(57)【要約】  光ビーム分離・吸収部材は、第１面に入射する第１光ビームおよび第２光ビームを受光するミラーを含んでいる。ミラーは、第１光ビームを透過させるとともに、第２光ビームを反射する。ビームアブソーバは、ミラーを透過した第１光ビームを受光し、ミラーを透過した後の第１光ビームの第１部分を吸収する。ビームアブソーバは、第１光ビームの第２部分を散乱させる。ビームアブソーバおよびミラーは、散乱光の少なくとも一部がミラーの第２面に入射するように配置されている。第１光ビームと第２光ビームとの分離を促進するために、ミラーの第２面に入射する散乱光に対するミラーの光透過率は、ミラーの第１面に入射する第１光ビームの光透過率に比べて低くともよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム分離・吸収部材であって、
第１光ビームおよび第２光ビームを受光し、上記第１光ビームを透過させるとともに上記第２光ビームを反射するミラーと、
上記ミラーを透過した上記第１光ビームを受光し、上記ミラーを透過した後の上記第１光ビームの第１部分を吸収するビームアブソーバと、を備えており、
上記ビームアブソーバは、上記第１光ビームの第２部分を散乱光として散乱させ、
上記ビームアブソーバおよび上記ミラーは、上記散乱光の少なくとも一部が上記ミラーに入射するように互いに配置されている、光ビーム分離・吸収部材。
【請求項２】
反射された上記第２光ビームと重なり合いうる上記散乱光の一部が、上記ミラーに入射するように、上記ビームアブソーバが配置されている、請求項１に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項３】
上記第１光ビームは、第１偏光を有しており、
上記第２光ビームは、上記第１偏光とは異なる第２偏光を有しており、
上記ミラーは、
上記第２偏光に比べ、上記第１偏光に対してより高い光透過率を有しており、
上記第１偏光に比べ、上記第２偏光に対してより高い光反射率を有している、請求項１または２に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項４】
上記第１光ビームがブルースター角で上記ミラーに入射するように、上記ミラーが配置されている、請求項３に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項５】
上記第１光ビームおよび上記第２光ビームは、上記ミラーの第１面に入射し、
上記ミラーの上記第１面は、上記第２光ビームを最大限に反射させるコーティングを有している、請求項１から４のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項６】
上記第１光ビームおよび上記第２光ビームは、上記ミラーの第１面に入射し、
上記散乱光は、上記ミラーの上記第１面とは反対側に位置する、上記ミラーの第２面に入射し、
上記ミラーの上記第２面に入射する上記散乱光に対しての上記ミラーの光透過率は、上記ミラーの上記第１面に入射する上記第１光ビームの光透過率に比べて低い、請求項１から５のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項７】
上記第１光ビームは、第１入射角で上記ミラーの上記第１面に入射し、
上記散乱光の少なくとも一部が、上記第１入射角とは異なる第２入射角で上記ミラーの上記第２面に入射するように、上記ビームアブソーバが構成されており、
上記散乱光に対しての上記ミラーの光透過率は、上記第２入射角において、上記第１入射角の場合に比べて低い、請求項６に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項８】
上記第２入射角は、上記ミラーによって反射された上記第２光ビームの伝播方向とほぼ同じ方向を向いており、
上記散乱光は、反射された上記第２光ビームと重なり合う、請求項７に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項９】
上記ビームアブソーバの１つ以上の面において正反射方向に散乱させられた上記散乱光の一部が、上記第１入射角とは異なる第２入射角で、上記ミラーの上記第２面に入射するように、上記ビームアブソーバが形成されており、
上記散乱光に対しての上記ミラーの光透過率は、上記第２入射角において、上記第１入射角の場合に比べて低い、請求項７または８に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１０】
上記ビームアブソーバの第１面は、上記ビームアブソーバの第２面に対して鋭角を成している、請求項９に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１１】
上記第１光ビームは、第１偏光を有する上記ミラーの上記第１面に入射し、
上記第１偏光とは異なる第２偏光を有する上記ミラーの上記第２面に、上記散乱光の少なくとも一部が入射するように、上記ビームアブソーバが構成されており、
上記散乱光に対しての上記ミラーの光透過率は、上記第２偏光において、上記第１偏光の場合に比べて低い、請求項６から１０のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１２】
上記ビームアブソーバは、ある表面性状を有する内面を備えており、
上記表面性状は、上記表面性状によって散乱させられる光の比率を、上記第１偏光と上記第２偏光とで変化させる、請求項１１に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１３】
上記ミラーの上記第２面は、上記ミラーの上記第２面に入射する散乱光の光透過率を低下させるコーティングを有している、請求項６から１２のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１４】
上記ミラーと上記ビームアブソーバとの間において、上記光ビーム分離・吸収部材から出射される散乱光の伝搬を低減するように、上記ミラーと上記ビームアブソーバとが少なくとも部分的に互いにオプティカルコンタクトしている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１５】
上記ミラーと上記ビームアブソーバとが全体的に互いにオプティカルコンタクトしている、請求項１４に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１６】
上記ビームアブソーバは、放熱のための冷却部材を有している、請求項１から１５のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１７】
上記ミラーによって反射された上記第２光ビームとほぼ同じ方向に伝搬する、上記ビームアブソーバからの散乱光を遮断する遮光部材をさらに備えており、
上記散乱光は、反射された上記第２光ビームと重なり合う、請求項１から１６のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１８】
上記遮光部材は、
上記散乱光を遮断する遮光層材料と、
反射された上記第２光ビームを含む前進ビームが伝搬する光路を規定する光トンネルと、を含んでいる、請求項１７に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１９】
非線形周波数変換（non-linear frequency conversion，ＮＬＦＣ）デバイスであって、
第１光ビームを出射する光源と、
上記第１光ビームの一部を、上記第１光ビームの波長とは異なる波長を有する第２光ビームへと変換するＮＬＦＣ部材と、
請求項１から１８のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材と、を備えており、
上記第１光ビームおよび上記第２光ビームは、上記光ビーム分離・吸収部材に入射し、
上記光ビーム分離・吸収部材から出射された前進ビームでは、上記光ビーム分離・吸収部材に入射した上記第１光ビームに比べ、上記第１光ビームのパワーが低減されている、上記第１光ビームのパワーを有する、ＮＬＦＣデバイス。
【請求項２０】
上記光ビーム分離・吸収部材から出射された上記前進ビームから、上記第１光ビームをフィルタリングするためのフィルタ部材をさらに備えた、請求項１９に記載のＮＬＦＣデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば周波数変換レーザデバイス（frequency converted laser devices）における光を吸収するために用いられるビームアブソーバの構造に関する。本発明は、紫外光を生成するために可視光に対する非線形周波数変換を使用するデバイスにおいて、当該可視光を吸収するために用いられてよい。
【背景技術】
【０００２】
非線形周波数変換（Nonlinear Frequency Conversion，ＮＬＦＣ）は、レーザデバイスを用いて特定の波長を発生させるために広く使用されている光学技術である。ＮＬＦＣデバイスでは、基本波長を有する光が、ＮＬＦＣデバイスコンポーネントに入射する。当該コンポーネントは、基本波長を有する光の一部または全体を、変換後波長を有する光へと変換する。この技術の一般的なバリエーションは、基本波長を有する光であって、周波数が２倍化される対象となる光を使用する。その結果、基本波長の半分（１／２）の変換後波長が得られる。このプロセスは、第２次高調波発生（second harmonic generation，ＳＨＧ）として知られている。ＮＬＦＣプロセスは、基本波長を有する光の全体を変換するわけではない。その結果、（ｉ）変換後波長を有する光と、（ｉｉ）ＮＬＦＣコンポーネントから出射される基本波長を有する光とが、空間的に重なり合ってしまう。
【０００３】
ＮＬＦＣデバイスに関する多くの用途では、変換波後長を有する光のみが必要とされている。そのため、ＮＬＦＣコンポーネントから出射される、基本波長を有する光の一部または全体は、除去される必要がある。このことは、２つのビーム（基本ビームおよび変換後ビーム）を空間的に分離し、その後基本ビームを吸収することにより、達成されうる。
【０００４】
周波数２倍化（Frequency-doubling）デバイスは、基本ビームおよび変換後ビームの偏光特性に応じて、カテゴライズ可能である。「タイプＩ（タイプ１）」ＳＨＧでは、ＮＬＦＣデバイスから出射される直線偏光した変換後ビームは、直線偏光した基本ビームに対して直交する偏光を有している。ＵＳ特許Ｎｏ．８，５５９，４７１（MaO，２０１３年１０月１５日発行）において示されているように、偏光におけるこの９０°の変化は、ブルースター正反射（鏡面反射）（Brewster mirror reflection）を用いて基本ビームと反射ビームとを分離するために活用されてよい。Tangtrongbenechasil et al.［Japanese Journal of Applied Physics 47, 2137, (2008)］において説明されているように、変換後ビームに対して高い反射率を有し、かつ、基本ビームの大部分を透過させるミラーは、デバイス内において、ブルースター角に方向付けられている。
【０００５】
レーザ光の吸収は、ビームアブソーバを用いて実現されてよい。当該ビームアブソーバでは、キャビティは光を捕捉するように設計されている。光は、当該キャビティの内部に向けられる。一部のレーザ光は、ビームアブソーバと衝突することで反射または散乱させられ、当該ビームアブソーバから漏出する可能性がある。散乱光のこのような漏出を低減するために設計されたビームアブソーバの例が、見出されている。例えば、ＵＳ特許Ｎｏ．８，０４７，６６３（Pang et al.，２０１１年１１月１日発行）では、ビームアブソーバは、吸収チャンバにおいて終端するテーパ状のらせんとして形成されている。しかしながら、このようなデザインには、製造が比較的難しく、かつ、単純なキャビティに比べて大型となってしまうという不利益がある。
【０００６】
日本国特許出願Ｎｏ．２００５３３７７１５Ａ（Toshiyasu et al., ２００５年１２月８日公開）には、組み合わせ式の波長リジェクションミラーおよびビームアブソーバが示されている。当該構成では、光吸収性を有するよう構成されたケーシング内に、波長リジェクションミラーが含まれている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、例えばＮＬＦＣデバイスにおいて使用される光分離・吸収部材（light separating and absorbing element）を提供する。公知技術とは異なり、本発明は、波長分離に関して高い性能を提供し、かつ、分離プロセスにおける散乱光を最小化する（特に、第１光に対する吸収率が高く、かつ、第２光に対する反射率が高い）という、小型デバイス向けの要求を満たす。
【０００８】
ＮＬＦＣデバイスでは、光源から出射される第１光（任意に１つ以上の光学部材によって影響を受ける）は、ＮＬＦＣコンポーネント内を伝播する。そして、第１光は、ＮＬＦＣプロセスによって部分的に第２光へと変換される。当該第２光は、第１光の波長とは異なる波長を有している。ＮＬＦＣコンポーネントから出射される第１光および第２光は、（ｉ）互いに近接している場合もあるし、（ｉｉ）あるいは部分的または全体的に空間的に重なり合っている場合もある。その結果、第２光のビーム純度が低下する。このことは、多くの用途において容認されない。本発明は、第２光と同時に発生する第１光のパワーを低減するための手段を提供する。これにより、第２光の純度を高めることができる。
【０００９】
本発明の一態様において、合成ビーム（combined beam）は、第１光ビームおよび第２光ビームを含んでいる。合成ビームは、光ビーム分離・吸収部材に入射する。光ビーム分離・吸収部材は、第１ミラーとビームアブソーバとを備えている。第１ミラーは、（ｉ）第１光ビームに対しては当該第１ミラーの反射率が低く、かつ、（ｉｉ）第２光ビームに対しては当該第１ミラーの反射率が高くなるように、構成されてよい。第１光ビームに対しての第１ミラーの透過率が高いことが好ましい。本明細書では、第１ミラーによって反射された第２光ビームの一部は、反射後第２光ビーム（反射された第２光ビーム）と称される。透過後第１光ビーム（透過された第１光ビーム）は、ビームアブソーバに入射する。ビームアブソーバは、（ｉ）透過後第１光ビームの一部を吸収するとともに、（ｉｉ）当該光の一部を、散乱光として反射および散乱させる。本明細書における散乱光は、最初は透過後第１光ビームに含まれていた光であって、かつ、ビームアブソーバによって少なくとも１回以上反射および散乱させられた光である。ビームアブソーバから漏出し、かつ、反射後第２光ビームとほぼ同じ方向かつほぼ同じ空間位置に伝播しうる、あらゆる散乱光が、第１ミラーに入射するように、ビームアブソーバおよびミラーは、互いに相対的に配置されてよい。当該構成は、ビームアブソーバからの散乱光の漏出を低減する場合に有益である。それゆえ、ＮＬＦＣデバイスから漏出する散乱光の量を低減できる。
【００１０】
本発明の別の態様において、第１ミラーは、第１光ビームがブルースター角に近い入射角で第１ミラーに入射するように、構成されてもよい。当該ビームに含まれる直線偏光は、第１ミラーにおいて大部分がｐ型である。そして、第１ミラーの反射率は、（ｉ）第１光ビームに対しては高い透過率をもたらし、かつ、（ｉｉ）第２光ビームに対しては高い反射率をもたらすように、設定されてよい。例えば、第１ミラーは、マルチレイヤ（多層）コーティングを含んでいてよい。マルチレイヤコーティングによれば、ビームに対する選択性を高めることができる。すなわち、（ｉ）反射後第２光ビームのパワーの減少を抑制しつつ、（ｉｉ）反射後第２光ビームとほぼ同方向に伝播する、第１ミラーによって反射される第１光ビームの量を大きく減少させることができる。当該構成は、第１光ビームと第２光ビームとが、互いに直交する直線偏光を有している場合に、特に好適である。
【００１１】
本発明の別の態様において、ビームアブソーバは、第１ミラーに入射する散乱光が当該第１ミラーを通過しない確率が比較的高くなるように、構成されてよい。このことは、
（ｉ）第１ミラーに入射する散乱光が少なくとも１つの入射角で入射し、かつ、（ｉｉ）第１ミラーに対する直線偏光が、第１光ビームに対する第１ミラーの反射率に比べて、散乱光に対してより高い反射率を有する確率が比較的高くなるように、ビームアブソーバを構成することによって、実現されうる。例えば、ビームアブソーバの形状は、ビームアブソーバ表面において少なくとも１回散乱させられた、第１光ビームに由来する光が、大きい入射角で第１ミラーに入射する確率が比較的高くなるように、設定されてよい。代替的または付加的に、ビームアブソーバの表面は、第１ミラーに入射する散乱光が、ｐ偏光に対するｓ偏光の、ある偏光比率（すなわち、ｐ型のパワーによって除算されたｓ型のパワー）を有するように構成されてよい。当該偏光比率は、第１ミラーに入射する第１光ビームに関しての偏光比率よりも高い。これにより、好ましいことに、散乱光が第１ミラーを通過してビームアブソーバから漏出する確率を低減できる。特に、これにより、好ましいことに、散乱光（仮に散乱光が第１ミラーを通過した場合には、当該散乱光は反射後第２光ビームとほぼ同じ方向に伝播しうる）が、第１ミラーを通過する可能性を低減できる。
【００１２】
本発明の別の態様において、第１ミラーは、当該第１ミラーに入射する散乱光が、当該第１ミラーを通過しない可能性が比較的高くなるように、構成されてよい。このことは、散乱光に対して高い反射率を有するように、第１ミラーを構成することによって、実現されうる。その結果、散乱光をビームアブソーバの内部へと再び戻すように当該散乱光を反射できるので、ビームアブソーバから漏出する散乱光を低減できる。第１ミラー第２面の反射率は、マルチレイヤコーティングを用いて設定されてよい。本態様は、散乱光がビームアブソーバから漏出する確率を低減するための、別の機会をもたらす。
【００１３】
本発明の別の態様において、ビームアブソーバと第１ミラーとは、オプティカルコンタクトするように（光学接合されているように）設けられてもよい（すなわち、互いに物理的に接触していてもよい）。その結果、これらのコンポーネントがオプティカルコンタクトしている範囲内において、ビームアブソーバと第１ミラーとの間における光の伝播を防止できる。これにより、ビームアブソーバから漏出しうる散乱光の一部または全体を、より確実に、第１ミラーに最初に入射させることができる。このことは、ビームアブソーバからの散乱光の漏出を低減する場合に、有益である。散乱光は、第１ミラーによって、ビームアブソーバの内部へと戻されるように反射されうるためである。さらなる利点は、各コンポーネント間の物理的なスペースを削減することにより、光ビーム分離・吸収部材の物理的なサイズが最小化されることである。別の利点は、好ましいことに、光ビーム分離・吸収部材の製造を簡略化および低コスト化できることである。ビームアブソーバは、第１ミラーを支持するように構成されてよいためである。
【００１４】
本発明の別の態様は、反射後第２光ビームと同様の方向への散乱光の伝播を低減するために、角度選択性遮光部材を使用する。遮光デバイスは、（ｉ）反射後第２光ビームを遮ることなく通過させ、かつ、（ｉｉ）反射後第２光ビームと同様の方向および空間位置に存在していない光を遮断するように、構成されている。光シールドは、ＮＬＦＣデバイス内における散乱光（光ビーム分離・吸収部材によって散乱させられた光のみならず、当該デバイス内に存在する他のコンポーネントによって散乱させられた光も）を、低減する場合に有益である。
【００１５】
本発明の効果には、以下の事項が含まれうるが、これらに限定されない。
【００１６】
・第１光を第２光から効果的に分離しかつ吸収することによる、効果的なビーム分離。
【００１７】
・ビーム吸収・分離部材を通過する第２光についての高い透過効率（例えば、９５％よりも高い透過率）。
【００１８】
・最小限のコンポーネントを使用し、かつ、安価な材料を使用可能であることによる、低コスト設計。
【００１９】
・ビーム吸収・分離部材内のコンポーネントの構成による、小型の構成（フォーマット）。
【００２０】
・角度および位置を選択可能な遮光デバイスによる、ＮＬＦＣデバイス内における散乱光の前方への伝播の低減。
【００２１】
・ＮＬＦＣデバイスは、周波数変換後光ビームの高いパワー比率を有する、周波数変換後光ビーム（第２光）を出射する。当該パワー比率は、基本光ビーム（第１光）のパワーによって除算された、周波数変換後光ビームのパワーの比率である。
【００２２】
本発明は、小型のＮＬＦＣ装置を実現するために特に有益である。当該ＮＬＦＣ装置は、第１光を発生させるためにレーザダイオードを使用するタイプ１ＳＨＧにより、深紫外線（波長２７０ｎｍ未満）を生成する。これらの特性を有する波長分離部材に対する需要が存在する。なぜなら、深紫外スペクトル領域における光源に対する需要が増加しているためである。第１光と第２光とを分離することは、これらのデバイスの機能にとって重要である。
【００２３】
前述した目的または関連する目的を達成するために、本発明は、以下において十分に説明され、特に特許請求の範囲において特定された構成を含んでいる。以下の記載および添付の図面は、本発明の所定の例示的な実施形態を詳細に開示する。但し、これらの実施形態は、本発明の原則が採用されうる様々な手法のうちの一部を示しているにすぎない。図面と組み合わせて考慮されることで、本発明についての以下の詳細な説明から、本発明の他の目的、利点、および新規な構成が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】例示的な光ビーム分離・吸収部材に入射する合成ビームを示す。
【図２】入射角θ１で第１ミラー表面に入射する合成ビームを示す。
【図３】例示的なＤＢＲミラーの反射率を示す。
【図４】ビームアブソーバの内面形状の例示的な構成、および、当該ビームアブソーバ内における光線の軌跡を示す。
【図５】例示的な第１ミラーに関して、入射角に対する透過率の依存性を示す。
【図６】ビームアブソーバ上面とビームアブソーバ下面との間の角度がθ２である場合を示す。
【図７】図６の例示的なビームアブソーバの構成についての、別視点からの図を示す。
【図８】ある表面性状を有する、ビームアブソーバの内面を示す。
【図９】第１ミラーの第２面における付加的なコーティングを示す。
【図１０】第１ミラーの第２面に対して好適な例示的なコーティングの透過特性を概略的に示す。
【図１１】ビームアブソーバと第１ミラーとが完全にオプティカルコンタクトしている構成の概略図を示す。
【図１２】ビームアブソーバと第１ミラーとが完全にオプティカルコンタクトしている構成の２つの斜視図を示す。
【図１３】放熱のために冷却部材がどのようにビームアブソーバに配置されるかを示す。
【図１４】散乱光の一部または全てを遮断するために、開口および光トンネルを備えた遮光部材がどのように構成されうるかを示す。
【図１５】図１４の一部が抽出された図であり、光トンネルの構成と角度許容範囲との間の関係を示す。
【図１６】散乱光の一部または全てを遮断するために、２つ以上の開口を備えた遮光部材がどのように構成されうるかを示す。
【図１７】図１６の一部が抽出された図であり、光トンネルの幾何学的構成と角度許容範囲との間の関係を示す。
【図１８】光分離・吸収部材を含んだ例示的なＮＬＦＣデバイスを示す。
【図１９】光分離・吸収部材および遮光部材を含んだ例示的なＮＬＦＣデバイスを示す。
【図２０】例えば図１６に示された２層の光シールドに関し、アスペクト比（ｗ／ｌ）に対し、どのようにアクセプタンス角（θ）が変化するかを示す。
【符号の説明】
【００２５】
１．光分離・吸収部材（光分離・吸収素子）
２．合成ビーム
２ａ．前方伝播ビーム（前進伝播ビーム）
３．第１光
３ａ．透過後第１光（透過された第１光）
３ｂ．反射後第１光（反射された第１光）
４．第２光
４ａ．反射後第２光（反射された第２光）
５．第１ミラー
５ａ．第１ミラー第１面
５ｂ．第１ミラー第２面
６．ビームアブソーバ
６ａ．ビームアブソーバ上面（ビームアブソーバ頂面）
６ｂ．ビームアブソーバ下面（ビームアブソーバ底面）
７．散乱光
７ａ．混合散乱光
８．不透明な遮蔽材料
９．光トンネル
１０．ビームアブソーバの内面
１１．第２面にコーティングを有するミラー
１２．冷却部材（冷却素子）
１３．レーザダイオード
１４．光学部材（光学素子）
１５．ＮＬＦＣ部材（例：β−ＢＢＯ）
１６．フィルタ
１７．レーザ光
１８．出力ビーム
１９．デバイスハウジング
【発明を実施するための形態】
【００２６】
ＮＬＦＣ装置は、（ｉ）光を出射する光源、（ｉｉ）ＮＬＦＣコンポーネント、（ｉｉｉ）ＮＬＦＣコンポーネントに光が入射する前に、当該光に作用する１つ以上の任意の光学部材、および、（ｉｖ）ビーム分離・吸収部材を含んでいてもよい。本明細書では、ＮＬＦＣコンポーネントに入射する光は、第１光ビームと称される。第１光ビームは、ＮＬＦＣコンポーネントに入射する。当該ＮＬＦＣコンポーネントは、第１光ビームの一部または全てを、第２光ビームへと変換する。ＮＬＦＣコンポーネントから出射されて伝播する第２光のパワーは、当該コンポーネントから出射されて伝播する第１項のパワーに比べて、十分に小さい（例：大きさとして、最大で６桁分まで小さい）場合がある。そこで、パワーの大部分が第２光ビームに由来する出力ビームを得るために、２つの光ビームをフィルタあるいは分離することが、多くの場合必要となる。
【００２７】
本発明は、２つの光ビーム（例：第１光ビームおよび第２光ビーム）を含む合成ビームから１つのビームを分離するための、小型かつ効果的なビーム分離・吸収部材を提供する。本発明は、２つの直交した偏光を分離することに特に適する。この効果的な分離は、分離ステージと、第１光ビーム（すなわち透過後の光ビーム）を、効果的に吸収するための手段と、を含んでいる。当該分離ステージでは、（ｉ）第１光ビームに対する高い透過率（光透過率）、および、（ｉｉ）第２光ビームに対する高い反射率（光反射率）が、用いられる。
【００２８】
本発明の第１の態様では、分離対象となる２つの光ビームが、第１ミラーに入射する。第１光は、第１ミラーを十分に透過してもよい。第２光は、当該ミラーによって十分反射されてもよい。第１光ビームの透過率（すなわち、ミラーに入射する光のパワーによって除算された、当該ミラーを通過した透過光のパワーの比率）は、好ましくは５０％よりも高く、より好ましくは９０％よりも高く、さらに好ましくは９９％よりも高い。第２光ビームの反射率は、好ましくは５０％よりも高く、より好ましくは９０％よりも高く、さらに好ましくは９９％よりも高い。
【００２９】
第１ミラーによって反射された第２光ビームの一部は、反射後第２光ビームとして伝播する。ビームアブソーバは、ミラーを透過した第１光ビーム（透過後第１光ビーム）の一部が当該ビームアブソーバに入射するように、第１ミラーの近傍に配置されてもよい。ビームアブソーバは、アルミニウム、亜鉛合金、黒鉛、鋼、またはステンレス鋼等の材料から製作されていてもよい。ビームアブソーバは、当該ビームアブソーバに入射する透過後第１光ビームの一部を吸収する。ビームアブソーバは、好ましくは透過後第１光ビームの少なくとも５０％を吸収し、より好ましくは透過後第１光ビームの９０％よりも多くを吸収し、さらに好ましくは透過後第１光ビームの９９％よりも多くを吸収する。ビームアブソーバによって吸収されなかった第１光の一部は、散乱光として散乱させられてよい。散乱光は、透過後第１光ビームに由来する光であって、かつ、ビームアブソーバによって少なくとも１回反射または散乱させられた光である。ビームアブソーバから漏出し、かつ、反射後第２光とほぼ同じ方向および空間位置に伝搬しうるあらゆる散乱光が、第１ミラーに入射するように、ビームアブソーバと第１ミラーとは、互いに相対的に配置されていてもよい。この場合、有益なことに、第１ミラーは、散乱光の一部をビームアブソーバ内へと戻すように反射する。このような反射がなければ、当該散乱光の一部は、反射後第２光ビームとほぼ同じ方向に伝搬しうる。
【００３０】
このように、本発明の一態様は、ビーム分離・吸収部材である。例示的な実施形態において、当該部材は、第１光ビームおよび第２光ビームを受光するミラーを含んでいる。当該ミラーは、第１光ビームを透過させるとともに、第２光ビームを反射する。当該部材は、ビームアブソーバをさらに含んでいてもよい。ビームアブソーバは、ミラーを透過した第１光ビームを受光する。そして、ビームアブソーバは、第１光ビームがミラーを透過した後に、当該第１光ビームの一部を吸収する。ビームアブソーバは、第１光ビームの第２部分を、散乱光として散乱させてよい。散乱光の少なくとも一部がミラーに入射するように、ビームアブソーバとミラーとは、互いに相対的に配置されていてもよい。第１光ビームおよび第２光ビームは、ミラーの第１面に入射しうる。そして、散乱光は、ミラーの第２面に入射しうる。当該第２面は、ミラーの第１面とは反対側に位置する。一般的に、ミラーの第２面における散乱光に対する当該ミラーの光透過率は、当該ミラーの第１面に入射する第１光の光透過率と比べて低い。これにより、第１光ビームと第２光ビームとの分離を促進できる。
【００３１】
図１には、本発明の例示的な実施形態が示されている。図１は、光分離・吸収部材１に入射する合成ビーム２を示す。合成ビーム２は、第１光ビーム３および第２光ビーム４を含む。当該第２光ビームは、第１光ビーム３と空間的に重なり合っていてもよい。合成ビーム２は、第１ミラー５の第１面５ａに入射する。第１面５ａは、第１光ビーム３に対して高い透過率を有し、かつ、第２光ビーム４に対して高い反射率を有するように構成されていてもよい。第１面５ａを透過した第１光ビームの一部は、第１ミラー５に含まれる１つ以上の材料（物質）（当該光に対して十分に透明であることが好ましい）、および、第２面５ｂを通過して伝播する。第２面５ｂは、当該光に対して十分に高い透過率を有していることが好ましい。このように、第１光ビーム３は、透過後第１光ビーム３ａとして、第１ミラー５をほぼ透過する。第１光ビーム３の一部は、第１ミラーの第１面５ａおよび第２面５ｂのうちの１つまたは両方によって、１つ以上のビームとして反射されうる。当該ビームは、総称的に、反射後第１光ビーム３ｂと称される。
【００３２】
第２光ビーム４は、反射後第２光ビーム４ａとして、第１ミラー５によってほぼ反射される。前方伝播ビーム２ａ（ビーム４ａおよびビーム３ｂの合成ビームである）において、反射後第１光ビーム３ｂのパワーによって除算された反射後第２光ビーム４ａのパワーの比率は、合成ビーム２における第２光ビーム４と第１光ビーム３とにおける同等の比率に対して、十分に高い。好ましくは、（透過後第１光ビーム３ａのパワー／第１光ビーム３のパワー）という比率は、０．９９よりも高い。同様に、好ましくは、（反射後第２光ビーム４ａのパワー／第２光ビーム４のパワー）という比率は、０．９９よりも高い。
【００３３】
透過後第１光３ａが第１ミラー５を通過した後にビームアブソーバ６に入射するように、ビームアブソーバ６は、第１ミラー５に対して相対的に配置されていてよい。ビームアブソーバ６は、透過後第１光ビームの多くを吸収するように構成されている。ビームアブソーバ６は、好ましくは入射光の９０％よりも多くを吸収し、より好ましくは入射光の９９％よりも多くを吸収する。これにより、透過後第１光ビームの大部分は、ビームアブソーバ６との接触時に吸収される。ビームアブソーバ６によって吸収されなかった透過後第１光３ａに由来するいかなる光もが、散乱光７として、ビームアブソーバの表面によって反射または散乱させられうる（透過後第１光３ａの反射成分または散乱成分は、総称的に散乱光７として呼称されている。当該散乱光は、正反射（鏡面反射）成分および非正反射成分を含みうると理解されてよい）。前方伝播ビーム２ａが続いて照射される光学部材に入射しうるいかなる散乱光７もが、第１ミラー５の第２面５ｂに入射するように、ビームアブソーバ６は、第１ミラー５に対して相対的に配置されることが好ましい。加えて、前方伝播ビーム２ａの経路に沿って、直接的に、または、別の光路を介して、最終的にはＮＬＦＣデバイスから出射され伝播しうるいかなる散乱光７もが、第１ミラー５の第２面５ｂに入射するように、ビームアブソーバ６は、第１ミラー５に対して相対的に配置されることがさらに好ましい。
【００３４】
第１光ビーム３をほぼ透過させ、かつ、第２光ビーム４をほぼ反射させることにより、光分離・吸収部材１は、前方伝播ビーム２ａを供給できる。当該前方伝播ビーム２ａは、合成ビーム２と比べて、第２光ビームの純度について改善されている。本態様は、単純な手段によって２つの光ビームを効果的に分離できるので、有益である。光分離・吸収部材に対して単純なコンポーネントを使用することにより、こうしたデバイスのコストおよび複雑性を最低限度に維持できる。有益なことに、前方伝播ビーム２ａにおける透過後第１光３ａの比率は、前方伝播ビーム２ａに寄与しうる散乱光７を最小化することにより、低減される。さらに有益なことに、ビームアブソーバ６を第１ミラー５の近傍に配置することで、光分離・吸収部材１がコンパクト化される。
【００３５】
例示的な実施形態では、第１光ビームは、第１偏光を有していてよい。また、第２光ビームは、第１偏光とは異なる第２偏光を有していてよい。ミラーは、（ｉ）第２偏光に比べて第１偏光に対して高い光透過率を有し、かつ、（ｉｉ）第１偏光に比べて第２偏光に対して高い光反射率を有するように、構成されていてよい。第１光ビーム３と第２光ビーム４とがほぼ直交する偏光を有している場合、ミラーは、当該偏光に基づいて各ビームの分離効率を向上させるように構成されていてもよい。例えば、５０％よりも多い比率の第１光ビーム３が、好ましくは９０％よりも多い比率の第１光ビーム３が、より好ましくは９９％よりも多い比率の第１光ビーム３が、第１偏光方向に直線偏光している場合を考える。この場合、第１ミラー５は、第１光ビーム３における第１偏光方向が、第１ミラー５に対してｐ型に偏光するように、構成されていてよい。このようにすれば、第１光ビーム３の大部分（好ましくは９０％よりも多く、より好ましくは９９％よりも多く）に当該第１ミラー５を透過させるように、第１ミラー５を方向付けできる。
【００３６】
図２には、偏光に基づく改良された分離手法が示されている。図２は、第１光ビーム３と第２光ビーム４とを含んでおり、かつ、第１入射角θ１で第１ミラー５に入射する合成ビーム２を示す。第１ミラー５において、ｐ型偏光を有する第１光ビーム３に対して低い反射率（Ｒｆ）を得るためには、ブルースター角とほぼ等しい入射角を使用することが有益である。ブルースター角は、以下の式から決定されてよい。
【００３７】
【数１】
2019518984.tif 000003
θＢＲは、ブルースター角である。ｎＰｐｒｏｐは、第１光ビームが第１ミラー５の第１面５ａに入射する前の時点における、媒質中における当該第１光ビームの屈折率である。ｎｔｒａｎｓは、第１光ビームが第１ミラー第１面５ａを通過して伝播（進行）した後の時点における、媒質中における当該第１光ビームの屈折率である。合成ビーム２が初期状態において空気中またはガス中を伝播している場合、ｎＰｐｒｏｐ≒１．０である。
【００３８】
ブルースター角条件が満たされている場合、ｐ偏光ビームの反射率は、０に近くなる（Ｒｆ≒０となる）。このため、反射後第１光ビーム３ｂのパワーは、第１光ビームのパワーに比べてきわめて十分に低い。
【００３９】
第２光ビームに対しての前方伝播ビーム２ａの純度は、当該前方伝播ビーム２ａとほぼ同方向に伝搬する散乱光の低減によって、さらに保証される。本発明のこの態様は、有益である。ブルースター角インターフェースは、光学システムにおいて比較的単純かつ安価なコンポーネントであるためである。このため、より高価なコンポーネント（例：偏光子）に比べ、本実施形態に対し商業的な利点をもたらすことができる。また、ブルースター角インターフェースは、光学コーティングにダメージを及ぼしうる高パワーのビームに起因するダメージに対して、ロバスト性を有する。
【００４０】
さらなる態様において、（例えば、タイプ１ＳＨＧの結果として）第１光ビーム３と第２光ビーム４とが偏光および波長について分離されている場合、第１ミラー５は、ブルースター角に方向付けられるとともに、第２光ビーム４の反射を最大化するためのコーティングを有していてもよい。例えば、分布ブラッグリフレクタ（distributed Bragg reflector，ＤＲＢ）コーティングは、特定の波長について、界面において９９％よりも高い反射率をもたらしうる。このため、第１光ビーム３におけるｐ偏光は、ブルースター角を利用して第１ミラーを透過できる。そして、第２波長のｓ偏光を含んだ第２光ビーム４は、高い反射係数によって反射されうる。
【００４１】
図３は、入射角（angle of incidence）＝５６°である場合についての、１９０〜４６０ｎｍの波長範囲におけるＤＲＢミラーの反射率の例を示す。図示の通り、λ＝２２０ｎｍ付近の波長においてｓ偏光の反射率が高く、λ＝３３０ｎｍ付近の波長においてｐ偏光の反射率が低い。このような高反射率のコーティングは、有益である。当該コーティングによれば、波長分離・吸収部材１における第２光ビーム４の光学ロス（光学損失）の最小化を保証できるためである。このことは、特に重要である。多くの場合、ＮＬＦＣデバイスにおいて生成された第２光ビームは、第１光ビームに比べてパワーが何桁も（many orders）小さく、それゆえロスがきわめて望ましくないためである。
【００４２】
例示的な実施形態において、第１光ビームは、第１入射角でミラーの第１面に入射してよい。ビームアブソーバは、散乱光の少なくとも一部が、第１入射角とは異なる第２入射角でミラーの第２面に入射するように構成されていてよい。散乱光に対するミラーの光透過率は、第２入射角において、第１入射角の場合に比べて低くともよい。
【００４３】
特に、第２入射角の方向は、ミラーによって反射された第２光ビームの伝搬方向とほぼ同じであってよい。これにより、ミラーは散乱光を透過させない。このような構成がなければ、当該散乱光は、反射後第２光ビームと重なり合いうる。反射後第２光ビームと重なり合いうる散乱光は、当該第２反射後光ビームの光路上の任意の後続する点において、当該第２反射後光ビ−ムと空間的に同じ位置に存在する散乱光の任意の成分を含むものとして定義される。
【００４４】
図４に示されるように、本発明のさらなる態様では、第１ミラー面に入射する散乱光７の大部分が、第１ミラー５において、当該第１ミラー５における第１光ビームの入射角とは異なる入射角を有するように、ビームアブソーバ６が構成されていてよい。当該構成は、例えば、（ｉ）ビームアブソーバの内部形状、および／または、（ｉｉ）ビームアブソーバ内の１つ以上の材料、および、（ｉｉｉ）当該材料の表面性状（面肌）、のうちの少なくとも１つの構成を通じて実現されてよい。追加コンポーネントを設ける必要なく、ビームアブソーバからの散乱光の漏出を低減できるので、本発明の当該態様は有益である。
【００４５】
第１ミラー５は、第１入射角で第１ミラー５に入射する第１光ビーム３をほぼ透過させるように構成されていてよい。当該構成の望ましくない影響は、当該入射角（同じ入射角）で第１ミラー５に入射する散乱光７もが、第１ミラー５をほぼ透過しうることである。そこで、本発明の当該態様では、第１ミラーに入射する散乱光７の多くの部分が、第１ミラー５において、第１入射角とは異なる入射角を有するように、ビームアブソーバが構成されている。散乱光の上記部分（一部）は、好ましくは２０％よりも多く、より好ましくは５０％よりも多く、さらに好ましくは９０％よりも多い。
【００４６】
さらに、第１入射角とは異なる入射角で第１ミラーに入射する散乱光の透過率が、第１入射角に等しい入射角の散乱光の透過率に比べて低くなるように、第１ミラーが構成されていてよい。図５は、例示的な第１ミラーについての、入射角に対する透過率の依存性を示す。この透過率は、いずれの方向（例：ミラーの第１面５ａへの入射方向または第２面５ｂへの入射方向）においてミラーを通過して伝播する光についても同じである。プロットは、異なる入射角でミラーを通過するｓ型偏光およびｐ型偏光を有する光の透過率を示す。本例は、ＵＶヒューズド（溶着）シリカ基板上に堆積されたＤＢＲミラーについての例であり、約４４０ｎｍの波長の場合に当てはまる（例１においてより詳細に説明する）。但し、本明細書では、本例は、適切に構成された第１ミラーの一般的な構成を説明するために導入されている。第１ミラーに入射する第１光ビーム３は、ブルースター角にほぼ等しい第１入射角（本例の場合、約５６°）を有する。第１光ビームにおいて、第１ミラー５を通過するｐ偏光の透過率は、非常に高い。このことは、ビームアブソーバに向けて第１光ビームを効果的に透過させるために有益である。
【００４７】
ビームアブソーバは、第１ミラーに入射する散乱光の大部分が、第１入射角とは異なる入射角を有するように、構成されている。図５に示される反射特性を有するように構成された第１ミラーと関連して、第１ミラーを通過する散乱光の透過率は、低いことが好ましい。ミラーを通過する光の透過率は、第１入射角とは異なる角度において、当該第１入射角に等しい入射角の場合に比べて低いためである。
【００４８】
第１ミラーを透過する散乱光についての上記の好ましい低い透過率によれば、好ましいことに、散乱光の多くの部分を第１ミラーにおいて反射させることができる。それゆえ、散乱光の多くの部分をビームアブソーバ６内に留めることができる。例えば、入射角８０°では、約６０％のｐ偏光が透過する。これに対し、約５６°の入射角では、９９％のｐ偏光が透過する。
【００４９】
好適な例において、ビームアブソーバの１つ以上の面において、散乱光がほぼ正反射方向に散乱または反射される（つまり、反射角または散乱角が入射角のほぼ２０°以内の範囲に収まる）ことが保証されるように、ビームアブソーバの形状が設定されていてよい。当該反射光は、最終的には、第１入射角よりも大きい入射角で第１ミラーに入射する。多くの場合、ビームアブソーバ内のコーティングが劣化すると、ほぼ正反射方向における反射および散乱は、特に関連性が高くなりうる。
【００５０】
例えば、ビームアブソーバの第１面は、当該ビームアブソーバの第２面に対して、鋭角を成すように角度付けられていてよい（曲げられていてよい）。図６および図７には、例示的なビームアブソーバの形状が示されている。図６は、例示的な構成を示す。当該構成において、合成ビーム２と第１ミラー５との間における第１入射角は、θ１＝５６°である。また、ビームアブソーバ上面（第１面）６ａとビームアブソーバ下面（第２面）との間の角度は、θ２＝１６°である。図７は、図６のビームアブソーバ６および第１ミラー５の構成についての、別視点からの図を示す。図示のように、ビームアブソーバ６の内部形状は、断面において、正方形または矩形である。そして、下面６ｂは、上面６ａに向けて上方向に角度付けられている。
【００５１】
図４を再び参照する。図４は、図６および図７と類似のビームアブソーバの形状を示す。図４は、当該ビームアブソーバ内における単一の光線の軌跡を示す。当該軌跡は、光線軌跡シミュレータによって算出されたものである。トレースされた複数の光線によれば、ビームアブソーバ内の内面の当該構成に関し、散乱光７のうちの４０％がミラーに７６°の角度で入射し、残りの６０％が３６°から６８°までの入射角でほぼ均等に分離されていることが示されている。図５を再び参照すると、ブルースター角（５６°）と比較すると、上記全ての入射角において透過率が低下していることが理解できるであろう。特に、７６°では、透過率は、ブルースター角における透過率の約７０％にすぎない。
【００５２】
図６および図７は、製造が比較的容易であるという利点を有するビームアブソーバ６の内部形状に関し、実施可能なオプションを１つのみ示している。但し、ビームアブソーバ６の内部形状についての多くの実施可能な構成が、本発明の当該態様を実現できるであろう。
【００５３】
このように、上述の構成は、第１ミラーを通過する第１光ビームに対して好ましい高い透過率をもたらすとともに、当該ミラーを通過する散乱光７に対して好ましい低い透過率をもたらす。
【００５４】
また、ビーム分離は、偏光に基づいてさらに改善されてもよい。例示的な実施形態において、第１光ビームは、第１偏光を有するミラーの第１面に入射してよい。ビームアブソーバは、（ｉ）散乱光の少なくとも一部が、第１偏光とは異なる第２偏光を有するミラーの第２面に入射し、かつ、（ｉｉ）第１偏光の場合に比べ、第２偏光において散乱光に対するミラーの透過率が低くなるように、構成されていてよい。例えば、ビームアブソーバは、ある表面性状を有していてよい。当該表面性状は、同表面性状に入射する光の比率を、第１偏光と第２偏光とで変化させる。
【００５５】
例えば図８に示されるように、本発明の当該さらなる態様において、ビームアブソーバ６の内面１０は、第１ミラー５に入射する散乱光７の比率が、平均した場合に、第１ミラーに入射する第１光ビームの等価的な比率とは異なる、ある光の比率の値を有するように構成されていてもよい。当該比率の値は、光の全パワーによって除算された、ｓ型直線偏光を有する光の比率の値である。
【００５６】
ビームアブソーバ６の内面１０は、第１偏光比率（すなわち、光の全パワーによって除算された、ｓ型偏光を有する光のパワーの比率）を有する入射光（内面に入射する光）が、当該第１偏光比率とは異なるある偏光比率を有する散乱光として散乱させられるように、構成されていてもよい。例えば、内面１０の一部または全体は、偏光比率の変化を生じさせるテクスチャ（性状）を有するように構成されていてもよい。図８は、この例を示す。図８では、ビームアブソーバ６の内面は、ある表面性状を有するように、概略的に図示されている。入射光の波長に近い寸法、または、当該波長よりも短い寸法を有する構成を備えた表面性状（例：粗さ）は、入射光と散乱光とで、偏光比率を変化させるために特に有効である。
【００５７】
本例において、第１光ビーム３は、第１ミラー５に対しほぼｐ型に偏光しており、かつ、ビームアブソーバ６の内面１０は、上記態様に応じて構成されている。この場合、第１ミラー５に入射する散乱光は、第１ミラーにおいて、全パワーによって除算されたｓ型偏光のある偏光比率を有する。当該偏光比率は、第１ミラーに入射する第１光ビームの等価的な比率に比べて高い。ビームアブソーバ６の内面１０における複数回の散乱イベントは、第１ミラーに入射する散乱光７におけるｓ偏光成分を増加させうる。例えば、第１光ビーム３が、全パワーの１％以下のｓ偏光成分を有している場合を考える。この場合、ビームアブソーバ内面１０における散乱は、第１ミラーに入射する散乱光７について、全パワーによって除算されたｓ偏光を、１％よりも大きい値に増加させる。好ましくは、当該比率は、第１ミラーに入射する散乱光７のパワーの約５０％まで増加する。
【００５８】
第１ミラー５は、ｓ型偏光の比率の変化に起因して、第１ミラーに入射する散乱光の透過率が、当該第１ミラーを通過する第１光ビームの透過率よりも低くなるように、構成されていてよい。例えば、ｐ偏光に比べてｓ偏光に対してより高い反射率を有するように構成されたミラーは、本例に対して好適である。（上述の態様についての説明にて導入されているように）図５に示される透過特性を有するミラーは、好適な例である。第１光ビーム３の大部分がｐ偏光している場合、図５に示される特性を有する第１ミラーに対する透過率は、約５６°の入射角において非常に高くなる。これに対し、第１ミラーに入射するより高いｓ型偏光成分を有する散乱光は、第１ミラーにおいて、散乱光のほぼ全ての入射角について、透過率がきわめて小さくなる。それゆえ、ｓ偏光は、より捕捉され易くなり、最終的にはビームアブソーバ６内において吸収される。そして、好ましいことに、当該反射後第２光ビームとほぼ同じ方向で、反射後第２光ビームとほぼ同じ空間位置へと伝搬する散乱光を、少なくすることができる。
【００５９】
高い散乱性を実現するためには、ビームアブソーバの内面１０が、（ｉ）粗いまたはその他の性質を有する表面性状によって、または、（ｉｉ）散乱コーティングの含有によって、固有の高い散乱性を有していることが必要とされる。好適な表面の例は、（ｉ）アルミニウム、鋼、またはステンレス鋼の表面に形成された陽極酸化層（anodized layer）（当該陽極酸化層内に色素を随意に含んでもよい）、（ｉｉ）シリコン、（ｉｉｉ）グラファイトコーティング、および、（ｉｖ）吸収性ガラス（すなわち、光の一部または全てを吸収するガラス）を含む。
【００６０】
図９に示されるように、本発明の別の態様では、第１ミラー５の第２面５ｂは、ビーム吸収・分離部材の有効性をさらに向上させるように、構成されていてもよい。例えば、第２面は、ミラーの第２面に入射する散乱光の透過率を低減させるように構成されたコーティング１１を含んでいてもよい。コーティング１１が第１ミラーの第２面５ｂに含まれている場合、当該コーティングがミラー第２面に入射する散乱光７の透過率を低減させるように構成されていることにより、第１ミラーを通過する散乱光７の透過率を低減できる。コーティング１１は、散乱光の偏光または入射角の少なくとも一方の影響に応じて、当該散乱光の透過率を低減させるように構成されていてよい。
【００６１】
好適なコーティングは、第１光ビームの偏光および第１入射角に等しい入射角について、第１ビーム３に対する高い透過率（第１面５ａに関しては、例えば好ましくは９９％よりも高い透過率）を有しうる。また、当該好適なコーティングは、第１ミラーにおいて、（ｉ）第１入射角とは異なる入射角、および／または、（ｉｉ）第１光ビームの偏光とは異なる偏光、の散乱光７に対し、低い透過率を有しうる。好ましくは、多層光学コーティングが構成されてよい。第２面５ｂにコーティング１１を適用することの利点は、当該コーティング１１は、第１ミラー５の第１面５ａとは異なり、第２ビームを反射する機能を必ずしも有していなくともよいという点にある。従って、コーティング１１の設計は、第１表面の構成に比べて制限が少ない。それゆえ、コーティング１１は、散乱光７に対してより好ましい低透過率を提供するように設計されうる。
【００６２】
第２面５ｂにコーティング１１を使用することは、ＳＨＧデバイスの例に対して特に高い関連性を有する。当該ＳＨＧデバイスの例では、基本光（第１光ビーム）は、４００〜６００ｎｍの範囲の波長を含んでおり、周波数変換後の光（第２光ビーム）は、２００〜３００ｎｍの範囲の波長を含んでいる。この場合、第１ミラー面は、２００〜３００ｎｍの範囲内に波長を有する光に対して高い反射率を有しているとともに、４００〜６００ｎｍの範囲内に波長を光に対して高い透過率を有している必要がある。波長２００〜３００ｎｍに対して高い反射率を有するミラーを提供するために好適な光学材料は、比較的少数である（さらに、波長２００〜２４０ｎｍに関しては、特に少数である）。このため、散乱光７の最も低い透過率を提供できるとは限らない材料および設計を使用することが必要となる。例えば、波長２００〜２４０ｎｍに対して高い反射率を有するミラーは、高耐久性フッ化物材料のマルチレイヤを用いて製作される場合がある。しかし、クラッキング発生前の表面に堆積されうる上記高耐久性フッ化物材料の全体の厚さは、小さい。それゆえ、散乱光７に対する低透過率を提供しうる複雑な多層ミラーを製作できない場合がある。これに対し、第２面５ｂにおけるコーティング１１は、４００〜６００ｎｍの範囲の波長に対する機能を有してさえいればよい。それゆえ、当該コーティング１１は、第１光ビームに対し非常に高い透過率を提供し、かつ、（例えば、散乱光の偏光および当該散乱光の入射角のうちの少なくとも一方に基づき）散乱光に対し低い透過率を有するように、設計されてよい。図１０は、第１光ビームの波長に対する、このようなコーティングの透過特性の例を概略的に示す。当該コーティングは、第１入射角が５６°である場合に好適でありうる。図１０におけるコーティングの特性は、非常に好ましいことに留意されたい。但し、より不完全な透過、または、より不完全な透過に対応する角度範囲も、なお有効であり、これらも本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００６３】
別の例において、コーティング１１は、第１ミラー５の第２面５ｂを通過する第１ビーム３に対して高い透過率を提供できるように構成されてもよい。
【００６４】
別の例において、本開示の全体を通じて説明されている第１面の構成と第２面の構成とは、互いに置き換えられてもよい。その結果、本明細書において第１面に対して説明された構成は、第２面について適用される。その逆も然りである。
【００６５】
本発明のさらなる態様において、第１ミラー５とビームアブソーバ６とは、少なくとも部分的に互いにオプティカルコンタクトしていてもよい（すなわち、互いに物理的に接触していてもよい）。その結果、これらのコンポーネントが物理的に接触している領域内において、ビームアブソーバと第１ミラーとの間にて、光ビーム分離・吸収部材から漏出する散乱光の伝搬を低減または抑制できる。ビームアブソーバと第１ミラーとは、部分的にオプティカルコンタクトしていてもよい。この場合、ビームアブソーバの開口の全体ではないが一部が、第１ミラーとオプティカルコンタクトする。あるいは、ビームアブソーバと第１ミラーとは、全体的にオプティカルコンタクトしていてもよい。この場合、ビームアブソーバの開口は、全体的に、第１ミラーとのオプティカルコンタクトによって封止される。図１１および図１２には、当該態様の例が示されている。図１１および図１２の例では、第１ミラーは、ビームアブソーバに対して完全にオプティカルコンタクトしている。当該構成は、ビームアブソーバから漏出可能な散乱光７を最小化する。ビームアブソーバから漏出しうる全ての散乱光７は、第１ミラー５に入射し、当該ビームアブソーバの内部へと戻されるように反射されうるためである。
【００６６】
当該態様は、デバイスの小型化に有益である。ビームアブソーバと第１ミラーとは、当該ビームアブソーバと当該第１ミラーとが物理的に接触するための最小限のスペースのみを必要とするためである。別の利点は、光分離・吸収部材の製作時に、第１ミラーに対する機械的なサポート（支持）を提供するように、ビームアブソーバを構成できることである。その結果、追加コンポーネントを設ける必要性をさらに低減できる。本態様のさらなる利点は、特に、ビームアブソーバの表面に入射する光のパワーが高い場合には、当該ビームアブソーバの表面が時間経過に伴い劣化（分解）しうることが知られていることである。劣化する表面の例は、アルミニウムまたは鋼の表面に施された、グラファイトコーティングまたは陽極酸化コーティングを含む。第１ミラーとビームアブソーバとが完全にオプティカルコンタクトしている場合、当該第１ミラーは、ＮＬＦＣデバイス内の他のコンポーネントの汚染を防止しうる。ビームアブソーバの劣化に起因して放出される任意のガスまたは粒子は、第１ミラーによってビームアブソーバ内に封止されるためである。
【００６７】
図１３には、本発明のさらなる態様が示されている。図１３では、冷却部材１２が、放熱のためにビームアブソーバ６上に設けられている。ＮＬＦＣデバイスにおいて使用されるレーザ源は、高い光パワーを有する光を出射できる。特に、連続波（continuous wave，ｃｗ）モードにおいてレーザ源が駆動される場合には、ビームアブソーバ内において発生する熱は、無視できるものではなく、能動的（積極的）な取扱いを要する。例えば、少なくとも１Ｗの光パワーが、ビームアブソーバに入射しうる。
【００６８】
ビームアブソーバ６の表面積を増加させるために冷却部材１２を追加することにより、
表面積が小さく形成された（例えば円筒状または直方体状の）ビームアブソーバに比べ、より効果的に放熱を行うことが可能となる。本態様は、本発明の上述の態様（ビームアブソーバの内部形状の構成）と組み合わせた場合に、特に効果的である。冷却フィンの追加は、ビームアブソーバの全体的な外形（profile）の増大を必要としないためである。その結果、物理的なサイズを最低限に維持できる。このような冷却の利点は、ビームアブソーバにおいて必要とされる場合には、本発明の任意の態様に付与されてもよい。
【００６９】
本発明の別の態様は、角度選択性の（角度選択可能な）１つ以上の遮光部材（遮光素子）を用いる。当該遮光部材は、ミラーによって反射された第２光ビームを含む前方伝播ビームとほぼ同じ方向で、ほぼ同じ位置に伝搬する散乱光の一部または全てを遮断するように構成されている。図１４の例を参照して、本態様が導入されている。混合散乱光７ａは、（ｉ）光ビーム分離・吸収部材内から、あるいは、（ｉｉ）第１光ビームまたは合成ビーム２を受光した任意のコンポーネントから、出射されうる。角度選択性遮光部材は、（ｉ）前方伝播ビーム２ａを遮断せずに通過させるとともに、（ｉｉ）前方伝播ビーム４ａとは方向および空間位置の両方が類似していない散乱光を遮断できる（好ましくは吸収できる）ように構成されている。好ましくは、ＮＬＦＣデバイスからの散乱光の光学的な出射をもたらしうるあらゆる散乱光が、角度選択性遮光部材によって遮断される。
【００７０】
図１４には、角度選択性遮光部材の例が示されている。図１４では、角度選択性遮光部材は、散乱光を遮断する不透明材料によって構成された遮光層８を備えている。そして、同じく不透明材料によって構成された光トンネル９は、前方伝播ビーム２が遮断されずに通過できるように構成された光路を規定する。光トンネル９の角度許容範囲（angular acceptance）、すなわちΦは、トンネルの幅ｗに対する長さｌのアスペクト比に応じて制御されうる。図１５には、この点が示されている。図１５に示されるように、トンネルの壁部（壁面）が前方伝播ビーム２ａと平行であるように角度付けられている場合には、Φは、以下の通り定義される。
【００７１】
【数２】
2019518984.tif 000004
図１６には、さらなる例示的な角度選択性遮光部材が示されている。図１６では、光シールドは、不透明材料によって構成された２つの（または３つ以上の）層８を備える。当該８のそれぞれは、前方伝播ビームを遮断せずに通過させる開口を有している。遮光層８を分離する（離間させる）ことにより、光シールドの角度許容範囲についての選択性を、さらに高めることができる。トンネルの壁部を無くすことにより、トンネル内において散乱する混合散乱光７ａが生じる可能性を低減できるので、本例は有益である。
【００７２】
光トンネルの場合と同様に、角度許容範囲Φは、開口の幅ｗに対する層間の間隔ｌとのアスペクト比によって制御されうる。例えば、各遮光層（当該遮光層は、前方伝播ビームまたは混合散乱光７ａを、遮断する、または、迂回させる）間に光学部材が設けられていない２層の光シールドを考える。そして、各開口は、当該開口の中心を通るように前方伝播ビーム２ａを通過させるように配置されているものとする。この場合、Φは、以下の通り定義される。
【００７３】
【数３】
2019518984.tif 000005
なお、図１７に示されるように、θは、光シールドの平坦面（plane）に対する前方伝播ビームの角度である。
【００７４】
光シールドは、第１光ビーム３、合成ビーム２、または透過後第１光ビーム３ａを受光した、ＮＬＦＣデバイス内の任意の部材から生じる散乱光を制限できる。このため、本発明の当該態様は、有益である。特に、ビームアブソーバから生じ、前方伝播ビームとほぼ同じ方向および空間位置内へと向かう散乱光の漏出を、第１ミラーによって低減するという要求と組み合わせた場合には、角度選択性遮光部材は、多大な利点をもたらす。この場合、角度選択性遮光部材は、散乱光についての角度選択性をもたらす。このことは、ビームアブソーバから直接的に漏出したより少量の散乱光が、光シールドを通過して（past）伝播しうることを意味する。それゆえ、このことは、ビームアブソーバを第１ミラーに対して相対的にどのように配置するかを制御する態様と組み合わせた場合には、ＮＬＦＣデバイスから出射される混合散乱光７ａをさらに低減できる多大な可能性を有している。
【００７５】
以下の各例は、上述の光ビーム分離・吸収部材を含んだ非線形周波数変換（ＮＬＦＣ）デバイスの例示的な実施形態を示す。一般的に、例示的な実施形態において、ＮＬＦＣデバイスは、光源と、ＮＬＦＣコンポーネントと、光ビーム分離・吸収部材とを含んでいてもよい。光源は、第１光ビームを出射する。ＮＬＦＣコンポーネントは、第１光ビームの一部を、第２光ビームへと変換する。第１光ビームと第２光ビームとは、異なる波長を有する（すなわち、ＮＬＦＣコンポーネントは、周波数変換プロセスを実行し、第１光ビームの一部を第２光ビームへと変換する）。光ビーム分離・吸収部材は、任意の実施形態に係るものであってよい。第１光ビームと第２光ビームとは、光ビーム分離・吸収部材に入射する。光ビーム分離・吸収部材から発せられた前方伝播ビームでは、当該光ビーム分離・吸収部材に入射する第１光ビームに比べて、当該１光ビームのパワーが低減されている。
【００７６】
（例１：ビーム分離・吸収部材を備えたＮＬＦＣデバイス）
図１８には、例１として、ビーム分離・吸収部材を備えた例示的なＮＬＦＣデバイスが示されている。図１８に示されるように、レーザ光１７は、レーザ１３から出射されている。レーザ１３は、４００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にピーク波長を有する光を出射してよい。レーザ１３は、ＡｌｙＩｎｘＧａｚＮ材料を含むレーザダイオードであってよい。本例に関し、レーザ１３は、約４４０ｎｍの波長を有するレーザ光を発するように構成されたＡｌｙＩｎｘＧａｚＮ材料を含むレーザダイオードである。レーザ光１７は、１つ以上の光学部材１４（例：１つ以上のレンズ）を通過して伝播（進行）する。当該光学部材１４は、レーザ光がＮＬＦＣ部材１５に向けて伝播している場合に、当該レーザ光の少なくとも１つの平面において当該レーザ光が集束するように、当該レーザ光を集束させる。ＮＬＦＣ部材１５は、レーザ光１７を周波数変換するように構成されている。本例では、ＮＬＦＣ部材１５は、レーザ光１７に対してＳＨＧをもたらすように構成されている。レーザ光１７は、ＳＨＧプロセスにおける基本光である。レーザ光１７の一部が、変換後光へと変換される。当該変換後光は、基本光の半分（１／２）の波長に等しい波長を有する（すなわち、変換後光の波長は、約２２０ｎｍである）。波長λ≒４４０ｎｍのレーザ光１７に対し、ＮＬＦＣ部材１５の好適な選択肢は、位相整合式のタイプ１ＳＨＧのために構成された、ＢａＢ２Ｏ４（β−ＢＢＯ）である。なお、本開示の全体に亘り、波長は、真空中を伝播する光の波長を指す。
【００７７】
図１８の拡大図の部分に示されるように、ＮＬＦＣ部材１５内において周波数変換されなかったレーザ光１７は、第１光ビーム３として、当該ＮＬＦＣ部材の外部へと伝播する。変換後光は、第２光ビーム４として、当該ＮＬＦＣ部材の外部へと伝播する。合成ビーム２は、第１光ビーム３と第２光ビーム４とを含む。
【００７８】
バルクのβ−ＢＢＯにおけるＳＨＧに関し、多くの場合、変換後光のパワーは、基本光のパワーに比べて顕著に小さい。例えば、基本波長が４４０ｎｍであり（基本光のパワーをＰ４４０ｎｍとする）、変換後波長が２２０ｎｍであり（変換後光のパワーをＰ２２０ｎｍとする）、Ｐ４４０ｎｍ≒１Ｗであるとする。この場合、標準的な値は、
Ｐ２２０ｎｍ／Ｐ４４０ｎｍ≒１０−４
である。
【００７９】
波長２２０ｎｍのレーザ光の多くの用途において、基本波長に対する変換後波長のパワーの比率、すなわちＰ２２０ｎｍ／Ｐ４４０ｎｍは、１よりも十分に大きい必要がある。Ｐ２２０ｎｍ／Ｐ４４０ｎｍは、好ましくは１０３よりも大きく、より好ましくは１０４よりも大きく、さらに好ましくは１０６よりも大きい必要がある。従って、β−ＢＢＯのＮＬＦＣ部材１５から出射される合成ビーム２において、比率Ｐ２２０ｎｍ／Ｐ４４０ｎｍを、およそ１０８倍まで顕著に増加させる必要がある。このことは、合成ビーム２にフィルタリングステージ（フィルタ段）を適用することにより実現される。
【００８０】
出力を生成するためにＮＬＦＣ部材を使用する場合のみならず、さらに多くの光源を設ける必要がある場合には、システムの物理的なサイズをできるだけ小型化する必要がある。従って、光学コンポーネントを小型化することは、サイズまたは重量の仕様を満たすこための、産業上の一般的な要求である。本例は、コンパクトかつ高効率な波長分離をフィルタリングプロセスの一部として使用することにより、どのようにこれらの全ての要求が満たされるかを示している。フィルタリングプロセスにおける第１部材は、光ビーム分離・吸収部材１であってよい。前方伝播ビーム２ａに対しての後続するフィルタリングは、分離フィルタ１６によって実行されてよい。そのため、結果として得られる出力ビーム１８は、所望のパワー比率Ｐ２２０ｎｍ／Ｐ４４０ｎｍを有する。
【００８１】
光ビーム分離・吸収部材１は、合成ビーム２がＮＬＦＣ部材から出射された後に、当該合成ビーム２に対して作用する。光ビーム分離・吸収部材は、任意の実施形態に係る第１ミラー５およびビームアブソーバ６を有する。必要に応じ、光学部材（例：レンズ）が、ＮＬＦＣ部材と光ビーム分離・吸収部材との間の光路に配置されてもよい。レンズをこの位置に設けないことの利点は、ＮＬＦＣ部材から出射される合成ビームが、発散することである。当該発散は、ビームアブソーバ内において、散乱光の散乱角に好ましい影響を及ぼしうる。
【００８２】
上述の通り、合成ビームは、第１光ビームおよび第２光ビームを含んでいる。第１光ビームは、ほぼまたは全体的に、単一の偏光から成る。一般的には、第１光ビームにおけるパワーの少なくとも９９％が、同一の偏光を有している。第２光ビームは、第１光ビームの偏光と直交する単一の偏光から、ほぼまたは全体的に成る（一般的には、パワーの少なくとも９９％が、同一の偏光を有している）。
【００８３】
第１ミラー５は、第１面５ａと第２面５ｂとを有する、薄い平行なプレートを含んでいる。プレートの厚さ（つまり、第１面と第２面との間の距離）は、０．０１ｍｍから１０ｍｍまでであってよく、好ましくは約１ｍｍであってよい。合成ビーム２は、第１光ビームの大部分の偏光が第１面に対するｐ偏光となるように、ブルースター角にほぼ等しい入射角θ１で、第１面５ａに入射する。第１ミラー５は、第１ミラー第１面における、ｐ型偏光に対するブルースター型反射を助成する材料を含んでいる。本例において、第１ミラーはＵＶヒューズドシリカを含んでおり、ブルースター角は約５６°である。第１ミラーに対して含有させることが好適な他の材料には、シリカ、シリコン、ＰＭＭＡ、フルオロポリマー、および他のプラスチックが含まれる。
【００８４】
第１ミラーの第１面５ａは、（ｉ）ｓ偏光した第２光ビーム（λ≒２２０ｎｍ）に対して５０％よりも高い反射率（好ましくは９９％よりも高い反射率）を提供し、かつ、（ｉｉ）ｐ偏光した第１光ビーム（λ≒４４０ｎｍ）に対して９０％よりも高い透過率（好ましくは９９．９％よりも高い透過率）を提供するために、コーティングを有するように構成されている。本例において、第１面５ａは、高耐久性フッ化物材料の積層マルチレイヤを含んでいる。例えば、当該材料には、フッ化ランタン（ＬａＦ３）およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）が含まれる。但し、同様の反射特性を実現するために、これらの材料に加えて、または、これらの材料に替えて、他の好適な材料が使用されてもよい。
【００８５】
図１８では、本例について具体的に示されている。図１８では、第１ミラー５の第２面５ｂは、上述のコーティングを含んでいない。図５におけるプロットは、本例の第１ミラーを通過するλ≒４４０ｎｍの光の一般的な透過率を示す。図３は、上記波長を有する光についての、入射角＝５６°における挙動（振る舞い）を示す。別のバリエーションでは、第１ミラーの第２面５ｂは、上述のコーティングを含んでいてもよい。このことは有益である。例えば、第２面５ｂは、第１ミラー第１面５ａのコーティングに比べ、ｓ偏光した散乱光に対してより高い反射率をもたらすように構成されてもよいためである。あるいは、第２面５ｂは、小さい角度のブルースター角を除いた入射角に対し、高い反射率をもたらすように構成されてもよいためである。第２面は、λ≒２２０ｎｍの光については、反射する必要はない。このため、第２面のコーティングについては、材料および設計の選択に関し、設計および製造の自由度が高い。例えば、第２面のコーティングは、ＳｉＯ２およびＳｉ３Ｎ４のマルチレイヤを含んでいてもよい。
【００８６】
ビームアブソーバ６は、ハウジングを備えている。当該ハウジングは、入射した透過後第１光ビーム３ａを受光するためのキャビティを有する。本例において、ビームアブソーバ６の内面１０は、陽極酸化アルミニウム（アルマイト）の面である。当該陽極酸化コーティングは、透過後第１光ビーム３ａの吸収を促進するために、黒色色素（ブラックダイ）を含んでいる。上記内面は、入射した透過後第１光ビーム３ａの大部分を吸収するように構成されている。このため、透過後第１光ビームのパワーの大部分が、ビームアブソーバ内において、熱へと変換される。吸収されなかった光が、散乱光７である。第１ミラー５は、反射後第２ビーム４ａとほぼ同じ方向および位置に伝播しうるあらゆる散乱光が、第１ミラーに入射するように、ビームアブソーバ６に対して配置されている。
【００８７】
ビーム分離・吸収部材は、合成ビームの光路に沿って測定された場合に、ＮＬＦＣ部材から１０ｍｍよりも短い距離に配置されていることが好ましく、当該ＮＬＦＣ部材から５ｍｍよりも短い距離に配置されていることがさらに好ましい。（ｉ）反射後第２光ビームに垂直な方向を向いており、かつ、当該反射後第２光ビームの光路に沿って測定された場合に、第１ミラーから２０ｍｍ離間している平面において、（ｉｉ）反射後第２光ビームの中心から半径１ｍｍ以内の範囲において、当該平面に入射しうる散乱光が、第１ミラー第２面に入射することを保証するように、ビームアブソーバおよび第１ミラーが配置されることが好ましい。この場合、上記平面に入射しうる散乱光とは、第１ミラーを仮に通過した場合に上記平面に入射しうる光として定義される。より好ましくは、反射後第２光ビームの中心から半径２ｍｍ以内の範囲に入射しうる散乱光が、第１ミラー第２面に入射する。さらに好ましくは、反射後第２光ビームの中心から半径３ｍｍ以内の範囲に入射しうる散乱光が、第１ミラー第２面に入射する。最も好ましくは、反射後第２光ビームの経路または他の経路に沿って、いかなる散乱光もがビームアブソーバからＮＬＦＣデバイスへと漏出できないように、ビームアブソーバと第１ミラーとが配置される。
【００８８】
第１ミラーにおける第１光ビーム３の反射率が０．１％よりも小さい場合、前方伝播ビームに含まれる４４０ｎｍの光のパワーは、以下の通り合成ビームに比べて低減される。
【００８９】
合成ビーム：Ｐ２２０ｎｍ／Ｐ４４０ｎｍ＝１０−４
前方伝播ビーム：Ｐ２２０ｎｍ／Ｐ４４０ｎｍ＝１０−１
任意ではあるが、第１ミラーは、ビームアブソーバとオプティカルコンタクトしていてもよい。この場合、ビームアブソーバ内のあらゆる散乱光が、当該ビームアブソーバから漏出する前に、当該散乱光を第１ミラーに必ず入射させるようにできる。
【００９０】
任意ではあるが、ビームアブソーバの内面は、（ビームアブソーバの内面において、少なくとも１回は散乱または反射した後に）第１ミラーに入射するあらゆる散乱光の平均的な偏光が、第１ミラーに入射する第１光ビームの偏光に比べ、十分に多くのｓ型偏光比率を含むように、さらに構成されていてもよい。第１ミラー第２面５ｂは、当該第１ミラー第２面に入射する上記散乱光のより多くの部分を反射させて戻すように、高反射率コーティングを有するように構成されてもよい。好適なコーティングは、マルチレイヤコーティングを含む。このように、光ビーム分離・吸収部材１から漏出する散乱光が低減される。
【００９１】
ビームアブソーバと第１ミラーとをオプティカルコンタクトさせることにより、上記システムにおける散乱光を効果的に低減できることに加え、これら２つの部材を収容するために必要なスペースおよびコンポーネントを最小化できる。
【００９２】
例１の構成に関し、前方伝播ビームにおける比率Ｐ２２０ｎｍ／Ｐ４４０ｎｍは、さらなるフィルタリングステージ１６によって、好ましい結果へと改善させられてよい。当該フィルタリングステージは、光ビーム分離・吸収部材から発せられた前方伝播ビームから、第１光ビームをフィルタリングする。
【００９３】
（例２：遮光部材を有するビーム分離・吸収部材を備えたＮＬＦＣデバイス）
図１９には、ビーム分離・吸収部材を備えたＮＬＦＣデバイスの別の例が示されている。当該例では、角度選択性遮光部材を付加することにより、ＮＬＦＣデバイス内の散乱光がさらに低減される。図１９に示されるように、本例では、（ｉ）第１ミラー５と不透明な遮断材料によって構成される遮光層８との間、または、（ｉｉ）光シールドの各層の間に、光学部材は存在していない。但し、必ずしもこの通りである必要はない。例えば、光シールドの２つの層は、フィルタ１６または他のコンポーネント（例：ミラー）の側に位置していてもよい。あるいは、他の光学部材（例：フィルタおよび／またはミラー）は、前方伝播ビームが第１ミラーから遮光層へと伝播する場合に、当該前方伝播ビームに作用してもよい。
【００９４】
本例では、角度選択性遮光部材は、不透明な遮断材料によって構成される２つの遮光層８を備えている。当該２つの遮光層は、両側に陽極酸化コーティングを含むアルミニウム層である。ＮＬＦＣデバイスは、好適なデバイスハウジング１９内に収容されている。そして、不透明な遮断材料によって構成される遮光層８は、ハウジングの内部空間の片側を、反対側と完全に区切るように構成されている（一般的なハウジングのサイズは、約５〜５０ｃｍ３でありうるが、この範囲を逸脱してもよい）。本例では、光シールドは、ミラー５の後段、かつ、フィルタ１６の前段に配置されている。そして、遮光層における開口は、前方伝播ビーム２ａを遮ることなく、当該遮光層の片側から反対側へと通過させるためだけに、必要とされている。
【００９５】
遮光層における開口の幅、すなわちｗは、ビーム２ａを通過させるように、十分に広い必要がある。一般的に、この幅は、ビームのＦＷＨＭの１〜５倍であってよい。本例では、β−ＢＢＯ型のＮＬＦＣ部材内において、λ変換後≒２２０ｎｍを生成するタイプ１ＳＨＧデバイスでは、当該ＮＬＦＣ部材から出射された直後において、ビームの幅は１ｍｍよりも短い。このため、開口サイズの好適な範囲は、１〜５ｍｍであってよい。
【００９６】
光シールドの層の分離は、当該光シールドに要求される角度許容範囲によって決定されてよい。当該角度許容範囲は、上述の式によって算出されてよい。例えば、光シールドが、θ＝０°となるように配置されており（図１７を参照）、かつ、（φ１＋φ２）＝１０°という角度許容範囲を有している必要があるとする。この場合、アスペクト比は、約０．０９である必要がある。ｗ＝２ｍｍの場合には、ｌ＝２３ｍｍである。図２０に示されるように、角度許容範囲は、アスペクト比ｗ／ｌのみならず、θに応じても変化する。θ＝６０°の場合、（φ１＋φ２）＝１０°に対しては、アスペクト比は、約０．３３である必要がある。ｗ＝２ｍｍの場合には、ｌ＝６ｍｍである。このため、２層の光シールドに関し、θは、所定のアスペクト比ｗ／ｌに応じたアクセプタンス角（受容角，取り込み角）の選択を補助するために使用されてもよい。あるいは、θは、光シールドに必要とされる全体スペースをより小型化または大型化するために（例：ＮＬＦＣ内において他のコンポーネントの周囲に遮光層を収容するために）、使用されてもよい。
【００９７】
このように、本発明の一態様は、光ビーム分離・吸収部材である。例示的な実施形態において、光ビーム分離・吸収部材は、ミラーとビームアブソーバとを備えていてもよい。ミラーは、第１光ビームおよび第２光ビームを受光する。そして、当該ミラーは、第１光ビームを透過させるとともに、第２光ビームを反射するように構成されている。ビームアブソーバは、ミラーを透過した第１光ビームを受光する。そして、当該ビームアブソーバは、ミラーを透過した後の第１光ビームの第１部分を吸収するように構成されている。ビームアブソーバは、第１光ビームの第２部分を散乱光として散乱させる。ビームアブソーバおよびミラーは、散乱光の少なくとも一部がミラーに入射するように互いに配置されている。光ビーム分離・吸収部材は、以下の各構成のうちの１つ以上を、個別に含んでいてもよいし、組み合わせて含んでいてもよい。
【００９８】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、反射された第２光ビームと重なり合いうる散乱光の一部が、ミラーに入射するように、ビームアブソーバが配置されている。
【００９９】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、上記第１光ビームは、第１偏光を有している。第２光ビームは、第１偏光とは異なる第２偏光を有している。ミラーは、第２偏光に比べ、第１偏光に対してより高い光透過率を有している。そして、当該ミラーは、第１偏光に比べ、第２偏光に対してより高い光反射率を有している。
【０１００】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、第１光ビームがブルースター角でミラーに入射するように、ミラーが配置されている。
【０１０１】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、第１光ビームおよび第２光ビームは、ミラーの第１面に入射する。そして、ミラーの第１面は、第２光ビームを最大限に反射させるコーティングを有している。
【０１０２】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、第１光ビームおよび第２光ビームは、ミラーの第１面に入射する。散乱光は、ミラーの第１面とは反対側に位置する、ミラーの第２面に入射する。そして、ミラーの第２面に入射する散乱光に対してのミラーの光透過率は、ミラーの第１面に入射する第１光ビームの光透過率に比べて低い。
【０１０３】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、第１光ビームは、第１入射角で上記ミラーの第１面に入射する。ビームアブソーバは、散乱光の少なくとも一部が、第１入射角とは異なる第２入射角で上記ミラーの第２面に入射するように、構成されている。そして、散乱光に対してのミラーの光透過率は、第２入射角において、第１入射角の場合に比べて低い。
【０１０４】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、第２入射角は、ミラーによって反射された上記第２光ビームの伝播方向とほぼ同じ方向を向いている。その結果、散乱光が、反射された第２光ビームと重なり合う。
【０１０５】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、ビームアブソーバの１つ以上の面において正反射方向に散乱させられた散乱光の一部が、第１入射角とは異なる第２入射角で、ミラーの第２面に入射するように、当該ビームアブソーバが形成されている。そして、散乱光に対してのミラーの光透過率は、第２入射角において、第１入射角の場合に比べて低い。
【０１０６】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、ビームアブソーバの第１面は、ビームアブソーバの第２面に対して鋭角を成している。
【０１０７】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、第１光ビームは、第１偏光を有するミラーの第１面に入射する。ビームアブソーバは、第１偏光とは異なる第２偏光を有するミラーの第２面に、散乱光の少なくとも一部が入射するように、構成されている。そして、散乱光に対してのミラーの光透過率は、第２偏光において、第１偏光の場合に比べて低い。
【０１０８】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、ビームアブソーバは、ある表面性状を有する内面を備えている。この表面性状は、当該表面性状によって散乱させられる光の比率を、第１偏光と第２偏光とで変化させる。
【０１０９】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、ミラーの第２面は、ミラーの第２面に入射する散乱光の光透過率を低下させるコーティングを有している。
【０１１０】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、ミラーとビームアブソーバとが、少なくとも部分的に互いにオプティカルコンタクトしている（光学接着されている）。これにより、ミラーとビームアブソーバとの間において、光ビーム分離・吸収部材から出射される散乱光の伝搬を低減できる。
【０１１１】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、ミラーとビームアブソーバとが、全体的に互いにオプティカルコンタクトしている。
【０１１２】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、ビームアブソーバは、放熱のための冷却部材を有している。
【０１１３】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、当該光ビーム分離・吸収部材は、ミラーによって反射された第２光ビームとほぼ同じ方向に伝搬する、ビームアブソーバからの散乱光を遮断する遮光部材をさらに備えている。その結果、散乱光は、反射された第２光ビームと重なり合う。
【０１１４】
光ビーム分離・吸収部材の例示的な実施形態では、遮光部材は、（ｉ）散乱光を遮断する遮光層材料と、（ｉｉ）反射された第２光ビームを含む前進ビームが伝搬する光路を規定する光トンネルと、を含んでいる。
【０１１５】
本発明の別の態様は、非線形周波数変換（non-linear frequency conversion，ＮＬＦＣ）デバイスである。例示的な実施形態において、ＮＬＦＣデバイスは、（ｉ）第１光ビームを出射する光源と、（ｉｉ）第１光ビームの一部を第２光ビームへと変換するＮＬＦＣ部材と、（ｉｉｉ）任意の実施形態に係る光ビーム分離・吸収部材と、を備えていてもよい。なお、第１光ビームと第２光ビームとは、それぞれ異なる波長を有する。第１光ビームおよび第２光ビームは、光ビーム分離・吸収部材に入射する。光ビーム分離・吸収部材から出射された前進ビームでは、当該光ビーム分離・吸収部材に入射した第１光ビームに比べ、当該第１光ビームのパワーが低減されている。ＮＬＦＣデバイスは、光ビーム分離・吸収部材から出射された前進ビームから、第１光ビームをフィルタリングするためのフィルタ部材をさらに備えていてもよい。
【０１１６】
本発明は、所定の１つまたは複数の実施形態に関して図示および説明されているが、当業者であれば、本明細書および添付の図面を読んで理解すれば、等価的な置換および変更を着想するであろう。特に、上述の各部材（コンポーネント、アセンブリ、デバイス、構成等）によって実現される様々な機能に関し、これらの部材を説明するために使用される用語（「手段」（means）への言及を含む）は、特に明示されない限り、説明された部材の特定の機能を実現する任意の部材（つまり、機能的に等価である部材）に対応するものであると意図されている。このことは、例え当該任意の部材が、本明細書において、本発明の例示的な実施形態にて説明された機能を実現する開示された構造と、構造的に等価でない場合にも当てはまる。さらに、本発明の特定の構成は、１つまたは複数の実施形態についてのみ説明されているものの、所定または特定の用途に対して望ましく有益であるならば、当該構成は他の実施形態の１つまたは複数と組み合わせられてもよい。
【０１１７】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１６年７月１３日に出願されたＵＳ特許出願Ｎｏ．１５／２０８，９８０の優先権の利益を主張する。当該出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明に係る波長分離・吸収部材は、ＮＬＦＣを使用する光源（例えば紫外光源）において使用されてよい。当該光源は、蛍光センサまたは吸収センサにおける光源として使用されてもよい。
【図１】
2019518984.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月12日(2018.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム分離・吸収部材であって、
第１光ビームおよび第２光ビームを受光し、上記第１光ビームを透過させるとともに上記第２光ビームを反射するミラーと、
上記ミラーを透過した上記第１光ビームを受光し、上記ミラーを透過した後の上記第１光ビームの第１部分を吸収するビームアブソーバと、を備えており、
上記ビームアブソーバは、上記第１光ビームの第２部分を散乱光として散乱させ、
上記ビームアブソーバおよび上記ミラーは、上記散乱光の少なくとも一部が上記ミラーに入射するように互いに配置されており、
反射された上記第２光ビームと重なり合いうる上記散乱光の一部が、上記ミラーに入射するように、上記ビームアブソーバが配置されており、
上記第１光ビームは、第１偏光を有しており、
上記第２光ビームは、上記第１偏光とは異なる第２偏光を有しており、
上記ミラーは、
上記第２偏光に比べ、上記第１偏光に対してより高い光透過率を有しており、
上記第１偏光に比べ、上記第２偏光に対してより高い光反射率を有している、光ビーム分離・吸収部材。
【請求項２】
上記第１光ビームがブルースター角で上記ミラーに入射するように、上記ミラーが配置されている、請求項１に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項３】
上記第１光ビームおよび上記第２光ビームは、上記ミラーの第１面に入射し、
上記ミラーの上記第１面は、上記第２光ビームを最大限に反射させるコーティングを有している、請求項１または２に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項４】
光ビーム分離・吸収部材であって、
第１光ビームおよび第２光ビームを受光し、上記第１光ビームを透過させるとともに上記第２光ビームを反射するミラーと、
上記ミラーを透過した上記第１光ビームを受光し、上記ミラーを透過した後の上記第１光ビームの第１部分を吸収するビームアブソーバと、を備えており、
上記ビームアブソーバは、上記第１光ビームの第２部分を散乱光として散乱させ、
上記ビームアブソーバおよび上記ミラーは、上記散乱光の少なくとも一部が上記ミラーに入射するように互いに配置されており、
上記第１光ビームおよび上記第２光ビームは、上記ミラーの第１面に入射し、
上記散乱光は、上記ミラーの上記第１面とは反対側に位置する、上記ミラーの第２面に入射し、
上記ミラーの上記第２面に入射する上記散乱光に対しての上記ミラーの光透過率は、上記ミラーの上記第１面に入射する上記第１光ビームの光透過率に比べて低く、
上記第１光ビームは、第１偏光を有する上記ミラーの上記第１面に入射し、
上記第１偏光とは異なる第２偏光を有する上記ミラーの上記第２面に、上記散乱光の少なくとも一部が入射するように、上記ビームアブソーバが構成されており、
上記散乱光に対しての上記ミラーの光透過率は、上記第２偏光において、上記第１偏光の場合に比べて低い、光ビーム分離・吸収部材。
【請求項５】
上記第１光ビームは、第１入射角で上記ミラーの上記第１面に入射し、
上記散乱光の少なくとも一部が、上記第１入射角とは異なる第２入射角で上記ミラーの上記第２面に入射するように、上記ビームアブソーバが構成されており、
上記散乱光に対しての上記ミラーの光透過率は、上記第２入射角において、上記第１入射角の場合に比べて低い、請求項４に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項６】
上記第２入射角は、上記ミラーによって反射された上記第２光ビームの伝播方向とほぼ同じ方向を向いており、
上記散乱光は、反射された上記第２光ビームと重なり合う、請求項５に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項７】
上記ビームアブソーバの１つ以上の面において正反射方向に散乱させられた上記散乱光の一部が、上記第１入射角とは異なる第２入射角で、上記ミラーの上記第２面に入射するように、上記ビームアブソーバが形成されており、
上記散乱光に対しての上記ミラーの光透過率は、上記第２入射角において、上記第１入射角の場合に比べて低い、請求項５または６に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項８】
上記ビームアブソーバの第１面は、上記ビームアブソーバの第２面に対して鋭角を成している、請求項７に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項９】
上記ビームアブソーバは、ある表面性状を有する内面を備えており、
上記表面性状は、上記表面性状によって散乱させられる光の比率を、上記第１偏光と上記第２偏光とで変化させる、請求項４から８のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１０】
上記ミラーの上記第２面は、上記ミラーの上記第２面に入射する散乱光の光透過率を低下させるコーティングを有している、請求項４から９のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１１】
上記ミラーと上記ビームアブソーバとの間において、上記光ビーム分離・吸収部材から出射される散乱光の伝搬を低減するように、上記ミラーと上記ビームアブソーバとが少なくとも部分的に互いにオプティカルコンタクトしている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１２】
上記ミラーと上記ビームアブソーバとが全体的に互いにオプティカルコンタクトしている、請求項１１に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１３】
上記ビームアブソーバは、放熱のための冷却部材を有している、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１４】
上記ミラーによって反射された上記第２光ビームとほぼ同じ方向に伝搬する、上記ビームアブソーバからの散乱光を遮断する遮光部材をさらに備えており、
上記散乱光は、反射された上記第２光ビームと重なり合う、請求項１から１３のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１５】
上記遮光部材は、
上記散乱光を遮断する遮光層材料と、
反射された上記第２光ビームを含む前進ビームが伝搬する光路を規定する光トンネルと、を含んでいる、請求項１４に記載の光ビーム分離・吸収部材。
【請求項１６】
非線形周波数変換（non-linear frequency conversion，ＮＬＦＣ）デバイスであって、
第１光ビームを出射する光源と、
上記第１光ビームの一部を、上記第１光ビームの波長とは異なる波長を有する第２光ビームへと変換するＮＬＦＣ部材と、
請求項１から１５のいずれか１項に記載の光ビーム分離・吸収部材と、を備えており、
上記第１光ビームおよび上記第２光ビームは、上記光ビーム分離・吸収部材に入射し、
上記光ビーム分離・吸収部材から出射された前進ビームでは、上記光ビーム分離・吸収部材に入射した上記第１光ビームに比べ、上記第１光ビームのパワーが低減されている、上記第１光ビームのパワーを有する、ＮＬＦＣデバイス。
【請求項１７】
上記光ビーム分離・吸収部材から出射された上記前進ビームから、上記第１光ビームをフィルタリングするためのフィルタ部材をさらに備えた、請求項１６に記載のＮＬＦＣデバイス。
【国際調査報告】
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