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JPS5935003B2 - optical equipment - Google Patents
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JPS5935003B2 - optical equipment - Google Patents

optical equipment

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Publication number
JPS5935003B2
JPS5935003B2 JP52046825A JP4682577A JPS5935003B2 JP S5935003 B2 JPS5935003 B2 JP S5935003B2 JP 52046825 A JP52046825 A JP 52046825A JP 4682577 A JP4682577 A JP 4682577A JP S5935003 B2 JPS5935003 B2 JP S5935003B2
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Japan
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light beam
diameter
light
optical device
cross
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博司 山口
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ビームを処理する光学装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical device for processing a light beam.

レーザ光は通常の光と比較してはるかに高い直進性を有
することを特徴としている。
Laser light is characterized by having much higher straightness than normal light.

すなわち、第1図において、レーザ発振器1から出るレ
ーザビーム2について、その拡がりをあられす角θをビ
ーム拡がり角と呼んでいるが、これはArレーザ、He
−Neレーザ、低出力のYAGレーザなどにおいて、単
一横モード発振の場合には1〜2重rad程度であり、
多モード発振においても2〜3重rad、大出力のYA
Gレーザにおいても10〜15mrad程度以下であり
、きわめて小さい。しかしながらこのように小さい拡が
り角であつてもレーザ光の特徴を生かした使用法におい
ては次のような困難を生ずる。すなわち、微細部分の検
出、加工等の目的でレーザ光を微細なスポットに集光す
る場合があるが、この場合集光スポット径は集光レンズ
の焦点距離fとビーム拡がり角の積f・θで与えられる
That is, in FIG. 1, the angle θ at which the laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 spreads is called the beam spread angle.
-In the case of single transverse mode oscillation in Ne lasers, low-output YAG lasers, etc., it is about 1 to 2 rad,
Even in multi-mode oscillation, 2-3 rad, high output YA
Even in the case of a G laser, it is approximately 10 to 15 mrad or less, which is extremely small. However, even with such a small divergence angle, the following difficulties arise when using the laser beam to take advantage of its characteristics. In other words, there are cases where laser light is focused on a minute spot for the purpose of detecting or processing minute parts, and in this case, the diameter of the focused spot is the product of the focal length f of the focusing lens and the beam divergence angle f・θ is given by

焦点距離5mmのレンズにより集光する場合、単一モー
ドでは5〜10μmφ、多モードでは10〜25μmφ
、高出力YAGレーザでは50〜75μmφよりも小さ
い集光径を得ることは困難である。この点を解決するた
め小さいビーム拡がり角を得るため通常ビームエクスパ
ンダーが使われる。第2図にこれを示す。ビームエクス
パンダーにおいては、倍率の異なる二つのレンズが焦点
および光軸を共通として設置されている。すなわち、第
2図においては、焦点距離f1の集光レンズ3と、焦点
距離F2のコリメートレンズ4が光軸5および焦点6を
共通にして設置されている。一般に11くF2である。
F2/f1=mとする。光軸に平行な入射ビーム7が集
光レンズ3に入射すると光軸上の焦点6に集光せられ、
コリメートレンズ4を通過して再び平行な出射ビーム8
となる。相似関係から入射ビームの径d1、出射ビーム
の径については、なる(1)式の関係がある。
When focusing with a lens with a focal length of 5 mm, the diameter is 5 to 10 μmφ for single mode, and 10 to 25 μmφ for multimode.
, it is difficult to obtain a condensing diameter smaller than 50 to 75 μmφ with a high-power YAG laser. To solve this problem, a beam expander is usually used to obtain a small beam divergence angle. This is shown in Figure 2. In a beam expander, two lenses with different magnifications are installed with a common focal point and optical axis. That is, in FIG. 2, a condensing lens 3 with a focal length f1 and a collimating lens 4 with a focal length F2 are installed with the optical axis 5 and focal point 6 in common. Generally it is 11 x F2.
Let F2/f1=m. When the incident beam 7 parallel to the optical axis enters the condenser lens 3, it is focused at a focal point 6 on the optical axis,
The output beam 8 passes through the collimating lens 4 and becomes parallel again.
becomes. Based on the similarity relationship, the diameter d1 of the incident beam and the diameter of the output beam have the relationship expressed by equation (1).

従つてビーム径はビームエクスパンダ一によりm倍に拡
大された。集光レンズ3およびコリメートレンズ4の有
効口径は各各Dl,d2よりも大でなければならない。
第3図は、ビーム拡がり角がビームエクスパンダ一によ
り、どのように変化するかを示している。入射ビーム7
のビーム拡がり角をθ,とする平行ビームAl,all
と平行ビームBl,bllとのなす角がθ1であるとす
る。集光レンズ3により、平行ビームAl,a′1は焦
点面上の点Aに集光し、平行ビームBl,b′,は焦点
面上の点Bに集光する。AB間の距離はf1θ1に等し
く、これが焦点面におけるスポツト径となる。Aに集光
された光線は、コリメートレンズ4によつて平行ビーム
A2,al2となり、Bに集光された光線はコリメート
レンズ4によつて平行ビームB2,b′2となる。平行
ビ4ムA2jaと平行ビ4ムB2Sb′2のなす角θ2
が出射ビーム8のビーム拡がり角でありであつたから、 2 ・・・ となりビーム拡がり角は1/mに縮小している。
Therefore, the beam diameter was expanded m times by the beam expander. The effective apertures of the condensing lens 3 and the collimating lens 4 must be larger than each of Dl and d2.
FIG. 3 shows how the beam divergence angle changes depending on the beam expander. Incident beam 7
Parallel beam Al, all whose beam divergence angle is θ
Assume that the angle formed by the parallel beams Bl and bll is θ1. By the condenser lens 3, the parallel beam Al, a'1 is condensed at a point A on the focal plane, and the parallel beam B1, b', is condensed at a point B on the focal plane. The distance between AB is equal to f1θ1, which is the spot diameter at the focal plane. The light rays condensed at A become parallel beams A2, al2 by the collimating lens 4, and the light rays condensed at B become parallel beams B2, b'2 by the collimating lens 4. Angle θ2 between parallel beam 4 A2ja and parallel beam 4 B2Sb'2
Since is the beam divergence angle of the output beam 8, it becomes 2..., and the beam divergence angle is reduced to 1/m.

(1),(4)よりD2θ22d1θ11111111
8(5)となる。
From (1) and (4), D2θ22d1θ11111111
8(5).

すなわち、ビームエクスパンダ一によりビーム拡がり角
が1/mに縮小するとき、ビーム径はm倍になつており
、これらの積は不変である。このようなビームエクスパ
ンダ一を用いると、ビーム拡がり角は小さくできるが、
ビーム径が大きくなるので光学素子、検出系などに問題
を生じる。すなわちレンズのF数、(Dはレンズの有効
口径、fは焦点距離)について、F数には理論上および
技術上の制約があり0.8〜1.0よりも小さくするこ
とは困難である。
That is, when the beam spread angle is reduced to 1/m by the beam expander, the beam diameter is multiplied by m, and the product of these remains unchanged. Using such a beam expander can reduce the beam divergence angle, but
Since the beam diameter becomes large, problems occur with optical elements, detection systems, etc. In other words, regarding the F number of the lens (D is the effective aperture of the lens, f is the focal length), there are theoretical and technical restrictions on the F number, and it is difficult to make it smaller than 0.8 to 1.0. .

またDも光学材料等の制約によつてあまり大きくするこ
とは出来ない。さらにこのように口径が大きく焦点距臨
の小さいレンズは製作が困難で高価なものとなるという
欠点がある。今集光レンズの口径をDとしてビーム径と
等しくとると,ゆえにスーポツト径はとなる。
Furthermore, D cannot be made very large due to restrictions on optical materials and the like. Furthermore, such a lens with a large aperture and a small focal length has the disadvantage that it is difficult to manufacture and expensive. Now, if we assume that the aperture of the condenser lens is D and is equal to the beam diameter, then the spot diameter will be.

Fには下限があるから、Fをその下限(0.8程度)と
すればdθ・を小さくしないかぎりスポツト径は小さく
できない。(5)式より明かなようにビームエクスパン
ダ一を用いてdθを小さくすることは出来ないからこれ
によつてスポツト径を小さくすることはできない。無論
ビーム径より細い開孔板にてビームをカツトして一部分
をとり出すことによつてdθを小さくすることができる
がこれはそれだけパワーの低下をまねくことは明かであ
る。例として、ビーム拡がり角10mrad、ビーム径
5詣φの大出力多モードのYAGレーザ゛のビーム拡が
り角をビームエクスパンダ一により1mradに低下さ
せた場合、ビーム径は50mmφとなる。
Since F has a lower limit, if F is set to the lower limit (approximately 0.8), the spot diameter cannot be reduced unless dθ. As is clear from equation (5), it is not possible to reduce dθ by using a beam expander, so the spot diameter cannot be reduced thereby. Of course, it is possible to reduce dθ by cutting the beam with an aperture plate smaller than the beam diameter and extracting a portion of the beam, but it is clear that this will lead to a corresponding decrease in power. As an example, when the beam spread angle of a high power multi-mode YAG laser with a beam spread angle of 10 mrad and a beam diameter of 5 mm is reduced to 1 mrad by a beam expander, the beam diameter becomes 50 mm.

これを集光するためのレンズの有効口径を50m1Lφ
とすればFO.8の場合焦点距離fは40關となり、集
光径は40μmφとなる。ビームエクスパンダ一を通さ
ない場合についてはビーム径5mmφに対してレンズ有
効口径5關φ,FO.8とすると、焦点距離は4TLT
1Lとなるので集光スポツト径はやはり40μmφであ
る。(10mrad×4龍=40μm)したがつてビー
ムエクスパンダ一を通すことによつて集光スポツト径を
小さくすることは出来ない。以上のように従来技術にお
いては光ビームのパワーを低下させることなくビーム拡
がり角を小さくするためにはビーム径を大きくする必要
があり、技術的な困難さをまねくとともに装置が高価と
なるという欠点があつた。またはビームエクスパンダ一
を用いてもスポツト径は小さく出来ないという困難があ
つた。本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなくし
、光ビームのパワーを低下させることなく光ビームの拡
がり角θとビーム径dの積を小さくするような光学装置
を提供し、またこれによりレンズで集光するときの集光
スポツト径を小さくすることにある。
The effective aperture of the lens to condense this light is 50m1Lφ
Then FO. In the case of 8, the focal length f is 40 mm, and the condensing diameter is 40 μmφ. In the case where the beam expander does not pass through the lens, the effective aperture of the lens is 5mmφ and the FO. 8, the focal length is 4TLT
Since it is 1 L, the condensing spot diameter is also 40 μmφ. (10 mrad×4×40 μm) Therefore, it is not possible to reduce the diameter of the condensing spot by passing the beam through a beam expander. As described above, in the conventional technology, it is necessary to increase the beam diameter in order to reduce the beam divergence angle without reducing the power of the optical beam, which leads to technical difficulties and has the disadvantage that the equipment becomes expensive. It was hot. Another problem was that even if a beam expander was used, the spot diameter could not be made smaller. An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide an optical device that reduces the product of the divergence angle θ of a light beam and the beam diameter d without reducing the power of the light beam. The objective is to reduce the diameter of the converging spot when condensing light.

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体的に説明
する。
The present invention will be specifically described below based on embodiments shown in the drawings.

第4図に本発明にかかる装置の概略を示す。入射レーザ
ビーム9はレーザ発振器のブリユースタ一窓等により紙
面に平行な方向の直線偏光になつているものとする。入
射ビーム9のうち右半分のビームBcは1/2波長板1
0に入射する。これを通過したビームは紙面に垂直な直
線偏光となつている。これが反射鏡11により反射せら
れて偏光ビームスプリツタ一12に入射する。偏光ビー
ムスプリツタ一は複屈析性の結晶たとえば方解石あるい
は水晶を三角柱に切断研摩したものABD,BCDを貼
合せて直方体ABCDとしたものであり、紙面に平行な
直線偏光は透過し、紙面に垂直な直線偏光は貼合面BD
において反射するような性質をもつ。この場合、紙面に
平行な直線偏光の透過率および紙面に垂直な直線偏光の
反射率をほぼ100%とし、紙面に平行な直線偏光の反
射率および紙面に垂直な直線偏光の透過率をほぼ0%と
することは技術的に可能であり、そのような透過率・反
射率のものを採用するものとする。1/2波長板10を
通過して後、反射鏡11にて反射せられた紙面に垂直な
ビームは偏光ビームスプリツタ一12のCD面に垂直に
入射して貼合面BDにて反射され、ビームa′,B7と
なつて出射する。
FIG. 4 shows an outline of the apparatus according to the present invention. It is assumed that the incident laser beam 9 is linearly polarized in a direction parallel to the plane of the paper by a Brieuster window of a laser oscillator or the like. The right half beam Bc of the incident beam 9 is connected to the 1/2 wavelength plate 1
0. The beam that passes through this becomes linearly polarized light perpendicular to the plane of the paper. This light is reflected by a reflecting mirror 11 and enters a polarizing beam splitter 12 . The polarizing beam splitter is made of birefringent crystals such as calcite or quartz cut and polished into triangular prisms, ABD and BCD, and pasted together to form a rectangular parallelepiped ABCD. Vertical linearly polarized light is on the bonding surface BD
It has the property of being reflected. In this case, the transmittance of linearly polarized light parallel to the paper surface and the reflectance of linearly polarized light perpendicular to the paper surface are approximately 100%, and the reflectance of linearly polarized light parallel to the paper surface and the transmittance of linearly polarized light perpendicular to the paper surface are approximately 0%. % is technically possible, and those with such transmittance and reflectance shall be adopted. After passing through the 1/2 wavelength plate 10, the beam reflected by the reflecting mirror 11 and perpendicular to the plane of the paper enters the CD surface of the polarizing beam splitter 12 perpendicularly and is reflected by the bonding surface BD. , beams a' and B7 are emitted.

また、入射ビームの左半分Abは偏光ビームスプリツタ
一を透過してビームA7b/となつてとり出させる。こ
れにより入射ビーム9の幅の1/2の幅の出射ビーム8
が得られた。第5図は入射ビーム、出射ビームの断面図
である。入射ビームの断面はOを中心とする円PQRS
である。
Further, the left half Ab of the incident beam passes through the polarizing beam splitter 1 and is taken out as a beam A7b/. As a result, the output beam 8 has a width that is 1/2 of the width of the input beam 9.
was gotten. FIG. 5 is a cross-sectional view of the incident beam and the output beam. The cross section of the incident beam is a circle PQRS centered at O.
It is.

第4図に示した光学装置により入射ビームの右半分PO
RSはKQLOの位置へ移され入射ビーム左半分POR
Qと部分的に重なる。このようにしてもとの入射ビーム
径の1/2の幅をもつ出射ビーム断面PKLRが得られ
る。第4図、第5図に示した方式では出射ビームは長方
形に近い断面をもつことになる。また出射ビームの強度
分布も第5図Q,O付近が大きくもとのレーザ・ビーム
の強度分布と大きく異なつている。そこで中心の部分の
強度分布が高く正方形の断面を有するような出射ビーム
を形成する実施例を示す。第6図はレーザビームの断面
を示す図である。入射ビームの断面の円13に外接する
正方形ABCDを縦と横に6分割して小正方形のプロツ
クに分ける。横方向に左からm番目、縦方向に上からn
番目のプロツクの番号をM,nとする。第4図に示した
光学装置において偏光ビームスプリツタ12を反射鏡1
1から左方へ離すことにより隣接しない二つのビームの
重ね合せが行えることは明かである。よつて第6図にお
いてこのような方法を用いて、12プロツクのビームを
22プロツクへ、13プロツクのビームを33プロツク
へ・・・と移す。第6図のEFGHの内側は出射ビーム
の断面でありその各プロツクは光学装置により移行され
たプロツクの番号が記入してある。このような移行によ
り中心に強度分布の高いビームのプロツクが移されるこ
ととなるので、得られる出射ビームは中心強度分布の高
い正方形のビームとなる。第7図、第8図、第9図は各
々レーザ発振器1から出たビームを対物レンズ14でた
だちに集光する場合、ビームエクスパンダ一15によつ
てビーム拡がり角を小さくしてから対物レンズ14によ
り集光する場合、ビームエクスパンダ一15を通つた後
本発明にかかる光学装置16を用いてビーム径を小さく
してから集光する場合を比較して示したものである。レ
ーザ発振器1のビーム拡がり角を5mrad1レンズの
F数はすべて1、最初の光学系に入るビーム径を5m1
Lφとすれば第7図では対物レンズ14の焦点距離は5
mT!Lとなりスポツカ7の径は25μmφとなる。第
8図においてビームエクスパンダの倍率すなわちコリメ
ートレンズと焦光レンズの焦点距離の比を1.4とする
。これを通過したビームの拡がり角は5mrad/1.
4=3.57mradとなる。ビーム径は5×1.4=
7mTILφとなつている。対物レンズ14はこれより
焦点距離7mmとなるので、集光スポツカ7の径は3.
57mrad×7mT1L=25μmφとなり、第7図
の場合と同一になる。第9図ではビームエクスパンダ一
から出たビームを本発明にかかる光学装置16に入射さ
せている。この装置16は第6図により説明したような
方法によつてほぼ円形の断面の出射ビームを得るように
したものとする。出射ビームの径は入射ビームの径のほ
ぼ1/V2ご1/1。4倍となる。
The right half of the incident beam PO is
RS is moved to the position of KQLO and the left half of the incident beam POR
Partially overlaps with Q. In this way, an output beam cross section PKLR having a width of 1/2 of the original incident beam diameter is obtained. In the systems shown in FIGS. 4 and 5, the output beam has a nearly rectangular cross section. Furthermore, the intensity distribution of the emitted beam is largely different from the intensity distribution of the original laser beam near Q and O in FIG. Therefore, an embodiment will be described in which an emitted beam having a high intensity distribution at the center and a square cross section is formed. FIG. 6 is a diagram showing a cross section of a laser beam. The square ABCD circumscribing the circle 13 of the cross section of the incident beam is divided into six pieces vertically and horizontally into small square blocks. mth horizontally from the left, vertically nth from the top
Let the number of the th block be M, n. In the optical apparatus shown in FIG. 4, the polarizing beam splitter 12 is connected to the reflecting mirror 1
It is clear that two non-adjacent beams can be superimposed by moving them away from 1 to the left. Therefore, in FIG. 6, using this method, the beam of the 12th block is transferred to the 22nd block, the beam of the 13th block is transferred to the 33rd block, and so on. Inside the EFGH of FIG. 6 is a cross-section of the output beam, each block of which is marked with the number of the block transferred by the optical system. As a result of such a shift, the block of the beam with a high intensity distribution at the center is shifted, and the resulting output beam becomes a square beam with a high intensity distribution at the center. 7, 8, and 9, when the beam emitted from the laser oscillator 1 is immediately focused by the objective lens 14, the beam spread angle is reduced by the beam expander 15, and then the objective lens 14 is focused. This figure shows a comparison between the case where the beam diameter is reduced using the optical device 16 according to the present invention after passing through the beam expander 15, and then the beam is focused. The beam divergence angle of laser oscillator 1 is 5mrad, the F number of all lenses is 1, and the beam diameter entering the first optical system is 5m1.
If Lφ is assumed, the focal length of the objective lens 14 in FIG. 7 is 5.
mT! L, and the diameter of the spotter 7 is 25 μmφ. In FIG. 8, the magnification of the beam expander, that is, the ratio of the focal lengths of the collimating lens and the focusing lens is assumed to be 1.4. The divergence angle of the beam passing through this is 5mrad/1.
4=3.57mrad. Beam diameter is 5×1.4=
7mTILφ. Since the objective lens 14 has a focal length of 7 mm, the diameter of the condensing spotter 7 is 3 mm.
57 mrad×7 mT1L=25 μmφ, which is the same as in the case of FIG. In FIG. 9, the beam emitted from the beam expander 1 is made incident on the optical device 16 according to the present invention. This device 16 is designed to obtain an emitted beam having a substantially circular cross section by the method described in FIG. The diameter of the output beam is approximately 1/V2 (1/1.4 times) the diameter of the input beam.

したが2て出射ビーム径は7mm/1.4=5mmμと
なる。またビーム拡がり角はこの光学装置16に入る前
と変わらず3・57mradである。したがつて対物レ
ンズ14の焦点距離は5詣となり、集光スポツト17の
径は5mTIL×3.57mrad−17.85μmφ
となる。したがつて第7図、第8図のスポツト径の1/
1.4倍の小さいスポツト径が第9図に示した光学系に
より得られたことになる。以上説明したように本発明に
よれば、光ビームのパワーを低減することなく、ビーム
径を低減させる装置を得ることができ、これによりビー
ム径とビーム拡がり角の積が小さくできるのでレンズで
集光する場合の集光スポツト径が小さくできる。
Therefore, the diameter of the emitted beam is 7 mm/1.4=5 mmμ. Also, the beam divergence angle remains the same as before entering the optical device 16, which is 3.57 mrad. Therefore, the focal length of the objective lens 14 is 5 mm, and the diameter of the condensing spot 17 is 5 mTIL x 3.57 mrad - 17.85 μmφ.
becomes. Therefore, 1/ of the spot diameter in Figures 7 and 8
This means that a spot diameter 1.4 times smaller was obtained by the optical system shown in FIG. As explained above, according to the present invention, it is possible to obtain a device that reduces the beam diameter without reducing the power of the light beam, and as a result, the product of the beam diameter and the beam divergence angle can be reduced, so that it can be focused by a lens. The diameter of the condensing spot when emitting light can be made smaller.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はレーザ発振器より出るレーザビームの拡がり角
について説明した説明図、第2図はビームエクスパンダ
一を示す図、第3図はビームエクスパンダ一によるビー
ム拡がり角の低下を示す説明図、第4図は本発明にかか
る光学装置を示す概略構成図、第5図は第4図の光学装
置に入射するビーム断面およびこれより出射するビーム
断面を示す図、第6図は本発明にかかる光学装置を繰返
し用いて中央に高いパワー密度をもち断面が正方形であ
るようなビームをつくる方法を示すための入射ビームお
よび出射ビームの断面図、第7図は各々レーザから出た
光を対物レンズでただちに集光する場合を示した図、第
8図はビームエクスパンダを通してから対物レンズで集
光する場合を示した図、第9図はビームエクスパンダ一
および本発明にかかる光学装置を通して集光する場合を
示した図である。 符号の説明、1・・・・・・レーザ発振器、3・・・・
・・集光レンズ、4・・・・・・コリメートレンズ、1
0・・・・・・1/2波長板、11・・・・・・反射鏡
、12・・・・・・偏光ビーム・スプリツタ一、14・
・・・・・集光レンズ、15・・・・・・ビームエクス
パンダ一 16・・・・・・光学装置。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the divergence angle of a laser beam emitted from a laser oscillator, FIG. 2 is a diagram illustrating a beam expander 1, and FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a decrease in the beam divergence angle due to the beam expander 1, FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an optical device according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a cross section of a beam entering the optical device of FIG. 4 and a cross section of a beam exiting from the optical device, and FIG. Cross-sectional views of the input and output beams to illustrate how to repeatedly use an optical device to create a beam with a high power density in the center and a square cross section. Figure 8 shows the case where the light is focused immediately by the beam expander and then the objective lens, and Figure 9 shows the case where the light is focused through the beam expander and the optical device according to the present invention. FIG. Explanation of symbols, 1... Laser oscillator, 3...
...Condensing lens, 4...Collimating lens, 1
0...1/2 wavelength plate, 11...Reflector, 12...Polarized beam splitter, 14...
... Condensing lens, 15 ... Beam expander 16 ... Optical device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 偏光ビームスプリッター、1/2波長板を構成要素
とし、直線偏光した光ビームの一部分を偏光ビームスプ
リッターに入射させてこれを透過又は反射させ、光ビー
ムの他の一部分を1/2波長板を透過させてその偏光方
向を90°変化させた後、導びいて偏向ビームスプリッ
ターに入射させ、これを反射又は透過させて、前記透過
ビームと合体し、もつて、もとの光ビームのビーム拡が
り角を増大させることなく光ビームの径を減小させてと
り出すことを特徴とする光学装置。 2 直線偏光した光ビームの断面を多数個の小区域に分
割し、上記偏光ビームスプリッター及び1/2波長板か
らなる光学装置を多数個用いて一つの区間の光ビームを
他の区間の光ビームと重ね合せて全体の光ビームの断面
積を減小させると共に、光ビームの断面パワー密度分布
を所定の分布に変更してとり出すようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光学装置。 3 光ビームの口径を拡大して直線偏光した光ビームに
変更するビームエクスパンダーを設け、該ビームエクス
パンダーにより直線偏光した光ビームの断面を複数個の
小区域に分割し、光ビームの一部分を透過させてその偏
光方向を90度変化させる1/2波長板と、上記光ビー
ムの他の一部分及び1/2波長板によつて偏向された光
ビームの一部分を入射させて反射または透過させて合成
する偏光ビームスプリッターとからなる光学装置を設け
、光ビーム径を入射する前と同程度またはこれより小さ
くし、かつビーム拡がり角を入射する前と同程度または
これより小さくするようにしたことを特徴とする光学装
置。
[Claims] 1. A polarizing beam splitter, which includes a half-wave plate as a component, makes a part of a linearly polarized light beam incident on the polarizing beam splitter, transmits or reflects it, and transmits the other part of the light beam. After passing through a 1/2 wavelength plate and changing its polarization direction by 90°, the light is guided and incident on a polarizing beam splitter, where it is reflected or transmitted, and is combined with the transmitted beam to form the original beam. An optical device characterized in that the diameter of a light beam is reduced and extracted without increasing the beam divergence angle of the light beam. 2. Divide the cross section of a linearly polarized light beam into a large number of small areas, and use a number of optical devices consisting of the polarizing beam splitter and 1/2 wavelength plate to separate the light beam from one section into a light beam from another section. Claim 1 is characterized in that the cross-sectional area of the entire light beam is reduced by superimposing the light beam on the light beam, and the cross-sectional power density distribution of the light beam is changed to a predetermined distribution before being extracted. optical device. 3 A beam expander is provided to expand the aperture of the light beam and change it into a linearly polarized light beam, and the beam expander divides the cross section of the linearly polarized light beam into a plurality of small areas, and a portion of the light beam is A half-wave plate that transmits the light and changes its polarization direction by 90 degrees, and the other part of the light beam and the part of the light beam that has been polarized by the half-wave plate are made incident and reflected or transmitted. An optical device consisting of a polarizing beam splitter for combining is provided, and the diameter of the light beam is made to be the same as or smaller than that before entering the beam, and the beam divergence angle is made to be the same as or smaller than that before entering. Featured optical device.
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