(57)【要約】【課題】  本発明は、損傷しきい値が高い空間フィルタを提供するものである。【解決手段】  空間フィルタ１は、フィルタ本体１１と、このフィルタ本体１１の内部に形成された光路１２とを備える。光路１２は、光路１２の前方に進むにつれて縮径するテーパ部１２１を備える。テーパ部１２１を用いたことにより、ピンホール部１３の周縁部に集光されるべきレーザ光を散乱させることができる。すると、ピンホール部１３の周縁における、単位面積あたりのエネルギー密度を小さくすることができ、ピンホール部１３の周縁の損傷を防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ本体と、このフィルタ本体の内部に形成された光路とを備え、前記光路は、前記光路の前方に進むにつれて縮径するテーパ部を備えていることを特徴とする空間フィルタ。
【請求項２】
前記フィルタ本体は、光を透過する材料により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の空間フィルタ。
【請求項３】
前記光路の内面は、ガラスまたは樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空間フィルタ。
【請求項４】
前記光路の入口側には、前記光路へ向けて光を集光する集光レンズが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空間フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光における高次回折光を除去するための空間フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、このような空間フィルタにおいては、金属の平板にピンホールを空けたものが用いられている。このピンホールの内部にレーザ光を通過させることにより、レーザ光から高次回折光が除去される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の空間フィルタにおいては、集光されたレーザ光がピンホールの外周部に照射される。すると、高出力（例えばテラワットクラス）のレーザ光にこのフィルタを用いると、ピンホール周囲が熱により損傷したり変形したりするという問題があった。つまり、従来の空間フィルタは、損傷しきい値が低く、テラワットクラスのレーザ光に対しては使用することが難しかった。
【０００４】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、損傷しきい値が高い空間フィルタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る空間フィルタは、フィルタ本体と、このフィルタ本体の内部に形成された光路とを備えている。前記光路は、前記光路の前方に進むにつれて縮径するテーパ部を備えている。
【０００６】
前記フィルタ本体は、光を透過する材料により構成されることが好ましい。
【０００７】
前記光路の内面は、例えば、ガラスまたは樹脂により構成される。
【０００８】
前記光路の入口側には、前記光路へ向けて光を集光する集光レンズを配置することができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の空間フィルタによれば、損傷しきい値が高い空間フィルタを提供することが可能となる。
【００１０】
請求項２記載の空間フィルタによれば、フィルタ本体の発熱を低減しうる空間フィルタを提供することが可能となる。
【００１１】
請求項３記載の空間フィルタによれば、光路内においてプラズマを生成しにくい空間フィルタを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る空間フィルタの第１実施形態を用いた光学系について、図１を用いて説明する。この光学系は、空間フィルタ１と、集光レンズ２と、出力レンズ３とを備えている。
【００１３】
空間フィルタ１は、フィルタ本体１１と、このフィルタ本体１１の内部に形成された光路１２と、光路１２の先端部に形成されたピンホール部１３とを備えている。フィルタ本体１１は、この実施形態では、光（レーザ光）を透過する材料により構成されている。このような材料としては、例えば、ガラスや合成樹脂である。これらの材料は、高い耐熱性を備えることが好ましい。例えば、ガラスとしては、耐熱ガラス（例えばホウケイ酸ガラス）を用いることが好ましい。もちろん、石英ガラスなどの他のガラスを用いることも可能である。
【００１４】
光路１２は、フィルタ本体１１の軸心にほぼ平行な方向に形成されている。光路１２は、テーパ部１２１と基部１２２とを備えている。基部１２２は、光路１２の入口側から、フィルタ本体の軸心にほぼ平行に延長されている。テーパ部１２１は、基部１２２の終端から、光路１２の終端（すなわちピンホール部１３）にかけて形成されている。テーパ部１２１は、光路１２の前方に進むにつれて縮径する形状となっている。テーパ部１２１の傾斜角度は、集光レンズ２によって集光されたレーザ光４の進行を妨げない程度であることが好ましい。
【００１５】
集光レンズ２は、光路１２の入口側に配置されている。集光レンズ２は、レーザ（図示せず）から光路１２へ向かうレーザ光４を集光するものである。この実施形態では、集光レンズ２として平凸レンズが用いられている。集光レンズ２の集光点は、ピンホール部１３の位置とされている。
【００１６】
出力レンズ３は、光路１２の出口側に配置されている。出力レンズ３は、ピンホール部１３から出力された光を平行光に変えるものである。この実施形態では、出力レンズ３として平凸レンズが用いられている。
【００１７】
つぎに、前記のように構成された空間フィルタ１の作用について説明する。まず、図示しないレーザから、レーザ光４が集光レンズ２に向けて照射される。このレーザ光４は、集光レンズ２で集光されて、光路１２の内部に入る。光路１２に入ったレーザ光４は、ピンホール部１３を通過する。これにより、レーザ光から高次回折光を除去することができる。ピンホール部１３を通過した光４は、出力レンズ３により平行光とされる。
【００１８】
一方、ピンホール２の周縁部に向けて進むレーザ光４の一部は、テーパ部１２１に当たる。すると、この光４は、テーパ部１２１の内面での屈折により、入射した方向と異なる方向へ散乱される。
【００１９】
このため、本実施形態によれば、テーパ部１２１を用いたことにより、ピンホール部１３の周縁部に集光されるべきレーザ光を散乱させることができる。すると、ピンホール部１３の周縁における、単位面積あたりのエネルギー密度を小さくすることができ、ピンホール部１３の周縁の損傷を防ぐことができる。
【００２０】
また、本実施形態では、テーパ部１２１によりレーザ光を散乱させているので、散乱光のエネルギーを、広い面積で受けることができる。これにより、テーパ部１２１の過熱を防止することができる。
【００２１】
さらに、本実施形態では、フィルタ本体１１を、光を透過する材料により構成したので、散乱したレーザ光によるフィルタ本体１１の温度上昇を防ぐことができる。これにより、フィルタ本体１１の損傷しきい値をさらに高くすることができる。
【００２２】
さらに、本実施形態では、フィルタ本体１１、特に光路１２の周囲を、ガラスまたは合成樹脂により形成したので、光路１２の内面を滑らかに形成することができる。光路１２の形成方法としては、例えば、既製のガラスチューブをバーナーで加熱して引き延ばす方法、中心穴を切削加工して得たガラスチューブをバーナーで加熱して引き延ばす方法などの種々の方法を用いることができる。このように、引き延ばし工程を経ることにより、光路１２の内面を滑らかにすることができる。あるいは、型を用いて、光路１２の内面を滑らかに形成することもできる。光路１２を引き延ばすことなく、単に切削などの加工により形成すると、その内面に微小突起が形成され、ここに、レーザ光の電界集中に起因するプラズマが発生して、エネルギー損失が増大することがある。本実施形態では、光路１２の内面を滑らかに形成できるので、プラズマの発生を防止して、エネルギー効率を向上させることができる。
【００２３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る空間フィルタ１０を、図２に基づいて説明する。この空間フィルタ１０の説明においては、第１実施形態と基本的に共通の構成については、同一符号を付して説明を簡略化する。
【００２４】
第１実施形態の空間フィルタ１では、光路１２を、テーパ部１２１と基部１２２とから構成した。これに対して、第２実施形態の空間フィルタ１０では、光路１２を、全体として、先細りのテーパ状とした。すなわち、この第２実施形態では、光路１２自体が、テーパ部１２１を構成していることになる。光路１２のテーパ角度は、集光されたレーザ光４（図２中破線で示す）の進行を妨げない程度であることが好ましい。
【００２５】
第２実施形態の空間フィルタ１０における他の構成、および、これが組み込まれる光学系は、前記第１実施形態の場合と同様なので、詳細な説明を省略する。
【００２６】
（実施例）
前記第２実施形態の空間フィルタ１０を用いた光学系により、テラワットレーザに対するフィルタリングを行った。実験条件は下記の通りである。
（実験条件）
フィルタ本体の長さＬ１：２０．０ｍｍ
ピンホール部の直径Φ１：０．２ｍｍ
光路の開口径Φ２：２．５ｍｍ
【００２７】
この条件下で、真空チェンバー内に空間フィルタを配置し、これにテラワットレーザを照射した。その結果、出力光において、図３（ｂ）に示す空間プロファイルを得ることができた。図３（ａ）は、フィルタ透過前の状態を示している。したがって、楕円であったレーザプロファイルを、本実施形態の空間フィルタを用いて、円形のプロファイルに成形することができた。この例では、透過前の空間プロファイルとガウス関数との相関が約９２％であったのに対して、透過後では約９５％に向上していた。
【００２８】
また、この例では、空間フィルタにおけるエネルギー透過率が約８０％となった。したがって、約２０％のエネルギー損失により空間プロファイルを向上できることが判った。
【００２９】
なお、本発明の空間フィルタは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に用いられる光学系の概略的な説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る空間フィルタの断面図である。
【図３】実施例におけるレーザ光の空間プロファイルを示す図であり、図（ａ）は空間フィルタ透過前、図（ｂ）は透過後の状態を示している。
【符号の説明】
【００３１】
１・１０  空間フィルタ
１１  フィルタ本体
１２  光路
１２１  テーパ部
１２２  基部
１３  ピンホール部
２  集光レンズ
３  出力レンズ
４  レーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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