacheinander hindurchgeht. Die Halteeinheit umfasst eine Linsenhalteeinheit, die für das Halten der Linse konfiguriert ist, eine Reflektorhalteeinheit, die für das Halten des Eckreflektors konfiguriert ist, eine Erstes-Blendenglied-Halteeinheit, die für das Halten des ersten Blendenglieds konfiguriert ist, eine Zweites-Blendenglied-Halteeinheit, die für das Halten des zweiten Blendenglieds konfiguriert ist, und eine Drittes-Blendenglied-Halteeinheit, die für das Halten des dritten Blendenglieds konfiguriert ist. Die Reflektorhalteeinheit umfasst einen ersten Mechanismus, der konfiguriert ist für das Halten des gesamten Eckreflektors derart, dass er entlang der Hauptfläche gedreht werden kann, und einen zweiten Mechanismus, der konfiguriert ist für das Einstellen einer optischen Achse des gebeugten Lichts in jeweils dem reflexiven Beugungsgitter und dem Spiegel.
Die Position und die Richtung eines ausgegebenen Lichts können wie folgt unter Verwendung dieses optischen Bausatzes eingestellt werden. Zuerst werden die optischen Komponenten des optischen Systems mit Ausnahme des Eckreflektors durch die entsprechenden Halteeinheiten mit Ausnahme der Reflektorhalteeinheit innerhalb der Halteeinheiten gehalten. Außerdem wird die Laserlichtquelle derart installiert, dass das von der Laserlichtquelle ausgegebene Laserlicht durch die optische Blendenöffnung des ersten Blendenglieds, das durch die Erstes-Blendenglied-Halteeinheit gehalten wird, über die durch die Linsenhalteeinheit gehaltene Linse hindurchgeht. Und während die Lichtintensität des Laserlichts, das durch die optische Blendenöffnung des ersten Blendenglieds hindurchgegangen ist, überwacht wird, wird die Position der Laserlichtquelle in Bezug auf die Linse derart eingestellt, dass der maximale Wert der Lichtintensität erhalten werden kann. Dadurch wird eine Ausrichtung zwischen dem Lichtemissionspunkt der Laserlichtquelle und der Mitte der Linse erzielt. Die Mitte der Linse und die Mitte der optischen Blende des ersten Öffnungsglieds können mit einer geraden Linie innerhalb des Bearbeitungsgenauigkeitsbereichs der Basis und der Halteeinheit ausgerichtet werden. Auf diese Weise wird die optische Achse des von der Laserlichtquelle ausgegebenen und durch die Linse hindurchgegangenen Laserlichts in dem oben genannten Schritt mit der geraden Linie ausgerichtet.
Der Eckreflektor wird durch die Reflektorhalteeinheit gehalten. Während dann die Lichtintensität des gebeugten Lichts, das durch die optische Blendenöffnung des zweiten Blendenglieds über den Eckreflektor gegangen ist, überwacht wird, wird die optische Achse des gebeugten Lichts von dem reflexiven Beugungsgitter durch den zweiten Mechanismus derart eingestellt, dass der maximale Wert der Lichtintensität erhalten werden kann. Wenn der maximale Wert der Lichtintensität des gebeugten Lichts, das durch die optische Blendenöffnung des zweiten Blendenglieds hindurchgegangen ist, erhalten wird, wird die optische Blendenöffnung des zweiten Blendenglieds ausreichend erweitert oder wird das zweite Blendenglied vorübergehend entfernt. Und während dann die Lichtintensität des gebeugten Lichts, das durch die optische Blendenöffnung des dritten Blendenglieds über den Eckreflektor hindurchgegangen ist, überwacht wird, wird die optische Achse des gebeugten Lichts von dem Spiegel durch den zweiten Mechanismus derart eingestellt, dass der maximale Wert der Lichtintensität erhalten werden kann. Die Mitte der optischen Blendenöffnung des zweiten Blendenglieds und die Mitte der optischen Blendenöffnung des dritten Blendenglieds können mit einer anderen geraden Linie parallel zu der einen geraden Linie innerhalb des Bearbeitungsgenauigkeitsbereichs der Basis und der Halteeinheit ausgerichtet werden. Dabei kann die optische Achse des gebeugten Lichts, das durch die optischen Blendenöffnungen des zweiten Blendenglieds und des dritten Blendenglieds hindurchgegangen ist, mit der anderen geraden Linie ausgerichtet werden, indem alternierend die Einstellung der optischen Achse des gebeugten Lichts während des Überwachens der Intensität des gebeugten Lichts, das durch die optische Blendenöffnung des zweiten Blendenglieds hindurchgegangen ist, und die Einstellung der optischen Achse des gebeugten Lichts während der Überwachung der Intensität des gebeugten Lichts, das durch die optische Blendenöffnung des dritten Blendenglieds hindurchgegangen ist, wiederholt werden.
Durch diese Einstellungen können die optische Achse des Laserlichts, das von der Laserlichtquelle ausgegeben wird und durch die Linse hindurchgeht, und die optische Achse des gebeugten Lichts, das durch die optischen Blendenöffnungen des zweiten Blendenglieds und des dritten Blendenglieds über den Eckreflektor hindurchgeht, mit zwei entsprechenden geraden Linien, die parallel zueinander sind, ausgerichtet werden. Dementsprechend wird eine Orthogonalität zwischen einer Reflexionsfläche des reflexiven Beugungsgitters und einer Reflexionsfläche des Spiegels garantiert und sind die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts (gebeugten Lichts) fixiert, wenn die Wellenlänge des ausgegebenen Lichts durch das Drehen des Eckreflektors unter Verwendung des ersten Mechanismus ausgewählt wird. Wie weiter oben beschrieben können mit diesem optischen Bausatz die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts einfach eingestellt werden und kann einfach eine Konfiguration realisiert werden, in der die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts fixiert sind, wenn die Wellenlänge des ausgegebenen Lichts ausgewählt wird.
In dem optischen Bausatz gemäß der vorliegenden Erfindung kann der zweite Mechanismus das reflexive Beugungsgitter und den Spiegel derart halten, dass sie unabhängig voneinander um entsprechende Drehachsen entlang der Hauptfläche gedreht werden können und die optische Achse des Beugungslichts eingestellt werden kann. Wie weiter oben beschrieben, werden das reflexive Beugungsgitter und der Spiegel derart gehalten, dass sie um die entsprechenden Drehachsen entlang der Hauptfläche unabhängig voneinander gedreht werden können, sodass die optische Achse des gebeugten Lichts eingestellt werden kann.
In dem optischen Bausatz gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Reflektorhalteeinheit weiterhin einen dritten Mechanismus enthalten, der konfiguriert ist, um das reflexive Beugungsgitter derart zu halten, dass sich das reflexive Beugungsgitter nicht entlang der Hauptfläche erstreckt, und konfiguriert ist, um den Spiegel derart zu halten, dass sich der Spiegel unabhängig entlang der Hauptfläche dreht. In diesem Fall kann die optische Achse des gebeugten Lichts von dem Spiegel eingestellt werden, während eine unerwünschte Änderung der Wellenlänge des gebeugten Lichts unterdrückt wird.
In dem optischen Bausatz gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Reflektorhalteeinheit weiterhin einen vierten Mechanismus enthalten, der den Eckreflektor derart hält, dass er entlang der zweiten Richtung bewegt werden kann. Dadurch wird der Freiheitsgrad beim Einstellen der optischen Achse des von dem Eckreflektor emittierten gebeugten Lichts verbessert.
Der optische Bausatz gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Lichtquellenhalteeinheit, die für das Halten der Laserlichtquelle konfiguriert ist, umfassen. Wenn in diesem Fall die Laserlichtquelle ersetzt wird, wird die Positionierung der Laserlichtquelle vereinfacht und wird die Ausrichtung zwischen dem Lichtemissionspunkt der Laserlichtquelle und der Mitte der Linse vereinfacht.
Eine optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst den optischen Bausatz; die Linse, die durch die Linsenhalteeinheit gehalten wird; den Eckreflektor, der durch die Reflektorhalteeinheit gehalten wird; das erste Blendenglied, das durch die Erstes-Blendenglied-Halteeinheit gehalten wird; das zweite Blendenglied, das durch die Zweites-Blendenglied-Halteeinheit gehalten wird; und das dritte Blendenglied, das durch die Drittes-Blendenglied-Halteeinheit gehalten wird. In dieser optischen Vorrichtung können aus dem oben beschriebenen Grund die Position und die Richtung eines ausgegebenen Lichts einfach eingestellt werden und kann einfach eine Konfiguration realisiert werden, in der die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts fixiert sind, wenn die Wellenlänge des ausgegebenen Lichts ausgewählt wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der optische Bausatz, in dem die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts einfach eingestellt werden können, und die optische Vorrichtung vorgesehen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht, die eine Laservorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine schematische Seitenansicht der Laservorrichtung von 1.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine in 2 gezeigte Halteeinheit zeigt.
4 ist eine schematische Draufsicht, die die Schritte eines Verfahrens zum Einstellen der optischen Achse zeigt.
5 ist eine schematische Draufsicht, die die Schritte des Verfahrens zum Einstellen der optischen Achse zeigt.
6 ist eine schematische Draufsicht, die die Schritte des Verfahrens zum Einstelen der optischen Achse zeigt.
7 ist eine schematische Ansicht, die die Schritte des Verfahrens zum Einstellen der optischen Achse zeigt.
8 ist ein Kurvendiagramm, das ein beispielhaftes Ergebnis der Durchführung des Verfahrens zum Einstellen der optischen Achse unter Verwendung eines optischen Bausatzes gemäß der Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Kurvendiagramm, das ein beispielhaftes Ergebnis der Durchführung des Verfahrens zum Einstellen der optischen Achse unter Verwendung des optischen Bausatzes gemäß der Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Kurvendiagramm, das ein beispielhaftes Ergebnis der Durchführung des Verfahrens zum Einstellen der optischen Achse unter Verwendung des optischen Bausatzes gemäß der Ausführungsform zeigt.
11 ist eine schematische Draufsicht, die eine optische Vorrichtung gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel zeigt.
12 ist eine schematische Draufsicht, die eine optische Vorrichtung gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden gleiche Komponenten oder einander entsprechende Komponenten durch gleiche Bezugszeichen angegeben und wird auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet. Außerdem wird in einigen Zeichnungen das durch eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse definierte rechteckige Koordinatensystem angegeben.
1 ist eine schematische Draufsicht, die eine Laservorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt. 2 ist eine schematische Seitenansicht der Laservorrichtung von 1. Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält eine Laservorrichtung (optische Vorrichtung) 100 eine Laserlichtquelle 101, eine Linse 102, einen Eckreflektor 103, eine Blende (ein erstes Blendenglied) 106, eine Blende (ein zweites Blendenglied) 107 und eine Blende (ein drittes Blendenglied) 108. Der Eckreflektor 103 umfasst ein reflexives Beugungsgitter 104 und einen Spiegel 105.
In der Laservorrichtung 100 sind eine gerade Linie S1, eine gerade Linie S2 und eine gerade Linie S3 definiert. Die geraden Linien S1, S2 und S3 sind virtuelle Linien. Die gerade Linie S1, Die gerade Linie S2 und die gerade Linie S3 sind aus einer X-Achsenrichtung (eine negative Richtung ist eine zweite Richtung) und einer Y-Achsenrichtung gesehen parallel zueinander. Die geraden Linien S1 bis S3 erstrecken sich entlang einer Z-Achsenrichtung (eine positive Richtung ist eine erste Richtung, und eine negative Richtung ist eine dritte Richtung). Die Distanzen zu der gerade Linie S1 und der geraden Linie S2 von der geraden Linie S3 sind gleich. Mit anderen Worten geht die gerade Linie S3 durch die Mitte zwischen der geraden Linie S1 und der geraden Linie S2.
Hinsichtlich der Laserlichtquelle 101 werden hier keine besonderen Vorgaben gemacht, wobei es sich zum Beispiel um einen Quantenkaskadenlaser handeln kann. Die Laserlichtquelle 101 gibt ein Laserlicht L1 aus. Die Wellenlänge des Laserlichts L1 beträgt zum Beispiel zwischen 3 µm und 15 µm. Die Linse 102 empfängt und kollimiert das Laserlicht L1, das von der Laserlichtquelle 101 ausgegeben wurde, in einer positiven Z-Achsenrichtung (ersten Richtung). Wenn die Laserlichtquelle 101 ein Quantenkaskadenlaser ist, ist die Linse 102 zum Beispiel eine asphärische Linse, die aus einem Material wie etwa ZnSe oder Ge ausgebildet ist. In einem Beispiel ist eine Beschichtung mit einem niedrigen Reflexionsgrad auf einer der Laserlichtquelle 101 zugewandten Fläche der Linse 102 und auf einer dazu gegenüberliegenden Fläche aufgetragen. Der Lichtemissionspunkt der Laserlichtquelle 101 und der Mittenpunkt des Lasers 102 sind im Wesentlichen miteinander ausgerichtet und auf der geraden Linie S1 angeordnet.
Das von der Linse 102 emittierte Laserlicht L1 fällt auf den Eckreflektor 103 ein. Das auf den Eckreflektor 103 einfallende Laserlicht L1 fällt auf das reflexive Beugungsgitter 104 ein. Die Einfallsposition des Laserlichts L1 auf das reflexive Beugungsgitter 104 ist ein Kreuzungspunkt einer Reflexionsfläche 104s des reflexiven Beugungsgitters 104 (siehe 3) und der geraden Linie S1. Außerdem beträgt in einem Beispiel der Einfallswinkel des Laserlichts L1 an der Reflexionsfläche 104s (der durch die gerade Linie S1 und eine Linie senkrecht zu der Reflexionsfläche 104s gebildete Winkel) 30°. Die Anzahl von Rillen pro Einheitslänge, die Form der Rillen usw. des reflexiven Beugungsgitters 104 können in Entsprechung zu der Oszillationswellenlänge der Laserlichtquelle 101 gesetzt werden. Wenn die Laserlichtquelle 101 zum Beispiel der Quantenkaskadenlaser ist, können die Anzahl von Rillen pro 1 mm und die Blaze-Wellenlänge auf jeweils 150 und 6 µm gesetzt werden.
Ein gebeugtes Licht L2 der 0-ten Ordnung des auf das reflexive Beugungsgitter 104 einfallenden Laserlichts L1, nämlich das gebeugte licht L2 des Laserlichts L, das durch die Linse 102 hindurchgegangen ist, wird in einer negativen X-Achsenrichtung (zweiten Richtung) reflektiert. Ein gebeugtes Licht L3 der ersten Ordnung des auf das reflexive Beugungsgitter 104 einfallenden Laserlichts L1 wird in einer negativen Z-Achsenrichtung reflektiert, um auf die Linse 102 einzufallen, durch die Linse 102 kondensiert und mit einer Endfläche der Laserlichtquelle 101, die das Laserlicht L1 emittiert, gekoppelt. Dadurch wird ein externer Resonator zwischen der Laserlichtquelle 101 und dem reflexiven Beugungsgitter 104 gebildet.
Das gebeugte Licht L2, das durch das reflexive Beugungsgitter 104 in der negativen X-Achsenrichtung reflektiert wird, fällt auf den Spiegel 105 ein. Die Einfallsposition des gebeugten Lichts L2 an dem Spiegel 105 ist ein Kreuzungspunkt einer Reflexionsfläche 105s des Spiegels 105 (siehe 3) und der geraden Linie S2. Die Reflexionsfläche 104s des reflexiven Beugungsgitters 104 und die Reflexionsfläche 105s des Spiegels 105 sind orthogonal zueinander. Der Spiegel 105 kann einen Reflexionsgrad von 90% oder mehr für ein von der Laserlichtquelle 101 emittiertes Licht aufweisen. Zum Beispiel kann ein flacher Goldspiegel, an dem Gold durch eine Verdampfung auf eine Fläche aufgetragen ist, als der Spiegel 105 verwendet werden. Das gebeugte Licht L2, das auf den Spiegel 105 einfällt, nämlich das gebeugte Licht L2 von dem reflexiven Beugungsgitter 104, wird in der negativen Z-Achsenrichtung (dritten Richtung) reflektiert.
Das gebeugte Licht L2, das durch den Spiegel 105 reflektiert wird, d.h. das gebeugte Licht L2 von dem Eckreflektor 103, geht nacheinander durch eine optische Blendenöffnung 107h der Blende 107 und eine optische Blendenöffnung 108h der Blende 108. Die Blenden 107 und 108 sind nämlich in der negativen Z-Achsenrichtung angeordnet, um die optischen Blendenöffnungen 107h und 108h zu bilden, durch die das gebeugte Licht L2 von dem Eckreflektor 103 nacheinander hindurchgeht. Die optische Blendenöffnung 107h der Blende 170 und die optische Blendenöffnung 108h der Blende 108 sind einander entlang der Z-Achsenrichtung (entlang der ersten Richtung und der dritten Richtung) zugewandt. Die Blenden 106 bis 108 sind optische Glieder, die den Durchmesser eines Lochs (die Größe der optischen Blende) unter Verwendung einer Membran einstellen können, und können gleich oder voneinander verschieden sein. Weiterhin kann der minimale Membrandurchmesser jeder der Blenden 106 bis 108 auf wenigstens 1 mm oder weniger gesetzt werden, um die räumliche Position der optischen Achse eines unsichtbaren Laserlichts auf einen bestimmten Bereich zu begrenzen.
Die Blende 107 und die Blende 108 sind derart angeordnet, dass die Mitte der optischen Blendenöffnung 107h und die Mitte der optischen Blendenöffnung 108h miteinander auf der geraden Linie S2 ausgerichtet sind. Das von der Blende 108 emittierte gebeugte Licht L2 wird nach außen ausgegeben. Die Blende 106 ist derart angeordnet, dass, wenn der Eckreflektor 103 nicht installiert ist, das durch die Linse 102 hindurchgegangene Laserlicht L1 durch eine optische Blendenöffnung 106h hindurchgeht. Die Linse 102 und die optische Blendenöffnung 106h der Blende 106 sind einander entlang der Z-Achsenrichtung (entlang der ersten Richtung und der dritten Richtung) zugewandt. Die Blende 106 ist derart angeordnet, dass die Mitte der optischen Blendenöffnung 106h mit dem Lichtemissionspunkt der Laserlichtquelle 101 und der Mitte der Linse 102 auf der geraden Linie S1 ausgerichtet ist.
In der Laservorrichtung 100 mit der oben beschriebenen Konfiguration ändern sich die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts (gebeugten Lichts L2) nicht, wenn die Wellenlänge des ausgegebenen Lichts durch die Drehung des Eckreflektors 103 geändert wird.
Ein optischer Bausatz 10 bildet die Laservorrichtung 100, d.h. ein anderes optisches System, das die Laserlichtquelle 101 und einen externen Resonator der Laserlichtquelle 101 umfasst. Im Folgenden wird der optische Bausatz, der die Laservorrichtung 100 bildet, beschrieben. Der optische Bausatz 10 umfasst eine Basis 11, die eine Hauptfläche 11s aufweist, und eine Halteeinheit, die jede der oben genannten optischen Komponenten hält. Die Basis 11 weist eine flache Plattenform auf und ist einstückig ausgebildet. Es kann auch ein unebener Aufbau in der Basis 11 ausgebildet sein. In diesem Fall umfasst die Hauptfläche 11s eine Vielzahl von Flächen, die obere Flächen einer Vielzahl von Vorsprüngen des unebenen Aufbaus sind und einer Seite zugewandt sind. Dabei können die Vielzahl von Flächen, die die Hauptfläche 11s bilden, parallel zueinander sein. Die Halteeinheit umfasst eine Halteeinheit (Linsenhalteeinheit) 12, die die Linse 102 hält, eine Halteeinheit (Reflektorhalteeinheit) 13, die den Eckreflektor 103 hält, eine Halteeinheit (Erstes-Blendenglied-Halteeinheit) 16, die die Blende 106 hält, eine Halteeinheit (Zweites-Blendenglied-Halteeinheit) 17, die die Blende 107 hält, und eine Halteeinheit (Drittes-Blendenglied-Halteeinheit) 18, die die Blende 108 hält, und eine Halteeinheit (Lichtquellenhalteeinheit) 19, die die Laserlichtquelle 101 hält.
Die geraden Linien S1 bis S3 sind in einer Ebene parallel zu der Hauptfläche 11s der Basis 11 angeordnet. Mit anderen Worten halten die Halteeinheit 12, die Halteeinheiten 16 bis 18 und die Halteeinheit 19jeweils die Linse 102, die Blenden 106 bis 108 und die Laserlichtquelle 101, sodass die Höhen der Mitte der Linse 102, der Mitten der optischen Blendenöffnungen 106h bis 108h und des Lichtemissionspunkts der Laserlichtquelle 101 von der Hauptfläche 11s zusammenfallen. Die Halteeinheit 12 und die Halteeinheit 16 sind entlang der Z-Achsenrichtung (entlang der ersten Richtung und der dritten Richtung) angeordnet. Die Halteeinheit 17 und die Halteeinheit 18 sind entlang der Z-Achsenrichtung (entlang der ersten Richtung und der dritten Richtung) angeordnet. Die Halteeinheiten 16 bis 18 können gleich sein. Außerdem können die Höhen der Halteeinheiten 16 bis 18 von der Hauptfläche 11s gleich sein. Weil in diesem Fall die Halteeinheiten 16 bis 18 gleich sind (die gleiche Höhe aufweisen), können die Höhen der Mitten der optischen Blendenöffnungen miteinander innerhalb des Bearbeitungsgenauigkeitsbereichs zusammenfallen, wenn Blenden (Blendenglieder) mit der gleichen Form verwendet werden.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Halteeinheit (zum Halten des Eckreflektors) von 2 zeigt. Wie in 3 gezeigt, hält die Halteeinheit 13 den gesamten Eckreflektor 103 und das reflexive Beugungsgitter 104 und den Spiegel 105 derart, dass diese unabhängig voneinander gedreht werden können. Insbesondere umfasst die Halteeinheit 13 einen ersten Mechanismus 21, der den gesamten Eckreflektor 103 derart hält, dass dieser um eine Drehachse A1 (nämlich entlang der Hauptfläche 11s), die die Hauptfläche 11s der Basis 11 (orthogonal) kreuzt, gedreht werden kann. Die Drehachse A1 geht durch einen Kreuzungspunkt C1, an dem die Reflexionsfläche 104s (Erstreckungslinie) des reflexiven Beugungsgitters 104 und die Reflexionsfläche 105s (Erstreckungslinie) des Spiegels 105 einen rechten Winkel aufweisen.
Außerdem umfasst die Halteeinheit 13 einen zweiten Mechanismus 22, der das reflexive Beugungsgitter 104 derart hält, dass dieses unabhängig um eine Drehachse A2 entlang der Hauptfläche 11s und der Reflexionsfläche 104s gedreht werden kann, und den Spiegel 105 derart hält, dass dieser unabhängig um eine Drehachse A3 entlang der Hauptfläche 11s und der Reflexionsfläche 105s gedreht werden kann. Dementsprechend kann der zweite Mechanismus 22 die optische Achse des gebeugten Lichts L2 jeweils in dem reflexiven Beugungsgitter 104 und dem Spiegel 105 einstellen. Weiterhin umfasst die Halteeinheit 13 einen dritten Mechanismus 23, der das reflexive Beugungsgitter 104 derart hält, dass sich das reflexive Beugungsgitter 104 nicht unabhängig entlang der Hauptfläche 11s dreht, und den Spiegel 105 derart hält, dass der Spiegel 105 unabhängig um eine Drehachse A4 (nämlich entlang der Hauptfläche 11s), die die Hauptfläche 11s (orthogonal) kreuzt, und entlang der Reflexionsfläche 105s gedreht werden kann.
Die Rillen des reflexiven Beugungsgitters 104 erstrecken sich in der Richtung, die die Hauptfläche 11s (orthogonal) kreuzt, und sind entlang der Hauptfläche 11s angeordnet. Der erste Mechanismus 21 hält das reflexive Beugungsgitter 104 derart, dass es in einer Wellenlängenauswahlrichtung gedreht werden kann, und der dritte Mechanismus 23 hält das reflexive Beugungsgitter 104 derart, dass es sich nicht unabhängig in derWellenlängenauswahlrichtung dreht. Die Halteeinheit 13 kann weiterhin einen vierten Mechanismus (nicht gezeigt) umfassen, der zum Beispiel an einer optischen Stufe, einer Schiene oder ähnlichem installiert ist, um den Eckreflektor 103 derart zu halten, dass dieser entlang der X-Achsenrichtung (zweiten Richtung) verschoben werden kann.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Einstellen der optischen Achse der Laservorrichtung 100 unter Verwendung des oben beschriebenen optischen Bausatzes 10 beschrieben. 4 bis 7 sind schematische Ansichten, die die Schritte des Verfahrens zum Einstellen der optischen Achse zeigen. 4 zeigt einen anfänglichen Zustand des Verfahrens. In dem Verfahren werden zuerst wie in 4 gezeigt die optischen Komponenten des optischen Systems mit Ausnahme des Eckreflektors 103 durch die entsprechenden Halteeinheiten mit Ausnahme der Halteeinheit 13, die den Eckreflektor 103 hält, innerhalb der Halteeinheiten gehalten. Dabei halten die Halteeinheiten die entsprechenden optischen Komponenten derart, dass die Mitte der Linse 102 und die Mitte der optischen Blendenöffnung 106h der Blende 106 miteinander an der geraden Linie S1 ausgerichtet sind und die Mitte der optischen Blendenöffnung 107h der Blende 107 und die Mitte der optischen Blendenöffnung 108h der Blende 108 miteinander an der geraden Linie S2 innerhalb des Bearbeitungsgenauigkeitsbereichs ausgerichtet sind.
Außerdem können die Distanz zwischen der Linse 102 und der Blende 106 und die Distanz zwischen der Blende 107 und der Blende 108 derart sichergestellt werden, dass die Neigungen einer die Mitten der Linse 102 und der Blende 106 verbindenden geraden Linie und einer die Mitten der Blende 107 und der Blende 108 verbindenden geraden Linie in Bezug auf die gerade Linie S1 und die gerade Linie S2 auf einen Bereich von 1 mrad oder weniger beschränkt werden. Wenn zum Beispiel die Membrandurchmesser der Blenden 106 bis 108 1 mm betragen, können die Distanz zwischen der Linse 102 und der Blende 106 und die Distanz zwischen der Blende 107 und der Blende 108 auf wenigstens 80 mm oder mehr und in einem Beispiel auf 90mm gesetzt werden. Die Neigungen der geraden Linien, die die entsprechenden Mitten verbinden, in Bezug auf die gerade Linie S1 und die gerade Linie S2 werden auf einen Bereich von 1 mrad oder weniger beschränkt, indem die Distanz zwischen der Linse 102 und der Blende 106 und die Distanz zwischen der Blende 107 und der Blende 108 auf 80 mm oder mehr gesetzt werden. Außerdem ist keine Obergrenze für die Distanz zwischen der geraden Linie S1 und der geraden Linie S2 gegeben, solange die optischen Komponenten einander nicht behindern, wenn sie an den geraden Linien S1 und S2 angeordnet sind. Um eine Vergrößerung des optischen Systems oder eine Vergrößerung einer Fehlausrichtung des Strahls, die durch die weiter unten beschriebene Drehung des reflexiven Beugungsgitters 104 verursacht werden, zu vermeiden, wird die Distanz in einem Bereich von 10 cm oder weniger und in einem Beispiel auf 40 mm gesetzt.
Anschließend wird wie in 5 gezeigt in dem Verfahren, während ein Zustand aufrechterhalten wird, in dem der Eckreflektor 103 nicht vorgesehen ist, die Laserlichtquelle 101 installiert, indem sie durch die Halteeinheit 19 gehalten wird. Die Laserlichtquelle 101 wird derart installiert, dass das ausgegebene Laserlicht L1 durch die optische Blendenöffnung 106h der durch die Halteeinheit 16 gehaltenen Blende 106 über die durch die Halteeinheit 12 gehaltene Linse 102 geht. Weiterhin wird ein Detektor 50, der die Lichtintensität des durch die optische Blendenöffnung 106h hindurchgegangenen Laserlichts L1 erfassen kann, an einer Position auf einer Seite gegenüber der Laserlichtquelle 101 in Bezug auf die Blende 106 installiert.
Während dann die Lichtintensität des durch die optische Blendenöffnung 106h der Blende 106 hindurchgegangenen Laserlichts L1 überwacht wird, wird die Position der Laserlichtquelle 101 in Bezug auf die Linse 102 derart eingestellt, dass der maximale Wert der Lichtintensität erhalten werden kann. Dementsprechend wird die Ausrichtung zwischen dem Lichtemissionspunkt der Laserlichtquelle 101 und der Mitte der Linse 102 erzielt. Die Mitte der Linse 102 und die Mitte der optischen Blendenöffnung 106h der Blende 106 können mit einer geraden Linie S1 innerhalb des Bearbeitungsgenauigkeitsbereichs der Basis 11 und der Halteeinheit ausgerichtet werden.
Die optische Achse des Laserlichts L, das von der Laserlichtquelle 101 ausgegeben wird und durch die Linse 102 hindurchgeht, wird durch den oben beschriebenen Schritt mit der geraden Linie S1 ausgerichtet. In dieser Phase ist die Distanz zwischen der Laserlichtquelle 101 und der Linse 102 nicht optimiert. Um in dieser Phase die Lichtintensität zu überwachen, kann die Distanz zwischen der Laserlichtquelle 101 und der Linse 102 derart eingestellt werden, dass das Laserlicht L1 in Nachbarschaft zu der Linse 106 verdichtet wird.
Anschließend wird in dem Verfahren wie in 6 gezeigt der Eckreflektor 103 installiert, indem er durch die Halteeinheit 13 gehalten wird. Dabei können die Reflexionsfläche 104s des reflexiven Beugungsgitters 104 und die Reflexionsfläche 105s des Spiegels 105 im Wesentlichen orthogonal zueinander auf der visuellen Ebene sein. Eine exakte Orthogonalität zwischen der Reflexionsfläche 104s und der Reflexionsfläche 105s wird wie weiter unten beschrieben durch die folgenden Schritte sichergestellt. Außerdem kann dabei der Einfallswinkel des Laserlichts L1 auf die Reflexionsfläche 104s auf einen Winkel gesetzt werden, bei dem der externe Resonator zwischen der Reflexionsfläche 104s und der Laserlichtquelle 101 hergestellt wird, d.h. auf einen Winkel, mit dem das gebeugte Licht L3 der ersten Ordnung zurück zu der Laserlichtquelle 101 über die Linse 102 geführt wird. Weil wie weiter oben beschrieben in dieser Phase die Distanz zwischen der Laserlichtquelle 101 und der Linse 102 nicht optimiert ist, wird keine externe Resonanz hergestellt, sondern kehrt ein Rückführlichtvon dem reflexiven Beugungsgitter 104 teilweise zu der Laserlichtquelle 101 zurück, sodass die Lichtausgabe der Laserlichtquelle 101 vergrößert wird.
Weiterhin wird der Detektor 50, der die Lichtintensität des durch die optische Blendenöffnung 107h hindurchgegangenen gebeugten Lichts L2 erfassen kann, an einer Position auf einer Seite gegenüber dem Eckreflektor 103 in Bezug auf die Blende 107 angeordnet. Während dann die Lichtintensität des gebeugten Lichts L2, das durch die optische Blendenöffnung 107h der Blende 107 (zum Beispiel ausreichend auf 1 mm oder weniger beschränkt) über den Eckreflektor 103 hindurchgegangen ist, überwacht wird, wird der Winkel des reflexiven Beugungsgitters 104 durch den zweiten Mechanismus 22 der Halteeinheit 13 eingestellt, um die optische Achse des gebeugten Lichts L2 von dem reflexiven Beugungsgitter 104 derart einzustellen, dass der maximale Wert der Lichtintensität erhalten werden kann. Dabei kann die optische Achse des gebeugten Lichts L2 weiter eingestellt werden, indem der gesamte Eckreflektor 103 entlang der X-Achsenrichtung durch den vierten Mechanismus bewegt wird.
Wenn anschließend wie in 7 gezeigt der maximale Wert der Lichtintensität des gebeugten Lichts L2, das durch die optische Blendenöffnung 107h der Blende 107 hindurchgegangen ist, erhalten wird, wird die optische Blendenöffnung 107h der Blende 107 ausreichend erweitert und wird der Detektor 50, der die Lichtintensität des durch die optische Blendenöffnung 108h hindurchgegangenen gebeugten Lichts L2 erfassen kann, an einer Position auf einer Seite gegenüber der Blende 107 in Bezug auf die Blende 108 installiert. Während dann die Lichtintensität des gebeugten Lichts L2, das durch die optische Blendenöffnung 108h der Blende 108 (zum Beispiel ausreichend beschränkt auf 1 mm oder weniger) über den Eckreflektor 103 hindurchgegangen ist, überwacht wird, wird der Winkel des Spiegels 105 durch den zweiten Mechanismus 22 und den dritten Mechanismus 23 der Halteeinheit 13 eingestellt, um die optische Achse des gebeugten Lichts L2 von dem Spiegel 105 derart einzustellen, dass der maximale Wert der Lichtintensität erhalten werden kann.
Die Mitte der optischen Blendenöffnung 107h der Blende 107 und die Mitte der optischen Blendenöffnung 108h der Blende 108 können mit der geraden Linie S2 innerhalb des Bearbeitungsgenauigkeitsbereichs der Basis 11 und der Halteeinheit ausgerichtet werden. Deshalb kann die optische Achse des gebeugten Lichts L2, das nacheinander durch die optischen Blendenöffnungen 107h und 108h der Blenden 107 und 108 hindurchgegangen ist, mit der geraden Linie S2 ausgerichtet werden, indem alternierend eine Einstellung der optischen Achse des gebeugten Lichts L2, während die Intensität des durch die optische Blendenöffnung 107h der Blende 107 hindurchgegangenen gebeugten Lichts L2 überwacht wird, und eine Einstellung der optischen Achse des gebeugten Lichts L2, während die Intensität des durch die Blendenöffnung 108h der Blende 108 hindurchgegangenen gebeugten Lichts L2 überwacht wird, wiederholt werden.
Durch diese Einstellungen können die optische Achse des Laserlichts L1, das von der Laserlichtquelle 101 ausgegeben wird und durch die Linse 102 hindurchgeht, und die optische Achse des gebeugten Lichts L2, das durch die optischen Blendenöffnungen 107h und 108h der Blenden 107 und 108 über den Eckreflektor 103 hindurchgeht, mit den zwei entsprechenden geraden Linien S1 und S2, die parallel zueinander sind, ausgerichtet werden. Außerdem wird entsprechend die Orthogonalität zwischen der Reflexionsfläche 104s des reflexiven Beugungsgitters 104 und der Reflexionsfläche 105 des Spiegels 105 garantiert und werden die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts (gebeugten Lichts L2) fixiert, wenn die Wellenlänge des ausgegebenen Lichts durch das Drehen des Eckreflektors 103 unter Verwendung des ersten Mechanismus 21 ausgewählt wird.
Schließlich wird in dem Verfahren in einem Zustand, in dem die optischen Blendenöffnungen 107h und 108h der Blenden 107 und 108 ausreichend erweitert sind, die Distanz zwischen der Laserlichtquelle 101 und der Linse 102 derart eingestellt, dass die Lichtintensität des durch die optische Blendenöffnung 108h hindurchgegangenen gebeugten Lichts L2 bei einer beliebigen Distanz von der Blende 108 maximiert wird. Dementsprechend wird das Laserlicht L1 von der Laserlichtquelle 101 durch die Linse 102 kollimiert und werden die Laserlichtquelle 101 und das reflexive Beugungsgitter 104 optisch gekoppelt, um eine externe Resonanz mit dem reflexiven Beugungsgitter 104 als einem Ende des Resonators herzustellen. Wie weiter oben beschrieben kann gemäß dem Verfahren die optische Achse des externen Resonators eingestellt werden, indem einfach veranlasst wird, dass das Licht nacheinander durch die Blenden 106 und 107 hindurchgeht, nachdem die Laserlichtquelle 101 installiert wurde.
Wie weiter oben beschrieben, können mit dem optischen Bausatz 10 die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts auf diese Weise einfach eingestellt werden und kann eine Konfiguration realisiert werden, in der die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts fixiert werden, wenn die Wellenlänge des ausgegebenen Lichts ausgewählt wird.
Um bei der oben beschriebenen Konfiguration das Auftreten einer Fehlausrichtung der optischen Achse des durch den Spiegel 105 reflektierten gebeugten Lichts L2 auch dann zu verhindern, wenn der Winkel des reflexiven Beugungsgitters 104, d.h. der Winkel des Eckreflektors 103, geändert wird, müssen die Reflexionsflächen 104s und 105s des reflexiven Beugungsgitters 104 und des Spiegels 105 mit einem rechten Winkel angeordnet sein und muss die Drehmitte (die Position der Drehachse A1) des Eckreflektors 103 mit einem gleichen Abstand von der geraden Linie S1 und der geraden Linie S2 angeordnet sein.
Diese Bedingungen werden natürlich durch das Verfahren zum Einstellen der optischen Achse hergestellt, das die optische Achse mit den zwei parallelen geraden Linien S1 und S2 ausrichtet. Der externe Resonator kann hergestellt werden, indem einfach die Einstellung der optischen Achse gemäß der oben beschriebenen Prozedur durchgeführt wird, wobei gleichzeitig eine durch die Drehung des Eckreflektors 103 verursachte Änderung in der Position oder Richtung unterdrückt werden kann. In dem Verfahren zum Einstellen der optischen Achse wird ein Ansatz zum Einstellen des reflexiven Beugungsgitters 104 und des Spiegels 105 unter Verwendung der Einstellungsmechanismen (des zweiten Mechanismus 22 und des dritten Mechanismus 23) anstatt eines vorausgehenden Sicherstellens einer exakten Rechtwinkligkeit zwischen den Reflexionsflächen 104s und 105s verwendet, weil eine geringfügige Neigung oder Fehlausrichtung, die durch das Ersetzen der Laserlichtquelle oder des Beugungsgitters verursacht wird, oder eine Abweichung von einem idealen Zustand, der von der die Positionen der Linse 102 und der Blenden 106 bis 108 oder die Blendenöffnungsdurchmesser der Blenden 106 bis 108 bestimmenden Bearbeitungsgenauigkeit abhängt, absorbiert wird, wenn die optischen Achsen entlang der geraden Linien S1 und S2 realisiert werden.
Auch wenn anstelle der Konfiguration gemäß der Ausführungsform der Eckreflektor, in dem die Reflexionsfläche des reflexiven Beugungsgitters und die Reflexionsfläche des Spiegels mit einem exakt rechten Winkel angeordnet sind, separat ausgebildet wird und montiert wird, um eine Konfiguration zu realisieren, in der keine durch eine Änderung des Winkels des Eckreflektors verursachte Fehlausrichtung der optischen Achse eines emittierten Lichts auftritt, um das emittierte Licht zu einer gewünschten Position in einer gewünschten Richtung zu führen, muss die Einstellung die oben genannten Neigung, Fehlausrichtung oder ähnliches absorbieren, wobei ein Benutzer viel Zeit und Mühe aufwenden muss, um den Eckreflektor mit einer exakten Rechtwinkligkeit jedesmal auszubilden, wenn das reflexive Beugungsgitter ersetzt wird. Wenn nämlich in dieser Ausführungsform die Laserlichtquelle oder das Beugungsgitter ersetzt wird, kann der Komfort für den Benutzer beim Durchführen der Einstellungsarbeit stark verbessert werden, indem die wie oben beschrieben angeordneten Blenden 106 bis 108 und die Einstellungsmechanismen des Eckreflektors 103 verwendet werden.
Weiterhin wird in dem optischen System dieser Ausführungsform, auch nachdem die Laserlichtquelle oder das Beugungsgitter ersetzt und neu ausgerichtet wurden, das ausgegebene Licht immer zu einer Position in einer Richtung entlang der durch die Blenden 107 und 108 definierten geraden Linie S2 ausgeführt, sodass die optische Achse vor der Ersetzung auch nach der Ersetzung der optischen Komponente und der damit verbundenen Ausrichtung reproduziert werden kann. Deshalb können die Laserlichtquelle oder das Beugungsgitter ersetzt werden, ohne dass das externe optische System, das die Laservorrichtung 100 dieser Ausführungsform als eine Lichtquelle mit einer variablen Wellenlänge verwendet, beeinträchtigt wird. Wie weiter oben beschrieben kann der optische Bausatz 10 dieser Ausführungsform ein optischer Bausatz sein, der ermöglicht, dass die optische Komponente wie etwa die Laserlichtquelle oder das Beugungsgitter einfach ersetzt und ausgerichtet werden.
8 bis 10 sind Kurvendiagramme, die ein Beispiel für ein Ergebnis des Durchführens des Verfahrens zum Einstelen der optischen Achse unter Verwendung des optischen Bausatzes gemäß dieser Ausführungsform zeigen. In 8 gibt die untere horizontale Achse die Wellenzahl an, gibt die obere horizontale Achse die Wellenlänge an, gibt die linke vertikale Achse die normalisierte Lichtintensität an und gibt die rechte vertikale Achse die durchschnittliche Leistung an. Jede Kurve in dem Kurvendiagramm von 8 zeigt die durchschnittliche Leistung für die Spitzenwellenlänge (Wellenzahl) jeder Lichtintensität. 9 ist ein vergrößertes Kurvendiagramm eines Teils von 8. Wie in 8 und 9 gezeigt, kann durch die Einstellung der optischen Achse unter Verwendung des optischen Bausatzes 10 die Laservorrichtung 100 realisiert werden, in der die Oszillationswellenlänge frei innerhalb eines Wellenlängenbereichs (Wellenzahlbereichs) ausgewählt werden kann, der 150 cm^-1 in einem Einzelmodus mit einer vollen Breite bei einem halben Maximum von weniger als 1 cm^-1 überschreitet.
In 10 gibt die horizontale Achse die Wellenzahl wieder und gibt die vertikale Achse die Abweichungsgröße des ausgegebenen Lichts von der Mitte in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung wieder. Wie in 10 gezeigt, kann durch die Einstellung der optischen Achse unter Verwendung des optischen Bausatzes 10 die Laservorrichtung 100 realisiert werden, in der eine Fehlausrichtung des ausgegebenen Lichts auf einen Bereich von 0,5 mrad in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung beschränkt wird, wenn die Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich (Wellenzahlbereich) von über 150 cm^-1 ausgewählt wird. Wenn wie weiter oben beschrieben der optische Bausatz 10 verwendet wird, kann eine Lichtquelle mit einem externen Resonator vorgesehen werden, die für eine genaue Messung wie etwa eine Spektroskopie verwendet werden kann.
Die oben beschriebene Ausführungsform wurde als ein Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist also nicht auf den optischen Bausatz 10 und die Laservorrichtung 100 beschränkt, die auf verschiedene Weise modifiziert werden können. Im Folgenden werden einige Modifikationsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
11 ist eine schematische Draufsicht, die eine optische Vorrichtung gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel zeigt. Wie in 11 gezeigt, enthält eine optische Vorrichtung 100A keine Laserlichtquelle. Deshalb enthält ein optischer Bausatz, der die optische Vorrichtung 100A bildet, keine Halteeinheit zum Halsten der Laserlichtquelle. Ansonsten ist der optische Bausatz gemäß diesem Modifikationsbeispiel gleich dem optischen Bausatz 10. In dem optischen Bausatz ist die Halteeinheit 12 zum Halten der Linse 102 in einem Randteil der Basis 11 angeordnet, sodass die Distanz zwischen der Linse 102 und der Blende 106 auf einen maximalen Wert an der Basis 11 gesetzt werden kann. Dadurch wird die Genauigkeit der Ausrichtung des Laserlichts L1, das durch die optische Öffnung 106h der Blende 106 über die Linse 102 hindurchgeht, mit der geraden Linie S1 verbessert und wird auch die Genauigkeit der Ausrichtung des gebeugten Lichts L2 mit der geraden Linie S2 verbessert.
12 ist eine schematische Draufsicht, die eine optische Vorrichtung gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel zeigt. Wie in 12 gezeigt, sind in einer optischen Vorrichtung 100B im Unterschied zu der optischen Vorrichtung 100A die Blende 106 und die Halteeinheit 16 zum Halten der Blende 106 zwischen dem Eckreflektor 103 (dem reflexiven Beugungsgitter 104) und der Linse 102 angeordnet. Ansonsten ist die optische Vorrichtung 100B gleich der optischen Vorrichtung 100A. Wenn wie oben beschrieben die Distanz zwischen der Linse 102 und der Blende 106 ausreichend durch die Basis 11 sichergestellt werden kann, können die Blende 106 und die Halteeinheit 16 zwischen dem reflexiven Beugungsgitter 104 und der Linse 102 angeordnet sein. In diesem Fall kann das reflexive Beugungsgitter 104 (der Eckreflektor 103) auf der Seite eines Randteils der Basis 11 angeordnet sein und kann die Distanz zwischen der Linse 102 und dem reflexiven Beugungsgitter 104 vergrößert werden. Dadurch wird die Auswahlgenauigkeit der Wellenlänge in dem externen Resonator verbessert. Die Blende 107 und die Blende 106 können auch integriert sein und durch eine einzelne Halteeinheit gehalten werden.
Außerdem ist in der Laservorrichtung 100 und den optischen Vorrichtungen 100A und 100B die Halteeinheit 13 nicht auf eine Konfiguration beschränkt, in welcher der Eckreflektor 103 integriert angebracht und entfernt wird. Die Halteeinheit 13 kann lösbar nur das reflexive Beugungsgitter 104 in dem Eckreflektor 103 halten.
Außerdem können anstelle der Blenden 106 bis 108 Blendenöffnungsglieder wie etwa Nadellöcher verwendet werden, die keine Membranfunktion aufweisen und also keine Funktion zum Einstellen der Größe der optischen Blendenöffnungen 106h bis 108h aufweisen. In diesem Fall können die Halteeinheiten 16 bis 18 die Blendenglieder wie etwa Nadellöcher derart halten, dass sie von dem optischen Pfad des Laserlichts L1 oder des gebeugten Lichts L2 entfernt werden können. Die Blenden 106 bis 108 können beliebige Glieder sein, die optische Blendenöffnungen in dem optischen Pfad des Laserlichts L1 oder des gebeugten Lichts L2 bilden können.
Weiterhin kann eine Methode zum Überwachen der Lichtintensität des Laserlichts L1 oder des gebeugten Lichts L2 während der Einstellung der optischen Achse ein wärmeempfindliches Pigment anstelle des Detektors 50 verwenden.
Industrielle Anwendbarkeit
Es werden der optische Bausatz, mit dem die Position und die Richtung des ausgegebenen Lichts einfach eingestellt werden können, und die optische Vorrichtung vorgesehen.
Bezugszeichenliste

10: optischer Bausatz;
11: Basis;
11s: Hauptfläche;
12: Halteeinheit (Linsenhalteeinheit);
13: Halteeinheit (Reflektorhalteeinheit);
16: Halteeinheit (Erstes-Blendenglied-Halteeinheit);
17: Halteeinheit (Zweites-Blendenglied-Halteeinheit);
18: Halteeinheit (Drittes-Blendenglied-Halteeinheit);
19: Halteeinheit (Lichtquellenhalteeinheit);
21: erster Mechanismus;
22: zweiter Mechanismus;
23: dritter Mechanismus;
100: Laservorrichtung (optische Vorrichtung);
100A, 100B: optische Vorrichtung.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

R. Wysocki1, R. Lewicki, R.F. Curl, F.K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, J. Faist „Widely tunable modehop free external cavity quantumcascade lasers for high resolution spetroscopy and chemical sensing“ in Applied Physics B, September 2008, Volume 92, Issue 3 auf den Seiten 305-311 [0003]

Claims

Optischer Bausatz, der ein optisches System bildet, das einen externen Resonator einer Laserlichtquelle enthält, die ein Laserlicht ausgibt, wobei der Bausatz umfasst: eine Basis, die eine Hauptfläche enthält, und eine Halteeinheit, die an der Hauptfläche vorgesehen ist und konfiguriert ist zum Halten des optischen Systems, wobei das optische System eine Linse enthält, in die das Laserlicht in einer ersten Richtung eingegeben wird, einen Eckreflektor, der ein reflexives Beugungsgitter, das konfiguriert ist zum Reflektieren eines gebeugten Lichts des Laserlichts, das durch die Linse hindurchgegangen ist, in einer zweiten Richtung, die die erste Richtung kreuzt, und einen Spiegel, der konfiguriert ist zum Reflektieren des gebeugten Lichts von dem reflexiven Beugungsgitter in einer dritten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, enthält, ein erstes Blendenglied, das angeordnet ist, um eine optische Blendenöffnung zu bilden, durch die das durch die Linse hindurchgegangene Laserlicht hindurchgeht, wenn der Eckreflektor nicht installiert ist, und ein zweites Blendenglied und ein drittes Blendenglied, die in der dritten Richtung angeordnet sind, um optische Blendenöffnungen zu bilden, durch die das gebeugte Licht von dem Eckreflektor nacheinander hindurchgeht, wobei die Halteeinheit umfasst: eine Linsenhalteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten der Linse, eine Reflektorhalteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten des Eckreflektors, eine Erstes-Blendenglied-Halteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten des ersten Blendenglieds, eine Zweites-Blendenglied-Halteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten des zweiten Blendenglieds, und eine Drittes-Blendenglied-Halteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten des dritten Blendenglieds, und wobei die Reflektorhalteeinheit umfasst: einen ersten Mechanismus, der konfiguriert ist zum Halten des gesamten Eckreflektors derart, dass dieser entlang der Hauptfläche gedreht werden kann, und einen zweiten Mechanismus, der konfiguriert ist zum Einstellen einer optischen Achse des gebeugten Lichts jeweils in dem reflexiven Beugungsgitter und dem Spiegel.
Optischer Bausatz nach Anspruch 1, wobei der zweite Mechanismus das reflexive Beugungsgitter und den Spiegel derart hält, dass diese um entsprechende Drehachsen entlang der Hauptfläche unabhängig voneinander gedreht werden können, sodass die optische Achse des gebeugten Lichts eingestellt werden kann.
Optischer Bausatz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reflektorhalteeinheit einen dritten Mechanismus enthält, der konfiguriert ist zum Halten des reflexiven Beugungsgitters derart, dass sich das reflexive Beugungsgitter nicht entlang der Hauptfläche dreht, und konfiguriert ist zum Halten des Spiegels derart, dass sich der Spiegel unabhängig entlang der Hauptfläche dreht.
Optischer Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Reflektorhalteeinheit weiterhin einen vierten Mechanismus enthält, der konfiguriert ist zum Halten des Eckreflektors derart, dass er entlang der zweiten Richtung bewegt werden kann.
Optischer Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der weiterhin eine Lichtquellenhalteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten der Laserlichtquelle, umfasst.
Optische Vorrichtung, die umfasst: den optischen Bausatz gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, die Linse, die durch die Linsenhalteeinheit gehalten wird, den Eckreflektor, der durch die Reflektorhalteeinheit gehalten wird, das erste Blendenglied, das durch die Erstes-Blendenglied-Halteeinheit gehalten wird, das zweite Blendenglied, das durch die Zweites-Blendenglied-Halteeinheit gehalten wird, und das dritte Blendenglied, das durch die Drittes-Blendenglied-Halteeinheit gehalten wird.