CN110073559A - 激光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明实现一种平均装置寿命比以往长的激光模块。激光模块(1)具备光纤(OF)和多个激光二极管(LD1～LD6)，将从各激光二极管(LDi)输出的激光输入到光纤(OF)。多个激光二极管(LD1～LD6)以如下方式配置：构成从光纤(OF)射出的返回光的光线中的近轴光线在各激光二极管(LDi)的出射端面处不与该激光二极管(LDi)的活性层相交，其中，所述近轴光线是指从光纤(OF)出射的出射角θ为由下式(A)给出的θ1以下的光线。NA：所述光纤的数值孔径。

Description

激光模块
技术领域
本发明涉及具备光纤和多个激光二极管的激光模块。
背景技术
作为光纤激光器的激励光源，广泛使用具备光纤和多个激光二极管的激光模块。在这样的激光模块中，从多个激光二极管输出的激光输入到光纤。通过使用这样的激光模块，能够得到从单个激光二极管无法得到的高功率的激光。
作为以往的激光模块，图5所示的激光模块5(参照专利文献1)、图6所示的激光模块6(参照专利文献2)等是代表性的。在图5所示的激光模块5中，使用7个双反射镜DM1～DM7，将从7个雷达二极管LD1～LD7输出的激光引导到光纤OF。另一方面，在图6所示的激光模块6中，使用7个单反射镜SM1～SM7，将从7个激光二极管LD1～LD7输出的激光引导到光纤OF。无论在哪一种激光模块中，都能够得到具有从各激光二极管输出的激光的约7倍的功率的激光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本登录特许公报“特许第5717714号公报”(登录日：2015年3月27日)
专利文献2：日本公开特许公报“特开2013-235943号公报”(公开日：2013年11月21日)
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在以往的激光模块5、6中，本申请发明人发现中央的激光二极管LD4的故障发生率高，由此，可能产生平均装置寿命变短这样的问题。并且，本申请发明人发现产生这样的问题的原因在于在将激光模块5、6连接到光纤激光器时产生的返回光。
即，在光纤激光器中，从激光模块5、6输出的激光被利用于添加于放大用光纤的稀土元素的激励，但不被利用于稀土元素的激励而残留的激光作为返回光再入射到激光模块5、6。另外，在放大用光纤中从稀土元素受激发射的激光的一部分也作为返回光入射到激光模块5、6。进一步地，由于从光纤激光器输出的激光反射到加工对象物而产生的反射光也有时作为返回光入射到激光模块5、6。另外，通过由于这些激光引起的受激拉曼散射而产生的斯托克斯光也有时作为返回光入射到激光模块5、6。
这些返回光在激光模块5、6中从光纤OF射出，入射到激光二极管LD1～LD7。从光纤OF射出的返回光成为高斯光束，所以，入射到中央的激光二极管LD4的返回光的强度大于入射到其他激光二极管LD1～LD3、LD5～LD7的返回光的强度。因此，中央的激光二极管LD4的故障发生率变高，其结果是，激光模块5、6的平均装置寿命变短。特别是，在放大用光纤中从稀土元素受激发射的激光分布于传播角窄的角度范围，所以，容易成为使中央的激光二极管LD4的故障发生率上升的原因。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，实现一种平均装置寿命比以往长的激光模块。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的激光模块具备光纤和多个激光二极管，将从所述多个激光二极管分别输出的激光输入到所述光纤，所述激光模块的特征在于，所述多个激光二极管以如下方式配置：构成从所述光纤射出的返回光的光线中的近轴光线在各激光二极管的出射端面处不与该激光二极管的活性层相交，其中，所述近轴光线是指从所述光纤出射的出射角θ为由下式(A)给出的θ1以下的光线，
[数1]
NA：所述光纤的数值孔径。
为了解决上述课题，本发明的激光模块具备光纤和2M-1个激光二极管，并将从所述2M-1个激光二极管分别输出的激光输入到所述光纤，所述M是2以上的自然数，所述激光模块的特征在于，所述2M-1个激光二极管以构成从所述光纤射出的返回光的光线中的、出射角为0°的光轴光线在各激光二极管的出射端面处不与该激光二极管的活性层相交的方式，在空间上集群化，所述2M-1个激光二极管以如下方式配置：各激光二极管的出射端面位于从N个点x1、x2、…、xN中选择出的2M-1个点x1、x2、…、xM、xN-M+2、xN-M+3、…、xN上，所述N个点x1、x2、…、xN等间隔地排列于特定的线段或者圆弧上，且从各点xj至所述光纤的入射端面为止的光程Lj为L1＞L2＞…＞LN，所述N是2M+1以上的自然数。
发明效果
根据本发明，能够实现一种平均装置寿命比以往长的激光模块。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的激光模块的立体图。
图2(a)是将图1所示的激光模块具备的激光二极管和光纤与从该光纤射出的返回光一起示出的立体图。(b)是示出从该光纤射出的返回光的光束分布图的图表。
图3是示出图1所示的激光模块的一个变形例的立体图。
图4是示出本发明的第2实施方式的激光模块的立体图。
图5是示出以往的激光模块的立体图。
图6是示出以往的激光模块的立体图。
具体实施方式
〔第1实施方式〕
(激光模块的结构)
参照图1，说明本发明的第1实施方式的激光模块1的结构。图1是示出本实施方式的激光模块1的结构的立体图。
如图1所示，激光模块1具备6个激光二极管LD1～LD6、6个F轴准直透镜FL1～FL6、6个S轴准直透镜SL1～SL6、6个双反射镜DM1～DM6、1个F轴聚光透镜FL、1个S轴聚光透镜SL以及1个光纤OF。激光二极管LD1～LD6、F轴准直透镜FL1～FL6、S轴准直透镜SL1～SL6、双反射镜DM1～DM6、F轴聚光透镜FL以及S轴聚光透镜SL放置于激光模块1的壳体底板。光纤OF贯通激光模块1的壳体侧壁，包括入射端面的端部被引入到激光模块1的壳体内。
激光二极管LDi(i是1以上且6以下的自然数)是输出激光的光源。在本实施方式中，将在图示的坐标系中以活性层与xy平面平行的方式且以出射端面与zx平面平行的方式配置的激光二极管用作激光二极管LDi。从激光二极管LDi输出前进方向与y轴正方向一致、F(Fast)轴与z轴平行、S(Slow)轴与x轴平行的激光。这些激光二极管LD1～LD6以各激光二极管LDi的出射端面位于与x轴平行的直线L上的方式配置，从激光二极管LD1～LD6输出的激光的光轴在与xy平面平行的平面内相互平行地排列。
将F轴准直透镜FLi配置于从激光二极管LDi输出的激光的光路上。在本实施方式中，将在图示的坐标系中以平坦面(入射面)朝向y轴负方向、弯曲面(出射面)朝向y轴正方向的方式配置的平凸柱面透镜用作F轴准直透镜FL1～FL6。F轴准直透镜FLi以与yz平面平行的剖面的y轴正方向侧的外缘描绘出圆弧的方式配置，对从激光二极管LDi输出的激光的F轴方向的扩散进行准直。
将S轴准直透镜SLi配置于透过了F轴准直透镜FLi的激光的光路上。在本实施方式中，将在图示的坐标系中以平坦面(入射面)朝向y轴负方向、弯曲面(出射面)朝向y轴正方向的方式配置的平凸柱面透镜用作S轴准直透镜SL1～SL6。S轴准直透镜SLi以与xy平面平行的剖面的y轴正方向侧的外缘描绘出圆弧的方式配置，对从激光二极管LDi输出并透过了F轴准直透镜FLi的激光的S轴方向的扩散进行准直。
将双反射镜DMi配置于透过了S轴准直透镜SLi的激光的光路上。双反射镜DMi由放置于壳体底板上的第1反射镜DMi1和放置于第1反射镜DMi1上的第2反射镜DMi2构成，所述第1反射镜DMi1的下表面粘接固定于壳体底板的上表面，所述第2反射镜DMi2的下表面粘接固定于第1反射镜DMi1的上表面。第1反射镜DMi1具有法线矢量与z轴正方向呈45°的反射面，使从LD芯片LDi射出的激光反射，将其前进方向从y轴正方向变换成z轴正方向，并且将其F轴从与z轴平行的状态变换成与y轴平行的状态。另外，第2反射镜DMi2具有法线矢量与z轴正方向呈135°的反射面，使由第1反射镜DMi1反射后的激光反射，将其前进方向从z轴正方向变换成x轴正方向，并且将其S轴从与x轴平行的状态变换成与z轴平行的状态。这些双反射镜DM1～DM6以从各激光二极管LDi至双反射镜DMi为止的光程li为l1＜l2＜l3＜l4＜l5＜l6的方式配置，由第2反射镜DM12～DM62反射后的激光的光轴在与xy平面平行的平面内相互平行地排列。
将F轴聚光透镜FL配置于由第2反射镜DM12～DM62反射后的激光的光路上。在本实施方式中，将在图示的坐标系中以弯曲面(入射面)朝向x轴负方向、平坦面(出射面)朝向x轴正方向的方式配置的平凸柱面透镜用作F轴聚光FL。F轴聚光透镜FL以与xy平面平行的剖面的x轴负方向侧的外缘描绘出圆弧的方式配置，(1)使由第2反射镜DM12～DM62反射后的激光以它们的光轴在1点处交叉的方式聚焦，并且(2)使这些激光分别以其F轴直径缩小的方式聚光。
将S轴聚光透镜SL配置于透过了F轴聚光透镜FL的激光的光路上。在本实施方式中，将在图示的坐标系中以弯曲面(入射面)朝向x轴负方向、平坦面(出射面)朝向x轴正方向的方式配置的平凸柱面透镜用作S轴聚光透镜SL。S轴聚光透镜SL以与yz平面平行的剖面的x轴负方向侧的外缘描绘出圆弧的方式配置，使由F轴聚光透镜FL聚焦以及聚光后的激光分别以其S轴直径缩小的方式聚光。
将光纤OF的入射端面配置于透过了S轴聚光透镜SL的激光的光轴交叉点。光纤OF以入射端面朝向x轴负方向的方式进行布线，由S轴聚光透镜SL聚光后的激光经由该入射端面入射到光纤OF。
此外，从激光二极管LD1～LD6输出的激光的前进方向可能分别独立地具有误差。即，从激光二极管LD1～LD6输出的激光的前进方向可能以y轴正方向为中心非均等地分布。因此，由双反射镜DM1～DM6的第2反射镜DM12～DM62反射后的激光的前进方向也可能分别独立地具有误差。即，由双反射镜DM1～DM6的第2反射镜DM12～DM62反射后的激光的前进方向也可能以x轴正方向为中心非均等地分布。
这些误差在激光模块1的制造过程中，能够使用双反射镜DM1～DM6来校正。即，在各双反射镜DMi中，第1反射镜DMi1在直至粘接固定到壳体底板为止的期间，能够以z轴作为旋转轴而旋转，第2反射镜DMi2在直至粘接固定到第1反射镜DMi1为止的期间，能够以z轴作为旋转轴而旋转。如果使第1反射镜DMi1旋转，则由第2反射镜DMi2反射后的激光的前进方向的仰角变化，如果使第2反射镜DMi2旋转，则由第2反射镜DMi2反射后的激光的前进方向的方位角变化。因此，在以由第2反射镜DMi2反射后的激光的前进方向与x轴正方向一致的方式使第1反射镜DMi1以及第2反射镜DMi2旋转之后，如果使预先涂敷于第1反射镜DMi1以及第2反射镜DMi2的下表面的粘接剂硬化，则能够得到校正了上述误差的激光模块1。
此外，在本实施方式中，采用以从激光二极管LD1～LD6输出的激光的光轴相互平行的方式设定激光二极管LD1～LD6的朝向的结构，但本发明不限定于此。即，也可以采用以这些激光的光轴的延长线在1点处交叉的方式设定激光二极管LD1～LD6的朝向的结构。另外，在本实施方式中，采用以由第2反射镜DM12～DM62反射后的激光的光轴相互平行的方式设定第2反射镜DM12～DM26的朝向的结构，但本发明不限定于此。即，也可以采用以这些激光的光轴的延长线在1点处交叉的方式设定第2反射镜DM12～DM26的朝向的结构。通过采用这些结构，能够使由F轴聚光透镜FL聚焦后的激光的光轴交叉点接近于F轴聚光透镜FL，使激光模块1的尺寸小型化。
另外，在本实施方式中，采用将激光二极管LD1～LD6以它们的出射端面处的活性层的中心排列于特定的线段上的方式配置的结构，但本发明不限定于此。即，也可以采用将激光二极管LD1～LD6以它们的出射端面处的活性层的中心排列于特定的圆弧上的方式配置的结构。前者的结构适合于从激光二极管LD1～LD6输出的激光的光轴相互平行的情况，后者的结构适合于从激光二极管LD1～LD6输出的激光的光轴在一点处交叉的情况。
(激光模块的特征)
参照图2，说明激光模块1的特征。在图2中，(a)是将激光模块1具备的激光二极管LD1～LD6以及光纤OF与从光纤OF射出的返回光一起示出的立体图，(b)是示出从光纤OF射出的返回光的光束分布图的图表。
激光模块1中的特征点在于，激光二极管LD1～LD6以构成从光纤OF的入射端面输出的返回光的光线中的光轴光线(更优选为近轴光线)不入射到各激光二极管LDi的活性层的方式，在空间上集群化。
在这里，激光二极管LD1～LDn在空间上集群化是指：存在某个阈值，(1)以间隔(例如，出射端面处的活性层的中心彼此之间的间隔)小于该阈值的激光二极管彼此属于相同的群组的方式，对激光二极管LD1～LDn进行分组，(2)属于不同的群组的激光二极管彼此之间的间隔大于该阈值。在激光二极管LD1～LDn以满足上述条件的方式进行群组化时，将各群组称为“集群”。孤立的(与相邻的激光二极管的间隔大于上述阈值的)激光二极管单独构成集群。
例如，在排列于特定的线段上的激光二极管LD1～LDn满足“属于不同的集群并彼此相邻的激光二极管LDm、LDm+1的间隔D宽于属于相同的集群并彼此相邻的激光二极管LDi、LDi+1(i＝1、2、…、m-1、m+1、…、n-1)的间隔d”这样的条件的情况下，能够视为激光二极管LD1～LDn集群化为由m个激光二极管LD1～LDm构成的第1集群以及由(n-m)个激光二极管LDm+1～LDn构成的第2集群。
在本实施方式中，激光二极管LD1～LD6以它们的出射端面处的活性层的中心位于等间隔地排列于线段PQ上的7个点x1、x2、…、x7中的、除去中央的点x4以外的6个点x1、x2、x3、x5、x6、x7上的方式配置。由此，6个激光二极管LD1～LD6分成由3个激光二极管LD1～LD3构成的第1集群以及由3个激光二极管LD4～LD6构成的第2集群。属于不同的集群并彼此相邻的激光二极管LD3、LD4的间隔D是属于相同的集群并彼此相邻的激光二极管LDi、LDi+1(i＝1、2、4、5)的间隔d的2倍。
从光纤OF射出的返回光的光束分布图通常如图2(b)所示是高斯型，被表示为由下式(1)定义的出射角θ的函数f(θ)。因此，从光纤OF射出的返回光的强度在出射角θ是0°时最大，在出射角θ是θ1＝σ(2ln2)1/2时成为最大值f(0)的1/2。在这里，σ是光束分布图f(θ)的标准偏差。如果假定为根据光纤OF的数值孔径NA确定的光束扩散角θ0＝Arcsin(NA)相当于光束分布图f(θ)的3σ，则返回光的强度为最大值f(0)的1/2的出射角θ1由下式(2)给出。在光纤OF的数值孔径NA是1.8的情况下，返回光的强度为最大值f(0)的1/2的出射角θ1约为4.1°。
[数2]
[数3]
因此，从光纤OF射出的返回光的光强度在出射角θ为0°的光轴光线中最大。因此，如果以该光轴光线不入射到激光二极管LD1～LD6的活性层的方式确定上述阈值，而使激光二极管LD1～LD6在空间上集群化，则能够使入射到激光二极管LD1～6的活性层的返回光的最大强度(在入射到各激光二极管LDi的活性层的返回光的强度中值最大的强度)小于以往的激光模块5(参照图5)。因此，激光二极管LD1～LD6的最大故障发生率(在各激光二极管LDi的故障发生率中值最大的故障发生率)低于以往的激光模块5的最大故障发生率，其结果是，激光模块1的平均装置寿命比以往的激光模块5的平均装置寿命长。此外，如果以返回光的光轴光线不入射到激光二极管LD1～LD6的活性层的方式配置激光二极管LD1～LD6，则无论激光二极管LD1～LD6是否在空间上集群化，都能够得到上述效果。
另外，从光纤OF射出的返回光的光强度在近轴光线中成为最大值的1/2以上，其中，所述近轴光线是指出射角θ为由上述式(2)给出的θ1以下的光线。因此，如果以这些近轴光线不入射到激光二极管LD1～LD6的活性层的方式确定上述阈值，而使激光二极管LD1～LD6在空间上集群化，则能够使入射到激光二极管LD1～LD6的活性层的返回光的最大强度小于以往的激光模块5(参照图5)的1/2。因此，能够使激光二极管LD1～LD6的最大故障发生率进一步地降低，其结果是，能够进一步地延长激光模块1的平均装置寿命。此外，如果以返回光的近轴光线不入射到激光二极管LD1～LD6的活性层的方式配置激光二极管LD1～LD6，则无论激光二极管LD1～LD6是否在空间上集群化，都能够得到上述效果。
另外，F轴聚光透镜FL优选是球面透镜。在F轴聚光透镜FL是球面透镜的情况下，与F轴聚光透镜FL是非球面透镜的情况相比，返回光的准直度变低，其结果是，入射到激光二极管LD1～LD6的活性层的返回光的光密度变低。因此，能够使激光二极管LD1～LD6的活性层的最大故障发生率进一步地降低，其结果是，能够进一步地延长激光模块1的平均装置寿命。
(变形例)
参照图3，说明激光模块1的一个变形例。图3是示出本变形例的激光模块1的结构的立体图。
图3所示的激光模块1从图1所示的激光模块1省去了激光二极管LD4、F轴准直透镜FL4、S轴准直透镜SL4以及双反射镜DM4。
在图3所示的激光模块1中，激光二极管LD1～LD3、LD5～LD6以它们的出射端面处的活性层的中心位于等间隔地排列于线段PQ上的7个点x1、x2、…、x7中的、除去中央附近的点x4、x5以外的5个点x1、x2、x3、x6、x7上的方式配置。由此，5个激光二极管LD1～LD3、LD5～LD6分成由3个激光二极管LD1～LD3构成的第1集群以及由2个激光二极管LD5～LD6构成的第2集群。属于不同的集群并彼此相邻的激光二极管LD3、LD5的间隔D是属于相同的集群并彼此相邻的激光二极管LDi、LDi+1(i＝1、2、4、5)的间隔d的3倍。
但是，如果对入射到等间隔地排列于线段PQ上的7个点x1、x2、…、x7的返回光的强度P(x1)、P(x2)、…、P(x7)进行比较，则有P(x4)＞P(x5)＞P(x3)＞P(x6)＞P(x2)＞P(x7)＞P(x1)。在这里，P(x4)＞P(x5)＞P(x6)＞P(x7)、P(x4)＞P(x3)＞P(x2)＞P(x1)是由于出射角θ越大(即，强度越小)的光线入射到离中央的点x4越远的点。另外，P(x5)＞P(x3)是由于点x5与点x3相比，从光纤OF的入射端面起的光程较短，所以，点x5与点x3相比，有强度较大的光线入射。P(x6)＞P(x2)、P(x7)＞P(x1)也是基于同样的理由。
因此，在将5个激光二极管以它们的出射端面处的活性层的中心位于等间隔地排列于线段PQ上的7个点x1、x2、…、x7中的某5个点上的方式配置的情况下，它们的出射端面处的活性层的中心位于点x1、x2、x3、x6、x7上是最佳的。这是由于，能够使入射到这5个激光二极管的返回光的最大强度比其他配置小。图3所示的激光模块1中的激光二极管LD1～LD3、LD5～LD6的配置在这个意义上是最佳的配置。
一般来说，在将2M-1个(M是2以上的自然数)激光二极管以各激光二极管的出射端面处的活性层的中心位于N个(N是2M+1以上的自然数)点x1、x2、…、xN中的某些点上的方式配置的情况下，与图3所示的激光模块1同样地，优选以各激光二极管的出射端面处的活性层的中心位于点x1、x2、…、xM、xN-M+2、xN-M+3、…、xN上的方式配置，所述N个点x1、x2、…、xN等间隔地排列于特定的线段或者圆弧上，且从各点xj至上述光纤的入射端面为止的光程Lj为L1＞L2＞…＞LN。这是由于，该配置在使各激光二极管的出射端面处的活性层的中心位于从N个点x1、x2、…、xN选择出的2M-1个点上的NC2M-1种配置中，是入射到2M-1个激光二极管的返回光的最大强度最小的配置。
此外，在将2M个(M是2以上的自然数)激光二极管以各激光二极管的出射端面的中心位于N个(N是2M+1以上的自然数)点x1、x2、…、xN中的某些点上的方式配置的情况下，与图1所示的激光模块1同样地，优选以各激光二极管的出射端面处的活性层的中心位于点x1、x2、…、xM、xN-M+1、xN-M+2、…、xN上的方式配置，所述N个点x1、x2、…、xN等间隔地排列于特定的线段或者圆弧上，且从各点xj至上述光纤的入射端面为止的光程Lj为L1＞L2＞…＞LN。这是由于，该配置在使各激光二极管的出射端面处的活性层的中心位于从N个点x1、x2、…、xN选择出的2M个点上的NC2M种配置中，是入射到2M个激光二极管的返回光的最大强度最小的配置。
〔第2实施方式〕
参照图4，说明本发明的第2实施方式的激光模块2的结构。图4是示出本实施方式的激光模块2的结构的立体图。
如图4所示，激光模块2具备6个激光二极管LD1～LD6、6个F轴准直透镜FL1～FL6、6个S轴准直透镜SL1～SL6、6个单反射镜SM1～SM6、1个聚光透镜L以及1个光纤OF。激光二极管LD1～LD6、F轴准直透镜FL1～FL6、S轴准直透镜SL1～SL6、单反射镜SM1～SM6、聚光透镜L放置于激光模块1的壳体底板。光纤OF贯通激光模块1的壳体侧壁，包括入射端面的端部被引入到激光模块1的壳体内。
激光二极管LDi(i是1以上且6以下的自然数)是输出激光的光源。在本实施方式中，将在图示的坐标系中以活性层与xy平面平行的方式且以出射端面与zx平面平行的方式配置的激光二极管用作激光二极管LDi。从激光二极管LDi输出前进方向与y轴正方向一致、F(Fast)轴与z轴平行、S(Slow)轴与x轴平行的激光。这些激光二极管LD1～LD6以各激光二极管LDi的高度(z坐标)Hi为H1＞H2＞…＞H6的方式，配置于在x轴负方向侧高而在x轴正方向侧低的阶梯状的壳体底板的各级。
将F轴准直透镜FLi配置于从激光二极管LDi输出的激光的光路上。在本实施方式中，将在图示的坐标系中以平坦面(入射面)朝向y轴负方向、弯曲面(出射面)朝向y轴正方向的方式配置的平凸柱面透镜用作F轴准直透镜FL1～FL6。F轴准直透镜FLi以与yz平面平行的剖面的y轴正方向侧的外缘描绘出圆弧的方式配置，对从激光二极管LDi输出的激光的F轴方向的扩散进行准直。
将S轴准直透镜SLi配置于透过了F轴准直透镜FLi的激光的光路上。在本实施方式中，将在图示的坐标系中以平坦面(入射面)朝向y轴负方向、弯曲面(出射面)朝向y轴正方向的方式配置的平凸柱面透镜用作S轴准直透镜SL1～SL6。S轴准直透镜SLi以与xy平面平行的剖面的y轴正方向侧的外缘描绘出圆弧的方式配置，对从激光二极管LDi输出并透过了F轴准直透镜FLi的激光的S轴方向的扩散进行准直。
将单反射镜SMi配置于透过了S轴准直透镜SLi的激光的光路上。第1反射镜DMi1具有法线矢量与z轴正交、并且与x轴正方向和y轴负方向呈45°的反射面，使从LD芯片LDi射出的激光反射，将其前进方向从y轴正方向变换成x轴正方向，并且将其S轴从与x轴平行的状态变换成与y轴平行的状态。这些单反射镜SM1～SM6以从各激光二极管LDi至单反射镜SMi为止的光程li为l1＝l2＝l3＝l4＝l5＝l6的方式配置，由单反射镜SM1～SM6反射后的激光的光轴在与zx平面平行的平面内相互平行地排列。
将聚光透镜L配置于由单反射镜SM1～SM6反射后的激光的光路上。在本实施方式中，将在图示的坐标系中以弯曲面(入射面)朝向x轴负方向、平坦面(出射面)朝向x轴正方向的方式配置的平凸透镜用作聚光L。聚光透镜L(1)使由单反射镜SM1～SM6反射后的激光以它们的光轴在1点处交叉的方式聚焦，并且(2)使这些激光各自以其光束直径缩小的方式聚光。
将光纤OF的入射端面配置于透过了聚光透镜L的激光的光轴交叉点。光纤OF以入射端面朝向x轴负方向的方式进行布线，由S轴聚光透镜SL聚光后的激光经由该入射端面入射到光纤OF。
激光模块2中的特征点在于，以构成从光纤OF的入射端面输出的返回光的光线中的光轴光线(更优选为近轴光线)不入射到各激光二极管LDi的出射端面的方式使激光二极管LD1～LD6在空间上集群化这一点。
在以从光纤OF射出的返回光中的、出射角θ为0°的光轴光线不入射到激光二极管LD1～LD6的方式使激光二极管LD1～LD6在空间上集群化的情况下，能够使入射到激光二极管LD1～6的返回光的最大强度小于以往的激光模块6(参照图6)。因此，激光二极管LD1～LD6的最大故障发生率低于以往的激光模块6的最大故障发生率，其结果是，激光模块2的平均装置寿命比以往的激光模块6的平均装置寿命长。
另外，在以从光纤OF射出的返回光中的近轴光线不入射到激光二极管LD1～LD6的方式使激光二极管LD1～LD6在空间上集群化的情况下，能够使入射到激光二极管LD1～6的返回光的最大强度小于以往的激光模块6(参照图6)的1/2，其中，所述近轴光线是指出射角θ为由上述式(2)给出的θ1以下的光线。因此，能够使激光二极管LD1～LD6的最大故障发生率进一步地降低，其结果是，能够进一步地延长激光模块2的平均装置寿命。
〔总结〕
各实施方式的激光模块(1、2)具备多个激光二极管(LD1～LDn)以及光纤(OF)，将从上述多个激光二极管(LD1～LDn)分别输出的激光输入到上述光纤(OF)，上述激光模块(1、2)的特征在于，上述多个激光二极管(LD1～LDn)以构成从上述光纤(OF)射出的返回光的光线中的、出射角为0°的光轴光线在各激光二极管(LD1～LDn)的出射端面处不与该激光二极管(LD1～LDn)的活性层相交的方式，在空间上进行集群化。
根据上述结构，能够使入射到上述多个激光二极管(LD1～LDn)的返回光的最大强度(在入射到各激光二极管(LD1～LDn)的返回光的强度中值最大的强度)比以往变小。因此，能够使上述多个激光二极管(LD1～LDn)的最大故障发生率(在各激光二极管的故障发生率中值最大的故障发生率)比以往变低，其结果是，能够使上述激光模块(1、2)的平均装置寿命比以往变长。
在各实施方式的激光模块(1、2)中，上述多个激光二极管(LD1～LDn)优选以构成从上述光纤(OF)射出的返回光的光线中的近轴光线在各激光二极管(LD1～LD6)的出射端面处不与该激光二极管(LD1～LD6)的活性层相交的方式，在空间上进行集群化，其中，所述近轴光线是指从上述光纤(OF)出射的出射角θ为由下式(A)给出的θ1以下的光线。
[数4]
NA：上述光纤的数值孔径
根据上述结构，能够将入射到上述多个激光二极管(LD1～LDn)的返回光的最大强度设为以往的1/2以下。因此，能够使上述多个激光二极管(LD1～LDn)的最大故障发生率进一步地变低，其结果是，能够使上述激光模块(1、2)的平均装置寿命进一步地变长。
在各实施方式的激光模块(1、2)中，上述多个激光二极管(LD1～LDn)优选以各激光二极管(LDi)的出射端面排列于特定的线段或者圆弧上的方式且以属于不同的集群并彼此相邻的激光二极管(LDi、LDi+1)彼此之间的间隔比属于相同的集群并彼此相邻的激光二极管彼此之间的间隔宽的方式配置。
根据上述结构，与散乱地配置上述多个激光二极管(LD1～LDn)的情况(例如将一部分激光二极管配置于光轴光线的右侧、将剩余的激光二极管配置于光轴光线的左侧的情况)相比，能够减少上述多个激光二极管(LD1～LD6)的配置所需的空间，其结果是，能够减小上述激光模块(1、2)的装置尺寸。
在各实施方式的激光模块(1、2)中，在具备2M个(M是2以上的自然数)激光二极管(LD1～LD2M)的情况下，上述2M个激光二极管(LD1～LD2M)优选以各激光二极管(LDi)的出射端面的中心位于从N个(N是2M+1以上的自然数)点x1、x2、…、xN中选择出的2M个点x1、x2、…、xM、xN-M+1、xN-M+2、…、xN上的方式配置，所述N个点x1、x2、…、xN等间隔地排列于上述特定的线段或者圆弧上，且从各点xj至上述光纤(OF)的入射端面为止的光程Lj为L1＞L2＞…＞LN。
上述配置在使各激光二极管(LDi)的出射端面的中心位于从上述N个点x1、x2、…、xN选择出的2M个点上的NC2M种配置中，是入射到上述2M个激光二极管(LD1～LD2M)的返回光的最大强度最小的配置。即，根据上述结构，能够使上述激光模块(1、2)的平均装置寿命比采用其他配置的情况更长。
在各实施方式的激光模块(1、2)中，在具备2M-1个(M是2以上的自然数)激光二极管(LD1～LD2M-1)的情况下，上述2M-1个激光二极管(LD1～LD2M-1)优选以各激光二极管(LDi)的出射端面的中心位于从N个(N是2M+1以上的自然数)点x1、x2、…、xN中选择出的2M-1个点x1、x2、…、xM、xN-M+2、xN-M+3、…、xN上的方式配置，所述N个点x1、x2、…、xN等间隔地排列于上述特定的线段或者圆弧上，且从各点xj至上述光纤(OF)的入射端面为止的光程Lj为L1＞L2＞…＞LN。
上述配置在使各激光二极管(LDi)的出射端面的中心位于从上述N个点x1、x2、…、xN选择出的2M-1个点上的NC2M-1种配置中，是入射到上述2M-1个激光二极管(LD1～LD2M-1)的返回光的最大强度最小的配置。即，根据上述结构，能够使上述激光模块(1、2)的平均装置寿命比采用其他配置的情况更长。
各实施方式的激光模块(1、2)具备多个激光二极管(LD1～LDn)以及光纤(OF)，将从上述多个激光二极管(LD1～LDn)分别输出的激光输入到上述光纤(OF)，上述激光模块(1、2)的特征在于，上述多个激光二极管(LD1～LDn)以构成从上述光纤(OF)射出的返回光的光线中的近轴光线在各激光二极管(LDi)的出射端面处不与该激光二极管(LDi)的活性层相交的方式配置，其中，所述近轴光线是指从上述光纤(OF)出射的出射角θ为由下式(A)给出的θ1以下的光线。
[数5]
NA：上述光纤的数值孔径。
根据上述结构，能够将入射到上述多个激光二极管(LD1～LDn)的返回光的最大强度设为以往的1/2以下。因此，能够使上述多个激光二极管(LD1～LDn)的最大故障发生率比以往变低，其结果是，能够使上述激光模块(1、2)的平均装置寿命比以往变长。
〔附记事项〕
本发明不限定于上述各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，关于将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式，也包括在本发明的技术范围中。
标号说明
1、2 激光模块
LD1～LD6 激光二极管
FL1～FL6 F轴准直透镜
SL1～SL6 S轴准直透镜
DM1～DM6 双反射镜
SM1～SM6 单反射镜
FL F轴聚光透镜
SL S轴聚光透镜
L 聚光透镜
OF 光纤

Claims (6)

1.一种激光模块，具备光纤和多个激光二极管，将从所述多个激光二极管分别输出的激光输入到所述光纤，所述激光模块的特征在于，
所述多个激光二极管以如下方式配置：构成从所述光纤射出的返回光的光线中的近轴光线在各激光二极管的出射端面处不与该激光二极管的活性层相交，其中，所述近轴光线是指从所述光纤出射的出射角θ为由下式(A)给出的θ1以下的光线，
[数1]
NA：所述光纤的数值孔径。
2.根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于，
所述多个激光二极管在空间上集群化。
3.根据权利要求1或2所述的激光模块，其特征在于，
所述多个激光二极管以如下方式配置：各激光二极管的出射端面排列于特定的线段或者圆弧上，并且，属于不同的集群并彼此相邻的激光二极管彼此之间的间隔比属于相同的集群并彼此相邻的激光二极管彼此之间的间隔宽。
4.根据权利要求3所述的激光模块，其特征在于，
该激光模块具备2M个激光二极管，所述M是2以上的自然数，
所述2M个激光二极管以如下方式配置：各激光二极管的出射端面位于从N个点x1、x2、…、xN中选择出的2M个点x1、x2、…、xM、xN-M+1、xN-M+2、…、xN上，所述N个点x1、x2、…、xN等间隔地排列于所述特定的线段或者圆弧上，且从各点xj至所述光纤的入射端面为止的光程Lj为L1＞L2＞…＞LN，所述N是2M+1以上的自然数。
5.根据权利要求3所述的激光模块，其特征在于，
该激光模块具备2M-1个激光二极管，所述M是2以上的自然数，
所述2M-1个激光二极管以如下方式配置：各激光二极管的出射端面位于从N个点x1、x2、…、xN中选择出的2M-1个点x1、x2、…、xM、xN-M+2、xN-M+3、…、xN上，所述N个点x1、x2、…、xN等间隔地排列于所述特定的线段或者圆弧上，且从各点xj至所述光纤的入射端面为止的光程Lj为L1＞L2＞…＞LN，所述N是2M+1以上的自然数。
6.一种激光模块，具备光纤和2M-1个激光二极管，并将从所述2M-1个激光二极管分别输出的激光输入到所述光纤，所述M是2以上的自然数，所述激光模块的特征在于，
所述2M-1个激光二极管以构成从所述光纤射出的返回光的光线中的、出射角为0°的光轴光线在各激光二极管的出射端面处不与该激光二极管的活性层相交的方式，在空间上集群化，
所述2M-1个激光二极管以如下方式配置：各激光二极管的出射端面位于从N个点x1、x2、…、xN中选择出的2M-1个点x1、x2、…、xM、xN-M+2、xN-M+3、…、xN上，所述N个点x1、x2、…、xN等间隔地排列于特定的线段或者圆弧上，且从各点xj至所述光纤的入射端面为止的光程Lj为L1＞L2＞…＞LN，所述N是2M+1以上的自然数。
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