(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム結合システムであって、
それぞれレーザービームを放出する複数の放出器を含むレーザー源と、
波長フィルタリング素子及び反射性素子を含むビーム波長安定化装置と、
前記ビーム波長安定化装置の外部に配置されたビーム結合素子と
を備え、
前記複数の放出器が放出するレーザービームはそれぞれ単独の波長を有しており、
前記ビーム波長安定化装置は、前記レーザー源が放出した全光パワーの一部を受信し、受信した光パワーの一部を前記レーザー源へ戻る方向に配向し、
前記ビーム結合素子は、前記レーザー源が放出した全光パワーの一部を受信して、結合出力ビームを形成し、
前記波長フィルタリング素子は、第１の線形成分と第１の非線形成分とを有する曲線で表される第１の波長−角度分散を有し、前記第１の波長−角度分散は、所定の許容波長‐角度対に関する、入射角の変化に対応する透過波長の変化を表し、前記第１の線形成分は線形外挿であり、前記第１の非線形成分は透過波長が前記線形外挿から偏差する量を定める成分であり、
前記ビーム結合素子は、第２の線形成分と第２の非線形成分とを有する曲線で表される第２の波長−角度分散を有する分散素子であり、前記第２の波長−角度分散は、角度変化に対応する波長変化を表し、前記第２の線形成分は線形外挿であり、前記第２の非線形成分は前記第２の線形成分からの偏差で定められ、
前記波長フィルタリング素子は、前記ビーム結合素子の前記第２の非線形成分を減衰させる前記第１の非線形成分を有する波長角度関係を形成するために調整可能である、
ことを特徴とするビーム結合システム。
【請求項２】
前記波長フィルタリング素子は、前記レーザー源が放出した光パワーの第１の部分を前記反射性素子へ配向し、前記レーザー源が放出した光パワーの第２の部分を前記ビーム結合素子へ配向する、
請求項１記載のビーム結合システム。
【請求項３】
前記ビーム結合システムはさらに光学望遠鏡を備え、
前記光学望遠鏡は、前記波長フィルタリング素子と前記ビーム結合素子との間の光路に沿って配置されており、
前記望遠鏡の倍率は、前記第１の線形成分が増倍されて前記第２の線形成分に整合するように選定されている、
請求項１記載のビーム結合システム。
【請求項４】
前記波長フィルタリング素子は、薄膜フィルタリング素子である、
請求項１記載のビーム結合システム。
【請求項５】
前記薄膜フィルタリング素子は、薄膜エタロンである、
請求項４記載のビーム結合システム。
【請求項６】
前記薄膜エタロンの厚さは、前記レーザー源が放出した最短の単独の波長に対応する波長の４倍未満である、
請求項５記載のビーム結合システム。
【請求項７】
前記薄膜エタロンは、０．９９以上の反射率を有する２つの平行反射面を含む、
請求項５記載のビーム結合システム。
【請求項８】
前記薄膜エタロンは、それぞれ異なる反射率値を有する２つの平行反射面を含む、
請求項５記載のビーム結合システム。
【請求項９】
前記薄膜エタロンは、自身が部分的に透過する波長に対応する光パワーの一部を反射する、
請求項５記載のビーム結合システム。
【請求項１０】
前記ビーム結合システムはさらに、前記薄膜エタロンの表面に配置された部分反射面を含む、
請求項５記載のビーム結合システム。
【請求項１１】
前記ビーム波長安定化装置は、さらに、
前記レーザー源と前記薄膜エタロンとの間に配置された第１の位置‐角度変換光学系と、
第１の高反射性素子と、
前記薄膜エタロンと前記第１の高反射性素子との間に配置された第２の位置‐角度変換光学系と
を含み、
前記薄膜エタロンは、前記レーザー源が放出した光パワーの一部を第１のフィードバック分岐入力として透過し、該第１のフィードバック分岐入力を前記第１の高反射性素子へ配向し、
前記薄膜エタロンは、前記レーザー源が形成した光パワーの一部を装置出力成分として反射し、該装置出力成分を前記ビーム結合素子へ配向する、
請求項５記載のビーム結合システム。
【請求項１２】
前記ビーム波長安定化装置は、さらに、
第２の高反射性素子と、
前記薄膜エタロンと前記第２の高反射性素子との間に配置された第３の位置‐角度変換光学系と
を含む、
請求項１１記載のビーム結合システム。
【請求項１３】
前記ビーム結合システムは、さらに、前記薄膜エタロンと前記ビーム結合素子との間に配置された光学望遠鏡を備え、
前記薄膜エタロンは、第１の線形成分と第１の非線形成分とを有する第１の波長‐角度分散を形成し、
前記ビーム結合素子は、第２の線形成分と第２の非線形成分とを有する第２の波長‐角度分散を形成する分散素子であり、
前記望遠鏡の倍率は、前記第１の線形成分が増倍されて前記第２の線形成分に整合するように選定されている、
請求項１２記載のビーム結合システム。
【請求項１４】
前記ビーム波長安定化装置は、さらに、
前記レーザー源と前記薄膜エタロンとの間に配置された第１の位置‐角度変換光学系と、
第１の高反射性素子と、
前記薄膜エタロンと前記第１の高反射性素子との間に配置された第２の位置‐角度変換光学系と、
第２の高反射性素子と、
前記薄膜エタロンと前記第２の高反射性素子との間に配置された第３の位置‐角度変換光学系と
を含み、
前記薄膜エタロンの表面に配置された部分反射面と前記薄膜エタロンとが協働して、前記レーザー源が放出した光パワーの一部を第１のフィードバック分岐入力として透過し、該第１のフィードバック分岐入力を前記第１の高反射性素子へ配向し、
前記薄膜エタロンの表面に配置された前記部分反射面は、前記レーザー源が形成した光パワーの一部を装置出力成分として反射し、該装置出力成分を前記ビーム結合素子へ配向する、
請求項１０記載のビーム結合システム。
【請求項１５】
前記ビーム結合システムは、さらに、前記薄膜エタロンと前記ビーム結合素子との間に配置された望遠鏡を備え、
前記薄膜エタロンは、第１の線形成分と第１の非線形成分とを有する第１の波長‐角度分散を形成し、
前記ビーム結合素子は、第２の線形成分と第２の非線形成分とを有する第２の波長‐角度分散を形成する分散素子であり、
前記望遠鏡の倍率は、前記第１の線形成分が増倍されて前記第２の線形成分に整合するように選定されている、
請求項１４記載のビーム結合システム。
【請求項１６】
前記薄膜エタロンは、第１の線形成分と第１の非線形成分とを有する第１の波長‐角度分散を形成し、
前記ビーム結合素子は、第２の線形成分と第２の非線形成分とを有する第２の波長‐角度分散を形成する分散素子であり、
前記薄膜エタロンが、前記ビーム結合素子の前記第２の非線形成分を減衰させる前記第１の非線形成分を有する波長角度関係を形成するように、前記薄膜エタロンの厚さは選定されている、
請求項５記載のビーム結合システム。
【請求項１７】
前記薄膜フィルタリング素子は、薄膜ノッチフィルタである、
請求項４記載のビーム結合システム。
【請求項１８】
前記薄膜ノッチフィルタは、自身が部分的に反射する波長に対応する入射光パワーの一部を透過する、
請求項１７記載のビーム結合システム。
【請求項１９】
前記ビーム波長安定化装置は、さらに、
前記レーザー源と前記薄膜ノッチフィルタとの間に配置された第１の位置‐角度変換光学系と、
第１の高反射性素子と、
前記薄膜ノッチフィルタと前記第１の高反射性素子との間に配置された第２の位置‐角度変換光学系と
を含み、
前記薄膜ノッチフィルタは、前記レーザー源が放出した光パワーの一部を第１のフィードバック分岐入力として反射し、該第１のフィードバック分岐入力を前記第１の高反射性素子へ配向し、
前記薄膜ノッチフィルタは、前記レーザー源が形成した光パワーの一部を装置出力成分として透過し、該装置出力成分を前記ビーム結合素子へ配向する、
請求項１７記載のビーム結合システム。
【請求項２０】
前記ビーム波長安定化装置は、さらに、
第２の高反射性素子と、
前記薄膜ノッチフィルタと前記第２の高反射性素子との間に配置された第３の位置‐角度変換光学系と
を含む、
請求項１９記載のビーム結合システム。
【請求項２１】
前記ビーム結合システムは、さらに、前記薄膜ノッチフィルタと前記ビーム結合素子との間に配置された望遠鏡を備え、
前記薄膜ノッチフィルタは、第１の線形成分と第１の非線形成分とを有する第１の波長‐角度分散を形成し、
前記ビーム結合素子は、第２の線形成分と第２の非線形成分とを有する第２の波長‐角度分散を形成する分散素子であり、
前記望遠鏡の倍率は、前記第１の線形成分が増倍されて前記第２の線形成分に整合するように選定されている、
請求項１９記載のビーム結合システム。
【請求項２２】
前記薄膜フィルタリング素子は、厚みによって分離された複数の反射面対を含む、
請求項５記載のビーム結合システム。
【請求項２３】
ビーム波長安定化装置であって、
それぞれレーザービームを放出する複数の放出器を含むレーザー源と、
波長フィルタリング素子と、
反射性素子と
を備え、
前記複数の放出器が放出するレーザービームはそれぞれ単独の波長を有しており、
前記波長フィルタリング素子は前記レーザー源と前記反射性素子との間に配置されており、
前記反射性素子は、前記レーザー源が放出して前記波長フィルタリング素子へ配向した光パワーの一部が前記波長フィルタリング素子と相互作用して前記レーザー源へフィードバックとして配向されるように、前記レーザー源が放出した光パワーの一部を前記波長フィルタリング素子へ配向し、
前記波長フィルタリング素子は、薄膜フィルタリング素子であり、
前記薄膜フィルタリング素子は、薄膜エタロンであり、
前記薄膜エタロンの厚さは、前記レーザー源が放出した最短の単独の波長に対応する波長の４倍未満である、
ことを特徴とするビーム波長安定化装置。
【請求項２４】
前記薄膜エタロンは、０．９９以上の反射率を有する２つの平行反射面を含む、
請求項２３記載のビーム波長安定化装置。
【請求項２５】
前記薄膜エタロンは、それぞれ異なる反射率値を有する２つの反射面を含む、
請求項２３記載のビーム波長安定化装置。
【請求項２６】
前記薄膜エタロンは、自身が部分的に透過する波長に対応する光パワーの一部を反射する、
請求項２３記載のビーム波長安定化装置。
【請求項２７】
前記ビーム波長安定化装置は、さらに、前記薄膜エタロンの表面に配置された部分反射面を含む、
請求項２３記載のビーム波長安定化装置。
【請求項２８】
前記ビーム波長安定化装置は、さらに、
前記レーザー源と前記薄膜エタロンとの間に配置された第１の位置‐角度変換光学系と、
第１の高反射性素子と、
前記薄膜エタロンと前記第１の高反射性素子との間に配置された第２の位置‐角度変換光学系と
を含み、
前記薄膜エタロンは、前記レーザー源が放出した光パワーの一部を第１のフィードバック分岐入力として透過し、当該第１のフィードバック分岐入力を前記第１の高反射性素子へ配向し、
前記第２の位置‐角度変換光学系は、前記第１のフィードバック分岐入力の複数のビーム成分をコリメートする、
請求項２３記載のビーム波長安定化装置。
【請求項２９】
前記ビーム波長安定化装置は、さらに、
第２の高反射性素子と、
前記薄膜エタロンと前記第２の高反射性素子との間に配置された第３の位置‐角度変換光学系と
を含む、
請求項２８記載のビーム波長安定化装置。
【請求項３０】
前記薄膜フィルタリング素子は、厚みによって分離された複数の反射面対を含む、
請求項２３記載のビーム波長安定化装置。
【請求項３１】
複数の放出ビームの成分から結合出力ビームを形成する方法であって、
各放出ビームは、複数のビーム放出器を含む１つのレーザー源のそれぞれ単独の放出器が放出したものであり、
該方法は、
複数の放出ビームのそれぞれの一部をフィードバック成分としてフィードバック分岐へ配向するステップと、
複数の放出ビームのそれぞれの一部を出力成分として波長安定化装置の外部に配置されたビーム結合素子へ配向するステップと、
各フィードバック成分を波長フィルタリング素子へ配向するステップと、
各フィードバック成分を反射性素子へ配向するステップと、
前記フィードバック成分の各ビームに対して、ビームの反射分を、当該ビームを放出したビーム放出器へ配向するステップと
を含み、
前記波長フィルタリング素子は、第１の線形成分と第１の非線形成分とを有する曲線で表される第１の波長‐角度分散を有し、前記第１の波長‐角度分散は、所定の許容波長‐角度対に関する、入射角の変化に対応する透過波長の変化を表し、前記第１の線形成分は線形外挿であり、前記第１の非線形成分は透過波長が前記線形外挿から偏差する量を定める成分であり、
前記ビーム結合素子は、第２の線形成分と第２の非線形成分とを有する曲線で表される第２の波長‐角度分散を有する分散素子であり、前記第２の波長‐角度分散は、角度変化に対応する波長変化を表し、前記第２の線形成分は線形外挿であり、前記第２の非線形成分は前記第２の線形成分からの偏差で定められ、
前記波長フィルタリング素子は、前記ビーム結合素子の前記第２の非線形成分を減衰させる前記第１の非線形成分を有する波長角度関係を形成するために調整可能である、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くはレーザーシステムに関し、より具体的には、狭帯域幅のレーザービームを安定化し、複数のレーザービームを結合するシステム及び方法に関する。
【０００２】
発明の背景
高密度波長ビーム結合ＤＷＢＣとは、狭いスペクトル帯域幅の複数の入力ビームから高輝度かつマルチスペクトルの単独の出力ビームを形成する技術である。従来分野では高密度波長多重（ＤＷＭ）技術と称されることもあるＤＷＢＣ技術により、比較的低いパワーの単独の波長を有する複数の入力ビームを重畳し、高パワー及び高輝度の単独の出力ビームを形成することができる。ＤＷＢＣ技術によれば、複数の入力ビームが形成したパワーの合計によって出力ビームのパワーを直接に見積もることができ、個別の入力ビームの品質に比例する品質を有する出力ビームを形成できる。
【０００３】
ＤＷＢＣシステムでは、狭いスペクトル帯域幅又は単独の波長を有する複数の入力レーザービームが、複数の個別の放出器から成るレーザー源から放出される。こうした複数の個別の入力ビームを、ビーム結合素子を用いて結合することにより、又は、空間的及び方向的に重畳することにより、マルチスペクトルの出力ビームが形成される。ビーム結合は、全ての入力ビームがビーム結合素子の重畳領域から共通の伝搬方向で出射されるよう、個別の入力ビームのそれぞれに対して波長とビーム結合素子に対する入射角とを選択することで達成可能である。こうした結合ビームを生む波長及び入射角の全ての組み合わせによって、システムでの許容波長‐角度対のセットが定められる。
【０００４】
レーザー源が放出した複数のレーザービームから単独のマルチスペクトルの結合出力ビームを形成するには、レーザー源の各放出器に対し、許容波長‐角度対のセットから１つの波長‐角度対を選択しなければならない。入射角の選択は、レーザー源とビーム結合素子との相対位置を定め、レーザー源からビーム結合素子までの光路内の定められた位置に位置‐角度変換レンズを配置することにより、達成可能である。位置‐角度変換レンズは、各放出器の空間位置をビーム結合素子に対する特定の入射角にマッピングすることにより、レーザー源の各放出器に対する入射角を選択する。
【０００５】
個別の放出器のそれぞれに対して、当該放出器に対する所望の波長を有する電磁放射の形態で当該放出器へのフィードバックを形成することにより、波長の選択を達成できる。こうした放出器への電磁放射が形成されると、所望の出力に対応する放出器の共振モードが励起される。つまり、放出器にフィードバックを供給すると、フィードバック波長に等しい波長を有する付加的な電磁放射の放出が励起される。こうして、共振フィードバックにより、放出器が放出したレーザービームのスペクトル帯域幅が狭められ、放出ビームの波長スペクトルが共振フィードバックのスペクトルの中心波長にセンタリングされる。このような放出器へのフィードバックを形成するプロセスは、ビーム波長安定化、又は、波長ロックと称されることもある。
【０００６】
各レーザービームの波長ロックにより、単独の波長がレーザー源の各放出器へマッピングされ、レーザー源に対し、固定の波長‐位置対のセットが形成される。位置‐角度変換レンズは、レーザー源の各放出器に対する波長‐位置対を、特定の波長‐角度対にマッピングする。適切な波長‐位置対の選択により、ビーム結合素子が空間的及び方向的に重畳されたビームを形成することが保証される。ただし、共振フィードバックキャビティ内で他の波長が同時に発振すると（そして放出器へ結合されると）、各放出器は、ビーム結合素子が方向についての重畳を行わない付加的な寄生波長‐位置対を形成してしまう。付加的な寄生波長の発生がもたらす下流での結果の１つに、波長結合方向におけるビーム品質の劣化が挙げられる。さらに、こうした寄生波長は、レーザー利得媒体内のモード競合によって、出力パワーの一時的な変動を誘起することもある。
【０００７】
発明の概要
本願は、低パワーの複数の個別ビームを高パワーかつ高輝度のレーザービームへ結合できる、コンパクトな高密度波長ビーム結合（ＤＷＢＣ）装置を開示する。本願はさらに、複数の放出器が放出する複数のマルチ波長ビームを含むＤＷＢＣ分野で利用されるキャビティを開示する。本願は、より具体的には、波長選択のための薄膜フィルタリング素子、例えば薄膜エタロン及び薄膜ノッチフィルタの使用によってビーム波長安定化を行う装置及び方法、さらに、ＤＷＢＣシステムでの出力ビーム結合のための分散素子の使用を開示する。
【０００８】
波長選択装置は、ＤＷＢＣシステムの出力ビームの輝度の大幅な増大のために使用できる。波長選択装置は、ＤＷＢＣレーザー源の各放出器が放出したビームの波長を安定化させることによってこうした輝度の増大を達成する。ビーム波長安定化のための従来の装置及び方法の多くは、分散素子による波長安定化を利用している。しかし、波長安定化に分散素子を利用すると、システムのビーム品質を劣化させうる寄生波長がシステムを通って伝搬するのを防止できないという基本的な問題が生じる。また、こうした寄生波長は、レーザー利得媒体内のモード競合によって出力パワーの一時的変動を誘起することもある。したがって、多くの従来型のシステムでは、空間フィルタリング素子を使用して、システムの入力ビームが形成した望ましくない寄生波長を消去している。ただし、空間フィルタリング素子は損失をともなうため、光入力パワーのきわめて小さな成分のみが空間フィルタリング素子を通るように配向されるのでないかぎり、空間フィルタリングを行うとビーム出力のパワーに重大な損失が生じうる。こうした問題に対処するため、光入力パワーの一部を、空間フィルタリング素子を通して配向し、共振フィードバック成分を形成する従来技術の装置及び方法が開発された。こうした従来技術の装置及び方法は、光入力パワーの一部が損失をともなう空間フィルタリング素子を含む外部共振器を通るようにこれを配向し、残りの光入力パワーをビーム結合装置へ入力させる。信頼性の高い波長安定化を達成すべき場合には、共振フィードバック成分は過度に小さくなってはならない。空間フィルタリング素子にともなうパワー損失のために、空間フィルタリング素子を利用している高輝度のシステムでは、入力ビームパワーに比べて出力ビームパワーが大きく低下するという問題がつねに発生する。さらに、熱の発生も、こうしたシステムでのビーム品質の幾分かの低下の一因となりうる。さらなる欠点として、当該システムに本質的に関連する干渉特性に起因する複雑性も挙げられる。
【０００９】
本願の開示する外部共振器キャビティは、いずれは外部共振器キャビティから除去しなければならない寄生波長がこの外部共振器キャビティを通って伝搬するのを防止できるため、従来技術に対する利点を提供する。よって、本願の外部共振器キャビティは、ビーム波長安定化にともなうパワー損失の低減を達成し、高輝度での高効率の動作をさらに達成する。本願の波長選択外部共振器は、薄膜フィルタリング素子を波長選択外部共振器における波長選択素子として利用するという革新的なキャビティの構成及び設計を用いることで、こうした利点を達成している。
【００１０】
ＤＷＢＣシステムでの輝度の増大を達成するために、薄膜フィルタを波長選択素子として利用する外部共振器と分散ビーム結合器とを統合する試みの１つに、共振器キャビティの角度波長スペクトルを分散ビーム結合器の角度波長スペクトルに正確に整合させるという手段がある。一般に、共振器キャビティのスペクトル‐角度分散は、分散ビーム結合器のスペクトル‐角度分散に整合しない。スペクトル‐角度分散の不整合の大きさは、入力パワーが増大されると増大し、また、入力ビームの放出器の配置における各放出器間の分離距離が低下すると増大する。まず、より大きなパワーを有する出力ビームの形成に必要な付加的な入力ビーム放出器を設けるために、より広いスペクトルの波長を利用せざるを得ない。つまり、システムのパワー増大のために付加的なビーム放出器がシステムに加えられる場合、付加的な波長を付加的なビーム放出器に割り当てなければならず、ビーム放出器全体が形成する波長スペクトルの全体幅が増大する。さらに、配置寸法を制限するには、ビーム結合素子がより大きな分散度を形成する必要がある。大きな分散度を形成しようとすると、非線形分散項の大きさが増大し、非線形項どうしがより連関し合う。薄膜フィルタによって導入される非線形分散項は、分散結合素子によって導入される非線形分散項には整合しないので、非線形分散項の大きさが増大すれば分散の不整合の大きさも増大する。分散の不整合は完全に結合されない出力ビームを生じさせ、ビーム品質及び輝度の低下をもたらしうる。
【００１１】
したがって、本発明が提供する１つの解決手段は、共振器キャビティと分散ビーム結合器とのスペクトル‐角度分散の不整合が引き起こす欠点を克服することである。こうした欠点を克服することにより、本発明では、高パワー及び高いビーム品質の出力ビームを形成可能な、コンパクトなＤＷＢＣシステムを実現できる。本発明は、薄膜フィルタ素子が形成するスペクトル‐角度分散を、分散結合素子が形成するスペクトル‐角度分散に適応化する方法及び装置を提案する。コンパクトなシステムのために、ビーム結合素子は高度な分散性を有さざるを得ず、線形分散成分及び非線形分散成分の双方がビームに導入される。ビーム結合素子が形成した非線形分散の補償は、本発明では、薄膜フィルタリング素子のスペーサの厚さを調整することによって行われる。波長安定化のための外部共振器での使用に適した厚さを有する薄膜フィルタリング素子を選択すれば、ＤＷＢＣ装置の非線形分散の全体をほぼ消去できる。さらに、結合素子の線形分散成分と薄膜フィルタリング素子の線形分散成分とは、２つの素子の線形分散の差を適切に補償できる倍率が生じるように望遠鏡を位置決めすることによって、整合させることができる。
【００１２】
よって、本発明のＤＷＢＣ装置は、従来技術に対し、比較的コンパクトなサイズで、高パワーでの高輝度を達成できるという利点を提供する。
【００１３】
本発明の一実現形態によれば、ビーム結合システムであって、それぞれレーザービームを放出する複数の放出器を含むレーザー源と、波長フィルタリング素子及び反射性素子を含むビーム波長安定化装置と、ビーム波長安定化装置の外部に配置されたビーム結合素子とを備え、複数の放出器が放出する各レーザービームがそれぞれ単独の波長を有しており、ビーム波長安定化装置は、レーザー源が放出した全光パワーの一部を受信し、受信した光パワーの一部をレーザー源へ戻る方向に配向し、ビーム結合素子は、レーザー源が放出した全光パワーの一部を受信して結合出力ビームを形成する、装置が提供される。
【００１４】
本発明の付加的な実現形態によれば、ビーム波長安定化装置であって、それぞれレーザービームを放出する複数の放出器を含むレーザー源と、波長フィルタリング素子と、反射性素子とを備え、複数の放出器が放出するレーザービームはそれぞれ単独の波長を有しており、波長フィルタリング素子はレーザー源と反射性素子との間に配置されており、反射性素子は、レーザー源が放出した光パワーの一部を波長フィルタリング素子の箇所で波長レーザー源へフィードバックとして配向し、レーザー源が放出した複数のレーザービームが共通の伝搬方向で波長安定化装置を通って走行しないようにする、装置が提供される。
【００１５】
本発明のさらなる実現形態によれば、複数のビームのそれぞれの波長を安定化する方法であって、各ビームは、複数の放出器を含む１つのレーザー源のそれぞれ単独の放出器が放出したものである方法が提供される。この方法は、複数のビームのそれぞれの一部をフィードバック成分としてビーム波長安定化装置を通るように配向するステップと、フィードバック成分を波長フィルタリング素子へ配向するステップと、フィードバック成分を反射性素子へ配向するステップと、反射性素子からのフィードバック成分の反射分を、当該ビームを放出した放出器へ配向するステップとを含む。
【００１６】
本発明の別の実現形態によれば、複数の放出ビームの成分から結合出力ビームを形成する方法であって、各放出ビームは、複数のビーム放出器を含む１つのレーザー源のそれぞれ単独の放出器が放出したものである方法が提供される。この方法は、複数の放出ビームのそれぞれの一部をフィードバック成分として波長選択装置へ配向するステップと、複数の放出ビームのそれぞれの一部を出力成分として波長安定化装置の外部に配置されたビーム結合素子へ配向するステップと、各フィードバック成分を波長フィルタリング素子へ配向するステップと、各フィードバック成分を反射性素子へ配向するステップと、各フィードバック成分の反射分を、特定のフィードバック成分をその一部とするビームを放出したビーム放出器へ配向するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】波長選択素子としての薄膜エタロンと、ビーム波長の安定化を促進するために共振フィードバックを複数の放出器へ配向する部分反射性鏡とを利用した波長選択外部共振器を示す図である。
【図２】エタロンと、ビームがエタロンと相互作用する際の入射ビームの光路とを示す図である。
【図３】ＤＷＢＣ装置の波長選択外部共振器で使用可能な薄膜エタロンを示す図である。
【図４】エタロンの透過スペクトルを波長の関数として示す図である。
【図５】エタロンのスペクトル分解能をエタロンの平行鏡の反射率の関数として示すグラフである。
【図６】薄膜エタロンの透過スペクトルを３つの異なる入射角に対する波長の関数として示すグラフである。
【図７】図１のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図１のエタロンの透過スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する損失チャネルのスペクトルとを示すグラフである。
【図８】ＤＢＷＣ装置の波長選択外部共振器で使用可能なマルチキャビティ薄膜エタロンを示す概略図である。
【図９】それぞれ異なる数のキャビティを有する多様な薄膜フィルタリング素子の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１０】波長選択素子としての薄膜ノッチフィルタと、ビーム波長の安定化を促進するために共振フィードバックを複数の放出器へ配向する部分反射性鏡とを利用した波長選択外部共振器を示す図である。
【図１１】図１０のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図１０のノッチフィルタの反射スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する損失チャネルのスペクトルとを示すグラフである。
【図１２】波長選択素子として薄膜エタロンを利用する波長選択フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するためにビーム分割偏光器を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示す図である。
【図１３】波長選択素子として薄膜ノッチフィルタを利用する波長選択フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するためにビーム分割偏光器を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示す図である。
【図１４】波長選択素子として薄膜エタロンを利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために高反射性の部分反射性鏡を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示す図である。
【図１５】波長選択素子として薄膜エタロンを利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために高反射性の部分反射性鏡を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な別の波長安定化装置を示す図である。
【図１６】波長選択素子として薄膜エタロンを利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために低反射性の部分反射性鏡を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示す図である。
【図１７】波長選択素子として薄膜エタロンを利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために低反射性の部分反射性鏡を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な別の波長安定化装置を示す図である。
【図１８】波長選択素子として薄膜ノッチフィルタを利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために高反射性の部分反射性鏡を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示す図である。
【図１９】波長選択素子として薄膜ノッチフィルタを利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために高反射性の部分反射性鏡を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な別の波長安定化装置を示す図である。
【図２０】波長選択素子として薄膜ノッチフィルタを利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために低反射性の部分反射性鏡を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示す図である。
【図２１】波長選択素子として薄膜ノッチフィルタを利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために低反射性の部分反射性鏡を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な別の波長安定化装置を示す図である。
【図２２】光フィードバック成分をフィードバック分岐へ配向しかつ光出力成分をビーム結合素子へ配向するために薄膜エタロンを利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示す図である。
【図２３】波長選択素子として薄膜エタロンを利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、薄膜エタロンの表面に配置された高反射性の部分反射性鏡を利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示す図である。
【図２４】図２２のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２２のエタロンの透過スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２２の薄膜エタロンの反射スペクトルとを示すグラフである。
【図２５】それぞれ異なる反射率の平行反射面を有する複数の薄膜エタロンの反射スペクトルを示すグラフである。
【図２６】図２２のエタロンが複数の非対称な反射率の平行反射面を有する場合の、図２２のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２２のエタロンの透過スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２２のエタロンの反射スペクトルとを示すグラフである。
【図２７】光フィードバック成分をフィードバック分岐へ配向しかつ光出力成分をビーム結合素子へ配向するために薄膜ノッチフィルタを利用した、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示す図である。
【図２８】図２７のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２７のノッチフィルタの反射スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２７のノッチフィルタの透過スペクトルとを示すグラフである。
【図２９】図２７のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２７のノッチフィルタの反射スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２７のノッチフィルタの透過スペクトルとを示すグラフである。
【図３０】波長安定化装置と光学望遠鏡と分散ビーム結合素子とを備えたＤＷＢＣ装置の種々の要素を示す図である。
【図３１】薄膜フィルタの波長‐角度分散とその導関数とを示すグラフである。
【図３２】波長安定化装置から出る波長‐角度スペクトルを示すグラフである。
【図３３】波長安定化装置から出る別の波長‐角度スペクトルを示すグラフである。
【図３４】種々の角度分散素子の波長‐角度分散を示すグラフである。
【図３５】波長安定化装置の種々の構成部を走行した後にビーム結合素子から出る結合ビームのダイバージェンスを示すグラフである。
【図３６】波長安定化装置から出る波長‐角度スペクトルの線形調整量を示すグラフである。
【００１８】
発明の詳細な説明
１．システム序説
図１−図１１は、波長選択素子として薄膜フィルタを利用する外部共振器を示しており、その動作を考察する。図１から図１０の実施形態には、空間的に分離された複数の個別の放出器から形成されるレーザー源が含まれている。個別のレーザー放出器は、ダイオードレーザー、ファイバレーザー、ソリッドステートレーザー又は他のタイプのレーザーであってよい。レーザー源１０１，１００１を構成する複数の個別の放出器は、１次元アレイもしくは２次元アレイとして配置でき、又は、他の種々の構成を有していてもよい。幾つかの実施形態では、レーザー源１０１，１００１は、それぞれ複数の放出器を含む複数のダイオードバーの積層体から形成される。典型的には、個別のダイオードレーザー放出器は、非対称なビームプロフィルのビームを放出する。各ビームは、伝搬方向に対して垂直な、それぞれ異なる発散率でビームを発散させる２つの垂直軸線を有する。当該２つの軸線は、ビームを急速に発散させる急軸線、及び、ビームを比較的緩慢に発散させる緩軸線として識別可能である。図１−図１１には示されていないが、個別のダイオード放出器が放出したビームを、各ビームが図１−図１１に示されている素子と相互作用する前に操作するために、種々の光学素子を使用できる。こうした操作は前処理と称され、種々の従来技術文献において、各ダイオードレーザー放出器が放出したビームを前処理する技術が議論されている。ＤＷＢＣのコンテクストでは、高品質なマルチスペクトルの結合出力ビームの形成を保証するために、前処理を実行可能である。例えば、下流での処理が緩軸線でなく急軸線に沿って行われるよう、各ビームを回転させることができる。
【００１９】
図１には、波長選択素子としての薄膜エタロンと、ビーム波長の安定化を促進するために共振フィードバックを複数の放出器へ配向する部分反射性鏡とを利用した波長選択外部共振器が示されている。図１に示されている装置は、複数の個別の放出器（例えば１０１Ａ，１０１Ｎ）を含むレーザー源１０１と、位置‐角度変換光学系１０２と、図１に示されている例ではエタロン１０３である薄膜フィルタリング素子と、コリメート光学系１０４と、反射性素子１０５とを備えている。波長選択外部共振器は、レーザー源１０１の複数の放出器が放出したビームの波長を安定化するために、レーザー源１０１の複数の個別の共振器のそれぞれに対してフィードバックを形成する。特に、外部共振器は、特定の波長の光子をレーザー源１０１の特定の放出器へ結合することにより、個別の放出器のそれぞれにつき、対応する特定の波長の光子の付加的な放出を誘起する。
【００２０】
レーザー源１０１の複数の放出器は、外部共振器入力１１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力１１０は、レーザー源１０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。図１には、放出器１０１Ａ，１０１Ｎが放出した特定の２つの外部共振器入力ビーム１１０Ａ，１１０Ｎが示されている。レーザー源１０１の個別の各放出器の放出スペクトルは、外部共振器が各放出器へのフィードバックを形成する際に狭まる。
【００２１】
外部共振器入力１１０の各ビーム成分に対して、優先共振モード成分と代替共振モード成分とを定めることができる。各ビーム成分のうち、優先共振モード成分は、レーザー源１０１の所定の放出器の優先共振モードに対応する波長を有する光子から成る。代替共振モード成分は、レーザー源の所定の放出器の優先共振モードに対応しない波長を有する光子から成る。
【００２２】
レーザー源１０１の各放出器は、第１の位置‐角度変換光学系１０２に対する特定の位置を有する。よって、レーザー源から出発した後、未フィルタリングのレーザー源出力１１０は、レーザー源１０１での各放出器の空間分布に対応する位置スペクトルを有する。例えば、未フィルタリングのレーザー源出力１１０のビーム成分１１０Ａの位置は個別の放出器１０１Ａの位置に対応し、一方、未フィルタリングのレーザー源出力１１０のビーム成分１１０Ｎの位置は個別の放出器１０１Ｎの位置に対応する。
【００２３】
第１の位置‐角度変換光学系１０２は、レーザー源１０１とエタロン１０３との間に配置されている。図１の実施形態では、第１の位置‐角度変換光学系１０２はフーリエレンズである。ただし、代替的な実施形態として、第１の位置‐角度変換光学系１０２が、フレネルレンズ、ミラー装置及び回折格子を含むグループのいずれかであってもよく、またこの実施形態にも限定されない。第１の位置‐角度変換光学系１０２は、未フィルタリングのレーザー源出力１１０の各ビーム成分に、エタロン１０３に対する所定の入射角を割り当てる。当該第１の位置‐角度変換光学系１０２によって未フィルタリングのレーザー源出力１１０の各ビーム成分に割り当てられる入射角は、ビーム成分の空間位置ひいてはレーザー源１０１での各放出器の空間位置によって定められている。例えば、第１の位置‐角度変換光学系１０２は、ビーム成分１１０Ａに対し、個別の放出器１０１Ａの空間位置によって定められる入射角を割り当てる。したがって、第１の位置‐角度変換光学系１０２を出た後、未フィルタリングのレーザー源出力１１０は、レーザー源１０１での個別の放出器の空間分布に対応する角度スペクトルを有する。
【００２４】
エタロン１０３は、未フィルタリングのレーザー源出力１１０の各ビーム成分がエタロンの前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系１０２の焦点に配置されている。エタロン１０３は、エタロンの厚さを規定する分離距離だけ間隔を置いた２つの平行プレートを含み、各プレートは内向きの高反射性面を有する。エタロン１０３は、入射ビームの波長と自身に当たる入射ビームの角度との双方に依存する透過スペクトルを示す。特に、所定の入射角に対して、エタロン１０３は、その共振モードに対応する波長を有する光子のみを透過する。エタロンの共振モードは、エタロンを通る光路長さが入射する光子の波長の整数倍となる箇所で発生する。
【００２５】
エタロン１０３の透過特性により、エタロン１０３と第１の位置‐角度変換光学系１０２との組み合わせから、レーザー源１０１の各放出器に対して優先共振モードを選択することができる。特に、位置‐角度変換光学系１０２は、特定の入射角をレーザー源１０１の個別の放出器が放出した光子に割り当てる。つまり、第１の位置‐角度変換光学系は、特定の入射角をレーザー源の各放出器に対応させる。その後、各入射角（ひいては各放出器）に対して、エタロン１０３が特定の透過波長の光子を選択する。エタロンの特定の共振モードに対応しない波長の光子は、エタロン１０３の平行反射面間の空間に到達する前に、エタロンで反射される。これにより、エタロンの特定の共振モードに対応しない光子は、波長選択外部共振器から除外される。エタロン１０３の透過特性の結果、エタロン１０３を出る全ての光子は、自身を形成した放出器の優先共振モードに対応する波長を有する。エタロン１０３を出るビームは、フィルタリングされたレーザー源出力１１１から成る。続いて、フィルタリングされたレーザー源出力１１１の一部が反射性素子１０５で反射され、ビーム波長安定化のためのフィードバックとしてレーザー源１０１へ戻る。図１の実施形態では、反射性素子１０５は部分反射性鏡である。
【００２６】
図１に示されている装置に戻ると、フィルタリングされたレーザー源出力１１１は、エタロン１０３と相互作用した後、未フィルタリングのレーザー源出力１１０が有していた角度スペクトルに関連する角度スペクトルを保持している。フィルタリングされたレーザー源出力１１１は、それぞれエタロン１０３に対する所定の透過角を有する複数の単独波長のビーム成分、例えばビーム成分１１１Ａ及びビーム成分１１１Ｎから成る。さらに、レーザー源出力１１１の各ビーム成分はコリメート光学系１０４に対する所定の入射角を有する。
【００２７】
コリメート光学系１０４はエタロン１０３と反射性素子１０５との間に配置されている。コリメート光学系１０４は、フィルタリングされたレーザー源出力１１１の角度スペクトルを位置スペクトルへ変換し、このフィルタリングされたレーザー源出力１１１のビーム成分を反射性素子１０５へ配向する。特に、コリメート光学系１０４は、フィルタリングされたレーザー源出力１１１の各ビーム成分の入射角を反射性素子１０５の所定の位置へマッピングする。よって、コリメート光学系１０４は、レーザー源１０１を出たビームの像に対応する像を反射性素子１０５へ投影する。図１の実施形態では、コリメート光学系１０４はフーリエレンズである。ただし、代替的な実施形態では、種々の光学素子をコリメート光学系として利用可能である。例えば、フレネルレンズ、ミラー装置及び回折格子の全てを、代替的な実施形態でのコリメート光学系として使用できる。
【００２８】
コリメート光学系１０４から出た後、フィルタリングされたレーザー源出力１１１は、反射性素子１０５へ向かって伝搬し、これと相互作用する。反射性素子１０５は、フィルタリングされたレーザー源出力１１１の一部を共振フィードバック１１２として反射し、フィルタリングされたレーザー源出力１１１の別の一部を共振器出力１１３として透過する。共振フィードバック１１２及び共振器出力１１３は、双方とも、コリメートされた、単独の波長（すなわち狭いスペクトル帯域）を有する複数のビームから成る。フィルタリングされたレーザー源出力１１１の、反射性素子１０５を透過する部分とそこで反射される部分とは、レーザー源１０１へ供給されるフィードバック量を最適化するために調整可能である。ふつう、エタロンを透過した電磁放射の大部分は、共振器出力１１３として、反射性素子１０５も透過する。好ましくは、反射性素子１０５は、一般に、入射する電磁放射の少なくとも８０％を装置出力１１３として透過し、入射する電磁放射の２０％未満を共振フィードバック１１２として反射する。
【００２９】
反射性素子１０５を出た後、共振フィードバック１１２は、コリメート光学系１０４及びエタロン１０３を通り、未フィルタリングのレーザー源出力１１０の伝搬方向とは反対向きの伝搬方向で、レーザー源１０１へ向かって伝搬する。コリメート光学系１０４は、エタロン１０３に対する所定の入射角を共振フィードバック１１２の各ビーム成分に割り当てることによって、所定の角度スペクトルを共振フィードバック１１２に割り当てる。共振フィードバックの各ビーム成分に割り当てられる入射角は、フィルタリングされたレーザー源出力１１１の対応するビーム成分の透過角、すなわち、未フィルタリングのレーザー源出力１１０の対応するビーム成分の入射角に相当する。したがって、共振フィードバック１１２の各ビーム成分は、エタロン１０３の透過ピークに対応する入射角及び波長を有する。よって、エタロン１０３は、共振フィードバック１１２に対して透過性を有する。
【００３０】
エタロン１０３を通過した後、第１の位置‐角度変換光学系１０２は、共振フィードバック１１２の角度スペクトルをレーザー源１０１の複数の放出器の空間分布に対応する位置スペクトルに変換する。つまり、第１の位置‐角度変換光学系１０２は、共振フィードバック１１２の各ビーム成分をレーザー源１０１の単独の放出器へ配向することにより、エタロンで選択された、レーザー源１０１の各放出器の優先共振モードに対応する電磁放射の放出を励起する。当該フィードバックは各放出器に単独の波長での放出を行わせるが、この構成は、レーザー源１０１の複数の放出器がそれぞれ同じ波長のビームを放出する可能性を排除しない。例えば、レーザー源１０１が複数のダイオードバーの積層体であるケースでは、それぞれ異なるダイオードバーから成る個別の放出器が同じ波長のビームを放出することもありうる。
【００３１】
図２は、図１の薄膜フィルタリング素子１０３として利用されていたエタロンと同様に動作するエタロンを示しており、エタロンの透過スペクトル形成を担う干渉現象の概略を説明する。図２では、入射ビームがエタロンと相互作用する際の入射ビームの光路が描かれている。入射ビーム２０１は、エタロンの外側エッジの第１の反射防止コーティング２１０に入射角θで当たる。その後、入射ビームは、基板２１１と第１の内向きの高反射性面２１２とを通って伝搬し、エタロン内部２１３へ入る。入射ビーム２０１がエタロン内部２１３を横断伝搬して第２の内向きの高反射性面２１４へ達すると、この第２の内向きの高反射性面が入射ビーム２０１を複数の成分へ分割する。入射ビーム２０１の第１の成分は、第１の透過ビーム２０２として透過されて第２の基板２１５へ入る。入射ビームの第２の成分は、第２の内向きの高反射性面２１４で反射されて第１の反射ビーム２０３となる。
【００３２】
第１の透過ビーム２０２は、第２の基板２１５及び反射防止コーティング２１６を通って伝搬し、入射ビームの入射角θに等しい透過角θでエタロンを出る。一方、第１の反射ビーム２０３はエタロン内部２１３を横断伝搬し、第１の内向きの高反射性面２１２に達する。第１の内向きの高反射性面２１２へ達した後、第１の反射ビーム２０３は、反射角θで反射され、エタロン内部２１３を横断して戻る。第１の反射ビーム２０３がエタロン内部２１３を伝搬して第２の内向きの高反射性面２１４へ達すると、この第２の内向きの高反射性面は第１の反射ビーム２０３を第２の透過ビーム２０４と第２の反射ビーム２０５とへ分割する。その後、第２の反射ビームは、エタロン内部２１３を横断してはね返り、その後、第３の透過ビーム２０６を形成する。各透過ビームは、エタロンを、角度θに等しい透過角で出る。
【００３３】
エタロンを横断通過しながら伝搬するビームの建設的及び破壊的な干渉効果により、透過最大値及び透過最小値がそれぞれ生じる。建設的な最大値は、例えば透過ビーム２０２，２０４，２０６が同相である場合に発生する。各透過ビーム間の位相関係は、ビーム波長と、エタロン構造体を構成している材料の屈折率と、エタロンの厚さ（すなわち２つの平行な高反射性面を分離する距離）と、ビームの入射角との関数である。透過最大値は、
ｍλ＝２ｎｄ ｃｏｓ（θ／ｎ）
で生じ、ここで、ｄは２つの平行な高反射性面間の空間距離であり、ｍは奇数であり、ｎはエタロン内部１１３での屈折率であり、θは入射ビーム１０１の入射角であり、λは入射ビームの波長である。エタロンの透過スペクトルは、式
Ａ（φ，Ｒ）＝（１＋４Ｒ／（１＋Ｒ）２・｛ｓｉｎ（φ／２）｝２）
で生じ、ここで、
φ＝（４π／λ）ｎｄ ｃｏｓ ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎθ）／ｎ｝
は光学的位相であり、ｄは２つの平行な高反射性面間の空間距離であり、ｎはエタロン内部２１３での屈折率であり、θは入射ビーム２０１の入射角であり、λは入射ビームの波長である。
【００３４】
図３には、波長選択外部共振器で使用される薄膜エタロン３００が示されている。当該薄膜エタロンは、薄膜の平行反射面３０１，３０２を含み、これらは（図示されていない）基板上に連続して配置されている。図３の実施形態では、薄膜の平行反射面３０１，３０２は誘電性の高反射性鏡である。エタロンの厚さｄは、これら２つの内向きの平行反射面３０１，３０２を分離する距離として定義されている。ＤＷＢＣ適用分野で利用される場合、エタロンの厚さｄは、エタロンの共振モード数を制限するため、おおよそ、レーザー源の各放出器の自然共振モードの１／２波長のオーダーに選定されている。
薄膜エタロンの厚さは、レーザー源が放出した最短の単独の波長に対応する波長の４倍未満である。
【００３５】
図４は、波長選択外部共振器で使用可能なエタロンの一例の透過スペクトルを示すグラフである。図４のグラフには、エタロンの透過率が、特定の入射角でエタロンに当たる光子の波長の関数として描かれている。図４に示されている透過スペクトルは、エタロンの共振モードに対応する４つの透過ピークを含む。エタロンの共振モードは、エタロンを通る光路の長さが波長の整数倍となる箇所で発生する。隣り合うピーク間の波長分離によって、エタロンのフリースペクトルレンジＦＳＲが定められる。エタロンのＦＳＲΔλは、エタロンの反射フィネスＮｒとして知られる量において、エタロンの透過帯域の全福半値最大値δλ１／２に関連している。つまり、エタロンの反射フィネスＮｒは、式
Ｎｒ＝Δλ／（δλ１／２）＝π√Ｒ／（１−Ｒ）
によって、エタロンの平行反射面の反射率Ｒにも関連している。したがって、図４に示されている透過スペクトルは、式
Ａ（φ，Ｎｒ）＝［１＋（２Ｎｒ／π）２・ｓｉｎ（φ／２）］−１
によって形成される。
【００３６】
図５は、エタロンのスペクトル分解能又はフィネスをエタロンの平行鏡の反射率の関数として示している。図５のグラフから見て取れるように、エタロンの平行反射面の反射率が増大すると、エタロンのフィネスすなわちスペクトル分解能も増大する。反射率が１．００（絶対反射率）に近づくと、スペクトル分解能は急激に増大する。高フィネスのエタロンの透過スペクトルは、低フィネスのエタロンの透過スペクトルに対して、かなりシャープなピークと、かなり低い透過最小値とを示す。したがって、高フィネスのエタロンを利用する波長選択外部共振器は、ビーム波長安定化のために、きわめて狭いスペクトル帯域幅のフィードバックビームを形成することができる。
【００３７】
図６は、３つの異なる入射角に対する波長の関数としての薄膜エタロンの透過スペクトルを示すグラフである。図６の透過スペクトルを形成する薄膜エタロンは、反射率Ｒ＝０．９９９５の平行反射面を有する。第１の入射角４０．１９°に対して、当該薄膜エタロンは波長λ＝９５５．００ｎｍの位置に透過ピークを示す。第２の入射角４０．１５°及び第３の入射角４０．１１°に対しては、当該薄膜エタロンはそれぞれ波長λ＝９５５．２５ｎｍ及び波長９５５．５０ｎｍの位置に透過ピークを示す。
【００３８】
図６の薄膜エタロンの透過スペクトルは、図１の薄膜エタロンの透過スペクトルのサブセットを表している。特に、図６の薄膜エタロンの透過スペクトルは、各入射角に対して、単独の狭い透過ピークを示す。入射角はレーザー源１０１の個別の放出器の位置に対応する。特に、第１の位置‐角度変換光学系１０２は、レーザー源１０１の３つの放出器の位置を入射角４０．１１°，４０．１５°，４０．１９°にそれぞれマッピングする。図６の透過スペクトルからわかるように、各入射角に対して、エタロン１０３は、きわめて狭い帯域の波長の光子に対して本質的に透過性を有し、他の全ての波長の光子に対して本質的に不透過性を有する。特には、４０．１１°の入射角でエタロンに当たる光子に対し、当該エタロンは中心波長９５５．５０ｎｍのきわめて狭い帯域内の波長の光子のみを透過する。このように、当該エタロンは、中心波長９５５．５０ｎｍのきわめて狭い帯域内の波長に対応する光パワーのみ、フィードバックとして、入射角４０．１１°に対応する放出器への透過を許容する。同様に、当該エタロンは、それぞれ中心波長９５５．２５ｎｍ及び９５５．００ｎｍのきわめて狭い帯域内の波長を有する共振フィードバックのみ、入射角４０．１５°，４０．１９°に対応する各放出器への透過を許容する。
【００３９】
図７は、図１のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図１のエタロンの透過スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する損失チャネルのスペクトルとを示すグラフである。図７の放出スペクトル及び透過スペクトル及び損失チャネルは、全て、図１のレーザー源１０１の単独の放出器で得られたものである。曲線７０１は、図１のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルを表している。ここからわかるように、個別の放出器は、比較的狭い波長領域で光パワーを放出する。曲線７０１で表される放出スペクトルは、レーザー源１０１においてフィードバックを受信しはじめた個別の放出器に対応する。したがって、曲線７０１で表される放出スペクトルに対応するビームは、同様に狭いスペクトル帯域幅を有する他のビームに結合される場合にも、ＤＷＢＣシステムの出力ビーム品質を低下させない充分に狭いスペクトル帯域幅を有する。
【００４０】
曲線７０２は、レーザー源１０１の、曲線７０１で表される放出スペクトルを有する個別の放出器に対応する入射角での、図１のエタロンの透過スペクトルを表す。図からわかるように、エタロンの透過スペクトルは、曲線７０１で表される放出スペクトルの帯域幅よりも格段に狭いスペクトル帯域幅を有する。曲線７０１，７０２を比較すれば、充分に狭いフィードバックを形成してもレーザー源１０１の個別のダイオード放出器の放出スペクトルを無限に狭めることはできないことが理解される。むしろ、スペクトルの広域化の効果、例えば空間的なスペクトルのホールバーニングにより、個別のダイオード放出器の放出スペクトルの帯域幅を狭めることのできる角度は制限される。
【００４１】
曲線７０３は図１の損失チャネル１２０Ａ，１２０Ｂのスペクトルを表している。曲線７０３で表される損失チャネルのスペクトルは、曲線７０１で表される個別の放出器の放出スペクトルと、曲線７０２で表されるエタロンの透過スペクトルとの積である。曲線７０３で表される損失チャネルのスペクトルは、個別のダイオード放出器によって形成される光パワーの相当量がシステムから除外され、出力ビームのパワーに寄与しないことを示している。幾つかの適用分野では、高い選択性での波長透過によって入力光パワーの相当量を消去するＤＷＢＣシステムを使用することもできるが、曲線７０３で示されているような図１の装置で生じる低いウォールプラグ効率により、こうしたシステムが相当のビーム出力のパワーを要する多数の適用分野に対して理想的となる可能性は排除される。
【００４２】
図８には、高密度波長多重装置の波長選択外部共振器で使用可能なマルチキャビティ薄膜フィルタリング素子が示されている。薄膜フィルタリング素子８００は、基板８０１Ａ，８０１Ｂ，８０１Ｃ，８０１Ｄ上に実装された２つの平行な内向きの高反射性面８０２Ａ，８０２Ｂ１；８０２Ｂ２，８０２Ｃ１；８０２Ｃ２，８０２Ｄの各セットによって画定される一連のキャビティ８０３Ａ，８０３Ｂ，８０３Ｃを有する。つまり、薄膜フィルタリング素子８００は、トリプルキャビティ薄膜フィルタリング素子である。図８の実施形態では、各高反射性面は、キャビティ厚さｄによって分離された誘電性の高反射性鏡である。ＤＷＢＣ適用分野では、キャビティ厚さｄは、薄膜フィルタリング素子の共振モードの数を制限するために、おおよそ、レーザー源の各放出器の優先共振モードの１／２波長のオーダーとなるように選定される。図３の薄膜エタロン３００がシングルキャビティ薄膜フィルタリング素子の例である。
【００４３】
図９は、複数のキャビティを有する薄膜フィルタリング素子の透過スペクトルを示すグラフである。図９のグラフには、１個もしくは２個もしくは３個のキャビティを有する薄膜フィルタリング素子の透過スペクトルが示されている。図９のグラフからわかるように、薄膜フィルタリング素子のキャビティ数が増大すると、透過スペクトルの形状がピーク位置で広がり、底部位置で狭まる。つまり、キャビティ数が増大すると、薄膜フィルタリング素子によって提供される波長選択性の忠実度が増大する。図７，図９を比較するとわかるように、所定の薄膜フィルタリング素子を使用しても、比較的小さい角度に対してでないかぎり、損失チャネルへ配向される光パワー量を低減できない。しかし、図９からわかるように、マルチキャビティ薄膜フィルタリング素子は、フィルタリング素子を透過する光パワー量を増大することで損失チャネルへ配向される光パワー量を制限する方法を提供する。
【００４４】
図１０は、波長選択素子としての薄膜ノッチフィルタと、ビーム波長の安定化を促進するために複数の放出器へ共振フィードバックを配向する部分反射性鏡とを利用した、波長選択外部共振器を示している。図１０の装置は、複数の個別の放出器（例えば個別の放出器１００１Ａ，１００１Ｎ）を含むレーザー源１００１と、第１の位置‐角度変換光学系１００２と、薄膜フィルタリング素子１００３と、コリメート光学系１００４と、部分反射性鏡１００５とを有する。図１０の実施形態では、薄膜フィルタリング素子１００３は薄膜ノッチフィルタである。波長選択外部共振器は、レーザー源１００１が放出したビームの波長を安定化するために、レーザー源１００１の複数の個別の放出器のそれぞれに対して共振フィードバックを形成する。特に、外部共振器は、特定の波長の光子をレーザー源１００１の個別の放出器へ結合し、これにより、個別の各放出器が同じ波長を有する付加的な光子を放出するよう誘起する。
【００４５】
レーザー源１００１の複数の放出器は、外部共振器入力又はレーザー源出力１０１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、レーザー源出力１０１０は、レーザー源１００１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。図１には、放出器１００１Ａ，１００１Ｎが放出した、２つの特定の外部共振器入力ビーム１０１０Ａ，１０１０Ｎが示されている。各放出器は、種々の波長の光パワーを放出することにより、１つの放出スペクトルを形成する。外部共振器はレーザー源の複数の放出器それぞれの放出スペクトルの帯域幅を狭めるように動作する。
【００４６】
レーザー源１００１の各放出器は、第１の位置‐角度変換光学系１００２に対する特定の位置を有する。よって、レーザー源から出た後、レーザー源出力１０１０はレーザー源１００１での各放出器の空間分布に対応する位置スペクトルを有する。例えば、レーザー源出力１０１０のビーム成分１０１０Ａの位置は個別の放出器１００１Ａの位置に相当し、未フィルタリングのレーザー源出力１０１０のビーム成分１０１０Ｎの位置は個別の放出器１００１Ｎの位置に相当する。
【００４７】
第１の位置‐角度変換光学系１００２は、レーザー源１００１とノッチフィルタ１００３との間に配置されている。第１の位置‐角度変換光学系１００２は、レーザー源出力１０１０の各ビーム成分に、ノッチフィルタ１００３に対する入射角を割り当てる。当該第１の位置‐角度変換光学系１００２によってレーザー源出力１０１０の各ビーム成分に割り当てられる入射角は、ビーム成分の空間位置、ひいては、レーザー源１００１での各放出器の空間位置によって定められる。例えば、第１の位置‐角度変換光学系１００２は、ビーム成分１０１０Ａに対し、個別の放出器１００１Ａの空間位置によって定められる入射角を割り当てる。したがって、第１の位置‐角度変換光学系１００２を出た後、未フィルタリングのレーザー源出力１０１０は、レーザー源１００１での個別の放出器の空間分布に対応する角度スペクトルを有する。図１０の実施形態では、第１の位置‐角度変換光学系１００２はフーリエレンズである。ただし、代替的な実施形態として、位置‐角度変換光学系１００２が、フレネルレンズ、ミラー装置、プリズム対物レンズ又は回折格子のいずれかであってもよい。入射ビームの一部をノッチフィルタ１００３に対する所定の入射角に変換することのできる付加的な光学素子も利用可能である。
【００４８】
ノッチフィルタ１００３は、レーザー源出力１０１０の各ビーム成分がノッチフィルタ１００３の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系１００２の焦点に配置されている。ノッチフィルタ１００３は、自身に当たる入射ビームの波長と角度との双方に依存する透過スペクトルを示す。特に、所定の入射角に対して、ノッチフィルタ１００３は、入射角に応じた波長を中心としたきわめて狭い帯域内の波長を有する光子を除いた全ての光子を透過する。透過されない光子が反射される。よって、各入射角に対して、ノッチフィルタ１００３は、きわめて狭い帯域内に入る波長を有する光子を反射する。
【００４９】
ノッチフィルタ１００３の透過特性により、ノッチフィルタ１００３と第１の位置‐角度変換光学系１００２との組み合わせから、レーザー源１００１の各放出器に対して優先共振モードを選択することができる。特に、位置‐角度変換光学系１００２は、特定の入射角をレーザー源１００１の個別の各放出器が放出した光子に割り当てる。つまり、第１の位置‐角度変換光学系は、特定の入射角をレーザー源の各放出器に対応させる。したがって、各入射角（すなわち各放出器）に対して、ノッチフィルタ１００３は反射すべき特定の波長の光子を選択する。きわめて狭い反射帯域以外の波長を有する光子は、ノッチフィルタを透過することで、損失チャネル１０２０Ａ，１０２０Ｂとしてシステムから除外される。ノッチフィルタ１００３の透過特性の結果、反射された光子は、これを形成した放出器の優先共振モードに対応する。反射された光子は、フィルタリングされたレーザー源出力１０１１を形成するビームとなる。
【００５０】
ノッチフィルタ１００３で反射された後、フィルタリングされたレーザー源出力１０１１は、ノッチフィルタ１００３での反射後のレーザー源出力１０１０が有する角度スペクトルに関連する角度スペクトルを保持する。フィルタリングされたレーザー源出力１０１１は、それぞれノッチフィルタ１００３に対する所定の反射角を有する、単独波長の複数のビーム成分、例えばビーム成分１０１１Ａ及びビーム成分１０１１Ｎから成る。付加的に、フィルタングされたレーザー源出力１０１１の各ビーム成分は、コリメート光学系１００４に対する所定の入射角も有する。
【００５１】
コリメート光学系１００４はノッチフィルタ１００３と反射性素子１００５との間に配置されている。コリメート光学系１００４は、フィルタリングされたレーザー源出力１０１１の角度スペクトルを位置スペクトルへ変換し、フィルタリングされたレーザー源出力１０１１のビーム成分を反射性素子１００５へ配向する。特に、コリメート光学系１００４は、フィルタリングされたレーザー源出力１０１１の各ビーム成分の入射角を反射性素子１００５上の所定の位置へマッピングする。よって、コリメート光学系１００４は、レーザー源１００１を出たレーザー源出力１０１０のビーム成分の像に対応する像を反射性素子１００５へ投影する。ただし、投影される像は、ノッチフィルタ１００３の狭い反射スペクトルから選択される波長を有するビームのみから成る。図１０の実施形態では、コリメート光学系１００４はフーリエレンズである。ただし、代替的な実施形態では、種々の光学素子をコリメート光学系として利用可能である。例えば、フレネルレンズ、ミラー装置、プリズム対物レンズ及び回折格子の全てを、代替的な実施形態でのコリメート光学系として使用できる。
【００５２】
コリメート光学系１００４から出た後、フィルタリングされたレーザー源出力１０１１は反射性素子１００５へ向かって伝搬し、これと相互作用する。反射性素子１００５は、フィルタリングされたレーザー源出力１０１１の一部を共振フィードバック１０１２として反射し、フィルタリングされたレーザー源出力１０１１の別の一部を装置出力１０１３として透過する。共振フィードバック１０１２及び装置出力１０１３は双方とも、狭いスペクトル帯域幅を有する複数のビームから成る。フィルタリングされたレーザー源出力１０１１のうち反射性素子１００５を透過する部分とそうでない部分とは、レーザー源１００１へ供給されるフィードバック量を最適化するために調整可能である。ふつう、ノッチフィルタ１００３で反射された光パワーの大部分は、装置出力１０１３として反射性素子１００５を透過する。好ましくは、反射性素子１００５は、入射する電磁放射の少なくとも８０％を装置出力１０１３として透過し、入射する電磁放射の２０％未満を共振フィードバック１０１２として反射する。
【００５３】
反射性素子１００５を出た後、共振フィードバック１０１２は、コリメート光学系１００４を通り、ノッチフィルタ１００３で反射されて、レーザー源出力１０１０の伝搬方向とは反対向きの伝搬方向で、レーザー源１００１へ向かって伝搬する。コリメート光学系１００４は、ノッチフィルタ１００３に対する入射角を共振フィードバック１０１２の各ビーム成分に割り当てることによって、所定の角度スペクトルを共振フィードバック１０１２に割り当てる。共振フィードバックの各ビーム成分に割り当てられる入射角は、フィルタリングされたレーザー源出力１０１１の対応するビーム成分のノッチフィルタからの反射角、すなわち、レーザー源出力１０１０の対応するビーム成分の入射角に相当する。したがって、共振フィードバック１０１２の各ビーム成分は、ノッチフィルタ１００３の反射帯域に対応する入射角及び波長を有する。
【００５４】
ノッチフィルタ１００３での反射の後、第１の位置‐角度変換光学系１００２は、共振フィードバック１０１２の角度スペクトルをレーザー源１００１での複数の放出器の空間分布に対応する位置スペクトルに変換する。つまり、第１の位置‐角度変換光学系１００２は、共振フィードバック１０１２の各ビーム成分をレーザー源１００１の単独の放出器へ配向することにより、ノッチフィルタ１００３で選択された、レーザー源１００１の各放出器の優先共振モードに対応する電磁放射の放出を励起する。
【００５５】
図１１は、図１０のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図１０のノッチフィルタの透過スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する損失チャネルのスペクトルとを示すグラフである。図１１の放出スペクトル及び透過スペクトル及び損失チャネルは、全て、図１０のレーザー源１００１の単独の放出器で得られたものである。曲線１１０１は、図１０のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルを表している。ここからわかるように、個別の放出器は、比較的狭い波長領域で光パワーを放出する。曲線１１０１で表される放出スペクトルは、レーザー源１００１においてフィードバックを受信しはじめた個別の放出器に対応する。したがって、曲線１１０１で表される放出スペクトルに対応するビームは、同様に狭いスペクトル帯域幅を有する他のビームに結合される場合にも、ＤＷＢＣシステムの出力ビーム品質を低下させない充分に狭いスペクトル帯域幅を有する。
【００５６】
曲線１１０２は、レーザー源１００１の、曲線１１０１で表される放出スペクトルを有する個別の放出器に対応する入射角での、図１０のノッチフィルタの透過スペクトルを表す。図からわかるように、ノッチフィルタの透過スペクトルは曲線１１０１で表される放出スペクトルのスペクトル帯域幅よりも格段に狭いスペクトル帯域幅を有する。曲線１１０１，１１０２を比較すれば、充分に狭いフィードバックを形成してもレーザー源１００１の個別のダイオード放出器の放出スペクトルを無限に狭めることはできないことが理解される。むしろ、スペクトルの広域化の効果、例えば空間的なスペクトルのホールバーニングにより、個別のダイオード放出器の放出スペクトルの帯域幅を狭めることのできる角度は制限される。
【００５７】
曲線１１０３は図１０の損失チャネル１０２０Ａ，１０２０Ｂのスペクトルを表している。曲線１１０３で表される損失チャネルのスペクトルは、曲線１１０１で表される個別の放出器の放出スペクトルと、曲線１１０２で表されるノッチフィルタの透過スペクトルとの積である。曲線１１０３で表される損失チャネルのスペクトルは、個別のダイオード放出器が形成した光パワーの相当量がシステムから除外され、出力ビームのパワーに寄与しないことを示している。幾つかの適用分野では、高い選択性での波長透過によって入力光のパワーの相当量を消去するＤＷＢＣシステムを使用することもできるが、曲線１１０３で示されているような図１０の装置で生じる低いウォールプラグ効率により、こうしたシステムが相当量のビーム出力のパワーを要する多数の適用分野に対して理想的となる可能性は排除される。
【００５８】
ＩＩ．光パワー分割を利用したＤＷＢＣシステム
図７から図１１に示されているように、外部共振器内の波長選択素子として薄膜フィルタを利用することにより、薄膜フィルタに入射する光パワーの相当量が、損失チャネルへ、ひいてはシステム外へ、除去される。より具体的に云えば、レーザー源の各ダイオードレーザーが形成する出力ビームは、薄膜フィルタが選択する成分の帯域幅よりも格段に広いスペクトル帯域幅を有する。にもかかわらず、ダイオードが放出するビームは、ビーム結合素子によって高品質の出力ビームへ結合されるのに充分な狭いスペクトル帯域幅を有する。ただし、図１，図１０の実施形態では、ダイオードレーザーが放出した波長のうち薄膜素子によって選択されなかった波長に対応する光パワーは失われ、装置出力ビームには結合されず、共振フィードバックとしてシステムに利用されることもない。その結果、ＤＷＢＣシステムの全体ウォールプラグ効率は大幅に低下する。波長選択素子として薄膜フィルタを使用することにともなう光パワー損失を最小化するには、レーザー源が形成した入力光パワーを複数の分離成分へ分割し、第１の成分を出力ビーム結合装置へ配向し、第２の成分を波長安定化フィードバックとして使用するために外部共振器へ配向することが望ましい。最初は薄膜フィルタを通さず入力光パワーの大部分を出力ビーム結合装置へ配向することにより、薄膜フィルタを介した波長フィルタリングにともなう損失をかなり低減できる。一方で、残りの僅かな光パワーについて波長選択を実行することにより、高品質の結合出力ビームの形成に必要な入力ビームの波長安定化を達成するのに充分なフィードバックを形成することができる。
【００５９】
図１２−図２１には、それぞれＤＷＢＣシステムの部品として利用可能な種々の波長安定化装置が示されており、これらの波長安定化装置は、入力光パワーを、フィルタリング後に共振フィードバックとして使用される第１の成分と、ビーム結合装置へ結合される第２の成分とに分割する。図１２−図２１には、レーザー源と、ビーム分割手段と、レーザー源が形成した光パワーの一部を出力ビーム結合素子へ配向する手段と、薄膜フィルタリング素子を含む共振フィードバック分岐とを有する波長安定化装置が示されている。幾つかの実施形態では、システムの単独の要素が複数の機能に対して用いられる。例えば、単独の要素をビーム分割手段及び出力ビーム結合手段の双方として用いることができる。図１２−図２１に示されているように、レーザー源は個別のダイオードレーザー放出器から成るアレイである。ただし、代替的な実施形態として、個別のレーザー放出器が、ダイオードレーザー、ファイバレーザー、ソリッドステートレーザー又は他のタイプのレーザーであってもよい。ダイオードレーザー放出器のアレイは、１次元アレイであっても２次元アレイであってもよい。ダイオードレーザー放出器は、典型的には、それぞれ異なる発散率でビームを発散させる２つの軸線を有する非対称のビーム特性でビームを放出する。当該２つの軸線は、互いに垂直であり、かつ、ビームの伝搬方向に対して垂直である。２つの軸線のうち第１の軸線はビームを急速に発散させる急軸線、第２の軸線はビームを比較的緩慢に発散させる緩軸線として識別される。図１２−図２１には示されていないが、図１２−図２１の各素子との相互作用前に、個別のダイオード放出器が放出したビームを操作するために、種々の光学素子を利用可能である。こうした操作は前処理と称され、種々の従来技術文献において、ダイオードレーザー放出器が放出したビームを前処理する技術が議論されている。当該前処理は、高品質のマルチスペクトル結合出力ビームの形成を保証するために実行できる。例えば、下流での処理が緩軸線でなく急軸線に沿って実行されるよう、ビームを回転させることができる。
【００６０】
さらに、図１２−図２１の波長安定化装置は、レーザー源のダイオードレーザー放出器が放出した１つもしくは複数の入力ビームに、特定の光学素子に対する所定の入射角を割り当てる複数の光学素子を含む。図１２−図２１では、こうした位置‐角度変換素子はフーリエレンズとして示されている。ただし、同じ効果を達成するために、フレネルレンズ、プリズム対物レンズ及びミラー装置を含む種々の代替手段を使用可能である。
【００６１】
図１２は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜エタロンを波長選択素子として利用する外部共振器へ光フィードバック成分を配向するために、ビーム分割偏光器を利用している。図１２の波長選択装置は、レーザー源１２０１と、偏光素子１２０２と、ビーム分割偏光器１２０３と、位置‐角度変換光学系１２０４と、薄膜エタロン１２０５と、コリメート光学系１２０６と、高反射性素子１２０７とを有する。さらに、波長安定化装置は、波長選択外部共振器１２５０を含む。波長選択外部共振器１２５０は、レーザー源１２０１から出て偏光素子１２０２及びビーム分割偏光器１２０３及び位置‐角度変換光学系１２０４及びエタロン１２０５及びコリメート光学系１２０６及び高反射性素子１２０７を通る光路によって定義される。エタロン１２０５は波長選択外部共振器１２５０の波長選択素子として用いられる。波長選択外部共振器１２５０は、レーザー源１２０１への波長安定化フィードバックを形成して、レーザー源１２０１が優先波長を有する光子を放出するように誘導する。
【００６２】
レーザー源１２０１は、レーザー源出力１２１０を共同で形成する複数の個別のビームを放出し、これらのビームがさらに外部共振器入力として用いられる。複数のビームのそれぞれは、レーザー源１２０１の単独の放出器が放出したものである。図１２には、放出器１２０１Ａ，１２０１Ｎが放出した２つの特定の未フィルタリングのレーザー源出力ビーム１２１０Ａ，１２１０Ｎが示されている。レーザー源１２０１の各放出器はそれぞれ特定の空間位置を有する。レーザー源１２０１の各放出器の配置に係る複数の空間位置が共同で空間分布を定義している。レーザー源から出た後、未フィルタリングのレーザー源出力１２１０は、レーザー源１２０１での各放出器の空間分布に対応する位置スペクトルを有する。例えば、未フィルタリングのレーザー源出力１２１０のビーム成分１２１０Ａの位置は個別の放出器１２０１Ａの位置に対応し、未フィルタリングのレーザー源出力１２１０のビーム成分１２１０Ｎの位置は個別の放出器１２０１Ｎの位置に対応する。
【００６３】
偏光素子１２０２は、未フィルタリングのレーザー源出力１２１０の光路に配置されている。偏光素子１２０２は、未フィルタリングのレーザー源出力１２１０の各ビーム成分に１つずつ偏光状態を割り当てる。図１２の実施形態では、偏光素子１２０２は半波プレートである。また、限定を意図するものでないが、１／４波プレート、直線偏光器、水晶偏光器、薄膜偏光器もしくはこれらの種々の組み合わせなどを含む種々の偏光素子を偏光素子１２０２として利用することもできる（複数の素子を組み合わせて利用する場合、偏光装置と称することもある）。偏光素子１２０２から出た後、レーザー源出力１２１０の各ビーム成分は偏光され、偏光されたレーザー源出力１２１１を共同で形成する。図１２の実施形態では、偏光されたレーザー源出力１２１１は、ｓ偏光軸線及びｐ偏光軸線として定義される各直交偏光軸線に適合する２つの成分を含む角度で直線偏光されている。
【００６４】
ビーム分割偏光器１２０３は、偏光されたレーザー源出力１２１１を、２つの分離成分すなわちｓ偏光成分とｐ偏光成分とに分割する。第１の成分は、フィードバック分岐入力１２１３としてフィードバック分岐１２６０へ配向され（図１２ではｐ偏光成分）、第２の成分は、出力ビーム１２１２としてシステム外へ配向される（図１２ではｓ偏光成分）。偏光素子１２０２によって偏光されたレーザー源出力１２１１の各ビーム成分に割り当てられている偏光角により、偏光されたレーザー源出力１２１１の、ｓ偏光軸線に適合する成分の割合とｐ偏光軸線に適合する成分の割合とが定められる。したがって、偏光素子１２０２により、出力ビーム１２１２へ配向される入射光パワーとフィードバック分岐入力１２１３へ配向される入射光パワーとの割合が定められる。一般には、レーザー源出力１２１０の光パワーの少なくとも８０％が出力ビーム１２１２へ配向されることが好ましい。ただし、より大きな輝度の出力ビームを形成するには、レーザー源出力１２１０の入射光パワーの９０％以上が出力ビーム１２１２へ配向されることが望ましい。
【００６５】
ビーム分割偏光器１２０３から出た後、フィードバック分岐入力は位置‐角度変換光学系１２０４と相互作用する。位置‐角度変換光学系１２０４は、ビーム分割偏光器１２０３とエタロン１２０５との間に配置されている。位置‐角度変換光学系１２０４は、フィードバック分岐入力１２１３の各ビーム成分に、エタロン１２０５に対する所定の入射角を割り当てる。当該位置‐角度変換光学系１２０４によってフィードバック分岐入力の各ビーム成分に割り当てられる入射角は、各ビーム成分の空間位置によって定められる。したがって、位置‐角度変換光学系１２０４を出た後、フィードバック分岐入力１２１３は、レーザー源１２０１での個別の放出器の空間分布に対応する角度スペクトルを有する。図１２の実施形態では、位置‐角度変換光学系１２０４はフーリエレンズである。ただし、代替的な実施形態として、位置‐角度変換光学系１２０４は、フレネルレンズ、ミラー装置又はプリズム対物レンズであってもよい。
エタロン１２０５は、フィードバック分岐入力１２１３の各ビーム成分がエタロン１２０５の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系１２０４の焦点に配置されている。エタロン１２０５は、入射ビームの波長と自身に当たる入射ビームの角度との双方に依存する透過スペクトルを示す。特に、所定の入射角に対して、エタロン１２０５は、その透過帯域に対応するきわめて狭い波長帯域に相当する波長を有する光子のみを透過する。
【００６６】
エタロン１２０５の透過特性により、エタロン１２０５と位置‐角度変換光学系１２０４との組み合わせから、レーザー源１２０１の各放出器に対して、優先共振モードを選択することができる。特に、位置‐角度変換光学系１２０４は、特定の入射角をレーザー源１２０１の個別の放出器が放出した光子に割り当てる。つまり、位置‐角度変換光学系は、特定の入射角を、レーザー源１２０１の各放出器に対応させる。その後、各入射角（すなわち各放出器）に対して、エタロン１２０５が特定の透過波長の光子を選択する。エタロンの特定の共振モードに対応しない波長の光子は、損失チャネル１２２０Ａ，１２２０Ｂとして共振器外へ反射される。
【００６７】
こうして、エタロン１２０５の透過特性によって、レーザー源１２０１の各放出器に優先共振モードが割り当てられる。特に、エタロン１２０５から出た光子は全て、自身を形成した放出器の優先共振モードを定めるきわめて狭い帯域から選択される波長を有する。エタロン１２０５を透過した後、レーザー源フィードバック１２１４のビーム成分はコリメート光学系１２０６と相互作用する。コリメート光学系１２０６はエタロン１２０５と反射性素子１２０７との間に配置されている。コリメート光学系１２０６は、（フィードバック分岐入力１２１３から受け継いだ）レーザー源フィードバックの角度スペクトルを位置スペクトルへ変換し、レーザー源フィードバック１２１４の各ビーム成分を反射性素子１２０７へ配向する。特に、コリメート光学系１２０６は、レーザー源フィードバック１２１４の各ビーム成分の入射角を反射性素子１２０７の所定の位置へマッピングする。よって、コリメート光学系１２０６は、レーザー源１２０１を出たビームの像に対応する像を反射性素子１２０７へ投影する。図１２の実施形態では、コリメート光学系１２０４はフーリエレンズである。ただし、代替的な実施形態では、種々の光学素子をコリメート光学系として利用可能である。例えば、フレネルレンズ、ミラー装置及び回折格子の全てを、代替的な実施形態でのコリメート光学系として使用できる。
【００６８】
コリメート光学系１２０４から出た後、レーザー源フィードバック１２１４は、反射性素子１２０７へ向かって伝搬し、これと相互作用する。図１２の実施形態では、反射性素子１２０７は高反射性鏡である。高反射性鏡は、レーザー源フィードバック１２１４を反射することにより、レーザー源フィードバック１２１４がフィードバック分岐１２６０を戻り方向に通るように配向する。特に、レーザー源フィードバック１２１４は、コリメート光学系１２０６、エタロン１２０５、位置‐角度変換光学系１２０４、ビーム分割偏光器１２０３及び偏光素子１２０２を通り、レーザー源１２０１へ向かって伝搬する。レーザー源フィードバック１２１４が戻り路を伝搬する間、コリメート光学系１２０６は、エタロン１２０５に対する所定の入射角をレーザー源フィードバック１２１４の各ビーム成分に割り当てることによって、所定の角度スペクトルをレーザー源フィードバック１２１４に割り当てる。レーザー源フィードバック１２１４の各ビーム成分に割り当てられる入射角は、フィードバック分岐入力１２１３の対応するビーム成分の入射角に相当する。したがって、レーザー源フィードバック１２１４の各ビーム成分は、エタロン１２０５の透過ピークに対応する入射角及び波長を有する。つまり、エタロン１２０５はレーザー源フィードバック１２１４に対して透過性を有する。
【００６９】
エタロン１２０５を通過した後、位置‐角度変換光学系１２０４は、レーザー源フィードバック１２１４の角度スペクトルをレーザー源１２０１での複数の放出器の空間分布に対応する角度スペクトルに変換する。つまり、位置‐角度変換光学系１２０４は、このようにして、レーザー源フィードバック１２１４の各ビーム成分を、ビーム分割偏光器１２０３及び偏光素子１２０２を通してレーザー源１２０１の単独の放出器へ配向することにより、エタロン１２０５で選択された、レーザー源１２０１の各放出器の優先共振モードに対応する電磁放射の放出を励起する。
【００７０】
図１３は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜ノッチフィルタを波長選択素子として利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、ビーム分割偏光器を利用している。図１３の波長選択装置は、レーザー源１３０１と、偏光素子１３０２と、ビーム分割偏光器１３０３と、位置‐角度変換光学系１３０４と、薄膜ノッチフィルタ１３０５と、コリメート光学系１３０６と、高反射性素子１３０７とを有する。さらに、波長安定化装置は、波長選択外部共振器１３５０を含む。波長選択外部共振器１３５０は、レーザー源１３０１から出て偏光素子１３０２及びビーム分割偏光器１３０３及び位置‐角度変換光学系１３０４を通ってノッチフィルタ１３０５に達し、さらにコリメート光学系１３０６を通って反射性素子１３０７に達する光路によって定義される。ノッチフィルタ１３０５は波長選択外部共振器１３５０の波長選択素子として機能する。波長選択外部共振器１３５０は、レーザー源１３０１への波長安定化フィードバックを形成して、レーザー源１３０１が優先波長を有する光子を放出するように誘起する。
【００７１】
レーザー源１３０１は、レーザー源出力１３１０を共同で形成する複数の個別のビームを放出し、これらのビームがさらに外部共振器入力として用いられる。複数のビームのそれぞれは、レーザー源１３０１の単独の放出器が放出したものである。図１３には、放出器１３０１Ａ，１３０１Ｎが放出した２つの特定の未フィルタリングのレーザー源出力ビーム１３１０Ａ，１３１０Ｎが示されている。レーザー源１３０１の各放出器はそれぞれ特定の空間位置を有する。レーザー源１３０１の各放出器の配置に係る複数の空間位置が共同で空間分布を定義している。レーザー源を出た後、未フィルタリングのレーザー源出力１３１０は、レーザー源１３０１での各放出器の空間分布に対応する位置スペクトルを有する。例えば、未フィルタリングのレーザー源出力１３１０のビーム成分１３１０Ａの位置は個別の放出器１３０１Ａの位置に対応し、未フィルタリングのレーザー源出力１３１０のビーム成分１３１０Ｎの位置は個別の放出器１３０１Ｎの位置に対応する。
【００７２】
偏光素子１３０２は、未フィルタリングのレーザー源出力１３１０の光路に配置されている。偏光素子１３０２は、未フィルタリングのレーザー源出力１３１０の各ビーム成分に偏光状態を１つずつ割り当てる。図１３の実施形態では、偏光素子１３０２は半波プレートである。また限定を意図するものでないが、１／４波プレート、直線偏光器、水晶偏光器、薄膜偏光器もしくはこれらの種々の組み合わせなどを含む種々の偏光素子を偏光素子１３０２として利用することもできる（複数の素子を組み合わせて利用する場合、偏光装置と称することもある）。偏光素子１３０２から出た後、レーザー源出力１３１０の各ビーム成分は偏光され、偏光されたレーザービーム成分１３１１を共同で形成する。図１３の実施形態では、偏光されたレーザー源出力１３１１は、ｓ偏光軸線及びｐ偏光軸線として定義される各直交偏光軸線に適合する２つの成分を含む角度で直線偏光されている。
【００７３】
ビーム分割偏光器１３０３は、偏光されたレーザー源出力１３１１を、２つの分離成分すなわちｓ偏光成分とｐ偏光成分とに分割する。第１の成分は、フィードバック分岐入力１３１３としてフィードバック分岐１３６０へ配向され（図１３ではｐ偏光成分）、第２の成分は、出力ビーム１３１２としてシステム外へ配向される（図１３ではｓ偏光成分）。偏光素子１３０２によって偏光されたレーザー源出力１３１１の各ビーム成分に割り当てられている偏光角により、偏光されたレーザー源出力１３１１の、ｓ偏光軸線に適合する成分の割合とｐ偏光軸線に適合する成分の割合とが定められる。したがって、偏光素子１３０２により、出力ビーム１３１２へ配向される入射光パワーとフィードバック分岐入力１３１３へ配向される入射光パワーとの割合が定められる。一般には、レーザー源出力１３１０の光パワーの少なくとも８０％が出力ビーム１３１２へ配向されることが好ましい。ただし、より大きな輝度の結合出力ビームを形成するには、レーザー源出力１３１０の入射パワーの９０％以上を出力ビーム１３１２へ配向することが望ましい。
【００７４】
ビーム分割偏光器１３０３から出た後、フィードバック分岐入力は位置‐角度変換光学系１３０４と相互作用する。位置‐角度変換光学系１３０４は、ビーム分割偏光器１３０３とノッチフィルタ１３０５との間に配置されている。位置‐角度変換光学系１３０４は、フィードバック分岐入力１３１３の各ビーム成分に、ノッチフィルタ１３０５に対する所定の入射角を割り当てる。当該位置‐角度変換光学系１３０４によってフィードバック分岐入力の各ビーム成分に割り当てられる入射角は、ビーム成分の空間位置によって定められる。したがって、位置‐角度変換光学系１３０４を出た後、フィードバック分岐入力１３１３は、レーザー源１３０１での個別の放出器の空間分布に対応する角度スペクトルを有する。図１３の実施形態では、位置‐角度変換光学系１３０４はフーリエレンズである。ただし、代替的な実施形態として、位置‐角度変換光学系１３０４がフレネルレンズ、ミラー装置又は回折格子であってもよい。
【００７５】
ノッチフィルタ１３０５は、フィードバック分岐入力１３１３の各ビーム成分がノッチフィルタ１３０５の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、位置‐角度変換光学系１３０４の焦点に配置されている。ノッチフィルタ１３０５は、入射ビームの波長と自身に当たる入射ビームの角度との双方に依存する反射スペクトルを示す。特に、所定の入射角に対して、ノッチフィルタ１３０５は、自身の反射帯域に対応するきわめて狭い波長帯域に相当する波長を有する光子のみを反射する。他の波長の光子は、ノッチフィルタ１３０５を透過して損失チャネル１３２０Ａ，１３２０Ｂのいずれかとなる。
【００７６】
ノッチフィルタ１３０５の反射特性により、ノッチフィルタ１３０５と位置‐角度変換光学系１３０４との組み合わせから、レーザー源１３０１の各放出器に対して、優先共振モードを選択することができる。特に、位置‐角度変換光学系１３０４は、特定の入射角を、レーザー源１３０１の個別の放出器が放出した光子に割り当てる。つまり、位置‐角度変換光学系は、特定の入射角を、レーザー源１３０１の各放出器に対応させる。その後、各入射角（すなわち各放出器）に対して、ノッチフィルタ１３０５が反射すべき特定の波長の光子を選択する。ノッチフィルタの特定の共振モードに対応しない波長を有する光子は当該ノッチフィルタを透過し、損失チャネル１３２０Ａ，１３２０Ｂとして共振器外へ除去される。
【００７７】
こうして、ノッチフィルタ１３０５の反射特性によって、レーザー源１３０１の各放出器に優先共振モードが割り当てられる。特に、ノッチフィルタ１３０５で反射された光子は全て、自身を形成した放出器の優先共振モードを定めるきわめて狭い帯域から選択される波長を有する。ノッチフィルタ１３０５で反射された後、レーザー源フィードバック１３１４のビーム成分はコリメート光学系１３０６と相互作用する。コリメート光学系１３０６はノッチフィルタ１３０５と反射性素子１３０７との間に配置されている。コリメート光学系１３０６は、（フィードバック分岐入力１３１３から受け継いだ）レーザー源フィードバックの角度スペクトルを位置スペクトルへ変換し、レーザー源フィードバック１３１４の各ビーム成分を反射性素子１３０７へ配向する。特に、コリメート光学系１３０６は、レーザー源フィードバック１３１４の各ビーム成分の入射角を反射性素子１３０７の所定の位置へマッピングする。よって、コリメート光学系１３０６は、レーザー源１３０１を出たビームの像に対応する像を反射性素子１３０７へ投影する。図１３の実施形態では、コリメート光学系１３０４はフーリエレンズである。ただし、代替的な実施形態では、種々の光学素子をコリメート光学系として利用可能である。例えば、フレネルレンズ、ミラー装置及び回折格子の全てを代替的な実施形態でのコリメート光学系として使用できる。
【００７８】
コリメート光学系１３０６から出た後、レーザー源フィードバック１３１４は、反射性素子１３０７へ向かって伝搬し、これと相互作用する。図１３の実施形態では、反射性素子１３０７は高反射性鏡である。高反射性鏡は、レーザー源フィードバック１３１４を反射することにより、レーザー源フィードバック１３１４がフィードバック分岐１３６０を戻り方向に通るように配向する。特に、レーザー源フィードバック１３１４は、コリメート光学系１３０６を通り、ノッチフィルタ１３０５で反射されて位置‐角度変換光学系１３０４へ向かい、位置‐角度変換光学系１３０４及びビーム分割偏光器１３０３及び偏光素子１３０２を通り、レーザー源１３０１へ向かって伝搬する。レーザー源フィードバック１３１４が戻り路を伝搬する間、コリメート光学系１３０６は、ノッチフィルタ１３０５に対する所定の入射角をレーザー源フィードバック１３１４の各ビーム成分に割り当てることによって、所定の角度スペクトルをレーザー源フィードバック１３１４に割り当てる。レーザー源フィードバック１３１４の各ビーム成分に割り当てられる入射角は、フィードバック分岐入力１３１３の対応するビーム成分の入射角に相当する。したがって、レーザー源フィードバック１３１４の各ビーム成分は、ノッチフィルタ１３０５の反射ピークに対応する入射角及び波長を有する。つまり、ノッチフィルタ１３０５はレーザー源フィードバック１３１４を反射する。
【００７９】
ノッチフィルタ１３０５での反射後、位置‐角度変換光学系１３０４は、レーザー源フィードバック１３１４の角度スペクトルを、レーザー源１３０１での複数の放出器の空間分布に対応する角度スペクトルに変換する。つまり、位置‐角度変換光学系１３０４は、このようにして、レーザー源フィードバック１３１４の各ビーム成分を、ビーム分割偏光器１３０３及び偏光素子１３０２を通してレーザー源１３０１の単独の放出器へ配向し、これにより、ノッチフィルタ１３０５で選択された、レーザー源１３０１の各放出器の優先共振モードに対応する電磁放射の放出を励起する。
【００８０】
図１４は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜エタロンを波長選択素子として利用するフィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、高反射性の部分反射性素子を利用している。図１４の装置は、複数の個別の放出器（例えば１４０１Ａ及び１４０１Ｎ）を含むレーザー源１４０１と、部分反射性素子１４０２と、第１の位置‐角度変換光学系１４０３と、薄膜エタロン１４０４と、第２の位置‐角度変換光学系１４０５と、第１の高反射性鏡１４０６と、第２の高反射性鏡１４０７とを有する。図１４の実施形態では、レーザー源１４０１から第１の高反射性鏡１４０６及び第２の高反射性鏡１４０７までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。図１４の外部共振器は、波長選択分岐１４５０とパワーリサイクル分岐１４６０とを含む。外部共振器は、レーザー源１４０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源１４０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームをレーザー源１４０１に戻し結像する。
【００８１】
レーザー源１４０１の複数の放出器は、外部共振器入力１４１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力１４１０は、レーザー源１４０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源１４０１の個別の放出器は、（フィードバックを受信した個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを形成する。より具体的には、レーザー源１４０１の個別の放出器は、比較的広い波長領域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器が形成する放出スペクトルがかなり狭められる。
【００８２】
図１４には、放出器１４０１Ａ，１４０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分１４１０Ａ，１４１０Ｎがそれぞれ示されている。ビーム成分１４１０Ａ，１４１０Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器１４１０Ａ，１４１０Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【００８３】
外部共振器入力１４１０の各ビーム成分は、レーザー源１４０１から部分反射性素子１４０２へ配向される。図１４の実施形態では、部分反射性素子１４０２は、入射光パワーの僅かな部分を第１のフィードバック分岐入力１４１１として透過し、入射光パワーの大部分を出力分岐成分１４１２として反射する部分反射性鏡である。種々の実施形態において、種々の反射率を有する部分反射性素子を利用できる。ただし、図１４の構成では、部分反射性鏡は入射光パワーの少なくとも７０％を反射しなければならない。システムの特性及びＤＷＢＣシステムが適用される分野に応じて、入射光パワーの９０％以上を反射する部分反射性素子の利用が好ましい場合もある。
【００８４】
部分反射性素子１４０２を透過した後、第１のフィードバック分岐入力１４１１は、第１の位置‐角度変換光学系１４０３を通って走行する。第１の位置‐角度変換光学系１４０３は、薄膜エタロン１４０４に対する所定の入射角を、第１のフィードバック分岐入力の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源１４０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【００８５】
エタロン１４０４は、フィードバック分岐入力１４１１の各ビーム成分がエタロン１４０４の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系１４０３の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、エタロン１４０４の透過スペクトルは、特定の波長にきわめて狭いピークを示す。したがって、第１のフィードバック分岐入力１４１１の各ビーム成分に対して、きわめて狭い波長領域に対応する光パワーのきわめて小さい成分のみが透過され、残りの光パワーはシステム外へ反射されて損失チャネル１４２０Ａ，１４２０Ｂのいずれかとなる。
【００８６】
エタロンを透過した第１のフィードバック分岐入力１４１１の各ビーム成分は、続いて、第２の位置‐角度変換レンズ１４０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力１４０１の各ビーム成分を第１の高反射性素子１４０６へ結像する。第１の高反射性素子１４０６は、第１のフィードバック分岐入力１４１１の透過成分を第１のフィードバック分岐出力１４１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通って伝搬し、部分反射性鏡に達する。部分反射性鏡に達した後、第１のフィードバック分岐出力は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、部分反射性鏡を透過した後、共振フィードバック成分１４１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射性鏡で反射され、パワーリサイクル分岐入力１４１５として第２の高反射性素子へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力は、第２の高反射性素子１４０７で反射され、パワーリサイクル分岐出力１４１６として部分反射性素子１４０２へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力１４１６の一部は部分反射性素子１４０２を透過して付加的な出力分岐成分１４１２となるが、パワーリサイクル分岐出力１４１６の光パワーの分離部分は反射されて付加的な第１のフィードバック分岐入力１４１１となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、部分反射性素子１４０２と第１の高反射性素子１４０６と第２の高反射性素子１４０７とにより、干渉計が形成されている。
【００８７】
図１５は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な別の波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜エタロンを波長選択素子として利用する波長選択フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、高反射性の部分反射鏡を利用している。図１５の装置は、複数の個別の放出器（例えば１５０１Ａ及び１５０１Ｎ）を含むレーザー源１５０１と、第１の位置‐角度変換光学系１５０２と、部分反射性素子１５０３と、薄膜エタロン１５０４と、第２の位置‐角度変換光学系１５０５と、第１の高反射性鏡１５０６と、第３の位置‐角度変換光学系１５０７と、第２の高反射性鏡１５０８とを有する。図１５の実施形態では、レーザー源１５０１から第１の高反射性鏡１５０６及び第２の高反射性鏡１５０８までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。図１５の外部共振器は、波長選択分岐１５５０とパワーリサイクル分岐１５６０とを含む。外部共振器は、レーザー源１５０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源１５０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームをレーザー源１５０１に戻し結像する。
【００８８】
図１５の実施形態では、レーザー源１５０１は、空間的に分離された複数の個別のダイオードレーザー放出器から形成されている。レーザー源１５０１の複数の放出器は、外部共振器入力１５１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力１５１０は、レーザー源１５０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源１５０１の個別の放出器は、（フィードバックを受信した後の個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを有する。より具体的には、外部共振器からのフィードバックを受信する前、レーザー源１５０１の個別の放出器は、比較的広い波長領域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器の放出スペクトルがかなり狭められる。
【００８９】
図１５には、放出器１５０１Ａ，１５０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分１５１０Ａ，１５１０Ｎがそれぞれ示されている。放出器１５０１Ａ，１５０１Ｎは、狭いスペクトル帯域幅を有するビームを放出する。より具体的には、ビーム成分１５１０Ａ，１５１０Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器１５１０Ａ，１５１０Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【００９０】
外部共振器入力１５１０の各ビーム成分は、レーザー源１５０１から第１の位置‐角度変換光学系１５０２を通るように配向される。第１の位置‐角度変換光学系１５０２は、薄膜エタロン１５０４に対する所定の入射角を、外部共振器入力１５１０の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源１５０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【００９１】
第１の位置‐角度変換光学系１５０２を通って走行した後、外部共振器入力１５１０は部分反射性素子１５０３と相互作用する。図１５の実施形態では、部分反射性素子１５０３は、入射光パワーの僅かな部分を第１のフィードバック分岐入力１５１１として透過し、入射光パワーの大部分を出力分岐成分１５１２として反射する部分反射性鏡である。種々の実施形態において、種々の反射率を有する部分反射性素子を利用できる。ただし、図１５の構成では、部分反射性鏡は入射光パワーの少なくとも７０％を反射しなければならない。外部共振器入力１５１０の光パワーのうちこれより大きい部分が部分反射性素子１５０３を透過してエタロン１５０４でフィルタリングされると、ＤＷＢＣシステムのウォールプラグ効率が相当の影響を受ける。このため、システムの特性及びＤＷＢＣシステムが適用される分野に応じて、入射光パワーの９０％以上を反射する部分反射性光学素子の利用が好ましい場合もある。
【００９２】
エタロン１５０４は、フィードバック分岐入力１５１１のビーム成分がエタロン１５０４の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系１５０２の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、エタロン１５０４の透過スペクトルは、特定の波長にきわめて狭いピークを示す。したがって、第１のフィードバック分岐入力１５１１の各ビーム成分に対して、エタロン１５０４が透過ピークを有するきわめて狭い波長領域に対応する光パワーの小さな成分のみが透過される。残りの光パワーはシステム外へ反射されて損失チャネル１５２０Ａ，１５２０Ｂのいずれかとなる。
【００９３】
エタロンを透過した第１のフィードバック分岐入力１５１１のビーム成分は、続いて、第２の位置‐角度変換レンズ１５０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力１５０１の各ビーム成分を第１の高反射性素子１５０６へ結像する。第１の高反射性素子１５０６は、第１のフィードバック分岐入力１５１１の透過成分を第１のフィードバック分岐出力１５１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通って伝搬し、部分反射性鏡に達する。部分反射性鏡に達した後、第１のフィードバック分岐出力は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、部分反射性鏡を透過した後、共振フィードバック成分１５１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射性鏡で反射され、パワーリサイクル分岐入力１５１５として第２の高反射性素子へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力１５１５のビーム成分は、続いて、第３の位置‐角度変換レンズ１５０７を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力１５０１のビーム成分を第２の高反射性素子１５０８へ結像する。パワーリサイクル分岐入力は第２の高反射性素子１５０８で反射され、パワーリサイクル分岐出力１５１６として部分反射性素子１５０３へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力１５１６の一部は部分反射性素子１５０３を透過して付加的な出力分岐成分１５１２となるが、パワーリサイクル分岐出力１５１６の光パワーの分離部分は反射されて付加的な第１のフィードバック分岐入力１５１１となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、部分反射性素子１５０３と第１の高反射性素子１５０６と第２の高反射性素子１５０８とにより、干渉計が形成されている。
【００９４】
図１６は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜エタロンを波長選択素子として利用する波長選択フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、低反射性の部分反射鏡を利用している。図１６の装置は、複数の個別の放出器（例えば１６０１Ａ及び１６０１Ｎ）を含むレーザー源１６０１と、部分反射性素子１６０２と、第１の位置‐角度変換光学系１６０３と、薄膜エタロン１６０４と、第２の位置‐角度変換光学系１６０５と、第１の高反射性鏡１６０６と、第２の高反射性鏡１６０７とを有する。図１６の実施形態では、レーザー源１６０１から第１の高反射性鏡１６０６及び第２の高反射性鏡１６０７までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。図１６の外部共振器は、波長選択分岐１６５０とパワーリサイクル分岐１６６０とを含む。外部共振器は、レーザー源１６０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源１６０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームをレーザー源１６０１に戻し結像する。
【００９５】
図１６の実施形態では、レーザー源１６０１は、空間的に分離された複数の個別のダイオードレーザー放出器から形成されている。レーザー源１６０１の複数の放出器は、外部共振器入力１６１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力１６１０は、レーザー源１６０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源１６０１の個別の放出器は、（外部共振器からのフィードバックを受信しはじめた後の個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを有する。より具体的には、レーザー源１６０１の個別の放出器は、比較的広い波長領域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器の放出スペクトルがかなり狭められる。
【００９６】
図１６には、放出器１６０１Ａ，１６０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分１６１０Ａ，１６１０Ｎがそれぞれ示されている。より具体的には、個別の放出器１６０１Ａ，１６０１Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器１６０１Ａ，１６０１Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【００９７】
外部共振器入力１６１０の各ビーム成分は、レーザー源１６０１から部分反射性素子１６０２へ配向される。図１６の実施形態では、部分反射性素子１６０２は、入射光パワーの僅かな部分を第１のフィードバック分岐入力１６１１として反射し、入射光パワーの大部分を出力分岐成分１６１２として透過する部分反射性鏡である。種々の実施形態において、種々の反射率を有する部分反射性素子を利用できる。ただし、図１６の構成では、部分反射性鏡は入射光パワーの少なくとも７０％を透過しなければならない。システムの特性及びＤＷＢＣシステムが適用される分野に応じて、入射光パワーの９０％以上を透過する部分反射光学素子の利用が好ましい場合もある。
【００９８】
部分反射性素子１６０２反射された後、第１のフィードバック分岐入力１６１１は、第１の位置‐角度変換光学系１６０３を通って走行する。第１の位置‐角度変換光学系１６０３は、薄膜エタロン１６０４に対する所定の入射角を、第１のフィードバック分岐入力の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源１６０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【００９９】
エタロン１６０４は、フィードバック分岐入力１６１１のビーム成分がエタロン１６０４の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系１６０３の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、エタロン１６０４の透過スペクトルは、特定の波長にきわめて狭いピークを示す。したがって、第１のフィードバック分岐入力１６１１の各ビーム成分に対して、きわめて狭い波長領域に対応する光パワーのきわめて小さい成分のみが透過され、残りの光パワーはシステム外へ反射されて損失チャネル１６２０Ａ，１６２０Ｂのいずれかとなる。
【０１００】
エタロンを透過した第１のフィードバック分岐入力１６１１の成分は、続いて、第２の位置‐角度変換レンズ１６０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力１６０１のビーム成分を第１の高反射性素子１６０６へ結像する。第１の高反射性素子１６０６は、第１のフィードバック分岐入力１６１１の透過成分を第１のフィードバック分岐出力１６１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通って伝搬し、部分反射性鏡に達する。部分反射性鏡に達した後、第１のフィードバック分岐出力は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、部分反射性鏡で反射された後、共振フィードバック成分１６１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射性鏡を透過し、パワーリサイクル分岐入力１６１５として第２の高反射性素子１６０７へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力は、第２の高反射性素子１６０７で反射され、パワーリサイクル分岐出力１６１６として部分反射性素子１６０２へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力１６１６の一部は部分反射性素子１６０２で反射されて付加的な出力分岐成分１６１２となるが、パワーリサイクル分岐出力１６１６の光パワーの分離部分は透過されて付加的な第１のフィードバック分岐入力１６１１となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、部分反射性素子１６０２と第１の高反射性素子１６０６と第２の高反射性素子１６０７とにより、干渉計が形成されている。
【０１０１】
図１７は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な別の波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜エタロンを波長選択素子として利用する波長選択フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、高反射性の部分反射性鏡を利用している。図１７の装置は、複数の個別の放出器（例えば１７０１Ａ及び１７０１Ｎ）を含むレーザー源１７０１と、第１の位置‐角度変換光学系１７０２と、部分反射性素子１７０３と、薄膜エタロン１７０４と、第２の位置‐角度変換光学系１７０５と、第１の高反射性鏡１７０６と、第３の位置‐角度変換光学系１７０７と、第２の高反射性鏡１７０８とを有する。図１７の実施形態では、レーザー源１７０１から第１の高反射性鏡１７０６及び第２の高反射性鏡１７０８までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。図１７の外部共振器は、波長選択分岐１７５０とパワーリサイクル分岐１７６０とを含む。外部共振器は、レーザー源１７０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源１７０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームをレーザー源１７０１に戻し結像する。
【０１０２】
図１７の実施形態では、レーザー源１７０１は、空間的に分離された複数の個別のダイオードレーザー放出器から形成されている。レーザー源１７０１の複数の放出器は、外部共振器入力１７１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力１７１０は、レーザー源１７０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源１７０１の個別の放出器は、（フィードバックを受信した後の個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを有する。より具体的には、外部共振器からのフィードバックを受信する前、レーザー源１７０１の個別の放出器は、比較的広い波長領域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器の放出スペクトルがかなり狭められる。
【０１０３】
図１７には、放出器１７０１Ａ，１７０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分１７１０Ａ，１７１０Ｎがそれぞれ示されている。放出器１７０１Ａ，１７０１Ｎは、狭いスペクトル帯域幅を有するビームを放出する。より具体的には、ビーム成分１７１０Ａ，１７１０Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器１７０１Ａ，１７０１Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【０１０４】
外部共振器入力１７１０の各ビーム成分は、レーザー源１７０１から第１の位置‐角度変換光学系１７０２を通るように配向される。第１の位置‐角度変換光学系１７０２は、外部共振器入力１７１０の各ビーム成分に、薄膜エタロン１７０４に対する所定の入射角を割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源１７０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【０１０５】
第１の位置‐角度変換光学系１７０２を通って走行した後、外部共振器入力１７１０は部分反射性素子１７０３と相互作用する。図１７の実施形態では、部分反射性素子１７０３は、入射光パワーの僅かな部分を第１のフィードバック分岐入力１７１１として反射し、入射光パワーの大部分を出力分岐成分１７１２として透過する部分反射性鏡である。種々の実施形態において、種々の反射率を有する部分反射性素子を利用できる。ただし、図１７の構成では、部分反射性鏡は入射光パワーの少なくとも７０％を透過しなければならない。外部共振器入力１７１０の光パワーのうちこれより大きい部分が部分反射性素子１７０３で反射されてエタロン１７０４でフィルタリングされると、ＤＷＢＣシステムのウォールプラグ効率が相当の影響を受ける。このため、システムの特性及びＤＷＢＣシステムが適用される分野に応じて、入射光パワーの９０％以上を透過する部分反射性光学素子の利用が好ましい場合もある。
【０１０６】
エタロン１７０４は、フィードバック分岐入力１７１１のビーム成分がエタロン１７０４の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系１７０２の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、エタロン１７０４の透過スペクトルは、特定の波長にきわめて狭いピークを示す。したがって、第１のフィードバック分岐入力１７１１の各ビーム成分に対して、エタロン１７０４が透過ピークを有するきわめて狭い波長領域に対応する光パワーの小さい成分のみが透過される。残りの光パワーはシステム外へ反射されて損失チャネル１７２０Ａ，１７２０Ｂのいずれかとなる。
【０１０７】
エタロンを透過した第１のフィードバック分岐入力１７１１の成分は、続いて、第２の位置‐角度変換レンズ１７０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力１７０１のビーム成分を第１の高反射性素子１７０６へ結像する。第１の高反射性素子１７０６は、第１のフィードバック分岐入力１７１１の透過成分を第１のフィードバック分岐出力１７１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通って伝搬し、部分反射性鏡に達する。部分反射性鏡に達した後、第１のフィードバック分岐出力は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、部分反射性鏡で反射された後、共振フィードバック成分１７１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射性鏡を透過し、パワーリサイクル分岐入力１７１５として第２の高反射性素子へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力１７１５のビーム成分は、続いて、第３の位置‐角度変換レンズ１７０７を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力１７０１のビーム成分を第２の高反射性素子１７０８へ結像する。パワーリサイクル分岐入力は第２の高反射性素子１７０８で反射され、パワーリサイクル分岐出力１７１６として部分反射性素子１７０２へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力１７１６の一部は部分反射性素子１７０３で反射されて付加的な出力分岐成分１７１２となるが、パワーリサイクル分岐出力１７１６の光パワーの分離部分は透過されて付加的な第１のフィードバック分岐入力１７１１となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、部分反射性素子１７０３と第１の高反射性素子１７０６と第２の高反射性素子１７０８とにより、干渉計が形成されている。
【０１０８】
図１８は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜ノッチフィルタを波長選択素子として利用する波長選択フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、高反射性の部分反射性素子を利用している。図１８の装置は、複数の個別の放出器（例えば１８０１Ａ及び１８０１Ｎ）を含むレーザー源１８０１と、部分反射性素子１８０２と、第１の位置‐角度変換光学系１８０３と、薄膜ノッチフィルタ１８０４と、第２の位置‐角度変換光学系１８０５と、第１の高反射性鏡１８０６と、第２の高反射性鏡１８０７とを有する。図１８の実施形態では、レーザー源１８０１から第１の高反射性鏡１８０６及び第２の高反射性鏡１８０７までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。図１８の外部共振器は、波長選択分岐１８５０とパワーリサイクル分岐１８６０とを含む。外部共振器は、レーザー源１８０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源１８０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームをレーザー源１８０１に戻し結像する。
【０１０９】
レーザー源１８０１の複数の放出器は、外部共振器入力１８１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力１８１０は、レーザー源１８０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源１８０１の個別の放出器は、（フィードバックを受信した個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを形成する。より具体的には、レーザー源１８０１の個別の放出器は、比較的広い波長領域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器が形成した放出スペクトルがかなり狭められる。
【０１１０】
図１８には、放出器１８０１Ａ，１８０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分１８１０Ａ，１８１０Ｎがそれぞれ示されている。ビーム成分１８１０Ａ，１８１０Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器１８０１Ａ，１８０１Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【０１１１】
外部共振器入力１８１０の各ビーム成分は、レーザー源１８０１から部分反射性素子１８０２へ向かって配向される。図１８の実施形態では、部分反射性素子１８０２は、入射光パワーの僅かな部分を第１のフィードバック分岐入力１８１１として透過し、入射光パワーの大部分を出力分岐成分１８１２として反射する部分反射性鏡である。種々の実施形態において、種々の反射率を有する部分反射性素子を利用できる。ただし、図１８の構成では、部分反射性鏡は入射光パワーの少なくとも７０％を反射しなければならない。システムの特性及びＤＷＢＣシステムが適用される分野に応じて、入射光パワーの９０％以上を反射する部分反射性光学素子の利用が好ましい場合もある。
【０１１２】
部分反射性素子１８０２を透過した後、第１のフィードバック分岐入力１８１１は、第１の位置‐角度変換光学系１８０３を通って走行する。第１の位置‐角度変換光学系１８０３は、薄膜ノッチフィルタ１８０４に対する所定の入射角を、第１のフィードバック分岐入力の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源１８０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【０１１３】
ノッチフィルタ１８０４は、フィードバック分岐入力１８１１のビーム成分がノッチフィルタ１８０４の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系１８０３の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、ノッチフィルタ１８０４の透過スペクトルは、特定の波長にきわめて狭いピークを示す。したがって、第１のフィードバック分岐入力１８１１の各ビーム成分に対して、きわめて狭い波長領域に対応する光パワーのきわめて小さい成分のみが透過され、残りの光パワーは反射されてシステム外への損失チャネル１８２０Ａ，１８２０Ｂのいずれかとなる。
【０１１４】
ノッチフィルタを透過した第１のフィードバック分岐入力１８１１のビーム成分は、続いて、第２の位置‐角度変換レンズ１８０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力１８０１のビーム成分を第１の高反射性素子１８０６へ結像する。第１の高反射性素子１８０６は、第１のフィードバック分岐入力１８１１の透過成分を第１のフィードバック分岐出力１８１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通って伝搬し、部分反射性鏡に達する。部分反射性鏡に達した後、第１のフィードバック分岐出力は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、部分反射性鏡を透過した後、共振フィードバック成分１８１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射性鏡で反射され、パワーリサイクル分岐入力１８１５として第２の高反射性素子１８０７へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力は、第２の高反射性素子１８０７で反射され、パワーリサイクル分岐出力１８１６として部分反射性素子１８０２へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力１８１６の一部は部分反射性素子１８０２を透過して付加的な出力分岐成分１８１２となるが、パワーリサイクル分岐出力１８１６の光パワーの分離部分は反射されて付加的な第１のフィードバック分岐入力１８１１となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、部分反射性素子１８０２と第１の高反射性素子１８０６と第２の高反射性素子１８０７とにより、干渉計が形成されている。
【０１１５】
図１９は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な別の波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜ノッチフィルタを波長選択素子として利用する波長選択フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、高反射性の部分反射性素子を利用している。図１９の装置は、複数の個別の放出器（例えば１９０１Ａ及び１９０１Ｎ）を含むレーザー源１９０１と、第１の位置‐角度変換光学系１９０２と、部分反射性素子１９０３と、薄膜ノッチフィルタ１９０４と、第２の位置‐角度変換光学系１９０５と、第１の高反射性鏡１９０６と、第３の位置‐角度変換光学系１９０７と、第２の高反射性鏡１９０８とを有する。図１９の実施形態では、レーザー源１９０１から第１の高反射性鏡１９０６及び第２の高反射性鏡１９０８までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。図１９の外部共振器は、波長選択分岐１９５０とパワーリサイクル分岐１９６０とを含む。外部共振器は、レーザー源１９０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源１９０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームをレーザー源１９０１に戻し結像する。
【０１１６】
図１９の実施形態では、レーザー源１９０１は、空間的に分離された複数の個別のダイオードレーザー放出器から形成されている。レーザー源１９０１の複数の放出器は、外部共振器入力１９１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力１９１０は、レーザー源１９０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源１９０１の個別の放出器は、（フィードバックを受信した後の個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを有する。より具体的には、外部共振器からのフィードバックを受信する前、レーザー源１９０１の個別の放出器は、比較的広い波長領域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器の放出スペクトルがかなり狭められる。
【０１１７】
図１９には、放出器１９０１Ａ，１９０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分１９１０Ａ，１９１０Ｎがそれぞれ示されている。放出器１９０１Ａ，１９０１Ｎは、狭いスペクトル帯域幅を有するビームを放出する。より具体的には、ビーム成分１９１０Ａ，１９１０Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器１９０１Ａ，１９０１Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【０１１８】
外部共振器入力１９１０の各ビーム成分は、レーザー源１９０１から第１の位置‐角度変換光学系１９０２を通るように配向される。第１の位置‐角度変換光学系１９０２は、薄膜ノッチフィルタ１９０４に対する所定の入射角を、外部共振器入力１９１０の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源１９０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【０１１９】
第１の位置‐角度変換光学系１９０２を通って走行した後、外部共振器入力１９１０は部分反射性素子１９０３と相互作用する。図１９の実施形態では、部分反射性素子１９０３は、入射光パワーの僅かな部分を第１のフィードバック分岐入力１９１１として透過し、入射光パワーの大部分を出力分岐成分１９１２として反射する部分反射性鏡である。種々の実施形態において、種々の反射率を有する部分反射性素子を利用できる。ただし、図１９の構成では、部分反射性鏡は入射光パワーの少なくとも７０％を反射しなければならない。外部共振器入力１９１０の光パワーのうちこれより大きい部分が部分反射性素子１９０３を透過してノッチフィルタ１９０４でフィルタリングされると、ＤＷＢＣシステムのウォールプラグ効率が相当の影響を受ける。このため、システムの特性及びＤＷＢＣシステムが適用される分野に応じて、入射光パワーの９０％以上を反射する部分反射性光学素子の利用が好ましい場合もある。
【０１２０】
ノッチフィルタ１９０４は、フィードバック分岐入力１９１１のビーム成分がノッチフィルタ１９０４の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系１９０２の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、ノッチフィルタ１９０４の透過スペクトルは、特定の波長にきわめて狭いピークを示す。したがって、第１のフィードバック分岐入力１９１１の各ビーム成分に対して、ノッチフィルタ１９０４が透過ピークを有するきわめて狭い波長領域に対応する光パワーの小さい成分のみが透過される。残りの光パワーは反射されてシステム外への損失チャネル１９２０Ａ，１９２０Ｂのいずれかとなる。
【０１２１】
ノッチフィルタを透過した第１のフィードバック分岐入力１９１１のビーム成分は、続いて、第２の位置‐角度変換レンズ１９０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力１９０１のビーム成分を第１の高反射性素子１９０６へ結像する。第１の高反射性素子１９０６は、第１のフィードバック分岐入力１９１１の透過成分を第１のフィードバック分岐出力１９１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通って伝搬し、部分反射性鏡に達する。部分反射性鏡に達した後、第１のフィードバック分岐出力は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、部分反射性鏡を透過した後、共振フィードバック成分１９１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射性鏡で反射され、パワーリサイクル分岐入力１９１５として第２の高反射性素子へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力１９１５のビーム成分は、続いて、第３の位置‐角度変換レンズ１９０７を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力１９０１のビーム成分を第２の高反射性素子１９０８へ結像する。パワーリサイクル分岐入力は第２の高反射性素子１９０８で反射され、パワーリサイクル分岐出力１９１６として部分反射性素子１９０３へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力１９１６の一部は部分反射性素子１９０３を透過して付加的な出力分岐成分１９１２となるが、パワーリサイクル分岐出力１９１６の光パワーの分離部分は反射されて付加的な第１のフィードバック分岐入力１９１１となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、部分反射性素子１９０３と第１の高反射性素子１９０６と第２の高反射性素子１９０８とにより、干渉計が形成されている。
【０１２２】
図２０は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜ノッチフィルタを波長選択素子として利用する波長選択フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、低反射性の部分反射鏡を利用している。図２０の装置は、複数の個別の放出器（例えば２００１Ａ及び２００１Ｎ）を含むレーザー源２００１と、部分反射性素子２００２と、第１の位置‐角度変換光学系２００３と、薄膜ノッチフィルタ２００４と、第２の位置‐角度変換光学系２００５と、第１の高反射性鏡２００６と、第２の高反射性鏡２００７とを有する。図２０の実施形態では、レーザー源２００１から第１の高反射性鏡２００６及び第２の高反射性鏡２００７までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。図２０の外部共振器は、波長選択分岐２０５０とパワーリサイクル分岐２０６０とを含む。外部共振器は、レーザー源２００１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源２００１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームをレーザー源２００１に戻し結像する。
【０１２３】
図２０の実施形態では、レーザー源２００１は、空間的に分離された複数の個別のダイオードレーザー放出器から形成されている。レーザー源２００１の複数の放出器は、外部共振器入力２０１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力２０１０は、レーザー源２００１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源２００１の個別の放出器は、（外部共振器からのフィードバックを受信しはじめた後の個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを有する。より具体的には、レーザー源２００１の個別の放出器は、比較的広い波長領域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器の放出スペクトルがかなり狭められる。
【０１２４】
図２０には、放出器２００１Ａ，２００１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分２０１０Ａ，２０１０Ｎがそれぞれ示されている。より具体的には、個別の放出器２００１Ａ，２００１Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器２００１Ａ，２００１Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【０１２５】
外部共振器入力２０１０の各ビーム成分は、レーザー源２００１から部分反射性素子２００２へ向かって配向される。図２０の実施形態では、部分反射性素子２００２は、入射光パワーの僅かな部分を第１のフィードバック分岐入力２０１１として反射し、入射光パワーの大部分を出力分岐成分２０１２として透過する部分反射性鏡である。種々の実施形態において、種々の反射率を有する部分反射性素子を利用できる。ただし、図２０の構成では、部分反射性鏡は入射光パワーの少なくとも７０％を透過しなければならない。システムの特性及びＤＷＢＣシステムが適用される分野に応じて、入射光パワーの９０％以上を透過する部分反射光学素子の利用が好ましい場合もある。
【０１２６】
部分反射性素子２００２で反射された後、第１のフィードバック分岐入力２０１１は、第１の位置‐角度変換光学系２００３を通って走行する。第１の位置‐角度変換光学系２００３は、薄膜ノッチフィルタ２００４に対する所定の入射角を、第１のフィードバック分岐入力の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源２００１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【０１２７】
ノッチフィルタ２００４は、フィードバック分岐入力２０１１のビーム成分がノッチフィルタ２００４の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系２００３の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、ノッチフィルタ２００４の透過スペクトルは、特定の波長にきわめて狭いピークを示す。したがって、第１のフィードバック分岐入力２０１１の各ビーム成分に対して、きわめて狭い波長領域に対応する光パワーのきわめて小さい成分のみが透過され、残りの光パワーは反射されてシステム外への損失チャネル２０２０Ａ，２０２０Ｂのいずれかとなる。
【０１２８】
ノッチフィルタを透過した第１のフィードバック分岐入力２０１１のビーム成分は、続いて、第２の位置‐角度変換レンズ２００５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力２００１のビーム成分を第１の高反射性素子２００６へ結像する。第１の高反射性素子２００６は、第１のフィードバック分岐入力２０１１の透過成分を第１のフィードバック分岐出力２０１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通って伝搬し、部分反射性鏡に達する。部分反射性鏡に達した後、第１のフィードバック分岐出力は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、部分反射性鏡で反射された後、共振フィードバック成分２０１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射性鏡を透過し、パワーリサイクル分岐入力２０１５として第２の高反射性素子２００７へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力は、第２の高反射性素子２００７で反射され、パワーリサイクル分岐出力２０１６として部分反射性素子２００２へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力２０１６の一部は部分反射性素子２００２で反射されて付加的な出力分岐成分２０１２となるが、パワーリサイクル分岐出力２０１６の光パワーの分離部分は透過されて付加的な第１のフィードバック分岐入力２０１１となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、部分反射性素子２００２と第１の高反射性素子２００６と第２の高反射性素子２００７とにより、干渉計が形成されている。
【０１２９】
図２１は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な別の波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜ノッチフィルタを波長選択素子として利用する波長選択外部共振器へ光フィードバック成分を配向するために、高反射性の部分反射性素子を利用している。図２１の装置は、複数の個別の放出器（例えば２１０１Ａ及び２１０１Ｎ）を含むレーザー源２１０１と、第１の位置‐角度変換光学系２１０２と、部分反射性素子２１０３と、薄膜ノッチフィルタ２１０４と、第２の位置‐角度変換光学系２１０５と、第１の高反射性鏡２１０６と、第３の位置‐角度変換光学系２１０７と、第２の高反射性鏡２１０８とを有する。図２１の実施形態では、レーザー源２１０１から第１の高反射性鏡２１０６及び第２の高反射性鏡２１０８までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。図２１の外部共振器は、波長選択分岐２１５０とパワーリサイクル分岐２１６０とを含む。外部共振器は、レーザー源２１０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源２１０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームをレーザー源２１０１に戻し結像する。
【０１３０】
図２１の実施形態では、レーザー源２１０１は、空間的に分離された複数の個別のダイオードレーザー放出器から形成されている。レーザー源２１０１の複数の放出器は、外部共振器入力２１１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力２１１０は、レーザー源２１０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源２１０１の個別の放出器は、（フィードバックを受信した後の個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを有する。より具体的には、外部共振器からのフィードバックを受信する前、レーザー源２１０１の個別の放出器は、比較的広い波長領域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器の放出スペクトルがかなり狭められる。
【０１３１】
図２１には、放出器２１０１Ａ，２１０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分２１１０Ａ，２１１０Ｎがそれぞれ示されている。放出器２１０１Ａ，２１０１Ｎは、狭いスペクトル帯域幅を有するビームを放出する。より具体的には、ビーム成分２１１０Ａ，２１１０Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器２１０１Ａ，２１０１Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【０１３２】
外部共振器入力２１１０の各ビーム成分は、レーザー源２１０１から第１の位置‐角度変換光学系２１０２を通るように配向される。第１の位置‐角度変換光学系２１０２は、薄膜ノッチフィルタ２１０４に対する所定の入射角を、外部共振器入力２１１０の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源２１０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【０１３３】
第１の位置‐角度変換光学系２１０２を通って走行した後、外部共振器入力２１１０は部分反射性素子２１０３と相互作用する。図２１の実施形態では、部分反射性素子２１０３は、入射光パワーの僅かな部分を第１のフィードバック分岐入力２１１１として反射し、入射光パワーの大部分を出力分岐成分２１１２として透過する部分反射性鏡である。種々の実施形態において、種々の反射率を有する部分反射性素子を利用できる。ただし、図２１の構成では、部分反射性鏡は入射光パワーの少なくとも７０％を透過しなければならない。外部共振器入力２１１０の光パワーのうちこれより大きい部分が部分反射性素子２１０３で反射されてノッチフィルタ２１０４でフィルタリングされると、ＤＷＢＣシステムのウォールプラグ効率が相当の影響を受ける。このため、システムの特性及びＤＷＢＣシステムが適用される分野に応じて、入射光パワーの９０％以上を透過する部分反射性素子の利用が好ましい場合もある。
【０１３４】
ノッチフィルタ２１０４は、フィードバック分岐入力２１１１のビーム成分がノッチフィルタ２１０４の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系２１０２の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、ノッチフィルタ２１０４の透過スペクトルは、特定の波長にきわめて狭いピークを示す。したがって、第１のフィードバック分岐入力２１１１の各ビーム成分に対して、ノッチフィルタ２１０４が透過ピークを有するきわめて狭い波長領域に対応する光パワーのきわめて小さい成分のみが透過される。残りの光パワーは反射されてシステム外への損失チャネル２１２０Ａ，２１２０Ｂのいずれかとなる。
【０１３５】
ノッチフィルタを透過した第１のフィードバック分岐入力２１１１のビーム成分は、続いて、第２の位置‐角度変換レンズ２１０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力２１０１のビーム成分を第１の高反射性素子２１０６へ結像する。第１の高反射性素子２１０６は、第１のフィードバック分岐入力２１１１の透過成分を第１のフィードバック分岐出力２１１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通って伝搬し、部分反射性鏡に達する。部分反射性鏡に達した後、第１のフィードバック分岐出力は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、部分反射性鏡で反射された後、共振フィードバック成分２１１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射性鏡を透過し、パワーリサイクル分岐入力２１１５として第２の高反射性素子へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力２１１５のビーム成分は、続いて、第３の位置‐角度変換レンズ２１０７を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力２１０１のビーム成分を第２の高反射性素子２１０８へ結像する。パワーリサイクル分岐入力は第２の高反射性素子２１０８で反射され、パワーリサイクル分岐出力２１１６として部分反射性素子２１０３へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力２１１６の一部は部分反射性素子２１０３で反射されて付加的な出力分岐成分２１１２となるが、パワーリサイクル分岐出力２１１６の光パワーの分離部分は透過されて付加的な第１のフィードバック分岐入力２１１１となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、部分反射性素子２１０３と第１の高反射性素子２１０６と第２の高反射性素子２１０８とにより、干渉計が形成されている。
【０１３６】
ＩＩＩ．複合素子システム
図１２−図２１はそれぞれＤＷＢＣ装置において使用可能な種々の波長安定化装置を示しており、これらの波長安定化装置は、全入力光パワーのうち一部のみについてフィルタリングを行うために波長選択フィルタリング素子にともなって発生する光パワー損失を制限する。それでもなお、図１２−図２１の波長安定化装置は、光パワーが失われる損失チャネルを有する。図２２，図２３，図２７では、薄膜フィルタリング素子が実行する波長選択プロセスにともなって発生する損失チャネルを装置出力チャネルへ結合することで消去できるという、図１２−図２１のシステムに比べた利点が提供される。より具体的には、図２２，図２３，図２７に示されている実施形態では、薄膜フィルタリングから生じる損失チャネルが、装置出力として結合されるべき光パワーの１次の源へ変換される。
【０１３７】
図２２，図２３，図２７には、レーザー源と、光パワー分割手段及び共振フィードバック用の波長選択手段の双方として用いられる薄膜フィルタリング素子とを有する波長安定化装置が示されている。図２２，図２３，図２７に示されているように、レーザー源は個別のダイオードレーザー放出器から形成されるアレイである。ただし、代替的な実施形態として、個別のレーザー放出器が、ダイオードレーザー、ファイバレーザー、ソリッドステートレーザー又は他のタイプのレーザーであってもよい。ダイオードレーザー放出器のアレイは、１次元アレイであっても２次元アレイであってもよい。各ダイオード放出器は、典型的には、それぞれ異なる発散率でビームを発散させる２つの軸線を有する非対称のビーム特性で、ビームを放出する。当該２つの軸線は、互いに垂直でありかつビームの伝搬方向に対して垂直である。２つの軸線のうち第１の軸線はビームを急速に発散させる急軸線、第２の軸線はビームを比較的緩慢に発散させる緩軸線として識別される。
【０１３８】
図２２，図２３，図２７には示されていないが、図２２，図２３，図２７の各素子との相互作用前に、個別のダイオード放出器が放出したビームを操作するために、種々の光学素子を利用可能である。こうした操作は前処理と称され、種々の従来技術文献において、ダイオードレーザー放出器が形成したビームを前処理する技術が議論されている。当該前処理は、高品質のマルチスペクトルの結合出力ビームの形成を保証するために実行できる。例えば、下流での処理が緩軸線でなく急軸線に沿って実行されるよう、ビームを回転させることができる。さらに、図２２，図２３，図２７の波長安定化装置は、特定の光学素子に対する所定の入射角を、レーザー源のダイオードレーザー放出器が放出した１つもしくは複数の入力ビームに割り当てる複数の光学素子を含む。図２２，図２３，図２７では、こうした位置‐角度変換素子はフーリエレンズとして示されている。ただし、同じ効果を達成するために、フレネルレンズ、プリズム対物レンズ及びミラー装置を含む種々の代替手段を利用可能である。
【０１３９】
図２２は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向し、ビーム結合素子へ光出力成分を配向するために、薄膜エタロンを利用している。図２２に示されている装置は、複数の個別の放出器（例えば２２０１Ａ及び２２０１Ｎ）を含むレーザー源２２０１と、第１の位置‐角度変換光学系２２０２と、薄膜エタロン２２０３と、第２の位置‐角度変換光学系２２０４と、第３の位置‐角度変換光学系２２０５と、第１の高反射性鏡２２０６と、第４の位置‐角度変換光学系２２０７と、第２の高反射性鏡２２０８とを有する。図２２に示されている薄膜エタロンに代えて、チャープトエタロンを利用することもできる。ただし、薄膜エタロンに代えてチャープトエタロンが用いられる場合、種々の位置‐角度変換光学系は不要である。図２２に示されている実施形態では、レーザー源２２０１から第１の高反射性鏡２２０６及び第２の高反射性鏡２２０８までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。当該外部共振器は、レーザー源２２０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源２２０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームのフィルタリング成分をレーザー源２２０１に戻し結像する。
【０１４０】
図２２の実施形態では、レーザー源２２０１は、空間的に分離された複数の個別のダイオードレーザー放出器から形成されている。レーザー源２２０１の複数の放出器は、外部共振器入力２２１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力２２１０は、レーザー源２２０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源２２０１の個別の放出器は、（フィードバックを受信した個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを有する。より具体的には、外部共振器からフィードバックを受信する前、レーザー源２２０１の個別の放出器は、比較的広い波長帯域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器の放出スペクトルがかなり狭められる。
【０１４１】
図２２には、放出器２２０１Ａ，２２０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分２２１０Ａ，２２１０Ｎがそれぞれ示されている。放出器２２０１Ａ，２２０１Ｎは、狭いスペクトル帯域を有するビームを放出する。より具体的には、ビーム成分２２１０Ａ，２２１０Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器２２０１Ａ，２２０１Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【０１４２】
外部共振器入力２２１０の各ビーム成分は、レーザー源２２０１から第１の位置‐角度変換光学系２２０２を通るように配向される。第１の位置‐角度変換光学系２２０２は、薄膜エタロン２２０３に対する所定の入射角を、外部共振器入力２２１０の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源２２０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【０１４３】
第１の位置‐角度変換光学系２２０２を通って走行した後、外部共振器入力２２１０はエタロン２２０３と相互作用する。エタロン２２０３は、外部共振器入力２２１０のビーム成分がエタロン２２０３の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系２２０２の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、エタロン２２０３の透過スペクトルは、特定の波長を中心としたきわめて狭いピークを示す。したがって、外部共振器入力２２１０の各ビーム成分に対して、エタロン２２０３が透過ピークを有するきわめて狭い波長領域に対応する光パワーのきわめて小さい成分のみがフィードバック分岐入力２２１２として透過される。ただし、エタロン２２０３が配置されているため、エタロン２２０３を透過しない残りの光パワーはエタロン２２０３で反射され、第２の位置‐角度変換光学レンズ２２０４へ向かう。つまり、エタロン２２０３を透過しない光パワーは装置出力２２１１として反射される。
【０１４４】
エタロンを透過した外部共振器入力２２１０の成分は、続いて、第３の位置‐角度変換レンズ２２０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力２２０１のビーム成分を第１の高反射性素子２２０６へ結像する。第１の高反射性素子２２０６は、フィードバック分岐入力２２１２の透過成分を第１のフィードバック分岐出力２２１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通り、エタロン２２０３と相互作用する。エタロン２２０３に達した後、第１のフィードバック分岐出力２２１３は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、エタロン２２０３を透過した後、共振フィードバック成分２２１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射面で反射され、パワーリサイクル分岐入力２２１５として第２の高反射性素子へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力２２１５のビーム成分は、続いて、第４の位置‐角度変換レンズ２２０７を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力２２０１のビーム成分を第２の高反射性素子２２０８へ結像する。パワーリサイクル分岐入力は第２の高反射性素子２２０８で反射され、パワーリサイクル分岐出力２２１６としてエタロン２２０３へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力２２１６の一部はエタロン２２０３を透過して付加的な装置出力２２１１となるが、パワーリサイクル分岐出力２２１６の光パワーの分離部分は反射されて付加的なフィードバック分岐入力２２１２となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、エタロン２２０３と第１の高反射性素子２２０６と第２の高反射性素子２２０８とにより、干渉計が形成されている。
【０１４５】
図２３は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、薄膜エタロンを波長選択素子として利用する波長選択フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向するために、高反射性の部分反射性鏡を利用している。ここで、高反射性の部分反射性鏡は、薄膜エタロンの表面に配置されている。図２３に示されている装置は、複数の個別の放出器（例えば２３０１Ａ及び２３０１Ｎ）を含むレーザー源２３０１と、第１の位置‐角度変換光学系２３０２と、直接に部分反射面によって覆われた薄膜エタロン２３０３と、第２の位置‐角度変換光学系２３０４と、第３の位置‐角度変換光学系２３０５と、第１の高反射性鏡２３０６と、第４の位置‐角度変換光学系２３０７と、第２の高反射性鏡２３０８とを有する。図２３の実施形態では、レーザー源２３０１から第１の高反射性鏡２３０６及び第２の高反射性鏡２３０８までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。当該外部共振器は、レーザー源２３０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源２３０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームのフィルタリング成分をレーザー源２３０１に戻し結像する。
【０１４６】
図２３の実施形態では、レーザー源２３０１は、空間的に分離された複数の個別のダイオードレーザー放出器から形成されている。レーザー源２３０１の複数の放出器は、外部共振器入力２３１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力２３１０は、レーザー源２３０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源２３０１の個別の放出器は、（フィードバックを受信した個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを有する。より具体的には、外部共振器からフィードバックを受信する前、レーザー源２３０１の個別の放出器は、比較的広い波長帯域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器の放出スペクトルがかなり狭められる。
【０１４７】
図２３には、放出器２３０１Ａ，２３０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分２３１０Ａ，２３１０Ｎがそれぞれ示されている。放出器２３０１Ａ，２３０１Ｎは、狭いスペクトル帯域を有するビームを放出する。より具体的には、ビーム成分２３１０Ａ，２３１０Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器２３０１Ａ，２３０１Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【０１４８】
外部共振器入力２３１０の各ビーム成分は、レーザー源２３０１から第１の位置‐角度変換光学系２３０２を通るように配向される。第１の位置‐角度変換光学系２３０２は、薄膜エタロン２３０３に対する所定の入射角を、外部共振器入力２３１０の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源２３０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【０１４９】
第１の位置‐角度変換光学系２３０２を通って走行した後、外部共振器入力２３１０はエタロン２３０３を覆う部分反射面と相互作用する。図２３の実施形態では、部分反射面は、入射光パワーの僅かな部分をエタロン２３０３へ透過し、入射光パワーの大部分を装置出力２３１１として反射する部分反射面である。装置出力２３１１のビーム成分は第２の位置‐角度変換レンズ２３０４を通って伝搬し、このレンズは当該ビーム成分を図２３には示されていないビーム結合装置へ結像する。種々の実施形態において、種々の反射率を有する部分反射面を利用できる。ただし、図２３に示されている構成では、部分反射面は入射光パワーの少なくとも５０％を反射しなければならず、さらに、所定の適用分野でより良好な結果を得るには、入射光パワーの少なくとも７０％を反射しなければならない。
【０１５０】
エタロン２３０３は、外部共振器入力２３１０のビーム成分がエタロン２３０３の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、部分反射面直下の、第１の位置‐角度変換光学系２３０２の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、エタロン２３０３の透過スペクトルは、特定の波長を中心としたきわめて狭いピークを示す。したがって、外部共振器入力２３１０の各ビーム成分に対して、エタロン２３０３が透過ピークを有するきわめて狭い波長領域に対応する光パワーのきわめて小さい成分のみがフィードバック分岐入力２３１２として透過される。ただし、エタロン２３０３が配置されているため、エタロン２３０３を透過しない残りの光パワーは、エタロン２３０３の直上に配置された反射面での反射に対して平行な方向に反射される。つまり、エタロン２３０３を透過しない光パワーが装置出力２３１１として反射される。
【０１５１】
エタロン２３０３を透過した外部共振器入力２３１０の成分は、続いて、第３の位置‐角度変換レンズ２３０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力２３０１のビーム成分を第１の高反射性素子２３０６へ結像する。第１の高反射性素子２３０６は、フィードバック分岐入力２３１２の透過成分を第１のフィードバック分岐出力２３１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐及びエタロン２３０３を通って伝搬し、部分反射面に達する。部分反射面に達した後、第１のフィードバック分岐出力２３１３は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、部分反射面を透過した後、共振フィードバック成分２３１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、部分反射面で反射され、パワーリサイクル分岐入力２３１５として第２の高反射性素子へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力２３１５のビーム成分は、続いて、第４の位置‐角度変換レンズ２３０７を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力２３０１のビーム成分を第２の高反射性素子２３０８へ結像する。パワーリサイクル分岐入力は第２の高反射性素子２３０８で反射され、パワーリサイクル分岐出力２３１６としてエタロン２３０３へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力２３１６の一部はエタロン２３０３を覆う部分反射面を透過して付加的な装置出力２３１１となるが、パワーリサイクル分岐出力２３１６の光パワーの分離部分は反射されて付加的なフィードバック分岐入力２３１２となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、エタロン２３０３を覆う部分反射面と第１の高反射性素子２３０６と第２の高反射性素子２３０８とにより、干渉計が形成されている。
【０１５２】
図２４は、図２２のレーザー源の個別の放出器（例えば放出器２２０１Ａ）の放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２２のエタロンの反射スペクトルの帯域幅と、当該放出器が放出した光パワーのエタロンでの反射分に対応する出力ビーム成分のスペクトル特性とを示すグラフである。図２４の放出スペクトル及び透過スペクトル及び出力ビームのスペクトル特性は、全て、図２２のレーザー源２２０１の単独の放出器で得られたものである。曲線２４０１は、図２２のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルを表している。ここからわかるように、個別の放出器は、比較的狭い波長領域で光パワーを放出する。曲線２４０１で表される放出スペクトルは、レーザー源２２０１においてフィードバックを受信しはじめた個別の放出器に対応する。したがって、曲線２４０１で表される放出スペクトルに対応するビームは、同様に狭いスペクトル帯域幅を有する他のビームに結合される場合にも、ＤＷＢＣシステムの出力ビーム品質を低下させない充分に狭いスペクトル帯域幅を有する。
【０１５３】
曲線２４０２は、レーザー源２２０１の、曲線２４０１で表される放出スペクトルを有する個別の放出器に対応する入射角での、図２２のエタロン２２０３の反射スペクトルを表す。ここからわかるように、エタロンの反射スペクトルは、曲線２４０１で表される放出スペクトルの帯域幅よりも格段に狭いスペクトル帯域幅を有する。曲線２４０１，２４０２を比較すれば、充分に狭いフィードバックを形成してもレーザー源２２０１の個別のダイオード放出器の放出スペクトルを或る程度以上狭くすることはできないことが理解される。むしろ、スペクトルの広域化の効果、例えば空間的なスペクトルのホールバーニングにより、個別のダイオード放出器の放出スペクトル帯域幅を狭めることのできる角度は制限される。
【０１５４】
曲線２４０３は、レーザー源２２０１の個別の放出器が放出した光パワーのエタロン２２０３での反射分に対応する出力ビーム成分のスペクトル特性を表している。曲線２４０３で表される出力ビームのスペクトル特性は、曲線２４０１で表される個別の放出器の放出スペクトルと、曲線２４０２で表される反射スペクトルとの積である。曲線２４０３で表される出力ビームのスペクトル特性は、個別のダイオード放出器が形成した光パワーの相当量がエタロン２２０３で装置出力として反射されることを示している。ただし、ＤＷＢＣ装置が使用される特定の分野に応じて、これよりも多量もしくは少量の光パワーが装置出力へ結合されるほうが望ましい場合もある。透過もしくは反射される光パワーの相対比率は、エタロンの種々の特性を選択することによって調整可能である。
【０１５５】
図２５は、種々の反射率の平行反射面を有する複数の薄膜エタロンの反射スペクトルを示すグラフである。曲線２５０１で表される反射スペクトルは、対称な高い反射率の平行反射面を有するエタロンに対応する。ここからわかるように、曲線２５０１は、波長１０３０ｎｍの位置にほぼ完全な透過性を有し、波長が１０３０ｎｍから僅かでも離れると急速に透過性を失う。曲線２５０２，２５０３で表される反射スペクトルは、それぞれ、非対称な反射率の平行反射面を有するエタロンに対応する。ここからわかるように、各面の反射率間の非対称角度が増大するにつれ、エタロンの透過ピークは狭くなっていく。
【０１５６】
図２６は、図２２のレーザー源の個別の放出器（例えば放出器２２０１Ａ）に対応する放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２２のエタロンの反射スペクトルの帯域幅と、当該放出器が放出した光パワーのエタロンでの反射に対応する出力ビーム成分のスペクトル特性とを示すグラフである。ここで、エタロンは、非対称な反射率の平行反射面から成る。図２６の放出スペクトル及び透過スペクトル及び出力ビームのスペクトル特性は、全て、図２２のレーザー源２２０１の単独の放出器で得られたものである。曲線２６０１は、図２２のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルを表している。ここからわかるように、個別の放出器は、比較的狭い波長領域で光パワーを放出する。曲線２６０１で表される放出スペクトルは、レーザー源２２０１においてフィードバックを受信しはじめた個別の放出器に対応する。したがって、曲線２６０１で表される放出スペクトルに対応するビームは、同様に狭いスペクトル帯域幅を有する他のビームに結合される場合にも、ＤＷＢＣシステムの出力ビーム品質を低下させない充分に狭いスペクトル帯域幅を有する。
【０１５７】
曲線２６０２は、レーザー源２２０１の、曲線２６０１で表される放出スペクトルを有する個別の放出器に対応する入射角での、図２２のエタロン２２０３の反射スペクトルを表す。曲線２６０２で表されるエタロン２２０３の反射スペクトルは、非対称な反射率の平行面を有するエタロンに対応する。ここからわかるように、エタロンの反射スペクトルは、曲線２６０１で表される放出スペクトルの帯域幅よりも格段に狭いスペクトル帯域幅を有する。ただし、エタロンの平行反射面の非対称な反射率のために、このエタロンの透過帯域は、図２４に示されているエタロンの透過帯域ほど深くない。したがって、レーザー源２２０１の個別の放出器が放出した光パワーのエタロン２２０３での反射に対応する出力ビーム成分のスペクトル特性を表す曲線２６０３は、エタロンが透過性を有する波長においてもゼロまでは降下しない。ＤＷＢＣ装置が使用される特定の分野に応じて、これより多量もしくは少量の光パワーを装置出力へ結合するために、非対称な反射率の平行反射面を有するエタロンの利用が望ましい場合もある。
【０１５８】
図２７は、ＤＷＢＣ装置で使用可能な波長安定化装置を示しており、この波長安定化装置は、フィードバック分岐へ光フィードバック成分を配向し、ビーム結合素子へ光出力成分を配向するために、薄膜ノッチフィルタを利用している。図２７に示されている装置は、複数の個別の放出器（例えば２７０１Ａ及び２７０１Ｎ）を含むレーザー源２７０１と、第１の位置‐角度変換光学系２７０２と、薄膜ノッチフィルタ２７０３と、第２の位置‐角度変換光学系２７０４と、第３の位置‐角度変換光学系２７０５と、第１の高反射性鏡２７０６と、第４の位置‐角度変換光学系２７０７と、第２の高反射性鏡２７０８とを有する。図２７に示されている薄膜ノッチフィルタに代えて、チャープトノッチフィルタを利用することもできる。ただし、薄膜ノッチフィルタに代えてチャープトノッチフィルタを用いる場合、種々の位置‐角度変換光学系、すなわち、第１の位置‐角度変換光学系２７０２及び第２の位置‐角度変換光学系２７０４及び第３の位置‐角度変換光学系２７０５及び第４の位置‐角度変換光学系２７０７は不要である。図２７に示されている実施形態では、レーザー源２７０１から第１の高反射性鏡２７０６及び第２の高反射性鏡２７０８までの光路により、波長選択外部共振器が定義される。当該外部共振器は、レーザー源２７０１からの入力ビームを受信して、望ましくない波長に対応する入力ビーム成分をフィルタリングし、レーザー源２７０１への共振フィードバックを形成することでビーム波長の安定化を促進するために、入力ビームのフィルタリング成分をレーザー源２７０１に戻し結像する。
【０１５９】
図２７の実施形態では、レーザー源２７０１は、空間的に分離された複数の個別のダイオードレーザー放出器から形成されている。レーザー源２７０１の複数の放出器は、外部共振器入力２７１０を共同で形成する複数のビームを放出する。したがって、外部共振器入力２７１０は、レーザー源２７０１の単独の放出器が放出した複数の個別のビーム成分から成る。フィードバックを受信する前、レーザー源２７０１の個別の放出器は、（フィードバックを受信した後の個別の放出器に比べて）比較的広い放出スペクトルを有する。より具体的には、外部共振器からフィードバックを受信する前、レーザー源２７０１の個別の放出器は、比較的広い波長領域に対応する光パワーを形成する。ただし、当該光パワーが外部共振器キャビティを通って伝搬し、共振フィードバックが放出器へ戻る方向で透過される際に、個別の放出器の放出スペクトルがかなり狭められる。
【０１６０】
図２７には、放出器２７０１Ａ，２７０１Ｎが放出した２つの特定の外部共振器入力のビーム成分２７１０Ａ，２７１０Ｎがそれぞれ示されている。放出器２７０１Ａ，２７０１Ｎは、狭いスペクトル帯域幅を有するビームを放出する。より具体的には、ビーム成分２７１０Ａ，２７１０Ｎの放出スペクトルは、外部共振器キャビティが放出器２７０１Ａ，２７０１Ｎに対して選択したフィードバック波長に対応する特定の波長を中心とした狭いピークを示す。
【０１６１】
外部共振器入力２７１０の各ビーム成分は、レーザー源２７０１から第１の位置‐角度変換光学系２７０２を通るように配向される。第１の位置‐角度変換光学系２７０２は、薄膜ノッチフィルタ２７０３に対する所定の入射角を、外部共振器入力２７１０の各ビーム成分に割り当てる。各ビーム成分に割り当てられる特定の入射角は、レーザー源２７０１における、このビーム成分を放出した個別の放出器の空間位置によって定められる。
【０１６２】
第１の位置‐角度変換光学系２７０２を通って走行した後、外部共振器入力２７１０はノッチフィルタ２７０３と相互作用する。ノッチフィルタ２７０３は、外部共振器入力２７１０のビーム成分がノッチフィルタ２７０３の前面に存在する空間の所定点へフォーカシングされるよう、第１の位置‐角度変換光学系２７０２の焦点に配置されている。特定の入射角に対して、ノッチフィルタ２７０３の反射スペクトルは、特定の波長を中心としたきわめて狭いピークを示す。したがって、外部共振器入力２７１０の各ビーム成分に対して、ノッチフィルタ２７０３が反射ピークを有するきわめて狭い波長領域に対応する光パワーのきわめて小さい成分のみがフィードバック分岐入力２７１２として反射される。ただし、ノッチフィルタ２７０３が配置されているため、ノッチフィルタ２７０３で反射されない残りの光パワーはノッチフィルタ２７０３を透過し、第２の位置‐角度変換光学レンズ２７０４へ向かう。つまり、ノッチフィルタ２７０３で反射されない光パワーが装置出力２７１１として透過される。
【０１６３】
外部共振器入力２７１０のうちノッチフィルタ２７０３で反射された成分は、続いて、第３の位置‐角度変換レンズ２７０５を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力２７０１のビーム成分を第１の高反射性素子２７０６へ結像する。第１の高反射性素子２７０６は、フィードバック分岐入力２７１２の透過成分を第１のフィードバック分岐出力２７１３として反射する。第１のフィードバック分岐出力は、戻り方向で第１のフィードバック分岐を通り、ノッチフィルタ２７０３と相互作用する。ノッチフィルタ２７０３に達した後、第１のフィードバック分岐出力２７１３は２つの分離成分へ分割される。第１の成分は、ノッチフィルタ２７０３で反射された後、共振フィードバック成分２７１４として複数のダイオードレーザー放出器へ戻る方向で走行する。第２の成分は、ノッチフィルタ２７０３を透過し、パワーリサイクル分岐入力２７１５として第２の高反射性素子へ向かって配向される。パワーリサイクル分岐入力２７１５のビーム成分は、続いて、第４の位置‐角度変換レンズ２７０７を通って伝搬し、このレンズがレーザー源出力２７０１のビーム成分を第２の高反射性素子２７０８へ結像する。パワーリサイクル分岐入力は第２の高反射性素子２７０８で反射され、パワーリサイクル分岐出力２７１６としてノッチフィルタ２７０３へ戻る方向に配向される。パワーリサイクル分岐出力２７１６の一部はノッチフィルタ２７０３で反射されて付加的な装置出力２７１１となるが、パワーリサイクル分岐出力２７１６の光パワーの分離部分は透過されて付加的なフィードバック分岐入力２７１２となる。このように、所定のビーム成分は第１のフィードバック分岐とパワーリサイクル分岐との間の往復走行を続ける。つまり、ノッチフィルタ２７０３と第１の高反射性素子２７０６と第２の高反射性素子２７０８とにより、干渉計が形成されている。
【０１６４】
図２８は、図２７のレーザー源の個別の放出器に対応する放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する入射角及び波長での図２７のノッチフィルタの透過スペクトルの帯域幅と、当該放出器が放出した光パワーのうちノッチフィルタの透過分に対応する出力ビーム成分のスペクトル特性とを示すグラフである。図２８の放出スペクトル及び透過スペクトル及び出力ビームのスペクトル特性は、全て、図２７のレーザー源２７０１の単独の放出器で得られたものである。曲線２８０１は、図２７のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルを表している。ここからわかるように、個別の放出器は、比較的狭い波長領域で光パワーを放出する。曲線２８０１で表される放出スペクトルは、レーザー源２７０１においてフィードバックを受信しはじめた個別の放出器に対応する。したがって、曲線２８０１で表される放出スペクトルに対応するビームは、同様に狭いスペクトル帯域幅を有する他のビームに結合される場合にも、波長安定化装置の出力ビーム品質を低下させない充分に狭いスペクトル帯域幅を有する。
【０１６５】
曲線２８０２は、レーザー源２７０１の、曲線２８０１で表される放出スペクトルを有する個別の放出器に対応する入射角での、図２７のノッチフィルタ２７０３の透過スペクトルを表す。ここからわかるように、ノッチフィルタの透過スペクトルは、曲線２８０１で表される放出スペクトルの帯域幅よりも格段に狭いスペクトル帯域幅を有する。曲線２８０１，２８０２を比較すれば、充分に狭いフィードバックを形成してもレーザー源２７０１の個別のダイオード放出器の放出スペクトルを或る程度以上狭くすることはできないことが理解される。むしろ、スペクトルの広域化の効果、例えば空間的なスペクトルのホールバーニングにより、個別のダイオード放出器の放出スペクトル帯域幅を狭めることのできる角度は制限される。
【０１６６】
曲線２８０３は、個別の放出器が放出した光パワーのうちノッチフィルタの透過分に対応する出力ビーム成分のスペクトル特性を表している。曲線２８０３で表される出力ビームのスペクトル特性は、曲線２８０１で表される個別の放出器の放出スペクトルと、曲線２８０２で表される透過スペクトルとの積である。曲線２８０３で表される出力ビームのスペクトル特性は、個別のダイオード放出器が形成した光パワーの相当量が装置出力としてノッチフィルタを透過することを示している。ただし、ＤＷＢＣ装置が使用される特定の分野に応じて、これよりも多量もしくは少量の光パワーが装置出力へ結合されるほうが望ましい場合もある。透過もしくは反射される光パワーの相対比率は、ノッチフィルタの種々の特性を選択することによって調整可能である。
【０１６７】
図２９は、図２７のレーザー源の個別の放出器に対応する放出スペクトルの帯域幅と、当該放出器に対応する波長及び入射角での図２７のノッチフィルタの透過スペクトルの帯域幅と、当該放出器が放出した光パワーのうちノッチフィルタの透過分に対応する出力ビーム成分のスペクトル特性とを示すグラフである。図２９の放出スペクトル及び透過スペクトル及び出力ビームのスペクトル特性は、全て、図２７のレーザー源２７０１の単独の放出器で得られたものである。曲線２９０１は、図２７のレーザー源の個別の放出器の放出スペクトルを表している。ここからわかるように、個別の放出器は、比較的狭い波長領域で光パワーを放出する。曲線２９０１で表される放出スペクトルは、レーザー源２７０１においてフィードバックを受信しはじめた個別の放出器に対応する。したがって、曲線２９０１で表される放出スペクトルに対応するビームは、同様に狭いスペクトル帯域幅を有する他のビームに結合される場合にも、ＤＷＢＣシステムの出力ビーム品質を低下させない充分に狭いスペクトル帯域幅を有する。
【０１６８】
曲線２９０２は、レーザー源２７０１の、曲線２９０１で表される放出スペクトルを有する個別の放出器に対応する入射角での、図２７のノッチフィルタ２７０３の透過スペクトルを表す。曲線２９０２で表されるノッチフィルタの透過スペクトルは、選択された波長での部分的な透過性のみを有するように構成された修正ノッチフィルタに対応する。ここからわかるように、当該ノッチフィルタの透過スペクトルは、曲線２９０１で表される放出スペクトルの帯域幅よりも格段に狭いスペクトル帯域幅を有する。ただし、修正ノッチフィルタの部分反射性のために、このノッチフィルタの反射帯域は、図２８に示されているノッチフィルタの反射帯域ほど深くない。したがって、レーザー源２７０１の個別の放出器が放出した光パワーの修正ノッチフィルタの透過分に対応する出力ビーム成分のスペクトル特性を表す曲線２９０３は、ノッチフィルタが反射性を有する波長においてもゼロまでは降下しない。ＤＷＢＣ装置が使用される特定の分野に応じて、これより多量もしくは少量の光パワーを装置出力へ結合するために、減衰された反射率を示す修正ノッチフィルタの利用が望ましい場合もある。
【０１６９】
ＩＶ．高品質な結合出力ビームを形成するための波長‐角度選択の考察
高品質な結合出力ビームを形成するために、結合出力ビームを形成する各ビームは、空間的に重畳され、共通の伝搬方向を共有すべきである。言い換えれば、結合出力ビームの各ビーム成分は、所望の伝搬方向に対して平行に走行してビーム結合素子の重畳領域から出るのでなく、ビーム結合素子を出た後に残留角度スペクトルを有さないことが望ましい。種々の適用分野に対して充分な品質の結合出力ビームを形成するのに必要なビーム成分の空間的かつ方向的な結合を達成するには、ＤＷＢＣ装置の個々の要素を正確な相対位置に配置しなければならない。さらに、各要素の特徴及び光学特性は、ＤＷＢＣ装置の他の要素の特徴及び光学特性に照らして選択されなければならない。
【０１７０】
図３０には、ＤＷＢＣ装置の種々の要素が示されている。図３０に定められている各要素は、波長安定化装置３００１、光学望遠鏡３００２及びビーム結合素子３００３を含む。波長安定化装置３００１は、波長安定化装置出力を共同で形成する複数の個別ビームを、光学望遠鏡３００２を通してビーム結合素子３００３へ向かって配向する。図３０に示されている波長安定化装置３００１は図２２，図２３に示されている構成に似ているが、図１，図１０，図１２−図２３，図２７に示されている波長安定化装置、並びに、本明細書において図示乃至説明していない付加的な種々の波長安定化装置も、図３０に示されているようなＤＷＢＣ装置の波長安定化装置の要素として利用可能である。さらに、図３０には光学望遠鏡３００２が含まれているが、全てのＤＷＢＣ装置が光学望遠鏡を要するわけではない。図３０は単に、例示的なＤＷＢＣ装置の各要素の内部関連の様態の一例を示しているのみである。本発明は、図３０に示されていない要素を含む種々のＤＷＢＣ装置、又は、図３０に示されている要素を含まない種々のＤＷＢＣ装置を包含しうる。
【０１７１】
波長安定化装置３００１は、レーザー源の各放出器に所定の波長を対応させる波長選択素子を含む。種々の実施形態において、こうした波長選択素子は、複数もしくは単独の光学素子から形成可能である。図１，図１０，図１２−図２３，図２７に示されている波長安定化装置で利用される波長選択素子は、光学薄膜フィルタリング素子である。光学薄膜フィルタリング素子は、所定の狭帯域の波長を透過するスペクトル帯域通過素子、又は、所定の狭帯域の波長を反射するスペクトル帯域阻止素子であってよい。ただし、透過もしくは反射される狭帯域の波長は、少なくとも部分的に、放射が薄膜フィルタリング素子と相互作用する際の入射角によって定められる。言い換えれば、透過波長（帯域通過素子の場合）又は反射波長（帯域阻止素子の場合）は、入射ビームの角度変化に応じて変化する。薄膜フィルタリング素子の帯域通過特性及び帯域阻止特性は、複数のビームの干渉作用から生じる。したがって、薄膜フィルタリング素子の波長選択性は、回折もしくは屈折に依存せず、許容される狭帯域の波長の透過又は反射とは別である。波長選択薄膜フィルタリング素子は波長に依存する方式で単色の入射光の方向を変化させることはなく、多色の入射光ビームを複数の単色ビームへ分割することもない。
【０１７２】
図３０のコンテクストでは、波長安定化装置３００１のレーザー源の複数の放出器が放出した放射の第１の成分が共振フィードバックとして個別の放出器へ戻され、第２の成分が波長安定化装置３００１から外部へ配向される。当該第２の成分（波長安定化装置から外部へ配向される成分）が、光学望遠鏡３００２を通してビーム結合素子３００３へ配向される。ビーム結合素子３００３は、角度分散光学素子、すなわち、単色の入射光ビームを偏向する光学素子である。偏向されたビームが角度‐分散光学素子から出る方向は、単色の入射ビームの波長と入射ビームの入射角とによって定められる。入射角及び偏向角は、角度‐分散光学素子の面法線に対して定めることができる。例えばビーム結合素子３００３などの角度‐分散光学素子の光学特性は、回折現象又は屈折現象のいずれかによって定まる。したがって、偏向角は、特定の角度‐分散光学素子の特性に依存する回折角又は屈折角のいずれかとして説明可能である。
【０１７３】
多色の光ビームが角度‐分散光学素子（例えばビーム結合素子３００３）に入射する場合、この角度‐分散光学素子は多色の光ビームを複数の単色の光ビームへ分割する。単色の各光ビームは、当該角度‐分散光学素子から、基準伝搬方向に対して定められた残留伝搬角で出射される。ここから出る単色の各光ビームに対して、残留角（光学素子の特性に依存する回折角又は屈折角）は、その波長のみによって定められる。言い換えれば、ここから出る単色の各光ビームは、単独の波長‐出力角対に対応する。当該波長‐出力角対は、多色のビームの入射角と単色のビームの波長とによって定められる。
【０１７４】
図３０のＤＷＢＣ装置のコンテクストでは、多色の結合出力ビームがビーム結合素子３００３からの所望の出力である。したがって、複数の単色の入射ビームの波長‐入射角対を、結合出力ビームを形成する波長‐入射角対の領域から選択しなければならない。ビーム結合素子３００３から出る許容波長‐角度対の領域は、ビーム結合素子の特性によって定められる。つまり、ビーム結合素子３００３の特性は、共通の伝搬方向を有する複数のビーム成分から結合出力ビームを形成するための許容波長‐入射角対の集合を定義するビーム結合条件を定めている。よって、波長安定化装置３００１及び光学望遠鏡は、レーザー源の複数の放出器が放射した放射の第２の成分がビーム結合条件の定める基準を満足するビーム成分から形成されるよう、選択乃至配置されなければならない。
【０１７５】
しかし、出力ビーム結合素子３００３に達するビームは、波長安定化装置３００１の各要素の特性の影響を受ける波長‐角度対のスペクトルを有している。特に、図１，図１０，図１２−図２３，図２７に示されている波長安定化装置の薄膜フィルタリング素子は、レーザー源の各放出器に対する波長を選択する薄膜フィルタリング素子である。特に、所定の入射角に対して、図１，図１０，図１２−図２３，図２７に示されている波長安定化装置の波長フィルタリング素子は、単独かつ固有の狭帯域の波長のみを透過もしくは反射する。当該特定の入射角では、他の全ての波長がフィルタリング素子に対して非共振であり、共振フィードバックを形成してレーザー源の各レーザー素子もしくは放出器に戻すフィードバック分岐から出力される。ただし、僅かに角度が異なると、僅かに異なる固有の波長がフィルタリング素子と共振し、反射もしくは透過される。波長安定化装置は、位置‐角度変換光学系を用いて、各放出器の位置における小さな差をフィルタリング素子に対する入射角における小さな差へ変換する。ついで、フィルタリング素子が、各放出器に対応する各入射角で放射を透過又は反射させるために、放射の狭帯域の波長スペクトルを選択する。その後、波長安定化装置は、狭帯域の波長スペクトルに対応するビームを反射して各放出器へ戻すことにより、同じ波長でのさらなる放射放出を励起する。このようにして、レーザー源の各チャネル（放出器）は、その放出波長を、波長安定化装置がフィードバックによって形成した波長へ調整する。各チャネルは単独の波長へ調整されるが、この構成は、複数のチャネルがそれぞれ同じ波長のビームを放出する可能性を排除しない。例えば、レーザー源が複数のダイオードバーの積層体であるケースでは、異なるダイオードバーから成る個別の放出器がそれぞれ同じ波長のビームを放出することもある。
【０１７６】
したがって、初期のチャネル分離が空間的に線形であるか否かは重要ではない。装置は、チャネルが放出したビームの損失がフィルタリング素子で低減されるよう、各チャネルの波長をつねに調整する。つまり、非線形の空間的な放出器の分離によって、非線形の角度スペクトルと非線形の角度‐波長相関とが生じる。
【０１７７】
また、多くの実施形態において、波長フィルタリング素子は、初期のチャネル分離が非線形であるか否かに関係なく、許容波長‐角度対に対する非線形の透過特性もしくは反射特性を示す。波長安定化装置３００１が波長選択素子としてエタロンを用いている場合、許容波長‐角度対は、干渉条件
ｍλ＝２ｄ √（ｎｅｆｆ２−ｓｉｎ２θ）
によって定義される。つまり、エタロンの厚さｄ、より正確にはエタロンの光学厚さｎｅｆｆ*ｄが、透過次数ｍを定める。透過次数が１（ｍ＝１）であって、中心透過波長が特定の入射角に定められている場合、種々の波長が種々の入射角で透過される。ゆえに、エタロンの光学厚さｎｅｆｆ*ｄによってその波長‐角度分散特性が定められ、すなわち、光学厚さｎｅｆｆ*ｄによって許容波長‐角度対が定められる。エタロンによって複数の入射ビームに割り当てられる波長‐角度分散（すなわち、別の許容波長‐角度対に関する入射角の変化に対応する透過波長の変化）は、式
（ｄθ）／（ｄλ）＝−１／λ×（ｎｅｆｆ２−ｓｉｎ２θ）／（ｓｉｎθ・ｃｏｓθ）
によって得られる。当該波長‐角度分散関数は入射角ひいては波長安定化共振器に割り当てられた波長に応じて大きく変化する。エタロンによって割り当てられる波長‐角度分散の導関数は、式
｛ｄ／（ｄθ）｝｛（ｄθ）／（ｄλ）｝＝１／λ［２＋（ｎｅｆｆ２−ｓｉｎ２θ）｛（ｃｏｓ２θ−ｓｉｎ２θ）／（ｃｏｓ２θｓｉｎ２θ）｝］
によって得られる。エタロンによって定義される許容波長‐角度対の特性は、ビーム結合素子の分散の非線形性と比較されうるものでなければならない。
【０１７８】
図３１は、薄膜フィルタの波長‐角度分散とその導関数と示すグラフである。低屈折性（ｎｅｆｆ＝１．６２９）の溶融石英キャビティスペーサ層では、波長‐角度分散は、入射角約５５°で最大値を示し、５５°を中心とした角度スペクトルにわたってほぼ一定となることがわかる。５５°で波長‐角度分散の導関数はゼロへ至り、５５°を中心とした所定の角度の広がり（すなわち所定の入射角領域）に対して波長‐角度分散の導関数はゼロに近い値でほぼ一定となっている。ただし、図３１からわかるように、入射角５５°からの変化が大きくなるにしたがい、入射角における所定の差に対してより大きな量で波長‐角度分散が変化するようになり、さらに、波長‐角度分散の導関数の規模も著しく増大する。このようにしてエタロンの非線形性を調整可能である。特に、薄膜フィルタの厚さと（薄膜フィルタに対するビームの入射角を定める）波長安定化装置での薄膜フィルタの配向状態とを、特定の波長領域に対して、薄膜フィルタでの許容波長‐角度対を定める波長角度関係の値｛ｄ／（ｄθ）｝｛（ｄθ）／（ｄλ）｝がビーム結合素子３００３の特性によって定められるビーム結合条件の要求波長‐角度対を定める波長角度関係の値｛ｄ／（ｄθ）｝｛（ｄθ）／（ｄλ）｝に適応化されるように、選定できる。幾つかのケースでは、正確な整合の達成は不可能かもしれないが、所定の波長領域（すなわち特定の波長スペクトル）に対して、薄膜フィルタの波長角度関係の値｛ｄ／（ｄθ）｝｛（ｄθ）／（ｄλ）｝がビーム結合条件の波長角度関係の値｛ｄ／（ｄθ）｝｛（ｄθ）／（ｄλ）｝と同じ符号すなわち正もしくは負を有するよう、薄膜フィルタの特性を調整できる。波長角度関係の導関数を整合させるための（又は導関数の符号を整合させるための）波長スペクトルは、レーザー源の複数の放出器が放出した全ての波長を含む波長スペクトルに対応しうるか、又は、そのサブセットに対応しうる。
【０１７９】
図３２は、入射ビームの入射角の広がりが入射角５０°を中心として薄膜フィルタが動作するケースでの、波長安定化装置３００１から出る波長‐角度スペクトルを示すグラフである。ここからわかるように、入射角における一定の変化は透過波長におけるほぼ一定の変化に対応する。しかし、入射角が中心入射角５０°から大きく離れるにつれて、入射角の変化に対する透過波長の応答も非線形に増大する。波長安定化装置３００１から出る波長‐角度スペクトルは線形成分及び非線形成分の双方を有すると云ってよい。線形成分は点線で示されている線形外挿に対応し、一方、非線形成分は透過波長が線形外挿から偏差する量を定める成分として定義可能である。
【０１８０】
図３３は、入射ビームの入射角の広がりが入射角２０°を中心として薄膜フィルタが動作する場合の、波長安定化装置３００１から出る波長‐角度スペクトルを示すグラフである。ここからわかるように、入射角の変化に対する透過波長の角度の応答は、入射角領域全体にわたって非線形である。しかし、ビーム結合素子３００３の波長角度関係は、非線形の対関数を示す。特に、ビーム結合素子３００３の特性によって定められるビーム結合条件は、非線形の対関数を示す波長‐角度対を要求する。波長安定化装置３００１から出る波長‐角度スペクトルは線形成分及び非線形成分の双方を有すると云ってよい。線形成分は点線で示されている線形外挿に対応し、一方、非線形成分は透過波長が線形外挿から偏差する量を定める成分として定義できる。したがって、非線形成分は、破線で示されている波長偏差に対応する。
【０１８１】
図３４は、波長‐角度分散すなわち角度変化に対応する波長変化を種々の角度分散素子の波長の関数として示すグラフである。図３４に示されている曲線を形成する特性を有する角度分散素子は、１ミリメートル当たり種々の数のラインを有する回折格子である。グラフからわかるように、格子上でのラインの集中度が増大するにつれ、表示されている波長領域にわたる波長‐角度分散領域が大きくなる。したがって、ビーム結合素子３００３の特性によって定められるビーム結合条件は、許容対の角度と波長との関係が非線形である波長‐角度対を要求することがある。特に、線形曲線は、図３４に示されている各曲線に対して外挿可能であり、外挿された線形曲線は対応する格子の線形分散を定める。図３４の曲線で表される実際の波長‐角度分散に対応する曲線の形成に要求される線形曲線からの偏差は、各格子の波長‐角度分散の非線形成分を定める。
【０１８２】
図３２，図３３に関して、波長偏差を表す各曲線は、所定の波長領域に対して特定の特性を有する薄膜フィルタが形成した特定の波長偏差を示している。図３４に関しては、角度分散を表す曲線は、特定の特性を有するビーム結合素子の定めるビーム結合条件によって要求される特定の波長偏差に対応する。つまり、薄膜フィルタは、自身の所定の波長角度関係に対応する波長偏差を形成するために調整可能であり、ここで、形成される波長偏差は、出力結合素子の定めるビーム結合条件の波長偏差に整合する。言い換えれば、薄膜フィルタは、ビーム結合素子の非線形成分を減衰させる非線形成分を有する波長角度関係を形成するために調整可能である。
【０１８３】
図３５は、波長安定化装置の種々の構成につき、ビーム結合素子３００３から出る結合ビームのビームダイバージェンスを示すグラフである。特に、図３５に示されている曲線は、光学望遠鏡３００２がビームダイバージェンスを最小化する最適倍率を形成するように構成されているＤＷＢＣ装置に対応する。ただし、図３５からわかるように、光学望遠鏡３００２の最適倍率にかかわらず、ビーム結合素子３００３から出る結合出力ビームの各ビーム成分のビームダイバージェンスは、３つの薄膜フィルタの構成のうち２つにとって重要である。また、残った最後のビームダイバージェンスは、（５０°を中心とした角度スペクトルに対応する、より線形に近い領域とは異なり、）波長角度関係がほぼ非線形となる領域（３９°を中心とした角度スペクトルに対応する領域）で薄膜フィルタが動作する場合に達成される。
【０１８４】
図３５からわかるように、結合出力ビームのビーム成分のダイバージェンスであるビームダイバージェンスは、薄膜フィルタリング素子の特性、特に波長選択素子及びビーム結合素子の分散の整合度に大きく影響を受ける可能性がある。特に、いったん入射角が定められると、薄膜フィルタの厚さも同様に定められる。したがって、薄膜フィルタの厚さ、又は、より具体的に薄膜フィルタの光学厚さｎｅｆｆ*ｄは、ビーム結合素子の非線形分散を考慮するために調整可能なパラメータを表す。特に、薄膜フィルタの非線形性は、薄膜フィルタの波長‐角度分散の導関数がビーム結合素子の波長‐角度分散の導関数にほぼ整合するように入射角を適切に選定することによって調整可能である。特に、薄膜フィルタもしくは他のタイプの薄膜フィルタリング素子の特性は、特定の波長領域に対して、又は、特定の角度スペクトルに対して、薄膜フィルタリング素子での許容波長‐角度対を定める波長角度関係の値｛ｄ／（ｄθ）｝｛（ｄθ）／（ｄλ）｝が正又は負となるように調整可能である。
【０１８５】
しかし、薄膜フィルタリング素子での許容波長角度関係の非線形性が、ビーム結合素子によって定められる出力結合条件の要求波長角度関係の非線形性に整合する場合であっても、出力ビーム品質は最適状態には及ばない。光学望遠鏡３００２は、波長成分に影響を与えずに、波長安定化装置３００１から出るビームの波長‐角度対の角度成分に一定の線形変化を加えるために利用可能である。
【０１８６】
図３６は、波長安定化装置３００１から出た波長‐角度スペクトルの線形調整量を示すグラフである。角度スペクトルは、光学望遠鏡３００２との相互作用の結果、圧縮され、反転されている。同様の方式で、薄膜フィルタから出た波長‐角度スペクトルを、適切なビーム結合のためのビーム結合条件の要求波長‐角度スペクトルにほぼ整合させることができる。しかし、ビーム結合素子に対して最適化されていない薄膜フィルタのために、図３６には、ビーム結合条件の要求波長‐角度スペクトルに整合しない、望遠鏡から出た波長‐角度スペクトルの成分が示されている。不整合の成分は、格子後方の同じ光円錐においては回折せず、（図３５の２０°を中心とした角度スペクトルに対応する曲線からわかるように）寄生ダイバージェンスの急峻化を引き起こす。
【０１８７】
図３６はさらに、光学望遠鏡３００２が薄膜フィルタリング素子で定められた波長角度関係の角度成分の線形変換を行うことにより、薄膜フィルタの定める波長角度関係の角度スペクトルを、ビーム結合素子３００３の定めるビーム結合条件の要求角度スペクトルに適応化できることを示している。したがって、光学望遠鏡３００２は、薄膜フィルタでの許容波長‐角度対を定める波長角度関係の値｛ｄ／（ｄθ）｝｛（ｄθ）／（ｄλ）｝を、薄膜フィルタの波長角度関係の値｛ｄ／（ｄθ）｝｛（ｄθ）／（ｄλ）｝が光学望遠鏡の形成した角度スペクトルの変換後に定められる場合に、ビーム結合条件の要求波長‐角度対の定める波長角度関係の値｛ｄ／（ｄθ）｝｛（ｄθ）／（ｄλ）｝に整合させる。言い換えれば、光学望遠鏡により、波長角度関係の非線形性を適応化するために、考慮すべき薄膜フィルタの波長角度関係の角度スペクトルを変換することができる。
【０１８８】
まとめると、こうしたキャビティから導出される出射波長スペクトルは、後方の分散素子のビーム結合要求に適合しない非線形の波長角度関係を示す。分散度及びスペクトル帯域幅に依存して、分散素子そのものも非線形の波長‐角度対を含みうる。波長安定化キャビティと分散素子とが異なる線形及び非線形の角度波長関係を示すかもしれない。適切なビーム結合には、いずれかのタイプの変換による双方の調整が要求される。角度波長関係を操作する最も単純な変換は、薄膜フィルタを出る出射角度スペクトルを拡大又は縮小することである。これにより、調整に対して、キャビティと格子との間の波長角度関係における線形の不整合は許容される。ただし、非線形項の適合化は行わなければならない。当該タスクを処理する手段の１つとして、格子の分散度を低減し、低い非線形性を取得することが挙げられる。このアプローチの欠点は、分解能が低下し、個別ビームのスペクトルを密に集積しにくくなることである。別のアプローチとして、角度波長の残留非線形性が生じる角度で薄膜フィルタを動作させ、高分散性素子の非線形性を正確に消去する手段が挙げられる。薄膜フィルタが波長角度関係における線形項と非線形項とを相互結合するので、フィルタと分散素子との間の望遠鏡の光学倍率を再調整して非線形調整量を平衡化する必要がある。
【０１８９】
波長安定化外部共振器及び出力結合装置の上述の説明が単に本発明の基本方式の例であって、幾つかの好ましい技術を示すにすぎないことは理解されるであろう。本発明の別の実施形態が個々の点で上述した例から異なっていてよいことも理解される。本発明への全ての引用は、その箇所で議論されている本発明の特定の例の参照を意図しているのであり、より一般的に本発明の範囲の限定を示す意図のものでない。所定の特徴に対して特殊性や不利を云う全ての言辞は当該特徴に対する優先性の欠如を表示しようとするものであって、格別のことわりないかぎり、本発明全体の範囲からの排除を意味しない。
【０１９０】
本発明を説明するコンテクスト（特に以下の特許請求の範囲のコンテクスト）における「１つの」「所定の」「前記」及び類似の語の使用は、コンテクストによる格別のことわり又は明確な反対表示のないかぎり、単数及び複数の双方をカバーするものと理解されるべきである。「から成る」「有する」「含む」「備える」などの語は、格別のことわりないかぎり、非限定の語である（つまり“〜を含むがこれに限定されない”を意味する）と理解されたい。値領域の言及は、格別のことわりないかぎり、当該領域に入る個別の値のそれぞれに言及する手間を省くために用いているのみであって、個別の各値はそれぞれが言及されているのと同様に本明細書に含まれる。上述した全ての方法は、コンテクストによる格別のことわり又は明確な反対表示のないかぎり、適切な任意の順序で実行可能である。例示又は列挙の言辞（“例えば”など）の使用は全て、単に本発明をより良く理解してもらうためのものであり、格別のことわりないかぎり、本発明の範囲の限定を意味しない。本明細書の如何なる言辞も、本発明を実施するのに必須の、特許請求の範囲に挙げられていない要素を表現するものではないと理解されたい。
【０１９１】
したがって、本発明は、適用法に許容されるかぎりにおいて、以下に挙げる特許請求の範囲に言及された発明特定事項の全ての修正形態及び等価形態を含む。さらに、上述した要素を可能な全てのバリエーションで組み合わせたあらゆる形態も、コンテクストによる格別のことわり又は明確な反対表示のないかぎり、本発明に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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