JP2008124087A - Spatial mode synchronous laser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザアレイを構成する複数のレーザ光源からの発振光の位相を空間的に同期させることで、種々のビームプロファイルを持つ光を発振させること、1本の高出力ビームを発振させること、出力ビームを空間的に振らせること等ができる空間モード同期レーザに関する。 The present invention oscillates light having various beam profiles by spatially synchronizing the phases of oscillation light from a plurality of laser light sources constituting a laser array, and oscillates one high-power beam. The present invention relates to a spatial mode-locked laser capable of spatially shaking an output beam.
互いにインコヒーレントなレーザ光源が生成するレーザ光の位相を同期させるために、図9(A)に示すように相互近接した導波路81間のモード結合を利用したレーザ装置8や、図9(B)に示すように積層面に平行な方向にレーザ光を出射するレーザ光源911を周期的に複数配置しレーザーアレイ91を構成するとともに、レーザーアレイ91に対向させて反射鏡92を自由空間93に配置し、その間に光がコリメートするようにレーザーアレイ91と反射鏡92との間にシリンドリカルレンズ941,942を置いたレーザ装置9が知られている。
In order to synchronize the phases of the laser beams generated by the incoherent laser light sources, as shown in FIG. 9A, the
具体的には、特許文献1に示すレーザ装置は、レーザ光を放出する活性領域が、活性層に平行な方向に複数個配置されたレーザ光放出手段(端面発光レーザ)と、複数の活性領域から放出されたレーザ光のビーム発散性を抑制するコリメートレンズとを備えている。このコリメートレンズが、活性領域から放出された各レーザ光の一部をその活性領域に隣り合う活性領域に反射させ、かつ、反射光の光路長を(1/4)×(タルボット長の整数倍)にすることにより、各レーザ光は位相同期することができる。
Specifically, the laser device disclosed in
また、特許文献2に示すレーザ装置は、表面放射分布をフィードバックするレーザ装置のアレイに基本的な横モードの振動を設定するようにタルボット空間的フィルタを備えている。このレーザ装置では、アレイは複数の並列に位置された半導体レーザ装置の第1、第2のサブアレイより構成され、第1のサブアレイと第2のサブアレイがタルボット距離に等しい長さの自由伝播領域によって分離されている。これらの第1,第2サブアレイは自由伝播領域中の複数の光吸収材料の島より構成されている。
ところで、特許文献1および2のレーザ装置では、半導体レーザアレイの各レーザが安定に発振するとは限らず、動作が不安定になりやすい。また、アレイを構成するレーザ光源の個数が増えると、モード間の利得の閾値差が小さくなり発振モードの制御が困難となる。さらに、共振器の損失が大きいためレーザの発振しきい値が大きくなり、発振効率が悪くなる。しかも、単に多数のレーザから出た発振光を1つのビームに収束するだけの機能しか持たない。
By the way, in the laser devices of
本発明は、上記の問題を解決するために提案されたものであって、レーザアレイを構成する複数の光源からの発振光の位相を空間的に同期させることで、種々のビームプロファイルをもつ光を安定にかつ低しきい値で発振させ、または1本の高出力ビームを発振させることでき、さらに、このビームを空間的に振らせることができる空間モード同期レーザを提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problem, and has light beams having various beam profiles by spatially synchronizing the phases of oscillation light from a plurality of light sources constituting a laser array. It is an object to provide a spatially mode-locked laser that can stably oscillate at a low threshold value, or can oscillate one high-power beam, and that can spatially oscillate this beam. .
本発明の空間モード同期レーザは(1)から(16)を要旨とする。
(1)周期的に一次元または二次元配置された複数のレーザ光源からなり、前記各レーザ光源はほぼ同一の発振波長のレーザ光を自由空間に向けて出射するレーザアレイと、
前記自由空間の前記レーザ光源から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記レーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数の反射鏡からなる反射鏡アレイとを備え、前記各反射鏡またはレーザからレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。
The gist of the spatial mode-locked laser of the present invention is (1) to (16).
(1) A laser array comprising a plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, each laser light source emitting laser light having substantially the same oscillation wavelength toward free space;
A reflector array comprising a plurality of reflectors periodically spaced one-dimensionally or two-dimensionally so as to face the laser array at a predetermined distance from the laser light source in the free space toward the emission direction; A spatial mode-locked laser, wherein a laser beam is emitted from each of the reflecting mirrors or lasers.
(2)周期的に一次元または二次元配置された複数のレーザ光源からなり、前記各レーザ光源はほぼ同一の発振波長のレーザ光をレーザ光回折領域に向けて出射するレーザアレイと、
前記複数のレーザ光源が一次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなるスラブ導波路であり、前記複数のレーザ光源が二次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなる透明ブロック体の導波路であるレーザ光回折領域と、
前記レーザ光回折領域内の前記レーザ光源から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記レーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数の反射鏡からなる反射鏡アレイとを備え、前記各反射鏡からレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。
(2) a plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, each of the laser light sources emitting a laser beam having substantially the same oscillation wavelength toward a laser beam diffraction region;
A slab waveguide made of glass or electro-optic crystal when the plurality of laser light sources are arranged one-dimensionally, and a transparent block made of glass or electro-optic crystal when the plurality of laser light sources are arranged two-dimensionally A laser diffraction region that is a waveguide of the body;
A reflecting mirror array comprising a plurality of reflecting mirrors periodically and one-dimensionally or two-dimensionally arranged so as to face the laser array at a predetermined distance from the laser light source in the laser light diffraction region in the emission direction; And a spatial mode-locked laser, wherein a laser beam is emitted from each of the reflecting mirrors.
(3)前記レーザ光回折領域の幅が、前記レーザアレイの幅の少なくとも2倍以上100倍以下であることを特徴とする(2)に記載の空間モード同期レーザ。 (3) The spatial mode-locked laser according to (2), wherein the width of the laser beam diffraction region is at least two times and not more than 100 times the width of the laser array.
(4)前記複数の反射鏡の周期が、前記複数のレーザ光源の周期の整数倍、または1/(整数)倍であることを特徴とする(1)から(3)の何れかに記載の空間モード同期レーザ。 (4) The period of the plurality of reflecting mirrors is an integral multiple of the period of the plurality of laser light sources or 1 / (integer) multiple, wherein (1) to (3) Spatial mode-locked laser.
(5)前記複数のレーザ光源は端面発光型レーザまたは面発光型レーザからなり、前記レーザアレイと前記反射鏡アレイとの間の前記所定距離がnd2/(2λ)の整数倍(ここでdはレーザ光源の周期間隔、λはレーザ光源の発振波長、nはレーザアレイと反射鏡アレイとの間の媒質の屈折率)であることを特徴とする(1)から(4)の何れかに記載の空間モード同期レーザ。 (5) The plurality of laser light sources are edge-emitting lasers or surface-emitting lasers, and the predetermined distance between the laser array and the reflector array is an integral multiple of nd 2 / (2λ) (where d Is the periodic interval of the laser light source, λ is the oscillation wavelength of the laser light source, and n is the refractive index of the medium between the laser array and the reflector array). The spatially mode-locked laser described.
(6)前記複数の反射鏡の後段に、導波路型変調器または空間変調器が配置されていることを特徴とする(1)から(5)の何れかに記載の空間モード同期レーザ。 (6) The spatial mode-locked laser according to any one of (1) to (5), wherein a waveguide type modulator or a spatial modulator is disposed after the plurality of reflecting mirrors.
(7)前記変調器が位相変調器、または振幅変調器であることを特徴とする(6)に記載の空間モード同期レーザ。 (7) The spatial mode-locked laser according to (6), wherein the modulator is a phase modulator or an amplitude modulator.
(8)前記複数の反射鏡が一定間隔の波長のみを反射する特性(周期的フィルタ特性)を持つことを特徴とする(1)から(7)の何れかに記載の空間モード同期レーザ。 (8) The spatial mode-locked laser according to any one of (1) to (7), wherein the plurality of reflecting mirrors have a characteristic (periodic filter characteristic) that reflects only wavelengths at a constant interval.
(9)周期的に一次元または二次元配置された複数のレーザ光源からなり、前記各レーザ光源はほぼ同一の発振波長のレーザ光を自由空間に向けて出射する第1のレーザアレイと、
前記自由空間の前記レーザ光源から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記第1のレーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数のレーザ光源からなる第2のレーザアレイとを備え、前記第2のレーザアレイからレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。
(9) a plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, each laser light source emitting a laser beam having substantially the same oscillation wavelength toward free space;
A second laser comprising a plurality of laser light sources that are periodically spaced one-dimensionally or two-dimensionally so as to face the first laser array, separated from the laser light source in the free space by a predetermined distance in the emission direction. A spatial mode-locked laser comprising: an array; and laser light is emitted from the second laser array.
(10)周期的に一次元または二次元配置された複数のレーザ光源からなり、前記各レーザ光源はほぼ同一の発振波長のレーザ光をレーザ光回折領域に向けて出射する第1のレーザアレイと、
前記複数のレーザ光源が一次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなるスラブ導波路であり、前記複数のレーザ光源が二次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなる透明ブロック体の導波路であるレーザ光回折領域と、
前記レーザ光回折領域内の前記レーザ光源から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記第1のレーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数のレーザ光源からなる第2のレーザアレイとを備え、前記第2のレーザアレイからレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。
(10) a first laser array comprising a plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, wherein each laser light source emits laser light having substantially the same oscillation wavelength toward a laser light diffraction region; ,
A slab waveguide made of glass or electro-optic crystal when the plurality of laser light sources are arranged one-dimensionally, and a transparent block made of glass or electro-optic crystal when the plurality of laser light sources are arranged two-dimensionally A laser diffraction region that is a waveguide of the body;
A first light source comprising a plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally so as to be opposed to the first laser array at a predetermined distance in the emission direction from the laser light source in the laser light diffraction region. A spatial mode-locked laser, wherein the laser beam is emitted from the second laser array.
(11)前記レーザ光回折領域の幅が、前記レーザアレイの幅の少なくとも2倍以上4倍以下であることを特徴とする(10)に記載の空間モード同期レーザ。 (11) The spatial mode-locked laser as set forth in (10), wherein the width of the laser beam diffraction region is at least 2 to 4 times the width of the laser array.
(12)前記第2のレーザアレイを構成するレーザ光源の周期が、前記第1のレーザアレイを構成するレーザ光源の周期の、整数倍、または1/(整数)倍であることを特徴とする(9)から(11)の何れかに記載の空間モード同期レーザ。 (12) The period of the laser light source constituting the second laser array is an integral multiple or 1 / (integer) multiple of the period of the laser light source constituting the first laser array. The spatial mode-locked laser according to any one of (9) to (11).
(13)前記第1のレーザアレイおよび第2のレーザアレイを構成するレーザ光源は端面発光型レーザまたは面発光型レーザからなり、前記第1のレーザアレイと前記第2のレーザアレイとの間の前記所定距離がnd2/(2λ)の整数倍(ここでdはレーザ光源の周期間隔、λはレーザ光源の発振波長、nはレーザアレイと反射鏡アレイとの間の媒質の屈折率)であることを特徴とする(9)から(12)の何れかに記載の空間モード同期レーザ。 (13) A laser light source constituting the first laser array and the second laser array is composed of an edge-emitting laser or a surface-emitting laser, and is disposed between the first laser array and the second laser array. The predetermined distance is an integral multiple of nd 2 / (2λ) (where d is the periodic interval of the laser light source, λ is the oscillation wavelength of the laser light source, and n is the refractive index of the medium between the laser array and the reflector array). The spatial mode-locked laser according to any one of (9) to (12), wherein
(14)前記第2のレーザアレイを構成するレーザ光源の後段に、導波路型変調器または空間変調器が配置されていることを特徴とする(9)から(13)の何れかに記載の空間モード同期レーザ。 (14) The waveguide modulator or the spatial modulator is disposed at the subsequent stage of the laser light source constituting the second laser array, according to any one of (9) to (13) Spatial mode-locked laser.
(15)前記変調器が位相変調器、または振幅変調器であることを特徴とする(14)に記載の空間モード同期レーザ。 (15) The spatial mode-locked laser according to (14), wherein the modulator is a phase modulator or an amplitude modulator.
(16)周期的に一次元または二次元配置された複数の端面発光レーザからなり、前記各レーザ光源はほぼ同一の発振波長のレーザ光を波長フィルタアレイを介してレーザ光回折領域に向けて出射するレーザアレイと、
前記複数の端面発光レーザが一次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなるスラブ導波路であり、前記複数のレーザ光源が二次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなる透明ブロック体の導波路からなるレーザ光回折領域と、
前記レーザ光回折領域内の前記端面発光レーザから出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記レーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数の反射鏡からなる反射鏡アレイとを備え、前記各端面発光レーザの前記波長フィルタアレイとは反対側の端部からレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。
(16) Comprising a plurality of edge emitting lasers periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, each laser light source emits laser light having substantially the same oscillation wavelength toward a laser light diffraction region through a wavelength filter array. A laser array to
When the plurality of edge emitting lasers are arranged one-dimensionally, it is a slab waveguide made of glass or electro-optic crystal, and when the plurality of laser light sources are arranged two-dimensionally, it is transparent made of glass or electro-optic crystal. A laser beam diffraction region composed of a waveguide of a block body;
A reflector array composed of a plurality of reflectors periodically spaced one-dimensionally or two-dimensionally so as to face the laser array at a predetermined distance in the emission direction from the edge-emitting laser in the laser beam diffraction region A spatial mode-locked laser characterized in that laser light is emitted from the end of each of the edge-emitting lasers opposite to the wavelength filter array.
本発明の空間モード同期レーザは、レーザアレイの各レーザ光源から出射する光の位相を揃えることができ、また発振光を位相変調して、光ビームを振ったり(走査したり)ビームプロファイルを自在に変えたりでき(機械的な反射鏡が不要)、しかも周波数コムを空間的に分離して生成できるため短光パルスの合成などに応用できる。
すなわち、本発明の空間モード同期レーザは、光パルス発生光源として用いられることはもちろん、高出力のレーザ加工用の光ビーム発生装置としても用いられる。
The spatial mode-locked laser of the present invention can align the phase of the light emitted from each laser light source of the laser array, and also modulates the phase of the oscillating light to swing the light beam (scan) and freely adjust the beam profile. (There is no need for a mechanical reflector), and the frequency comb can be generated spatially separated, so that it can be applied to the synthesis of short light pulses.
That is, the spatial mode-locked laser of the present invention is used not only as an optical pulse generation light source but also as a light beam generation device for high-power laser processing.
以下、本発明の実施形態を説明する。なお、以下に参照される図面においては、実施例の理解を容易にするためにレーザ光の回折の状態を模式的に示してあるが、実際に生じる自己結合状態を表示するものではない。また、念のために付記するが、位相同期した光を矢印で示してあるが、これらの矢印の方向は便宜上のものであり、実際に生じる方向を表すものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings referred to below, the diffraction state of the laser beam is schematically shown for easy understanding of the embodiment, but the actual self-coupling state is not displayed. In addition, although added as a precaution, the phase-synchronized light is indicated by arrows, the directions of these arrows are for convenience, and do not represent the directions that actually occur.
《第1実施形態》
図1(A)は本発明の第1実施形態を示す説明図である。図1(A)において、空間モード同期レーザ1Aは、レーザアレイ11と、反射鏡アレイ12とからなる。レーザアレイ11は、周期的に一次元配置された複数のレーザ光源111からなり、各レーザ光源111はほぼ同一の発振波長のレーザ光を自由空間131に向けて出射する。
<< First Embodiment >>
FIG. 1A is an explanatory view showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1A, the spatial mode-locked
本実施形態では、レーザ光源111は面発光型レーザである。図2(A)にレーザ光源111(面発光型レーザ)の例を示す。なお、図2(A)においては、説明の便宜上、面発光レーザを符号7で示す。面発光レーザ7は、基板70の一方の面(下面)に下部電極71を有しており、基板70には下面ブラッグ反射器(下面DBR)72が形成され下面DBR72の所定領域に活性層73および上面部ブラッグ反射器(上面DBR)74が形成され、上面部ブラッグ反射器74上には、上部リング電極75が形成されている。
In the present embodiment, the
反射鏡アレイ12は、自由空間131のレーザ光源111から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、レーザアレイ11に対向するようにレーザアレイ11のレーザ光源111と同じ周期で一次元配置された複数の反射鏡121からなる。
The
この反射鏡121は図2(B)に示すように、ガラス基板124の表面に反射鏡121と光吸収層122とを形成することで作製されている。なお、光吸収層122は、反射鏡121以外の領域に形成されている。また、反射鏡121は図2(C)に示すように、ガラス基板124の表面に反射鏡121と反射防止膜123とを形成することで作製されている。なお、反射防止膜123は、反射鏡121以外の領域に形成されている。図2(B),(C)では、レーザ光Lは反射鏡121以外の部分では反射することはない。
As shown in FIG. 2B, the reflecting
レーザアレイ11と反射鏡アレイ12との間の所定距離は、d2/(2λ)の整数倍(ここで、dはレーザ光源111の周期間隔、λはレーザ光源111の発振波長)である。また、周期間隔dは、波長λよりも十分に大きく設定する。
The predetermined distance between the
本実施形態では、レーザ光源111として面発光レーザを用い、各レーザ光源111の一次元配置の周期に対応した反射鏡121のアレイ(反射鏡アレイ12)を用いている。したがって不要な部分からの反射がないので、S/N特性が向上し、発振モードが安定化する利点がある。
図1(A)の例において、レーザアレイ11と、反射鏡アレイ12とは二次元配置されていてもよい。
In this embodiment, a surface emitting laser is used as the
In the example of FIG. 1A, the
《第2実施形態》
図1(B)は本発明の第2実施形態を示す説明図である。図1(B)において、空間モード同期レーザ1Bは、レーザアレイ11と、反射鏡アレイ12と、スラブ導波路132とからなる。
レーザアレイ11は、第1実施形態と同様、周期的に一次元配置された複数のレーザ光源111からなり、各レーザ光源111はほぼ同一の発振波長のレーザ光はスラブ導波路132内を伝搬する。レーザ光源111は、第1実施形態と同様、面発光型レーザである。
<< Second Embodiment >>
FIG. 1B is an explanatory view showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 1B, the spatial mode-locked laser 1B includes a
As in the first embodiment, the
反射鏡アレイ12は、第1実施形態と同様、スラブ導波路132のレーザ光源111から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、レーザアレイ11に対向するように、各レーザ光源111と同じ周期間隔で一次元配置された複数の反射鏡121(図2(B),(C)参照)からなり、レーザアレイ11と反射鏡アレイ12との間の所定距離はn×〔d2/(2λ)〕の整数倍(ここで、dはレーザ光源111の周期間隔、λはレーザ光源111の発振波長、nはスラブ導波路132の屈折率である)となるように選ばれる。
As in the first embodiment, the
スラブ導波路132はガラス、プラスチックまたは電気光学結晶からなる。
なお、上記実施形態では、レーザアレイ11および反射鏡アレイ22は二次元配置されていてもよい。この場合には、レーザ光回折領域はガラス、プラスチックまたは電気光学結晶からなる透明ブロック体の導波路により構成することができる。
《第3実施形態》
The
In the above embodiment, the
<< Third Embodiment >>
図1(C)は本発明の第3実施形態を示す説明図である。図1(C)において、空間モード同期レーザ1Cは、第2実施形態における空間モード同期レーザ1Bと同様、レーザアレイ11と、反射鏡アレイ12と、スラブ導波路133とからなる。ただし、第3実施形態では、スラブ導波路133の幅は、レーザアレイ11の幅の数倍以上(通常、少なくとも2倍以上100倍以下)となるように選ばれる。
FIG. 1C is an explanatory view showing a third embodiment of the present invention. In FIG. 1C, a spatial mode-locked
本実施形態では、スラブ導波路133の幅が広いため、スラブ導波路133の横まではレーザ光は広がらないので、導波モードが立たない。これにより、スラブ導波路133は、第1実施形態(図1(A))の自由空間と実質同一に扱うことができ、安定した動作が行われる。
In this embodiment, since the width of the
《第4実施形態》
図3(A)は本発明の第4実施形態を示す説明図である。図3(A)において、空間モード同期レーザ2Aは、第1のレーザアレイ21と、第2のレーザアレイ22とからなる。第1のレーザアレイ21は、周期的に一次元配置された複数のレーザ光源211からなり、各レーザ光源211はほぼ同一の発振波長のレーザ光を自由空間231に向けて出射する。
<< 4th Embodiment >>
FIG. 3A is an explanatory view showing a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 3A, the spatial mode-locked laser 2 </ b> A includes a
第2のレーザアレイ22は、自由空間231のレーザ光源211から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、第1のレーザアレイ21に対向するように、第1のレーザアレイ21と同じ周期間隔で一次元配置された複数のレーザ光源221からなる。
すなわち、第4実施形態は、第1実施形態における反射鏡アレイ12をレーザアレイ(本実施形態の符号22)に代えたものである。
本実施形態では、共振器空間(自由空間231)の両側に、第1のレーザアレイ21,第2のレーザアレイ22が配置されているため、共振器の損失が大きくても発振しきい値を小さくでき、その結果、効率よく空間モード同期レーザを発振できる。また、第1実施形態におけると同様、不要部分がないので、S/N特性が向上し、発振モードが安定化する利点がある。
図3(A)の例において、レーザアレイ21と、反射鏡アレイ22とは二次元配置されていてもよい。
The
That is, in the fourth embodiment, the
In this embodiment, since the
In the example of FIG. 3A, the
《第5実施形態》
図3(B)は本発明の第5実施形態を示す説明図である。図3(B)において、空間モード同期レーザ2Bは、第1のレーザアレイ21と、第2のレーザアレイ22と、スラブ導波路232とからなる。
第1のレーザアレイ21および第2のレーザアレイ22は、第4実施形態と同様、周期的に一次元配置された複数のレーザ光源211,221からなり、これらレーザ光源は、第1実施形態と同様、面発光型レーザである。
第5実施形態は、第2実施形態における反射鏡アレイ12をレーザアレイ(本実施形態の符号22)に代えたものである。
<< 5th Embodiment >>
FIG. 3B is an explanatory view showing a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 3B, the spatial mode-locked laser 2 </ b> B includes a
As in the fourth embodiment, the
In the fifth embodiment, the
《第6実施形態》
図3(C)は本発明の第6実施形態を示す説明図である。図3(C)において、空間モード同期レーザ2Cは、第5実施形態における空間モード同期レーザ2Bと同様、第1のレーザアレイ21と、第2のレーザアレイ22と、スラブ導波路(レーザ光回折領域)23とからなる。ただし、第6実施形態では、スラブ導波路233の幅は、第1のレーザアレイ21の幅の数倍以上(通常、少なくとも2倍以上100倍以下)となるように選ばれる。
図1(C)の第3実施形態と同様、本実施形態では、スラブ導波路233の幅が広いため、導波モードが立たない。これにより、第3実施形態における効果と、第4実施形態における効果とを併せ持つ効果を奏することができる。
<< 6th Embodiment >>
FIG. 3C is an explanatory view showing a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 3C, a spatial mode-locked laser 2C includes a
As in the third embodiment of FIG. 1C, in this embodiment, the waveguide mode does not stand because the width of the
《第7実施形態》
図4(A)〜(C)および図5(A)〜(D)は、図1(A)〜(C)に示した空間モード同期レーザ1A〜1Cにおいて、レーザアレイ(符号11)の配列間隔と、反射鏡アレイ(符号12)の配列間隔とが異なる場合を示す実施形態である。
<< 7th Embodiment >>
4 (A) to 4 (C) and FIGS. 5 (A) to 5 (D) show the arrangement of laser arrays (reference numeral 11) in the spatial mode-locked lasers 1A to 1C shown in FIGS. 1 (A) to 1 (C). It is embodiment which shows the case where a space | interval and the arrangement | sequence space | interval of a reflective mirror array (code | symbol 12) differ.
図4(A)〜(C)では、レーザアレイ11の配列間隔(レーザ光源111間の距離)より、反射鏡アレイ(符号12)の配列間隔(レーザ光源121間の距離)が大きい場合(たとえば2倍、4倍の場合)を示し、図5(A)〜(C)では、レーザアレイ11の配列間隔より、反射鏡アレイ(符号12)の配列間隔が小さい場合(たとえば1/2倍、1/4倍の場合)を示している。 4A to 4C, when the arrangement interval (distance between laser light sources 121) of the reflector array (reference numeral 12) is larger than the arrangement interval (distance between laser light sources 111) of the laser array 11 (for example, 5 (A) to (C), when the arrangement interval of the reflector array (reference numeral 12) is smaller than the arrangement interval of the laser array 11 (for example, 1/2 times, (In case of 1/4 times).
なお、図3(A)〜(C)に示した空間モード同期レーザ2A〜2Cにおいて、第1のレーザアレイ(符号21)の配列間隔と、第2のレーザアレイ(符号22)の配列間隔とが異なるように構成できる。
以上のように構成することで、空間モード同期レーザから出射するレーザ光を球面波(発散波または収束波)とすることができ、レンズを配置したと同様の効果を奏することができる。
In the spatial mode-locked lasers 2A to 2C shown in FIGS. 3A to 3C, the arrangement interval of the first laser array (reference numeral 21) and the arrangement interval of the second laser array (reference numeral 22) Can be configured differently.
With the configuration as described above, the laser light emitted from the spatial mode-locked laser can be a spherical wave (divergent wave or convergent wave), and the same effect as when a lens is arranged can be achieved.
《第8実施形態》
図6は、図1(A)に示した空間モード同期レーザ1Aの、反射鏡アレイ(符号12)の後段に、空間変調器(たとえば、透過型液晶空間変調器等)14を配置した実施形態を示す説明図である。本実施形態では、出射光のビームプロファイルを変化させたり、1つのビームに収束してビームを走査したりできる。
図3(A)に示した空間モード同期レーザ2Aにおいても、第2のレーザアレイの後段に上記した空間変調器を配置することができる。
<< Eighth Embodiment >>
FIG. 6 shows an embodiment in which a spatial modulator (for example, a transmissive liquid crystal spatial modulator or the like) 14 is arranged in the subsequent stage of the reflector array (reference numeral 12) of the spatial mode-locked laser 1A shown in FIG. It is explanatory drawing which shows. In the present embodiment, the beam profile of the emitted light can be changed, or the beam can be converged into one beam and scanned.
Also in the spatial mode-locked laser 2A shown in FIG. 3A, the above-described spatial modulator can be arranged after the second laser array.
《第9実施形態》
図7は、図1(B)に示した空間モード同期レーザ1Bの、反射鏡アレイ(符号12)の後段に、スラブ導波路とモノリシックに一次元の導波路型変調器アレイを配置した実施形態を示す説明図である。このときの材料は、ガラス、電気光学結晶等が用いられる。
本実施形態では、変調器アレイ15により、ビーム制御が可能となる。なお、図1(C)に示した空間モード同期レーザ1Cの、反射鏡アレイ(符号12)の後段に変調器アレイ15を配置することもできるし、図3(B),(C)に示した空間モード同期レーザ2B,2Cの、第2のレーザアレイの後段に上記した変調器アレイを配置することができる。
<< Ninth Embodiment >>
FIG. 7 shows an embodiment in which a spatially mode-locked laser 1B shown in FIG. 1B has a slab waveguide and a monolithically one-dimensional waveguide type modulator array arranged after the reflector array (reference numeral 12). It is explanatory drawing which shows. As the material at this time, glass, electro-optic crystal or the like is used.
In the present embodiment, the modulator array 15 enables beam control. In addition, the modulator array 15 can be arranged after the reflecting mirror array (reference numeral 12) of the spatial mode-locked
《第10実施形態》
図8(A)は、本発明の空間モード同期レーザの第10実施形態の説明図である。図8(A)において、空間モード同期レーザ5は、レーザアレイ51と、反射鏡アレイ54と、スラブ導波路(レーザ光回折領域)53とからなる。
レーザアレイ51は、周期的に一次元配置された複数のレーザ光源(端面発光レーザ)511からなり、レーザ光源511はほぼ同一の発振波長のレーザ光を波長フィルタアレイ52(波長フィルタF1,F2,F3,・・・,FNからなる)を介してスラブ導波路53に向けて出射する。図8(B)に示すように、波長フィルタF1,F2,F3,・・・,FNは、レーザの多数の発振モードの一つだけが順に選択的に透過する特性を持つ。
<< 10th Embodiment >>
FIG. 8A is an explanatory diagram of a tenth embodiment of the spatial mode-locked laser according to the present invention. In FIG. 8A, the spatial mode-locked laser 5 includes a
The
反射鏡アレイ52は、スラブ導波路53のレーザ光源511から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、レーザアレイ51に対向するように周期的に一次元配置された複数の反射鏡521からなり、レーザアレイ51と反射鏡アレイ52との間の所定距離はn×〔d2/(2λ)〕(ここで、dはレーザ光源511の周期間隔、λはレーザ光源511の発振波長、nはスラブ導波路532の屈折率である)の整数倍となるように選ばれる。スラブ導波路(レーザ光回折領域)53はガラスまたは電気光学結晶からなる。
本実施形態では、レーザ光源511の波長フィルタアレイ54とは反対側の端部あからレーザ光が出射される。
なお、この構造においても第9実施形態と同様の導波路型変調器アレイを、レーザ光源511の右側に配置できることはいうまでもない。
The reflecting
In the present embodiment, laser light is emitted from the end of the
In this structure, it is needless to say that the same waveguide type modulator array as that of the ninth embodiment can be arranged on the right side of the
1A,1B,1C,2A,2B,2C 空間モード同期レーザ
11,21,51 レーザアレイ
12,22,54 反射鏡アレイ
15 変調器アレイ
52 波長フィルタアレイ
111,211,511 レーザ光源
112,212,541 反射鏡
131,231 自由空間
132,133,232,233,53 スラブ導波路
521(F1,F2,・・・,FN) 波長フィルタ
1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C Spatial mode-locked
Claims (16)
前記自由空間の前記レーザ光源から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記レーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数の反射鏡からなる反射鏡アレイとを備え、前記各反射鏡またはレーザからレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。 A plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and each laser light source emits laser light having substantially the same oscillation wavelength toward free space; and
A reflector array comprising a plurality of reflectors periodically spaced one-dimensionally or two-dimensionally so as to face the laser array at a predetermined distance from the laser light source in the free space toward the emission direction; A spatial mode-locked laser, wherein a laser beam is emitted from each of the reflecting mirrors or lasers.
前記複数のレーザ光源が一次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなるスラブ導波路であり、前記複数のレーザ光源が二次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなる透明ブロック体の導波路であるレーザ光回折領域と、
前記レーザ光回折領域内の前記レーザ光源から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記レーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数の反射鏡からなる反射鏡アレイとを備え、前記各反射鏡からレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。 A plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, each laser light source emitting a laser beam having substantially the same oscillation wavelength toward a laser beam diffraction region; and
A slab waveguide made of glass or electro-optic crystal when the plurality of laser light sources are arranged one-dimensionally, and a transparent block made of glass or electro-optic crystal when the plurality of laser light sources are arranged two-dimensionally A laser diffraction region that is a waveguide of the body;
A reflecting mirror array comprising a plurality of reflecting mirrors periodically and one-dimensionally or two-dimensionally arranged so as to face the laser array at a predetermined distance from the laser light source in the laser light diffraction region in the emission direction; And a spatial mode-locked laser, wherein a laser beam is emitted from each of the reflecting mirrors.
前記自由空間の前記レーザ光源から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記第1のレーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数のレーザ光源からなる第2のレーザアレイとを備え、前記第2のレーザアレイからレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。 A plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, each laser light source emitting a laser beam having substantially the same oscillation wavelength toward free space;
A second laser comprising a plurality of laser light sources that are periodically spaced one-dimensionally or two-dimensionally so as to face the first laser array, separated from the laser light source in the free space by a predetermined distance in the emission direction. A spatial mode-locked laser comprising: an array; and laser light is emitted from the second laser array.
前記複数のレーザ光源が一次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなるスラブ導波路であり、前記複数のレーザ光源が二次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなる透明ブロック体の導波路であるレーザ光回折領域と、
前記レーザ光回折領域内の前記レーザ光源から出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記第1のレーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数のレーザ光源からなる第2のレーザアレイとを備え、前記第2のレーザアレイからレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。 A plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, each laser light source emitting a laser beam having substantially the same oscillation wavelength toward a laser beam diffraction region;
A slab waveguide made of glass or electro-optic crystal when the plurality of laser light sources are arranged one-dimensionally, and a transparent block made of glass or electro-optic crystal when the plurality of laser light sources are arranged two-dimensionally A laser diffraction region that is a waveguide of the body;
A first light source comprising a plurality of laser light sources periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally so as to be opposed to the first laser array at a predetermined distance in the emission direction from the laser light source in the laser light diffraction region. A spatial mode-locked laser, wherein the laser beam is emitted from the second laser array.
前記複数の端面発光レーザが一次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなるスラブ導波路であり、前記複数のレーザ光源が二次元配置されているときはガラスまたは電気光学結晶からなる透明ブロック体の導波路からなるレーザ光回折領域と、
前記レーザ光回折領域内の前記端面発光レーザから出射方向に向けて所定距離だけ離れ、前記レーザアレイに対向するように周期的に一次元または二次元配置された複数の反射鏡からなる反射鏡アレイとを備え、前記各端面発光レーザの前記波長フィルタアレイとは反対側の端部からレーザ光が出射されることを特徴とする空間モード同期レーザ。 A laser array comprising a plurality of edge emitting lasers periodically arranged one-dimensionally or two-dimensionally, wherein each laser light source emits laser light having substantially the same oscillation wavelength toward a laser light diffraction region via a wavelength filter array When,
When the plurality of edge emitting lasers are arranged one-dimensionally, it is a slab waveguide made of glass or electro-optic crystal, and when the plurality of laser light sources are arranged two-dimensionally, it is transparent made of glass or electro-optic crystal. A laser beam diffraction region composed of a waveguide of a block body;
A reflector array composed of a plurality of reflectors periodically spaced one-dimensionally or two-dimensionally so as to face the laser array at a predetermined distance in the emission direction from the edge-emitting laser in the laser beam diffraction region A spatial mode-locked laser characterized in that laser light is emitted from the end of each of the edge-emitting lasers opposite to the wavelength filter array.
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