(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザアレイがスタック状に積層された半導体レーザアレイスタックと前記各半導体レーザアレイの出射面から出射された光を半導体レーザアレイの積層方向と平行な方向に集光する複数の集光手段とから構成され、スポットがストライプ状の平行光束を、そのストライプの長手方向と垂直方向に複数個配列した平行光束群を出力する第１の光源と、
前記平行光束群を一方の主面に入射させるように配置されると共に、前記一方の主面上の、前記各平行光束が入射する部分に対応する位置に、複数のストライプ状の光反射部が形成されている光学板と、
複数の半導体レーザアレイがスタック状に積層された半導体レーザアレイスタックと前記各半導体レーザアレイの出射面から出射された光を半導体レーザアレイの積層方向と平行な方向に集光する複数の集光手段とから構成され、スポットがストライプ状の平行光束を、そのストライプの長手方向と垂直方向に複数個配列した平行光束群を出力する第２の光源であって、前記第２の光源から出力された平行光束群を、前記光学板の他方の主面から入射させて前記光反射部の間隙を透過させる位置に配置されると共に、前記第１の光源から出力されて前記光反射部によって反射した反射光束の光軸と、前記第２の光源から出力されて前記光学板を透過した透過光束の光軸とが平行となるように配置された第２の光源と、を備え、
前記第１の光源の前記複数の半導体レーザアレイの積層方向と前記第２の光源の前記複数の半導体レーザアレイの積層方向とは同じ方向であって、
前記光学板の前記光反射部のストライプは、前記第１の光源の前記複数の半導体レーザアレイの積層方向と同じ方向に配列していると共に、その間隔が前記第１の光源から出力される前記ストライプ状の平行光束の間隔と等しく設定されていることを特徴とする集光装置。
【請求項２】
前記集光手段は、前記半導体レーザアレイに平行に配置されたシリンドリカルレンズ、ガラスファイバレンズ、セルフォックレンズからなる群から選択されるいずれかの集光手段であることを特徴とする請求項１に記載の集光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の第１の集光装置と、
前記第１の集光装置から出力された光束を、一方の主面に入射させて反射させるように配置された偏光ビームスプリッタと、
請求項１又は２に記載の第２の集光装置であって、前記第２の集光装置から出力された光束を、前記偏光ビームスプリッタの他方の主面に入射させて透過させるように配置されると共に、前記第１の集光装置から出力されて前記偏光ビームスプリッタによって反射した反射光束の光軸と、前記第２の集光装置から出力されて前記偏光ビームスプリッタを透過した透過光束の光軸とが平行となるように配置された第２の集光装置と、
を備えたことを特徴とする集光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体レーザアレイスタックから出力される光束のような、ストライプ状光束の光密度を増加するための集光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザは、高効率、長寿命、小型化が図れることにより、例えば固体レーザの励起用光源として広く用いられている。中でも、活性層をいくつかの単一モードストライプに分割したアレイ構造を持つ半導体レーザアレイを、スタック状に積層した半導体レーザアレイスタックは、高出力を得られる半導体レーザとして注目を集めている。
【０００３】
しかし、連続発振、あるいはｄｕｔｙ比の大きいパルス発振をする半導体レーザは発熱量が大きく、半導体レーザアレイをスタック状に積層するためには、各半導体レーザアレイ間に放熱板あるいは水冷プレート等を挿入する必要がある。ここで、放熱板あるいは水冷プレートの厚みは通常１〜２ｍｍ程度あるため、半導体レーザアレイスタックを構成する各半導体レーザアレイの間隔も１〜２ｍｍ程度存在することになる。その結果、半導体レーザアレイスタックから出力されるレーザ光は、スポットがストライプ状の複数の平行光束群となり、光密度が非常に小さくなってしまうという問題点がある。
【０００４】
上記問題点を解決する手段として、例えば特開平４−７８１８０号公報に記載されているように、２つの半導体レーザアレイスタックから出力されるレーザ光を、偏光ビームスプリッタを用いて合成することにより、レーザ光の光密度を増加させる装置が開示されている。上記装置を用いることにより、１つの半導体レーザアレイスタックから出力されるレーザ光と比較して大きな密度を有するレーザ光を出力することができるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記装置には以下に示すような問題点がある。すなわち、第１に、上記の装置は２つの半導体レーザアレイスタックから出力されたレーザ光を合成するために偏光ビームスプリッタを用いている。そのため、２つの半導体レーザアレイスタックから出力されたレーザ光を合成するときには、各半導体レーザスタックから出力されたレーザ光を、その偏光方向が９０度だけ異なるように偏光ビームスプリッタに入射させることによって効率良く光密度を増加させることができるが、３つ以上の半導体レーザアレイスタックから出力されたレーザ光を用いてさらに光密度を増加させることはできないといった問題点がある。
【０００６】
第２に、上記の装置は偏光ビームスプリッタを用いているため、２つの半導体レーザアレイスタックから出力され、偏光ビームスプリッタによって合成されたレーザ光は、異なる２つの偏光方向を持ったレーザ光が混在することになる。その結果、例えばＮｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ4に代表される、光の吸収において偏光依存性を有する固体レーザ媒質に対しては、励起効率を向上させることができないといった問題点もある。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決し、半導体レーザアレイスタックから出力される出力光のような、スポットがストライプ状の複数の平行光束群の光密度を効率良く増加させることができると共に、偏光方向を揃えたまま光密度を増加させることができる集光装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の集光装置は、複数の半導体レーザアレイがスタック状に積層された半導体レーザアレイスタックと各半導体レーザアレイの出射面から出射された光を半導体レーザアレイの積層方向と平行な方向に集光する複数の集光手段とから構成され、スポットがストライプ状の平行光束を、そのストライプの長手方向と垂直方向に複数個配列した平行光束群を出力する第１の光源と、平行光束群を一方の主面に入射させるように配置されると共に、一方の主面上の、各平行光束が入射する部分に対応する位置に、複数のストライプ状の光反射部が形成されている光学板と、複数の半導体レーザアレイがスタック状に積層された半導体レーザアレイスタックと各半導体レーザアレイの出射面から出射された光を半導体レーザアレイの積層方向と平行な方向に集光する複数の集光手段とから構成され、スポットがストライプ状の平行光束を、そのストライプの長手方向と垂直方向に複数個配列した平行光束群を出力する第２の光源であって、第２の光源から出力された平行光束群を、光学板の他方の主面から入射させて光反射部の間隙を透過させる位置に配置されると共に、第１の光源から出力されて光反射部によって反射した反射光束の光軸と、第２の光源から出力されて光学板を透過した透過光束の光軸とが平行となるように配置された第２の光源と、を備え、第１の光源の複数の半導体レーザアレイの積層方向と第２の光源の複数の半導体レーザアレイの積層方向とは同じ方向であって、光学板の光反射部のストライプは、第１の光源の複数の半導体レーザアレイの積層方向と同じ方向に配列していると共に、その間隔が第１の光源から出力されるストライプ状の平行光束の間隔と等しく設定されていることを特徴とする。
【０００９】
集光装置を上記構成とすることにより、第１の光源から出力された平行光束群と、第２の光源から出力された平行光束群とが互いに重なることなく、効率良く光密度を増加させることが可能となる。
【００１０】
本発明の集光装置は、第１の光源が、複数の半導体レーザアレイがスタック状に積層された半導体レーザアレイスタックと、各半導体レーザアレイの出射面から出射された光を、半導体レーザアレイの積層方向と平行な方向に集光する複数の集光手段とから構成されることを特徴としても良い。
【００１１】
第１の光源を上記構成とすることにより、第１の光源から、偏光方向の揃った平行光束群を出力することが可能となる。
【００１２】
本発明の集光装置は、第２の光源が、複数の半導体レーザアレイがスタック状に積層された半導体レーザアレイスタックと、各半導体レーザアレイの出射面から出射された光を、半導体レーザアレイの積層方向と平行な方向に集光する複数の集光手段とから構成されることを特徴としても良い。
【００１３】
第２の光源を上記構成とすることにより、第２の光源から、偏光方向の揃った平行光束群を出力することが可能となる。
【００１４】
なお、本発明の集光装置において、第１および第２の光源の双方を、上記のように半導体レーザアレイスタックと集光手段から構成することにより、第１および第２の光源から出力されたレーザ光を偏光方向の揃った状態で合成することが可能となる。
【００１５】
上記の集光手段は、半導体レーザアレイに平行に配置されたシリンドリカルレンズ、ガラスファイバレンズ、セルフォックレンズからなる群から選択されることが好適である。
【００１６】
本発明の集光装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の第１の集光装置と、第１の集光装置から出力された光束を、一方の主面に入射させて反射させるように配置された偏光ビームスプリッタと、請求項１〜４のいずれか１項に記載の第２の集光装置であって、第２の集光装置から出力された光束を、偏光ビームスプリッタの他方の主面に入射させて透過させるように配置されると共に、第１の集光装置から出力されて偏光ビームスプリッタによって反射した反射光束の光軸と、第２の集光装置から出力されて偏光ビームスプリッタを透過した透過光束の光軸とが平行となるように配置された第２の集光装置とを備えたことを特徴としても良い。
【００１７】
上記構成とすることにより、第１の集光装置によって密度が増加された光束と第２の集光装置によって密度が増加された光束とを合成することが可能となり、光束の密度をさらに増加することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る集光装置である。本実施形態に係る集光装置１０は、第１の光源１２、第２の光源１４および光学板１６から構成されている。
【００１９】
第１の光源１２は、半導体レーザアレイ１７を水冷プレート１８を介して複数個積層した半導体レーザアレイスタック２０と、各半導体レーザアレイ１７から出力されたレーザ光を平行光束とするために各半導体レーザアレイ１７の出射面と平行に近接設置された複数のシリンドリカルレンズ２２から構成されている。半導体レーザアレイスタック２０の出射面は、半導体レーザアレイ１７の出射面と水冷プレート１８の側面とが交互に配置された形状になっていることより、半導体レーザアレイスタック２０の出射面からは、半導体レーザアレイ１７の個数と同数のストライプ状の断面を有する光束が出力されることになる。ここで半導体レーザアレイから出力されるレーザ光は通常、ヘテロ接合面に平行な方向（半導体レーザアレイのアレイ方向）への拡がりは小さいが、ヘテロ接合面に垂直な方向（半導体レーザアレイの積層方向）には約４０゜と大きな発散角を有する。そこで、上記のシリンドリカルレンズ２２を用いることにより、各半導体レーザアレイ１７から出力された光束を平行光束としている。また、水冷プレート１８の厚みが均一且つ一定であることから、第１の光源１２から出力される光束は、互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束となる。
【００２０】
光学板１６は、透光性物質を主材としたプレートから成り、第１の光源１２から出力された光束の光路上に、その光軸と４５度の角度をなして設置されている。光学板１６の主面のうち第１の光源１２から出力された光が入射する方の面（以下表面１６ａという）上の、前記第１の光源１２から出力された光束が入射する部分およびその近傍には、光反射性の材質から形成される光反射性薄膜２４が形成されている。すなわち、第１の光源１２から出力される光が、互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束であることより、光学板１６の表面１６ａには、図２に示すように互いに平行で等間隔に配列された複数の帯状の光反射膜２４が形成されている。また、表面１６ａ上の、上記光反射性薄膜２４が形成されていない部分には光透過性薄膜２６が形成されている。
【００２１】
第２の光源１４は、第１の光源１２と同様に半導体レーザアレイ１７を水冷プレート１８を介して複数個積層した半導体レーザアレイスタック２０と、各半導体レーザアレイ１７から出力された光を平行光束とするために各半導体レーザアレイ１７の出射面に近接して設置された複数のシリンドリカルレンズ２２から構成されている。したがって、第２の光源１４から出力される光も第１の光源１２から出力される光と同様に、互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束となる。
【００２２】
また、第２の光源１４は、第２の光源１４から出力された光が、その光軸と４５度の角度をもって光学板１６の裏面１６ｂに入射できるような向きに配置されており、かつ、第２の光源１４から出力された互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束が、光学板１６の表面１６ａに形成された光透過性薄膜２６の部分を透過できるような位置に配置されている。
【００２３】
光学板１６が第１の光源１２から出力された光束の光軸および第２の光源１４から出力された光束の光軸の双方と４５゜の角度を有して配置されていることにより、第１の光源１２から出力されて光学板１６上に形成された光反射性薄膜２４によって反射した複数のストライプ状の光束と、第２の光源１４から出力されて光学板１６内および光学板１６上に形成された光透過性薄膜２６を透過した複数のストライプ状の光束の光軸方向は同一の方向となる。
【００２４】
続いて、本実施形態に係る集光装置の作用について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は第１の光源１２から出力された光、第２の光源１４から出力された光、第１の光源１２から出力されて光学板１６上に形成された光反射性薄膜２４によって反射した光と第２の光源１４から出力され光学板１６内および光学板１６上に形成された光透過性薄膜２６を透過した光との合成光を、それぞれ光軸に対して垂直に切った場合の断面図である。
【００２５】
第１の光源から出力された光は、半導体レーザアレイスタック２０から出力されたレーザ光を複数のシリンドリカルレンズ２２によって平行化しているため、図３（ａ）に示すような互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束となる。第２の光源から出力された光も同様に、図３（ｂ）に示すような互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束となる。ここで、光学板１６は、第１の光源１２から出力された光を、表面１６ａに形成された光反射性薄膜２４によって反射させ、また第２の光源１４から出力された光を、内部および表面１６ａに形成された光透過性薄膜２６を透過させるような位置に配置されている。よって、これらの反射光と透過光は、互いに重ならず且つ互いに同一方向（図１のｘ方向）に進行し、その断面は図３（ｃ）のようになる。その結果、これらの反射光と透過光の合成光は、第１の光源１２から出力された光、または第２の光源１４から出力された光と比較して２倍の密度を有する光となる。
【００２６】
また、第１の光源１２から出力されるレーザ光は、半導体レーザアレイ１７の積層方向と垂直の偏光方向、具体的には図１のｘ軸に平行な偏光方向を有してｚ方向に進行する。したがって、第１の光源１２から出力されるレーザ光は、光軸に対して４５゜の角度をもって設置された光学板１６の表面１６ａに形成された光反射性薄膜２４によって反射されると、ｚ軸に平行な偏光方向を有するレーザ光としてｘ方向に進行することになる。
【００２７】
一方、第２の光源１４から出力されるレーザ光は、半導体レーザアレイ１７の積層方向と垂直の偏光方向、具体的には図１のｚ軸に平行な偏光方向を有しｘ方向に進行し、光学板１６内および光学板１６の表面１６ａに形成された光透過性薄膜２６を透過しても偏光方向および進行方向は変わらない。
【００２８】
よって、第１の光源１２から出力され光学板１６上に形成された光反射性薄膜２４によって反射した光と第２の光源１４から出力され光学板１６内および光学板１６上に形成された光透過性薄膜２６を透過した光の合成光は、ｚ軸に平行な偏光方向を有し、ｘ方向に進行する光となる。
【００２９】
さらに、本実施形態に係る集光装置の効果について説明する。集光装置１０は、第１の光源１２から出力した光と第２の光源１４から出力した光とを、互いに重ならないように合成することができるため、空間的に均一に、しかも効率良く光密度を増加させることが可能となる。したがって、構造上、光密度が小さくなってしまう半導体レーザアレイスタックからの出力光を、効率良く増加させることが可能となる。
【００３０】
また、偏光ビームスプリッタをもちいて光密度を増加させる装置などと異なり、レーザ光の偏光方向を揃えた状態で光密度を増加させることが可能であるため、例えばＮｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ4に代表される、光の吸収において偏光依存性を有する固体レーザ媒質を効率良く励起することができる光を出力することが可能となる。
【００３１】
続いて、本発明の第２の実施形態に係る集光装置について説明する。図４は、本実施形態に係る集光装置３０の斜視図である。集光装置３０が第１の実施形態に係る集光装置１０と構成上異なる点は、第１の実施形態に係る集光装置１０は、２つの光源から出力された光を合成するために、２つの光源と１枚の光学板から構成されていたのに対し、集光装置３０は、３つの光源から出力された光を合成するために、３つの光源と２枚の光学板から構成されていることである。
【００３２】
第１の光源３２は、第１の実施形態に係る集光装置の光源と同様に、半導体レーザスタック２０とシリンドリカルレンズ２２とから構成されている。したがって、第１の光源３２から出力される光は、互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束となる。
【００３３】
第１の光学板３４は、透光性物質を主材としたプレートであり、第１の光源１２から出力された光束の光路上に、その光軸と４５度の角度をもって設置されている。第１の光学板３４の主面のうち第１の光源３２から出力された光が入射する方の面（以下表面３４ａという）上の、第１の光源３２から出力された光束が入射する部分およびその近傍には、光反射性薄膜２４が形成されている。具体的なパターンは図５（ａ）に示すような、ストライプ形状となっている。また、表面３４ａ上の、上記光反射性薄膜２４が形成されていない部分には光透過性薄膜２６が形成されている。よって、具体的なパターンは図５（ａ）に示すような、になっている。
【００３４】
第２の光源３６も第１の光源３２と同様な構成になっており、第２の光源３６から出力された光が、その光軸と４５゜の角度をなして第１の光学板３４の裏面３４ｂに入射できるような向きに配置されており、かつ、第２の光源３６から出力された互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束が、第１の光学板３４の表面３４ａに形成された光透過性薄膜２６の部分を透過できるような位置に配置されている。
【００３５】
第１の光学板３４が第１の光源３２から出力された光束の光軸および第２の光源３６から出力された光束の光軸の双方と４５゜の角度を有して配置されていることにより、第１の光源３２から出力され、第１の光学板３４上に形成された光反射性薄膜２４によって反射した複数のストライプ状の光束と、第２の光源３６から出力され、第１の光学板３４内および第１の光学板３４上に形成された光透過性薄膜２６を透過した複数のストライプ状の光束は同一の光軸方向を有することになる。その結果、この合成光は互いに平行で密に配列された複数のストライプ状の光束となる。
【００３６】
第２の光学板３８は、透光性物質を主材としたプレートであり、上記合成光の光路上に、その光軸と４５゜の角度をなして設置されている。第２の光学板３８の主面のうち、上記合成光が入射する面の反対側の面（以下表面３８ａという）上の、上記合成光が透過する部分およびその近傍には、上記合成光が透過できるように光透過性薄膜２６が形成されており、それ以外の部分には、後に説明する第３の光源４０から出力された光束を反射できるように、光反射性薄膜２４が形成されている。具体的なパターンは図５（ｂ）に示すようなストライプ形状となっている。
【００３７】
第３の光源４０も第１の光源３２と同様な構成になっており、第３の光源４０から出力された互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束が、第２の光学板３８の表面３４ａに入射し、第２の光学板３８の表面３４ａに形成された光反射性薄膜２４の部分で反射するような位置に配置されている。
【００３８】
図６（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ第１の光源３２、第２の光源３６、第３の光源４０から出力された光、第１の光源３２から出力された光と第２の光源３６から出力された光との合成光、第１の光源３２、第２の光源３６、第３の光源４０から出力された光の合成光を、それぞれ光軸に対して垂直に切った場合の断面図である。
【００３９】
第１の光源３２、第２の光源３６、第３の光源４０から出力された光はそれぞれ、、半導体レーザアレイスタック２０から出力されたレーザ光を複数のシリンドリカルレンズ２２によって平行化しているため、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束となる。
【００４０】
第１の光源３２から出力された光は、第１の光学板３４の表面３４ａに形成された光反射性薄膜２４によって反射し、また、第２の光源３６から出力された光は、第１の光学板３４内および第１の光学板３４の表面３４ａに形成された光透過性薄膜２６を透過する。よってこれらの反射光と透過光は、互いに重ならず且つ互いに同一方向（図１のｘ方向）に進行するので、その断面は図６（ｄ）のようになる。その結果、これらの反射光と透過光の合成光は、第１の光源３２から出力された光、または第２の光源３６から出力された光と比較して２倍の密度を有する光となる。
【００４１】
さらに、第３の光源４０から出力された光は、第２の光学板３８の表面３８ａに形成された光反射性薄膜２４によって反射し、また、上記合成光は、第２の光学板３８内および第２の光学板３８の表面３８ａに形成された光透過性薄膜２６を透過する。よってこれらの反射光と透過光は、互いに重ならず且つ互いに同一方向（図１のｘ方向）に進行するので、その断面は図６（ｅ）のようになる。その結果、これらの反射光と透過光の合成光は、第１の光源３２から出力された光、または第２の光源３６から出力された光、または第３の光源から出力された光と比較して３倍の密度を有する光となる。さらに、この第１の光源３２、第２の光源３６、第３の光源３８から出力した光の合成光は、図４のｚ軸に平行な偏光方向を有し、ｘ方向に進行する光となる。
【００４２】
本実施形態に係る集光装置のような構成とすることにより、３つあるいはそれ以上の光源から出力した光を互いに重ならないように合成することができるため、空間的に均一に、しかもより効率良く光密度を増加させることが可能となる。また、レーザ光の偏光方向を揃えた状態で光密度を増加させることが可能となる。
【００４３】
図７は本発明の第３の実施形態にかかる集光装置の斜視図である。本実施形態に係る集光装置５０は、第１の実施形態に係る集光装置１０の各光源を、その光軸を軸に９０゜だけ回転させた集光装置である。各光源を９０゜回転させたことにより、光学板５４の反射膜パターンも図８に示すように９０゜回転したパターンとなっている。
【００４４】
図９（ａ）〜（ｃ）は第１の光源５２から出力された光、第２の光源５６から出力された光、第１の光源５２から出力された光と第２の光源５６から出力された光との合成光を、それぞれ光軸に対して垂直に切った場合の断面図である。
【００４５】
第１の光源５２から出力された光は、半導体レーザアレイスタック２０から出力されたレーザ光を複数のシリンドリカルレンズ２２によって平行化しているため、図９（ａ）に示すような互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束となる。第２の光源５６から出力された光も同様に、図９（ｂ）に示すような互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束となる。よって、第１の光源５２から出力された光と第２の光源５６から出力された光との合成光は図９（ｃ）に示すように、第１の光源５２から出力された光、または第２の光源５６から出力された光と比較して２倍の密度を有する光となる。また、上記合成光はｙ軸に平行な偏光方向を有するレーザ光としてｘ方向に進行することになる。
【００４６】
上記のような構成としても、第１の実施形態に係る集光装置１０と同様に、２つの光源から出力された光を偏光方向を揃えた状態で合成し、効率良く光密度を増加させることができる。
【００４７】
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る集光装置６０の斜視図である。本実施形態に係る集光装置６０は、本発明の第１の実施形態に係る集光装置１０、本発明の第３の実施形態に係る集光装置５０および偏光ビームスプリッタ６２から構成されており、偏光ビームスプリッタ６２は、集光装置１０から出力された光と集光装置５０から出力された光とを合成することができるように、集光装置１０から出力される光の光路上かつ集光装置５０から出力される光の光路上である位置に配置され、各光軸に対して４５゜の角度を有している。
【００４８】
集光装置１０と集光装置５０に用いられている光学板１６、５４の表面には、各実施形態の欄で説明したように、光反射性薄膜２４と光透過性薄膜２６がストライプ状に形成されており、具体的には図１１（ａ）、（ｂ）に示すようなパターンになっている。
【００４９】
集光装置１０の第１の光源１２、第２の光源１４および集光装置５０の第１の光源５２、第２の光源５６から出力される光は、それぞれ図１２（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、互いに平行で等間隔に配列された複数のストライプ状の光束となっている。これらの光が各光学板によって合成され、集光装置１０および集光装置５０からはそれぞれ、図１２（ｃ）、（ｆ）に示すように、互いに平行で密に配列された複数のストライプ状の光束が出力される。これらの光束を偏光ビームスプリッタ６２を用いて合成することにより、図１２（ｇ）に示すように極めて密度の高い格子状の断面を有する光を出力することができるようになる。
【００５０】
本実施形態に係る集光装置６０においては、最終的に出力される光は、２つの偏光方向が混在する状態であるが、偏光ビームスプリッタ６２を用いて光を合成する前に、本発明の第１の実施形態に係る集光装置１０および集光装置５０を用いて光密度を増加させていることから、極めて光密度の高い出力光を生成することが可能となる。
【００５１】
上記各実施形態に係る集光装置に用いた光学板には、光反射性薄膜２４がストライプ状に形成されていたが、これは、各光源から出力された光を有効に反射あるいは透過することができれば、図１３に示すような長方形を並べたパターンを用いても良いし、図１４に示すような周囲を囲まれたストライプ形状であっても良い。また、光源から出力された光を効率よく透過することが可能であれば光透過性薄膜２６が形成されていなくても良い。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の集光装置は、例えば半導体レーザアレイスタックから出力される出力光のような、断面が互いに平行な複数のストライプ状となっている密度の低い光束の光密度を効率良く増加させることができる。また、偏光方向を揃えたまま光密度を増加させることができ、例えばＮｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ4に代表される、光の吸収において偏光依存性を有する固体レーザ媒質励起用光源として使用する場合は、励起効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る集光装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る集光装置で用いる光学板の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る集光装置によって光が合成される様子を表した図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る集光装置の斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る集光装置で用いる光学板の平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る集光装置によって光が合成される様子を表した図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る集光装置の斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る集光装置で用いる光学板の平面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る集光装置によって光が合成される様子を表した図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る集光装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る集光装置で用いる光学板の平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る集光装置によって光が合成される様子を表した図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る集光装置で用いる光学板の平面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る集光装置で用いる光学板の平面図である。
【符号の説明】
１０、３０、５０、６０…集光装置、１２、３２、５２…第１の光源、１４、３６、５６…第２の光源、１６、５４…光学板、１７…半導体レーザアレイ、１８…水冷プレート、２０…半導体レーザアレイスタック、２２…シリンドリカルレンズ、２４…光反射性薄膜、２６…光透過性薄膜、３４…第１の光学板、３８…第２の光学板、４０…第３の光源、６２…偏光ビームスプリッタ
【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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