JP2012080134A

JP2012080134A - 空間モード同期レーザ

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Publication number: JP2012080134A
Application number: JP2012011416A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kurokawa; 隆志黒川; Mitsuo Takeda; 光夫武田
Original assignee: University of Electro Communications NUC; Tokyo University of Agriculture and Technology NUC; Tokyo University of Agriculture
Current assignee: University of Electro Communications NUC; Tokyo University of Agriculture and Technology NUC; Tokyo University of Agriculture
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2012-04-19

Abstract

【課題】
種々のビームプロファイルをもつ光を安定にかつ低い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空間モード同期レーザを提供する。
【解決手段】
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に向けて出射するレーザアレイ１１と、自由空間１３１のレーザ光源１１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に対向するように周期的に一次元配置された複数の反射鏡からなる反射鏡アレイ１２とを備え、各反射鏡１２１からレーザ光が出射されることを特徴とする。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。
特開２００４−２８１８９０号公報特開平６−４５６９６号公報

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

《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。

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。

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。

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。

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。

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。

《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。

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。

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》
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。

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。

《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。

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。

《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。

《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。

《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。

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。

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。

《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。

《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。

《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。

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。

（Ａ）は本発明の第１実施形態を示す説明図、（Ｂ）は本発明の第２実施形態を示す説明図、（Ｃ）は本発明の第３実施形態を示す説明図である。（Ａ）は面発光型レーザの説明図、（Ｂ）は反射鏡の周囲が光吸収層であるスラブ導波路を示す図、（Ｃ）は反射鏡の周囲が反射防止膜であるスラブ導波路を示す図である。（Ａ）は本発明の第４実施形態を示す説明図、（Ｂ）は本発明の第５実施形態を示す説明図、（Ｃ）は本発明の第６実施形態を示す説明図である。（Ａ）〜（Ｃ）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、レーザアレイの配列間隔に比べて反射鏡の配列間隔が大きい場合の実施形態を示す説明図である。（Ａ）〜（Ｃ）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、レーザアレイの配列間隔に比べて反射鏡の配列間隔が小さい場合の実施形態を示す説明図である。図１（Ａ）に示した空間モード同期レーザの、反射鏡アレイの後段に、空間変調器を配置した実施形態を示す説明図である。図１（Ｂ）に示した空間モード同期レーザの、反射鏡アレイの後段に、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。（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、（Ｂ）は波長フィルタの透過特性示す説明図である。（Ａ）は相互近接した導波路８１間のモード結合を利用した従来のレーザ装置の説明図、（Ｂ）は積層面に平行な方向にレーザ光を出射するレーザ光源を複数配置するとともに、レーザアレイに対向して反射鏡を形成した従来のレーザ装置の説明図である。

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

Claims

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。
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。
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請求項２に記載の空間モード同期レーザ。
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請求項１から３の何れかに記載の空間モード同期レーザ。
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請求項１から４の何れかに記載の空間モード同期レーザ。
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請求項１から５の何れかに記載の空間モード同期レーザ。
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請求項６に記載の空間モード同期レーザ。
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を持つことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の空間モード同期レーザ。
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。
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。
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請求項１０に記載の空間モード同期レーザ。
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請求項９から１１の何れかに記載の空間モード同期レーザ。
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請求項９から１２の何れかに記載の空間モード同期レーザ。
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請求項９から１３の何れかに記載の空間モード同期レーザ。
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請求項１４に記載の空間モード同期レーザ。
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。