JP3185831B2 - 偏光コヒーレント合波レーザ - Google Patents
偏光コヒーレント合波レーザInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、偏光コヒーレント合波
レーザ、特に詳細には複数のレーザビームを合波して高
エネルギーのレーザビームを得ることができる偏光コヒ
ーレント合波レーザに関するものである。
レーザ、特に詳細には複数のレーザビームを合波して高
エネルギーのレーザビームを得ることができる偏光コヒ
ーレント合波レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ビームによって文字等の記録材料に記
録させる装置としては、例えばコンピュータ出力情報に
基づいてレーザビームを走査してマイクロフイルム等の
記録材料に文字等の情報を直接記録するレーザコンピュ
ータアウトプットマイクロフイルマー（レーザＣＯＭ）
が知られている（特開昭55-67722号公報）。このレーザ
ＣＯＭは、レーザビームを発振するアルゴンレーザと、
文字情報に応じてレーザビームを光変調する光変調器
と、光変調器によって変調されたレーザビームを主走査
方向に偏向させる回転多面鏡と、回転多面鏡からの反射
光を副走査方向に偏向させる偏向ミラーを備えたガルバ
ノメータとを備えており、回転多面鏡とガルバノメータ
とによって光変調器から出力されたレーザビームを走査
レンズを介して記録材料上に二次元走査することによっ
て文字等の情報を記録材料上に記録させるように構成さ
れている。
録させる装置としては、例えばコンピュータ出力情報に
基づいてレーザビームを走査してマイクロフイルム等の
記録材料に文字等の情報を直接記録するレーザコンピュ
ータアウトプットマイクロフイルマー（レーザＣＯＭ）
が知られている（特開昭55-67722号公報）。このレーザ
ＣＯＭは、レーザビームを発振するアルゴンレーザと、
文字情報に応じてレーザビームを光変調する光変調器
と、光変調器によって変調されたレーザビームを主走査
方向に偏向させる回転多面鏡と、回転多面鏡からの反射
光を副走査方向に偏向させる偏向ミラーを備えたガルバ
ノメータとを備えており、回転多面鏡とガルバノメータ
とによって光変調器から出力されたレーザビームを走査
レンズを介して記録材料上に二次元走査することによっ
て文字等の情報を記録材料上に記録させるように構成さ
れている。
【０００３】上記のレーザＣＯＭでは、オン・オフ制御
できないアルゴンレーザを用いていることから光変調器
が必要になるため、近年においてはアルゴンレーザに変
えて半導体レーザを用いることが提案されている。しか
しながら、半導体レーザを連続発振させた場合の出力
は、数ｍＷから数十ｍＷと小さいため、高エネルギーの
レーザビームを必要とする記録材料、例えばＬＤＦ（レ
ーザダイレクトレコーディングフイルム）等のヒートモ
ード記録材料には適用が困難である。また、OPTICS LET
TERS／Vol.11.No.5 ／May 1986には、複数のレーザが発
振されたレーザビームを回折格子によってコヒーレント
に合波して単一偏光状態のレーザビームを発振させるこ
とが開示されている。
できないアルゴンレーザを用いていることから光変調器
が必要になるため、近年においてはアルゴンレーザに変
えて半導体レーザを用いることが提案されている。しか
しながら、半導体レーザを連続発振させた場合の出力
は、数ｍＷから数十ｍＷと小さいため、高エネルギーの
レーザビームを必要とする記録材料、例えばＬＤＦ（レ
ーザダイレクトレコーディングフイルム）等のヒートモ
ード記録材料には適用が困難である。また、OPTICS LET
TERS／Vol.11.No.5 ／May 1986には、複数のレーザが発
振されたレーザビームを回折格子によってコヒーレント
に合波して単一偏光状態のレーザビームを発振させるこ
とが開示されている。
【０００４】しかしながら、この方法は回折格子を用い
てレーザビームを合成するようにしているため回折方向
を一定方向にするための回折格子の凹凸形状の設計が困
難になるという問題がある。また、０次回折光のみをア
パチャーを通しかつ不要方向に回折したレーザビームを
遮光する必要があるため効率が悪くなる、という問題が
発生する。さらに、偏光ビームスプリッタを用いて２個
の半導体レーザから発振されたレーザビームを合波する
ことが行われているが、合波後のレーザビームは偏光ビ
ームスプリッタへの入射面に対して平行に振動するＰ偏
光と入射面に対して垂直に振動するＳ偏光とを含むた
め、合波後の光路中に偏光素子を配置すると光量の1/2
が透過しなくなる、という問題がある。
てレーザビームを合成するようにしているため回折方向
を一定方向にするための回折格子の凹凸形状の設計が困
難になるという問題がある。また、０次回折光のみをア
パチャーを通しかつ不要方向に回折したレーザビームを
遮光する必要があるため効率が悪くなる、という問題が
発生する。さらに、偏光ビームスプリッタを用いて２個
の半導体レーザから発振されたレーザビームを合波する
ことが行われているが、合波後のレーザビームは偏光ビ
ームスプリッタへの入射面に対して平行に振動するＰ偏
光と入射面に対して垂直に振動するＳ偏光とを含むた
め、合波後の光路中に偏光素子を配置すると光量の1/2
が透過しなくなる、という問題がある。
【０００５】そこで、本願出願人により、簡単な構成で
効率よく高エネルギーのレーザビームを出力することが
できる光増幅装置が提案されている（特開平2-176731号
公報）。
効率よく高エネルギーのレーザビームを出力することが
できる光増幅装置が提案されている（特開平2-176731号
公報）。
【０００６】この装置は、第１，第２反射鏡とこれらの
反射鏡より反射率が小さい共通反射鏡とが光学的に対向
配置されて構成された光共振器と、この第１，第２反射
鏡と共通反射鏡との間に配置されて共通反射鏡方向から
入射されたレーザビームを直交した偏光面方向に対応し
た第１あるいは第２反射鏡方向に入射させるとともに、
第１および第２反射鏡方向から入射されたレーザビーム
を共通反射鏡へ入射させる光路変更手段と、第１，第２
反射鏡と光路変更手段との間でかつレーザビームの光路
上に各々配置されて誘導放出によってレーザビームを増
幅する第１，第２増幅媒体と、共通反射鏡と光路変更手
段との間でレーザビームを透過可能に配置されて光路変
更手段からのレーザビームの偏光面に対して共通反射鏡
で反射されたレーザビームの偏光面を所定角度回転させ
る光学素子とを含んで構成したものである。
反射鏡より反射率が小さい共通反射鏡とが光学的に対向
配置されて構成された光共振器と、この第１，第２反射
鏡と共通反射鏡との間に配置されて共通反射鏡方向から
入射されたレーザビームを直交した偏光面方向に対応し
た第１あるいは第２反射鏡方向に入射させるとともに、
第１および第２反射鏡方向から入射されたレーザビーム
を共通反射鏡へ入射させる光路変更手段と、第１，第２
反射鏡と光路変更手段との間でかつレーザビームの光路
上に各々配置されて誘導放出によってレーザビームを増
幅する第１，第２増幅媒体と、共通反射鏡と光路変更手
段との間でレーザビームを透過可能に配置されて光路変
更手段からのレーザビームの偏光面に対して共通反射鏡
で反射されたレーザビームの偏光面を所定角度回転させ
る光学素子とを含んで構成したものである。
【０００７】この装置によれば、光学的に対向配置され
た光共振器を構成する第１，第２反射鏡と共通反射鏡と
の間に、光路変更手段が配置されており、この光路偏光
手段は、共通反射鏡方向から入射されたレーザビームを
直交した偏光面方向に対応した第１あるいは第２反射鏡
方向に入射させるとともに、第１および第２反射鏡方向
から入射されたレーザビームを共通反射鏡へ入射させ
る。光路変更手段と第１，第２反射鏡との間のレーザビ
ームの光路上には、それぞれ第１，第２増幅媒体が配置
されているため、光路変更手段方向からのレーザビーム
は増幅媒体で増幅された後第１，第２反射鏡で反射さ
れ、再び増幅媒体で増幅されて光路変更手段を介して共
通反射鏡へ入射される。共通反射鏡と光路変更手段との
間には光学素子が配置されており、この光学素子は光路
変更手段からのレーザビームの偏光面に対して共通反射
鏡で反射されたレーザビームの偏光面を所定角度回転さ
せる。この光学素子を透過して再度光路変更素子に入射
されたレーザビームは、光学素子で回転された偏光面の
方向に応じて第１あるいは第２反射方向に光路が変化さ
れて増幅媒体に入射される。
た光共振器を構成する第１，第２反射鏡と共通反射鏡と
の間に、光路変更手段が配置されており、この光路偏光
手段は、共通反射鏡方向から入射されたレーザビームを
直交した偏光面方向に対応した第１あるいは第２反射鏡
方向に入射させるとともに、第１および第２反射鏡方向
から入射されたレーザビームを共通反射鏡へ入射させ
る。光路変更手段と第１，第２反射鏡との間のレーザビ
ームの光路上には、それぞれ第１，第２増幅媒体が配置
されているため、光路変更手段方向からのレーザビーム
は増幅媒体で増幅された後第１，第２反射鏡で反射さ
れ、再び増幅媒体で増幅されて光路変更手段を介して共
通反射鏡へ入射される。共通反射鏡と光路変更手段との
間には光学素子が配置されており、この光学素子は光路
変更手段からのレーザビームの偏光面に対して共通反射
鏡で反射されたレーザビームの偏光面を所定角度回転さ
せる。この光学素子を透過して再度光路変更素子に入射
されたレーザビームは、光学素子で回転された偏光面の
方向に応じて第１あるいは第２反射方向に光路が変化さ
れて増幅媒体に入射される。
【０００８】ここで、偏光面が直交した偏光をＰ偏光、
Ｓ偏光とすると、光学素子によりＰ偏光の一部または全
部はＳ偏光に変換され、Ｓ偏光の一部または全部はＰ偏
光に変換されながら反射を繰り返すため、第１の反射鏡
と共通反射鏡とその間に配置された増幅媒体で構成され
た光共振器と、第２の反射鏡と共通反射鏡とその間に配
置された増幅媒体で構成された光共振器とは一体となっ
て一つの共振器を構成し、Ｐ偏光とＳ偏光はコヒーレン
トに合波される。よって単一の偏光状態で高エネルギー
のレーザビームとして、統一されてゆく。なお、合波す
るレーザビームの間に位相差が存在する場合には、一般
に楕円偏光になるため、波長板等でこの位相差を補正す
ることで単一の直線偏光状態の合波を得ることができ
る。
Ｓ偏光とすると、光学素子によりＰ偏光の一部または全
部はＳ偏光に変換され、Ｓ偏光の一部または全部はＰ偏
光に変換されながら反射を繰り返すため、第１の反射鏡
と共通反射鏡とその間に配置された増幅媒体で構成され
た光共振器と、第２の反射鏡と共通反射鏡とその間に配
置された増幅媒体で構成された光共振器とは一体となっ
て一つの共振器を構成し、Ｐ偏光とＳ偏光はコヒーレン
トに合波される。よって単一の偏光状態で高エネルギー
のレーザビームとして、統一されてゆく。なお、合波す
るレーザビームの間に位相差が存在する場合には、一般
に楕円偏光になるため、波長板等でこの位相差を補正す
ることで単一の直線偏光状態の合波を得ることができ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平2-176731号公報に記載された装置は、２つのレ
ーザビームを合波するものであり、レーザビームが複数
（３以上）のものについてはその具体的構成は示されて
おらず、複数のレーザビームをコヒーレントに合成して
高エネルギのレーザビームを得ることはできなかった。
た特開平2-176731号公報に記載された装置は、２つのレ
ーザビームを合波するものであり、レーザビームが複数
（３以上）のものについてはその具体的構成は示されて
おらず、複数のレーザビームをコヒーレントに合成して
高エネルギのレーザビームを得ることはできなかった。
【００１０】本発明は上記事情に鑑み、複数（３以上）
のレーザビームを合成し、簡単な構成で高エネルギーの
レーザビームを出力することができる偏光コヒーレント
合波レーザを提供することを目的とするものである。
のレーザビームを合成し、簡単な構成で高エネルギーの
レーザビームを出力することができる偏光コヒーレント
合波レーザを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による偏光コヒー
レント合波レーザは、入射された所定の強度比を有する
Ｐ偏光のレーザビームとＳ偏光のレーザビームとを１つ
のレーザビームに合成して出射するとともに、該出射方
向から逆に入射される１つのレーザビームを前記２つの
レーザビームが入射される方向にそれぞれＰ偏光とＳ偏
光のレーザビームに分割して出射する偏光素子と、該偏
光素子により合成されて出射された前記１つのレーザビ
ームの光路上に配された、前記入射された２つのレーザ
ビームのＰ偏光およびＳ偏光の強度比に応じた位相差お
よび前記Ｐ偏光のレーザビームおよび前記Ｓ偏光のレー
ザビームに対して所定角度傾いた主軸を有する位相差板
とからなるユニットを複数配してなり、該複数のユニッ
トは、該各ユニットから出射されたレーザビームが、他
のレーザビームとともに後段に配された他のユニットの
偏光素子に入射されるように該各ユニットを配置せし
め、該各ユニットのうち、最終段のユニットから出射さ
れたレーザビームの光路上に配された、該最終段のユニ
ットから出射されたレーザビームの所定の偏光成分を透
過させる検光子と、該検光子から出射されたレーザビー
ムを所定の割合で反射する出射反射鏡と、前記各ユニッ
トに入射される各レーザビームのうち、前段のユニット
から入射されるレーザビーム以外のレーザビームの光路
上に配された、入射されるレーザビームを増幅する増幅
媒体と、前記出射反射鏡により反射されて該各増幅媒体
に入射され該増幅媒体を透過した前記各レーザビームを
該出射反射鏡の方向に向けて再度反射する、該各増幅媒
体に設けられた反射鏡とからなる偏光コヒーレント合波
レーザであって、前記各ユニットのうち最初の段のユニ
ットからｉ番目のユニットの前記位相差板の位相差をδ
i 、前記主軸の傾きをαi 、前記ｉ番目のユニットの前
記Ｐ偏光方向の強度をＩｐi 、前記Ｓ偏光方向の強度を
Ｉｓi 、前記強度比Ｉｓi ／Ｉｐi をＣi としたとき
に、前記主軸αi と前記位相差δi が、０＜｜αi ｜＜
π／２かつδi ≠ｍi ・π／２（ｍi ：整数）の場合、 φi ＝ｔａｎ-1√Ｃi αi ＝φi ＋ｍi ・π／２ 但し、次段の偏光素子がｉ番目のユニットからの出射Ｐ
偏光を透過させて合波する配置のときｍi ＝２ｎi （ｎ
i ：整数） 次段の偏光素子がｉ番目のユニットからの出射Ｓ偏光を
反射させて合波する配置のときｍi ＝２ｎi ＋１
（ｎi ：整数） ｃｏｓ２δi ＝ｔａｎαi ／ｔａｎ２φi 、なる位相差
および主軸の傾きを有することを特徴とするものであ
る。
レント合波レーザは、入射された所定の強度比を有する
Ｐ偏光のレーザビームとＳ偏光のレーザビームとを１つ
のレーザビームに合成して出射するとともに、該出射方
向から逆に入射される１つのレーザビームを前記２つの
レーザビームが入射される方向にそれぞれＰ偏光とＳ偏
光のレーザビームに分割して出射する偏光素子と、該偏
光素子により合成されて出射された前記１つのレーザビ
ームの光路上に配された、前記入射された２つのレーザ
ビームのＰ偏光およびＳ偏光の強度比に応じた位相差お
よび前記Ｐ偏光のレーザビームおよび前記Ｓ偏光のレー
ザビームに対して所定角度傾いた主軸を有する位相差板
とからなるユニットを複数配してなり、該複数のユニッ
トは、該各ユニットから出射されたレーザビームが、他
のレーザビームとともに後段に配された他のユニットの
偏光素子に入射されるように該各ユニットを配置せし
め、該各ユニットのうち、最終段のユニットから出射さ
れたレーザビームの光路上に配された、該最終段のユニ
ットから出射されたレーザビームの所定の偏光成分を透
過させる検光子と、該検光子から出射されたレーザビー
ムを所定の割合で反射する出射反射鏡と、前記各ユニッ
トに入射される各レーザビームのうち、前段のユニット
から入射されるレーザビーム以外のレーザビームの光路
上に配された、入射されるレーザビームを増幅する増幅
媒体と、前記出射反射鏡により反射されて該各増幅媒体
に入射され該増幅媒体を透過した前記各レーザビームを
該出射反射鏡の方向に向けて再度反射する、該各増幅媒
体に設けられた反射鏡とからなる偏光コヒーレント合波
レーザであって、前記各ユニットのうち最初の段のユニ
ットからｉ番目のユニットの前記位相差板の位相差をδ
i 、前記主軸の傾きをαi 、前記ｉ番目のユニットの前
記Ｐ偏光方向の強度をＩｐi 、前記Ｓ偏光方向の強度を
Ｉｓi 、前記強度比Ｉｓi ／Ｉｐi をＣi としたとき
に、前記主軸αi と前記位相差δi が、０＜｜αi ｜＜
π／２かつδi ≠ｍi ・π／２（ｍi ：整数）の場合、 φi ＝ｔａｎ-1√Ｃi αi ＝φi ＋ｍi ・π／２ 但し、次段の偏光素子がｉ番目のユニットからの出射Ｐ
偏光を透過させて合波する配置のときｍi ＝２ｎi （ｎ
i ：整数） 次段の偏光素子がｉ番目のユニットからの出射Ｓ偏光を
反射させて合波する配置のときｍi ＝２ｎi ＋１
（ｎi ：整数） ｃｏｓ２δi ＝ｔａｎαi ／ｔａｎ２φi 、なる位相差
および主軸の傾きを有することを特徴とするものであ
る。
【００１２】
【００１３】
【作用】本発明による偏光コヒーレント合波レーザは、
偏光素子と所定の位相差および主軸の傾きを有する位相
差板とによりユニットを構成し、このユニットを各ユニ
ットから出射されたレーザビームが、他のレーザビーム
とともに後段に配された他のユニットの偏光素子に入射
されるように複数配してなるものである。また、最終段
のユニットから出射されるレーザビームの光路上には、
検光子および出射反射鏡が配され、各ユニットには、入
射されるレーザビームを増幅する増幅媒体と、この増幅
媒体に設けられこの増幅媒体に逆に入射されたレーザビ
ームを出射反射鏡の方向に向けて再度反射する反射鏡と
を有するものである。
偏光素子と所定の位相差および主軸の傾きを有する位相
差板とによりユニットを構成し、このユニットを各ユニ
ットから出射されたレーザビームが、他のレーザビーム
とともに後段に配された他のユニットの偏光素子に入射
されるように複数配してなるものである。また、最終段
のユニットから出射されるレーザビームの光路上には、
検光子および出射反射鏡が配され、各ユニットには、入
射されるレーザビームを増幅する増幅媒体と、この増幅
媒体に設けられこの増幅媒体に逆に入射されたレーザビ
ームを出射反射鏡の方向に向けて再度反射する反射鏡と
を有するものである。
【００１４】偏光素子は、この偏光素子に入射されたＰ
偏光、Ｓ偏光のレーザビームを１つのレーザビームに合
成して出射するとともに、出射方向から逆に入射される
１つのレーザビームを２つのレーザビームが入射される
方向にそれぞれＰ偏光とＳ偏光のレーザビームに分割し
て出射する。偏光素子から出射された１つのレーザビー
ムは、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とに所定の位相遅れを与
えられて、次段のユニットの偏光素子に入射される。
偏光、Ｓ偏光のレーザビームを１つのレーザビームに合
成して出射するとともに、出射方向から逆に入射される
１つのレーザビームを２つのレーザビームが入射される
方向にそれぞれＰ偏光とＳ偏光のレーザビームに分割し
て出射する。偏光素子から出射された１つのレーザビー
ムは、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とに所定の位相遅れを与
えられて、次段のユニットの偏光素子に入射される。
【００１５】次段のユニットの偏光素子には、このレー
ザビームと他のユニットあるいは他の光源から出射され
たレーザビームが入射され、これら２つのレーザビーム
が同様に１つのレーザビームに合成され、合成されたレ
ーザビームはＰ偏光成分とＳ偏光成分とに所定の位相遅
れが与えられる。
ザビームと他のユニットあるいは他の光源から出射され
たレーザビームが入射され、これら２つのレーザビーム
が同様に１つのレーザビームに合成され、合成されたレ
ーザビームはＰ偏光成分とＳ偏光成分とに所定の位相遅
れが与えられる。
【００１６】以上の処理が各ユニットにおいて行われ、
最終段のユニットから出射されたレーザビームは、検光
子によって所定の偏光成分が透過され、さらに出射反射
鏡により反射されて再度検光子により所定の偏光成分が
透過されて、最終段のユニットに逆に入力される。この
逆に入力されたレーザビームは各ユニットの位相差板に
より、偏光面がさらに所定角度回転され、偏光素子によ
りＰ偏光、Ｓ偏光それぞれのレーザビームに分割されて
出射される。分割されたレーザビームは、他のユニット
または増幅媒体に入射される。他のユニットに入射され
たレーザビームは上記と同様に偏光面が回転され、さら
に偏光素子により２つのレーザビームに分割される。
最終段のユニットから出射されたレーザビームは、検光
子によって所定の偏光成分が透過され、さらに出射反射
鏡により反射されて再度検光子により所定の偏光成分が
透過されて、最終段のユニットに逆に入力される。この
逆に入力されたレーザビームは各ユニットの位相差板に
より、偏光面がさらに所定角度回転され、偏光素子によ
りＰ偏光、Ｓ偏光それぞれのレーザビームに分割されて
出射される。分割されたレーザビームは、他のユニット
または増幅媒体に入射される。他のユニットに入射され
たレーザビームは上記と同様に偏光面が回転され、さら
に偏光素子により２つのレーザビームに分割される。
【００１７】ここで、位相差板を後述するように、入射
されるＰ偏光、Ｓ偏光の強度比に応じた位相差と主軸の
傾きを有するものとすることにより、偏光素子に逆に入
射されたレーザビームのＰ偏光の一部または全部はＳ偏
光に、Ｓ偏光の一部または全部はＰ偏光に変換されなが
ら、出射反射鏡および各ユニットに設けられた反射鏡に
より反射を繰返す。このため、出射反射鏡と各反射鏡お
よびその間に配された増幅媒体は一体となって共振器を
構成し、Ｐ偏光とＳ偏光とはコヒーレントに合成され
る。したがって、位相差板の位相差および主軸の回転角
度を所定の値に設定することにより、各ユニットに入射
されたレーザビームは単一の偏光状態で高エネルギーの
レーザとして統一されていき、簡単な構成により高エネ
ルギーのレーザビームを得ることができる。
されるＰ偏光、Ｓ偏光の強度比に応じた位相差と主軸の
傾きを有するものとすることにより、偏光素子に逆に入
射されたレーザビームのＰ偏光の一部または全部はＳ偏
光に、Ｓ偏光の一部または全部はＰ偏光に変換されなが
ら、出射反射鏡および各ユニットに設けられた反射鏡に
より反射を繰返す。このため、出射反射鏡と各反射鏡お
よびその間に配された増幅媒体は一体となって共振器を
構成し、Ｐ偏光とＳ偏光とはコヒーレントに合成され
る。したがって、位相差板の位相差および主軸の回転角
度を所定の値に設定することにより、各ユニットに入射
されたレーザビームは単一の偏光状態で高エネルギーの
レーザとして統一されていき、簡単な構成により高エネ
ルギーのレーザビームを得ることができる。
【００１８】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。
説明する。
【００１９】図１は本発明による偏光コヒーレント合波
レーザの第１実施例の構成を表す図である。なお、本実
施例においては増幅媒体として半導体レーザを用いると
ともに、偏光素子として偏光ビームスプリッタ（Polari
zing Beem Splitter）を用いたものである。
レーザの第１実施例の構成を表す図である。なお、本実
施例においては増幅媒体として半導体レーザを用いると
ともに、偏光素子として偏光ビームスプリッタ（Polari
zing Beem Splitter）を用いたものである。
【００２０】まず、本発明の第１実施例による偏光コヒ
ーレント合波レーザを構成する１つのユニットについて
説明する。
ーレント合波レーザを構成する１つのユニットについて
説明する。
【００２１】図２は本発明の第１実施例による偏光コヒ
ーレント合波レーザを構成する１つのユニットを表す図
である。図２に示すようにユニット10は、偏光ビームス
プリッタ３と位相差板４とにより構成されてなるもので
ある。偏光ビームスプリッタ３は、２個の45°直角プリ
ズム3a，3bの斜面に高屈折率物質と低屈折率物質とから
なる交互多層膜８を蒸着し、直角プリズムの斜面同士を
貼り合わせて合成されている。
ーレント合波レーザを構成する１つのユニットを表す図
である。図２に示すようにユニット10は、偏光ビームス
プリッタ３と位相差板４とにより構成されてなるもので
ある。偏光ビームスプリッタ３は、２個の45°直角プリ
ズム3a，3bの斜面に高屈折率物質と低屈折率物質とから
なる交互多層膜８を蒸着し、直角プリズムの斜面同士を
貼り合わせて合成されている。
【００２２】また、位相差板４は、位相差板４に入射さ
れるレーザビーム11のＰ偏光，Ｓ偏光の強度比に応じた
位相差δおよびＰ偏光のレーザビーム11ＡおよびＳ偏光
のレーザビーム11Ｂに対して所定角度傾いた主軸を有す
るものである。以下この位相差δと所定角度αの設定方
法について説明する。
れるレーザビーム11のＰ偏光，Ｓ偏光の強度比に応じた
位相差δおよびＰ偏光のレーザビーム11ＡおよびＳ偏光
のレーザビーム11Ｂに対して所定角度傾いた主軸を有す
るものである。以下この位相差δと所定角度αの設定方
法について説明する。
【００２３】まず、強度が異なる２つのレーザビームを
合波することを考える。ここで、図３に示すようなツイ
ストモードを一般化した共振器の構成を考え、ミラー12
の端面において接する位相差板の主軸と所定の方位角を
なす直線偏光となるような固有モードが存在するための
条件を求める。ここで、図３において、２枚の位相差板
14Ａ，14Ｂはλδ／π板であり、第１の位相差板14Ａと
第２の位相差板14Ｂの回転角は、相対的にαの角度をな
しているものとする。
合波することを考える。ここで、図３に示すようなツイ
ストモードを一般化した共振器の構成を考え、ミラー12
の端面において接する位相差板の主軸と所定の方位角を
なす直線偏光となるような固有モードが存在するための
条件を求める。ここで、図３において、２枚の位相差板
14Ａ，14Ｂはλδ／π板であり、第１の位相差板14Ａと
第２の位相差板14Ｂの回転角は、相対的にαの角度をな
しているものとする。
【００２４】共振器の固有モードは一般に次式の固有方
程式の固有ベクトルＶとして求めることができる。
程式の固有ベクトルＶとして求めることができる。
【００２５】
【数１】
【００２６】ここで（ｘ，ｙ）座標系は第１のλδ／π
板14Ａの主軸にｘ軸とｓ軸が一致するように固定して考
える。Ｊは共振器一周を表す２×２ジョーンズマトリク
スであり、Ｖは電場ベクトルである。ジョーンズマトリ
スクＪは次のように計算することができる。
板14Ａの主軸にｘ軸とｓ軸が一致するように固定して考
える。Ｊは共振器一周を表す２×２ジョーンズマトリク
スであり、Ｖは電場ベクトルである。ジョーンズマトリ
スクＪは次のように計算することができる。
【００２７】
【数２】
【００２８】式(2) において以下に示すようにＰは位相
差板のジョーンズマトリクス、Ｒ（α）は座標回転のマ
トリクス、Ｍは反射時の符号反転マトリクスをそれぞれ
表している。
差板のジョーンズマトリクス、Ｒ（α）は座標回転のマ
トリクス、Ｍは反射時の符号反転マトリクスをそれぞれ
表している。
【００２９】
【数３】
【００３０】固有方程式(1) の固有値λはジョーンズマ
トリクスＪから次の固有値方程式を解いて求めることが
できる。
トリクスＪから次の固有値方程式を解いて求めることが
できる。
【００３１】
【数４】
【００３２】これを解くと固有値λは次の２つの解を持
つ。
つ。
【００３３】
【数５】
【００３４】このときＪ11−λは次のように表せる。
【００３５】
【数６】
【００３６】固有値λに対して固有ベクトルは次の固有
方程式を解いて求めることができる。
方程式を解いて求めることができる。
【００３７】 （Ｊ11−λ）ｖx ＋Ｊ12ｖy ＝０ Ｊ21ｖx ＋（Ｊ22−λ）ｖy ＝０ …(6) 以下、固有ベクトルの導出について説明する。ここで方
位角は次の範囲に限定して考える。
位角は次の範囲に限定して考える。
【００３８】−π／２＜α，φ≦π／２ まずＪ12＝−ｉ・ｓｉｎ（２α）ｓｉｎ（２δ）≠０の
場合を考える。これを満たすのは次の場合である。
場合を考える。これを満たすのは次の場合である。
【００３９】(1) ０＜｜α｜＜π／２ かつ δ≠ｍ・
π／２（ｍ：整数） このとき上式により固有ベクトルの直交する成分の比を
求めると次のようになる。
π／２（ｍ：整数） このとき上式により固有ベクトルの直交する成分の比を
求めると次のようになる。
【００４０】
【数７】
【００４１】固有ベクトルの直交する成分の比は実数で
あるから、固有ベクトルは直線偏光である。この固有ベ
クトルがｘ軸に対して所定の方位角φのベクトルとなる
ためには次の条件を満す必要がある。
あるから、固有ベクトルは直線偏光である。この固有ベ
クトルがｘ軸に対して所定の方位角φのベクトルとなる
ためには次の条件を満す必要がある。
【００４２】
【数８】
【００４３】これを解くと次の条件式となる。
【００４４】
【数９】
【００４５】これにより上式を満すような位相差板を設
定すれば、所定の方位角φを持ったベクトルが固有ベク
トルとなる（図４参照）。式(9) を満たす位相差板の独
立なパラメータは２個（αとδ）存在するため、式(9)
を満たすような位相差板の設定は無数に可能である。具
体的にφ＝±π／４の場合について考察すると、ｔａｎ
（２φ）＝∞であるから上式を満たすためにはδは次の
値でなければならない。このときαは任意の値で成立す
る。
定すれば、所定の方位角φを持ったベクトルが固有ベク
トルとなる（図４参照）。式(9) を満たす位相差板の独
立なパラメータは２個（αとδ）存在するため、式(9)
を満たすような位相差板の設定は無数に可能である。具
体的にφ＝±π／４の場合について考察すると、ｔａｎ
（２φ）＝∞であるから上式を満たすためにはδは次の
値でなければならない。このときαは任意の値で成立す
る。
【００４６】 δ＝（２ｎ＋１）・π／４（ｎは整数） …(10) 次にＪ12＝Ｊ11−λ＝０（α≠０）となる場合について
考える。これを満たすのは次の場合である。このとき明
らかに任意のベクトルが固有ベクトルとなる。
考える。これを満たすのは次の場合である。このとき明
らかに任意のベクトルが固有ベクトルとなる。
【００４７】 (2) δ＝ｍ・π／２（ｍ：整数） (3) α＝π／２ またα＝０の場合Ｊ12＝０であり固有方程式および固有
値は次のようになる。
値は次のようになる。
【００４８】
【数１０】
【００４９】これにより次の条件が成立する場合Ｊ11−
λ＝０であり、このとき任意のベクトルが固有ベクトル
となる。
λ＝０であり、このとき任意のベクトルが固有ベクトル
となる。
【００５０】 (4) α＝０ かつ δ＝（２ｎ＋１）・π／４（ｎ：整
数） また、次の条件 (5) α＝０ かつ δ≠ｍ・π／４（ｍ：整数） が成立する場合は、２つの固有値に属する任意のベクト
ル
数） また、次の条件 (5) α＝０ かつ δ≠ｍ・π／４（ｍ：整数） が成立する場合は、２つの固有値に属する任意のベクト
ル
【００５１】
【数１１】
【００５２】が固有ベクトルとなる。検討した(1) 〜
(5) の各場合のうち(2) 〜(5) の場合の固有ベクトル
は、以下と同様の計算を実行すれば容易にわかるように
複数の偏光コヒーレント合波レーザを構成するのに適し
た解ではない。よって以後(1) の解についてのみ検討す
る。
(5) の各場合のうち(2) 〜(5) の場合の固有ベクトル
は、以下と同様の計算を実行すれば容易にわかるように
複数の偏光コヒーレント合波レーザを構成するのに適し
た解ではない。よって以後(1) の解についてのみ検討す
る。
【００５３】上記計算結果から位相差板が次の条件を満
す場合、
す場合、
【００５４】
【数１２】
【００５５】所定の方位角を持ったベクトルＶが固有ベ
クトルとなる。この固有ベクトルは
クトルとなる。この固有ベクトルは
【００５６】
【数１３】
【００５７】で表される。
【００５８】この固有ベクトルＶについて、それが図３
の共振器を進行して対向するミラー端面に到達した状態
のベクトルは共振器半周を表すジョーンズマトリクスＪ
h と固有ベクトルＶの積で表せる。
の共振器を進行して対向するミラー端面に到達した状態
のベクトルは共振器半周を表すジョーンズマトリクスＪ
h と固有ベクトルＶの積で表せる。
【００５９】
【数１４】
【００６０】ベクトルＶh の各成分は第２のλδ／π板
14Ｂの主軸に対する値である。これにより直交する成分
の比は次式で表される。
14Ｂの主軸に対する値である。これにより直交する成分
の比は次式で表される。
【００６１】
【数１５】
【００６２】次いで、以下に示す場合についての式(13)
の直交成分比を計算する。
の直交成分比を計算する。
【００６３】
【数１６】
【００６４】式(13)を計算すると次のようになる。
【００６５】 ｖhy／ｖhx＝ｔａｎ（−φ） …(14) これにより対向するミラー端面に到達した状態のベクト
ルは直線偏光であり、隣接する第２のλδ／π板14Ｂの
ｓ軸と−φの角度をなす。よって第１のλδ／π板14Ａ
のｓ軸となす角θは次の値となる（図５参照）。
ルは直線偏光であり、隣接する第２のλδ／π板14Ｂの
ｓ軸と−φの角度をなす。よって第１のλδ／π板14Ａ
のｓ軸となす角θは次の値となる（図５参照）。
【００６６】 θ＝α−φ …(15) よって対向するミラー端面に到達した状態のベクトルが
第１のλδ／π板14Ａの２つの主軸方向を向くためには
次の条件を満たす必要がある。
第１のλδ／π板14Ａの２つの主軸方向を向くためには
次の条件を満たす必要がある。
【００６７】 α＝φ＋ｍ・π／２（ｍ：整数） …(16) ここで２つの主軸方向とｍの値は次のように対応してい
る。
る。
【００６８】 ｍ＝２ｎ （偶数）のとき、ｓ（ｘ）方向を向く ｍ＝２ｎ＋１（奇数）のとき、ｆ（ｙ）方向を向く
【００６９】
【００７０】
【００７１】
【００７２】
【００７３】上述した解析結果から一般に強度の異なる
２個のレーザによる偏光コヒーレント合波レーザを構成
することが可能である。一般に強度の異なる２個のレー
ザによる偏光コヒーレント合波レーザの構成は、図３の
一般化ツイストモードレーザの共振器の構成を以下に述
べる構成に置換することで得られる。
２個のレーザによる偏光コヒーレント合波レーザを構成
することが可能である。一般に強度の異なる２個のレー
ザによる偏光コヒーレント合波レーザの構成は、図３の
一般化ツイストモードレーザの共振器の構成を以下に述
べる構成に置換することで得られる。
【００７４】複数（ｎ≧３）個のレーザに拡張すること
を考慮して、前述の固有モードの内から出射する直線偏
光の方位角の制御が可能な次の場合の固有モードに対応
する構成を以下に示す。
を考慮して、前述の固有モードの内から出射する直線偏
光の方位角の制御が可能な次の場合の固有モードに対応
する構成を以下に示す。
【００７５】 ０＜｜α｜＜π／２ かつ δ≠ｍ・π／２（ｍ：整数）の場合 前述の一般化ツイストモード共振器の構成（図３）に対
して、その第１のλδ／π板14Ａのｓ軸方向と偏光素子
の例えばＰ偏光方向が一致するように２枚のλδ／π板
の間に偏光素子を挿入し、偏光素子と続く第２のλδ／
π板14Ｂで２個のレーザ間の結合を達成する結合素子を
構成する。この時第１のλδ／π板14Ａはレーザ位置の
調整をすることで省略することができる。レーザは偏光
素子で合波が可能なようにその出射直線偏光の方位角が
設定されているものとする（以下同様に考える）。ここ
で偏光素子に入射するＰ偏光とＳ偏光の強度比Ｃに対し
て結合素子を構成するλδ／π板は偏光素子に対して次
の関係式を満たすように設定する。次の関係式でαの値
は偏光素子のＰ偏光方向に対してλδ／π板のｓ軸のな
す角度である（図７参照）。
して、その第１のλδ／π板14Ａのｓ軸方向と偏光素子
の例えばＰ偏光方向が一致するように２枚のλδ／π板
の間に偏光素子を挿入し、偏光素子と続く第２のλδ／
π板14Ｂで２個のレーザ間の結合を達成する結合素子を
構成する。この時第１のλδ／π板14Ａはレーザ位置の
調整をすることで省略することができる。レーザは偏光
素子で合波が可能なようにその出射直線偏光の方位角が
設定されているものとする（以下同様に考える）。ここ
で偏光素子に入射するＰ偏光とＳ偏光の強度比Ｃに対し
て結合素子を構成するλδ／π板は偏光素子に対して次
の関係式を満たすように設定する。次の関係式でαの値
は偏光素子のＰ偏光方向に対してλδ／π板のｓ軸のな
す角度である（図７参照）。
【００７６】
【数１７】
【００７７】この場合、出射光は直線偏光となる。さら
にこの直線偏光の方位角をＰ偏光またはＳ偏光の方向に
設定するためには位相差板の回転角αを次のように設定
する。
にこの直線偏光の方位角をＰ偏光またはＳ偏光の方向に
設定するためには位相差板の回転角αを次のように設定
する。
【００７８】 α＝φ＋ｍπ／２（ｍ：整数） …(22) ｍ＝２ｎ （偶数）のとき、出射光はＰ偏光方向を向
く ｍ＝２ｎ＋１（奇数）のとき、出射光はＳ偏光方向を向
く この構成を図８に示す。
く ｍ＝２ｎ＋１（奇数）のとき、出射光はＳ偏光方向を向
く この構成を図８に示す。
【００７９】図８においては２個のレーザ光源18Ａ，18
Ｂから発せられた２つのレーザビーム19Ａ，19Ｂが偏光
ビームスプリッタ17により合成され、その合成されたレ
ーザビーム19の光路上にλδ／π板14Ｂ、検光子15およ
び出射ミラー16を配置して構成したものである。
Ｂから発せられた２つのレーザビーム19Ａ，19Ｂが偏光
ビームスプリッタ17により合成され、その合成されたレ
ーザビーム19の光路上にλδ／π板14Ｂ、検光子15およ
び出射ミラー16を配置して構成したものである。
【００８０】なお、コヒーレント合波が成立するために
は他方のレーザからのフィードバック光が必要である。
図８において、偏光素子のレーザ出射側で例えばＰ偏光
ベクトル成分
は他方のレーザからのフィードバック光が必要である。
図８において、偏光素子のレーザ出射側で例えばＰ偏光
ベクトル成分
【００８１】
【数１８】
【００８２】がλδ／π板14Ｂを通過しミラーで反射さ
れて再度λδ／π板を通過した状態の反射ベクトルを同
じ座標系で計算すると次のようになる。
れて再度λδ／π板を通過した状態の反射ベクトルを同
じ座標系で計算すると次のようになる。
【００８３】
【数１９】
【００８４】これよりＳ偏光方向への有限のフィードバ
ック光が存在する。
ック光が存在する。
【００８５】同様にＳ偏光ベクトル成分
【００８６】
【数２０】
【００８７】について反射ベクトルを計算すると次のよ
うになる。
うになる。
【００８８】
【数２１】
【００８９】これによりＰ偏光への有限のフィードバッ
ク光が存在する。よってレーザ間の結合が達成されるか
ら、合波される２個のレーザはコヒーレントに発振して
コヒーレント合波が成立する。
ク光が存在する。よってレーザ間の結合が達成されるか
ら、合波される２個のレーザはコヒーレントに発振して
コヒーレント合波が成立する。
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【００９３】
【００９４】
【００９５】以上の観点より複数（ｎ≧３）個のレーザ
による偏光コヒーレント合波レーザの構成を考える。
による偏光コヒーレント合波レーザの構成を考える。
【００９６】複数（ｎ≧３）個のレーザによる偏光コヒ
ーレント合波レーザは、前述の一般化偏光コヒーレント
合波レーザの構成を次々とタンデムに接続することが得
られる。偏光素子と位相差板で構成される１番目の結合
素子のレーザビーム出射側の光学系を１枚の所定方向の
検光子（以下示す実施例においては続く偏光素子が検光
子の作用を持っている）と１枚の所定反射率を持ったミ
ラーから構成される系と等価と見なせる。したがって１
番目と２番目のレーザはコヒーレントに発振し、１番目
の結合素子からの出射光は１個のレーザビームと見なせ
る。続く２番目の結合素子についても同様に考えること
によってその出射光は１個のレーザビームと見なせる。
以降の系についても同様に考えることによって全体が１
個の偏光コヒーレント合波レーザとして発振する。
ーレント合波レーザは、前述の一般化偏光コヒーレント
合波レーザの構成を次々とタンデムに接続することが得
られる。偏光素子と位相差板で構成される１番目の結合
素子のレーザビーム出射側の光学系を１枚の所定方向の
検光子（以下示す実施例においては続く偏光素子が検光
子の作用を持っている）と１枚の所定反射率を持ったミ
ラーから構成される系と等価と見なせる。したがって１
番目と２番目のレーザはコヒーレントに発振し、１番目
の結合素子からの出射光は１個のレーザビームと見なせ
る。続く２番目の結合素子についても同様に考えること
によってその出射光は１個のレーザビームと見なせる。
以降の系についても同様に考えることによって全体が１
個の偏光コヒーレント合波レーザとして発振する。
【００９７】以下に複数（ｎ≧３）個のレーザによる偏
光コヒーレント合波レーザの構成方法を示す。実際上複
数個の偏光素子をタンデムに接続する場合、各偏光素子
の偏光方向は一致していることが望ましい。よって各結
合素子からの出射直線偏光の方位角が偏光素子のＰまた
はＳ偏光方向を向く前述の一般化コヒーレント合波レー
ザの構成をタンデムに接続する構成を示す。以下座標系
等の取り方は前述と同様となる。
光コヒーレント合波レーザの構成方法を示す。実際上複
数個の偏光素子をタンデムに接続する場合、各偏光素子
の偏光方向は一致していることが望ましい。よって各結
合素子からの出射直線偏光の方位角が偏光素子のＰまた
はＳ偏光方向を向く前述の一般化コヒーレント合波レー
ザの構成をタンデムに接続する構成を示す。以下座標系
等の取り方は前述と同様となる。
【００９８】 ０＜｜αi ｜＜π／２ かつ δi ≠ｍi ・π／２（ｍi ：整数） （ｉはｉ番目のユニットを示す、以下同様） 偏光素子と位相差板から成るｉ番目の結合素子に対して
偏光素子に入射するＰ偏光とＳ偏光の強度比をＣi とす
ると、位相差板は次の関係を満たすようなαiおよびδ
i の値を設定する。
偏光素子に入射するＰ偏光とＳ偏光の強度比をＣi とす
ると、位相差板は次の関係を満たすようなαiおよびδ
i の値を設定する。
【００９９】
【数２２】
【０１００】続く偏光素子がＰ偏光を透過させて合波す
る配置のとき、ｍi ＝２ｎi（偶数） 続く偏光素子がＳ偏光を反射させて合波する配置のと
き、ｍi ＝２ｎi ＋１（奇数） この条件が図１に示す偏光コヒーレント合波レーザを構
成する位相差板Ｓ１〜Ｓｎの条件となる。なお図１にお
いて各結合素子に続いて配置されている偏光素子は検光
子の作用を合わせ持っている。本実施例においては各レ
ーザビームの強度が等しいとするとｉ番目の結合素子に
入射するＰ偏光とＳ偏光の強度比Ｃi は次の値となる。
る配置のとき、ｍi ＝２ｎi（偶数） 続く偏光素子がＳ偏光を反射させて合波する配置のと
き、ｍi ＝２ｎi ＋１（奇数） この条件が図１に示す偏光コヒーレント合波レーザを構
成する位相差板Ｓ１〜Ｓｎの条件となる。なお図１にお
いて各結合素子に続いて配置されている偏光素子は検光
子の作用を合わせ持っている。本実施例においては各レ
ーザビームの強度が等しいとするとｉ番目の結合素子に
入射するＰ偏光とＳ偏光の強度比Ｃi は次の値となる。
【０１０１】Ｃi ＝１／ｉ
【０１０２】以上より図１に示す偏光コヒーレント合波
レーザ１は、図２に示すように上述した位相差δi およ
び所定角度αi の条件を満たす位相差板を有するユニッ
ト10がｎ個（ｎ≧３）個結合されて構成されてなるもの
である。以下、図１に示す偏光コヒーレント合波レーザ
１の構成の詳細について説明する。なお、本実施例にお
いては各ユニットに入射されるレーザビームが適切な位
相差となるように各半導体レーザの位置が調整されてい
る。
レーザ１は、図２に示すように上述した位相差δi およ
び所定角度αi の条件を満たす位相差板を有するユニッ
ト10がｎ個（ｎ≧３）個結合されて構成されてなるもの
である。以下、図１に示す偏光コヒーレント合波レーザ
１の構成の詳細について説明する。なお、本実施例にお
いては各ユニットに入射されるレーザビームが適切な位
相差となるように各半導体レーザの位置が調整されてい
る。
【０１０３】図１に示すように、まず偏光ビームスプリ
ッタＰ１と位相差板Ｓ１とからなる第１ユニットＵ１に
は、２つの半導体レーザＬ１，Ｌ２よりレーザビームが
入射される。また、偏光ビームスプリッタＰ２と位相差
板Ｓ２とからなるユニットＵ２には前段のユニットＵ１
から出射されたレーザビームおよび半導体レーザＬ３か
ら出射されたレーザビームが入力される。同様に、ｎ個
のユニットＵｎを配置せしめｎ番目のユニットから発せ
られるレーザビームの光路上に検光子５および出射ミラ
ー６を配置せしめることにより偏光コヒーレント合波レ
ーザ１が構成される。すなわち、各半導体レーザＬ１〜
Ｌｎより発せられたレーザビームは全て光学的に、出射
ミラー６が存在する方向へ向かう。
ッタＰ１と位相差板Ｓ１とからなる第１ユニットＵ１に
は、２つの半導体レーザＬ１，Ｌ２よりレーザビームが
入射される。また、偏光ビームスプリッタＰ２と位相差
板Ｓ２とからなるユニットＵ２には前段のユニットＵ１
から出射されたレーザビームおよび半導体レーザＬ３か
ら出射されたレーザビームが入力される。同様に、ｎ個
のユニットＵｎを配置せしめｎ番目のユニットから発せ
られるレーザビームの光路上に検光子５および出射ミラ
ー６を配置せしめることにより偏光コヒーレント合波レ
ーザ１が構成される。すなわち、各半導体レーザＬ１〜
Ｌｎより発せられたレーザビームは全て光学的に、出射
ミラー６が存在する方向へ向かう。
【０１０４】出射ミラー６の各ユニット側の面は、反射
率が略２〜５％となるようにコーティングされている。
また半導体レーザＬ１〜Ｌｎの各ユニット側の鏡面Ｍ
１′，Ｍ２′，……，Ｍｎ′は、無反射状態に、鏡面Ｍ
１′，Ｍ２′，……，Ｍｎ′とは反対側の面Ｍ１，Ｍ
２，……，Ｍｎは、反射率が略90％となるようにコーテ
ィングされている。各半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、クラ
ッド層間に挟持された活性層が図面において水平方向を
向くように配置されている。さらに各位相差板Ｓ１〜Ｓ
ｎは前述したような位相差δi 、および主軸の傾きαi
を有するものであり、各位相差板Ｓ１〜Ｓｎに入射され
たレーザビームは各位相差板を通過した後にＰ偏光、す
なわち偏光ビームスプリッタＰ１〜Ｐｎの入射面に対し
て平行な方向（図１における矢印Ｐ方向）に偏光面を有
する直線偏光のレーザビームとして出射される。
率が略２〜５％となるようにコーティングされている。
また半導体レーザＬ１〜Ｌｎの各ユニット側の鏡面Ｍ
１′，Ｍ２′，……，Ｍｎ′は、無反射状態に、鏡面Ｍ
１′，Ｍ２′，……，Ｍｎ′とは反対側の面Ｍ１，Ｍ
２，……，Ｍｎは、反射率が略90％となるようにコーテ
ィングされている。各半導体レーザＬ１〜Ｌｎは、クラ
ッド層間に挟持された活性層が図面において水平方向を
向くように配置されている。さらに各位相差板Ｓ１〜Ｓ
ｎは前述したような位相差δi 、および主軸の傾きαi
を有するものであり、各位相差板Ｓ１〜Ｓｎに入射され
たレーザビームは各位相差板を通過した後にＰ偏光、す
なわち偏光ビームスプリッタＰ１〜Ｐｎの入射面に対し
て平行な方向（図１における矢印Ｐ方向）に偏光面を有
する直線偏光のレーザビームとして出射される。
【０１０５】また、最終段のユニットＵｎから出射され
るレーザビームの光路上には検光子５が配置されてい
る。検光子５はグラントムソン偏光プリズム等からな
り、このグラントムソン偏光プリズム等は、ユニットＵ
ｎからのレーザビームのうち、所定方向の直線偏光成分
のみを出射ミラー６方向に透過し、出射ミラー６で反射
されたレーザビームのうち、所定方向の直線偏光成分の
みをユニットＵｎ方向へ透過する。
るレーザビームの光路上には検光子５が配置されてい
る。検光子５はグラントムソン偏光プリズム等からな
り、このグラントムソン偏光プリズム等は、ユニットＵ
ｎからのレーザビームのうち、所定方向の直線偏光成分
のみを出射ミラー６方向に透過し、出射ミラー６で反射
されたレーザビームのうち、所定方向の直線偏光成分の
みをユニットＵｎ方向へ透過する。
【０１０６】ユニットＵｎ方向に反射されたレーザビー
ムは、各ユニットにおける位相差板Ｓ１〜Ｓｎにより、
各位相差板の位相差δi および主軸の回転角度αi によ
り偏光面が回転され、各偏光ビームスプリッタにおい
て、Ｐ偏光，Ｓ偏光のレーザビームに分割される。
ムは、各ユニットにおける位相差板Ｓ１〜Ｓｎにより、
各位相差板の位相差δi および主軸の回転角度αi によ
り偏光面が回転され、各偏光ビームスプリッタにおい
て、Ｐ偏光，Ｓ偏光のレーザビームに分割される。
【０１０７】以下、上記実施例の作用を説明する。
【０１０８】各半導体レーザＬ１〜Ｌｎのクラッド層間
に電圧を印加することにより、レーザビームが発振され
る。ここでユニットＵ１について説明すると、半導体レ
ーザＬ１から発振されたレーザビームはＰ偏光のレーザ
ビームであり、半導体レーザＬ２から発振されたレーザ
ビームはＳ偏光のレーザビームである。ここで、偏光ビ
ームスプリッタＰ１は、Ｐ偏光のレーザビームを透過
し、Ｓ偏光のレーザビームを反射させるものであるた
め、偏光ビームスプリッタＰ１に入射された２つのレー
ザビームは、コヒーレントに合波されて単一の偏光のレ
ーザビームとして位相差板Ｓ１に入射される。位相差板
Ｓ１は、各半導体レーザＬ１，Ｌ２から発振されるレー
ザビームのＰ偏光，Ｓ偏光の強度比に応じた位相差δ1
およびレーザビームの偏光面に対する主軸の回転角α1
が設定されている。したがってこの位相差板Ｓ１に入射
されたレーザビームの偏光面は、位相差δ1 および回転
角α1により、所定角度回転されてＰ偏光のレーザビー
ムとなって出射され、次段のユニットＵ２の偏光ビーム
スプリッタＰ２に入射される。
に電圧を印加することにより、レーザビームが発振され
る。ここでユニットＵ１について説明すると、半導体レ
ーザＬ１から発振されたレーザビームはＰ偏光のレーザ
ビームであり、半導体レーザＬ２から発振されたレーザ
ビームはＳ偏光のレーザビームである。ここで、偏光ビ
ームスプリッタＰ１は、Ｐ偏光のレーザビームを透過
し、Ｓ偏光のレーザビームを反射させるものであるた
め、偏光ビームスプリッタＰ１に入射された２つのレー
ザビームは、コヒーレントに合波されて単一の偏光のレ
ーザビームとして位相差板Ｓ１に入射される。位相差板
Ｓ１は、各半導体レーザＬ１，Ｌ２から発振されるレー
ザビームのＰ偏光，Ｓ偏光の強度比に応じた位相差δ1
およびレーザビームの偏光面に対する主軸の回転角α1
が設定されている。したがってこの位相差板Ｓ１に入射
されたレーザビームの偏光面は、位相差δ1 および回転
角α1により、所定角度回転されてＰ偏光のレーザビー
ムとなって出射され、次段のユニットＵ２の偏光ビーム
スプリッタＰ２に入射される。
【０１０９】ユニットＵ２においては、ユニットＵ１か
ら入射されたＰ偏光のレーザビームと、半導体レーザＬ
３から発振されたＳ偏光のレーザビームとが合成され、
合成されたレーザビームは位相差板Ｓ２の位相差δ2 、
回転角度α2 により偏光面が再度回転されてＰ偏光のレ
ーザビームとなって次段のユニットＵ３に入射される。
ら入射されたＰ偏光のレーザビームと、半導体レーザＬ
３から発振されたＳ偏光のレーザビームとが合成され、
合成されたレーザビームは位相差板Ｓ２の位相差δ2 、
回転角度α2 により偏光面が再度回転されてＰ偏光のレ
ーザビームとなって次段のユニットＵ３に入射される。
【０１１０】以下この処理をユニットＵｎまで繰り返
し、最終段のユニットＵｎからレーザビームが出射さ
れ、ユニットＵｎの位相差板Ｓｎにより偏光面が回転さ
れ偏光ビームスプリッタＰｎに入射される。偏光ビーム
スプリッタＰｎでは入射されたレーザビームのうちＰ偏
光成分を透過し、Ｓ偏光成分を交互多層膜で反射する。
したがって偏光ビームスプリッタＰｎに入射されたレー
ザビームのＰ偏光成分はユニットＵ（ｎ−１）に入射さ
れ、レーザビームのＳ偏光成分は半導体レーザＬｎ方向
へ反射される。半導体レーザＬｎに入射されたＳ偏光成
分は、鏡面Ｍｎで反射されて再び偏光ビームスプリッタ
Ｐｎに入射し、偏光ビームスプリッタＰｎで反射され
る。
し、最終段のユニットＵｎからレーザビームが出射さ
れ、ユニットＵｎの位相差板Ｓｎにより偏光面が回転さ
れ偏光ビームスプリッタＰｎに入射される。偏光ビーム
スプリッタＰｎでは入射されたレーザビームのうちＰ偏
光成分を透過し、Ｓ偏光成分を交互多層膜で反射する。
したがって偏光ビームスプリッタＰｎに入射されたレー
ザビームのＰ偏光成分はユニットＵ（ｎ−１）に入射さ
れ、レーザビームのＳ偏光成分は半導体レーザＬｎ方向
へ反射される。半導体レーザＬｎに入射されたＳ偏光成
分は、鏡面Ｍｎで反射されて再び偏光ビームスプリッタ
Ｐｎに入射し、偏光ビームスプリッタＰｎで反射され
る。
【０１１１】一方、ユニットＵ（ｎ−１）に入射された
レーザビームのＰ偏光成分は、ユニットＵ（ｎ−１）の
位相差板Ｓ（ｎ−１）により所定角度回転され偏光ビー
ムスプリッタＰ（ｎ−１）に入射される。偏光ビームス
プリッタＰ（ｎ−１）は偏光ビームスプリッタＰｎと同
様に入射されたレーザビームのうちＰ偏光成分を透過
し、Ｓ偏光成分を反射する。したがって偏光ビームスプ
リッタＰ（ｎ−１）に入射されたレーザビームのＰ偏光
成分はユニットＵ（ｎ−２）に入射され、レーザビーム
のＳ偏光成分は半導体レーザＬ（ｎ−１）方向へ反射さ
れる。半導体レーザＬ（ｎ−１）に入射されたＳ偏光成
分は、鏡面Ｍ（ｎ−１）で反射されて、再び偏光ビーム
スプリッタＰ（ｎ−１）に入射し、この偏光ビームスプ
リッタＰ（ｎ−１）で反射される。以上の処理をユニッ
トＵ１まで繰り返し、ユニットＵ１からＰ偏光のレーザ
ビームおよびＳ偏光のレーザビームが出射され、それぞ
れ半導体レーザＬ１，Ｌ２の鏡面Ｍ１，Ｍ２により反射
されて再度偏光ビームスプリッタＰ１に入射される。
レーザビームのＰ偏光成分は、ユニットＵ（ｎ−１）の
位相差板Ｓ（ｎ−１）により所定角度回転され偏光ビー
ムスプリッタＰ（ｎ−１）に入射される。偏光ビームス
プリッタＰ（ｎ−１）は偏光ビームスプリッタＰｎと同
様に入射されたレーザビームのうちＰ偏光成分を透過
し、Ｓ偏光成分を反射する。したがって偏光ビームスプ
リッタＰ（ｎ−１）に入射されたレーザビームのＰ偏光
成分はユニットＵ（ｎ−２）に入射され、レーザビーム
のＳ偏光成分は半導体レーザＬ（ｎ−１）方向へ反射さ
れる。半導体レーザＬ（ｎ−１）に入射されたＳ偏光成
分は、鏡面Ｍ（ｎ−１）で反射されて、再び偏光ビーム
スプリッタＰ（ｎ−１）に入射し、この偏光ビームスプ
リッタＰ（ｎ−１）で反射される。以上の処理をユニッ
トＵ１まで繰り返し、ユニットＵ１からＰ偏光のレーザ
ビームおよびＳ偏光のレーザビームが出射され、それぞ
れ半導体レーザＬ１，Ｌ２の鏡面Ｍ１，Ｍ２により反射
されて再度偏光ビームスプリッタＰ１に入射される。
【０１１２】偏光ビームスプリッタＰ１に再度入射され
たＰ偏光とＳ偏光のレーザビームは、上述したのと同様
にして再度合成され、位相差板Ｓ１によりＰ偏光のレー
ザビームとされてユニットＵ２の偏光ビームスプリッタ
Ｐ２に再度入射され、鏡面Ｍ３により反射されたレーザ
ビームのＳ偏光成分と合成されて次段のユニットＵ３に
入射される。そして最終的にユニットＵｎが出射したレ
ーザビームは再度検光子５を透過して出射ミラー６によ
り反射され、再度ユニットＵｎに入射され、上記と同様
の処理がなされる。
たＰ偏光とＳ偏光のレーザビームは、上述したのと同様
にして再度合成され、位相差板Ｓ１によりＰ偏光のレー
ザビームとされてユニットＵ２の偏光ビームスプリッタ
Ｐ２に再度入射され、鏡面Ｍ３により反射されたレーザ
ビームのＳ偏光成分と合成されて次段のユニットＵ３に
入射される。そして最終的にユニットＵｎが出射したレ
ーザビームは再度検光子５を透過して出射ミラー６によ
り反射され、再度ユニットＵｎに入射され、上記と同様
の処理がなされる。
【０１１３】このようにして、各半導体レーザＬ１〜Ｌ
ｎから発振されたレーザビームは、各半導体レーザＬ１
〜Ｌｎの鏡面Ｍ１〜Ｍｎと出射ミラー６の反射面との間
で繰り返し反射されて、各半導体レーザＬ１〜Ｌｎの活
性層で増幅されることとなる。検光子５および各位相差
板Ｓ１〜Ｓｎにより、レーザビームのＰ偏光成分、Ｓ偏
光成分は、それぞれの成分が発振された半導体レーザＬ
１〜Ｌｎに対応して反射を繰り返すため、出射ミラー６
の反射面と各半導体レーザＬ１〜Ｌｎの鏡面Ｍ１〜Ｍｎ
とにより構成される光共振器により、Ｐ偏光とＳ偏光と
はコヒーレントに合成される。
ｎから発振されたレーザビームは、各半導体レーザＬ１
〜Ｌｎの鏡面Ｍ１〜Ｍｎと出射ミラー６の反射面との間
で繰り返し反射されて、各半導体レーザＬ１〜Ｌｎの活
性層で増幅されることとなる。検光子５および各位相差
板Ｓ１〜Ｓｎにより、レーザビームのＰ偏光成分、Ｓ偏
光成分は、それぞれの成分が発振された半導体レーザＬ
１〜Ｌｎに対応して反射を繰り返すため、出射ミラー６
の反射面と各半導体レーザＬ１〜Ｌｎの鏡面Ｍ１〜Ｍｎ
とにより構成される光共振器により、Ｐ偏光とＳ偏光と
はコヒーレントに合成される。
【０１１４】そして、合成されたレーザビームが所定強
度となったときに、出射ミラー６を透過して、外部に単
一の偏光状態で放出される。このとき、各半導体レーザ
Ｌ１〜Ｌｎの活性層が図１に対して水平方向（Ｐ偏光方
向）を向いているため、半導体レーザＬ１から出射され
るレーザビームの光路上にλ／２板を設け、偏光方向を
90度回転させて、各レーザビームの断面形状の長径が鉛
直方向を向き、かつ長円が相互に重なるように合成され
る。また、偏光方向を相互に直交するように合成するに
は、半導体レーザのＬ１の活成層を半導体レーザＬ２〜
Ｌｎの活成層と直交する方向を向くように配置するよう
にしてもよい。なお、出射ミラー６より放出されるレー
ザビームは検光子５によって直線偏光のレーザビームと
して出射される。
度となったときに、出射ミラー６を透過して、外部に単
一の偏光状態で放出される。このとき、各半導体レーザ
Ｌ１〜Ｌｎの活性層が図１に対して水平方向（Ｐ偏光方
向）を向いているため、半導体レーザＬ１から出射され
るレーザビームの光路上にλ／２板を設け、偏光方向を
90度回転させて、各レーザビームの断面形状の長径が鉛
直方向を向き、かつ長円が相互に重なるように合成され
る。また、偏光方向を相互に直交するように合成するに
は、半導体レーザのＬ１の活成層を半導体レーザＬ２〜
Ｌｎの活成層と直交する方向を向くように配置するよう
にしてもよい。なお、出射ミラー６より放出されるレー
ザビームは検光子５によって直線偏光のレーザビームと
して出射される。
【０１１５】また、各半導体レーザから発振されるレー
ザビームに位相差が存在する場合は、偏光ビームスプリ
ッタの前に位相差板を配置することにより、位相差を補
正することができる。
ザビームに位相差が存在する場合は、偏光ビームスプリ
ッタの前に位相差板を配置することにより、位相差を補
正することができる。
【０１１６】なお、上述した本発明による偏光コヒーレ
ント合波レーザの第１実施例においては各ユニットをシ
リアルに配置した構成を採るものであるが、各ユニット
に入射されるレーザビームの強度が等しい場合は、図12
に示す本発明による第２実施例のような構成とすること
ができる。以下本発明による偏光コヒーレント合波レー
ザの第２実施例について説明する。
ント合波レーザの第１実施例においては各ユニットをシ
リアルに配置した構成を採るものであるが、各ユニット
に入射されるレーザビームの強度が等しい場合は、図12
に示す本発明による第２実施例のような構成とすること
ができる。以下本発明による偏光コヒーレント合波レー
ザの第２実施例について説明する。
【０１１７】図12に示すように、本発明の第２実施例に
よる偏光コヒーレント合波レーザ２は、偏光ビームスプ
リッタＰ11と位相差板Ｓ11とからなる第１のユニットＵ
11には、２つの半導体レーザＬ11，Ｌ12より等強度のレ
ーザビームが入射される。また、偏光ビームスプリッタ
Ｐ12と位相差板Ｓ12とからなる第２のユニットＵ12に
は、２つの半導体レーザＬ13，Ｌ14より等強度のレーザ
ビームが入射される。さらに、偏光ビームスプリッタＰ
13と位相差板Ｓ13とからなる第３のユニット13には、第
１および第２のユニットＵ11，Ｕ12から出射された等強
度のレーザビームが入射される。なお半導体レーザＬ1
1，Ｌ14はＰ偏光成分を、半導体レーザＬ12，Ｌ13はＳ
偏光成分を発振するものとする。
よる偏光コヒーレント合波レーザ２は、偏光ビームスプ
リッタＰ11と位相差板Ｓ11とからなる第１のユニットＵ
11には、２つの半導体レーザＬ11，Ｌ12より等強度のレ
ーザビームが入射される。また、偏光ビームスプリッタ
Ｐ12と位相差板Ｓ12とからなる第２のユニットＵ12に
は、２つの半導体レーザＬ13，Ｌ14より等強度のレーザ
ビームが入射される。さらに、偏光ビームスプリッタＰ
13と位相差板Ｓ13とからなる第３のユニット13には、第
１および第２のユニットＵ11，Ｕ12から出射された等強
度のレーザビームが入射される。なお半導体レーザＬ1
1，Ｌ14はＰ偏光成分を、半導体レーザＬ12，Ｌ13はＳ
偏光成分を発振するものとする。
【０１１８】ここで、各ユニットに入射されるレーザビ
ームのＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の強度は等しいことか
ら、前述した式(26)〜(28)により位相差δi 、回転角度
αi は以下のように定められる。
ームのＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の強度は等しいことか
ら、前述した式(26)〜(28)により位相差δi 、回転角度
αi は以下のように定められる。
【０１１９】 α1 ＝π／４，δ1 ＝π／４ α2 ＝π／４，δ2 ＝π／４ α3 ＝π／４，δ3 ＝π／４
【０１２０】次いで本発明の第２実施例の作用について
説明する。
説明する。
【０１２１】各半導体レーザＬ11，Ｌ12から発せられた
Ｐ偏光，Ｓ偏光のレーザビームは偏光ビームスプリッタ
Ｐ11において合成され、この合成されたレーザビーム
は、位相差板Ｓ11において偏光面が回転され、ユニット
13に入射される。また、半導体レーザＬ13，Ｌ14から発
振されたＳ偏光，Ｐ偏光のレーザビームは、偏光ビーム
スプリッタＰ12において合成され、この合成されたレー
ザビームは位相差板Ｓ12において偏光面が回転され、ユ
ニットＵ13に入射される。ユニットＵ13においても同様
にユニットＵ11，12から入射されたレーザビームが合成
され、位相差板Ｓ13により偏光面が回転され、ユニット
Ｕ13より出射される。ユニットＵ13より出射されたレー
ザビームは上述した本発明の第１実施例と同様に検光子
５により所定方向の直線偏光成分が透過され、出射ミラ
ー６により反射されて、ユニットＵ13に再度入射され
る。
Ｐ偏光，Ｓ偏光のレーザビームは偏光ビームスプリッタ
Ｐ11において合成され、この合成されたレーザビーム
は、位相差板Ｓ11において偏光面が回転され、ユニット
13に入射される。また、半導体レーザＬ13，Ｌ14から発
振されたＳ偏光，Ｐ偏光のレーザビームは、偏光ビーム
スプリッタＰ12において合成され、この合成されたレー
ザビームは位相差板Ｓ12において偏光面が回転され、ユ
ニットＵ13に入射される。ユニットＵ13においても同様
にユニットＵ11，12から入射されたレーザビームが合成
され、位相差板Ｓ13により偏光面が回転され、ユニット
Ｕ13より出射される。ユニットＵ13より出射されたレー
ザビームは上述した本発明の第１実施例と同様に検光子
５により所定方向の直線偏光成分が透過され、出射ミラ
ー６により反射されて、ユニットＵ13に再度入射され
る。
【０１２２】以下、上述した本発明の第１実施例と同様
にユニットＵ13に再度入力されたレーザビームは分割さ
れて、ユニット11，12に再度入射され、各半導体レーザ
Ｌ11〜Ｌ14に設けられた鏡面により反射されて、再度各
ユニットＵ11〜Ｕ13に入射される。このようにして、各
半導体レーザＬ11〜Ｌ14から発振されたレーザビーム
は、各半導体レーザＬ11〜Ｌ14の鏡面Ｍ11〜Ｍ14と出射
ミラー６の反射面との間で繰り返し反射されて、各半導
体レーザＬ11〜Ｌ14の活性層で増幅され、各半導体レー
ザＬ11〜Ｌ14から発せられたレーザビームのＰ偏光成
分，Ｓ偏光成分は、本発明の第１実施例と同様にコヒー
レントに合成される。
にユニットＵ13に再度入力されたレーザビームは分割さ
れて、ユニット11，12に再度入射され、各半導体レーザ
Ｌ11〜Ｌ14に設けられた鏡面により反射されて、再度各
ユニットＵ11〜Ｕ13に入射される。このようにして、各
半導体レーザＬ11〜Ｌ14から発振されたレーザビーム
は、各半導体レーザＬ11〜Ｌ14の鏡面Ｍ11〜Ｍ14と出射
ミラー６の反射面との間で繰り返し反射されて、各半導
体レーザＬ11〜Ｌ14の活性層で増幅され、各半導体レー
ザＬ11〜Ｌ14から発せられたレーザビームのＰ偏光成
分，Ｓ偏光成分は、本発明の第１実施例と同様にコヒー
レントに合成される。
【０１２３】
【０１２４】
【０１２５】
【０１２６】
【０１２７】
【０１２８】
【０１２９】
【０１３０】
【０１３１】
【０１３２】
【０１３３】
【０１３４】
【０１３５】
【０１３６】
【０１３７】
【０１３８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る偏光コヒーレント合波レーザは、位相差板の位相差お
よび主軸の傾斜角度を所定の値に設定し、偏光を利用し
て複数のレーザビームを共振させてコヒーレントに合成
するようにしたため、原理上100%の効率で複数のレーザ
ビームを合成でき、簡単な構成で高エネルギーで単一偏
光状態の光を得ることができる。
る偏光コヒーレント合波レーザは、位相差板の位相差お
よび主軸の傾斜角度を所定の値に設定し、偏光を利用し
て複数のレーザビームを共振させてコヒーレントに合成
するようにしたため、原理上100%の効率で複数のレーザ
ビームを合成でき、簡単な構成で高エネルギーで単一偏
光状態の光を得ることができる。
【図１】本発明による偏光コヒーレント合波レーザの第
１実施例の構成を表す図
１実施例の構成を表す図
【図２】本発明による偏光コヒーレント合波レーザの第
１実施例を構成するユニットを表す図
１実施例を構成するユニットを表す図
【図３】ツイストモードを一般化した共振器の構成を表
す図
す図
【図４】固有ベクトルを表す図
【図５】第１のλδ／π板がｓ軸となす角度α−φを表
す図
す図
【図６】第１のλδ／π板がｓ軸となす角度２α＋φを
表す図
表す図
【図７】偏光素子のＰ偏光方向に対しλδ／π板のｓ軸
のなす角度を表す図
のなす角度を表す図
【図８】０＜｜α｜＜π／２かつδ≠ｍ・π／２のとき
の偏光コヒーレント合波レーザの構成を表す図
の偏光コヒーレント合波レーザの構成を表す図
【図９】本発明による偏光コヒーレント合波レーザの第
２実施例を表す図
２実施例を表す図
１，21，31 偏光コヒーレント合波レーザ Ｐ１〜Ｐｎ，Ｐ11〜Ｐ13，Ｐ21〜Ｐｎ，３，17 偏光ビームスプリッタ Ｌ１〜Ｌｎ，Ｌ11〜Ｌ14 半導体レーザ Ｓ１〜Ｓｎ，Ｓ11〜Ｓ13，14Ａ，14Ａ′ 位相差板 10，Ｕ１〜Ｕｎ，Ｕ11〜Ｕ13 ユニット Ｍ１〜Ｍｎ，Ｍ11〜Ｍ14 鏡面 ５，15 検光子 ６，13，16 反射ミラー
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−176731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−207088（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−148875（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−256383（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−63846（ＪＰ，Ｕ) Ｗ．Ａ．シャークリフ著，三輪啓二ら 訳，「偏光とその応用」，初版第１刷, 共立出版株式会社，昭和40年９月５日発 行，ｐ．24−42，117−122 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02B 27/00 - 27/64 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 入射された所定の強度比を有するＰ偏光
のレーザビームとＳ偏光のレーザビームとを１つのレー
ザビームに合成して出射するとともに、該出射方向から
逆に入射される１つのレーザビームを前記２つのレーザ
ビームが入射される方向にそれぞれＰ偏光とＳ偏光のレ
ーザビームに分割して出射する偏光素子と、 該偏光素子により合成されて出射された前記１つのレー
ザビームの光路上に配された、前記入射された２つのレ
ーザビームのＰ偏光およびＳ偏光の強度比に応じた位相
差および前記Ｐ偏光のレーザビームおよび前記Ｓ偏光の
レーザビームに対して所定角度傾いた主軸を有する位相
差板とからなるユニットを複数配してなり、 該複数のユニットは、該各ユニットから出射されたレー
ザビームが、他のレーザビームとともに後段に配された
他のユニットの偏光素子に入射されるように該各ユニッ
トを配置せしめ、 該各ユニットのうち、最終段のユニットから出射された
レーザビームの光路上に配された、該最終段のユニット
から出射されたレーザビームの所定の偏光成分を透過さ
せる検光子と、 該検光子から出射されたレーザビームを所定の割合で反
射する出射反射鏡と、 前記各ユニットに入射される各レーザビームのうち、前
段のユニットから入射されるレーザビーム以外のレーザ
ビームの光路上に配された、入射されるレーザビームを
増幅する増幅媒体と、 前記出射反射鏡により反射されて該各増幅媒体に入射さ
れ該増幅媒体を透過した前記各レーザビームを該出射反
射鏡の方向に向けて再度反射する、該各増幅媒体に設け
られた反射鏡とからなる偏光コヒーレント合波レーザで
あって、 前記各ユニットのうち最初の段のユニットからｉ番目の
ユニットの前記位相差板の位相差をδi 、前記主軸の傾
きをαi 、前記ｉ番目のユニットの前記Ｐ偏光方向の強
度をＩｐi 、前記Ｓ偏光方向の強度をＩｓi 、前記強度
比Ｉｓi ／Ｉｐi をＣi としたときに、 前記主軸αi と前記位相差δi が、０＜｜αi ｜＜π／
２かつδi ≠ｍi ・π／２（ｍi ：整数）の場合、 φi ＝ｔａｎ-1√Ｃi αi ＝φi ＋ｍi ・π／２ 但し、次段の偏光素子がｉ番目のユニットからの出射Ｐ
偏光を透過させて合波する配置のときｍi ＝２ｎi （ｎ
i ：整数） 次段の偏光素子がｉ番目のユニットからの出射Ｓ偏光を
反射させて合波する配置のときｍi ＝２ｎi ＋１
（ｎi ：整数） ｃｏｓ２δi ＝ｔａｎαi ／ｔａｎ２φi 、 なる位相差および主軸の傾きを有することを特徴とする
偏光コヒーレント合波レーザ。
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