JP2002139703A - 波長板及びそれを用いた半導体レーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば大きな拡がり角を持つ半導体レーザの
出力光の偏光状態を変換するために用いられ、入射光の
入射角度依存性が小さく、波長依存性が小さく、厚さの
自由度が高い波長板を得ることを目的とする。 【解決手段】 常光屈折率ｎ_o1と異常光屈折率ｎ_e1がｎ
_o1＞ｎ_e1の関係を有し、入射面に略平行に配置された第
１のｃ軸２６を有する第１の複屈折結晶２５と、上記第
１の複屈折結晶２５に略平行に配置され、常光屈折率ｎ
_o2と異常光屈折率ｎ_e2がｎ_o2＜ｎ_e2の関係を有し、入射
面に略平行に配置された第２のｃ軸２８を有する第２の
複屈折結晶２７とを備え、上記第１のｃ軸２６と上記第
２のｃ軸２８とを垂直に配置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は波長板に関し、特
に、例えば大きな拡がり角を持つ半導体レーザの出力光
の偏光状態を変換するために用いられる波長板、並び
に、それを用いた半導体レーザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】波長板は、例えば、半導体レーザの出射
部に設けられて、大きな拡がり角を持つ半導体レーザの
出力光の偏光状態を変換するため等に用いられる。Ｎ
ｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ₄等の固体レーザ媒質では、
励起光の偏光方向により、レーザ媒質に吸収される励起
光の吸収量が異なるため、効率の良いレーザ光出力を得
るためには、レーザ媒質の吸収の大きい方向に励起光の
偏光方向を調整して高い吸収を得る必要がある。通常、
偏光方向を調整する方法として、複屈折結晶を用いた波
長板が用いられるが、一般の波長板では、入射光の入射
角度に依存して出射光の偏光状態が変化してしまう。固
体レーザの励起に用いられる半導体レーザの出力光は、
大きな拡がり角を有するため、波長板に直接出力光を入
射させると、出射角度により偏光状態が変化してしま
い、高い吸収を得ることが困難となる。従って、波長板
を用いて偏光状態を調整するには、半導体レーザの出力
光を、レンズなどの光学系を用いてほぼ平行な光線に変
換した後に波長板を透過させる必要があった。この場
合、装置の構成が複雑になってしまうという問題が生じ
る。

【０００３】一軸性の複屈折結晶は、複屈折結晶のｃ軸
と光線を含む面内の偏光成分（異常光）と、複屈折結晶
のｃ軸と光線を含む面に垂直な方向の偏光成分（常光）
で異なった屈折率を持つ。一軸性の複屈折結晶では、常
光に対する屈折率ｎ_oは光線の方向によらず一定であ
り、異常光に対する屈折率ｎ_eは、光線とｃ軸とのなす
角度をδとすると、以下の式で表される。

【０００４】

【数１】

【０００５】ここで、ｎ_e0は、光線がｃ軸に対して垂直
な時の、ｃ軸と平行な方向の偏光成分に対する屈折率
で、ｎ_e0＝ｎ_e（９０゜）である。複屈折結晶の厚みを
ｄとすると、常光と異常光に生じる位相差αは、複屈折
結晶の厚さをｄ、入射光線の波長をλとすると、以下の
式で表される。

【０００６】

【数２】

【０００７】この位相差αが２π（ｎ＋１／２）（ｎは
整数）の時を１／２波長板、２π（ｎ＋１／４）（ｎは
整数）の時を１／４波長板という。１／２波長板は、偏
光状態を複屈折軸に線対称に変換する作用を持つ。すな
わち、例えば、１／２波長板に入射した直線偏光の光線
は、複屈折軸に線対称な方向の直線偏光に変換される。
１／４波長板は、例えば、直線偏光の光線の偏光状態を
楕円偏光に、楕円偏光の光線の偏光状態を直線偏光に変
換する作用を持つ。

【０００８】図１６は、例えば中国ＣＡＳＩＸ社カタロ
グ「Ｏｐｔｉｃｓ Ｇｕｉｄｅ’９９」（１９９９年Ｃ
ＡＳＩＸ社発行）６４ページに示された、従来のマルチ
オーダ波長板を示す構成図である。図において、１は複
屈折結晶、１ａは複屈折結晶１の入射面、１ｂは複屈折
結晶１の出射面、２は複屈折結晶１のｃ軸、３は光軸、
４は複屈折結晶１に入射する入射光線、５は複屈折結晶
１から出射する出射光線である。ｃ軸２はｘ軸と所定の
角度θをなすように配置されている。

【０００９】例えば、１／２波長板を得るためには、常
光と異常光に生じる位相差α_mが２π（ｎ＋１／２）を
持たすように、複屈折結晶の厚さｄ_mは以下の式を満た
す厚さに設定される。ここで、マルチオーダ波長板で
は、ｎ_m≧１である。

【００１０】

【数３】

【００１１】次に、動作について図１７を用いて説明す
る。図ではθ＝４５゜で、入射光線４がｘ軸方向の直線
偏光Ｐｉｎとなる場合を示している。上記のようなマル
チオーダ波長板では、入射光線４が入射面１ａより入射
し、複屈折結晶１によりｃ軸２に対称な直線偏光に変換
されて、ｙ軸方向の直線偏光Ｐｏｕｔに変換され、出射
面１ｂより出射光線５として出射される。

【００１２】これに対し、入射する入射光線４が光軸に
平行な状態からずれた場合、ｃ軸２と入射光線４のなす
角δが９０゜からずれるため異常光の屈折率ｎ_e（δ）
が変化する。また、複屈折結晶１を斜めに通過するた
め、入射光線４が複屈折結晶１内を通過する距離がｄ_m
にくらべて大きくなる。従って、常光と異常光に生じる
位相差が２π（ｎ＋１／２）からずれて、出射面１ｂよ
り出射された出射光線５の偏光状態が、楕円偏光になっ
たり、ｃ軸に対称な直線偏光からずれてしまうという問
題がある。

【００１３】複屈折結晶としてＳｉＯ₂結晶を用いてマ
ルチオーダ波長板を構成し、厚さｄ_m＝４９３．５μｍ
（ｎ_m＝５）、波長λ＝８００ｎｍ、ｃ軸とｘ軸のなす
角度θ＝４５゜としたときの、入射光線４のｘ軸方向お
よびｙ軸方向の角度ずれ、すなわち、入射光４の拡がり
角と、出射面１ｂより出射された出射光線５のｙ軸方向
の成分の割合、すなわち、偏光度との関係を、図１８に
示す。図１８（ａ）は偏光度の角度依存性の空間分布を
示したもの、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のｘ＝０，
ｘ＝ｙ，ｘ＝−ｙの断面を示したものである。図１８
（ｂ）より、ｘ＝０において偏光度０．９９以上が得ら
れる拡がり角は±２３゜、ｘ＝ｙ，ｘ＝−ｙにおいては
±６゜となる。例えば、アレイ状に配置された固体レー
ザ励起用半導体レーザの出射光は、典型値として、ｘ軸
方向１０゜×ｙ軸方向４０゜（半値全幅）の拡がり角を
持つ。拡がり角としてｘ軸方向１０゜×ｙ軸方向４０゜
（半値全幅）のガウス形状を持ち、ｘ軸方向に偏光度１
で偏光した光線を入射し、上記マルチオーダ波長板を通
過させた時の偏光度は０．８９２となり、出射光５の偏
光度は大きく低下する。

【００１４】また、図１９に、光線４の拡がり角が０゜
の時の、上記マルチオーダ波長板の偏光度の波長特性を
示す。波長８００ｎｍ付近で偏光度が０．９９以上とな
る波長範囲は±４．３ｎｍであり、大きな波長依存性が
生じる。

【００１５】上記のように構成された従来のマルチオー
ダ波長板では、高い偏光度が得られる拡がり角の範囲が
狭いので、拡がり角の大きな光線が入射した場合に、高
い偏光度を得ることができない。また、大きな波長依存
性を有するので、光線の波長がわずかに変化した場合
に、高い偏光度を得ることができない。

【００１６】このような問題を解決する手段として、上
記「Ｏｐｔｉｃｓ Ｇｕｉｄｅ’９９」６４ページに
は、図２０に示すような０オーダ波長板も示されてい
る。図において、６は複屈折結晶、６ａは複屈折結晶６
の入射面、６ｂは複屈折結晶６の出射面、７は複屈折結
晶６のｃ軸である。ｃ軸７はｘ軸と角度θをなすように
配置されている。

【００１７】例えば、１／２波長板を得るためには、常
光と異常光に生じる位相差α₀がπを持たすように、複
屈折結晶の厚さｄ₀は以下の式を満たす厚さに設定され
る。

【００１８】

【数４】

【００１９】これは、式３において、ｎ_m＝０としたも
のに等しい。

【００２０】複屈折結晶としてＳｉＯ₂結晶を用いて０
オーダ波長板を構成し、厚さｄ₀＝４４．９μｍ、波長
λ＝８００ｎｍ、ｃ軸とｘ軸のなす角度θ＝４５゜とし
たときの、入射光線４のｘ軸方向およびｙ軸方向の角度
ずれ（拡がり角）と、出射面６ｂより出射された出射光
線５のｙ軸方向の成分（偏光度）の関係を、図２１に示
す。図２１（ａ）は偏光度の角度依存性の空間分布を示
したもの、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のｘ＝０，ｘ
＝ｙ，ｘ＝−ｙの断面を示したものである。図２１
（ｂ）より、ｘ＝０において偏光度０．９９以上が得ら
れる拡がり角は±２５゜、ｘ＝ｙ，ｘ＝−ｙにおいては
±１９゜となる。拡がり角としてｘ軸方向１０゜×ｙ軸
方向４０゜（半値全幅）のガウス形状を持ち、ｘ軸方向
に偏光度１で偏光した光線を入射し、上記０オーダ波長
板を通過させた時の偏光度は０．９９２となり、上記マ
ルチオーダ波長板にくらべて高い偏光度が得られる。

【００２１】また、図２２に、光線４の拡がり角が０゜
の時の、上記０オーダ波長板の偏光度の波長特性を示
す。波長８００ｎｍ付近で偏光度が０．９９以上となる
波長範囲は±４７ｎｍであり、広い波長域で高い偏光度
が得られる。

【００２２】ここで、図２３に、拡がり角としてｘ軸方
向１０゜×ｙ軸方向４０゜（半値全幅）のガウス形状を
持ち、ｘ軸方向に偏光度１で偏光した光線を入射し、式
３のｎ_mを０から１１まで変化させたときの、複屈折結
晶の厚さｄ_mと偏光度の関係を示す。偏光度が０．９９
以上となる厚みは、ｎ_m＝０、すなわち、０オーダ波長
板となる時のみであり、０．９以上の偏光度を得るため
には、厚さは０．５ｍｍ以下の低次マルチオーダ波長板
とする必要があることが分かる。

【００２３】このように構成された０オーダ波長板、お
よび低次マルチオーダ波長板では、厚さが材料固有の常
光と異常光の屈折率差で与えられるため、厚さが薄くな
り、機械的な強度を得ることができない。

【００２４】このような問題を解決する手段として、さ
らに、上記「Ｏｐｔｉｃｓ Ｇｕｉｄｅ’９９」６４ペ
ージには、図２４に示すような組合せ０オーダ波長板も
示されている。図において、８は第１の複屈折結晶、９
は第１の複屈折結晶８の第１のｃ軸、１０は第２の複屈
折結晶、１１は第２の複屈折結晶１０の第２のｃ軸であ
る。第１の複屈折結晶８の第１のｃ軸９はｘ軸と角度θ
をなすように配置され、第２の複屈折結晶１０の第２の
ｃ軸１１はｘ軸と角度θ＋π／２をなすように配置され
ている。また、第１の複屈折結晶８と第２の複屈折結晶
１０は、例えば、ＳｉＯ₂結晶などの、同一の材料を用
いている。

【００２５】例えば、１／２波長板を得るためには、第
１の複屈折結晶８の厚さｄ_m1と第２の複屈折結晶１０の
厚さｄ_m2は、以下の式を満たす厚さに設定される。

【００２６】

【数５】

【００２７】すなわち、第１の複屈折結晶８および第２
の複屈折結晶１０のそれぞれの常光と異常光に生じる位
相差をπ以上とし、第１の複屈折結晶８の位相差と、第
２の複屈折結晶１０の位相差の差がπとなるように設定
されている。このように構成すれば、それぞれの複屈折
結晶の厚さを厚くすることができる。

【００２８】複屈折結晶としてＳｉＯ₂結晶を用いて組
合せ０オーダ波長板を構成し、厚さｄ_m1＝２６９．２、
ｄ_m2＝２２４．３μｍ、波長λ＝８００ｎｍ、第１のｃ
軸９とｘ軸のなす角度θ＝４５゜、第２のｃ軸１１とｘ
軸のなす角度θ＋π／２＝１３５゜としたときの、入射
光線４のｘ軸方向およびｙ軸方向の角度ずれ（拡がり
角）と、出射面１０ｂより出射された出射光線５のｙ軸
方向の成分（偏光度）の関係を、図２５に示す。図２５
（ａ）は偏光度の角度依存性の空間分布を示したもの、
図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のｘ＝０，ｘ＝ｙ，ｘ＝
−ｙの断面を示したものである。図２５（ｂ）より、ｘ
＝０において偏光度０．９９以上が得られる拡がり角は
±２５゜、ｘ＝ｙ，ｘ＝−ｙにおいては±６゜となる。
拡がり角としてｘ軸方向１０゜×ｙ軸方向４０゜（半値
全幅）のガウス形状を持ち、ｘ軸方向に偏光度１で偏光
した光線を入射し、上記組合せ０オーダ波長板を通過さ
せた時の偏光度は０．９０となり、出射光５の偏光度は
大きく低下する。

【００２９】図２６に、拡がり角としてｘ軸方向１０゜
×ｙ軸方向４０゜（半値全幅）のガウス形状を持ち、ｘ
軸方向に偏光度１で偏光した光線を入射し、式５を満た
すように、厚さｄ_m1およびｄ_m2を変化させたときの、複
屈折結晶の厚さｄ_m1＋ｄ_m2と出射光の偏光度の関係を示
す。偏光度が０．９９以上となる厚さは、ｄ_m1＋ｄ_m2が
約１４０μｍ以下の時であり、０．９以上の偏光度を得
るためには、厚さは約０．５ｍｍ以下とする必要がある
ことが分かる。

【００３０】また、図２７に、光線４の拡がり角が０゜
の時の、上記組合せ０オーダ波長板の偏光度の波長特性
を示す。波長８００ｎｍ付近で偏光度が０．９９以上と
なる波長範囲は±４７ｎｍであり、上記０オーダ波長板
と同等の小さな波長依存性が得られる。

【００３１】このように構成された組合せ０オーダ波長
板では、厚さを厚くすることができるため、機械的強度
を高めて波長依存性の小さな波長板を構成できるが、厚
さを厚くした場合、高い偏光度が得られる拡がり角の範
囲が狭いので、拡がり角の大きな光線が入射した場合
に、高い偏光度を得ることができない。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】図１６に示した従来の
マルチオーダ波長板においては、入射光線４が光軸に平
行な状態からずれた場合、入射光線４の入射角度依存性
が大きく、拡がりの大きな光源からの出射光を入射する
と、高い偏光度を得ることができないという問題があ
り、特にアレイ上に配置された固体レーザ励起用半導体
レーザの出射光を入射した場合、出力光の拡がり角が大
きいため、偏光度が大きく低下してしまう。また、大き
な波長依存性を有するので、光線の波長がわずかに変化
した場合に、さらに偏光度が低下してしまうという問題
点があった。

【００３３】また、図２０に示した従来の０オーダ波長
板、および低次マルチオーダ波長板においては、厚さが
複屈折結晶固有の常光と異常光の屈折率差で与えられる
ため、厚さが薄くなり、機械的強度が得られないという
問題点があった。

【００３４】さらにまた、図２４に示した組合せ０オー
ダ波長板においては、入射光線４が光軸に平行な状態か
らずれた場合、入射光線４の入射角度依存性が大きく、
拡がりの大きな光源からの出射光を入射すると、高い偏
光度を得ることができないという問題があり、特にアレ
イ上に配置された固体レーザ励起用半導体レーザの出射
光を入射した場合、出力光の拡がり角が大きいため、偏
光度が大きく低下してしまうという問題点があった。

【００３５】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、簡単な構成で、拡がりの大きな
光源からの出射光を入射したときに高い偏光度が得られ
るように、入射光の入射角度依存性が小さく、入射光線
の波長が変化した場合でも高い偏光度が得られるよう
に、波長依存性が小さく、さらに厚さを厚くして機械的
強度を強くすることが可能な波長板を得ることを目的と
する。

【００３６】

【課題を解決するための手段】この発明は、常光屈折率
ｎ_o1と異常光屈折率ｎ_e1とがｎ_o1＞ｎ_e1の関係を有し、
入射光が入射される入射面に略々平行に配置された第１
の結晶軸を有する第１の複屈折結晶と、第１の複屈折結
晶に略々平行に配置され、常光屈折率ｎ_o2と異常光屈折
率ｎ_e2がｎ_o2＜ｎ_e2の関係を有し、光が入射される入射
面に略々平行に配置された第２の結晶軸を有する第２の
複屈折結晶とを備え、第１の結晶軸と第２の結晶軸とは
略々垂直に配置されている波長板である。

【００３７】また、第１の複屈折結晶の厚さｄ₁および
上記第２の複屈折結晶の厚さｄ₂が、ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e1）
とｄ₂（ｎ_e2−ｎ_o2）の値がほぼ等しくなるように設定
されている。

【００３８】また、入射光の波長λに対して、第１の複
屈折結晶の厚さｄ₁および上記第２の複屈折結晶の厚さ
ｄ₂が、０≦（２π／λ）｛ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e1）＋ｄ
₂（ｎ_e2−ｎ_o2）｝≦２πとなるように設定されてい
る。

【００３９】また、第１の複屈折結晶と第２の複屈折結
晶とを互いに接着している。

【００４０】また、常光屈折率ｎ_o3と異常光屈折率ｎ_e3
とがｎ_o3＞ｎ_e3の関係を有し、入射光が入射される入射
面に略々平行に配置された第３の結晶軸を有する第３の
複屈折結晶と、第３の複屈折結晶に略々平行に配置さ
れ、常光屈折率ｎ_o4と異常光屈折率ｎ_e4がｎ_o4＜ｎ_e4の
関係を有し、光が入射される入射面に略々平行に配置さ
れた第４の結晶軸を有する第４の複屈折結晶とを備え、
第３の結晶軸と第４の結晶軸とは略々平行に配置されて
いる。

【００４１】また、入射光の波長λに対して、第３の複
屈折結晶の厚さｄ₃および上記第４の複屈折結晶の厚さ
ｄ₄が、０≦（２π／λ）｜ｄ₃（ｎ_o3−ｎ_e3）−ｄ
₄（ｎ_e4−ｎ_o4）｜≦２πとなるように設定されてい
る。

【００４２】また、第３の複屈折結晶と第４の複屈折結
晶とを互いに接着している。

【００４３】また、常光屈折率ｎ_o5と異常光屈折率ｎ_e5
とがｎ_o5＞ｎ_e5の関係を有し、入射光が入射される入射
面に略々平行に配置された第５の結晶軸を有する第５の
複屈折結晶と、第５の複屈折結晶に略々平行に配置さ
れ、常光屈折率ｎ_o6と異常光屈折率ｎ_e6がｎ_o6＜ｎ_e6の
関係を有し、光が入射される入射面に略々平行に配置さ
れた第６の結晶軸を有する第６の複屈折結晶と、第５の
複屈折結晶に略々平行に配置され、常光屈折率ｎ_o7と異
常光屈折率ｎ_e7とがｎ_o7＞ｎ_e7の関係を有し、入射光が
入射される入射面に略々平行に配置された第７の結晶軸
を有する第７の複屈折結晶と、第５の複屈折結晶に略々
平行に配置され、常光屈折率ｎ_o8と異常光屈折率ｎ_e8が
ｎ_o8＜ｎ_e8の関係を有し、光が入射される入射面に略々
平行に配置された第８の結晶軸を有する第８の複屈折結
晶とを備え、第５の結晶軸と第６の結晶軸とは略々平行
に配置されており、第７の結晶軸と第８の結晶軸とは略
々平行に配置されており、第５の結晶軸と第７の結晶軸
とは略々垂直に配置されている。

【００４４】また、入射光の波長λに対して、第５の複
屈折結晶の厚さｄ₅、第６の複屈折結晶の厚さｄ₆、第７
の複屈折結晶の厚さｄ₇、および、第８の複屈折結晶の
厚さｄ₈が、（２π／λ）｛ｄ₅（ｎ_o5−ｎ_e5）−ｄ
₆（ｎ_e6−ｎ_o6）｝と（２π／λ）｛ｄ₈（ｎ_e8−ｎ_o8）
−ｄ₇（ｎ_o7−ｎ_e7）｝の値がほぼ等しくなるように設
定されている。

【００４５】また、入射光の波長λに対して、第５の複
屈折結晶の厚さｄ₅、および、第６の複屈折結晶の厚さ
ｄ₆が、０≦（２π／λ）｜ｄ₅（ｎ_o5−ｎ_e5）−ｄ
₆（ｎ_e6−ｎ_o6）｜≦πとなるように設定され、入射光
の波長λに対して、第７の複屈折結晶の厚さｄ₇、およ
び、第８の複屈折結晶の厚さｄ₈が、０≦（２π／λ）
｜ｄ ₇（ｎ_o7−ｎ_e7）−ｄ₈（ｎ_e8−ｎ_o8）｜≦πとなる
ように設定されている。

【００４６】また、第５の複屈折結晶と、第６の複屈折
結晶と、第７の複屈折結晶と、第８の複屈折結晶とを互
いに接着している。

【００４７】また、第１の複屈折結晶、第３の複屈折結
晶、第５の複屈折結晶および第７の複屈折結晶としてＡ
ｌ₂Ｏ₃結晶を、第２の複屈折結晶、第４の複屈折結晶、
第６の複屈折結晶および第８の複屈折結晶としてＳｉＯ
₂結晶を用いている。

【００４８】また、第１の複屈折結晶、第３の複屈折結
晶、第５の複屈折結晶および第７の複屈折結晶としてＡ
ｌ₂Ｏ₃結晶を、第２の複屈折結晶、第４の複屈折結晶、
第６の複屈折結晶および第８の複屈折結晶としてＭｇＦ
₂結晶を用いている。

【００４９】また、第１の複屈折結晶、第３の複屈折結
晶、第５の複屈折結晶および第７の複屈折結晶としてＢ
ＢＯ結晶を、第２の複屈折結晶、第４の複屈折結晶、第
６の複屈折結晶および第８の複屈折結晶としてＹＶＯ₄
結晶を用いている。

【００５０】また、第１の複屈折結晶、第３の複屈折結
晶、第５の複屈折結晶および第７の複屈折結晶としてＣ
ａＣＯ₃結晶を、第２の複屈折結晶、第４の複屈折結
晶、第６の複屈折結晶および第８の複屈折結晶としてＹ
ＶＯ₄結晶を用いている。

【００５１】また、この発明は、上記の波長板を複数組
み合わせて構成した波長板である。

【００５２】また、この発明は、上記の波長板をレーザ
光の出射部に備えた半導体レーザである。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による波
長板を示す構成図である。図において、２５は第１の複
屈折結晶、２５ａは第１の複屈折結晶２５の入射面、２
５ｂは第１の複屈折結晶２５の出射面、２６は第１の複
屈折結晶２５の第１のｃ軸、２７は、第１の複屈折結晶
２５に略々平行に配置された第２の複屈折結晶、２７ａ
は第２の複屈折結晶２７の入射面、２７ｂは第２の複屈
折結晶２７の出射面、２８は第２の複屈折結晶２７の第
２のｃ軸、４は第１の複屈折結晶２５に入射する入射光
線、５は第２の複屈折結晶２７から出射する出射光線で
ある。第１の複屈折結晶２５の第１のｃ軸２６は、入射
面２５ａに含まれ（ないしは、入射面２５ａに略々平行
に配置され）、ｘ軸と角度θをなすように配置されてい
る。第２の複屈折結晶２７の第２のｃ軸２８は、入射面
２７ａに含まれ（ないしは、入射面２７ａに略々平行に
配置され）、ｘ軸と角度θ＋π／２をなすように配置さ
れている。すなわち、ｃ軸２６とｃ軸２８はお互い直交
するように配置されている。第１の複屈折結晶２５の、
常光屈折率ｎ_o1と、光線が第１のｃ軸２６に対して垂直
な時の異常光屈折率ｎ_e10は、ｎ_o1＞ｎ_e10の関係を持
つ。また、第２の複屈折結晶２７の、常光屈折率ｎ
_o2と、光線がｃ軸に対して垂直な時の異常光屈折率ｎ
_e20は、ｎ_o2＜ｎ_e20の関係を持つ。第１の複屈折結晶２
５の厚さはｄ₁、第２の複屈折結晶２７の厚さはｄ₂であ
る。第１のｃ軸２６の方向を第１の複屈折軸、ｘｙ平面
に含まれ第１の複屈折軸に垂直な軸を第２の複屈折軸と
する。

【００５４】次に動作について説明する。第１の複屈折
結晶２５の入射面２５ａより入射した光線４が、第１の
複屈折結晶２５および第２の複屈折結晶２７を透過し
て、出射光５として出射されたとき、第１の複屈折軸方
向の偏光成分と第２の複屈折軸方向の偏光方向に与える
位相差は、以下の式で表される。

【００５５】

【数６】

【００５６】ここで、厚さｄ₁およびｄ₂は、ｄ₁（ｎ_o1
−ｎ_e10）とｄ₂（ｎ_e20−ｎ_o2）の値がほぼ等しくなる
ように設定されており、具体的には、０≦α₁₂≦２π、
かつ、ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e10）〜α₁₂／２、ｄ₂（ｎ_e20−ｎ
_o2）〜α₁₂／２となるように設定されている。すなわ
ち、上記波長板は０オーダ波長板として動作する。

【００５７】さらに、本実施の形態においては、厚さｄ
₁およびｄ₂は、入射光４の波長λに対して、０≦（２π
／λ）｛ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e10）＋ｄ₂（ｎ_e20−ｎ_o2）｝≦
２πとなるように設定されている。

【００５８】次に、入射光線４が光軸に平行な状態から
ずれた場合を考える。入射光線４と第１のｃ軸２６のな
す角度をδ₃、入射光線４と第２のｃ軸２８とのなす角
度をδ₄とすると、例えば、ｘ＝ｙの方向に角度がずれ
た場合、δ₃が変化するため（ｎ_o1−ｎ_e1（δ₃））は小
さくなるが、δ₄は９０゜で一定となり（ｎ_e20−ｎ_o2）
は変化しない。同様に、例えば、ｘ＝−ｙの方向に角度
がずれた場合、δ₄が変化するため（ｎ_o2−ｎ
_e2（δ₃））は小さくなるが、δ₃は９０゜で一定となり
（ｎ_e10−ｎ_o1）は変化しない。これを式４と比較する
と、位相差の変化量は従来の０オーダ波長板の半分にな
る。

【００５９】ここで、ｎ_o1／ｎ_e10とｎ_e20／ｎ_o2の値、
および、ｎ_o1とｎ_o2が近い値を持つ２つの複屈折結晶を
選択することにより、光軸ずれの許容範囲をさらに大き
くすることができる。このような複屈折結晶の組合せで
入手性の高い材料の組合せとして、Ａｌ₂Ｏ₃結晶とＳｉ
Ｏ₂結晶、Ａｌ₂Ｏ₃結晶とＭｇＦ₂結晶、ＢＢＯ結晶とＹ
ＶＯ₄結晶、ＣａＣＯ₃結晶とＹＶＯ₄結晶等が考えられ
る。これらの材料は、レーザ装置用の高品質な結晶を容
易に入手することができ、廉価で高精度な波長板を構成
することが可能である。第１の複屈折結晶２５としてＡ
ｌ₂Ｏ₃結晶を、第２の複屈折結晶２７としてＳｉＯ₂結
晶を用いて、α₁₂＝πとし、１／２波長板を構成したと
きを考える。厚さｄ₃＝２５．２μｍ、ｄ₄＝２２．４μ
ｍ、波長λ＝８００ｎｍ、第１のｃ軸２６とｘ軸のなす
角度θ＝４５゜、第２のｃ軸２８とｘ軸のなす角度を１
３５゜としたときの、入射光線４のｘ軸方向およびｙ軸
方向の角度ずれ、すなわち、入射光４の拡がり角と、出
射面２７ｂよりより出射された出射光線５のｙ軸方向の
成分の割合、すなわち、偏光度との関係を、図２に示
す。図２（ａ）は偏光度の角度依存性の空間分布を示し
たもの、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｘ＝０，ｘ＝ｙ，
ｘ＝−ｙの断面を示したものである。図２（ｂ）より、
ｘ＝０において偏光度が０．９９となる拡がり角は約±
５９゜、ｘ＝ｙ，ｘ＝−ｙにおいては約±２６゜とな
る。拡がり角としてｘ軸方向１０゜×ｙ軸方向４０゜
（半値全幅）のガウス形状を持ち、ｘ軸方向に偏光度１
で偏光した光線を入射し、上記波長板を通過させた時の
偏光度は０．９９９となり、従来の０オーダ波長板に比
べてさらに高い偏光度が得られる。

【００６０】また、図３に、光線４の拡がり角が０゜の
時の、上記波長板の偏光度の波長特性を示す。波長８０
０ｎｍ付近で偏光度が０．９９以上となる波長範囲は±
４８ｎｍであり、従来例の０オーダ波長板と同等の波長
特性が得られる。

【００６１】さらに、厚さｄ₁およびｄ₂が、ｄ₁（ｎ_o1
−ｎ_e10）〜α₁₂／２、ｄ₂（ｎ_e20−ｎ_o2）〜α₁₂／２
からずれた場合を考える。ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e10）〜ｔ
α₁₂、ｄ₂（ｎ_e20−ｎ_o2）〜（１−ｔ）α₁₂として、α
₁₂＝πを満たすようにｔの値を変化させたときの、ｔと
偏光度の関係を図４に示す。０≦ｔ≦１の全範囲で約
０．９９以上の偏光度が得られる。すなわち、本発明に
おける上記波長板では、ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e10）〜α₁₂／
２、および、ｄ₂（ｎ_e20−ｎ_o2）〜α₁₂／２を満たさな
い場合においても、入射角度依存性の小さな波長板を構
成することができる。

【００６２】このような波長板では、位相差の変化量が
従来の０オーダ波長板に比べて小さくなるため、入射光
線４の入射角度依存性が小さくなる。また、波長依存性
が小さく、広い波長域において位相特性の変化が小さい
ため、複数の波長に対して一つの波長板を用いることが
できる。

【００６３】また、上記の例では、位相差α₁₂＝πとし
たが、０≦α₁₂≦２πのいずれの値でも良い。このよう
に構成すれば、任意の位相差を与え、入射角度依存性、
波長依存性の小さな波長板を構成できる。

【００６４】また、第１の複屈折結晶２５と第２の複屈
折結晶２７は、接着や光学ボンディング等により、お互
いに密着させても良い。このように構成すれば、一体で
アライメントずれに強い、入射角度依存性、波長依存性
の小さな波長板を構成できる。

【００６５】さらにまた、上記の例では、入射光線４か
ら、第１の複屈折結晶２５、第２の複屈折結晶２７の順
に並んでいるとしたが、第２の複屈折結晶２７、第１の
複屈折結晶２５の順に並べても良い。

【００６６】また、上記の波長板では、第１の複屈折結
晶２５と第２の複屈折結晶２７を組み合わせて構成した
が、同様の構成で同じ位相差、または、異なった位相差
を与える複数の波長板を組み合わせてもよい。このよう
に構成すれば、異なった位相差を与える波長板を複数用
意し、容易に位相差を変更することができるので、レー
ザ装置の設計が容易になる。

【００６７】さらにまた、上記の例では、第１の複屈折
結晶２５としてＡｌ₂Ｏ₃結晶を用いたが、ＬｉＮｂＯ₃
結晶、ＣａＣＯ₃結晶、ＢＢＯ結晶等、ｎ_o＞ｎ_e0の関係
を持つ複屈折結晶を用いても良い。

【００６８】また、上記の例では、第２の複屈折結晶２
７としてＳｉＯ₂結晶を用いたが、ＹＬＦ結晶、ＹＶＯ₄
結晶、ＴｉＯ₂結晶、ＭｇＦ₂結晶等、ｎ_o＜ｎ_e0の関係
を持つ複屈折結晶を用いても良い。

【００６９】さらにまた、上記の波長板を半導体レーザ
の出力部に備えても良い。このように構成すれば、半導
体レーザの出力光の拡がり角が大きい場合でも、レーザ
光の偏光状態の出力角度依存性の小さな半導体レーザが
得られ、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏光方向に偏光
を調整することができる。

【００７０】実施の形態２．本実施の形態においては、
上述の実施の形態１に示した波長板を、マルチオーダに
したときの構成を考える。式６において、α₁₂＝２ｎ₁₂
π＋α₁₂’とし、厚さｄ₁およびｄ₂は、ｄ₁（ｎ_o1−ｎ
_e10）〜α₁₂／２、ｄ₂（ｎ_e20−ｎ_o2）〜α₁₂／２とな
るように設定する。ここで、０≦α₁₂’≦２π、ｎ₁₂は
０または正の整数である。すなわち、本実施の形態にお
いても、ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e10）とｄ₂（ｎ_{e 20}−ｎ_o2）の値
がほぼ等しくなるように設定されている。

【００７１】第１の複屈折結晶２５としてＡｌ₂Ｏ₃結晶
を、第２の複屈折結晶２７としてＳｉＯ₂結晶を用い
て、α₁₂’＝πとし、１／２波長板を構成したときを考
える。図５に、１０゜×４０゜の半値全幅を持つガウス
形状の拡がりを持つ光線を入射し、α₁₂’＝πを満たす
ようにｄ₁およびｄ₂を変化させたときの、複屈折結晶の
厚さｄ₁＋ｄ₂と出射光の偏光度の関係を示す。ｄ₁＋ｄ₂
が約０．２４ｍｍ以下、すなわちｎ₁₂＝２以下の時の時
に偏光度が０．９９以上が得られており、波長板の厚さ
を厚くして、高い偏光度を得ることが可能である。ま
た、偏光度を０．９０程度まで許容すれば、約３．４ｍ
ｍ、すなわちｎ₁₂＝３５の厚さをとることが可能であ
る。本発明における上記波長板ではマルチオーダにした
場合も、入射角度依存性の小さな波長板を構成すること
ができる。

【００７２】さらに、厚さｄ₁およびｄ₂が、ｄ₁（ｎ_o1
−ｎ_e10）〜α₁₂／２、ｄ₂（ｎ_e20−ｎ_o2）〜α₁₂／２
からずれた場合を考える。ｄ₁＋ｄ₂〜１ｍｍ、すなわ
ち、ｎ₁₂＝１０で一定とし、ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e10）〜ｔα
₁₂、ｄ₂（ｎ_e20−ｎ_o2）〜（１−ｔ）α₁₂として、
α₁₂’＝πを満たすようにｔの値を変化させたときの、
ｔと偏光度の関係を図６に示す。０．４≦ｔ≦０．６の
範囲で約０．９５の偏光度が、０≦ｔ≦１の全範囲で約
０．７７以上の偏光度が得られる。従来のマルチオーダ
波長板、および従来の組合せ０オーダ波長板で厚さ１ｍ
ｍとした時の偏光度は約０．７７である。すなわち、本
発明における上記波長板では、ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e10）〜α
₁₂／２、および、ｄ₂（ｎ_e20−ｎ_o2）〜α₁₂／２を満た
さない場合においても、入射角度依存性の小さな波長板
を構成することができる。

【００７３】また、上記の例では、位相差α₁₂’＝πと
したが、０≦α₁₂’≦２πのいずれの値でも良い。この
ように構成すれば、任意の位相差を与え、入射角度依存
性の小さな波長板を構成できる。

【００７４】また、第１の複屈折結晶２５と第２の複屈
折結晶２７は、接着や光学ボンディング等により、お互
いに密着させても良い。このように構成すれば、一体で
アライメントずれに強い、入射角度依存性の小さな波長
板を構成できる。

【００７５】さらにまた、上記の例では、入射光線４か
ら、第１の複屈折結晶２５、第２の複屈折結晶２７の順
に並んでいるとしたが、第２の複屈折結晶２７、第１の
複屈折結晶２５の順に並べても良い。

【００７６】また、上記の波長板では、第１の複屈折結
晶２５と第２の複屈折結晶２７を組み合わせて構成した
が、同様の構成で同じ位相差、または、異なった位相差
を与える複数の波長板を組み合わせてもよい。このよう
に構成すれば、異なった位相差を与える波長板を複数用
意し、容易に位相差を変更することができるので、レー
ザ装置の設計が容易になる。

【００７７】さらにまた、上記の例では、第１の複屈折
結晶２５としてＡｌ₂Ｏ₃結晶を用いたが、ＬｉＮｂＯ₃
結晶、ＣａＣＯ₃結晶、ＢＢＯ結晶等、ｎ_o＞ｎ_e0の関係
を持つ複屈折結晶を用いても良い。

【００７８】また、上記の例では、第２の複屈折結晶２
７としてＳｉＯ₂結晶を用いたが、ＹＬＦ結晶、ＹＶＯ₄
結晶、ＴｉＯ₂結晶、ＭｇＦ₂結晶等、ｎ_o＜ｎ_e0の関係
を持つ複屈折結晶を用いても良い。

【００７９】さらにまた、上記の波長板を半導体レーザ
の出力部に備えても良い。このように構成すれば、半導
体レーザの出力光の拡がり角が大きい場合でも、レーザ
光の偏光状態の出力角度依存性の小さな半導体レーザが
得られ、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏光方向に偏光
を調整することができる。

【００８０】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３による波長板を示す構成図である。図において、２
０は第３の複屈折結晶、２０ａは第３の複屈折結晶２０
の入射面、２０ｂは第３の複屈折結晶２０の出射面、２
１は第３の複屈折結晶２０の第３のｃ軸、２２は第３の
複屈折結晶に略々平行に配置された第４の複屈折結晶、
２２ａは第４の複屈折結晶２２の入射面、２２ｂは第４
の複屈折結晶２２の出射面、２３は第４の複屈折結晶２
２の第４のｃ軸、４は第３の複屈折結晶２０に入射する
入射光線、５は第４の複屈折結晶２２から出射する出射
光線である。第３の複屈折結晶２０の第３のｃ軸２１
は、入射面２０ａに含まれ（ないしは、略々平行に配置
され）、ｘ軸と角度θをなすように配置されている。第
４の複屈折結晶２２の第４のｃ軸２３は、入射面２２ａ
に含まれ（ないしは、略々平行に配置され）、ｘ軸と角
度θをなすように配置されている。すなわち、第３のｃ
軸２１と第４のｃ軸２３は略々平行になるように配置さ
れている。第３の複屈折結晶２０の、常光屈折率ｎ
_o3と、光線がｃ軸に対して垂直な時の異常光屈折率ｎ
_e30は、ｎ_o3＞ｎ_e30の関係を持つ。また、第４の複屈折
結晶２２の、常光屈折率ｎ_o4と、光線がｃ軸に対して垂
直な時の異常光屈折率ｎ_e40は、ｎ_o4＜ｎ_e40の関係を持
つ。第３の複屈折結晶２０の厚さはｄ₃、第４の複屈折
結晶２２の厚さはｄ₄である。第３のｃ軸２１の方向を
第１の複屈折軸、ｘｙ平面に含まれ第３の複屈折軸に垂
直な軸を第２の複屈折軸とする。

【００８１】なお、本実施の形態においては、入射光４
の波長λに対して、第３の複屈折結晶２０の厚さｄ₃お
よび第４の複屈折結晶２２の厚さｄ₄が、０≦（２π／
λ）｜ｄ₃（ｎ_o3−ｎ_e3）−ｄ₄（ｎ_e4−ｎ_o4）｜≦２π
となるように設定されている。

【００８２】次に動作について説明する。第３の複屈折
結晶２０の入射面２０ａより入射した光線４が、第３の
複屈折結晶２０および第４の複屈折結晶２２を透過し
て、出射光５として出射されたとき、第１の複屈折軸方
向の偏光成分と第２の複屈折軸方向の偏光方向に与える
位相差は、以下の式で表される。

【００８３】

【数７】

【００８４】ここで、厚さｄ₃およびｄ₄は、０≦α₃₄≦
２πとなるように設定されている。すなわち、上記波長
板は０オーダ波長板として動作する。

【００８５】次に、入射光線４が光軸に平行な状態から
ずれた場合を考える。入射光線４と第３のｃ軸２１のな
す角度をδとすると、第３のｃ軸２１と第４のｃ軸２３
は平行に配置されているので、入射光線４と第４のｃ軸
２３のなす角度もδとなる。δが増加すると、第３の複
屈折結晶２０の異常光屈折率ｎ_e3（δ）は増加し、第４
の複屈折結晶２２の異常光屈折率ｎ_e4（δ）は減少す
る。すなわち、式７において、δの変化により生じる異
常光屈折率の変化をお互いに相殺するよう変化する。

【００８６】ここで、ｎ_o3／ｎ_e30とｎ_e40／ｎ_o4の値、
および、ｎ_o3とｎ_o4が近い値を持つ２つの複屈折結晶を
選択することにより、光軸ずれの許容範囲をさらに大き
くすることができる。このような複屈折結晶の組合せで
入手性の高い材料の組合せとして、Ａｌ₂Ｏ₃結晶とＳｉ
Ｏ₂結晶、Ａｌ₂Ｏ₃結晶とＭｇＦ₂結晶、ＢＢＯ結晶とＹ
ＶＯ₄結晶、ＣａＣＯ₃結晶とＹＶＯ₄結晶等が考えられ
る。これらの材料は、レーザ装置用の高品質な結晶を容
易に入手することができ、廉価で高精度な波長板を構成
することが可能である。第３の複屈折結晶２０としてＡ
ｌ₂Ｏ₃結晶を、第４の複屈折結晶２２としてＳｉＯ₂結
晶を用いて、α₃₄＝πとし、０オーダの１／２波長板を
構成したときを考える。厚さｄ₃＝３０２．５μｍ、ｄ₄
＝２２４．３μｍ、波長λ＝８００ｎｍ、第３のｃ軸２
１とｘ軸のなす角度θ＝４５゜としたときの、入射光線
４のｘ軸方向およびｙ軸方向の角度ずれ、すなわち、入
射光４の拡がり角と、出射面２２ｂよりより出射された
出射光線５のｙ軸方向の成分の割合、すなわち、偏光度
との関係を、図８に示す。図８（ａ）は偏光度の角度依
存性の空間分布を示したもの、図８（ｂ）は、図８
（ａ）のｘ＝０，ｘ＝ｙ，ｘ＝−ｙの断面を示したもの
である。図８（ｂ）より、ｘ＝０において偏光度が０．
９９となる拡がり角は約２５゜、ｘ＝ｙ，ｘ＝−ｙにお
いては約１９゜となる。拡がり角としてｘ軸方向１０゜
×ｙ軸方向４０゜（半値全幅）のガウス形状を持ち、ｘ
軸方向に偏光度１で偏光した光線を入射し、上記波長板
を通過させた時の偏光度は０．９９２となり、従来の０
オーダ波長板と同等の高い偏光度が得られる。

【００８７】図９に、１０゜×４０゜の半値全幅を持つ
ガウス形状の拡がりを持つ光線を入射し、α₃₄＝πを満
たすように、厚さｄ₃およびｄ₄を変化させたときの、複
屈折結晶の厚さｄ₃＋ｄ₄と出射光の偏光度の関係を示
す。偏光度が０．９９以上となる厚さは、ｄ₃＋ｄ₄が約
２ｍｍ以下の時であり、波長板の厚さを厚くして、高い
偏光度を得ることが可能である。また、偏光度を０．９
５程度まで許容すれば、１０ｍｍ以上の厚さをとること
が可能である。すなわち、厚さに自由度を持った波長板
を構成することができる。

【００８８】また、図１０に、光線４の拡がり角が０゜
の時の、上記波長板の偏光度の波長特性を示す。波長８
００ｎｍ付近で偏光度が０．９９以上となる波長範囲は
±５７ｎｍであり、従来例の０オーダ波長板より優れた
波長特性が得られる。

【００８９】このような波長板では、光線４の入射角度
に対して、第３の複屈折結晶２０の異常光屈折率ｎ
_e3（δ）と第４の複屈折結晶２２の異常光屈折率ｎ
_e4（δ）がお互いに相殺するよう変化するため、波長板
の厚みを増やしても、入射光線４の入射角度依存性が小
さくなる。また、波長依存性が小さく、広い波長域にお
いて位相特性の変化が小さいため、複数の波長に対して
一つの波長板を用いることができる。

【００９０】また、上記の例では、位相差α₃₄＝πとし
たが、０≦α₃₄≦２πのいずれの値でも良い。このよう
に構成すれば、厚さの自由度の高い、任意の位相差の、
入射角度依存性、波長依存性の小さな波長板を構成でき
る。

【００９１】また、第３の複屈折結晶２０と第４の複屈
折結晶２２は、接着や光学ボンディング等により、お互
いに密着させても良い。このように構成すれば、一体で
アライメントずれに強い、厚さの自由度の高い、任意の
位相差の、入射角度依存性、波長依存性の小さな波長板
を構成できる。

【００９２】さらにまた、上記の例では、入射光線４か
ら、第３の複屈折結晶２０、第４の複屈折結晶２２の順
に並んでいるとしたが、第４の複屈折結晶２２、第３の
複屈折結晶２０の順に並べても良い。

【００９３】また、上記の波長板では、第３の複屈折結
晶２０と第４の複屈折結晶２２を組み合わせて構成した
が、同様の構成で同じ位相差、または、異なった位相差
を与える複数の波長板を組み合わせてもよい。このよう
に構成すれば、異なった位相差を与える波長板を複数用
意し、容易に位相差を変更することができるので、レー
ザ装置の設計が容易になる。

【００９４】さらにまた、上記の例では、第３の複屈折
結晶２０としてＡｌ₂Ｏ₃結晶を用いたが、ＬｉＮｂＯ₃
結晶、ＣａＣＯ₃結晶、ＢＢＯ結晶等、ｎ_o＞ｎ_e0の関係
を持つ複屈折結晶を用いても良い。

【００９５】また、上記の例では、第４の複屈折結晶２
２としてＳｉＯ₂結晶を用いたが、ＹＬＦ結晶、ＹＶＯ₄
結晶、ＴｉＯ₂結晶、ＭｇＦ₂結晶等、ｎ_o＜ｎ_e0の関係
を持つ複屈折結晶を用いても良い。

【００９６】さらにまた、上記の波長板を半導体レーザ
の出力部に備えても良い。このように構成すれば、半導
体レーザの出力光の拡がり角が大きい場合でも、レーザ
光の偏光状態の出力角度依存性の小さな半導体レーザが
得られ、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏光方向に偏光
を調整することができる。

【００９７】実施の形態４．実施の形態３に示した波長
板をマルチオーダにしたときの構成として、式７におい
て、α₃₄＝２ｎ₃₄π＋α₃₄’とし、厚さｄ₃＋ｄ₄がほぼ
一定となるように変化させたときを考える。ｎ₃₄は０ま
たは正の整数である。

【００９８】第３の複屈折結晶２０としてＡｌ₂Ｏ₃結晶
を、第４の複屈折結晶２２としてＳｉＯ₂結晶を用い
て、α₃₄’＝πとし、１／２波長板を構成したときを考
える。図１１に、１０゜×４０゜の半値全幅を持つガウ
ス形状の拡がりを持つ光線を入射し、α₃₄’＝πでｄ₃
＋ｄ₄〜１ｍｍを満たすようにｄ₃およびｄ₄を変化させ
たときの、ｎ₃₄と偏光度の関係を示す。ここで、Ａｌ₂
Ｏ₃結晶を薄くしたときのｎ ₃₄を負の値で表している。
ｎ₃₄＝３以下で約０．９５の偏光度が、ｎ₃₄＝１０以下
で約０．８０の偏光度が得られる。従来のマルチオーダ
波長板、および従来の組合せ０オーダ波長板で厚さ１ｍ
ｍとした時の偏光度は約０．７７である。すなわち、本
発明における上記波長板ではマルチオーダにした場合
も、入射角度依存性の小さな波長板を構成することがで
きる。

【００９９】また、上記の例では、位相差α₃₄’＝πと
したが、０≦α₃₄’≦２πのいずれの値でも良い。この
ように構成すれば、厚さの自由度の高い、任意の位相差
の、入射角度依存性の小さな波長板を構成できる。

【０１００】また、第３の複屈折結晶２０と第４の複屈
折結晶２２は、接着や光学ボンディング等により、お互
いに密着させても良い。このように構成すれば、一体で
アライメントずれに強い、厚さの自由度の高い、任意の
位相差の、入射角度依存性の小さな波長板を構成でき
る。

【０１０１】さらにまた、上記の例では、入射光線４か
ら、第３の複屈折結晶２０、第４の複屈折結晶２２の順
に並んでいるとしたが、第４の複屈折結晶２２、第３の
複屈折結晶２０の順に並べても良い。

【０１０２】また、上記の波長板では、第３の複屈折結
晶２０と第４の複屈折結晶２２を組み合わせて構成した
が、同様の構成で同じ位相差、または、異なった位相差
を与える複数の波長板を組み合わせてもよい。このよう
に構成すれば、異なった位相差を与える波長板を複数用
意し、容易に位相差を変更することができるので、レー
ザ装置の設計が容易になる。

【０１０３】さらにまた、上記の例では、第３の複屈折
結晶２０としてＡｌ₂Ｏ₃結晶を用いたが、ＬｉＮｂＯ₃
結晶、ＣａＣＯ₃結晶、ＢＢＯ結晶等、ｎ_o＞ｎ_e0の関係
を持つ複屈折結晶を用いても良い。

【０１０４】また、上記の例では、第４の複屈折結晶２
２としてＳｉＯ₂結晶を用いたが、ＹＬＦ結晶、ＹＶＯ₄
結晶、ＴｉＯ₂結晶、ＭｇＦ₂結晶等、ｎ_o＜ｎ_e0の関係
を持つ複屈折結晶を用いても良い。

【０１０５】さらにまた、上記の波長板を半導体レーザ
の出力部に備えても良い。このように構成すれば、半導
体レーザの出力光の拡がり角が大きい場合でも、レーザ
光の偏光状態の出力角度依存性の小さな半導体レーザが
得られ、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏光方向に偏光
を調整することができる。

【０１０６】実施の形態５．図１２はこの発明の実施の
形態５による波長板を示す構成図である。図において、
３０は第５の複屈折結晶、３０ａは第５の複屈折結晶３
０の入射面、３０ｂは第５の複屈折結晶３０の出射面、
３１は第５の複屈折結晶３０の第５のｃ軸、３２は第５
の複屈折結晶３０に略々平行に配置された第６の複屈折
結晶、３２ａは第６の複屈折結晶３２の入射面、３２ｂ
は第６の複屈折結晶３２の出射面、３３は第６の複屈折
結晶３２の第６のｃ軸、３４は第５の複屈折結晶３０に
略々平行に配置された第７の複屈折結晶、３４ａは第７
の複屈折結晶３４の入射面、３４ｂは第７の複屈折結晶
３４の出射面、３５は第７の複屈折結晶３０の第７のｃ
軸、３６は第５の複屈折結晶３０に略々平行に配置され
た第８の複屈折結晶、３６ａは第８の複屈折結晶３６の
入射面、３６ｂは第８の複屈折結晶３６の出射面、３７
は第８の複屈折結晶３６の第８のｃ軸である。

【０１０７】第５の複屈折軸３０の第５のｃ軸３１は、
入射面３０ａに含まれ（ないしは、略々平行に配置さ
れ）、ｘ軸と角度θをなすように配置されている。第６
の複屈折結晶３２の第６のｃ軸３３は、入射面３２ａに
含まれ（ないしは、略々平行に配置され）、ｘ軸と角度
θをなすように配置されている。すなわち、第５のｃ軸
３１と第６のｃ軸３３は平行になるように配置されてい
る。

【０１０８】第７の複屈折軸３４の第７のｃ軸３５は、
入射面３４ａに含まれ（ないしは略々平行に配置さ
れ）、ｘ軸と角度θ＋π／２をなすように配置されてい
る。第８の複屈折結晶３６の第８のｃ軸３７は、入射面
３６ａに含まれ（ないしは略々平行に配置され）、ｘ軸
と角度θ＋π／２をなすように配置されている。すなわ
ち、第７のｃ軸３５と第８のｃ軸３７は平行になるよう
に配置されている。従って、第５のｃ軸３１と第７のｃ
軸３５は直交するように配置されている。

【０１０９】第５の複屈折結晶３０の、常光屈折率ｎ_o5
と、光線がｃ軸に対して垂直な時の異常光屈折率ｎ_e50
は、ｎ_o5＞ｎ_e50の関係を持つ。また、第６の複屈折結
晶３２の、常光屈折率ｎ_o6と、光線がｃ軸に対して垂直
な時の異常光屈折率ｎ_e60は、ｎ_o6＜ｎ_e60の関係を持
つ。さらにまた、第７の複屈折結晶３４の、常光屈折率
ｎ_o7と、光線がｃ軸に対して垂直な時の異常光屈折率ｎ
_e70は、ｎ_o7＞ｎ_e70の関係を持つ。また、第８の複屈折
結晶３６の、常光屈折率ｎ_o8と、光線がｃ軸に対して垂
直な時の異常光屈折率ｎ_e80は、ｎ_o8＜ｎ_e80の関係を持
つ。第５の複屈折結晶３０の厚さはｄ₅、第６の複屈折
結晶３２の厚さはｄ₆、第７の複屈折結晶３４の厚さは
ｄ₇、第８の複屈折結晶３６の厚さはｄ₈である。第５の
ｃ軸３１の方向を第１の複屈折軸、ｘｙ平面に含まれ第
１の複屈折軸に垂直な軸を第２の複屈折軸とする。

【０１１０】次に動作について説明する。第５の複屈折
結晶３０の入射面３０ａより入射した光線４が、第５の
複屈折結晶３０、第６の複屈折結晶３２、第７の複屈折
結晶３４、第８の複屈折結晶３６を透過して、出射光５
として出射されたとき、第１の複屈折軸方向の偏光成分
と第２の複屈折軸方向の偏光方向に与える位相差は、以
下の式で表される。

【０１１１】

【数８】

【０１１２】ここで、厚さｄ₅，ｄ₆，ｄ₇，ｄ₈は、０≦
α₅₆₇₈≦２πとなるように設定され、ｄ₅（ｎ_o5−
ｎ_e50）−ｄ₆（ｎ_e60−ｎ_o6）と−ｄ₇（ｎ_o7−ｎ_e70）
＋ｄ₈（ｎ_{e 80}−ｎ_o8）がほぼ等しくとなるように設定さ
れている。すなわち、上記波長板は０オーダ波長板とし
て動作する。

【０１１３】さらに、本実施の形態においては、入射光
４の波長λに対して、第５の複屈折結晶３０の厚さ
ｄ₅、および、第６の複屈折結晶３２の厚さｄ₆が、０≦
（２π／λ）｜ｄ₅（ｎ_o5−ｎ_e5）−ｄ₆（ｎ_e6−ｎ_o6）
｜≦πとなるように設定され、また、入射光４の波長λ
に対して、第７の複屈折結晶３４の厚さｄ₇、および、
第８の複屈折結晶３６の厚さｄ₈が、０≦（２π／λ）
｜ｄ₇（ｎ_o7−ｎ_e7）−ｄ₈（ｎ_e8−ｎ_o8）｜≦πとなる
ように設定されているとともに、（２π／λ）｛ｄ
₅（ｎ_o5−ｎ_e5）−ｄ₆（ｎ_e6−ｎ_o6）｝と（２π／λ）
｛ｄ₈（ｎ_e8−ｎ_o8）−ｄ₇（ｎ_o7−ｎ_e7）｝の値がほぼ
等しくなるように設定されている。

【０１１４】次に、入射光線４が光軸に平行な状態から
ずれた場合を考える。入射光線４と第５のｃ軸３１のな
す角度をδ₅とすると、第５のｃ軸３１と第６のｃ軸３
３は平行に配置されているので、入射光線４と第６のｃ
軸３３のなす角度もδ₅となる。δ₅が増加すると、第５
の複屈折結晶３０の異常光屈折率ｎ_e5（δ₅）は増加
し、第６の複屈折結晶３２の異常光屈折率ｎ_e6（δ₅）
は減少する。すなわち、式８において、δの変化により
生じるｎ_e5（δ₅）およびｎ_e6（δ₅）の変化は、お互い
に相殺される。

【０１１５】また、入射光線４と第７のｃ軸３５のなす
角度をδ₇とすると、第７のｃ軸３５と第８のｃ軸３７
は平行に配置されているので、入射光線４と第８のｃ軸
３７のなす角度もδ₇となる。δ₇が増加すると、第７の
複屈折結晶３４の異常光屈折率ｎ_e7（δ₇）は増加し、
第８の複屈折結晶３６の異常光屈折率ｎ_e8（δ₇）は減
少する。すなわち、式８において、δの変化により生じ
るｎ_e7（δ₇）およびｎ_{e 8}（δ₇）の変化は、お互いに相
殺される。

【０１１６】ここで、第５の複屈折結晶３０と第６の複
屈折結晶３２として、ｎ_o5／ｎ_e50とｎ_e60／ｎ_o6の値、
および、ｎ_o5とｎ_o6が近い値を持つ２つの複屈折結晶を
選択し、第７の複屈折結晶３６と第８の複屈折結晶３８
として、ｎ_o7／ｎ_e70とｎ_{e 80}／ｎ_o8の値、および、ｎ_o7
とｎ_o8が近い値を持つ２つの複屈折結晶を選択しするこ
とにより、光軸ずれの許容範囲をさらに大きくすること
ができる。このような複屈折結晶の組合せで入手性の高
い材料の組合せとして、Ａｌ₂Ｏ₃結晶とＳｉＯ₂結晶、
Ａｌ₂Ｏ₃結晶とＭｇＦ₂結晶、ＢＢＯ結晶とＹＶＯ₄結
晶、ＣａＣＯ₃結晶とＹＶＯ₄結晶等が考えられる。これ
らの材料は、レーザ装置用の高品質な結晶を容易に入手
することができ、廉価で高精度な波長板を構成すること
が可能である。第５の複屈折結晶３０および第７の複屈
折結晶３４としてＡｌ₂Ｏ₃結晶を、第６の複屈折結晶３
２および第８の複屈折結晶３６としてＳｉＯ₂結晶を用
いて、α₅₆₇₈＝πとし、０オーダの１／２波長板を構成
した時を考える。厚さｄ₅＝２７７．３μｍ、ｄ₆＝２２
４．３μｍ、ｄ₇＝２５２．１μｍ、ｄ₈＝２４６．８μ
ｍ、波長λ＝８００ｎｍ、第５のｃ軸３１とｘ軸のなす
角度θ＝４５゜としたときの、入射光線４のｘ軸方向お
よびｙ軸方向の角度ずれ、すなわち、入射光４の拡がり
角と、出射面３６ｂより出射された出射光線５のｙ軸方
向の成分の割合、すなわち、偏光度との関係を、図１３
に示す。図１３（ａ）は偏光度の角度依存性の空間分布
を示したもの、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のｘ＝
０，ｘ＝ｙ，ｘ＝−ｙの断面を示したものである。図１
３（ｂ）より、ｘ＝０において偏光度が０．９９となる
拡がり角は約±５６度、ｘ＝ｙ，ｘ＝−ｙにおいては約
±２５゜となる。拡がり角としてｘ軸方向１０゜×ｙ軸
方向４０゜（半値全幅）のガウス形状を持ち、ｘ軸方向
に偏光度１で偏光した光線を入射し、上記波長板を通過
させた時の偏光度は０．９９９となり、従来の０オーダ
波長板に比べてさらに高い偏光度が得られる。

【０１１７】図１４に、１０゜×４０゜の半値全幅を持
つガウス形状の拡がりを持つ光線を入射し、α₅₆₇₈＝π
を満たすように、厚さｄ₅，ｄ₆，ｄ₇およびｄ₈を変化さ
せたときの、複屈折結晶の厚さｄ₅＋ｄ₆＋ｄ₇＋ｄ₈と出
射光の偏光度の関係を示す。偏光度が０．９９以上とな
る厚さは、ｄ₅＋ｄ₆＋ｄ₇＋ｄ₈が約９ｍｍ以下の時であ
り、波長板の厚さを厚くして、高い偏光度を得ることが
可能である。また、偏光度を０．９５程度まで許容すれ
ば、２０ｍｍ以上の厚さをとることが可能である。すな
わち、厚さに自由度を持った波長板を構成することがで
きる。

【０１１８】また、図１５に、光線４の拡がり角が０゜
の時の、上記波長板の偏光度の波長特性を示す。波長８
００ｎｍ付近で偏光度が０．９９以上となる波長範囲は
±４８ｎｍであり、従来例の０オーダ波長板と同等の波
長特性が得られる。

【０１１９】このような波長板では、光線４の入射角度
に対して、第５の複屈折結晶３０の異常光屈折率ｎ
_e5（δ₅）と第６の複屈折結晶３２の異常光屈折率ｎ_e6
（δ₅）がお互いに相殺するよう変化し、第７の複屈折
結晶３４の異常光屈折率ｎ_e7（δ₇）と第８の複屈折結
晶３６の異常光屈折率ｎ_e8（δ₇）がお互いに相殺する
よう変化するため、波長板の厚みを増やしても、入射光
線４の入射角度依存性が小さくなる。また、波長依存性
が小さく、広い波長域において位相特性の変化が小さい
ため、複数の波長に対して一つの波長板を用いることが
できる。

【０１２０】また、上記の例では、位相差α₅₆₇₈＝πと
したが、０≦α₅₆₇₈≦２πのいずれの値でも良い。この
ように構成すれば、厚さの自由度の高い、任意の位相差
の、入射角度依存性、波長依存性の小さな波長板を構成
できる。

【０１２１】また、上記の例では、０≦α₅₆₇₈≦２πと
し、ｄ₅（ｎ_o5−ｎ_e50）−ｄ₆（ｎ_{e 60}−ｎ_o6）が−ｄ₇
（ｎ_o7−ｎ_e70）＋ｄ₈（ｎ_e80−ｎ_o8）とほぼ等しくな
るように設定したが、本構成は、実施の形態３で示した
波長板２個を、実施の形態１で示した様に複屈折軸方向
を直交させて配置した構成であり、実施の形態４で示し
たように、第５の複屈折材料３０と第６の複屈折材料３
２の組合せによる波長板、および、第７の複屈折材料３
４と第８の複屈折材料３６の組合せによる波長板を、そ
れぞれ、マルチオーダ波長板としても良い。さらに、実
施の形態２で示したように、α₅₆₇₈＝２πｎ₅₆₇₈＋α
₅₆₇₈’として、マルチオーダ波長板を構成しても良い。

【０１２２】また、第５の複屈折結晶３０、第６の複屈
折結晶３２、第７の複屈折結晶３４、および第８の複屈
折結晶３６は、接着や光学ボンディング等により、お互
いに密着させても良い。このように構成すれば、一体で
アライメントずれに強い、厚さの自由度の高い、任意の
位相差の、入射角度依存性、波長依存性の小さな波長板
を構成できる。

【０１２３】さらにまた、上記の例では、入射光線４か
ら、第５の複屈折結晶３０、第６の複屈折結晶３２、第
７の複屈折結晶３４、第８の複屈折結晶３６の順に並ん
でいるとしたが、任意の順番で配置しても良い。

【０１２４】また、上記の波長板では、入射光線４か
ら、第５の複屈折結晶３０、第６の複屈折結晶３２、第
７の複屈折結晶３４、第８の複屈折結晶３６を組み合わ
せて構成したが、同様の構成で同じ位相差、または、異
なった位相差を与える複数の波長板を組み合わせてもよ
い。このように構成すれば、異なった位相差を与える波
長板を複数用意し、容易に位相差を変更することができ
るので、レーザ装置の設計が容易になる。

【０１２５】さらにまた、上記の例では、第５の複屈折
結晶３０および第７の複屈折結晶３４としてＡｌ₂Ｏ₃結
晶を用いたが、それぞれ、ＬｉＮｂＯ₃結晶、ＣａＣＯ₃
結晶、ＢＢＯ結晶等、ｎ_o＞ｎ_e0の関係を持つ複屈折結
晶を用いても良い。

【０１２６】また、上記の例では、第６の複屈折結晶３
２および第８の複屈折結晶３６としてＳｉＯ₂結晶を用
いたが、それぞれ、ＹＬＦ結晶、ＹＶＯ₄結晶、ＴｉＯ₂
結晶、ＭｇＦ₂結晶等、ｎ_o＜ｎ_e0の関係を持つ複屈折結
晶を用いても良い。

【０１２７】さらにまた、上記の波長板を半導体レーザ
の出力部に備えても良い。このように構成すれば、半導
体レーザの出力光の拡がり角が大きい場合でも、レーザ
光の偏光状態の出力角度依存性の小さな半導体レーザが
得られ、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏光方向に偏光
を調整することができる。

【０１２８】

【発明の効果】この発明は、常光屈折率ｎ_o1と異常光屈
折率ｎ_e1とがｎ_o1＞ｎ_e1の関係を有し、入射光が入射さ
れる入射面に略々平行に配置された第１の結晶軸を有す
る第１の複屈折結晶と、第１の複屈折結晶に略々平行に
配置され、常光屈折率ｎ_o2と異常光屈折率ｎ_e2がｎ_o2＜
ｎ_e2の関係を有し、光が入射される入射面に略々平行に
配置された第２の結晶軸を有する第２の複屈折結晶とを
備え、第１の結晶軸と第２の結晶軸とは略々垂直に配置
されている波長板であるので、厚さの自由度の高い、す
なわち、機械的強度の強い、入射光の入射角依存性の小
さな波長板が得られ、拡がり角の大きな励起用半導体レ
ーザの出射光を入射した場合でも、固体レーザ媒質の吸
収の大きい偏光方向に偏光状態を調整することができ、
レーザ光出力の効率を高くすることができる。

【０１２９】また、第１の複屈折結晶の厚さｄ₁および
上記第２の複屈折結晶の厚さｄ₂が、ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e1）
とｄ₂（ｎ_e2−ｎ_o2）の値がほぼ等しくなるように設定
されているので、厚さの自由度の高い、すなわち、機械
的強度の強い、入射光の入射角依存性の小さな波長板が
得られ、拡がり角の大きな励起用半導体レーザの出射光
を入射した場合でも、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏
光方向に偏光状態を調整することができ、レーザ光出力
の効率を高くすることができる。

【０１３０】また、入射光の波長λに対して、第１の複
屈折結晶の厚さｄ₁および上記第２の複屈折結晶の厚さ
ｄ₂が、０≦（２π／λ）｛ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e1）＋ｄ
₂（ｎ_e2−ｎ_o2）｝≦２πとなるように設定されている
ので、入射光の入射角依存性の小さな波長板が得られ、
拡がり角の大きな励起用半導体レーザの出射光を入射し
た場合でも、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏光方向に
偏光状態を調整することができ、レーザ光出力の効率を
高くすることができる。また、波長依存性が小さく、広
い波長域において偏光状態がほとんど変化しないため、
複数の波長に対して一つの波長板を用いることができる
ので、装置を簡略化することができる。

【０１３１】また、第１の複屈折結晶と第２の複屈折結
晶とを互いに接着しているので、一体でアライメントず
れに強い波長板が得られ、レーザ装置のメンテナンスの
簡略化や信頼性の向上を図ることができる。

【０１３２】また、常光屈折率ｎ_o3と異常光屈折率ｎ_e3
とがｎ_o3＞ｎ_e3の関係を有し、入射光が入射される入射
面に略々平行に配置された第３の結晶軸を有する第３の
複屈折結晶と、第３の複屈折結晶に略々平行に配置さ
れ、常光屈折率ｎ_o4と異常光屈折率ｎ_e4がｎ_o4＜ｎ_e4の
関係を有し、光が入射される入射面に略々平行に配置さ
れた第４の結晶軸を有する第４の複屈折結晶とを備え、
第３の結晶軸と第４の結晶軸とは略々平行に配置されて
いるので、厚さの自由度の高い、すなわち、機械的強度
の強い、入射光の入射角依存性の小さな波長板が得ら
れ、拡がり角の大きな励起用半導体レーザの出射光を入
射した場合でも、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏光方
向に偏光状態を調整することができ、レーザ光出力の効
率を高くすることができる。

【０１３３】また、入射光の波長λに対して、第３の複
屈折結晶の厚さｄ₃および上記第４の複屈折結晶の厚さ
ｄ₄が、０≦（２π／λ）｜ｄ₃（ｎ_o3−ｎ_e3）−ｄ
₄（ｎ_e4−ｎ_o4）｜≦２πとなるように設定されている
ので、厚さの自由度の高い、すなわち、機械的強度の強
い、入射光の入射角依存性の小さな波長板が得られ、拡
がり角の大きな励起用半導体レーザの出射光を入射した
場合でも、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏光方向に偏
光状態を調整することができ、レーザ光出力の効率を高
くすることができる。また、波長依存性が小さく、広い
波長域において偏光状態がほとんど変化しないため、複
数の波長に対して一つの波長板を用いることができるの
で、装置を簡略化することができる。

【０１３４】また、第３の複屈折結晶と第４の複屈折結
晶とを互いに接着しているので、一体でアライメントず
れに強い波長板が得られ、レーザ装置のメンテナンスの
簡略化や信頼性の向上を図ることができる。

【０１３５】また、常光屈折率ｎ_o5と異常光屈折率ｎ_e5
とがｎ_o5＞ｎ_e5の関係を有し、入射光が入射される入射
面に略々平行に配置された第５の結晶軸を有する第５の
複屈折結晶と、第５の複屈折結晶に略々平行に配置さ
れ、常光屈折率ｎ_o6と異常光屈折率ｎ_e6がｎ_o6＜ｎ_e6の
関係を有し、光が入射される入射面に略々平行に配置さ
れた第６の結晶軸を有する第６の複屈折結晶と、第５の
複屈折結晶に略々平行に配置され、常光屈折率ｎ_o7と異
常光屈折率ｎ_e7とがｎ_o7＞ｎ_e7の関係を有し、入射光が
入射される入射面に略々平行に配置された第７の結晶軸
を有する第７の複屈折結晶と、第５の複屈折結晶に略々
平行に配置され、常光屈折率ｎ_o8と異常光屈折率ｎ_e8が
ｎ_o8＜ｎ_e8の関係を有し、光が入射される入射面に略々
平行に配置された第８の結晶軸を有する第８の複屈折結
晶とを備え、第５の結晶軸と第６の結晶軸とは略々平行
に配置されており、第７の結晶軸と第８の結晶軸とは略
々平行に配置されており、第５の結晶軸と第７の結晶軸
とは略々垂直に配置されているので、厚さの自由度の高
い、すなわち、機械的強度の強い、入射光の入射角依存
性の小さな波長板が得られ、拡がり角の大きな励起用半
導体レーザの出射光を入射した場合でも、固体レーザ媒
質の吸収の大きい偏光方向に偏光状態を調整することが
でき、レーザ光出力の効率を高くすることができる。

【０１３６】また、入射光の波長λに対して、第５の複
屈折結晶の厚さｄ₅、第６の複屈折結晶の厚さｄ₆、第７
の複屈折結晶の厚さｄ₇、および、第８の複屈折結晶の
厚さｄ₈が、（２π／λ）｛ｄ₅（ｎ_o5−ｎ_e5）−ｄ
₆（ｎ_e6−ｎ_o6）｝と（２π／λ）｛ｄ₈（ｎ_e8−ｎ_o8）
−ｄ₇（ｎ_o7−ｎ_e7）｝の値がほぼ等しくなるように設
定されているので、厚さの自由度の高い、すなわち、機
械的強度の強い、入射光の入射角依存性の小さな波長板
が得られ、拡がり角の大きな励起用半導体レーザの出射
光を入射した場合でも、固体レーザ媒質の吸収の大きい
偏光方向に偏光状態を調整することができ、レーザ光出
力の効率を高くすることができる。また、波長依存性が
小さく、広い波長域において偏光状態がほとんど変化し
ないため、複数の波長に対して一つの波長板を用いるこ
とができるので、装置を簡略化することができる。

【０１３７】また、入射光の波長λに対して、第５の複
屈折結晶の厚さｄ₅、および、第６の複屈折結晶の厚さ
ｄ₆が、０≦（２π／λ）｜ｄ₅（ｎ_o5−ｎ_e5）−ｄ
₆（ｎ_e6−ｎ_o6）｜≦πとなるように設定され、入射光
の波長λに対して、第７の複屈折結晶の厚さｄ₇、およ
び、第８の複屈折結晶の厚さｄ₈が、０≦（２π／λ）
｜ｄ ₇（ｎ_o7−ｎ_e7）−ｄ₈（ｎ_e8−ｎ_o8）｜≦πとなる
ように設定されているので、厚さの自由度の高い、すな
わち、機械的強度の強い、入射光の入射角依存性の小さ
な波長板が得られ、拡がり角の大きな励起用半導体レー
ザの出射光を入射した場合でも、固体レーザ媒質の吸収
の大きい偏光方向に偏光状態を調整することができ、レ
ーザ光出力の効率を高くすることができる。また、波長
依存性が小さく、広い波長域において偏光状態がほとん
ど変化しないため、複数の波長に対して一つの波長板を
用いることができるので、装置を簡略化することができ
る。

【０１３８】また、第５の複屈折結晶と、第６の複屈折
結晶と、第７の複屈折結晶と、第８の複屈折結晶とを互
いに接着しているので、一体でアライメントずれに強い
波長板が得られ、レーザ装置のメンテナンスの簡略化や
信頼性の向上を図ることができる。

【０１３９】また、第１の複屈折結晶、第３の複屈折結
晶、第５の複屈折結晶および第７の複屈折結晶としてＡ
ｌ₂Ｏ₃結晶を、第２の複屈折結晶、第４の複屈折結晶、
第６の複屈折結晶および第８の複屈折結晶としてＳｉＯ
₂結晶を用いているので、レーザ装置用の高品質な結晶
を容易に入手することができ、廉価で高精度な波長板が
得られる。

【０１４０】また、第１の複屈折結晶、第３の複屈折結
晶、第５の複屈折結晶および第７の複屈折結晶としてＡ
ｌ₂Ｏ₃結晶を、第２の複屈折結晶、第４の複屈折結晶、
第６の複屈折結晶および第８の複屈折結晶としてＭｇＦ
₂結晶を用いているので、レーザ装置用の高品質な結晶
を容易に入手することができ、廉価で高精度な波長板が
得られる。

【０１４１】また、第１の複屈折結晶、第３の複屈折結
晶、第５の複屈折結晶および第７の複屈折結晶としてＢ
ＢＯ結晶を、第２の複屈折結晶、第４の複屈折結晶、第
６の複屈折結晶および第８の複屈折結晶としてＹＶＯ₄
結晶を用いているので、レーザ装置用の高品質な結晶を
容易に入手することができ、廉価で高精度な波長板が得
られる。

【０１４２】また、第１の複屈折結晶、第３の複屈折結
晶、第５の複屈折結晶および第７の複屈折結晶としてＣ
ａＣＯ₃結晶を、第２の複屈折結晶、第４の複屈折結
晶、第６の複屈折結晶および第８の複屈折結晶としてＹ
ＶＯ₄結晶を用いているので、レーザ装置用の高品質な
結晶を容易に入手することができ、廉価で高精度な波長
板が得られる。

【０１４３】また、この発明は、上記の波長板を複数組
み合わせて構成した波長板であるので、組み合わせによ
りレーザ光に与える位相差を任意に変更することがで
き、レーザ装置の設計が容易になる。

【０１４４】また、この発明は、上記の波長板をレーザ
光の出射部に備えた半導体レーザであるので、レーザ光
の偏光状態の出力角度依存性が小さな半導体レーザが得
られ、固体レーザ媒質の吸収の大きい偏光方向に偏光を
調整することができ、レーザ光出力の効率を高くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による波長板を示す
構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による波長板を透過
した光線の拡がり角と偏光度の関係を示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による波長板を透過
した光線の波長と偏光度の関係を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態１による波長板の割合
ｔと偏光度の関係を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による波長板の厚さ
と偏光度の関係を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態２による波長板の割合
ｔと偏光度の関係を示す図であ

【図７】 この発明の実施の形態３による波長板を示す
構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態３による波長板を透過
した光線の拡がり角と偏光度の関係を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態３による波長板の厚さ
と偏光度の関係を示す図である。

【図１０】 この発明の実施の形態３による波長板を透
過した光線の波長と偏光度の関係を示す図である。

【図１１】 この発明の実施の形態４によるマルチオー
ダ波長板のｎ３４と偏光度の関係を示す図であ

【図１２】 この発明の実施の形態５による波長板を示
す構成図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５による波長板を透
過した光線の拡がり角と偏光度の関係を示す図である。

【図１４】 この発明の実施の形態５による波長板の厚
さと偏光度の関係を示す図である。

【図１５】 この発明の実施の形態５による波長板を透
過した光線の波長と偏光度の関係を示す図である。

【図１６】 従来のマルチオーダ波長板を示す構成図で
ある。

【図１７】 従来のマルチオーダ波長板の偏光状態の変
化を示す説明図である。

【図１８】 従来のマルチオーダ波長板を透過した光線
の拡がり角と偏光度の関係を示す図である。

【図１９】 従来のマルチオーダ波長板を透過した光線
の波長と偏光度の関係を示す図である。

【図２０】 従来の０オーダ波長板を示す構成図であ
る。

【図２１】 従来の０オーダ波長板を透過した光線の拡
がり角と偏光度の関係を示す図である。

【図２２】 従来の０オーダ波長板を透過した光線の波
長と偏光度の関係を示す図である。

【図２３】 従来のマルチオーダ波長板の厚さと偏光度
の関係を示す図である。

【図２４】 従来の組合せ０オーダ波長板を示す構成図
である。

【図２５】 従来の組合せ０オーダ波長板を透過した光
線の拡がり角と偏光度の関係を示す図である。

【図２６】 従来の組合せ０オーダ波長板の厚さと偏光
度の関係を示す図である。

【図２７】 従来の組合せ０オーダ波長板を透過した光
線の波長と偏光度の関係を示す図である。

【符号の説明】

３ 光軸、４ 入射光線、５ 出射光線、２０ 第３の
複屈折結晶、２０ａ第３の入射面、２０ｂ 第３の出射
面、２１ 第３のｃ軸、２２ 第４の複屈折結晶、２２
ａ 第４の入射面、２２ｂ 第４の出射面、２３ 第４
のｃ軸、２５第１の複屈折結晶、２５ａ 第１の入射
面、２５ｂ 第１の出射面、２６ 第１のｃ軸、２７
第２の複屈折結晶、２７ａ 第２の入射面、２７ｂ 第
２の出射面、２８ 第２のｃ軸、３０ 第５の複屈折結
晶、３０ａ 第５の入射面、３０ｂ 第５の出射面、３
１ 第５のｃ軸、３２ 第６の複屈折結晶、３２ａ 第
６の入射面、３２ｂ 第６の出射面、３３ 第６のｃ
軸、３４ 第７の複屈折結晶、３４ａ 第７の入射面、
３４ｂ 第７の出射面、３５ 第７のｃ軸、３６第８の
複屈折結晶、３６ａ 第８の入射面、３６ｂ 第８の出
射面、３７ 第８のｃ軸。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常光屈折率ｎ_o1と異常光屈折率ｎ_e1とが
   ｎ_o1＞ｎ_e1の関係を有し、入射光が入射される入射面に
   略々平行に配置された第１の結晶軸を有する第１の複屈
   折結晶と、 上記第１の複屈折結晶に略々平行に配置され、常光屈折
   率ｎ_o2と異常光屈折率ｎ_e2がｎ_o2＜ｎ_e2の関係を有し、
   光が入射される入射面に略々平行に配置された第２の結
   晶軸を有する第２の複屈折結晶とを備え、 上記第１の結晶軸と上記第２の結晶軸とは略々垂直に配
   置されていることを特徴とする波長板。
2. 【請求項２】 上記第１の複屈折結晶の厚さｄ₁および
   上記第２の複屈折結晶の厚さｄ₂が、ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e1）
   とｄ₂（ｎ_e2−ｎ_o2）の値がほぼ等しくなるように設定
   されていることを特徴とする請求項１記載の波長板。
3. 【請求項３】 上記入射光の波長λに対して、上記第１
   の複屈折結晶の厚さｄ₁および上記第２の複屈折結晶の
   厚さｄ₂が、０≦（２π／λ）｛ｄ₁（ｎ_o1−ｎ_e1）＋ｄ
   ₂（ｎ_e2−ｎ_o2）｝≦２πとなるように設定されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の波長板。
4. 【請求項４】 上記第１の複屈折結晶と上記第２の複屈
   折結晶とを互いに接着したことを特徴とする請求項１な
   いし３のいずれかに記載の波長板。
5. 【請求項５】 常光屈折率ｎ_o3と異常光屈折率ｎ_e3とが
   ｎ_o3＞ｎ_e3の関係を有し、入射光が入射される入射面に
   略々平行に配置された第３の結晶軸を有する第３の複屈
   折結晶と、 上記第３の複屈折結晶に略々平行に配置され、常光屈折
   率ｎ_o4と異常光屈折率ｎ_e4がｎ_o4＜ｎ_e4の関係を有し、
   光が入射される入射面に略々平行に配置された第４の結
   晶軸を有する第４の複屈折結晶とを備え、 上記第３の結晶軸と上記第４の結晶軸とは略々平行に配
   置されていることを特徴とする波長板。
6. 【請求項６】 上記入射光の波長λに対して、上記第３
   の複屈折結晶の厚さｄ₃および上記第４の複屈折結晶の
   厚さｄ₄が、０≦（２π／λ）｜ｄ₃（ｎ_o3−ｎ_e3）−ｄ
   ₄（ｎ_e4−ｎ_o4）｜≦２πとなるように設定されている
   ことを特徴とする請求項５記載の波長板。
7. 【請求項７】 上記第３の複屈折結晶と上記第４の複屈
   折結晶とを互いに接着したことを特徴とする請求項５な
   いし６のいずれかに記載の波長板。
8. 【請求項８】 常光屈折率ｎ_o5と異常光屈折率ｎ_e5とが
   ｎ_o5＞ｎ_e5の関係を有し、入射光が入射される入射面に
   略々平行に配置された第５の結晶軸を有する第５の複屈
   折結晶と、 上記第５の複屈折結晶に略々平行に配置され、常光屈折
   率ｎ_o6と異常光屈折率ｎ_e6がｎ_o6＜ｎ_e6の関係を有し、
   光が入射される入射面に略々平行に配置された第６の結
   晶軸を有する第６の複屈折結晶と、 上記第５の複屈折結晶に略々平行に配置され、常光屈折
   率ｎ_o7と異常光屈折率ｎ_e7とがｎ_o7＞ｎ_e7の関係を有
   し、入射光が入射される入射面に略々平行に配置された
   第７の結晶軸を有する第７の複屈折結晶と、 上記第５の複屈折結晶に略々平行に配置され、常光屈折
   率ｎ_o8と異常光屈折率ｎ_e8がｎ_o8＜ｎ_e8の関係を有し、
   光が入射される入射面に略々平行に配置された第８の結
   晶軸を有する第８の複屈折結晶とを備え、 上記第５の結晶軸と上記第６の結晶軸とは略々平行に配
   置されており、 上記第７の結晶軸と上記第８の結晶軸とは略々平行に配
   置されており、 上記第５の結晶軸と上記第７の結晶軸とは略々垂直に配
   置されていることを特徴とする波長板。
9. 【請求項９】 上記入射光の波長λに対して、上記第５
   の複屈折結晶の厚さｄ₅、上記第６の複屈折結晶の厚さ
   ｄ₆、上記第７の複屈折結晶の厚さｄ₇、および、上記第
   ８の複屈折結晶の厚さｄ₈が、（２π／λ）｛ｄ₅（ｎ_o5
   −ｎ_e5）−ｄ ₆（ｎ_e6−ｎ_o6）｝と（２π／λ）｛ｄ
   ₈（ｎ_e8−ｎ_o8）−ｄ₇（ｎ_o7−ｎ_e7）｝の値がほぼ等し
   くなるように設定されていること特徴とする請求項８記
   載の波長板。
10. 【請求項１０】 上記入射光の波長λに対して、上記第
    ５の複屈折結晶の厚さｄ₅、および、上記第６の複屈折
    結晶の厚さｄ₆が、０≦（２π／λ）｜ｄ₅（ｎ_o5−
    ｎ_e5）−ｄ₆（ｎ_e6−ｎ_o6）｜≦πとなるように設定さ
    れ、 上記入射光の波長λに対して、上記第７の複屈折結晶の
    厚さｄ₇、および、上記第８の複屈折結晶の厚さｄ₈が、
    ０≦（２π／λ）｜ｄ₇（ｎ_o7−ｎ_e7）−ｄ₈（ｎ_e8−ｎ
    _o8）｜≦πとなるように設定されていること特徴とする
    請求項８または９記載の波長板。
11. 【請求項１１】 上記第５の複屈折結晶と、上記第６の
    複屈折結晶と、上記第７の複屈折結晶と、上記第８の複
    屈折結晶とを互いに接着したことを特徴とする請求項８
    ないし１０のいずれかに記載の波長板。
12. 【請求項１２】 上記第１の複屈折結晶、上記第３の複
    屈折結晶、上記第５の複屈折結晶および上記第７の複屈
    折結晶としてＡｌ₂Ｏ₃結晶を、 上記第２の複屈折結晶、上記第４の複屈折結晶、上記第
    ６の複屈折結晶および上記第８の複屈折結晶としてＳｉ
    Ｏ₂結晶を用いたことを特徴とする請求項１ないし１１
    のいずれかに記載の波長板。
13. 【請求項１３】 上記第１の複屈折結晶、上記第３の複
    屈折結晶、上記第５の複屈折結晶および上記第７の複屈
    折結晶としてＡｌ₂Ｏ₃結晶を、 上記第２の複屈折結晶、上記第４の複屈折結晶、上記第
    ６の複屈折結晶および上記第８の複屈折結晶としてＭｇ
    Ｆ₂結晶を用いたことを特徴とする請求項１ないし１１
    のいずれかに記載の波長板。
14. 【請求項１４】 上記第１の複屈折結晶、上記第３の複
    屈折結晶、上記第５の複屈折結晶および上記第７の複屈
    折結晶としてＢＢＯ結晶を、上記第２の複屈折結晶、上
    記第４の複屈折結晶、上記第６の複屈折結晶および上記
    第８の複屈折結晶としてＹＶＯ₄結晶を用いたことを特
    徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の波長
    板。
15. 【請求項１５】 上記第１の複屈折結晶、上記第３の複
    屈折結晶、上記第５の複屈折結晶および上記第７の複屈
    折結晶としてＣａＣＯ₃結晶を、 上記第２の複屈折結晶、上記第４の複屈折結晶、上記第
    ６の複屈折結晶および上記第８の複屈折結晶としてＹＶ
    Ｏ₄結晶を用いたことを特徴とする請求項１ないし１１
    のいずれかに記載の波長板。
16. 【請求項１６】 請求項１ないし１５のいずれかに記載
    の波長板を複数組み合わせたことを特徴とする波長板。
17. 【請求項１７】 請求項１ないし１６のいずれかに記載
    の波長板をレーザ光の出射部に備えたことを特徴とする
    半導体レーザ。