CN108604016A - 光束整形装置以及激光振荡器 - Google Patents

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Abstract

光束整形装置具有SAC以及FAC。SAC配置在LD棒与FAC之间。在SAC设有第1入射面和第1出射面。第1入射面具有沿慢轴方向X排列的多个入射侧透镜面。各入射侧透镜面的形状为在与快轴方向Y正交的截面上向SAC的外侧凸出且在与慢轴方向X正交的截面上向SAC的内侧凹陷的形状。第1入射面以及第1出射面各自的形状为在与慢轴方向X正交的截面上以发光层的出射端面上的点为中心的同心的圆弧状。

Description

光束整形装置以及激光振荡器
技术领域
本发明涉及对来自发光装置的激光进行准直的光束整形装置以及激光振荡器。
背景技术
例如用于构件的切断或构件彼此的焊接等的激光器中的YAG激光器、YVO4激光器和光纤激光器等，将半导体激光器(LD)作为激发光源。例如将具有800nm波段或900nm波段的波长的半导体激光器的激发光经由光纤或者直接照射于激光介质，转换为具有1000nm波段的波长的振荡光。另外，近年来，也能看到将具有900nm波段或1000nm波段的波长的半导体激光器的激光直接用于构件的加工的事例。
构件的加工需要高能量的激光，所以产生激发光的半导体激光器也希望高输出化。于是，为了谋求半导体激光器的高输出化，使用沿一维方向排列有多个半导体元件的发光层(活性层条)的LD棒。例如在等间距地排列有宽度为50μm～200μm的发光层的宽度为10mm左右的LD棒的情况下，自各发光层的端面平行地射出10条～50条激光。利用这样的LD棒能获得数10W的输出，近年来也能得到输出数100W的LD棒。
在使自所述的LD棒射出的激光例如入射到光纤或者直接照射于加工对象来进行使用的情况下，通常对激光进行一次的平行化，即，准直处理。半导体元件的发光层的宽度为50μm～200μm，相对于此，半导体元件的发光层的厚度为1μm左右，所以相对于激光的发散角在发光层的宽度方向上为7deg～11deg，激光的发散角在发光层的厚度方向上为45deg～60deg，在宽度方向和厚度方向上大不相同。将激光的发散角较大的厚度方向称为快轴方向，将激光的发散角较小的宽度方向称为慢轴方向。
以往，为了对自半导体激光器射出的多条激光进行准直，提出了形成有柱面透镜阵列的光束整形装置，该柱面透镜阵列沿快轴方向和慢轴方向分别配置有柱面透镜，并且沿慢轴方向排列有与各激光对应的多个柱面透镜(例如参照专利文献1)。在这种以往的光束整形装置中，能沿慢轴方向对自多个发光层射出的激光单独地进行准直，并且能沿快轴方向和慢轴方向分别对激光进行准直。将快轴方向的准直透镜称为FAC(Fast AxisCollimator，快轴准直器)，将慢轴方向的准直透镜称为SAC(Slow Axis Collimator，慢轴准直器)。
另外，以往，为了对自LD棒射出的激光进行准直，也提出了使透过了FAC的各激光在利用光路转换元件绕光轴旋转90deg而对快轴方向和慢轴方向进行调换后，入射到SAC的光束整形装置(例如参照专利文献2)。利用这种以往的光束整形装置，向激光介质照射时或向光纤入射时的激光中的快轴方向与慢轴方向的品质的差异，即，激光的宽度以及发散角之差，被抑制为较小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第5861992号
专利文献2：日本特开平7-98402号公报
发明内容
发明要解决的课题
自半导体激光器射出的激光的发散角在快轴方向上比在慢轴方向上大。因而，在专利文献1、2所示的光束整形装置中，FAC配置在比SAC靠近LD棒的位置。
近年来，LD棒的高输出化得到推进，也能获得输出数100W的LD棒。在这种高输出的LD棒中，发光层的数量多，所以各发光层间的间距相应地变窄。例如，相对于发光层的宽度为100μm，各发光层间的间距为200μm，在宽度为10mm的LD棒中排列有近50条发光层。由此，在高输出的LD棒中，发光层的宽度占各发光层间的间距的比例即占空因数增大。
在LD棒中，由于各发光层沿慢轴方向排列，所以当各发光层间的间距变窄时，来自相互相邻的各个发光层的激光距LD棒的端面为比较短的距离，开始相互重叠。因而，为了对激光进行准直直到发生激光的重叠为止，需要缩短SAC的焦距，使SAC为更微细的柱面透镜阵列。在该情况下，配置在LD棒与SAC之间的FAC的焦距进一步缩短，FAC的透镜面的曲率半径有时还减小至0.1mm左右。由于FAC的长度需要为LD棒的宽度以上的长度，所以FAC成为非常细长的形状的柱面透镜。这种透镜不易处理，需要细心的注意。另外，由于FAC的透镜面的曲率半径减小，所以FAC的成形以及研磨耗费时间及劳力，FAC的制造也不易进行。今后，若LD棒的高输出化以及各发光层间的窄间距化进一步推进，则SAC以及FAC的处理以及制造的难度进一步增加。
当为了使SAC以及FAC的处理以及制造容易进行而增大SAC以及FAC时，从LD棒到SAC的距离扩大，激光不仅入射到SAC的柱面透镜阵列中的与发光层相对的柱面，而且也入射到旁边的柱面。因而，激光中的入射到旁边的柱面的量沿预料外的方向射出，所以透过了SAC后的激光的利用效率下降。
本发明是为了解决上述那样的问题而做成的，目的在于获得能使处理以及制造容易进行，并且能够防止激光的利用效率的下降的光束整形装置以及激光振荡器。
用于解决课题的方案
根据本发明的光束整形装置对自发光装置中沿第1方向排列的多个发光部各自的出射端面沿与第1方向正交的光轴方向射出的多条激光进行准直，其中，上述光束整形装置包括：第1准直透镜，上述第1准直透镜对沿第1方向发散的所述激光进行准直；以及第2准直透镜，上述第2准直透镜对沿第2方向发散的激光进行准直，上述第2方向是与光轴方向以及第1方向均正交的方向，第1准直透镜配置在发光装置与第2准直透镜之间，在第1准直透镜设置有供激光入射的第1入射面和供激光射出的第1出射面，第1入射面具有沿第1方向排列的多个入射侧透镜面，各入射侧透镜面的形状为在与第2方向正交的截面上向第1准直透镜的外侧凸出，且在与第1方向正交的截面上向第1准直透镜的内侧凹陷的形状，第1入射面以及第1出射面各自的形状为在与第1方向正交的截面上以发光部的出射端面上的点为中心的同心的圆弧状。
发明效果
采用根据本发明的光束整形装置以及激光振荡器，能使第1准直透镜以及第2准直透镜的处理以及制造容易进行。另外，即使各发光部间的间距变窄，也能防止不必要的像差的产生，防止激光的利用效率的下降。
附图说明
图1是表示根据本发明的实施方式1的光束整形装置以及LD棒的立体图。
图2是表示与图1的快轴方向Y正交的XZ平面上的LD棒以及光束整形装置的剖视图。
图3是表示与图1的慢轴方向X正交的YZ平面上的LD棒以及光束整形装置的剖视图。
图4是表示用于对图1的SAC进行冲压成型的SAC用模具中的形成有成型第1入射面的模具面的部分的立体图。
图5是表示根据本发明的实施方式2的光束整形装置以及LD棒的剖视图。
图6是表示图5的SAC的立体图。
图7是表示将根据本发明的实施方式3的光束整形装置以及LD棒沿与发光层的快轴方向Y正交的XZ平面切断时的状态的剖视图。
图8是表示将图7的光束整形装置以及LD棒沿与发光层的慢轴方向X正交的YZ平面切断时的状态的剖视图。
图9是表示将根据本发明的实施方式4的光束整形装置以及LD棒沿与发光层的快轴方向Y正交的XZ平面切断时的状态的剖视图。
图10是表示将图9的光束整形装置以及LD棒沿与发光层的慢轴方向X正交的YZ平面切断时的状态的剖视图。
图11是表示图2的1条的量的发光层和沿光轴方向Z与1条的量的发光层相对的SAC的部分的放大剖视图。
图12是表示图9的1条的量的发光层和沿光轴方向Z与1条的量的发光层相对的SAC的部分的放大剖视图。
图13是在实施方式1和实施方式4中比较沿慢轴方向X的剩余发散角ξ与占空因数F的关系的曲线图。
图14是表示沿发光层的快轴方向Y对根据本发明的实施方式5的激光振荡器进行了观察时的状态的图。
图15是表示沿发光层的快轴方向Y对根据本发明的实施方式6的激光振荡器进行了观察时的状态的图。
图16是表示沿与快轴方向Y正交的XZ平面切断图15的光路转换元件时的状态的剖视图。
图17是表示沿光轴方向Z观察图15的光路转换元件时的状态的图。
图18是表示沿发光层的快轴方向Y对根据本发明的实施方式7的激光振荡器进行了观察时的状态的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
实施方式1.
图1是表示根据本发明的实施方式1的光束整形装置以及LD棒的立体图。在图中，作为发光装置的LD棒1是设置有分别射出激光3的多个发光层2来作为发光部的半导体激光器。通过对InGaAs基板或AlGaAs基板实施平板印刷技术所代表的半导体工艺，制造LD棒1。另外，在图1中，省略图示用于冷却LD棒1的吸热设备、介于LD棒1与吸热设备之间的辅助管脚(日文：サブマウント)和用于向LD棒1通电的电极以及金线。
各发光层2沿图1的作为X方向(一维方向)的第1方向相互空开间隔地排列。在本例中，10条～50条左右的发光层2沿图1的X方向以等间距P排列。另外，在图1中，为了简便，将发光层2的数量设为7条。各发光层2的、各自的光轴分别与图1的X方向正交，且相互平行。沿着各发光层2的光轴的方向与图1的Z方向一致。激光3自发光层2的出射端面2a在沿着发光层2的光轴的方向即图1的Z方向(以下称为“光轴方向Z”)射出。各发光层2的出射端面2a在沿着图1的X方向的直线上排列。
各发光层2的宽度W比发光层2的厚度大。在本例中，各发光层2的宽度W为50μm～200μm左右，各发光层2的厚度为1μm左右。另外，将用发光层2的宽度W除以发光层2的间距P后得到的值W/P称为占空因数F。
在使发光层2的宽度方向与图1的作为各发光层2排列的方向的X方向一致，且使发光层2的厚度方向与作为第2方向的Y方向一致的状态下，配置各发光层2，该Y方向与图1的X方向以及光轴方向Z均正交。自发光层2的出射端面2a射出的激光3中的沿发光层2的宽度方向的激光3的发散角，比沿发光层2的厚度方向的激光3的发散角小。发光层2的宽度方向以及厚度方向中的激光3的发散角较小的方向为慢轴方向，激光3的发散角较大的方向为快轴方向。在本例中，沿发光层2的慢轴方向的激光3的发散角为7deg～11deg，沿发光层2的快轴方向的激光3的发散角为45deg～60deg。因而，发光层2的慢轴方向与图1的X方向一致，发光层2的快轴方向与图1的Y方向一致。
利用光束整形装置5对自LD棒1的各发光层2各自的出射端面2a射出的多个激光3进行准直，即，平行化。光束整形装置5具有SAC6和FAC7，上述SAC6是对沿图1的X方向即慢轴方向(以下称为“慢轴方向X”)发散的激光3进行准直的第1准直透镜，上述FAC7是对沿图1的Y方向即快轴方向(以下称为“快轴方向Y”)发散的激光3进行准直的第2准直透镜。SAC6沿光轴方向Z配置在LD棒1与FAC7之间。
图2是表示与图1的快轴方向Y正交的XZ平面上的LD棒1以及光束整形装置5的剖视图。另外，图3是表示与图1的慢轴方向X正交的YZ平面上的LD棒1以及光束整形装置5的剖视图。在SAC6设置有供各激光3入射的第1入射面61，和供入射到SAC6的各激光3射出的第1出射面62。以第1入射面61朝向LD棒1侧，第1出射面62朝向LD棒1侧的相反侧即FAC7侧的状态，配置SAC6。
第1入射面61是具有沿慢轴方向X排列的多个入射侧透镜面61a的微透镜阵列。各入射侧透镜面61a沿慢轴方向X与各发光层2的位置对位地配置。
关于各入射侧透镜面61a各自的形状，是在与快轴方向Y正交的XZ平面上的截面(以下称为“XZ截面”)上如图2所示向SAC6的外侧凸出，并且在与慢轴方向X正交的YZ平面上的截面(以下称为“YZ截面”)上如图3所示向SAC6的内侧凹陷的形状。
相对于此，第1出射面62的形状在XZ截面上如图2所示是直线状，且在YZ截面上如图3所示是向SAC6的外侧凸出的形状。即，第1出射面62是向SAC6的外侧凸出的1个透镜面，且是具有沿着慢轴方向X的母线的柱形的透镜面。
在XZ截面上，如图2所示，从发光层2的出射端面2a到第1入射面61的距离与各入射侧透镜面61a的焦距fs相等。即，各发光层2的出射端面2a位于各入射侧透镜面61a的焦点位置，自各出射端面2a射出的激光3在第1入射面61的各入射侧透镜面61a沿慢轴方向X分别被准直。在第1出射面62上，在第1入射面61被准直后的各激光3在XZ截面上不折射地直接通过。
如图3所示，第1入射面61以及第1出射面62各自的形状为在YZ截面上以发光层2的出射端面2a上的点为中心的同心的圆弧状。由此，在YZ截面上，自出射端面2a射出的各激光3不折射地直接透过SAC6。因而，在YZ截面上，即使各激光3透过SAC6，也不会发生激光3的像差。另外，YZ截面上的第1入射面61的曲率半径Rc与各入射侧透镜面61a的焦距fs相等。
各入射侧透镜面61a的焦距fs越长，则XZ截面上的各入射侧透镜面61a的曲率半径Rv越大。因而，各入射侧透镜面61a的焦距fs越长，则SAC6的制造越容易。但是，当焦距fs变长时，来自沿慢轴方向X相互相邻的两个发光层2的激光3彼此重叠，激光3的利用效率下降。
因而，在本例中，以使自1个发光层2射出的激光3只入射1个与其相对的入射侧透镜面61a，不入射其旁边的入射侧透镜面61a的方式，决定焦距fs。即，根据图2，使用沿慢轴方向X的激光3的发散角θ、各发光层2间的间距P和发光层2的宽度W，使各入射侧透镜面61a的焦距fs成为满足fs<(P－W)/2θ的关系的值。例如，当使发散角θ＝4deg，各发光层2间的间距P＝200μm，发光层2的宽度W＝80μm时，焦距fs的上限大概为850μm。在本例中，图3所示的YZ截面上的第1入射面61的曲率半径Rc为850μm。另外，当使SAC6的折射率为1.5时，图2所示的XZ截面上的各入射侧透镜面61a的曲率半径Rv为425μm。
在图3所示的YZ截面上，第1出射面62的形状是以发光层2的出射端面2a上的点为中心的圆弧状。因而，通过第1出射面62的激光3在YZ截面上不折射。由此，能够自由地选择SAC6的壁厚，例如为了使SAC6的处理以及制造容易进行，也能使SAC6的壁厚为数mm。在SAC6的壁厚为3.15mm的情况下，YZ截面上的第1出射面62的曲率半径Rb为4.0mm。
FAC7是具有沿着慢轴方向X的母线的柱面透镜。在FAC7设置有供透过了SAC6的各激光3入射的第2入射面71，和供入射到FAC7的各激光3射出的第2出射面72。在第2入射面71朝向SAC6，第2出射面72朝向SAC6的相反侧的状态下配置FAC7。
第2入射面71是与光轴方向Z正交的平面。另外，第2入射面71的形状也可以是具有沿着慢轴方向X的母线的曲率半径极大的柱形。
第2入射面71以及第2出射面72各自的形状是在图2所示的XZ截面上与光轴方向Z正交的直线状。因而，在XZ截面上，透过了SAC6的各激光3不折射地透过FAC7。
另外，在图3所示的YZ截面上，第2入射面71是与光轴方向Z正交的直线状或曲率半径较大的大致直线状的形状，第2出射面72是向FAC7的外侧凸出的形状。另外，YZ截面上的第2入射面71以及第2出射面72各自的形状关于发光层2的光轴对称。由此，透过了SAC6的各激光3在透过FAC7时，在第2入射面71以及第2出射面72上分别沿快轴方向Y被准直。特别是，为了沿发散角较大的快轴方向Y高精度地对各激光3进行准直，使第2出射面72的形状在YZ截面上为非圆弧状而不是单纯的圆弧状。
因而，在图3所示的YZ截面上，自出射端面2a射出的各激光3就像SAC6不存在那样地透过SAC6，在FAC7被准直。因而，在YZ截面上，无论有无SAC6，都能进行FAC7的设计以及配置。由此，能将FAC7的尺寸选择为在不与SAC6干涉的范围易于处理且易于制造的尺寸。
SAC6以及FAC7分别由玻璃构成。另外，通过对玻璃的例如冲压成型等制造SAC6以及FAC7。另外，根据例如LD棒1的激光3的输出或激光3的波长等，也能利用树脂构成SAC6以及FAC7。因而，也可以将例如注塑成形聚碳酸酯后得到的树脂透镜用作SAC6以及FAC7。
在通过冲压成型制造SAC6以及FAC7的情况下，通过将模具转印于玻璃，形成SAC6以及FAC7。因而，模具中的模具面的形状为将SAC6以及FAC7的形状翻转后得到的形状。
图4是表示用于对图1的SAC6进行冲压成型的SAC用模具中的形成有成型第1入射面61的模具面的部分的立体图。在图4中，表示正在对SAC用模具中的模具面进行加工的状态。SAC用模具8中的成型第1入射面61的入射侧模具面81是将第1入射面61的形状翻转后得到的形状。因而，入射侧模具面81具有沿慢轴方向X排列的多个单位成型面81a。各单位成型面81a的形状为在YZ截面上向SAC用模具8的外侧凸出，且在XZ截面上向SAC用模具8的内侧凹陷的形状。
通过砂轮9的研磨，进行SAC用模具8的各单位成型面81a的加工。砂轮9的形状为圆盘状。砂轮9能以砂轮9的旋转轴的轴线A为中心进行旋转。如图4所示，沿慢轴方向X配置砂轮9的轴线A，一边使砂轮9的外周部(即，边缘部)91与单位成型面81a接触，一边使砂轮9以轴线A为中心进行旋转，从而加工各单位成型面81a。在利用砂轮9对各单位成型面81a进行加工时，由于与砂轮9的轴线A正交的YZ截面上的各单位成型面81a的形状为向SAC用模具8的外侧凸出的形状，所以在砂轮9的半径Rw的大小上不会受到制约。另一方面，虽然SAC用模具8中的成型第1出射面62的出射侧模具面的形状为在YZ截面上向SAC用模具8的内侧凹陷的形状，但由于第1出射面62的曲率半径Rb比第1入射侧透镜面61a的曲率半径Rv大很多，所以也能利用砂轮9没有问题地对SAC用模具8的出射侧模具面进行加工。即，SAC6的第1入射面61以及第1出射面62中的第1入射面61成为透镜阵列，所以SAC6的制造容易进行。
在这样的光束整形装置5中，在LD棒1与FAC7之间配置有SAC6，SAC6的第1入射面61形成为沿慢轴方向X排列有多个入射侧透镜面61a的透镜阵列，SAC6的第1入射面61以及第1出射面62各自的形状是在与慢轴方向X正交的YZ截面上将发光层2的出射端面2a上的点作为中心的同心的圆弧状，所以即使LD棒1的各发光层2间的间距P变窄，也能防止自LD棒1射出的各激光3相互重叠，并且能防止SAC6以及FAC7各自的面的曲率半径变得过短。由此，能防止不必要的像差的产生，并且能使SAC6以及FAC7的处理以及制造容易进行。另外，由于能够容易地制造SAC6以及FAC7，所以即使LD棒1的各发光层2间的间距P变窄，也能防止激光3的利用效率的下降，并且能进一步谋求LD棒1的激光3的高输出化。
实施方式2.
图5是表示根据本发明的实施方式2的光束整形装置以及LD棒的剖视图。LD棒1固定于吸热设备10的上表面。吸热设备10例如为铜制的单元。吸热设备10的端面10a是与各发光层2的光轴方向Z正交的平面。在本例中，LD棒1的一部分沿光轴方向Z自吸热设备10的端面10a突出，各发光层2的出射端面2a位于比吸热设备10的端面10a靠近SAC6的位置。在吸热设备10设置有供冷却水流动的未图示的配管。
SAC6的第1入射面61以及第1出射面62各自的形状是在YZ截面上将发光层2的出射端面2a上的点作为中心的同心的圆弧状。因而，需要沿光轴方向Z准确地进行SAC6相对于出射端面2a的定位。另外，FAC7的焦点位置也需要与出射端面2a一致，所以也需要沿光轴方向Z准确地进行FAC7相对于出射端面2a的定位。此外，为了使SAC6的第1入射面61以及第1出射面62的圆弧的中心和FAC7的焦点位置在出射端面2a上一致，不仅需要准确地进行光轴方向Z的定位，而且也需要沿快轴方向Y准确地进行FAC7相对于SAC6的定位，从而沿快轴方向Y抑制SAC6与FAC7之间的偏芯。
在本实施方式中，一对基座63作为安装用基座从快轴方向Y的SAC6的两端部向LD棒1侧突出。在各基座63的突出端部设置有作为与发光层2的光轴正交的平面的端面63a。一对基座63中的一个基座63的端面63a例如利用粘接剂等固定于吸热设备10的端面10a。即，通过将一个基座63的端面63a固定于吸热设备10的端面10a，进行SAC6相对于各发光层2的出射端面2a的定位。因而，吸热设备10的端面10a成为SAC6相对于出射端面2a在光轴方向Z上的定位的基准面。作为将基座63固定于吸热设备10的端面10a的粘接剂，例如使用丙烯酸系的紫外线固化树脂的粘接剂等。
一对基座63通过使用了SAC用模具的冲压成型，以在各基座63与SAC6之间不产生交界的状态，以与SAC6相同的材料与SAC6成为一体。基座63自SAC6的突出量依赖于用在冲压成型中的SAC用模具。模具的尺寸精度通常为高精度，所以能使基座63自SAC6的突出量的误差极小，能沿光轴方向Z高精度地进行SAC6相对于出射端面2a的定位。
YZ截面上的一对基座63的位置以及形状关于发光层2的光轴对称。一对基座63沿快轴方向Y位于第1入射面61的两侧。另外，在一对基座63设有沿快轴方向Y相互相对的一对基座锥形面63b。第1入射面61露出在被一对基座锥形面63b夹着的空间。沿快轴方向Y的一对基座锥形面63b间的距离朝向LD棒1连续地扩大。在本例中，在YZ截面上，各基座锥形面63b相对于发光层2的光轴的斜度为2°～8°。由此，当在冲压成型时使SAC6脱离SAC用模具时，SAC6的第1入射面61易于自SAC用模具起模。
一对基座73从FAC7的快轴方向Y的两端部向SAC6侧突出。YZ截面上的一对基座73的位置以及形状关于发光层2的光轴对称。一对基座73沿快轴方向Y位于第2入射面71的两侧。在SAC6的快轴方向Y的两端部设有分别与一对基座73嵌合的一对凹部64。
在各基座73的突出端部设有作为与发光层2的光轴正交的平面的端面73a。在各凹部64设有沿光轴方向Z接受基座73的端面73a的凹部接受面64a。凹部接受面64a是与发光层2的光轴正交的平面。
各基座73的端面73a例如利用粘接剂等固定于各凹部64的凹部接受面64a。即，通过将各基座73的端面73a固定于SAC6的凹部接受面64a，沿光轴方向Z进行FAC7相对于SAC6的凹部接受面64a的定位。因而，SAC6的凹部接受面64a成为FAC7相对于SAC6在光轴方向Z上的定位的基准面。作为将基座73固定于凹部64的凹部接受面64a的粘接剂，例如使用丙烯酸系的紫外线固化树脂的粘接剂等。
一对基座73通过使用了FAC用模具的冲压成型，以在各基座73与FAC7之间不产生交界的状态，以与FAC7相同的材料，与FAC7成为一体。基座73自FAC7的突出量依赖于用在冲压成型中的FAC用模具。模具的尺寸精度通常为高精度，所以能使基座73自FAC7的突出量的误差极小，能沿光轴方向Z高精度地进行FAC7相对于SAC6的定位。
另外，在一对基座73设有沿快轴方向Y相互相对的一对基座锥形面73b。第2入射面71露出在被一对基座锥形面73b夹着的空间。沿快轴方向Y的一对基座锥形面73b间的距离朝向SAC6连续地扩大。在本例中，在YZ截面上，各基座锥形面73b相对于发光层2的光轴的斜度为2°～8°。由此，当在冲压成型时使FAC7脱离FAC用模具时，FAC7的第2入射面71易于自FAC用模具起模。
在各凹部64设有沿着基座73的基座锥形面73b的凹部锥形面64b。各凹部锥形面64b与各基座锥形面73b无间隙地接触。由此，沿快轴方向Y进行FAC7相对于SAC6的定位。通过利用各凹部锥形面64b接受各基座锥形面73b，防止SAC6与FAC7在快轴方向Y上的偏芯。
图6是表示图5的SAC6的立体图。在SAC6设有一对入射侧锥形面65。一对入射侧锥形面65沿慢轴方向X位于第1入射面61的两侧，且自第1入射面61延伸。XZ截面上的一对入射侧锥形面65的位置以及形状，关于与通过第1入射面61的中央的光轴方向Z平行的轴线对称。在XZ截面上，各入射侧锥形面65相对于发光层2的光轴倾斜，且一对入射侧锥形面65间的距离随着从第1入射面61向LD棒1侧离开而连续地扩大。一对入射侧锥形面65沿快轴方向Y位于一对基座63间。其他结构与实施方式1同样。
在这样的光束整形装置5中，由于一对基座63自SAC6突出，并且在固定有LD棒1的吸热设备10的端面10a固定一个基座63的端面63a，所以能够容易且更准确地进行SAC6相对于LD棒1的出射端面2a在光轴方向Z上的定位。由此，能够进一步可靠地防止激光3的利用效率的下降，并且能够进一步谋求LD棒1的激光3的高输出化。
另外，由于一对基座73自FAC7突出，并且在SAC6设有分别与一对基座73嵌合的一对凹部64，所以能够容易且更准确地进行FAC7相对于SAC6在快轴方向Y以及光轴方向Z的各个方向上的定位。由此，能够进一步可靠地防止激光3的利用效率的下降，并且能够进一步谋求LD棒1的激光3的高输出化。
另外，在自FAC7突出的一对基座73设有沿快轴方向Y相互相对的一对基座锥形面73b，在设于SAC6的一对凹部64设有沿着各基座73的基座锥形面73b的凹部锥形面64b，所以能易于使自FAC7突出的一对基座73与SAC6的一对凹部64嵌合，能进一步容易进行FAC7相对于SAC6的定位。
另外，由于YZ截面上的一对基座63的位置以及形状关于发光层2的光轴对称，所以能够谋求第1入射面61以及第1出射面62各自的形状的精度的提高。此外，由于YZ截面上的一对基座73的位置以及形状关于发光层2的光轴对称，所以能够谋求第2入射面71以及第2出射面72各自的形状的精度的提高。
另外，由于在SAC6设有一对入射侧锥形面65，并且一对入射侧锥形面65沿慢轴方向X位于第1入射面61的两侧，所以在用使用了模具的冲压成型制造SAC6的情况下，在对作为SAC6的原料的玻璃以及模具进行的冷却过程中，利用模具的线膨胀系数与玻璃原料的线膨胀系数之差使玻璃沿一对入射侧锥形面65滑动，在成为多个入射侧透镜面61a排列的透镜阵列的第1入射面61产生裂纹之前，使玻璃自然地脱离模具，从而能够防止第1入射面61产生裂纹。
另外，通过使用了模具的冲压成型同时制造一对基座63和SAC6，从而能以在一对基座63与SAC6之间不产生交界的状态使SAC6与一对基座63为一体。由此，能够利用一对基座63对SAC6的定位，谋求抑制激光3的利用效率下降，并且能够减少光束整形装置5的零件件数以及工时，谋求成本的降低。
另外，由于以在一对基座73与FAC7之间不产生交界的状态，使一对基座73与FAC7为一体，所以能够通过使用了模具的冲压成型同时制造一对基座73和FAC7。由此，能够利用一对基座73对FAC7的定位来谋求抑制激光3的利用效率下降，并且能够减少光束整形装置5的零件件数以及工时，谋求成本的降低。
实施方式3.
图7是表示将根据本发明的实施方式3的光束整形装置以及LD棒沿与发光层的快轴方向Y正交的XZ平面切断时的状态的剖视图。另外，图8是表示将图7的光束整形装置以及LD棒沿与发光层的慢轴方向X正交的YZ平面切断时的状态的剖视图。光束整形装置5具有作为一体型的透镜的SAC/FAC11来作为第1准直透镜，该SAC/FAC11合并了对沿慢轴方向X的激光3进行准直的功能和对沿快轴方向Y的激光3进行准直的功能。因而，在根据本实施方式的光束整形装置5中，仅存在第1准直透镜，不存在第2准直透镜。
在SAC/FAC11设有供各激光3入射的第1入射面111和供入射到SAC/FAC11的各激光3射出的第1出射面112。以第1入射面111朝向LD棒1侧并且第1出射面112朝向LD棒1侧的相反侧的状态配置SAC/FAC11。通过使用了模具的冲压成型形成SAC/FAC11。
第1入射面111是具有与实施方式1中的SAC6的功能同样的功能的面。另外，第1入射面111的结构与实施方式1中的SAC6的第1入射面61同样。即，第1入射面111成为具有沿慢轴方向X排列的多个入射侧透镜面111a的微透镜阵列。各入射侧透镜面111a沿慢轴方向X与各发光层2的位置对位地配置。
各入射侧透镜面111a各自的形状是在XZ截面上如图7所示向SAC/FAC11的外侧凸出并且在YZ截面上如图8所示向SAC/FAC11的内侧凹陷的形状。由此，第1入射面111是具有沿慢轴方向X对各激光3进行准直的功能的面。
在XZ截面上，如图7所示，从发光层2的出射端面2a到第1入射面111的距离与各入射侧透镜面111a的焦距fs相等。即，各发光层2的出射端面2a位于各入射侧透镜面111a的焦点位置，自各出射端面2a射出的激光3在第1入射面111的各入射侧透镜面111a上沿慢轴方向X分别被准直。
第1入射面111的形状是在YZ截面上如图8所示以发光层2的出射端面2a上的点为中心的圆弧状。由此，在YZ截面上，自出射端面2a射出的各激光3不折射地直接透过第1入射面111。即，在YZ截面上，即使各激光3透过第1入射面111，也不会产生激光3的像差。另外，第1入射面111在YZ截面上的曲率半径Rc与各入射侧透镜面111a的焦距fs相等。
另一方面，第1出射面112是具有与实施方式1中的FAC7的功能同样的功能的面。第1出射面112的形状在XZ截面上如图7所示是直线状，并且在YZ截面上如图8所示是向SAC/FAC11的外侧凸出的形状。即，第1出射面112是向SAC/FAC11的外侧凸出的1个透镜面，并且是具有沿着慢轴方向X的母线的柱形的透镜面。
因而，自第1入射面111入射到SAC/FAC11的各激光3在XZ截面上不在第1出射面112折射地自SAC/FAC11射出，在YZ截面上，在第1出射面112上被准直而自SAC/FAC11射出。即，自第1入射面111入射到SAC/FAC11的各激光3在通过第1出射面112时，在第1出射面112上沿快轴方向Y被准直。特别是，为了沿发散角较大的快轴方向Y在第1出射面112上高精度地对各激光3进行准直，第1出射面112的形状在YZ截面上是非圆弧状而非单纯的圆弧状。作为第1出射面112在YZ截面上的形状，期望的是具有与光轴方向Z一致的长轴的椭圆形状。在使第1出射面112在YZ截面上的形状为具有与光轴方向Z一致的长轴的椭圆形状时，能在第1出射面112更加高精度地对激光3进行准直。
在光束整形装置5中，SAC/FAC11的折射率越高，则第1出射面112的曲率越平缓，激光3自第1出射面112的出射角(即，在第1出射面112被准直后的激光3与第1出射面112的面法线所成的角度)越小。当激光3自第1出射面112的出射角减小时，激光3在第1出射面112处的损失减少，所以优选SAC/FAC11的折射率较高。在本例中，SAC/FAC11的折射率为1.7以上。其他的结构与实施方式1同样。
在这样的光束整形装置5中，SAC/FAC11的第1入射面111的形状在YZ截面上是以发光层2的出射端面2a上的点为中心的圆弧状，并且SAC/FAC11的第1出射面112的形状在YZ截面上是非圆弧状，SAC/FAC11的第1入射面111成为多个入射侧透镜面111a沿慢轴方向X排列的透镜阵列，所以能在第1入射面111对自各发光层2的出射端面2a分别射出的激光3中的沿慢轴方向X的激光3进行准直，在第1出射面112对沿快轴方向Y的激光3进行准直。由此，在慢轴方向X以及快轴方向Y的任意方向，都能利用1个SAC/FAC11对激光3进行准直，能够削减零件件数。另外，由于利用1个SAC/FAC11对激光3进行准直，所以还不需要进行像实施方式1、2那样的SAC6与FAC7间的定位作业以及固定作业，能够减少工时，谋求成本的降低。另外，在实施方式1、2那样的具有SAC6以及FAC7的光束整形装置5中，激光3透过第1入射面61、第1出射面62、第2入射面71以及第2出射面72这4个面，但在本实施方式中，激光3只透过SAC/FAC11的第1入射面111以及第1出射面112这2个面，所以能够减少激光3所透过的面的数量，与实施方式1、2相比，进一步增高激光3的利用效率。
另外，由于SAC/FAC11的折射率为1.7以上，所以能使SAC/FAC11的第1出射面112的曲率平缓，减少激光3在第1出射面112的损失。
另外，由于通过使用了模具的冲压成型形成SAC/FAC11，所以能使第1出射面112相对于第1入射面111的位置的误差极小，提高由SAC/FAC11获得的光束整形的精度。
另外，在所述的例子中，在SAC/FAC11未设有实施方式2所示的一对基座63，但也可以使一对基座63自SAC/FAC11的快轴方向Y的两端部向LD棒1侧突出。在该情况下，以在一对基座63与SAC/FAC11之间不产生交界的状态使一对基座63与SAC/FAC11为一体。当这样设置时，能与实施方式2同样地使SAC/FAC11的制造以及处理容易进行，通过将一基座63的端面63a固定于固定有LD棒1的吸热设备10的端面10a，能使SAC/FAC11相对于LD棒1的定位容易且更准确地进行。
另外，在所述的例子中，也可以与实施方式2同样地在SAC/FAC11设置相对于光轴方向Z倾斜的一对入射侧锥形面65。在该情况下，一对入射侧锥形面65沿慢轴方向X形成在第1入射面111的两侧。另外，在该情况下，以在XZ截面上随着从第1入射面111向LD棒1侧离开，一对入射侧锥形面65间的距离连续地扩大的方式，在SAC/FAC11形成有一对入射侧锥形面65。
实施方式4.
图9是表示将根据本发明的实施方式4的光束整形装置以及LD棒沿与发光层的快轴方向Y正交的XZ平面切断时的状态的剖视图。另外，图10是表示将图9的光束整形装置以及LD棒沿与发光层的慢轴方向X正交的YZ平面切断时的状态的剖视图。第1出射面62成为具有沿发光层2的慢轴方向X排列的多个出射侧透镜面62a的微透镜阵列。各出射侧透镜面62a沿慢轴方向X与第1入射面61的各入射侧透镜面61a的位置对位地配置。
各出射侧透镜面62a的形状是如图9所示在XZ截面上向SAC6的外侧凸出并且如图10所示在YZ截面上向SAC6的外侧凸出的形状。另外，各出射侧透镜面62a在XZ截面上的曲率半径与各入射侧透镜面61a在XZ截面上的曲率半径不同。此外，第1入射面61以及第1出射面62各自的形状在YZ截面上与实施方式1、2同样，是以发光层2的出射端面2a上的点为中心的同心的圆弧状。
在本实施方式中，SAC6的第1入射面61是与实施方式1的第1入射面61同样的面，入射侧透镜面61a的焦距fs也与实施方式1同样。另外，在本实施方式中，在XZ截面上，将出射侧透镜面62a的焦距设为fs×P/W，将出射侧透镜面62a的曲率半径Ru设为Ru＝Rv×P/W，将入射侧透镜面61a与出射侧透镜面62a之间的距离设为n×fs×(1+P/W)。这里，n是SAC6的折射率。其他的结构与实施方式1同样。
这里，在实施方式1所示的光束整形装置5中，随着发光层2的宽度W与LD棒1的发光层2的间距P的比例即占空因数F(F＝W/P)增大，透过了SAC6的激光3的剩余发散角沿慢轴方向X增大。特别是，当占空因数F超过50％时，透过了SAC6的激光3的剩余发散角变得比自发光层2的出射端面2a射出时的激光3的发散角大。相对于此，在本实施方式所示的光束整形装置5中，第1出射面62成为具有沿发光层2的慢轴方向X排列的多个出射侧透镜面62a的透镜阵列，从而使透过了SAC6的激光3的剩余发散角减小。
图11是表示图2的1条的量的发光层2和沿光轴方向Z与1条的量的发光层2相对的SAC6的部分的放大剖视图。另外，图12是表示图9的1条的量的发光层2和沿光轴方向Z与1条的量的发光层2相对的SAC6的部分的放大剖视图。另外，在图11中表示透过了实施方式1所示的光束整形装置5的SAC6的激光3沿慢轴方向X的剩余发散角ξ，在图12中表示透过了本实施方式所示的光束整形装置5的SAC6的激光3沿慢轴方向X的剩余发散角ξ。
在图11所示的实施方式1中，利用SAC6的入射侧透镜面61a对自发光层2的出射端面2a的中央的点以发散角θ射出的激光3a(虚线)进行准直。因而，在实施方式1中，自发光层2的宽度W的两端的点平行射出的激光3b(实线)在XZ截面上产生剩余发散角ξ。在实施方式1中，SAC6的折射率设为n时，如图11所示，自发光层2的宽度W的两端的点平行射出的激光3b在由入射侧透镜面61a的焦距fs与SAC6的折射率n之积(n×fs)特定的位置交叉一次，直接发散。在该情况下，在将焦距fs设为fs＝(P－W)/2θ时，剩余发散角ξ为ξ＝F/(1－F)×θ。
另一方面，在图12所示的本实施方式中，自发光层2的出射端面2a的宽度W的两端的点平行射出的激光3b(实线),在出射侧透镜面62a的位置扩宽至各发光层2间的整个间距P，在出射侧透镜面62a被准直。因而，在本实施方式中，自发光层2的出射端面2a上的中央的点以发散角θ射出的激光3a(虚线)在XZ截面上产生剩余发散角ξ。在本实施方式中，由自发光层2的出射端面2a上的中央的点以发散角θ射出的激光3a产生的剩余发散角ξ为ξ＝F×θ。
图13是在实施方式1和本实施方式中比较沿慢轴方向X的剩余发散角ξ与占空因数F的关系的曲线图。另外，在图13中，以发光层2的出射端面2a处的发散角θ的倍数表示纵轴的剩余发散角ξ。另外，在图13中，用实线表示本实施方式的剩余发散角ξ与占空因数F的关系，用虚线表示实施方式1的剩余发散角ξ与占空因数F的关系。
观察图13可知，本实施方式的剩余发散角ξ比实施方式1的剩余发散角ξ小。还可知，即使占空因数F的值增加，本实施方式也比实施方式1更能抑制剩余发散角ξ的增加。
在上述这样的光束整形装置5中，SAC6的第1出射面62具有沿发光层2的慢轴方向X排列的多个出射侧透镜面62a，各出射侧透镜面62a的形状是在XZ截面上向SAC6的外侧凸出并且在YZ截面上向SAC6的外侧凸出的形状，所以能使激光3的剩余发散角ξ比实施方式1小。由此，能使透过了SAC6后的激光3的损失减少，进一步提高激光3的利用效率。
另外，在所述的例子中，各出射侧透镜面62a的焦距为fs×P/W，但各出射侧透镜面62a的焦距不限定于此，只要各出射侧透镜面62a是在XZ截面上向SAC6的外侧凸出的形状，就能使剩余发散角ξ比实施方式1小。
另外，在所述的例子中，在SAC6未设有实施方式2所示的一对基座63，但也可以使一对基座63自SAC6的快轴方向Y的两端部向LD棒1侧突出。在该情况下，以在一对基座63与SAC6之间不产生交界的状态使一对基座63与SAC6成为一体。当这样设置时，能使SAC6的制造以及处理容易进行，并且能使SAC6相对于LD棒1的定位容易且更准确地进行。
另外，在所述的例子中，也可以与实施方式2同样地使一对基座73自FAC7的快轴方向Y的两端部向SAC6侧突出，并在SAC6设置与一对基座73嵌合的一对凹部64。在该情况下，以在一对基座73与FAC7之间不产生交界的状态使一对基座73与FAC7成为一体。当这样设置时，能使FAC7的制造以及处理容易进行，并且能使FAC7相对于SAC6的定位容易且更准确地进行。
另外，在所述的例子中，也可以与实施方式2同样地在SAC6设置相对于光轴方向Z倾斜的一对入射侧锥形面65。在该情况下，一对入射侧锥形面65沿慢轴方向X形成在第1入射面61的两侧。另外，在该情况下，以在XZ截面上随着从第1入射面61向LD棒1侧离开，一对入射侧锥形面65间的距离连续地扩大的方式，在SAC6形成一对入射侧锥形面65。
实施方式5.
图14是表示沿发光层的快轴方向Y对根据本发明的实施方式5的激光振荡器进行观察时的状态的图。激光振荡器200是相对于供给被准直后的多条激光3的光束供给装置201设置有外部谐振器构造的波长耦合型的激光振荡器。即，激光振荡器200具有光束供给装置201、聚光元件202、波长耦合元件203和局部反射镜204。聚光元件202沿各激光3的前进方向配置在光束供给装置201与局部反射镜204之间。波长耦合元件203沿各激光3的前进方向配置在聚光元件202与局部反射镜204之间。
光束供给装置201具有LD棒1以及光束整形装置5。LD棒1以及光束整形装置5各自的结构以及配置与实施方式1同样。发光层2的与出射端面2a相反的一侧的端面是反射激光3的反射端面2b。自LD棒1的出射端面2a射出的各激光3在被光束整形装置5准直后，向聚光元件202前进。
聚光元件202对自光束供给装置201通过衍射而扩展的各激光3再次进行准直，即，使这些激光3平行化，并且使各激光3的主光线会聚于波长耦合元件203上的一个点。作为聚光元件202，例如使用至少沿慢轴方向X具有凸出放大率的透镜。
波长耦合元件203例如是衍射光栅。波长耦合元件203使主光线利用聚光元件202会聚于一点的各激光3例如沿一次衍射方向进行衍射。
局部反射镜204使利用波长耦合元件203衍射后的各激光3的一部分沿激光3的前进方向的反方向进行反射，使各激光3的其余部分透过。
利用局部反射镜204反射后的激光3在前进过来的光路上沿反方向逆行，从而依次通过波长耦合元件203、聚光元件202和光束整形装置5，返回到射出了各激光3的各发光层2。返回到各发光层2的激光3在发光层2内通过而被反射端面2b反射，再次自发光层2的出射端面2a依次通过光束整形装置5、聚光元件202和波长耦合元件203，到达局部反射镜204。即，激光振荡器200是将发光层2作为增益介质即振荡源并在发光层2的反射端面2b与局部反射镜204之间使激光3谐振的谐振器。
自各发光层2射出的激光3相对于波长耦合元件203的入射角，基于LD棒1、聚光元件202和波长耦合元件203各自的位置等来决定。另一方面，将利用波长耦合元件203衍射的激光3即自波长耦合元件203射出的激光3的出射角，决定为使激光3垂直入射到局部反射镜204并被自局部反射镜204垂直反射。根据上述入射角和出射角将波长决定为某一值，从而在激光振荡器200中自动地选择能够振荡的波长，自激光振荡器200振荡所选出的波长的激光3。
自各发光层2射出的各激光3的各波长稍有不同，各激光3的波长沿慢轴方向X阶段性地变化。另外，在波长耦合元件203与局部反射镜204之间通过的激光3的状态处于多种波长的激光重叠为1条激光的状态。由此，透过局部反射镜204而自激光振荡器200射出的激光是1条多波长的激光。
在这种激光振荡器200中，使用了根据实施方式1的光束整形装置5，所以能使激光振荡器200的处理以及制造容易进行，并且能够谋求激光振荡器200的成本的降低，提高激光振荡器200中的激光3的利用效率。另外，FAC7能够选择任意的长度的焦距，所以通过增长FAC7的焦距，能够调低激光振荡器200的调整灵敏度。由此，能够获得对于温度变化等的干扰较强的稳定的激光振荡器200。
实施方式6.
图15是表示沿发光层的快轴方向Y对根据本发明的实施方式6的激光振荡器进行观察时的状态的图。光束供给装置201具有LD棒1、光束整形装置5和光路转换元件205。LD棒1以及光束整形装置5各自的结构以及配置与实施方式1同样。光路转换元件205沿各激光3的前进方向配置在光束整形装置5与聚光元件202之间。
图16是表示沿与快轴方向Y正交的XZ平面切断图15的光路转换元件205时的状态的剖视图。另外，图17是表示沿光轴方向Z观察图15的光路转换元件205时的状态的图。在光路转换元件205设有供各激光3入射的元件入射面215，和供入射到光路转换元件205的各激光3射出的元件出射面225。以元件入射面215朝向光束整形装置5侧，元件出射面225朝向光束整形装置5侧的相反侧即朝向波长耦合元件203侧的状态，配置光路转换元件205。
元件入射面215成为具有沿发光层2的慢轴方向X排列的多个入射侧透镜面215a的微透镜阵列。元件出射面225成为具有沿发光层2的慢轴方向X排列的多个出射侧透镜面225a的微透镜阵列。各入射侧透镜面215a以及各出射侧透镜面225a沿慢轴方向X相互对位地配置。另外，各入射侧透镜面215a以及各出射侧透镜面225a各自的形状相互相同。此外，各入射侧透镜面215a以及各出射侧透镜面225a各自的形状是在XY平面内具有沿着45deg的方向的母线的柱形。由此，各入射侧透镜面215a以及各出射侧透镜面225a各自的与母线垂直的截面上的形状是向光路转换元件205的外侧凸出的圆弧状或非圆弧状。
光路转换元件205对自元件入射面215入射的光线束的慢轴方向和快轴方向进行调换而使光线束自元件出射面225射出。即，光路转换元件205使激光3绕光轴方向Z旋转90deg，对激光3的慢轴方向和快轴方向进行调换。由此，激光3的慢轴方向在入射到光路转换元件205之前与X方向一致，但在自光路转换元件205射出后与Y方向一致。另外，激光3的快轴方向在入射到光路转换元件205之前与Y方向一致，但在自光路转换元件205射出后与X方向一致。来自光束整形装置5的各激光3在被光路转换元件205调换了慢轴方向和快轴方向后，到达聚光元件202。其他的结构与实施方式5同样。
在这种激光振荡器200中，光束供给装置201具有配置在光束整形装置5与聚光元件202之间的光路转换元件205，所以能够对来自光束整形装置5的各激光3的慢轴方向和快轴方向进行调换后使各激光3入射到聚光元件202，从而能够谋求激光振荡器200的小型化。另外，由于在慢轴方向以及快轴方向的各个方向上被光束整形装置5准直后的激光3入射到光路转换元件205，所以能够准确地对各激光3的慢轴方向以及快轴方向进行调换，使品质良好的激光3自激光振荡器200射出。此外，由于在慢轴方向以及快轴方向的各个方向上被光束整形装置5准直后的激光3入射到光路转换元件205，所以还能抑制在激光3通过光路转换元件205时的激光3的渐晕(vignetting)的发生。由此，能够获得激光3的利用效率高的激光振荡器200。
实施方式7.
图18是表示沿发光层的快轴方向Y对根据本发明的实施方式7的激光振荡器进行观察时的状态的图。在实施方式6中，在聚光元件202与波长耦合元件203之间未配置光学系统要素，但也可以在聚光元件202与波长耦合元件203之间配置λ/2板(HWP：Half-WavePlate，半波片)206。λ/2板206使各激光3的偏振方向绕光轴方向Z旋转90deg。即，在利用λ/2板206使自聚光元件202射出的各激光3的偏振方向绕光轴方向Z旋转了90deg后，入射到波长耦合元件203。其他的结构与实施方式6同样。由此，能够易于提高各激光3在波长耦合元件203中的衍射效率，进一步提高在激光振荡器200中的激光3的利用效率。
另外，在所述实施方式5～实施方式7中，在光束供给装置201中包括具有与实施方式1同样的结构的光束整形装置5，但也可以在光束供给装置201中包括具有与实施方式2～4中任一实施方式同样的结构的光束整形装置5。
另外，在所述实施方式5～实施方式7中，光束供给装置201的数量仅为1个，但也可以将光束供给装置201的数量设为多个。在该情况下，多个光束供给装置201分别配置在使各激光3的主光线会聚于波长耦合元件203上的一点的位置。当这样设置时，能使来自多个LD棒1的激光3重叠为1条激光，所以能够获得进一步高输出的激光振荡器200。
附图标记说明
1、LD棒；2、发光层(发光部)；2a、出射端面；3、激光；5、光束整形装置；6、SAC(第1准直透镜)；7、FAC(第2准直透镜)；11、SAC/FAC(第1准直透镜)；61、第1入射面；61a、入射侧透镜面；62、第1出射面；62a、出射侧透镜面；63、基座(安装用基座)；64、凹部；64b、凹部锥形面；65、入射侧锥形面；73、基座；73b、基座锥形面；111、第1入射面；111a、入射侧透镜面；112、第1出射面；200、激光振荡器；201、光束供给装置；202、聚光元件；203、波长耦合元件；204、局部反射镜；205、光路转换元件；206、λ/2板。

Claims (11)

1.一种光束整形装置，所述光束整形装置对自发光装置中沿第1方向排列的多个发光部各自的出射端面沿与所述第1方向正交的光轴方向射出的多条激光进行准直，其中，
所述光束整形装置包括：
第1准直透镜，所述第1准直透镜对在所述第1方向发散的所述激光进行准直；以及
第2准直透镜，所述第2准直透镜对在第2方向发散的所述激光进行准直，所述第2方向是与所述光轴方向以及所述第1方向均正交的方向，
所述第1准直透镜配置在所述发光装置与所述第2准直透镜之间，
在所述第1准直透镜设置有供所述激光入射的第1入射面和供所述激光射出的第1出射面，
所述第1入射面具有沿所述第1方向排列的多个入射侧透镜面，
各所述入射侧透镜面的形状为在与所述第2方向正交的截面上向所述第1准直透镜的外侧凸出且在与所述第1方向正交的截面上向所述第1准直透镜的内侧凹陷的形状，
所述第1入射面以及所述第1出射面各自的形状为在与所述第1方向正交的截面上以所述发光部的出射端面上的点为中心的同心的圆弧状。
2.根据权利要求1所述的光束整形装置，其中，
一对基座从所述第2准直透镜在所述第2方向上的两端部向所述第1准直透镜侧突出，
在所述第1准直透镜设有与所述一对基座嵌合的一对凹部，
在所述一对基座设有沿所述第2方向相互相对的一对基座锥形面，
所述一对基座锥形面间的距离朝向所述第1准直透镜扩大，
在所述一对凹部设有沿着所述基座锥形面的凹部锥形面。
3.根据权利要求1或2所述的光束整形装置，其中，
所述第1出射面具有沿所述第1方向排列的多个出射侧透镜面，
各所述出射侧透镜面的形状为在与所述第2方向正交的截面上向所述第1准直透镜的外侧凸出且在与所述第1方向正交的截面上向所述第1准直透镜的外侧凸出的形状。
4.一种光束整形装置，所述光束整形装置对自发光装置中沿第1方向排列的多个发光部各自的出射端面沿与所述第1方向正交的光轴方向射出的多条激光进行准直，其中，
所述光束整形装置具有第1准直透镜，所述第1准直透镜对在所述第1方向发散的激光和在第2方向发散的所述激光进行准直，所述第2方向是与所述光轴方向以及所述第1方向均正交的方向，
在所述第1准直透镜设有供所述激光入射的第1入射面和供所述激光射出的第1出射面，
所述第1入射面具有沿所述第1方向排列的多个入射侧透镜面，
各所述入射侧透镜面的形状为在与所述第2方向正交的截面上向所述第1准直透镜的外侧凸出且在与所述第1方向正交的截面上向所述第1准直透镜的内侧凹陷的形状，
所述第1出射面的形状为在与所述第1方向正交的截面上向所述第1准直透镜的外侧凸出的形状且是非圆弧状。
5.根据权利要求4所述的光束整形装置，其中，
所述第1准直透镜的折射率为1.7以上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光束整形装置，其中，
在所述第1准直透镜设有一对入射侧锥形面，
所述一对入射侧锥形面沿所述第1方向位于所述第1入射面的两侧，
在所述第1准直透镜的与所述第2方向正交的截面上，所述一对入射侧锥形面相对于所述光轴方向倾斜，并且所述一对入射侧锥形面间的距离随着从所述第1入射面向所述发光装置侧离开而连续地扩大。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光束整形装置，其中，
安装用基座自所述第1准直透镜向所述发光装置侧突出。
8.一种激光振荡器，其中，
所述激光振荡器包括：
光束供给装置，所述光束供给装置具有所述发光装置和权利要求1～7中任一项所述的光束整形装置；
聚光元件，所述聚光元件使自所述光束供给装置射出的所述多条激光会聚；
波长耦合元件，所述波长耦合元件使利用所述聚光元件会聚后的所述多条激光衍射；以及
局部反射镜，所述局部反射镜使利用所述波长耦合元件衍射后的所述多条激光的一部分沿所述激光的前进方向的反方向反射。
9.根据权利要求8所述的激光振荡器，其中，
所述光束供给装置具有光路转换元件，所述光路转换元件配置在所述光束整形装置与所述聚光元件之间，对所述激光的所述第1方向和所述第2方向进行调换。
10.根据权利要求8或9所述的激光振荡器，其中，
所述激光振荡器具有配置在所述聚光元件与所述波长耦合元件之间的λ/2板。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的激光振荡器，其中，
所述激光振荡器具有多个所述光束供给装置。
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