CN111712976A - 半导体激光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够实现光纤激光器的高输出化的半导体激光模块。半导体激光模块具备：被安装构件，具有被安装面；多个半导体激光元件，设置在所述被安装构件的所述被安装面上；透镜，对于从所述半导体激光元件射出的激光进行准直；聚光透镜，对所述激光进行聚光；及光纤，供聚光后的所述激光进行光耦合，所述半导体激光模块还在对所述激光进行聚光的聚光透镜与对从所述半导体激光元件射出的激光进行准直的透镜之间具备限制所述激光的慢速轴方向的光的光阑。

Description

半导体激光模块
技术领域
本发明涉及半导体激光模块。
背景技术
半导体激光器具有消耗电力小且小型等特征，在光通信、光存储、物质加工等各种领域中被广泛利用。作为安装有半导体激光器的半导体激光模块，已知有在封装体内设有多个半导体激光元件(以下，也称为半导体激光器)的结构(专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5730814号公报
发明内容
发明的概要
发明要解决的课题
在设有多个半导体激光器的半导体激光模块中，从多个半导体激光器射出的激光通过透镜被准直之后，通过聚光透镜被聚光而与光纤耦合。在此，关于向光纤入射的激光的数值孔径，使用图13及图14进行说明。
图13是表示向光纤入射的来自半导体激光器的激光的远视场像的示意图。图14是表示向聚光透镜入射的来自半导体激光器的激光的像的示意图。半导体激光器具有由于激光的出射口处的衍射的影响而远视场像成为椭圆形的特征。因此，在半导体激光模块中，由各半导体激光器得来的激光如图13所示在向光纤入射的时刻成为椭圆形的远视场像1311。在此，椭圆形的远视场像1311的短轴为激光的高速轴，长轴为慢速轴。在设有多个半导体激光器的半导体激光模块中，向聚光透镜入射的激光如图14所示，由各半导体激光器得来的椭圆形的像1411形成为沿高速轴方向重叠的像。在此，设向光纤入射的激光的慢速轴方向的数值孔径为NAv，高速轴方向的数值孔径为NAh时，向聚光透镜入射的激光的数值孔径NAFiberout由式1表示。
[数学式1]
Figure BDA0002629029560000021
在此，NAv根据半导体激光器的高速轴方向的光束扩展角度和半导体激光器的搭载数而变化，NAh根据半导体激光器的慢速轴方向的光束扩展角度而变化。随着提高半导体激光器的驱动电力，向聚光透镜入射的激光的椭圆形的像1411也增大，但是特别是慢速轴方向的长大化显著。即，当提高半导体激光器的驱动电力时，NAh显著增加。因此，为了避免NAFiberout超过一定的值而将半导体激光器的驱动电力制约成一定的水平，进而能够搭载的半导体激光器的个数也受到限制。根据以上的理由，在以往的半导体激光模块中，光纤激光器的高输出化存在极限。
本发明的目的是，鉴于上述情况，提供一种能够实现光纤激光器的高输出化的半导体激光模块。
用于解决课题的方案
根据本发明的一观点，提供一种半导体激光模块，其特征在于，具备：被安装构件，具有被安装面；多个半导体激光元件，设置在所述被安装构件的所述被安装面上；透镜，对于从所述半导体激光元件射出的激光进行准直；聚光透镜，对所述激光进行聚光；光纤，供聚光后的所述激光进行光耦合，所述半导体激光模块还在对所述激光进行聚光的聚光透镜与对从所述半导体激光元件射出的激光进行准直的透镜之间具备限制所述激光的慢速轴方向的光的光阑。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够实现光纤激光器的高输出化的半导体激光模块。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的半导体激光模块的俯视图。
图2是表示本发明的第一实施方式的半导体激光模块的立体图。
图3是说明本发明的第一实施方式的半导体激光模块中的光阑的配置的局部放大立体图。
图4是表示本发明的第一实施方式的光源装置的概略图。
图5是表示使用了本发明的第一实施方式的光源装置作为激励光源的光纤激光器的概略图。
图6是说明本发明的第二实施方式的半导体激光模块的光阑的配置的局部放大立体图。
图7是说明本发明的第三实施方式的半导体激光模块中的光阑的配置的局部放大立体图。
图8是说明本发明的第四实施方式的半导体激光模块中的光阑的配置的局部放大立体图。
图9是表示本发明的第五实施方式的半导体激光模块的俯视图。
图10是说明本发明的第五实施方式的半导体激光模块中的反射镜的配置的局部放大立体图。
图11是说明本发明的第六实施方式的半导体激光模块中的滤光片的配置的局部放大立体图。
图12是表示本发明的第七实施方式的半导体激光模块的俯视图。
图13是表示向光纤入射的来自半导体激光器的激光的远视场像的示意图。
图14是表示向聚光透镜入射的来自半导体激光器的激光的像的示意图。
具体实施方式
[第一实施方式]
关于本发明的第一实施方式的半导体激光模块，使用图1至图3进行说明。
首先，使用图1至图3，说明本实施方式的半导体激光模块的结构。图1是表示本实施方式的半导体激光模块的俯视图。图2是表示本实施方式的半导体激光模块的立体图。而且，图3是说明本实施方式的半导体激光模块中的光阑的配置的局部放大立体图。
本实施方式的半导体激光模块具有多个半导体激光元件作为激光器元件。如图1及图2所示，本实施方式的半导体激光模块10具有多个半导体激光元件12和与多个半导体激光元件12对应设置的光学系统14。而且，本实施方式的半导体激光模块10具有设有多个半导体激光元件12、光学系统14等的作为被安装构件的底板部24。此外，本实施方式的半导体激光模块10具有输出激光的输出部18和能够分别与外部电连接的端子部20、22。
底板部24是例如具有在一方向上长的例如大致矩形形状的俯视形状的板状的构件，具有上表面和与上表面相对的下表面。底板部24与后述的台阶部38一起构成被安装构件。在底板部24中，在其长度方向上相互相对的一端部及另一端部分别成为前方端部及后方端部。需要说明的是，底板部24的俯视形状没有特别限定，可以采用各种形状。
由底板部24及台阶部38构成的被安装构件具有安装半导体激光元件12、光学系统14、端子部20、22等的多个被安装面。具体而言，底板部24的上表面和台阶部38中的多个台阶40的上表面成为被安装面。多个台阶40的上表面分别成为与底板部24的上表面平行的被安装面，距底板部24的上表面的高度互不相同。
需要说明的是，安装半导体激光元件12、构成光学系统14的光学元件等的被安装构件没有限定为由底板部24那样的板状构件及设置于该板状构件的台阶部38构成的结构。被安装构件只要是具有能安装半导体激光元件12、光学元件等的一个或多个被安装面的结构即可。而且，被安装面并不局限于平面，可以为曲面、凹凸面，但是优选为平面。
在底板部24的上表面上设有多个半导体激光元件12、光学系统14、后述的聚光透镜64、65及后述的光阑111。而且，在底板部24的上表面上如后所述设有端子部20、22。
如后所述，底板部24是在将半导体激光模块10设置于基板上时使其下表面接触并设置于基板的设置面上的结构。在底板部24的上表面上设有台阶部38。台阶部38成为台阶状，在设从半导体激光模块10输出激光的一侧设为前方时，具有沿着底板部24的前后方向并列设置的多个台阶40。台阶部38的多个台阶40随着从前方朝向后方而逐步升高。即，分别作为被安装面的多个台阶40的上表面中，后方的上表面比前方的上表面距底板部24的上表面的高度高。台阶部38可以与底板部24一体形成，也可以是通过钎焊等而固定于底板部24的另一部件。
在底板部24的上表面上及台阶部38的多个台阶40的上表面上设置有多个半导体激光元件12。多个半导体激光元件12例如是使激发波长、输出及其他激光器特性彼此相同的同一半导体激光元件。需要说明的是，多个半导体激光元件12的个数没有特别限定，可以根据半导体激光模块10要求的激光器输出等而适当设定。
多个半导体激光元件12是在不同的芯片上形成的相互分开的独立的元件。各半导体激光元件12例如以通过钎焊等固定并搭载于过渡热沉(submount)42上的过渡热沉芯片封装(Chip On Submount，COS)的方式设置在底板部24的上表面上及台阶部38的多个台阶40上。
在底板部24上及台阶部38的多个台阶40上设置的多个半导体激光元件12沿底板部24的长度方向排列成一列。在排列成一列的多个半导体激光元件12之间设有由台阶部38产生的高低差。多个半导体激光元件12分别以激光的输出方向成为底板部24的短边方向的方式配置。排列成一列的多个半导体激光元件12以相对于该排列而向同一方侧输出激光的方式配置。需要说明的是，多个半导体激光元件12的排列可以不仅为一列，还可以设置多列。
在多个半导体激光元件12的排列中，相邻的半导体激光元件12的电极通过引线键合(wire bonding)等而被电连接。由此，多个半导体激光元件12被串联连接。需要说明的是，将半导体激光元件12电连接的方法没有特别限定，可以使用各种方法，例如可以使用日本特开2015-185667号公报记载的基于引线键合的方法。
在多个半导体激光元件12的排列的前方侧，在底板部24的上表面上设有端子部20。而且，在多个半导体激光元件12的排列的后方侧，在底板部24的上表面上设有端子部22。端子部20、22分别能够与外部的驱动电源电连接，是用于通过驱动电源向多个半导体激光元件12分别施加驱动电流的结构。端子部20、22中的一方连接于驱动电源的正极端子，另一方连接于驱动电源的负极端子。
端子部20、22分别具有元件连接部44和与元件连接部44电连接的外部连接部46。端子部20、22分别是在与外部的电连接时利用螺钉的连接形式的结构。
各端子部20、22的元件连接部44设置在底板部24的上表面上。这样，作为各端子部20、22的一部分的元件连接部44设置于底板部24。各端子部20、22的元件连接部44分别具有片状导体48。片状导体48与底板部24平行设置。片状导体48经由例如基于引线键合的丝线而电连接于串联连接的多个半导体激光元件12的排列中的端部的半导体激光元件12的电极。
更具体而言，端子部20中的元件连接部44的片状导体48经由基于引线键合的丝线而电连接于串联连接的多个半导体激光元件12的排列中的前侧的端部的半导体激光元件12的电极。而且，端子部22中的元件连接部44的片状导体48经由基于引线键合的丝线而电连接于串联连接的多个半导体激光元件12的排列中的后侧的端部的半导体激光元件12的电极。需要说明的是，将元件连接部44的片状导体48与半导体激光元件12的电极电连接的方法没有限定为基于引线键合的方法，可以使用各种方法。
各端子部20、22的外部连接部46设置在元件连接部44上。各端子部20、22的外部连接部46具有例如形成为与底板部24垂直的柱状的柱状导体50。在各端子部20、22中，柱状导体50电连接于片状导体48。各柱状导体50在上端具有朝向上方开口的内螺纹孔52。各内螺纹孔52是如后所述为了与外部的电连接而使用的结构。这样，各端子部20、22的外部连接部46相对于底板部24而朝上设置。即，作为各端子部20、22的一部分的外部连接部46在设置并固定底板部24的设置面的相反侧，以向该设置面的相反方向延伸的方式设置。需要说明的是，相对于底板部24向上是指除了在与底板部24正交的方向上相对于底板部24向上的情况之外，还包括在相对于与底板部24正交的方向以规定的倾斜角度倾斜的方向上相对于底板部24向上的情况。即，相对于底板部24向上的方向不仅是与底板部24正交的方向，而且也可以是相对于与底板部24正交的方向以规定的倾斜角度倾斜的方向。
各端子部20、22的外部连接部46可以利用与内螺纹孔52螺合的螺钉或螺纹部来与外部电连接。例如，能够通过与内螺纹孔52螺合的螺钉，使作为导体棒的母排与柱状导体50接触并固定于外部连接部46，经由固定的母排将外部连接部46与外部电连接。而且，能够使用具有与内螺纹孔52螺合的外螺纹部的外部端子，将外部端子的外螺纹部螺合并固定于内螺纹孔52，经由固定的外部端子将外部连接部46与外部电连接。而且，能够通过与内螺纹孔52螺合的外螺纹，使例如圆形或开叉形的作为压接端子的外部端子与柱状导体50接触并固定于外部连接部46，经由固定的外部端子将外部连接部46与外部电连接。
在多个半导体激光元件12的排列的一方侧设有光学系统14。光学系统14具有多组的准直透镜58、60及反射镜62作为构成该光学系统14的光学元件。多组的准直透镜58、60及反射镜62对应于多个半导体激光元件12而设置在底板部24的上表面上及台阶部38的多个台阶40的上表面上。多个准直透镜58成为光学特性相同的同一结构。多个准直透镜60成为光学特性相同的同一结构。多个反射镜62成为光学特性相同的同一结构。构成光学系统14的光学元件没有限定为准直透镜58、60、反射镜62，可以使用其他的光学元件而构成。
在准直透镜58、60及反射镜62的各组中，准直透镜58、60在对应的半导体激光元件12的激光的输出侧顺次配置。而且，反射镜62配置于准直透镜60的后段。准直透镜58、60将从对应的半导体激光元件12输出的激光分别沿纵向及横向准直而成为平行光。反射镜62将通过对应的准直透镜58、60准直后的激光向前方侧反射90°，导向设有输出部18的底板部24的前方侧。
在底板部24的前方端部的上表面上设有输出部18。在输出部18与光学系统14之间设有聚光透镜64、65及光阑111。输出部18具有用于输出激光的光纤68，通过光纤68输出激光。需要说明的是，光纤68的长度根据设计可以适当变更。
输出部18的光纤68具有作为固定在底板部24的上表面上的一端的固定端和作为向底板部24的外部引出的一端的输出端。聚光透镜64、65与光学系统14一起构成用于使从多个半导体激光元件12输出的激光向光纤68的固定端入射的光学系统。聚光透镜64、65使由多个反射镜62分别反射的激光聚光并向光纤68的固定端入射。入射到光纤68的固定端的激光在光纤68中传播，作为半导体激光模块10的输出从光纤68的输出端输出。在本实施方式中示出了聚光透镜由两片构成的例子，但是聚光透镜也可以由一片或超过两片的多片构成。在聚光透镜由一片构成的情况下，聚光透镜是对于激光的高速轴方向及慢速轴方向这两个方向进行聚光的聚光透镜。在本发明中，在聚光透镜由一片构成的情况下，只要将说明书的说明中的对慢速轴方向的激光进行聚光的聚光透镜65设为对于高速轴方向及慢速轴方向这两个方向进行聚光的聚光透镜即可。需要说明的是，用于使激光向光纤68的固定端入射的光学系统的结构可以是具有各种滤光片的结构。
光阑111对于从半导体激光元件12输出的激光的慢速轴方向进行限制。如图2所示，本实施方式的光阑111是具有激光通过的U字型的空间的构件。光阑111只要成为具有激光通过的慢速轴方向中央部的空间和在慢速轴端部隔着所述空间妨碍激光的通过的构件的结构即可，并不局限于本实施方式所示那样的U字型的形状。作为构成光阑111的构件的材料，只要使用通常作为一般装入于激光器模块的光阑的材料而利用的材料即可，可列举例如铜、铁、铝、铜钨、SUS、可伐合金等。其中从散热的观点出发而优选铜。光阑111的表面优选实施对激光进行反射或吸收那样的表面处理。作为表面处理，可列举例如镀金、镀镍、耐酸铝处理、黑化处理、雷登特(RAYDENT)处理等。其中从反射的观点出发而优选镀金。也可以在光阑111的与激光的光轴正交的面和与激光通过的空间相接的与激光的光轴平行的面之间实施锥度切割。特别是对光阑111的表面实施反射激光那样的表面处理的情况下，通过在激光的慢速轴端部被照射的范围设置锥度，能够避免反射的光向激光出射侧返回的情况。
本实施方式的光阑111设置在聚光透镜64与聚光透镜65之间。在此，聚光透镜64是对高速轴方向的激光进行聚光的透镜，聚光透镜65是对慢速轴方向的激光进行聚光的透镜。光阑111只要设置在对慢速轴方向的激光进行聚光的聚光透镜65和对激光进行准直的准直透镜60之间的光路上即可，并不局限于本实施方式所示的位置。而且，也可以与聚光透镜64或聚光透镜65一体、或独立构成。此外，在聚光透镜由多片构成的情况下，光阑111只要设置在至少一片的用于对慢速轴方向的激光进行聚光而使其向输出部18的光纤68的固定端入射的聚光透镜与对激光进行准直的准直透镜60之间的光路上即可。光阑111例如可以通过粘结剂、螺纹紧固、钎焊等固定在底板部24的上表面上。光阑111也可以后装于不具有光阑的半导体激光模块。而且，如后述的其他的实施方式所示，也可以通过在半导体激光模块组装后能够调节的机构来可动地设置相对于所述激光的光轴的方向。
本实施方式的半导体激光模块10具有设置于底板部24的多个固定部212。各固定部212以从底板部24向其外侧突出的方式设置于底板部24。例如，在底板部24的沿长度方向的两个缘端部中的一方设置两个固定部212，在另一方设置一个固定部212。需要说明的是，固定部212的个数及位置没有特别限定，可以适当变更。
在各固定部212设有供固定螺钉贯通的贯通孔214。半导体激光模块10例如在基板的设置面上排列多个而作为光源装置使用。通过在基板的设置面设置内螺纹，利用贯通各固定部212的贯通孔214而与在基板的设置面设置的内螺纹孔螺合的固定螺钉，能够将半导体激光模块10安装并固定在基板的设置面上。需要说明的是，将半导体激光模块10固定在基板的设置面上的方法没有特别限定，除了使用固定螺钉的方法之外，也能够利用使用了螺栓及螺母的方法等各种方法。而且，也可以取代底板部24具有多个固定部212，而在底板部24的前端部及后端部设置供固定螺钉贯通的贯通孔。
这样，构成本实施方式的半导体激光模块10。
在本实施方式中，以端子部20、22具有内螺纹孔52的情况为例进行了说明，但是没有限定于此。端子部20、22可以取代内螺纹孔52而具有与外部的电连接用的外螺纹部。在该情况下，例如，使用与该外螺纹部螺合的螺母等，通过插入于外螺纹部的环状部等，能够将与外螺纹部接触的外部端子固定于端子部20、22。
另外，在本实施方式中，以利用螺钉或开口部作为端子部20、22的连接形式的结构为例进行了说明，但是没有限定于此，可以使用其他的连接形式的结构。例如，能够设为利用香蕉插头等插头能够插入的塞孔作为端子部20、22的连接形式的结构。
在本实施方式的半导体激光模块10动作时，通过与端子部20、22电连接的外部的驱动电源，向串联连接的多个半导体激光元件12分别施加驱动电流。当被施加驱动电流时，各半导体激光元件12进行激光振荡而输出激光。从各半导体激光元件12输出的激光由对应的准直透镜58、60准直之后，由对应的反射镜62反射而被导向聚光透镜64。通过聚光透镜64将高速轴方向进行了聚光后的激光导向光阑111。由光阑111限制了慢速轴方向端部的激光通过聚光透镜64将慢速轴方向聚光而向输出部18的光纤68的固定端入射。入射到光纤68的固定端的激光作为半导体激光模块10的输出，而从光纤68的输出端输出。
本实施方式的半导体激光模块10如上所述，在底板部24的上表面、对慢速轴方向的激光进行聚光的聚光透镜65与对激光进行准直的准直透镜60之间的光路上设有光阑111。因此，通过准直透镜58、60准直后的激光的慢速轴方向端部在即将被导向对慢速轴方向的激光进行聚光的聚光透镜65之前，由光阑111限制。此时，在光阑111具有的空间中通过的激光向对慢速轴方向的激光进行聚光的聚光透镜65入射。即，向对慢速轴方向的激光进行聚光的聚光透镜65入射的激光的NAh成为被以光阑111具有的空间宽度进行限制的值以下。即，通过设置光阑111，能够将向对慢速轴方向的激光进行聚光的聚光透镜65入射的激光的NAh控制成一定的值以下。NAh的上限值通过改变光阑具有的空间的宽度而能够任意控制。
当提高半导体激光器的驱动电力时，从半导体激光元件12射出的激光的NAh显著增加，但是通过设置光阑111，能够将NAh控制成一定的值以下。因此，能够抑制提高半导体激光元件12的驱动电力引起的NAh的显著的增加。此外，由于通过光阑111将NAh限制成一定的值以下，因此在一定的NAFiberout的范围内产生使NAv增加的富余度。即，能够搭载的半导体激光元件12的个数也能够增加。通过以上所述，在本发明的实施方式的半导体激光模块中，能够实现光纤激光器的高输出化。
本实施方式的半导体激光模块10能够通过将其排列多个来构成光源装置。通过使用多个半导体激光模块10，能够实现光源装置的高输出化。以下，使用图4，说明排列有多个半导体激光模块10的本实施方式的光源装置。图4是表示本实施方式的光源装置的概略图。
如图4所示，本实施方式的光源装置80具有基板82和在基板82上排列设置的多个半导体激光模块10。需要说明的是，多个半导体激光模块10的个数没有特别限定，能够根据光源装置80要求的激光输出等而适当设定。
基板82是具有设置有排列的多个半导体激光模块10的设置面，并对设置在该设置面上的多个半导体激光模块10进行支承的基体构件。在基板82的设置面上，多个半导体激光模块10分别以底板部24侧为基板82侧地安装并固定。在排列半导体激光模块10的基板82的设置面设有供作为外螺纹的固定螺钉螺合的内螺纹孔。半导体激光模块10通过贯通各固定部212的贯通孔214而与基板82的设置面上设置的内螺纹孔螺合的固定螺钉，安装并固定在基板82的设置面上。需要说明的是，将半导体激光模块10固定在基板82的设置面上的方法没有特别限定，除了使用固定螺钉的方法之外，还能够利用使用了螺栓及螺母的方法等各种方法。需要说明的是，设置多个半导体激光模块10的基体构件没有限定为基板82那样的板状构件，可以采用各种形状。例如，设置多个半导体激光模块10的基体构件也可以是作为吸热设备那样的散热构件发挥功能的构件。在该情况下，基体构件例如可以具有用于提高散热性能的多片翅片。
设置在基板82的设置面上的多个半导体激光模块10例如以基板82的长度方向为排列方向而沿横向排列成一列。排列成一列的多个半导体激光模块10使输出部18相对于该排列而朝向相同侧。多个半导体激光模块10分别以其底板部24的长度方向与多个半导体激光模块10的排列方向正交的方式配置。需要说明的是，半导体激光模块10相对于排列方向的倾斜角度没有特别限定，可以适当设定。而且，相邻的两个半导体激光模块10可以使底板部24及盖部26的侧端部相互紧贴地排列，也可以空出一定的间隔地排列。
相邻的两个半导体激光模块10中的一方的半导体激光模块10的端子部20与另一方的半导体激光模块10的端子部22也可以通过作为导体棒的母排电连接。母排的一端通过与一方的半导体激光模块10的端子部20的内螺纹孔52螺合的固定螺钉，能够固定于该端子部20而与端子部20电连接。母排的另一端通过与另一方的半导体激光模块10的端子部22的内螺纹孔52螺合的固定螺钉，能够固定于该端子部22而与端子部22电连接。这样，能够将多个半导体激光模块10串联连接。需要说明的是，将多个半导体激光模块10电连接的方法没有限定为使用了母排的方法，可以利用使用了引线的方法等各种方法。
这样，构成本实施方式的光源装置80。
在本实施方式中，以将多个半导体激光模块10设置在基板82上的情况为例进行了说明，但是没有限定于此。可以将多个半导体激光模块10除了基板82之外，设置在设置台等各种基体构件的设置面上。
另外，在本实施方式中，如图4所示，以排列成一列的多个半导体激光模块10使输出部18相对于该排列而朝向相同侧的情况为例进行了说明，但是没有限定于此。例如，排列成一列的多个半导体激光模块10可以使输出部18相对于该排列而相互不同地朝向一方侧和另一方侧。在该情况下，通过相邻的两个半导体激光模块10中的母排应连接的端子部20、22位于彼此相同侧，因此能够缩短母排的长度，由此，能够缩短电连接路径。
如上所述，本实施方式的半导体激光模块10能够实现高输出化，因此使用了多个半导体激光模块10的光源装置80也能够实现高输出化。
本实施方式的光源装置80例如可以作为光纤激光器的激励光源使用。在此，关于使用了本实施方式的光源装置80作为激励光源的光纤激光器，使用图5进行说明。图5是表示使用了本实施方式的光源装置80作为激励光源的光纤激光器的概略图。
如图5所示，使用了本实施方式的光源装置80作为激励光源的光纤激光器94具有作为激励光源的光源装置80和作为光耦合部的泵浦合束器96。而且，光纤激光器94具有作为放大用光纤的稀土类添加光纤98、输出侧光纤100。在稀土类添加光纤98的输入端及输出端分别设有高反射FBG(Fiber Bragg Grating，光纤布拉格光栅)102及低反射FBG104。
光源装置80包含的多个半导体激光模块10中的输出部18的光纤68的输出端与多输入单输出的泵浦合束器96的多个输入端口分别耦合。在泵浦合束器96的输出端口连接有稀土类添加光纤98的输入端。在稀土类添加光纤98的输出端连接有输出侧光纤100的输入端。需要说明的是，作为使从多个半导体激光模块10输出的激光向稀土类添加光纤98入射的入射部，也可以取代泵浦合束器96而使用其他的结构。例如，也可以将多个半导体激光模块10中的输出部18的光纤68排列配置，使用包含透镜的光学系统等的入射部，使从多个光纤68输出的激光向稀土类添加光纤98的输入端入射。
这样，构成使用了本实施方式的光源装置80作为激励光源的光纤激光器94。
在光纤激光器94中，从多个半导体激光模块10的光纤68输出的激光由泵浦合束器96耦合而从其输出端口输出。作为入射部的泵浦合束器96使从其输出端口输出的作为激励光的激光向稀土类添加光纤98的输入端入射。在稀土类添加光纤98中，通过高反射FBG102及低反射FBG104，形成包含稀土类添加光纤98的共振器。
在作为放大用光纤的稀土类添加光纤98中，传播的激励光由掺杂于芯的稀土类元素吸收，在基础能级与准稳定能级之间产生反转分布而放出光。这样放出的光通过稀土类添加光纤98的光放大作用和由高反射FBG102及低反射FBG104构成的激光共振器的作用而进行激光振荡。这样，通过激光振荡产生激光。产生的激光从与稀土类添加光纤98的输出端连接的输出侧光纤100的输出端输出。
在本实施方式中，如图5所示，以使用光源装置80作为光纤激光器94的激励光源的情况为例进行了说明，但是没有限定于此。光源装置80可以作为进行波长合成的装置、进行极化合成的装置等各种装置或系统的光源使用。而且，光源装置80可以作为直接二极管激光器使用。例如，光源装置80可以与从该多个半导体激光模块10输出的激光入射的光学系统一起使用。光学系统包含聚光透镜等透镜、合成器、反射镜等。更具体而言，能够将从光源装置80中的多个半导体激光模块10输出的激光通过包含透镜的光学系统进行聚光并输出。而且，能够将从光源装置80中的多个半导体激光模块10输出的激光通过合成器耦合并输出。需要说明的是，关于光源装置80中的多个半导体激光模块10，激光的波长等激光特性可以彼此相同，也可以互不相同。多个半导体激光模块10的激光特性可以根据光源装置80的用途而适当设定。
[第二至第四实施方式]
关于本发明的第二至第四实施方式的半导体激光模块，使用图6至图8进行说明。需要说明的是，关于与上述第一实施方式的半导体激光模块同样的结构要素，标注同一标记而省略或简化说明。
第二至第四实施方式的半导体激光模块的结构除了将光阑111在第二实施方式中取代为光阑211，在第三实施方式中取代为光阑311，在第四实施方式中取代为光阑411以外，与第一实施方式的半导体激光模块10相同。
在第二实施方式的半导体激光模块中，光阑211具有的供激光通过的空间成为向上部打开的矩形。如图6所示，在本实施方式中，光阑211设置在聚光透镜64与聚光透镜65之间，但是例如也可以在激光向聚光透镜64入射的近前设置光阑211。向对高速轴方向的激光进行聚光的聚光透镜64入射之前的激光沿高速轴方向具有扩展，但是光阑211具有的空间为矩形，由此能够将慢速轴方向的激光与高速轴方向的位置无关地以相同宽度向聚光透镜64引导。
在第三实施方式的半导体激光模块中，如图7所示，光阑311由长方体的两个构件构成。光阑311具有的供激光通过的空间成为矩形这一点与第二实施方式中使用的光阑211相同。而且，例如，在激光向聚光透镜64入射的近前设有光阑311的情况下，能够将慢速轴方向的激光与高速轴方向的位置无关地以相同宽度向聚光透镜64引导这一点也与第二实施方式相同。光阑311由相互独立的两个构件构成，因此能够适当改变激光通过的空间的宽度。而且，构成光阑311的构件的形状简单，有利于制造。
在第四实施方式的半导体激光模块中，如图8所示，光阑411是由构成矩形的孔部作为激光通过的空间的框来构成的构件。光阑411具有的供激光通过的空间成为矩形这一点与第二实施方式中使用的光阑211相同。而且，例如，在激光向聚光透镜64入射的近前设有光阑411的情况下，能够将慢速轴方向的激光与高速轴方向的位置无关地以相同宽度向聚光透镜64引导这一点也与第二实施方式相同。
在第一至第四实施方式中，例示了光阑的结构不同的情况，但是本发明的光阑的结构并不局限于此，只要成为具有激光通过的慢速轴方向中央部的空间和在慢速轴端部隔着所述空间妨碍激光的通过的构件的结构即可。
[第五实施方式]
使用图9及图10，说明本发明的第五实施方式的半导体激光模块。需要说明的是，关于与上述第一实施方式的半导体激光模块同样的结构，标注同一标记而省略或简化说明。
本实施方式的半导体激光模块510的结构如图9及图10所示，除了在光阑111与聚光透镜65之间具有反射镜511以外，与第一实施方式的半导体激光模块10的结构相同。
本实施方式的半导体激光模块510具有的反射镜511在被对从半导体激光元件射出的激光进行准直的透镜准直后的激光中，相对于所述半导体激光器的激发波长将一部分的激光反射。
反射镜511只要设置在半导体激光元件12与输出部18之间的光路上即可，但是优选设置在聚光透镜64与聚光透镜65之间。关于反射镜511的材料及形状，可以与通常使用的反射镜相同。而且，反射镜511具有的反射率从使以光阑限制的光与半导体激光器再耦合的观点出发而优选为4％以上。本实施方式的半导体激光模块510具有的反射镜511的被照射激光的面以与激光的光轴正交的方向配置，但是只要向滤光片的激光照射面照射激光即可，也可以相对于激光的光轴以其他的方向配置。
[第六实施方式]
关于本发明的第六实施方式的半导体激光模块，使用图11进行说明。需要说明的是，关于与上述第一实施方式的半导体激光模块同样的结构要素，标注同一标记并省略或简化说明。
本实施方式的半导体激光模块的结构如图11所示，是将第五实施方式的半导体激光模块510的反射镜511替换为滤光片611的结构，其他的结构要素与半导体激光模块510的结构相同。
滤光片611配置在两片聚光透镜64与65之间，优选倾斜例如2度以上。滤光片611对于在光纤68中传播而从外部照射的例如波长1060～1080nm的光进行反射。此时，通过滤光片611倾斜，能够防止反射光与光纤68再耦合或者使将光纤68固定的粘结剂等烧损的情况。
此外，通过将滤光片611配置在两片聚光透镜之间，在利用滤光片611对于从外部在光纤68中传播而照射的光进行了反射时，能够防止被再聚光在光纤68附近的情况。由此能够抑制来自外部的照射光引起的光纤固定部分等的破坏。在比两片聚光透镜靠光纤68侧处配置有滤光片611的情况下，能够抑制被再聚光的情况，但是也包括光纤固定部分地照射光，因而不优选。而且，在两片聚光透镜的外侧配置有滤光片611的情况下，被再聚光于一点，存在使光纤固定部等部件烧损的风险。因此，将滤光片倾斜配置在两片聚光透镜之间的情况能够发挥最大的效果。
需要说明的是，作为第五实施方式和第六实施方式的变形例，也可以具备反射镜511和滤光片611这两方。在该情况下，优选在接近光阑111的一侧配置反射镜511，在接近聚光透镜65的一侧配置滤光片611。而且，可以设为具备反射镜511和滤光片611的功能的一个部件。
[第七实施方式]
关于本发明的第七实施方式的半导体激光模块，使用图11进行说明。需要说明的是，关于与上述第一实施方式的半导体激光模块同样的结构要素，标注同一标记而省略或简化说明。
本实施方式的半导体激光模块710的基本结构与第一实施方式的半导体激光模块10的结构相同。本实施方式的半导体激光模块除了第一实施方式的半导体激光模块10的结构之外，还具有与半导体激光元件12不同的电子部件及与之对应的端子部。
图12是表示本实施方式的半导体激光模块的俯视图。
如图12所示，本实施方式的半导体激光模块710除了第一实施方式的半导体激光模块10的结构之外，还具有电子部件712和与之对应的端子部714、716。
电子部件712设置在底板部24的上表面上。而且，端子部714、716也设置在底板部24的上表面上。
电子部件712是与半导体激光元件12不同的结构，是用于能够调节光阑111的相对于激光的光轴的方向的驱动部件。电子部件712设置在光阑111的下方。电子部件712例如为旋转台，通过来自外部的控制，能够调节光阑111的相对于激光的光轴的方向。底板部24由于设有电子部件712及端子部714、716，因此比第一实施方式扩张。
与电子部件712对应的端子部714、716分别设置在底板部24的电子部件712的附近的区域上。端子部714、716分别是电连接于与电子部件712对应的外部的电路部且用于实现电子部件712的功能的结构。
端子部714、716分别具有部件连接部720和与部件连接部720电连接的外部连接部722。端子部714、716分别是在与外部的电连接时利用螺钉的连接形式的结构。端子部714、716的部件连接部720及外部连接部722分别具有与端子部20、22的元件连接部44及外部连接部46相同的构造。
各端子部714、716的部件连接部720设置在底板部24的上表面上。这样，作为各端子部714、716的一部分的部件连接部720设置于底板部24。各端子部714、716的部件连接部720分别具有片状导体724。片状导体724与底板部24平行地设置。片状导体724经由例如基于引线键合的丝线而电连接于电子部件712的电极。
更具体而言，端子部714中的部件连接部720的片状导体724经由基于引线键合的丝线而电连接于电子部件712的一方的电极。而且，端子部716中的部件连接部720的片状导体724经由基于引线键合的丝线而电连接于电子部件712的另一方的电极。需要说明的是，将部件连接部720的片状导体724与电子部件712的电极电连接的方法没有限定为基于引线键合的方法，可以使用各种方法。
各端子部714、716的外部连接部722设置在部件连接部720上。各端子部714、716的外部连接部722具有例如形成为与底板部24垂直的柱状的柱状导体726。在各端子部714、716中，柱状导体726与片状导体724电连接。各柱状导体726在上端具有朝向上方开口的内螺纹孔728。各内螺纹孔728如后所述，为了与外部的电连接而使用。这样，各端子部714、716的外部连接部722与端子部20、22的外部连接部46同样地相对于底板部24朝上设置。即，作为各端子部714、716的一部分的外部连接部722在设置并固定底板部24的设置面的相反侧，以向该设置面的相反方向延伸的方式设置。
各端子部714、716的外部连接部722利用与内螺纹孔728螺合的螺钉或螺纹部，能够与外部电连接。例如，可以通过与内螺纹孔728螺合的螺钉，使作为导体棒的母排与柱状导体726接触并固定于外部连接部722，经由固定的母排将外部连接部722与外部电连接。而且，能够使用具有与内螺纹孔728螺合的外螺纹部的外部端子，将外部端子的外螺纹部螺合并固定于内螺纹孔728，经由固定的外部端子将外部连接部722与外部电连接。而且，能够通过与内螺纹孔728螺合的外螺纹，使例如圆形或开叉形的作为压接端子的外部端子与柱状导体726接触并固定于外部连接部722，经由固定的外部端子将外部连接部722与外部电连接。
通过如本实施方式那样设置用于能够调节光阑111的相对于激光的光轴的方向的作为驱动部件的电子部件712，能够适当调节光阑111具有的供激光通过的空间的宽度。即，对应于半导体激光模块710的使用条件，能够将从半导体激光元件12射出的激光的NAh适当限制成所希望的值。
需要说明的是，作为第七实施方式的变形例，也可以具备第五实施方式及第六实施方式所示的反射镜511、滤光片512或这两方。在具备反射镜511和滤光片611这两方的情况下，优选在接近光阑111的一侧配置反射镜511，在接近聚光透镜65的一侧配置滤光片611。而且，也可以设为具备反射镜511和滤光片611的功能的一个部件。
本申请主张在2018年2月14日提出申请的日本国专利申请第2018-024415号的优先权，并引用其内容而作为本申请的一部分。
标记说明
10、510、710…半导体激光模块
12…半导体激光元件
18…输出部
20、320、420…端子部
22、322、422…端子部
24…底板部
80…光源装置
82…基板
94…光纤激光器
96…泵浦合束器
98…稀土类添加光纤
111、211、311、411…光阑
511…反射镜
611…滤光片
712…电子部件
714…端子部
716…端子部

Claims (11)

1.一种半导体激光模块，其特征在于，具备：
被安装构件，具有被安装面；
多个半导体激光元件，设置在所述被安装构件的所述被安装面上；
透镜，对于从所述半导体激光元件射出的激光进行准直；
聚光透镜，对所述激光进行聚光；及
光纤，供聚光后的所述激光进行光耦合，
所述半导体激光模块还在对所述激光进行聚光的聚光透镜与对从所述半导体激光元件射出的激光进行准直的透镜之间具备限制所述激光的慢速轴方向的光的光阑。
2.根据权利要求1所述的半导体激光模块，其中，
所述聚光透镜由一片或多片构成。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光模块，其特征在于，
所述光阑与所述聚光透镜一体或独立地构成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体激光模块，其中，
所述半导体激光模块具有反射镜，该反射镜在被对从所述半导体激光元件射出的激光进行准直的透镜准直后的激光中，相对于所述半导体激光元件的激发波长而将一部分的波长的激光反射。
5.根据权利要求4所述的半导体激光模块，其中，
所述反射镜的反射率为4％以上。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体激光模块，其中，
在所述光阑与所述聚光透镜之间具有滤光片，该滤光片对于与所述半导体激光元件的激发波长不同的波长的光进行反射。
7.根据权利要求6所述的半导体激光模块，其特征在于，
所述滤光片相对于被对从所述半导体激光元件射出的激光进行准直的透镜准直后的激光的光轴而带有角度地配置。
8.根据权利要求6或7所述的半导体激光模块，其特征在于，
所述滤光片对比所述半导体激光元件的激发波长长的波长进行反射。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体激光模块，其中，
所述光阑具有在半导体激光模块组装后能够调节相对于所述激光的光轴的方向的机构。
10.一种光源装置，具有：
权利要求1～9中任一项所述的半导体激光模块；及
基体构件，具有设置有所述半导体激光模块的设置面。
11.一种光纤激光器，具有：
权利要求10所述的光源装置；
放大用光纤；及
入射部，使从所述光源装置的所述半导体激光模块输出的激光向所述放大用光纤入射。
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