(57)【要約】 【課題】  合波モジュールにおいて、個々のレーザからの出射光の光量等の物理特性を簡易にかつ高精度に検出し、リアルタイムモニタリングも可能とする。【解決手段】  合波モジュール１は、複数のレーザ１１が配列された光源アレイ１０と、光源アレイ１０から出射された光束群ＬＧをレーザ１１からの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイ２０と、コリメートレンズアレイ２０から出射された光束群ＬＧを一括集光する集光レンズ３０と、集光レンズ３０により集光された光束群ＬＧが重畳状態で入射する光ファイバ４０とを備えたものであり、集光レンズ３０と光ファイバ４０との間にハーフミラー５０が設けられ、光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に非等価な位置に、ハーフミラー５０により反射された光束群ＬＧを受光し、レーザ１１からの各光束Ｌ１〜Ｌ７の物理特性を検出する受光素子アレイ６０が設けられている。【選択図】  図１
2006284856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザが配列された光源アレイと、該光源アレイから出射された光束群を前記レーザからの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイと、該コリメートレンズアレイから出射された前記光束群を一括して集光する集光レンズと、該集光レンズにより集光された前記光束群が重畳状態で入射する光ファイバとを備えた合波モジュールにおいて、
前記集光レンズと前記光ファイバとの間に、前記光束群を前記光ファイバ側に一部透過すると共に前記光ファイバと異なる側に一部反射するハーフミラーが設けられており、
前記光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置に、前記ハーフミラーにより反射された前記光束群を受光し、該光束群をなす個々の前記レーザからの光束の物理特性を各々検出する複数の受光素子からなる受光素子アレイが設けられたことを特徴とする合波モジュール。
【請求項２】
前記受光素子アレイは前記光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置からの光学距離ｚが下記式（１）又は（２）を充足する位置に配置され、かつ該受光素子アレイをなす前記複数の受光素子のピッチが該受光素子アレイに入射する時点の個々の前記レーザからの前記光束のピッチに略等しく設定されたことを特徴とする請求項１に記載の合波モジュール。
【数１】
2006284856.tif 000009
（式中、λはレーザ出射光の中心波長、ｗ０は光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置における光束の最小径を各々示す。）
【請求項３】
複数のレーザが配列された光源アレイと、該光源アレイから出射された光束群を前記レーザからの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイと、該コリメートレンズアレイから出射された前記光束群を一括して集光する集光レンズと、該集光レンズにより集光された前記光束群が重畳状態で入射する光ファイバとを備えた合波モジュールにおいて、
前記光ファイバは、光入射面が光軸に対して斜めとされ、かつ該光入射面が前記光束群を一部透過すると共に一部反射するハーフミラー面とされたものであり、
前記光入射面により反射された前記光束群を受光し、該光束群をなす個々の前記レーザからの光束の物理特性を各々検出する複数の受光素子からなる受光素子アレイが設けられたことを特徴とする合波モジュール。
【請求項４】
前記受光素子アレイは前記光ファイバの前記光入射面からの光学距離ｚが下記式（２）を充足する位置に配置され、かつ該受光素子アレイをなす前記複数の受光素子のピッチが該受光素子アレイに入射する時点の個々の前記レーザからの前記光束のピッチに略等しく設定されたことを特徴とする請求項３に記載の合波モジュール。
【数２】
2006284856.tif 000010
（式中、λはレーザ出射光の中心波長、ｗ０は光ファイバの光入射面における光束の最小径を各々示す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザからの出射光を重畳させて１個の光ファイバに入射させる合波モジュールに係り、特に個々のレーザからの出射光の物理特性をモニタリング可能な合波モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のレーザからの出射光を重畳させて１個の光ファイバに入射させ、高輝度ファイバ出力を得る合波モジュールが提案されている。合波モジュールは例えば、複数のレーザが配列された光源アレイと、光源アレイから出射された光束群をレーザからの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイと、コリメートレンズアレイから出射された光束群を一括して集光する集光レンズと、集光レンズにより集光された光束群が重畳状態で入射する光ファイバとから概略構成される。
【０００３】
合波モジュールでは、光ファイバに入射する光の光量等の物理特性が経時的に略一定であることが好ましい。従来は例えば、集光レンズと光ファイバとの間に受光素子を配置して光源アレイ全体の出射光量を検出し、この光量が略一定となるように光源アレイをなす１個又は複数のレーザの出射光量を調整するフィードバック制御がなされている。しかしながら、かかるモニタリングでは制御が極めて困難であり、複雑な制御回路等を必要とし制御精度にも限界がある。また、受光素子を配置している間は光ファイバへの光入射が遮断されるため、モジュールをオフ状態とせざるを得ず、リアルタイム検出もできない。
【０００４】
光ファイバに入射する光の物理特性を経時的に略一定に制御するには、個々のレーザからの出射光の物理特性をリアルタイムにモニタリングし、個々のレーザからの出射光を各々略一定に制御することが好ましい。
【０００５】
合波モジュールの光量モニタリングに関しては、（１）個々のレーザの後方に受光素子を配置してレーザ後方出射光を検出することで、個々のレーザからの出射光の物理特性をモニタリングする（特許文献１）、（２）集光レンズと光ファイバとの間に受光素子を配置し、複数のレーザを時間順次に点灯して個々のレーザからの出射光の物理特性をモニタリングする（特許文献２）等が提案されている。
【特許文献１】特開平７−３２６８１０号公報
【特許文献２】特開平１−１０６４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の合波モジュールは、レーザの後方に漏れる後方出射光の物理特性を検出するものであり、光ファイバに入射する本来検出したい前方出射光の物理特性を直接検出するものではない。かかる合波モジュールでは、後方出射光と前方出射光の物理特性の傾向が必ずしも一致する訳ではないため、検出精度が良好ではない。また、個々のレーザごとに受光素子を設ける必要があり、合波モジュール全体の小型化も難しい。
【０００７】
特許文献２に記載の合波モジュールは、光量モニタリングを行う際には複数のレーザを時間順次点灯する必要があり、検出や制御に時間がかかってしまう。また、リアルタイムモニタリングもできない。
【０００８】
特許文献２に記載の合波モジュールの構成を変更して、集光レンズと光ファイバとの間ではなく光源アレイと集光レンズとの間に受光素子アレイを配置することも考えられる。この場合には、個々のレーザからの光束が重畳していない状態で光量を検出するため、複数のレーザを同時点灯しても個々のレーザからの光束を独立検出することが可能である。しかしながら、集光前の光束群の径は大きくそれに合わせて受光素子アレイを大きくする必要があり、合波モジュール全体の小型化が難しい。また、リアルタイム検出ができない点も変わりない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、個々のレーザからの出射光の光量等の物理特性を簡易にかつ高精度に検出し、リアルタイムモニタリングも可能な合波モジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の合波モジュールは、複数のレーザが配列された光源アレイと、該光源アレイから出射された光束群を前記レーザからの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイと、該コリメートレンズアレイから出射された前記光束群を一括して集光する集光レンズと、該集光レンズにより集光された前記光束群が重畳状態で入射する光ファイバとを備えた合波モジュールにおいて、
前記集光レンズと前記光ファイバとの間に、前記光束群を前記光ファイバ側に一部透過すると共に前記光ファイバと異なる側に一部反射するハーフミラーが設けられており、
前記光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置に、前記ハーフミラーにより反射された前記光束群を受光し、該光束群をなす個々の前記レーザからの光束の物理特性を各々検出する複数の受光素子からなる受光素子アレイが設けられたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第１の合波モジュールにおいては、前記受光素子アレイは前記光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置からの光学距離ｚが下記式（１）又は（２）を充足する位置に配置され、かつ該受光素子アレイをなす前記複数の受光素子のピッチが該受光素子アレイに入射する時点の個々の前記レーザからの前記光束のピッチに略等しく設定されることが好ましい。
【００１２】
本発明の第１の合波モジュールにおいて、「光学距離ｚの±」は、受光素子アレイが光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置より集光レンズ側にある場合を「−」、その反対側にある場合を「＋」と定義する。
【数１】
2006284856.tif 000003
（式中、λはレーザ出射光の中心波長、ｗ０は光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置における光束の最小径を各々示す。）
【００１３】
本発明の第２の合波モジュールは、複数のレーザが配列された光源アレイと、該光源アレイから出射された光束群を前記レーザからの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイと、該コリメートレンズアレイから出射された前記光束群を一括して集光する集光レンズと、該集光レンズにより集光された前記光束群が重畳状態で入射する光ファイバとを備えた合波モジュールにおいて、
前記光ファイバは、光入射面が光軸に対して斜めとされ、かつ該光入射面が前記光束群を一部透過すると共に一部反射するハーフミラー面とされたものであり、前記光入射面により反射された前記光束群を受光し、該光束群をなす個々の前記レーザからの光束の物理特性を各々検出する複数の受光素子からなる受光素子アレイが設けられたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第２の合波モジュールにおいては、前記受光素子アレイは前記光ファイバの前記光入射面からの光学距離ｚが下記式（２）を充足する位置に配置され、かつ該受光素子アレイをなす前記複数の受光素子のピッチが該受光素子アレイに入射する時点の個々の前記レーザからの前記光束のピッチに略等しく設定されることが好ましい。
【数２】
2006284856.tif 000004
【００１５】
（式中、λはレーザ出射光の中心波長、ｗ０は光ファイバの光入射面における光束の最小径を各々示す。）
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の合波モジュールでは、集光レンズと光ファイバとの間にハーフミラーを設けて光束群を光ファイバと異なる側に一部反射させ、光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置に、ハーフミラーにより反射された光束群を受光し、光束群をなす個々のレーザからの光束の物理特性を各々検出する受光素子アレイを設ける構成としている。
【００１７】
かかる構成では、光源アレイから出射された同じ光束群を光ファイバと受光素子アレイに分けて入射させるため、光ファイバ内への光入射が停止されることなく、受光素子アレイによる物理特性の検出が実施でき、リアルタイム検出が可能である。
【００１８】
受光素子アレイは、光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザからの光束の少なくとも光束中心が完全分離される位置に設ける構成としているので、１個の受光素子アレイによって個々のレーザからの光束を簡易にかつ高精度に独立検出することができる。受光素子アレイは光束群が完全に重畳していないがある程度集光された位置に配置できるので、受光素子アレイとして大型のものを用いる必要もなく、モジュール全体の小型化も可能である。
【００１９】
本発明の第２の合波モジュールは、集光レンズと光ファイバとの間にハーフミラーを設ける代わりに、光ファイバの光入射面をハーフミラー面としたものである。かかる合波モジュールにおいては、光源アレイから出射された同じ光束群を光ファイバ内と受光素子アレイに分けて入射させるため、光ファイバ内への光入射が停止されることなく、受光素子アレイによる物理特性の検出が実施でき、リアルタイム検出が可能である。
【００２０】
本発明の第２の合波モジュールでは、受光素子アレイは必然的に光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザからの光束の少なくとも光束中心が完全分離される位置に配置されることになるので、１個の受光素子アレイによって個々のレーザからの光束を簡易にかつ高精度に独立検出することができる。受光素子アレイは光束群が完全に重畳していないがある程度集光された位置に配置できるので、受光素子アレイとして大型のものを用いる必要もなく、モジュール全体の小型化も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
「第１実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第１実施形態の合波モジュールの構成について説明する。本実施形態には、個々のレーザからの出射光の光量等の物理特性をリアルタイム検出する機構が備えられている。図１（ａ）は合波モジュールの全体図であり、図１（ｂ）〜（ｄ）は合波モジュールをなす集光レンズと光ファイバと受光素子アレイの光入射面及び入射光束群を各々示す平面図である（（ｂ）〜（ｄ）は異なる縮尺で図示してある。）。
【００２２】
図１（ａ）に示す如く、本実施形態の合波モジュール１は、複数のレーザ１１が配列された光源アレイ１０と、光源アレイ１０から出射された光束群ＬＧをレーザ１１からの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイ２０と、コリメートレンズアレイ２０から出射された光束群ＬＧを一括して集光する集光レンズ３０と、集光レンズ３０により集光された光束群ＬＧが重畳状態で入射する光ファイバ４０とから概略構成されている。
【００２３】
レーザ１１としては特に制限なく、ＧａＮ系（３７０〜４５０ｎｍ）、ＡｌＧａＩｎＰ系（５８０〜６９０ｎｍ）、ＩｎＧａＰ系（６５０〜１０００ｎｍ）、ＡｌＧａＡｓ系（７００〜１０００ｎｍ）、ＧａＡｓＰ系（７００〜１０００ｎｍ）、ＩｎＧａＡｓ系（１０００〜３５００ｎｍ）、ＩｎＡｓＰ系（１０００〜３５００ｎｍ）等の半導体レーザ等が挙げられる。（）内の数字は発振波長域を示す。
【００２４】
光源アレイ１０における複数のレーザ１１の配列態様は制限なく、本実施形態ではレーザ１１を図示上下方向に７個配列した態様について図示してある。図中、光束群ＬＧをなす個々のレーザ１１からの光束には符号Ｌ１、Ｌ２、・・・、Ｌ７を付してある。また、各光束形状はレーザ１１の配列方向（図示上下方向）が短軸で図示奥行き方向が長軸である楕円状の場合について図示してある。
【００２５】
コリメートレンズアレイ２０は、複数のレーザ１１に対応した個数及びピッチで配列され、光入射面及び光出射面が凸面である複数のコリメートレンズ２１が一体化したレンズアレイである。コリメートレンズアレイ２０から出射された光束Ｌ１〜Ｌ７はいずれも平行光束となり、かつ光束Ｌ１〜Ｌ７の光軸が互いに平行となる。図１（ｂ）に示す如く、コリメートレンズアレイ２０から出射され集光レンズ３０に入射する光束Ｌ１〜Ｌ７は完全分離した状態にある。集光レンズ３０の光入射面３０ｓに入射する各光束Ｌ１〜Ｌ７の短軸径（最小径）ｗｘは例えば数ｍｍオーダーである。集光レンズ３０は、コリメートレンズアレイ２０と略同一の大きさを有する、光入射面及び光出射面が凸面のレンズであり、集光レンズ３０の焦点距離若しくはその近傍に光ファイバ４０の光入射面４０ｓが配置されている。
【００２６】
光ファイバ４０としては特に制限なく、ガラスファイバ（石英等）とプラスチックファイバ（（メタ）アクリル系等）のいずれのタイプも使用できる。光ファイバ４０としては、図１（ｃ）に示す如く、コア材４１とクラッド材４２とが同心円状に積層されたシングルコアタイプのものが好ましく使用できる。クラッド材４２の外周側には必要に応じて保護材（図示略）等が積層される。コア材４１とクラッド材４２の屈折率分布は任意であり、ステップインデックス型とグレーデッドインデックス型のいずれのタイプも使用できる。伝送モードも任意であり、シングルモードとマルチモードのいずれのタイプも使用できる。図１（ｃ）に示す如く、本実施形態では、光束Ｌ１〜Ｌ７が互いに重畳した状態で、光ファイバ４０のコア材４１に入射するよう構成されている。光ファイバ４０の光入射面４０ｓにおける光束Ｌ１〜Ｌ７の最小径ｗ０は例えば数十μｍオーダーである。
【００２７】
本実施形態では、集光レンズ３０と光ファイバ４０との間にハーフミラー５０が設けられており、光束群ＬＧを光ファイバ４０側に一部透過すると共に光ファイバ４０と異なる側に一部反射するよう、ハーフミラー５０の設置角度が設定されている。ハーフミラー５０の光反射率は制限なく、光ファイバ４０への入射光量を充分に確保しつつ、後記受光素子アレイ６０による物理特性の検出が精度よく実施できる範囲内で設計される。
【００２８】
本実施形態にはさらに、光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に非等価な位置に、ハーフミラー５０により反射された光束群ＬＧを受光し、光束群ＬＧをなす個々のレーザ１１からの光束Ｌ１〜Ｌ７の物理特性を各々検出する受光素子アレイ６０が設けられている。受光素子アレイ６０により検出する物理特性は制限なく、光量やノイズ等が挙げられる。光量を検出する受光素子アレイ６０としてはフォトダイオードアレイ等が挙げられる。
【００２９】
本実施形態において、受光素子アレイ６０は、ハーフミラー５０から見て光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に等価な位置５１（光束群ＬＧが収束する位置、収束点）よりも遠い位置に設けられている。すなわち、ハーフミラー５０により反射された光束群ＬＧは、光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に等価な位置５１で収束された後、受光素子アレイ６０に入射するようになっている。位置５１における光束群ＬＧの収束状態は図１（ｃ）と同様である。
【００３０】
受光素子アレイ６０は、ハーフミラー５０から見て光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に等価な位置５１よりも近い位置に設けることもできる。ただし、かかる構成では、集光レンズ３０から光ファイバ４０に向かう光束群ＬＧの受光素子アレイ６０による検出への影響が無視できなくなる恐れがあるため、上記構成がより好ましい。
【００３１】
図１（ｃ）に示す如く、受光素子アレイ６０は、光入射面６０ｓにレーザ１１の個数に対応した個数のスリット（受光部）６１が開口されており、個々のスリット６１に入射した光の物理特性を各々検出する複数の受光素子（図示略）が備えられている。隣接するスリット６１、６１間は受光が行われない不感帯６２である。
【００３２】
受光素子アレイ６０は光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に非等価な位置に設けられているので、個々のレーザ１１からの光束Ｌ１〜Ｌ７は、少なくとも光束中心が完全分離された状態で受光素子アレイ６０に入射する。この際、隣り合う光束Ｌ１〜Ｌ７同士は一部重り合っていてもよい。光束Ｌ１〜Ｌ７は各々異なるスリット６１に受光されその物理特性が検出されるよう、受光素子アレイ６０のスリット６１の開口幅ｄとピッチｐが設計されている。
【００３３】
光束Ｌ１〜Ｌ７を高精度に独立検出するには、ある特定のスリット６１に着目した場合の隣接するスリット６１で検出する光の回折による漏れ込み量（クロストーク）を考慮して、受光素子アレイ６０の位置、スリット６１の開口幅ｄとピッチｐ等を設計することが好ましい。スリット６１のピッチ（受光素子のピッチ）ｐは、受光素子アレイ６０に入射する時点の個々のレーザ１１からの光束Ｌ１〜Ｌ７のピッチに略等しく設定することが好ましい。
【００３４】
本発明者は、受光素子アレイ６０の光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に等価な位置５１からの光学距離ｚが下記式（１）又は（２）を充足することで、クロストークの影響が充分に抑えられ、光束Ｌ１〜Ｌ７を高精度に独立検出できることを見出している。
【数３】
2006284856.tif 000005
（式中、λはレーザ出射光の中心波長、ｗ０は光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置における光束の最小径を各々示す。）
【００３５】
収束点５１における光束Ｌ１〜Ｌ７の最小径は、光ファイバ４０の光入射面４０ｓにおける光束Ｌ１〜Ｌ７の最小径と同一であるので、同じ符号（ｗ０）を付してある。
【００３６】
以下、式の根拠について詳細に説明する。
【００３７】
光束Ｌ１〜Ｌ７が完全に分離されていると仮定すると、収束点５１から光学距離ｚの位置における光束の最小径ｗｌは下記式（３）で表される。ｗｌはｚの絶対値に比例して大きくなる。
【００３８】
実際には、集光レンズ３０を透過した光束群ＬＧは、光ファイバ４０から離れた位置では各光束Ｌ１〜Ｌ７が完全に分離した状態にあり、光ファイバ４０の光入射面４０ｓの近傍では回折の影響を受けて光束Ｌ１〜Ｌ７の最小径がｗｌよりも大きくなり、隣接する光束が重なり合う。回折の影響を考慮すると、収束点５１から光学距離ｚの位置における光束の最小径ｗｄは下記式（４）で表される。
【数４】
2006284856.tif 000006
（式（３）及び（４）中のｚは絶対値である。）
【００３９】
例えば、レーザ１１として窒化ガリウム半導体レーザ（λ＝４０５ｎｍ）を用いる場合、光ファイバ４０の光入射面４０ｓにおける光束Ｌ１〜Ｌ７の最小径ｗ０を１０μｍとすると、収束点５１からの光学距離ｚに対する回折を考慮しない光束の最小径ｗｌと回折を考慮した光束の最小径ｗｄは、図２（ａ）に示すものとなる。また、ｗｄのｗｌに対する比η（ｗｄ／ｗｌ）は、図２（ｂ）に示すものとなる。図中、ｗ及びｚの単位は「ｍｍ」である。光学距離ｚの絶対値が大きくなる程回折の影響が小さくなり、ｗｄはｗｌに近づく。ｚが「−」の場合について図示してあるが、「＋」側も同様である。
【００４０】
光束Ｌ１〜Ｌ７のピッチは、回折を考慮しないｗｌと同様に光学距離ｚに対して比例して変化する。光ファイバ４０に複数のレーザ１１の光束Ｌ１〜Ｌ７を効率よく取り込むためには、光束Ｌ１〜Ｌ７はできるだけ隙間なく並べられることが好ましい。収束点５１から光学距離ｚの位置における光束Ｌ１〜Ｌ７のピッチは好ましくは２×ｗｌ程度に設定される。
【００４１】
図２に示す如く、光学距離ｚが収束点５１の近傍では、ηの値が大きくしかもｚの微小変化に対するηの変動量が大きくなっている。このことは、ある特定のスリット６１に着目した場合の隣接するスリット６１で検出する光の回折による漏れ込み量（クロストーク）が大きくしかもその量も変動しやすく、高精度測定が難しいことを意味している。
【００４２】
図示する例では、η＝ｗｄ／ｗｌが１．２以下において、クロストークが小さくｚに対する変動量も小さくなっている。すなわち、ｗｄ／ｗｌが下記式（５）を充足するにようにすればよい。
【数５】
2006284856.tif 000007
【００４３】
式（３）〜（５）から、η＝ｗｄ／ｗｌが１．２以下を充足する光学距離ｚの式（１）及び（２）が求められる。すなわち、光学距離ｚが上記式（１）又は（２）を充足することで、η＝ｗｄ／ｗｌが１．２以下の範囲内で測定を行うことができ、クロストークの影響が充分に抑えられ、光束Ｌ１〜Ｌ７を高精度に独立検出することができる。
【００４４】
本実施形態の合波モジュール１には、受光素子アレイ６０の検出結果に基づいて個々のレーザ１１の出力等を自動調整し、個々のレーザ１１からの出射光の光量等の物理特性を経時的に略均一に制御する制御機構（図示略）が備えられていることが好ましい。
【００４５】
本実施形態の合波モジュール１は以上のように構成されている。
【００４６】
本実施形態の合波モジュール１では、集光レンズ３０と光ファイバ４０との間にハーフミラー５０を設けて光束群ＬＧを光ファイバ４０と異なる側に一部反射させ、光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に非等価な位置に、ハーフミラー５０により反射された光束群ＬＧを受光し、光束群ＬＧをなす個々のレーザ１１からの光束Ｌ１〜Ｌ７の物理特性を各々検出する受光素子アレイ６０を設ける構成としている。
【００４７】
かかる構成では、光源アレイ１０から出射された同じ光束群ＬＧを光ファイバ４０と受光素子アレイ６０に分けて入射させるため、光ファイバ４０内への光入射が停止されることなく、受光素子アレイ６０による物理特性の検出が実施でき、リアルタイム検出が可能である。
【００４８】
受光素子アレイ６０は、光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザ１１からの光束Ｌ１〜Ｌ７の少なくとも光束中心が完全分離される位置に設ける構成としているので、１個の受光素子アレイ６０によって個々のレーザ１１からの光束Ｌ１〜Ｌ７を簡易にかつ高精度に独立検出することができる。受光素子アレイ６０は光束群Ｌ１〜Ｌ７が完全に重畳していないがある程度集光された位置に配置できるので、受光素子アレイ６０として大型のものを用いる必要もなく、モジュール全体の小型化も可能である。
【００４９】
以上のように、本実施形態の合波モジュール１によれば、個々のレーザ１１からの出射光の光量等の物理特性を簡易にかつ高精度に検出でき、リアルタイムモニタリングも可能となる。
【００５０】
「第２実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第２実施形態の合波モジュールの構成について説明する。図３は第１実施形態の図１（ａ）に対応する全体図である。本実施形態も、第１実施形態と同様、個々のレーザからの出射光の光量等の物理特性をリアルタイム検出する機構を備えたものであり、第１実施形態と同じ参照符号には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
本実施形態の合波モジュール２は、第１実施形態と同様、光源アレイ１０とコリメートレンズアレイ２０と集光レンズ３０と光ファイバ４０とから概略構成されている。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、ハーフミラー５０が設けられておらず、光ファイバ４０の光入射面４０ｓがハーフミラー面とされている点である。
【００５２】
詳細には、光ファイバ４０は、光入射面４０ｓが光軸ＣＬに対して斜めとされ、光入射面４０ｓが光束群ＬＧを一部透過すると共に一部反射するハーフミラー面とされている。光入射面４０ｓにはハーフミラー特性を示す誘電体多層膜等のコーティングが施されている。また、一般の光ファイバの光入射面には通常光反射を防止する反射防止膜がコーティングされているが、この反射防止膜を除去するだけでも、ハーフミラー面とすることができる。
【００５３】
本実施形態には、光ファイバ４０の光入射面４０ｓにより反射された光束群ＬＧを受光し、光束群ＬＧをなす個々のレーザ１１からの光束Ｌ１〜Ｌ７の光量等の物理特性を各々検出する受光素子アレイ６０が設けられている。
【００５４】
本実施形態では、光ファイバ４０の光入射面４０ｓをハーフミラー面として、光束群ＬＧを光ファイバ４０内に一部透過すると共に一部反射する構成とし、光源アレイ１０から出射された同じ光束群ＬＧを光ファイバ４０内と受光素子アレイ６０に分けて入射させる構成としている。かかる構成では、受光素子アレイ６０は必然的に光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザ１１からの光束Ｌ１〜Ｌ７の少なくとも光束中心が完全分離される位置に配置されることになるので、１個の受光素子アレイ６０によって個々のレーザ１１からの光束を独立検出することができる。
【００５５】
受光素子アレイ６０の構成及び受光素子アレイ６０に入射する光束群ＬＧの様子は第１実施形態と同様である（図１（ｄ）参照）。すなわち、受光素子アレイ６０の光入射面６０ｓには、レーザ１１の個数に対応した個数のスリット６１が開口されており、光束Ｌ１〜Ｌ７は各々異なるスリット６１に受光されその物理特性が検出されるよう、受光素子アレイ６０のスリット６１の開口幅ｄとピッチｐが設計されている。
【００５６】
第１実施形態と同様、光束Ｌ１〜Ｌ７を高精度に独立検出するには、ある特定のスリット６１に着目した場合の隣接するスリット６１で検出する光の回折による漏れ込み量（クロストーク）を考慮して、受光素子アレイ６０の位置、スリット６１の開口幅ｄとピッチｐ等を設計することが好ましい。
【００５７】
本発明者は、受光素子アレイ６０の光ファイバ４０の光入射面４０ｓからの光学距離ｚが下記式（２）を充足することで、クロストークの影響が充分に抑えられ、光束Ｌ１〜Ｌ７を高精度に独立検出できることを見出している。
【数６】
2006284856.tif 000008
（式中、λはレーザ出射光の中心波長、ｗ０は光ファイバの光入射面における光束の最小径を各々示す。）
【００５８】
第２実施形態では、光ファイバ４０の光反射面４０ｓで反射された光束群ＬＧは収束しないため、収束点５１からの光学距離の代わりに、受光素子アレイ６０の光ファイバ４０の光入射面４０ｓからの光学距離ｚが使用されている。光束群ＬＧが収束される位置（本実施形態では光ファイバ４０の光入射面４０ｓ）を基準としていることは、第１実施形態と同様である。第１実施形態と同様、受光素子アレイ６０の光束群ＬＧが収束される位置からの光学距離ｚが上記式（２）を充足することで、光束Ｌ１〜Ｌ７を高精度に独立検出することができる。第２実施形態では、光ファイバ４０の光反射面４０ｓで反射された光束群ＬＧは収束しないため、光学距離ｚが「＋」の式（２）のみとなっている。
【００５９】
本実施形態においても、受光素子アレイ６０の検出結果に基づいて個々のレーザ１１の出力等を自動調整し、個々のレーザ１１からの出射光の光量等の物理特性を経時的に略均一に制御する制御機構（図示略）が備えられていることが好ましい。
【００６０】
本実施形態の合波モジュール２は以上のように構成されている。
【００６１】
本実施形態の合波モジュール２は、集光レンズ３０と光ファイバ４０との間にハーフミラー５０を設ける代わりに、光ファイバ４０の光入射面４０ｓをハーフミラー面としたものである。かかる合波モジュール２においては、光源アレイ１０から出射された同じ光束群ＬＧを光ファイバ４０内と受光素子アレイ６０に分けて入射させるため、光ファイバ４０内への光入射が停止されることなく、受光素子アレイ６０による物理特性の検出が実施でき、リアルタイム検出が可能である。
【００６２】
本実施形態の合波モジュール２では、受光素子アレイ６０は必然的に光ファイバ４０の光入射面４０ｓと光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザ１１からの光束Ｌ１〜Ｌ７の少なくとも光束中心が完全分離される位置に配置されることになるので、１個の受光素子アレイ６０によって個々のレーザ１１からの光束を簡易にかつ高精度に独立検出することができる。受光素子アレイ６０は光束群ＬＧが完全に重畳していないがある程度集光された位置に配置できるので、受光素子アレイ６０として大型のものを用いる必要もなく、モジュール全体の小型化も可能である。
【００６３】
以上のように、本実施形態の合波モジュール２によれば、第１実施形態と同様、個々のレーザ１１からの出射光の光量等の物理特性を簡易にかつ高精度に検出でき、リアルタイムモニタリングも可能となる。
【００６４】
（その他の態様）
本発明は上記第１、第２実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜設計変更可能である。光源アレイ１０におけるレーザ１１の配列態様や出射光束形状は適宜設計できる。例えば、レーザ１１を一軸配列した光源アレイ１０を用いる態様についてのみ説明したが、本発明はレーザ１１を二軸配列した光源アレイ１０を用いる場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の合波モジュールは、光通信、レーザ加工機、固体レーザ励起用光源等の用途に好ましく利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（ａ）は本発明に係る第１実施形態の合波モジュールの全体図、（ｂ）〜（ｄ）は合波モジュールをなす集光レンズと光ファイバと受光素子アレイの光入射面及び入射光束群を各々示す平面図
【図２】（ａ）、（ｂ）は図１の合波モジュールにおける受光素子アレイの好適な配置位置を説明するための図
【図３】本発明に係る第２実施形態の合波モジュールの全体図
【符号の説明】
【００６７】
１、２ 合波モジュール
１０  光源アレイ
１１  レーザ
２０  コリメートレンズアレイ
３０  集光レンズ
４０  光ファイバ
４０ｓ  光ファイバの光入射面
５０  ハーフミラー
５１  光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置
６０  受光素子アレイ
Ｌ１〜Ｌ７  光束
ＬＧ  光束群
【図１】
2006284856.tif 000011
【図２】
2006284856.tif 000012
【図３】
2006284856.tif 000013