特表 2024-527768 入射レーザビームのビーム成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-26

(54)【発明の名称】入射レーザビームのビーム成形装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/09 20060101AFI20240719BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

G02B27/09

B23K26/067

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024501994

(86)(22)【出願日】2022-07-06

(85)【翻訳文提出日】2024-01-12

(86)【国際出願番号】 EP2022068787

(87)【国際公開番号】W WO2023285250

(87)【国際公開日】2023-01-19

(31)【優先権主張番号】102021118034.1

(32)【優先日】2021-07-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】504035571

【氏名又は名称】トルンプフ レーザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＴＲＵＭＰＦ Ｌａｓｅｒ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ａｉｃｈｈａｌｄｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ３９， Ｄ－７８７１３ Ｓｃｈｒａｍｂｅｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(71)【出願人】

【識別番号】507318727

【氏名又は名称】トルンプフ フォトニクス インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＴＲＵＭＰＦ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】２６０１ Ｕ．Ｓ． Ｒｔｅ． １３０ Ｓ， Ｃｒａｎｂｕｒｙ， Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ ０８５１２ ， ＵＳＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】トーマス ラタイ

(72)【発明者】

【氏名】ルーカス イアムラー

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー キリ

(72)【発明者】

【氏名】シュテフェン リート

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ ヴィーシェンドアフ

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168DA60

4E168EA02

4E168EA04

4E168EA06

4E168EA07

4E168EA14

(57)【要約】

本発明は入射レーザビーム（１）のビーム成形装置（１００）に関し、その装置は、プリズム（２）、偏光回転子（３）、及び薄膜偏光子（４）を備え、プリズム（２）は、入射レーザビーム（１）を第１のハーフビーム（１２）と第２のハーフビーム（１４）とに分割するように配置されており、少なくとも第１のハーフビーム（１２）はプリズム（２）に入力結合され、第１のハーフビーム（１２）は、第１の入射面（２０）においてプリズム（２）内に入射し、プリズム（２）は、第１の入射面（２０）が入射レーザビーム（１）に対してブリュースター角（Ｂ）にて配置されるように、形成されており、プリズム（２）は、プリズム（２）に入力結合された第１のハーフビーム（１２）が、プリズム（２）の出射面（２４）においてプリズム（２）から出力されるように、形成されており、第１のハーフビーム（１２）は、ブリュースター角にてプリズム（２）から出力され、薄膜偏光子（４）は、プリズム（２）から出力される第１のハーフビーム（１２）によって通過されるように、配置されており、偏光回転子（３）は、第２のハーフビーム（１４）によって通過され、且つ、第２のハーフビーム（１４）の偏光が回転するように、配置されており、第２のハーフビーム（１４）は、薄膜偏光子（４）によって反射されるようにガイドされ、薄膜偏光子（４）は、第１のハーフビーム（１２）と第２のハーフビーム（１４）とを重畳する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザビーム（１）のビーム成形装置（１００）であって、
プリズム（２）、偏光回転子（３）、及び薄膜偏光子（４）を備え、
前記プリズム（２）は、入射レーザビーム（１）を第１のハーフビーム（１２）と第２のハーフビーム（１４）とに分割するように配置されており、少なくとも前記第１のハーフビーム（１２）は前記プリズム（２）に入力結合され、
前記第１のハーフビーム（１２）は、第１の入射面（２０）において前記プリズム（２）内に入射し、前記プリズム（２）は、前記第１の入射面（２０）が前記入射レーザビーム（１）に対してブリュースター角（Ｂ）にて配置されるように、形成されており、
前記プリズム（２）は、前記プリズム（２）に入力結合された前記第１のハーフビーム（１２）が前記プリズム（２）の出射面（２４）において前記プリズム（２）から出力されるように、形成されており、前記第１のハーフビーム（１２）は、ブリュースター角にて前記プリズム（２）から出力され、前記薄膜偏光子（４）は、前記プリズム（２）から出力される前記第１のハーフビーム（１２）によって通過されるように配置されており、
前記偏光回転子（３）は、前記第２のハーフビーム（１４）によって通過され、且つ、前記第２のハーフビーム（１４）の偏光が回転するように配置されており、
前記第２のハーフビーム（１４）は、前記薄膜偏光子（４）によって反射されるようにガイドされ、前記薄膜偏光子（４）は、前記第１のハーフビーム（１２）と前記第２のハーフビーム（１４）とを重畳する、装置（１００）。

【請求項2】

第１の出射面（２４）は、前記プリズム（２）に入力結合され前記第１の出射面（２４）に入射する前記第１のハーフビーム（１２）に対してブリュースター角（Ｂ’）にあり、
前記薄膜偏光子（４）は、前記プリズム（２）から出力される前記第１のハーフビーム（１２）がブリュースター角（Ｂ）にて前記薄膜偏光子（４）を通過するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項3】

前記入射レーザビーム（１）は、ｐ偏光されて供給されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１００）。

【請求項4】

前記偏光回転子（３）は前記プリズム（２）に取り付けられていること、及び／又は、前記偏光回転子（３）はλ／２板であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置（１００）。

【請求項5】

前記偏光回転子（３）は、前記第２のハーフビーム（１４）の偏光を９０°回転させるように、好ましくはｓ偏光に回転させるように形成されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置（１００）。

【請求項6】

前記プリズム（２）は、前記ハーフビーム（１４）の少なくとも１つが前記プリズム（２）内において全反射されるように形成されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置（１００）。

【請求項7】

前記第２のハーフビーム（１４）を、前記偏光回転子（３）を通過した後に前記薄膜偏光子（４）上に反射する、少なくとも１つのミラー（５）が設けられていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置（１００）。

【請求項8】

前記少なくとも１つのミラー（５）と前記プリズム（２）とが共通のベースプレートに予め取り付けられていることを特徴とする、請求項７に記載の装置（１００）。

【請求項9】

前記プリズム（２）は、前記第２のハーフビーム（１４）が第２の入射面（２２）において前記プリズム（２）に入力結合されるように配置及び形成されており、
前記第２の入射面（２２）は、前記入射レーザビーム（１）に対してブリュースター角（Ｂ）にて配置されていることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置（１００）。

【請求項10】

前記プリズム（２）は、前記第２のハーフビーム（１４）が第２の出射面（２６）において前記プリズム（２）から出力されるように形成されており、
前記第２の出射面（２６）は、前記第２のハーフビーム（１４）がブリュースター角にて前記第２の出射面（２６）に当たるように配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の装置（１００）。

【請求項11】

前記偏光回転子（３）は、前記プリズム（２）から出力される前記第２のハーフビーム（１４）が前記偏光回転子（３）を通過するように配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置（１００）。

【請求項12】

前記第２のハーフビーム（１４）は、前記プリズム（２）に入射しないことを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置（１００）。

【請求項13】

薄膜偏光子（４）は、前記プリズム（２）の第１の出射面（２４）において、適切な光学コーティングによって実施されていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置（１００）。

【請求項14】

前記プリズム（２）はダブプリズムであることを特徴とする、請求項１２に記載の装置（１００）。

【請求項15】

装置（１００）を用いてレーザビーム（１）を成形する方法であって、前記装置（１００）は、プリズム（２）、偏光回転子（３）、及び薄膜偏光子（４）を備えている、方法において、
入射レーザビーム（１０）を、前記プリズム（２）に当てることによって、第１のハーフビーム（１２）と第２のハーフビーム（１４）とに分割し、
前記第１のハーフビーム（１２）を、ブリュースター角にて前記プリズム（２）の第１の入射面（２０）に当て、前記プリズム（２）内に入射して、前記プリズム（２）を通過させて、前記ブリュースター角にて前記プリズム（２）から出射させ、前記第１のハーフビーム（１２）を、前記プリズム（２）を通過した後、前記入射レーザビーム（１０）に対して平行にオフセットさせ、
前記第１のハーフビーム（１２）に、前記プリズム（２）から出射した後、前記薄膜偏光子（４）を通過させ、
前記第２のハーフビーム（１４）の偏光を、前記偏光回転子（３）によって回転し、
前記第２のハーフビーム（１４）を、屈折及び／又は反射によって、前記薄膜偏光子（４）の方向に偏向し、
前記第２のハーフビーム（１４）を、前記薄膜偏光子（４）によって反射し、
前記第１のハーフビーム（１２）と前記第２のハーフビーム（１４）とを、ビーム方向における、前記薄膜偏光子（４）の下流側において、一致して重畳させる、ことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリズム、偏光回転子、及び薄膜偏光子を備えた、レーザビームのビーム成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ使用においては、レーザビームの生成と、レーザビームの実際の使用とを空間的に分離することが望ましい場合が多い。安全上の理由から、又は、レーザが使用される領域において、例えば材料加工中の際に、レーザ光源の寿命に影響を与える可能性がある環境条件が支配的であるため、空間的な結合が望まれる場合がある。更に、単一のレーザ光源を複数の加工ステーションに供給することも可能である。

【0003】

このようなレーザビームの分離し及びガイドは、光ファイバを使用して可能であり、その際、レーザビームをフレキシブルな光ファイバに入力結合し、光ファイバを、例えばスペースを節約して、実際の使用場所までケーブルダクト内に敷設することができる。安全上の理由から、そこで発生するレーザ出力を自由噴流において空中をガイドできないため、この敷設法は、特に、ダイレクトダイオードレーザ、又はダイオードレーザのワイドストライプエミッタのような高出力レーザに適用される。しかしながら、これらのタイプのレーザは、その発生原理上、非常に非対称なビーム断面を有する。特に、第１のビーム断面軸に沿った幅が、他のビーム断面軸に沿った幅よりも著しく広いことが多い。このように広がったレーザビームを光ファイバに入力結合するためには、調整光学系を使用してレーザビームを光ファイバに入力結合できるように、レーザビームのビーム断面を可能な限り損失なく圧縮する必要がある。特定の用途においては、実質的に回転対称であるビーム断面の提供も必要である。

【0004】

特許文献１には、レーザ強度の増加のため、及びビーム成形のための装置が示されている。この文献においては、レーザビームは２つの部分ビームに分割され、その際、第１のビームは偏光回転子を通過し、次いで、ビームスプリッタにおいて第２の部分ビームと１つのビームに重畳され、それによって、出射するレーザビームのビーム断面が小さくなる。特許文献２もまた、そのようなビーム成形装置を開示しており、その装置においては、偏光ビームスプリッタキューブによってビームの重畳が行われる。

【0005】

これらの装置の欠点の１つは、その機械的安定性にあり、この機械的安定性は特に高レーザ出力において安全な動作のための前提条件である。ビームスプリッタキューブ内にプリズムを固定する接着剤は、高レーザ出力下においては溶ける可能性がある。更に、ビーム経路にあるコーティング面は、システムの効率を低下させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２００８／１５６５９８Ａ２号パンフレット

【特許文献2】独国特許出願公開第１０１１３０１９Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従って、本発明の課題は、従来技術に基づき、ビーム成形のための改良された装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、請求項１の特徴を有する入射レーザビームのビーム成形装置によって解決される。有利な更なる形態は、従属請求項、添付の図面、及び本明細書に明示される。

【0009】

したがって、プリズム、偏光回転子、及び薄膜偏光子を備える、レーザビームのビーム成形装置が提案される。その際、プリズムは、入射レーザビームを第１のハーフビームと第２のハーフビームとに分割するように配置されており、少なくとも第１のハーフビームはプリズムに入力結合される。更に、第１のハーフビームは、第１の入射面においてプリズム内に入射し、プリズムは、第１の入射面が入射レーザビームに対してブリュースター角にて配置されるように、形成されており、その際、プリズムは、そのプリズムに入力結合された第１のハーフビームがプリズムの出射面においてプリズムから出力されるように、形成されており、第１のハーフビームは、ブリュースター角にてプリズムから出力され、薄膜偏光子は、プリズムから出力される第１のハーフビームによって通過されるように配置されており、その際、偏光回転子は、第２のハーフビームによって通過され、且つ、第２のハーフビームの偏光が回転するように配置されており、また、第２のハーフビームは、薄膜偏光子によって反射されるようにガイドされ、薄膜偏光子は、第１のハーフビームと第２のハーフビームとを重畳する。

【0010】

ビーム成形とは、本明細書において、特にレーザビームのビーム断面を変えることを意味すると解される。その際、ビーム断面は、レーザビームがその伝搬方向に垂直に占める面である。特に、ビーム成形とは、本明細書において、ビーム断面を小さくすること、特に半分にすること、或いは、ビーム断面の縦横比を適合させることを意味すると解される。ビーム断面において、一方の軸の方が他方の軸よりも長い場合、ビーム断面の縮小は、例えば長軸の長さを短くすることによって達成することができる。

【0011】

入射レーザビームは、例えばダイオードレーザのワイドストライプエミッタから発生することができる。このようなエミッタは、通常、一方の軸（低速軸）におけるビーム品質が、他方の軸（高速軸）におけるビーム品質よりも著しく劣る。特に、両軸においてコリメートされたワイドストライプエミッタのビーム品質が悪いということは、低速軸に沿ったビーム断面が高速軸に沿ったビーム断面よりも著しく大きいことを意味する。

【0012】

入射レーザビームは、複数のバーのビームを、波長多重化によって１つのビーム束に結合するダイレクトダイオードレーザからも得ることができる。その際、各バーは複数のエミッタから構成されている。また、バー上の個々のエミッタの幾何学的形状とバーの配置とが、ダイレクトダイオードレーザのビーム断面を決定する。そのビーム断面は、特に、１つの軸に沿って、他の軸に沿うより大幅に長くあり得る。

【0013】

レーザの形態に依存せずに、入射レーザビームは好ましくはｐ偏光して提供される。これは、入射レーザビームがその生成によって既にｐ偏光しているか、又は入射レーザビームが適切な手段によってｐ偏光状態に変換されることによって得られる。

【0014】

使用されるプリズムは、入射レーザビームに対して透明であり、幾何学的形状を有する３次元光学部品である。プリズムは、好ましくは、石英ガラス又はホウケイ酸ガラスなどのガラス製である。しかしながら、石英又はサファイアなどの様々な光学結晶から製造することもできる。プリズムの材料は、プリズムを取り囲む媒質と大きく異なる、波長依存の屈折率を有する。周囲の媒質は、例えば空気又は真空であってもよい。それによって、特に、光が周囲の媒質からプリズムに移行するときの、また、光がプリズムから周囲の媒質に移行するときの、反射と透過が決定される。特に、ブリュースター角は、プリズムの屈折率（ｎ_２）と周囲の媒質の屈折率（ｎ_１）によって次のように規定される：Ｂ＝ａｒｃｔａｎ（ｎ_２／ｎ_１）。更に、プリズム内部において屈折したビームの角度Ｂ’＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ_１・ｓｉｎ（Ｂ）／ｎ_２）と、プリズム内部の境界面において全反射が起こる最小角度Ｂ’’＞ａｒｃｓｉｎ（ｎ_２／ｎ_１）とは、スネルの屈折法則から導くことができる。

【0015】

プリズムは、それぞれ角度をなして互いに配置された様々な平面を有する。プリズムの側面が互いに配置される角度は、式：９０°－Ｂを用いてブリュースター角から導くことができる。従って、プリズムベースに平行なビームは、ブリュースターにて第１の入射面に入射し、同様にブリュースター角にて出射面から出射する。

【0016】

その際、入射レーザビームはプリズムの１つのエッジに向けられ、その結果、プリズムのエッジがビーム断面を第１のハーフビームと第２のハーフビームとに分割し、例えば入射レーザビームを２等分する。

【0017】

少なくとも第１のハーフビームがプリズムに入射する。両方のハーフビームがプリズムに入射する場合、第１のハーフビームは、その更なるビーム経路において薄膜偏光子を通過する。

【0018】

プリズムの第１の入射面は、第１のハーフビームがプリズムに入射する、プリズムの面である。

【0019】

入射平面は、第１の入射面の垂線が入射レーザビームと共に占める平面として規定される。

【0020】

レーザビームの偏光は、レーザビームの光の電界の方向によって与えられる。従って、光の電界が入射平面内にある場合、対応してｐ偏光が存在する。光の電界が入射平面に垂直な場合、ｓ偏光が存在する。

【0021】

プリズムの第１の入射面は、第１のハーフビームがプリズムの入射面にブリュースター角にて当たり、その後、プリズムに実質的にロスなく入射するように方向合わせされている。

【0022】

ブリュースター角は、プリズム面への光の入射角度として規定され、その角度にて、ｓ偏光された光は周囲の媒質からの移行中にプリズムによって反射されるが、ｐ偏光された光はプリズムを透過することができる。

【0023】

ブリュースター角は、更に、常にビームのそれぞれの半分が当たる面、又はハーフビームが出てくる面の表面法線（垂線）に関係する。ブリュースター角は、プリズムから周囲の媒質への移行についても同様に規定できる。

【0024】

例えば、ｐ偏光した光がプリズム面にブリュースター角にて入射した場合、完全にプリズムの中に屈折する。特に、この場合、周囲の媒質とプリズムとの間の光の移行は、レーザ出力の損失を伴わないことを意味し得る。

【0025】

それに反して、ｓ偏光された光がプリズム面にブリュースター角にて入射した場合、その一部はプリズムを透過し、一部は反射する。そのため、ｓ偏光した光は、レーザ出力が損失した場合のみプリズムに入力結合される。

【0026】

例えば、偏光されていない光がプリズム面にブリュースター角にて入射した場合、ｓ偏光された光のみが反射されるため、反射ビームは直線ｓ偏光される。それに反して、透過ビームはｐ偏光される。したがって、偏光に応じて光を分割することが可能である。

【0027】

特に、入射レーザビームは、好ましくは、すでにｐ偏光されており、その結果、プリズムに損失なく入射できる。

【0028】

第１のハーフビームはプリズムを通過する。その際、プリズム内において少なくとも１回の反射が起こる。特に、第１のハーフビームがプリズム内において全反射し、最終的にプリズムの第１の出射面に到達するようにプリズムを設計することができる。

【0029】

その際、出射する第１のハーフビームが入射レーザビームに対して平行オフセットするように、プリズムの第１の出射面をプリズム内に配置することができる。

【0030】

平行オフセットとは、プリズムに入射するレーザビームに対して、出射するレーザビームが、ある距離だけずれることを意味すると解される。その際、入射レーザビーム及び出射レーザビームの伝搬方向は同一である。特に、レーザビームの平行オフセットは、レーザビームの偏光及びエネルギー含有量にほとんど影響を与えない。

【0031】

出力される第１のハーフビームは、次いで、薄膜偏光子を経由してガイドされる。

【0032】

いわゆる薄膜偏光子（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｐｏｌａｒｉｓａｔｏｒ：ＴＦＰ）は、光の偏光をｐ偏光とｓ偏光とに分割するために、ブリュースター角を利用する光学部品である。薄膜偏光子は、例えば、レーザビームのビーム経路中に配置される平面平行板として構成することができる。光がブリュースター角にてその平行平板上に入射する場合、光は、上記の原理によってそのｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分割される。

【0033】

特に、薄膜偏光子には光学コーティングを施すことができる。それによって、ある厳密な角度だけではなく、ある角度範囲においてブリュースター条件を満たすことが可能となる。このようなコーティングは、プリズムの個別の表面又はすべての表面に施すこともできる。このような光学コーティングを施したプリズム面は、薄膜偏光子の特性も有することができ、そのため、このように準備されたプリズム面は、薄膜偏光子としても解することができる。

【0034】

特に、薄膜偏光子は、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを重畳するために使用することができる。このために、ｐ偏光された光はＴＦＰを透過することができ、一方、ｓ偏光された光はＴＦＰの反対側において反射される。その際、ｐ偏光された光が透過する際にＴＦＰにおいて生じる平行オフセットを補正する必要がある場合があることに留意すべきである。

【0035】

出射する第１のハーフビームの光はｐ偏光されているため、薄膜偏光子を損失なく通過することができる。

【0036】

第２のハーフビームは、分割後に偏光回転子を通過する。

【0037】

偏光回転子は、光が偏光回転子を通過する際に、光の偏光をある角度だけ回転させることができる光学部品である。このような偏光回転子は、通常、適切な厚さと方向付けとを有する複屈折結晶を含む。しかしながら、この特性を有する他の光学材料を使用することもできる。

【0038】

また、以下において、偏光回転子に入射した光は、出射の際にその伝搬方向を保持していると想定する。光の伝搬方向が変わる場合は、ミラーとレンズの適切な組み合わせを使用して、入射光に対して出力光を平行に方向合わせすることができる。

【0039】

例えば、第２のハーフビームの偏光を４５°回転させて、それによって、第２のハーフビームを部分的にｐ偏光、及び部分的にｓ偏光にすることができる。

【0040】

第２のハーフビームは、偏光回転子を通過した後、薄膜偏光子によって反射され、それによって第１のハーフビームに重畳される。

【0041】

これは、例えば、第２のハーフビームが部分的にｓ偏光を有し、任意の角度にて薄膜偏光子に当たり、それによって、ｓ偏光された光とｐ偏光された光との両方が薄膜偏光子において部分的に反射され、薄膜偏光子を部分的に透過することを意味する。特に、第２のハーフビームは、ブリュースター角にて薄膜偏光子において反射され、それによって、ｓ偏光された光のみが反射され、ｐ偏光された光が透過するようにすることもできる。

【0042】

また、第２のハーフビームは、その反射ビームが、引き続いて、ｐ偏光された第１のハーフビームの透過ビームと平行になるような角度にて、薄膜偏光子に入射する。

【0043】

特に、第１のハーフビームと第２のハーフビームとが重畳されるように、第２のハーフビームが薄膜偏光子によって反射され得る。

【0044】

このようにして、第１のハーフビームと第２のハーフビームとが重畳され、それによって、ビーム断面が減少する。

【0045】

言い換えると、入射したレーザビームを２つのハーフビームに分割し、２つのハーフビームを重畳し、それによって、ビーム断面が相応して減少する。

【0046】

第１の出射面は、プリズムに入力結合され第１の出射面に当たる第１のハーフビームに対してブリュースター角であってもよい。その際、薄膜偏光子は、プリズムから出力される第１のハーフビームがブリュースター角にて薄膜偏光子を通過するように配置されている。

【0047】

これは、プリズム及び薄膜偏光子を介しての透過が特に高いという利点を有する。

【0048】

好ましくは、偏光回転子はプリズムに取り付けられていること、及び／又は、偏光回転子はλ／２板であることが可能である。このようにして、コンパクトな構成を実現することができる。

【0049】

これは、光学部品の構成スペースを最小化できるという利点を有する。更に、それによって、出力される光ビームは入射光ビームと同一の方向を有し、その結果、追加の光学部品を節約することができる。

【0050】

偏光回転子のプリズムへの取り付けは、例えば、偏光回転子をプリズムにねじ止め又は貼着することを意味し得る。しかしながら、偏光回転子をプリズムの溝に挿入することも可能である。その際、偏光回転子は、挿入されるプリズム面よりも突出し得る。

【0051】

それは、構成スペースを節約できるというメリットを有する。更に、それは、様々な光学部品の機械的により安定した接続を可能にする。

【0052】

好ましくは、偏光回転子は、第２のハーフビームの偏光を９０°回転させるように、好ましくはｓ偏光に回転させるように形成されている。

【0053】

これによって、第２のハーフビームがブリュースター角にて薄膜偏光子に当たった場合、第２のハーフビームが薄膜偏光子において完全に反射されることを達成し得る。

【0054】

好ましくは、プリズムは、ハーフビームの少なくとも１つがプリズム内において全反射されるように形成され得る。これは、ハーフビームの全反射によって生じる方向の変化によって、第１のハーフビームが有利な角度にてプリズムの出射面に当たることを意味し得る。

【0055】

また、これは、全反射によって引き起こされる方向の変化によって、第２のハーフビームが好ましい角度にてプリズムのプリズムベースに当たることを意味し得る。その際、プリズムベースは、第２のハーフビームが全反射される、プリズムの側面である。

【0056】

プリズムベースは入射レーザビームと平行である必要はなく、入射レーザビームに対して角度を成すことができる。これは、特に、角度を成したワイドなプリズムベースによって、プリズム内においてビーム伝搬時間が長くなることを意味し得る。これは、特に、角度を成したプリズムベースにおいては、全反射が起こる前にビームがプリズムから出射しないように、プリズムの長さを選択せねばならないことを意味すると解される。

【0057】

これは、プリズム内の第１及び第２のハーフビームの方向を、出力損失なしに変更できるという利点がある。

【0058】

好ましくは、第２のハーフビームを、偏光回転子を通過した後に薄膜偏光子上に反射する、少なくとも１つのミラーが設けられている。

【0059】

その際、薄膜偏光子によって反射された第２のハーフビームが、薄膜偏光子を透過した第１のハーフビームと重畳するように、少なくとも１つのミラーを用いて、第２のハーフビームのビーム経路を薄膜偏光子上に反射することができる。

【0060】

好ましくは、ミラーとプリズムとが、共通のベースプレートに予め取り付けられている。それによって、光学装置全体の機械的安定性が向上する。

【0061】

プリズムは、好ましくは、第２のハーフビームが第２の入射面においてプリズムに入力結合されるように配置及び形成されており、その際、第２の入射面は、入射レーザビームに対してブリュースター角にて配置されている。

【0062】

それによって、第２のハーフビームもプリズムに完全に入力結合される。更に、第１及び第２のハーフビームはプリズム内において異なる光路に方向変換され、その結果、プリズムの形状によって更なるビーム成形が実施可能になる。

【0063】

それによって、光学的な調整の労力を軽減し、２つの部分ビームの機械的安定性及び方向付けを向上させることができる。

【0064】

プリズムは、更に、第２のハーフビームが第２の出射面においてプリズムから出力されるように形成することもでき、その際、第２の出射面は、第２のハーフビームがブリュースター角にて第２の出射面に当たるように配置されている。

【0065】

第２の出射面は、その際、第２のハーフビームが出力されるプリズムの側面である。それによって、ｐ偏光された第２のハーフビームはプリズムから完全に出力され得る。

【0066】

プリズムの第２の出射面は、この場合、角度Ｘにてプリズムベースに取り付けることができる。この角度Ｘは、入射レーザビームに対するプリズムベースの角度、並びに全反射の角度によって変化する。それによって、重畳されたビームのエネルギーは失われない。

【0067】

好ましくは、偏光回転子は、プリズムから出力された第２のハーフビームが偏光回転子を通過するように配置されている。特に、その際、偏光子は、第２の出射面の直ぐ下流側に配置することができる。それによって、薄膜偏光子における反射効率を制御することができる。

【0068】

しかしながら、第２のハーフビームは、プリズムに入射する必要はなく、プリズムを逸れてガイドすることもできる。それによって、第２のハーフビームのビーム経路及びビーム特性の最適化をより容易に行うために、第２のハーフビームのビーム経路に追加の光学部品を導入することが可能になる。

【0069】

好ましくは、薄膜偏光子は、プリズムの第１の出射面に、適切な光学コーティングによって実施され得る。

【0070】

それによって、追加の光学部品が不要となる。更に、そのため、構造の機械的安定性を向上させることができる。適切な広帯域コーティングによって、所定の角度範囲において、各角度が、第１及び第２のハーフビームにブリュースター角の効果を持たせることが可能となる。

【0071】

プリズムはダブプリズムであり得る。ダブプリズムとは、台形のベース面を有するプリズムのことであると解される。特に、第１のハーフビームがブリュースター角においてプリズムに入射し、プリズムベースにおいて全反射し、次いで、ブリュースター角にて第１の出射面に当たるように、台形の面を配置することができる。

【0072】

それによって、単純な幾何学的な形状となり、その形状は、第１のハーフビーム及び第２のハーフビームを異なるビーム経路に移動させ、別々に処理するのに十分である。

【0073】

上記課題は、請求項１５の特徴を有する、レーザビームのビーム成形方法によって更に解決される。有利な更なる形態は、本明細書及び図から明らかになる。

【0074】

したがって、装置を用いたレーザビームのビーム成形方法が提案され、その際、装置は、プリズム、偏光回転子、及び薄膜偏光子を備えている。その際、入射レーザビームを、プリズムに当てることによって、第１のハーフビームと第２のハーフビームとに分割し、また、第１のハーフビームを、ブリュースター角にてプリズムの第１の入射面に当て、次いで、プリズム内に入射して、プリズムを通過させ、ブリュースター角にて第１の出射面に当て、プリズムから出射させ、その際、第１のハーフビームを、プリズムを通過した後、入射レーザビームに対して平行にオフセットさせる。更に、第１のハーフビームに、プリズムから出射した後に、薄膜偏光子を通過させ、第２のハーフビームの偏光を、偏光回転子によって回転し、その際、第２のハーフビームを、屈折及び／又は反射によって、薄膜偏光子の方向に偏向し、更に、第２のハーフビームを薄膜偏光子によって反射させ、第１のハーフビームと第２のハーフビームとを、ビーム方向における、薄膜偏光子の下流側において、一致して重畳させる。

【0075】

本発明の好ましい更なる実施形態は、以下の図の説明においてより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0076】

【図1A】第１の実施形態によるビーム成形装置及びこの装置を通るビーム経路の概略図である。

【図1B】第１の実施形態のプリズムの概略図である。

【図1C】第１の実施形態のプリズムを通る第１のハーフビームのビーム経路の概略図である。

【図1D】第１の実施形態のプリズムを通る第２のハーフビームのビーム経路の概略図である。

【図1E】プリズムベースの長さに依存する入射角と出射角の概略図である。

【図2A】更なるビーム成形装置と、その装置を通るビーム経路の概略図である。

【図2B】更なる実施形態のプリズムを通る第１のハーフビームのビーム経路の概略図である。

【図2C】更なる実施形態のプリズムを通る第２のハーフビームのビーム経路の概略図である。

【図2D】更なる実施形態のプリズムの形状の概略図である。

【図3A】更に別のビーム成形装置と、その装置を通るビーム経路の概略図である。

【図3B】プリズム角度を表すための、更に別の実施形態によるビーム経路の概略図である。

【図3C】プリズム角度を表すための、更に別の実施形態によるビーム経路の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0077】

以下において、図を参照して好ましい実施例を説明する。その際、異なる図において同一、類似又は同様に作用する要素には同一の参照符号を付しており、また冗長性を避けるために、これらの要素の繰り返しの説明は部分的に省略する。

【0078】

図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを含む図１は、概略的に示されたレーザビーム１のビーム成形装置１００の一実施形態を示す概略図である。レーザ光源は本実施形態においては示されていないが、レーザビーム１は、その発生には依存しないと考えられる。

【0079】

レーザビーム１は、例えば、ダイレクトダイオードレーザ又はワイドストライプエミッタによって供給することができ、非回転対称のプロファイルを有する。特に、その光源の特性によって、レーザビーム１は、実質的に矩形のビーム断面１０を有し、このビーム断面１０は、その高さｈよりも大きな幅ｂを有する。

【0080】

レーザビーム１のこのビーム断面１０は、図１Ａに概略的に示されており、この場合、ビーム断面１０の幅の広がりｂは、紙平面内にあり、高さの広がりｈは、対応して紙平面に対して垂直である。

【0081】

図示の実施形態においては、ビーム成形装置１００は、プリズム２、偏光回転子３、薄膜偏光子４、及びミラー５を含む。

【0082】

レーザビーム１は、本実施形態においては、プリズム２の境界面に関してｐ偏光されて供給される。このｐ偏光は、ビーム成形装置１００に入射する前に、例えば、複屈折結晶又はλ／４板を用いたレーザビームの加工のような、適切な光学手段によって得ることができる。

【0083】

図示の実施形態においては、中心面２００に関して実質的に鏡面対称であり、原理的にダブプリズムのように形成されたプリズム２が使用される。このプリズムは図１Ｂに詳細に示される。しかしながら、側面が通常４５°の角度にて配置される従来のダブプリズムに対して、提案されたプリズム２の側面は、入射レーザビーム１及び出射光線に関して、それぞれブリュースター角に相当する角度にて配置される。図示の実施例においては、それは、５５．４２°の角度に相当する。プリズムの屈折率は波長に依存し、そのため、ブリュースター角も、異なる波長によって異なる。

【0084】

プリズム２は、入射面２０がプリズムベース２８と角度Ｂを形成し、出射面２４がプリズムベース２８と角度Ｂ’を形成するように、幾何学的に設計されている。入射面２０の角度Ｂは、プリズムベース２８に平行な入射レーザビーム１のブリュースター角に相当する。出射面２４における屈折ビームの角度Ｂ’は、プリズム２から出射するレーザビームの角度Ｂ’に対応する。通常、ガラスの屈折率は１．４５（空気中では１）であり、そのためＢとＢ’とは異なる。プリズムベース２８を延長することによって、プリズム内の伝播距離、それによって出射面２４における出射位置を変えることができる。この場合、しかしながら、図１Ｅに示すように、出射角は同一のままである。

【0085】

入射レーザビーム１はｐ偏光であり、それは紙面内の二重矢印によって示されている。入射レーザビーム１が、プリズム２のエッジ２２０に当たって第１のハーフビーム１２と第２のハーフビーム１４とに分割されるように、入射レーザビーム１はプリズム２に関して方向合わせされている。それによって、両方のハーフビームは、それぞれ、入射レーザビーム１のビーム断面１０の半分のみを含む。本実施例においては、入射レーザビーム１は正確に半分に分割される。

【0086】

第１のハーフビーム１２は、ブリュースター角Ｂにて第１のプリズム面２０に当たる。第１のハーフビーム１２はｐ偏光であるため、それは、エネルギー損失及び反射損失なしにプリズム２に入力結合される。第１のハーフビーム１２はプリズム２を通過し、プリズム２の適切に選択された幾何学形状によって、プリズムベース２８において全反射される。それによって、エネルギー損失及び反射損失なしに、プリズム２内における第１のハーフビーム１２の伝搬方向が変化する。

【0087】

その後、第１のハーフビーム１２は、角度Ｂ’において第１の出射面２４に当たる。その際、ブリュースター角Ｂは、周囲の媒質からプリズム２内への移行に適用されるのに対し、屈折ビームの結果としての角度Ｂ’は、逆の移行に適用されることに留意すべきである。

【0088】

出射面２４には光学コーティングが施され、それによって、この出射面２４は薄膜偏光子４として機能する。ｐ偏光された第１のハーフビーム１２は、薄膜偏光子４がこの偏光に対して１００％透過可能であるため、妨げられることなく薄膜偏光子４を通過することができる。プリズム２から出射する第１のハーフビーム１２は、その際、入射する第１のハーフビーム１２に対して平行オフセットＰを有する。

【0089】

本実施例においては、第２のハーフビーム１４はプリズム２の傍らを通過するようにガイドされ、プリズム２に連結された偏光回転子３を通過する。偏光回転子３は、本実施例においてはλ／２板の形態において設けられ、そのλ／２板は、第２のハーフビーム１４の偏光を９０°回転させる。そのため、第２のハーフビーム１４は、偏光回転子３を通過した後、ｓ偏光となり、それは黒い点によって示される。

【0090】

ｓ偏光された第２のハーフビーム１４はミラー５に入射する。ミラー５の位置と角度は、第２のハーフビーム１４が、プリズム２の出射面２４に光学コーティングによって実施された薄膜偏光子４に、ブリュースター角Ｂにて当たるように、設定される。薄膜偏光子４は、この偏光に対して、ほぼ１００パーセントの反射率、例えば９０パーセントを超える反射率を有し、その結果、ｓ偏光された第２のハーフビーム１４は、プリズム２の出射面２４に配置された薄膜偏光子４によって完全に反射される。

【0091】

更に、ミラー５の位置と角度は、薄膜偏光子４に反射された第２のハーフビーム１４が透過された第１のハーフビーム１２と重畳するように設定され、それによって、両ハーフビーム１２、１４が一致し、それによって、結果として得られるビーム１６を形成する。

【0092】

結果として得られるビーム１６は、入射レーザビーム１のビーム断面１０に関して、実質的に半分の幅ｂ’のみのビーム断面１８を有する。

【0093】

更に、結果として得られるレーザビーム１６は、第１のハーフビーム１２からのｐ偏光部分と第２のハーフビーム１４からのｓ偏光部分とを含む。

【0094】

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄを含む図２は、ビーム成形装置１００の更なる一実施形態を示す。

【0095】

入射したｐ偏光レーザビーム１は、プリズム２のエッジ２２０に当たり、そこにおいて第１のハーフビーム１２と第２のハーフビーム１４とに分割される。

【0096】

この場合、第１のハーフビーム１２と第２のハーフビーム１４とが、共にブリュースター角Ｂにて、それぞれプリズム２の第１の入射面２０と第２の入射面２２とに当たるように、プリズム２は幾何学的に形成されており、且つ、レーザビーム１はプリズム２に関して方向合わせされている。更に、入射レーザビーム１は、第１のハーフビーム１２と第２のハーフビーム１４とが実質的に同じビーム断面を有するように方向合わせされている。

【0097】

入射レーザビーム１は、プリズム２の境界面に関してｐ偏光しているため、第１の入射面２０及び第２の入射面２２を介してプリズム２に損失なく入力結合することができる。

【0098】

第１のハーフビーム１２は、プリズム内において第１の出射面２４の方向に屈折し、そこにおいて角度Ｂ’にて第１の出射面２４に当たり、プリズム２から出射する。角度Ｂ’は、プリズム２内を走る第１のハーフビーム１２に、第１の出射面２４において適用される。

【0099】

これは、特に、本実施形態において、第１の入射面２０と第１の出射面２４とが互いに平行に配置され得ることを意味するものと解されたい。プリズム２から出射する第１のハーフビーム１２は、その後、入射する第１のハーフビーム１２に対して平行オフセットを有する。

【0100】

次いで、出射する第１のハーフビーム１２は、薄膜偏光子４を通過し、その際、第１のハーフビーム１２のｐ偏光によって、薄膜偏光子４の１００％の透過が生じる。薄膜偏光子４の厚さによって、薄膜偏光子４から出射されるビーム１６のわずかな平行オフセットが生じ得る。その平行オフセットは、プリズムの形態においてすでに考慮されていることが好ましい。

【0101】

第２のハーフビーム１４はプリズム２内においてプリズムベース２８の方向に屈折し、そのプリズムベース２８において、プリズム２内における第２のハーフビーム１４の伝搬方向が全反射によって変化する。本実施形態においては、プリズムベース２８は入射レーザビーム１と平行に延びている。プリズムベース２８における全反射の後に、第２のハーフビーム１４は角度Ｂ’にて第２の出射面２６に当たり、それによって、ブリュースター角においてプリズム２から出射する。

【0102】

次いで、出射された第２のハーフビーム１４は、λ／２板３を通過し、そこにおいて第２のハーフビーム１４は偏光回転され、それによって、第２のハーフビーム１４は、λ／２板の後に、ｓ偏光を示す。

【0103】

本実施例においては、プリズム２の幾何学形状は、ｓ偏光された第２のハーフビーム１４がブリュースター角Ｂにて薄膜偏光子に当たり、そこで１００％反射されるように、選択される。

【0104】

特に、プリズム２の幾何学形状と薄膜偏光子４の配置とは、２つの部分ビーム１２、１４が一致し、それに応じて、結果として得られるビーム１６を形成するように、選択される。

【0105】

結果として得られるビーム１６は、入射レーザビーム１のビーム断面１０に関して、実質的に半分の幅ｂ’のみのビーム断面１８を有する。

【0106】

更に、結果として得られるレーザビーム１６は、第１のハーフビーム１２からのｐ偏光部分と、第２のハーフビーム１４からのｓ偏光部分とを含む。

【0107】

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃを含む図３は、ビーム成形装置１００の更に別の一実施形態を示す。

【0108】

図２と同様に、入射したｐ偏光レーザビーム１は、プリズム２に当たると、第１のハーフビーム１２と第２のハーフビーム１４とに分解される。その際、第１のハーフビーム１２のビーム経路は図２と同一である。

【0109】

しかしながら、第２のハーフビーム１４のビーム経路は、図２に示したものとは異なる。第２のハーフビーム１４は、プリズム２に入射した後、プリズムベース２８の方向に屈折する。しかしながら、プリズム角度Ｐが上記の例よりも大きいため、プリズムベース２８は入射レーザビーム１に対して平行ではない。

【0110】

しかしながら、プリズムベース２８における反射角Ｔが図２の実施形態よりも小さく、それによって、全反射の条件は満たされているため、本実施例においても、第２のハーフビーム１４はプリズムベース２８において全反射を起こす。しかしながら、ブリュースター条件下においては第２のハーフビーム１４もプリズム２から出射すべく、第２の出射面２６がプリズムベース２８と成すプリズム角度Ｘは、図２の実施形態に比べて大きい。

【0111】

第２のハーフビーム１４は、ブリュースター角Ｂにてプリズム２を離れ、第１のミラー５に当たり、この第１のミラー５は、第２のハーフビーム１４を偏光回転子３の方向に反射する。偏光回転子３において、第２のハーフビーム１４の偏光方向がｓ偏光に変更される。偏光回転子３の後、第２のハーフビーム１４は、更なるミラー５によって薄膜偏光子４の方向に反射される。第１のハーフビーム１２は薄膜偏光子４を透過し、第２のハーフビーム１４はｓ偏光に起因して薄膜偏光子によって全反射される。

【0112】

それによって、上記実施形態と同様に、２つのハーフビーム１２、１４は、好ましくは一致して重畳され、それによって、結果として得られるビーム１６のビームプロファイル１８は、入射レーザビーム１のビームプロファイル１０よりも小さい。

【0113】

図３Ｂは、本実施形態にとって重要な様々な角度関係を示している。明快さの理由から、第２のハーフビーム１４の下側のビーム境界のみが示される。

【0114】

その際、図示の出発点は入射レーザビーム１であり、これはシステム内の角度が決められる水平線を指定する。本実施形態においては、第１の入射面２０と第２の入射面２２は、入射レーザビーム１に対して９０°－Ｂの角度に配置されている。

【0115】

第２のハーフビーム１４は、表面法線に対してブリュースター角にて第２の入射面２２に当たり、表面法線に対して角度Ｂ’の下に屈折する。プリズム２内においては、第２のハーフビーム１４は水平線に対してＢ－Ｂ’の角度にて延び、最終的にプリズムベース２８において角度Ｔの下に全反射する。

【0116】

角度Ｔは、プリズムの開き角９０°－Ｂ、プリズム角度Ｐ、及び第２のハーフビーム１４部の水平線に対する角度から、３６０°＝［９０°－Ｂ］＋［Ｐ］＋［Ｔ］＋［１８０°－（Ｂ－Ｂ’）］の関係を用いて得られ、その結果、Ｔ＝９０°＋２Ｂ－Ｂ’－Ｐとなる。

【0117】

上記の式においては、システムの関連する角度を角括弧内にまとめた。特に、Ｔは全反射角より小さい必要があり、それによって、第２のハーフビーム１４はプリズムベース２８において全反射する。しかしながら、全反射角よりも平坦な入射角も全反射に導き、それによって、プリズム２と周囲の媒質との屈折率から生じる全反射角は、上限として見なすことができることに留意すべきである。

【0118】

図３Ｃは、プリズム２の更なる角度関係を示しており、明快さの理由から、第２のハーフビーム１４の上側のビーム境界のみが示されている。第２のハーフビーム１４は、角度Ｂ’にて第２の出射面２６に当たる必要があるため、プリズム角度Ｘは次の関係から生じる：１８０°＝［Ｔ］＋［Ｘ］＋［９０°－Ｂ’］。反射角Ｔは上記のようにプリズム角度Ｐに依存するため、プリズム角度Ｘについては全体として次の関係が成り立つ：Ｘ＝Ｐ－２Ｂ。

【0119】

上記の角度関係が維持される場合、第２のハーフビーム１４はブリュースター角Ｂにて第２のプリズム面２２に当たり、またブリュースター角Ｂにて第２の出射面２６から出射する。更に、プリズム２の幾何学的な外形寸法も角度関係から生じる。

【0120】

第１のハーフビーム１２も図３Ｃに示されている。しかしながら、明快さの理由からその下側のビーム境界のみが示されている。第１のハーフビーム１２は、第２のプリズム面２２と９０°－２Ｂ＋Ｂ’の角度をなす。第１のハーフビーム１２は、角度Ｂ’の下に第１の出射面２４に当たる必要があるため、プリズム角度Ｙは１８０°＝［９０°－２Ｂ＋Ｂ’］＋［Ｙ］＋［Ｂ－Ｂ’］の関係から生じ、したがってＹ＝９０°＋Ｂとなる。

【0121】

偏向ミラーを追加することによって、薄膜偏光子の角度は、好ましくはプリズムの形態に依存しない。特に、薄膜偏光子は、ｓ偏光を有する反射ビームがｐ偏光を有するビームに重畳するように配置することができる。

【0122】

薄膜偏光子の偏光特性は、特に、異なる入射角に対して最適化することができる薄膜スタックによって決定される。そのため、薄膜偏光子の形態に依存して、ｐ偏光ビームはブリュースター角以外の角度において薄膜偏光子に入射することも可能である。

【0123】

角度の関係は、図２に示された形状形態に直に適用することもできる。

【0124】

適用可能な限りにおいて、本発明の範囲から逸脱することなく、実施例に示した個々の特徴を、全て組み合わせること、及び／又は取り替えることができる。

【符号の説明】

【0125】

１ 入射レーザビーム
１０ 入射レーザビームのビーム断面
１２ 第１のハーフビーム
１４ 第２のハーフビーム
１６ 結果として得られるビーム
１８ 結果として得られるビームのビーム断面
２ プリズム
２０ 第１の入射面
２２ 第２の入射面
２４ 第１の出射面
２６ 第２の出射面
２８ プリズムベース
３ 偏光回転子
４ 薄膜偏光子
５ ミラー
Ｘ、Ｐ、Ｙ プリズム角度
Ｔ 反射角

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【手続補正書】

【提出日】2024-01-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザビーム（１）のビーム成形装置（１００）であって、
プリズム（２）、偏光回転子（３）、及び薄膜偏光子（４）を備え、
前記プリズム（２）は、入射レーザビーム（１）を第１のハーフビーム（１２）と第２のハーフビーム（１４）とに分割するように配置されており、少なくとも前記第１のハーフビーム（１２）は前記プリズム（２）に入力結合され、
前記第１のハーフビーム（１２）は、第１の入射面（２０）において前記プリズム（２）内に入射し、前記プリズム（２）は、前記第１の入射面（２０）が前記入射レーザビーム（１）に対してブリュースター角（Ｂ）にて配置されるように、形成されており、
前記プリズム（２）は、前記プリズム（２）に入力結合された前記第１のハーフビーム（１２）が前記プリズム（２）の出射面（２４）において前記プリズム（２）から出力されるように、形成されており、前記第１のハーフビーム（１２）は、ブリュースター角にて前記プリズム（２）から出力され、前記薄膜偏光子（４）は、前記プリズム（２）から出力される前記第１のハーフビーム（１２）によって通過されるように配置されており、
前記偏光回転子（３）は、前記第２のハーフビーム（１４）によって通過され、且つ、前記第２のハーフビーム（１４）の偏光が回転するように配置されており、
前記第２のハーフビーム（１４）は、前記薄膜偏光子（４）によって反射されるようにガイドされ、前記薄膜偏光子（４）は、前記第１のハーフビーム（１２）と前記第２のハーフビーム（１４）とを重畳する、装置（１００）。

【請求項2】

第１の出射面（２４）は、前記プリズム（２）に入力結合され前記第１の出射面（２４）に入射する前記第１のハーフビーム（１２）に対してブリュースター角（Ｂ’）にあり、
前記薄膜偏光子（４）は、前記プリズム（２）から出力される前記第１のハーフビーム（１２）がブリュースター角（Ｂ）にて前記薄膜偏光子（４）を通過するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項3】

前記入射レーザビーム（１）は、ｐ偏光されて供給されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１００）。

【請求項4】

前記偏光回転子（３）は前記プリズム（２）に取り付けられていること、及び／又は、前記偏光回転子（３）はλ／２板であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１００）。

【請求項5】

前記偏光回転子（３）は、前記第２のハーフビーム（１４）の偏光を９０°回転させるように、好ましくはｓ偏光に回転させるように形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１００）。

【請求項6】

前記プリズム（２）は、前記ハーフビーム（１４）の少なくとも１つが前記プリズム（２）内において全反射されるように形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１００）。

【請求項7】

前記第２のハーフビーム（１４）を、前記偏光回転子（３）を通過した後に前記薄膜偏光子（４）上に反射する、少なくとも１つのミラー（５）が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１００）。

【請求項8】

前記少なくとも１つのミラー（５）と前記プリズム（２）とが共通のベースプレートに予め取り付けられていることを特徴とする、請求項７に記載の装置（１００）。

【請求項9】

前記プリズム（２）は、前記第２のハーフビーム（１４）が第２の入射面（２２）において前記プリズム（２）に入力結合されるように配置及び形成されており、
前記第２の入射面（２２）は、前記入射レーザビーム（１）に対してブリュースター角（Ｂ）にて配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１００）。

【請求項10】

前記プリズム（２）は、前記第２のハーフビーム（１４）が第２の出射面（２６）において前記プリズム（２）から出力されるように形成されており、
前記第２の出射面（２６）は、前記第２のハーフビーム（１４）がブリュースター角にて前記第２の出射面（２６）に当たるように配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の装置（１００）。

【請求項11】

前記偏光回転子（３）は、前記プリズム（２）から出力される前記第２のハーフビーム（１４）が前記偏光回転子（３）を通過するように配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置（１００）。

【請求項12】

前記第２のハーフビーム（１４）は、前記プリズム（２）に入射しないことを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１００）。

【請求項13】

薄膜偏光子（４）は、前記プリズム（２）の第１の出射面（２４）において、適切な光学コーティングによって実施されていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置（１００）。

【請求項14】

前記プリズム（２）はダブプリズムであることを特徴とする、請求項１２に記載の装置（１００）。

【請求項15】

装置（１００）を用いてレーザビーム（１）を成形する方法であって、前記装置（１００）は、プリズム（２）、偏光回転子（３）、及び薄膜偏光子（４）を備えている、方法において、
入射レーザビーム（１０）を、前記プリズム（２）に当てることによって、第１のハーフビーム（１２）と第２のハーフビーム（１４）とに分割し、
前記第１のハーフビーム（１２）を、ブリュースター角にて前記プリズム（２）の第１の入射面（２０）に当て、前記プリズム（２）内に入射して、前記プリズム（２）を通過させて、前記ブリュースター角にて前記プリズム（２）から出射させ、前記第１のハーフビーム（１２）を、前記プリズム（２）を通過した後、前記入射レーザビーム（１０）に対して平行にオフセットさせ、
前記第１のハーフビーム（１２）に、前記プリズム（２）から出射した後、前記薄膜偏光子（４）を通過させ、
前記第２のハーフビーム（１４）の偏光を、前記偏光回転子（３）によって回転し、
前記第２のハーフビーム（１４）を、屈折及び／又は反射によって、前記薄膜偏光子（４）の方向に偏向し、
前記第２のハーフビーム（１４）を、前記薄膜偏光子（４）によって反射し、
前記第１のハーフビーム（１２）と前記第２のハーフビーム（１４）とを、ビーム方向における、前記薄膜偏光子（４）の下流側において、一致して重畳させる、ことを特徴とする方法。

【国際調査報告】