JP3071360B2 - Optical path converter used for linear array laser diode, laser device using the same, and method of manufacturing the same - Google Patents
Optical path converter used for linear array laser diode, laser device using the same, and method of manufacturing the sameInfo
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Landscapes
- Lasers (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、リニアアレイレーザダ
イオードに用いる光路変換器、及び光路変換器を用いた
レーザ装置に関するものである。本発明は更に、半導体
レーザ光を微小スポットに集光する半導体レーザ集光
器、半導体レーザ光で固体レーザ素子を光励起する半導
体レーザ励起固体レーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical path converter used for a linear array laser diode, and a laser device using the optical path converter. The present invention further relates to a semiconductor laser concentrator for condensing a semiconductor laser beam into a minute spot, and a semiconductor laser-excited solid-state laser device for optically exciting a solid-state laser element with the semiconductor laser beam.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザ加工や医用目的に使用するレーザ
として、YAG(yetrium alumineergornet)が用いら
れてきた。しかし、固体レーザであるYAGレーザは電
気→光の変換効率が低い。これは、従来型のYAGレー
ザは固体レーザの励起に用いられるXeランプやフラッ
シュランプの発光効率が低く、またその発光のスペクト
ル帯域も広いため、発光エネルギーのうち小さな部分し
か固体レーザの励起に使用できないことによる。このた
め、大きな装置と、冷却水とが通常必要となる。2. Description of the Related Art YAG (yetrium aluminum nitride) has been used as a laser used for laser processing and medical purposes. However, the YAG laser which is a solid-state laser has low conversion efficiency from electricity to light. This is because conventional YAG lasers have low luminous efficiency of Xe lamps and flash lamps used for pumping solid-state lasers and have a wide spectral band of light emission, so only a small part of the luminous energy is used for pumping solid-state lasers. It depends. This usually requires large equipment and cooling water.
【0003】一方、半導体レーザ(LD)は変換効率が
高くコンパクトで冷却装置も大がかりな装置を必要とし
ない。最近、高出力半導体レーザのコストが顕著に下が
り始めた。レーザ加工分野に於ても、このような半導体
レーザを利用することが好ましい。しかしながら、半導
体レーザは、そのビーム品質が一般的に悪く、しかも単
一ストライプ半導体レーザの高出力化には限りがあり、
レーザ加工にそのまま用いることは困難である。On the other hand, a semiconductor laser (LD) has a high conversion efficiency and is compact, and does not require a large-scale cooling device. Recently, the cost of high power semiconductor lasers has begun to drop significantly. It is preferable to use such a semiconductor laser also in the field of laser processing. However, semiconductor lasers generally have poor beam quality, and there is a limit to increasing the output of single-stripe semiconductor lasers.
It is difficult to use it as it is for laser processing.
【0004】レーザ光を放射する活性層ストライプを1
0本〜100本直線的に配列し、破線状の光源を与える
マルチストライプアレイ半導体レーザは高出力レーザと
して知られている。[0004] One active layer stripe emitting laser light
A multi-stripe array semiconductor laser in which 0 to 100 lines are linearly arranged to provide a light source in a broken line shape is known as a high-power laser.
【0005】半導体レーザの活性層ストライプが一次元
的に配列したリニアアレイの半導体レーザとしてCW
(連続発振)出力20Wのものまで入手することができ
る。マルチストライプアレイ半導体レーザは、例えば図
1に示すように、幅が約100μm〜200μmの端部
がエミッタとなっているストライプ10本〜数10本が
全幅約1cmの平面内に一定間隔で配列している。A CW is used as a linear array semiconductor laser in which active layer stripes of a semiconductor laser are arranged one-dimensionally.
(Continuous oscillation) Up to 20 W output can be obtained. In a multi-stripe array semiconductor laser, for example, as shown in FIG. 1, ten to several tens of stripes each having an emitter having an end having a width of about 100 μm to 200 μm are arranged at regular intervals in a plane having a total width of about 1 cm. ing.
【0006】このように1個の半導体レーザ素子からは
10本〜数10本のレーザ光が出射する破線状に線分が
直列した光源を与える。As described above, a light source in which ten to several tens of laser beams are emitted from one semiconductor laser element and whose line segments are connected in series in a broken line is provided.
【0007】レーザ加工や医用目的にマルチストライプ
アレイ半導体レーザを利用するためには狭い領域に高水
準のエネルギーを集中する工夫が必要である。各ストラ
イプ光は各々偏平な光源から発したものであり、ビーム
発散角は活性層に対し垂直成分φが大きく約40゜〜5
0゜であり、平行成分θは小さく約10゜である。発光
源の幅は垂直成分が狭く1μm以下であり、平行成分は
広く上述のように100μm〜200μmである。In order to use a multi-stripe array semiconductor laser for laser processing or medical purposes, it is necessary to devise a method of concentrating a high level of energy in a narrow area. Each stripe light is emitted from a flat light source, and the beam divergence angle has a large vertical component φ with respect to the active layer.
0 ° and the parallel component θ is small and about 10 °. The width of the light emitting source has a narrow vertical component of 1 μm or less, and a wide parallel component of 100 μm to 200 μm as described above.
【0008】以上のような半導体レーザの特性から、半
導体レーザからの出射光をレンズを用いて集光して絞り
込む場合、垂直成分は容易に絞ることができるが、平行
成分は光源の全幅が広く発散角が垂直成分より狭いた
め、微小スポットに絞ることが困難である。Due to the characteristics of the semiconductor laser described above, when the light emitted from the semiconductor laser is condensed and condensed using a lens, the vertical component can be easily converged, but the parallel component has a wide light source. Since the divergence angle is smaller than the vertical component, it is difficult to focus on a minute spot.
【0009】D.C Shannon et.alがO
ut Lett., 16, 318(1991)でこ
のようなアレイ半導体レーザを非球面レンズを用いて一
括して絞り込み、固体レーザを励起する装置を開示して
いる。しかし、当ファイバのカップリング損失が大き
く、またLD光の平行成分については数mm程度にしか
絞ることができないため、逆に固体レーザ共振器の法を
歪ませて励起空間にマッチングさせる等の工夫が必要で
ある。D. C Shannon et. al is O
out Lett. , 16, 318 (1991) disclose an apparatus for narrowing down such an array semiconductor laser collectively by using an aspherical lens and exciting a solid-state laser. However, since the coupling loss of this fiber is large and the parallel component of LD light can be reduced to only a few mm, conversely, the method of the solid-state laser resonator is distorted to match the pumping space. is necessary.
【0010】一方、図2に示すように、ストライプに対
して1対1にマイクロレンズを対応させて配列し、各々
のストライプ光を集光しコリメートした後、集束レンズ
で絞り複数ビームを重畳させる方法により比較的効率よ
く集束可能としたことが山口外により、特願平4−07
8179号公報(本願と同一出願人による米国特許出願
第07/828,347号に対応する)に開示されてい
る。しかしながら、絞り込んだビームスポット径は集束
レンズとビームスポットとの間の距離(つまり集束レン
ズの焦点距離f2)と半導体レーザストライプとマイク
ロレンズ間距離(つまりマイクロレンズの焦点距離f
1)の比で決まる倍率(f2/f1)を光源の幅に掛けた
値になる。従って、ビームスポットの長径ω1(水平部
分)はストライプの幅(ω0:100μm〜200μ
m)に上記倍率を掛けた値(ω0f2/f1)となる。垂
直成分は光源の幅が非常に小さい(1nm以下)ので同
じ倍率(f2/f1)を掛けても大きなスポット径にはな
らない。従って、ストライプの幅方向の集束を考えると
ビームスポットを小さくして光の強度を大きくするため
にマイクロレンズはストライプからなるべく離して配置
した方が良い。しかし、ストライプ光の垂直成分の発散
角が大きいためレンズ開口外に漏れる放射エネルギーが
大きくなることを考えるとこれは難しい。そこで、垂直
成分と水平成分とを別々のシリンドリカルレンズで集光
し、垂直成分と水平成分を別々のシリンドリカルレンズ
で集光し、垂直成分集光用のレンズはストライプから至
近距離に、平行成分集光用の各ストライプに1対1で対
応するマイクロシリンドリカルレンズは離して配置する
ことが考えられる。On the other hand, as shown in FIG. 2, microlenses are arranged in a one-to-one correspondence with the stripes, each stripe light is collected and collimated, and then a plurality of aperture beams are superimposed by a focusing lens. It has been reported by Yamaguchi et al. That Japanese Patent Application No. Hei 4-07 / 2007
No. 8179 (corresponding to US patent application Ser. No. 07 / 828,347 filed by the same assignee as the present application). However, the narrowed beam spot diameter depends on the distance between the focusing lens and the beam spot (that is, the focal length f2 of the focusing lens) and the distance between the semiconductor laser stripe and the microlens (that is, the focal length f of the microlens).
A value obtained by multiplying the width of the light source by a magnification (f2 / f1) determined by the ratio of 1). Accordingly, the major axis ω1 (horizontal portion) of the beam spot is equal to the stripe width (ω0: 100 μm to 200 μm).
m) multiplied by the above magnification (ω0f2 / f1). Since the vertical component has a very small light source width (1 nm or less), even if the same magnification (f2 / f1) is applied, the spot diameter does not become large. Therefore, considering the convergence of the stripe in the width direction, it is better to dispose the microlenses as far as possible from the stripe in order to reduce the beam spot and increase the light intensity. However, this is difficult considering that the divergence angle of the vertical component of the stripe light is large and the radiant energy leaking out of the lens aperture is large. Therefore, the vertical and horizontal components are condensed by separate cylindrical lenses, and the vertical and horizontal components are condensed by separate cylindrical lenses. It is conceivable that micro-cylindrical lenses corresponding to each stripe for light on a one-to-one basis are spaced apart.
【0011】市販されている代表的なLDストライプと
して、厚さ1μm、幅200μmのもの12本がピッチ
800μmで配列したものがある。ストライプ光の平行
成分はビーム発散角10゜を有するので、ストライプの
出射端から約3.4mmのところで隣同士のストライプ光
が重なり合う。その重合の後にレンズを置いたときは、
一部の光はレンズの軸と角度を持つ光線となり、フォー
カシングレンズの焦点と異なる点に集束するため、シス
テムの効率を低下させる。このため、マイクロシリンド
リカルレンズアレイを用いて各ストライプ光を各々コリ
メートするためには、3.4mm以内の接近した位置にレ
ンズ(焦点距離f1≦3.4mm)を置く必要がある。コ
リメート光を集束する集束レンズの焦点距離F2との組
合せで決まる倍率(f2/f1)をストライプの幅に掛け
て集束スポット径を求めると大きくならざるを得ない。As typical LD stripes on the market, there are 12 LD stripes having a thickness of 1 μm and a width of 200 μm arranged at a pitch of 800 μm. Since the parallel component of the stripe light has a beam divergence angle of 10 °, adjacent stripe lights overlap at about 3.4 mm from the emission end of the stripe. When placing the lens after the polymerization,
Some of the light is rays that are at an angle to the axis of the lens and are focused at a point different from the focal point of the focusing lens, reducing the efficiency of the system. Therefore, in order to collimate each stripe light using the micro cylindrical lens array, it is necessary to place a lens (focal length f1 ≦ 3.4 mm) at a close position within 3.4 mm. If the magnification (f2 / f1) determined by the combination with the focal length F2 of the focusing lens that focuses the collimated light is multiplied by the width of the stripe, the focusing spot diameter must be increased.
【0012】このように従来、破線状に出射するリニア
アレイLDの出射レーザ光を小さい面積に高密度に集中
させることは困難であった。As described above, conventionally, it has been difficult to concentrate the laser light emitted from the linear array LD, which is emitted in a broken line shape, on a small area at a high density.
【0013】また、半導体レーザ励起固体レーザに於け
る固体レーザの光軸方向から光励起する端面励起方式に
よると、固体レーザ発振のモード空間に半導体レーザ出
力光による励起空間をマッチングさせることによって高
効率な単一基本横モード発振を実現し得る。Further, according to the end face pumping method in which the semiconductor laser pumped solid laser is optically pumped from the direction of the optical axis of the solid laser, high efficiency can be achieved by matching the pump laser space with the semiconductor laser output light to the solid laser oscillation mode space. Single fundamental transverse mode oscillation can be realized.
【0014】半導体レーザの活性層を一次元的に配列し
たマルチストライプアレイ半導体レーザ発生素子は、1
0W以上の出力が得られ、レーザマイクロ加工用として
十分に使用できる出力を有している。このマルチストラ
イプレーザ光を光学系を用いて直接集光し、十分に細い
スポットに絞ることができれば、半導体レーザ出力をレ
ーザ加工に用いることができるはずである。A multi-stripe array semiconductor laser generating element in which active layers of a semiconductor laser are arranged one-dimensionally has one
An output of 0 W or more is obtained, and the output is sufficient for laser micromachining. If this multi-stripe laser light is directly condensed using an optical system and can be narrowed down to a sufficiently narrow spot, the output of the semiconductor laser should be able to be used for laser processing.
【0015】ところが、マルチストライプアレイ半導体
レーザ発生素子は、上述の通り半導体レーザ発生素子か
らの出射光をレンズを用いて集光して絞り込む場合、垂
直成分は容易に絞る得るが、平行成分は光源の全幅が広
いために微小スポットに絞ることが困難である。However, as described above, in the multi-stripe array semiconductor laser generating element, when the light emitted from the semiconductor laser generating element is condensed and narrowed using a lens, the vertical component can be easily narrowed, but the parallel component can be easily reduced by the light source. Is so wide that it is difficult to narrow down to a minute spot.
【0016】このようなアレイ半導体レーザを励起光源
として用いようとすると、上記したようにアレイの幅は
長さ1cm程に亘るので、通常のレンズ系を用いて複数ビ
ームを1つのスポット状に絞り込めず、励起効率の良い
端面励起方式が採用できないことから側面励起方式にし
か適用できなかった。When such an array semiconductor laser is used as an excitation light source, the width of the array is about 1 cm in length as described above. Therefore, a plurality of beams are converged into one spot using an ordinary lens system. Therefore, it was not possible to use an end-pumping method with high pumping efficiency, so that it could be applied only to the side-pumping method.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】上述した問題に鑑み、
本発明の目的は、リニアアレイ半導体レーザを用いた半
導体レーザ装置の焦点に於けるエネルギー密度を高くし
た半導体レーザ装置を提供することにある。In view of the above problems,
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device using a linear array semiconductor laser, in which the energy density at the focal point of the semiconductor laser device is increased.
【0018】本発明の別の目的は、リニアアレイ半導体
レーザを用いた半導体レーザ装置に用いて、半導体レー
ザ装置の焦点を極めて小さくしてエネルギー密度を高く
することを可能にするための新規な光路変換器を提供す
ることにある。Another object of the present invention is to provide a novel optical path for use in a semiconductor laser device using a linear array semiconductor laser so that the focus of the semiconductor laser device can be extremely reduced and the energy density can be increased. It is to provide a converter.
【0019】本発明の更に別の目的は、上記半導体レー
ザ装置を用いた、強力な半導体レーザ励起固体レーザ装
置を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a powerful semiconductor laser-excited solid-state laser device using the above-described semiconductor laser device.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体レーザ装置は、レーザビームを
放射する細長いエミッタが複数、その長軸方向に直線的
に並んだリニアアレイレーザダイオードと、各エミッ
タ、若しくは複数のエミッタからなるエミッタ群から放
射されたレーザビームをエミッタの長軸方向に対して垂
直の方向に平行化(コリメート)する第1のコリメート
素子と、1方向にのみ平行化されたレーザビームの各々
のエミッタ長軸方向をほぼ直角に旋回して出力する光路
変換器と、光路変換器から出力されるレーザビームを前
記エミッタ長軸に対応する方向に平行化する第2のコリ
メート素子と、2方向に平行化されたレーザビームを焦
点に集光するフォーカシング素子とを備えることを特徴
とする。In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to the present invention comprises a linear array laser diode in which a plurality of elongated emitters for emitting a laser beam are linearly arranged in the longitudinal direction. A first collimating element for collimating (collimating) a laser beam emitted from each emitter or an emitter group composed of a plurality of emitters in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the emitter, and a collimating element in only one direction An optical path converter for turning the emitted laser beam in a direction substantially perpendicular to the long axis of the emitter and outputting the laser beam, and a second laser beam for parallelizing the laser beam output from the optical path converter in a direction corresponding to the long axis of the emitter. It is characterized by comprising a collimating element and a focusing element for focusing a laser beam collimated in two directions at a focal point.
【0021】上記別の目的を達成するため、本発明の光
路変換器は、スリット状に放射される光線を受光して該
光線の断面中の該スリットの方向を光軸に沿ってほぼ直
角に旋回させて出射する光学素子を、複数、各光学素子
の受光面と出射面をそれぞれ隣接してリニアに配列し、
リニアアレイレーザダイオードの放射面に対応させたこ
とを特徴とする。即ち、本発明の光路変換器は、リニア
アレイ半導体レーザのライン状をした各エミッタ、若し
くは各エミッタ群から放射されるレーザビームのエミッ
タに対応する方向を光軸に沿ってほぼ直角に旋回させる
ように構成されている。According to another aspect of the present invention, there is provided an optical path changing device for receiving a light beam radiated in a slit shape and changing the direction of the slit in a cross section of the light beam to a substantially right angle along an optical axis. A plurality of optical elements to be rotated and emitted, a light receiving surface and an emission surface of each optical element are linearly arranged adjacent to each other,
It is characterized in that it corresponds to the radiation surface of a linear array laser diode. That is, the optical path changer of the present invention is arranged so that the direction corresponding to each linear emitter of the linear array semiconductor laser or the emitter of the laser beam emitted from each emitter group is turned substantially at right angles along the optical axis. Is configured.
【0022】更に、上記更に別の目的を達成するため、
本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、上記の半
導体レーザ装置から出力される該レーザビームの焦点に
固体レーザ装置の励起光を入射させる端面を配置した。Further, in order to achieve the above still another object,
In a semiconductor laser-excited solid-state laser device according to the present invention, an end face on which excitation light of the solid-state laser device is incident on a focal point of the laser beam output from the semiconductor laser device is arranged.
【0023】[0023]
【作用】リニアアレイレーザダイオードの点線状に配列
された細長いエミッタからのレーザビームは、エミッタ
の長手方向に放射角が小さく、垂直な方向に放射角が大
きいため、両方向について異なる収束力を与えなければ
小さい領域にエネルギーを集中することができない。ま
た、上に述べたように幅方向の放射角が小さい上、リニ
アアレイレーザダイオードから放射されるレーザビーム
の全体幅はリニアアレイレーザダイオードの幅に対応し
て大きいので、小さい領域にエネルギーを集中すること
が困難である。ところが、本発明の半導体レーザ装置
は、リニアアレイレーザダイオードの点線状に配列され
た細長いエミッタからのレーザビームを第1のコリメー
ト素子で受光してエミッタに垂直な方向に屈折してエミ
ッタに垂直な断面についてほぼ平行な光線にし、これを
上記光路変換器に入力してレーザビームの方向を変える
と共にそのエミッタ軸に対応する方向をほぼ直角まで旋
回させ、この光線を第2のコリメート素子でエミッタ軸
と垂直な方向に異なる収束力で屈折して、異方的に放射
したレーザビームをほぼ平行光線に変化させてから、フ
ォーカシング素子で1点に収束させる。このため本発明
の半導体レーザ装置は、リニアアレイレーザダイオード
が発生するレーザエネルギーは極めて小さな面積に収束
させることができることから、十分にレーザ加工や医療
用に用いることができる。The laser beam emitted from the long and narrow emitters of the linear array laser diode arranged in a dotted line has a small radiation angle in the longitudinal direction of the emitter and a large radiation angle in the vertical direction. Energy cannot be concentrated in small areas. In addition, as described above, the emission angle in the width direction is small, and since the overall width of the laser beam emitted from the linear array laser diode is large corresponding to the width of the linear array laser diode, energy is concentrated in a small area. Is difficult to do. However, in the semiconductor laser device of the present invention, a laser beam from a long and narrow emitter arranged in a dotted line of a linear array laser diode is received by a first collimating element and refracted in a direction perpendicular to the emitter to be perpendicular to the emitter. The beam is turned into a beam substantially parallel to the cross section, input to the above-mentioned optical path converter to change the direction of the laser beam and to rotate the direction corresponding to the emitter axis to almost a right angle. The laser beam is refracted in a direction perpendicular to the laser beam with a different converging power to change the anisotropically emitted laser beam into a substantially parallel light beam, and then converges to one point by the focusing element. Therefore, the semiconductor laser device of the present invention can sufficiently converge the laser energy generated by the linear array laser diode to an extremely small area, so that it can be sufficiently used for laser processing and medical use.
【0024】本発明の光路変換器をリニアアレイ半導体
レーザの前面に設置すると、各光学素子がリニアアレイ
半導体レーザのライン状をした各エミッタ、或いは複数
のエミッタからなるエミッタ群から放射されるレーザビ
ームを受光して、そのレーザレーザビームのエミッタ長
軸に対応する方向を、光軸に沿ってほぼ直角に旋回させ
る。従って、該光路変換器から出力されるレーザビーム
はエミッタ長軸大応方向が直角に旋回した各光学素子毎
の部分的なビームが光学素子の数だけ並列的に梯子状に
並ぶことになり、リニアアレイ半導体レーザのエミッタ
を梯子状に配列したと実質的に同じように扱うことがで
きる。エミッタの垂直方向にフォーカシングすることは
容易であり、かつ平行に梯子状に並んだエミッタからの
光線を極めて狭い領域に収束させることも容易であるの
で、本発明の光路変換器を使用してリニアアレイ半導体
レーザのエミッタを実質的に梯子状に配列する効果をも
たらした半導体レーザ装置は極めて小さい焦点にリニア
アレイ半導体レーザのエネルギーを集中することが可能
になる。When the optical path converter of the present invention is installed in front of a linear array semiconductor laser, each optical element emits a laser beam emitted from each linear emitter of the linear array semiconductor laser or an emitter group including a plurality of emitters. And the direction corresponding to the long axis of the emitter of the laser beam is turned substantially at right angles along the optical axis. Accordingly, in the laser beam output from the optical path converter, the partial beam for each optical element whose major axis of the emitter is turned at right angles is arranged in parallel in a ladder shape by the number of optical elements, It can be treated in substantially the same manner as the linear array semiconductor laser emitters arranged in a ladder. Focusing in the vertical direction of the emitter is easy, and it is easy to converge light rays from the emitters arranged in parallel in a ladder shape to an extremely narrow area. A semiconductor laser device that has the effect of arranging the emitters of an array semiconductor laser substantially in a ladder shape can concentrate the energy of a linear array semiconductor laser at an extremely small focal point.
【0025】また、上記集中させたレーザ光を固体レー
ザに励起光として入射する本発明の半導体レーザ励起固
体レーザ装置は強力な半導体レーザを活用した端面励起
が可能となり効率が高くビームの質が良い固体レーザ出
力を得ることができる。Also, the semiconductor laser-excited solid-state laser device of the present invention, in which the concentrated laser light is incident on a solid-state laser as excitation light, can perform end-face excitation utilizing a powerful semiconductor laser, and has high efficiency and good beam quality. Solid state laser output can be obtained.
【0026】[0026]
【実施例】本発明の実施例を図を用いて以下に説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0027】(実施例1)図3は、本発明の半導体レー
ザ装置の平面図、図4はその立面図である。(Embodiment 1) FIG. 3 is a plan view of a semiconductor laser device according to the present invention, and FIG. 4 is an elevation view thereof.
【0028】マルチストライプアレイ半導体レーザ10
は、一般的に入手できるもので幅約10mmの間にレーザ
ビームを放射する10個〜100個(例えば12個、図
では便宜上6個表示される)の活性層ストライプ12を
一列に配列したものである。各活性層ストライプ12の
断面は、例えば幅100μm〜200μm、厚み0.1
μm〜1μmで、活性層ストライプの端面から放射され
るレーザ光は厚み方向の放射角が40゜〜50゜、幅方
向の放射角が約10゜で、マルチストライプアレイ半導
体レーザ10の発光源となっている。活性層ストライプ
はマルチストライプアレイ半導体レーザ10の端部に一
列に並んでいるため、半導体レーザの発光は一列の点線
状になっている。Multi-stripe array semiconductor laser 10
Is a commonly available one in which 10 to 100 (for example, 12 and 6 are shown for convenience in the figure) active layer stripes 12 which emit a laser beam within a width of about 10 mm are arranged in a line. It is. The cross section of each active layer stripe 12 is, for example, 100 μm to 200 μm in width and 0.1 μm in thickness.
The laser beam emitted from the end face of the active layer stripe having a thickness of 1 μm to 1 μm has an emission angle in the thickness direction of 40 ° to 50 ° and an emission angle in the width direction of about 10 °. Has become. Since the active layer stripes are arranged in a row at the end of the multi-stripe array semiconductor laser 10, the emission of the semiconductor laser is in a dotted line in a row.
【0029】第1の柱状レンズ20がマルチストライプ
アレイ半導体レーザ10が放射されるレーザ光を活性層
ストライプの厚み方向に収束力を有し、活性層ストライ
プに垂直な成分の発散光を平行光にする。第1の柱状レ
ンズ20は幅方向には等しい厚みを有して光はほぼ直進
するため、レーザビームの幅方向の放射角は約10°と
変わらない。The first columnar lens 20 has a converging power in the thickness direction of the active layer stripe for the laser beam emitted from the multi-stripe array semiconductor laser 10, and diverges a component perpendicular to the active layer stripe to parallel light. I do. Since the first columnar lens 20 has the same thickness in the width direction and the light travels substantially straight, the radiation angle of the laser beam in the width direction remains unchanged at about 10 °.
【0030】光路変換器30が、第1柱状レンズ20か
ら出力されるレーザビームの断面を入射光に対してほぼ
90°回転させる。光路変換器30はマルチストライプ
アレイ半導体レーザ10の各活性層ストライプ12に1
対1に対応する光学素子を各活性層ストライプに対応す
るように直線的に配列したものである。第1の柱状レン
ズ20によって幅方向に約10°の角をもって放散し厚
み方向に平行光となったレーザビーム(図3参照)は、
光路変換器30によって、各活性層ストライプ毎に約9
0°回転させられるので、幅方向に放射角約10°、厚
み方向に平行な光に変換される(図4参照)。尚、上記
光学素子は複数の活性層ストライプを含むストライプ群
に対応するようにしたものであっても良い。The optical path converter 30 rotates the cross section of the laser beam output from the first columnar lens 20 by approximately 90 ° with respect to the incident light. The optical path converter 30 is provided for each active layer stripe 12 of the multi-stripe array semiconductor laser 10 by one.
The optical elements corresponding to one pair are linearly arranged so as to correspond to each active layer stripe. The laser beam (see FIG. 3) which is scattered by the first columnar lens 20 at an angle of about 10 ° in the width direction and becomes parallel light in the thickness direction is
The optical path changer 30 allows about 9
Since it is rotated by 0 °, it is converted into light parallel to the thickness direction with a radiation angle of about 10 ° in the width direction (see FIG. 4). Note that the optical element may correspond to a stripe group including a plurality of active layer stripes.
【0031】このように約90°光路変換器変換された
レーザビームが活性層ストライプ、若しくはストライプ
群の数だけ平行に並ぶので、マルチストライプアレイ半
導体レーザ10の放射光は活性層ストライプが梯子状に
並列したと実質的に同じものとなる。Since the laser beams converted by the optical path changer of about 90 ° are arranged in parallel by the number of active layer stripes or stripe groups, the emitted light of the multi-stripe array semiconductor laser 10 emits the active layer stripes in a ladder shape. When they are arranged in parallel, they are substantially the same.
【0032】第2の柱状レンズ40がマルチストライプ
アレイ半導体10の幅方向に平行に設けられている。マ
ルチストライプアレイ半導体レーザ10から放射され第
1の柱状レンズ20と光路変換器30を通過したレーザ
光は、活性層ストライプ毎に活性層ストライプに垂直な
成分が平行光、幅方向の放射角は約10°になっている
がこれらが梯子状に並んでいるから、レーザビーム全体
は半導体レーザの発光面軸に沿った方向に於ける放射角
が約10°程度となる。第2の柱状レンズ40はこのレ
ーザ光を受容して幅方向について平行光にするため、レ
ーザ光はいずれの方向についても平行な光になる。A second columnar lens 40 is provided in parallel with the width direction of the multi-stripe array semiconductor 10. In the laser light emitted from the multi-stripe array semiconductor laser 10 and having passed through the first columnar lens 20 and the optical path converter 30, a component perpendicular to the active layer stripe is parallel light for each active layer stripe, and the emission angle in the width direction is about Although they are 10 °, they are arranged in a ladder shape, so that the emission angle of the entire laser beam in the direction along the light emitting surface axis of the semiconductor laser is about 10 °. Since the second columnar lens 40 receives this laser beam and makes it parallel in the width direction, the laser beam becomes parallel in any direction.
【0033】集束レンズ50が第2の柱状レンズを通過
して完全な平行光となったレーザビームを小さなビーム
スポットに収束する。The converging lens 50 converges the laser beam, which has passed through the second columnar lens and becomes perfect parallel light, into a small beam spot.
【0034】ここで、第1の柱状レンズ20の焦点距離
をf1、第2の柱状レンズ40の焦点距離をf3、集束レ
ンズ50の焦点距離をf2、活性ストライプの幅をω0、
厚みをd0とすると、一個の活性層ストライプからのレ
ーザのビームスポットの幅ω1、厚みd1は、次のように
して求められる。Here, the focal length of the first columnar lens 20 is f1, the focal length of the second columnar lens 40 is f3, the focal length of the focusing lens 50 is f2, the width of the active stripe is ω0,
Assuming that the thickness is d0, the width ω1 and thickness d1 of the laser beam spot from one active layer stripe can be obtained as follows.
【0035】d1=d0・f2/f1 ω1=ω0・f2/f3 従って、鋭いスポットを得るためにはf1及びf3は大き
いほど良い。ここでω0が100μm〜200μm、d0
が0.1μm〜1μmであることを考慮すればf1の大
きさはf3と比較して問題にならない。ω0が200μ
m、ピッチが800μm、活性層ストライプ長軸方向の
放射角10°の例では、隣のストライプからのレーザは
ストライプ表面から3.4mmの距離で長軸方向に重な
る。従って、本発明の光路変換器を使用しないときは、
出力エネルギーを効率良く利用するためには、第1及び
第2の柱状レンズは共にストライプ表面から3.4mm以
下の距離に設ける必要があり、レーザビームを平行化す
るためには、f1とf3とは最長でも3.4mmでなければ
ならないことになる。しかし、f1が3.4mm以下の適
当な値を持つ第1の柱状レンズをストライプ表面から
3.4mm以下の距離に置き、本発明の光路変換器でレー
ザビームを回転させると、各活性ストライプに対応する
レーザの並列する方法については平行光となり相互に重
畳することがない。そして、図4の紙面に平行な方向に
約10°の広がりを有するようになる。この放射光を第
2の柱状レンズで平行光にするためには焦点距離f3を
十分大きな値に取ることができる。即ちf3は3.4mm
に制約されることなく適当な値を選択することができ、
例えば収束レンズの焦点距離f2と同じ値を選んだとき
はビームスポットの幅ω1は200μmとなる。このよ
うに、本発明のレーザ装置によればビームスポットの幅
ω1と厚みd1を十分小さな値にすることが可能になり、
リニアアレイレーザダイオードの出力を効率的に利用し
た強力なレーザを得ることができる。従って、本発明の
レーザ装置はレーザ加工やレーザメス等として医療用に
用いることができる。D1 = d0 · f2 / f1 ω1 = ω0 · f2 / f3 Therefore, in order to obtain a sharp spot, the larger the values of f1 and f3, the better. Here, ω0 is 100 μm to 200 μm, d0
Is larger than f3, considering that the distance is 0.1 μm to 1 μm. ω0 is 200μ
m, the pitch is 800 μm, and the emission angle in the major axis direction of the active layer stripe is 10 °, so that lasers from adjacent stripes overlap in the major axis direction at a distance of 3.4 mm from the stripe surface. Therefore, when not using the optical path converter of the present invention,
In order to efficiently use the output energy, both the first and second columnar lenses need to be provided at a distance of 3.4 mm or less from the stripe surface. In order to collimate the laser beam, f1 and f3 are required. Must be at most 3.4 mm. However, when a first columnar lens having an appropriate value of f1 of 3.4 mm or less is placed at a distance of 3.4 mm or less from the stripe surface, and the laser beam is rotated by the optical path changing device of the present invention, each active stripe becomes The corresponding lasers are arranged in parallel so that they become parallel light and do not overlap each other. Then, it has a spread of about 10 ° in a direction parallel to the paper surface of FIG. The focal length f3 can be set to a sufficiently large value so that the emitted light is converted into parallel light by the second columnar lens. That is, f3 is 3.4 mm
Can be selected without being constrained by
For example, when the same value as the focal length f2 of the converging lens is selected, the beam spot width ω1 is 200 μm. Thus, according to the laser device of the present invention, the width ω1 and thickness d1 of the beam spot can be set to sufficiently small values,
It is possible to obtain a powerful laser that efficiently uses the output of the linear array laser diode. Therefore, the laser device of the present invention can be used for medical treatment as laser processing, a laser knife, or the like.
【0036】図5は、リニアアレイレーザダイオードと
して発光部分の密度が高い疑似連続発振レーザダイオー
ドQCWLD等を用いる場合の本発明の半導体レーザ装
置の平面図である。リニアアレイレーザダイオード10
には多数の活性層ストライプ12が高密度に設けられて
いて、実質的に区切りのない直線状発光部を形成してい
る。光路変換器30は、活性層ストライプのサイズと関
係なく、或いは所定数のストライプに対応する寸法を有
する光学素子を適当数直線的に配列したものである。第
1柱状レンズ20、光路変換器30、第2柱状レンズ4
0、集束レンズ50の位置や作用は図3に説明したもの
と同じである。このように活性層ストライプの幅が短い
かその間隔が狭いレーザダイオードを用いるときには、
光路変換器の光学素子を活性層ストライプと1対1に対
応させると光路変換器の製作が困難になる。本態様は、
その代わりに適当な数の活性層ストライプを群にまとめ
てこれに対応させたものである。また、レーザダイオー
ドの発光部を点線状と見る代わりに1本のストライプと
見なして、これを光学素子で適当に区分して旋回させて
実質的に梯子状に発光するレーザダイオードに変化させ
たものと考えることもできる。FIG. 5 is a plan view of a semiconductor laser device of the present invention when a pseudo continuous wave laser diode QCWLD or the like having a high density of light emitting portions is used as a linear array laser diode. Linear array laser diode 10
Are provided with a large number of active layer stripes 12 at a high density to form a substantially linear light emitting portion without any division. The optical path changing device 30 is formed by arranging an appropriate number of optical elements irrespective of the size of the active layer stripe or having dimensions corresponding to a predetermined number of stripes. First columnar lens 20, optical path converter 30, second columnar lens 4
0, the position and operation of the focusing lens 50 are the same as those described in FIG. When using a laser diode in which the width of the active layer stripe is short or its interval is small,
If the optical elements of the optical path converter correspond one-to-one with the active layer stripes, it becomes difficult to manufacture the optical path converter. In this embodiment,
Instead, an appropriate number of active layer stripes are grouped to correspond to this. In addition, instead of seeing the light emitting portion of the laser diode as a dotted line, it is regarded as a single stripe, which is appropriately divided by an optical element and turned to change into a laser diode which emits light in a substantially ladder shape. It can also be considered.
【0037】図6は、光ファイバ60を用いた本発明に
係るレーザ装置の平面図、図7はその立面図である。上
記レーザ装置が形成するレーザスポットの位置に光ファ
イバ60の受光面を配置し、レーザ10から放射される
レーザエネルギーを受容して光ファイバ60の他端面側
に伝達するようにしたものである。光ファイバ60の長
さと可撓性とにより簡単に、目的の場所に発光部を持ち
込んで作業ができるような、使いやすいレーザ装置を得
ることができる。尚、10Wの出力を有するリニアアレ
イレーザダイオード10を光源とし、コア径400μm
の光ファイバ60の入射面上に、コアの断面より小さい
レーザスポットを形成するように構成したレーザ装置は
60%の効率を達成している。FIG. 6 is a plan view of a laser device according to the present invention using an optical fiber 60, and FIG. 7 is an elevation view thereof. The light receiving surface of the optical fiber 60 is arranged at the position of the laser spot formed by the laser device, and receives the laser energy radiated from the laser 10 and transmits it to the other end surface of the optical fiber 60. Due to the length and flexibility of the optical fiber 60, it is possible to obtain an easy-to-use laser device in which the light-emitting unit can be easily brought to a target place for work. A linear array laser diode 10 having an output of 10 W is used as a light source and has a core diameter of 400 μm.
The laser device configured to form a laser spot smaller than the cross section of the core on the incident surface of the optical fiber 60 achieves 60% efficiency.
【0038】(実施例2)図8は本発明の光路変換器を
説明するブロック図、図9は光の構成要素としての光学
素子の機能を説明するブロック図である。光路変換器3
0は、図8にあるように長手方向に光学素子32を適当
な数だけ連結して横長に形成されている。光路変換器の
長さはリニアアレイレーザダイオードの発光面に対応さ
せる。光学素子32は、図9にあるように光路変換器の
長手方向に活性層ストライプの軸方向を有するレーザビ
ーム37を面に垂直に受光する受光面34と、光学素子
内部で光軸に沿って光路を捻る処理を受けて光路を変換
されたレーザビーム38を面から垂直に出力する出力面
36とを有する。光学素子32は、例えば繰り返し間隔
800μmで並んでいる活性層ストライプから放射され
る水平にストライプ長軸方向を有するレーザビーム37
を受容し、受容したレーザビームの断面の向きをほぼ9
0°旋回してストライプ軸方向が垂直になるような変換
をする。受光面と出力面との角度関係は任意であって良
いが、両面が平行になっていて入射光の光軸方向を維持
したまま出力されることが装置の設計上最も好ましい。
また、受光面と出力面とが平行でない場合に入射方向に
対して一定の角度を有する出射光を更に反射して光軸の
方向を変換し、装置の構造上好ましい方向に向けること
は容易である。(Embodiment 2) FIG. 8 is a block diagram for explaining an optical path converter of the present invention, and FIG. 9 is a block diagram for explaining the function of an optical element as a component of light. Optical path converter 3
Reference numeral 0 denotes a horizontally long portion formed by connecting an appropriate number of optical elements 32 in the longitudinal direction as shown in FIG. The length of the optical path converter corresponds to the light emitting surface of the linear array laser diode. The optical element 32 includes, as shown in FIG. 9, a light receiving surface 34 for receiving a laser beam 37 having an axial direction of the active layer stripe in the longitudinal direction of the optical path changing device in a direction perpendicular to the surface, and along the optical axis inside the optical element. And an output surface 36 for outputting a laser beam 38 whose optical path has been converted by the process of twisting the optical path, perpendicularly from the surface. The optical element 32 emits, for example, a laser beam 37 having a horizontal stripe major axis direction emitted from active layer stripes arranged at a repetition interval of 800 μm.
And the direction of the cross section of the received laser beam is almost 9
The conversion is performed such that the stripe axis direction becomes vertical by turning by 0 °. The angle relationship between the light receiving surface and the output surface may be arbitrary, but it is most preferable in terms of the design of the apparatus that both surfaces are parallel and output while maintaining the optical axis direction of the incident light.
Further, when the light receiving surface and the output surface are not parallel, it is easy to further reflect the outgoing light having a certain angle with respect to the incident direction to change the direction of the optical axis, and to direct it in a preferable direction in the structure of the device. is there.
【0039】光路変換器30に用いる光学素子32は、
一般には光路変換器を組み込むレーザ装置に使用するリ
ニアアレイレーザダイオード10の活性層ストライプ1
2に1対1で対応するようにする。従って、例えば繰り
返し間隔800μmで活性層ストライプが12個並ぶリ
ニアアレイレーザダイオードを使用する場合には、光路
変換器は、繰り返し間隔800μmで光学素子を12個
並べたものとなる。The optical element 32 used for the optical path converter 30 is
Generally, an active layer stripe 1 of a linear array laser diode 10 used in a laser device incorporating an optical path converter.
2 so as to correspond one-to-one. Therefore, for example, when a linear array laser diode in which 12 active layer stripes are arranged at a repetition interval of 800 μm is used, the optical path changer has 12 optical elements arranged at a repetition interval of 800 μm.
【0040】しかし、図5に示した実施例にあるように
活性層ストライプが高密度に並んでいる場合には、レー
ザビームを1本の連続線から放射されたものと見なし
て、光路変換器に受光するレーザを適当な間隔で区切っ
てその部分毎に約90°レーザビームを旋回して用いる
ことにより、実質的にその間隔を幅として有する梯子状
発光部をもったリニアアレイレーザダイオードとして扱
うことができる。このような目的には、活性層ストライ
プの数によらず、適当数の光学素子を並列配置すれば足
りる。However, when the active layer stripes are arranged at a high density as in the embodiment shown in FIG. 5, the laser beam is regarded as being emitted from one continuous line, and the optical path conversion is performed. The laser beam received by the laser beam is divided at an appropriate interval, and the laser beam is swirled by about 90 ° for each portion, so that the laser beam is treated as a linear array laser diode having a ladder-shaped light emitting portion having the interval substantially as a width. be able to. For such a purpose, it is sufficient to arrange an appropriate number of optical elements in parallel regardless of the number of active layer stripes.
【0041】リニアアレイレーザダイオードの放射面が
平面であることに対応して光路変換器30の入射面34
と出射面36とは光路変換器の全体に亘ってそれぞれ1
つの平面上にあるように配置することがレーザ装置の構
造上好都合である。尚、1つの入射光に対して光学素子
の中で2つの光路に分割して2つの出射面から放射する
ようにすることが可能であるが、この場合にも出射面の
それぞれについて1つの平面上にあるように配置する。According to the fact that the radiation surface of the linear array laser diode is flat, the entrance surface 34 of the optical path converter 30
And the light exit surface 36 are respectively 1 throughout the optical path converter.
Arranging them so that they lie on two planes is advantageous in terms of the structure of the laser device. In addition, it is possible to divide one incident light into two optical paths in the optical element and emit the light from two emission surfaces. In this case as well, each emission surface has one plane. Place it as above.
【0042】上記光学素子32は、いろいろな原理に基
づいて形成することができる。The optical element 32 can be formed based on various principles.
【0043】図10は、2枚の反射面の組合せで光路変
換をする場合の原理を説明する図面である。入射光が垂
直に入射する入射面と出射光が垂直に出射する出射面と
を有する光学素子の内部に、単位ベクトルN1を有する
第1の反射面σ1、と単位法線ベクトルN2を有する第2
の反射面σ2が設けられている。光軸の単位ベクトル
A、レーザダイオードの長軸方向を表す単位ベクトルA
pを有する入射光は第1の反射面σ1に入射し、この面
で反射して光軸の単位ベクトルB、レーザダイオードの
長軸方向を表す単位ベクトルBpを有する反射光とな
り、続いて第2の反射面σ2に入射し、この面で反射し
て光軸の単位ベクトルC、レーザダイオードの長軸方向
を表す単位ベクトルCpを有する出射光となって、光学
素子から出力される。2枚の反射面の角度を所定の関係
が成立するように設置することにより、入射光Aを2枚
の反射面で2回反射して光軸の方向を角度θだけ変化さ
せると共に、レーザビームのレーザダイオードの長軸に
対応する方向を光軸の回りに旋回させて入射したときと
比較して約90°変わるようにする。FIG. 10 is a view for explaining the principle in the case where the optical path is converted by a combination of two reflecting surfaces. A first reflecting surface .sigma.1 having a unit vector N1 and a second having a unit normal vector N2 are provided inside an optical element having an incident surface on which incident light is vertically incident and an emitting surface on which emitted light is emitted vertically.
Is provided. Unit vector A of the optical axis, unit vector A representing the major axis direction of the laser diode
The incident light having p enters the first reflection surface σ 1 and is reflected by this surface to become a reflected light having the unit vector B of the optical axis and the unit vector Bp representing the major axis direction of the laser diode, and then the second light. And is reflected by this surface to become outgoing light having a unit vector C of the optical axis and a unit vector Cp representing the major axis direction of the laser diode, and output from the optical element. By setting the angles of the two reflecting surfaces so that a predetermined relationship is established, the incident light A is reflected twice by the two reflecting surfaces to change the direction of the optical axis by the angle θ, and the laser beam The direction corresponding to the long axis of the laser diode is turned around the optical axis so as to be changed by about 90 ° as compared with the case of incidence.
【0044】図11は、反射面に於ける反射の条件を説
明する図面である。図11から、入射光Aが法線N1の
反射面σ1で反射して反射光Bとなるとき、これらの間
に成立する関係は、 B=A−2(A・N1)N1 …(1) であることは明らかである。ここでA・Nは単位ベクト
ルAと単位ベクトルNの内積を示す。また、反射光Bが
法線N2の反射面σ2で反射して出射光Cとなるとき、こ
れらの間に成立する関係は、 C=B−2(B・N2)N2 …(2) であることも明らかである。また、同様の関係がAp、
Bp、Cpの間にも成立する。即ち、 Bp=Ap−2(Ap・N1)N1 …(3) Cp=Bp−2(Bp・N2)N2 …(4) また、入射光の光軸とレーザダイオードの長軸は直交す
るから、 A・Ap=0 …(5) 入射光Aと出射光Cとのなす角をθとすると、 A・C=cosθ …(6) 更に、入射光のレーザダイオード長軸方向に対応する単
位ベクトルApと出射光のものCpとが直交関係にある
ことが本発明の光路変換器の条件であるから、 Ap・Cp=0 …(7) (1)、(2)、(6)から、 (N1・A)2+(N2・A)2−2(N1・A)(N2・A)(N1・N2) =(1−cosθ)/2 …(8) (3)、(4)、(7)から、 (N1・Ap)2+(N2・Ap)2−2(N1・Ap)(N2・Ap)(N1・N2) =1/2 …(9) が成立しなければならない。FIG. 11 is a drawing for explaining the conditions of reflection on the reflection surface. From FIG. 11, when the incident light A is reflected on the reflection surface σ1 of the normal line N1 to become the reflected light B, the relation established between them is as follows: B = A−2 (A · N1) N1 (1) It is clear that Here, A · N indicates an inner product of the unit vector A and the unit vector N. Further, when the reflected light B is reflected by the reflection surface σ2 of the normal line N2 to become the outgoing light C, the relationship established between them is as follows: C = B−2 (B · N2) N2 (2) It is also clear. A similar relationship is Ap,
The relationship also holds between Bp and Cp. Bp = Ap-2 (Ap.N1) N1 (3) Cp = Bp-2 (Bp.N2) N2 (4) Also, since the optical axis of the incident light is orthogonal to the long axis of the laser diode, A · Ap = 0 (5) Assuming that the angle between the incident light A and the outgoing light C is θ, A · C = cos θ (6) Further, the unit vector Ap corresponding to the incident light in the major axis direction of the laser diode. Since the condition of the optical path converter of the present invention is that the light and the output light Cp have an orthogonal relationship, Ap · Cp = 0 (7) From (1), (2), and (6), · A) 2 + (N 2 · A) 2 -2 (N 1 · A) (N 2 · A) (N 1 · N 2) = (1-cos θ) / 2 (8) (3), (4), (7) ), (N1 · Ap) 2 + (N2 · Ap) 2 -2 (N1 · Ap) (N2 · Ap) (N1 · N2) = 1/2 (9)
【0045】尚、入射光は入射面に垂直に入射するか
ら、入射面の法線ベクトルはAとなり、また出射光は出
射面から垂直に出射するから、出射面の法線ベクトルは
Cとなる。従って、本発明の光路変換器入射面と出射面
と入射光との間には式(5)、(8)、(9)により規
制されることとなる。Since the incident light is perpendicularly incident on the incident surface, the normal vector of the incident surface is A, and the emitted light is perpendicularly emitted from the exit surface, and the normal vector of the exit surface is C. . Therefore, the distance between the incident surface, the exit surface, and the incident light of the optical path converter of the present invention is regulated by the expressions (5), (8), and (9).
【0046】尚、光路変換器が2枚の反射面で画定した
空間からなる場合には、入射面と出射面とは実体のない
単なる仮想面となる。When the optical path converter has a space defined by two reflecting surfaces, the incident surface and the outgoing surface are merely imaginary surfaces having no real substance.
【0047】3枚以上の反射面の組合せで構成する光路
変換器では、反射面の自由度が大きいため上記のような
比較的簡単な関係式で表現することは困難である。In an optical path converter composed of a combination of three or more reflecting surfaces, it is difficult to express the above-described relatively simple relational expression because the degree of freedom of the reflecting surface is large.
【0048】例えば、3枚の反射面の場合の式(8)と
式(9)の類似の式として、 (A・N1)2+(A・N2)2+(A・N3)2 −2(A・N1)(N1・N2)(N2・A) −2(A・N2)(N2・N3)(N3・A) −2(A・N3)(N3・N1)(N1・A) +4(A・N1)(N1・N2)(N2・N3)(N3・A) =(1−cosθ)/2 …(8)′ (Ap・N1)2+(Ap・N2)2+(Ap・N3)2 −2(Ap・N1)(N1・N2)(N2・Ap) −2(Ap・N2)(N3・N1)(N1・Ap) −2(Ap・N3)(N3・N1)(N1・Ap) +4(Ap・N1)(N1・N2)(N2・N3)(N3・Ap) =1/2 …(9)′ と表される。[0048] For example, as the similarity of the expression in the case of three reflection surfaces (8) and Equation (9), (A · N1 ) 2 + (A · N2) 2 + (A · N3) 2 -2 (A.N1) (N1.N2) (N2.A) -2 (A.N2) (N2.N3) (N3.A) -2 (A.N3) (N3.N1) (N1.A) +4 (A · N1) (N1 · N2) (N2 · N3) (N3 · A) = (1−cos θ) / 2 (8) ′ (Ap · N1) 2 + (Ap · N2) 2 + (Ap · N3) 2 -2 (Ap · N1 ) (N1 · N2) (N2 · Ap) -2 (Ap · N2) (N3 · N1) (N1 · Ap) -2 (Ap · N3) (N3 · N1) ( N11Ap) +4 (Ap ・ N1) (N1 (N2) (N2 ・ N3) (N3 ・ Ap) = 1/2 (9) '
【0049】しかし、より実際的な方法として次のよう
に考えると良い。つまり、初めの2枚の反射面によって
入射光線を2回反射させた反射光線は、上記関係式
(8)に基づいて初めの入射光線に対して光軸が角度θ
だけ異なっている。従って、第3の反射面をこの角度θ
との関係で定まる適当な向きに設置すると、上記反射光
線はこの第3の反射面で反射して入射光線と同じ方向に
出射するようにできる。このとき、出射される光線のレ
ーザビームの活性層ストライプに対応する方向が入射光
のものに対して90°旋回するように反射面の位置と姿
勢を決めるように構成する。このような光学素子を多数
集積して構成した光路変換器は、リニアアレイレーザダ
イオードの活性層ストライプを実質的に梯子状に分布さ
せるのと同じになり本発明の目的を達成することができ
る。このようにして3枚の反射面の組合せで構成する光
路変換器の代表的なものを得ることができる。However, a more practical method can be considered as follows. That is, the reflected light obtained by reflecting the incident light twice by the first two reflecting surfaces has an optical axis at an angle θ with respect to the first incident light based on the relational expression (8).
Only different. Therefore, the third reflecting surface is set at this angle θ.
When installed in an appropriate direction determined by the relationship, the reflected light can be reflected by the third reflecting surface and emitted in the same direction as the incident light. At this time, the position and orientation of the reflection surface are determined so that the direction of the emitted light beam corresponding to the active layer stripe of the laser beam turns 90 ° with respect to the incident light. An optical path changer formed by integrating a large number of such optical elements has the same effect as distributing the active layer stripes of the linear array laser diode substantially in a ladder shape, thereby achieving the object of the present invention. In this manner, a typical optical path converter composed of a combination of three reflecting surfaces can be obtained.
【0050】光路変換器はプリズムで構成することがで
きる。この場合、上記反射面はプリズムの内部反射面が
対応することになる。プリズムで構成される光路変換器
のうちで最も簡単なものとして、光学素子が三角錐であ
るものがある。図12は、反射面を2枚持った最も単純
な三角錐の形状をした光学素子を示す斜視図である。The optical path changing device can be constituted by a prism. In this case, the reflection surface corresponds to the internal reflection surface of the prism. One of the simplest optical path changers composed of prisms is one in which the optical element is a triangular pyramid. FIG. 12 is a perspective view showing the simplest triangular pyramid-shaped optical element having two reflection surfaces.
【0051】図12の三角錐プリズムABCDは立方体
ABECDEFG内の太線で表される。即ち光学素子は
入射面ABC、出射面ACD、第1の反射面ABD、第
2の反射面BCDで画定された三角錐プリズムである。
入射面ABCは、立方体の前面ABECの一部であっ
て、法線が入射光線の光軸と平行に、即ち入射光線と直
交するように配置される。第1の反射面ABDは立方体
を2分する面ABGDの一部で構成され、面は鉛直でか
つ入射光の光軸に対して45°斜交している。第2の反
射面BCDは立方体を2分する別の面BCDFの一部で
構成され、面は水平面に対して45°傾斜しかつ入射光
の光軸に平行になっている。出射面ACDは立方体上面
ACDEの一部である。The triangular pyramid prism ABCD of FIG. 12 is represented by a thick line in the cube ABECDEFG. That is, the optical element is a triangular pyramid defined by an entrance surface ABC, an exit surface ACD, a first reflection surface ABD, and a second reflection surface BCD.
The incident surface ABC is a part of the cubic front surface ABCE, and is arranged so that the normal line is parallel to the optical axis of the incident light beam, that is, orthogonal to the incident light beam. The first reflection surface ABD is constituted by a part of a surface ABGD that bisects a cube, and the surface is vertical and obliquely intersects the optical axis of incident light by 45 °. The second reflecting surface BCD is constituted by a part of another surface BCDF that bisects the cube, and the surface is inclined by 45 ° with respect to a horizontal plane and is parallel to the optical axis of the incident light. The exit surface ACD is part of the cubic upper surface ACDE.
【0052】入射光線はリニアアレイレーザダイオード
の1つの活性層ストライプから放射されたレーザビーム
であり、水平方向が活性層ストライプの方向に対応す
る。入射光線は入射面ABCに垂直に照射し、放射エネ
ルギーのほぼ全量が入射面を通過し、次いで第1の反射
面ABDに入射する。第1の反射面は鉛直で、入射光線
に対して45°の傾きを有するので、入射光線の光軸は
水平を保持したまま、光学素子の入射面に平行に伝搬し
て第2の反射面BCDに入射する。第2の反射面は水平
方向に対して45°傾斜しているので、上記入射光線は
第2の反射面で反射して鉛直上方に進む。第2の反射面
で反射した反射光線は射出面ACDに垂直に入射するの
で方向を変えることなく出射して垂直上方に進む。The incident light beam is a laser beam emitted from one active layer stripe of the linear array laser diode, and the horizontal direction corresponds to the direction of the active layer stripe. The incident light beam irradiates the incident surface ABC perpendicularly, and substantially all of the radiant energy passes through the incident surface and then enters the first reflecting surface ABD. Since the first reflecting surface is vertical and has an inclination of 45 ° with respect to the incident light, the incident light propagates parallel to the incident surface of the optical element while keeping the optical axis horizontal, and the second reflecting surface Light is incident on the BCD. Since the second reflecting surface is inclined by 45 ° with respect to the horizontal direction, the incident light is reflected by the second reflecting surface and travels vertically upward. The reflected light beam reflected by the second reflecting surface is perpendicularly incident on the exit surface ACD, so it is emitted without changing its direction and travels vertically upward.
【0053】このとき、入射光線の活性層ストライプに
対応する方向は、第1の反射面で光軸に対し反対方向に
変化するが同じ水平面内に収まっている。反射光線が第
2の反射面で反射するときに活性層ストライプに対応す
る方向は90°変化して、鉛直面内にあるようになる。At this time, the direction of the incident light beam corresponding to the active layer stripe changes in the direction opposite to the optical axis on the first reflection surface, but stays in the same horizontal plane. The direction corresponding to the active layer stripe changes by 90 ° when the reflected light beam reflects off the second reflecting surface so that it is in a vertical plane.
【0054】三角錐プリズムABCDの形状を更に詳し
く述べれば、三角形ABCと三角形CDAは直角二等辺
三角形であり、辺AB、AC、CDは長さが等しく、角
BAC及び角DCAは直角である。面ABCと面CDA
は直交しており、面ABCと面ABDのなす角、面CD
Aと面CDBのなす角は45°である。光の入射面は面
ABCであり、出射面が面CDAである。図8に示す通
り、面ABCに入射した光線は面ABD続いて面CDB
で全反射し、面CDAから出射する。即ち、線状光線か
ら出射した光線が面ABCに入射するのを線分α1β2と
すると、面ABDの線分α2β2、面CDBの線分α3β3
で全反射し、面CDAの線分α4β4となって出射する。To describe the shape of the triangular pyramid prism ABCD in more detail, the triangle ABC and the triangle CDA are right-angled isosceles triangles, the sides AB, AC, and CD have the same length, and the angles BAC and DCA are right angles. Surface ABC and Surface CDA
Is orthogonal, the angle between plane ABC and plane ABD, plane CD
The angle between A and the plane CDB is 45 °. The light incident surface is a surface ABC, and the light emitting surface is a surface CDA. As shown in FIG. 8, the light beam incident on the surface ABC is the surface ABD followed by the surface CDB.
, And is emitted from the surface CDA. That is, assuming that the ray emitted from the linear ray enters the surface ABC as the line segment α1β2, the line segment α2β2 of the surface ABD and the line segment α3β3 of the surface CDB
, And is emitted as a line segment α4β4 of the surface CDA.
【0055】半導体レーザ活性層ストライプが一次元的
に配列したマルチストライプアレイ半導体レーザは、通
常、幅が約100μm〜200μmのストライプ10本
〜100本が全幅約1cmの平面内に一定間隔で配列して
いる。従って、1つの半導体レーザ素子から10本〜1
00本のレーザ光が出射する点線状の光源を与える。各
ストライプ光は各々偏平な光源から発したものであり、
ビーム放射角は活性層に対し垂直成分が大きく約40°
〜50°であり、水平成分は小さく約10°である。発
光源の幅は垂直成分が狭く0.1μm〜1μmであり、
水平成分は広く上述のように100μm〜200μmで
ある。このため、半導体レーザからの出射光をレンズを
用いて集光し、絞り込む場合、垂直成分は容易に絞るこ
とができるが、水平成分は光源の全幅が広いため微小ス
ポットに絞ることが困難である。このため、ストライプ
に対して1対1でマイクロレンズを対応させて配列し各
々のストライプ光を集光しコリメートした後レンズで絞
ることが考えられるが、絞り込んだビームスポット径は
マイクロレンズ〜ビームスポット間距離とストライプ〜
マイクロレンズ間距離との比で決まる倍率をストライプ
の幅に掛けたスポット径となる。In a multi-stripe array semiconductor laser in which semiconductor laser active layer stripes are one-dimensionally arranged, usually 10 to 100 stripes having a width of about 100 μm to 200 μm are arranged at regular intervals in a plane having a total width of about 1 cm. ing. Therefore, from one semiconductor laser element to 10 to 1
A dotted linear light source from which 00 laser beams are emitted is provided. Each stripe light is emitted from a flat light source,
Beam emission angle is about 40 ° with large vertical component to active layer
5050 °, and the horizontal component is small, about 10 °. The width of the light emitting source has a narrow vertical component of 0.1 μm to 1 μm,
The horizontal component is generally 100 μm to 200 μm as described above. Therefore, when the light emitted from the semiconductor laser is condensed and narrowed using a lens, the vertical component can be easily narrowed down, but the horizontal component is difficult to narrow down to a minute spot due to the wide width of the light source. . For this reason, it is conceivable to arrange the microlenses in a one-to-one correspondence with the stripes, condense each stripe light, collimate the light, and then narrow down the light with a lens. Distance and stripes ~
The spot diameter is obtained by multiplying the magnification determined by the ratio between the microlenses and the width of the stripe.
【0056】このため、マイクロレンズはストライプか
らなるべく離して配置した方が良いが、ストライプ光の
垂直成分の放射角が大きいことを考えるとこれは難し
い。そこで、垂直成分と水平成分とを別々のレンズで集
光し、垂直成分集光用のレンズはストライプから至近距
離に、水平成分の集光用のレンズは離して配置すること
が考えられるが、水平成分についても10°という放射
角があるためにある一定の距離以上では隣同士のストラ
イプ光が重なってしまうことから離す距離には限りがあ
る。For this reason, it is better to dispose the microlenses as far as possible from the stripe, but this is difficult considering the large radiation angle of the vertical component of the stripe light. Therefore, it is conceivable that the vertical component and the horizontal component are condensed by separate lenses, the lens for condensing the vertical component is placed at a short distance from the stripe, and the lens for condensing the horizontal component is placed away from the stripe. Since the horizontal component also has a radiation angle of 10 °, the distance between adjacent stripe light beams is limited above a certain distance because the stripe light beams overlap each other.
【0057】活性層ストライプから遠いところで集光す
るためには、ストライプ光同士が重ならない工夫が必要
である。In order to converge the light far from the active layer stripe, it is necessary to devise a method in which the stripe lights do not overlap each other.
【0058】そこで、隣通しのストライプ光が重ならな
いようにするために、破線状に配列したストライプを各
々90°回転し、恰も梯子状に配列しているかのように
プリズムを用いて変換する。即ち、図12のようなプリ
ズムを各ストライプに1対1で対応させ配列する。スト
ライプ光α1β2はプリズム内での2回の全反射でα4β4
のように変換される。つまり、ストライプが多数ある場
合、その配列は見かけ上梯子上に変換される。活性層に
対してストライプ光の垂直成分はストライプに至近距離
に配置したシリンドリカルレンズや円柱レンズ20を用
いて集光し、水平成分は三角錐プリズムからの出射光を
直角プリズムにより反射してその光軸を半導体レーザの
光軸と平行にした後直角プリズムからの出射光を集光す
るようにシリンドリカルレンズ40を配置すればストラ
イプ〜シリンドリカルレンズ間の光学距離を長く取って
も隣同士のストライプ光が重なることもない。こうし
て、フォーカシングレンズ〜ビームスポット間距離とス
トライプ〜シリンドリカルレンズ間距離との比を小さく
とれるので径の小さい集光されたビームスポットが得ら
れる。尚、垂直成分については、フォーカシングレンズ
〜ビームスポット間距離とストライプ〜シリンドリカル
レンズ間距離との比が大きくなるものの、光源の量が小
さいために絞られたビームスポットは大きくならない。Therefore, in order to prevent adjacent stripe lights from overlapping each other, the stripes arranged in a broken line are rotated by 90 ° and converted by using a prism as if they were arranged in a ladder shape. That is, the prisms as shown in FIG. 12 are arranged in a one-to-one correspondence with the respective stripes. The stripe light α1β2 is converted into α4β4 by two total reflections in the prism.
Is converted as follows. That is, if there are many stripes, the arrangement is apparently converted to a ladder. The vertical component of the stripe light with respect to the active layer is condensed by using a cylindrical lens or a cylindrical lens 20 arranged at a short distance to the stripe, and the horizontal component is reflected by the light emitted from the triangular pyramid prism by the right-angle prism. If the cylindrical lens 40 is arranged so that the axis is parallel to the optical axis of the semiconductor laser and then the emitted light from the right-angle prism is condensed, even if the optical distance between the stripe and the cylindrical lens is long, stripe light between adjacent stripes can be obtained. There is no overlap. In this way, the ratio between the distance between the focusing lens and the beam spot and the distance between the stripe and the cylindrical lens can be made small, so that a focused beam spot with a small diameter can be obtained. As for the vertical component, although the ratio between the distance between the focusing lens and the beam spot and the distance between the stripe and the cylindrical lens increases, the beam spot narrowed down does not increase because the amount of the light source is small.
【0059】図13は、図12の光学素子を適当数、好
ましくはリニアアレイレーザダイオードの活性層ストラ
イプと同じ数、隣接して並行配置した光路変換器の斜視
図である。光学素子は入射面ABC同士、及び出射面A
CD同士がそれぞれ同じ平面になるように配置されてい
る。光学素子同士の間隔は、リニアアレイレーザダイオ
ードに於ける活性層ストライプの間隔と同じにされてい
て、各光学素子がそれぞれ活性層ストライプと1対1に
対応するように配置されている。FIG. 13 is a perspective view of an optical path converter in which an appropriate number of the optical elements of FIG. 12 are arranged, preferably the same number as the active layer stripes of the linear array laser diode, and adjacently arranged in parallel. The optical elements are incident surfaces ABC, and the exit surface A
The CDs are arranged so as to be on the same plane. The distance between the optical elements is the same as the distance between the active layer stripes in the linear array laser diode, and each optical element is arranged so as to correspond to the active layer stripe one by one.
【0060】リニアアレイレーザダイオードの発光面に
対応して設置された光路変換器により、各活性層ストラ
イプから放射されるレーザビームは相互の間隔を変え
ず、その姿勢が水平から鉛直に変えられる。従って、光
路変換器により処理されてその上面から放射されるレー
ザビームは丁度梯子状に活性層ストリングが並んだリニ
アアレイレーザダイオードから放射されると等価になっ
ている。The laser beam emitted from each active layer stripe is changed from horizontal to vertical without changing the mutual interval by the optical path converter provided corresponding to the light emitting surface of the linear array laser diode. Therefore, the laser beam processed by the optical path converter and emitted from the upper surface is equivalent to the laser beam emitted from the linear array laser diode in which the active layer strings are arranged in a ladder shape.
【0061】しかしながら、光軸はLDからの出射時に
比べて90°だけ向きを変えるため、取扱いが難しくな
る。変換光は同一方向を向いている方が望ましい。この
ためには、プリズムアレイからの出射光を直角プリズム
を用いててさらに直角に反射すれば良い。図14は、図
13のプリズムアレイの出射面に断面が直角二等辺三角
形である直角プリズム33を接合した光路変換器を示
す。この光路変換器により得られるレーザビームは実質
的に梯子状並列であることには変わらず、従って隣同士
のストライプ光が重なることもない。この方法により元
の光軸を平行移動した光軸が得られる。However, since the optical axis changes its direction by 90 ° as compared with the direction at the time of emission from the LD, handling becomes difficult. It is desirable that the converted light be directed in the same direction. For this purpose, light emitted from the prism array may be reflected at a right angle by using a right angle prism. FIG. 14 shows an optical path converter in which a right-angle prism 33 whose cross section is a right-angled isosceles triangle is joined to the exit surface of the prism array of FIG. The laser beams obtained by the optical path converter remain substantially parallel in a ladder shape, and therefore, adjacent stripe lights do not overlap. By this method, an optical axis obtained by translating the original optical axis is obtained.
【0062】図15は、図12の光学素子ABCDの頂
点Aの部分を底面BCDと平行な面で切った形をした三
角錐台の光学素子を示す図である。図16は図15の光
学素子を並列配置して得る光路変換器を示す図、図17
はこれにさらに直角プリズム33を付加した光路変換器
を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a truncated triangular pyramid optical element in which the vertex A of the optical element ABCD of FIG. 12 is cut by a plane parallel to the bottom surface BCD. FIG. 16 is a diagram showing an optical path converter obtained by arranging the optical elements of FIG. 15 in parallel.
FIG. 3 is a view showing an optical path converter in which a right-angle prism 33 is further added thereto.
【0063】図12の三角錐プリズムを配列した図1
3、図14のような光路変換器を用いると、うまくプリ
ズムに入射した光線は変換することができるが、プリズ
ムから外れたLD光は変換することができない。そこ
で、三角錐ABCDの第2の反射面BCDと平行な面で
切った三角錘台BCDHIJを光学素子として、底面B
CDと隣の光学素子の頂面HIJを密着させて並列配置
すれば(図16)、プリズム間の隙間を埋めることがで
き、無駄なくLD光を取り込むことができる。FIG. 1 in which the triangular pyramids of FIG. 12 are arranged.
3. If an optical path converter as shown in FIG. 14 is used, light rays that have successfully entered the prism can be converted, but LD light that has deviated from the prism cannot be converted. Therefore, a triangular truncated pyramid BCDHIJ cut by a plane parallel to the second reflection surface BCD of the triangular pyramid ABCD is used as an optical element, and the bottom surface B
If the CD and the top surface HIJ of the adjacent optical element are closely attached and arranged side by side (FIG. 16), the gap between the prisms can be filled, and the LD light can be taken in without waste.
【0064】図16の光路変換器では出射光線の光軸の
方向が入射光線のものと直交しているため、レーザ装置
全体を構成するには便利でない。図17の光路変換器で
は、出射光線の光軸の方向が入射光線のものと同じであ
るため、レーザ装置全体の構成が簡単になる利点があ
る。このことは、図14の光路変換器が図13の光路変
換器に対して有利であることと同じである。In the optical path converter of FIG. 16, since the direction of the optical axis of the outgoing light beam is orthogonal to that of the incident light beam, it is not convenient to construct the entire laser device. In the optical path converter of FIG. 17, the direction of the optical axis of the outgoing light beam is the same as that of the incident light beam, so that there is an advantage that the configuration of the entire laser device is simplified. This is the same as the optical path changer of FIG. 14 being advantageous over the optical path changer of FIG.
【0065】図18は、図14あるいは図17の光学素
子と同じ3個の反射面を有する斜角柱プリズムを示す図
面である。即ち、この斜角柱プリズムは、図19に示す
直角プリズム3個の組合せに於ける各斜面が反射面とな
るようなプリズムであって、複数のプリズムを連続配列
することが可能な形状をしている。第19図に於て、第
1の反射面σ1は、水平に入射する入射光線に対して鉛
直線を軸として45°傾いていて、入射光線を水平面
上、入射面に平行になるように反射する。第2の反射面
σ2は、水平面に対して45°傾いていて、第1の反射
面σ1で反射して水平に走る反射光線を鉛直上方に反射
する。第3の反射面σ3は、斜面が水平面に対して45
°傾斜していて、鉛直に入射して来る光線を水平に偏向
して出射する。また、入射面は入射光線に対してほぼ垂
直な面であり、出射面は入射面と平行な面である。FIG. 18 is a view showing an oblique prism having the same three reflecting surfaces as the optical element shown in FIG. 14 or FIG. That is, this oblique prism is a prism in which each inclined surface in the combination of three right angle prisms shown in FIG. 19 is a reflection surface, and has a shape capable of continuously arranging a plurality of prisms. I have. In FIG. 19, the first reflecting surface .sigma.1 is inclined at an angle of 45.degree. About the vertical line with respect to the horizontally incident incident light, and reflects the incident light on a horizontal plane so as to be parallel to the incident surface. I do. The second reflection surface σ2 is inclined by 45 ° with respect to the horizontal plane, and reflects the reflected light traveling horizontally by being reflected by the first reflection surface σ1 vertically upward. The third reflecting surface σ3 has a slope 45 degrees with respect to the horizontal plane.
It is inclined, and deflects the incoming light beam horizontally and emits it. The incident surface is a surface substantially perpendicular to the incident light beam, and the exit surface is a surface parallel to the incident surface.
【0066】図18の斜角柱プリズムABCDEFGH
の形状を説明するため立方体AIJKLBMNと断面が
直角2等辺三角形である三角柱BMNLQPとを想定す
る。立方体の前面AIBLを入射面とすると、第1の反
射面σ1は立方体の対偶頂点を結んでできるAJMLが
相当し、第2の反射面σ2は対偶頂点を結んでできる面
ABMKが相当し、また第3の反射面σ3は三角柱の斜
面BPQLが相当し、出射面は面JPQKが相当する。
また、点Aと点Mとは面BPQLから等しい距離にある
から、立方体対角線AMは三角柱の斜面BPQLと平行
である。The oblique prism prism ABCDEFGH of FIG.
In order to explain the shape of, a cube AIJKLBMN and a triangular prism BMNLQP whose cross section is a right isosceles triangle are assumed. Assuming that the front surface AIBL of the cube is the incident surface, the first reflecting surface σ1 corresponds to AJML formed by connecting the even vertices of the cube, and the second reflecting surface σ2 corresponds to the surface ABMK formed by connecting the even vertices. The third reflecting surface .sigma.3 corresponds to the slope BPQL of the triangular prism, and the exit surface corresponds to the surface JPQK.
Further, since the point A and the point M are at the same distance from the plane BPQL, the cubic diagonal line AM is parallel to the slope BPQL of the triangular prism.
【0067】斜角柱プリズムABCDEFGHに於て、
点Dは立方体の対角線AM上の任意の位置に、また点E
は辺AL上の任意の位置に選択される。面ADHEは第
1の反射面σ1に属する線分ADと線分AEとの張る平
行四辺形であるから、第1の反射面σ1内にある。面A
BCDは対角線ABと線分ADを2辺とする平行四辺形
であって第2の反射面σ2内にある。また線分BCは対
角線AMと平行であるから、三角柱の斜面BPQL内に
存在し、従って、面BCGFは第3の反射面σ3内にあ
る。更に出射面CDHGの各辺は入射面ABEFの対応
する辺とそれぞれ平行であるから、入射面ABEFと平
行である。また、上面EFGHは底面ABCDと平行で
ある。In the oblique prism ABCDEFGH,
Point D is located at any position on the diagonal line AM of the cube, and point E
Is selected at an arbitrary position on the side AL. Since the surface ADHE is a parallelogram formed by the line segment AD and the line segment AE belonging to the first reflection surface σ1, it is within the first reflection surface σ1. Surface A
The BCD is a parallelogram having two sides of the diagonal line AB and the line segment AD, and is within the second reflection surface σ2. Further, since the line segment BC is parallel to the diagonal line AM, the line segment BC exists in the inclined surface BPQL of the triangular prism, and therefore, the surface BCGF is in the third reflection surface σ3. Furthermore, since each side of the exit surface CDHG is parallel to the corresponding side of the incident surface ABEF, it is parallel to the incident surface ABEF. The upper surface EFGH is parallel to the lower surface ABCD.
【0068】尚、このプリズム形状は第1の反射面σ1
と第2の反射面σ2の交差角と第2の反射面σ2と第3の
反射面σ3との交差角がいずれも60°になるため、断
面が正三角形の角柱を加工して目的のプリズムを容易に
得ることができる。つまり、角柱の底辺に平行に1個の
稜線を裁断してできる四角柱を斜めに裁断すれば良いか
ら、簡単な工作により精度の高いプリズムが得られる。
斜角柱プリズムの入射面ABEFは入射光線がほぼ垂直
に入射するように配置される。第1の反射面ADHEは
入射面ABEFと垂直に交わり、交角はほぼ45°で入
射光線を水平方向に偏向する。第2の反射面ABCDは
水平面に対して45°の傾きを有するから、水平に入射
する光線を垂直に偏向する。第3の反射面BCGFは垂
直面に対して45°傾斜角を有するから垂直に入射する
光線を水平方向に偏向する。最後にこの水平に偏向され
た光線が出射面CDHGにほぼ垂直に入射して透過し、
光線の光軸に垂直な断面の向きをほぼ90°変換した光
線として出射される。Incidentally, this prism shape corresponds to the first reflecting surface σ 1
Since the intersection angle between the second reflection surface σ2 and the second reflection surface σ2 and the second reflection surface σ3 are both 60 °, a prism having a cross section of an equilateral triangle is processed and the target prism is formed. Can be easily obtained. That is, it is only necessary to diagonally cut a quadrangular prism formed by cutting one ridge line parallel to the bottom of the prism, and a highly accurate prism can be obtained by a simple operation.
The incident surface ABEF of the oblique prism is arranged so that the incident light beam enters almost perpendicularly. The first reflecting surface ADHE intersects perpendicularly with the incident surface ABEF and has an intersection angle of approximately 45 ° to deflect the incident light beam in the horizontal direction. Since the second reflecting surface ABCD has an inclination of 45 ° with respect to the horizontal plane, the horizontally incident light beam is vertically deflected. Since the third reflecting surface BCGF has a 45 ° inclination angle with respect to the vertical surface, it deflects the vertically incident light beam in the horizontal direction. Finally, this horizontally deflected ray is incident on the exit surface CDHG almost vertically and is transmitted therethrough,
The light beam is emitted as a light beam in which the direction of the cross section perpendicular to the optical axis of the light beam is converted by approximately 90 °.
【0069】図20は、図18の光学素子を複数並列配
置して得られる光路変換器を示す図面である。必要数の
光学素子を並べてその入射面と第3の反射面とがそれぞ
れ同じ面内に整合するようにして、光学素子の底面を隣
接の光学素子の上面と接合することにより、光路変換器
を構成することができる。図には説明のため入射光線の
軌跡が描かれている。点線状に並んだレーザビームが光
路変換器を通過することにより梯子状のレーザビームに
変換する様子が見られる。FIG. 20 is a drawing showing an optical path converter obtained by arranging a plurality of the optical elements of FIG. 18 in parallel. By arranging a required number of optical elements and aligning the incident surface and the third reflecting surface in the same plane, and joining the bottom surface of the optical element to the upper surface of an adjacent optical element, the optical path converter can be formed. Can be configured. In the figure, the trajectory of the incident light is drawn for explanation. It can be seen that the laser beams arranged in a dotted line are converted into a ladder-shaped laser beam by passing through the optical path converter.
【0070】図21は、3個の反射面を有する斜角柱プ
リズムの別の例を示す図面である。この斜角柱プリズム
も、図18に示す斜角柱プリズムと同じく直角プリズム
3個の各斜面が反射面となるようなプリズムであって、
複数のプリズムを連続配列することが可能な形状をして
いる。FIG. 21 is a drawing showing another example of an oblique prism having three reflecting surfaces. This oblique prism is also a prism such that each of the three oblique prisms becomes a reflecting surface, similarly to the oblique prism shown in FIG.
The shape is such that a plurality of prisms can be continuously arranged.
【0071】図21の斜角柱プリズムABCDEFGH
の形状を説明するため、立方体AIJKLMNDと断面
が直角2等辺三角形である三角柱DLMNQPとを想定
する。立方体の前面AILDを入射面とすると、第1の
反射面σ1は面AJPDが相当し、第2の反射面σ2は面
ALMKが相当し、また第3の反射面σ3は三角柱の斜
面LPQDが相当する。立方体の対角線AMは三角柱の
斜面LPQDと平行である。The oblique prism prism ABCDEFGH of FIG.
In order to describe the shape of, a cube AIJKLMND and a triangular prism DLMNQP whose cross section is a right-angled isosceles triangle are assumed. Assuming that the front surface AILD of the cube is the incident surface, the first reflecting surface σ1 corresponds to the surface AJPD, the second reflecting surface σ2 corresponds to the surface ALMK, and the third reflecting surface σ3 corresponds to the inclined surface LPQD of a triangular prism. I do. The diagonal line AM of the cube is parallel to the slope LPQD of the triangular prism.
【0072】斜角柱プリズムABCDEFGHに於て、
点Bは対角線AL上、入射光線が反射するのに十分な第
2の反射面の面積を確保できるような任意の位置に選択
される。点Fは点Bから対角線AMと平行に引いた線上
の任意の点で、点Eは対角線AM上、頂点Aから線分B
Fと同じ長さを隔てた位置にある。面ABFEは第2の
反射面上にある線分ABと線分AEを2辺とする平行四
辺形であるから第2の反射面σ2内にある。線分AEは
第1の反射面にも属する。線分EHは稜線ADと平行、
線分DHは線分AEと平行である。従って、面ADHE
は第1の反射面σ1に属する平行四辺形であるから第2
の反射面σ2内にある。線分AEは第1の反射面にも属
する。線分EHは稜線ADと平行、線分DHは線分AE
と平行である。従って、面ADHEは第1の反射面σ1
に属する平行四辺形である。点Hは第3の反射面の対角
線DPの上にある。また線分BCは稜線ADと平行、線
分FGは対角線AMと平行、線分FGは稜線BCと平
行、線分CGは線分DHと平行であるから、面BCGF
は第1の反射面と平行となる。また、点D、C、G、H
は第3の反射面に属するから、面DCGHは第3の反射
面に属する。また、辺EF、FG、GH、HEはそれぞ
れ入射面の対応する辺に対して平行である。従って、面
EFGHは入射面ABCDと平行である。In the oblique prism ABCDEFGH,
The point B is selected at an arbitrary position on the diagonal line AL such that an area of the second reflecting surface sufficient to reflect an incident light beam can be secured. Point F is an arbitrary point on a line drawn from point B in parallel with the diagonal line AM, and point E is on the diagonal line AM, and a line segment B from the vertex A.
It is at a position separated by the same length as F. Since the surface ABFE is a parallelogram having two sides of the line segment AB and the line segment AE on the second reflection surface, the surface ABFE is within the second reflection surface σ2. The line segment AE also belongs to the first reflection surface. Line segment EH is parallel to ridgeline AD,
Line segment DH is parallel to line segment AE. Therefore, the surface ADHE
Is a parallelogram belonging to the first reflection surface σ1,
In the reflection surface σ2. The line segment AE also belongs to the first reflection surface. Line segment EH is parallel to ridgeline AD, line segment DH is line segment AE
Is parallel to Therefore, the surface ADHE is the first reflecting surface .sigma.1
Is a parallelogram belonging to. Point H is on the diagonal line DP of the third reflecting surface. The line BC is parallel to the ridge line AD, the line FG is parallel to the diagonal line AM, the line FG is parallel to the ridge BC, and the line CG is parallel to the line DH.
Is parallel to the first reflecting surface. Also, points D, C, G, H
Belongs to the third reflecting surface, so that the surface DCGH belongs to the third reflecting surface. The sides EF, FG, GH, and HE are parallel to the corresponding sides of the incident surface. Thus, the plane EFGH is parallel to the plane of incidence ABCD.
【0073】第21図の斜角柱ADHEは入射光線がほ
ぼ垂直に入射するように配置される。第1の反射面AD
HEは入射面ABCDと鉛直線で交わり、交角はほぼ4
5°で入射光線を水平方向に偏向する。第2の反射面A
BFEは水平面に対して45°の傾きを有するから、水
平に入射する光線を垂直上方に偏向する。第3の反射面
DCGHは垂直に対して45°傾斜角を有するから、垂
直に入射する光線を水平方向に偏向する。最後にこの水
平に偏向された光線が出射面EFGHにほぼ垂直に入射
して透過し、光線の光軸に垂直な断面の向きをほぼ90
°変換した光線として出射される。The oblique prism ADHE in FIG. 21 is arranged so that an incident light beam is incident almost perpendicularly. First reflective surface AD
HE intersects the incidence plane ABCD at a vertical line, and the intersection angle is almost 4
At 5 °, the incident light beam is deflected horizontally. Second reflective surface A
Since BFE has a 45 ° inclination with respect to the horizontal plane, it deflects horizontally incident light rays vertically upward. Since the third reflecting surface DCGH has a 45 ° inclination angle with respect to the vertical, the third reflecting surface DCGH deflects the vertically incident light beam in the horizontal direction. Finally, the horizontally deflected light beam is incident on the exit surface EFGH almost perpendicularly and is transmitted, and the direction of the cross section perpendicular to the optical axis of the light beam is substantially 90 degrees.
It is emitted as a converted ray.
【0074】図22は、図21の光学素子を複数並列配
置して得られる光路変換器を示す図面である。必要数の
光学素子を並べて、その入射面とと第3の反射面がそれ
ぞれ同じ面内に整合するようにして、光学素子の底面を
隣接光学素子の上面と接合することにより、光路変換器
を構成することができる。図には説明のため入射光線の
軌跡を描いてある。点線状に並んだレーザビームが光路
変換器を通過することにより梯子状のレーザビームに変
換する様子が見られる。FIG. 22 is a drawing showing an optical path converter obtained by arranging a plurality of the optical elements of FIG. 21 in parallel. By arranging the required number of optical elements, the incident surface thereof and the third reflecting surface are respectively aligned within the same plane, and the bottom surface of the optical element is joined to the upper surface of the adjacent optical element, the optical path converter is formed. Can be configured. In the figure, the trajectory of the incident light beam is drawn for explanation. It can be seen that the laser beams arranged in a dotted line are converted into a ladder-shaped laser beam by passing through the optical path converter.
【0075】図23は、ユニットとしての光学素子を複
数接合する代わりに角柱状の透明材料から適当な部分を
切除して一体的に形成した、図22のものと等価の光路
変換器30を示した図である。光路変換器は、金型を用
いた大量生産が可能である。また、シリコン半導体製造
プロセスを応用することにより、このように微細な構造
の光路変換器を製造することが可能である。FIG. 23 shows an optical path converter 30 equivalent to that shown in FIG. 22, in which a suitable portion is cut out of a prismatic transparent material and integrally formed instead of joining a plurality of optical elements as a unit. FIG. The optical path converter can be mass-produced using a mold. Also, by applying the silicon semiconductor manufacturing process, it is possible to manufacture an optical path converter having such a fine structure.
【0076】この光路変換器30は、互いに平行な入射
面34及び出射面36と、入射面34とが135°の挟
角Aをもって交わり、かつ出射面36と45°の挟角B
をもって交わる第3の反射面σ3と、入射面34に対し
てtan−1(1/√2)の角度で交差する方向にその
稜線並びに谷線が延在する折れ曲がり角が60°をなす
山と谷とが洗濯板状に連続形成された周期的屈曲面から
なり、かつ各稜線並びに各谷線が第3の反射面σ3と平
行する面39とを有している。図24は、図23の光路
変換器を製造する方法を説明する図である。In this optical path converter 30, the incident surface 34 and the exit surface 36, which are parallel to each other, intersect with the incident surface 34 at an included angle A of 135 °, and the output surface 36 has an included angle B of 45 °.
A third reflection surface .sigma.3 intersecting at an angle of tan-1 (1 / .SIGMA.2) with respect to the incidence surface 34. The valleys are formed of a periodically bent surface continuously formed in a washing plate shape, and each ridge line and each valley line have a surface 39 parallel to the third reflection surface σ3. FIG. 24 is a diagram illustrating a method of manufacturing the optical path converter of FIG.
【0077】図24に示すように、板材300は表裏両
面が互いに平行をなし、その一方の面(図24に於ける
上面)が折れ曲がり角(山の頂角α1及び谷の底角α2)
がそれぞれ60°の三角波形断面の周期的屈曲面をなす
透光性材料(ガラス、石英等)からなる。光路変換器3
2は、この板材300から、他方の面(図24に於ける
底面)とのなす角度D(またはE)が135°(または
45°)であり、かつ三角波形の稜線または谷線との他
方の面上でなす角度Fがtan-1√2である平行な2平
面に沿って切断することによって得られる。As shown in FIG. 24, the plate material 300 has its front and back surfaces parallel to each other, and one of the surfaces (the upper surface in FIG. 24) is bent (the apex angle α1 of the mountain and the bottom angle α2 of the valley).
Are made of a light-transmitting material (glass, quartz, or the like) forming a periodically bent surface having a triangular waveform cross section of 60 °. Optical path converter 3
2, the angle D (or E) between the plate 300 and the other surface (the bottom surface in FIG. 24) is 135 ° (or 45 °), and the other is the ridge or valley of the triangular waveform. Is obtained by cutting along two parallel planes in which an angle F formed on the surface of is tan −1 √2.
【0078】次に上記実施例の光路変換原理について図
25を参照して説明する。この光路変換器30は、洗濯
板状の周期的屈曲面をなす第4の面39に於ける60゜
の挟角をもって対向する各谷の面のうち、入射面34と
45°の挟角をもって交わる第1の反射面σ1と、入射
面34並びに出射面36と90°の角度をもって交わる
第2の反射面σ2と、これに対向する第3の反射面σ3と
を内部反射面とするものであり、入射光は各反射面で全
反射する。Next, the optical path conversion principle of the above embodiment will be described with reference to FIG. The optical path converter 30 has a 45 ° included angle with respect to the incident surface 34 of the valley surfaces opposing each other at an included angle of 60 ° on the fourth surface 39 forming the washing plate-shaped periodically bent surface. The first reflecting surface σ1 intersecting, the second reflecting surface σ2 intersecting the incident surface 34 and the emitting surface 36 at an angle of 90 °, and the third reflecting surface σ3 opposed to the first reflecting surface σ1 are used as internal reflecting surfaces. Yes, the incident light is totally reflected by each reflecting surface.
【0079】入射面34に入射した光線は、第4の面3
9の第1の反射面σ1に続いて第2の反射面σ2で反射
し、更に第3の反射面σ3で反射して出射面36から出
射する。ここで、スリット状の線状光源から出射した偏
平な光線を線分P1Q1で表すと、これが入射面34に直
交する向きから入射すると、第1の反射面σ1内の線分
P2Q2は、第2の反射面σ2内の線分P3Q3で反射し、
更に第3の反射面σ3内の線分P4Q4で反射するので、
出射面36からの出射光は、線分P5Q5で表されること
となる。つまり、本実施例により、出射光の光軸は、入
射光の光軸に比べて図25に於ける上方へ平行移動して
ずれるものの、光線の偏平の向きを入射前に比して90
°だけ回転させることができる。The light beam incident on the incident surface 34 is incident on the fourth surface 3
9, the light is reflected by the second reflecting surface σ2 following the first reflecting surface σ1, further reflected by the third reflecting surface σ3, and exits from the exit surface. Here, when a flat light ray emitted from the slit-shaped linear light source is represented by a line segment P1Q1, if this is incident from a direction orthogonal to the incident surface 34, the line segment P2Q2 in the first reflection surface σ1 becomes Reflected by the line segment P3Q3 in the reflection surface σ2 of
Further, since the light is reflected by the line segment P4Q4 in the third reflecting surface σ3,
The light emitted from the light exit surface 36 is represented by a line segment P5Q5. That is, according to this embodiment, the optical axis of the outgoing light is shifted upward by parallel translation in FIG. 25 as compared with the optical axis of the incident light.
Can be rotated only by °.
【0080】本発明に於ては、光源からの出射時には破
線状に直列したストライプ光を各々90°回転させ、あ
たかも梯子状に並列しているかのようにプリズム要素を
用いて変換するものとしている。即ち、図25に示した
プリズム要素を各ストライプ光に1対1に対応して配列
すると、上記したようにストライプ光P1Q1は、その向
きがP5Q5のように変換される。つまり、図26に示し
たように、一直線上に破線状に直列した多数のストライ
プ光Liは、光路変換器30により、見かけ上梯子状に
並列したストライプ光Loに変換される。In the present invention, when the light is emitted from the light source, the striped lights serially arranged in a broken line are rotated by 90 °, and converted by using a prism element as if they were parallel in a ladder shape. . That is, when the prism elements shown in FIG. 25 are arranged in a one-to-one correspondence with the respective stripe lights, the direction of the stripe light P1Q1 is converted to P5Q5 as described above. That is, as shown in FIG. 26, a large number of striped lights Li serially arranged in a dashed line on a straight line are converted into apparently ladder-shaped striped lights Lo by the optical path converter 30.
【0081】上記の構成に於ては、一つのストライプ光
に対して一対の反射面σ1,σ2を対応させている。従っ
て、幅寸法が小さな活性層を多数配列したものに対して
は、プリズム要素として極めて小さなものを用意しなけ
ればならないことになる。しかしながら実用上は複数の
ストライプ光に対して一対の反射面を対応させても良
い。この場合は、隣接するプリズム要素のピッチと同一
幅に多数のストライプを分割し、分割した要素毎に90
°回転させることになるが、この場合でも、プリズム要
素の幅と同程度にレーザ光を絞ることができる。In the above configuration, a pair of reflection surfaces σ 1 and σ 2 correspond to one stripe light. Therefore, when a large number of active layers having a small width are arranged, an extremely small prism element must be prepared. However, in practice, a pair of reflecting surfaces may correspond to a plurality of stripe lights. In this case, a large number of stripes are divided into the same width as the pitch of adjacent prism elements, and 90
In this case, the laser beam can be stopped down to the same extent as the width of the prism element.
【0082】しかしながら、ストライプ光と1対1にプ
リズム要素を配列することがより細くレーザ光を絞る上
で好ましいことは言うまでもなく、実際のところ、活性
層ストライプの配列ピッチや幅が100μm以下になっ
た場合でも、シリコン半導体プロセスやLIGAプロセ
スを用いれば、これらの活性層と1対1で対応する反射
面を持つ光路変換器を製作することは可能である。However, it is needless to say that arranging the prism elements one-to-one with the stripe light is preferable in narrowing down the laser light, and in fact, the arrangement pitch and width of the active layer stripes become 100 μm or less. Even in this case, if a silicon semiconductor process or a LIGA process is used, it is possible to manufacture an optical path converter having a reflecting surface corresponding to these active layers on a one-to-one basis.
【0083】図27は、光学素子32として用いる図1
2の三角錐プリズムを軸対称に組み合わせた複合プリズ
ムを示す図である。この複合プリズムは、2つの三角錐
プリズムの入射面を揃え、例えばアルミニウムや銀のミ
ラーコーティングを施して反射し易くした第2の反射面
同士を接合して図24のようにしたプリズムである。複
合プリズムの入射面に入射する入射光線は上側の三角錐
プリズムで上側に反射して出射するか下側の三角錐プリ
ズムで下側に反射して出射する。従って、入射光線の入
射位置の許容範囲が大きく、有効に光路変換できるエネ
ルギーが大きい。単独の三角錐プリズムを用いる場合に
は入射面以外の部分に照射する光のエネルギーは無効に
なるのと比較して、この複合プリズムが有利である。FIG. 27 shows an optical element 32 shown in FIG.
It is a figure which shows the compound prism which combined two triangular-pyramid prisms axially symmetrically. This composite prism is a prism as shown in FIG. 24 in which the incident surfaces of two triangular pyramid prisms are aligned, and second reflecting surfaces which are made easy to reflect by applying a mirror coating of, for example, aluminum or silver are joined together. An incident light beam incident on the incident surface of the composite prism is reflected upward and emitted by the upper triangular pyramid prism, or is reflected and emitted downward by the lower triangular pyramid prism. Therefore, the allowable range of the incident position of the incident light beam is large, and the energy that can effectively convert the optical path is large. When a single triangular pyramid prism is used, the composite prism is advantageous as compared with the fact that the energy of light irradiating to portions other than the incident surface becomes invalid.
【0084】図28は図27に表された複合プリズムを
並列配置して得られる光路変換器を示す図である。複合
プリズムの上面と下面のそれぞれは光路変換器の全長に
亘る長い三角錐プリズム33が貼り合わされている。当
該光路変換器で光路変換した光線(図中には簡単のため
4つのビームのみ示されている)は反射鏡やプリズムに
より反射されて同じ方向に指向するようにされる。FIG. 28 is a diagram showing an optical path converter obtained by arranging the compound prisms shown in FIG. 27 in parallel. A long triangular pyramid prism 33 over the entire length of the optical path converter is attached to each of the upper and lower surfaces of the composite prism. Light rays whose optical paths have been converted by the optical path converter (only four beams are shown in the figure for simplicity) are reflected by a reflecting mirror or a prism and directed in the same direction.
【0085】図29は光学素子32として用いるダブプ
リズム(dove prizm)を示す図である。ダブ
プリズムは像回転プリズムとも言い、断面が台形をした
プリズムで、底面に平行に入射する光線が入射面で屈折
し、次いで底面で反射して、最後に出射面から屈折して
底面と平行に出射するように、光学ガラスの屈折率を考
慮して面の角度を選択してある。ダブプリズムは、入射
した像をプリズム内で回転して出射する。そこで、入射
光線を底面に対して45°傾けて入射させると、ビーム
に於ける活性層ストライプの向きはダブプリズム内で9
0°回転して初めの向きと垂直な向きとなってもう一方
の面から出射するようになる。光学素子としては像回転
をする例えばペチャンプリズム(Pechan pri
zm)等も利用することができる。FIG. 29 is a view showing a dove prism used as the optical element 32. A Dove prism is also called an image rotation prism, and is a prism with a trapezoidal cross section.Light rays incident parallel to the bottom surface are refracted at the entrance surface, then reflected at the bottom surface, and finally refracted from the exit surface and parallel to the bottom surface. The angle of the surface is selected in consideration of the refractive index of the optical glass so that the light is emitted. The Dove prism rotates an incident image in the prism and emits the image. Therefore, when the incident light beam is incident at an angle of 45 ° with respect to the bottom surface, the direction of the active layer stripe in the beam is 9 ° in the Dove prism.
By rotating by 0 °, the light is emitted from the other surface in a direction perpendicular to the initial direction. As an optical element, for example, a Pechan prism that rotates an image is used.
zm) can also be used.
【0086】図30は図29に示されたダブプリズムを
並列配置して得られる光路変換器を示す図である。ダブ
プリズムにレーザビームを約45°傾けて入射させるた
め、各ダブプリズムはそれぞれレーザビームアレイの向
きに対してほぼ45°傾いている。ダブプリズムそれぞ
れに入射したレーザビームは活性層ストライプの向きを
ほぼ90°回転させられるため、リニアアレイレーザダ
イオードからのレーザビームは実質的に梯子状の集合と
なる。FIG. 30 shows an optical path converter obtained by arranging the Dove prisms shown in FIG. 29 in parallel. In order to make the laser beam incident on the Dove prism at an angle of about 45 °, each Dove prism is inclined at an angle of about 45 ° with respect to the direction of the laser beam array. Since the laser beam incident on each of the Dove prisms can rotate the direction of the active layer stripe by approximately 90 °, the laser beams from the linear array laser diode substantially form a ladder-like set.
【0087】反射面を用いる光学素子はプリズムでなく
て適当に配置した反射鏡であってもよい。図31は図1
2のプリズムと同じ働きをする光学素子である。立方体
の一部を切り欠いて、入射光線を水平面内で垂直に反射
するように45°傾斜させた第1の反射鏡面σ1と、水
平に対して45°傾斜し、第1の反射鏡面でσ1反射し
た光線を垂直上方に反射する第2の反射鏡面σ2とを形
成する。第1の反射鏡面σ1と第2の反射鏡面σ2とは6
0°の交角をもって交わる。材料として、金属、金属メ
ッキしたガラス、プラスチック、シリコン等が利用でき
る。The optical element using the reflecting surface may be not a prism but an appropriately arranged reflecting mirror. FIG. 31 shows FIG.
An optical element having the same function as the second prism. A first reflecting mirror surface .sigma.1 in which a part of the cube is cut away and tilted by 45.degree. So as to reflect an incident light beam vertically in a horizontal plane, and a first reflecting mirror surface .sigma.1 inclining by 45.degree. A second reflecting mirror surface .sigma.2 for reflecting the reflected light beam vertically upward is formed. The first reflecting mirror surface σ1 and the second reflecting mirror surface σ2 are 6
They cross at an angle of 0 °. As the material, metal, metal-plated glass, plastic, silicon and the like can be used.
【0088】図32は、図31の光学素子をリニアアレ
イレーザダイオードの活性層ストライプに対応するよう
に配列したミラーアレイとして構成される光路変換器を
示す図である。活性層ストライプから照射されるレーザ
ビームはその向きが90°偏光すると共にストライプに
対応する方向が90°変化して、リニアアレイレーザダ
イオードのレーザビームは実質上梯子状配列を有するよ
うになる。リニアアレイレーザダイオードの活性層スト
ライプに対応するような微細な光学素子は、精密金型に
よる製造或いは例えばシリコン半導体製造プロセスやL
IGAプロセスを応用することにより製造可能である。
シリコン結晶を利用する場合には、その壁開面を反射鏡
面とすると加工も容易になる。また、光学素子を接合さ
せる代わりに角柱の1つの稜をシリコン半導体プロセス
等を利用して切除して図32のような光路変換器を形成
することも可能である。この場合は、堅牢で正確な光路
変換器を比較的簡単な製造方法で得ることができる。FIG. 32 is a diagram showing an optical path converter configured as a mirror array in which the optical elements of FIG. 31 are arranged so as to correspond to the active layer stripes of the linear array laser diode. The direction of the laser beam emitted from the active layer stripe is polarized by 90 °, and the direction corresponding to the stripe is changed by 90 °, so that the laser beam of the linear array laser diode has a substantially ladder-like arrangement. A fine optical element corresponding to the active layer stripe of the linear array laser diode is manufactured by a precision mold or, for example, a silicon semiconductor manufacturing process or L
It can be manufactured by applying an IGA process.
In the case of using a silicon crystal, the processing is facilitated if the opening surface of the wall is a reflecting mirror surface. Further, instead of bonding the optical elements, one edge of the prism can be cut off by using a silicon semiconductor process or the like to form an optical path converter as shown in FIG. In this case, a robust and accurate optical path converter can be obtained by a relatively simple manufacturing method.
【0089】図33は図32のものと同じ作用、機能を
有する別の光路変換器30を示す図である。FIG. 33 is a diagram showing another optical path converter 30 having the same operation and function as those of FIG.
【0090】光学素子32は、一方の対角A1A2N2、
A1N1N2、L1M1M2、L1M1M2が45°である平行
四辺形を上底A1A2N2N1及び下底L1L2M2M1とする
角柱に於ける上底及び前面A1L1L2A2から、それぞれ
直角二等辺三角形A2A1B1、A1A2C1を2面とする三
角錐A1C1A2B1を切除して形成される。或いは光学素
子32は、頂点A1と稜A2N2上の点B1と頂点A2とを
結ぶ角度が45°になるような線A1B1を含み、水平面
に対して45°傾いた面A1B1C1で上記角柱を切除し
たものである。The optical element 32 has one diagonal A 1 A 2 N 2,
From the upper base and the front A1L1L2A2 of a prism having an upper base A1A2N2N1 and a lower base L1L2M2M1 having a parallelogram having A1N1N2, L1M1M2, and L1M1M2 of 45.degree. Is formed by excision. Alternatively, the optical element 32 includes a line A1B1 at which the angle between the vertex A1 and the point B1 on the ridge A2N2 and the vertex A2 is 45 °, and the prism is cut off at a plane A1B1C1 inclined 45 ° with respect to the horizontal plane. Things.
【0091】光学素子32を複数個並列させ、切除した
三角錐状空隙部を囲む光学素子32の面A1C1B1及び
隣接する光学素子の面の一部A2B1C1に鏡面加工が施
されている。このようにして構成された図33の光路変
換器30は、図32の光路変換器と同じ機能を有し、第
1の反射面σ1に対する入射光が90°回転して第2の
反射面σ2から出射する。A plurality of optical elements 32 are juxtaposed, and the surface A1C1B1 of the optical element 32 surrounding the cut-out triangular pyramid-shaped space and a part A2B1C1 of the surface of the adjacent optical element are mirror-finished. The optical path converter 30 of FIG. 33 configured in this manner has the same function as the optical path converter of FIG. 32, and the incident light on the first reflecting surface σ1 is rotated by 90 ° and the second reflecting surface σ2 Emitted from
【0092】図34は、図33の光路変換器に於ける切
り欠きを深くした光路変換器30を示す図である。光学
素子32は、図15のプリズムと同じ機能を有し、図3
3では平行四辺形を底とする角柱の頂点A1が残るよう
に切り欠いているのに対し、頂点A1を含んで切り欠い
て台形の反射面S1R1B1C1を第2の反射鏡面σ2とし
て有する形状をなしている。光学素子の面L1M1N1R1
S1が第1の反射鏡面σ1である。第1の反射鏡面σ1に
水平に入射した光線は2回反射して第2の反射鏡面σ2
から垂直上方に出射する。本光路変換器は、図33の光
路変換器と比較して入射光線の入射位置の許容範囲が大
きく、光路変換できるエネルギーが大きい。FIG. 34 is a view showing the optical path converter 30 in which the notch in the optical path converter of FIG. 33 is deepened. The optical element 32 has the same function as the prism of FIG.
3 is notched so as to leave the vertex A1 of the prism having the parallelogram as the bottom, but not including the vertex A1 and having a trapezoidal reflecting surface S1R1B1C1 as the second reflecting mirror surface σ2. ing. Optical element surface L1M1N1R1
S1 is the first reflecting mirror surface σ1. The light beam that is horizontally incident on the first reflecting mirror surface σ1 is reflected twice and the second reflecting mirror surface σ2
Exits vertically upward. The present optical path converter has a larger allowable range of the incident position of the incident light beam than the optical path converter of FIG.
【0093】図35は、ユニットとしての光学素子を接
合する代わりに断面が長方形の角柱を所定の間隔で切り
欠いて形成した一体的な光路変換器を示す図である。前
面DEIRと上面DGKHは直交しており、稜線DHの
部分にリニアアレイレーザダイオードの活性層ストライ
プに対応した間隔で前面DEIHと45°で交わる鉛直
面C2B1R2S3と前面に垂直で上面DGKHと45°で
交わる面C2B1R1S2とからなる切り欠きB1R1S2C2
S3R2等を形成してある。例えばシリコン半導体製造プ
ロセスを応用することにより、このように微細な構造の
光路変換器を製造することが可能である。FIG. 35 is a view showing an integrated optical path converter formed by cutting a rectangular prism having a rectangular cross section at predetermined intervals instead of joining optical elements as a unit. The front surface DEIR and the upper surface DGKH are orthogonal to each other, and the vertical surface C2B1R2S3 which intersects the front surface DEIH at 45 ° at an interval corresponding to the active layer stripe of the linear array laser diode at the ridge DH, and is perpendicular to the front surface and the upper surface DGKH at 45 ° Notch B1R1S2C2 consisting of intersecting surfaces C2B1R1S2
S3R2 etc. are formed. For example, by applying a silicon semiconductor manufacturing process, it is possible to manufacture an optical path converter having such a fine structure.
【0094】図36は、図35の光路変換器の上面に更
に直角プリズム33を接合して図35の光路変換器で垂
直上方に出射するレーザビームの方向を90°偏向させ
て入射の方向と同じ方向に出射させるようにした光路変
換器を示す図である。反射鏡で囲まれた空間で反射して
上方に向けて垂直に走る光線はプリズムの下面に入射し
て斜面で90°方向を変えて入射光線の光軸と同じ方向
に放射される。FIG. 36 shows that the right-angle prism 33 is further joined to the upper surface of the optical path converter of FIG. 35, and the direction of the laser beam emitted vertically upward by the optical path converter of FIG. FIG. 3 is a diagram showing an optical path converter configured to emit light in the same direction. Light rays that are reflected in the space surrounded by the reflecting mirror and run vertically upward are incident on the lower surface of the prism, and are emitted in the same direction as the optical axis of the incident light rays by changing the direction by 90 ° on the slope.
【0095】図36の実施例では直角プリズムにより光
路を変えたが、直角プリズムの代わりに反射鏡を用いる
ことができる。図37は、図35の光路変換器の上面に
第3の反射鏡面σ3を形成して図35の光路変換器で垂
直上方に出射するレーザビームの方向を90°偏向させ
て入射の方向と同じ方向に出射させるようにした光路変
換器を示す図である。鏡面加工を施した反射鏡σ1とσ2
とで反射して上方に向けて垂直に走る光線は鏡面加工を
施した第3の反射鏡面σ3の下面に入射角45°で入射
して入射光線の光軸と同じ方向に放射される。本実施例
の場合鏡面加工を施すことが可能であれば、その材質を
選ばないという利点がある。In the embodiment shown in FIG. 36, the optical path is changed by the right-angle prism, but a reflecting mirror can be used instead of the right-angle prism. FIG. 37 shows a case where a third reflecting mirror surface σ3 is formed on the upper surface of the optical path converter of FIG. 35 and the direction of the laser beam emitted vertically upward by the optical path converter of FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an optical path converter configured to emit light in a direction. Reflected mirrors σ1 and σ2 with mirror finish
The light rays which are reflected upward and run vertically upward are incident on the lower surface of the mirror-finished third reflecting mirror surface σ3 at an incident angle of 45 ° and are emitted in the same direction as the optical axis of the incident light beams. In the case of this embodiment, there is an advantage that the material can be selected as long as it can be mirror-finished.
【0096】図38は、複数の光学素子32を透明円板
39に取り付け、扱い易くした光路変換器30である。
円板は、厚さ3mm、直径30mmのものを用いた。光学素
子及び円板の材料と屈折率が等しい接着剤とを用いて光
学素子の出射面を円板に接合してある。個々の光学素子
を一定の位置に固定化する基板となり、また一体化した
光路変換器30が円板の所定の位置に存在するようにし
てあるから、適度の大きさを有する円板を扱うことによ
り所望の位置に制御することができる。FIG. 38 shows an optical path changer 30 in which a plurality of optical elements 32 are attached to a transparent disk 39 for easy handling.
A disk having a thickness of 3 mm and a diameter of 30 mm was used. The exit surface of the optical element is bonded to the disk using an adhesive having the same refractive index as the material of the optical element and the disk. Handles a disc having an appropriate size because it serves as a substrate for fixing the individual optical elements at a fixed position, and the integrated optical path converter 30 is located at a predetermined position on the disc. Can be controlled to a desired position.
【0097】図39は、図38の円板の代わりにコリメ
ート用の柱状レンズ40に光路変換器30を接合したも
のを示す図である。コリメート用レンズの断面は入射面
が平面で出射面が円弧をなしている。レンズ厚みを大き
くして、焦点距離を長くするのが好ましい。複数の光学
素子が並列配置されてレンズの平面上に適当な屈折率を
有する接着剤により接合され、光路変換器30を形成し
ている。このように構成されたコリメータと光路変換器
とにより、半導体レーザ装置全体の構成部品を省いて組
み立て工数を省略する効果がある。FIG. 39 is a view showing an optical path converter 30 joined to a collimating columnar lens 40 in place of the disk shown in FIG. The cross section of the collimating lens has a flat entrance surface and a circular exit surface. It is preferable to increase the focal length by increasing the lens thickness. A plurality of optical elements are arranged in parallel and joined on the plane of the lens with an adhesive having an appropriate refractive index to form an optical path converter 30. With the collimator and the optical path converter configured as described above, there is an effect that components of the entire semiconductor laser device are omitted and the number of assembling steps is reduced.
【0098】光学素子が一次元分布屈折率レンズである
光路変換器であっても良い。The optical element may be an optical path changer that is a one-dimensional gradient index lens.
【0099】図40は一次元分布屈折率レンズの作用を
説明する図、図41は一次元分布屈折率レンズを用いた
光学素子の斜視図である。FIG. 40 is a diagram for explaining the operation of the one-dimensional distributed index lens, and FIG. 41 is a perspective view of an optical element using the one-dimensional distributed index lens.
【0100】先ず、本実施例の光路変換器の光路変換原
理について説明する。図40は、本発明で用いる0.5
ピッチ(ピッチはレンズ内に於ける光線の回転周期を表
す)の光軸長Lを有する一次元分布屈折率レンズ要素3
2の断面図を示している。この一次元分布屈折率レンズ
要素32は、平板状の光学ガラス体からなり、幅方向に
ついての屈折率の一次元的な分布が、太い二点鎖線で示
した中央部で最も高い屈折率n0を示し、幅方向の端面
側へ進むにつれて屈折率値が次第に小さくなっている。
例えば、最大屈折率値n0は約1.6程度であり、両端
面部との屈折率差は約0.05である。また、このとき
の0.5ピッチを与えるレンズ長Lはおよそ10mmであ
る。なお、0.5ピッチを与えるためのレンズ長Lは、
屈折率分布特性との相関に応じて適宜に設定し得る。First, the principle of optical path conversion of the optical path converter of this embodiment will be described. FIG.
A one-dimensional distributed index lens element 3 having an optical axis length L of a pitch (the pitch represents a rotation period of a light beam in the lens) 3
2 shows a sectional view. The one-dimensional distributed refractive index lens element 32 is made of a flat optical glass body, and the one-dimensional distribution of the refractive index in the width direction has the highest refractive index n0 at the central portion indicated by the thick two-dot chain line. As shown, the refractive index gradually decreases toward the end face in the width direction.
For example, the maximum refractive index value n0 is about 1.6, and the difference in refractive index from both end faces is about 0.05. At this time, the lens length L giving 0.5 pitch is about 10 mm. The lens length L for providing 0.5 pitch is
It can be set appropriately according to the correlation with the refractive index distribution characteristics.
【0101】ここで図40に於ける上方の入射面から入
射した光線a・b・d・eは、それぞれが通る部分の屈
折率の差に応じた曲線を描いてレンズ内を進み、a′・
b′・c′・e′となって下方の出射面から出射する。
また中央に入射した光線cは、レンズ内を中央面に沿っ
て直進し、c′となって出射する。Here, the rays a, b, d, and e incident from the upper incidence surface in FIG. 40 draw a curve corresponding to the difference in the refractive index of the portion through which the rays a, b, d, and e travel through the lens, and a ′・
The light exits from the lower exit surface as b'.c'.e '.
The light ray c incident on the center travels straight along the center plane in the lens and exits as c '.
【0102】尚、従来の分布屈折率レンズとしては、屈
折率分布が、中心軸上で最も高く、放射方向の周辺部に
向かって減少している円柱状の光学ガラス体からなるも
のが一般的である。これは、ガラスを溶融塩中に浸し、
ガラスに予めドープした銀イオン(Ag+)などの一価
イオンをアルカリイオンと交換し、イオン拡散分布を利
用して屈折率分布を形成したものである。また、レンズ
の球面収差を補正するために、光軸方向に屈折率変化を
付したものも知られている。円柱ガラスに代えて本実施
例のような平板ガラスを用いれば、イオン拡散の時間を
適宜に設定して中央の面で高く、端面側で低くなるよう
な屈折率分布を付与することができる。A conventional distributed refractive index lens is generally formed of a cylindrical optical glass body having a refractive index distribution highest on the central axis and decreasing toward the periphery in the radial direction. It is. This dips the glass into the molten salt,
In this method, monovalent ions such as silver ions (Ag + ) previously doped into glass are exchanged for alkali ions, and a refractive index distribution is formed using an ion diffusion distribution. In addition, a lens having a refractive index change in the optical axis direction for correcting spherical aberration of a lens is also known. When a flat glass as in this embodiment is used instead of the columnar glass, the ion diffusion time can be appropriately set to provide a refractive index distribution such that the refractive index distribution is high at the center surface and low at the end surface.
【0103】このような一次元分布屈折率レンズ要素3
2を、図41に示すように、入射光線の光軸に平行な平
面が水平面に対して45゜の傾斜角度をなすように配置
し、水平方向に偏平な線状光源からの光線を手前側の入
射面34に入射すると、入射面34での線分をP1Q1で
表すと、P1Q1間の各光線はそれぞれ別々の曲線を描い
てレンズ内を進む。そしてレンズ内での光路の中間点で
ある0.25ピッチの位置での線分P2Q2は、入射時に
比して45°傾いて屈折率が最も高いn0の位置、即ち
中央面に沿って横たわる。そして後方の出射面36に於
てはさらに45°傾き、垂直方向を向いた線分P3Q3と
なって出射する。つまり、面状光線の偏平の向きがレン
ズ内で90°だけ回転することとなる。Such a one-dimensional distributed index lens element 3
41, the plane parallel to the optical axis of the incident light is arranged at an angle of 45 ° to the horizontal plane as shown in FIG. 41, and the light from the linear light source which is flat in the horizontal direction is When the light is incident on the incident surface 34, when the line segment at the incident surface 34 is represented by P1Q1, each ray between P1Q1 draws a separate curve and travels through the lens. Then, the line segment P2Q2 at the position of 0.25 pitch, which is the middle point of the optical path in the lens, is inclined by 45 ° as compared with the time of incidence and lies along the position of n0 where the refractive index is the highest, that is, along the center plane. The light exits from the rear exit surface 36 at an angle of 45 °, and exits as a vertical line segment P3Q3. That is, the flat direction of the planar light beam is rotated by 90 ° in the lens.
【0104】図42は一次元分布屈折率レンズの光学素
子を並列配置した光路変換器を表す図面である。本発明
の光路変換器は、光源からの出射時には破線状に直列し
たストライプ光を、一次元分布の屈折レンズ要素32を
用いて各々90°回転させ、あたかも梯子状に並列して
いるかのように変換するものとしている。即ち、図41
に示した一次元分布屈折率レンズ要素32を、図42に
示すように、各ストライプ光に1対1に対応させて複数
個アレイ状に配列した光路変換器30を用いれば、半導
体レーザ発生素子が発する破線状に直列した各々が偏平
な複数のストライプ光は、それぞれ対応する一次元分布
屈折率レンズ要素32に向かって入射する。そして出射
光は、各々その偏平の向きが入射時に比して90°回転
しており、ストライプ光の配列は梯子状になる。FIG. 42 is a drawing showing an optical path converter in which optical elements of a one-dimensional distributed index lens are arranged in parallel. The optical path converter of the present invention rotates the striped lights serially arranged in a dashed line at the time of emission from the light source by 90 ° using the one-dimensional distribution refraction lens element 32, as if they were parallel in a ladder shape. It is supposed to be converted. That is, FIG.
42, a plurality of one-dimensional distributed refractive index lens elements 32 shown in FIG. 42 are arranged in an array in a one-to-one correspondence with each stripe light, as shown in FIG. A plurality of striped light beams, each of which is flattened in a dashed shape and is serially emitted, enter the corresponding one-dimensional gradient index lens element 32. The outgoing light has its flattened direction rotated by 90 ° as compared with the incident light, and the arrangement of the striped light becomes a ladder shape.
【0105】このようにして、一直線上に破線状に直列
した多数のストライプ光Liは、光路変換器30によ
り、見かけ上梯子状に並列したストライプ光Loに変換
される。In this way, a large number of striped lights Li serially arranged in a dashed line on a straight line are converted into apparently ladder-shaped striped lights Lo by the optical path converter 30.
【0106】上記の構成に於ては、一つのストライプ光
に対しての一つの一次元屈折率レンズ要素32を対応さ
せている。従って、幅寸法が小さな活性層を多数配列し
たものに対しては、一次元分布屈折率レンズ要素として
極めて小さなものを用意しなければならないことにな
る。しかしながら実用上は、複数のストライプ光に対し
て一つの一次元分布屈折率レンズ要素を対応させても良
い。この場合は、隣接する一次元分布屈折率レンズ要素
の配列ピッチと同一幅に多数のストライプを分割し、分
割した要素毎に90°回転することになるが、この場合
でも、一次元分布屈折率レンズ要素の配列ピッチと同程
度にレーザ光を絞ることができる。In the above configuration, one one-dimensional refractive index lens element 32 corresponds to one stripe light. Therefore, for an array of a large number of active layers having a small width, an extremely small one-dimensional gradient index lens element must be prepared. However, in practice, one one-dimensional distributed index lens element may correspond to a plurality of stripe lights. In this case, a number of stripes are divided into the same width as the arrangement pitch of the adjacent one-dimensional distributed refractive index lens elements, and each of the divided elements is rotated by 90 °. The laser beam can be narrowed down to the same degree as the arrangement pitch of the lens elements.
【0107】図43は別の一次元分布屈折率レンズを用
いた光学素子の斜視図である。FIG. 43 is a perspective view of an optical element using another one-dimensional distributed index lens.
【0108】この光学素子32は平板状の光学ガラス体
からなり、幅方向の一次元分布屈折率分布が単調減少的
になっている。偏平なレーザ光線が光学素子の面に対し
て適当に傾いて入射すると、光線は屈折率の分布に伴っ
て屈折率の高い方に屈折し、端面で全反射したのち、対
称的に屈折して出射面から傾いて出射する。屈折率分布
と光学素子の長さを適当に選択することにより、光線が
偏平の向きを45°傾けて入射すると出射時には偏平の
向きが90°旋回して出射するようにすることができ
る。このように設計された光学素子を45°傾けた状態
で並列配置すると本願発明の光路変換器を得ることがで
きる。この光学素子は屈折率が平板の一方の端面から単
調に変化するため、所定の屈折率分布を与えることが容
易で、製造が簡単であるという利点がある。The optical element 32 is made of a flat optical glass body, and the one-dimensional refractive index distribution in the width direction monotonically decreases. When a flat laser beam is incident on the surface of the optical element at an appropriate angle, the beam is refracted to the higher refractive index with the distribution of the refractive index, is totally reflected at the end face, and is symmetrically refracted. The light exits from the exit surface at an angle. By appropriately selecting the refractive index distribution and the length of the optical element, it is possible to make the oblique direction rotate by 90 ° and emit when the light beam is incident with the oblique direction inclined at 45 °. By arranging the optical elements thus designed in parallel at an angle of 45 °, the optical path converter of the present invention can be obtained. Since the refractive index of the optical element changes monotonously from one end face of the flat plate, it has an advantage that it is easy to provide a predetermined refractive index distribution and the manufacturing is simple.
【0109】図44は、光学ガラス板の両面の対応する
位置に同心円状に屈折率を漸減させた半円柱部分を形成
させた光路変換器を示す図である。このような半円柱状
の屈折率分布は、例えば、予め銀イオンなどの一価イオ
ンをドープした所定の厚みを有する光学ガラスの入射面
と出射面とに45°傾いた複数の斜線状の開口を有する
マスクを当てて溶融塩中に浸漬し、上記一価イオンをア
ルカリイオンと交換することにより形成することができ
る。入射面に水平に入射する偏平な光線は、45°傾い
た半円柱部分で入射位置により異なる屈折力を受けて偏
平軸が旋回し、光路変換器の中心で半円柱の軸に平行に
なる。光線は出射面の半円柱部分に達しここで更に偏平
軸が旋回して、入射時と比較すると偏平軸の方向がほぼ
90°異なる状態で出射面から出射する。このようにし
て、リニアアレイレーザダイオードからのストライプ光
は実質的に梯子状に変化する。FIG. 44 is a view showing an optical path converter in which a semi-cylindrical portion whose refractive index is gradually reduced is formed concentrically at corresponding positions on both surfaces of an optical glass plate. Such a semi-cylindrical refractive index distribution is formed, for example, by forming a plurality of oblique lines having 45 ° inclinations on the entrance surface and the exit surface of an optical glass having a predetermined thickness doped with monovalent ions such as silver ions in advance. By immersing in a molten salt with a mask having the above, and exchanging the monovalent ions with alkali ions. A flat light beam that is horizontally incident on the incident surface receives a different refracting power depending on the incident position at a semi-cylindrical portion inclined at 45 °, the flat axis turns, and becomes parallel to the semi-cylindrical axis at the center of the optical path converter. The light beam reaches the semi-cylindrical portion of the exit surface, where the flat axis further turns, and exits from the exit surface in a state where the direction of the flat axis is different from that at the time of incidence by approximately 90 °. In this way, the stripe light from the linear array laser diode changes substantially like a ladder.
【0110】図44の光路変換器は、個々に製造した光
学素子を複数集積して接合する必要がなく、平板ガラス
にイオン拡散処理を施すことにより容易に製造できると
いう利点を有する。The optical path changing device shown in FIG. 44 has an advantage that it is not necessary to integrate a plurality of individually manufactured optical elements and to join them, and it can be easily manufactured by performing an ion diffusion process on a flat glass.
【0111】図45は、シリンドリカルレンズを並列配
置した光路変換器を表す図である。この光路変換器は、
断面が直線と円弧と囲まれた弓形のシリンドリカルレン
ズの軸を45°傾けて並列配置したものを適当な距離を
有する空間を挟んで対向配置したものである。入射面に
水平に入射する偏平な光線は、45°傾いたシリンドリ
カルレンズで入射位置により異なる屈折力を受けて偏平
軸が旋回し、更に出射面から45°傾いたシリンドリカ
ルレンズで偏平軸が合計ほぼ90°旋回して出射面から
出射する。本光路変換器を使用することにより、リニア
アレイレーザダイオードからのストライプ光は実質的に
梯子状に変化する。FIG. 45 is a view showing an optical path converter in which cylindrical lenses are arranged in parallel. This optical path changer
This is an arc-shaped cylindrical lens whose cross section is surrounded by a straight line and an arc, and which are arranged side by side with the axis inclined at 45 ° and opposed to each other with a space having an appropriate distance therebetween. A flat light beam that is horizontally incident on the incident surface receives a different refracting power depending on the incident position by a 45 ° inclined cylindrical lens, and the flat axis turns, and furthermore, the total flat axis is almost 45 ° inclined cylindrical lens from the exit surface. The light exits from the exit surface by turning 90 °. By using the present optical path converter, the stripe light from the linear array laser diode changes substantially like a ladder.
【0112】図46は、別のシリンドリカルレンズを並
列配置した光路変換器を表す図である。この光路変換器
は、断面が二つの円弧で囲まれた形をしたシリンドリカ
ルレンズの軸を45°傾けて並列配置したものを空間を
挟んで対向配置したものである。図45のシリンドリカ
ルレンズと比較すると設計の自由度が多いため、的確な
光路変換器をより容易に作成することができる。レンズ
の屈折率、曲率、入射面と出射面との距離等によって
は、本シリンドリカルレンズの断面は、真円であっても
良く、断面が円である場合には、光路変換器が容易に形
成できる利点がある。FIG. 46 is a view showing an optical path converter in which another cylindrical lens is arranged in parallel. In this optical path changing device, a cylindrical lens having a cross section surrounded by two arcs and having an axis inclined at 45 ° and arranged in parallel is arranged to face each other with a space therebetween. Compared with the cylindrical lens of FIG. 45, the degree of freedom in design is greater, so that an accurate optical path converter can be created more easily. Depending on the refractive index and curvature of the lens, the distance between the entrance surface and the exit surface, the cross section of the present cylindrical lens may be a perfect circle, and if the cross section is a circle, an optical path converter can be easily formed. There are advantages that can be done.
【0113】図47は、入射面と出射面とが円柱表面を
有し側面が平行で内部が稠密になっている光学ガラス製
光学素子を複数接合した光路変換器を示す。光学素子は
水平面に対して45°傾斜している。入射面に水平に入
射する偏平な光線は、45°傾いた出射面の円柱表面で
生じる異なる屈折力を受けて偏平軸が旋回し、更に出射
面の45°傾いた円柱表面で偏平軸が合計ほぼ90°旋
回して出射面から出射する。このようにして、リニアア
レイレーザダイオードからのストライプ光は実質的に梯
子状に変化する。ストライプ光の間隔と整合する場合
は、側面が平行面である必要はなく、断面が真円である
シリンダレンズを利用することも可能である。FIG. 47 shows an optical path changer in which a plurality of optical glass optical elements whose entrance surface and exit surface have a cylindrical surface and whose side surfaces are parallel and whose inside is dense are joined. The optical element is inclined by 45 ° with respect to the horizontal plane. The flat light incident horizontally on the incident surface receives the different refraction power generated on the cylindrical surface of the exit surface inclined at 45 °, the flat axis turns, and the flat axes are further summed on the cylindrical surface of the exit surface inclined at 45 °. The light exits from the exit surface by turning substantially 90 °. In this way, the stripe light from the linear array laser diode changes substantially like a ladder. When matching with the interval of the stripe light, the side surface does not need to be a parallel surface, and it is also possible to use a cylinder lens whose cross section is a perfect circle.
【0114】図48は、光学ガラスのブロックから作成
した光路変換器を示す。本光路変換器は、断面が長方形
をした光学ガラス製角柱の入射面と出射面に同じ方向に
45°傾いた円柱表面を複数形成したもので、図47の
光路変換器と同じ機能を有するものである。FIG. 48 shows an optical path changing device made from a block of optical glass. This optical path converter has a plurality of cylindrical surfaces inclined at 45 ° in the same direction on the entrance surface and the exit surface of an optical glass prism having a rectangular cross section, and has the same function as the optical path converter of FIG. It is.
【0115】光路変換器は回折を利用する光学素子を使
用したものであっても良い。The optical path converter may use an optical element utilizing diffraction.
【0116】図49(a)及び図49(b)は、バイナ
リオプティクスを利用する光学素子を示す図である。該
光学素子は透明板の軸に垂直な方向に、中心軸に対して
対称に深さが変化する多数の溝を設けたものである。溝
の深さは、回折を利用して中心から外に向かうに連れて
回折角を増すように変化する。このようなバイナリオプ
ティクスは光学ガラスやプラスチックからなり、金型を
用いて製造することも可能である。FIGS. 49A and 49B are views showing an optical element using binary optics. The optical element has a large number of grooves whose depth changes symmetrically with respect to a central axis in a direction perpendicular to the axis of the transparent plate. The depth of the groove changes so as to increase the diffraction angle from the center to the outside using diffraction. Such binary optics is made of optical glass or plastic, and can be manufactured using a mold.
【0117】図50(a)及び図50(b)は、ラミナ
ー型のフレネルゾーン板を利用する光学素子を示す図で
ある。該光学素子は透明板の軸に垂直な方向に、中心軸
に対して対称に間隔が異なる多数の矩形波状の溝を設け
たものである。溝間隔は回折を利用して中心から外に向
かうに従い入射光線に対する回折角を増すように変化す
る。このような矩形波状の溝を有するフレネルゾーン板
はエッチング法やレプリカ法により作成することができ
る。FIGS. 50 (a) and 50 (b) are views showing an optical element using a laminar type Fresnel zone plate. The optical element is provided with a large number of rectangular wave-shaped grooves having different intervals symmetrically with respect to a central axis in a direction perpendicular to the axis of the transparent plate. The groove spacing changes so as to increase the angle of diffraction with respect to the incident light ray from the center to the outside using diffraction. Such a Fresnel zone plate having a rectangular wave-shaped groove can be formed by an etching method or a replica method.
【0118】図51は、マスク型のフレネルゾーン板を
利用する光学素子を示す図である。該光学素子は透明板
の軸に垂直な方向に、中心軸に対して対称に間隔が異な
る多数のスリットを設けたものである。スリット間隔は
図50のフレネルゾーン板利用光学素子と同様中心から
外に向かうに連れて入射光線に対する回折角を増すよう
に変化する。このようなスリットを有するフレネルゾー
ン板は不透明体のマスクでスリットを形成することによ
り作成することができる。FIG. 51 is a view showing an optical element using a mask type Fresnel zone plate. The optical element is provided with a number of slits having different intervals symmetrically with respect to the central axis in a direction perpendicular to the axis of the transparent plate. As in the case of the optical element using the Fresnel zone plate shown in FIG. 50, the slit interval changes from the center to the outside so as to increase the diffraction angle with respect to the incident light. A Fresnel zone plate having such slits can be formed by forming slits using an opaque mask.
【0119】図52は、回折を利用した光学素子を入射
面と出射面とに形成し、これを図45の場合と同様に空
間を挟んで対向させて構成した光路変換器を示す図であ
る。この光路変換器は、軸が水平に対して45°傾いた
光学素子をリニアアレイレーザダイオードの活性層スト
ライプ毎に対応して並列的に設けたものである。水平方
向に偏平な光線を入射させると、光学素子の中心線から
離れたところほど回折角が大きいので、光線が入射面板
を透過するときに偏平軸が中心軸に近づく方向に旋回し
て、出射面板に到達した後、光逆進の法則により入射面
で更に同じ方向に同じ量だけ旋回して、結局約90°偏
平軸を旋回させて出射する。これは図45の機能とまっ
たく同様である。FIG. 52 is a view showing an optical path changer in which an optical element utilizing diffraction is formed on the entrance surface and the exit surface, and these are opposed to each other with a space therebetween as in FIG. . In this optical path converter, an optical element whose axis is inclined by 45 ° with respect to the horizontal is provided in parallel for each active layer stripe of a linear array laser diode. When a flat light beam is incident in the horizontal direction, the diffraction angle increases as the distance from the center line of the optical element increases, so that when the light beam passes through the incident surface plate, the flat axis turns in the direction approaching the center axis and exits After arriving at the face plate, the light is further turned by the same amount in the same direction on the incident surface by the law of light regression, and finally, the light is emitted by turning the flat axis about 90 °. This is exactly the same as the function of FIG.
【0120】(実施例3)第53図は、本発明の半導体
レーザ励起固体レーザ装置を説明するブロック図であ
る。該半導体レーザ励起固体レーザ装置は、実施例1の
半導体レーザ装置を固体レーザ80の励起光源として使
用する。リニアアレイレーザダイオードを利用した従来
の半導体レーザ装置は光学系でエネルギーを集中しても
横長の領域に限られ実質的なエネルギー密度は大きくな
かった。また、このエネルギーを有効に利用しようとす
ると固体レーザの側面励起しかできなかった。本実施例
の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、リニアアレイレ
ーザダイオード10の点線状発光ストライプを短い焦点
距離f1を有する第1の柱状レンズ20によりストライ
プと垂直な方向に収束した後に光路変換器30を用いて
梯子状レーザビームに変換し、次いで長い焦点距離f3
を有する第2の柱状レンズ40で梯子状レーザビームの
幅方向に集束した後に、集束レンズ50で固体レーザ8
0の受光面上の小さい領域にエネルギーを収斂させる。
実施例1の半導体レーザ装置は、前述の通り、縦方向f
2/f1と幅方向f2/f3とで異なる収束力を用いて所定
の狭い範囲にエネルギーを集中することができる。この
ため実施例1の半導体レーザ装置を利用した本願の半導
体レーザ励起固体レーザ装置は、リニアアレイレーザダ
イオード10の出力を有効に活用できると共に固体レー
ザ80の端面励起をも可能にするものである。固体レー
ザ素子として、YAG、YLFなど通常の固体レーザ素
子のほか、Qスイッチや波長変換素子を含む固体レーザ
素子も利用できる。また、固体レーザ素子への励起光源
の入射がブリュースター角をもって行われても良い。固
体レーザ素子は短吸収長レーザ結晶(YVO4)であっ
ても良い。本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置に
より、10Wの半導体レーザ素子を用いて3WのYAG
レーザ出力を得ることができた。(Embodiment 3) FIG. 53 is a block diagram illustrating a semiconductor laser-excited solid-state laser device according to the present invention. The semiconductor laser-excited solid-state laser device uses the semiconductor laser device of the first embodiment as an excitation light source of the solid-state laser 80. In a conventional semiconductor laser device using a linear array laser diode, even if energy is concentrated in an optical system, the energy is limited to a horizontally long region and the substantial energy density is not large. Further, in order to effectively use this energy, only the side excitation of the solid-state laser could be performed. In the semiconductor laser-pumped solid-state laser device of the present embodiment, the optical path converter 30 is converged in a direction perpendicular to the stripe light emitting stripe of the linear array laser diode 10 by the first columnar lens 20 having a short focal length f1. To a ladder-like laser beam and then to a long focal length f3
Is focused in the width direction of the ladder-shaped laser beam by the second columnar lens 40 having
The energy is converged on a small area on the zero light receiving surface.
As described above, the semiconductor laser device of the first embodiment
Energy can be concentrated in a predetermined narrow range using different convergence forces in 2 / f1 and in the width direction f2 / f3. For this reason, the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present application using the semiconductor laser device of the first embodiment can effectively utilize the output of the linear array laser diode 10 and also can excite the end face of the solid-state laser 80. As the solid-state laser element, a solid-state laser element including a Q switch and a wavelength conversion element can be used in addition to a normal solid-state laser element such as YAG and YLF. Further, the excitation light source may be incident on the solid-state laser element at a Brewster angle. The solid-state laser element may be a short absorption length laser crystal (YVO 4 ). The semiconductor laser-excited solid-state laser device of the present invention uses a 10 W semiconductor laser element to produce a 3 W YAG.
Laser output could be obtained.
【0121】図54は、本発明の光ファイバー導光半導
体レーザ励起固体レーザ装置を説明するブロック図であ
る。該光ファイバー導光半導体レーザ励起固体レーザ装
置は、実施例1の半導体レーザ装置の出力を光ファイバ
ー60で導光して固体レーザ80の励起光源とする。光
ファイバーの出力部には端部から放散されるレーザビー
ムのエネルギーをコリメートして再度収斂させるための
光学系70が設けられている。このように半導体レーザ
装置部分と固体レーザ装置部分の間に柔軟な光ファイバ
ーが介在するため、装置の自由度が飛躍的に増大し、構
成が容易になる利点がある。本発明の光ファイバー導光
半導体レーザ励起固体レーザ装置により、10Wの半導
体レーザ素子を用いて2WのYAGレーザ出力を得るこ
とができた。FIG. 54 is a block diagram for explaining an optical fiber light guide semiconductor laser-pumped solid-state laser device according to the present invention. In the optical fiber light guide semiconductor laser pumped solid-state laser device, the output of the semiconductor laser device of the first embodiment is guided by the optical fiber 60 to be used as an excitation light source of the solid-state laser 80. An optical system 70 for collimating and reconverging the energy of the laser beam radiated from the end portion is provided at the output portion of the optical fiber. As described above, since the flexible optical fiber is interposed between the semiconductor laser device portion and the solid-state laser device portion, there is an advantage that the degree of freedom of the device is dramatically increased and the configuration is simplified. With the optical fiber light-guiding semiconductor laser-excited solid-state laser device of the present invention, a 2 W YAG laser output could be obtained using a 10 W semiconductor laser element.
【0122】図55は、リニアアレイ半導体レーザ素子
を2つ用いることにより出力を倍増した半導体レーザ励
起固体レーザ装置を説明するブロック図である。該装置
は、第2柱状レンズ40、40′と集束レンズ50との
間に偏光ビームスプリッタ(PBS)90を備えたもの
である。偏光ビームスプリッタ90は偏光方向が互いに
直交する直線偏光光束の一方に対しては高反射膜であ
り、他方に対しては低反射膜である。二つのリニアアレ
イ半導体レーザ素子10、10′の出力光線を互いに直
交させ、その直交位置に偏光ビームスプリッタPBS9
0を配置し、一方の出力がPBS90を直進し、他方の
出力がPBS90の反射面で反射して合成されて集束レ
ンズ50に入射し固体レーザ80の励起面に集光され
る。二つのレーザビームの偏光方向が偏光ビームスプリ
ッタで直交するため、半導体レーザ装置は互いに直交す
る向きに設備される。このように構成することにより、
2つの半導体レーザ素子の出力を利用することができ、
レーザ装置の出力は倍増する。FIG. 55 is a block diagram illustrating a semiconductor laser pumped solid-state laser device whose output is doubled by using two linear array semiconductor laser elements. The device includes a polarizing beam splitter (PBS) 90 between the second columnar lenses 40 and 40 ′ and the focusing lens 50. The polarization beam splitter 90 is a high reflection film for one of the linearly polarized light beams whose polarization directions are orthogonal to each other, and a low reflection film for the other. The output light beams of the two linear array semiconductor laser devices 10, 10 'are made orthogonal to each other, and the polarizing beam splitter PBS9 is positioned at the orthogonal position.
0 is arranged, one output goes straight through the PBS 90, and the other output is reflected and combined by the reflection surface of the PBS 90, enters the focusing lens 50, and is focused on the excitation surface of the solid-state laser 80. Since the polarization directions of the two laser beams are orthogonal to each other in the polarization beam splitter, the semiconductor laser devices are installed in directions orthogonal to each other. With this configuration,
The output of two semiconductor laser elements can be used,
The output of the laser device doubles.
【0123】図56は、別の出力倍増式半導体レーザ励
起固体レーザ装置を示す図である。図55の半導体レー
ザ励起固体レーザ装置では、偏光方向を直交させるため
に半導体レーザ装置そのものを直交的に設備したが、本
実施例では、その代わりに、一方の出力に1/2波長位
相板(λ/2板)95を介在させている。図中、偏光ビ
ームスプリッタ90の左側にある半導体レーザ装置から
の直線偏光光束が偏光ビームスプリッタをほぼ100%
透過する。一方偏光ビームスプリッタ90の上に描かれ
た半導体レーザ装置からの直線偏光光束はλ/2板95
を透過して偏光方向が90°回転するため、偏光ビーム
スプリッタの偏光膜で100%に近い反射をする。この
ようにして、二つの半導体レーザ装置からの光束は偏光
ビームスプリッタで合成されて固体レーザ装置80の励
起面に照準されて固体レーザ素子を励起する。このよう
な構造によれば、装置の幅方向の大きさが小さくなる。FIG. 56 is a diagram showing another solid-state laser device excited by an output power doubling type semiconductor laser. In the semiconductor laser-excited solid-state laser device shown in FIG. 55, the semiconductor laser device itself is installed orthogonally to make the polarization directions orthogonal, but in this embodiment, instead, a half-wave phase plate ( (λ / 2 plate) 95 is interposed. In the figure, a linearly polarized light beam from the semiconductor laser device on the left side of the polarization beam splitter 90 causes the polarization beam splitter to almost 100%.
To Penetrate. On the other hand, the linearly polarized light beam from the semiconductor laser device drawn on the polarizing beam splitter 90 is a λ / 2 plate 95.
, And the polarization direction is rotated by 90 °, so that nearly 100% of the light is reflected by the polarizing film of the polarizing beam splitter. In this way, the light beams from the two semiconductor laser devices are combined by the polarization beam splitter, and are aimed at the excitation surface of the solid-state laser device 80 to excite the solid-state laser element. According to such a structure, the size of the device in the width direction is reduced.
【0124】[0124]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザ装置は、リニアアレイレーザダイオードが発生する
レーザエネルギーは極めて小さな面積に収束させること
ができることから、十分にレーザ加工や医療用に用いる
ことができる。また、本発明の光路変換器を使用してリ
ニアアレイ半導体レーザのエミッタを実質的に梯子状に
配列する効果をもたらした半導体レーザ装置は極めて小
さい焦点にリニアアレイ半導体レーザのエネルギーを集
中することが可能になる。更に本発明の半導体レーザ励
起固体レーザ装置は強力な半導体レーザを活用した端面
励起が可能となり効率が高くビームの質が良い固体レー
ザ出力を得ることができる。As described above, since the laser energy generated by the linear array laser diode can be converged on an extremely small area in the semiconductor laser device of the present invention, it can be sufficiently used for laser processing and medical use. Can be. Further, the semiconductor laser device which has the effect of arranging the emitters of the linear array semiconductor laser in a substantially ladder shape using the optical path converter of the present invention can concentrate the energy of the linear array semiconductor laser at an extremely small focal point. Will be possible. Further, the semiconductor laser-pumped solid-state laser device of the present invention can perform end-face pumping utilizing a powerful semiconductor laser, and can obtain a solid-state laser output with high efficiency and good beam quality.
【図1】リニアアレイレーザダイオードのレーザビーム
の指向性を説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating the directivity of a laser beam of a linear array laser diode.
【図2】従来技術の半導体レーザ装置を説明するブロッ
ク図。FIG. 2 is a block diagram illustrating a conventional semiconductor laser device.
【図3】本発明の半導体レーザ装置の平面図。FIG. 3 is a plan view of the semiconductor laser device of the present invention.
【図4】図3に示した半導体レーザ装置の立面図。FIG. 4 is an elevation view of the semiconductor laser device shown in FIG. 3;
【図5】QCWLD等を用いた本発明の半導体レーザ装
置の平面図。FIG. 5 is a plan view of a semiconductor laser device of the present invention using QCWLD or the like.
【図6】光ファイバを用いた本発明に係る半導体レーザ
装置の平面図。FIG. 6 is a plan view of a semiconductor laser device according to the present invention using an optical fiber.
【図7】図6に示した半導体レーザ装置の立面図。FIG. 7 is an elevation view of the semiconductor laser device shown in FIG. 6;
【図8】本発明の光路変換器を説明するブロック図。FIG. 8 is a block diagram illustrating an optical path converter of the present invention.
【図9】光路変換器の構成要素としての光学素子の機能
を説明するブロック図。FIG. 9 is a block diagram illustrating functions of an optical element as a component of the optical path converter.
【図10】2枚の反射面の組合せで光路変換をする場合
の原理を説明する図。FIG. 10 is a view for explaining the principle in the case where optical path conversion is performed using a combination of two reflection surfaces.
【図11】反射面に於ける反射の条件を説明する図。FIG. 11 is a diagram illustrating conditions for reflection on a reflection surface.
【図12】三角錐の形状をした光学素子を示す斜視図。FIG. 12 is a perspective view showing an optical element having a triangular pyramid shape.
【図13】図12の光学素子を並列配置した本発明の光
路変換器の斜視図。FIG. 13 is a perspective view of an optical path converter of the present invention in which the optical elements of FIG. 12 are arranged in parallel.
【図14】図13の光路変換器に更に直角プリズムを付
加した別の本発明光路変換器の斜視図。FIG. 14 is a perspective view of another optical path converter of the present invention in which a right-angle prism is further added to the optical path converter of FIG. 13;
【図15】三角錐台の形状をした光学素子を示す斜視
図。FIG. 15 is a perspective view showing an optical element having a truncated triangular shape.
【図16】図15の光学素子を並列配置した本発明の光
路変換器の斜視図。FIG. 16 is a perspective view of an optical path converter of the present invention in which the optical elements of FIG. 15 are arranged in parallel.
【図17】図16の光路変換器に更に直角プリズムを付
加した別の本発明光路変換器の斜視図。FIG. 17 is a perspective view of another optical path converter of the present invention in which a right-angle prism is further added to the optical path converter of FIG. 16;
【図18】3個の反射面を有する斜角柱プリズムからな
る光学素子を示す斜視図。FIG. 18 is a perspective view showing an optical element formed of an oblique prism having three reflecting surfaces.
【図19】斜角柱プリズムの原理を説明する図。FIG. 19 illustrates the principle of an oblique prism.
【図20】図18の光学素子を並列配置して得られる光
学変換器の斜視図。FIG. 20 is a perspective view of an optical converter obtained by arranging the optical elements of FIG. 18 in parallel.
【図21】3個の反射面を有する斜角柱プリズムからな
る別の光学素子を示す斜視図。FIG. 21 is a perspective view showing another optical element including an oblique prism having three reflecting surfaces.
【図22】図21の光学素子を並列配置して得られる光
路変換器の斜視図。FIG. 22 is a perspective view of an optical path converter obtained by arranging the optical elements of FIG. 21 in parallel.
【図23】図22の光路変換器と等価の一体的な光路変
換器の斜視図。FIG. 23 is a perspective view of an integrated optical path converter equivalent to the optical path converter of FIG. 22;
【図24】図23の光路変換器を製造する方法を説明す
る図。FIG. 24 is a diagram illustrating a method of manufacturing the optical path converter of FIG. 23.
【図25】図23の光路変換器に於ける光線の軌跡を説
明する図。FIG. 25 is a view for explaining the trajectory of light rays in the optical path converter of FIG. 23;
【図26】図23の光路変換器の作用を説明する図。FIG. 26 is a view for explaining the operation of the optical path converter of FIG. 23;
【図27】三角錐プリズムを軸対称に組み合わせた複合
プリズムからなる光学素子を示す斜視図。FIG. 27 is a perspective view showing an optical element composed of a compound prism in which triangular pyramid prisms are axially symmetrically combined.
【図28】第27図の複合プリズムを並列配置して得た
光路変換器の斜視図。FIG. 28 is a perspective view of an optical path converter obtained by arranging the composite prisms of FIG. 27 in parallel.
【図29】ダブプリズムからなる光学素子を示す斜視
図。FIG. 29 is a perspective view showing an optical element including a Dove prism.
【図30】ダブプリズムを並列配置して得られる光路変
換器の斜視図。FIG. 30 is a perspective view of an optical path converter obtained by arranging Dove prisms in parallel.
【図31】反射鏡を利用する図12に対応する光学素子
を示す斜視図。FIG. 31 is a perspective view showing an optical element using a reflecting mirror and corresponding to FIG. 12;
【図32】図31の光学素子を並列配置して得られる光
路変換器の斜視図。FIG. 32 is a perspective view of an optical path converter obtained by arranging the optical elements of FIG. 31 in parallel.
【図33】反射鏡を利用する図12に対応する光学素子
を並列配置して得られる別の光路変換器の斜視図。FIG. 33 is a perspective view of another optical path changer obtained by arranging optical elements corresponding to FIG. 12 using a reflecting mirror in parallel.
【図34】図33の光路変換器の於ける切欠きを深くし
た光路変換器の斜視図。FIG. 34 is a perspective view of an optical path converter in which a notch in the optical path converter of FIG. 33 is deepened.
【図35】図34の光路変換器と等価な一体的光路変換
器の斜視図。FIG. 35 is a perspective view of an integrated optical path converter equivalent to the optical path converter of FIG. 34;
【図36】図35の光路変換器に直角プリズムを接合し
て形成された光路変換器の斜視図。FIG. 36 is a perspective view of an optical path converter formed by joining a right-angle prism to the optical path converter of FIG. 35;
【図37】図35の光路変換器の上面に更に第3の反射
鏡面を形成した光路変換器の部分を示す一部切欠き斜視
図。FIG. 37 is a partially cutaway perspective view showing an optical path converter in which a third reflecting mirror surface is further formed on the upper surface of the optical path converter of FIG. 35;
【図38】複数の光学素子を透明円板に取り付けた光路
変換器の斜視図。FIG. 38 is a perspective view of an optical path converter in which a plurality of optical elements are mounted on a transparent disk.
【図39】コリメート用の柱状レンズに光路変換器を接
合したものを示す図。FIG. 39 is a diagram showing an optical path converter joined to a columnar lens for collimation.
【図40】一次元分布屈折率レンズの作用を説明する
図。FIG. 40 is a view for explaining the operation of the one-dimensional distributed index lens;
【図41】一次元分布屈折率レンズを用いた光学素子の
斜視図。FIG. 41 is a perspective view of an optical element using a one-dimensional gradient index lens.
【図42】図41の光学素子を並列配置した光路変換器
の斜視図。FIG. 42 is a perspective view of an optical path converter in which the optical elements of FIG. 41 are arranged in parallel.
【図43】別の一次元分布屈折率レンズを用いた光学素
子の斜視図。FIG. 43 is a perspective view of an optical element using another one-dimensional gradient index lens.
【図44】光学ガラス板の両面に同心円状の屈折率分布
を有する半円柱部分を形成された光路変換器の斜視図。FIG. 44 is a perspective view of an optical path converter in which a semi-cylindrical portion having a concentric refractive index distribution is formed on both sides of an optical glass plate.
【図45】シリンドリカルレンズを並列配置した光路変
換器の斜視図。FIG. 45 is a perspective view of an optical path converter in which cylindrical lenses are arranged in parallel.
【図46】別のシリンドリカルレンズを並列配置した光
路変換器の斜視図。FIG. 46 is a perspective view of an optical path converter in which another cylindrical lens is arranged in parallel.
【図47】入射面と出射面とが円柱表面を有する光学素
子を並列配置した光路変換器の斜視図。FIG. 47 is a perspective view of an optical path converter in which optical elements each having an incident surface and an exit surface having a cylindrical surface are arranged in parallel.
【図48】光学ガラスのブロックから作成した光路変換
器の斜視図。FIG. 48 is a perspective view of an optical path changing device formed from optical glass blocks.
【図49】(a)、(b)共にバイナリオプティクスを
利用する光学素子の説明図。FIGS. 49 (a) and 49 (b) are explanatory diagrams of an optical element using binary optics.
【図50】(a)、(b)共にラミナー型のフレネルゾ
ーン板を利用する光学素子の説明図。FIGS. 50A and 50B are explanatory views of an optical element using a laminar type Fresnel zone plate.
【図51】マスク型のフレネルゾーン板を利用する光学
素子の説明図。FIG. 51 is an explanatory diagram of an optical element using a mask type Fresnel zone plate.
【図52】回折を利用した光路変換器の説明図。FIG. 52 is an explanatory diagram of an optical path converter using diffraction.
【図53】本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置を
説明するブロック図。FIG. 53 is a block diagram illustrating a semiconductor laser-excited solid-state laser device according to the present invention.
【図54】本発明の光ファイバー導光半導体レーザ励起
固体レーザ装置を説明するブロック図。FIG. 54 is a block diagram illustrating an optical fiber light-guiding semiconductor laser-excited solid-state laser device according to the present invention.
【図55】リニアアレイ半導体レーザ素子を2つ用いた
半導体レーザ励起固体レーザ装置のブロック図。FIG. 55 is a block diagram of a semiconductor laser pumped solid-state laser device using two linear array semiconductor laser elements.
【図56】リニアアレイ半導体レーザ素子を2つ用いた
別の半導体レーザ励起固体レーザ装置のブロック図。FIG. 56 is a block diagram of another semiconductor laser pumped solid-state laser device using two linear array semiconductor laser elements.
10 マルチストライプアレイ半導体レーザ 12 活性層ストライプ 20 第1の柱状レンズ 30 光路変換器 32 光学素子 33 直角プリズム 34 受光面 36 出力面 37、38 レーザビーム 39 第3の反射面σ3と平行する面 40 第2の柱状レンズ 50 集束レンズ 60 光ファイバ 70 光学系 80 固体レーザ 90 偏光ビームスプリッタ 95 1/2波長位相板 300 板材 Reference Signs List 10 multi-stripe array semiconductor laser 12 active layer stripe 20 first columnar lens 30 optical path converter 32 optical element 33 right-angle prism 34 light receiving surface 36 output surface 37, 38 laser beam 39 surface parallel to third reflection surface σ3 40 2 columnar lens 50 focusing lens 60 optical fiber 70 optical system 80 solid-state laser 90 polarization beam splitter 95 1/2 wavelength phase plate 300 plate material
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平5−197926 (32)優先日 平成5年7月14日(1993.7.14) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平5−201116 (32)優先日 平成5年7月20日(1993.7.20) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 小林 哲郎 東京都千代田区大手町2−6−3 新日 本製鐵株式会社内 (72)発明者 斉藤 吉正 東京都千代田区大手町2−6−3 新日 本製鐵株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−297253(JP,A) 特開 平5−40215(JP,A) 特開 平4−255280(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/09 G02B 5/04 H01S 3/0941 H01S 5/00 - 5/50 Continued on front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 5-197926 (32) Priority date July 14, 1993 (1993. 7.14) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 5-201116 (32) Priority date July 20, 1993 (1993.7.20) (33) Priority claim country Japan (JP) (72) Inventor Tetsuro Kobayashi Chiyoda, Tokyo (72) Inventor Yoshimasa Saito 2-6-3 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Steel Corporation (56) References 5-297253 (JP, A) JP-A-5-40215 (JP, A) JP-A-4-255280 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 27/09 G02B 5/04 H01S 3/0941 H01S 5/00-5/50
Claims (56)
長い複数のエミッタが、該第1の方向に直線的に並ぶよ
うに設けられ、点線状のレーザビーム群を放射するリニ
アアレイレーザダイオードと、 前記リニアアレイレーザダイオードの前面に配設され、
前記レーザビーム群を前記第1の方向に対してほぼ垂直
な第2の方向に屈折させてコリメートする第1の集光器
と、 前記第1の集光器の前面に配設され、前記第2の方向に
コリメートされたレーザビーム群を受光して前記第1の
方向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群に変換して
放射する光路変換器と、 少なくとも1個のレーザビームの断面の軸をほぼ直角に
曲げる光学素子を複数並列して備え、前記第2の方向に
コリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素
子毎にレーザビームの断面の軸を旋回して前記第1の方
向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群として放射す
る光路変換器と、 前記実質的梯子状レーザビーム群を前記第1の方向とほ
ぼ垂直な方向にコリメートして平行化する第2の集光器
と、 前記第2の集光器から放射されるレーザビーム群を焦点
に集光させる第3の集光器とを備える半導体レーザ装
置。1. A linear array laser diode which is provided with a plurality of emitters long in a first direction for emitting a laser beam and arranged linearly in the first direction, and emits a group of dotted laser beams. , Disposed in front of the linear array laser diode,
A first condenser that refracts the laser beam group in a second direction substantially perpendicular to the first direction and collimates the laser beam; and a first condenser that is disposed on a front surface of the first condenser, and An optical path converter for receiving a group of laser beams collimated in two directions, converting the group of laser beams into a group of substantially ladder-shaped laser beams extending in the first direction, and radiating the group; and an axis of a cross section of at least one laser beam. Are provided in parallel with each other, and a group of laser beams collimated in the second direction is received, and the axis of the cross section of the laser beam is turned for each of the optical elements, so that the first direction is formed. An optical path changer that emits as a group of substantially ladder-shaped laser beams extending to the second direction; and a second condenser that collimates and substantially collimates the group of substantially ladder-shaped laser beams in a direction substantially perpendicular to the first direction. And the second collector And a third condenser for converging a group of laser beams emitted from the laser beam to a focal point.
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装
置。2. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising an optical fiber having the focal plane.
とがそれぞれシリンドリカルレンズであることを特徴と
する請求項1に記載の半導体レーザ装置。3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein each of the first light collector and the second light collector is a cylindrical lens.
入射光線を受光するための受光部と、 前記光線断面の第1の軸をほぼ直角に旋回させる光学系
と、 前記光学系を通過した出射光線を出射する出射部とを備
える複数光学素子を、前記光学素子がリニアアレイレー
ザダイオードの放射面に対応するように、該各光学素子
の受光部と出射部とをそれぞれ同一平面上に隣接させて
リニアに配列したことを特徴とする光路変換器。4. A light-receiving unit for receiving an incident light beam having a first axis whose cross section perpendicular to the optical axis has a first axis; an optical system for turning the first axis of the light beam cross section at substantially a right angle; and the optical system. A plurality of optical elements each including an emission unit that emits an emitted light beam that has passed through the light receiving unit and the emission unit of each optical element so that the optical elements correspond to the emission surface of the linear array laser diode. An optical path converter characterized by being linearly arranged adjacent to the upper side.
イオードのエミッタの間隔と同じ間隔で配置したことを
特徴とする請求項4に記載の光路変換器。5. The optical path converter according to claim 4, wherein the optical elements are arranged at the same interval as the emitters of the linear array laser diode.
イオードの複数のエミッタに対応させたことを特徴とす
る請求項4に記載の光路変換器。6. The optical path converter according to claim 4, wherein said optical element is made to correspond to a plurality of emitters of a linear array laser diode.
た前記第1の軸を有する入射光線が入射する第1の反射
面と、該第1の反射面から入射する入射光線を反射して
前記第1軸をほぼ直角に旋回させた出射光線を出射する
第2の反射面とを有することを特徴とする請求項4に記
載の光路変換器。7. The optical element, wherein the optical element reflects a first reflection surface on which the incident light beam having the first axis received by the light receiving unit is incident, and reflects the incident light beam incident from the first reflection surface. The optical path converter according to claim 4, further comprising: a second reflection surface that emits an emitted light beam obtained by turning the first axis substantially at right angles.
を表す単位方向ベクトルをA、入射光線に於ける前記第
1の軸の方向を表す単位方向ベクトルをAp、出射光線
の光軸を表す単位方向ベクトルをC、出射光線に於ける
旋回された前記第1の軸の方向を表す単位方向ベクトル
をCp、AとCとがなす角をθ、第1の反射面の法線を
表す単位方向ベクトルをN、第2の反射面の法線を表す
単位方向ベクトルをMとして、 (N・A)2+(M・A)2−2(N・A)(M・A)(N・M)=
(1−cosθ)/2 (N・Ap)2+(M・Ap)2−2(N・Ap)(M・Ap)
(N・M)=1/2 の関係が成立するように入射光線の光軸と前記光学素子
の受光部と前記第1の反射面と第2の反射面と出射部と
を有することを特徴とする請求項7に記載の光路変換
器。8. The optical element according to claim 1, wherein the unit direction vector representing the optical axis of the incident light beam is A, the unit direction vector representing the direction of the first axis in the incident light beam is Ap, and the optical axis of the emitted light beam is C represents a unit direction vector representing the direction of the rotated first axis in the outgoing ray, Cp represents an angle formed by A and C, and represents a normal line of the first reflection surface. Assuming that a unit direction vector is N and a unit direction vector representing a normal line of the second reflecting surface is M, (N · A) 2 + (M · A) 2 -2 (N · A) (M · A) (N・ M) =
(1-cos θ) / 2 (N · Ap) 2 + (M · Ap) 2 -2 (N · Ap) (M · Ap)
Characterized by having an optical axis of an incident light beam, a light receiving portion of the optical element, the first reflection surface, a second reflection surface, and an emission portion such that a relationship of (N · M) = 1/2 is satisfied. The optical path converter according to claim 7, wherein
光軸と出射光線の光軸とのなす角θがほぼ90°であ
り、前記第1の反射面の法線が入射光線の光軸の方向と
その前記第1の軸の方向とにより規定される平面内にあ
って、該法線と入射光線とのなす角が鋭角であり、前記
第2の反射面が前記入射光線と平行でその法線が入射光
線の前記第1軸に対してほぼ45°の傾きをなすことを
特徴とする請求項7に記載の光路変換器。9. In the optical element, an angle θ between the optical axis of the incident light beam and the optical axis of the output light beam is substantially 90 °, and the normal of the first reflecting surface is the light of the incident light beam. The plane defined by the direction of the axis and the direction of the first axis, the angle between the normal and the incident light is an acute angle, and the second reflecting surface is parallel to the incident light. The optical path changer according to claim 7, wherein the normal line has an inclination of approximately 45 degrees with respect to the first axis of the incident light.
とする請求項9に記載の光路変換器。10. The optical path converter according to claim 9, wherein the acute angle is 45 °.
面とが60°で交わることを特徴とする請求項9に記載
の光路変換器。11. The optical path converter according to claim 9, wherein the first reflection surface and the second reflection surface intersect at 60 °.
入射してその光軸をほぼ直角に偏向し、光路変換器から
出射する出射光線の光軸の向きを前記入射光線の光軸と
ほぼ平行にする第3の反射面を更に備えることを特徴と
する請求項7に記載の光路変換器。12. An incident light beam from the second reflection surface is incident, the optical axis of the light beam is deflected to a substantially right angle, and the direction of the optical axis of the outgoing light beam emitted from the optical path converter is set to the optical axis of the incident light beam. The optical path converter according to claim 7, further comprising a third reflecting surface that is substantially parallel.
を有する立体に於ける前記2つの平面が交わる部分に、
前記第1の平面に直交し、かつ前記第2の平面と45°
の挟角をもって交わる第1の反射面と、前記第2の平面
に直交しかつ前記第1の平面と45°の挟角をもって交
わる第2の反射面とからなる2つの反射面の対を互いに
隣接させて複数個列設してなることを特徴とする請求項
7に記載の光路変換器。13. A portion where the two planes intersect in a solid body having first and second planes orthogonal to each other,
Perpendicular to the first plane and 45 ° with the second plane
And a pair of two reflecting surfaces, which are orthogonal to the second plane and intersect with the first plane at an included angle of 45 °. 8. The optical path converter according to claim 7, wherein a plurality of rows are arranged adjacent to each other.
対向配置してなることを特徴とする請求項13に記載の
光路変換器。14. The optical path converter according to claim 13, wherein a right-angle prism is arranged to face the first plane.
射面と、出射部としての出射面と、光学系として前記光
線の断面の前記第1の軸をほぼ直角に旋回するように配
設した複数の内部反射面とを有する透明体からなるプリ
ズムであることを特徴とする請求項7に記載の光路変換
器。15. The optical element is disposed as an optical system such that the first axis of a cross section of the light beam is turned substantially at right angles to an incident surface as a light receiving portion, an emitting surface as an emitting portion, and an optical system. The optical path converter according to claim 7, wherein the prism is a transparent body having a plurality of internal reflection surfaces.
つ入射面に対してほぼ45°傾き、前記第2反射面が入
射面に対し垂直で水平面に対してほぼ45°傾いている
ことを特徴とする請求項15に記載の光路変換器。16. The first reflecting surface is vertical and is inclined at approximately 45 ° with respect to the incident surface, and the second reflecting surface is perpendicular to the incident surface and approximately 45 ° with respect to the horizontal plane. The optical path converter according to claim 15, wherein:
と、該直角二等辺三角形を含む平面に降ろした垂線が該
二等辺三角形の鋭角を張る頂点を通り垂線の長さが該二
等辺三角形の等辺の長さに等しい頂点とからなる三角錘
の形状を有することを特徴とする三角錘プリズムである
ことを特徴とする請求項16に記載の光路変換器。17. The optical element according to claim 16, wherein a perpendicular drawn on a plane including the right-angled isosceles triangle and a plane including the right-angled isosceles triangle passes through a vertex at an acute angle of the isosceles triangle, and the length of the perpendicular is equal to that of the isosceles triangle. The optical path converter according to claim 16, wherein the prism is a triangular pyramid having a shape of a triangular pyramid having a vertex equal to the length of an equal side.
ムの半導体レーザストライプに対向しない直角二等辺三
角形からなる面に直角プリズムの入射面が接するような
形状を有することを特徴とする請求項17に記載の光路
変換器。18. The optical element according to claim 17, wherein the optical element has a shape such that an incident surface of the right-angle prism is in contact with a surface formed of a right-angled isosceles triangle not facing the semiconductor laser stripe of the triangular pyramid prism. An optical path converter as described.
と、該直角二等辺三角形を含む平面に降ろした垂線が該
二等辺三角形の鋭角を張る頂点を通り垂線の長さが該二
等辺三角形の等辺の長さに等しい頂点とからなる三角錘
の三辺が何れも等しくない直角三角形からなる面を下底
とし、該直角三角形と平行な平面で該三角錘を切断する
ことにより得られる断面を上底とする形状を有する三角
錘台プリズムであり、その光学素子の左右対照な二等辺
台形からなる面をリニアアレイ半導体レーザの各ストラ
イプに対向させて該光学素子をアレイ状に配設したこと
を特徴とする請求項16に記載の光路変換器。19. The optical element according to claim 16, wherein a perpendicular line dropped to a plane including the right-angled isosceles triangle and a plane including the right-angled isosceles triangle passes through a vertex at an acute angle of the isosceles triangle, and the length of the perpendicular is equal to that of the isosceles triangle. A triangular pyramid consisting of vertices equal to the length of an equilateral length has a bottom surface that is a right triangle with none of the three sides being equal, and a cross section obtained by cutting the triangular pyramid with a plane parallel to the right triangle. A triangular truncated pyramid prism having an upper base shape, wherein the optical elements are arranged in an array in such a manner that a surface formed of an isosceles trapezoid that is symmetrical to the left and right faces each stripe of the linear array semiconductor laser. The optical path converter according to claim 16, wherein:
ズムの半導体レーザストライプに対向しない頂角に直角
を有する台形からなる面に入射面を接するように直角プ
リズムを配したことを特徴とする請求項19に記載の光
路変換器。20. The optical element, wherein a right-angle prism is arranged so that an incident surface is in contact with a trapezoidal surface of the triangular truncated pyramid prism that does not face the semiconductor laser stripe and has a vertical angle at a vertical angle. Item 20. An optical path converter according to item 19.
射面と、出射部としての入射面に平行な出射面と、光学
系として前記第1の反射面が水平な入射光線をほぼ水平
に、かつほぼ直角に反射させるべく鉛直であり、かつ前
記入射面に対してほぼ45°傾けられており、前記第2
の反射面が前記第1反射面にて反射される光線をほぼ鉛
直に反射させるため前記入射面に対して垂直であり、か
つ水平面に対してほぼ45°傾けられており、前記第3
の反射面が前記第2の反射面にて反射される光線をほぼ
鉛直に反射させるため前記入射面と水平に交わり、かつ
水平面に対してほぼ45°傾けた配置を有する透明体か
らなる斜角柱プリズムであることを特徴とする請求項1
2に記載の光路変換器。21. An optical element comprising: an incident surface serving as a light receiving unit; an exit surface parallel to the incident surface serving as an exit unit; And is inclined approximately 45 ° with respect to the incident surface so as to be reflected substantially at a right angle, and the second
The reflecting surface of the third reflecting surface is perpendicular to the incident surface so as to reflect the light beam reflected by the first reflecting surface almost vertically, and is inclined by approximately 45 ° with respect to a horizontal plane.
An oblique prism made of a transparent body whose reflection surface intersects horizontally with the incident surface and reflects the light reflected by the second reflection surface almost vertically, and is inclined at approximately 45 ° with respect to a horizontal plane. 2. A prism according to claim 1, wherein the prism is a prism.
3. The optical path converter according to 2.
と前記第2の反射面との間、前記第2の反射面と前記第
3の反射面との間及び前記第3の反射面と前記第1の反
射面との間でそれぞれ60°の交差角を有することを特
徴とする請求項21に記載の光路変換器。22. The optical element according to claim 19, wherein the optical element is between the first reflecting surface and the second reflecting surface, between the second reflecting surface and the third reflecting surface, and the third reflecting surface. 22. The optical path converter according to claim 21, wherein each of the first and second reflection surfaces has a crossing angle of 60 [deg.].
頂点から引いた立方体の中心を通る対角線上に延びる所
定の長さの線分が平行移動することによって生ずる斜角
柱であり、線分の一方の端が立方体のひとつの面内で先
ず正方形の対角線上を移動し次いで辺上を所定の長さだ
け移動し、更に先に通った対角線と平行に移動し最後に
辺上を移動して出発点に戻ることにより形成される斜角
柱の形状を有することを特徴とする請求項22に記載の
光路変換器。23. The optical element is an oblique prism formed by translating a line segment of a predetermined length extending on a diagonal line passing from a vertex of the cube and passing through the center of the cube, and moving one side of the cube. Moves on a diagonal line of a square in one plane of the cube, then moves on the side by a predetermined length, moves parallel to the diagonal line that passed first, and finally moves on the side and departs 23. The optical path converter according to claim 22, having an oblique prism shape formed by returning to a point.
面である正方形の隣合う二辺とそのうちの一辺に平行な
直線と正方形の対角線とで囲まれる台形が平行移動して
生ずる斜角柱であり、台形の鋭角を張る頂点が立方体の
中心を通る対角線を所定の長さだけ移動することにより
形成される斜角柱の形状を有することを特徴とする請求
項22に記載の光路変換器。24. The optical element is an oblique prism formed by translating a trapezoid surrounded by two adjacent sides of a square, which is one surface of a cube, and a straight line parallel to one side of the square and a diagonal line of the square. 23. The optical path changing device according to claim 22, wherein the trapezoidal acute-angled vertex has a shape of an oblique prism formed by moving a diagonal line passing through the center of the cube by a predetermined length.
と、前記第1の平面と135°の挟角をもって交わる第
3の平面と、前記第1の平面に対してtan-1(1/√
2)の角度で交差する方向にその稜線並びに谷線が延在
する折れ曲がり角が60°をなす山と谷とが洗濯板状に
連続形成された周期的屈曲面からなり、かつ各稜線並び
に各谷線が前記第3の平面と平行な第4の面とを有し、 前記第1の平面を入射面とし、前記第2の平面を出射面
とし、前記第4の面を構成する屈曲面のうち前記第1の
平面と45°の挟角をもって交わる面を第1の反射面と
し、他の面を第2の反射面とし、前記第3の平面を第3
の反射面とすることを特徴とする請求項22に記載の光
路変換器。25. A first and second planes parallel to each other, a third plane intersecting the first plane at an included angle of 135 °, and tan −1 (1/1) with respect to the first plane. √
The ridges and valleys extend in the direction intersecting at an angle of 2). The ridges and valleys having a bending angle of 60 ° are formed of a periodically bent surface continuously formed in a washing plate shape, and each ridge and each ridge are formed. A valley line having a fourth surface parallel to the third plane, the first plane being an incident surface, the second plane being an exit surface, and a curved surface constituting the fourth surface; Of the above, a surface that intersects the first plane at an included angle of 45 ° is a first reflection surface, another surface is a second reflection surface, and the third plane is a third reflection surface.
23. The optical path converter according to claim 22, wherein the reflection surface is a reflecting surface.
が60°の三角波形断面の洗濯板状をなす周期的屈曲面
と、該周期的屈曲面の各稜線並びに各谷線に平行な平面
とを有する板材を準備し、前記平面に対し45°の傾き
を有し、前記稜線に対してtan-1(1/√2)で交わ
る第1の切断面と、これと平行な第2の切断面とで切り
出すことを特徴とする光路変換器の製造方法。26. A periodically bent surface made of a light-transmitting material and having a triangular waveform cross section having a bend angle of 60 ° and a plane parallel to each ridge line and each valley line of the periodically bent surface. A first cut surface having an inclination of 45 ° with respect to the plane and intersecting the ridge line at tan −1 (1 / √2), and a second cut parallel to the first cut surface A method for manufacturing an optical path converter, characterized by cutting out a surface.
60°の三角波形断面の洗濯板状をなす周期的屈曲面
と、該周期的屈曲面の各稜線並びに各谷線に平行な平面
とを有する立体を、前記第1及び第2の平面間距離に相
応する厚さを有する板材から切除することにより行な
い、更に、前記屈曲面と前記平面に鏡面加工を施してな
ることを特徴とする請求項26に記載の光路変換器の製
造方法。27. The preparation of the plate material includes: a periodically bent surface having a washing plate shape having a triangular waveform cross section having a bend angle of 60 °; and a plane parallel to each ridge line and each valley line of the periodically bent surface. The solid body having the solid surface is cut out from a plate material having a thickness corresponding to the distance between the first and second planes, and the bent surface and the plane surface are mirror-finished. Item 29. The method for manufacturing an optical path converter according to Item 26.
ブプリズムである請求項15に記載の光路変換器。28. The optical path converter according to claim 15, wherein the prism is a Dove prism having a trapezoidal cross section.
と該三角形を含む平面の鋭角を張る頂点に立てた垂線の
長さが該直角二等辺三角形の等辺の長さと等しい点を頂
点とする三角錘の形状を有する複数の三角錘プリズムを
軸対称に張り合わせたものであって、入射した光線が光
路変換器の処理を受けて上と下に出射することを特徴と
する請求項7に記載の光路変換器。29. A triangle whose vertex is a point at which the length of a perpendicular line formed at an acute vertex of a right-angled isosceles triangle and a plane including the triangle is equal to the length of the isosceles of the right-angled isosceles triangle. The optical path conversion according to claim 7, wherein a plurality of triangular pyramid prisms each having a shape of a weight are laminated in an axially symmetric manner, and the incident light beam is processed by an optical path converter and emitted upward and downward. vessel.
射面に断面が直角三角形をなす透明の角柱を前記三角錘
プリズムの出射面に更に有することを特徴とする請求項
29に記載の光路変換器。30. The optical path conversion according to claim 29, wherein the optical element further has a transparent prism having a right-angled triangular cross section on the exit surface of the optical element on the exit surface of the triangular pyramid prism. vessel.
た空間であって、鉛直でかつ入射光線に対してほぼ45
°傾いた前記第1の反射面と、入射光線に対し平行で水
平面に対してほぼ45°傾いた前記第2の反射面とを供
する空間であることを特徴とする請求項7に記載の光路
変換器。31. The optical element is a space defined by a reflective surface and is vertical and approximately 45
8. The optical path according to claim 7, wherein the space provides the first reflection surface inclined at an angle of 45 degrees and the second reflection surface parallel to an incident light ray and inclined at approximately 45 degrees with respect to a horizontal plane. converter.
た空間であって、鉛直でかつ入射光線に対してほぼ45
°傾いた前記第1の反射面と、入射光線に対し平行で水
平面に対してほぼ45°傾いた前記第2の反射面と、前
記第1の反射面と第2の反射面との交線と平行な第3の
反射面とを供する空間であることを特徴とする請求項1
2に記載の光路変換器。32. The optical element is a space defined by a reflective surface, which is vertical and approximately 45
The first reflecting surface inclined at an angle of 45 °, the second reflecting surface parallel to the incident light ray and inclined at approximately 45 ° with respect to the horizontal plane, and the line of intersection between the first reflecting surface and the second reflecting surface. 2. A space which provides a third reflecting surface which is parallel to the second reflecting surface.
3. The optical path converter according to 2.
の頂点と、該直角二等辺三角形を含む平面の該直角二等
辺三角形の鋭角を張る頂点に立てた垂線の長さが該直角
二等辺三角形の等辺の長さに等しい点を頂点とする三角
錘の形状を立方体から切除してなるものであることを特
徴とする請求項7に記載の光路変換器。33. The optical element has a vertex of a right-angled isosceles triangle and a perpendicular line formed on a vertex at an acute angle of the right-angled isosceles triangle on a plane including the right-angled isosceles triangle. The optical path converter according to claim 7, wherein a shape of a triangular pyramid having a vertex at a point equal to the length of an equilateral side is cut from a cube.
°である平行四辺形を上底及び下底とする角柱に於ける
上底の鋭角を有する頂点を含む部分を、水平面に対して
45°の傾きを有し、かつ前側面の法線に平行な面で切
除した形状を有することを特徴とする請求項7に記載の
光路変換器。34. The optical element, wherein one diagonal is 45
In a prism having a parallelogram as an upper base and a lower base, a portion including an apex having an acute angle of the upper base is inclined at 45 ° with respect to a horizontal plane, and is parallel to a normal of the front side surface. The optical path changer according to claim 7, wherein the optical path converter has a shape cut off on a flat surface.
る角柱の前記上面と前記前面とで形成される稜線上にリ
ニアアレイ半導体レーザのエミッタに対応した間隔で前
記前面と45°で交わる鉛直面と前記前面に垂直で上面
と45°で交わる面とで形成される切り欠きを並列して
形成し、鏡面処理を施したことを特徴とする請求項7に
記載の光路変換器。35. A vertical plane which intersects the front surface at 45 ° on a ridge formed by the upper surface and the front surface of a prism having an upper surface and a front surface orthogonal to the upper surface at an interval corresponding to an emitter of a linear array semiconductor laser. 8. The optical path changing device according to claim 7, wherein notches formed by a surface perpendicular to the front surface and intersecting the upper surface at 45 ° are formed in parallel, and mirror-finished.
る角柱の前記上面と前記前面とで形成される稜線上にリ
ニアアレイ半導体レーザのエミッタに対応した間隔で前
記前面と45°で交わる鉛直面と前記前面に垂直で上面
と45°で交わる面とで形成される切り欠きを並列して
形成し、更に前記上面に直角プリズムを接合したことを
特徴とする請求項12に記載の光路変換器。36. A vertical plane which intersects the front surface at 45 ° on a ridge formed by the upper surface and the front surface of a prism having an upper surface and a front surface orthogonal to the upper surface at an interval corresponding to an emitter of a linear array semiconductor laser. 13. The optical path converter according to claim 12, wherein cutouts formed by a plane perpendicular to the front surface and a plane crossing the upper surface at 45 ° are formed in parallel, and a right-angle prism is bonded to the upper surface. .
アレイ半導体レーザのエミッタに対応した間隔で形成さ
れ、かつ前面と45°で交わる鉛直な第1の面と、前記
間隔と同じ間隔で形成され、かつ前面に垂直で水平面と
45°で交わる第2の面と、前記第1の面と前記第2の
面とが交わってできる稜線と平行な第3の面と、端にあ
る第1の面と第3の面とを結ぶ第4の面と、端にある第
2の面と第3の面とを結ぶ第5の面とで形成される切り
欠きを形成し、該切り欠き面に鏡面処理を施したことを
特徴とする請求項12に記載の光路変換器。37. A first flat surface formed on a flat plate having a predetermined thickness at an interval corresponding to the emitter of the linear array semiconductor laser and intersecting the front surface at 45 °, and at the same interval as the interval. A second surface perpendicular to the front surface and intersecting at 45 ° with the horizontal plane; a third surface parallel to a ridge line formed by intersecting the first surface and the second surface; A notch formed by a fourth surface connecting the second surface and the third surface, and a fifth surface connecting the second surface and the third surface at the end, and the notch surface is formed. 13. The optical path converter according to claim 12, wherein a mirror finish is applied to the optical path converter.
率が高く側面に近づくほど屈折率が低くなる光学ガラス
からなる1次元分布屈折率レンズ要素であって、前記中
心面が水平面に対してほぼ45°傾いた1次元分布屈折
率レンズ要素であることを特徴とする請求項4に記載の
光路変換器。38. The optical element is a one-dimensional gradient index lens element made of optical glass having the highest refractive index at the center plane and having a lower refractive index as approaching the side surface, wherein the center plane is positioned with respect to a horizontal plane. 5. The optical path changer according to claim 4, wherein the one-dimensional gradient index lens element is inclined at approximately 45 [deg.].
の側面を有し一方の側面で最も屈折率が高く他方の側面
に近づくほど屈折率が低くなる光学ガラスからなる1次
元分布屈折率レンズ要素であって、前記側面が水平面に
対してほぼ45°傾いた1次元分布屈折率レンズ要素で
あることを特徴とする請求項4に記載の光路変換器。39. A one-dimensional distributed refractive index lens element made of optical glass, wherein the optical element has two side surfaces parallel to each other and one side has the highest refractive index and the refractive index decreases as approaching the other side. The optical path converter according to claim 4, wherein the side surface is a one-dimensional gradient index lens element inclined at approximately 45 ° with respect to a horizontal plane.
になるほぼ45°傾いた半円柱状の分布屈折率レンズ要
素であって、半円の中心が最も屈折率が高く、外側にな
る程屈折率が低くなるレンズ要素を複数、リニアアレイ
レーザダイオードの放射面に対応するように、互いに隣
接してリニアに配列した請求項4に記載の光路変換器。40. A pair of semi-cylindrical distributed refractive index lens elements inclined at an angle of about 45 ° on both sides of an optical glass plate, the center of the semicircle having the highest refractive index, and the refractive index increases toward the outside. 5. The optical path converter according to claim 4, wherein a plurality of lens elements having a low efficiency are linearly arranged adjacent to each other so as to correspond to the radiation surface of the linear array laser diode.
けた凸型のシリンドリカルレンズの対を所定の距離空間
を挟んで対向配置したものであることを特徴とする請求
項4に記載の光路変換器。41. The optical path according to claim 4, wherein the optical element comprises a pair of convex cylindrical lenses whose axes are inclined at approximately 45 ° and is opposed to each other with a predetermined space therebetween. converter.
のレンズ部分を有するシリンドリカルレンズであり、該
光学素子を複数、入射光線に対してほぼ45°傾けて接
合させたことを特徴とする請求項4に記載の光路変換
器。42. The optical element is a cylindrical lens having convex lens portions at both ends of a side surface, and a plurality of the optical elements are joined at an angle of approximately 45 ° with respect to an incident light beam. The optical path converter according to claim 4.
柱の入射面と出射面とに同じ方向にほぼ45°傾いた円
柱状表面を複数形成し、各円柱状表面に入射した入射光
線の断面がほぼ90°旋回して出射するようにしたこと
を特徴とする請求項4に記載の光路変換器。 【請求項43】 断面が長方形をなす光学ガラス製角
柱の入射面と出射面とに同じ方向にほぼ45°傾いた円
柱状表面を複数形成して、各円柱状表面に入射した入射
光線の断面がほぼ90°旋回して出射するようにしたこ
とを特徴とする請求項4に記載の光路変換器。43. A plurality of columnar surfaces inclined at approximately 45 ° in the same direction are formed on the entrance surface and the exit surface of an optical glass prism having a rectangular cross section, and the cross section of the incident light beam incident on each columnar surface is formed. 5. The optical path converter according to claim 4, wherein the light is emitted while being rotated by substantially 90 degrees. 43. A cross section of an incident light beam incident on each cylindrical surface by forming a plurality of cylindrical surfaces inclined at approximately 45 ° in the same direction on the entrance surface and the exit surface of an optical glass prism having a rectangular cross section. 5. The optical path changer according to claim 4, wherein the light is turned by approximately 90 [deg.] And emitted.
に垂直な方向にのみパワーが変化する2つの光学要素を
対向させ、中心軸をほぼ45°傾けて配設したものであ
ることを特徴とする請求項4に記載の光路変換器。44. The optical element, wherein two optical elements whose powers change only in a direction perpendicular to the central axis due to diffraction are opposed to each other, and the central axis is inclined at approximately 45 °. The optical path converter according to claim 4, wherein
中心軸に対して対象に、中心軸に垂直な方向にパワーが
変化するように深さを変化させた多数の溝を中心軸に沿
って設けた1組のバイナリオプティクス素子からなるこ
とを特徴とする請求項44に記載の光路変換器。45. The optical element includes a plurality of grooves along the central axis, each of which has a depth changed so that the power changes in a direction perpendicular to the central axis with respect to the central axis inclined at approximately 45 °. 45. The optical path converter according to claim 44, comprising a set of binary optics elements provided.
中心軸に垂直な方向にのみパワーが変化するように構成
された同じ断面形状を有する1組の凸型のリニアなフレ
ネルレンズであって中心軸がほぼ45°傾いたものから
なることを特徴とする請求項44に記載の光路変換器。46. The optical device according to claim 46, wherein:
A set of convex linear Fresnel lenses having the same cross-sectional shape and configured so that power changes only in a direction perpendicular to the central axis, wherein the pair of linear Fresnel lenses has a central axis inclined by approximately 45 °. 45. The optical path converter according to claim 44.
フレネルゾーン板であることを特徴とする請求項46に
記載の光路変換器。47. The optical path converter according to claim 46, wherein the Fresnel lens is a laminar type Fresnel zone plate.
レネルゾーン板であることを特徴とする請求項46に記
載の光路変換器。48. The optical path converter according to claim 46, wherein said Fresnel lens is a mask type Fresnel zone plate.
有した入射面と平行な出射面とを有し、前記入射面がそ
の表面に軸が水平に対して45°傾いた複数の光学素子
をリニアアレイレーザダイオードの活性層ストライプ毎
に対応させて並列的に設け、前記出射面が表面に前記入
射面の光学素子と対称な複数の光学素子を前記入射面の
光学素子のそれぞれに対応して並列的に設けたものから
なることを特徴とする請求項44に記載の光路変換器。49. A plurality of light emitting surfaces each having an incident surface, and an exit surface parallel to the incident surface having a predetermined distance from the incident surface, wherein the incident surface is inclined at an angle of 45 ° with respect to the horizontal to the surface. An optical element is provided in parallel corresponding to each active layer stripe of the linear array laser diode, and a plurality of optical elements whose output surface is symmetrical to the optical element of the incident surface on the surface are provided for each of the optical elements of the incident surface. 45. The optical path converter according to claim 44, wherein the optical path converters are provided correspondingly in parallel.
ニアに配列した光学素子を前記平面基板上に固定したこ
とを特徴とする請求項4に記載の光路変換器。50. The optical path converter according to claim 4, further comprising a transparent flat substrate, wherein the linearly arranged optical elements are fixed on the flat substrate.
る断面を持った入射光線を受光する入射面と、前記断面
の第1の軸をほぼ直角に旋回する光学系と、該光学系を
通過した出射光線を出射する出射面とを有する複数の光
学素子と、平面の入射面と凸である出射面とを備えた柱
状レンズとを備え、前記光学素子の出射面をそれぞれ該
柱状レンズの入射面上に隣接させ、リニアアレイレーザ
ダイオードの放射面に対応させてリニアに配列して固定
したことを特徴とする集光器と光路変換器との複合体。51. An incident surface for receiving an incident light beam having a cross section perpendicular to the optical axis and having a first axis, an optical system for turning the first axis of the cross section substantially at right angles, and the optical system. A plurality of optical elements having an emission surface for emitting an outgoing light beam that has passed through the system, and a columnar lens having a plane incidence surface and a convex emission surface, wherein the emission surface of the optical element is formed in a columnar shape. A composite of a light condensing device and an optical path changing device, which is arranged adjacent to the incident surface of a lens and linearly arranged and fixed so as to correspond to a radiation surface of a linear array laser diode.
る断面を持った入射光線を受光する入射面と、該断面の
第1の軸をほぼ直角に旋回する光学系と、該光学系を通
過した出射光線を出射する出射面とを有する複数の光学
素子と、凸である入射面と平面の出射面とを備えた柱状
レンズとを備え、該光学素子の入射面をそれぞれ該柱状
レンズの出射面上に隣接させ、リニアアレイレーザダイ
オードの放射面に対応させてリニアに配列して固定した
ことを特徴とする集光器と光路変換器の複合体。52. An incident surface for receiving an incident light beam having a cross section perpendicular to the optical axis and having a first axis, an optical system for turning the first axis of the cross section substantially at right angles, and the optical system. A plurality of optical elements having an exit surface for emitting an exit light beam passing through the system, and a columnar lens having a convex entrance surface and a flat exit surface; A composite of a light condensing device and an optical path changing device, which is arranged adjacent to the light emitting surface of a lens and linearly arranged and fixed so as to correspond to a radiation surface of a linear array laser diode.
に長い複数のエミッタが該第1の方向に直線的に並ぶよ
うに設けられ、点線状のレーザビーム群を放射するリニ
アアレイレーザダイオードと、 前記リニアアレイレーザダイオードの前面に配設され、
前記レーザビーム群を前記第1の方向に対してほぼ垂直
な第2方向に屈折してコリメートする第1の集光器と、 前記第1の集光器の前面に配設され、前記第2の方向に
コリメートされたレーザビーム群を受光して前記第1の
方向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群に変換して
放射する光路変換器と、 少なくとも1個のレーザビームの断面の軸をほぼ直角に
曲げる複数の光学素子を並列して備え、前記第2の方向
にコリメートされたレーザビーム群を受光し、前記光学
素子毎にレーザビームの断面の軸を旋回して前記第1の
方向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群として放射
する光路変換器と、 前記実質的梯子状レーザビーム群を前記第1の方向とほ
ぼ垂直な方向にコリメートして平行化する第2の集光器
と、 前記第2の集光器から放射されるレーザビーム群を焦点
に集光する第3の集光器と、 励起光受光面を有し、かつ該励起光受光面が前記焦点の
位置に整合された固体レーザ素子と備えることを特徴と
する半導体レーザ励起固体レーザ装置。53. A linear array laser diode, wherein a plurality of emitters long in a first direction for emitting a laser beam are provided so as to be linearly arranged in the first direction, and emit a group of dotted laser beams; Disposed in front of the linear array laser diode,
A first condenser for refracting and collimating the laser beam group in a second direction substantially perpendicular to the first direction; and a second condenser disposed in front of the first condenser, An optical path converter that receives the group of laser beams collimated in the direction, converts the group of laser beams into a group of substantially ladder-like laser beams extending in the first direction, and radiates the group. A plurality of optical elements that are bent at substantially right angles in parallel, receive a group of laser beams collimated in the second direction, and turn the axis of the cross section of the laser beam for each of the optical elements to form the first direction An optical path changer that emits as a group of substantially ladder-shaped laser beams extending to the second direction; and a second condenser that collimates and substantially collimates the group of substantially ladder-shaped laser beams in a direction substantially perpendicular to the first direction. And from the second concentrator A third condenser for condensing the emitted laser beam group at a focal point; and a solid-state laser device having an excitation light receiving surface, the excitation light receiving surface being aligned with the position of the focal point. Characteristic semiconductor laser pumped solid-state laser device.
に長い複数のエミッタが該第1方向に直線的に並ぶよう
に設けられ、点線状のレーザビーム群を放射するリニア
アレイレーザダイオードと、 前記リニアアレイレーザダイオードの前面に配設され、
前記レーザビーム群を前記第1の方向に対してほぼ垂直
な第2の方向に屈折してコリメートする第1の集光器
と、 前記第1の集光器の前面に配設され、前記第2の方向に
コリメートされたレーザビーム群を受光して前記第1の
方向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群に変換して
放射する光路変換器と、 少なくとも1個のレーザビームの断面の軸をほぼ直角に
曲げる複数の光学素子を並列して備え、前記第2の方向
にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学
素子毎にレーザビームの断面の軸を旋回して前記第1の
方向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群として放射
する光路変換器と、 前記実質的梯子状レーザビーム群を前記第1の方向とほ
ぼ垂直な方向にコリメートして平行化する第2の集光器
と、 前記第2の集光器から放射されるレーザビーム群を第1
の焦点に集光する第3の集光器と、 前記第1の焦点に収斂したレーザビーム群の光を伝達す
る光ファイバーと、 前記光ファイバーから出射する光をコリメートして第2
の焦点に収斂するコリメータと、 励起光受光面を有し、かつ該励起光受光面が前記第2の
焦点の位置に整合された固体レーザ素子とを備えること
を特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。54. A linear array laser diode, wherein a plurality of emitters long in a first direction for emitting a laser beam are provided so as to be linearly arranged in the first direction, and emit a group of dotted laser beams; Arranged in front of the linear array laser diode,
A first condenser that refracts and collimates the laser beam group in a second direction substantially perpendicular to the first direction; and a first condenser that is disposed on a front surface of the first condenser, An optical path converter for receiving a group of laser beams collimated in two directions, converting the group of laser beams into a group of substantially ladder-shaped laser beams extending in the first direction, and radiating the group; and an axis of a cross section of at least one laser beam. Are provided in parallel with each other, and receive a laser beam group collimated in the second direction, turn the axis of the cross section of the laser beam for each of the optical elements, and rotate the first An optical path converter that emits as a group of substantially ladder-like laser beams extending in a direction, and a second condenser that collimates and collimates the group of substantially ladder-like laser beams in a direction substantially perpendicular to the first direction. And the second concentrator Laser beam group emitted from the first
A third condenser for condensing light at a focal point of the optical fiber, an optical fiber for transmitting light of a laser beam group converged at the first focal point, and a second collimator for collimating light emitted from the optical fiber.
And a solid-state laser device having an excitation light receiving surface, the excitation light receiving surface being aligned with the position of the second focal point. apparatus.
に長い複数のエミッタが該第1方向に直線的に並ぶよう
に設けられ、点線状のレーザビーム群を放射する第1の
リニアアレイレーザダイオードと、 前記第1のリニアアレイレーザダイオードの前面に配設
され、前記レーザビーム群を前記第1の方向に対してほ
ぼ垂直な第2の方向に屈折してコリメートする第1の集
光器と、 前記第1の集光器の前面に配設され、前記第2の方向に
コリメートされたレーザビーム群を受光して前記第1の
方向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群に変換して
放射する第1の光路変換器と、 少なくとも1個のレーザビームの断面の軸をほぼ直角に
曲げる複数の光学素子を並列して備え、前記第2の方向
にコリメートされたレーザビーム群を受光し前記光学素
子毎にレーザビームの断面の軸を旋回して前記第1の方
向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群として放射す
る第1の光路変換器と、 前記実質的梯子状レーザビーム群を前記第1の方向とほ
ぼ垂直の方向にコリメートして平行化する第2の集光器
と、 レーザビームを放射する第3の方向に長い複数のエミッ
タが該第3方向に直線的に並ぶように設けられ、点線状
のレーザビーム群を放射する第2のリニアアレイレーザ
ダイオードと、 前記第2のリニアアレイレーザダイオードの前面に配設
され、前記レーザビーム群を前記第3の方向に対してほ
ぼ垂直な第4の方向に屈折してコリメートする第3の集
光器と、 前記第3の集光器の前面に配設され、前記第4の方向に
コリメートされたレーザビーム群を受光して前記第3の
方向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群に変換して
放射する第2の光路変換器と、 少なくとも1個のレーザビームの断面の軸をほぼ直角に
曲げる複数の光学素子を並列して備え、前記第4の方向
にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学
素子毎にレーザビームの断面の軸を旋回して前記第3の
方向に延びる実質的な梯子状レーザビーム群として放射
する第2の光路変換器と、 前記実質的梯子状レーザビーム群を前記第1の方向とほ
ぼ垂直な方向にコリメートして平行化する第4の集光器
と、 前記第2の集光器から放射されるレーザビーム群を受光
する第1の入射面と、前記第4の集光器から放射される
レーザビーム群を受光する第2の入射面と、レーザビー
ム群が放射される出射面とを備え、前記第1の入射面で
受光した第1の偏光方向を有するレーザビーム群を前記
出射面に直進させ、第1の偏光方向と直交する第2の偏
光方向を有する前記第4の集光器から放射されるレーザ
ビーム群を前記第2の入射面で受光して屈折させ出射面
に偏向させて両レーザビーム群を出射面から放射する偏
向ビームスプリッタと、 前記偏向ビームスプリッタから放射されるレーザビーム
群を焦点に集光する第5の集光器と、 励起光受光面を有し、かつ該励起光受光面が前記焦点の
位置に整合された固体レーザ素子とを備えることを特徴
とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。55. A first linear array laser diode which is provided with a plurality of emitters long in a first direction for emitting a laser beam and arranged linearly in the first direction, and emits a group of dotted laser beams. A first concentrator disposed in front of the first linear array laser diode and refracting and collimating the laser beam group in a second direction substantially perpendicular to the first direction; Receiving a laser beam group collimated in the second direction disposed on the front surface of the first condenser and converting it into a substantially ladder-like laser beam group extending in the first direction; A first optical path converter that emits light, and a plurality of optical elements that bend at least one laser beam in a direction substantially perpendicular to a cross-sectional axis of the laser beam, and receive a group of laser beams collimated in the second direction. The optical element A first optical path converter that turns the axis of the cross section of the laser beam for each child and emits as a group of substantially ladder-shaped laser beams extending in the first direction; A second collector for collimating and collimating in a direction substantially perpendicular to the first direction, and a plurality of emitters long in a third direction for emitting a laser beam are provided so as to be linearly arranged in the third direction. A second linear array laser diode that emits a dotted group of laser beams; and a second linear array laser diode disposed on a front surface of the second linear array laser diode, the laser beam group being substantially perpendicular to the third direction. A third condenser that refracts and collimates in a fourth direction, and is disposed on a front surface of the third condenser and receives a laser beam group collimated in the fourth direction and receives the laser beam. Substance extending in a third direction A second optical path converter that converts the laser beam into a ladder-like laser beam group and radiates the plurality of optical elements, and a plurality of optical elements that bend at least one laser beam in a cross section at substantially right angles, in parallel. A second optical path conversion for receiving a group of laser beams collimated in the direction, turning the axis of the cross section of the laser beam for each of the optical elements, and emitting as a substantially ladder-like group of laser beams extending in the third direction A fourth concentrator for collimating and collimating the group of substantially ladder-shaped laser beams in a direction substantially perpendicular to the first direction; and a laser beam emitted from the second concentrator. A first incident surface for receiving a group of light beams, a second incident surface for receiving a group of laser beams emitted from the fourth concentrator, and an emission surface for emitting a group of laser beams; The first polarization direction received at the first incident surface is A laser beam group that is emitted from the fourth collector having a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction is received by the second incidence surface. A deflecting beam splitter that deflects and deflects the laser beam to the emission surface to emit both laser beam groups from the emission surface; and a fifth collector that focuses the laser beam group radiated from the deflection beam splitter at a focal point. A solid-state laser device having an excitation light receiving surface, wherein the excitation light receiving surface is aligned with the position of the focal point.
光器から放射されるレーザビーム群の偏向方向が前記レ
ーザビーム群の偏向方向と直交するようにしたことを特
徴とする請求項55に記載の半導体レーザ励起固体レー
ザ装置。56. The apparatus according to claim 56, further comprising a half-wave plate, wherein a direction of deflection of the group of laser beams emitted from the third condenser is orthogonal to a direction of deflection of the group of laser beams. 55. A semiconductor laser-pumped solid-state laser device according to 55.
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