JPH03276119A - 合波光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば半導体レーザ光の合波光学系に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第３図は刊行物（応用物理学会誌、第５６巻、第１１号
）に記載の液晶投射型デイスプレィの光学系の構成要素
として含まれている従来の半導体レーザ光合波光学系を
示す構成図である。図に於て、（６ａ）及び（６ｂ）は
半導体レーザ（以後ＬＤと記ｔ　）　、＋７１はコリメ
ータレンズ、（８）は偏光ビームスプリッタ（以後ＰＢ
Ｓと記す）である。次に動作について説明する。一方の
Ｌ　Ｄ　（６ａ）は偏光方向をＰ　Ｂ　Ｓ　［８１の入
射面に対して垂直（Ｐ偏光）になるように設置されてお
り、Ｌ　Ｄ　（６ａ）を出射した拡散光はコリメータレ
ンズ（７１Ｋ　依って平行光に変換された後、Ｐ偏光と
してＰ　Ｂ　Ｓ　（８＋に入射する。また、他方のＬ　
Ｄ　（６ｂ）は偏光方向をＰ　Ｂ　Ｓ　＋８１の入射面
に対して平行（Ｓ偏光）になるように設置されており、
Ｌ　Ｄ　（６ａ）と同様に平行光に変換された僕、Ｓ偏
光としてＰ　Ｂ　５１８１に入射する。Ｐ　Ｂ　Ｓ　１
８１は、低角４５°の直絢ガラスプリズム２枚を底面で
貼合わせた立方体であり、貼合わせ面にＰ偏光で入射す
る光に対して透過、Ｓ偏光で入射する光に対して反射す
る特性を有した誘電体多層膜か蒸着されている。結果と
してＰＢＳに入射したＬ　Ｄ　（６ａ）の光はＰＢＳ（
８１を透過し、ＬＤ（６ｂ）の元は９０’方向を折り曲
けられるため、Ｐ　Ｂ　Ｓ　＋８１より出射する２光栄
は光軸が一致して合波される。一般に、特定の波長域に
対するＰＢＳの偏光分離比は高く、またガラス及び誘電
体多層膜の透過損失は極めて低いので、ＰＢ５１Ｂ＋か
ら出射する２光束は光量を殆んど減じる事なく２倍の強
度の光束に合波されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の半導体レーザ光合波光学系は、以上のように構成
されているので、偏光方向が９０°異なるように配置さ
れた２つのレーザしか合波できず、光強度を２倍までし
か増加できないという課題があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、２つより多くの例えば半導体レーザ光を合波する合波
光学系を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の合波光学系は、波長および偏光方向の内の一
方が異なる複数のレーザ光源と、異なる波長のレーザ光
をその光軸を一致させて」ね合せる第１光学手段と、直
交する偏光方向のレーザ光をその光軸を一致させて重ね
合せる第２光学手段とを備えたものである。

〔作　用〕

この発明において、少なくとも２種類以上の隣接する波
長のレーザ光源を用い、偏光方向の差に加えて波長差に
依ってもレーザ光を合板するようにしたものである。

又、２種類以上の波長のレーザ光源を用い、偏光方向及
び波長差に依って合波を行ない、２個より多くのレーザ
光を一つの光軸上に合波する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は、この発明の一実施例の合板光学系の構成図であり
、図において、（１ａ）及び（１ｂ）は波長λ１の半導
体レーザとそこからの出射光を平行円ビームに変換する
レンズ群よりなるレーザ光源、（２ａ）及び（２ｂ〕は
波長λ２の半導体レーザを用いた（１ａ）及び（１ｂ）
と同様のレーザ光源、（３１及び（４）は第１光学手段
で波長により透過と反射に特性の弯わる波長合波プリズ
ム、（５）は第２光学手段で偏光方向で透過と反射に特
性の変わる偏光合波プリズムである。次に動作について
説明する。

波長合波プリズム（３）及び（４）と偏光合波プリズム
（５１は、前記ＰＢＳと同様４５°の直肉プリズムをそ
の底面で貼り合わせたもので、少な（とも一方のプリズ
ムの底面に所望の特性を有する誘電体多階膜が蒸着され
ている。レーザ光源（１ａ〕及び（２ａ）は、前記波長
合波プリズム（３）と偏光合波プリズム（５）の誘電体
多層膜面に対してＰ偏光となる偏光方向の光を出射する
ように配置されており、半導体レーザより出射した光は
前記レンズ群の作用により前記波長合波プリズム（３）
に平行円ビームでかつ前記誘電体多層膜面に対して４５
°の入射角となるように入射する。波長合波プリズム（
３）の誘電体多層膜は透過と反射が波長により急峻に変
化する特性を有し、例えばレーザ光源（１ａ）の波長ス
ｌが８３０　ｎｍでレーザ光源（２ａ）の波長λ２が７
８０ｎｍ　となるように半導体レーザを選択すれば、第
２図（−に示すこの発明の一実施例に係わる波長合波プ
リズムの特性図のような波長特性の膜となる。このとき
、レーザ光源（２ａ）の光は波長合波プリズム（３）を
ろ過し、レーザ光源（１ａ）の光は波長合波プリズム（
３１の誘電体多層膜面で反射される。その結果、両レー
ザビームは同一光軸上に合波され、偏光合波プリズム（
５）に向かう。一方、レーザ光源（１ｂ）及び（２ｂ）
は、前記波長合波プリズム（４）と偏光合波プリズム（
５）の誘電体多層膜面に対してＳ偏光となる偏光方向の
光を出射するように配置されており。

レーザ光源（１ａ）及び（２ａ）の出射光と同様に合波
されて、偏光合波プリズム（５）に向かう。但し、誘電
体多層膜の波長特性は第２図（ｂｌに示すこの発明の一
実施例に係わる波長合波プリズムの特性図のように入射
光の偏光方向で異なり、上記実施例で挙げたような波長
差の少ないレーザ光の合波では画一光方向に対して満足
できる特性を持つ誘電体多層膜を得ることは極めて困難
である。このため、波長合波プリズム（３）と波長合波
プリズム（４）は、特性を変えて作られており、波長合
波プリズム（３）はＰ偏光に対して所望の波長特性が得
られるように、波長合波プリズム（４１はＳ偏光に対し
て所望の波長特性か得られるように設計されている。波
長合波プリズム（３）及び波長合波プリズム（４）を出
射したレーザ光は、各々Ｐ偏光、Ｓ偏光として偏光合波
プリズム（５）Ｋ入射する。この偏光合波プリズム（５
）の誘電体多層膜は４５°入射光に対してＰ偏光ならば
透過、Ｓ偏光ならば反射の特性を持っている。

このような偏光依存性を持つ膜は、比較的広範囲の波長
域で特性を維持するように設計することが可能であるた
め、入射した両波長λｌ、λ２に対して偏光特性による
合波が可能となる。結果として４個のレーザビームか同
一光軸上に合波されて偏光合波プリズム（５）より出射
する。

即ち、上記実施例は第１．第２光学手段が、レーザ光の
波長により透過と反射に分光特性の変化する誘電体多層
膜フィルタと、偏光ビームスプリフタで構成され、前記
誘電体多層膜フィルタが特定の偏光方向に対して前記レ
ーザ光の波長差を弁別出来るように設計されており、直
交する偏光方向の各々について波長差による前記半導体
レーザ光の合成を行ない、最後に偏光方向による合成を
行なった。

なお、上記実施例では波長合波プリズム（３）と波長合
波プリズム（４）を特性の異なるもので構成したか、レ
ーザ光の波長差が波長合波プリズムの偏光に対する特性
変化を許容できる程度に十分大きけれは、波長合波プリ
ズム（３）と波長合波プリズム（４）は同一のものでよ
く、またこの場合では（３１及び（４）を偏光合波プリ
ズムとし、（５）を波長合波プリズムとする構成でも同
等の合波性能が得られる。

また、異なる３肢長の合波の場合でも前記実施例と同様
の方式で可能である。例えば波長λ１〈λ２〈λ３　の
合成を考えると、第１図の光学系に於てレーザ光源（２
ａ）と波長合波プリズム（３）の間にもう一つの波長合
波プリズムを設置し、第３のレーザ光源を合波した後に
波長合波プリズム（３）で３波長の合波をする。同様に
してもう一方の波長台数プリズム（４）でも３波長の合
波をすれば計６個のレーザ光の合波が可能である。さら
に多数の波長のレーザ光の合波も前記手法により可能で
、偏光台数プリズムの波長帯に入る範囲内での多波長合
波ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、この発明は波長および偏向方向の
内の一方が異なる複数のレーザ光源と、異なる波長のレ
ーザ光をその光軸を一致させて重ね合せる第１光学手段
と、直交する偏光方向のレーザ光をその光軸を一致させ
て重ね合せる第２光学手段とを備えたものを用いること
により、２つより多（の例えば半導体レーザを合波でき
る合波光学系を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の合波光学系の構成図、第
２図（ａｔおよび（ｂｌはこの発明の一実施例に係わる
波長合波プリズムの特性を示す図、第３図は従来の合波
光学系の構成図である。 図において、　（ｌａ）と（１ｂ）および（２ａ）と（
２ｂ）は各々レーザ光Ｉ＄、（３）及び（４１は第１光
学手段の波長合波プリズム、（５）は第２光学手段の偏
光合波プリズムである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 波長および偏光方向の内の一方が異なる複数のレーザ光
   源と、異なる波長のレーザ光をその光軸を一致させて重
   ね合わせる第１光学手段と、直交する偏光方向のレーザ
   光をその光軸を一致させて重ね合わせる第２光学手段と
   を備えた合波光学系。