レーザ光源装置
【課題】レーザ光のスポット位置の調節が可能なレーザ光源装置を提供する。
【解決手段】光源と、前記光源から発射するレーザ光を集光する集光レンズ部と、前記レーザ光を偏向する光偏向素子と、前記集光レンズ部により集光された前記レーザ光を伝搬する光学素子を有するレーザ光源装置であって、前記光偏向素子は、液晶素子、音響光学素子、電気光学素子のいずれかにより形成されており、前記光偏向素子に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向するレーザ光源装置を提供することにより上記課題を解決する。
【解決手段】光源と、前記光源から発射するレーザ光を集光する集光レンズ部と、前記レーザ光を偏向する光偏向素子と、前記集光レンズ部により集光された前記レーザ光を伝搬する光学素子を有するレーザ光源装置であって、前記光偏向素子は、液晶素子、音響光学素子、電気光学素子のいずれかにより形成されており、前記光偏向素子に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向するレーザ光源装置を提供することにより上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源より発せられたレーザ光を微小な光導波路に入射させるための方法として、レンズをアクチュエータ等により移動させ、入射光の光軸調整を容易かつ短時間で行う方法が開示されており、また、このような方法によりＳＨＧ等の光学素子に入射光を入射させた構造のレーザモジュール、光通信モジュールが開示されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
このような方法においては、光導波路に入射した光をモニタし、レンズを移動させるためのアクチュエータ等にフィードバックをかけることにより、自動で光軸調整を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３３７３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の方法を用いるレーザモジュール、光通信モジュールでは、レンズを移動させるために用いられるアクチュエータが、圧電素子やモータ等の駆動部品を有しているため、駆動部品の可動部分の使用状況等により故障が生じる場合がある。更に、レンズが可動する領域を十分に確保する必要があるため、装置が大型化してしまう、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みたものであり、レンズ等の光学部品を可動させることなく、光軸調整を行うことができ、光導波路等に高い精度で入射させることが可能なレーザ光源装置を提供することを目的とするものである。更には、このようなレーザ光源装置とＳＨＧ（Second harmonic generation）等の光学素子とを組み合わせた構造のレーザ光源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、光源と、前記光源から発射するレーザ光を集光する集光レンズ部と、前記レーザ光を偏向する光偏向素子と、前記集光レンズ部により集光された前記レーザ光を伝搬する光学素子を有するレーザ光源装置であって、前記光偏向素子は、液晶素子、音響光学素子、電気光学素子のいずれかにより形成されており、前記光偏向素子に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向する。
【０００８】
また、本発明は、前記集光レンズ部は、単一の集光レンズであり、前記集光レンズと前記光偏向素子とは、この順に前記レーザ光が入射するように備えられる。
【０００９】
また、本発明は、前記集光レンズ部は、第１の集光レンズと第２の集光レンズを有し、前記光偏向素子は前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズとの間の光路中に備えられる。
【００１０】
また、本発明は、前記光偏向素子は、透明導電膜および配向膜が備えられた一対の透明基板によって挟持された少なくとも１つの液晶層を有する液晶素子であって、一対の前記透明導電膜の一方または双方に電位勾配を与えて、前記液晶層に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向する。
【００１１】
また、本発明は、前記光偏向素子は、複数の前記液晶素子が積層されている。
【００１２】
また、本発明は、前記光偏向素子は、第１の液晶素子部と第２の液晶素子部とを有しており、前記第１の液晶素子部は、前記レーザ光を前記レーザ光の入射光の光軸に対し垂直方向となる一方の方向に光を偏向させるものであり、前記第２の液晶素子部は、前記レーザ光を前記レーザ光の入射光の光軸に対し垂直方向となる他方の方向に光を偏向させるものであって、前記一方の方向と前記他方の方向は垂直である。
【００１３】
また、本発明は、前記光偏向素子は、第１の液晶素子部と第２の液晶素子部とを有しており、前記光偏向素子を形成している基板に対する前記第１の液晶素子部における液晶層の液晶分子のプレチルト角度の向きと、前記光偏向素子を形成している基板に対する前記第２の液晶素子部における液晶層の液晶分子のプレチルト角度の向きとは、相互に逆となるものである。
【００１４】
また、本発明は、前記光学素子は、導波路構造を有する光学素子であって、前記光学素子から前記レーザ光が出射される。
【００１５】
また、本発明は、前記光学素子はＳＨＧである。
【００１６】
また、本発明は、前記光学素子より出射される前記レーザ光の一部を受光する光検出器と、前記光検出器により検出された前記レーザ光の光量に基づき前記光学素子に印加される電圧の制御を行う制御部と、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レンズ等の光学部品を可動させることなく、光軸調整を行うことができ、光導波路等に高い精度で入射させることが可能なレーザ光源装置を提供することができる。更には、このようなレーザ光源装置とＳＨＧ等の光学素子とを組み合わせた構造のレーザ光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態におけるレーザ光源装置の構造図
【図２】第１の実施の形態における光偏向素子の説明図
【図３】第１の実施の形態における光偏向素子の斜視模式図
【図４】第１の実施の形態における光偏向素子の構造断面図
【図５】光偏向素子における印加電圧とリタデーション値の相関図
【図６】光偏向素子における出射光ベクトルの説明図
【図７】第２の実施の形態におけるレーザ光源装置の構造図
【図８】第３の実施の形態におけるレーザ光源装置の構造図
【図９】第４の実施の形態における光偏向素子の斜視模式図
【図１０】第４の実施の形態における他の光偏向素子の構造断面図
【図１１】第５の実施の形態における光偏向素子の構造断面図
【図１２】第５の実施の形態における光偏向素子の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態におけるレーザ光源装置について説明する。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、図１に示されるように、レーザ光源１０、集光レンズ２０、光偏向素子３０、光学素子４０、赤外カットフィルタ５０を有しており、筐体６０内に設置されている。本実施の形態における説明においては、レーザ光の光軸方向をＺ軸方向とし、紙面に垂直となる方向をＹ軸方向とし、紙面に平行で、Ｚ軸及びＹ軸に垂直な方向をＸ軸方向とする。
【００２１】
レーザ光源１０は、近赤外域の波長λの光を出射する半導体レーザ又は固体レーザ等が用いられる。集光レンズ２０は、レーザ光源１０より出射された光を集光するためのものであり、レーザ光源１０より出射された開口数ＮＡ１の発散光１１を開口数ＮＡ２の収束光１２に変換するものである。そして、レーザ光源１０より出射された光は、集光レンズ２０によって、光学素子４０において光が入射する端部に集光される。尚、集光レンズ２０は、単一の集光レンズであってもよく、また、複数のレンズにより形成されているものや、フィルタ、アパーチャ等の光学部材を含むものであってもよい。このように、単一のレンズまたは複数のレンズにより、集光作用を発生させる部分を「集光レンズ部」と称し、本実施の形態では、集光レンズ部は、集光レンズ２０により構成される。
【００２２】
光偏向素子３０は、機械的に可動する部分を有することなく、入射する光を偏向して出射する機能を有する。具体的に、光偏向素子３０には電源７０が接続されており、電源７０により供給される電圧等を印加することにより、印加された電圧に応じて光を偏向することができるものである。このような、光偏向素子３０としては、液晶素子が挙げられる。また、外形変化を伴わない構造として、液晶素子の他には、例えば、光弾性体材料に接合した圧電体に印加する高周波となる電圧の周波数に応じて、屈折率の周期分布を光弾性材料中に生成させ、周波数の変化により入射する光の回折角度を可変させること等が可能な音響光学（ＡＯ：Acousto-optic）素子が挙げられる。また、例えば、印加電圧によって発生する電界分布に応じて屈折率が変化する電気光学結晶等を用いた電気光学（ＥＯ：Electro-Optic）素子が挙げられる。
【００２３】
光学素子４０としては、光導波路の形成された光学素子、光ファイバー、導波路構造のＳＨＧ等が挙げられる。本実施の形態における説明では、光学素子４０が導波路構造のＳＨＧである場合について説明する。ＳＨＧである光学素子４０は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＯ３）結晶やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）等の非線形材料により、矩形断面を有する形状等により加工されており、上面には、チャネル光導波路４１が形成されている。ＳＨＧである光学素子４０の、光の入射側の端面（以下、「入射端面」という。）は、１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさに加工されており、チャネル光導波路４１の入射端面は、数μｍ×数μｍの大きさで形成されており、入射端面から光の出射側の端面（以下、「出射端面」という。）に至るまで略同じ断面形状で形成されている。
【００２４】
レーザ光源１０から出射された波長λの光は、集光レンズ２０により、ＳＨＧである光学素子４０のチャネル光導波路４１の入射端面に集光させて入射することにより、光学素子４０からは波長λ／２のＳＨＧ光１３が出射される。例えば、ＳＨＧである光学素子４０に入射する光の波長λが、１０６４ｎｍの赤外光である場合、光学素子４０から出射される光は、波長が、λ／２である５３２ｎｍの緑色光となる。ＳＨＧである光学素子４０では、ＳＨＧ変換効率を高めるため、チャネル光導波路４１が形成されており、ＳＨＧ変換光との位相整合をとるための周期的ドメイン反転構造を有する擬似位相整合波長変換素子となるものである。このような構造とすることにより、バルク構造のＳＨＧに比べて高いＳＨＧ変換効率が得られる。このとき、ＳＨＧ変換効率は波長λの入射光のパワーに比例する。従って、ＳＨＧである光学素子４０には、チャネル光導波路４１の入射端面の中心に、入射光を正確に入射させることが求められる。尚、ＳＨＧである光学素子４０における光の入射端面及び出射端面には、波長１０６４ｎｍ、５３２ｎｍにおいて反射防止膜となる誘電体多層膜等が形成されていることが好ましい。
【００２５】
赤外カットフィルタ５０は、波長λの光を反射または吸収し、波長λ／２の光を透過する機能を有している。これにより、波長λ／２となるＳＨＧ光１３のみを出射させることができる。
【００２６】
このような構成のレーザ光源装置では、組立工程の際にまたは経時変化により、集光レンズ２０により集光された光が、ＳＨＧである光学素子４０のチャネル光導波路４１の入射端面からずれた位置に集光される場合がある。このような場合において、本実施の形態におけるレーザ光源装置は、上述した光偏向素子３０により、光を偏向させることにより、ＳＨＧである光学素子４０のチャネル光導波路４１の端面の中心に正確に光を集光させることができる。
【００２７】
次に、光偏向素子３０が、機械的な可動部分がなくかつ、低電圧駆動が可能な液晶素子により形成されている場合について説明する。尚、光偏向素子３０による光の偏向の制御は、光偏向素子３０に印加する電圧を調節することにより行うことができる。
【００２８】
（光偏向素子）
図２（ａ）、図２（ｂ）に基づき光偏向素子３０について、より詳細に説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）は、光束直径φの等位相面αの平面波が光偏向素子３０に垂直に入射した場合における、出射光の様子を示す模式図である。図２（ａ）は、出射光がＸ軸方向に偏向角度θｘで偏向した透過波面βを示し、図２（ｂ）は、出射光がＹ軸方向に偏向角度θｙで偏向した透過波面γを示す。ここで、出射光の等位相面ＡＢとＣＤにおいて、入射波面αに対する出射光の等位相面ＡＢの偏向に関わる光路長差はδｘ＝φ・ｓｉｎ（θｘ）であり、出射光の等位相面ＣＤの偏向に関わる光路長差はδｙ＝φ・ｓｉｎ（θｙ）である。
【００２９】
ここで、図１に示すように、光偏向素子３０が、集光レンズ２０と光学素子４０との間の光路中に設置した場合、光路長差を生じさせる光偏向素子３０から光学素子４０の入射面までの光路長をＷとすると、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における集光スポットの移動量ΔＸ及びΔＹは、ΔＸ＝Ｗ・ｔａｎ（θｘ）及びΔＹ＝Ｗ・ｔａｎ（θｙ）となる。
【００３０】
また、偏向角度θｘ及びθｙが、数度以下の微小角度であれば、ｔａｎ（θｘ）＝ｓｉｎ（θｘ）、ｔａｎ（θｙ）＝ｓｉｎ（θｙ）により近似することができるため、光偏向素子３０による集光スポットの移動量ΔＸ＝Ｗ・δｘ／φ、ΔＹ＝Ｗ・δｙ／φと近似することができる。ここで、集光レンズ２０により光学素子４０の入射端面に集光スポットを形成する収束光１２の開口数ＮＡ２は、ＮＡ２＝φ／（２Ｗ）で定義されるため、ΔＸ及びΔＹは、（１）に示される式となる。
【００３１】
ΔＸ＝δｘ／（２・ＮＡ２）、ΔＹ＝δｙ／（２・ＮＡ２）・・・・・・（１）
ここで、開口数ＮＡ２は、集光レンズ２０により定まる固有値であり、光路長差δｘ及びδｙは、光偏向素子３０に印加される電圧の値により調整することができる。従って、本実施の形態におけるレーザ光源装置を製造する際に、組立等において位置ズレ等が生じた場合や、使用の際に、経時変化により位置ズレが生じた場合、温度変化に伴う熱膨張等により光軸ズレが生じた場合にも対応することができる。つまり、これらのズレに対して、光偏向素子３０に印加する電圧を調節することにより、光学素子４０の所望の位置に光スポットを移動させることができ、ＳＨＧである光学素子４０のチャネル光導波路４１の入射端面の位置に正確に光を入射させることができる。
【００３２】
次に、図３及び図４に基づき光偏向素子３０が液晶素子である場合について、より詳細に説明する。尚、図３は、液晶素子からなる光偏向素子３０を分解したものの斜視模式図であり、図４（ａ）は、ＸＺ面における断面模式図であり、図４（ｂ）は、ＹＺ面における断面模式図である。
【００３３】
液晶素子からなる光偏向素子３０は、ガラスまたはプラスチック等からなる、２枚の透明基板３１ａ及び３１ｂを有している。透明基板３１ａの表面には透明導電膜３２ａを有し、更に、透明導電膜３２ａの上に配向膜３３ａを有する。また、透明基板３１ｂの表面には透明導電膜３２ｂを有し、更に、透明導電膜３２ｂの上に配向膜３３ｂを有する。透明基板３１ａ及び３１ｂは、透明導電膜３２ａ及び３２ｂ同士が対向するとともに、後述する液晶層３４を挟持するように配置される。また、液晶層３４の周辺部には、シール材３５を有し、所望のセルギャップＧを有する。尚、図３では、液晶素子からなる光偏向素子の配向膜３３ａ、３３ｂは図示を省略している。
【００３４】
また、配向膜３３ａ及び３３ｂとしては、ポリイミド膜等が用いられており、ラビング法等により配向処理が施されている。また、配向膜３３ａ及び３３ｂは、他の配向方法としては、光配向の技術、ＳｉＯ（一酸化シリコン）等を斜め蒸着することにより配向させる技術、ダイヤモンドライクカーボン膜等にイオンビームを照射して配向させる技術等を用いた配向膜であってもよい。更に、透明基板３１ａ及び３１ｂにおいて液晶層３４と接する面に微小な凹凸溝を複数形成し、液晶層３４における液晶分子が溝に倣うようなものであってもよい。
【００３５】
透明導電膜３２ａ及び３２ｂは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の導電性を有する金属酸化物を用いることができるが、後述するように、液晶層３４内に電位勾配を生じさせるため、比較的高抵抗な膜であることが好ましい。具体的には、透明導電膜３２ａ及び３２ｂは、レーザ光源１０から出射される波長の光に対し透明となる材料であって、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、イットリウム（Ｙ）、インジウム（Ｉｎ）等のうち、いずれか１または２以上の元素をドープしたＺｎＯ（酸化亜鉛）膜、シリコン（Ｓｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、フッ素（Ｆ）等のうち、いずれか１または２以上の元素をドープしたＳｎＯ２（酸化スズ）膜、ノンドープの酸化亜鉛膜、酸化スズ膜、ＩＴＯ膜等、更には、これらと酸化シリコン、酸化アルミニウム等の複合酸化物が用いられる。特に、酸化スズ膜は、熱や水に対する表面抵抗率の安定性が高く、製造上の観点及び耐久性、信頼性の観点から好ましい。
【００３６】
また、透明導電膜３２ａのＹ軸方向の両端には、Ｘ軸方向に伸びる、給電電極３６ａ及び３６ｂが、間隔Ｌｙで設けられている。また、給電電極３６ａ及び３６ｂは、電源７０に接続され、電源７０より給電電極３６ａ及び３６ｂに所定の電圧を印加することにより、透明導電膜３２ａにおいてＹ軸方向に電位勾配を生じさせることができる。同様に、透明導電膜３２ｂのＸ軸方向の両端には、Ｙ軸方向に伸びる、給電電極３７ａ及び３７ｂが、間隔Ｌｘで設けられている。給電電極３７ａ及び３７ｂは、電源７０に接続され、電源７０より給電電極３７ａ及び３７ｂに所定の電圧を印加することにより、透明導電膜３２ｂにおいてＸ軸方向に電位勾配を生じさせることができる。
【００３７】
給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂは、透明な材料であっても不透明な材料であってもよく、透明導電膜３２ａ及び３２ｂよりも低抵抗となる材料であればよい。具体的には、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の導電性を有する金属酸化物、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属により形成されている。特に、金属は表面抵抗率が小さく、細線化することが可能であることから、液晶素子を小型化する観点において好ましい。
【００３８】
また、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂの表面抵抗率ＲＬと、透明導電膜３２ａ及び３２ｂの表面抵抗率ＲＨと、の比ＲＬ／ＲＨの値は、１０００分の１以下であることが好ましい。ＲＬ／ＲＨの値が１０００分の１を超えると、透明導電膜３２ａ及び３２ｂに所望の電位勾配を発生させることが困難となるからである。また、透明導電膜３２ａ及び３２ｂの表面抵抗率ＲＨは、高すぎると電位勾配が発生しなくなるため、１×１０９Ω／□以下であることが好ましい。また、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂの表面抵抗率ＲＬは、低いほど透明導電膜３２ａ及び３２ｂの表面抵抗率ＲＨの許容範囲が広がるため、１〜５０Ω／□の範囲であることが好ましい。例えば、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂとしては、表面抵抗率ＲＬが４０Ω／□のＩＴＯ膜が用いられており、透明導電膜３２ａ及び３２ｂとしては、表面抵抗率ＲＨが１００ＭΩ／□のＳｎＯ２膜を用いることができる。
【００３９】
また、給電電極３６ａ及び３６ｂと給電電極３７ａ及び３７ｂ、透明導電膜３２ａと透明導電膜３２ｂと、における絶縁を確保するために、液晶層３４と接する面の少なくとも一方を絶縁膜により覆った構造であってもよい。この際、用いられる絶縁膜としては、レーザ光源１０より出射される波長の光を透過するものであって絶縁性を有するものであればよく、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の無機材料からなる膜やアクリル樹脂等の有機材料からなる膜等が挙げられる。
【００４０】
本実施の形態では、光偏向素子３０が液晶素子であって、液晶層３４が用いられるので、リタデーション値Ｒｄの設計自由度が向上するため好ましい。液晶層３４は、複数の液晶分子３４ａを有しており、液晶分子３４ａは、配向膜３３ａ及び３３ｂの界面において、図４（ａ）に示されるように所定の傾斜角度αをなすように配置される。この所定の傾斜角度αはプレチルト角度（以降、プレチルト角度αと記載する場合がある）と呼ばれている。図４（ａ）、図４（ｂ）に示す場合では、レーザ光源１０から出射された光であるＸ軸方向における直線偏光の光を、液晶層３４内の液晶分子３４ａの異常光屈折率に対応させるため、液晶分子３４ａがＸＺ面に略平行に配向するように、配向膜３３ａ及び３３ｂにより配向されている。
【００４１】
液晶層３４には、例えば、ネマッティック液晶を用いることができる。尚、本実施の形態において用いる液晶は、誘電率異方性Δεが正の場合について説明するが、Δεが負のものを用いることもできる。プレチルト角度αは、液晶層３４に電圧を印加した際の液晶分子３４ａの立ち上がり方向を決め、駆動時の配向不良を防ぐため、特に、１°以上であることが好ましい。本実施の形態においては、液晶層３４の液晶分子３４ａの配向モードがホモジニアス配向である場合について説明しているが、ハイブリッド配向、ホメオトロピック配向等の配向モードを用いるものであってもよい。
【００４２】
次に、液晶層３４に印加する電圧について説明する。ここで、給電電極３６ａに印加される電位をＶ１ａとし、給電電極３６ｂに印加される電位をＶ２ａとし、給電電極３７ａに印加される電位をＶ１ｂとし、給電電極３７ｂに印加される電位をＶ２ｂとする。また、電源７０から給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに供給される各々の電位Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ１ｂ及びＶ２ｂは、交流であって、液晶の信頼性を維持するため直流成分が低くなるように設定されている。特に、信頼性の観点からは、直流成分は交流成分の１％以下であることが好ましい。また、この交流の周波数は５０Ｈｚ〜５０００Ｈｚであり、矩形交流波等を用いることが好ましい。
【００４３】
次に、図５に基づき液晶素子からなる光偏向素子３０における印加電圧Ｖとリタデーション値Ｒｄとの関係について説明する。このリタデーション値Ｒｄは、光偏向素子３０におけるセルギャップＧ内の液晶層３４を透過するＸ軸方向の直線偏光の光である異常光偏光に対する位相と、Ｙ軸方向の直線偏光の光である常光偏光に対する位相との差に相当するものである。異常光偏光に対する液晶層３４の平均屈折率（異常光平均屈折率）をｎｅ（Ｖ）とすると、常光偏光に対する液晶層３４の平均屈折率はｎｏであり、液晶層３４におけるリタデーション値Ｒｄは、Ｒｄ＝｛ｎｅ（Ｖ）−ｎｏ｝×Ｇとなる。
【００４４】
このとき、透明導電膜３２ａと透明導電膜３２ｂとの間における電位に応じて生じる電位差が液晶層３４に印加されると、印加電圧Ｖとなる電位差に応じて液晶層３４における液晶分子３４ａの傾斜角が増加するため、異常光平均屈折率ｎｅ（Ｖ）が低下する。ところで、図５に示されるように、印加電圧がＶＬからＶＨまでの範囲においては、印加電圧Ｖの増加に伴い、リタデーション値ＲｄがＲｄＬからＲｄＨまで略線形に減少している。本実施の形態では、この領域を線形領域と呼び、液晶素子からなる光偏向素子３０を駆動する際には、印加される電圧は線形領域における電圧範囲において用いられるとよい。
【００４５】
このような液晶素子からなる光偏向素子３０では、透明導電膜３２ａ、３２ｂは、比較的抵抗が高いため、給電電極３６ａ及び３６ｂに印加される電位Ｖ１ａ及びＶ２ａに応じて、また、給電電極３７ａ及び３７ｂに印加される電位Ｖ１ｂ及びＶ２ｂに応じて、（２）、（３）の式に示される電位分布が生じる。尚、Ｘ座標の原点は給電電極３７ａと給電電極３７ｂとの間の中心であり、Ｙ座標の原点は給電電極３６ａと給電電極３６ｂとの間の中心であるものとする。
【００４６】
透明導電膜３２ａ：
Ｖ１（Ｘ，Ｙ）＝（Ｖ１ａ＋Ｖ２ａ）／２＋ΔＶｙ×（Ｙ／Ｌｙ）・・・・・（２）
透明導電膜３２ｂ：
Ｖ２（Ｘ，Ｙ）＝（Ｖ１ｂ＋Ｖ２ｂ）／２＋ΔＶｘ×（Ｘ／Ｌｘ）・・・・・（３）
尚、前述したように、Ｌｘは給電電極３７ａと給電電極３７ｂとの間隔を示し、Ｌｙは給電電極３６ａと給電電極３６ｂとの間隔を示し、ΔＶｘ＝Ｖ２ｂ−Ｖ１ｂ、ΔＶｙ＝Ｖ２ａ−Ｖ１ａを示す。
【００４７】
従って、液晶層３４に印加される電位分布Ｖ（Ｘ，Ｙ）は、Ｖ（Ｘ，Ｙ）＝Ｖ２（Ｘ，Ｙ）−Ｖ１（Ｘ，Ｙ）であることから、（４）に示す式となる。
【００４８】
Ｖ（Ｘ，Ｙ）＝｛（Ｖ１ｂ＋Ｖ２ｂ）−（Ｖ１ａ＋Ｖ２ａ）｝／２
＋ΔＶｘ×（Ｘ／Ｌｘ）−ΔＶｙ×（Ｙ／Ｌｙ）・・・・・（４）
よって、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに印加される電位Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ１ｂ及びＶ２ｂを調整することにより、電位分布Ｖ（Ｘ，Ｙ）に対する液晶層３４のリタデーション値Ｒｄを変化させる範囲（ＲｄＬからＲｄＨまで）を線形領域であるＶＬからＶＨまでの電圧範囲となるように調整することができる。
【００４９】
また、常光偏光の光路長を基準とすると、異常光偏光の入射光が液晶素子からなる光偏向素子３０を透過した際に、ＸＹ面において生じるＺ軸方向の光路長差の分布ＯＰＤ（Ｘ，Ｙ）は、液晶層３４のリタデーション値Ｒｄ＝｛ｎｅ（Ｖ）−ｎｏ｝×Ｇに相当するため、（５）に示す式により近似することができる。
【００５０】
ＯＰＤ（Ｘ，Ｙ）＝ＯＰＤ０−ｋ×Ｖ（Ｘ，Ｙ）・・・・・（５）
但し、ＶＬ≦Ｖ（Ｘ，Ｙ）≦ＶＨであり、ＯＰＤ０＝（ＲｄＬ×ＶＨ−ＲｄＨ×ＶＬ）、ｋ＝（ＲｄＬ−ＲｄＨ）／（ＶＨ−ＶＬ）である。
【００５１】
また（５）に示す式は、（４）に示す式により（６）に示す式となる。
【００５２】
ＯＰＤ（Ｘ，Ｙ）＝ＯＰＤ０−ｋ×｛（Ｖ１ｂ＋Ｖ２ｂ）−（Ｖ１ａ＋Ｖ２ａ）｝／２
−ｋ×ΔＶｘ×（Ｘ／Ｌｘ）＋ｋ×ΔＶｙ×（Ｙ／Ｌｙ）・・・・・（６）
ＯＰＤ（Ｘ，Ｙ）をＺ軸座標の値であるとすると、座標空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、（６）に示す式は、等位相面に対応する平面を示す。この等位相面の垂線が液晶素子からなる光偏向素子３０の透過光の進行方向に対応し、その法線ベクトルτは、（７）に示す式で表される。
【００５３】
τ＝（ｋ×ΔＶｘ／Ｌｘ，−ｋ×ΔＶｙ／Ｌｙ，１）・・・・・（７）
即ち、入射光の進行方向ベクトル（０，０，１）に対し、出射光は、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに印加される電位Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ１ｂ及びＶ２ｂにより、−（ＶＨ−ＶＬ）から、＋（ＶＨ−ＶＬ）まで連続的に変化する電圧ΔＶｘ及びΔＶｙに対応して、（７）に示される式の進行方向に可変させることができることを意味しており、これにより光を偏向することができる。
【００５４】
図６は、上述した光偏向機能を模式的に示した図である。入射光の方向に対する出射光の偏向角度をθとした場合、Ｘ軸方向における偏向成分の偏向角θｘはＸＺ面の射影成分であり、Ｙ軸方向における偏向成分の偏向角θｙはＹＺ面の射影成分である。よって、（８）及び（９ａ）、（９ｂ）に示す式により表される。
【００５５】
ｔａｎθ＝ｋ×｛（ΔＶｘ／Ｌｘ）２＋（ΔＶｙ／Ｌｙ）２｝１／２・・・・・・（８）
ｔａｎθｘ＝ｋ×ΔＶｘ／Ｌｘ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９ａ）
ｔａｎθｙ＝−ｋ×ΔＶｙ／Ｌｙ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９ｂ）
偏向角度は数度以下のため、ｋ＝（ＲｄＬ−ＲｄＨ）／（ＶＨ−ＶＬ）に、ほぼ比例し、ＲｄＬ−ＲｄＨ＝｛ｎｅ（ＶＬ）−ｎｅ（ＶＨ）｝×Ｇであるため、液晶素子において液晶層３４のセルギャップＧが広い程、偏向角度の可変範囲を広くすることができる。
【００５６】
よって、レーザ光源１０より出射されるレーザ光がＸ軸方向の直線偏光の光である場合には、液晶素子からなる光偏向素子３０により、印加電圧に応じて光学素子４０の入射端面における光スポットの照射される位置をＸＹ平面において移動させて調節することができる。これにより、正確な調芯制御が可能となる。
【００５７】
次に、本実施の形態におけるレーザ光源装置において、光学素子４０に形成されているチャネル光導波路４１に光を入射させる場合を考える。このとき、チャネル光導波路４１の入射端面の幅が５μｍである場合では、光偏向素子３０による集光スポットの可変範囲は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に±５μｍ以上あることが好ましく、更には、光軸調整の負担の軽減等を考慮するならば、±１０μｍ以上であることが好ましい。また、光偏向素子３０の駆動電圧、応答速度、特性安定性等の観点を考慮すると、±２０μｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
また、液晶素子からなる光偏向素子３０では、透明導電膜３２ａ及び３２ｂにおける抵抗値は比較的高いものであるが、透明導電膜３２ａ及び３２ｂのいずれか一方における抵抗値を低くし、透明導電膜における電位を等電位としてもよい。この場合、Ｘ軸方向またはＹ軸方向における光偏向機能のみとなるが、制御が容易となる。また、後述するように、このような液晶素子を２つ積層することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において任意の偏向機能をもたせることも可能である。
【００５９】
具体的には、透明導電膜３２ａを比較的高抵抗となるように形成し、透明導電膜３２ｂを低抵抗となるように形成した液晶素子と、透明導電膜３２ｂを比較的高抵抗となるように形成し、透明導電膜３２ａを低抵抗となるように形成した液晶素子とを積層した構造の光偏向素子３０により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において任意の偏向機能をもたせることが可能である。この場合、各々の液晶素子において低抵抗となるように形成された透明導電膜をコモン電位とし、比較的高抵抗となるように形成された透明導電膜の給電電極の各々に所定の交流電圧を印加するとよい。この場合、低抵抗とする透明導電膜は、１〜５０Ω／□の範囲であることが好ましい。
【００６０】
また、液晶素子からなる光偏向素子３０による偏向角度は、液晶層３４のセルギャップＧを広げることにより拡大させることができるが、印加電圧を切り換えた際の偏向応答時間は、セルギャップＧの２乗に略比例して長くなる。このため、後述するように、複数の液晶素子を積層等した構造とすることにより、応答速度を維持したまま偏向角度の可変範囲を広げることができる。
【００６１】
尚、本実施の形態においては、レーザ光源１０として、半導体レーザ等の場合について説明したが、光ファイバーや光導波路の端面よりレーザ光を出射するものであってもよい。また、集光レンズ２０に代えて、反射型の集光ミラーを用いた構成のものであってもよい。また、本実施の形態は、微小領域に発光源を有し、この発光源より発せられた光を別の微小な領域に集光することが必要とされる光学装置においても適用することが可能である。
【００６２】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、２枚の集光レンズを有する構造のレーザ光源装置である。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、図７に示されるように、レーザ光源１０、第１の集光レンズ１２１、光偏向素子３０、第２の集光レンズ１２２、光学素子４０、赤外カットフィルタ５０を有しており、筐体６０内に設置されている。
【００６３】
本実施の形態におけるレーザ光源装置では、レーザ光源１０より出射された発散光１１１は、第１の集光レンズ１２１により平行光１１２となり、光偏向素子３０に入射する。光偏向素子３０を透過した光は、第２の集光レンズ１２２に入射し、収束光１１３となり光学素子４０の入射端面に集光される光スポットを形成し、光学素子４０のチャネル光導波路４１に集光された光を入射させることができるものである。尚、本実施の形態において、「集光レンズ部」は、第１の集光レンズ１２１と第２の集光レンズ１２２により構成される。
【００６４】
本実施の形態におけるレーザ光源装置では、第１の集光レンズ１２１及び第２の集光レンズ１２２の２枚の集光レンズを用いることにより、光偏向素子３０に入射する光を平行光１１２とすることができる。尚、光学素子４０がＳＨＧである場合には、光学素子４０よりＳＨＧ光１１４が出射される。
【００６５】
とくに、光学素子４０がＳＨＧである場合、チャネル光導波路４１の断面は数μｍ×数μｍと小さいため、集光スポットがチャネル光導波路４１の中心より１μｍ以上ずれると、チャネル光導波路４１内を伝搬できる波長が１０６４ｎｍの基本波光強度が低下する。その結果、基本波光強度の２乗に比例して生じる波長５３２ｎｍのＳＨＧ変換光強度が著しく低下する。集光スポットの位置ズレは、レーザ光源１０、第１の集光レンズ１２１、第２の集光レンズ１２２、光学素子４０を組立て固定する際に発生する場合や、これらを固定している部材等が熱膨張した場合、経時変化に伴い発生する場合がある。したがって、偏向素子３０により、この位置ズレを補正して、チャネル光導波路４１の中心に集光スポットの中心が位置するように位置合せを行うことができるので有用である。
【００６６】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６７】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、光学素子より出射される光の光量をモニタし、制御する機能を有するレーザ光源装置である。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、図８に示されるように、レーザ光源１０、集光レンズ２０、光偏向素子３０、光学素子４０、ビームスプリッタ２５０、光検出器２５１を有しており、筐体６０内に設置されている。また、制御部２６０を有しており、制御部２６０は、光検出器２５１、レーザ光源１０、電源７０に接続されている。
【００６８】
ビームスプリッタ２５０は、２個の三角柱プリズムを相互の斜面において接合したものであり、光の入射面には、波長λ／２の光は透過し、波長λの光を反射する不図示のダイクロイックフィルターが成膜されている。また、接合される三角柱プリズムの斜面には、ＳＨＧ変換光である波長λ／２の光の一部を反射し大部分を透過する不図示の部分反射膜が成膜されている。尚、ビームスプリッタ２５０の出射面側には、波長λ／２の光に対応した不図示の反射防止膜が成膜されている。
【００６９】
ＳＨＧからなる光学素子４０から出射された光は、ビームスプリッタ２５０により直進する光であるＳＨＧ光２１３と、略直角方向に反射される光２１４とに分岐され、分岐される光２１４が光検出器２５１に入射する。光検出器２５１では、入射した光の光量を測定することができ、測定された光量の情報は制御部２６０に伝達される。制御部２６０では、光量が最大となるように、電源７０を制御することにより、液晶素子からなる偏向素子３０に印加される電圧の制御を行うことができる。このように光検出器２５１に入射する光の光量が最大となるように、偏向素子３０に印加される電圧の制御を行うことにより、ＳＨＧからなる光学素子４０におけるチャネル光導波路４１の入射端面の中心部分に光を入射させることができる。尚、制御部２６０は、レーザ光源１０にも接続されており、レーザ光源１０の制御を行うことも可能である。
【００７０】
また、光検出器２５１の受光面を複数に分割し、入射する光の強度分布の変化を検出し、これに基づき制御部２６０により液晶素子からなる光偏向素子３０に印加される電圧の制御を行なってもよい。また、図８においては、光検出器２５１を筐体６０内に設置されている構造のものを示しているが、光検出器２５１は筐体６０の外部に設けてもよい。この場合には、ビームスプリッタ２５０により分岐された光が光検出器２５１に入射するように、筐体６０の一部は光を透過する材料により形成される。
【００７１】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態は、集光レンズ部として、第１の集光レンズ１２１と第２の集光レンズ１２２を用いる、第２の実施の形態におけるレーザ光源装置についても適用可能である。
【００７２】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１から第３の実施の形態におけるレーザ光源装置において、光偏向素子が複数の液晶素子を積層することにより形成されているものである。
【００７３】
図９には、本実施の形態における光偏向素子３００を示す。光偏向素子３００は、第１の液晶素子部３０１と第２の液晶素子部３０２を有している。光偏向素子３００においては、第１の透明基板３１１の表面には透明導電膜３１２を有し、第２の透明基板３１４の一方の面には透明導電膜３１３を有し、第２の透明基板３１４の他方の面には透明導電膜３１５を有し、第３の透明基板３１７の表面には透明導電膜３１６を有する。透明導電膜３１２のＹ軸方向の両端には、Ｘ軸方向に伸びる、給電電極３２１ａ及び３２１ｂが、間隔Ｌｙで設けられている。また、透明導電膜３１６のＸ軸方向の両端には、Ｙ軸方向に伸びる、給電電極３２２ａ及び３２２ｂが、間隔Ｌｘで設けられている。
【００７４】
第１の透明基板３１１と第２の透明基板３１４とは、第１の透明基板３１１の透明導電膜３１２を有する側と、第２の透明基板３１４の透明導電膜３１３を有する側とが対向するとともに、後述する液晶層３３１を挟持するように配置される。また、液晶層３３１の周辺部には、不図示のシール材を有し、所望のセルギャップＧを有する。同様に、第３の透明基板３１７と第２の透明基板３１４とは、第３の透明基板３１７の透明導電膜３１６を有する側と、第２の透明基板３１４の透明導電膜３１５を有する側とが対向するとともに、後述する液晶層３３２を挟持するように配置される。また、液晶層３３２の周辺部には、不図示のシール材を有し、所望のセルギャップＧを有する。
【００７５】
本実施の形態における光偏向素子３００では、第１の液晶素子部３０１は、第１の透明基板３１１、透明導電膜３１２、液晶層３３１、透明導電膜３１３、第２の透明基板３１４を含んで構成されており、第２の液晶素子部３０２は、第２の透明基板３１４、透明導電膜３１５、液晶層３３２、透明導電膜３１６、第３の透明基板３１７を含んで構成されている。尚、透明導電膜３１２、３１３、３１５、３１６の表面には、不図示の配向膜が各々備えられている。
【００７６】
尚、透明導電膜３１３及び３１５は低抵抗の透明材料からなり、同一の交流実効電位Ｖｃが印加されており等電位となっている。また、電源より給電電極３２１ａにはＶ１ａの電位が印加され、給電電極３２１ｂにはＶ２ａの電位が印加され、給電電極３２２ａにはＶ１ｂの電位が印加され、給電電極３２２ｂにはＶ２ｂの電位が印加される。
【００７７】
本実施の形態における光偏向素子３００は、第１の実施の形態における液晶素子からなる光偏向素子３０と同様に駆動することができる。具体的には、本実施の形態における光偏向素子３００において、給電電極３２１ａは給電電極３６ａに、給電電極３２１ｂは給電電極３６ｂに、給電電極３２２ａは給電電極３７ａに、給電電極３２２ｂは給電電極３７ｂに、透明導電膜３１２は透明導電膜３２ａに、透明導電膜３１６は透明導電膜３２ｂに相当するものとして考えることができる。そして、第１の実施の形態における液晶素子からなる光偏向素子３０と同様に駆動することが可能であり、このような光偏向素子３００では、液晶層３３１及び３３２に印加される電圧をＶＬからＶＨの範囲で調整することが可能である。これにより、入射した光は、液晶層３３１を有する第１の液晶素子部３０１においてＹ軸方向に偏向させることができ、液晶層３３２を有する第２の液晶素子部３０２においてＸ軸方向に偏向させることができる。
【００７８】
また、図９では、第１の液晶素子部３０１と第２の液晶素子部３０２とにおいて、共有される透明基板として第２の透明基板３１４が用いられているが、各々別個の透明基板を用いてもよい。例えば、第１の実施の形態における液晶素子からなる光偏向素子３０を２つ積層した構成であってもよい。
【００７９】
更に、図１０には、本実施の形態における他の光偏向素子の構造を示す。図１０に示される光偏向素子３５０は、第１の液晶素子部３５１における液晶層３６１の液晶分子３６１ａはＹ軸方向に配向しており、第２の液晶素子部３５２における液晶層３６２の液晶分子３６２ａはＸ軸方向に配向している。
【００８０】
尚、光偏向素子３５０では、第１の透明基板３１１の表面には、透明導電膜３７１を有し、透明導電膜３７１のＸ軸方向の両端にはＹ軸方向に伸びる、給電電極３８１ａ及び３８１ｂを有する。また、第２の透明基板３１４において第１の透明基板３１１に対向する一方の面には、透明導電膜３７２を有し、透明導電膜３７２のＹ軸方向の両端にはＸ軸方向に伸びる、給電電極３８２ａ及び３８２ｂを有する。また、透明導電膜３７１の上には配向膜３９１を有し、透明導電膜３７２の上には配向膜３９２を有し、配向膜３９１及び３９２は、液晶分子３６１ａがＹ軸方向に配向するようにラビング処理等がなされている。
【００８１】
また、第３の透明基板３１７の表面には、透明導電膜３７４を有し、透明導電膜３７４のＸ軸方向の両端にはＹ軸方向に伸びる、給電電極３８４ａ及び３８４ｂを有する。また、第２の透明基板３１４において第３の透明基板３１７に対向する他方の面には、透明導電膜３７３を有し、透明導電膜３７３のＹ軸方向の両端にはＸ軸方向に伸びる、給電電極３８３ａ及び３８３ｂを有する。また、透明導電膜３７３の上には配向膜３９３を有し、透明導電膜３７４の上には配向膜３９４を有し、配向膜３９３及び３９４は、液晶分子３６２ａがＸ軸方向に配向するようにラビング処理等がなされている。
【００８２】
これにより、光偏向素子３５０は、入射光の偏光状態に依存することのない光偏向素子となる。即ち、光偏向素子３５０に入射する光が、光ファイバーや光導波路等を伝搬してランダム偏光となったレーザ光である場合においても、液晶層３６１及び３６２に印加される交流実効電圧を制御することにより、光の偏向角度を調節することができる。このような光偏向素子３５０は、例えば、光ファイバーから出射されたランダム偏光の光を半導体光増幅素子や光ファイバーアンプに入射させるものであって、入射させる光に対し高い位置精度が求められる場合等に用いることができる。
【００８３】
尚、上記以外の内容については、第１から第３の実施の形態と同様である。
【００８４】
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態等に示されるように、光偏向素子に入射する光が収束光または発散光の場合に、特に好ましく用いられる液晶素子からなる光偏向素子を有するレーザ光源装置である。
【００８５】
一般的に、光偏向素子として液晶素子を用いる場合、液晶素子に含まれる液晶層は、印加される電圧に応じて基板面に対する液晶分子の傾斜角度が変化するため、電圧印加時において、リタデーション値Ｒｄは光の入射角度依存性が生じやすい。このため、光偏向素子が発散光や収束光となる光の光路に配置した場合、リタデーション値Ｒｄは平行光が入射した場合と異なるため、光学素子の所定の位置に、高精度で光を入射させるためには、後述するように本実施の形態のレーザ光源装置が有効である。
【００８６】
次に、図１１に基づき、本実施の形態におけるレーザ光源装置に用いられる光偏向素子について説明する。本実施の形態における光偏向素子４００は、第１の液晶素子部４０１と第２の液晶素子部４０２を有している。この光偏向素子４００においては、第１の透明基板４１１の表面には透明導電膜４１２を有し、第２の透明基板４１４の一方の面には透明導電膜４１３を有し、第２の透明基板４１４の他方の面には透明導電膜４１５を有し、第３の透明基板４１７の表面には透明導電膜４１６を有する。透明導電膜４１２のＹ軸方向の両端には、Ｘ軸方向に伸びる、給電電極４２１ａ及び４２１ｂが設けられており、透明導電膜４１３のＸ軸方向の両端には、Ｙ軸方向に伸びる、給電電極４２２ａ及び４２２ｂが設けられている。また、透明導電膜４１５のＹ軸方向の両端には、Ｘ軸方向に伸びる、給電電極４２３ａ及び４２３ｂが設けられており、透明導電膜４１６のＸ軸方向の両端には、Ｙ軸方向に伸びる、給電電極４２４ａ及び４２４ｂが設けられている。
【００８７】
第１の透明基板４１１と第２の透明基板４１４とは、第１の透明基板４１１の透明導電膜４１２を有する側と、第２の透明基板４１４の透明導電膜４１３を有する側とが対向するとともに、後述する液晶層４４１を挟持するように配置される。また、液晶層４４１の周辺部には、シール材４３１を有し、所望のセルギャップＧを有する。同様に、第３の透明基板４１７と第２の透明基板４１４とは、第３の透明基板４１７の透明導電膜４１６を有する側と、第２の透明基板４１４の透明導電膜４１５を有する側とが対向するとともに、後述する液晶層４４２を挟持するように配置される。また、液晶層４４２の周辺部には、シール材４３２を有し、所望のセルギャップＧを有する。
【００８８】
透明導電膜４１２の表面には配向膜４５１を有し、透明導電膜４１３の表面には配向膜４５２を有し、配向膜４５１及び４５２は、液晶分子４４１ａがＸ軸方向に配向するようにラビング処理等がなされている。これにより、液晶分子４４１ａは、プレチルト角度αで配向している。また、透明導電膜４１５の表面には配向膜４５３を有し、透明導電膜４１６の表面には配向膜４５４を有し、配向膜４５３及び４５４は、液晶分子４４２ａがＸ軸方向に配向するようにラビング処理等がなされている。これにより、液晶分子４４２ａは、プレチルト角度αで配向している。ここで、液晶分子４４１ａと液晶分子４４２ａは、同じＸ軸方向において同じプレチルト角度αで配向しているが、液晶分子４４１ａと液晶分子４４２ａとは逆向きのプレチルト角度αで配向している。
【００８９】
即ち、図１１において、光偏向素子４００の断面に相当するＸＺ面から見て、液晶分子４４１ａは、透明基板４１１の基板面に対し、反時計回りにプレチルト角度αで配向しており、液晶分子４４２ａは、透明基板４１４の基板面に対し、時計回りにプレチルト角度αで配向している。
【００９０】
本実施の形態における光偏向素子４００においては、第１の液晶素子部４０１は、第１の透明基板４１１、透明導電膜４１２、配向膜４５１、液晶層４４１、配向膜４５２、透明導電膜４１３、第２の透明基板４１４により構成されており、第２の液晶素子部４０２は、第２の透明基板４１４、透明導電膜４１５、配向膜４５３、液晶層４４２、配向膜４５４、透明導電膜４１６、第３の透明基板４１７により構成されている。尚、給電電極４２１ａと給電電極４２３ａには同じ電位が印加され、給電電極４２１ｂと給電電極４２３ｂには同じ電位が印加され、給電電極４２２ａと給電電極４２４ａには同じ電位が印加され、給電電極４２２ｂと給電電極４２４ｂには同じ電位が印加されている。
【００９１】
本実施の形態における光偏向素子４００では、光偏向素子４００に対し斜め方向より入射する光の入射角度依存性を相殺することができるため、発散光や収束光となる光の光路に配置された場合においても、平行光が垂直に入射した場合と同様の光偏向特性を得ることができる。図１２は、光偏向素子４００のＸＺ面における断面図であり、光偏向素子４００に対し収束光が入射する光の様子を模式的に示したものである。尚、給電電極４２２ｂ及び４２４ｂには電位Ｖ１が印加されており、給電電極４２２ａ及び４２４ａには電位Ｖ２が印加されており、給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２３ａ及び４２３ｂが、０Ｖの電位が印加されているものとする。尚、ＶＬ≦Ｖ１＜Ｖ２≦ＶＨである。
【００９２】
このとき、図１２に示されるように、給電電極４２２ｂが設けられている側から給電電極４２２ａが設けられている側に向かって、液晶層４４１の液晶分子４４１ａは反時計回りに透明基板４１１等の基板面に対する傾斜角は増大する。一方、給電電極４２４ｂが設けられている側から給電電極４２４ａが設けられている側に向かって、液晶層４４２の液晶分子４４２ａは時計回りに透明基板４１１等の基板面に対する傾斜角は増大する。光偏向素子４００に入射する光の中心における光線４６０ａは、給電電極４２２ａと給電電極４２２ｂとの中心、及び、給電電極４２４ａと給電電極４２４ｂとの中心を通るものとすると、第１の液晶素子部４０１におけるセルギャップと第２の液晶素子部４０２におけるセルギャップとが等しい場合には、透明基板４１１等の基板面に対し略垂直方向より入射する光線４６０ａでは、光線４６０ａに対する液晶分子４４１ａ及び４４２ａの傾きは等しく、液晶層４４１における光路長と液晶層４４２における光路長とは等しい。
【００９３】
これに対し、透明基板４１１等の基板面に対し斜め方向より入射した光線４６０ｂでは、光線４６０ｂが通過する領域における液晶分子４４１ａと液晶分子４４２ａとの傾きは異なり、液晶層４４１における光路長と液晶層４４２における光路長とは異なる。尚、光線４６０ｂの偏光方向は、光線４６０ｂの進行方向に対して略直交する方向であり、後述する光線４６０ｃの偏光方向も、光線４６０ｃの進行方向に対して略直交する方向であり、光線４６０ａの偏光方向に対して傾いた方向に相当する。即ち、液晶層４４１における光線４６０ｂの光路長に対し、光線４６０ｂの進行方向に対してより垂直に近い液晶分子４４２ａの配向方向となる液晶層４４２における光路長が長くなる。また、透明基板４１１等の基板面に対し斜め方向より入射した光線４６０ｃでは、光線４６０ｃが通過する領域における液晶分子４４１ａと液晶分子４４２ａとの傾きは異なり、液晶層４４１における光路長と液晶層４４２における光路長とは異なる。即ち、液晶層４４２における光線４６０ｃに対し、光線４６０ｃの進行方向に対してより垂直に近い液晶分子４４１ａの配向方向となる液晶層４４１における光路長が長くなる。
【００９４】
ここで、斜めから入射する光線４６０ｂと光線４６０ｃの光路長と、光線４６０ｂの近傍および光線４６０ｃの近傍で、光偏向素子４００に垂直（Ｚ軸方向）に入射する光線（ここでは、垂直光線という。）の光路長と、を比べる。まず、光線４６０ｂは、液晶層４４１で、垂直光線よりも光路長が短く、液晶層４４２で、垂直光線よりも光路長が長くなる。そして、光線４６０ｃは液晶層４４１で、垂直光線よりも光路長が長く、液晶層４４２で、垂直光線よりも光路長が短くなる。その結果、第１の液晶素子部４０１あるいは第２の液晶素子部４０２のみを、収束光の光路中に配置した場合、発生する透過波面が収差の影響で球面波から逸脱し、光学素子４０の入射端面の集光スポットが拡大する。しかし、第１の液晶素子部４０１と第２の液晶素子部４０２を積層した光偏向素子４００では、液晶層４４１における光路長と液晶層４４２における光路長との大小関係を逆にすることができる。これにより光路長の補正を有効に行うことができ、収差の発生を抑制することができるため、光学素子４０の入射端面に集光できる。このように、本実施の形態における液晶素子からなる光偏向素子４００では、斜入射光であっても収差の発生が抑制されるため、ＳＨＧ光をより安定して効率よく生成することができる。
【００９５】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態及び第４の実施の形態と同様である。
【実施例】
【００９６】
（実施例１）
実施例１として、第２の実施の形態におけるレーザ光源装置について説明する。最初に、レーザ光源装置に用いられ、液晶素子とする光偏向素子３０について、図３及び図４に基づき説明する。透明基板３１ａ及び３１ｂとして、厚さ約０．５ｍｍの無アルカリガラスを用い、その表面にスパッタリングに表面抵抗率値が、１Ω／□のＣｒ膜を成膜する。この後、成膜されたＣｒ膜上にフォトレジストを塗布し露光装置による露光及び現像を行うことにより、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂが形成される部分に、レジストが残るようにレジストパターンを形成する。この後、エッチングを行うことにより、レジストパターンの形成されていない領域のＣｒ膜を除去し、更に、レジストパターンを除去することにより、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂを形成する。
【００９７】
次に、透明基板３１ａ及び３１ｂの表面にスパッタリングにより、表面抵抗率値が１００ｋΩ／□の酸化スズ膜からなる透明導電膜３２ａ及び３２ｂを成膜する。透明導電膜３２ａは、給電電極３６ａと給電電極３６ｂとが接続されるように成膜し、透明導電膜３２ｂは、給電電極３７ａと給電電極３７ｂとが接続されるように成膜することにより形成する。尚、給電電極３６ａと給電電極３６ｂとの間隔Ｌｙ、給電電極３７ａと給電電極３７ｂとの間隔Ｌｘは、ともに１．１ｍｍとなるように形成する。
【００９８】
次に、透明導電膜３２ａ及び３２ｂの表面上に、ポリイミド膜を形成し、一軸方向に沿ってラビングによる配向処理を行い、配向膜３３ａ及び３３ｂを得る。この後、エポキシ樹脂からなるシール材３５を透明基板３１ａ及び３１ｂに印刷し、熱圧着を行うことによりセルギャップＧを有するセルを作製する。尚、シール材３５の内部には、ガラスファイバスペーサを混入させることにより、セルギャップＧを均一にする。本実施例では、セルギャップＧ＝３０μｍとなるように作製されている。尚、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂの各々には交流電圧が供給できる電源７０に接続される。
【００９９】
次に、真空注入法により、屈折率異方性Δｎ＝ｎｅ−ｎｏが、０．２４の液晶を、セルギャップ内の空隙に封入した後、封止剤により封止して液晶層３４とし、光偏向素子３０を得る。
【０１００】
このようにして作製された光偏向素子３０における液晶層３４について、印加電圧Ｖとリタデーション値Ｒｄ＝｛ｎｅ（Ｖ）−ｎｏ｝との関係について、図５に基づき説明する。本実施例における液晶素子からなる光偏向素子では、リタデーション値の線形性が得られる範囲は、印加電圧ＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの範囲であり、リタデーション値Δｎ×Ｇ＝７．２μｍの約２／３であるため、最大獲得リタデーション値（ＲｄＬ−ＲｄＨ）は約４．８μｍとなる。
【０１０１】
この光偏向素子３０にビーム径が１ｍｍにコリメートされた波長１０６４ｎｍのレーザ光を透明基板３１ａ及び３１ｂに垂直（Ｚ軸方向に沿って）入射させて、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに所定の電圧を印加する。
【０１０２】
このとき、給電電極３６ａ及び３６ｂを０電位とし、給電電極３７ａにＶＬ＝１．２Ｖｒｍｓ、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加し、給電電極３７ｂにＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓ、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加する。尚、給電電極３７ａと給電電極３７ｂには同位相の矩形交流電圧を印加する。これにより、ＸＺ面において、＋Ｚ軸方向に対して、＋０．３８°の偏向角度が得られる。また、給電電極３７ａ及び３７ｂに印加される電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍまでの範囲において調節することにより、ＸＺ平面における偏向角度を約＋０．３８°から約−０．３８°までの範囲で可変調節することができる。尚、ＸＺ面及びＹＺ面における偏向角度の符号は、＋Ｘ軸から＋Ｚ軸及び＋Ｙ軸から＋Ｚ軸に向かう角度を＋（プラス）とする。
【０１０３】
同様に、給電電極３７ａ及び３７ｂを０電位とし、給電電極３６ａにＶＬ＝１．２Ｖｒｍｓ、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加し、給電電極３６ｂにＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓ、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加する。尚、給電電極３６ａと給電電極３６ｂには同位相の矩形交流電圧が印加する。これにより、ＹＺ面において、＋Ｚ軸方向に対して、＋０．３８°の偏向角度が得られる。また、給電電極３６ａ及び３６ｂに印加される電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍまでの範囲において調節することにより、ＹＺ平面における偏向角度を約＋０．３８°から約−０．３８°までの範囲で可変調節することができる。
【０１０４】
更に、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの全てに、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加した場合、例えば、給電電極３６ａと給電電極３６ｂに同位相の矩形交流電圧を印加し、給電電極３７ａと給電電極３７ｂに同位相の矩形交流電圧を印加し、給電電極３６ａ及び３６ｂと給電電極３７ａ及び３７ｂとに印加される矩形交流の位相差を１８０°とする。このとき、透明導電膜３２ａと透明導電膜３２ｂとにより液晶層３４に印加される実効電圧が、ＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍまでの範囲となるように、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂに印加される交流印加電圧をＶＬ／２＝０．６ＶｒｍｓからＶＨ／２＝１．０Ｖｒｍまでの範囲で調節した場合には、＋Ｚ軸方向に対して、任意の方向に約−０．３８°から約＋０．３８°までの範囲で偏向角度を可変調節することができる。
【０１０５】
また、液晶層３４の印加電圧に対するリタデーション値Ｒｄにおいて、線形性が得られる範囲を印加電圧範囲としているため、光偏向素子３０の出射偏向光の透過波面収差は、０．０７２λｒｍｓ以下であり、回折限界の性能指標であるマレシャル基準の波面収差ＲＭＳ値０．０７２λｒｍｓの範囲内であるため、集光レンズの開口数ＮＡと波長により定まる光スポットに集光させることができる。
【０１０６】
次に、本実施例におけるレーザ光源装置について詳細に説明する。レーザ光源１０は、ＧａＡｓ基板にレーザ活性層となるＧａＡｓＩｎ層を結晶成長させることにより形成されており、その上部または下部に回折格子を設けることにより１０６４ｎｍの波長が選択的に反射されてレーザ発振する分布帰還型半導体レーザとする。
【０１０７】
このレーザ光源１０より出射された光を開口数ＮＡ１＝０．６５の第１の集光レンズ１２１に入射させることにより光束径φ＝１ｍｍの平行光とし、前述した光偏向素子３０に略垂直に入射させる。光偏向素子３０を透過した光は開口数ＮＡ２＝０．２０の第２の集光レンズ１２２に入射させることにより、第２の集光レンズ１２２からの出射光は、光学素子４０の入射端面に集光される。また、光学素子４０は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶からなるＳＨＧであり、チャネル光導波路４１が形成されているものである。第２の集光レンズ１２２により集光された光は、チャネル光導波路４１の入射端面に集光される。光学素子４０においては、波長が１０６４ｎｍの光を波長が５３２ｎｍのＳＨＧ光に高効率に波長変換するため、チャネル光導波路４１の断面は４μｍ×４μｍの矩形形状のチャネル光導波路構造が形成されており、周期的ドメイン反転構造を有する擬似位相整合波長変換素子となるものである。
【０１０８】
レーザ光源１０からの出射光は、第１の集光レンズ１２１及び第２の集光レンズ１２２により、光学素子４０のチャネル光導波路４１の入射端面近傍において、スポット径が約３．３μｍの集光スポットとして集光される。ここで、チャネル光導波路４１の光が入射する端面となるＸＹ面において、チャネル光導波路４１の中心と集光スポットの中心とにおいて位置ズレが生じた場合には、液晶素子からなる光偏向素子３０の給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに印加される電圧を調整することにより、前述したように、＋Ｚ軸方向に対して任意の方向に、約−０．３８°から約＋０．３８°までの範囲において偏向角度を可変調節することができる。
【０１０９】
これにより光スポットの位置ズレを補正して、チャネル光導波路４１の中心に集光スポットの中心が位置するように位置合せを行うことができる。より具体的に説明すると、第２の集光レンズ１２２は開口数ＮＡ２＝０．２０であり、入射する平行光は光束直径φ＝１．０ｍｍであるため、（１）に示される式に基づき、光偏向素子３０における界面での屈折を考慮すると、光偏向素子３０による集光スポットの可変移動量はＸＹ面における任意の方向に対して、約１６．６μｍとなる。従って、本実施例では、レーザ光源装置の組立調整時または経時変化等により生じる集光スポットの約１６μｍ以下の位置ズレは、光偏向素子３０を用いることにより補正することが可能である。
【０１１０】
また、本実施例に基づく光偏向素子３０を、図８に示される第３の実施の形態のレーザ光源装置に用い、波長が５３２ｎｍのＳＨＧ変換光の光強度を光検出器２５１により検出し、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに印加する電圧を制御部２６０により制御する。このとき、液晶素子からなる光偏向素子３０においては、液晶層３４のリタデーション値Ｒｄは、温度変化に伴い変化するため、上述した制御を行うことにより、より正確に光学素子４０に入射する光の光スポットの位置ズレの補正を行うことができる。
【０１１１】
（実施例２）
次に、実施例２として第５の実施の形態におけるレーザ光源装置について、図１１及び図１２に基づき説明する。
【０１１２】
本実施例における光偏向素子４００は、実施例１における光偏向素子３０と同様の構造のものを積層したものであり、第１の液晶素子部４０１と第２の液晶素子部４０２とを有している。第１の液晶素子部４０１における液晶層４４１の液晶分子４４１ａは、第１の透明基板４１１等の基板面に対しプレチルト角度αが反時計回りに約２°となるように、配向膜４５１及び４５２に配向処理がなされている。また、第２の液晶素子部４０２における液晶層４４２の液晶分子４４２ａは、第２の透明基板４１４等の基板面に対しプレチルト角度αが時計回りに約２°となるように、配向膜４５３及び４５４に配向処理がなされている。
【０１１３】
第１の透明基板４１１、第２の透明基板４１４、第３の透明基板４１７は、厚さ約０．５ｍｍの無アルカリガラスにより形成されている。光偏向素子４００は、開口数ＮＡが０．２０の収束光の光路中に配置されることを想定して作製されたものであり、第１の液晶素子部４０１における給電電極４２１ａと給電電極４２１ｂとの間隔Ｌｙ、給電電極４２２ａと給電電極４２２ｂとの間隔Ｌｘは、１．１０ｍｍで形成されており、第２の液晶素子部４０２における給電電極４２３ａと給電電極４２３ｂとの間隔Ｌｙ、給電電極４２４ａと給電電極４２４ｂとの間隔Ｌｘは、０．９７ｍｍで形成されている。尚、第１の液晶素子部４０１及び第２の液晶素子部４０２におけるセルギャップＧは、ともに２０μｍである。上記以外の内容については、実施例１と同様である。
【０１１４】
本実施例における光偏向素子４００における液晶層４４１及び４４２における印加電圧にとリタデーション値Ｒｄとの関係は、図５に示されるようなものであり、線形性が得られる範囲の最大獲得リタデーション値（ＲｄＬ−ＲｄＨ）は、約３．２μｍとなる。
【０１１５】
この光偏向素子４００に第１の透明基板４１１側から波長が１０６４ｎｍでＮＡが０．２０の収束光を、その主軸が垂直となるように入射させる。この際、液晶層４４１はビーム径が１．００ｍｍとなる位置に、液晶層４４２はビーム径が０．８７ｍｍとなる位置に配置されている。
【０１１６】
例えば、給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２３ａ、４２３ｂを０電位とし、給電電極４２２ａ、４２４ａにＶＬ＝１．２Ｖｒｍｓ、給電電極４２２ｂ、４２４ｂにＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの周波数２００Ｈｚの同位相の矩形交流電圧を印加する。これにより、ＸＺ面において＋Ｚ軸方向に対して約＋０．６８度の偏向角度が得られる。また、給電電極４２２ａ、４２４ａ及び給電電極４２２ｂ、４２４ｂに印加される電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの範囲において調整することにより、ＸＺ面における偏向角度を約−０．６８度から約＋０．６８度までの範囲で可変調整することができる。
【０１１７】
同様に、給電電極４２２ａ、４２２ｂ、４２４ａ、４２４ｂを０電位とし、給電電極４２１ａ、４２３ａにＶＬ＝１．２Ｖｒｍｓ、給電電極４２１ｂ、４２３ｂにＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの周波数２００Ｈｚの同位相の矩形交流電圧を印加する。これにより、ＹＺ面において＋Ｚ軸方向に対して約＋０．６８度の偏向角度が得られる。また、給電電極４２１ａ、４２３ａ及び給電電極４２１ｂ、４２３ｂに印加される電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの範囲において調整することにより、ＹＺ面における偏向角度を約−０．６８度から約＋０．６８度までの範囲で可変調整することができる。
【０１１８】
更に、給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２２ａ、４２２ｂ、４２３ａ、４２３ｂ、４２４ａ、４２４ｂの全てに、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加した場合、例えば、給電電極４２１ａ及び４２３ａと給電電極４２１ｂ及び４２３ｂに同位相の矩形交流電圧を印加し、給電電極４２２ａ及び４２４ａと給電電極４２２ｂ及び４２４ｂに同位相の矩形交流電圧を印加し、給電電極４２１ａ、４２３ａ、４２１ｂ及び４２３ｂと給電電極４２２ａ、４２４ａ、４２２ｂ及び４２４ｂとに印加される矩形交流の位相差を１８０°とする。このとき、透明導電膜４１２と透明導電膜４１３とにより液晶層４４１に印加される実効電圧及び透明導電膜４１５と透明導電膜４１６とにより液晶層４４２に印加される実効電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍまでの範囲となるように、給電電極４２１ａ、４２３ａ、４２１ｂ、４２３ｂ、４２２ａ、４２４ａ、４２２ｂ及び４２４ｂに印加される交流印加電圧をＶＬ／２＝０．６ＶｒｍｓからＶＨ／２＝１．０Ｖｒｍまでの範囲で調節した場合においては、＋Ｚ軸方向に対して、任意の方向に、約−０．６８度から約＋０．６８度の範囲で可変調節することができる。
【０１１９】
次に、レーザ光源装置について詳細に説明する。本実施例におけるレーザ光源装置は、図８に示される第３の実施の形態におけるレーザ光源装置において、第５の実施の形態における光偏向素子４００を用いた構造のものである。即ち、集光レンズ２０により、レーザ光源１０より出射された波長１０６４ｎｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５の発散光１１が開口数ＮＡ２＝０．２０の集束光１２に変換され、光偏向素子３０に代えて設置された光偏向素子４００を透過し、光学素子４０の入射端面に光が集光されるものである。集光レンズ２０の光出射面における光束径φ＝１．２ｍｍの収束光１２が、光偏向素子４００に入射した場合、液晶層４４１におけるビーム径は１．０ｍｍとなり、液晶層４４２におけるビーム径は０．８７ｍｍとなる。
【０１２０】
チャネル光導波路４１の光の入射端面となるＸＹ面において、チャネル光導波路４１の中心と集光スポットの中心とにおいて位置ズレが生じた場合には、液晶素子からなる光偏向素子４００の給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２２ａ、４２２ｂ、４２３ａ、４２３ｂ、４２４ａ及び４２４ｂに印加される電圧を調整することにより、前述したように、＋Ｚ軸方向に対して任意の方向に、約−０．６８度から約＋０．６８度までの範囲において偏向角度を可変調節することができる。これにより光スポットの位置ズレを補正して、チャネル光導波路４１の中心に集光スポットの中心が位置するように位置合せを行うことができる。
【０１２１】
より具体的に説明すると、液晶層４４１における給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２２ａ及び４２２ｂに印加される電圧に応じた偏向角度変化と、液晶層４４２における給電電極４２３ａ、４２３ｂ、４２４ａ及び４２４ｂに印加される電圧に応じた偏向角度変化と、光偏向素子４００の空気との界面における屈折により、光偏向素子４００による集光スポット可変移動量は、ＸＹ面における任意の方向に対して、約２７．４μｍとなる。従って、本実施例では、レーザ光源装置の組立調整時または経時変化等により生じる集光スポットの約２７μｍ以下の位置ズレは、光偏向素子４００を用いることにより補正することが可能である。
【０１２２】
尚、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ レーザ光源
１１ 発散光
１２ 収束光
２０ 集光レンズ
３０ 光偏向素子
３１ａ、３１ｂ 透明基板
３２ａ、３２ｂ 透明導電膜
３３ａ、３３ｂ 配向膜
３４ 液晶層
３４ａ 液晶分子
３５ シール材
３６ａ、３６ｂ 給電電極
３７ａ、３７ｂ 給電電極
４０ 光学素子
４１ チャネル光導波路
５０ 赤外カットフィルタ
６０ 筐体
７０ 電源
ＮＡ１ 開口数
ＮＡ２ 開口数
Ｗ 光路長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源より発せられたレーザ光を微小な光導波路に入射させるための方法として、レンズをアクチュエータ等により移動させ、入射光の光軸調整を容易かつ短時間で行う方法が開示されており、また、このような方法によりＳＨＧ等の光学素子に入射光を入射させた構造のレーザモジュール、光通信モジュールが開示されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
このような方法においては、光導波路に入射した光をモニタし、レンズを移動させるためのアクチュエータ等にフィードバックをかけることにより、自動で光軸調整を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３３７３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の方法を用いるレーザモジュール、光通信モジュールでは、レンズを移動させるために用いられるアクチュエータが、圧電素子やモータ等の駆動部品を有しているため、駆動部品の可動部分の使用状況等により故障が生じる場合がある。更に、レンズが可動する領域を十分に確保する必要があるため、装置が大型化してしまう、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みたものであり、レンズ等の光学部品を可動させることなく、光軸調整を行うことができ、光導波路等に高い精度で入射させることが可能なレーザ光源装置を提供することを目的とするものである。更には、このようなレーザ光源装置とＳＨＧ（Second harmonic generation）等の光学素子とを組み合わせた構造のレーザ光源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、光源と、前記光源から発射するレーザ光を集光する集光レンズ部と、前記レーザ光を偏向する光偏向素子と、前記集光レンズ部により集光された前記レーザ光を伝搬する光学素子を有するレーザ光源装置であって、前記光偏向素子は、液晶素子、音響光学素子、電気光学素子のいずれかにより形成されており、前記光偏向素子に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向する。
【０００８】
また、本発明は、前記集光レンズ部は、単一の集光レンズであり、前記集光レンズと前記光偏向素子とは、この順に前記レーザ光が入射するように備えられる。
【０００９】
また、本発明は、前記集光レンズ部は、第１の集光レンズと第２の集光レンズを有し、前記光偏向素子は前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズとの間の光路中に備えられる。
【００１０】
また、本発明は、前記光偏向素子は、透明導電膜および配向膜が備えられた一対の透明基板によって挟持された少なくとも１つの液晶層を有する液晶素子であって、一対の前記透明導電膜の一方または双方に電位勾配を与えて、前記液晶層に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向する。
【００１１】
また、本発明は、前記光偏向素子は、複数の前記液晶素子が積層されている。
【００１２】
また、本発明は、前記光偏向素子は、第１の液晶素子部と第２の液晶素子部とを有しており、前記第１の液晶素子部は、前記レーザ光を前記レーザ光の入射光の光軸に対し垂直方向となる一方の方向に光を偏向させるものであり、前記第２の液晶素子部は、前記レーザ光を前記レーザ光の入射光の光軸に対し垂直方向となる他方の方向に光を偏向させるものであって、前記一方の方向と前記他方の方向は垂直である。
【００１３】
また、本発明は、前記光偏向素子は、第１の液晶素子部と第２の液晶素子部とを有しており、前記光偏向素子を形成している基板に対する前記第１の液晶素子部における液晶層の液晶分子のプレチルト角度の向きと、前記光偏向素子を形成している基板に対する前記第２の液晶素子部における液晶層の液晶分子のプレチルト角度の向きとは、相互に逆となるものである。
【００１４】
また、本発明は、前記光学素子は、導波路構造を有する光学素子であって、前記光学素子から前記レーザ光が出射される。
【００１５】
また、本発明は、前記光学素子はＳＨＧである。
【００１６】
また、本発明は、前記光学素子より出射される前記レーザ光の一部を受光する光検出器と、前記光検出器により検出された前記レーザ光の光量に基づき前記光学素子に印加される電圧の制御を行う制御部と、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レンズ等の光学部品を可動させることなく、光軸調整を行うことができ、光導波路等に高い精度で入射させることが可能なレーザ光源装置を提供することができる。更には、このようなレーザ光源装置とＳＨＧ等の光学素子とを組み合わせた構造のレーザ光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態におけるレーザ光源装置の構造図
【図２】第１の実施の形態における光偏向素子の説明図
【図３】第１の実施の形態における光偏向素子の斜視模式図
【図４】第１の実施の形態における光偏向素子の構造断面図
【図５】光偏向素子における印加電圧とリタデーション値の相関図
【図６】光偏向素子における出射光ベクトルの説明図
【図７】第２の実施の形態におけるレーザ光源装置の構造図
【図８】第３の実施の形態におけるレーザ光源装置の構造図
【図９】第４の実施の形態における光偏向素子の斜視模式図
【図１０】第４の実施の形態における他の光偏向素子の構造断面図
【図１１】第５の実施の形態における光偏向素子の構造断面図
【図１２】第５の実施の形態における光偏向素子の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態におけるレーザ光源装置について説明する。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、図１に示されるように、レーザ光源１０、集光レンズ２０、光偏向素子３０、光学素子４０、赤外カットフィルタ５０を有しており、筐体６０内に設置されている。本実施の形態における説明においては、レーザ光の光軸方向をＺ軸方向とし、紙面に垂直となる方向をＹ軸方向とし、紙面に平行で、Ｚ軸及びＹ軸に垂直な方向をＸ軸方向とする。
【００２１】
レーザ光源１０は、近赤外域の波長λの光を出射する半導体レーザ又は固体レーザ等が用いられる。集光レンズ２０は、レーザ光源１０より出射された光を集光するためのものであり、レーザ光源１０より出射された開口数ＮＡ１の発散光１１を開口数ＮＡ２の収束光１２に変換するものである。そして、レーザ光源１０より出射された光は、集光レンズ２０によって、光学素子４０において光が入射する端部に集光される。尚、集光レンズ２０は、単一の集光レンズであってもよく、また、複数のレンズにより形成されているものや、フィルタ、アパーチャ等の光学部材を含むものであってもよい。このように、単一のレンズまたは複数のレンズにより、集光作用を発生させる部分を「集光レンズ部」と称し、本実施の形態では、集光レンズ部は、集光レンズ２０により構成される。
【００２２】
光偏向素子３０は、機械的に可動する部分を有することなく、入射する光を偏向して出射する機能を有する。具体的に、光偏向素子３０には電源７０が接続されており、電源７０により供給される電圧等を印加することにより、印加された電圧に応じて光を偏向することができるものである。このような、光偏向素子３０としては、液晶素子が挙げられる。また、外形変化を伴わない構造として、液晶素子の他には、例えば、光弾性体材料に接合した圧電体に印加する高周波となる電圧の周波数に応じて、屈折率の周期分布を光弾性材料中に生成させ、周波数の変化により入射する光の回折角度を可変させること等が可能な音響光学（ＡＯ：Acousto-optic）素子が挙げられる。また、例えば、印加電圧によって発生する電界分布に応じて屈折率が変化する電気光学結晶等を用いた電気光学（ＥＯ：Electro-Optic）素子が挙げられる。
【００２３】
光学素子４０としては、光導波路の形成された光学素子、光ファイバー、導波路構造のＳＨＧ等が挙げられる。本実施の形態における説明では、光学素子４０が導波路構造のＳＨＧである場合について説明する。ＳＨＧである光学素子４０は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＯ３）結晶やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）等の非線形材料により、矩形断面を有する形状等により加工されており、上面には、チャネル光導波路４１が形成されている。ＳＨＧである光学素子４０の、光の入射側の端面（以下、「入射端面」という。）は、１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさに加工されており、チャネル光導波路４１の入射端面は、数μｍ×数μｍの大きさで形成されており、入射端面から光の出射側の端面（以下、「出射端面」という。）に至るまで略同じ断面形状で形成されている。
【００２４】
レーザ光源１０から出射された波長λの光は、集光レンズ２０により、ＳＨＧである光学素子４０のチャネル光導波路４１の入射端面に集光させて入射することにより、光学素子４０からは波長λ／２のＳＨＧ光１３が出射される。例えば、ＳＨＧである光学素子４０に入射する光の波長λが、１０６４ｎｍの赤外光である場合、光学素子４０から出射される光は、波長が、λ／２である５３２ｎｍの緑色光となる。ＳＨＧである光学素子４０では、ＳＨＧ変換効率を高めるため、チャネル光導波路４１が形成されており、ＳＨＧ変換光との位相整合をとるための周期的ドメイン反転構造を有する擬似位相整合波長変換素子となるものである。このような構造とすることにより、バルク構造のＳＨＧに比べて高いＳＨＧ変換効率が得られる。このとき、ＳＨＧ変換効率は波長λの入射光のパワーに比例する。従って、ＳＨＧである光学素子４０には、チャネル光導波路４１の入射端面の中心に、入射光を正確に入射させることが求められる。尚、ＳＨＧである光学素子４０における光の入射端面及び出射端面には、波長１０６４ｎｍ、５３２ｎｍにおいて反射防止膜となる誘電体多層膜等が形成されていることが好ましい。
【００２５】
赤外カットフィルタ５０は、波長λの光を反射または吸収し、波長λ／２の光を透過する機能を有している。これにより、波長λ／２となるＳＨＧ光１３のみを出射させることができる。
【００２６】
このような構成のレーザ光源装置では、組立工程の際にまたは経時変化により、集光レンズ２０により集光された光が、ＳＨＧである光学素子４０のチャネル光導波路４１の入射端面からずれた位置に集光される場合がある。このような場合において、本実施の形態におけるレーザ光源装置は、上述した光偏向素子３０により、光を偏向させることにより、ＳＨＧである光学素子４０のチャネル光導波路４１の端面の中心に正確に光を集光させることができる。
【００２７】
次に、光偏向素子３０が、機械的な可動部分がなくかつ、低電圧駆動が可能な液晶素子により形成されている場合について説明する。尚、光偏向素子３０による光の偏向の制御は、光偏向素子３０に印加する電圧を調節することにより行うことができる。
【００２８】
（光偏向素子）
図２（ａ）、図２（ｂ）に基づき光偏向素子３０について、より詳細に説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）は、光束直径φの等位相面αの平面波が光偏向素子３０に垂直に入射した場合における、出射光の様子を示す模式図である。図２（ａ）は、出射光がＸ軸方向に偏向角度θｘで偏向した透過波面βを示し、図２（ｂ）は、出射光がＹ軸方向に偏向角度θｙで偏向した透過波面γを示す。ここで、出射光の等位相面ＡＢとＣＤにおいて、入射波面αに対する出射光の等位相面ＡＢの偏向に関わる光路長差はδｘ＝φ・ｓｉｎ（θｘ）であり、出射光の等位相面ＣＤの偏向に関わる光路長差はδｙ＝φ・ｓｉｎ（θｙ）である。
【００２９】
ここで、図１に示すように、光偏向素子３０が、集光レンズ２０と光学素子４０との間の光路中に設置した場合、光路長差を生じさせる光偏向素子３０から光学素子４０の入射面までの光路長をＷとすると、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における集光スポットの移動量ΔＸ及びΔＹは、ΔＸ＝Ｗ・ｔａｎ（θｘ）及びΔＹ＝Ｗ・ｔａｎ（θｙ）となる。
【００３０】
また、偏向角度θｘ及びθｙが、数度以下の微小角度であれば、ｔａｎ（θｘ）＝ｓｉｎ（θｘ）、ｔａｎ（θｙ）＝ｓｉｎ（θｙ）により近似することができるため、光偏向素子３０による集光スポットの移動量ΔＸ＝Ｗ・δｘ／φ、ΔＹ＝Ｗ・δｙ／φと近似することができる。ここで、集光レンズ２０により光学素子４０の入射端面に集光スポットを形成する収束光１２の開口数ＮＡ２は、ＮＡ２＝φ／（２Ｗ）で定義されるため、ΔＸ及びΔＹは、（１）に示される式となる。
【００３１】
ΔＸ＝δｘ／（２・ＮＡ２）、ΔＹ＝δｙ／（２・ＮＡ２）・・・・・・（１）
ここで、開口数ＮＡ２は、集光レンズ２０により定まる固有値であり、光路長差δｘ及びδｙは、光偏向素子３０に印加される電圧の値により調整することができる。従って、本実施の形態におけるレーザ光源装置を製造する際に、組立等において位置ズレ等が生じた場合や、使用の際に、経時変化により位置ズレが生じた場合、温度変化に伴う熱膨張等により光軸ズレが生じた場合にも対応することができる。つまり、これらのズレに対して、光偏向素子３０に印加する電圧を調節することにより、光学素子４０の所望の位置に光スポットを移動させることができ、ＳＨＧである光学素子４０のチャネル光導波路４１の入射端面の位置に正確に光を入射させることができる。
【００３２】
次に、図３及び図４に基づき光偏向素子３０が液晶素子である場合について、より詳細に説明する。尚、図３は、液晶素子からなる光偏向素子３０を分解したものの斜視模式図であり、図４（ａ）は、ＸＺ面における断面模式図であり、図４（ｂ）は、ＹＺ面における断面模式図である。
【００３３】
液晶素子からなる光偏向素子３０は、ガラスまたはプラスチック等からなる、２枚の透明基板３１ａ及び３１ｂを有している。透明基板３１ａの表面には透明導電膜３２ａを有し、更に、透明導電膜３２ａの上に配向膜３３ａを有する。また、透明基板３１ｂの表面には透明導電膜３２ｂを有し、更に、透明導電膜３２ｂの上に配向膜３３ｂを有する。透明基板３１ａ及び３１ｂは、透明導電膜３２ａ及び３２ｂ同士が対向するとともに、後述する液晶層３４を挟持するように配置される。また、液晶層３４の周辺部には、シール材３５を有し、所望のセルギャップＧを有する。尚、図３では、液晶素子からなる光偏向素子の配向膜３３ａ、３３ｂは図示を省略している。
【００３４】
また、配向膜３３ａ及び３３ｂとしては、ポリイミド膜等が用いられており、ラビング法等により配向処理が施されている。また、配向膜３３ａ及び３３ｂは、他の配向方法としては、光配向の技術、ＳｉＯ（一酸化シリコン）等を斜め蒸着することにより配向させる技術、ダイヤモンドライクカーボン膜等にイオンビームを照射して配向させる技術等を用いた配向膜であってもよい。更に、透明基板３１ａ及び３１ｂにおいて液晶層３４と接する面に微小な凹凸溝を複数形成し、液晶層３４における液晶分子が溝に倣うようなものであってもよい。
【００３５】
透明導電膜３２ａ及び３２ｂは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の導電性を有する金属酸化物を用いることができるが、後述するように、液晶層３４内に電位勾配を生じさせるため、比較的高抵抗な膜であることが好ましい。具体的には、透明導電膜３２ａ及び３２ｂは、レーザ光源１０から出射される波長の光に対し透明となる材料であって、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、イットリウム（Ｙ）、インジウム（Ｉｎ）等のうち、いずれか１または２以上の元素をドープしたＺｎＯ（酸化亜鉛）膜、シリコン（Ｓｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、フッ素（Ｆ）等のうち、いずれか１または２以上の元素をドープしたＳｎＯ２（酸化スズ）膜、ノンドープの酸化亜鉛膜、酸化スズ膜、ＩＴＯ膜等、更には、これらと酸化シリコン、酸化アルミニウム等の複合酸化物が用いられる。特に、酸化スズ膜は、熱や水に対する表面抵抗率の安定性が高く、製造上の観点及び耐久性、信頼性の観点から好ましい。
【００３６】
また、透明導電膜３２ａのＹ軸方向の両端には、Ｘ軸方向に伸びる、給電電極３６ａ及び３６ｂが、間隔Ｌｙで設けられている。また、給電電極３６ａ及び３６ｂは、電源７０に接続され、電源７０より給電電極３６ａ及び３６ｂに所定の電圧を印加することにより、透明導電膜３２ａにおいてＹ軸方向に電位勾配を生じさせることができる。同様に、透明導電膜３２ｂのＸ軸方向の両端には、Ｙ軸方向に伸びる、給電電極３７ａ及び３７ｂが、間隔Ｌｘで設けられている。給電電極３７ａ及び３７ｂは、電源７０に接続され、電源７０より給電電極３７ａ及び３７ｂに所定の電圧を印加することにより、透明導電膜３２ｂにおいてＸ軸方向に電位勾配を生じさせることができる。
【００３７】
給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂは、透明な材料であっても不透明な材料であってもよく、透明導電膜３２ａ及び３２ｂよりも低抵抗となる材料であればよい。具体的には、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の導電性を有する金属酸化物、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属により形成されている。特に、金属は表面抵抗率が小さく、細線化することが可能であることから、液晶素子を小型化する観点において好ましい。
【００３８】
また、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂの表面抵抗率ＲＬと、透明導電膜３２ａ及び３２ｂの表面抵抗率ＲＨと、の比ＲＬ／ＲＨの値は、１０００分の１以下であることが好ましい。ＲＬ／ＲＨの値が１０００分の１を超えると、透明導電膜３２ａ及び３２ｂに所望の電位勾配を発生させることが困難となるからである。また、透明導電膜３２ａ及び３２ｂの表面抵抗率ＲＨは、高すぎると電位勾配が発生しなくなるため、１×１０９Ω／□以下であることが好ましい。また、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂの表面抵抗率ＲＬは、低いほど透明導電膜３２ａ及び３２ｂの表面抵抗率ＲＨの許容範囲が広がるため、１〜５０Ω／□の範囲であることが好ましい。例えば、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂとしては、表面抵抗率ＲＬが４０Ω／□のＩＴＯ膜が用いられており、透明導電膜３２ａ及び３２ｂとしては、表面抵抗率ＲＨが１００ＭΩ／□のＳｎＯ２膜を用いることができる。
【００３９】
また、給電電極３６ａ及び３６ｂと給電電極３７ａ及び３７ｂ、透明導電膜３２ａと透明導電膜３２ｂと、における絶縁を確保するために、液晶層３４と接する面の少なくとも一方を絶縁膜により覆った構造であってもよい。この際、用いられる絶縁膜としては、レーザ光源１０より出射される波長の光を透過するものであって絶縁性を有するものであればよく、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の無機材料からなる膜やアクリル樹脂等の有機材料からなる膜等が挙げられる。
【００４０】
本実施の形態では、光偏向素子３０が液晶素子であって、液晶層３４が用いられるので、リタデーション値Ｒｄの設計自由度が向上するため好ましい。液晶層３４は、複数の液晶分子３４ａを有しており、液晶分子３４ａは、配向膜３３ａ及び３３ｂの界面において、図４（ａ）に示されるように所定の傾斜角度αをなすように配置される。この所定の傾斜角度αはプレチルト角度（以降、プレチルト角度αと記載する場合がある）と呼ばれている。図４（ａ）、図４（ｂ）に示す場合では、レーザ光源１０から出射された光であるＸ軸方向における直線偏光の光を、液晶層３４内の液晶分子３４ａの異常光屈折率に対応させるため、液晶分子３４ａがＸＺ面に略平行に配向するように、配向膜３３ａ及び３３ｂにより配向されている。
【００４１】
液晶層３４には、例えば、ネマッティック液晶を用いることができる。尚、本実施の形態において用いる液晶は、誘電率異方性Δεが正の場合について説明するが、Δεが負のものを用いることもできる。プレチルト角度αは、液晶層３４に電圧を印加した際の液晶分子３４ａの立ち上がり方向を決め、駆動時の配向不良を防ぐため、特に、１°以上であることが好ましい。本実施の形態においては、液晶層３４の液晶分子３４ａの配向モードがホモジニアス配向である場合について説明しているが、ハイブリッド配向、ホメオトロピック配向等の配向モードを用いるものであってもよい。
【００４２】
次に、液晶層３４に印加する電圧について説明する。ここで、給電電極３６ａに印加される電位をＶ１ａとし、給電電極３６ｂに印加される電位をＶ２ａとし、給電電極３７ａに印加される電位をＶ１ｂとし、給電電極３７ｂに印加される電位をＶ２ｂとする。また、電源７０から給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに供給される各々の電位Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ１ｂ及びＶ２ｂは、交流であって、液晶の信頼性を維持するため直流成分が低くなるように設定されている。特に、信頼性の観点からは、直流成分は交流成分の１％以下であることが好ましい。また、この交流の周波数は５０Ｈｚ〜５０００Ｈｚであり、矩形交流波等を用いることが好ましい。
【００４３】
次に、図５に基づき液晶素子からなる光偏向素子３０における印加電圧Ｖとリタデーション値Ｒｄとの関係について説明する。このリタデーション値Ｒｄは、光偏向素子３０におけるセルギャップＧ内の液晶層３４を透過するＸ軸方向の直線偏光の光である異常光偏光に対する位相と、Ｙ軸方向の直線偏光の光である常光偏光に対する位相との差に相当するものである。異常光偏光に対する液晶層３４の平均屈折率（異常光平均屈折率）をｎｅ（Ｖ）とすると、常光偏光に対する液晶層３４の平均屈折率はｎｏであり、液晶層３４におけるリタデーション値Ｒｄは、Ｒｄ＝｛ｎｅ（Ｖ）−ｎｏ｝×Ｇとなる。
【００４４】
このとき、透明導電膜３２ａと透明導電膜３２ｂとの間における電位に応じて生じる電位差が液晶層３４に印加されると、印加電圧Ｖとなる電位差に応じて液晶層３４における液晶分子３４ａの傾斜角が増加するため、異常光平均屈折率ｎｅ（Ｖ）が低下する。ところで、図５に示されるように、印加電圧がＶＬからＶＨまでの範囲においては、印加電圧Ｖの増加に伴い、リタデーション値ＲｄがＲｄＬからＲｄＨまで略線形に減少している。本実施の形態では、この領域を線形領域と呼び、液晶素子からなる光偏向素子３０を駆動する際には、印加される電圧は線形領域における電圧範囲において用いられるとよい。
【００４５】
このような液晶素子からなる光偏向素子３０では、透明導電膜３２ａ、３２ｂは、比較的抵抗が高いため、給電電極３６ａ及び３６ｂに印加される電位Ｖ１ａ及びＶ２ａに応じて、また、給電電極３７ａ及び３７ｂに印加される電位Ｖ１ｂ及びＶ２ｂに応じて、（２）、（３）の式に示される電位分布が生じる。尚、Ｘ座標の原点は給電電極３７ａと給電電極３７ｂとの間の中心であり、Ｙ座標の原点は給電電極３６ａと給電電極３６ｂとの間の中心であるものとする。
【００４６】
透明導電膜３２ａ：
Ｖ１（Ｘ，Ｙ）＝（Ｖ１ａ＋Ｖ２ａ）／２＋ΔＶｙ×（Ｙ／Ｌｙ）・・・・・（２）
透明導電膜３２ｂ：
Ｖ２（Ｘ，Ｙ）＝（Ｖ１ｂ＋Ｖ２ｂ）／２＋ΔＶｘ×（Ｘ／Ｌｘ）・・・・・（３）
尚、前述したように、Ｌｘは給電電極３７ａと給電電極３７ｂとの間隔を示し、Ｌｙは給電電極３６ａと給電電極３６ｂとの間隔を示し、ΔＶｘ＝Ｖ２ｂ−Ｖ１ｂ、ΔＶｙ＝Ｖ２ａ−Ｖ１ａを示す。
【００４７】
従って、液晶層３４に印加される電位分布Ｖ（Ｘ，Ｙ）は、Ｖ（Ｘ，Ｙ）＝Ｖ２（Ｘ，Ｙ）−Ｖ１（Ｘ，Ｙ）であることから、（４）に示す式となる。
【００４８】
Ｖ（Ｘ，Ｙ）＝｛（Ｖ１ｂ＋Ｖ２ｂ）−（Ｖ１ａ＋Ｖ２ａ）｝／２
＋ΔＶｘ×（Ｘ／Ｌｘ）−ΔＶｙ×（Ｙ／Ｌｙ）・・・・・（４）
よって、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに印加される電位Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ１ｂ及びＶ２ｂを調整することにより、電位分布Ｖ（Ｘ，Ｙ）に対する液晶層３４のリタデーション値Ｒｄを変化させる範囲（ＲｄＬからＲｄＨまで）を線形領域であるＶＬからＶＨまでの電圧範囲となるように調整することができる。
【００４９】
また、常光偏光の光路長を基準とすると、異常光偏光の入射光が液晶素子からなる光偏向素子３０を透過した際に、ＸＹ面において生じるＺ軸方向の光路長差の分布ＯＰＤ（Ｘ，Ｙ）は、液晶層３４のリタデーション値Ｒｄ＝｛ｎｅ（Ｖ）−ｎｏ｝×Ｇに相当するため、（５）に示す式により近似することができる。
【００５０】
ＯＰＤ（Ｘ，Ｙ）＝ＯＰＤ０−ｋ×Ｖ（Ｘ，Ｙ）・・・・・（５）
但し、ＶＬ≦Ｖ（Ｘ，Ｙ）≦ＶＨであり、ＯＰＤ０＝（ＲｄＬ×ＶＨ−ＲｄＨ×ＶＬ）、ｋ＝（ＲｄＬ−ＲｄＨ）／（ＶＨ−ＶＬ）である。
【００５１】
また（５）に示す式は、（４）に示す式により（６）に示す式となる。
【００５２】
ＯＰＤ（Ｘ，Ｙ）＝ＯＰＤ０−ｋ×｛（Ｖ１ｂ＋Ｖ２ｂ）−（Ｖ１ａ＋Ｖ２ａ）｝／２
−ｋ×ΔＶｘ×（Ｘ／Ｌｘ）＋ｋ×ΔＶｙ×（Ｙ／Ｌｙ）・・・・・（６）
ＯＰＤ（Ｘ，Ｙ）をＺ軸座標の値であるとすると、座標空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、（６）に示す式は、等位相面に対応する平面を示す。この等位相面の垂線が液晶素子からなる光偏向素子３０の透過光の進行方向に対応し、その法線ベクトルτは、（７）に示す式で表される。
【００５３】
τ＝（ｋ×ΔＶｘ／Ｌｘ，−ｋ×ΔＶｙ／Ｌｙ，１）・・・・・（７）
即ち、入射光の進行方向ベクトル（０，０，１）に対し、出射光は、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに印加される電位Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ１ｂ及びＶ２ｂにより、−（ＶＨ−ＶＬ）から、＋（ＶＨ−ＶＬ）まで連続的に変化する電圧ΔＶｘ及びΔＶｙに対応して、（７）に示される式の進行方向に可変させることができることを意味しており、これにより光を偏向することができる。
【００５４】
図６は、上述した光偏向機能を模式的に示した図である。入射光の方向に対する出射光の偏向角度をθとした場合、Ｘ軸方向における偏向成分の偏向角θｘはＸＺ面の射影成分であり、Ｙ軸方向における偏向成分の偏向角θｙはＹＺ面の射影成分である。よって、（８）及び（９ａ）、（９ｂ）に示す式により表される。
【００５５】
ｔａｎθ＝ｋ×｛（ΔＶｘ／Ｌｘ）２＋（ΔＶｙ／Ｌｙ）２｝１／２・・・・・・（８）
ｔａｎθｘ＝ｋ×ΔＶｘ／Ｌｘ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９ａ）
ｔａｎθｙ＝−ｋ×ΔＶｙ／Ｌｙ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９ｂ）
偏向角度は数度以下のため、ｋ＝（ＲｄＬ−ＲｄＨ）／（ＶＨ−ＶＬ）に、ほぼ比例し、ＲｄＬ−ＲｄＨ＝｛ｎｅ（ＶＬ）−ｎｅ（ＶＨ）｝×Ｇであるため、液晶素子において液晶層３４のセルギャップＧが広い程、偏向角度の可変範囲を広くすることができる。
【００５６】
よって、レーザ光源１０より出射されるレーザ光がＸ軸方向の直線偏光の光である場合には、液晶素子からなる光偏向素子３０により、印加電圧に応じて光学素子４０の入射端面における光スポットの照射される位置をＸＹ平面において移動させて調節することができる。これにより、正確な調芯制御が可能となる。
【００５７】
次に、本実施の形態におけるレーザ光源装置において、光学素子４０に形成されているチャネル光導波路４１に光を入射させる場合を考える。このとき、チャネル光導波路４１の入射端面の幅が５μｍである場合では、光偏向素子３０による集光スポットの可変範囲は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に±５μｍ以上あることが好ましく、更には、光軸調整の負担の軽減等を考慮するならば、±１０μｍ以上であることが好ましい。また、光偏向素子３０の駆動電圧、応答速度、特性安定性等の観点を考慮すると、±２０μｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
また、液晶素子からなる光偏向素子３０では、透明導電膜３２ａ及び３２ｂにおける抵抗値は比較的高いものであるが、透明導電膜３２ａ及び３２ｂのいずれか一方における抵抗値を低くし、透明導電膜における電位を等電位としてもよい。この場合、Ｘ軸方向またはＹ軸方向における光偏向機能のみとなるが、制御が容易となる。また、後述するように、このような液晶素子を２つ積層することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において任意の偏向機能をもたせることも可能である。
【００５９】
具体的には、透明導電膜３２ａを比較的高抵抗となるように形成し、透明導電膜３２ｂを低抵抗となるように形成した液晶素子と、透明導電膜３２ｂを比較的高抵抗となるように形成し、透明導電膜３２ａを低抵抗となるように形成した液晶素子とを積層した構造の光偏向素子３０により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において任意の偏向機能をもたせることが可能である。この場合、各々の液晶素子において低抵抗となるように形成された透明導電膜をコモン電位とし、比較的高抵抗となるように形成された透明導電膜の給電電極の各々に所定の交流電圧を印加するとよい。この場合、低抵抗とする透明導電膜は、１〜５０Ω／□の範囲であることが好ましい。
【００６０】
また、液晶素子からなる光偏向素子３０による偏向角度は、液晶層３４のセルギャップＧを広げることにより拡大させることができるが、印加電圧を切り換えた際の偏向応答時間は、セルギャップＧの２乗に略比例して長くなる。このため、後述するように、複数の液晶素子を積層等した構造とすることにより、応答速度を維持したまま偏向角度の可変範囲を広げることができる。
【００６１】
尚、本実施の形態においては、レーザ光源１０として、半導体レーザ等の場合について説明したが、光ファイバーや光導波路の端面よりレーザ光を出射するものであってもよい。また、集光レンズ２０に代えて、反射型の集光ミラーを用いた構成のものであってもよい。また、本実施の形態は、微小領域に発光源を有し、この発光源より発せられた光を別の微小な領域に集光することが必要とされる光学装置においても適用することが可能である。
【００６２】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、２枚の集光レンズを有する構造のレーザ光源装置である。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、図７に示されるように、レーザ光源１０、第１の集光レンズ１２１、光偏向素子３０、第２の集光レンズ１２２、光学素子４０、赤外カットフィルタ５０を有しており、筐体６０内に設置されている。
【００６３】
本実施の形態におけるレーザ光源装置では、レーザ光源１０より出射された発散光１１１は、第１の集光レンズ１２１により平行光１１２となり、光偏向素子３０に入射する。光偏向素子３０を透過した光は、第２の集光レンズ１２２に入射し、収束光１１３となり光学素子４０の入射端面に集光される光スポットを形成し、光学素子４０のチャネル光導波路４１に集光された光を入射させることができるものである。尚、本実施の形態において、「集光レンズ部」は、第１の集光レンズ１２１と第２の集光レンズ１２２により構成される。
【００６４】
本実施の形態におけるレーザ光源装置では、第１の集光レンズ１２１及び第２の集光レンズ１２２の２枚の集光レンズを用いることにより、光偏向素子３０に入射する光を平行光１１２とすることができる。尚、光学素子４０がＳＨＧである場合には、光学素子４０よりＳＨＧ光１１４が出射される。
【００６５】
とくに、光学素子４０がＳＨＧである場合、チャネル光導波路４１の断面は数μｍ×数μｍと小さいため、集光スポットがチャネル光導波路４１の中心より１μｍ以上ずれると、チャネル光導波路４１内を伝搬できる波長が１０６４ｎｍの基本波光強度が低下する。その結果、基本波光強度の２乗に比例して生じる波長５３２ｎｍのＳＨＧ変換光強度が著しく低下する。集光スポットの位置ズレは、レーザ光源１０、第１の集光レンズ１２１、第２の集光レンズ１２２、光学素子４０を組立て固定する際に発生する場合や、これらを固定している部材等が熱膨張した場合、経時変化に伴い発生する場合がある。したがって、偏向素子３０により、この位置ズレを補正して、チャネル光導波路４１の中心に集光スポットの中心が位置するように位置合せを行うことができるので有用である。
【００６６】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６７】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、光学素子より出射される光の光量をモニタし、制御する機能を有するレーザ光源装置である。本実施の形態におけるレーザ光源装置は、図８に示されるように、レーザ光源１０、集光レンズ２０、光偏向素子３０、光学素子４０、ビームスプリッタ２５０、光検出器２５１を有しており、筐体６０内に設置されている。また、制御部２６０を有しており、制御部２６０は、光検出器２５１、レーザ光源１０、電源７０に接続されている。
【００６８】
ビームスプリッタ２５０は、２個の三角柱プリズムを相互の斜面において接合したものであり、光の入射面には、波長λ／２の光は透過し、波長λの光を反射する不図示のダイクロイックフィルターが成膜されている。また、接合される三角柱プリズムの斜面には、ＳＨＧ変換光である波長λ／２の光の一部を反射し大部分を透過する不図示の部分反射膜が成膜されている。尚、ビームスプリッタ２５０の出射面側には、波長λ／２の光に対応した不図示の反射防止膜が成膜されている。
【００６９】
ＳＨＧからなる光学素子４０から出射された光は、ビームスプリッタ２５０により直進する光であるＳＨＧ光２１３と、略直角方向に反射される光２１４とに分岐され、分岐される光２１４が光検出器２５１に入射する。光検出器２５１では、入射した光の光量を測定することができ、測定された光量の情報は制御部２６０に伝達される。制御部２６０では、光量が最大となるように、電源７０を制御することにより、液晶素子からなる偏向素子３０に印加される電圧の制御を行うことができる。このように光検出器２５１に入射する光の光量が最大となるように、偏向素子３０に印加される電圧の制御を行うことにより、ＳＨＧからなる光学素子４０におけるチャネル光導波路４１の入射端面の中心部分に光を入射させることができる。尚、制御部２６０は、レーザ光源１０にも接続されており、レーザ光源１０の制御を行うことも可能である。
【００７０】
また、光検出器２５１の受光面を複数に分割し、入射する光の強度分布の変化を検出し、これに基づき制御部２６０により液晶素子からなる光偏向素子３０に印加される電圧の制御を行なってもよい。また、図８においては、光検出器２５１を筐体６０内に設置されている構造のものを示しているが、光検出器２５１は筐体６０の外部に設けてもよい。この場合には、ビームスプリッタ２５０により分岐された光が光検出器２５１に入射するように、筐体６０の一部は光を透過する材料により形成される。
【００７１】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態は、集光レンズ部として、第１の集光レンズ１２１と第２の集光レンズ１２２を用いる、第２の実施の形態におけるレーザ光源装置についても適用可能である。
【００７２】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１から第３の実施の形態におけるレーザ光源装置において、光偏向素子が複数の液晶素子を積層することにより形成されているものである。
【００７３】
図９には、本実施の形態における光偏向素子３００を示す。光偏向素子３００は、第１の液晶素子部３０１と第２の液晶素子部３０２を有している。光偏向素子３００においては、第１の透明基板３１１の表面には透明導電膜３１２を有し、第２の透明基板３１４の一方の面には透明導電膜３１３を有し、第２の透明基板３１４の他方の面には透明導電膜３１５を有し、第３の透明基板３１７の表面には透明導電膜３１６を有する。透明導電膜３１２のＹ軸方向の両端には、Ｘ軸方向に伸びる、給電電極３２１ａ及び３２１ｂが、間隔Ｌｙで設けられている。また、透明導電膜３１６のＸ軸方向の両端には、Ｙ軸方向に伸びる、給電電極３２２ａ及び３２２ｂが、間隔Ｌｘで設けられている。
【００７４】
第１の透明基板３１１と第２の透明基板３１４とは、第１の透明基板３１１の透明導電膜３１２を有する側と、第２の透明基板３１４の透明導電膜３１３を有する側とが対向するとともに、後述する液晶層３３１を挟持するように配置される。また、液晶層３３１の周辺部には、不図示のシール材を有し、所望のセルギャップＧを有する。同様に、第３の透明基板３１７と第２の透明基板３１４とは、第３の透明基板３１７の透明導電膜３１６を有する側と、第２の透明基板３１４の透明導電膜３１５を有する側とが対向するとともに、後述する液晶層３３２を挟持するように配置される。また、液晶層３３２の周辺部には、不図示のシール材を有し、所望のセルギャップＧを有する。
【００７５】
本実施の形態における光偏向素子３００では、第１の液晶素子部３０１は、第１の透明基板３１１、透明導電膜３１２、液晶層３３１、透明導電膜３１３、第２の透明基板３１４を含んで構成されており、第２の液晶素子部３０２は、第２の透明基板３１４、透明導電膜３１５、液晶層３３２、透明導電膜３１６、第３の透明基板３１７を含んで構成されている。尚、透明導電膜３１２、３１３、３１５、３１６の表面には、不図示の配向膜が各々備えられている。
【００７６】
尚、透明導電膜３１３及び３１５は低抵抗の透明材料からなり、同一の交流実効電位Ｖｃが印加されており等電位となっている。また、電源より給電電極３２１ａにはＶ１ａの電位が印加され、給電電極３２１ｂにはＶ２ａの電位が印加され、給電電極３２２ａにはＶ１ｂの電位が印加され、給電電極３２２ｂにはＶ２ｂの電位が印加される。
【００７７】
本実施の形態における光偏向素子３００は、第１の実施の形態における液晶素子からなる光偏向素子３０と同様に駆動することができる。具体的には、本実施の形態における光偏向素子３００において、給電電極３２１ａは給電電極３６ａに、給電電極３２１ｂは給電電極３６ｂに、給電電極３２２ａは給電電極３７ａに、給電電極３２２ｂは給電電極３７ｂに、透明導電膜３１２は透明導電膜３２ａに、透明導電膜３１６は透明導電膜３２ｂに相当するものとして考えることができる。そして、第１の実施の形態における液晶素子からなる光偏向素子３０と同様に駆動することが可能であり、このような光偏向素子３００では、液晶層３３１及び３３２に印加される電圧をＶＬからＶＨの範囲で調整することが可能である。これにより、入射した光は、液晶層３３１を有する第１の液晶素子部３０１においてＹ軸方向に偏向させることができ、液晶層３３２を有する第２の液晶素子部３０２においてＸ軸方向に偏向させることができる。
【００７８】
また、図９では、第１の液晶素子部３０１と第２の液晶素子部３０２とにおいて、共有される透明基板として第２の透明基板３１４が用いられているが、各々別個の透明基板を用いてもよい。例えば、第１の実施の形態における液晶素子からなる光偏向素子３０を２つ積層した構成であってもよい。
【００７９】
更に、図１０には、本実施の形態における他の光偏向素子の構造を示す。図１０に示される光偏向素子３５０は、第１の液晶素子部３５１における液晶層３６１の液晶分子３６１ａはＹ軸方向に配向しており、第２の液晶素子部３５２における液晶層３６２の液晶分子３６２ａはＸ軸方向に配向している。
【００８０】
尚、光偏向素子３５０では、第１の透明基板３１１の表面には、透明導電膜３７１を有し、透明導電膜３７１のＸ軸方向の両端にはＹ軸方向に伸びる、給電電極３８１ａ及び３８１ｂを有する。また、第２の透明基板３１４において第１の透明基板３１１に対向する一方の面には、透明導電膜３７２を有し、透明導電膜３７２のＹ軸方向の両端にはＸ軸方向に伸びる、給電電極３８２ａ及び３８２ｂを有する。また、透明導電膜３７１の上には配向膜３９１を有し、透明導電膜３７２の上には配向膜３９２を有し、配向膜３９１及び３９２は、液晶分子３６１ａがＹ軸方向に配向するようにラビング処理等がなされている。
【００８１】
また、第３の透明基板３１７の表面には、透明導電膜３７４を有し、透明導電膜３７４のＸ軸方向の両端にはＹ軸方向に伸びる、給電電極３８４ａ及び３８４ｂを有する。また、第２の透明基板３１４において第３の透明基板３１７に対向する他方の面には、透明導電膜３７３を有し、透明導電膜３７３のＹ軸方向の両端にはＸ軸方向に伸びる、給電電極３８３ａ及び３８３ｂを有する。また、透明導電膜３７３の上には配向膜３９３を有し、透明導電膜３７４の上には配向膜３９４を有し、配向膜３９３及び３９４は、液晶分子３６２ａがＸ軸方向に配向するようにラビング処理等がなされている。
【００８２】
これにより、光偏向素子３５０は、入射光の偏光状態に依存することのない光偏向素子となる。即ち、光偏向素子３５０に入射する光が、光ファイバーや光導波路等を伝搬してランダム偏光となったレーザ光である場合においても、液晶層３６１及び３６２に印加される交流実効電圧を制御することにより、光の偏向角度を調節することができる。このような光偏向素子３５０は、例えば、光ファイバーから出射されたランダム偏光の光を半導体光増幅素子や光ファイバーアンプに入射させるものであって、入射させる光に対し高い位置精度が求められる場合等に用いることができる。
【００８３】
尚、上記以外の内容については、第１から第３の実施の形態と同様である。
【００８４】
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態等に示されるように、光偏向素子に入射する光が収束光または発散光の場合に、特に好ましく用いられる液晶素子からなる光偏向素子を有するレーザ光源装置である。
【００８５】
一般的に、光偏向素子として液晶素子を用いる場合、液晶素子に含まれる液晶層は、印加される電圧に応じて基板面に対する液晶分子の傾斜角度が変化するため、電圧印加時において、リタデーション値Ｒｄは光の入射角度依存性が生じやすい。このため、光偏向素子が発散光や収束光となる光の光路に配置した場合、リタデーション値Ｒｄは平行光が入射した場合と異なるため、光学素子の所定の位置に、高精度で光を入射させるためには、後述するように本実施の形態のレーザ光源装置が有効である。
【００８６】
次に、図１１に基づき、本実施の形態におけるレーザ光源装置に用いられる光偏向素子について説明する。本実施の形態における光偏向素子４００は、第１の液晶素子部４０１と第２の液晶素子部４０２を有している。この光偏向素子４００においては、第１の透明基板４１１の表面には透明導電膜４１２を有し、第２の透明基板４１４の一方の面には透明導電膜４１３を有し、第２の透明基板４１４の他方の面には透明導電膜４１５を有し、第３の透明基板４１７の表面には透明導電膜４１６を有する。透明導電膜４１２のＹ軸方向の両端には、Ｘ軸方向に伸びる、給電電極４２１ａ及び４２１ｂが設けられており、透明導電膜４１３のＸ軸方向の両端には、Ｙ軸方向に伸びる、給電電極４２２ａ及び４２２ｂが設けられている。また、透明導電膜４１５のＹ軸方向の両端には、Ｘ軸方向に伸びる、給電電極４２３ａ及び４２３ｂが設けられており、透明導電膜４１６のＸ軸方向の両端には、Ｙ軸方向に伸びる、給電電極４２４ａ及び４２４ｂが設けられている。
【００８７】
第１の透明基板４１１と第２の透明基板４１４とは、第１の透明基板４１１の透明導電膜４１２を有する側と、第２の透明基板４１４の透明導電膜４１３を有する側とが対向するとともに、後述する液晶層４４１を挟持するように配置される。また、液晶層４４１の周辺部には、シール材４３１を有し、所望のセルギャップＧを有する。同様に、第３の透明基板４１７と第２の透明基板４１４とは、第３の透明基板４１７の透明導電膜４１６を有する側と、第２の透明基板４１４の透明導電膜４１５を有する側とが対向するとともに、後述する液晶層４４２を挟持するように配置される。また、液晶層４４２の周辺部には、シール材４３２を有し、所望のセルギャップＧを有する。
【００８８】
透明導電膜４１２の表面には配向膜４５１を有し、透明導電膜４１３の表面には配向膜４５２を有し、配向膜４５１及び４５２は、液晶分子４４１ａがＸ軸方向に配向するようにラビング処理等がなされている。これにより、液晶分子４４１ａは、プレチルト角度αで配向している。また、透明導電膜４１５の表面には配向膜４５３を有し、透明導電膜４１６の表面には配向膜４５４を有し、配向膜４５３及び４５４は、液晶分子４４２ａがＸ軸方向に配向するようにラビング処理等がなされている。これにより、液晶分子４４２ａは、プレチルト角度αで配向している。ここで、液晶分子４４１ａと液晶分子４４２ａは、同じＸ軸方向において同じプレチルト角度αで配向しているが、液晶分子４４１ａと液晶分子４４２ａとは逆向きのプレチルト角度αで配向している。
【００８９】
即ち、図１１において、光偏向素子４００の断面に相当するＸＺ面から見て、液晶分子４４１ａは、透明基板４１１の基板面に対し、反時計回りにプレチルト角度αで配向しており、液晶分子４４２ａは、透明基板４１４の基板面に対し、時計回りにプレチルト角度αで配向している。
【００９０】
本実施の形態における光偏向素子４００においては、第１の液晶素子部４０１は、第１の透明基板４１１、透明導電膜４１２、配向膜４５１、液晶層４４１、配向膜４５２、透明導電膜４１３、第２の透明基板４１４により構成されており、第２の液晶素子部４０２は、第２の透明基板４１４、透明導電膜４１５、配向膜４５３、液晶層４４２、配向膜４５４、透明導電膜４１６、第３の透明基板４１７により構成されている。尚、給電電極４２１ａと給電電極４２３ａには同じ電位が印加され、給電電極４２１ｂと給電電極４２３ｂには同じ電位が印加され、給電電極４２２ａと給電電極４２４ａには同じ電位が印加され、給電電極４２２ｂと給電電極４２４ｂには同じ電位が印加されている。
【００９１】
本実施の形態における光偏向素子４００では、光偏向素子４００に対し斜め方向より入射する光の入射角度依存性を相殺することができるため、発散光や収束光となる光の光路に配置された場合においても、平行光が垂直に入射した場合と同様の光偏向特性を得ることができる。図１２は、光偏向素子４００のＸＺ面における断面図であり、光偏向素子４００に対し収束光が入射する光の様子を模式的に示したものである。尚、給電電極４２２ｂ及び４２４ｂには電位Ｖ１が印加されており、給電電極４２２ａ及び４２４ａには電位Ｖ２が印加されており、給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２３ａ及び４２３ｂが、０Ｖの電位が印加されているものとする。尚、ＶＬ≦Ｖ１＜Ｖ２≦ＶＨである。
【００９２】
このとき、図１２に示されるように、給電電極４２２ｂが設けられている側から給電電極４２２ａが設けられている側に向かって、液晶層４４１の液晶分子４４１ａは反時計回りに透明基板４１１等の基板面に対する傾斜角は増大する。一方、給電電極４２４ｂが設けられている側から給電電極４２４ａが設けられている側に向かって、液晶層４４２の液晶分子４４２ａは時計回りに透明基板４１１等の基板面に対する傾斜角は増大する。光偏向素子４００に入射する光の中心における光線４６０ａは、給電電極４２２ａと給電電極４２２ｂとの中心、及び、給電電極４２４ａと給電電極４２４ｂとの中心を通るものとすると、第１の液晶素子部４０１におけるセルギャップと第２の液晶素子部４０２におけるセルギャップとが等しい場合には、透明基板４１１等の基板面に対し略垂直方向より入射する光線４６０ａでは、光線４６０ａに対する液晶分子４４１ａ及び４４２ａの傾きは等しく、液晶層４４１における光路長と液晶層４４２における光路長とは等しい。
【００９３】
これに対し、透明基板４１１等の基板面に対し斜め方向より入射した光線４６０ｂでは、光線４６０ｂが通過する領域における液晶分子４４１ａと液晶分子４４２ａとの傾きは異なり、液晶層４４１における光路長と液晶層４４２における光路長とは異なる。尚、光線４６０ｂの偏光方向は、光線４６０ｂの進行方向に対して略直交する方向であり、後述する光線４６０ｃの偏光方向も、光線４６０ｃの進行方向に対して略直交する方向であり、光線４６０ａの偏光方向に対して傾いた方向に相当する。即ち、液晶層４４１における光線４６０ｂの光路長に対し、光線４６０ｂの進行方向に対してより垂直に近い液晶分子４４２ａの配向方向となる液晶層４４２における光路長が長くなる。また、透明基板４１１等の基板面に対し斜め方向より入射した光線４６０ｃでは、光線４６０ｃが通過する領域における液晶分子４４１ａと液晶分子４４２ａとの傾きは異なり、液晶層４４１における光路長と液晶層４４２における光路長とは異なる。即ち、液晶層４４２における光線４６０ｃに対し、光線４６０ｃの進行方向に対してより垂直に近い液晶分子４４１ａの配向方向となる液晶層４４１における光路長が長くなる。
【００９４】
ここで、斜めから入射する光線４６０ｂと光線４６０ｃの光路長と、光線４６０ｂの近傍および光線４６０ｃの近傍で、光偏向素子４００に垂直（Ｚ軸方向）に入射する光線（ここでは、垂直光線という。）の光路長と、を比べる。まず、光線４６０ｂは、液晶層４４１で、垂直光線よりも光路長が短く、液晶層４４２で、垂直光線よりも光路長が長くなる。そして、光線４６０ｃは液晶層４４１で、垂直光線よりも光路長が長く、液晶層４４２で、垂直光線よりも光路長が短くなる。その結果、第１の液晶素子部４０１あるいは第２の液晶素子部４０２のみを、収束光の光路中に配置した場合、発生する透過波面が収差の影響で球面波から逸脱し、光学素子４０の入射端面の集光スポットが拡大する。しかし、第１の液晶素子部４０１と第２の液晶素子部４０２を積層した光偏向素子４００では、液晶層４４１における光路長と液晶層４４２における光路長との大小関係を逆にすることができる。これにより光路長の補正を有効に行うことができ、収差の発生を抑制することができるため、光学素子４０の入射端面に集光できる。このように、本実施の形態における液晶素子からなる光偏向素子４００では、斜入射光であっても収差の発生が抑制されるため、ＳＨＧ光をより安定して効率よく生成することができる。
【００９５】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態及び第４の実施の形態と同様である。
【実施例】
【００９６】
（実施例１）
実施例１として、第２の実施の形態におけるレーザ光源装置について説明する。最初に、レーザ光源装置に用いられ、液晶素子とする光偏向素子３０について、図３及び図４に基づき説明する。透明基板３１ａ及び３１ｂとして、厚さ約０．５ｍｍの無アルカリガラスを用い、その表面にスパッタリングに表面抵抗率値が、１Ω／□のＣｒ膜を成膜する。この後、成膜されたＣｒ膜上にフォトレジストを塗布し露光装置による露光及び現像を行うことにより、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂが形成される部分に、レジストが残るようにレジストパターンを形成する。この後、エッチングを行うことにより、レジストパターンの形成されていない領域のＣｒ膜を除去し、更に、レジストパターンを除去することにより、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂを形成する。
【００９７】
次に、透明基板３１ａ及び３１ｂの表面にスパッタリングにより、表面抵抗率値が１００ｋΩ／□の酸化スズ膜からなる透明導電膜３２ａ及び３２ｂを成膜する。透明導電膜３２ａは、給電電極３６ａと給電電極３６ｂとが接続されるように成膜し、透明導電膜３２ｂは、給電電極３７ａと給電電極３７ｂとが接続されるように成膜することにより形成する。尚、給電電極３６ａと給電電極３６ｂとの間隔Ｌｙ、給電電極３７ａと給電電極３７ｂとの間隔Ｌｘは、ともに１．１ｍｍとなるように形成する。
【００９８】
次に、透明導電膜３２ａ及び３２ｂの表面上に、ポリイミド膜を形成し、一軸方向に沿ってラビングによる配向処理を行い、配向膜３３ａ及び３３ｂを得る。この後、エポキシ樹脂からなるシール材３５を透明基板３１ａ及び３１ｂに印刷し、熱圧着を行うことによりセルギャップＧを有するセルを作製する。尚、シール材３５の内部には、ガラスファイバスペーサを混入させることにより、セルギャップＧを均一にする。本実施例では、セルギャップＧ＝３０μｍとなるように作製されている。尚、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂの各々には交流電圧が供給できる電源７０に接続される。
【００９９】
次に、真空注入法により、屈折率異方性Δｎ＝ｎｅ−ｎｏが、０．２４の液晶を、セルギャップ内の空隙に封入した後、封止剤により封止して液晶層３４とし、光偏向素子３０を得る。
【０１００】
このようにして作製された光偏向素子３０における液晶層３４について、印加電圧Ｖとリタデーション値Ｒｄ＝｛ｎｅ（Ｖ）−ｎｏ｝との関係について、図５に基づき説明する。本実施例における液晶素子からなる光偏向素子では、リタデーション値の線形性が得られる範囲は、印加電圧ＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの範囲であり、リタデーション値Δｎ×Ｇ＝７．２μｍの約２／３であるため、最大獲得リタデーション値（ＲｄＬ−ＲｄＨ）は約４．８μｍとなる。
【０１０１】
この光偏向素子３０にビーム径が１ｍｍにコリメートされた波長１０６４ｎｍのレーザ光を透明基板３１ａ及び３１ｂに垂直（Ｚ軸方向に沿って）入射させて、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに所定の電圧を印加する。
【０１０２】
このとき、給電電極３６ａ及び３６ｂを０電位とし、給電電極３７ａにＶＬ＝１．２Ｖｒｍｓ、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加し、給電電極３７ｂにＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓ、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加する。尚、給電電極３７ａと給電電極３７ｂには同位相の矩形交流電圧を印加する。これにより、ＸＺ面において、＋Ｚ軸方向に対して、＋０．３８°の偏向角度が得られる。また、給電電極３７ａ及び３７ｂに印加される電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍまでの範囲において調節することにより、ＸＺ平面における偏向角度を約＋０．３８°から約−０．３８°までの範囲で可変調節することができる。尚、ＸＺ面及びＹＺ面における偏向角度の符号は、＋Ｘ軸から＋Ｚ軸及び＋Ｙ軸から＋Ｚ軸に向かう角度を＋（プラス）とする。
【０１０３】
同様に、給電電極３７ａ及び３７ｂを０電位とし、給電電極３６ａにＶＬ＝１．２Ｖｒｍｓ、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加し、給電電極３６ｂにＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓ、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加する。尚、給電電極３６ａと給電電極３６ｂには同位相の矩形交流電圧が印加する。これにより、ＹＺ面において、＋Ｚ軸方向に対して、＋０．３８°の偏向角度が得られる。また、給電電極３６ａ及び３６ｂに印加される電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍまでの範囲において調節することにより、ＹＺ平面における偏向角度を約＋０．３８°から約−０．３８°までの範囲で可変調節することができる。
【０１０４】
更に、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの全てに、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加した場合、例えば、給電電極３６ａと給電電極３６ｂに同位相の矩形交流電圧を印加し、給電電極３７ａと給電電極３７ｂに同位相の矩形交流電圧を印加し、給電電極３６ａ及び３６ｂと給電電極３７ａ及び３７ｂとに印加される矩形交流の位相差を１８０°とする。このとき、透明導電膜３２ａと透明導電膜３２ｂとにより液晶層３４に印加される実効電圧が、ＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍまでの範囲となるように、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂに印加される交流印加電圧をＶＬ／２＝０．６ＶｒｍｓからＶＨ／２＝１．０Ｖｒｍまでの範囲で調節した場合には、＋Ｚ軸方向に対して、任意の方向に約−０．３８°から約＋０．３８°までの範囲で偏向角度を可変調節することができる。
【０１０５】
また、液晶層３４の印加電圧に対するリタデーション値Ｒｄにおいて、線形性が得られる範囲を印加電圧範囲としているため、光偏向素子３０の出射偏向光の透過波面収差は、０．０７２λｒｍｓ以下であり、回折限界の性能指標であるマレシャル基準の波面収差ＲＭＳ値０．０７２λｒｍｓの範囲内であるため、集光レンズの開口数ＮＡと波長により定まる光スポットに集光させることができる。
【０１０６】
次に、本実施例におけるレーザ光源装置について詳細に説明する。レーザ光源１０は、ＧａＡｓ基板にレーザ活性層となるＧａＡｓＩｎ層を結晶成長させることにより形成されており、その上部または下部に回折格子を設けることにより１０６４ｎｍの波長が選択的に反射されてレーザ発振する分布帰還型半導体レーザとする。
【０１０７】
このレーザ光源１０より出射された光を開口数ＮＡ１＝０．６５の第１の集光レンズ１２１に入射させることにより光束径φ＝１ｍｍの平行光とし、前述した光偏向素子３０に略垂直に入射させる。光偏向素子３０を透過した光は開口数ＮＡ２＝０．２０の第２の集光レンズ１２２に入射させることにより、第２の集光レンズ１２２からの出射光は、光学素子４０の入射端面に集光される。また、光学素子４０は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶からなるＳＨＧであり、チャネル光導波路４１が形成されているものである。第２の集光レンズ１２２により集光された光は、チャネル光導波路４１の入射端面に集光される。光学素子４０においては、波長が１０６４ｎｍの光を波長が５３２ｎｍのＳＨＧ光に高効率に波長変換するため、チャネル光導波路４１の断面は４μｍ×４μｍの矩形形状のチャネル光導波路構造が形成されており、周期的ドメイン反転構造を有する擬似位相整合波長変換素子となるものである。
【０１０８】
レーザ光源１０からの出射光は、第１の集光レンズ１２１及び第２の集光レンズ１２２により、光学素子４０のチャネル光導波路４１の入射端面近傍において、スポット径が約３．３μｍの集光スポットとして集光される。ここで、チャネル光導波路４１の光が入射する端面となるＸＹ面において、チャネル光導波路４１の中心と集光スポットの中心とにおいて位置ズレが生じた場合には、液晶素子からなる光偏向素子３０の給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに印加される電圧を調整することにより、前述したように、＋Ｚ軸方向に対して任意の方向に、約−０．３８°から約＋０．３８°までの範囲において偏向角度を可変調節することができる。
【０１０９】
これにより光スポットの位置ズレを補正して、チャネル光導波路４１の中心に集光スポットの中心が位置するように位置合せを行うことができる。より具体的に説明すると、第２の集光レンズ１２２は開口数ＮＡ２＝０．２０であり、入射する平行光は光束直径φ＝１．０ｍｍであるため、（１）に示される式に基づき、光偏向素子３０における界面での屈折を考慮すると、光偏向素子３０による集光スポットの可変移動量はＸＹ面における任意の方向に対して、約１６．６μｍとなる。従って、本実施例では、レーザ光源装置の組立調整時または経時変化等により生じる集光スポットの約１６μｍ以下の位置ズレは、光偏向素子３０を用いることにより補正することが可能である。
【０１１０】
また、本実施例に基づく光偏向素子３０を、図８に示される第３の実施の形態のレーザ光源装置に用い、波長が５３２ｎｍのＳＨＧ変換光の光強度を光検出器２５１により検出し、給電電極３６ａ、３６ｂ、３７ａ及び３７ｂに印加する電圧を制御部２６０により制御する。このとき、液晶素子からなる光偏向素子３０においては、液晶層３４のリタデーション値Ｒｄは、温度変化に伴い変化するため、上述した制御を行うことにより、より正確に光学素子４０に入射する光の光スポットの位置ズレの補正を行うことができる。
【０１１１】
（実施例２）
次に、実施例２として第５の実施の形態におけるレーザ光源装置について、図１１及び図１２に基づき説明する。
【０１１２】
本実施例における光偏向素子４００は、実施例１における光偏向素子３０と同様の構造のものを積層したものであり、第１の液晶素子部４０１と第２の液晶素子部４０２とを有している。第１の液晶素子部４０１における液晶層４４１の液晶分子４４１ａは、第１の透明基板４１１等の基板面に対しプレチルト角度αが反時計回りに約２°となるように、配向膜４５１及び４５２に配向処理がなされている。また、第２の液晶素子部４０２における液晶層４４２の液晶分子４４２ａは、第２の透明基板４１４等の基板面に対しプレチルト角度αが時計回りに約２°となるように、配向膜４５３及び４５４に配向処理がなされている。
【０１１３】
第１の透明基板４１１、第２の透明基板４１４、第３の透明基板４１７は、厚さ約０．５ｍｍの無アルカリガラスにより形成されている。光偏向素子４００は、開口数ＮＡが０．２０の収束光の光路中に配置されることを想定して作製されたものであり、第１の液晶素子部４０１における給電電極４２１ａと給電電極４２１ｂとの間隔Ｌｙ、給電電極４２２ａと給電電極４２２ｂとの間隔Ｌｘは、１．１０ｍｍで形成されており、第２の液晶素子部４０２における給電電極４２３ａと給電電極４２３ｂとの間隔Ｌｙ、給電電極４２４ａと給電電極４２４ｂとの間隔Ｌｘは、０．９７ｍｍで形成されている。尚、第１の液晶素子部４０１及び第２の液晶素子部４０２におけるセルギャップＧは、ともに２０μｍである。上記以外の内容については、実施例１と同様である。
【０１１４】
本実施例における光偏向素子４００における液晶層４４１及び４４２における印加電圧にとリタデーション値Ｒｄとの関係は、図５に示されるようなものであり、線形性が得られる範囲の最大獲得リタデーション値（ＲｄＬ−ＲｄＨ）は、約３．２μｍとなる。
【０１１５】
この光偏向素子４００に第１の透明基板４１１側から波長が１０６４ｎｍでＮＡが０．２０の収束光を、その主軸が垂直となるように入射させる。この際、液晶層４４１はビーム径が１．００ｍｍとなる位置に、液晶層４４２はビーム径が０．８７ｍｍとなる位置に配置されている。
【０１１６】
例えば、給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２３ａ、４２３ｂを０電位とし、給電電極４２２ａ、４２４ａにＶＬ＝１．２Ｖｒｍｓ、給電電極４２２ｂ、４２４ｂにＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの周波数２００Ｈｚの同位相の矩形交流電圧を印加する。これにより、ＸＺ面において＋Ｚ軸方向に対して約＋０．６８度の偏向角度が得られる。また、給電電極４２２ａ、４２４ａ及び給電電極４２２ｂ、４２４ｂに印加される電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの範囲において調整することにより、ＸＺ面における偏向角度を約−０．６８度から約＋０．６８度までの範囲で可変調整することができる。
【０１１７】
同様に、給電電極４２２ａ、４２２ｂ、４２４ａ、４２４ｂを０電位とし、給電電極４２１ａ、４２３ａにＶＬ＝１．２Ｖｒｍｓ、給電電極４２１ｂ、４２３ｂにＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの周波数２００Ｈｚの同位相の矩形交流電圧を印加する。これにより、ＹＺ面において＋Ｚ軸方向に対して約＋０．６８度の偏向角度が得られる。また、給電電極４２１ａ、４２３ａ及び給電電極４２１ｂ、４２３ｂに印加される電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍｓの範囲において調整することにより、ＹＺ面における偏向角度を約−０．６８度から約＋０．６８度までの範囲で可変調整することができる。
【０１１８】
更に、給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２２ａ、４２２ｂ、４２３ａ、４２３ｂ、４２４ａ、４２４ｂの全てに、周波数２００Ｈｚの矩形交流電圧を印加した場合、例えば、給電電極４２１ａ及び４２３ａと給電電極４２１ｂ及び４２３ｂに同位相の矩形交流電圧を印加し、給電電極４２２ａ及び４２４ａと給電電極４２２ｂ及び４２４ｂに同位相の矩形交流電圧を印加し、給電電極４２１ａ、４２３ａ、４２１ｂ及び４２３ｂと給電電極４２２ａ、４２４ａ、４２２ｂ及び４２４ｂとに印加される矩形交流の位相差を１８０°とする。このとき、透明導電膜４１２と透明導電膜４１３とにより液晶層４４１に印加される実効電圧及び透明導電膜４１５と透明導電膜４１６とにより液晶層４４２に印加される実効電圧をＶＬ＝１．２ＶｒｍｓからＶＨ＝２．０Ｖｒｍまでの範囲となるように、給電電極４２１ａ、４２３ａ、４２１ｂ、４２３ｂ、４２２ａ、４２４ａ、４２２ｂ及び４２４ｂに印加される交流印加電圧をＶＬ／２＝０．６ＶｒｍｓからＶＨ／２＝１．０Ｖｒｍまでの範囲で調節した場合においては、＋Ｚ軸方向に対して、任意の方向に、約−０．６８度から約＋０．６８度の範囲で可変調節することができる。
【０１１９】
次に、レーザ光源装置について詳細に説明する。本実施例におけるレーザ光源装置は、図８に示される第３の実施の形態におけるレーザ光源装置において、第５の実施の形態における光偏向素子４００を用いた構造のものである。即ち、集光レンズ２０により、レーザ光源１０より出射された波長１０６４ｎｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５の発散光１１が開口数ＮＡ２＝０．２０の集束光１２に変換され、光偏向素子３０に代えて設置された光偏向素子４００を透過し、光学素子４０の入射端面に光が集光されるものである。集光レンズ２０の光出射面における光束径φ＝１．２ｍｍの収束光１２が、光偏向素子４００に入射した場合、液晶層４４１におけるビーム径は１．０ｍｍとなり、液晶層４４２におけるビーム径は０．８７ｍｍとなる。
【０１２０】
チャネル光導波路４１の光の入射端面となるＸＹ面において、チャネル光導波路４１の中心と集光スポットの中心とにおいて位置ズレが生じた場合には、液晶素子からなる光偏向素子４００の給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２２ａ、４２２ｂ、４２３ａ、４２３ｂ、４２４ａ及び４２４ｂに印加される電圧を調整することにより、前述したように、＋Ｚ軸方向に対して任意の方向に、約−０．６８度から約＋０．６８度までの範囲において偏向角度を可変調節することができる。これにより光スポットの位置ズレを補正して、チャネル光導波路４１の中心に集光スポットの中心が位置するように位置合せを行うことができる。
【０１２１】
より具体的に説明すると、液晶層４４１における給電電極４２１ａ、４２１ｂ、４２２ａ及び４２２ｂに印加される電圧に応じた偏向角度変化と、液晶層４４２における給電電極４２３ａ、４２３ｂ、４２４ａ及び４２４ｂに印加される電圧に応じた偏向角度変化と、光偏向素子４００の空気との界面における屈折により、光偏向素子４００による集光スポット可変移動量は、ＸＹ面における任意の方向に対して、約２７．４μｍとなる。従って、本実施例では、レーザ光源装置の組立調整時または経時変化等により生じる集光スポットの約２７μｍ以下の位置ズレは、光偏向素子４００を用いることにより補正することが可能である。
【０１２２】
尚、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ レーザ光源
１１ 発散光
１２ 収束光
２０ 集光レンズ
３０ 光偏向素子
３１ａ、３１ｂ 透明基板
３２ａ、３２ｂ 透明導電膜
３３ａ、３３ｂ 配向膜
３４ 液晶層
３４ａ 液晶分子
３５ シール材
３６ａ、３６ｂ 給電電極
３７ａ、３７ｂ 給電電極
４０ 光学素子
４１ チャネル光導波路
５０ 赤外カットフィルタ
６０ 筐体
７０ 電源
ＮＡ１ 開口数
ＮＡ２ 開口数
Ｗ 光路長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から発射するレーザ光を集光する集光レンズ部と、前記レーザ光を偏向する光偏向素子と、前記集光レンズ部により集光された前記レーザ光を伝搬する光学素子を有するレーザ光源装置であって、
前記光偏向素子は、液晶素子、音響光学素子、電気光学素子のいずれかにより形成されており、前記光偏向素子に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向するレーザ光源装置。
【請求項２】
前記集光レンズ部は、単一の集光レンズであり、前記集光レンズと前記光偏向素子とは、この順に前記レーザ光が入射するように備えられた請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記集光レンズ部は、第１の集光レンズと第２の集光レンズを有し、前記光偏向素子は前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズとの間の光路中に備えられた請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記光偏向素子は、透明導電膜および配向膜が備えられた一対の透明基板によって挟持された少なくとも１つの液晶層を有する液晶素子であって、
一対の前記透明導電膜の一方または双方に電位勾配を与えて、前記液晶層に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向する請求項１から３のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記光偏向素子は、複数の前記液晶素子が積層されている請求項４に記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記光偏向素子は、第１の液晶素子部と第２の液晶素子部とを有しており、
前記第１の液晶素子部は、前記レーザ光を前記レーザ光の入射光の光軸に対し垂直方向となる一方の方向に光を偏向させるものであり、
前記第２の液晶素子部は、前記レーザ光を前記レーザ光の入射光の光軸に対し垂直方向となる他方の方向に光を偏向させるものであって、
前記一方の方向と前記他方の方向は垂直である請求項５に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記光偏向素子は、第１の液晶素子部と第２の液晶素子部とを有しており、
前記光偏向素子を形成している基板に対する前記第１の液晶素子部における液晶層の液晶分子のプレチルト角度の向きと、前記光偏向素子を形成している基板に対する前記第２の液晶素子部における液晶層の液晶分子のプレチルト角度の向きとは、相互に逆となるものである請求項５に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記光学素子は、導波路構造を有する光学素子であって、
前記光学素子から前記レーザ光が出射される請求項１から７のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記光学素子はＳＨＧである請求項８に記載のレーザ光源装置。
【請求項１０】
前記光学素子より出射される前記レーザ光の一部を受光する光検出器と、
前記光検出器により検出された前記レーザ光の光量に基づき前記光学素子に印加される電圧の制御を行う制御部と、
を有する請求項８または９に記載のレーザ光源装置。
【請求項１】
光源と、前記光源から発射するレーザ光を集光する集光レンズ部と、前記レーザ光を偏向する光偏向素子と、前記集光レンズ部により集光された前記レーザ光を伝搬する光学素子を有するレーザ光源装置であって、
前記光偏向素子は、液晶素子、音響光学素子、電気光学素子のいずれかにより形成されており、前記光偏向素子に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向するレーザ光源装置。
【請求項２】
前記集光レンズ部は、単一の集光レンズであり、前記集光レンズと前記光偏向素子とは、この順に前記レーザ光が入射するように備えられた請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記集光レンズ部は、第１の集光レンズと第２の集光レンズを有し、前記光偏向素子は前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズとの間の光路中に備えられた請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記光偏向素子は、透明導電膜および配向膜が備えられた一対の透明基板によって挟持された少なくとも１つの液晶層を有する液晶素子であって、
一対の前記透明導電膜の一方または双方に電位勾配を与えて、前記液晶層に印加される電圧によって生じる電位分布に応じて前記レーザ光が前記光学素子に集光する方向を偏向する請求項１から３のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記光偏向素子は、複数の前記液晶素子が積層されている請求項４に記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記光偏向素子は、第１の液晶素子部と第２の液晶素子部とを有しており、
前記第１の液晶素子部は、前記レーザ光を前記レーザ光の入射光の光軸に対し垂直方向となる一方の方向に光を偏向させるものであり、
前記第２の液晶素子部は、前記レーザ光を前記レーザ光の入射光の光軸に対し垂直方向となる他方の方向に光を偏向させるものであって、
前記一方の方向と前記他方の方向は垂直である請求項５に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記光偏向素子は、第１の液晶素子部と第２の液晶素子部とを有しており、
前記光偏向素子を形成している基板に対する前記第１の液晶素子部における液晶層の液晶分子のプレチルト角度の向きと、前記光偏向素子を形成している基板に対する前記第２の液晶素子部における液晶層の液晶分子のプレチルト角度の向きとは、相互に逆となるものである請求項５に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記光学素子は、導波路構造を有する光学素子であって、
前記光学素子から前記レーザ光が出射される請求項１から７のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記光学素子はＳＨＧである請求項８に記載のレーザ光源装置。
【請求項１０】
前記光学素子より出射される前記レーザ光の一部を受光する光検出器と、
前記光検出器により検出された前記レーザ光の光量に基づき前記光学素子に印加される電圧の制御を行う制御部と、
を有する請求項８または９に記載のレーザ光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１２８２７６（Ｐ２０１２−１２８２７６Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８０９８３（Ｐ２０１０−２８０９８３）
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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