JP2000187130A - Laser synthesizer - Google Patents
Laser synthesizerInfo
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- JP2000187130A JP2000187130A JP10366543A JP36654398A JP2000187130A JP 2000187130 A JP2000187130 A JP 2000187130A JP 10366543 A JP10366543 A JP 10366543A JP 36654398 A JP36654398 A JP 36654398A JP 2000187130 A JP2000187130 A JP 2000187130A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、2つのレーザ光を
合成し出力を増大するレーザ合成器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser combiner that combines two laser beams to increase the output.
【0002】[0002]
【従来の技術】出力の小さなレーザ発生装置で発生させ
たレーザ光を2つ合成することにより大きな出力のレー
ザ光にすることができる。このような合成を繰り返せば
さらに大きな出力のレーザ光を得ることができる。この
ような合成装置をレーザ合成器という。2. Description of the Related Art A large output laser beam can be obtained by combining two laser beams generated by a low output laser generator. By repeating such a combination, a laser beam having a higher output can be obtained. Such a synthesizer is called a laser synthesizer.
【0003】図2は従来用いられているレーザ合成器の
構成を示す。中心軸と直交する横軸上で左右に、中心軸
に対して左右に45°傾斜したミラー6と、コリメート
レンズ2とレーザ光の出射口1とがそれぞれ設けられて
いる。また中心軸上に集光レンズ4と入射口5が設けら
れている。かかる構成により出射口1を出射したレーザ
光はコリメートレンズ2で平行光となり、ミラー6で反
射した平行光は集光レンズ4で集光されて入射口に入射
される。これにより左右の入射レーザ光は合成され、そ
の出力は2つの入力の和になる。FIG. 2 shows a configuration of a conventional laser synthesizer. A mirror 6 inclined at 45 ° to the left and right with respect to the central axis, a collimator lens 2 and a laser beam emission port 1 are provided on the horizontal axis orthogonal to the central axis. A condenser lens 4 and an entrance 5 are provided on the central axis. With this configuration, the laser light emitted from the emission port 1 becomes parallel light by the collimating lens 2, and the parallel light reflected by the mirror 6 is condensed by the condenser lens 4 and is incident on the entrance. Thus, the left and right incident laser beams are combined, and the output is the sum of the two inputs.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このようにミラー6で
レーザ光を90°曲げる場合、ミラー6の厚みから中心
軸上に斜線で示すようなデッドスペースが生じ、集光レ
ンズ4の径は大きくなり入射口5の光ファイバの必要開
口数NAが大きくなる。これにより大きなスペースを必
要とする。また、ミラー6は図3に示すように母材に誘
電体多層膜を付着して構成され、この多層膜の厚みは多
層膜表面と母材との境界面で反射した波長の位相が一致
するように設計されている。しかしレーザ光の吸収によ
り温度が上昇すると多層膜の厚みが変化し位相がずれ山
の一部と谷の一部が重なり吸収が起る。このため反射率
が100%未満になる。また、ミラー6にランダム偏光
の光が当たる場合、S偏光成分(P偏光に対して垂直方
向の成分)は100%反射するが、P偏光成分(面内振
動方向の成分)の一部は吸収され、反射ロスが起る。When the laser beam is bent by 90 ° by the mirror 6 as described above, a dead space as shown by oblique lines on the central axis occurs due to the thickness of the mirror 6, and the diameter of the condenser lens 4 becomes large. Thus, the required numerical aperture NA of the optical fiber at the entrance 5 becomes large. This requires a large space. The mirror 6 is formed by attaching a dielectric multilayer film to a base material as shown in FIG. 3, and the thickness of the multilayer film matches the phase of the wavelength reflected at the boundary surface between the multilayer film surface and the base material. It is designed to be. However, when the temperature rises due to the absorption of the laser beam, the thickness of the multilayer film changes, the phase shifts, and a part of the peak and a part of the valley overlap and absorption occurs. For this reason, the reflectance becomes less than 100%. When light of random polarization strikes the mirror 6, the S-polarized component (the component in the direction perpendicular to the P-polarized light) is reflected 100%, but a part of the P-polarized component (the component in the in-plane vibration direction) is absorbed. And reflection loss occurs.
【0005】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、スペ
ースが小さくなり反射ロスの少ないレーザ合成器を提供
することにある。The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a laser combiner having a small space and a small reflection loss.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明では、同一軸上左右に配置された出
射口からのレーザ光をコリメートレンズで平行光とし、
さらにプリズムで前記同一軸に直角で同方向の平行光に
し、この平行光を集光レンズで入射口に集光するように
する。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, laser light from emission ports arranged on the same axis on the left and right is converted into parallel light by a collimating lens,
Further, the prism makes parallel light perpendicular to the same axis and in the same direction, and the parallel light is condensed on the entrance by a condenser lens.
【0007】ミラーの代わりにプリズムを用いることに
より、ミラーの厚みがないのでスペースの小さい合成器
とすることができる。またプリズムの反射原理は高屈折
率材質と低屈折率の空気との臨界角を利用したものであ
り、高反射率であり、レーザ光の吸収も少ないので温度
上昇も殆どない。また反射率の偏光応答性がない。[0007] By using a prism instead of a mirror, there is no mirror thickness, so that a combiner with a small space can be obtained. Further, the principle of reflection of the prism utilizes a critical angle between a high refractive index material and low refractive index air, and has a high reflectance and little absorption of laser light, so that there is almost no rise in temperature. Also, there is no polarization response of the reflectance.
【0008】請求項2の発明では、前記プリズムは光学
部品用合成または溶融石英で製作されている。In the invention according to claim 2, the prism is made of synthetic or fused quartz for optical parts.
【0009】一般のプリズムは光学ガラスで製作され
る。レーザを光源とするシステムで使用されるプリズム
は多成分ガラスが安価で安定した硝種であるためよく用
いられる。しかしこの多成分ガラスは石英に不純物が入
ったものであり、レーザの出力が小さい場合はよいが、
出力の大きいレーザの場合レーザ光を吸収し、温度が上
昇し変形を起し、割れる場合がある。このため従来は出
力の大きなレーザ光の合成にはミラーが用いられてい
た。しかし、高純度である光学部品用合成または溶融石
英で製作したプリズムを用いて実験したところ、多成分
ガラスで変形や割れの生ずるような大きな出力のレーザ
光に対しても、レーザ光の吸収は殆どなく温度上昇も少
く、変形や割れが発生しないことが分かった。A general prism is made of optical glass. A prism used in a system using a laser as a light source is often used because multi-component glass is an inexpensive and stable glass type. However, this multi-component glass contains impurities in quartz and is good when the output of the laser is small.
In the case of a laser having a large output, the laser beam may be absorbed, the temperature may rise, deformation may occur, and the laser beam may crack. For this reason, conventionally, a mirror has been used for synthesizing a laser beam having a large output. However, when experiments were conducted using prisms made of synthetic or fused silica for high-purity optical components, the absorption of laser light was large even for laser light with large output that could be deformed or cracked with multi-component glass. It was found that there was almost no increase in temperature, and no deformation or cracking occurred.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態
のレーザ合成器を示す図である。中心軸に対して直交す
る横軸上に、プリズム3が中心軸に対して対称に、かつ
横軸に沿って入射したレーザ光が中心軸に平行に出射す
るように配置されている。中心軸の左右横軸上には光フ
ァイバよりのレーザ光を出射する出射口1が設けられ、
さらに出射口1とプリズム3の間の横軸上には出射口1
からのレーザ光を平行光にしてプリズム3に入射するコ
リメートレンズ2が設けられている。またプリズム3の
出射側で中心軸上には集光レンズ4が設けられ、さら
に、中心軸上集光レンズ5の焦点位置に入射口5が設け
られ光ファイバに接続している。なお、プリズム3は光
学部品用合成または溶融石英で製作されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a laser synthesizer according to an embodiment of the present invention. On a horizontal axis orthogonal to the central axis, the prism 3 is arranged symmetrically with respect to the central axis and so that laser light incident along the horizontal axis is emitted in parallel with the central axis. An emission port 1 for emitting laser light from an optical fiber is provided on the left and right horizontal axes of the central axis,
Further, on the horizontal axis between the exit 1 and the prism 3, the exit 1
A collimator lens 2 for converting the laser beam from the lens into parallel light and entering the prism 3 is provided. A condensing lens 4 is provided on the central axis on the exit side of the prism 3, and an entrance port 5 is provided at a focal position of the condensing lens 5 on the central axis and connected to an optical fiber. The prism 3 is made of synthetic or fused quartz for optical parts.
【0011】かかる構成により、左右の出射口1からの
レーザ光はコリメートレンズ2で平行光になり、プリズ
ム3に入射し、直角に曲げられ平行光となり出射する。
集光レンズ4は両プリズム3からの平行光を入射口5に
集光する。入射口5は光ファイバに接続されており、合
成光はこの光ファイバにより照射対象に送られる。With this configuration, the laser beams from the left and right exit ports 1 are collimated by the collimating lens 2 and are incident on the prism 3 to be bent at a right angle and exit as parallel beams.
The condenser lens 4 collects the parallel light from both prisms 3 on the entrance 5. The entrance 5 is connected to an optical fiber, and the combined light is sent to the irradiation target by the optical fiber.
【0012】プリズム3は図2に示したミラー6のよう
に厚みによるデッドスペースがないので、ミラー6に比
べ小さくなり、これに応じて集光レンズ4も小さくな
り、さらに入射口5の開口数NAも小さくなるので、装
置がコンパクトになる。また性能的には、プリズムの反
射原理は高屈折率材質と低屈折率の空気間の臨界角を利
用したものであり、反射率が高く、レーザ光の吸収はほ
とんどなく、かつ材質として光学部品用合成または溶融
石英を用いているので、内部温度上昇が小さく、熱変形
や割れは発生し難い。またP偏光とS偏光の両方をほぼ
確実に反射するので、反射率の偏光依存性がなく、相対
的に高反射率となる。Since the prism 3 does not have a dead space due to its thickness unlike the mirror 6 shown in FIG. 2, the prism 3 is smaller than the mirror 6, the condensing lens 4 is correspondingly smaller, and the numerical aperture of the entrance 5 is further reduced. Since the NA is also small, the device is compact. In terms of performance, the reflection principle of the prism utilizes the critical angle between the high-refractive-index material and the low-refractive-index air, has high reflectivity, hardly absorbs laser light, and is made of optical components as a material. Because of the use of synthetic or fused quartz, the rise in internal temperature is small, and thermal deformation and cracking hardly occur. Further, since both P-polarized light and S-polarized light are almost certainly reflected, there is no polarization dependence of the reflectance, and the reflectance is relatively high.
【0013】[0013]
【発明の効果】上述したように、本発明は、レーザ光を
直角に曲げる部品としてミラーに代えてプリズムを用い
ることにより、コンパクトな装置とすることができる。
またプリズムを光学部品用合成または溶融石英で製作す
ることにより、熱変形や割れが発生せず、反射率の偏光
依存性がなく、高反射率を得ることができる。As described above, the present invention can provide a compact device by using a prism instead of a mirror as a component for bending a laser beam at a right angle.
In addition, by forming the prism using synthetic optical parts or using fused silica, a high reflectance can be obtained without thermal deformation or cracking, no polarization dependence of reflectance.
【図1】本発明の実施形態のレーザ合成器の構成を示す
図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a laser synthesizer according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来のミラーを用いたレーザ合成器を示す。FIG. 2 shows a laser synthesizer using a conventional mirror.
【図3】温度上昇によるミラーの性能低下を説明する図
である。FIG. 3 is a diagram illustrating a decrease in mirror performance due to a rise in temperature.
1 出射口 2 コリメートレンズ 3 プリズム 4 集光レンズ 5 入射口 6 ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outlet 2 Collimating lens 3 Prism 4 Condensing lens 5 Inlet 6 Mirror
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小嶋 敏雄 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内 (72)発明者 松坂 文夫 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 八木 武人 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 Fターム(参考) 2H037 AA04 BA03 CA13 CA32 CA39 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshio Kojima 1 Shin-Nakahara-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Ishikawashima-Harima Heavy Industries, Ltd. Yokohama Engineering Center (72) Inventor Fumio Matsuzaka Toyosu 3, Koto-ku, Tokyo No. 1-115, Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Tojin Technical Center (72) Inventor Taketo Yagi 1 Shinnakahara-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Technical Research Institute BA03 CA13 CA32 CA39
Claims (2)
レーザ光をコリメートレンズで平行光とし、さらにプリ
ズムで前記同一軸に直角で同方向の平行光にし、この平
行光を集光レンズで入射口に集光するようにすることを
特徴とするレーザ合成器。1. A laser beam from an emission port arranged on the same axis on the left and right is converted into parallel light by a collimating lens, and further converted into parallel light perpendicular to the same axis and in the same direction by a prism. A laser synthesizer characterized in that the light is condensed on an entrance by using a laser beam.
融石英で製作されていることを特徴とする請求項1に記
載のレーザ合成器。2. The laser synthesizer according to claim 1, wherein the prism is made of synthetic or fused quartz for optical parts.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10366543A JP2000187130A (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Laser synthesizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10366543A JP2000187130A (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Laser synthesizer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000187130A true JP2000187130A (en) | 2000-07-04 |
Family
ID=18487053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10366543A Pending JP2000187130A (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Laser synthesizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000187130A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003014987A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Kyocera Corp | Optical path converting body and its packaging structure and optical module |
JP2006528781A (en) * | 2003-05-14 | 2006-12-21 | シュミット・ウント・ヘンシュ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー | Refractometer |
-
1998
- 1998-12-24 JP JP10366543A patent/JP2000187130A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003014987A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Kyocera Corp | Optical path converting body and its packaging structure and optical module |
JP2006528781A (en) * | 2003-05-14 | 2006-12-21 | シュミット・ウント・ヘンシュ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー | Refractometer |
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