JP2001111147A - 集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザアレイ又は半導体レーザアレイ
スタック等から発せられたレーザ光を容易にかつ効率よ
く集光することができる集光装置を提供する。 【解決手段】 集光装置１１は、半導体レーザアレイス
タック２３と、シリンドリカルレンズスタック２５と、
第１のプリズム４３と、第２のプリズム４５と、集光レ
ンズ６１とから構成される。半導体レーザアレイスタッ
ク２３から出射され、平行化された縦長又は横長の断面
形状を有する光束は、第１のプリズム４３によって２つ
の光束に分割される。一方の光束は、他方の光束と隣接
するように第２のプリズム４５によって反射される。こ
のようにして並べ替えられた光束は断面形状の縦横比が
１に近づくため、簡単な集光レンズ６１によって固体レ
ーザ７１のロッド内に効率よく集光することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は集光装置に関し、特
に固体レーザの励起に好適に用いられる集光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】固体レーザ装置は、高効率、長寿命及び
小型化を図ることができ、最近注目を集めている。固体
レーザを励起するための励起光源は高出力であることが
要求されるため、一般には、活性層をいくつかの単一モ
ードストライプに分割したアレイ構造を有する半導体レ
ーザアレイ、又はその半導体レーザアレイをスタック状
に積層した半導体レーザアレイスタックが用いられる。

【０００３】また、半導体レーザを励起光源とした固体
レーザにおいては、固体レーザの光軸方向から光励起さ
せる端面励起方式を用いることによって、固体レーザの
出力パターン及び効率を向上できることが知られてい
る。そのため、固体レーザの励起に用いる半導体レーザ
アレイ又は半導体レーザアレイスタックの集光装置にお
いては、出射されたレーザ光を効率よく固体レーザのロ
ッド内に集光することが重要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
レーザアレイ又は半導体レーザアレイスタックを高出力
化する場合には、放熱特性等に関する制約上、半導体レ
ーザアレイ又は半導体レーザアレイスタックを縦長又は
横長の長方形とせざるを得ない。そのため、これらから
出射される光束の断面形状も長方形又はそれに近い長尺
な形状になり、固体レーザのロッド内に効率よく集光す
ることが困難になる。また、光束の長辺をカバーするた
めには、集光のための凸レンズを光束の面積に比較して
必要以上に大きくしなければならないという不便が生じ
る。

【０００５】一方、光束の断面形状の縦横比を１に近づ
ける（すなわち、断面形状を正方形に近づける）ために
集光レンズの形状を特別に加工することも考えられる
が、加工は極めて困難であり、多大なコストを要する。

【０００６】そこで本発明は、かかる課題を解決するた
めに、半導体レーザアレイ又は半導体レーザアレイスタ
ック等から出射された光束を容易にかつ効率よく集光す
ることができる集光装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による集光装置
は、一方の長さがそれと垂直な他方の長さより長い断面
形状を有する平行光束を出射する光源と、平行光束の光
路上に配置され、平行光束を第１の方向に進行する第１
の光束と第２の方向に進行する第２の光束とに分割して
反射する第１の反射手段、並びに、第２の方向に反射さ
れた第２の光束の光路上に配置され、第２の光束を第１
の光束に平行かつ隣接するように第１の方向に反射させ
る第２の反射手段を有する光学系と、第１の方向に反射
された第１の光束及び第２の光束の光路上に配置され、
第１の光束及び第２の光束を一括して集光する集光手段
とを備えることを特徴とする。この装置によれば、光源
から出射された長尺な光束は、第１の反射手段及び第２
の反射手段による分割及び並べ替えによって断面形状の
縦横比が１に近づくため、簡単な集光手段によって容易
にかつ効率よく集光することができる。

【０００８】第１の方向及び第２の方向は、互いに反対
方向であり、平行光束が第１の反射手段に入射する方向
は、第１の方向及び第２の方向に直交する方向であるこ
とが好ましい。この場合、光学系等の形状又は配置を簡
素化することができる。第１の反射手段及び第２の反射
手段は、プリズムであることが好ましい。この場合、各
反射手段は１つのプリズムで足りるため、反射手段を容
易にすることができる。また、第２の反射手段の位置を
調整する位置調整手段をさらに備えることも好ましい。
この場合、第２の光束の反射位置を調整することができ
るため、光源の交換時等においても形成される光束の形
状を容易に最適化することができる。

【０００９】光源は、半導体レーザアレイと、半導体レ
ーザアレイの光出射面に対して平行に配置されたシリン
ドリカルレンズとから構成されることが好ましい。ある
いは、複数の半導体レーザアレイがスタック状に配置さ
れた半導体レーザアレイスタックと、各半導体レーザア
レイの光出射面に対してそれぞれ平行に複数のシリンド
リカルレンズがスタック状に配置されたシリンドリカル
レンズスタックとから構成されることも好ましい。これ
らの場合、高い出力の光を集光することができるため、
固体レーザの端面励起等に好適に用いることができる。
また、半導体レーザアレイから出射された発散角の大き
なレーザ光をシリンドリカルレンズで集光することによ
って平行光束を生成することができる。

【００１０】光学系は、第１の反射手段及び第２の反射
手段を複数組有することも好ましい。この場合、光束の
分割及び並び替えを複数回行なうことによって、極端に
縦長又は横長の光束であっても断面形状の縦横比を１に
近づけることができる。

【００１１】光源及び光学系を複数組備えることも好ま
しい。これによって、より高い出力の光を集光すること
ができる。この場合には、複数組の光源及び光学系によ
って形成された複数の光束を互いに平行かつ隣接するよ
うに反射させる１以上の反射手段をさらに備えることが
好ましい。このようにすれば、複数の光束を効率よく集
光することができる。またこの場合には、複数組の光源
及び光学系によって形成された複数の光束のうちの１以
上の光束について偏光方向を回転する１以上の偏光回転
手段をさらに備えることも好ましい。このようにすれ
ば、集光される光束の密度を向上することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による集光装置を固
体レーザの励起光源として用いる実施形態について図面
を参照して説明する。なお、同一又は相当部分には同一
の符号を付し、重複する説明は省略する。また、光の進
行方向等を考慮して、固体レーザの端面に入射する光の
進行方向をｘ軸正方向（すなわち、固体レーザの端面が
面する方向をｘ軸負方向）、固体レーザの端面に向かっ
て左方向をｙ軸正方向、固体レーザの端面に向かって上
方向をｚ軸正方向とする右手系の直交座標を用いて説明
する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施形態による集
光装置１１と、集光装置１１を励起光源とする固体レー
ザ７１とを示す斜視図であり、図２及び図３は、それぞ
れ本発明の第１の実施形態による集光装置１１と、集光
装置１１を励起光源とする固体レーザ７１とをｚ軸正方
向から見た構成図及びｙ軸負方向から見た構成図であ
る。本実施形態による集光装置１１は、半導体レーザア
レイスタック（ＬＤアレイスタック）２３及びシリンド
リカルレンズスタック２５からなる光源２１と、第１の
プリズム４３及び第２のプリズム４５のプリズム対から
なる光学系４１と、集光レンズ６１とから構成される。

【００１４】ＬＤアレイスタック２３は、発光スポット
がｘ軸方向に配列された半導体レーザアレイ（ＬＤアレ
イ）２７をｚ軸方向に複数層（本実施形態においては４
層）積層した構造であり、光出射面をｙ軸負方向に向け
て配置されている。シリンドリカルレンズスタック２５
は、ＬＤアレイ２７と同数（本実施形態においては４
層）のｘ軸方向を長手方向とするシリンドリカルレンズ
２９がｚ軸方向に配列された構造であり、ＬＤアレイス
タック２３の光出射面側（ｙ軸負方向側）近傍に設置さ
れる。各シリンドリカルレンズ２９は、各ＬＤアレイ２
７に対して平行に位置する。

【００１５】第１のプリズム４３は、底面が直角二等辺
三角形であり、底面の斜辺の長さがＬＤアレイスタック
２３のｘ軸方向の長さとほぼ等しい三角柱状の直角プリ
ズムであり、側面には全反射コートが施されている。こ
のプリズム４３は、底面の斜辺をｘ軸に平行とし、底面
の直角部分をｙ軸正方向に向けて、シリンドリカルレン
ズスタック２５のｙ軸負方向に配置されている。また、
第２のプリズム４５は、底面が直角二等辺三角形であ
り、高さがプリズム４３の底面における直角の頂点から
斜辺へおろした垂線の長さとほぼ等しい三角柱状の直角
プリズムであり、入射面（すなわち、斜辺を有する側
面）には反射防止コートが施され、全反射面（すなわ
ち、斜辺を有さない２つの側面）には高反射コートが施
されている。このプリズム４５は、底面の斜辺をｚ軸に
平行とし、底面の直角部分をｘ軸負方向に向けて、プリ
ズム４３のｘ軸負方向に配置されている。

【００１６】集光レンズ６１は簡単な凸レンズであり、
プリズム４３のｘ軸正方向にｙ−ｚ平面に対して平行に
配置されている。また、本実施形態による集光装置１１
の励起対象である固体レーザ（本実施形態においては、
Ｎｄ−ＹＡＧロッド）７１は、端面７３をｘ軸負方向と
して集光レンズ６１のｘ軸正方向に配置されている。集
光レンズ６１は、固体レーザ７１のロッド内に焦点を有
している。

【００１７】次に、本実施形態による集光装置１１の作
用について説明する。まず、ＬＤアレイスタック２３の
各ＬＤアレイ２７の光出射面からｙ軸負方向にレーザ光
が出射される。ＬＤアレイスタック２３から出射された
レーザ光は発散角が大きいため、出射直後にシリンドリ
カルレンズスタック２５の各シリンドリカルレンズ２９
によって平行化される。平行化された光束８１の図１に
おけるＡ−Ａ断面の形状は、図４に示されるようなｘ軸
方向：ｚ軸方向＝４：１の長方形になっている。

【００１８】この光束８１は、プリズム４３の斜辺を有
しない２つの側面に反射されて、ｘ軸正方向へ進行する
光束８３と、ｘ軸負方向へ進行する光束８５とに分割さ
れる。光束８３の図１におけるＢ−Ｂ断面及び光束８５
の図１におけるＣ−Ｃ断面の形状は、それぞれ図５及び
図６に示されるようなｙ軸方向：ｚ軸方向＝２：１の長
方形になっている。

【００１９】プリズム４３に反射されてｘ軸負方向へ進
行する光束８５は、プリズム４５の入射面から入射して
１つの全反射面に反射されてｚ軸正方向へ進行し、さら
に他の全反射面に反射されてｘ軸正方向へと進行する。
この光束８５はプリズム４３の上を（すなわち、ｚ軸正
方向外側を）ｘ軸正方向へと通過し、光束８３のｚ軸正
方向側に平行に隣接して再度光束８１を形成する。この
光束８１の図１におけるＤ−Ｄ断面の形状は、図７に示
されるようなｙ軸方向：ｚ軸方向＝１：１の正方形にな
っている。このように正方形に並べ替えられた光束８１
は、集光レンズ６１によって固体レーザ７１のロッド内
に集光される。光束８１の図１における端面７３近傍の
Ｅ−Ｅ断面の形状は、図８に示されるような高密度の正
方形になっている。

【００２０】本実施形態においては、上記のように、断
面形状が長方形の光束を簡単なプリズムによって断面が
正方形の光束に並び替え、簡単な集光レンズを用いて容
易にかつ効率よく集光することができる。

【００２１】図９は、本発明の第２の実施形態による集
光装置１２と、集光装置１２を励起光源とする固体レー
ザ７１とを示す斜視図であり、図１０は、本発明の第２
の実施形態による集光装置１２と、集光装置１２を励起
光源とする固体レーザ７１とをｙ軸負方向から見た構成
図である。本実施形態による集光装置１２は、第１の実
施形態による集光装置１１に対して、プリズム４５の位
置をｚ軸方向に平行移動させることができる位置調整手
段７５が付加されている。

【００２２】本実施形態においては、図１０中二点鎖線
で示されるように、位置調整手段７５を用いてプリズム
４５の位置をｚ軸方向に移動することによって、ｘ軸正
方向へ進行する光束８５をｚ軸方向に移動させることが
できる。そのため、光束８３及び光束８５のｚ軸方向の
間隔を調整することができ、光束８１の図９におけるＦ
−Ｆ断面の形状を図１１に示されるように最適化するこ
とが可能になる。

【００２３】図１２は、本発明の第３の実施形態による
集光装置１３と、集光装置１３を励起光源とする固体レ
ーザ７１とをｙ軸負方向から見た構成図である。本実施
形態による集光装置１３は、第２の実施形態による集光
装置１２と同様に位置調整手段７５が付加されている
が、本実施形態における位置調整手段７５は、ｙ軸に平
行な回転軸に対してプリズム４５を回転させることがで
きる手段である。

【００２４】本実施形態においては、図１２中二点鎖線
で示されるように、位置調整手段７５を用いてプリズム
４５を所定の角度αだけ回転することによって、ｘ軸正
方向へ進行する光束８５をｚ軸方向に移動させることが
できる。そのため、第２の実施形態による集光装置１２
と同様に光束８１の断面形状を最適化することが可能と
なる。

【００２５】図１３は、本発明の第４の実施形態による
集光装置１４と、集光装置１４を励起光源とする固体レ
ーザ７１とを示す斜視図であり、図１４は、本発明の第
４の実施形態による集光装置１４と、集光装置１４を励
起光源とする固体レーザ７１とをｚ軸正方向からみた構
成図である。本実施形態による集光装置１４において
は、断面形状が極端に横長の光束を発するＬＤアレイス
タック２３を用いるため、光学系４１にはプリズム対
（第３のプリズム４７及び第４のプリズム４９）がさら
に一組追加され、プリズム対による光束の並べ替えが連
続的に２回行なわれる。

【００２６】ＬＤアレイスタック２３及びシリンドリカ
ルレンズスタック２５からなる光源２１は、各ＬＤアレ
イ２７及び各シリンドリカルレンズ２９の長手方向をｙ
軸方向として、光出射面をｘ軸正方向に向けて配置され
る。また、第１のプリズム４３はシリンドリカルレンズ
スタック２３のｘ軸正方向に、第２のプリズム４５はプ
リズム４３のｙ軸負方向にそれぞれ配置される。

【００２７】第３のプリズム４７は、底面が直角二等辺
三角形であり、底面の斜辺の長さがプリズム４３の底面
における直角の頂点から斜辺へおろした垂線の長さとほ
ぼ等しい三角柱状の直角プリズムであり、側面には全反
射コートが施されている。このプリズム４７は、底面の
斜辺をｘ軸に平行とし、直角部分をｙ軸負方向に向け
て、プリズム４３のｙ軸正方向に配置されている。ま
た、第４のプリズム４９は、底面が直角二等辺三角形で
あり、高さがプリズム４７の底面における直角の頂点か
ら斜辺へおろした垂線の長さとほぼ等しい三角柱状の直
角プリズムであり、入射面（すなわち、斜辺を有する側
面）には反射防止コートが施され、全反射面（すなわ
ち、斜辺を有さない２つの側面）には高反射コートが施
されている。このプリズム４９は、底面の斜辺をｚ軸に
平行とし、底面の直角をｘ軸負方向に向けて、プリズム
４７のｘ軸負方向に配置されている。

【００２８】集光レンズ６１は、プリズム４７のｘ軸正
方向にｙ−ｚ平面に対して平行に配置されており、励起
対象である固体レーザ７１は、端面７３をｘ軸負方向と
して集光レンズ６１のｘ軸正方向に配置されている。

【００２９】本実施形態においては、ＬＤアレイスタッ
ク２３はｙ軸方向に極端に長いため、出射された光束８
１の図１３におけるＧ−Ｇ断面の形状は、図１５に示さ
れるようなｙ軸方向：ｚ軸方向＝１６：１の長方形にな
っている。

【００３０】この光束８１に対して、プリズム４３及び
プリズム４５によって第１の並べ替えが行なわれ、図１
３におけるＨ−Ｈ断面の形状は図１６に示されるような
ｙ軸方向：ｚ軸方向＝４：１の長方形になる。第１の並
び替えが行なわれた光束８１に対して、プリズム４７及
び４９によって第２の並べ替えが行なわれ、図１３にお
けるＩ−Ｉ断面の形状は図１７に示されるようなｘ軸方
向：ｚ軸方向＝１：１の正方形になる。このように正方
形に並べ替えられた光束８１は、集光レンズ６１によっ
て固体レーザ７１のロッド内に集光される。

【００３１】本実施形態においては、簡単な２組のプリ
ズム対によって、断面形状が極端に横長である長方形の
光束であっても容易に正方形の光束にすることができ、
簡単な集光レンズを用いて容易にかつ効率よく集光する
ことができる。

【００３２】図１８は、本発明の第５の実施形態による
集光装置１５と、集光装置１５を励起光源とする固体レ
ーザ７１とを示す斜視図であり、図１９は、本発明の第
５の実施形態による集光装置１５と、集光装置１５を励
起光源とする固体レーザ７１とをｚ軸正方向からみた構
成図である。本実施形態による集光装置１５において
は、より高い出力の光を固体レーザ７１のロッド内に入
射させることができるように、光源及び光学系が２組用
いられており、これらからの光束を並べるための反射ミ
ラー６３及び６５が付加されている。

【００３３】ＬＤアレイスタック２３及びシリンドリカ
ルレンズスタック２５からなる第１の光源２１は、各Ｌ
Ｄアレイ２７及び各シリンドリカルレンズ２９の長手方
向をｘ軸方向として、光出射面をｙ軸負方向に向けて配
置される。また、第１の光学系４１における第１のプリ
ズム４３はシリンドリカルレンズスタック２５のｙ軸負
方向に、第１の光学系４１における第２のプリズム４５
はプリズム４３のｘ軸負方向にそれぞれ配置される。

【００３４】一方、ＬＤアレイスタック３３及びシリン
ドリカルレンズスタック３５からなる第２の光源３１
は、各ＬＤアレイ３７及び各シリンドリカルレンズ３９
の長手方向をｘ軸方向として、光出射面をｙ軸正方向に
向けて、プリズム４３のｙ軸負方向に配置される。ま
た、第２の光学系５１における第１のプリズム５３はシ
リンドリカルレンズスタック３５のｙ軸正方向に、第２
の光学系５１における第２のプリズム５５はプリズム５
３のｘ軸負方向にそれぞれ配置される。

【００３５】第２の光源３１から出射され第２の光学系
５１によって並び替えられた光束８７をｙ軸正方向に反
射するための第１の反射ミラー６３が、プリズム５３の
ｘ軸正方向に配置され、第１の反射ミラー６３によって
反射された光束８７を第１の光源２１から出射され第１
の光学系４１によって並び替えられた光束８１に平行か
つ隣接するように反射するための第２の反射ミラー６５
が、プリズム４３のｘ軸正方向かつ反射ミラー６３のｙ
軸正方向に配置される。

【００３６】集光レンズ６１は、反射ミラー６５のｘ軸
正方向にｙ−ｚ平面に対して平行に配置されており、励
起対象である固体レーザ７１は、端面７３をｘ軸負方向
として集光レンズ６１のｘ軸正方向に配置されている。

【００３７】本実施形態においては、第１の光源２１か
ら出射された光束８１が第１の光学系４１によって並び
替えられ、また、第２の光源３１から出射された光束８
７が第２の光学系５１によって並び替えられる。光束８
７は反射ミラー６３及び６５によって光束８１に平行か
つ隣接するように並べられ、光束８１及び光束８７は集
光レンズ６１によって一括して集光される。このように
２つの光源を用いることによって、より高い出力の光を
固体レーザ７１のロッド内に入射させることができる。

【００３８】図２０は、本発明の第６の実施形態による
集光装置１６と、集光装置１６を励起光源とする固体レ
ーザ７１とを示す斜視図であり、図２１は、本発明の第
６の実施形態による集光装置１６と、集光装置１６を励
起光源とする固体レーザ７１とをｚ軸正方向からみた構
成図である。本実施形態においては、光源及び光学系が
２組用いられており、これらのうちの一方から発せられ
た光束の偏光方向を回転するための偏光回転板６７が付
加されている。

【００３９】ＬＤアレイスタック２３及びシリンドリカ
ルレンズスタック２５からなる第１の光源２１は、各Ｌ
Ｄアレイ２７及び各シリンドリカルレンズ２９の長手方
向をｘ軸方向として、光出射面をｙ軸負方向に向けて配
置される。また、第１の光学系４１における第１のプリ
ズム４３はシリンドリカルレンズスタック２５のｙ軸負
方向に、第１の光学系４１における第２のプリズム４５
はプリズム４３のｘ軸負方向にそれぞれ配置される。

【００４０】一方、ＬＤアレイスタック３３及びシリン
ドリカルレンズスタック３５からなる第２の光源３１
は、各ＬＤアレイ３７及び各シリンドリカルレンズ３９
の長手方向をｙ軸方向として、光出射面をｘ軸正方向に
向けて、プリズム４３のｙ軸負方向に配置される。ま
た、第２の光学系５１における第１のプリズム５３はシ
リンドリカルレンズスタック３５のｘ軸正方向に、第２
の光学系５１における第２のプリズム５５はプリズム５
３のｙ軸負方向にそれぞれ配置される。

【００４１】光束の偏光方向を９０度回転させる偏光回
転板６７が、ｘ−ｚ平面に対して平行にプリズム５３の
ｙ軸正方向に配置される。また、特定の偏光方向の光束
のみを透過する偏光ビームスプリッタ６９が、偏光回転
板６７のｙ軸正方向かつプリズム４３のｘ軸正方向に配
置される。

【００４２】集光レンズ６１は、偏光ビームスプリッタ
６９のｘ軸正方向にｙ−ｚ平面に対して平行に配置され
ており、励起対象である固体レーザ７１は、端面７３を
ｘ軸負方向として集光レンズ６１のｘ軸正方向に配置さ
れている。

【００４３】本実施形態においては、第１の光源２１か
ら出射された光束８１が第１の光学系４１によって並び
替えられ、また、第２の光源３１から出射された光束８
７が第２の光学系５１によって並び替えられる。光束８
１は偏光ビームスプリッタ６９を透過し、また、光束９
１は偏光回転板６７によって偏光方向を９０度回転され
た後、偏光ビームスプリッタ６９によって反射される。
これによって、光束８１及び光束８７が重畳され、集光
レンズ６１によって一括して集光される。このように偏
光方向の異なる２つの光束を重畳することによって、集
光される光束の密度を高めることができる。

【００４４】図２２は、本発明の第７の実施形態による
集光装置１７をｚ軸正方向からみた構成図である。本実
施形態による集光装置１７は、第５の実施形態による集
光装置１５における集光レンズ６１のｘ軸正方向に光フ
ァイバ９１が付加されている。この光ファイバ９１は、
高屈折率のコア９３と低屈折率のクラッド９５から構成
されており、本実施形態における集光レンズ６１は、光
ファイバ９１の一端のコア９３内に焦点を有している。

【００４５】本実施形態において、第１の光学系４１及
び第２の光学系５１等によって並び替えられた光束は、
集光レンズ６１によって光ファイバ９１の一端のコア９
３内に集光される。このとき、集光される光束は縦横比
が１に近いため、光ファイバ９１のコア９３内に効率よ
く集光することができる。また、集光された光は、コア
９３内を進行して光ファイバ９１の他端へと伝送され
る。光ファイバ９１を通すことによって、光ファイバ９
１の他端において同心円方向に均一な強度分布を持つ高
出力のレーザ光が得られる。このように光ファイバを用
いることによって、例えば光源から被集光物までの距離
が遠い場合であっても、高出力のレーザ光を容易にかつ
効率よく伝送することが可能となる。

【００４６】上記第１〜第７の実施形態において、光源
は半導体レーザアレイスタックとシリンドリカルレンズ
スタックとから構成されるとしたが、これらの光源は、
単一の半導体レーザアレイと単一のシリンドリカルレン
ズとから構成されることも好ましい。また、本発明によ
る集光装置は上記第１〜第７の実施形態に限定されるも
のではなく、他の条件等に応じた好適な変形形態をとる
ことができる。例えば、複数組の光源及び光学系を有
し、各光学系においてプリズム対を複数組有する集光装
置であってもよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明の集光装置によれば、簡単な反射
手段によって縦長又は横長である平行光束の断面形状の
縦横比を１に近づけることができるため、簡単な集光手
段によって容易にかつ効率よく集光することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による集光装置と、こ
の集光装置を励起光源とする固体レーザとを示す斜視図
である。

【図２】本発明の第１の実施形態による集光装置と、こ
の集光装置を励起光源とする固体レーザとをｚ軸正方向
からみた構成図である。

【図３】本発明の第１の実施形態による集光装置と、こ
の集光装置を励起光源とする固体レーザとをｙ軸負方向
からみた構成図である。

【図４】図１のＡ−Ａ断面における光束の形状を示す断
面図である。

【図５】図１のＢ−Ｂ断面における光束の形状を示す断
面図である。

【図６】図１のＣ−Ｃ断面における光束の形状を示す断
面図である。

【図７】図１のＤ−Ｄ断面における光束の形状を示す断
面図である。

【図８】図１のＥ−Ｅ断面における光束の形状を示す断
面図である。

【図９】本発明の第２の実施形態による集光装置と、こ
の集光装置を励起光源とする固体レーザとを示す斜視図
である。

【図１０】本発明の第２の実施形態による集光装置と、
この集光装置を励起光源とする固体レーザとをｙ軸負方
向からみた構成図である。

【図１１】図９のＦ−Ｆ断面における光束の形状を示す
断面図である。

【図１２】本発明の第３の実施形態による集光装置と、
この集光装置を励起光源とする固体レーザとをｙ軸負方
向からみた構成図である。

【図１３】本発明の第４の実施形態による集光装置と、
この集光装置を励起光源とする固体レーザとを示す斜視
図である。

【図１４】本発明の第４の実施形態による集光装置と、
この集光装置を励起光源とする固体レーザとをｚ軸正方
向からみた構成図である。

【図１５】図１３のＧ−Ｇ断面における光束の形状を示
す断面図である。

【図１６】図１３のＨ−Ｈ断面における光束の形状を示
す断面図である。

【図１７】図１３のＩ−Ｉ断面における光束の形状を示
す断面図である。

【図１８】本発明の第５の実施形態による集光装置と、
この集光装置を励起光源とする固体レーザとを示す斜視
図である。

【図１９】本発明の第５の実施形態による集光装置と、
この集光装置を励起光源とする固体レーザとをｚ軸正方
向からみた構成図である。

【図２０】本発明の第６の実施形態による集光装置と、
この集光装置を励起光源とする固体レーザとを示す斜視
図である。

【図２１】本発明の第６の実施形態による集光装置と、
この集光装置を励起光源とする固体レーザとをｚ軸正方
向からみた構成図である。

【図２２】本発明の第７の実施形態による集光装置をｚ
軸正方向からみた構成図である。

【符号の説明】

１１…第１の実施形態による集光装置、１２…第２の実
施形態による集光装置、１３…第３の実施形態による集
光装置、１４…第４の実施形態による集光装置、１５…
第５の実施形態による集光装置、１６…第６の実施形態
による集光装置、１７…第７の実施形態による集光装
置、２１…（第１の）光源、２３…半導体レーザアレイ
スタック（ＬＤアレイスタック）、２５…シリンドリカ
ルレンズスタック、２７…半導体レーザアレイ（ＬＤア
レイ）、２９…シリンドリカルレンズ、３１…第２の光
源、３３…半導体レーザアレイスタック（ＬＤアレイス
タック）、３５…シリンドリカルレンズスタック、３７
…半導体レーザアレイ（ＬＤアレイ）、３９…シリンド
リカルレンズ、４１…（第１の）光学系、４３…第１の
プリズム、４５…第２のプリズム、４７…第３のプリズ
ム、４９…第４のプリズム、５１…第２の光学系、５３
…第１のプリズム、５５…第２のプリズム、６１…集光
レンズ、６３…第１の反射ミラー、６５…第２の反射ミ
ラー、６７…偏光回転板、６９…偏光ビームスプリッ
タ、７１…固体レーザ、７３…端面、７５…位置調整手
段、８１…光束、８３…分割された光束、８５…分割さ
れた光束、８７…光束、９１…光ファイバ、９３…コ
ア、９５…クラッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大林 寧 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 鈴木 英夫 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 齊藤 正之 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 AB02 JJ02 KK15 KK30 PP07

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の長さがそれと垂直な他方の長さよ
   り長い断面形状を有する平行光束を出射する光源と、 前記平行光束の光路上に配置され、前記平行光束を第１
   の方向に進行する第１の光束と第２の方向に進行する第
   ２の光束とに分割して反射する第１の反射手段、並び
   に、前記第２の方向に反射された前記第２の光束の光路
   上に配置され、前記第２の光束を前記第１の光束に平行
   かつ隣接するように第１の方向に反射させる第２の反射
   手段を有する光学系と、 前記第１の方向に反射された前記第１の光束及び前記第
   ２の光束の光路上に配置され、前記第１の光束及び前記
   第２の光束を一括して集光する集光手段とを備えること
   を特徴とする集光装置。
2. 【請求項２】 前記第１の方向及び前記第２の方向は、
   互いに反対方向であり、前記平行光束が前記第１の反射
   手段に入射する方向は、前記第１の方向及び前記第２の
   方向に直交する方向である請求項１に記載の集光装置。
3. 【請求項３】 前記第１の反射手段及び前記第２の反射
   手段は、プリズムである請求項１又は２に記載の集光装
   置。
4. 【請求項４】 前記第２の反射手段の位置を調整する位
   置調整手段をさらに備える請求項１〜３のいずれかに記
   載の集光装置。
5. 【請求項５】 前記光源は、半導体レーザアレイと、前
   記半導体レーザアレイの光出射面に対して平行に配置さ
   れたシリンドリカルレンズとから構成される請求項１〜
   ４のいずれかに記載の集光装置。
6. 【請求項６】 前記光源は、複数の半導体レーザアレイ
   がスタック状に配置された半導体レーザアレイスタック
   と、前記各半導体レーザアレイの光出射面に対してそれ
   ぞれ平行に複数のシリンドリカルレンズがスタック状に
   配置されたシリンドリカルレンズスタックとから構成さ
   れる請求項１〜４のいずれかに記載の集光装置。
7. 【請求項７】 前記光学系は、前記第１の反射手段及び
   前記第２の反射手段を複数組有する請求項１〜６のいず
   れかに記載の集光装置。
8. 【請求項８】 前記光源及び前記光学系を複数組備える
   請求項１〜７のいずれかに記載の集光装置。
9. 【請求項９】 複数組の前記光源及び前記光学系によっ
   て形成された複数の光束を互いに平行かつ隣接するよう
   に反射させる１以上の反射手段をさらに備える請求項８
   に記載の集光装置。
10. 【請求項１０】 複数組の前記光源及び前記光学系によ
    って形成された複数の光束のうちの１以上の光束につい
    て偏光方向を回転させる１以上の偏光回転手段をさらに
    備える請求項８又は９に記載の集光装置。