JP2015005572A - ビーム結合装置、ビーム結合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のビームを結合するビーム結合において、それぞれのビームの位相を所望の状態に制御するために要する計算量及び計算時間を削減すること。
【解決手段】複数のビームを結合するビーム結合装置は、フィルタ部と位相制御部とを備える。フィルタ部は、複数のビームのうち一部を選択ビームとして選択し、選択ビームを通過させる。位相制御部は、選択ビームの測定に基づき、選択ビームのそれぞれの位相を所望の状態に制御する。フィルタ部は、複数のビームの全てが選択されるように、選択ビームを時間的に変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のビームを結合するビーム結合技術に関する。

複数のビームを結合して高強度のレーザ出力を得るコヒーレントビーム結合が知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３を参照）。高強度のレーザ出力を得るためには、それら複数のビームそれぞれの位相を揃える必要がある。

特許文献１及び特許文献２は、ビーム結合方式の１つとして「ＬＯＣＳＥＴ方式」を開示している。ＬＯＣＳＥＴ方式では、複数のビームそれぞれを互いに区別できるように、それぞれのビームの変調（振幅変調や周波数変調）が行われる。そして、結合されたビームの遠視野像（Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）を、１個のセンサ（例えばフォトダイオード）を用いて観測する。計算装置は、観測データに基づいて複雑な計算を行うことにより、複数のビーム間の位相差を検出し、その位相差が無くなるように複数のビームそれぞれの位相をフィードバック制御する。

特許文献３は、ビーム結合方式の１つとして「光ヘテロダイン方式」を開示している。光ヘテロダイン方式では、マスターオシレータから出力された基本ビームが、参照ビームと複数のビームとに分割される。参照ビームの周波数は、周波数シフタ（ｏｐｔｉｃａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔｅｒ）によってシフトさせられる。周波数シフト後の参照ビームと複数のビームそれぞれとを重ね合わせると、ビート（うなり）が発生する。そして、複数のセンサを用いて、複数の重ね合わせビームそれぞれのビートを観測する。計算装置は、観測データに基づいて複雑な計算を行うことにより、複数のビーム間の位相差を検出し、その位相差が無くなるように複数のビームそれぞれの位相をフィードバック制御する。

ＵＳ特許第７，２３３，４３３号 特開２０１１−４３８０８号公報 ＵＳ特許第７，８８４，９９７号

結合すべきビームの本数が増加するにつれ、それぞれのビームの位相を所望の状態に制御するために要する計算量及び計算時間は爆発的に増大する。

本発明の１つの目的は、複数のビームを結合するビーム結合において、それぞれのビームの位相を所望の状態に制御するために要する計算量及び計算時間を削減することができる技術を提供することにある。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の１つの観点において、複数のビーム（Ｂ１〜Ｂｎ）を結合するビーム結合装置（１）が提供される。そのビーム結合装置（１）は、フィルタ部（５０）と位相制御部（１００）とを備える。フィルタ部（５０）は、複数のビーム（Ｂ１〜Ｂｎ）のうち一部を選択ビーム（Ｂｓ）として選択し、選択ビーム（Ｂｓ）を通過させる。位相制御部（１００）は、選択ビーム（Ｂｓ）の測定に基づき、選択ビーム（Ｂｓ）のそれぞれの位相を所望の状態に制御する。フィルタ部（５０）は、複数のビーム（Ｂ１〜Ｂｎ）の全てが選択されるように、選択ビーム（Ｂｓ）を時間的に変化させる。

本発明の他の観点において、複数のビーム（Ｂ１〜Ｂｎ）を結合するビーム結合方法が提供される。そのビーム結合方法は、[Ａ］複数のビーム（Ｂ１〜Ｂｎ）のうち一部を選択ビーム（Ｂｓ）として選択するステップと、［Ｂ］選択ビーム（Ｂｓ）の測定に基づき、選択ビーム（Ｂｓ）のそれぞれの位相を所望の状態に制御するステップと、［Ｃ］複数のビーム（Ｂ１〜Ｂｎ）の全てが選択されるように、選択ビーム（Ｂｓ）を時間的に変化させるステップと、を含む。

本発明によれば、複数のビームを結合するビーム結合において、それぞれのビームの位相を所望の状態に制御するために要する計算量及び計算時間を削減することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係るビーム結合装置の構成を示す概略図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るビーム結合装置における選択ビームの時間遷移の一例を示す概念図である。 図３は、本発明の実施の形態に係るビーム結合装置における選択ビームの時間遷移の他の例を示す概念図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るビーム結合装置のマルチビーム生成部の構成の一例を示す概略図である。 図５は、本発明の実施の形態に係るビーム結合装置における位相制御の一例を示す概念図である。 図６は、本発明の実施の形態に係るビーム結合装置における位相制御の他の例を示す概念図である。 図７は、本発明の実施の形態に係るビーム結合装置のフィルタ部の構成及び作用の一例を示す概念図である。 図８は、本発明の実施の形態に係るビーム結合装置のマルチビーム生成部の構成の他の例を示す概略図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．第１の実施の形態
図１は、本実施の形態に係るビーム結合装置１の構成を示す概略図である。ビーム結合装置１は、レーザ発振器１０、マルチビーム生成部２０、位相シフト部３０、位相シフト制御部３５、ビームスプリッタ４０、フィルタ部５０、レンズ６０、及びセンサ部７０を備えている。

レーザ発振器１０は、マスターオシレータ（ｍａｓｔｅｒ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）として機能し、基本ビームＢａを生成、出力する。

マルチビーム生成部２０は、レーザ発振器１０から出力された基本ビームＢａを受け取る。そして、マルチビーム生成部２０は、受け取った基本ビームＢａを分割することによって、複数のビームＢ１〜Ｂｎを生成する。尚、ｎは２以上の整数である。

位相シフト部３０は、複数のビームＢ１〜Ｂｎを受け取る。この位相シフト部３０は、ビームＢ１〜Ｂｎのそれぞれの位相をシフトすることができるように構成されている。例えば、図１に示されるように、位相シフト部３０は、位相シフタ３１−１〜３１−ｎを備えている。各位相シフタ３１として、例えば、ピエゾ鏡（ｐｉｅｓｏ−ａｃｔｕａｔｏｒ ｍｉｒｒｏｒ ｓｙｓｔｅｍ）が用いられる。他の例としては、透過型の位相シフタが用いられる。位相シフタ３１−１〜３１−ｎは、それぞれビームＢ１〜Ｂｎを受け取り、それらビームＢ１〜Ｂｎの位相をシフト可能なように配置されている。

位相シフタ３１−１〜３１−ｎのそれぞれによる位相シフト量を制御するのが、位相シフト制御部３５である。この位相シフト制御部３５と上記の位相シフト部３０の組み合わせにより「位相制御部１００」が構成される。この位相制御部１００は、複数のビームＢ１〜Ｂｎのそれぞれの位相を制御する機能を有している。位相制御部１００による位相制御の詳細は後述される。

ビームスプリッタ４０は、位相制御後のビームＢ１〜Ｂｎのそれぞれを２方向に分割する。一方のビームＢ１〜Ｂｎは、結合され、レーザ出力となる。他方のビームＢ１〜Ｂｎは、フィルタ部５０に供給される。

フィルタ部５０は、位相制御後のビームＢ１〜Ｂｎを受け取る。このフィルタ部５０は、受け取ったビームＢ１〜Ｂｎのうち一部のビームだけを通過させる機能を有する空間フィルタである。フィルタ部５０を通過するビームは、以下、「選択ビームＢｓ」と参照される。つまり、フィルタ部５０は、複数のビームＢ１〜Ｂｎのうち一部を選択ビームＢｓとして選択し、その選択ビームＢｓだけを通過させる機能を有している。尚、選択ビームＢｓは、複数のビームＢ１〜Ｂｎのうち少なくとも２本を含んでいる。

また、フィルタ部５０は、通過させる選択ビームＢｓを時間的に変化させる（切り替える）機能も有している。より詳細には、フィルタ部５０は、所定の期間内にビームＢ１〜Ｂｎの全てが選択されるように、選択ビームＢｓを時間的に変化させる。このようなフィルタ部５０として、例えば、開口部を有する円盤が考えられる。その円盤が回転することにより、開口部の位置が時間的に変化し、選択ビームＢｓを切り替えることができる。あるいは、液晶を利用してフィルタ部５０を実現することも可能である。

レンズ６０は、選択ビームＢｓを集光する。

センサ部７０は、選択ビームＢｓの測定を行い、その測定結果を示す測定データＭＥＳを生成する。例えば、センサ部７０は、フォトダイオードで実現される。測定データＭＥＳは、位相シフト制御部３５にフィードバックされる。

位相シフト制御部３５（位相制御部１００）は、センサ部７０から測定データＭＥＳを受け取る。そして、位相シフト制御部３５は、受け取った測定データＭＥＳに基づき、選択ビームＢｓとなっているそれぞれのビームの位相を所望の状態に制御する。例えば、ビームＢ１〜Ｂ３が選択ビームＢｓとなっている場合、位相シフト制御部３５は、位相シフタ３１−１〜３１−３のそれぞれによる位相シフト量を調整することにより、選択ビームＢ１〜Ｂ３のそれぞれの位相を制御する。典型的には、位相シフト制御部３５は、選択ビームＢｓとなっているビームのそれぞれの位相が揃うようにフィードバック制御を行う。

位相制御の方式としては、様々考えられる。例えば、センサ部７０で選択ビームＢｓの遠視野像の強度を測定し、その測定強度が最大となるように選択ビームＢｓのそれぞれの位相をフィードバック制御してもよい。あるいは、特許文献１や特許文献２に記載されている「ＬＯＣＳＥＴ方式」により、選択ビームＢｓのそれぞれの位相をフィードバック制御してもよい。あるいは、特許文献３に記載されている「光ヘテロダイン方式」により、選択ビームＢｓのそれぞれの位相をフィードバック制御してもよい。

位相制御の対象は、上述の通り選択ビームＢｓとなっているビームである。位相シフト制御部３５は、フィルタ部５０と情報をやりとりすることにより、選択ビームＢｓを把握することができる。例えば、フィルタ部５０は、選択ビームＢｓとなっているビームを位相シフト制御部３５にリアルタイムに通知する。あるいは、位相シフト制御部３５が、フィルタ部５０に指示を出して選択ビームＢｓを選択させてもよい。いずれにせよ、位相シフト制御部３５は、選択ビームＢｓを把握することができる。

また、上述の通り、フィルタ部５０は、選択ビームＢｓを時間的に切り替えることにより、所定の期間内にビームＢ１〜Ｂｎの全てを選択する。これにより、位相シフト制御部３５（位相制御部１００）は、全てのビームＢ１〜Ｂｎの位相を所望の状態に制御することができる。典型的には、位相シフト制御部３５（位相制御部１００）は、全てのビームＢ１〜Ｂｎの位相が揃うようにフィードバック制御を行う。

図２は、選択ビームＢｓの時間遷移の一例を示している。期間ｔ１において、フィルタ部５０は、ビームＢ１〜Ｂ３を選択ビームＢｓとして選択し、位相制御部１００は、ビームＢ１を基準ビームとして用い、その他のビームＢ２、Ｂ３の位相を基準ビームＢ１の位相に揃える。期間ｔ２において、フィルタ部５０は、ビームＢ３〜Ｂ５を選択ビームＢｓとして選択し、位相制御部１００は、ビームＢ３を基準ビームとして用い、その他のビームＢ４、Ｂ５の位相を基準ビームＢ３の位相に揃える。期間ｔ３において、フィルタ部５０は、ビームＢ５〜Ｂ７を選択ビームＢｓとして選択し、位相制御部１００は、ビームＢ５を基準ビームとして用い、その他のビームＢ６、Ｂ７の位相を基準ビームＢ５の位相に揃える。期間ｔ４において、フィルタ部５０は、ビームＢ７〜Ｂ９を選択ビームＢｓとして選択し、位相制御部１００は、ビームＢ７を基準ビームとして用い、その他のビームＢ８、Ｂ９の位相を基準ビームＢ７の位相に揃える。このようにして、全てのビームＢ１〜Ｂ９の位相を揃えることができる。

図３は、選択ビームＢｓの時間遷移の他の例を示している。図３の例では、全期間にわたってビームＢ１が選択ビームＢｓの１つとして選択され、そのビームＢ１が常に基準ビームとして用いられる。具体的には、期間ｔ１において、フィルタ部５０は、ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ６を選択ビームＢｓとして選択し、位相制御部１００は、ビームＢ２、Ｂ６の位相を基準ビームＢ１の位相に揃える。期間ｔ２において、フィルタ部５０は、ビームＢ１、Ｂ３、Ｂ７を選択ビームＢｓとして選択し、位相制御部１００は、ビームＢ３、Ｂ７の位相を基準ビームＢ１の位相に揃える。期間ｔ３において、フィルタ部５０は、ビームＢ１、Ｂ４、Ｂ８を選択ビームＢｓとして選択し、位相制御部１００は、ビームＢ４、Ｂ８の位相を基準ビームＢ１の位相に揃える。期間ｔ４において、フィルタ部５０は、ビームＢ１、Ｂ５、Ｂ９を選択ビームＢｓとして選択し、位相制御部１００は、ビームＢ５、Ｂ９の位相を基準ビームＢ１の位相に揃える。このようにして、全てのビームＢ１〜Ｂ９の位相を揃えることができる。

一般に、複数のビームの位相を一括して揃えるためのアルゴリズムは、そのビームの本数が増えるに従って複雑になる。例えば、ｋ本（ｋは２以上の整数）のビームの位相を一括して揃えるために必要な計算量が２^ｋに比例するとする。このとき、９本のビームＢ１〜Ｂ９の位相を一括して揃えようとすると、２^９に比例する計算量が必要となる。しかしながら、図２や図３で示された方式の場合、１回あたりの位相制御対象は３本の選択ビームＢｓだけであるため、４×２^３に比例する計算量で済む。すなわち、本実施の形態によれば、計算量（計算時間）を著しく削減することが可能となる。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、フィルタ部５０を設けることにより、１回あたりの位相制御対象の数を少なくすることができる。位相制御対象の数が少なくなると、その分だけ位相制御アルゴリズムが簡易になるため、計算量及び計算時間が削減される。すなわち、本実施の形態によれば、複数のビームＢ１〜Ｂｎの位相を所望の状態に制御するために要する計算量及び計算時間を削減することが可能となる。

２．第２の実施の形態
第２の実施の形態では、第１の実施の形態で説明されたビーム結合装置１の具体的な構成例を説明する。

図４は、マルチビーム生成部２０の構成の一例を示している。図４の例において、マルチビーム生成部２０は、ビーム分割部２１とビーム増幅部２２を備えている。

ビーム分割部２１は、レーザ発振器１０から出力された基本ビームＢａを受け取る。そして、ビーム分割部２１は、受け取った基本ビームＢａを分割することによって、複数のビームＢ１〜Ｂｎを生成する。より詳細には、ビーム分割部２１は、図４に示されるように、ビームスプリッタ２１−１〜２１−ｎを用いることにより、ビームＢ１〜Ｂｎのそれぞれを生成する。

ビーム増幅部２２は、複数のビームＢ１〜Ｂｎを受け取り、それら複数のビームＢ１〜Ｂｎのそれぞれを増幅する。例えば、図４に示されるように、ビーム増幅部２２は、増幅器（ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２−１〜２２−ｎを備えている。増幅器２２−１〜２２−ｎは、それぞれ、ビームＢ１〜Ｂｎを増幅する。

再度図１を参照して、本実施の形態では、センサ部７０は、選択ビームＢｓの遠視野像（Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）の強度を測定する。例えば、センサ部７０は、選択ビームＢｓの遠視野像のセンターローブの強度を測定する。そのようなセンサ部７０の機能は、１個のフォトダイオードにより実現可能である。センサ部７０は、測定強度を示す測定データＭＥＳを生成し、その測定データＭＥＳを位相シフト制御部３５にリアルタイムに送る。

位相シフト制御部３５（位相制御部１００）は、測定データＭＥＳに基づき、選択ビームＢｓとなっているそれぞれのビームの位相を所望の状態に制御する。より詳細には、位相シフト制御部３５は、センサ部７０による測定強度が最大となるように、選択ビームＢｓのそれぞれの位相をフィードバック制御する。

図５は、本実施の形態における位相制御の一例を示す概念図である。図５に示される例では、選択ビームＢｓは２本のビームＢ１、Ｂ２である。そのうちビームＢ１が基準ビームとして用いられ、他方のビームＢ２の位相φ２を基準ビームＢ１の位相に揃えるような制御が行われる。言い換えれば、センサ部７０による測定強度が最大となるような位相φ２（最適位相φｏ２）の探索が行われる。より詳細には、ビームＢ２の位相φ２の初期値はφｉ２である。位相シフト制御部３５は、その初期状態から測定強度が増加する方向に位相φ２を変化させることにより、最適位相φｏ２を検出する。本例では、変数は位相φ２の１つだけであり、位相制御アルゴリズムは極めてシンプルである。

図６は、本実施の形態における位相制御の他の例を示す概念図である。図６に示される例では、選択ビームＢｓは３本のビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３である。そのうちビームＢ１が基準ビームとして用いられ、その他のビームＢ２、Ｂ３の位相φ２、φ３を基準ビームＢ１の位相に揃えるような制御が行われる。言い換えれば、センサ部７０による測定強度が最大となるような位相φ２（最適位相φｏ２）と位相φ３（最適位相φｏ３）の組み合わせの探索が行われる。より詳細には、ビームＢ２の位相φ２の初期値はφｉ２であり、ビームＢ３の位相φ３の初期値はφｉ３である。位相シフト制御部３５は、その初期状態から測定強度が増加する方向に位相φ２、φ３を変化させることにより、最適位相φｏ２、φｏ３を検出する。本例では、変数は位相φ２、φ３の２つだけであり、位相制御アルゴリズムは比較的シンプルである。

選択ビームＢｓの本数が増えるに従い、位相制御アルゴリズムは複雑化する。よって、選択ビームＢｓの本数は３本程度が好適である（図２、図３、図６参照）。

図７は、図３で示されたような選択ビームＢｓの切り替えを実現可能なフィルタ部５０の構成例を示している。ここでは、全体として９本のビームＢ１〜Ｂ９を考え、そのうちビームＢ１を基準ビームとして用いる。図７に示されるように、９本のビームＢ１〜Ｂ９は、基準ビームＢ１を中心として対称的に配置されている。より詳細には、ビームＢ２〜Ｂ９が、基準ビームＢ１を中心とした円周上に等間隔に配置されている。

フィルタ部５０（空間フィルタ）は、開口部を有する円盤である。開口部は、ビームが通過可能な部分であり、円盤の中心を通って細長く形成されている。その円盤の中心の位置が、基準ビームＢ１の配置位置に対応している。このようなフィルタ部５０が回転することにより、基準ビームＢ１を常に選択しつつ、選択ビームＢｓの組み合わせを時間的に切り替えることが可能となる。

具体的には、期間ｔ１において、フィルタ部５０は、ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ６を選択ビームＢｓとして選択する。期間ｔ２において、フィルタ部５０は、ビームＢ１、Ｂ３、Ｂ７を選択ビームＢｓとして選択する。期間ｔ３において、フィルタ部５０は、ビームＢ１、Ｂ４、Ｂ８を選択ビームＢｓとして選択する。期間ｔ４において、フィルタ部５０は、ビームＢ１、Ｂ５、Ｂ９を選択ビームＢｓとして選択する。

このようにして、基準ビームＢ１を常に選択しつつ、選択ビームＢｓを時間的に切り替え、更に所定の期間内にビームＢ１〜Ｂｎの全てを選択するフィルタ部５０が実現される。すなわち、図３で示された選択ビームＢｓの切り替えが実現される。

３．第３の実施の形態
第３の実施の形態では、「ＬＯＣＳＥＴ方式（特許文献１、特許文献２を参照）」にフィルタ部５０を適用することを考える。ＬＯＣＳＥＴ方式では、複数のビームを互いに区別できるように、それぞれのビームの変調（振幅変調や周波数変調）を行う必要がある。但し、フィルタ部５０を適用すれば、区別すべき位相制御対象の数を減らすことができるため、変調器・復調器の数も減らすことが可能となる。

図８は、第３の実施の形態の場合のマルチビーム生成部２０の構成の一例を示している。図８の例において、マルチビーム生成部２０は、ビーム分割部２３、ビーム変調部２４、ビーム分割部２５、及びビーム増幅部２６を備えている。

ビーム分割部２３は、レーザ発振器１０から出力された基本ビームＢａを受け取る。そして、ビーム分割部２３は、受け取った基本ビームＢａを分割することによって、複数のビームＢｇ１〜Ｂｇ３を生成する。より詳細には、ビーム分割部２３は、ビームスプリッタ２３−１〜２３−３を用いることにより、ビームＢｇ１〜Ｂｇ３のそれぞれを生成する。

ビーム変調部２４は、ビーム分割部２３から出力されたビームＢｇ１〜Ｂｇ３を受け取る。そして、ビーム変調部２４は、ビームＢｇ１〜Ｂｇ３を互いに区別できるように、それぞれのビームＢｇ１〜Ｂｇ３の変調を行う。より詳細には、ビーム変調部２４は、変調器２４−１〜２４−３を備えている。変調器２４−１〜２４−３は、ビームＢｇ１〜Ｂｇ３のそれぞれに対して異なる変調を行う。

ビーム分割部２５は、変調後のビームＢｇ１〜Ｂｇ３を受け取る。そして、ビーム分割部２５は、受け取ったビームＢｇ１〜Ｂｇ３を分割することによって、複数のビームＢ１〜Ｂ９を生成する。より詳細には、ビーム分割部２５は、ビームスプリッタ２５−２〜２５−５を用いることにより、ビームＢｇ１からビームＢ２〜Ｂ５を生成する。また、ビーム分割部２５は、ビームスプリッタ２５−６〜２５−９を用いることにより、ビームＢｇ３からビームＢ６〜Ｂ９を生成する。更に、ビーム分割部２５は、ビームＢｇ２をそのままビームＢ１として出力する。

ビーム増幅部２６は、複数のビームＢ１〜Ｂ９を受け取り、それら複数のビームＢ１〜Ｂ９のそれぞれを増幅する。例えば、図８に示されるように、ビーム増幅部２６は、増幅器２６−１〜２６−９を備えている。増幅器２６−１〜２６−９は、それぞれ、ビームＢ１〜Ｂ９を増幅する。

このようにして、ビームＢｇ１から第１グループ（ビームＢ２〜Ｂ５）が生成され、ビームＢｇ３から第２グループ（ビームＢ６〜Ｂ９）が生成され、ビームＢｇ２から基準ビームＢ１が生成される。ビームＢｇ１、Ｂｇ２、Ｂｇ３は互いに区別可能であるため、基準ビームＢ１、第１グループ、第２グループも互いに区別可能である。よって、図３や図７で示されたように、基準ビームＢ１、第１グループのいずれか１つ、及び第２グループのいずれか１つの合計３ビームを選択ビームＢｓとして選択すれば、選択ビームＢｓ間の区別は可能である。

センサ部７０は、１個のフォトダイオードにより実現可能である。センサ部７０は、選択ビームＢｓの遠視野像を測定し、測定データＭＥＳを位相シフト制御部３５に送る。位相シフト制御部３５（位相制御部１００）は、復調器を備えており、３本の選択ビームＢｓのそれぞれを識別しながら、選択ビームＢｓ間の位相差を検出する。そして、位相シフト制御部３５は、その位相差が無くなるように選択ビームＢｓそれぞれの位相をフィードバック制御する。

このようにして、ＬＯＣＳＥＴ方式による位相制御が実現される。フィルタ部５０を用いない場合、ビームＢ１〜Ｂ９のそれぞれを区別する必要があるため、変調器・復調器も９セットずつ必要である。一方、本実施の形態のようにフィルタ部５０を用いる場合、区別すべき位相制御対象の数が減るため、変調器・復調器の数を減らすことが可能となる。あるいは、同じ変調数でビーム結合数を増やすことができる。

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。

１ ビーム結合装置
１０ レーザ発振器
２０ マルチビーム生成部
２１ ビーム分割部
２１−１〜２１−ｎ ビームスプリッタ
２２ ビーム増幅部
２２−１〜２２−ｎ 増幅器
２３ ビーム分割部
２３−１〜２３−３ ビームスプリッタ
２４ ビーム変調部
２４−１〜２４−３ 変調器
２５ ビーム分割部
２５−２〜２５−９ ビームスプリッタ
２６ ビーム増幅部
２６−１〜２６−９ 増幅器
３０ 位相シフト部
３１−１〜３１−ｎ 位相シフタ
３５ 位相シフト制御部
４０ ビームスプリッタ
５０ フィルタ部
６０ レンズ
７０ センサ部
１００ 位相制御部
Ｂ１〜Ｂｎ ビーム
Ｂａ 基本ビーム
Ｂｓ 選択ビーム
ＭＥＳ 測定データ

Claims (7)

1. 複数のビームを結合するビーム結合装置であって、
   前記複数のビームのうち一部を選択ビームとして選択し、前記選択ビームを通過させるフィルタ部と、
   前記選択ビームの測定に基づき、前記選択ビームのそれぞれの位相を所望の状態に制御する位相制御部と
   を備え、
   前記フィルタ部は、前記複数のビームの全てが選択されるように、前記選択ビームを時間的に変化させる
   ビーム結合装置。
2. 請求項１に記載のビーム結合装置であって、
   更に、前記選択ビームの遠視野像の強度を測定するセンサ部を備え、
   前記位相制御部は、前記測定される強度が最大となるように、前記選択ビームのそれぞれの位相を制御する
   ビーム結合装置。
3. 請求項２に記載のビーム結合装置であって、
   前記複数のビームは、基準ビームを含んでおり、
   前記フィルタ部は、前記基準ビームを前記選択ビームの１つとして常に選択し、
   前記位相制御部は、前記選択ビームのうち前記基準ビーム以外のそれぞれの位相を、前記基準ビームの位相に揃える
   ビーム結合装置。
4. 請求項３に記載のビーム結合装置であって、
   前記複数のビームは、前記基準ビームを中心として対称的に配置されている
   ビーム結合装置。
5. 請求項１に記載のビーム結合装置であって、
   前記位相制御部は、ＬＯＣＳＥＴ方式により、前記選択ビームのそれぞれの位相を制御する
   ビーム結合装置。
6. 請求項１に記載のビーム結合装置であって、
   前記位相制御部は、光ヘテロダイン方式により、前記選択ビームのそれぞれの位相を制御する
   ビーム結合装置。
7. 複数のビームを結合するビーム結合方法であって、
   前記複数のビームのうち一部を選択ビームとして選択するステップと、
   前記選択ビームの測定に基づき、前記選択ビームのそれぞれの位相を所望の状態に制御するステップと、
   前記複数のビームの全てが選択されるように、前記選択ビームを時間的に変化させるステップと
   を含む
   ビーム結合方法。

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