(57)【要約】複数の成分を有する光入力ビームを、対応する複数の実質的に各々平行に伝播する出力光ビームに分割するビームスプリッタ装置。１実施例において、ビームスプリッタ装置は、偏光ビームスプリッタ装置として構成され、偏光コーティングを用いることによって個別の偏光成分に入力ビームを分割する。他の実施例では、ビームスプリッタ装置は、波長フィルタリングビームスプリッタとして構成され、複数の波長分割多重（ＷＤＭ）コーティングを用いることによって、個別の波長成分に入力ビームを分割する。ビームスプリッタ装置は、実質的に平行な第１および第２の対向面を有する平面透明構造のシート又は壁を有する。入力面部分は入力ビームを受け、複数の出力面部分が出力ビームを透過させる。反射材料はシート内の光を内部で反射する。
2005504324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１および第２の成分を有する光ビームを、空間的に分離された対応する第１および第２の実質的に平行な出力光ビーム分割するビームスプリッタ装置であって、
少なくとも１つの入力面部分を有する入力面および少なくとも２の出力面部分を有する出力面を有し、
前記入力面部分は前記入力ビームを第１出力面部分の方へ屈折させるように向けられ、前記第１出力面部分は、（ａ） 前記入力ビームの第１成分を前記第１出力面部分を通して透過させ、第１出力ビームを提供し、（ｂ）前記入力ビームの前記第２成分を反射するように適合し、前記第２出力面部分は、前記入力ビームの第２成分を受けるように配置され、前記第２出力面部分は、前記入力ビームの第２成分を前記第２出力面部分を通して透過させ、第２出力ビームを提供するように適合し、前記面部分は前記第１および第２の出力ビームが実質的に平行方向の出力であるように向けられたことを特徴とするビームスプリッタ装置。
【請求項２】
前記面部分は、平行面内に方向付けられたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
実質的に第１出力面部分の平面、入力ビームの第１成分を透過させている前記第１コーティング、入力ビームの第２成分を反射している前記第１コーティングに対する平行である平面において配置される第１コーティングからなる請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第１コーティングは、実質的に第１出力面部分の平面に配置されていることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記透明部材は、実質的に入力面部分の平面に対する平行である平面において、反射している部は配置され、前記反射部分は第２出力面部分の方へ入力ビームの第２成分を反射することを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項６】
前記反射部は、前記入力面部分の実質的に平面に配置された反射コーティングを有することを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記第２出力面部分に隣接して配置された反射防止コーティングを更に有し、前記反射防止コーティングは前記第２出力面部分による入力ビームの第２成分の透過を高めていることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項８】
前記入力面部分に隣接して配置された第２反射防止コーティングを更に有し、前記第２反射防止コーティングは前記入力面部分による入力ビームの透過を高めていることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記入力ビームの第１および第２の成分は第１および第２の偏光成分であり、第１および第２の出力ビームは互いに直交方向に偏光していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記第１出力ビームはｐ偏光であり、前記第２出力ビームはｓ偏光であることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記入力ビームの第１および第２の成分は、第１および第２の波長成分であり、第１および第２の出力ビームは狭スペクトル帯域を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１２】
偏光ビームスプリッタ装置であって、
第１および第２の平面実質的に平行の表面を有する透明媒体からなる構造部材を有し、前記前記第１表面は光を屈折させて前記第１表面に入る光の非偏光入力ビームが第２表面の方へ向けられ、前記第２表面は、（ａ）出力部による入力ビームの第１偏光成分を透過させて第１偏光出力ビームを提供し、（ｂ）第２偏光成分を第１表面上の反射材料に反射する材料を含む出力部を有し、前記反射材料は前記第２表面による屈折のため前記入力ビームの第２偏光成分を反射させて第２偏光、出力ビームを提供し、前記第１および第２の偏光出力ビームは実質的に平行方向に伝播することを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記第２表面の出力部の材料は、構造部材の第２表面に実質的に隣接して配された偏光コーティングであることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１４】
第１表面上の反射材料は、反射コーティングであることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１５】
前記構造部材の第１および第２の表面に、それぞれ配置される第１および第２の反射防止コーティング、をさらに有し、前記第１反射防止コーティングは前記第１表面による入力ビームの透過を高め、前記第２反射防止コーティングは第２偏光出力ビームの透過を高めていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
偏光ビームスプリッタ装置であって、
第１および第２の平面表面からなる実質的に平行面において配置され、透明媒体は第１および第２の表面の間で配置された構造部材と、
第２平面表面の第１部に沿って配置された偏光コーティングと、を有し、
前記装置は前記第１平面表面の第１部に入る光の非偏光入力ビームが偏光コーティングの方向を目指すのに適合され、前記偏光コーティングは入力ビームの第１偏光成分を透過させて第１偏光出力ビームを提供し、前記偏光コーティングは前記入力ビームの第２偏光成分を第１平面表面の第２部の方へ反射し、前記第２偏光成分は第２平面表面の第２部の方へ、第１平面表面の第２部で反射し、前記第２平面表面の前記第２部は入力ビームの第２偏光成分を透過させて実質的に第１偏光された出力ビームに平行である方向に伝播する２偏光された出力ビームを提供することを特徴とする装置。
【請求項１７】
第１平面表面の第２部に沿って配された反射コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
第１平面表面の第１部に沿って配置された第１反射防止コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
第１平面表面の第２部に沿って配された第２反射防止コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
波長フィルタリングビームスプリッタ装置であって、
第１および第２の実質的に平行表面の平面を有する透明媒体からなる構造部材を有し、前記第１表面は前記第１表面に入る複数の波長成分を有する光の入力ビームが第２表面の方に向けられるように光を屈折させ、前記第２表面は第１および第２の出力部を有し、前記第１出力部は、（ａ）第１出力部による入力ビームの第１波長成分を透過させて第１狭帯域出力ビームを提供し、（ｂ）第２波長成分を第１表面の反射材料に反射する材料を有し、前記反射材料は入力ビームの第２波長成分を第２出力部の方へ反射し、前記第２出力部は第２波長成分を透過させて第２狭帯域出力ビームを提供し、前記第１および第２の狭帯域出力ビームは実質的に平行方向に伝播することを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記第１出力部の材料は、第３の波長成分を第１表面上の反射材料に反射し、前記反射料は第３の波長成分を前記第２出力部の方へ反射し、前記第２出力部は、（ａ） 第２出力部を通して前記入力ビームの第２波長成分を透過させて第２狭帯域出力ビームを提供し、（ｂ）前記第３の波長成分を前記第１表面上の反射材料に向け反射する材料を有し、前記反射材料は前記第２表面による屈折のため第３の波長成分を反射して第３の狭帯域出力ビームを提供し、前記狭帯域出力ビームは実質的に平行方向に伝播することを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記出力部の材料は、複数の波長分割マルチプレクサコーティングを有することを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記第１表面上の前記反射材料は、第２の複数の波長分割マルチプレクサコーティングを有し、前記２の複数のコーティングは前記入力ビームの第４及び第５の波長成分を透過させ、実質的に平行方向に伝播する第４及び第５の狭帯域出力ビームを提供することを特徴とする請求項２２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光制御装置、特に、複数の同一でない成分を有する入力ビーム光を実質的に平行方向に伝播する対応する複数の出力ビームに分割するビームスプリッタ装置に関する。
【０００２】
【関連技術の説明】
ビームスプリッタは、通常、複数の成分を有する入力ビームを対応する複数の出力ビームに分離するために科学および産業において一般に用いられる。特に、いくつかのビームスプリッタは、偏光又は部分的に偏光したビームを偏光直交軸を有する線形偏光出力ビームに分離する。他のビームスプリッタ装置は複数の波長成分を有する多色ビームまたは広帯域ビームをそして、対応する複数の実質的にモノクロの出力ビームまたは狭いスペクトル帯域を有する出力ビームに分離することが可能である。
【０００３】
しかしながら、どちらのタイプも、実質的に平行方向に伝播する出力ビームを提供しない。従って、平行出力ビームを望む場合、出力ビームの一つ以上を転送する追加の成分が用いられる。当該追加の成分は、ビームスプリッタ装置とは別々に取り付けられるので、アライメントが必要であり、それは比較的平行度の低い出力ビームを生じる。
【０００４】
例えば、偏光ビームスプリッタキューブは、偏光されていない入力ビームを別々に向けられた線形偏光出力ビームに変換するために一般に用いられる。特に、通常の偏光ビームスプリッタキューブは、キューブの外部対向表面に沿って配置された第１出力面及び入力面を含む透明材料のキューブからなる。キューブは、キューブの外部表面に沿って配置された第１出力面に対して垂直な第２出力面をさらに有する。キューブはまた、キューブの内側の斜めの平面に沿って配置される偏光コーティングを有する。
従って、入力ビームが入力面に垂直に入る場合、入力ビームは４５度の角度でコーティングを当たる。４５度投射角で、偏光コーティングがそのように適合することそのｐ成分（すなわちコーティングに対する電気的フィールドベクトル平行の時間変化する成分）入力のビームがコーティングおよびそのようにそれで送信されることｓ成分（すなわちコーティングに対して垂直な入力ビームの電気的フィールドベクトルの時間変化する成分）、角度は入力ビームの中で４５の度でコーティングによって反射されてある。第１および第２の出力面はそのように配置されているそのｐ成分出口垂直な方法およびそのようにそれの第１出力面、ｓ成分は垂直な方法の第２出力面を出る。従って、通常の偏光ビームスプリッタキューブは、垂直な方向において伝播するｐ偏光及びｓ偏光出力ビームを提供する。
【０００５】
平行の偏光された出力ビームを提供するために、第１および第２の偏光ビームスプリッタキューブが通常用いられる。特に、第１キューブは、垂直方向のｐ偏光及びｓ偏光ビームを提供するために用いられる。第２キューブは、第１キューブとは別々に取り付けられて、第１および第２のキューブの偏光コーティング面が互いに平行であるように第１キューブを出るｓ偏光ビームの経路に置かれる。第１キューブの第２出力面が第２キューブの入力面に対して平行であるようにキューブは配置される。従って、第１キューブを出るｐ偏光ビームおよび第２キューブを出るｓ偏光ビームが互いに平行であるように、ｓ偏光ビームは第２キューブの偏光コーティングによって反射される。
【０００６】
ビームスプリッタキューブの前述のアセンブリは通常平行出力ビームを提供するが、それは高度な平行を有する出力ビームを通常提供しない。特に、出力ビームの平行は、主にキューブの相対的なアライメントによって確定される。キューブは光システム内で各々個々に取り付けられるので、正確に互いにキューブを整合することはむずかしい。さらに、キューブのいずれもが、例えば振動および温度変化などの環境の影響によって、比較的互いにわずか離れて変位する場合、平行度は容認不可能なほど低いレベルに低下する。
【０００７】
前述のことから、比較的高レベルの平行度を有する異なる出力ビームを提供する改善されたビームスプリット装置を提供する必要があるこというまでもない。特に、偏光または波長により分離される出力ビームを提供する装置が必要である。さらに、環境の影響に応答して高度の平行を維持する装置の必要がある。
【０００８】
【発明の要約】
１の態様による、少なくとも第１および第２の成分を有する入力光線を、対応する空間的に分離された第１および第２の実質的に平行な出力光線に分割するビームスプリッタ装置である本発明によって、上述したニーズは、満たされる。当該装置は、少なくとも１つの入力面部分を有する入力面および少なくとも２の出力面部分を有する出力面からなる透明部材からなる。入力面部分は第１出力面部分の方へ入力ビームを屈折させるために向けられ、第１出力面部分は、（ａ）第１出力面部分を経て第１出力ビームを提供するように入力ビームの第１成分を伝え、（ｂ）入力ビームの第２成分を反射するように適合する。第２出力面部分は、入力ビームの第２成分を受けるために配置されて、第２出力ビームを提供するために第２出力面部分による入力ビームの第２成分を伝えるのに適合する。第１および第２の出力ビームが実質的に平行方向の出力であるように、面部分は向けられる。
【０００９】
１実施例において、入力ビームの第１および第２の成分は、第１および第２の偏光成分であり、第１および第２の出力ビームは互いに直交方向に偏光している。他の実施例において、入力ビームの第１および第２の成分は第１および第２の波長成分であり、第１および第２の出力ビームは狭いスペクトル帯域を有する。
本発明の別の態様において、偏光ビームスプリッタ装置は、実質的に平行表面の第１および第２の平面を有する透明媒体からなる構造の部材を有する。第１表面に入る光の非偏光入力ビームが第２表面の方向を目指すように、第１表面は光を屈折させる。第２表面は、（ａ） 出力部による第１偏光された出力ビームを提供するために入力ビームの第１偏光成分を伝え、（ｂ）第１表面上の反射材料に、第２偏光成分を反射する材料を有する出力部を有する。第１および第２の偏光出力ビームが実質的に平行方向に伝播するように、反射材料は入力ビームの第２偏光成分を屈折のため第２表面を経て第２偏光出力ビームを提供する。
【００１０】
本発明の更なる態様において、偏光ビームスプリッタ装置は、実質的に平行面において配置される第１および第２の平面表面および第１および第２の表面の間で配置される透明媒体からなる構造部材からなる。当該装置は、更に第２平面表面の第１部に沿って配置される偏光コーティングから成る。第１平面表面の第１部に入る光の非偏光入力ビームが偏光コーティングの方向を目指すように装置は適合する。偏光コーティングは、第１偏光出力ビームを提供するために入力ビームの第１偏光成分を伝え、第１平面表面の第２部の方へ入力ビームの第２偏光成分を反射する。第２平面表面の第２部は、実質的に第１偏光された出力ビームのそれに対して平行である方向に、伝播する第２偏光された出力ビームを提供するために入力ビームの第２偏光成分を伝える。
【００１１】
本発明の更に別の態様において、波長フィルタリングビームスプリッタ装置は、第１および第２の実質的に平行平面の表面を有する透明媒体からなる構造部材からなる。第１表面に入る複数の波長成分を有する光の入力ビームが第２表面の方向を目指すように、第１表面は光を屈折させる。第２表面は、第１および第２の出力部を有する。第１出力部は、（ａ）第１狭帯域出力ビームを提供するために第１出力部による入力ビームの第１波長成分を伝える材料を有し、（ｂ）第２波長成分を第１表面上の反射材料に反射する。第１および第２の狭帯域出力ビームが実質的に平行の方向に伝播するように、第２出力部は第２狭帯域出力ビームを提供するために第２波長成分を伝える。
【００１２】
前述のことから、本発明のビームスプリッタ装置の好適な実施例が第１および第２の成分を有する入力光線を実質的に平行方向に伝播する対応する第１および第２の出力光線に分割することが可能であることは明らかである。特に。本発明の一態様において、ビームスプリッタ装置は第１および第２の偏光成分を有する非偏光ビームを偏光の直交軸を有する第１および第２の直線偏光ビームに分割する。さらに、本発明の別の態様において、ビームスプリッタ装置は、第１および第２の波長成分を有する多色の入力光線を、対応する第１および第２の狭帯域出力光線に分割する。本発明のこれらの、そしてまた他の目的および利点は添付の図面と共になされる下記説明からより明らかになる。
【００１３】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図面を参照して以下に説明する。なお、同様な部品には同一の参照符を付してある。図１に示すように、偏光ビームスプリッタ装置３０は、非偏光入力ビーム３２を実質的に平行方向に伝播する第１および第２の偏光出力ビーム３４、３６に分割する。非偏光入力ビーム３２は空気などの外部媒体３８を経て、装置３０に入る。非偏光入力は、通常、互いに垂直な軸を有する２つの直線偏光成分の組合せである。更に詳細に以下に後述するように、これらの成分（以下、第１および第２の偏光成分と称する）は装置３０によって実質的に分離され、第１および第２の直交方向に偏光された出力ビーム３４、３６を提供する。さらに、第１偏光を有する第１出力ビーム３４および第２偏光を有する第２出力ビーム３６は、実質的に平行な方向に沿って装置３０を出る。
【００１４】
図１に示すように、ビームスプリッタ装置３０は、入力面部分４０を有する入力面および少なくとも２つの出力面部分４２、４４からなる出力面を有する。これらの面は、構造の堅固さを提供する厚さＴを有する透明材料のシートによって形成される。シート４６は、実質的に平行の平面に配置される第１および第２の平面表面４８、５０を含む。
【００１５】
入力ビーム３２は、装置３０の入力面部分４０に入って、第１屈折ビーム６０を提供するために第１屈折領域５２で、屈折を経る。入力ビーム３２は、シート４６の第１表面４８に垂直な直線に関して第１入射角θ１を画定する。さらに、第１屈折ビーム６０が第２表面５０に垂直な直線に関して第１屈折角θ２は次式により定められる。
ｎｏｕｔｓｉｎθ１＝ｎｉｎｓｉｎθ２                     （１）
ここで、ｎｏｕｔは装置３０に隣接する外部媒体３８の屈折率であり、ｎｉｎはシート４６の屈折率である。
【００１６】
１実施例において、入力面部分４０は、第１表面４８の第１屈折領域５２に沿って配置される第１比較的薄い反射防止コーティング６２をからなる。第１反射防止コーティング６２の目的は、第１屈折領域５２による入力ビーム３２の透過を高めることである。
第１屈折ビーム６０は、シート４６を経て伝播し、シート４６の第２表面５０に垂直な直線に関して第２入射角θ３を画定するために第２表面５０の偏光領域５６に入る。シート４６の第１および第２の表面４８、５０が実質的に互いに平行であるので、第２投射角θ３は実質的に第１屈折角θ３に等しい。
【００１７】
出力面部分４２は、第２表面５０の偏光領域５６に沿って配置される偏光コーティング６４からなる。偏光コーティング６４は、第２入射角θ３を有するコーティングに入る第１偏光を有する直線偏光されたビームを透過させる。さらに、偏光コーティング６４は第２偏光を有する同様に向けられた第２直線偏光ビームを反射する。１実施例において、偏光コーティング６４はｐ偏光光を透過させて、ｓ偏光光を反射するのに適合する。
【００１８】
従って、第１屈折ビーム６０の第１偏光成分は、第１出力面部分４２を経て装置３０を出て、第１偏光を有する第１偏光出力ビーム３４を提供する。特に、第１出力ビーム３４は、次式による壁４６の第２表面５０に垂直な直線に関して第１出力角φ１を定めるために第１出力面部分４２を出る。
ｎｉｎｓｉｎθ３＝ｎｏｕｔｓｉｎφ１                     （２）
さらに、式（１）および（２）および角度θ２とθ３との実質的な同等性により、第１出力角φ１は、実質的に第１入射角θ１に等しい。
【００１９】
図１に示すように、第１屈折ビーム６０の第２偏光成分は、シートの第２表面に垂直な直線に関して第１反射角度θ４を画定する第２偏光を有する第１反射ビーム６６を提供するために偏光コーティング６４から反射する。第１反射ビーム６６は、壁４６の第１表面４８に垂直な直線に関して第３の入射角θ５を画定する。当該壁の第１および第２の表面４８、５０が実質的に互いに平行であるので、第３の入射角θ５は実質的に第１反射角θ４に等しい。
図１に示すように、第１反射ビーム６６は、シート４６の第１表面４８に沿って配された反射領域５４上に配置された反射コーティングにシート４６を経て伝播する。第１反射ビーム６６は、壁４６の第１表面４８に垂直な直線に関して第３の入射角θ５を画定する。当該壁の第１および第２の表面４８、５０は実質的に互いに平行であるので、第３の入射角θ５は実質的に第１反射角θ４に等しい。
【００２０】
第２偏光を有する第１反射ビーム６６は、第１表面４８の反射領域５４から反射して、シート４６の第１表面４８に垂直な直線に関して第２の反射角θ６を画定する第２偏光を有する第２反射されたビーム６８を提供する。反射の法則によると、第２反射角θ６は、それがシート４６の第２表面５０の第２屈折領域５８上の入射である第２出力面部分４４に、第２反射ビーム６８がシート４６を伝播する第３の入射角θ５に等しい。ビーム６８は、シート４６の第２表面５０に関して、第４の入射角θ７を画定する。第１および第２の表面４８、５０が実質的に互いに平行であるので、第４の入射角θ７は実質的に第２反射角度θ５に等しい。従って、第４の入射角θ７は、実質的に第１屈折角θ２に等しい。
【００２１】
第２反射されたビーム６８は、第２出力面部分４４に隣接する第２表面５０の第２屈折領域５８で屈折し、第２偏光を有する第２偏光出力ビーム３６を提供する。出力ビーム３６は第２出力面部分４４を出て、第２表面５０に垂直な直線に関して第２出力角φ２を画定する。特に、第２出力ビーム３６は、次式による屈折をする。
ｎｉｎｓｉｎθ６＝ｎｏｕｔｓｉｎφ２                     （３）
式（１）、（３）および角度θ６およびθ２の実質的な同等による、第２出力角φ２は、実質的に第１入射角θ１に等しい。したがって、出力ビームは実質的に互いに平行である。
【００２２】
１実施例において、偏光コーティング６４はコーティング６４の平面に平行である偏光軸を有するｐ偏光光を透過させるのに適合する。さらに、コーティング６４は本実施例におけるコーティング６４の平面に対して垂直である偏光の軸を有するｓ偏光光を反射するために適合し、第１出力ビーム３４はｐ偏光、第２出力ビーム３６はｓ偏光である。
【００２３】
１実施例において、既知の反射コーティング７０は、比較的高反射率を提供するためにシート４６の第１表面４８の領域５４を反射することに沿って配置される。従って、第１反射ビーム６６の大部分のエネルギーは、第２反射ビーム６８に反射される。さらに、１実施例において、第２反射防止コーティング７２は、第２表面５０の第２屈折領域５８に沿って配置される。反射防止コーティング７２の目的は、反射を禁じて、第２屈折領域５８における屈折を高めることである。
【００２４】
実施例において、シート４６は実質的に剛性ガラス、例えばドイツの会社であるショットガラスによって製造される１．５にほぼ等しい屈折率を有するＢＫ７から成る。特に、第１および第２の表面４８、５０が０．５秒以内の平行であるようにシート４６は形成される。その結果、出力ビーム３４．３６は０．７５秒以内で互いに平行である。さらに、壁４６は実質的に剛体であるので、出力ビーム３４、３６の平行度の高さは実質的に外部の振動による影響を受けない。
【００２５】
従って、従来技術の偏光ビームスプリッタ装置と比較して偏光ビームスプリッタ装置３０が多くの利点を提供する。
特に、出力ビーム３４、３６の平行が主にシート４６の第１および第２の表面４８および５０の平行によって確定されて、従来技術装置の平行から別々にマウントした成分のアライメントによって確定されるので、装置３０は実質的に従来技術装置のそれより大きい平行度を有する出力ビーム３４、３６を提供することが可能である。さらに、装置３０は複雑なアライメントを必要とすることなくかかる平行を実現することが可能である。さらに、装置の幾何配置が実質的に外部の影響に影響を受けないので、装置３０は常に実質的に平行の方向を有する出力ビーム３４、３６を提供する。さらに、装置３０は双方向性であり、１の入力ビームから複数の出力ビームを生成するのに用いられることができて、複数の入力ビームを結合して１の出力ビームにすることにも用いることができる。
【００２６】
１実施例において、偏光ビームスプリッタ装置３０は、実質的に非偏光光を比較的高効率を有する第１偏光の偏光に変換する偏光コンバータアセンブリ３１を提供するために用いられる。特に、アセンブリ３１は偏光軸回転装置、例えば１／２波リターダプレート７４と組み合わせた装置３０を有する。より詳しくは、プレート７４は出力ビーム３４、３６の偏光の軸を整合するために出力ビーム３４．３６のうちの１の経路に置かれる。
【００２７】
例えば、実施例において、図１に示すように、プレート７４は第２出力ビーム３６の経路に置かれる。プレート７４は、第２出力ビーム３６の伝播の方向を実質的に変化することなく第２出力ビーム３６の偏光の軸を９０度回転させる。従って、プレート７４は第１偏光を有する第２出力ビーム３４を提供する。従って、プレート７４と組み合わせた装置３０は、非偏光光を実質的に１００％の効率を有する第１偏光を有する光に変換することが可能である。しかしながら、もう一つの実施例では、レート７４が第１出力ビーム３６の経路に置かれて、第２偏光を有する両出力ビームを提供する。
【００２８】
従って、偏光コンバータアセンブリ３１が非偏光光を実質的に同一の偏光を有する一対の直線偏光ビームに変換することが理解される。さらに、アセンブリ３１は約１．５秒の比較的小さい非平行な偏差を有する出力ビーム３４，３６を提供する。非平行な偏差に０．７５秒に寄与する偏光ビームスプリッタ装置３０によってかかる平行度が可能になる。さらに、プレートの外部の面間の類似に依存するある一定の量によって、プレート７４が入射出力ビームの方向を逸脱させるので、プレート７４は出力ビーム３４、３６の非平行な偏差に、０．７５秒だけに寄与する。
【００２９】
本発明の別の態様による、偏光ビームスプリッタシステム８０を図示する図２を参照して説明する。特に、システム８０は第１および第２の偏光ビームスプリッタ装置８２、８４からなる。そして、ビームスプリッティング装置８２、８４が互いによって永久に整合されるように共通透明シート８６から形成される。一方、装置８２、８４は構造的に、そして、機能的に図１の装置と同一である。
【００３０】
従って、第１偏光を有する第１偏光された出力ビーム９０がシステム８０の第１出力面部分９１を出るために、図２に示すように、システム８０の第１入力面部分８９に入る第１非偏光入力ビーム８８はシステム８０によって分割される、そして、第２偏光を有する第２出力ビーム９２がシステム８０の第２出力面部９８を出る。第１入力ビーム８９の方向によって、実質的に整合される実質的に平行の方向に第１および第２の出力ビーム９０、９２は伝播する。第１偏光を有する第３の出力ビーム９６がシステム８０の第３の出力面部分９７を出るために、システム８０の第２入力面部分９５に同時に入っている第２非偏光入力ビーム９４はシステム８０によって分割される、そして、第４の出力ビーム９８が出るために、第４はシステムの面部９９を出力した。第２入力ビーム９４の方向によって、実質的に整合される実質的に平行の方向において、第３のおよび第４の出力ビーム９６、９８は伝播する。
【００３１】
このように、偏光ビームスプリッタシステム８０は多くの利点を提供する。特に、システム８０は２つの個別の入力ビームを対応する２つの複数の出力ビームに分割することが可能である。さらに、第１の複数出力ビームは実質的に第１入力ビームに対する平行である、そして、入力ビームが互いに対する非平行である場合であっても、第２の複数出力ビームは実質的に第２入力ビームに対する平行である。
【００３２】
波長フィルタリングビームスプリッタ装置１００をしているを図示する図３を参照し、本発明の別の態様について説明する。図３の装置１００は、複数の波長成分を有する光の入力ビーム１０２を受ける。装置１００は、出力ビームが実質的に平行の方法の装置１００を出るように、入力ビーム１０２の結合されたスペクトルの帯域より実質的に狭いスペクトルの帯域を有する出力ビーム１０８の対応している複数を設ける。実施例において、出力ビーム１０８は実質的にモノクロである、そして、出力ビーム１０８の各々は異なる波長を有する。
【００３３】
図３に示すように、波長フィルタリングビームスプリッタ装置１００は、図１の偏光ビームスプリッタ装置３０と同様である。特に、装置１００は、第１および第２の平行表面１０８、１１０を有する同様の透明構造のシート１０６からなる。第１表面１０８は、入力ビーム１０２を受ける第１屈折領域１１２および内部で入力ビーム１０２を反射するために適合する反射領域１１４を有する入力面部分１２０を含む。しかしながら、図１の装置３０の偏光領域５６および第２屈折領域５８の代わりに、装置１００の第２表面１１０は、装置１００の複数の出力面部分１２４によるバンドパス透過を提供するために適合する複数の波長フィルタリング領域１１６を有する。さらに、入力ビーム１０２がシートの範囲内で内部で反射されるために、領域１１６は入力ビーム１０２のバンド排除反射を提供する。
【００３４】
図３に示すように、１実施例において、複数の既知の波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）コーティング１１８は、複数の波長フィルタリング領域１１６を提供するために壁１０６および出力面部分１２４の第２表面１１０に沿って配置される。特に、各々のコーティング１１８は、比較的広いスペクトルの範囲を有する光ビームを受けて、特定の波長を中心におかれる周波数の実質的に狭い範囲を透過させるために適合する。さらに、装置１００の複数の出力面部分１２４は、ＷＤＭコーティング１１８の外部の表面である。さらに、各々のＷＤＭコーティング１１８は、透過されない光を反射するのに適合する。
【００３５】
実施例において、ＷＤＭコーティング１１８は、第１コーティング１１８ａ、第２コーティング１１８ｂおよび第２表面１１０に沿って連続的に配置される第３のコーティング１１８ｃからなる。さらにコーティング１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃは、それぞれ波長λ１、λ２およびλ３を中心の波長の狭い範囲を透過させるのに適合する。
【００３６】
波長成分λ１、λ２およびλ３を有する入力ビームは、装置１００の入力面１２０の方向に向けられ、第１表面１０８に垂直な線に関する入力角θを画定する。入力面部分１２０に入ると、即座に、入力ビーム１０２は第１ＷＤＭコーティング１１８ａの方へ伝播する第１屈折ビーム１２２を提供するために屈折する。ＷＤＭコーティング１１８ａに入射すると、即座に、第１出口を画定する角度に向ける波長の狭帯域第１出力ビーム１０４ａを提供するために、実質的に入力角θに等しいがφ１に向けるように、波長λ１を有する入力ビーム１０２の成分は第１ＷＤＭコーティング１１８ａで透過させられる。
【００３７】
図３に示すように、第１ＷＤＭコーティング１１８ａが波長成分λ２およびλ３を有する第１反射ビーム１２６を提供するために第１屈折ビーム１２２を部分的に反射する。特に、第１反射ビーム１２６が、壁１０６を伝播して、波長成分λ２およびλ３を有する第２反射ビーム１２８を提供するために第１表面１０８の反射領域１１４によって反射される。第２反射されたビーム１２８は、次に第２ＷＤＭコーティング１１８ｂの方向に向けられ、実質的に入力角θに等しい出口角φ２を画定する波長λ２の狭帯域第２出力ビーム１０４ｂを提供する。
【００３８】
第２ＷＤＭコーティング１１８ｂは部分的に第２反射ビーム１２８を反射し、波長λ３を有する第３反射ビーム１３４を提供する。特に、第３の反射ビーム１３２がシート１０６によって伝播して、波長成分λ３を有する第４の反射ビーム１３４を提供するために第１表面１０８の反射領域１１４をによって反射される。第４の反射ビーム１３４は次に第３ＷＤＭコーティング１１８ｃの方向を目指し、実質的に入力角θに等しい第３の出口角φ３を画定する波長λ３の狭帯域第３出力ビーム１０４ｃを提供する。
【００３９】
このように、ＷＤＭコーティング１１８は、入力ビーム１０２の波長による分離を可能にする。さらに、シート１０６の第２表面１１０に沿って、フィルタ領域１１６を提供することによって、そして、シート１０６の第１表面１０８に沿ってフィルタリング領域１１４を反射することを提供することによって、出力ビーム１０４は、実質的に平行に向けられる。
【００４０】
第１および第２の複数波長成分を有する光の多色ビーム１４０を受ける波長フィルタリングビームスプリッタ装置１００の他の実施例を、図４を参照して以下に説明する。装置１００は、第一の方向に装置１００を出る入力ビーム１４０の波長成分の第１複数に対応する、複数の狭帯域出力ビーム１４２を提供する。装置１００は、第２方向の装置１００を出る入力ビーム１４０の波長成分の第２複数に対応する、狭帯域出力ビーム１４４の第２複数を提供する。
【００４１】
本実施例において、装置１００は第１および第２の平行表面１０８、１１０を有するシート１０６からなる。さらに、第１表面１０８は、入力ビーム１４０を受けるために適合する屈折領域１１２に隣接する入力面部分１２０を形成する。さらに、複数のＷＤＭコーティング１１８は、波長フィルタリング領域１１６の複数を有する第２表面１１０および隣接する複数の出力面部分１２４を有する装置１００を提供する図３の方法の第２表面１１０を提供するために第２表面１１０に沿って配置される。
【００４２】
しかしながら、本実施例において、図３の実施例の第１表面１０８の反射領域１１４は、波長フィルタリング領域１４６の第２複数によって置き換えられる。特に、第２の複数のＷＤＭコーティング１４８は、第１表面１０８に沿って配置され、第２波長フィルタリング領域１４６および領域１４６に隣接する第２複数の出力面部１５０提供する。従って、第２複数の出力ビーム１４４は、実質的に平行の方向に沿って第２出力面１５０を出る。第２出力面１５０が第１表面１０８に沿って配置されるので、第１出力ビーム１４２のそれから異なる方向に沿って、第２出力ビーム１４４は装置１００を出る。
【００４３】
本発明の好適な実施例が、この実施例に適用された本発明の基本的で新規な特徴について示され、記載されたが、様々な省略、置換および図示される装置の詳細の形の変化が本発明の趣旨から逸脱することなく、当業者によってなされてもよいと理解されよう。従って、本発明の範囲は前述の説明に限られてはならず、添付の特許請求の範囲よって画定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
偏光ビームスプリッタ装置の片側を示し、装置に入る非偏光ビーム、及び実質的に平行に装置を出るｓ偏光及びｐ偏光出力ビームを図示している概略図面である。
【図２】
偏光ビームスプリッタシステムの片側を示し、装置に入る第１および第２の非偏光ビーム、及び装置を出る第１および第２の偏光出力ビーム対を図示している概略図面である。
【図３】
波長フィルタリングビームスプリッタ装置の片側を示し、装置に入る多色のビーム、及び実質的に平行に装置を出る複数の狭帯域ビームを図示している概略図面である。
【図４】
図３の波長フィルタリングビームスプリッタ装置の他の実施例の側面図を示し、装置に入る多色のビーム、及び第１方向に沿って装置を出る複数の第１狭帯域ビーム、第２方向に沿って装置を出る複数の第２狭帯域ビームを図示している概略図面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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