JPH03208386A - Laser system - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光並列情報処理、光画像処理および光計測に
おける照射用光源として用いられるレーザ装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser device used as an irradiation light source in optical parallel information processing, optical image processing, and optical measurement.
[従来の技術] 第4図は、従来のレーザ装置の説明図である。[Conventional technology] FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional laser device.
レーザ1の片端面からの出射光2を強度変調するための
音響光学変調器3に入射する。音響光学変調器3からの
1次回折光は2枚のレンズ4,5を用いて任意の直径の
平行光6に変換される。このときレンズ4.5間のピン
ホール7によってレーザ光の横モード等の空間的な雑音
を取り除いている。The light 2 emitted from one end face of the laser 1 enters an acousto-optic modulator 3 for intensity modulating. The first-order diffracted light from the acousto-optic modulator 3 is converted into parallel light 6 of an arbitrary diameter using two lenses 4 and 5. At this time, spatial noise such as the transverse mode of the laser beam is removed by the pinhole 7 between the lenses 4 and 5.
しかしながら、上記従来のレーザ装置では、レーザlと
音響光学変調器3の微小な位置変化によって光路が乱れ
、音響光学変調器への入射角が変化し、回折効率が変動
し、そのため出力光の強度の変動あるいは出射光の出射
角度の変動を引き起こす。また、音響光学変調器は、そ
の基本特性から出射光はある回折角を持って出射するた
め、その光学系が一直線状に構成できない、またその角
度が小さいためO次回折光との分離のため光路長を長く
とる必要があり、そのため光学系の構成が非常に難しく
、かつ大型となるという欠点がある。さらに、レーザ光
の空間的に不均一な強度分布をきれいにするためピンホ
ール7の径を小さ(すると、レーザ光の光強度の多くの
部分が遮られて十分な光強度が得られない。また、十分
な光強度を得るためにピンホール7の径を大きくすると
不均一な強度分布の平行光しか得ることができない。However, in the conventional laser device described above, the optical path is disturbed due to minute positional changes between the laser l and the acousto-optic modulator 3, the incident angle to the acousto-optic modulator changes, and the diffraction efficiency fluctuates, resulting in the intensity of the output light. or the angle of emission of the emitted light. In addition, due to its basic characteristics, the emitted light of an acousto-optic modulator is emitted with a certain diffraction angle, so its optical system cannot be constructed in a straight line.Also, because the angle is small, the optical path must be separated from the O-order diffracted light. It is necessary to have a long length, which makes the construction of the optical system extremely difficult and disadvantageous in that it is large. Furthermore, in order to improve the spatially non-uniform intensity distribution of the laser beam, the diameter of the pinhole 7 is made small. However, if the diameter of the pinhole 7 is increased in order to obtain sufficient light intensity, only parallel light with a non-uniform intensity distribution can be obtained.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、光学系の安定性に優れ、強度変調可能であり
、かつ均一な強度分布の平行光を得ることが出来る小型
のレーザ装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a small laser device that has an excellent optical system stability, is capable of intensity modulation, and is capable of obtaining parallel light with a uniform intensity distribution. Our goal is to provide the following.
[課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため、本発明では、レーザと、該
レーザからのレーザ光の強度を可変する強度変調手段と
、該強度変調光を空間的に平行光にする光学レンズ系を
具えたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention includes a laser, an intensity modulation means for varying the intensity of the laser light from the laser, and a spatially parallel light beam for the intensity modulated light. It is characterized by being equipped with an optical lens system that provides
本発明のレーザ装置においては、変調されたレーザを光
ファイバを介して光学レンズ系に導く。その結果、強度
分布が均一で、かつ大口径の平行レーザ光を得ることが
できる。In the laser device of the present invention, a modulated laser is guided to an optical lens system via an optical fiber. As a result, a parallel laser beam with a uniform intensity distribution and a large diameter can be obtained.
〔実施例J
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。[Example J Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.
第1図は本発明のレーザ装置の実施例の構成を示すブロ
ック図である。この実施例は第1図に示すように、光フ
アイバ出力で光が取り出せるレーザモジュール11と、
光フアイバ入出力型の音響光学変調器12と、ファイバ
入力型のコリメーターレンズ13からなる。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a laser device of the present invention. As shown in FIG. 1, this embodiment includes a laser module 11 that can extract light through an optical fiber output;
It consists of an optical fiber input/output type acousto-optic modulator 12 and a fiber input type collimator lens 13.
次に、本実施例のレーザ装置の動作を第1図に従って説
明する。光ファイバ14を通してレーザ光を取り出すこ
とができるレーザモジュール11より出射した出射光を
音響光学変調器12につなぐ。光ファイバ14からレー
ザ光を取り出すための光学系は光ファイバ14とともに
レーザに一体に取り付けられている。レンズは凸レンズ
、球レンズ、シリンドリカルレンズ等集光機能があるも
のであればいずれも使用可能である。音響光学変調器1
2は光フアイバ入出力型のものを用いる。音響光学変調
器12の1次回折出力は光ファイバ15によってコリメ
ータレンズ13に入射される。光ファイバ16は0次光
取出し用のファイバである。コリメータレンズ13の断
面図を第2図に示す。コリメータレンズは2枚以上のレ
ンズを組合せて任意の大きさの平行光に変換するもので
ある。31は入射光ファイバで、第1図における光ファ
イバ15に対応する。Next, the operation of the laser device of this embodiment will be explained with reference to FIG. Output light emitted from a laser module 11 from which laser light can be extracted through an optical fiber 14 is connected to an acousto-optic modulator 12. An optical system for extracting laser light from the optical fiber 14 is integrally attached to the laser together with the optical fiber 14. Any lens can be used as long as it has a condensing function, such as a convex lens, a spherical lens, or a cylindrical lens. Acousto-optic modulator 1
2 uses an optical fiber input/output type. The first-order diffraction output of the acousto-optic modulator 12 is input to a collimator lens 13 via an optical fiber 15. The optical fiber 16 is a fiber for extracting zero-order light. A cross-sectional view of the collimator lens 13 is shown in FIG. A collimator lens is a combination of two or more lenses that converts the light into parallel light of any size. 31 is an input optical fiber, which corresponds to the optical fiber 15 in FIG.
32、33はそれぞれ焦点距離f+、 fxのレンズで
ある。光ファイバ31から出射した光がレンズ32によ
ってレンズ33の焦点位置に焦点を結ぶようにレンズ3
2および33を配置することにより平行光34が得られ
る。レンズ33の口径、焦点距離f冨および光学系の配
置を選ぶことによって任意の直径の平行光34を得るこ
とができる。コリメータレンズ13に用いられるレンズ
は凸レンズ、球レンズ、シリンドリカルレンズ等集光機
能があるものであればいずれも使用可能である。コリメ
ータレンズと光ファイバは接着剤で固定され強固な箱で
覆われている。また、光ファイバ14.15は一定長以
上(通常1m以上)の単一モードファイバを用いること
により、空間的なフィルタとして働き光ファイバのコア
径まで光を閉じ込めることができるので、ピンホールと
は違い光強度の損失無しに理想的な点光源を得ることが
でき、従って空間的に均一性の高い平行光を得ることが
できる。さらに、光学系に光ファイバを用いたことで光
軸な自由に変化させることができ、任意の方向にレーザ
光を照射できる。なお、音響光学変調器の代わりに電気
光学変調器なと、他の構成の変調器を光フアイバ入出力
型にして用いることが出来るのはいうまでもない。32 and 33 are lenses with focal lengths f+ and fx, respectively. The lens 3 is configured such that the light emitted from the optical fiber 31 is focused by the lens 32 at the focal position of the lens 33.
By arranging 2 and 33, parallel light 34 is obtained. By selecting the aperture of the lens 33, the focal length f, and the arrangement of the optical system, parallel light 34 of any diameter can be obtained. Any lens can be used as the collimator lens 13 as long as it has a condensing function, such as a convex lens, a spherical lens, or a cylindrical lens. The collimator lens and optical fiber are fixed with adhesive and covered with a strong box. In addition, by using a single mode fiber of a certain length (usually 1 m or more), the optical fiber 14.15 acts as a spatial filter and can confine light up to the core diameter of the optical fiber, so it is not a pinhole. An ideal point light source can be obtained without loss of differential light intensity, and therefore parallel light with high spatial uniformity can be obtained. Furthermore, by using an optical fiber in the optical system, the optical axis can be changed freely, and laser light can be irradiated in any direction. It goes without saying that instead of the acousto-optic modulator, an electro-optic modulator or other modulator of other configuration can be used with an optical fiber input/output type.
例えば、第1図の装置構成において、レーザモジュール
11として波長633nmで発振するHe−Neレーザ
(光出力15mW)を使用し、また、音響光学変調器1
2として超音波周波数120MHz、切り替え立ち上が
り時間100nsの音響光学変調器と、コア径4μmの
光ファイバを用いてレーザ装置を構成した。レーザ光の
光フアイバ中のクラッドモードを打ち消すために、光フ
ァイバ14には20mのシングルモード光ファイバを用
いた。また、光ファイバの端面ばレーザへの戻り光を防
ぐため斜め研磨加工した。光ファイバ14の出力端での
光パワーは5mW、出力光17の光パワーは1mWであ
った。この構成系を使い、最大変調周波数10MHzで
、直径20mmで空間的な光強度の不均一さが10%以
内の平行光を得ることが出来た。For example, in the device configuration shown in FIG. 1, a He-Ne laser (light output 15 mW) that oscillates at a wavelength of 633 nm is used as the laser module 11, and
As Example 2, a laser device was constructed using an acousto-optic modulator with an ultrasonic frequency of 120 MHz and a switching rise time of 100 ns, and an optical fiber with a core diameter of 4 μm. In order to cancel the cladding mode of the laser beam in the optical fiber, a 20 m single mode optical fiber was used as the optical fiber 14. Additionally, the end face of the optical fiber was polished diagonally to prevent light from returning to the laser. The optical power at the output end of the optical fiber 14 was 5 mW, and the optical power of the output light 17 was 1 mW. Using this configuration, we were able to obtain parallel light with a maximum modulation frequency of 10 MHz, a diameter of 20 mm, and spatial non-uniformity of light intensity within 10%.
第3図はレーザとして半導体レーザを用いた場合の実施
例である。この例では光ファイバ22から光出力が取り
出せる半導体レーザモジュール21と第1図にあげたも
のと同等のコリメータレンズ23からなる。半導体レー
ザは例えば変調回路によってその注入電流を変調するこ
とによって簡便にその光出力を強度変調することができ
る。FIG. 3 shows an embodiment in which a semiconductor laser is used as the laser. This example consists of a semiconductor laser module 21 from which an optical output can be taken out from an optical fiber 22 and a collimator lens 23 similar to that shown in FIG. A semiconductor laser can easily intensity-modulate its optical output by modulating its injection current using a modulation circuit, for example.
例えば、第3図の装置構成において、半導体レーザとし
て波長67Qnmで発振するInGaAIP半導体レー
ザ(光出力5mW)を使用し、コア径4μ■の光ファイ
バを用いてレーザ装置を構成した。半導体レーザでは空
間的なコヒーレンス性が気体レーザはど良くないため、
空間的なフィルタとして、コア径の小さい光ファイバは
特に有効である。出力光24として光パワー1mW、直
径20+smの平行光を得ることができた。また、変調
周波数は最大IGH2まで可能であった。For example, in the device configuration shown in FIG. 3, an InGaAIP semiconductor laser (optical output 5 mW) oscillating at a wavelength of 67 Qnm was used as the semiconductor laser, and an optical fiber with a core diameter of 4 μm was used to configure the laser device. Since the spatial coherence of semiconductor lasers is not as good as that of gas lasers,
Optical fibers with small core diameters are particularly effective as spatial filters. As output light 24, parallel light with an optical power of 1 mW and a diameter of 20+sm could be obtained. Further, the modulation frequency could be up to IGH2.
以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。The present invention has been specifically explained above based on examples, but
It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways without departing from the spirit thereof.
以上説明したように、本発明によれば、空間的な均一性
が極めて高く大口径の平行レーザ光を得ることができる
という効果がある。また、本発明のレーザ装置は、小型
で、光学系の安定性に優れ、出力光も自由な方向に出射
することができ、また、光ファイバによって長距離に伝
送することもできるという利点があることから、光並列
情報処理、光画像処理及び光計測における光源として広
く利用できる利点がある。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain parallel laser light with extremely high spatial uniformity and a large diameter. Further, the laser device of the present invention has the advantage that it is small, has an excellent optical system stability, can emit output light in any direction, and can be transmitted over long distances using an optical fiber. Therefore, it has the advantage that it can be widely used as a light source in optical parallel information processing, optical image processing, and optical measurement.
第1図は、本発明のレーザ装置の実施例の構成を示すブ
ロック図、
第2図は、コリメータレンズの構成を示す断面図、
第3図は、レーザとして半導体レーザを用いた実施例の
構成を示すブロック図、
第4図は、従来のレーザ装置の構成を示すブロック図で
ある。
1・・・レーザ、
3.12・・・光周波数変調器、
4、5.32.33・・・レンズ、
11・・・レーザモジエール、
13、23・・・コリメータレンズ、
14、15.16.22.31・・・光ファイバ、21
・・・半導体レーザモジュール。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the laser device of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of a collimator lens, and FIG. 3 is a configuration of an embodiment using a semiconductor laser as the laser. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional laser device. 1... Laser, 3.12... Optical frequency modulator, 4, 5. 32. 33... Lens, 11... Laser modier, 13, 23... Collimator lens, 14, 15. 16.22.31...Optical fiber, 21
...Semiconductor laser module.
Claims (1)
る強度変調手段と、該強度変調光を伝送し点光源とする
光ファイバと、該光ファイバから出射された光を空間的
に平行光にする光学レンズ系とを具えたことを特徴とす
るレーザ装置。1) A laser, an intensity modulation means for varying the intensity of the laser light from the laser, an optical fiber that transmits the intensity modulated light and serves as a point light source, and a spatially parallel light source for the light emitted from the optical fiber. What is claimed is: 1. A laser device characterized by comprising an optical lens system for
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP243190A JPH03208386A (en) | 1990-01-11 | 1990-01-11 | Laser system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP243190A JPH03208386A (en) | 1990-01-11 | 1990-01-11 | Laser system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03208386A true JPH03208386A (en) | 1991-09-11 |
Family
ID=11529076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP243190A Pending JPH03208386A (en) | 1990-01-11 | 1990-01-11 | Laser system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03208386A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63170987A (en) * | 1986-07-18 | 1988-07-14 | ザ・ボ−ド・オブ・トラスティ−ズ・オブ・ザ・レランド・スタンフォ−ド・ジュニア・ユニバ−シティ | Apparatus and method for generating laser signals |
JPH01224192A (en) * | 1988-03-01 | 1989-09-07 | Nec Corp | Laser light radiation optical device |
-
1990
- 1990-01-11 JP JP243190A patent/JPH03208386A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS63170987A (en) * | 1986-07-18 | 1988-07-14 | ザ・ボ−ド・オブ・トラスティ−ズ・オブ・ザ・レランド・スタンフォ−ド・ジュニア・ユニバ−シティ | Apparatus and method for generating laser signals |
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