JPH1026747A - 光変調装置 - Google Patents

光変調装置

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JPH1026747A
JPH1026747A JP8198309A JP19830996A JPH1026747A JP H1026747 A JPH1026747 A JP H1026747A JP 8198309 A JP8198309 A JP 8198309A JP 19830996 A JP19830996 A JP 19830996A JP H1026747 A JPH1026747 A JP H1026747A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
light
light modulation
modulation element
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP8198309A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeo Omori
健雄 大森
Masahito Kumazawa
雅人 熊澤
Hideo Mizutani
英夫 水谷
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH1026747A publication Critical patent/JPH1026747A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1つの光変調素子において1回目も2回目も
ほぼ同じ入射条件で強度変調を行うことのできる光変調
装置。 【解決手段】 レーザ光源から射出されたレーザビーム
の強度変調を行う光変調装置において、入射したレーザ
ビームを所定の比率で強度変調するための光変調素子
と、レーザ光源からのレーザビームを光変調素子上に集
光するための第1集光手段と、光変調素子を介して強度
変調されたレーザビームを光変調素子上に再び集光する
ための第2集光手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光変調装置に関し、
特にレーザビームの強度変調を行う光変調装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、光変調素子として音響光学素子
を用いた従来の光変調装置の構成を概略的に示す図であ
る。図3の光変調装置では、レーザ光源1から射出され
た直線偏光のレーザビーム2が、偏光ビームスプリッタ
ー3および1/4波長板4を介して円偏光となり、集光
レンズ5に入射する。
【0003】集光レンズ5を介したレーザビームは、集
光レンズ5の光源とは反対側の焦点位置に位置決めされ
た音響光学素子6上に集光する。音響光学素子6を介し
て強度変調されたレーザビームは、平面反射鏡9で反射
された後、再び音響光学素子6に入射する。音響光学素
子6を介して再度強度変調されたレーザビームは、集光
レンズ5、1/4波長板4および偏光ビームスプリッタ
ー3を介して、光路の外へ分離される。
【0004】1つの音響光学素子を用いる場合、その消
光比は通常1000:1程度である。すなわち、入射レ
ーザビームの強度を約1/1000倍に低減して射出す
る。したがって、図3に示すように、音響光学素子で2
回強度変調を行う場合、消光比は1000000:1程
度となり、比較的簡素な構成で大きな消光比を得ること
ができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来の光変調装置では、集光レンズ5を介したレーザ
ビームは、ビーム径が最も小さい状態で音響光学素子6
に入射する。しかしながら、音響光学素子6を介したレ
ーザビームは発散するので、平面反射鏡9で反射されて
音響光学素子6に再び入射する際のビーム径は大きくな
っている。
【0006】このように、従来の光変調装置では、最初
に音響光学素子6に入射するレーザビームの径を小さく
しても、再び音響光学素子6に入射するレーザビームの
径が大きくなってしまう。その結果、音響光学素子6を
二度目に通過する際に高い回折効率を得ることができ
ず、設計上の所要消光比を得ることができなかった。
【0007】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、1つの光変調素子において1回目も2回目も
ほぼ同じ入射条件で強度変調を行うことのできる光変調
装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、レーザ光源から射出されたレー
ザビームの強度変調を行う光変調装置において、入射し
たレーザビームを所定の比率で強度変調するための光変
調素子と、前記レーザ光源からのレーザビームを前記光
変調素子上に集光するための第1集光手段と、前記光変
調素子を介して強度変調されたレーザビームを前記光変
調素子上に再び集光するための第2集光手段とを備えて
いることを特徴とする光変調装置を提供する。
【0009】本発明の好ましい態様によれば、前記第2
集光手段は、前記光変調素子側に凹状反射面を向けた反
射手段、あるいは前記光変調素子を介したレーザビーム
の波面を反転して位相共役波を発生させるための位相共
役鏡である。また、前記第2集光手段は、前記光変調素
子を介したレーザビームを平行光束に変換するためのリ
レーレンズと、該リレーレンズを介した平行光束を入射
方向に沿って反射するための平面反射手段とを有するの
が好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明では、レーザ光源からのレ
ーザビームが音響光学素子のような光変調素子上に集光
するとともに、光変調素子を介して一度強度変調された
レーザビームも光変調素子上に再び集光するように構成
されている。したがって、最初に光変調素子に入射する
レーザビームの径が最も小さくなるとともに、再び光変
調素子に入射するレーザビームの径も最も小さくなる。
その結果、光変調素子に対する1回目の入射条件と2回
目の入射条件とがほぼ同じになり、設計上の所要消光比
を高精度に確保することができる。
【0011】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図1は、本発明の第1実施例にかかる光
変調装置の構成を概略的に示す図である。図1の光変調
装置では、レーザ光源1から射出された直線偏光のレー
ザビーム2が、偏光ビームスプリッター3に入射する。
偏光ビームスプリッター3の偏光面を透過したレーザビ
ームは、1/4波長板4を介して円偏光となり、集光レ
ンズ5に入射する。
【0012】集光レンズ5に入射したレーザビームはそ
の集光作用により絞られ、集光レンズ5の光源とは反対
側の焦点位置にビームウェストが形成される。こうし
て、集光レンズ5の光源とは反対側の焦点位置に位置決
めされた音響光学素子6には、ビーム径が最も小さい状
態でレーザビームが入射する。したがって、音響光学素
子6では、所定の高い回折効率で所定の消光比にしたが
う強度変調が行われる。
【0013】音響光学素子6を透過したレーザビーム
は、発散しながら球面反射鏡7に入射する。球面反射鏡
7は、音響光学素子6側に凹面を向けた曲率半径Rの反
射球面を有し、上述のビームウェスト位置から所定距離
Rだけ間隔を隔てた位置に配置されている。したがっ
て、球面反射鏡7で反射されたレーザビームはその集光
作用により絞られ、集光レンズ5の球面反射鏡側の焦点
位置に再びビームウェストが形成される。
【0014】こうして、2回目においても1回目と同
様、音響光学素子6にはビーム径が最も小さい状態でレ
ーザビームが入射する。したがって、音響光学素子6で
は、所定の高い回折効率で所定の消光比にしたがう強度
変調が再度行われる。音響光学素子6を透過して再び強
度変調されたレーザビームは、集光レンズ5を介して平
行光束となり、1/4波長板4に入射する。1/4波長
板4を介したレーザビームは、レーザ光源1から射出さ
れた直線偏光に対して偏光面が90°だけ回転した直線
偏光となり、偏光ビームスプリッター3の偏光面で反射
された後、光路の外へ分離される。
【0015】このように、第1実施例では、球面反射鏡
7の作用により、音響光学素子6を介して一度強度変調
されたレーザビームを、音響光学素子6上に再び集光す
ることができる。換言すれば、1回目においても2回目
においても音響光学素子6に入射するレーザビームの径
が最も小さくなる。その結果、音響光学素子6に対する
1回目の入射条件と2回目の入射条件とがほぼ同じにな
り、設計上の所要消光比を高精度に確保することができ
る。
【0016】図2は、本発明の第2実施例にかかる光変
調装置の構成を概略的に示す図である。第2実施例は第
1実施例と類似の構成を有する。しかしながら、第1実
施例における球面反射鏡7が、第2実施例ではリレーレ
ンズ8および平面反射鏡9と置換されている点だけが基
本的に相違する。したがって、図2において、第1実施
例の構成要素と同様の機能を有する要素には、図1と同
じ参照符号を付している。以下、第1実施例との相違点
に着目して第2実施例を説明する。
【0017】図2の光変調装置では、レーザ光源1から
射出された直線偏光のレーザビーム2が、偏光ビームス
プリッター3および1/4波長板4を介して、集光レン
ズ5に入射する。集光レンズ5を介したレーザビームは
音響光学素子6上に集光され、音響光学素子6では1回
目の強度変調が行われる。音響光学素子6を透過したレ
ーザビームは、発散しながらリレーレンズ8に入射し、
平行光束となる。リレーレンズ8を介したレーザビーム
は、平面反射鏡9によって、入射方向に沿って反射され
た後、再びリレーレンズ8に入射する。
【0018】リレーレンズ8を介したレーザビームは、
音響光学素子6上に再び集光する。したがって、音響光
学素子6では、2回目も所定の高い回折効率で所定の消
光比にしたがう強度変調が行われる。音響光学素子6を
透過したレーザビームは、集光レンズ5、1/4波長板
4および偏光ビームスプリッター3を介して、光路の外
へ取り出される。
【0019】このように、第2実施例においても、リレ
ーレンズ8と平面反射鏡9との組み合わせ作用により、
音響光学素子6を介して一度強度変調されたレーザビー
ムを、音響光学素子6上に再び集光することができる。
その結果、音響光学素子6に対する1回目の入射条件と
2回目の入射条件とがほぼ同じになり、設計上の所要消
光比を高精度に確保することができる。
【0020】さらに、第3の実施例として、図4に示す
ように、図2の第2実施例における1/4波長板4に代
えてファラデー効果を用いた素子すなわちファラデー回
転素子40を使用することもできる。ファラデー回転素
子40は、直線偏光を片道で45度回転させるように設
定されている。したがって、音響光学素子6に入射する
光線は直線偏光のままであり、入射光の偏光特性によっ
て効率が異なる結晶を用いた音響光学素子を使用するこ
とができる。音響光学素子6を介して一度強度変調され
たレーザビームは、平面反射鏡9で反射され、音響光学
素子6に入射する。
【0021】音響光学素子6で再び強度変調されたレー
ザビームは、ファラデー回転素子40を再度通過して、
元の入射光に対して偏光面が90度回転した直線偏光と
なり、偏光ビームスプリッター3に入射する。こうし
て、偏光ビームスプリッター3に入射したレーザビーム
は、第2実施例と同様に、光路外へ反射される。なお、
第3実施例において、ファラデー回転素子40を透過し
た後のレーザビームの直線偏光面と音響光学素子6の入
射偏光面とを、その回折効率が最も高い方向に合わせる
必要がある。
【0022】なお、第1実施例において、球面反射鏡7
に代えて位相共役鏡を用いることもできる。位相共役鏡
は、入射光の波面時間を逆転し、波面が反転した位相共
役波を発生させる反射鏡である(たとえば、OplusE,
1995年6月号,第68頁〜第72頁参照)。
【0023】また、上述の第1実施例〜第3実施例にお
いて、光変調素子として音響光学素子を用いた例を示し
ている。しかしながら、たとえば磁気光学素子や電気光
学素子のような光変調素子を用いて、本発明の作用効果
を得ることができることは明らかである。さらに、上述
の第1実施例〜第3実施例において、音響光学素子の透
過光を利用した例を示している。しかしながら、音響光
学素子の反射光を利用する光変調装置に対して本発明を
適用することもできる。
【0024】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、1回目
に光変調素子に入射するレーザビームの径も、2回目に
光変調素子に入射するレーザビームの径も最小にするこ
とができる。すなわち、光変調素子に対する1回目の入
射条件と2回目の入射条件とがほぼ同じになり、設計上
の所要消光比を高精度に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかる光変調装置の構成
を概略的に示す図である。
【図2】本発明の第2実施例にかかる光変調装置の構成
を概略的に示す図である。
【図3】光変調素子として音響光学素子を用いた従来の
光変調装置の構成を概略的に示す図である。
【図4】本発明の第3実施例にかかる光変調装置の構成
を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 レーザビーム 3 偏光ビームスプリッター 4 1/4波長板 5 集光レンズ 6 音響光学素子 7 球面反射鏡 8 リレーレンズ 9 平面反射鏡

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源から射出されたレーザビーム
    の強度変調を行う光変調装置において、 入射したレーザビームを所定の比率で強度変調するため
    の光変調素子と、 前記レーザ光源からのレーザビームを前記光変調素子上
    に集光するための第1集光手段と、 前記光変調素子を介して強度変調されたレーザビームを
    前記光変調素子上に再び集光するための第2集光手段と
    を備えていることを特徴とする光変調装置。
  2. 【請求項2】 前記第2集光手段は、前記光変調素子側
    に凹状反射面を向けた反射手段であることを特徴とする
    請求項1に記載の光変調装置。
  3. 【請求項3】 前記第2集光手段は、前記光変調素子を
    介したレーザビームの波面を反転して位相共役波を発生
    させるための位相共役鏡であることを特徴とする請求項
    1に記載の光変調装置。
  4. 【請求項4】 前記第2集光手段は、前記光変調素子を
    介したレーザビームを平行光束に変換するためのリレー
    レンズと、該リレーレンズを介した平行光束を入射方向
    に沿って反射するための平面反射手段とを有することを
    特徴とする請求項1に記載の光変調装置。
  5. 【請求項5】 前記第1集光手段は、前記レーザ光源か
    らのレーザビームのうち所定の偏光方向を有するレーザ
    ビームを透過するための偏光ビームスプリッターと、該
    偏光ビームスプリッターを介したレーザビームを円偏光
    に変換するための1/4波長板と、該1/4波長板を介
    したレーザビームを前記光変調素子上に集光するための
    集光レンズとを有することを特徴とする請求項1乃至4
    のいずれか1項に記載の光変調装置。
  6. 【請求項6】 前記第1集光手段は、前記レーザ光源か
    らのレーザビームのうち所定の偏光方向を有するレーザ
    ビームを透過するための偏光ビームスプリッターと、該
    偏光ビームスプリッターを介したレーザビームの偏波面
    を45度回転させるためのファラデー回転素子と、該フ
    ァラデー回転素子を介したレーザビームを前記光変調素
    子上に集光するための集光レンズとを有することを特徴
    とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光変調装
    置。
JP8198309A 1996-07-09 1996-07-09 光変調装置 Pending JPH1026747A (ja)

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