(57)【要約】【課題】波長変換器内に形成されるビームウェストの位置と大きさが正確に調整可能なリレー光学系、及びそれを使用した波長変換装置を提供する【解決手段】ビームウェスト位置ＢＷ１でのウェスト径は不図示のビームプロファイラで一度測定される。このウェスト径測定値に基づいて、設計上のビームウェスト位置ＢＷ２の位置に設計値に一致するビーム径のビームウェストを形成するように、凸レンズＬ１と凹レンズＬ２の位置が各々独立に変更される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の所定の位置における光束の径を測定する光束径測定手段と、この光束径を第２の所定の位置に所定のサイズでリレーする変倍リレー光学系とを有し、前記光束径測定手段で得られた光束径に基づいて、前記光束径を前記第２の所定の位置に所定のサイズでリレーするために前記変倍リレー光学系を駆動することを特徴とするリレー光学系。
【請求項２】
前記変倍リレー光学系は凸レンズ群と凹レンズ群からなり、更に、前記凸レンズ群と凹レンズ群を駆動する駆動手段を有し、前記駆動手段は、前記凸レンズ群と前記凹レンズ群を、独立に光軸方向に移動させるものであることを特徴とする請求項１に記載のリレー光学系。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のリレー光学系を、少なくとも１つ有することを特徴とする波長変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレー光学系及びそれを使用した波長変換装置に関するものである
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザから発せられる長波長の光を、波長変換器内に設置される非線形結晶を用いて短波長の光に変換して用いる方法が、例えば特開２００１−３５３１７６号公報に記されている。非線形結晶で波長変換を行うとき、波長変換効率は入力光(基本波)のパワーが強いほど変換効率が高くなるので、入力光をファイバアンプにより増幅した後、コリメータを介して波長変換器に入力される。波長変換器に光を入力するためのコリメータには、光ファイバと独立したレンズを用いる場合と、光ファイバの射出端面にコリメータレンズが融着されたファイバコリメータを用いる場合がある。ファイバコリメータは、光量損失も少なく、耐熱性に優れ、ハイパワーにも対応可能で、コリメータレンズは調芯されて融着されているためズレを生じないので、コリメータとして用いられることが多い。
【特許文献１】特開２００１−３５３１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ファイバコリメータ用レンズにおいては、無収差ビームを発するためにレンズ面は非球面が用いられる。非球面レンズの製作では、レンズ厚や面形状に誤差を生じる。この種のレンズは径が小さく、仕上がり形状の測定もレンズのサイズが小さいために精度のよい測定や製作は難しく、そのため、ファイバコリメータから出射されたビームウェストＢｗ１の位置とサイズには必ず誤差を生じてしまう。
【０００４】
このビームを用いて、ビームウェストＢｗ１を光学系を介してリレーし、波長変換器内の非線形結晶にビームウェストＢｗ２を形成するとき、所望の位置及びサイズからのズレを生じてしまう。ビームウェストＢｗ２の位置ズレは、ビームウェストＢｗ１とビームウェストＢｗ２の間に配置される光学系を光軸方向に動かして調整を行っても、位置ズレ量が大きければ合わせることができない。また、位置を合わせることができても結晶上のビームウェストサイズが所望のサイズに合わせられないケースがある。レーザビームのビームウェストをリレーする場合は、ビームウェストＢｗ１の位置が正しい位置にあったとしてもウェスト径が所定のサイズでないと、リレーされたビームウェストＢｗ２の位置がずれてしまうという問題がある。また、波長変換器に用いる場合に、リレーされたビームウェストＢｗ２のサイズが大き過ぎると波長の変換効率が不十分となることもあるし、小さすぎると結晶の損傷を招くなどの問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、波長変換器内に形成されるビームウェストＢＷ２の位置と大きさが正確に調整可能なリレー光学系、及びそれを使用した波長変換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための第１の手段は、第１の所定の位置における光束の径を測定する光束径測定手段と、この光束径を第２の所定の位置に所定のサイズでリレーする変倍リレー光学系とを有し、前記光束径測定手段で得られた光束径に基づいて、前記光束径を前記第２の所定の位置に所定のサイズでリレーするために前記変倍リレー光学系を駆動することを特徴とするリレー光学系である。
【０００７】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記変倍リレー光学系は凸レンズ群と凹レンズ群からなり、更に、前記凸レンズ群と凹レンズ群を駆動する駆動手段を有し、前記駆動手段は、前記凸レンズ群と前記凹レンズ群を、独立に光軸方向に移動させるものであることを特徴とするものである。
【０００８】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段のリレー光学系を、少なくとも１つ有することを特徴とする波長変換装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、波長変換器内に形成されるビームウェストＢＷ２の位置と大きさが正確に調整可能なリレー光学系、及びそれを使用した波長変換装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例であるリレー光学系の概要を示す図である。
【００１１】
ファイバアンプ（不図示）で増幅された光がファイバコリメータ（不図示）により出射される。この出射レーザビームのビームウェスト位置をＢＷ１で示している。ビームウェスト位置ＢＷ１の位置とサイズは、ファイバコリメータの非球面レンズの面形状や厚みの誤差等によって設計値からのズレを生じるが、設計位置に合うようにファイバコリメータの位置が光軸方向に調整される。ビームウェスト位置ＢＷ１に形成されたビームウェストは図１の凸レンズ（Ｌ１）と凹レンズ（Ｌ２）の組合せで構成されるリレー光学系によりビームウェスト位置ＢＷ２にリレーされる。
【００１２】
ビームウェスト位置ＢＷ２には所定の位置に所定公差内のサイズのビームウェストが形成されなければならない。しかしながら、ビームウェスト位置ＢＷ１でのビームウェストサイズが設計値からずれているとビームウェスト位置は設計位置からずれてしまい、ビームウェストサイズも所定の公差を逸脱してしまう。
【００１３】
ビームウェスト位置ＢＷ１でのビームウェスト径は不図示のビームプロファイラで一度測定される。このビームウェスト径の測定値に基づいて、設計上のビームウェスト位置ＢＷ２の位置に、設計値に一致するビーム径のビームウェストを形成できる凸レンズＬ１と凹レンズＬ２の配置を演算する。演算結果に応じて凸レンズＬ１と凹レンズＬ２の位置が各々独立に変更される。
【００１４】
凸レンズＬ１と凹レンズＬ２で構成される光学系は、以上のようにして行ったビームウェスト位置ＢＷ２やウェスト径をさらに微調整可能なように、一体で光軸方向に動かして調整可能であることが望ましい。凸レンズＬ１と凹レンズＬ２の位置決めはズームカムのような機構を用いてもよいし、凸レンズＬ１と凹レンズＬ２の間隔を離散的に数段階変えられるのみとして光軸方向に調整可能な機構を持たせてもよい。
【００１５】
表１は、ビームウェスト位置ＢＷ２での１／ｅ２ビームウェスト半径を０．２５mmにする場合について、ビームウェスト位置ＢＷ１での１／ｅ２ビームウェスト半径が０．１６５mmのケース（ａ）と０．１８５mmのケース（ｂ）についてレンズの配置を示したものである。表１における数値の単位はmmである（表２についても同じである）。表１において焦点距離は、凸レンズＬ１と凹レンズＬ２とを合わせた光学系の焦点距離である（表２においても同じである）。ケース（ａ）の場合とケース（ｂ）の場合のレンズ配置の概要を、それぞれ、図１に（ａ）、（ｂ）で示す。
【００１６】
また、表２は、レンズ間隔を離散的に決める場合の例として、レンズ間隔をビームウェスト位置ＢＷ１での１／ｅ２ビームウェスト半径０．１６５mmのケースとしたものであって、そのときにビームウェスト位置ＢＷ１での１／ｅ２ビームウェスト半径が０．１６mmの場合と０．１７mmの場合について、ビームウェスト位置ＢＷ２での１／ｅ２ビームウェスト半径が、光学系を光軸方向に動かすことでどう変化するかを示したものである。ビームウェスト半径の変化は小さく、凸レンズＬ１と凹レンズＬ２の間隔を離散的に数段階変える機構の有効性を示唆している。なお、図１には図示していないが、波長変換器として用いる場合はビームウェスト位置ＢＷ２の位置に非線形結晶が配置される。以上の例に置いては、ビームウェストを拡大リレーするケースについて例示したが、凸レンズＬ１と凹レンズＬ２を左右反対に配置して縮小リレーするケースで用いても構わない。
【００１７】
【表１】
2008164720.tif 000003
【００１８】
【表２】
2008164720.tif 000004
【００１９】
このようなリレー光学系を用いた波長変換装置の構成は、本発明のリレー光学系が、少なくとも１つ用いられている以外は、特許文献１に記載されるようなものと変わりはなく、周知のものであるのでその説明を省略する。このような波長変換装置においては、波長変換素子（非線形結晶）の所定の位置に所定の大きさのビームウェストを形成することができるので、波長変換効率を上げることができ、又、波長変換素子を傷める危険性が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の１例であるリレー光学系の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
ＢＷ１…ビームウェスト位置、ＢＷ２…ビームウェスト位置、Ｌ１…凸レンズ、Ｌ２…凹レンズ
【図１】
2008164720.tif 000005