(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを取り込むための光入射端と、対象物に対してレーザビームを出射するための光出射端を有する光学モジュールにおいて、
前記光入射端を介して取り込まれたレーザビームをコリメートし、順方向伝搬ビームとして所定ビーム径のコリメート光を出力するコリメータと、
複数の複屈折素子を含み、前記コリメータから出力されたコリメート光が入射される第１端と、前記コリメート光が出力される第２端を有し、前記第２端において出射光が通過する、前記所定ビーム径に実質的に一致した径Ｄのクリアランスアパーチャを有する偏波無依存型の光アイソレータと、
前記光アイソレータから前記光出射端へ向かう光が通過する窓であって前記径Ｄを有する窓がそれぞれ設けられた第１光学部品と第２光学部品により構成され、前記第１光学部品と前記第２光学部品とを所定距離離間させることで、前記光出射端から前記光入射端へ向かう逆方向伝搬ビームから前記順方向伝搬ビームの光軸に対し所定角度で入射する光を遮断する斜光ビーム遮断部を備えた光学モジュール。
【請求項２】
前記第１及び第２光学部品は、それぞれの窓の中心と前記順方向伝搬ビームの光軸とその中心が一致するよう配置され、
前記径Ｄは、前記窓を規定する該第１及び第２光学部品それぞれの開口エッジを前記順方向伝搬ビームの光軸に直交する平面上に投影したときの該投影図形の径によって規定されることを特徴とする請求項１記載の光学モジュール。
【請求項３】
前記逆方向伝搬ビームのうち前記光アイソレータの第２端に対して垂直入射する光の、前記光アイソレータの前記第１端における出射角度をθとするとき、前記第１光学部品と前記第２光学部品との間隔Ｘは、
Ｘ＞２Ｄ／tanθ
なる関係を満たすことを特徴とする請求項２記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記複数の複屈折素子のうち最も前記光出射端側に位置する複屈折素子と最も前記光入射端側に位置する複屈折素子との間隔をＬとするとき、前記第１光学部品と前記第２光学部品との間隔Ｘは、
Ｘ＞２{Ｄ−Ｌtan(θ/２)}／tanθ
なる関係を満たすことを特徴とする請求項３記載の光学モジュール。
【請求項５】
所定波長の光を出力する光源部と、
前記光源部から出力された光を導くための導光部と、そして、
前記導光部により導かれた光を入力する請求項１〜４の何れか一項記載の光学モジュールを備えた光源装置であって、
前記光学モジュールに含まれるコリメータは、前記導光部により導かれた光をコリメートし、所定ビーム径のコリメート光として出力する光源装置。
【請求項６】
前記光源部は、増幅用光ファイバを含むことを特徴とする請求項５記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工等に利用可能な光源装置、及び該光源装置の一部を構成する光学モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工等に用いられる光源装置（レーザ加工装置）は、光源部から出力された光を導光部により光学モジュールへ導き、この光学モジュールから光を当該光源装置の外部へ出射する（対象物へ光照射）。光源部としては、一般にレーザ光源が用いられ、また、増幅用光ファイバを含むレーザ光源が用いられる場合がある。このような光源装置において、レーザ光が照射された対象物で生じた反射光は、光学モジュール及び導光部を経て光源部に戻って来る可能性がある。この場合、光源部が損傷を被る危険性がある。このような光源部の損傷を防止するため、該光源部への戻り光の入射を阻止する光アイソレータが使用されることが望ましい。
【０００３】
通常、光アイソレータは横モード単一ビームに対して用いられるのが一般的である。このときのアイソレーションは、以下の特許文献１〜３等に記載されている。すなわち、順方向に入射された光（順方向伝搬ビーム）が光アイソレータを通過した後に伝搬する光路と同じ光路を通って逆方向からの光（逆方向伝搬ビーム）が入射された場合を想定して、アイソレーションが定義される。この場合、上記文献１〜３に記載されているとおり、逆方向伝搬ビームは、光アイソレータ内部で終端されるのではなく、光アイソレータ入射端から、出射位置及び出射角度にずれを生じた状態で出射される。そのため、順方向伝搬ビームを発する光源には結合されないだけである。
【０００４】
上記文献１に開示されているように、光アイソレータに含まれる複屈折素子が平板型である場合、光アイソレータ入射端から出射される逆方向伝搬ビームは出射位置のみが変わるだけであるが、出射位置のズレにも複屈折率などによる制約がある。仮にモードフィールド径の大きいビームなど用いるとアイソレーションが劣化する危険性がある。この点、上記文献２に開示されているように、光アイソレータに含まれる複屈折素子が楔形である場合、光アイソレータ入射端から出射される逆方向伝搬ビームは出射角度も入射ビームとは異なる。したがって、モードフィールド径が大きくとも、順方向伝搬ビームを導波する光ファイバと光アイソレータとの間の距離さえ確保しておけば、アイソレーションの劣化は抑えられる。ただし、上記文献３に記載されているとおり、複屈折率にも制約があり、出射角度による分離は光軸に対して精々１゜程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２２４１５１号公報
【特許文献２】特開平０９−０５４２８３号公報
【特許文献３】特公昭６１−０５８８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者は従来のレーザ加工装置としての光源装置について検討した結果、以下のような課題を発見した。
【０００７】
すなわち、両端が光ファイバで結合されていない光源装置の出射光学ヘッドなどでは、レーザ加工用に供給される順方向伝搬ビーム（入射光）のパワー又はエネルギーも高く、再度、光ファイバに集光するのは危険である。加えて、出射光学ヘッドは、挿入損失を避ける意味もあって、光アイソレータ入射側にはデリバリー用の光ファイバが設けられていたとしても、該光アイソレータ出射側は空間光学系を介してそのまま順方向伝搬ビームが加工対象物に到達するよう構成される場合が殆どである。対象物が平面状の単純な構造であれば、反射光等の逆方向伝搬ビームがあったとしても、その逆方向伝搬ビームは順方向伝搬ビームの光路と一致した光路を辿ることになる。この場合、逆方向伝搬ビームは、光アイソレータを透過することで位置及び角度（光アイソレータの入射端における出射位置及び角度）が変わるため、該逆方向伝搬ビームがデリバリー用光ファイバに再入射する危険性は無い。しかしながら、対象物の形状が、ワイヤ類などのように不規則な場合や、平板状であっても表面が粗い場合（凹凸が存在する）場合、さらには、滑らかな平板状であっても加工に伴い孔や溝ができた場合、反射光等の逆方向伝搬ビームはランダムな光路を辿ることが予想される。
【０００８】
こうなると、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示されるように、実線の逆方向伝搬ビーム（反射光）が光アイソレータ３３の出射端に入射する際の位置や角度が順方向伝搬ビームと異なってしまう。この場合、逆方向伝搬ビームが光アイソレータ３３の入射端から出射される際に、偶然にも、光アイソレータ３３の入射端側に光学的接続されるデリバリー用光ファイバに結合してしまう危険性がある。なお、図中で、破線は順方向伝搬ビームの光軸ＡＸを示す。特に、光垂直入射する逆方向伝搬ビームを角度θで分離する光アイソレータ３３に対し（図３（ａ）参照）、該θだけ角度のずれた逆方向伝搬ビームが（第２端順方向伝搬ビームの出射端）に入射する場合（図３（ｃ）参照）が最悪である。また、必ずしも光アイソレータ３３の入射端から出射された逆方向伝搬ビームの分離成分と、順方向伝搬ビームの光路が一致しなくとも、逆方向伝搬ビームは或る程度のモード広がりを有するので、その一部がデリバリー用光ファイバに結合してしまう危険性がある。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、光アイソレータの出射端側が空間である場合にも反射戻り光（逆方向伝搬ビーム）を遮断することができる光学モジュール及びそれを含む光源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光モジュールは、順方向伝搬ビームとしてレーザビームを取り込むための光入射端と、対象物に対して該レーザビームを出射するための光出射端を有する。特に、本発明に係る光学モジュールにおいて、上述の課題を達成するため、光入射端から光出射端に向かって順に順方向伝搬ビームの光軸上に配置された、コリメータ、光アイソレータ、及び斜光ビーム遮断部を備える。
【００１１】
コリメータは、光入射端を介して取り込まれたレーザビームをコリメートし、順方向伝搬ビームとして所定ビーム径のコリメート光を出力する。光アイソレータは、複数の複屈折素子を含み、コリメータから出力されたコリメート光が入射される第１端と、コリメート光が出力される第２端を有する偏波無依存型の光アイソレータである。この偏波無依存型の光アイソレータは、第２端において出射光が通過する、所定ビーム径に実質的に一致した径Ｄのクリアランスアパーチャを有する。偏波無依存型の光アイソレータでは、コリメータ光が入射する第１端側に位置する複屈折素子により偏波成分の分離が行われる一方、コリメータ光が出射される第２端側に位置する複数の複屈折素子により偏波成分の合成が行われる。また、偏波無依存型の光アイソレータの場合、出射光のパワーは入射光の偏波状態に依存しない。斜光ビーム遮断部は、光アイソレータの第２端から出射された光を通過させる一方、光出射端から光入射端へ向かう逆方向伝搬ビームから順方向伝搬ビームの光軸に対し所定角度で入射する光の遮断に寄与する。斜光ビーム遮断部内には、光アイソレータの第２端から出射された光が通過する径Ｄの窓が配置され、この窓は、光アイソレータの第２端から出射された順方向伝搬ビームの光軸とその中心が一致するよう配置される。
【００１２】
なお、所定距離だけ離間した状態で配置される第１及び第２光学部品により斜光ビーム遮断部が構成された態様において、コリメータは、光入射端を介して取り込まれたレーザ光をコリメートし、順方向伝搬ビームとして所定ビーム径のコリメート光を出力する。光アイソレータは、複数の複屈折素子を含む偏波無依存型の光アイソレータである。斜光ビーム遮断部を構成する第１及び第２光学部品は、光アイソレータの第２端から出射された光が通過する径Ｄの窓がそれぞれ設けられている。この斜光ビーム遮断部は、第１光学部品と第２光学部品とを所定距離離間させることで、光出射端から光入射端へ向かう逆方向伝搬ビームから順方向伝搬ビームの光軸に対し所定角度で入射する光を遮断する。
【００１３】
本発明に係る光学モジュールにおいて、第１及び第２光学部品は、それぞれの窓の中心と光アイソレータの第２端から出射された順方向伝搬ビームの光軸が一致するよう配置されるのが好ましい。この場合、第１及び第２光学部品は、順方向伝搬ビームの光軸に対して垂直に配置されるのが製造作業の簡素化の観点から好ましい。ただし、これら第１及び第２光学部品が順方向伝搬ビームの光軸に対して傾いた配置状態も排除されない。そのため、この明細書において、第１及び第２光学部品それぞれにおける窓の径Ｄは、該窓を規定する該第１及び第２光学部品それぞれの開口エッジを順方向伝搬ビームの光軸に直交する平面上に投影したときの該投影図形の径によって規定される。
【００１４】
本発明に係る光学モジュールにおいて、第１及び第２光学部品の距離は、以下のように規定されるのが好ましい。すなわち、光出射端から光入射端に向かって伝搬する逆方向伝搬ビームの、光アイソレータの第１端における出射角度をθ（順方向伝搬ビームの光軸ＡＸに対する分離成分の出射角度）とするとき、第１光学部品と第２光学部品との間隔Ｘは、以下の関係を満たすのが好ましい。
Ｘ＞２Ｄ／tanθ。
【００１５】
さらに、複数の複屈折素子のうち最も光出射端側に位置する複屈折素子と最も光入射端側に位置する複屈折素子との間隔をＬとするとき、第１光学部品と第２光学部品との間隔Ｘは、以下の関係を満たしてもよい。
Ｘ＞２{Ｄ−Ｌtan(θ/２)}／tanθ。
【００１６】
本発明に係る光源装置は、光源部と、導光部と、上述のような構造を有する光モジュール（本発明に係る光モジュール）を備える。光源部は、所定波長の光を出力する。導光部は、光源部から出力された光を導くよう機能する。光学モジュールは、導光部により導かれた光を入力する。特に、光学モジュールの一部を構成するコリメータは、導光部により導かれた順方向伝搬ビームをコリメートし、所定ビーム径のコリメート光として出力する。
【００１７】
なお、本発明に係る光源装置において、光源部は、増幅用光ファイバを含むのが好ましい。
【００１８】
なお、本発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、本発明を限定するものと考えるべきではない。
【００１９】
また、本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例は本発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、本発明の範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように本発明によれば、光アイソレータの出射端側が空間である場合にも反射戻り光の効果的な遮断が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る光源装置の一実施例の構成を示す図である。
【図２】ビーム径、モードフィールド径、及び光学部品における窓の径の関係を説明するための図である。
【図３】光アイソレータにおける逆方向伝搬ビームの出射方向を説明するための図である。
【図４】図１に示された光源装置に含まれる第１及び第２光学部品の配置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る光モジュール及び光源装置の実施例を、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において同一部位、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明に係る光源装置の一実施例の構成を示す図である。図１において、光源装置１は、光源部１０、導光部２０、及び光学モジュール３０を備え、加工対象物２にレーザ光を照射して該加工対象物２を加工するためのレーザ加工装置に適用される。
【００２４】
光源部１０は、種光源１１、増幅用光ファイバ１２、光カプラ１３、及び励起光源１４を備える。増幅用光ファイバ１２は、所定軸に沿って伸びたコア領域と、該コア領域の外周に設けられたクラッド領域を備えた石英系光ファイバを含み、該コア領域にはＹｂ元素が添加されている。増幅用光ファイバ１２の一端には、励起光源１４から出力された励起光が光カプラ１３を経て供給されるとともに、種光源１１から出力された種光が供給される。励起光の供給により増幅用光ファイバ１２に添加されたＹｂ元素が励起され、該増幅用光ファイバ１２内で種光が増幅される。増幅された種光は、該増幅用光ファイバ１２の他端から出力される。光源部１０は、増幅用光ファイバ１２で増幅されたレーザ光（順方向伝搬ビーム）を、光カプラ１３を介して外部に出力する。
【００２５】
導光部２０は、光源部１０と光学モジュール３０との間に設けられ、光源部１０から出力された順方向伝搬ビームを一端から入力し、内部を伝搬した順方向伝搬ビームを他端に設けられた光コネクタ２１を介して出力する。導光部２０としてデリバリー用光ファイバが用いられる。
【００２６】
光学モジュール３０は、光入射端３０ａと、光出射端３０ｂを備えるとともに、該光入射端３０ａから該光出射端３０ｂへ向かって順に順方向伝搬ビームの光路上に配置された、コリメータ３２、光アイソレータ３３、第１光学部品３４、第２光学部品３５、ビームエキスパンダ３６、ミラー３７、及びレンズ３８を含む。なお、当該光モジュール３０の光入射端３０ａは、導光部２０（デリバリー用光ファイバ）の他端に設けられた光コネクタ２１の出射端に一致している。また、第１及び第２光学部品３４、３５により斜光ビーム遮断部４００が構成される。
【００２７】
すなわち、コリメータ３２は、光コネクタ２１から出力されたレーザ光をコリメートし、ビーム径Ｄ０のコリメート光を光アイソレータ３３へ向けて出力する。
【００２８】
光アイソレータ３３は、複数の複屈折素子３００を含む偏波無依存型の光アイソレータである。この光アイソレータ３３は、順方向伝搬ビームであるコリメート光が入射される第１端３３ａに位置する複屈折素子が２以上の偏波成分を分離するよう機能する一方、該コリメート光が出射される第２端３３ｂに位置する複屈折素子が２以上の偏波成分を合成するよう機能する。光アイソレータ３３は、第２端３３ｂから出射されたコリメーと光を第１光学部品３４へ向けて出力する。
【００２９】
第１光学部品３４及び第２光学部品３５それぞれは、コリメータ光が通過する窓３４０、３５０が設けられており、光アイソレータ３３の第２端３３ｂから出力されたコリメート光の光路上に所定間隔だけ離間した状態で配置されている。また、第１光学部品３４及び第２光学部品３５それぞれは、窓の中心とコリメート光の光軸ＡＸが一致するように設置されている。これら第１及び第２光学部品３４、３５により構成される斜光ビーム遮断部４００は、第１及び第２光学部品３４、３５の間隔を調節することで、逆方向伝搬ビームから順方向伝搬ビームの光軸ＡＸに対し所定角度で入射する光を遮断する。
【００３０】
図２（ａ）は、コリメータ光のビーム径Ｄ０、該コリメート光のモードフィールド径（ＭＦＤ）、及び第１及び第２光学部品３４、３５それぞれの窓３４０、３５０の径Ｄとの関係を説明するための図である。この図２（ａ）に示されたように、コリメート光は、多くの事例で見られるように、ガウシアンモード分布をとる順方向伝搬ビームであるため、そのＭＦＤは、中心ピークＰ０に対して１／ｅ２となる直径である。通常、ビーム径は、ＭＦＤの１．５倍〜２倍程度で規定される。したがって、この実施例においてもコリメータ光のビーム径Ｄ０はＭＦＤの１．５〜２倍とする。また、第１光学部品３４の窓３４０及び第２光学部品３５の窓３５０それぞれは、コリメータ光のビーム品質を劣化させない程度の径Ｄとすることになる。したがって、窓３４０、３５０それぞれの径Ｄは、ビーム径Ｄ０以上に設定する必要がある。一方で、これら第１及び第２光学部品３４、３５の協働により逆方向伝搬ビームの除去を実現するためには、窓３４０、３５０それぞれの径Ｄを大きくするのは好ましくない。そこで、この実施例では、窓３４０、３５０それぞれの径Ｄは、コリメータ光のビーム径Ｄ０と実質的に一致させている（Ｄ＝１．５×ＭＦＤ〜２×ＭＦＤ）。
【００３１】
ただし、第１光学部品３４及び第２光学部品３５は、図２（ｂ）に示されたように、コリメート光の光軸ＡＸに対して斜めに設置される場合も考えられる。この場合、窓３４０、３５０それぞれの径Ｄは、ビーム径Ｄより大きくする必要がある。したがって、この明細書では、窓３４０、３５０それぞれの径Ｄは、光軸ＡＸに対する第１及び第２光学部品３４、３５の種々の設置状態を考慮して、窓３４０、３５０それぞれを規定する開口エッジをｙ−ｚ平面に投影したときの該投影図形の径として定義される。
【００３２】
以上のように第１光学部品３４及び第２光学部品３５それぞれが光軸ＡＸに対して配置されることにより、光源部１０から出射されたレーザ光が高次の横モードを含んでいても、これら高次モードは遮断効果的に遮断されるため、回折限界の出力が得られるという利点がある。
【００３３】
ビームエキスパンダ３６は、光アイソレータ３３の第２端３３ｂから出射され、第１光学部品３４及び第２光学部品３５それぞれの窓３４０、３５０を順次通過したコリメート光（順方向伝搬ビーム）のビーム径をさらに拡大し、ミラー３７へ向けて出力する。ミラー３７は、ビームエキスパンダ３６から出力された加工用レーザ光をレンズ３８へ反射させる。そして、レンズ３８は、ミラー３７から到達した加工用レーザ光を対象物２に向けて集光する（加工用レーザ光の照射）。
【００３４】
図１に示された光学モジュール３０では、対象物２でランダムに発生する反射光（逆方向伝搬ビーム）が光アイソレータ３３の出射端（第２端３３ｂ）へ入射されることを防ぐため、第１光学部品３４及び第２光学部品３５が設けられている。このような光学部品は、２個用意されてもよいし、３個以上用意されてもよい。これら第１光学部品３４及び第２光学部品３５は、順方向伝搬ビームのみを通過させ、逆方向伝搬ビームを遮断することができる。
【００３５】
なお、第１及び第２光学部品３４、３５それぞれの窓３４０、３５０は、円形状の空孔で、上述のように、直径が順方向伝搬ビームのＭＦＤの１．５〜２倍程度である。また、窓３４０、３５０それぞれの中心は順方向伝搬ビームの光軸ＡＸと一致することが望ましい。これは、順方向伝搬ビームのＭＦＤ（順方向伝搬ビームの強度がピークＰ０に対して１／ｅ２となる直径）に一致するように、第１及び第２光学部品３４、３５それぞれの窓３４０、３５０の径Ｄを合わせると、パワーが減衰するのみならず、順方向伝搬ビームのビーム品質も回折限界から悪化するからである。
【００３６】
また、このような光学部品が光アイソレータ３３の出射端（第２端３３ｂ）の側にあるのみでは、光軸位置が（２×ＭＦＤ）以上異なる逆方向伝搬ビーム（反射光）を防ぐことができても、光源部１０を破壊する懸念がある。すなわち、逆方向伝搬ビームの一部が光アイソレータ３３の出射端３３ｂから入射し、さらに、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示されたように導光部２０に結合する可能性は排除できない。なお、図３（ａ）に示されたように、逆方向伝搬ビームの光軸と順方向伝搬ビームの光軸ＡＸとが一致している場合（逆方向伝搬ビームが第２端３３ｂへ垂直入射する場合）、光アイソレータ３３の第１端３３ａ（順方向伝搬ビームの入射端）において、逆方向伝搬ビームの各分離成分は、光軸ＡＸに対して±θの出射角度を有することになる。この場合、光アイソレータ３３とコリメータ３２の距離を適切に設定しておくことにより、逆方向伝搬ビームのコリメータ３２への入射は回避されえる。
【００３７】
特に、光源部１０が増幅用光ファイバ１２を含む構成の場合、増幅用光ファイバ１２が高い利得を有するため、光ファイバの損傷や励起光源１４および種光源１１の破壊に至る危険性がある。すなわち、僅かでも導光部２０を経て到達した逆方向伝搬ビームが増幅用光ファイバ１２に入射されると、該不要な逆方向伝搬ビーム自体が増幅されることになる。したがって、到達した逆方向伝搬ビームが増幅用光ファイバ１２中を或る程度の距離伝搬してしまえば、高い利得を得てしまい、光ファイバの損傷や励起光源１４および種光源１１の破壊に至る危険性がある。しかしながら、光源部１０が増幅用光ファイバ１２を含む構成の場合、光源部１０から出力される順方向伝搬ビームの偏波は概ねランダムであるので、光アイソレータ３３として偏波無依存型の光アイソレータを使用する必要がある。
【００３８】
このような僅かな逆方向伝搬ビーム（反射光）をも遮断するため（逆方向伝搬ビームを導光部２０に結合させない）、当該実施例に係る光学モジュール３０では、光アイソレータ３３の出射端（第２端３３ｂ）の側に少なくとも２つの光学部品３４、３５が配置されている。
【００３９】
図４は、斜光ビーム遮断部４００の機能として、第１及び第２光学部品３４、３５の配置状態を説明するための図である。なお、これらの図において、実線矢印は逆方向伝搬ビームを示し、破線矢印は順方向伝搬ビームを示す。光学部品３４及び第２光学部品３５は、コリメータ光がビーム径Ｄ０を保った状態で通過させる一方、光アイソレータ３３の第２端３３ｂへ所定の角度を持って入射される逆方向伝搬ビームを排除する窓３４０、３５０をそれぞれ有する。第１及び第２光学部品３４、３５それぞれの窓３４０、３５０は、光軸ＡＸに対して直交するよう配置される場合、コリメータ光のビーム径Ｄ０と同等の径Ｄ（＝１．５×ＭＦＤ〜２×ＭＦＤ）を有する円状であるのが好ましい。
【００４０】
図４（ａ）に示されたように、第１光学部品３４と第２光学部品３５との間隔Ｘが狭すぎる配置では、光軸ＡＸに対して角度θを持った逆方向伝搬ビーム（反射光）を除去しきれない。図４（ｂ）に示されたように第１光学部品３４と第２光学部品３５が配置された場合、直進してくる逆方向伝搬ビームはその全成分を除去することができる。しかしながら、現実には、第１及び第２光学部品３４、３５それぞれの窓３４０、３５０のエッジ部分での回折光が発生してしまう。そのため、図４（ｂ）に示された配置でも、やはり光アイソレータ３３に到達する逆方向伝搬ビーム成分が存在することになる。
【００４１】
望ましくは、図４（ｃ）に示されたような間隔Ｘ又はそれ以上の間隔が設定されることである。すなわち、光アイソレータ３３の第２端３３ｂに垂直入射された逆方向伝搬ビームが第１端３３ａから出力されるときの分離角度をθ（順方向伝搬ビームの光軸ＡＸに対する分離成分の出射角度）としたとき、第１光学部品３４と第２光学部品３５との間隔Ｘが以下の式（１）を満たすように、第１光学部品３４及び第２光学部品３５が配置されるのが望ましい。ここで、Ｄは、順方向伝搬ビームをビーム品質の劣化無く透過させるためにギリギリ必要な窓３４０、３５０の直径である。また、このＤは窓３４０、３５０を通過する順方向伝搬ビームのビーム径Ｄ０と実質的に一致しており、通常は順方向伝搬ビームのＭＦＤの１．５倍〜２倍程度である。
Ｘ＞２Ｄ／tanθ    …（１）
【００４２】
ただし、厳密には、図３（ｃ）に示されたように、導光部２０に結合されることにより損傷原因となる逆方向伝搬ビームの成分は、光アイソレータ３３の第２端３３ｂ（出射端）において、順方向伝搬ビームからＬtan(θ/２)だけずれた位置となる。ここで、Ｌは、図３（ａ）に示されたように、光アイソレータ３３に含まれる複屈折素子３００のうち、最も光出射端３０ｂ側に位置する複屈折素子と最も光入射端３０ａ側に位置する複屈折素子との間の長さである。これを考慮すれば、上記式（１）の条件は、以下の式（２）のように緩和される。
Ｘ＞２{Ｄ−Ｌtan(θ/２)}／tanθ    …（２）
【００４３】
一般的には、上記文献３に記載されているとおり、θは１°程度である。市販品の一例として光アイソレータ３３本体の長さは７６.４ｍｍである。また、Ｄを３ｍｍとする。このとき、第１光学部品３４と第２光学部品３５との間隔Ｘは、上記式（１）に従う場合、３４.４ｃｍであり、上記式（２）に従う場合、２６.７ｃｍである。
【００４４】
なお、光学モジュール３０の小型化も実用的には当然必要である。しかしながら、一般的に、光学モジュール３０は、シャッタやガイド用可視光との合波用ダイクロイックフィルタなども内蔵しなければならない。ただし、これらを第１及び第２光学部品３４、３５間に収める構成の場合、必ずしもスペース効率は劣化しない。
【００４５】
また、第１及び第２光学部品３４、３５に替えて、最初から光アイソレータ３３のクリアランスアパーチャを狭くすることも考えられる。しかしながら、対象物が時として反射光の存在しない有機物（例えば人体）である場合など、このような光学部品がそもそも不要である場合があることを考えると、その場合でもアラインメントが困難となるので得策とは言えない。クリアランスアパーチャがＤ０以上（望ましくはＤ０の２倍程度）の光アイソレータを選定した上で、最後に第１及び第２光学部品３４、３５を装着する光軸調整方法が望ましい。
【００４６】
以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１…光源装置、１０…光源部、１１…種光源、１２…増幅用光ファイバ、１３…光カプラ、１４…励起光源、２０…導光部、２１…光コネクタ、３０…光学モジュール、３２…コリメータ、３３…光アイソレータ、３４…第１光学部品、３５…第２光学部品、３６…ビームエキスパンダ、３７…ミラー、３８…レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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