JPH09288243A - Optical multiplexing device and optical output device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently obtain the light beam of a high output. SOLUTION: Plural laser light sources 13a-13e emit incident light beams 14a-14e respectively consisting of pulse light strings. Respective incident light beams 14a-14e are made so as to form a angle θ with each other in a plane perpendicular to the rotary shaft 12 of a polygonal mirror 10 and progress toward the roughly same point in a space where the reflection surface 11 of the polygonal mirror 10 passes by being rotated. Incident timings of pulse light beams for every incident light beams with respect to the reflection surface 11 of the polygonal mirror 10 are controlled so that the plural incident light beam 14a-14e are reflected on the reflection surface 11 to be emitted to the roughly same direction and they become one multiplexed outgoing light beam 15.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のレーザ光源
等からの複数の光を集合して出力する光合波装置および
光出力装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical multiplexer and an optical output device that collect and output a plurality of lights from a plurality of laser light sources and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】レーザ加工装置や、半導体，光部品等の
製造に用いられる露光装置や、レーザディスプレイ等で
は、高平均出力のレーザ光が必要とされている。従来よ
り、レーザ光源としては高出力の装置も市販されてい
る。市販されているレーザ光源では、波長帯とビーム品
質により最高出力が存在し、また、レーザ光源の価格は
波長帯と出力等によって決まっている。2. Description of the Related Art A laser beam having a high average output is required for a laser processing apparatus, an exposure apparatus used for manufacturing semiconductors, optical parts and the like, a laser display and the like. Conventionally, high-power laser light sources have been commercially available. The commercially available laser light source has the highest output depending on the wavelength band and the beam quality, and the price of the laser light source is determined by the wavelength band and the output.

【０００３】一方、複数のレーザ光を合波してレーザ光
の出力を増強する手段としては、従来、例えば以下の
〜のような合波手段が提案され、用いられてきた。 偏光ビームスプリッタ，結晶プリズム（例えばウォラ
ストンプリズム，グラントムソンプリズム）により二つ
の偏光を合波する。 マルチモードファイバの端面に複数のビームを集光し
て入射させて合波する。 ファイババンドルを構成する複数のファイバにそれぞ
れビームを入射させて、束ねられた複数のファイバの出
射端より出射させて一つの光束に合波する。 波長，波面形状，位相の揃った素性の良い二光束をコ
ヒーレントに合波する。On the other hand, as a means for combining a plurality of laser lights to enhance the output of the laser light, the following combining means have been proposed and used, for example. A polarization beam splitter and a crystal prism (for example, a Wollaston prism and a Glan-Thompson prism) combine the two polarized lights. Multiple beams are collected and made incident on the end face of the multimode fiber to be combined. A beam is made incident on each of a plurality of fibers forming a fiber bundle, emitted from an emission end of a plurality of bundled fibers, and combined into one light flux. It coherently combines two light fluxes with good characteristics, which have the same wavelength, wavefront shape, and phase.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに高出力レーザ光源は市販されているが、目的によっ
ては出力が不足する利用分野があったり、また、特定の
波長域では低出力のレーザ光源しか市販されておらず、
所望の出力が得られない場合等があったりする。また、
出力増強のための従来の合波手段〜では、以下のよ
うな問題点があった。の偏光合波の場合は、合計で二
つの偏光しか利用できないので、出力は２倍程度にしか
増加しない。のファイバ合波の場合は、ファイバに入
射する複数のビームの束における収束角をαとしたとき
のｎｓｉｎα（ｎは空気の屈折率）と集光スポット径と
の積が、ファイバの開口数とコアとの積で制限されるの
で、制限された範囲内でしか合波することができず、あ
まり大きな出力は得られない。のファイババンドルを
用いた合波の場合は、各ファイバの出射端は空間的に並
列に並べられるので、出射光のサイズが大きくなってし
まう。のコヒーレント合波の場合は、二波の合波であ
り、しかもそれらの周波数，波面，位相を制御する必要
があり、非常に精密で高価な装置が必要になる。The high-power laser light source is commercially available as described above, but there are some fields of use where the output is insufficient depending on the purpose, and a laser with a low output in a specific wavelength range is used. Only light sources are on the market,
In some cases, the desired output cannot be obtained. Also,
The conventional multiplexing means for increasing the output have the following problems. In the case of polarization multiplexing, the output is increased only about twice because only two polarizations can be used in total. In the case of fiber multiplexing, the product of nsinα (n is the refractive index of air) and the focused spot diameter is α when the convergence angle of a bundle of a plurality of beams entering the fiber is α. Since it is limited by the product with the core, it can be combined only within the limited range, and a very large output cannot be obtained. In the case of multiplexing using the fiber bundle, the output ends of the fibers are spatially arranged in parallel, so that the size of the output light becomes large. In the case of the coherent multiplexing, it is a combination of two waves, and it is necessary to control the frequency, the wavefront, and the phase, and a very precise and expensive device is required.

【０００５】更に、ファイバを用いる，の合波手段
では、特に紫外光や赤外光に対しては吸収等の理由で伝
送効率が悪く、あまり有利とは言えなかった。Further, the multiplexing means using a fiber has a poor transmission efficiency particularly for ultraviolet light and infrared light due to absorption or the like, and is not so advantageous.

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、効率良く高出力の光を得ることがで
きるようにした光合波装置および光出力装置を提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an optical multiplexer and an optical output device capable of efficiently obtaining high-output light.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の光合波装置は、
複数の反射面を有し回転される多面体鏡と、多面体鏡の
反射面で反射された複数の光が集合されて出力されるよ
うに、複数の光を多面体鏡の反射面に入射させる光入射
手段とを備えたものである。The optical multiplexer of the present invention comprises:
A polyhedron mirror that has multiple reflective surfaces and is rotated, and light that makes multiple lights incident on the reflective surface of the polyhedral mirror so that the multiple lights reflected by the reflective surface of the polyhedral mirror are collected and output. And means.

【０００８】また、本発明の光出力装置は、複数の光源
と、複数の反射面を有し回転される多面体鏡と、多面体
鏡の反射面で反射された複数の光が集合されて出力され
るように、複数の光源から出射される複数の光を多面体
鏡の反射面に入射させる光入射手段とを備えたものであ
る。Further, the light output device of the present invention collects and outputs a plurality of light sources, a polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces and being rotated, and a plurality of lights reflected by the reflecting surfaces of the polygon mirror. As described above, the light incident means for causing the plurality of lights emitted from the plurality of light sources to enter the reflecting surface of the polyhedral mirror.

【０００９】本発明の光合波装置では、光入射手段によ
って多面体鏡の反射面に入射された複数の光は、反射面
で反射され、集合されて出力される。In the optical multiplexer of the present invention, a plurality of lights incident on the reflecting surface of the polyhedral mirror by the light incident means are reflected by the reflecting surface, collected, and output.

【００１０】また、本発明の光出力装置では、複数の光
源から出射され、光入射手段によって多面体鏡の反射面
に入射された複数の光は、反射面で反射され、集合され
て出力される。Further, in the light output device of the present invention, the plurality of lights emitted from the plurality of light sources and incident on the reflecting surface of the polyhedral mirror by the light incident means are reflected by the reflecting surface, collected, and output. .

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【００１２】まず、図１を参照して、本発明の第１の実
施の形態に係る光合波装置および光出力装置の概略の構
成と動作原理について説明する。この図に示したよう
に、本実施の形態に係る光合波装置は、複数の反射面１
１を有し、回転軸１２を中心として回転される多面体鏡
１０を備えている。また、本実施の形態に係る光出力装
置は、多面体鏡１０に加え、複数、例えば５台のレーザ
光源１３ａ〜１３ｅを備えている。本実施の形態に係る
光合波装置および光出力装置は、いずれも、後で詳しく
説明するように、多面体鏡１０の反射面１１で反射され
た複数の光が集合されて出力されるように、複数のレー
ザ光源１３ａ〜１３ｅから出射される複数の光を多面体
鏡１０の反射面１１に入射させるようになっている。First, with reference to FIG. 1, description will be given of a schematic configuration and an operating principle of an optical multiplexer and an optical output device according to a first embodiment of the present invention. As shown in this figure, the optical multiplexer according to the present embodiment has a plurality of reflecting surfaces 1
1, and has a polygon mirror 10 that is rotated about a rotation axis 12. Further, the light output device according to the present embodiment includes a plurality of, for example, five laser light sources 13a to 13e in addition to the polygon mirror 10. Both the optical multiplexer and the optical output device according to the present embodiment are configured so that a plurality of lights reflected by the reflecting surface 11 of the polyhedral mirror 10 are collected and output, as will be described later in detail. A plurality of lights emitted from the plurality of laser light sources 13a to 13e are made to enter the reflecting surface 11 of the polyhedral mirror 10.

【００１３】複数のレーザ光源１３ａ〜１３ｅは、それ
ぞれパルス光列からなる入射光ビーム１４ａ〜１４ｅを
出射するようになっている。各入射光ビーム１４ａ〜１
４ｅは、多面体鏡１０の回転軸１２に垂直な面内で互い
に角度θをなして、多面体鏡１０の反射面１１が通過す
る空間上の略同一の点に向けて進行するようになってい
る。多面体鏡１０の反射面１１に対する各入射光ビーム
１４ａ〜１４ｅ毎のパルス光の入射タイミングは、複数
の入射光ビーム１４ａ〜１４ｅが反射面１１で反射され
て略同一方向に出射され、合波された一つの出射光ビー
ム１５となるように制御されるようになっている。な
お、出射光ビーム１５が向かうべき方向をｘ軸とする。The plurality of laser light sources 13a to 13e are adapted to emit incident light beams 14a to 14e each consisting of a pulsed light train. Each incident light beam 14a-1
4e make an angle θ with each other in a plane perpendicular to the rotation axis 12 of the polygonal mirror 10 and travel toward substantially the same point in the space through which the reflecting surface 11 of the polygonal mirror 10 passes. . The incident timing of the pulsed light for each of the incident light beams 14a to 14e on the reflecting surface 11 of the polygon mirror 10 is such that the plurality of incident light beams 14a to 14e are reflected by the reflecting surface 11 and are emitted in substantially the same direction, and are combined. It is controlled so that only one emitted light beam 15 is obtained. The direction in which the outgoing light beam 15 should go is defined as the x-axis.

【００１４】ここで、複数の入射光ビーム１４ａ〜１４
ｅが反射面１１で反射されて略同一方向に出射されて一
つの出射光ビーム１５となるための条件について説明す
る。まず、多面体鏡１０は角速度ωで時計回り方向に回
転しているものとする。また、多面体鏡１０の回転軸１
２に垂直な断面を正Ｍ角形（すなわち反射面１１の面数
がＭ）、多面体鏡１０の反射面１１に入射する入射光ビ
ーム１４ａ〜１４ｅの数をＮ、各入射光ビーム１４ａ〜
１４ｅ毎の１秒当たりのパルス光の数をｆ（入射間隔は
１／ｆ）とする。また、入射光ビーム１４ａ〜１４ｅの
順で、各レーザ光源１３ａ〜１３ｅからパルス光が順番
に出射されるものとする。Here, a plurality of incident light beams 14a-14
Conditions for e to be reflected by the reflecting surface 11 and to be emitted in substantially the same direction to form one emitted light beam 15 will be described. First, it is assumed that the polyhedral mirror 10 rotates in the clockwise direction at the angular velocity ω. In addition, the rotation axis 1 of the polyhedral mirror 10
The cross section perpendicular to 2 is a regular M polygon (that is, the number of reflecting surfaces 11 is M), the number of incident light beams 14a to 14e incident on the reflecting surface 11 of the polyhedral mirror 10 is N, and each of the incident light beams 14a to 14e.
The number of pulsed lights per second for every 14e is f (incidence interval is 1 / f). Further, it is assumed that the pulsed lights are sequentially emitted from the respective laser light sources 13a to 13e in the order of the incident light beams 14a to 14e.

【００１５】多面体鏡１０の断面をなす正Ｍ角形におい
て、一つの反射面１１に対する中心角βは、次式で表さ
れる。In the regular M polygonal shape of the cross section of the polyhedral mirror 10, the central angle β with respect to one reflecting surface 11 is expressed by the following equation.

【００１６】[0016]

【数１】β＝２π／Ｍ …（１）## EQU1 ## β = 2π / M (1)

【００１７】簡単のために、各レーザ光源１３ａ〜１３
ｅから出射されるパルス光の入射タイミングが図２
（ａ）に示すようになっているものとする。この図にお
いて、符号１６ａ〜１６ｅがそれぞれレーザ光源１３ａ
〜１３ｅから出射されるパルス光のパワーを示してい
る。パルス光の時間幅は例えば１ｎ秒〜１００ｎ秒程度
である。また、Δｔは多面体鏡１０の同一の反射面１１
に続けて入射するパルス光間の時間間隔を表し、Δτは
多面体鏡１０の隣り合う反射面１１に入射するパルス光
間の時間間隔を表している。なお、レーザ光源１３ａ〜
１３ｅの１台当たりのパルス光出射の繰り返し周波数
は、例えば１Ｈｚ〜１００ｋＨｚ程度であり、従って、
入射間隔１／ｆは１０μ秒〜１秒程度である。図２
（ｂ）は入射光ビーム１４ａ〜１４ｅの進行方向（相対
角度）の変化を表し、図２（ｃ）は多面体鏡１０の反射
面１１の方向（相対角度）の変化を表している。入射間
隔１／ｆで繰り返し、合波が行われるとき、次式が成り
立つ。For simplicity, each laser light source 13a-13
The incident timing of the pulsed light emitted from e is shown in FIG.
It is assumed to be as shown in (a). In this figure, reference numerals 16a to 16e are respectively laser light sources 13a.
13e to 13e show the power of the pulsed light emitted. The time width of the pulsed light is, for example, about 1 nsec to 100 nsec. Further, Δt is the same reflecting surface 11 of the polygon mirror 10.
Represents the time interval between the pulsed lights that successively enter, and Δτ represents the time interval between the pulsed lights that enter the adjacent reflecting surfaces 11 of the polyhedral mirror 10. The laser light sources 13a to
The repetition frequency of the pulsed light emission per 13e is, for example, about 1 Hz to 100 kHz, and therefore,
The incident interval 1 / f is about 10 μsec to 1 sec. FIG.
2B shows changes in the traveling directions (relative angles) of the incident light beams 14a to 14e, and FIG. 2C shows changes in the direction (relative angle) of the reflecting surface 11 of the polyhedral mirror 10. The following equation holds when the waves are repeatedly combined at the incident interval 1 / f.

【００１８】[0018]

【数２】１／ｆ＝（Ｎ−１）Δｔ＋Δτ …（２）## EQU2 ## 1 / f = (N-1) Δt + Δτ (2)

【００１９】多面体鏡１０には入射間隔１／ｆで同一の
レーザ光源からのパルス光が入射するので、多面体鏡１
０の反射面１１は入射間隔１／ｆの間にβまたはβの自
然数倍の角度だけ回転している必要があり、この条件は
次式で表される。Since pulsed light from the same laser light source is incident on the polygonal mirror 10 at an incident interval of 1 / f, the polygonal mirror 1
The reflecting surface 11 of 0 needs to be rotated by β or an angle that is a natural multiple of β during the incident interval 1 / f, and this condition is expressed by the following equation.

【００２０】[0020]

【数３】 ω／ｆ＝ｍβ（ｍは１以上の自然数） …（３）Ω / f = mβ (m is a natural number of 1 or more) (3)

【００２１】一方、時間間隔Δｔで隣り合うパルス光が
多面体鏡１０の同一の反射面１１で反射された後に同一
方向に向かうようにするための条件は次式で表される。On the other hand, a condition for causing adjacent pulsed lights to travel in the same direction after being reflected by the same reflecting surface 11 of the polygon mirror 10 at the time interval Δt is expressed by the following equation.

【００２２】[0022]

【数４】θ＝２ωΔｔ …（４）## EQU4 ## θ = 2ωΔt (4)

【００２３】回転数を遅くした方が多面体鏡１０または
その駆動に必要なモータの仕様を軽減でき、価格も低下
して有利であることを考慮すると、ｍ＝１が最も望まし
い条件であると言える。そこで、以下ではｍ＝１として
検討を進めるが、もちろんｍは２以上でも差し支えな
い。Considering that it is advantageous that the rotational speed is slowed down because the specification of the polygon mirror 10 or the motor required for driving the polygonal mirror 10 can be reduced and the cost is reduced, it can be said that m = 1 is the most desirable condition. . Therefore, in the following, the study will be carried out with m = 1, but of course m may be 2 or more.

【００２４】複数の入射光ビーム１４ａ〜１４ｅが反射
面１１で反射されて略同一方向に出射されて一つの出射
光ビーム１５となるための条件は、式（１）〜（４）を
全て満たすことである。光合波装置および光出力装置の
設計は、式（１）〜（４）を満たす範囲で、各パラメー
タを現実に即して与えることによって行われる。以下
に、その手順の一例を示す。The conditions for the plurality of incident light beams 14a to 14e to be reflected by the reflecting surface 11 and to be emitted in substantially the same direction to form one emitted light beam 15 satisfy all of the expressions (1) to (4). That is. The design of the optical multiplexer and the optical output device is performed by giving each parameter in a realistic manner within a range that satisfies the expressions (1) to (4). An example of the procedure is shown below.

【００２５】まず、多面体鏡１０の反射面１１の面数Ｍ
は多いほど、式（１），（３）より回転数ωが小さくて
良いので有利である反面、面数Ｍが多いと加工が難し
く、一面当たりの反射面面積が小さくなるかデバイスが
大きくなるので、デバイスの制約範囲の中でＭをできる
だけ大きくとることにより、式（１）よりβが与えられ
る。１台のレーザ光源のパルス光出射の繰り返し周波数
に最適値が存在する場合、ｆを最適値付近で固定して考
えると、式（３）より多面体鏡１０の回転角速度ωが与
えられる。レーザ光源の台数Ｎが決まれば、式（２），
（４）を同時に満たすΔτ，θを任意に選ぶことによ
り、Δｔが決定される。逆に、Δｔに制約を設けて、
θ，Δτを求めても良い。前者の場合、多面体鏡１０の
回転数は、次式で表される回転数であれば良いことにな
る。First, the number M of the reflecting surfaces 11 of the polygon mirror 10 is M.
The larger the number, the more the rotation speed ω may be smaller than in the formulas (1) and (3), which is advantageous. However, the larger the number M of surfaces, the more difficult the processing is, and the smaller the reflection surface area per surface or the larger the device. Therefore, by taking M as large as possible within the constraint range of the device, β is given by the equation (1). When an optimum value exists in the repetition frequency of the pulsed light emission of one laser light source, if f is fixed near the optimum value, the rotational angular velocity ω of the polyhedral mirror 10 is given by the formula (3). Once the number N of laser light sources is determined, equation (2),
Δt is determined by arbitrarily selecting Δτ and θ that simultaneously satisfy (4). On the contrary, by setting a constraint on Δt,
It is also possible to obtain θ and Δτ. In the former case, the rotation speed of the polygon mirror 10 may be the rotation speed represented by the following equation.

【００２６】[0026]

【数５】毎分６０ｆ／Ｍ …（５）[Equation 5] 60 f / M / min (5)

【００２７】各レーザ光源１３ａ〜１３ｅからの各入射
光ビーム１４ａ〜１４ｅのなす角度θは、次の式を満た
すようにすれば良い。ここで、Δτは多面体鏡１０の形
状等に合わせて最後に決めるのが良い。The angle θ formed by the incident light beams 14a to 14e from the laser light sources 13a to 13e may satisfy the following equation. Here, Δτ should be finally determined in accordance with the shape of the polyhedral mirror 10.

【００２８】[0028]

【数６】 θ＝（４π／Ｍ）（１−ｆΔτ）／（Ｎ−１） …（６）## EQU6 ## θ = (4π / M) (1-fΔτ) / (N-1) (6)

【００２９】式（５）より、最適条件下（ｍ＝１）で
は、多面体鏡１０の毎分の回転数は、合波すべきレーザ
光源１３ａ〜１３ｅの台数（Ｎ）によらず、各レーザ光
源１３ａ〜１３ｅの出射パルス光の繰り返し周波数ｆと
多面体鏡１０の面数Ｍにしか依らないことが分かる。From the equation (5), under the optimum condition (m = 1), the number of revolutions per minute of the polygon mirror 10 does not depend on the number (N) of the laser light sources 13a to 13e to be combined, and the lasers are different. It is understood that it depends only on the repetition frequency f of the pulsed light emitted from the light sources 13a to 13e and the number M of faces of the polyhedral mirror 10.

【００３０】ここまでは、各レーザ光源１３ａ〜１３ｅ
の出射パルス光は、例えば同一のトリガパルスに基づい
て発生するようなタイミングの揃ったパルス光を考えて
きたが、レーザ光源１３ａ〜１３ｅ毎にトリガパルスに
対するパルス光出射の立ち上がり時間のばらつき等が存
在することもある。また、入射光ビーム１４ａ〜１４ｅ
間の角度がθからΔθだけばらつくことも考えられる。
特定のレーザ光源のパルス光出射の立ち上がり時間の平
均値に対する偏差をδｔとすると、この時間偏差δｔに
よって多面体鏡１０はΔΩだけ回転し、反射光ビーム
は、向かうべき方向であるｘ軸から次式で表される２Δ
Ωだけずれてしまう。Up to this point, each of the laser light sources 13a to 13e has been processed.
The emitted pulsed light has been considered to be pulsed light with a uniform timing that is generated based on the same trigger pulse, but variations in the rise time of the pulsed light emission with respect to the trigger pulse for each of the laser light sources 13a to 13e may occur. It may exist. In addition, the incident light beams 14a to 14e
It is also possible that the angle between them varies from θ by Δθ.
Assuming that the deviation of the rise time of the pulsed light emission of a specific laser light source from the average value is δt, the polygon mirror 10 rotates by ΔΩ due to this time deviation δt, and the reflected light beam has the following formula from the x-axis, which is the direction it should go. 2Δ represented by
It shifts by Ω.

【００３１】[0031]

【数７】２ΔΩ＝４πｆδｔ／Ｍ …（７）## EQU7 ## 2ΔΩ = 4πfδt / M (7)

【００３２】これを補正するためには、このレーザ光源
に対するトリガパルスの時刻を時間δｔだけ補正してや
れば良い。In order to correct this, the time of the trigger pulse for this laser light source may be corrected by the time δt.

【００３３】一方、入射光ビーム１４ａ〜１４ｅ間の角
度がθからΔθだけずれている場合は、式（３），
（４）を基に、トリガパルスの時刻を次式で表される時
間δｔだけ補正してやれば良い。On the other hand, when the angle between the incident light beams 14a to 14e is deviated from θ by Δθ, the formula (3),
Based on (4), the time of the trigger pulse may be corrected by the time δt represented by the following equation.

【００３４】[0034]

【数８】δｔ＝ΔθＭ／（４πｆ） …（８）Δt = ΔθM / (4πf) (8)

【００３５】ところで、図２（ａ）では、多面体鏡１０
の同一反射面１１に入射する隣り合うパルス光間の時間
間隔Δｔが多面体鏡１０の隣り合う反射面１１に入射す
るパルス光間の時間間隔Δτと異なる一般的な場合を考
えており、この方がΔｔとΔτを独立に選べて設計の自
由度が大きくなる利点を有する反面、レーザ光源１３ａ
〜１３ｅに与えるトリガパルスが非等間隔になり、やや
光合波装置および光出力装置が複雑化する。もちろん、
Δｔ＝Δτとして、トリガパルスを等間隔にすることで
簡素化することも可能である。By the way, in FIG. 2A, the polygon mirror 10 is used.
Considering a general case in which the time interval Δt between the adjacent pulsed lights incident on the same reflecting surface 11 is different from the time interval Δτ between the pulsed lights incident on the adjacent reflecting surface 11 of the polyhedral mirror 10, this is On the other hand, the laser light source 13a has the advantage that the degree of freedom in design can be increased by independently selecting Δt and Δτ.
The trigger pulses given to 13e become non-equal intervals, and the optical multiplexing device and the optical output device are slightly complicated. of course,
It is also possible to simplify by setting Δt = Δτ and setting the trigger pulses at equal intervals.

【００３６】さて、多面体鏡１０の回転時に、各レーザ
光源１３ａ〜１３ｅの出射パルス光の反射面１１に対す
る入射点の回転軸１２からの距離は微妙に変化する。こ
の変化量の最大値Δｒは、次式で表される。When the polygon mirror 10 rotates, the distance from the rotation axis 12 of the incident point of the pulsed light emitted from each of the laser light sources 13a to 13e to the reflecting surface 11 slightly changes. The maximum value Δr of this change amount is expressed by the following equation.

【００３７】[0037]

【数９】Δｒ＝｛１−ｃｏｓ（β／２）｝ｒ …（９）Δr = {1-cos (β / 2)} r (9)

【００３８】ただし、ｒは、図１に示したように、多面
体鏡１０の回転軸１２に垂直な断面における多角形の外
接円の半径である。従って、厳密には、合波される各入
射光ビーム１４ａ〜１４ｅの反射面１１に対する入射点
位置を計算して、各入射光ビーム１４ａ〜１４ｅの光路
を設計する必要がある。Here, r is the radius of the circumscribed circle of the polygon in the cross section perpendicular to the rotation axis 12 of the polygon mirror 10, as shown in FIG. Therefore, strictly speaking, it is necessary to calculate the incident point positions of the combined incident light beams 14a to 14e with respect to the reflecting surface 11 and design the optical paths of the incident light beams 14a to 14e.

【００３９】次に、多面体鏡１０の反射面１１の材質に
ついて検討する。異なるレーザ光源１３ａ〜１３ｅから
の入射光ビーム１４ａ〜１４ｅにより、反射面１１には
入射角が最大（Ｎ−１）θ程度の角度差でビームが入射
することになるので、反射面１１の材質には、幅広い入
射角範囲で同程度の反射率を有することが求められる。
ガラス，溶融石英，合成石英等の硝材上に誘電体多層膜
を施した鏡面の場合、ある程度の仕様を満足することは
できるが、入射角依存性を小さくすることは難しい。金
属膜鏡の場合では、図３に示した理科年表の金属面の分
光反射率の表から分かるように、アルミニウムが紫外光
域から赤外光域にかけて高い反射率を有することが分か
る。特に、入射光ビームが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等の固
体レーザの高調波のように波長が３００ｎｍ以下の紫外
光の場合には、図３に示した表中の金属ではアルミニウ
ム以外は実用性がない。また、ファイバを用いた合波の
場合、波長が３００ｎｍ以下の光に対してはファイバの
透過率が小さくなり実用的ではないと共に、パルス光の
場合や連続光でもパワーが大きいときにはファイバにダ
メージを与えることから、特に、波長が３００ｎｍ以下
の紫外光の合波では、本実施の形態に係る光合波装置お
よび光出力装置のように多面体鏡１０を用いた合波が極
めて重要になる。Next, the material of the reflecting surface 11 of the polygon mirror 10 will be examined. The incident light beams 14a to 14e from the different laser light sources 13a to 13e cause the beams to be incident on the reflecting surface 11 with an angle difference of about (N-1) θ at the maximum. Are required to have similar reflectance in a wide incident angle range.
In the case of a mirror surface obtained by applying a dielectric multilayer film on a glass material such as glass, fused silica, or synthetic quartz, it is possible to satisfy some specifications, but it is difficult to reduce the incident angle dependency. In the case of the metal film mirror, it can be seen that aluminum has a high reflectance from the ultraviolet light region to the infrared light region, as can be seen from the table of the spectral reflectance of the metal surface of the science chronology shown in FIG. In particular, when the incident light beam is ultraviolet light with a wavelength of 300 nm or less, such as a harmonic of a solid-state laser such as an Nd: YAG laser, the metals in the table shown in FIG. . Further, in the case of multiplexing using a fiber, the transmittance of the fiber becomes small for light having a wavelength of 300 nm or less, which is not practical, and when the power is large even in the case of pulsed light or continuous light, the fiber is damaged. Therefore, in particular, in the case of combining ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less, combining using the polygon mirror 10 becomes extremely important like the optical combining device and the optical output device according to the present embodiment.

【００４０】以上で動作原理を説明した本実施の形態に
係る光合波装置および光出力装置は、例えば、単体のレ
ーザ光源では出力の不足する用途に用いられる。例え
ば、高出力を要するレーザ加工装置を始め、半導体，光
部品等の製造に用いられる露光装置や、レーザディスプ
レイ等が応用分野として挙げられる。また、これらの用
途では、ビームの一様な空間強度分布が必要であった
り、焦点深度改善のために輪帯照明や四重極照明等の変
形照明用の特殊な空間強度分布が必要になる場合があ
る。本実施の形態に係る光合波装置および光出力装置に
よれば、複数のビームを単に重ね合わせるだけでなく、
各ビームの空間強度分布の特徴を打ち消し合って一層空
間強度分布の一様性を高めたり、逆に、複数のビームを
空間上の異なる位置に配置することで、時間的に平均し
たときに目的とする空間強度分布を持つ出力光が得られ
るように合波することも可能である。図４には、４つの
ビーム１６ａ〜１６ｄを対角線上に配置して、これらの
ビーム１６ａ〜１６ｄの集合体によって四重極照明を実
現する例を示している。同様に、より多くのビームを環
状に配置することによって、輪帯照明を実現することも
できる。The optical multiplexing device and the optical output device according to the present embodiment, whose operation principle has been described above, are used, for example, in applications where the output of a single laser light source is insufficient. Examples of applicable fields include laser processing devices that require high output, exposure devices used for manufacturing semiconductors, optical components, and laser displays. Moreover, in these applications, a uniform spatial intensity distribution of the beam is required, and a special spatial intensity distribution for modified illumination such as annular illumination and quadrupole illumination is required to improve the depth of focus. There are cases. According to the optical multiplexer and the optical output device according to the present embodiment, not only the plurality of beams are simply superposed,
The characteristics of the spatial intensity distribution of each beam are canceled out to further enhance the uniformity of the spatial intensity distribution. Conversely, by arranging multiple beams at different positions in space, the purpose of temporal averaging can be improved. It is also possible to combine so as to obtain output light having a spatial intensity distribution of FIG. 4 shows an example in which four beams 16a to 16d are diagonally arranged and quadrupole illumination is realized by an assembly of these beams 16a to 16d. Similarly, an annular illumination can be realized by arranging more beams annularly.

【００４１】次に、図５を参照して、本実施の形態に係
る光合波装置および光出力装置の具体的な構成について
説明する。Next, with reference to FIG. 5, the specific configurations of the optical multiplexer and the optical output device according to the present embodiment will be described.

【００４２】本実施の形態に係る光出力装置は、多面体
鏡１０と、複数、例えば５台のレーザ光源１３ａ〜１３
ｅと、反射面が放物面または球面に形成され、複数のレ
ーザ光源１３ａ〜１３ｅから出射される複数の入射光ビ
ーム１４ａ〜１４ｅを、互いに角度θをなすように、多
面体鏡１０の反射面１１が通過する空間上の略同一の点
に集光させる反射鏡２１と、多面体鏡１０を回転させる
モータ２２と、このモータ２２を駆動する駆動装置２３
と、多面体鏡１０からの出射光ビーム１５の光路上に配
設された部分反射鏡２４と、この部分反射鏡２４で反射
された光を検出する光検出装置２５と、この光検出装置
２５の出力を入力し、各レーザ光源１３ａ〜１３ｅにト
リガパルスを与えると共に駆動装置２３を制御するタイ
ミング発生・制御装置２６とを備えている。The light output device according to this embodiment includes a polyhedral mirror 10 and a plurality of, for example, five laser light sources 13a to 13a.
e and the reflecting surface is formed into a paraboloid or a spherical surface, and the reflecting surfaces of the polyhedral mirror 10 are arranged so that the plurality of incident light beams 14a to 14e emitted from the plurality of laser light sources 13a to 13e form an angle θ with each other. A reflecting mirror 21 for condensing light at substantially the same point on the space through which the light passes, a motor 22 for rotating the polyhedral mirror 10, and a drive device 23 for driving this motor 22.
A partial reflection mirror 24 disposed on the optical path of the light beam 15 emitted from the polygon mirror 10, a light detection device 25 for detecting the light reflected by the partial reflection mirror 24, and a light detection device 25 of the light detection device 25. A timing generation / control device 26 for inputting an output, giving a trigger pulse to each of the laser light sources 13a to 13e, and controlling the drive device 23 is provided.

【００４３】各レーザ光源１３ａ〜１３ｅは、トリガパ
ルスに応じてパルス光を出射するレーザであり、例え
ば、トリガパルスに応じて動作するＱスイッチを有する
Ｑスイッチレーザである。光検出装置２５は、出射光ビ
ーム１５の方向および光量を検出するためのものであ
り、リニアセンサ，イメージセンサ，２分割光検出器，
４分割光検出器等が用いられる。２分割光検出器や４分
割光検出器を用いる場合には、部分反射鏡２４で反射さ
れた光が光検出器の中央部分に照射されるように光検出
器を配置する。反射鏡２１入射前の入射光ビーム１４ａ
〜１４ｅの光路上には、必要に応じて所定の光学系２７
ａ〜２７ｅが配設される。この光学系２７ａ〜２７ｅ
は、例えば、入射光ビーム１４ａ〜１４ｅを平行光束に
したり、レーザ光源１３ａ〜１３ｅから合波位置までの
距離に応じてビーム径と発散角を補正したり、入射光ビ
ーム１４ａ〜１４ｅの強度や強度分布を補正したりする
レンズ等である。部分反射鏡２４を透過した出射光ビー
ム１５の光路上には、必要に応じて、所定の開口を有す
る空間フィルタ２８が配設される。なお、図５に示した
構成のうち、レーザ光源１３ａ〜１３ｅを除いた部分
が、本実施の形態に係る光合波装置に対応する。また、
反射鏡２１および光学系２７ａ〜２７ｅが本発明におけ
る光入射手段に対応する。Each of the laser light sources 13a to 13e is a laser that emits pulsed light in response to a trigger pulse, and is, for example, a Q switch laser having a Q switch that operates in response to a trigger pulse. The photodetector 25 is for detecting the direction and the amount of light of the outgoing light beam 15, and includes a linear sensor, an image sensor, a two-division photodetector,
A four-division photodetector or the like is used. When a two-division photodetector or a four-division photodetector is used, the photodetector is arranged so that the light reflected by the partial reflecting mirror 24 is applied to the central portion of the photodetector. Incident light beam 14a before entering the reflecting mirror 21
If necessary, a predetermined optical system 27 is provided on the optical paths of ~ 14e.
a to 27e are provided. This optical system 27a-27e
For example, the incident light beams 14a to 14e are made into parallel light fluxes, the beam diameter and the divergence angle are corrected according to the distance from the laser light sources 13a to 13e to the combining position, the intensity of the incident light beams 14a to 14e, and the like. A lens or the like for correcting the intensity distribution. On the optical path of the outgoing light beam 15 that has passed through the partial reflection mirror 24, a spatial filter 28 having a predetermined opening is arranged as necessary. Note that, in the configuration shown in FIG. 5, the portions excluding the laser light sources 13a to 13e correspond to the optical multiplexing device according to the present embodiment. Also,
The reflecting mirror 21 and the optical systems 27a to 27e correspond to the light incident means in the present invention.

【００４４】図５では、多面体鏡１０としては、簡単の
ために断面が正８角形のものを示しているが、通常は、
回転数を下げるためにもっと面数の多いものが使用され
る。断面形状は任意の正多角形で良いが、現実には作製
上の容易さから、正１８角形，正２４角形等、一つの反
射面１１に対する中心角βが３６０度を分割しやすい角
度となるのものが多用される。また、反射鏡２１として
は、反射面が放物面や球面のものの代わりに、複数の平
面鏡を並べたものでも良い。In FIG. 5, the polygon mirror 10 has a regular octagonal cross section for the sake of simplicity.
A higher number of faces is used to reduce the rotation speed. The cross-sectional shape may be any regular polygon, but in reality, for ease of fabrication, the central angle β with respect to one reflecting surface 11 such as a regular 18-sided polygon or a regular 24-sided polygon is an angle at which 360 ° is easy to divide. Often used. Further, as the reflecting mirror 21, instead of a reflecting surface having a parabolic surface or a spherical surface, a plurality of flat mirrors may be arranged.

【００４５】次に、図５に示した本実施の形態に係る光
合波装置および光出力装置の動作について説明する。各
レーザ光源１３ａ〜１３ｅからは、タイミング発生・制
御装置２６より与えられるトリガパルスに応じて、例え
ば図２に示したように時間間隔Δｔで順次入射光ビーム
１４ａ〜１４ｅが出射される。この入射光ビーム１４ａ
〜１４ｅは、モータ２２によって回転される多面体鏡１
０の反射面１１に入射して反射され、合波された出射光
ビーム１５として出力される。多面体鏡１０の反射面１
１で反射された光の一部は部分反射鏡２４で反射され、
光検出装置２５によって検出され、これにより、出射光
ビーム１５の方向および光量が検出される。入射光ビー
ム１４ａ〜１４ｅのいずれかに対応する出射光ビーム１
５の方向が所望の方向からずれている場合には、タイミ
ング発生・制御装置２６によって、光検出装置２５の出
力に基づいて式（７）で与えられるδｔだけ、対応する
レーザ光源に対するトリガパルスのタイミングが補正さ
れる。なお、光検出装置２５が、イメージセンサや４分
割光検出器等、出射光ビーム１５の方向を２次元的に検
出できる場合には、トリガパルスのタイミングによって
変化する方向と直交する方向についての出射光ビーム１
５の方向のずれも検出して、このずれを例えば光学系２
７ａ〜２７ｅを用いて補正するようにしても良い。Next, the operation of the optical multiplexer and the optical output device according to the present embodiment shown in FIG. 5 will be described. From the laser light sources 13a to 13e, incident light beams 14a to 14e are sequentially emitted at time intervals Δt as shown in FIG. 2, for example, in response to a trigger pulse given from the timing generation / control device 26. This incident light beam 14a
14e are polygon mirrors 1 rotated by a motor 22.
The emitted light beam 15 which is incident on the reflecting surface 11 of 0 and is reflected and combined is output. Reflective surface 1 of polyhedral mirror 10
Part of the light reflected by 1 is reflected by the partial reflecting mirror 24,
The light is detected by the light detection device 25, and the direction and the amount of the emitted light beam 15 are detected. Emitted light beam 1 corresponding to any of the incident light beams 14a to 14e
When the direction 5 is deviated from the desired direction, the timing generation / control device 26 causes the trigger pulse for the corresponding laser light source to be δt given by the equation (7) based on the output of the photodetector 25. The timing is corrected. When the photodetector 25 can detect the direction of the outgoing light beam 15 two-dimensionally, such as an image sensor or a four-division photodetector, the output in the direction orthogonal to the direction changed by the timing of the trigger pulse is detected. Light beam 1
The deviation in the direction 5 is also detected, and this deviation is detected by, for example, the optical system 2.
You may make it correct using 7a-27e.

【００４６】ここで、数値例を挙げる。各レーザ光源１
３ａ〜１３ｅが１．２Ｗの出力を持ち、５台のレーザ光
源１３ａ〜１３ｅの出力光を合波するものとすると、本
実施の形態に係る光合波装置および光出力装置の効率を
８０％として、合波後の出力は４．８Ｗとなる。また、
各レーザ光源１３ａ〜１３ｅが１０ｋＨｚの繰り返し周
波数を持つパルスレーザであれば、本実施の形態に係る
光出力装置は、合波後の出力光が平均５０ｋＨｚの繰り
返し周波数を持つレーザ光出力装置となる。ここで、各
レーザ光源１３ａ〜１３ｅの出力光の空間強度分布を同
じにすることもできるが、これらを変えて、合波された
出力光を時間的に平均したときに所望の空間強度分布が
得られるようにすることも可能である。Numerical examples will be given here. Each laser light source 1
If 3a to 13e have an output of 1.2W and combine output lights of the five laser light sources 13a to 13e, the efficiency of the optical multiplexer and the optical output device according to the present embodiment is set to 80%. The output after combining is 4.8W. Also,
If each of the laser light sources 13a to 13e is a pulse laser having a repetition frequency of 10 kHz, the light output device according to the present embodiment is a laser light output device in which the output light after combining has a repetition frequency of 50 kHz on average. . Here, the spatial intensity distribution of the output light of each of the laser light sources 13a to 13e can be made the same, but when these are changed and the combined output light is temporally averaged, a desired spatial intensity distribution is obtained. It is also possible to obtain it.

【００４７】多面体鏡１０が正２４角形の断面を持つも
のであるとすれば、Ｍ＝２４、Ｎ＝５、ｆ＝１０ｋＨｚ
として、式（５）より毎分２５０００回転すれば良く、
隣り合う入射光ビーム１４ａ〜１４ｅのなす角度θを５
度とし、多面体鏡１０の同一の反射面１１に入射する隣
り合うパルス光間の時間間隔Δｔを例えば１７μ秒とす
ると、式（２）よりΔτ＝３２μ秒となる。多面体鏡１
０の陵の付近は面だれによる入射角誤差が生じやすい
が、このように時間間隔Δτをとることにより入射光ビ
ーム１４ａ〜１４ｅが多面体鏡１０の陵の付近には入射
せず、多面体鏡１０の仕様を緩和でき、従って、コスト
を下げることが容易になる。Assuming that the polygon mirror 10 has a regular polygonal cross section, M = 24, N = 5, f = 10 kHz.
As shown in the formula (5), it is sufficient to rotate 25,000 rpm.
The angle θ formed by the adjacent incident light beams 14a to 14e is set to 5
Assuming that the time interval Δt between adjacent pulsed lights incident on the same reflecting surface 11 of the polygon mirror 10 is, for example, 17 μsec, Δτ = 32 μsec from the equation (2). Polyhedral mirror 1
The incident angle error due to the surface sag is likely to occur in the vicinity of the ridge of 0, but the incident light beams 14a to 14e do not enter in the vicinity of the ridge of the polyhedral mirror 10 due to the time interval Δτ, and the polyhedral mirror 10 The specification can be relaxed, and thus the cost can be easily reduced.

【００４８】ここまでは、多面体鏡１０の同一の反射面
１１に入射する隣り合うパルス光間の時間間隔Δｔが、
多面体鏡１０の隣り合う反射面１１に入射するパルス光
間の時間間隔Δτと異なる一般的な場合を考えたが、Δ
ｔ＝Δτとして、レーザ光源１３ａ〜１３ｅに対するト
リガパルスを等間隔にすることで、タイミング発生・制
御装置２６を簡素化することも可能である。Up to this point, the time interval Δt between the adjacent pulsed lights incident on the same reflecting surface 11 of the polygon mirror 10 is:
Considering a general case where the time interval Δτ between the pulsed lights incident on the adjacent reflecting surfaces 11 of the polygon mirror 10 is different,
It is also possible to simplify the timing generation / control device 26 by setting t = Δτ and setting the trigger pulses for the laser light sources 13a to 13e at equal intervals.

【００４９】本実施の形態の係る光合波装置および光出
力装置の応用例としては、ここまで、複数のビームを単
に重ね合わせるだけでなく、各ビームの空間強度分布の
特徴を打ち消し合って一層空間強度分布の一様性を高め
たり、逆に、複数のビームを空間上の異なる位置に配置
することで、時間的に平均したときに所定の空間強度分
布を持つ出力光を得る例を挙げたが、その他に以下のよ
うな応用例がある。As an application example of the optical multiplexer and the optical output device according to the present embodiment, up to this point, not only a plurality of beams are simply superposed, but also the features of the spatial intensity distribution of the beams are canceled out to further increase the space. By increasing the uniformity of the intensity distribution, or conversely, by arranging multiple beams at different positions in space, an example of obtaining output light with a predetermined spatial intensity distribution when time averaged was given. However, there are other application examples as follows.

【００５０】まず、合波された出射光ビーム１５の平均
パワーが１／ｆよりも十分大きな時間で変動するときに
は、出射光ビーム１５の平均パワーの安定化を行うこと
ができる。すなわち、タイミング発生・制御装置２６に
よって、レーザ光源１３ａ〜１３ｅのうちの一部に対す
るトリガパルスのタイミングを所定の時刻からずらす
と、タイミングがずれたレーザ光源から出射されたパル
ス光は、多面体鏡１０の反射面１１で反射された後、所
望の光路からずれることになる。ここで、図５に示した
ように、部分反射鏡２４を透過した出射光ビーム１５の
光路上に、所定の開口を有する空間フィルタ２８を配設
すれば、タイミングがずれたレーザ光源から出射され、
所望の光路からずれた光の一部または全部をカットする
ことができる。そこで、空間フィルタ２８を配設すると
共に、光検出装置２５によって検出される総光量が一定
になるように、タイミング発生・制御装置２６によっ
て、レーザ光源１３ａ〜１３ｅのうちの一部に対するト
リガパルスのタイミングを制御することで、有効利用可
能な出射光ビーム１５の平均パワーを一定に制御するこ
とができる。First, when the average power of the combined outgoing light beam 15 fluctuates in a time period sufficiently larger than 1 / f, the average power of the outgoing light beam 15 can be stabilized. That is, when the timing generation / control device 26 shifts the timing of the trigger pulse for a part of the laser light sources 13a to 13e from a predetermined time, the pulsed light emitted from the laser light source with the shifted timing is generated by the polygon mirror 10. After being reflected by the reflecting surface 11 of No. 1, the optical path deviates from the desired optical path. Here, as shown in FIG. 5, if a spatial filter 28 having a predetermined opening is provided on the optical path of the outgoing light beam 15 that has passed through the partial reflecting mirror 24, the laser light is emitted from a laser light source whose timing is shifted. ,
A part or all of the light deviated from the desired light path can be cut. Therefore, the spatial filter 28 is provided, and the timing generation / control device 26 controls the trigger pulse for some of the laser light sources 13a to 13e so that the total amount of light detected by the light detection device 25 becomes constant. By controlling the timing, the average power of the emitted light beam 15 that can be effectively used can be controlled to be constant.

【００５１】同様の手法により、出射光ビーム１５の光
量を制御したり、高速変調したり、オン，オフすること
も可能である。これにより、出射光ビーム１５を利用す
る装置における露光量の制御等が可能となる。なお、レ
ーザ光源１３ａ〜１３ｅがＱスイッチレーザの場合、意
図的にトリガパルスを与えずにパルス光の出射を停止さ
せることで出射光ビーム１５の光量制御等が可能である
が、このようにパルス光の出射を停止させると、次にト
リガパルスを与えたときに出射されるパルス光のパワー
が、パルス光を続けて出射しているときのパワーとは異
なったものとなってしまい、出射光ビーム１５の光量制
御等を精度良く行うことが困難である。これに対し、上
述のようにトリガパルスのタイミングを制御して出射光
ビーム１５の光量制御等を行う場合には、各レーザ光源
１３ａ〜１３ｅからパルス光を続けて出射させているの
で、パルス光のパワーの変動を抑えることができ、出射
光ビーム１５の光量制御等を精度良く行うことが可能と
なる。By the same method, it is possible to control the light quantity of the outgoing light beam 15, perform high speed modulation, and turn it on and off. As a result, it becomes possible to control the exposure amount in an apparatus that uses the emitted light beam 15. When the laser light sources 13a to 13e are Q-switch lasers, the light amount of the emitted light beam 15 can be controlled by intentionally stopping the emission of pulsed light without giving a trigger pulse. When the emission of light is stopped, the power of the pulsed light emitted when the trigger pulse is given next becomes different from the power when the pulsed light is continuously emitted. It is difficult to accurately control the light amount of the beam 15. On the other hand, when the timing of the trigger pulse is controlled as described above to control the light amount of the emitted light beam 15, the pulsed light is continuously emitted from each of the laser light sources 13a to 13e. Of the output light beam 15 can be controlled with high accuracy.

【００５２】また、多面体鏡１０の反射面１１は、電場
ベクトルの振動方向が入射面（入射光線と入射点におけ
る境界面の法線とを含む平面）に対して垂直な方向をな
すｓ偏光と電場ベクトルの振動方向が入射面内となるｐ
偏光とでは、ｓ偏光に対する方が反射率が高いことが多
いので、多面体鏡１０の反射面１１に入射させる入射光
ビーム１４ａ〜１４ｅとしてｓ偏光を用いることで合波
の効率を上げることが可能である。The reflecting surface 11 of the polygon mirror 10 has s-polarized light whose vibration direction of the electric field vector is perpendicular to the incident surface (the plane including the incident light ray and the normal to the boundary surface at the incident point). The vibration direction of the electric field vector is in the plane of incidence p
In terms of polarized light, since the reflectance for s-polarized light is often higher, it is possible to improve the combining efficiency by using s-polarized light as the incident light beams 14a to 14e to be incident on the reflecting surface 11 of the polygon mirror 10. Is.

【００５３】また、レーザ光源１３ａ〜１３ｅとして
は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザが用い
られる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザの出力光をそのまま入射光
ビーム１４ａ〜１４ｅとして使用した場合、入射光ビー
ム１４ａ〜１４ｅの波長は１０６４ｎｍとなる。また、
入射光ビーム１４ａ〜１４ｅとして、Ｎｄ：ＹＡＧレー
ザ等の固体レーザの出力光の第四高調波，第五高調波等
の高調波を入射光ビーム１４ａ〜１４ｅとしても良い。
これは、露光装置，加工装置，医療用装置等において短
波長の光（紫外光）が要求される場合に適している。As the laser light sources 13a to 13e, solid-state lasers such as Nd: YAG lasers are used. When the output light of the Nd: YAG laser is used as it is as the incident light beams 14a to 14e, the wavelengths of the incident light beams 14a to 14e are 1064 nm. Also,
As the incident light beams 14a to 14e, harmonics such as the fourth harmonic and the fifth harmonic of the output light of a solid-state laser such as an Nd: YAG laser may be used as the incident light beams 14a to 14e.
This is suitable when a short wavelength light (ultraviolet light) is required in an exposure device, a processing device, a medical device, or the like.

【００５４】図６は、レーザ光源の出力光の第五高調波
を発生させる光学系の一例を示したものである。この光
学系は、レーザ光源１３（１３ａ〜１３ｅを代表して表
す。）の出力光の光路上にレーザ光源１３側より順に配
設された波長変換素子（非線形光学素子）３１，３２，
３３を備えている。波長変換素子３１は例えばリチウム
トライボレート（ＬＢＯ）であり、波長変換素子３２，
３３は例えばβバリウムボレート（β−ＢＢＯ）であ
る。波長変換素子３１，３２の間には、ダイクロイック
ミラー３４が配設され、波長変換素子３２，３３の間に
は、ダイクロイックミラー３６が配設されている。図６
に示した光学系は、更に、ダイクロイックミラー３４の
反射光を波長変換素子３２に入射させ、ダイクロイック
ミラー３６で再び合波するための反射鏡３７，３８を備
えている。FIG. 6 shows an example of an optical system for generating the fifth harmonic of the output light of the laser light source. This optical system includes wavelength conversion elements (non-linear optical elements) 31, 32, which are sequentially arranged from the side of the laser light source 13 on the optical path of the output light of the laser light source 13 (represented by 13a to 13e).
33 is provided. The wavelength conversion element 31 is, for example, lithium triborate (LBO), and the wavelength conversion element 32,
33 is, for example, β barium borate (β-BBO). A dichroic mirror 34 is arranged between the wavelength conversion elements 31 and 32, and a dichroic mirror 36 is arranged between the wavelength conversion elements 32 and 33. FIG.
The optical system shown in (1) further includes reflecting mirrors 37 and 38 for causing the reflected light of the dichroic mirror 34 to be incident on the wavelength conversion element 32 and to be combined again by the dichroic mirror 36.

【００５５】ここで、レーザ光源１３としてＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザを用いた場合を例にとって、図６に示した光学
系の作用について説明する。レーザ光源１３の波長１０
６４ｎｍの出力光は、波長変換素子３１を通過して波長
５３２ｎｍの光が発生され、この波長５３２ｎｍの光
は、ダイクロイックミラー３４により反射され、波長変
換素子３２を通過して波長２６６ｎｍの光が発生され
る。この波長２６６ｎｍの光は、ダイクロイックミラー
３６により反射され、波長変換素子３３に入射する。波
長変換素子３２から波長変換されずに出力される波長５
３２ｎｍの光は、例えば反射鏡３８に波長分離作用を持
たせて透過させることによって除かれる。また、波長変
換素子３１から波長変換されずに出力される波長１０６
４ｎｍの光は、ダイクロイックミラー３４を透過し、ダ
イクロイックミラー３６で、波長２６６ｎｍの光と合波
されて、波長変換素子３３に入射する。波長変換素子３
３からは、レーザ光源１３の波長１０６４ｎｍの出力光
の第五高調波である波長２１３ｎｍの光が発生される。
図６に示した光学系を、図５における光学系２７ａ〜２
７ｅとして用いれば、入射光ビーム１４ａ〜１４ｅを、
レーザ光源１３ａ〜１３ｅの出力光の第五高調波とする
ことができる。また、図６に示した光学系のうちの波長
変換素子３１，３２を有する光学系を、図５における光
学系２７ａ〜２７ｅとして用いれば、入射光ビーム１４
ａ〜１４ｅを、レーザ光源１３ａ〜１３ｅの出力光の第
四高調波とすることができる。また、光学系２７ａ〜２
７ｅは、ビーム整形用のレンズ，プリズム，ミラー、波
長分離用のプリズム，ミラー，フィルタ等を含むものと
する。Here, the laser light source 13 is Nd: YA
The operation of the optical system shown in FIG. 6 will be described by taking the case of using a G laser as an example. Laser light source 13 wavelength 10
The 64 nm output light passes through the wavelength conversion element 31 to generate light having a wavelength of 532 nm. The light having a wavelength of 532 nm is reflected by the dichroic mirror 34 and passes through the wavelength conversion element 32 to generate a light having a wavelength of 266 nm. To be done. The light having a wavelength of 266 nm is reflected by the dichroic mirror 36 and enters the wavelength conversion element 33. Wavelength 5 output from the wavelength conversion element 32 without wavelength conversion
The light of 32 nm is removed, for example, by allowing the reflecting mirror 38 to transmit with a wavelength separating function. In addition, the wavelength 106 output from the wavelength conversion element 31 without wavelength conversion.
The light of 4 nm passes through the dichroic mirror 34, is combined with the light of wavelength 266 nm by the dichroic mirror 36, and enters the wavelength conversion element 33. Wavelength conversion element 3
Light having a wavelength of 213 nm, which is the fifth harmonic of the output light of the laser light source 13 having a wavelength of 1064 nm, is generated from No. 3.
The optical system shown in FIG. 6 is replaced with the optical system 27a-2 in FIG.
If used as 7e, the incident light beams 14a to 14e are
It can be the fifth harmonic of the output light of the laser light sources 13a to 13e. If the optical system having the wavelength conversion elements 31 and 32 of the optical system shown in FIG. 6 is used as the optical systems 27a to 27e in FIG.
a to 14e can be the fourth harmonic of the output light of the laser light sources 13a to 13e. In addition, the optical systems 27a-2
7e includes a beam shaping lens, a prism, a mirror, a wavelength separating prism, a mirror, a filter, and the like.

【００５６】以上説明したように、本実施の形態に係る
光合波装置および光出力装置によれば、従来の合波手段
では得ることが困難な高出力の光を、効率良く且つ安定
に得ることができる。また、従来の合波手段と比較して
多くの数の光を合波することができ、更に、合波しよう
とする光が増えた場合でも同じ装置で対応でき、コスト
的有利になる。また、従来の合波手段では合波すること
が困難であった紫外光の合波が可能となり、高出力の紫
外光を得ることが可能となる。また、光合波装置および
光出力装置内で出力光の光量の制御、高速変調、オン，
オフが可能となり、従来の合波手段を用いた場合には合
波された出力光を利用する装置側で行っていた機能の一
部を光合波装置および光出力装置内で簡単に実現でき、
コスト的に有利になる。As described above, according to the optical multiplexing device and the optical output device of this embodiment, it is possible to efficiently and stably obtain a high output light which is difficult to obtain by the conventional multiplexing means. You can In addition, a larger number of lights can be combined as compared with the conventional combining means, and even if the number of lights to be combined increases, the same device can be used, which is advantageous in terms of cost. Further, it becomes possible to combine ultraviolet light, which has been difficult to combine by the conventional combining means, and it is possible to obtain high-output ultraviolet light. Further, in the optical multiplexer and the optical output device, control of the amount of output light, high speed modulation, ON,
It becomes possible to turn off, and when the conventional multiplexing means is used, it is possible to easily realize some of the functions performed on the side of the device that uses the combined output light in the optical multiplexing device and the optical output device.
This is advantageous in cost.

【００５７】図７は本発明の第２の実施の形態に係る光
合波装置および光出力装置の構成を示す説明図である。
この図に示したように、本実施の形態に係る光合波装置
および光出力装置では、複数のレーザ光源１３ａ〜１３
ｄは、連続光を出射するレーザである。また、各レーザ
光源１３ａ〜１３ｄより出射される入射光ビーム１４ａ
〜１４ｄは、多面体鏡１０の回転軸に水平な面内で互い
に所定の角度をなして、多面体鏡１０の反射面１１が通
過する空間上の略同一の点に向けて進行するようになっ
ている。なお、各レーザ光源１３ａ〜１３ｄの出力光を
そのまま多面体鏡１０の反射面１１に入射させるのでは
なく、図５に示したような反射鏡２１等を介して反射面
１１に入射させるようにしても良い。また、本実施の形
態に係る光合波装置および光出力装置では、図５におけ
るタイミング発生・制御装置２６の代わりに、光検出装
置２５の出力を入力し、各レーザ光源１３ａ〜１３ｄお
よび駆動装置２３を制御する制御装置４０を備えてい
る。光検出装置２５は、出射光ビームの位置および光量
を検出するもので、例えばイメージセンサが用いられ
る。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。FIG. 7 is an explanatory view showing the configurations of the optical multiplexer and the optical output device according to the second embodiment of the present invention.
As shown in this figure, in the optical multiplexer and the optical output device according to the present embodiment, the plurality of laser light sources 13a to 13a are provided.
d is a laser that emits continuous light. Further, the incident light beam 14a emitted from each of the laser light sources 13a to 13d
˜14d make an angle with each other in a plane horizontal to the rotation axis of the polyhedral mirror 10 and travel toward substantially the same point on the space where the reflecting surface 11 of the polyhedral mirror 10 passes. There is. The output light of each of the laser light sources 13a to 13d is not directly incident on the reflecting surface 11 of the polyhedral mirror 10, but is incident on the reflecting surface 11 via the reflecting mirror 21 as shown in FIG. Is also good. Further, in the optical multiplexer and the optical output device according to the present embodiment, instead of the timing generation / control device 26 in FIG. 5, the output of the photodetector 25 is input, and the laser light sources 13a to 13d and the drive device 23 are input. The control device 40 for controlling the The light detection device 25 detects the position and the light amount of the emitted light beam, and an image sensor is used, for example. Other configurations are similar to those of the first embodiment.

【００５８】本実施の形態に係る光合波装置および光出
力装置では、入射光ビーム１４ａ〜１４ｄは、モータ２
２によって回転される多面体鏡１０の反射面１１に入射
して反射され、合波された出射光ビーム１５として出力
される。本実施の形態では、入射光ビーム１４ａ〜１４
ｄが連続光であり、且つ多面体鏡１０の回転軸に水平な
面内で互いに所定の角度をなして多面体鏡１０の反射面
１１に入射するため、出射光ビーム１５は、図７に示し
たように、それぞれ多面体鏡１０の回転軸に垂直な方向
に沿って走査される複数本のビームの集合体となる。従
って、本実施の形態に係る光合波装置および光出力装置
によれば、時間的に平均すると、外形が略長方形あるい
は平行四辺形をなす格子状あるいは面状の空間強度分布
の出力光を得ることができる。制御装置４０は、光検出
装置２５の出力から出射光ビーム１５の形状を認識する
ことができ、その認識結果に基づいてレーザ光源１３ａ
〜１３ｄの配置やレーザ光源１３ａ〜１３ｄと多面体鏡
１０間の光学系を調整することで、出射光ビーム１５の
形状を制御することが可能である。In the optical multiplexer and the optical output device according to this embodiment, the incident light beams 14a to 14d are generated by the motor 2
The emitted light beam 15 is incident on the reflecting surface 11 of the polygon mirror 10 rotated by 2, is reflected, and is output as a combined outgoing light beam 15. In the present embodiment, the incident light beams 14a-14
Since d is continuous light and is incident on the reflecting surface 11 of the polyhedral mirror 10 at a predetermined angle in a plane horizontal to the rotation axis of the polyhedral mirror 10, the outgoing light beam 15 is shown in FIG. As described above, each of the polygonal mirrors 10 is an aggregate of a plurality of beams that are scanned along the direction perpendicular to the rotation axis. Therefore, according to the optical multiplexer and the optical output device according to the present embodiment, it is possible to obtain the output light having a spatial intensity distribution in a lattice shape or a planar shape whose outer shape is a substantially rectangular shape or a parallelogram shape when temporally averaged. You can The control device 40 can recognize the shape of the emitted light beam 15 from the output of the light detection device 25, and based on the recognition result, the laser light source 13a.
It is possible to control the shape of the emitted light beam 15 by adjusting the arrangement of ˜13d and the optical system between the laser light sources 13a to 13d and the polyhedral mirror 10.

【００５９】本実施の形態に係る光合波装置および光出
力装置のその他の作用および効果は、第１の実施の形態
においてパルス光を用いることによる特有の作用および
効果、すなわち、パルス光の入射タイミングの制御によ
る出力光の空間強度分布の制御や出力光の光量の制御、
高速変調、オン，オフ等を除き、第１の実施の形態と同
様である。Other actions and effects of the optical multiplexer and the light output device according to the present embodiment are peculiar actions and effects obtained by using pulsed light in the first embodiment, that is, the timing of incidence of pulsed light. Control of the spatial intensity distribution of output light and control of the amount of output light,
It is the same as the first embodiment except for high speed modulation, on, off, and the like.

【００６０】なお、本発明は上記各実施の形態に限定さ
れず、特に、各構成要素の材質，形状，寸法，角度等の
条件は上記実施の形態で挙げた具体的な数値に限定され
るものではなく、満たすべき条件の中で適宜に設定可能
である。また、多面体鏡の反射面に入射させる光はレー
ザ光以外の光でも良い。The present invention is not limited to the above embodiments, and in particular, the conditions such as the material, shape, size and angle of each constituent element are limited to the specific numerical values mentioned in the above embodiments. However, it can be set appropriately according to the conditions to be satisfied. The light incident on the reflecting surface of the polygon mirror may be light other than laser light.

【００６１】[0061]

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の光合
波装置または請求項１０記載の光出力装置によれば、複
数の光源から出射された光を、回転する多面体鏡の反射
面に入射させ、集合させて出力するようにしたので、効
率良く高出力の光を得ることができるという効果を奏す
る。As described above, according to the optical multiplexing device of the first aspect or the optical output device of the tenth aspect, the light emitted from the plurality of light sources is incident on the reflecting surface of the rotating polygon mirror. As a result, the light is collected and output, so that it is possible to efficiently obtain high-output light.

【００６２】請求項２記載の光合波装置によれば、複数
のレーザ光源から出射され、それぞれパルス光列からな
る複数のビームを多面体鏡の反射面に対して異なる入射
角で入射させると共に、反射面で反射された複数のビー
ムが略同一方向に出射されるように反射面に対する各ビ
ーム毎のパルス光の入射タイミングを制御するようにし
たので、請求項１の記載の光合波装置の効果に加え、そ
れぞれパルス光列からなる複数のビームを、空間的に一
つの光束に合波することができるという効果を奏する。According to the optical multiplexer of the second aspect, a plurality of beams emitted from a plurality of laser light sources, each of which is composed of a pulsed light train, are incident on the reflecting surface of the polyhedral mirror at different incident angles and are reflected. The timing of incidence of the pulsed light for each beam on the reflection surface is controlled so that the plurality of beams reflected by the surface are emitted in substantially the same direction. Therefore, the effect of the optical multiplexer according to claim 1 is improved. In addition, it is possible to spatially combine a plurality of beams each of which is a pulsed light train into one light beam.

【００６３】請求項３記載の光合波装置によれば、多面
体鏡の反射面で反射された複数のビームの集合体が、時
間的に平均したときに所定の空間強度分布をなすよう
に、反射面に対する各ビームの入射角と各ビーム毎のパ
ルス光の入射タイミングを設定するようにしたので、請
求項２の記載の光合波装置の効果に加え、所望の空間強
度分布の出力光を得ることができるという効果を奏す
る。According to the third aspect of the optical multiplexer, the plurality of beams reflected by the reflecting surface of the polyhedral mirror are reflected so as to form a predetermined spatial intensity distribution when averaged in time. Since the incident angle of each beam with respect to the surface and the incident timing of the pulsed light for each beam are set, in addition to the effect of the optical multiplexer of claim 2, output light with a desired spatial intensity distribution can be obtained. There is an effect that can be.

【００６４】請求項４記載の光合波装置によれば、多面
体鏡の反射面に入射する各ビーム毎の１秒当たりのパル
ス光の数をｆ、多面体鏡の回転軸に垂直な断面を正Ｍ角
形としたときに、多面体鏡の回転数をおよそ毎分６０ｆ
／Ｍで与えられる値に設定するようにしたので、請求項
２の記載の光合波装置の効果に加え、多面体鏡の回転数
を最小にでき、コストを低減することができるという効
果を奏する。According to the optical multiplexer of claim 4, the number of pulsed lights per second for each beam incident on the reflecting surface of the polygon mirror is f, and the cross section perpendicular to the rotation axis of the polygon mirror is positive M. When the polygonal shape is used, the rotation speed of the polyhedral mirror is about 60 f / min.
Since the value is set to the value given by / M, in addition to the effect of the optical multiplexer of the second aspect, the number of rotations of the polygon mirror can be minimized and the cost can be reduced.

【００６５】請求項５記載の光合波装置によれば、多面
体鏡の反射面に入射する複数の光を波長３００ｎｍ以下
の紫外光としたので、請求項１記載の光合波装置の効果
に加え、特に従来の合波手段では得ることが困難であっ
た高出力の紫外光を得ることができるという効果を奏す
る。According to the optical multiplexer of claim 5, the plurality of lights incident on the reflecting surface of the polyhedral mirror are ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less. Therefore, in addition to the effect of the optical multiplexer of claim 1, In particular, there is an effect that it is possible to obtain high-output ultraviolet light, which is difficult to obtain by the conventional combining means.

【００６６】請求項６記載の光合波装置によれば、複数
のレーザ光源から出射され、それぞれパルス光列からな
る複数のビームを多面体鏡の反射面に対して異なる入射
角で入射させると共に、反射面に対する各ビーム毎のパ
ルス光の入射タイミングを制御することによって、多面
体鏡からの所定の光路における出射光の平均出力を制御
するようにしたので、請求項１記載の光合波装置の効果
に加え、合波と共に、合波された出力光の平均出力の制
御が可能となるという効果を奏する。According to the sixth aspect of the optical multiplexer, a plurality of beams emitted from a plurality of laser light sources and each consisting of a pulsed light train are made incident on the reflecting surface of the polyhedral mirror at different incident angles and are reflected. The average output of the emitted light in the predetermined optical path from the polyhedral mirror is controlled by controlling the timing of incidence of the pulsed light for each beam on the surface. In addition to the multiplexing, the average output of the multiplexed output light can be controlled.

【００６７】請求項７記載の光合波装置によれば、複数
のレーザ光源から出射され、それぞれパルス光列からな
る複数のビームを多面体鏡の反射面に対して異なる入射
角で入射させると共に、反射面に対する各ビーム毎のパ
ルス光の入射タイミングを制御することによって、多面
体鏡からの所定の光路における出射光の高速変調を行う
ようにしたので、請求項１記載の光合波装置の効果に加
え、合波と共に、合波された出力光の高速変調が可能と
なるという効果を奏する。According to the optical multiplexer of the seventh aspect, a plurality of beams emitted from a plurality of laser light sources, each consisting of a pulsed light train, are made incident on the reflecting surface of the polyhedral mirror at different incident angles and are reflected. Since the high-speed modulation of the emitted light in the predetermined optical path from the polyhedral mirror is performed by controlling the incident timing of the pulsed light for each beam on the surface, in addition to the effect of the optical multiplexer of claim 1, An effect that high-speed modulation of the combined output light is possible together with the combination.

【００６８】請求項８記載の光合波装置によれば、多面
体鏡の反射面で反射された複数のビームの集合体が、時
間的に平均したときに所定の空間強度分布をなすよう
に、複数のレーザ光源から連続的に出射される複数のビ
ームを多面体鏡の反射面に入射させるようにしたので、
請求項１記載の光合波装置の効果に加え、複数のレーザ
光源から連続的に出射される複数のビームを合波して所
望の空間強度分布の出力光を得ることができるという効
果を奏する。According to the optical multiplexer of claim 8, the plurality of beams reflected by the reflecting surface of the polyhedral mirror have a predetermined spatial intensity distribution when averaged over time. Since a plurality of beams continuously emitted from the laser light source of are made to enter the reflecting surface of the polyhedral mirror,
In addition to the effect of the optical multiplexer according to the first aspect, there is an effect that a plurality of beams continuously emitted from a plurality of laser light sources can be combined to obtain output light having a desired spatial intensity distribution.

【００６９】請求項９記載の光合波装置によれば、多面
体鏡の反射面に入射する複数の光を、電場ベクトルの振
動方向が入射面に対して垂直な方向をなすｓ偏光の光と
したので、請求項１記載の光合波装置の効果に加え、多
面体鏡の反射面における反射率を高めて合波の効率を高
めることが可能となるという効果を奏する。According to the ninth aspect of the present invention, the plurality of lights incident on the reflecting surface of the polyhedral mirror are s-polarized lights in which the vibration direction of the electric field vector is perpendicular to the incident surface. Therefore, in addition to the effect of the optical multiplexing device according to the first aspect, there is an effect that it is possible to increase the reflectance on the reflecting surface of the polyhedral mirror and increase the efficiency of multiplexing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光合波装置お
よび光出力装置の概略の構成と動作原理を説明するため
の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration and an operating principle of an optical multiplexing device and an optical output device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１に示した光合波装置および光出力装置の動
作を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the optical multiplexer and the optical output device shown in FIG.

【図３】種々の金属面の分光反射率を示す説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram showing spectral reflectances of various metal surfaces.

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る光合波装置お
よび光出力装置によって得られる出力光の空間強度分布
の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a spatial intensity distribution of output light obtained by the optical multiplexing device and the optical output device according to the first embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る光合波装置お
よび光出力装置の構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing configurations of an optical multiplexing device and an optical output device according to the first embodiment of the present invention.

【図６】レーザ光源の出力光の第五高調波を発生させる
光学系の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of an optical system that generates a fifth harmonic of the output light of the laser light source.

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る光合波装置お
よび光出力装置の構成を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing configurations of an optical multiplexing device and an optical output device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…多面体鏡、１１…反射面、１２…回転軸、１３ａ
〜１３ｅ…レーザ光源、１４ａ〜１４ｅ…入射光ビー
ム、１５…出射光ビーム、２１…反射鏡、２２…モー
タ、２３…駆動装置、２５…光検出装置、２６…タイミ
ング発生・制御装置、２７ａ〜２７ｅ…光学系10 ... Polyhedral mirror, 11 ... Reflective surface, 12 ... Rotation axis, 13a
... 13e ... laser light source, 14a-14e ... incident light beam, 15 ... outgoing light beam, 21 ... reflecting mirror, 22 ... motor, 23 ... drive device, 25 ... photo detection device, 26 ... timing generation / control device, 27a ... 27e ... Optical system

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 複数の反射面を有し回転される多面体鏡
と、 前記多面体鏡の反射面で反射された複数の光が集合され
て出力されるように、複数の光を前記多面体鏡の反射面
に入射させる光入射手段とを備えたことを特徴とする光
合波装置。1. A polygon mirror that has a plurality of reflecting surfaces and is rotated; and a plurality of lights of the polygon mirror so that the plurality of lights reflected by the reflecting surfaces of the polygon mirror are collected and output. An optical multiplexing device comprising: a light incident means for making the light incident on a reflecting surface. 【請求項２】 前記光入射手段は、複数のレーザ光源か
ら出射され、それぞれパルス光列からなる複数のビーム
を前記多面体鏡の反射面に対して異なる入射角で入射さ
せると共に、前記反射面で反射された複数のビームが略
同一方向に出射されるように前記反射面に対する各ビー
ム毎のパルス光の入射タイミングを制御することを特徴
とする請求項１記載の光合波装置。2. The light incidence means emits a plurality of beams emitted from a plurality of laser light sources, each of which is composed of a pulsed light train at different angles of incidence with respect to the reflection surface of the polygon mirror, and at the reflection surface. 2. The optical multiplexer according to claim 1, wherein the timing of incidence of pulsed light for each beam on the reflecting surface is controlled so that the plurality of reflected beams are emitted in substantially the same direction. 【請求項３】 前記光入射手段は、前記多面体鏡の反射
面で反射された複数のビームの集合体が、時間的に平均
したときに所定の空間強度分布をなすように、前記反射
面に対する各ビームの入射角と各ビーム毎のパルス光の
入射タイミングを設定することを特徴とする請求項２記
載の光合波装置。3. The light incidence means with respect to the reflection surface so that an aggregate of a plurality of beams reflected by the reflection surface of the polygon mirror has a predetermined spatial intensity distribution when averaged over time. The optical multiplexer according to claim 2, wherein an incident angle of each beam and an incident timing of pulsed light for each beam are set. 【請求項４】 前記多面体鏡の反射面に入射する各ビー
ム毎の１秒当たりのパルス光の数をｆ、前記多面体鏡の
回転軸に垂直な断面を正Ｍ角形としたときに、前記多面
体鏡の回転数はおよそ毎分６０ｆ／Ｍで与えられる値に
設定されることを特徴とする請求項２記載の光合波装
置。4. The polyhedron when the number of pulsed lights per second for each beam incident on the reflecting surface of the polyhedral mirror is f and the cross section perpendicular to the rotation axis of the polyhedral mirror is a regular M polygon. The optical multiplexer according to claim 2, wherein the rotation speed of the mirror is set to a value given by about 60 f / M per minute. 【請求項５】 前記多面体鏡の反射面に入射する複数の
光が波長３００ｎｍ以下の紫外光であることを特徴とす
る請求項１記載の光合波装置。5. The optical multiplexer according to claim 1, wherein the plurality of lights incident on the reflecting surface of the polygon mirror are ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less. 【請求項６】 前記光入射手段は、複数のレーザ光源か
ら出射され、それぞれパルス光列からなる複数のビーム
を前記多面体鏡の反射面に対して異なる入射角で入射さ
せると共に、前記反射面に対する各ビーム毎のパルス光
の入射タイミングを制御することによって、前記多面体
鏡からの所定の光路における出射光の平均出力を制御す
ることを特徴とする請求項１記載の光合波装置。6. The light incidence means emits a plurality of beams, each of which is emitted from a plurality of laser light sources and is composed of a pulsed light train, at different angles of incidence with respect to the reflection surface of the polyhedral mirror, and at the same time with respect to the reflection surface. 2. The optical multiplexer according to claim 1, wherein the average output of the light emitted from the polyhedral mirror in a predetermined optical path is controlled by controlling the incident timing of the pulsed light for each beam. 【請求項７】 前記光入射手段は、複数のレーザ光源か
ら出射され、それぞれパルス光列からなる複数のビーム
を前記多面体鏡の反射面に対して異なる入射角で入射さ
せると共に、前記反射面に対する各ビーム毎のパルス光
の入射タイミングを制御することによって、前記多面体
鏡からの所定の光路における出射光の高速変調を行うこ
とを特徴とする請求項１記載の光合波装置。7. The light incidence means emits a plurality of beams, each of which is emitted from a plurality of laser light sources and is composed of a pulsed light train, at different angles of incidence with respect to the reflecting surface of the polyhedral mirror, and with respect to the reflecting surface. The optical multiplexing device according to claim 1, wherein the incident light of the pulsed light for each beam is controlled to perform high-speed modulation of the emitted light in a predetermined optical path from the polyhedral mirror. 【請求項８】 前記光入射手段は、前記多面体鏡の反射
面で反射された複数のビームの集合体が、時間的に平均
したときに所定の空間強度分布をなすように、複数のレ
ーザ光源から連続的に出射される複数のビームを前記多
面体鏡の反射面に入射させることを特徴とする請求項１
記載の光合波装置。8. The plurality of laser light sources are arranged so that the light incidence means has a predetermined spatial intensity distribution when the plurality of beams reflected by the reflecting surface of the polygon mirror have a temporal average. 2. A plurality of beams continuously emitted from the above are incident on the reflecting surface of the polyhedral mirror.
The optical multiplexing device described. 【請求項９】 前記多面体鏡の反射面に入射する複数の
光が、電場ベクトルの振動方向が入射面に対して垂直な
方向をなすｓ偏光の光であることを特徴とする請求項１
記載の光合波装置。9. The plurality of lights incident on the reflecting surface of the polygon mirror are s-polarized lights in which the vibration direction of the electric field vector is perpendicular to the incident surface.
The optical multiplexing device described. 【請求項１０】 複数の光源と、 複数の反射面を有し回転される多面体鏡と、 前記多面体鏡の反射面で反射された複数の光が集合され
て出力されるように、前記複数の光源から出射される複
数の光を前記多面体鏡の反射面に入射させる光入射手段
とを備えたことを特徴とする光出力装置。10. A plurality of light sources, a polygonal mirror which has a plurality of reflecting surfaces and is rotated, and a plurality of the plurality of light beams which are reflected by the reflecting surfaces of the polygonal mirror so as to be collectively output. A light output device, comprising: a light incidence unit that causes a plurality of lights emitted from a light source to enter the reflection surface of the polyhedral mirror.