(57)【要約】【課題】小型で高輝度の出力が可能なビーム合波素子、及びこれを用いた励起光出力装置を提供する。【解決手段】少なくとも複屈折材料部１と、この複屈折材料部１のビーム入射端面１Ａの少なくとも一部に配置された位相差部２とより構成し、複屈折材料部１に、伝搬方向がほぼ平行で且つほぼ同一偏光とされる第１及び第２のビームＬｉ1 及びＬｉ2 （複数のビームを入射する場合はビーム群）を入射させ、第1 又は第２のうちの少なくとも一方のビームＬｉ1 を、位相差部２を介して複屈折材料部１に入射させて位相差部２により偏光方向を変換させ、第1 又は第2 のビームＬｉ１及びＬｉ2 のうち少なくとも一方のビームの複屈折材料部１内での伝搬方向を変換して、第１及び第２のビームが、複屈折材料部１の出射位置において合波されてほぼ同一な方向に出射される構成とする。【選択図】図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも複屈折材料部と、該複屈折材料部のビーム入射端面の少なくとも一部に固定配置された位相差部とより構成され、
上記複屈折材料部に、伝搬方向がほぼ平行で且つほぼ同一偏光とされる第１及び第２のビームもしくはビーム群が入射され、
上記第１又は第２のビームもしくはビーム群のうちの少なくとも一方のビームもしくはビーム群が、上記位相差部を介して上記複屈折材料部に入射され、上記位相差部により偏光方向が変換されて、
上記第１及び第２のビームもしくはビーム群のうち少なくとも一方のビームもしくはビーム群が、上記複屈折材料部内での伝搬方向が変換され、
上記第１及び第２のビームもしくはビーム群が、上記複屈折材料部の出射位置、もしくは出射又は入射界面において合波されてほぼ同一な方向に出射される
ことを特徴とするビーム合波素子。
【請求項２】
上記位相差部が１／２波長板である
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム合波素子。
【請求項３】
上記位相差部が上記複屈折材料部の上記ビーム入射端面に接着されて成る
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム合波素子。
【請求項４】
上記位相差部と上記複屈折材料部とが同一材料より構成される
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム合波素子。
【請求項５】
上記位相差部と並置して補助位相差部が上記複屈折材料部のビーム入射端面に配置され、
上記補助位相差部には、上記位相差部に入射されない方のビームもしくはビーム群が入射され、その偏光方向が、上記補助位相差部の通過前後で変換されない構成とされる
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム合波素子。
【請求項６】
上記位相差部と上記補助位相差部とが同一材料より構成される
ことを特徴とする請求項５に記載のビーム合波素子。
【請求項７】
上記位相差部及び上記補助位相差部内における上記第１及び第２のビームもしくはビーム群が伝搬する物理長が互いにほぼ等しい
ことを特徴とする請求項５に記載のビーム合波素子。
【請求項８】
上記補助位相差部が、光学的等方性を有する材料、もしくは透過板より成る
ことを特徴とする請求項５に記載のビーム合波素子。
【請求項９】
上記位相差部及び／又は上記複屈折材料部の少なくとも１以上の入射端面及び／又は出射端面に反射防止機能を有する光学膜が形成されて成る
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム合波素子。
【請求項１０】
上記補助位相差部の入射端面又は出射端面又はその両方に反射防止機能を有する光学膜が形成されて成る
ことを特徴とする請求項５に記載のビーム合波素子。
【請求項１１】
上記ビーム合波素子への入射ビームがレーザダイオード光である
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム合波素子。
【請求項１２】
上記ビーム合波素子の入射前又は出射後又はその両方に、上記第１及び第２のビームまたはビーム群に対し、拡がり角を小さくするか、コリメートビームに変換するか、又は集光するかのいずれか１つ以上の作用を有する光学系が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム合波素子。
【請求項１３】
上記位相差部及び／又は上記複屈折材料部の入射端面及び／又は出射端面にレンズが形成されて成る
ことを特徴とする請求項１２に記載のビーム合波素子。
【請求項１４】
上記位相差部が位相遅延膜より成る
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム合波素子。
【請求項１５】
上記複屈折材料部が、２以上の複屈折素子より構成される
ことを特徴とする請求項1 に記載のビーム合波素子。
【請求項１６】
上記複屈折材料部の材料に、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＲｂＴｉＯＰＯ4 、ＲｂＴｉＯＡｓＯ4 、ＫＴｉＯＡｓＯ4 、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 、ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 、ＭｇＯドープＬｉＴａＯ3 、ＫＮｂＯ3 、ＢａＴｉＯ3 、Ｂａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15、ＳｒＢａＮｂＯ7 、ＫＨ2 ＰＯ4 、ＫＤ2 ＰＯ4 、ＢａＢ2 Ｏ4 、ＬｉＢ3 Ｏ5 、ＬｉＢ4 Ｏ7 、ＣｓＬｉＢ6 Ｏ10、ＣｓＢ3 Ｏ5 、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、ＹＶＯ4 、方解石、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、α−Ａｌ2 Ｏ3 のうちの一の材料の単結晶又は上記各材料の共晶が用いられて成る
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム合波素子。
【請求項１７】
少なくとも複屈折材料部と、該複屈折材料部のビーム入射端面の少なくとも一部に固定配置された位相差部とを用いて、
上記複屈折材料部に、伝搬方向がほぼ平行で且つほぼ同一偏光とされる第１及び第２のビームもしくはビーム群を入射させ、
上記第１又は第２のビームもしくはビーム群のうちの少なくとも一方のビームもしくはビーム群を、上記位相差部を介して上記複屈折材料部に入射させ、上記位相差部により偏光方向を変換させ、
上記第１又は第２のビームもしくはビーム群のうち少なくとも一方のビームもしくはビーム群の上記複屈折材料部内での伝搬方向を変換させて、
上記第１及び第２のビームもしくはビーム群を、上記複屈折材料部の出射位置、もしくは出射又は入射界面において合波させてほぼ同一な方向に出射させる
ことを特徴とするビーム合波方法。
【請求項１８】
上記位相差部を１／２波長板とする
ことを特徴とする請求項１７に記載のビーム合波方法。
【請求項１９】
上記位相差部を上記複屈折材料部の上記ビーム入射端面に接着して構成する
ことを特徴とする請求項１７に記載のビーム合波方法。
【請求項２０】
上記位相差部を上記複屈折材料部と同一材料より構成することを特徴とする請求項１７に記載のビーム合波方法。
【請求項２１】
上記位相差部と並置して補助位相差部を上記複屈折材料部のビーム入射端面に配置して、
上記補助位相差部には、上記第１及び第２のビームもしくはビーム群のうち上記位相差部に入射されないビームもしくはビーム群を入射させ、その偏光方向を上記補助位相差部の透過前後で変換されない構成とする
ことを特徴とする請求項１７に記載のビーム合波方法。
【請求項２２】
少なくとも複屈折材料部と、該複屈折材料部のビーム出射端面の少なくとも一部に固定配置された位相差部とより構成され、
上記複屈折材料部において、入射ビームの特定偏光方向成分の伝搬方向が変換されて、互いに異なる偏光の第１及び第２のビームもしくはビーム群として分離されて出射され、
上記第１及び第２のビームもしくはビーム群のうち少なくとも一方のビームもしくはビーム群が上記位相差部によって偏光方向が変換されることによって、上記第１及び第２のビームもしくはビーム群が、伝搬方向がほぼ平行で、ほぼ同一の偏光方向の２つのビームもしくはビーム群として出射される
ことを特徴とするビーム分離素子。
【請求項２３】
少なくとも複屈折材料部と、該複屈折材料部のビーム出射端面の少なくとも一部に固定配置された位相差部とを用いて、
上記複屈折材料部において、入射ビームの特定偏光方向成分の伝搬方向を変換させて、互いに異なる偏光の第１及び第２のビームもしくはビーム群として分離して出射させ、
上記第１及び第２のビームもしくはビーム群のうち少なくとも一方のビームもしくはビーム群を上記位相差部によって偏光方向を変換することによって、上記第１及び第２のビームもしくはビーム群を、伝搬方向がほぼ平行で、ほぼ同一の偏光方向の２つのビーム群として出射させる
ことを特徴とするビーム分離方法。
【請求項２４】
伝搬方向がほぼ平行で且つほぼ同一偏光とされる第１及び第２のビームもしくはビーム群が、少なくとも複屈折材料部と該複屈折材料部のビーム入射端面の少なくとも一部に位相差部が固定配置されて成るビーム合波素子に入射され、
上記第１及び第２のビームもしくはビーム群のうちの少なくとも一方のビームもしくはビーム群が上記位相差部を介して上記複屈折材料部に入射され、上記位相差部により偏光方向が変換され、
上記第１又は第２のビームもしくはビーム群のうち少なくとも一方のビームもしくはビーム群が、上記複屈折材料部内での伝搬方向が変換され、
上記第１及び第２のビームもしくはビーム群が、上記複屈折材料部の出射位置、もしくは出射又は入射界面において合波されてほぼ同一な方向に出射されて、レーザの励起光として出射される
ことを特徴とする励起光出力装置。
【請求項２５】
上記レーザがファイバーアンプレーザもしくはファイバーレーザである
ことを特徴とする請求項２４に記載の励起光出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光ビームを合波、または分離し、例えば出射光を励起光源として利用するビーム合波素子、ビーム合波方法、ビーム分離素子、ビーム分離方法及び励起光出力装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザダイオード（ＬＤ）の出射光を利用し、光源の出射位置や出射方向を自由に設置できる点で実用上非常に利用し易いファイバー出力励起光源の需要が増している。ＬＤからの出射光を、ファイバーを介して出射させるピッグテールレーザとも呼ばれるファイバー出力励起光源の用途としては、光通信分野を始め、加工・検査やレーザ励起などの産業用、医療用、印刷などの民生用などさまざまな分野が挙げられる。
このような光源としては、出力や輝度が大きい程、また小型であればある程使用可能用途が拡大する。
また、出射方法にファイバーを用いない場合でも、光源自体が小型で高輝度であれば、この光源を設置できる範囲、ひいては応用分野が広がる。
【０００３】
光源の出力及び輝度を増加させるためには、ＬＤへの入力電流を増加させると信頼性を犠牲にしてしまうので、同じＬＤ光源を複数合波するのが簡便である。小型化するためには、光源装置の内部部品点数をできるだけ減らし、精密調整を可能な限り不要とすることが望ましい。
【０００４】
例えば、２つのＬＤ出射光のビーム合波には、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）がよく用いられる（例えば特許文献１参照。）。
上記特許文献１には、ＬＤの出射方向を直交する方向に設置して、ＰＢＳにより偏波面を合わせて合波する装置が提案されている。
【０００５】
しかしながら、このようにＰＢＳを用いる方法で合波効率を高めるためには、互いに直交する偏光の２つのビームについて、ビーム合波部分でのビーム方向とその重なりを十分に大きくしなければならず、また一般にＰＢＳの入射角の許容角度が小さいため、精密な光学調整が必要となる。
更にＰＢＳを用いる場合、このＰＢＳに入射させるビーム方向を異ならせる必要がある。例えば上記特許文献１に記載されているように立方体型のＰＢＳを用いる場合は入射方向が直交する方向となる。従って、電極や冷却素子が個別に配設されるＬＤを配置すると、合波素子としての小型化は困難となる。
【０００６】
また、多数のＬＤを配列したいわゆるアレイ型ＬＤのように、ＬＤ素子を近接配置した一体型のＬＤ光源を用いても、ビームの出射方向を変換するための折り返しミラーとその配置の精密調整が必要となる。しかもこのように折り返しミラーを用いる場合は、光路長が異なることから、例えばマイクロレンズを用いる等の方法により完全にコリメートビームにして合波しなければならないという不都合も生じる。
【０００７】
他のビーム合波方法としては、プリズムを用いる方法が挙げられる( 例えば特許文献２及び３参照。) 。
しかしながら上記特許文献２及び３に記載されているようにプリズムを用いて合波する場合は、プリズムとレンズが必要であったり、合波位置の精密な調整が必要であったり、また合波後のビーム進行方向が２つの入射ビームと異なるという点が問題となる。その他、光通信分野で用いられる導波路を用いた光結合は、パワー伝送を目的としていないのでパワー密度の高い用途には信頼性及び効率の点で適さない。
【０００８】
一方、複屈折材料に任意の偏光方向の光を入射すると、その偏光方向によって、直進するビーム成分とビームエネルギーの伝搬方向が直進方向からずれるウォークオフ成分に分かれるため、複屈折素子は光通信分野などでビームを分離するビームスプリッタ（光分波器）としてよく使われている。入射ビームの偏光が互いに垂直であれば、このような複屈折素子における伝搬方向を逆にしたビーム合波を用いることができる（例えば特許文献４及び５参照。）。
【０００９】
この場合に必要とされる複屈折素子への入射光は近接する平行ビームである。しかし、光源に２つの近接した同じＬＤを並べて用いる場合は、その偏光方向が等しいため複屈折素子に入射する前に片方のＬＤビームだけ偏光方向を９０度回転させる必要がある。
【００１０】
入射ビームを任意の直線偏光方向に変換する手段としては、特定の直線偏光方向の光を出射するいわゆる偏波面保存ファイバーを用いることができる。しかしながら、ＬＤ光を通常１０μｍ程度以下とコア径の小さい偏波面保存ファイバーにカップリングするためには、微小なレンズとその精密な光学調整が必要である。また、偏波面保存ファイバーを含むシングルモードファイバーはそのコア径の小ささなどからハイパワー伝送用途にはあまり適さない。
【００１１】
更に、偏波面保存ファイバーからの出射光を、近接した所望のビーム間隔を有する平行ビームにする工夫とその調整が必要となる（例えば特許文献６、７、８及び９参照。）。複屈折材料のウォークオフ量はその伝搬長さに比例するため、入射ビームが互いに離れるほど素子が大きくなってしまうためである。
【００１２】
ウォークオフ量は複屈折性の大きな材料、例えばＹＶＯ4 でも長さ１ｍｍに対し１００μｍときわめて微小な量であり、例えば５ｍｍの長さの複屈折素子でビーム合波するためには、入射ビーム間隔を５００μｍに近接させなければならない。適切なファイバー長さや曲げ（角度）に対応してＬＤ、複屈折素子を配置しなければならない点でも、装置の小型化に限界がある。
【００１３】
ＬＤからの出射ビームの偏光方向を変換するもう一つの方法として、例えば位相差板、すなわち１／２波長板、１／４波長板等のいわゆる波長板が挙げられる。しかしながら、通常の使用法では、二つの近接したＬＤからの光のうち片方のビームだけを波長板に入射させるためには、波長板素子の端まで利用することとなる。ＬＤ偏光方向や複屈折素子結晶軸と波長板の進相軸との回転角調整が必要であり、波長板を固定する部材、いわゆるマウントが必要となる。しかしながら、上述したように波長板の端まで利用する場合はこのマウントがビーム光路を遮る可能性があり、その微調整を行うことは製造工程における作業性の低下を招き、生産性の向上、コストの低減化を図り難いという問題がある。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５２１２７１０号明細書
【特許文献２】米国特許第５２９１５７１号明細書
【特許文献３】米国特許第６３０１０３０Ｂ１号明細書
【特許文献４】特開２００２−７２１４１号公報
【特許文献５】特開平１０−２０３５２号公報
【特許文献６】米国特許第６２９５３９３Ｂ１明細書
【特許文献７】特開平１１−２５８４５３号公報
【特許文献８】特開２００１−２１７５０号公報
【特許文献９】特開２００２−１０７５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上述したような状況に鑑み、ＬＤ等の光源からの光をビーム合波し、小型で高輝度、且つ部品点数が少なく光学調整の簡単なビーム合波素子を実現することにより、特に、ファイバーアンプレーザ等の励起光源に用いて好適な、光源の輝度が高く、パワー伝送に有利なビーム合波素子、ビーム合波方法を提供し、またこれを利用したビーム分離素子、ビーム分離方法及び励起光出力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によるビーム合波素子及びビーム合波方法は、少なくとも複屈折材料部と、この複屈折材料部のビーム入射端面の少なくとも一部に配置された位相差部とより構成し、複屈折材料部に、伝搬方向がほぼ平行で且つほぼ同一偏光とされる第１及び第２のビームもしくはビーム群を入射させ、第１又は第２のビームもしくはビーム群のうちの少なくとも一方のビームもしくはビーム群が位相差部を介して複屈折材料部に入射されて位相差部により偏光方向が変換されて、第１又は第２のビームもしくはビーム群のうち少なくとも一方のビームもしくはビーム群の複屈折材料部内での伝搬方向が変換され、第１及び第２のビームもしくはビーム群が、複屈折材料部の出射位置、もしくは例えば複屈折材料部を複数の複屈折素子により構成する場合には、その出射界面又は入射界面において合波されてほぼ同一な方向に出射される構成とする。
【００１７】
更に本発明によるビーム分離素子及びビーム分離方法は、上述の構成によるビーム合波素子において、ビーム入射方向及び出射方向を逆向きとして用いるものである。
また本発明による励起光出力装置は、上述のビーム合波素子を用いて２つのビームもしくは２群のビームを合波して、これを励起光用出射光として用いる構成とする。
【００１８】
上述したように、本発明によるビーム合波素子及びビーム合波方法によれば、複屈折材料部のビーム入射端面の少なくとも一部に位相差部を固定配置して構成することによって、同一の偏光方向の入射ビームもしくはビーム群（以下ビーム（群）と記す）のうち一方のビーム（群）の偏光方向を変換して、複屈折材料部において一方のビーム（群）の伝搬方向を変換することによって、複屈折素子の出射位置、もしくは例えば複屈折材料部を複数の複屈折素子により構成する場合には、その入射又は出射界面においてビーム（群）を合波させる構成とすることができる。
【００１９】
従って、前述したような位相差部の配置調整のための別体の固定部材を用いることなくビーム合波素子を構成することができることから、ビームのけられ等を生じることなくより効率よくビームを合波させることができ、ビーム合波素子の小型化、特性の向上をはかることができる。
【００２０】
本発明によれば、このようなビーム合波素子を用いることによって、従来に比し小型で高輝度の励起光出力装置を提供することができる。
【００２１】
更に、本発明によるビーム分離素子及びビーム分離方法によれば、同様に位相差部と複屈折材料部とを一体化することによって、部品点数の削減、光学的調整を不要とすることによるコストの低減化、また装置の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように、本発明によるビーム合波素子及びビーム合波方法によれば、同一偏光をもつ２つまたは２群のほぼ平行なビームを１つの素子で簡単に合波することができる。更には、光学部品の調整機構の削減や調整作業を省くことができ、生産性の向上、また部品削減と併せてコストの低減化を図ることができる。
【００２３】
また、本発明によるビーム合波素子によれば、入射角に対する許容範囲を従来に比し拡大することができることから、完全なコリメートビームでなくても比較的高い合波効率をもって合波させることができる。また、合波のための精密な光学調整を不要とすることができる。
更に、位相差部と複屈折材料部とが一体化していることから、強度や取り扱い安さの点で信頼性を高めることができる。
【００２４】
したがって、ＬＤ等の光源からの光を出力する励起光出力装置に用いることによって、小型で高輝度の光源を構成することができる。また部品点数の削減を図ることができて、装置の小型化を図ることができる。
【００２５】
また、本発明において、位相差部として１／２波長板を用いる場合は、コストの低減化、製造工程の簡易化を図ることができ、また波長・温度などの許容範囲を拡大する目的で、厚さの薄くなる次数の低い波長板を用いることができる。
これにより、ビーム合波素子を組み込む装置のコストの低減化を図り、小型で高輝度の励起光出力装置等の光出力装置を提供することができる。
【００２６】
また、複屈折材料部と位相差部との間を接着剤により接着することにより、製造の簡易化、コストの低減化を図ることができる。
また更に、本発明において、複屈折材料部と位相差部とを同一材料により構成することによって、各部の界面における反射光を抑制し、ビーム利用効率を高めることができる。
更に、補助位相差部を位相差部に並置して配置することによって、複屈折材料部の入射端面を保護することができ、また入射端面の表面研磨、厚さ調整などの加工プロセスにおいてばらつきを抑制し、歩留まりの向上を図り、更に取り扱いの簡易化を図って生産性の向上を図ることができる。
【００２７】
また、位相差部と補助位相差部とを同一材料により構成することによって、これらの界面での散乱を抑え、ビーム利用効率の向上を図ることができる。
更に、位相差部及び補助位相差部のビーム伝搬方向の物理長をほぼ同一とすることによって、ビーム合波素子内の光路長をほぼ等しくし、発散角をもった入射ビームを用いる場合にはその発散角の拡がりを抑えることができる。
【００２８】
また更に、補助位相差部を、光学的等方性を有する材料、もしくは透過板より構成することによって、補助位相差部作製時の結晶光軸合わせ等の光学調整を不要とし、製造の簡易化、コストの低減化を図ることができる。
【００２９】
更に本発明において、ビーム入射端面又は出射端面に反射防止機能を有する光学膜を設けることによって、ビームの反射を抑え、利用効率を向上させることができる。
また、光源としてレーザダイオードを用いる場合には入射光の偏光方向の調整を不要とし、光学系を簡略化することができて、小型化を図ることができる。
【００３０】
更にまた、入射端面又は出射端面、もしくはその両方にレンズを形成することによって、より小型化を図り、また各種装置に組み込む場合の取り扱いの簡易化を図ることができる。
【００３１】
また更に本発明によるビーム分離素子及びビーム分離方法によれば、任意の直線偏光を持つ光信号を、同一偏光の光信号に分波することができるので、光通信などにおけるあらゆるビーム分波装置として利用し、分波装置構成の簡略化、小型化、コストの低減化を図ることができる。
【００３２】
また本発明による励起光出力装置によれば、小型で高輝度の光源を提供することによって、効率の良いレーザを実現することができる。
特にファイバーアンプレーザまたはファイバーレーザの励起光源として適用することによって、より小型で高輝度のファイバーアンプレーザまたはファイバーレーザ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】
【００３３】
以下本発明による実施の形態の各例を、図面を参照して説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではなく、その他種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【００３４】
〔第１の実施の形態〕
本発明によるビーム合波素子の一例を励起光出力装置に適用した場合の模式的な構成を図１に示す。図１において、１は複屈折材料部で、そのビーム入射端面１Ａの少なくとも一部に、位相差部２が固定配置されてビーム合波素子１０が構成される。
４はＬＤ等の光源を示す。この例においては、この光源４は、例えば図１の紙面の面内方向に沿うほぼ同一方向の直線偏光を有し、同一方向に伝搬する２つのビームＬｉ1 及びＬｉ2 を出射するものとする。このようなＬＤ光源としては、例えばストライプ状の共振器が平行に２本配列され、即ち活性層に平行な面内に各レーザ素子が並置配列されて、そのビーム出射位置が例えば中心位置間隔で１ｍｍ程度とされたＬＤを用いることができる。
【００３５】
この場合、出射したビームＬｉ1 及びＬｉ2 のＬＤ素子端面付近の光スポット形状は通常横長となる。このビームＬｉ1 及びＬｉ2 が、ビーム合波素子１０内において、位相差部２による偏光回転と複屈折材料部３のウォークオフ作用により、複屈折材料部３を通過後に合波して、１つの出射光Ｌｏとして出射されるように、偏光方向、位相差部２の厚さ及び進相軸方向、更に複屈折材料部１の結晶軸方向及び長さなどを選定する。
【００３６】
出射ビームＬｏは、例えばコリメートレンズより成る光学系5 、カップリングレンズより成る光学系６によって、ファイバー７等に結合される。このような構成とすることにより、例えば励起光出力装置５０を構成することができる。また、このようにして得られたファイバー７からの出射光を、所望の用途に応じてレンズ等で補正して、その他の各種の用途に使用することもできる。
【００３７】
ここで、光学系のレンズの倍率は、ＬＤ等の光源４の発光点幅とファイバー７のコア径の比、及び光源４の発散角とファイバー７の開口数ＮＡを考慮してカップリング効率が高くなるように選定する。また光学系５、６のレンズの間隔は、テレセントリックな位置に配置することが望ましい。
【００３８】
図２及び図３を用いて、位相差部２における入射ビームの偏光方向の変換態様について説明する。一方のビームの偏光方向を、他方のビームの偏光方向と直交する方向に変換させる構成とすることによって、例えば市販の１／２波長板等を位相差部２として用いることができ、コストの低減化、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００３９】
図２においては、１／２波長板を位相差部２として用いる場合で、図１におけるビーム合波素子１０の構成図を示し、光源から出射される第１及び第２のビームＬｉ1 及びＬｉ2 のうち、第１のビームＬｉ1 が１／２波長板よりなる位相差部２を介して複屈折材料部１に入射される。このとき、ＬＤ等の光源から出射された第１及び第２の入射ビームＬｉ1 及びＬｉ2 の偏光方向は同一方向である。この場合、図２において矢印ｐ11及びｐ12で示すように図２の紙面に沿う上下方向とする。第１のビームは、1 ／２波長板より成る位相差部２の作用により偏光方向がほぼ９０度回転するため、複屈折材料部1 内において、矢印ｐ12で示すように図２の紙面に直交する方向の偏光をもって進行する。
【００４０】
ここで、複屈折材料部１が１軸異方性結晶であるとし、その光軸方向が矢印ａで示すように図２の紙面に沿う斜め方向とすると、図２の紙面と直交する偏光方向をもった第１のビームはウォークオフ作用を受けずに複屈折材料部１内を直進する。
一方、図２の紙面に沿う方向に偏光方向をもった第２のビームは、ウォークオフ作用を受けて、エネルギー伝搬方向が変化する。図２において、ρはウォークオフ角を示す。複屈折材料部１の光軸方向ａが第２のビームの入射方向に対し例えば４５度付近であり、第１及び第２のビームが丁度複屈折材料部１の出射端面において交わる長さにビーム合波素子１０の長さを選定すれば、複屈折材料部１から出射される第１及び第２のビームは、同一出射点から同一伝搬方向に出射され、すなわち合波されたビームＬｏとなる。図２において矢印ｐ13及びｐ23は合波ビームに含まれる各偏光成分を示す。
【００４１】
図３に、位相差部２の、第１及び第２のビームの入射端面からみた平面構成を示す。破線ｆは、複屈折材料部のビーム入射端面を模式的に示したものである。ここで第１及び第２の入射ビームＬｉ1 及びＬｉ2 の偏光方向が、矢印ｐ11及びｐ12で示すように、図３の紙面に沿う左右方向であるとし、位相差部２の矢印ｅ1 で示す進相軸と、第１のビームの入射前の偏光方向（矢印ｐ11）とのなす角度θ1 が４５度になるように配置すれば、位相差部２から出射後のビームの偏光方向は、矢印ｐ12で示すように、位相差部２の入射前から９０度回転する方向に変換されることとなる。位相差部２を通過しない第２のビームの偏光方向は、矢印ｐ22で示すように、入射前と変わらない。
【００４２】
具体的には、例えば複屈折材料部１として、ＹＶＯ4 を用いて、その光軸が入射ビームの偏光方向と４５度を成すときは、入射ビームの波長が８００ｎｍから９００ｎｍの範囲ではウォークオフ角ρが５．８度、波長１３００ｎｍ程度ではウォークオフ角ρが５．７度である。図２に示すように、光源からの入射ビームの間隔ｄが１ｍｍのときに、必要なビーム合波素子の複屈折材料部１の長さｌはおおよそ、
ｌ＝ｄ／ｔａｎ（ρ）
＝１０［ｍｍ］
となる。
【００４３】
従って、ウォークオフ量が大きいほど必要なビーム合波素子の長さが減少する。もちろん、ＬＤ素子の出射ビーム間隔が小さいほど必要なビーム合波素子の長さが減少することは言うまでもない。以下の表１に、代表的な複屈折材料における入射ビームと結晶軸方位との角度に対するウォークオフ量（角度）を示す。各数値は近赤外波長（波長８００ｎｍ〜９００ｎｍ）の入射ビームに対するものである。
【００４４】
【表１】
2004334169.tif 000003
【００４５】
また、この表１に示すＹＶＯ4 、ＫＴｉＯＰＯ4 （ＫＴＰ）、ＬｉＮｂＯ3 （ＬＮ）、ＳｉＯ2 に限定されることなく、その他種々の材料を用いることができる。
例えば、ＲｂＴｉＯＰＯ4 （ＲＴＰ）、ＲｂＴｉＯＡｓＯ4 （ＲＴＡ）、ＫＴｉＯＡｓＯ4 （ＫＴＡ）、ＬｉＴａＯ3 （ＬＴ）、ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 、ＭｇＯドープＬｉＴａＯ3 、ＫＮｂＯ3 （ＫＮ）、ＢａＴｉＯ3 （ＢＴＯ）、Ｂａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15（ＢＮＮ）、ＳｒＢａＮｂＯ7 （ＳＢＮ）、ＫＨ2 ＰＯ4 （ＫＤＰ）、ＫＤ2 ＰＯ4 （ｄＫＤＰ）、ＢａＢ2 Ｏ4 （ＢＢＯ）、ＬｉＢ3 Ｏ5 （ＬＢＯ）、ＬｉＢ4 Ｏ7 、ＣｓＬｉＢ6 Ｏ10（ＣＬＢＯ）、ＣｓＢ3 Ｏ5 （ＣＢＯ）、ＴｉＯ2 、方解石（Ｃａｌｃｉｔｅ）、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、α−Ａｌ2 Ｏ3 、これらの単結晶又は共晶を使用することができる。
【００４６】
特に、上述したようにＹＶＯ4 、ＬＮ、またＬＴ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＫＴＰやＢＢＯ等はウォークオフ量が大きいことからより複屈折材料部の長さを短くして、小型化を図り易く、またＳｉＯ2 は一般的材料であるため取り扱いが簡単で安価である。これらの材料は加工方法が確立されていることから、製造方法が容易となるという利点を有する。
【００４７】
また、入射光として用いる光の波長としては、可視光から近赤外の領域、すなわち波長４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下程度の波長とすることによって、上述の各材料を用いる場合に、適切な透過率とウォークオフ量を得て、ビーム合波を確実に行うことができる。以下の表２に、可視波長（５３０ｎｍ）における、入射ビームと結晶軸方位との角度に対するウォークオフ量（角度）を示す。
【００４８】
【表２】
2004334169.tif 000004
【００４９】
更に、ＬＤの出射偏光方向が紙面と垂直な場合には、位相差部２に入射した方のビームの伝搬方向を複屈折材料部１内において変換して、その出射端面において両ビームを合波させることもできる。この一例の上面からみた模式的な構成図を図４Ａに、側面からみた模式的な構成図を図４Ｂにそれぞれ示す。図４Ａ及びＢにおいて、図１及び図２に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５０】
この場合、第１の入射ビームＬｉ1 は位相差部２を通過してその偏光方向が矢印ｐ12で示すように、図４の紙面に沿う方向に変換される。第２の入射ビームＬｉ2 の複屈折材料部１内の偏光方向は矢印ｐ22で示すように、図４Ａの紙面と直交する方向とする。複屈折材料部１の結晶軸が、図４Ａに示すように、その紙面に沿う斜め方向であり、ウォークオフ作用により、位相差部２を通過した第１のビームのエネルギー伝搬方向が変換される構成とすることができる。
【００５１】
また、上述の各例において、位相差部２は複屈折材料部１の入射端面にエアーギャップタイプの偏光子のように、複屈折材料部と微小な間隔を持って固定できるような保持材を用いても良いし、透過率と信頼性の高い接着剤で直接接着してもよい。
接着工程としては、位相差部２と複屈折材料部１を別々に加工した後接着しても良いし、先に位相差部２と複屈折材料部１とを接着した後、位相差部２の厚さを研磨等により調整することもできる。後者のプロセスによる場合は材料の強度が確保されるので、例えば位相差部２として、波長板次数の低い、即ち厚さの薄い波長板を用いることによって、波長・温度などの許容範囲を広げることができる。
【００５２】
なお、上述の各例において、位相差部２の材料を複屈折材料部１の材料と同一の材料により構成することによって、位相差部２と複屈折材料部１との界面における屈折率の違いによるビームの反射率を抑制することができて、ビームの利用効率の低下を抑制することができる。
【００５３】
また同様に、位相差部２に入射させるビームに対する位相差部２の屈折率と、このビームに対する複屈折材料部１の屈折率とを同一の材料となるように、各部１及び２を構成することによって、同様に、ビーム反射率を抑制して、ビームの利用効率の低下を抑制することができる。
特に、位相差部２を複屈折材料部１に固定配置する接着剤の材料も、その屈折率が各部１及び２の入射ビームに対する屈折率と同一である材料により構成することによって、よりビーム利用効率の低下を抑制することができる。
【００５４】
また、位相差部２と複屈折材料部１とのそれぞれの入射端面及び出射端面に適切な反射防止膜を設けることによって、更にビームの反射率を抑制し、より効率よくビームを合波させて、輝度の高い出力光を得ることができる。
位相差部２と複屈折材料部１とを接着剤により接着する場合は、接着剤との界面では接着剤の屈折率を考慮して反射防止膜、いわゆるマッチング膜を設定することが望ましい。
【００５５】
なお、図１及び図２の例においては、複屈折材料部１の結晶の主軸と入射ビームとの成す角度が４５度の場合を示したが、この角度は４５度に限ることなく、種々の複屈折材料の屈折率特性に応じて最もウォークオフ量が大きくなる方向に結晶光軸を選定することができる。
また、入射ビームの伝搬方向は、完全に平行でなくてもよく、各ビームが多少斜め入射する場合においても、複屈折材料部1 の長さや、結晶軸角度を調整することによって、上述の例と同様に、複屈折材料部１の出射端面において、同様に合波させることができる。
【００５６】
このような構成を採ることによって、ＬＤ等の光源４からファイバー７までの光路が占有する空間を従来に比し小さくすることができる。
また、位相差部２を保持する支持体いわゆるマウントを別途設ける必要がないことから、例えば光源として近接したＬＤ素子を用いることができる。従って、ＬＤの電極やペルチェ素子等の冷却機構を共通化することができ、各ＬＤ素子の出力はそのままで２倍の出力、２倍の輝度を持ち且つ小型の出力光源を実現できることとなる。
【００５７】
更に本発明においては、位相差部と複屈折材料部が一体化されているので取り扱いが容易であり、強度も確保される。また、位相差部の進相軸と複屈折材料部の結晶軸角度などの光学調整は製造過程で行われ、複屈折材料部の長さの調整によって合波位置が決定されるので、各種装置に組み込む際には、利用者が微妙な光学調整を行う必要がなく、励起光出力装置等への組み込みなどの作業性が極めて簡易化される。
【００５８】
また、上述したように本発明によれば、同一特性のＬＤ光源を用いても２倍の輝度、出力を達成することができるので、特に輝度により効率や特性が大きく変化するような用途に適している。例えば、レーザの励起光源として、特にファイバーアンプレーザのファイバーコアのような微小な領域に、多くのレーザパワーを限られた角度で投入しなければならないような場合に本発明は好適である。
【００５９】
また、加工用、医療用、印刷用などの用途においても、本発明により輝度が増加することによって、一定の閾値以上の輝度で現れる加工・治療分野への新たな応用が可能となるとか、またはタクトタイムを短縮することが可能となる。
更に、通信分野においても、光信号の損失を補うために、光増幅の励起光源として用いることができ、励起光源自体の高輝度化によって光増幅部の拡張を行うとか、光増幅モジュール装置の小型化を図るなどの効果を得ることができる。
【００６０】
なお、図１、図２及び図４に示す例においては、ＬＤ素子が並んでいる方向は入射ビームの進行方向に対し横方向としたが、これに限ることなく、例えばＬＤの活性層に沿う方向と垂直な方向にＬＤ素子が並列配置される構成とすることもできる。この場合、出射されたビームは出射端面近傍では縦にストライプを積み重ねたように並ぶが、同様に本発明によるビーム合波素子を利用してビームの合波を行うことができる。
【００６１】
このようにＬＤ素子を構成する場合は、ストライプ中心を近接させることができるので、複屈折材料部の長さ、即ちビーム合波素子の長さを短くすることができる。また、上述の第１の実施の形態におけるＬＤの偏光方向は一例を示したものであり、例えば図１の紙面と垂直な偏光方向を持つＬＤに対しても本発明によるビーム合波素子を構成することができることは前述の通りである。
【００６２】
また、上述の例においては光学系５及び６の構成は一例を示したものであり、レンズの種類、光学系の配置などはその他種々の態様を採りうることはいうまでもない。ビーム合波素子出射後のビームは、一旦平行ビームとなる無限レンズ系で構成しても良く、また図５にその一例の模式的な構成を示すように、そのまま集光してファイバーへカップリングする有限系により構成することもできる。図５において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００６３】
このように有限の光学系により構成する場合は、レンズ収差などが問題にならず、またＬＤとファイバーの光軸が予め一致している場合には特に、部品点数や調整の手間の削減に有効である。また、ファイバーへカップリングせずに、図１において説明したコリメートレンズ６の出射後のビームをそのまま各種の装置に利用することもできる。
【００６４】
このようなビーム合波素子では、一般に波長板等の位相差部の入射角に対する許容幅はＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）の入射角許容幅に比べて大きく、また複屈折材料部における入射角許容幅も比較的大きいので、ＬＤからの出射光がコリメートされていなくても十分に合波することができるという利点を有する。
【００６５】
もし、ＬＤ出射光の発散角の大きさがビーム合波素子の小型化を阻んだりその結合性能低下の原因となったりするのであれば、例えば図６Ａ及びＢにそれぞれ模式的な上面構成及び側面構成を示すように、発散角の大きいほうのビーム、例えば通常ＬＤの共振器長方向と垂直で、活性層と垂直な方向のビーム拡がりを、シリンドリカルレンズ等のレンズ８を用いて適切に抑えてビーム合波素子１０に入射させる構成とすることができる。図６Ａ及びＢにおいて、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００６６】
以上説明したように、本発明に係る第１の実施の形態によれば、位相差部２を複屈折材料部１に固定配置して構成することによって、ビーム合波素子を簡単な構成をもって作製することが可能となり、且つ、その組み込みにあたって利用者による微妙な光軸調整等を必要とせず、更にはビームの利用効率の低下を抑制することができて、小型で高輝度の出力光が得られるビーム合波素子を提供することができる。
【００６７】
また、位相差部２を１／２波長板により構成することによって、その進相軸と複屈折材料部１の結晶軸とを合わせて固定配置するのみの簡単な製造方法による作製が可能であり、製造工程が簡易で小型、高輝度の出力光源を提供することができる。
【００６８】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明による第２の実施の形態について説明する。
上述の第１の実施の形態においては、ビーム合波素子への入射ビームの片方のみを位相差部に入射させたが、以下の例においては、図７にその一例の模式的な構成を示すように、位相差部２と並置して複屈折材料部１の入射端面１Ａに補助位相差部３を設ける場合を示す。図７において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００６９】
この場合においても例えばＬＤ素子が２個並列された光源を用いるもので、この例においては、伝搬方向がほぼ同一で、矢印ｐ11及びｐ21で示すように、図７の紙面に沿う上下方向の直線偏光とする第１及び第２の入射ビームＬｉ1 及びＬｉ2 が、それぞれ位相差部２及び補助位相差部３を介して複屈折材料部１に入射される構成とする。
【００７０】
ここで補助位相差部３としては、位相差部２とほぼ同じ厚さで、入射ビームの偏光方向に対する屈折率が近い材料による透過板とすることが望ましい。即ち、ビーム合波素子１０の入射側にほぼ同じ屈折率をもつ位相差部２と補助位相差部３とを配置し、その厚さをほぼ同一とすることによって、素子１０内における２つのビームの光路長をほぼ等しくすることができ、例えばビーム合波素子１０への入射ビームが発散角をもっている場合、ビーム合波素子１０から出射後のビームの形状、発散角をほぼ抑えることができる。
【００７１】
また、これら位相差部２及び補助位相差部３の界面を、各部２及び３の屈折率とほぼ同一の屈折率を有する材料の接着剤等により接着して構成することによって、同じ屈折率を持つ材料の界面は殆ど反射しないので、２つのビーム間にある位相差部２と補助位相差部３との界面での散乱光を抑え、ひいては光源への戻り光を抑えることができる。
【００７２】
更に、製造工程において、位相差部２と補助位相差部３とを先に複屈折材料部１の入射端面１Ａに接着剤等により固定配置してから、その表面を研磨するプロセスを採用すれば、研磨面積を大きく確保できるので、研磨による平行度などのばらつきを抑えることができる。また、位相差部２の端まで光学鏡面を確保できる。更に、補助位相差部３を設けることによって、複屈折材料部１の入射端面１Ａを保護することができる。
【００７３】
このような補助位相差部３としては、例えば光学的等方性をもつ材料、例えばＢＫ７、ＳＦ１１等の光学ガラスを用いることができる。図８に、図７において入射端面側からみた模式的な平面構成を示す。このように光学的等方性を有する材料より補助位相差部３を構成する場合は、補助位相差部３に入射する前の偏光方向（矢印ｐ21）と出射後の偏光方向（矢印ｐ22）は変換されない。
【００７４】
一方、位相差部２は、前述の第１の実施の形態の一例を示す図２において説明した例と同様に、１／２波長板より構成することによって、入射ビームの偏光方向を９０度回転させることができる。図８において、図３と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００７５】
また、図９にその一例の模式的な平面構成を示すように、補助位相差部３を、位相差部２と同一の複屈折材料より構成し、且つその結晶軸が入射ビームの偏光方向とほぼ同一の向きになるように構成することによって、すなわち例えば補助位相差部３の進相軸が矢印ｅ3 で示すように、入射前のビームの偏光方向（矢印ｐ21）と同一方向となるように構成することによって、偏光方向を保存する透過板として作用させることができる。図９において、図８と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。矢印ｅ4 は、補助位相差部３の遅相軸の方向を示す。
【００７６】
この場合は、位相差部２と補助位相差部３とを同一材料とすることによって、これらおよび複屈折材料部１との界面における反射を抑制し、その利用効率の低下を抑えることができる。
また、熱膨張率の差を小さくできるので、加工プロセスや使用方法に関する取り扱いが容易になる。
なお、上述の第２の実施の形態におけるＬＤの偏光方向は一例を示したものであり、例えば光源の偏光が円偏光の場合も、本発明によるビーム合波素子を構成することができることはいうまでもない。このような偏光方向とする場合には、図７の第１および第２のビームＬｉ１、Ｌｉ２の通過部分それぞれに円偏光を互いに直交する直線偏光に変換する位相差部２と補助位相差部３を設ければよい。
【００７７】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明によるビーム合波素子の入射端面、または出射端面にレンズを一体化して設ける場合の実施の形態について説明する。この例においては、前述の第２の実施の形態において説明した、補助位相差部３を位相差部２に並置配列し、その厚さをほぼ同一とし、即ち位相差部２及び補助位相差部３の入射端面を平坦な同一面とする場合に適用した例を示す。
すなわち、図１０Ａ及びＢにその一例の模式的な平面構成及び側面構成をそれぞれ示すように、位相差部2 及び補助位相差部３の入射端面にレンズ９を設けて、レンズ一体型構成のビーム合波素子を構成する。
【００７８】
この場合、レンズ９としてシリンドリカルレンズを用いることにより、ＬＤ等からの光の発散角を低減化することができることから、ビーム利用効率の低下を抑制するとともに、ビーム合波素子の小型化を図ることができ、更に、合波後のビームをコリメートし易くすることができる。またこの場合においても、部品点数の削減を図り、また光学調整作業を削減することができ、ビーム合波装置の素子を組み込む装置を更に小型化、装置構成の簡易化が可能となる。
【００７９】
更にまた、図１１Ａ及びＢに、この一例の模式的な平面構成及び側面構成を示すように、複屈折材料部１の出射端面側に同様にレンズ１１を設けることもできる。例えばビーム合波素子１０においてビームを合波した後、出射端面に取り付けられたコリメータレンズ等のレンズ１１によりほぼ平行ビームとして出射させることができる。この場合、コリメータレンズの焦点距離は、光源４を出射したビームが丁度ビーム合波素子１０の出射後にコリメートされるような焦点距離に選定する。
【００８０】
このようなレンズ９又は１１の取り付け方法としては、ビーム合波素子１０の複屈折材料部１に対し光学的にほぼ透明な接着剤などで接着されることが望ましい。また、複屈折材料部１と接着剤、接着剤とレンズ９又は１１の間、更にレンズ９又は１１の表面には、適切な反射防止膜を被着することが望ましい。このような反射防止膜を設けることによって、ＬＤ等の光源への戻り光を防ぐと共に、レンズを取り付けたビーム合波素子でのレーザパワー損失を低く抑えることができる。
【００８１】
なお、図１１に示すように、レンズ１１の曲面部がコリメート光側に向いている場合は、レンズの収差を小さく抑えることができる。レンズの形状を非球面形状とする場合は更に収差を小さく抑えることができる。従って、より効率よくビームを合波させることができる。
【００８２】
更に、入射端面と出射端面ともにレンズ９及び１１を設けることもでき、この場合は更にビーム利用効率の向上をはかり、またビーム合波素子を組み込む装置の小型化、光学調整の簡易化による製造方法の簡易化、したがって生産性の向上を図ることができることとなる。
【００８３】
またこのように光学系が一体化されたビーム合波素子を構成することによって、超小型の高輝度励起光発生装置を提供することができる。
更にまた、適切な外形精度をもったレンズ付きビーム合波素子を、各部品の外形精度を確保することによって組み立て構成する場合は、更に光学調整の作業を省略し、機械的安定性を確保することができることとなる。各部品の光学的調整方法としては、例えばＨｅ−Ｎｅレーザなどの平行ビームで光軸を合わせることにより、ビーム合波素子を比較的簡単な作業で所定の外形精度をもって接着、組み立てを行うことができる。
【００８４】
なお、上述の実施の形態におけるビーム合波素子とレンズの組み合わせ及びその作用は、上述の例に限定されることなく、レンズの種類や取り付け方法など種々の変形、変更が可能である。例えば、複屈折材料部１の表面を変形させることによって、レンズ作用をもたせることも可能である。レンズ形状は、収差が小さい場合には例えば球面状とすることもできる。また、複屈折材料部１の出射端面に取り付けるレンズを集光レンズとし、直接ファイバーへ結合させることもできる。
レンズに用いる材料としては、前述の複屈折材料部の材料として示した各材料を用いることができる。またＢＫ７、ＳＦ１１等の光学ガラスも容易に用いることができる。
【００８５】
〔第４の実施の形態〕
次に、位相差部及び補助位相差部を各種の位相差板、いわゆる波長板を組み合わせて構成した場合の実施の形態の各例について説明する。
上述の各実施の形態の各例においては、位相差部として１／２波長板を用いた例を示したが、この例においては、１／４波長板を組み合わせて構成する場合を示す。
【００８６】
図１２は、位相差部２及び補助位相差部３をそれぞれ２枚の１／４波長板により構成する場合の位相差部２及び補助位相差部３の上面からみた模式的な構成を示す図で、位相差部２を１／４波長板２１及び２２、補助位相差部３を１／４波長板３１及び３２より構成する。入射ビームのうち、位相差部２を通過するビームは、偏光方向が入射前は矢印ｐ１１で示すように図１２の紙面に沿う横方向であるとすると、位相差部２を通過後に矢印ｐ12で示すように図１２の紙面と直交する方向に、９０度回転する構成とし、一方補助位相差部３においては、その通過前後において、入射ビームの偏光方向が、矢印ｐ21及びｐ22で示すように変換されない構成とする。
【００８７】
具体的には、例えば図１３にビームの入射方向からみた模式的平面構成を示すように、入射端面側（即ち光源側）の位相差部の１／４波長板２１の進相軸の向きは、矢印ｅ１で示すように、矢印ｐ11で示す入射ビームの偏光方向と角度θ4 が４５度を成すようにし、補助位相差部の１／４波長板３１の進相軸の向きは、矢印ｅ5 で示すように、矢印ｐ21で示す入射ビームの偏光方向との角度θ5 が、θ4 とは逆向きに４５度を成し、それぞれの進相軸が９０度を成すように配置構成を選定する。この場合、各１／４波長板２１及び３１を通過した入射ビームは、それぞれ矢印ｐ11a 及びｐ21a で示すように右向き及び左向きの円偏光に変換される。
【００８８】
そして、複屈折材料部側の位相差部及び補助位相差部の１／４波長板２２及び３２の進相軸の向きを、図１４にビームの入射方向からみた模式的平面構成を示すように、矢印ｅ１で示すように、１／４波長板２１と同様に、位相差部２及び補助位相差部３に入射する前の入射ビームの偏光方向との角度θ6 及びθ7 が４５度を成すように選定することによって、矢印ｐ11a 及びｐ21a で示すように円偏光として入射された各ビームを、矢印ｐ12及びｐ22で示すように、互いに直交する方向に偏光方向を有する直線偏光のビームにそれぞれ変換することができる。この例においては、位相差部２を通過した入射ビームの偏光方向が９０度変換される構成とした場合である。
【００８９】
このような位相差板の組み合わせを用いることによって、具体的には、同一の１／４波長板のうち１枚の貼り付け方向を変えるだけで、上述の第２の実施の形態と同じ作用をもつ位相差部及び補助位相差部を構成することができる。
ここで、各１／４波長板２１及び２２、また３１及び３２はそれぞれ入射ビームの伝搬方向に対し逆の順番に配置されていても同様の偏光方向の変換作用を得ることができる。また、１／４波長板２２及び３２の代わりに、１枚のいわば横長の１／４波長板を設けてもよく、また位相差部２を１枚の１／２波長板を用いて構成することもできるなど、その他種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【００９０】
更にまた、１／２波長板として、厚さの異なる波長板を、その波長板としての進相軸と遅相軸とが直交するように２枚貼り合わせて、２つの固有偏光間の屈折率差Δｎ及び厚みの差Δｔが、
Δｎ・Δｔ＝（ｋ＋１／２）λ
（ｋは０以上の整数）
となるように、各波長板を構成することによって１／２波長板を構成して、即ち偏光方向が９０度変換されるように位相差板を貼り合わせたものを用いることもできる。
【００９１】
すなわち、上述の各例に限定されることなく、入射前後で位相差部または補助位相差部の一方においてのみ９０度変換され、他方において、偏光方向が変換されない構成とすることによって、前述の第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
なお、偏光方向の変換が９０度以外の方向である場合においても、複屈折材料部の結晶軸との配置構成を考慮することによって２つの入射ビームのうち一方のみがウォークオフ作用を受けて伝搬方向が変換されるように構成することによって、本発明によるビーム合波を行うことが可能である。
しかしながら、上述したように、偏光方向を９０度変換させる構成とする場合においては、入射ビームの偏光方向と、複屈折材料部の結晶軸との方向を位置合わせするのみで比較的簡単にビーム合波素子を構成することができるという利点を有する。
【００９３】
〔第５の実施の形態〕
上述の各実施の形態においては、複屈折材料部として直方体形状の複屈折素子を用いてビーム合波素子を構成した例を示したが、以下の例においては、光学軸方向が直交する直角プリズム２個を組み合わせたウォラストン・プリズムを応用させ、２個の複屈折素子を貼り合わせて複屈折材料部を構成したいわば変形ウォラストン型構成とした例を示す。
【００９４】
この場合、図１５にその一例の模式的な構成図を示すように、複屈折材料部はビーム入射側の複屈折素子４１と出射側の複屈折素子４２とより構成される。そして入射側の複屈折素子４１の入射端面側に一部傾斜面が設けられ、第１のビームＬｉ1 はその伝搬方向と直交する入射端面４１Ａ1 に入射され、第２のビームＬｉ2 は一定の入射角度をもって入射端面４１Ａ2 に入射されて、各ビームＬｉ１及びＬｉ2 が異なる角度をもって入射されるように構成する。第２のビームＬｉ2 の入射端面４１Ａ2 には、例えば位相遅延膜を被着して位相差部２を構成することができる。
【００９５】
一方複屈折素子４１の出射端面４１Ｂも斜めの傾斜面とされ、この傾斜面と対向して、他方の複屈折素子４２の入射端面４２Ａが固定配置される。複屈折素子４２の出射端面４２Ｂは、出射ビームの伝搬方向と直交する平面として構成される。
【００９６】
このような構成における各入射ビームＬｉ1 及びＬｉ2 の偏光方向の変換態様について説明する。
各入射ビームの偏光方向が、例えば矢印ｐ11及びｐ12で示すように、図１５の紙面と垂直な方向であり、各複屈折素子４１及び４２の結晶軸方向が、それぞれ矢印ａ1 、ｂ1 及びｃ1 、またａ2 、ｂ2 及びｃ2 で示すように、例えば一の結晶軸方向ａ1 及びａ2 が同一方向であり、共に図１５の紙面に垂直な方向であるとする。
【００９７】
ここで、第１の入射ビームＬｉ1 は複屈折素子４１の入射端面４１Ａ1 に垂直に入射する。この時、結晶軸に沿う偏光成分なのでそのまま偏光方向は矢印ｐ12で示すように変換されずに、複屈折素子４１内を直進する。
もう一方のビームＬｉ2 は、位相差部２に斜めに入射し、この位相差部２の作用により、偏光方向は矢印ｐ22で示すように、図１５の紙面に沿う斜め方向に変換される。そして２つのビームがウォークオフ作用により所定の位置に集まるように複屈折素子４１より出射され、複屈折素子４２に入射する。
【００９８】
このとき、上述したように複屈折素子４１及び４２が共に図１５の紙面と垂直な方向に同じ結晶軸を持つように構成する。このように構成すると、複屈折素子４１及び４２の内部では、図１５の紙面に垂直な方向の偏光をもつビームの感じる屈折率は等しいので、第１のビームは、複屈折素子４２内においても、再び同一の方向に直進して伝搬する。矢印ｐ122 及びｐ222 はそれぞれ各ビームの複屈折素子４２内での偏光方向を示す。
【００９９】
一方、複屈折素子４１及び４２の界面の角度は、図１５の紙面内に沿う偏光方向をもって複屈折素子４１を出射する第２のビームが、複屈折素子４２内において、第１のビームと合波して伝搬するように決定する。
【０１００】
例えば、図１５において破線ｇで囲むビーム合波位置を図１６に拡大して示すように、第１及び第２の複屈折素子４１及び４２の各端面４１Ｂ及び４２Ａの角度、間隔、更に複屈折素子４１及び４２の屈折率等を適切に選定することによって、第１の複屈折素子４１の出射端面４１Ｂから、ビームＬｉ1 ’及びＬｉ2 ’がそれぞれ異なる角度で出射され、第２の複屈折素子４２の入射端面４２Ａにおいて合波され第２の複屈折素子から出射ビームＬｏとして出射されるようにすることができる。
【０１０１】
または、図１７に同様にビーム合波位置を拡大して示すように、第１の複屈折素子４１の出射端面４１Ｂにおいて、各ビームを合波させ、第１の複屈折素子４１から一つのビームＬｉ3 として出射させて第２の複屈折素子４２に入射させ、ここから出射ビームＬｏとして出射させることもできる。この場合は複屈折素子４２の代わりに光学ガラスなどの等方媒質を用いることもできる。図１６及び図１７において、図１５と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０２】
このような変形ウォラストン型構成の複屈折材料部を構成する場合は、上述したように、複屈折材料部を構成する各複屈折素子の屈折率、結晶軸の角度のほか、図１８に模式的に示すように、例えば複屈折素子４１の上面から第１のビームの入射点までの距離ｄ1 、第１及び第２のビームＬｉ1 及びＬｉ2 の入射前の間隔ｄ2 、複屈折素子４１の上面から位相差部２の上端までの間隔ｄ3、位相差部へ入射される方のビーム、この場合第２のビームの位相差部２への入射角度θ11、また各複屈折素子の形状としては、例えば第１の入射ビームの伝搬方向に沿う上面の各複屈折素子４１及び４２の長さｌ1 及びｌ2 、またこの上面と、各複屈折素子が対向する傾斜面（すなわち複屈折素子４１の出射端面４１Ｂと複屈折素子４２の入射端面４２Ａ）との成す角度θ12及びθ13、複屈折素子４１及び４２の間隔ｌ3 などを適切に選定することによって、前述の第１〜第３の実施の形態と同様に、ほぼ同一方向に偏光方向を有する第１及び第２のビームを同一位置において合波させ、同一方向に伝搬して出射させるようにすることができる。
【０１０３】
〔第６の実施の形態〕
前述の各例においては、２つのＬＤ等の光源からのビームを合波させる例を示したが、本実施の形態においては、例えばアレイレーザのように多数のビームを出射する光源からのビームのうち２本ずつを合波させる例について説明する。
図１９において、１はＫＴＰ等より成る複屈折素子で、その入射端面に１／２波長板等より成る位相差部２と光学的等方性を有する透過板等より成る補助位相差部３とが、ほぼ同一の厚さをもって固定配置されて成る。
そして位相差部２及び補助位相差部３に、それぞれｎ個（ｎは１以上の整数）ずつの第１群及び第２群のビームＬｉ11〜Ｌｉ1n、Ｌｉ21〜Ｌｉ2nが入射される。
【０１０４】
この場合においても、前述の第２の実施の形態において説明した図７等の例と同様に、各ビームの偏光方向、複屈折材料部１のビーム伝搬方向の長さ、結晶軸方向を選定することによって、各群のビームは、それぞれ複屈折材料部１の出射端面において合波され、即ち２ｎのビーム群をｎ個の出射ビームＬｏ1 〜Ｌｏn に合波することができる。
【０１０５】
このように構成することによって、アレイＬＤ等のビーム数を半分にし、輝度をそれぞれ２倍にすることができ、アレイビームを集光し易くすることができる。
【０１０６】
更に、図２０にその一例の構成を示すように、図１９において説明したビーム合波素子を２つ用意し、その出射ビーム位置を近接させて組み合わせることによって、例えば２（ｎ＋ｍ）個（ｍは１以上の整数）の入射ビームＬｉ11〜Ｌｉ1n、Ｌｉ21〜Ｌｉ2n、Ｌｉ31〜Ｌｉ3m、Ｌｉ41〜Ｌｉ4mを、（ｎ＋ｍ）個の出射ビームＬｏ1 〜Ｌｏn+m に合波させることができる。
なお、図１９の例と比較して図２０に示す構成とする場合は、ウォークオフ量を小さくすることができる。例えば、ｍ＝ｎである場合、図２０に示す例においては、必要なウォークオフ量が半減することから、複屈折材料部１の長さを図１９の構成例と比較して１／２とすることができる。従って、複屈折材料部１の長さを短くすることが出来て、小型化に有利となる。
【０１０７】
〔第７の実施の形態〕
本発明によるビーム合波素子を用いると、近接したビームであれば、その横ずれを補正して同一ビームに重ね合わせることができる。
図２１に、色収差の大きな光学素子６０のビーム横ずれを補正するビーム合波素子１０の作用を説明する。図２１において、図７と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０８】
入射ビームＬｉが異なった波長成分を持つとき、特にその波長差が大きい場合には、波長による色収差の影響で光学素子６０出射後のビームはビームの横ずれを起こすことがある。この横ずれ量が大きく出射ビームがＬｉ１及びＬｉ２で示すように分かれるような場合は、横ずれ量に合わせて複屈折材料部の長さを調整したビーム合波素子１０を、図２１に示すように、光学素子６０の後段に配置して、再び一つのビームＬｏに合波することができる。例えば波長差が大きいため横ずれ量が大きな場合には、非常に有効である。
【０１０９】
矢印ｐ11で示す一方のビームＬｉ1 の偏光方向が、ビーム合波素子１０の入射側の波長板等の位相差部２で９０度変換される構成とすることによって、ビーム合波素子出射後のビームは互いに直交する偏光方向ｐ12及びｐ13をもつビームとなる。しかし、例えば特定波長のビームに対して１／２波長板として作用し他の波長のビームに対しては波長板作用を示さない構成の位相差部を設計し、この位相差部をビーム合波素子の後段に配置することにより、２つのビームを同一偏光方向に戻すこともできる。同様な位相差部をビーム合波素子の入射端の位相差部２、３に代えて取り付ければ、ビーム径に比べビーム横ずれが小さく重なり合っているビームでも横ずれ補正を行うことができる。このような波長板は、高い次数の波長板や異なる材料の貼りあわせによる波長板等により実現することができる。
【０１１０】
〔第８の実施の形態〕
次に、図２２を用いて波長変換によるウォークオフの補正を行うビーム合波素子の動作態様について説明する。図２２において、図２１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。簡単のため波長変換がタイプ１（即ち入射偏光が常光線のみ）の第２次高調波発生である場合とする。偏光方向が矢印ｐi で示すように、図２２の紙面に垂直な方向とされた入射ビームＬｉを波長変換素子７０に入射すると、基本光は直進して第１のビームＬｉ1 として出射され、波長が１／２に変換される変換光は、ある角度をもって伝搬方向が傾斜したのち、基本光の出射ビームである第１のビームＬｉ1 と一定の間隔をもって平行に出射される。これを第２のビームＬｉ2 とする。例えば入射光の波長を１０６４ｎｍとすると、第１のビームＬｉ1 の波長は入射ビームＬｉと等しく、変換光である第２のビームＬｉ2 の波長は、基本光の半分、すなわち例えば波長５３２ｎｍの光となる。
【０１１１】
第２のビームＬｉ2 の偏光方向は異常光線で、その偏光方向は入射基本光の矢印ｐ11で示す偏光方向と直交する偏光方向（矢印ｐ21）のビームとなり、また、この第２のビームＬｉ2 はウォークオフ作用を受けて出射ビームの形状は横長のビーム形状となる。高効率な波長変換素子７０では、変換されるにつれその分基本光が減衰し、ビームの進行方向に対して急激に変換効率が落ちるので、出射ビームのエネルギー成分は残留基本光と離れた方向に集中する。このような場合、波長変換後の基本光と変換光、即ちビームＬｉ1 及びＬｉ2 に対して図２２に示すようにビーム合波素子１０を配置することによって、ウォークオフ作用を利用して１つのビームに合波することができる。
【０１１２】
この場合、ビーム合波素子１０へ入射する基本光と変換光の偏光方向は異なる。基本光の偏光方向は、この基本光が入射する端面に波長板を設けるなどにより、変換光の偏光方向と同一方向に変換することができる。この場合、図２２に示すように矢印ｐ21及びｐ22で示す各ビームの偏光方向と、複屈折材料部１の結晶軸方向が共に図２２の紙面に沿う方向とすると、両ビームともウォークオフ作用を受けることとなる。しかしながら、両ビームの波長が異なることから、波長が例えばほぼ１／２である変換光がＬｉ１とＬｉ２の間隔に対応した、基本光に対するより大きなウォークオフ量をもつように、各材料及び波長を選定することによって、複屈折材料部１の出射端面においてこれら基本光及び変換光を合波させ、且つ同一方向に伝搬する１のビームとして出射させることができることとなる。
【０１１３】
また、このビーム合波後の出射光を用いることによって、タイプ１の和周波即ち第３高調波発生を行うと、ビームが重なっているので効率的に変換を行うことができる。各波長変換素子前後には、適切なレンズを配置するのが好適であることはいうまでもない。また、波長変換素子７０の長さは、出射後のビームが分かれる程度にあえて大きくとることもできる。位相差部を設けずに、基本光と変換光とで直交する偏光で複屈折材料部１に入射させる場合、出射後のビームを用いて和周波発生を行う場合はタイプ２（入射光に常光線と異常光線を含む）となる。
【０１１４】
一方、本発明によるビーム合波素子を用いることによって、この場合出射後に基本光に対してのみ１／２波長板として作用する位相差部を配置して、後段の波長変換（和周波発生）などの前にビーム偏光方向を等しくすることができることとなり、タイプ１の和周波混合を行うことが可能となる。
【０１１５】
このように、本発明によるビーム合波素子を用いることによって、波長や偏光によるビームの横ずれを補正して１つのビームに合波しビームプロファイルを改善することができて、ビームの取り扱いを簡単化し、波長変換装置の装置構成の簡易化、ひいては小型化及び高効率化を図ることができることとなる。
【０１１６】
〔第９の実施の形態〕
次に、本発明によるビーム分離素子の一実施の形態についてその一例の構成を示す図２３を参照して説明する。
本発明のビーム分離素子２０は、複屈折材料部１と、その出射端面の一部に位相差部２とを固定配置した構成とされる。矢印ａは複屈折材料部１の結晶光軸を示す。図２３において、１２は例えばコリメートレンズで、矢印ｐ31及びｐ41で示す偏光成分をもつ入射光Ｌｉが複屈折材料部１に入射されると、複屈折作用によりビームは常光線と異常光線とに分離される。このとき各ビームの偏光方向は、紙面に垂直な方向ｐ32と、これとは直交し、例えば紙面に沿う上下方向ｐ42との２方向に変換される。
一方のビームを、位相差部２に通過させて偏光方向を変換することによって、同一の偏光方向ｐ33及びｐ43をもつ２つのビームＬｏ1 及びＬｏ2 に分離することができることとなる。なお、コリメートレンズなどのレンズは、入射光の特性により、またその他必要に応じて配置すればよいことはいうまでもない。
【０１１７】
このような分離素子を用いて、また前述の合波素子と組み合わせることにより、光通信分野において用いられる各種の分波・合波装置、波長ルーター、偏波無依存光アイソレーター等に用いることができる。
例えば前述の合波素子を用いることにより、光通信分野において、同じ偏光をもつ２つのビームの信号光を、互いに直交する偏光方向を有する信号光の１つのビームに合波することができる。入射ビームの波長やその他の特性は異なっていても構わない。波長が異なる場合、位相差部及び複屈折材料部をそれぞれのビームの波長に合わせて設計すればよい。
【０１１８】
また、図２３に示すビーム分離素子を用いることにより、例えば偏光によって信号光を分波することもできる。この場合も、図２３に示すように、前述の各実施の形態におけるビーム伝搬方向・入出射端面を逆に構成すればよい。このような分波・合波素子を順に並べ、かつ分波素子と合波素子との間に所望の目的を持つ光学素子を配置することによって、信号光の特性を片側のビームだけ、あるいは両ビームとも特性を変換することもできる。
【０１１９】
ここでいう光学素子とは、例えば波長フィルターやアイソレーター、光変調器などである。例えば電気光学効果や音響光学効果を用いた光変調器のような信号入力により能動的に光学的な変換を行う光学素子を用いて、光スイッチを構成することもできる。
【０１２０】
また更に、アイソレーターのように偏光に依存する特性を持つ光学素子であっても、分波素子を用いることにより、同一偏光の２つのビームに分波することができ、偏光方向に依存する光学素子を適切に配置し、後段においてビーム合波素子によって再び１つのビームに合波すれば、偏波無依存型光学素子として作用させることができることとなる。
更に、１ビームではなく複数のビーム群を入射する場合には、２倍の数のビーム群に分離することもでき、各種分波装置等に用いて装置構成の簡易化、小型化を図ることも可能である。
【０１２１】
以上説明したどの例においても、本発明によるビーム合波素子・分波素子を用いることによって、位相差部と複屈折材料部とが一体化していることから、アライメントが容易で小型化が可能な光学装置を低コストで作製することができるという利点を有する。
【０１２２】
このように、本発明によれば、ビーム合波素子又はビーム分離素子において、位相差部と複屈折材料部とが一体化していることから、光学部品の調整機構の削減や調整作業を省くことができ、強度や取り扱い安さの向上を図り、生産性の向上、部品点数の削減によるコストの低減化、信頼性の向上を図ることができる。
【０１２３】
また、本発明によるビーム合波素子によれば、入射角に対する許容範囲を従来に比し拡大することができることから、完全なコリメートビームでなくても比較的高い合波効率をもって合波させることができる。また、合波のための精密な光学調整を不要とすることができる。
【０１２４】
このような本発明によるビーム合波素子を利用した励起光出力装置によれば、小型で高輝度の光源を提供することによって、効率の良いレーザを実現することができる。
特にファイバーアンプレーザまたはファイバーレーザの励起光源として適用することによって、より小型で高輝度のファイバーアンプレーザまたはファイバーレーザを提供することができる。また、光通信における光増幅に励起光源としても用いる場合には、小型化の他、増幅間隔を広げる効果を得ることもできる。
【０１２５】
また、光通信などにおけるビーム合波装置として用いることも可能であり、種々のビーム合波素子を利用した光通信装置において、ビーム合波装置の小型化、強度や取り扱い安さの点での信頼性の向上を図ることができる。
その他レーザ加工、医療用、印刷装置などに本発明によるビーム合波素子及びビーム合波方法を用いることによって、同様に、装置の小型化、コストの低減化を図ることができる。
【０１２６】
更に、異なる波長の光を合波することもできるので、色収差の大きな光学素子において、そのビーム横ずれを補正することができる。
また、多段階波長変換装置、すなわち２次高調波光を利用した第３高調波発生装置、第４高調波発生装置に本発明によるビーム合波素子及びビーム合波方法を適用することによって、変換光のウォークオフ分を補正して基本波と同一光軸に簡単に合波することができ、位相差板と各光学系との配置調整などの手間を不要とし、和周波発生などにおける波長変換の高効率化、ビームプロファイルの改善、および装置の小型化を図ることができる。
【０１２７】
また更に本発明によるビーム分離素子及びビーム分離方法によれば、任意の偏光を持つ光信号を、同一偏光の光信号に分波することができるので、光通信などにおけるあらゆるビーム分波装置として利用し、分波装置構成の簡略化、小型化、コストの低減化を図ることができる。
【０１２８】
以上、本発明による実施の形態の各例を説明したが、本発明は以上の各実施の形態に限定されること無く、その他種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】ビーム合波素子及び励起光出力装置の一例の構成図である。
【図２】ビーム合波素子の一例の構成図である。
【図３】位相差部の一例の偏光態様の説明図である。
【図４】Ａはビーム合波素子の一例の平面構成を示す構成図である。Ｂはビーム合波素子の一例の側面構成を示す構成図である。
【図５】ビーム合波素子及び励起光出力装置の一例の構成図である。
【図６】Ａはビーム合波素子の一例の平面構成を示す構成図である。Ｂはビーム合波素子の一例の側面構成を示す構成図である。
【図７】ビーム合波素子の一例の模式的な構成図である。
【図８】位相差部の一例の偏光態様の説明図である。
【図９】位相差部の一例の偏光態様の説明図である。
【図１０】Ａはビーム合波素子及び励起光出力装置の一例の平面構成を示す構成図である。Ｂはビーム合波素子の一例の側面構成を示す構成図である。
【図１１】Ａはビーム合波素子及び励起光出力装置の一例の平面構成を示す構成図である。Ｂはビーム合波素子の一例の側面構成を示す構成図である。
【図１２】位相差部の一例の偏光態様の説明図である。
【図１３】位相差部の一例の偏光態様の説明図である。
【図１４】位相差部の一例の偏光態様の説明図である。
【図１５】ビーム合波素子の一例の構成図である。
【図１６】ビーム合波態様の一例の説明図である。
【図１７】ビーム合波態様の一例の説明図である。
【図１８】ビーム合波素子の一例の説明図である。
【図１９】ビーム合波素子の一例の構成図である。
【図２０】ビーム合波素子の一例の構成図である。
【図２１】ビーム合波素子の一例の構成図である。
【図２２】ビーム合波素子の一例の構成図である。
【図２３】ビーム分離素子の一例の構成図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１      複屈折材料部
１Ａ    入射端面
１Ｂ    出射端面
２      位相差部
３      補助位相差部
４      光源
５      光学系
６      光学系
７      ファイバー
８      光学系
９      レンズ
１０      ビーム合波素子
１１      レンズ
１２      光学系
２０      ビーム分離素子
２１      位相差部
２２      位相差部
３１      補助位相差部
３２      補助位相差部
４１      複屈折材料部
４１Ａ1   入射端面
４１Ａ2   入射端面
４１Ｂ    出射端面
４２      複屈折材料部
４２Ａ    入射端面
４２Ｂ    出射端面
５０      励起光出力装置
６０      光学素子
７０      波長変換素子
【図１】
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【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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