CN111801856A - 激光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明在激光模块中使各激光二极管生成的激光与在光纤内传输的激光的耦合效率提高。激光模块(1)具备光纤、n个激光二极管LDi以及n个准直透镜SLi。在激光模块(1)中，与激光二极管LD1对应的准直长度LC1与相对于各准直透镜SLi设定好的特定的距离SL不等。

Description

激光模块
技术领域
本发明涉及具备多个激光二极管和光纤的激光模块。
背景技术
作为光纤激光器的激励光源，广泛使用具备多个激光二极管和光纤的激光模块。在这样的激光模块中，将从多个激光二极管输出的激光向光纤输入。通过使用这样的激光模块，能够获得从单一的激光二极管不能获得的大功率的激光。作为现有的激光模块，图7所示的激光模块101(参照专利文献1)是代表性的。
在图7所示的激光模块101中，使用7个反射镜M1～M7将从7个激光二极管LD1～LD7输出的激光向光纤OF引导。即，从激光二极管LD1～LD7输出的激光与在光纤OF内传输的激光经由这些光学部件发生光学耦合。并且，在光纤OF内传输的激光成为激光模块101的输出激光。此外，在图7中，通过虚线仅图示了从激光二极管LD1～LD7输出的激光的主光线。
根据这样构成的激光模块101，能够获得具有从各激光二极管输出的激光的大约7倍的功率的输出激光。
专利文献1：日本特开2013-235943号公报(2013年11月21日公开)
在以往的激光模块101中，输出激光的功率取决于在从激光二极管LD1～LD7输出的激光、与在光纤OF内传输的激光之间产生的耦合的耦合效率。该耦合效率越高，激光模块101的输出激光的功率越高。即，能够将从激光二极管LD1～LD7输出的激光的功率以更高的效率转换为输出激光的功率。然而，在着眼于该耦合效率的情况下，在以往的激光模块101中尚有提高耦合效率的余地。
发明内容
本发明是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于在具备多个激光二极管和光纤的激光模块中使各激光二极管生成的激光与在光纤内传输的激光的耦合效率提高。
为了解决上述的课题，本发明的一个形态所涉及的激光模块具备光纤、按照到上述光纤为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序排序为i＝1，2，···，n的n个激光二极管LDi、以及分别配置于上述光路的各自的中途的n个准直透镜SLi。在该激光模块中，从各激光二极管LDi到各准直透镜SLi的距离作为准直长度LCi，与激光二极管LD1对应的准直长度LC1和与激光二极管LDn对应的准直长度LCn中的至少一方与相对于各准直透镜SLi决定好的特定的距离SL不等。
为了解决上述的课题，本发明的一个形态所涉及的激光模块具备光纤、按照到上述光纤为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序排序为i＝1，2，···，n的n个激光二极管LDi、以及分别配置于上述光路的各自的中途的n个准直透镜SLi。在该激光模块中，各准直透镜SLi的曲率作为曲率ri，与激光二极管LD1对应的准直透镜SL1的曲率r1和与激光二极管LDn对应的准直透镜SLn的曲率rn中的至少一方与其他的准直透镜的曲率不同。
为了解决上述的课题，本发明的一个形态所涉及的激光模块具备光纤、按照到上述光纤为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序排序为i＝1，2，···，n的n个激光二极管LDi、以及分别配置于上述光路的各自的中途的n个准直透镜SLi。在该激光模块中，各激光二极管LDi具备的发射极的尺寸作为发射极尺寸ESi，发射极尺寸ES1与发射极尺寸ESn中的至少任意一方、与其他的激光二极管的发射极尺寸不同。
本发明的一个形态所涉及的激光模块在具备多个激光二极管和光纤的激光模块中能够使各激光二极管生成的激光与在光纤内传输的激光的耦合效率提高。
附图说明
图1是作为本发明的第1实施方式的激光模块的立体图。
图2是图1所示的激光模块的三视图。
图3的(a)是俯视图1所示的激光模块具备的单位光学系统中的n＝4的单位光学系统的情况下的示意图。图3的(b)是俯视图7所示的比较例的激光模块具备的单位光学系统中的n＝1的单位光学系统的情况下的示意图。图3的(c)是俯视图1所示的激光模块具备的单位光学系统中的n＝1的单位光学系统的情况下的示意图。
图4的(a)是图1所示的激光模块和图7所示的比较例的激光模块共同具备的聚光透镜的入射面中的各激光的照度分布图。图4的(b)是图7所示的比较例的激光模块具备的光纤的入射面中的各激光的角度分布图。图4的(c)是图1所示的激光模块具备的光纤的入射面中的各激光的角度分布图。
图5的(a)是表示作为本发明的第1实施例的激光模块具备的单位光学系统中的耦合效率与准直长度的关联的坐标图。图5的(b)是表示针对作为本发明的第1实施例的激光模块具备的各单位光学系统的优选的准直长度的坐标图。
图6的(a)是表示作为本发明的第2实施例的激光模块具备的单位光学系统中的耦合效率、与S轴准直透镜的曲率的关联的坐标图。图6的(b)是表示针对作为本发明的第2实施例的激光模块具备的各单位光学系统的优选的曲率的坐标图。
图7是现有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对本发明的第1实施方式所涉及的激光模块1的结构进行说明。图1是激光模块1的立体图。
如图1所示，激光模块1具备7个激光二极管LD1～LD7、7个F轴准直透镜FL1～FL7、7个S轴准直透镜SL1～SL7、7个反射镜M1～M7、一个聚光透镜FL以及一个光纤OF。激光二极管LD1～LD7、F轴准直透镜FL1～FL7、S轴准直透镜SL1～SL7、反射镜M1～M7以及聚光透镜FL载置于激光模块1的壳体的底板B。光纤OF贯通激光模块1的壳体的侧壁，将包括入射端面OFI在内的端部导入于激光模块1的壳体内。此外，在图1中，省略了激光模块1的壳体的侧壁的图示。
作为在权利要求书中记载的基板的底板B由相互对置的一对主面、和4个侧面构成。以下，将底板B的相互对置的一对主面中的在图1图示的坐标系中为z轴正方向侧的主面称为载置面S。载置面S至少包括7个子载置面SSi。各子载置面SSi是沿着图示的坐标系中的xy平面的平面(在本实施方式中为平行的平面)，并构成为随着接近光纤OF的入射端面OFI而其高度阶梯状地变低。换言之，底板B构成为：位于离入射端面OFI最远的位置的子载置面SS1的高度最高，随着靠近入射端面OFI，子载置面SSi的高度逐渐变低，位于入射端面OFI的最近的位置的子载置面SS7的高度为最低。
在子载置面SSi分别各载置有一个激光二极管LDi。各激光二极管LDi按照从其射出端面到光纤OF的入射端面OFI为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序，排序为i＝1，2、···，6，7。即，激光二极管LD1载置于离入射端面OFI最远的位置，从而光程LO1最长，激光二极管LD7载置于入射端面OFI的最近的位置，从而光程LO7最短。
在子载置面SSi，除了激光二极管LDi之外，还载置有与激光二极管LDi对应的S轴准直透镜SLi、F轴准直透镜FLi、以及反射镜Mi。即，在子载置面SSi内载置有激光二极管LDi、S轴准直透镜SLi、F轴准直透镜FLi、以及反射镜Mi。载置于一个子载置面SSi的激光二极管LDi、S轴准直透镜SLi、F轴准直透镜FLi以及反射镜Mi、和聚光透镜FL及光纤OF构成将激光LBi与在光纤OF内传输的激光耦合的单位光学系统。
激光二极管LDi(i是1≤i≤7的自然数)分别是输出激光LB1～LB7的光源。在本实施方式中，在图示的坐标系中，将配置为活性层与xy平面平行并且射出端面与zx平面平行的激光二极管作为激光二极管LDi使用。对于激光二极管LDi而言，输出行进方向与y轴正方向一致，F轴(快轴)与z轴平行，并且S轴(慢轴)与x轴平行的激光LBi。这些各激光二极管LDi分别如上述那样载置于高度相互不同的子载置面SSi。另外，这些激光二极管LD1～LD7配置为各激光二极管LDi的射出端面位于与特定的zx平面平行的平面上。因此，各激光LBi的光轴沿着子载置面SSi(在本实施方式中是平行的)。
在各激光LBi的光路上，配置有F轴准直透镜FLi。在本实施方式中，F轴准直透镜FL1～FL7具有相同的结构。在本实施方式中，在图示的坐标系中，将配置为平坦面(入射面)朝向y轴负方向并且弯曲面(射出面)朝向y轴正方向的平凸柱面透镜用作F轴准直透镜FLi。F轴准直透镜FLi配置为与yz平面平行的剖面的y轴正方向侧的外缘描绘圆弧，从而使激光LBi的F轴方向的扩散准直。
在透过了F轴准直透镜FLi的激光LBi的光路上，配置有S轴准直透镜SLi。在本实施方式中，S轴准直透镜SL1～SL7具有相同的结构。在本实施方式中，在图示的坐标系中，将配置为平坦面(入射面)朝向y轴负方向并且弯曲面(射出面)朝向y轴正方向的平凸柱面透镜用作S轴准直透镜SLi。S轴准直透镜SLi配置为与xy平面平行的剖面的y轴正方向侧的外缘描绘圆弧，从而使从激光二极管LDi输出的激光LBi的S轴方向的扩散准直。
在透过了S轴准直透镜SLi的激光LBi的光路上，配置有反射镜Mi。各反射镜Mi具有反射面，上述反射面的法线矢量与z轴正交，并且与x轴正方向及y轴负方向成45°。反射镜Mi的反射面反射激光LBi，将其行进方向从y轴正方向变换为x轴正方向(折弯)，并且将其S轴从与x轴平行的状态变换为与y轴平行的状态。
这些各反射镜Mi配置为从各激光二极管LDi到各反射镜Mi的光程LMi均相等。通过各反射镜Mi反射的激光LBi的光轴在与zx平面平行的平面内相互平行地排列。
在通过反射镜Mi反射的激光LBi的光路上，配置有聚光透镜FL。在本实施方式中，在图示的坐标系中，将配置为弯曲面(入射面)朝向x轴负方向并且平坦面(射出面)朝向x轴正方向的平凸透镜用作聚光透镜FL。
聚光透镜FL配置为与xy平面平行的剖面的x轴负方向侧的外缘描绘圆弧，并且与zx平面平行的剖面的x轴负方向侧的外缘描绘圆弧。因此，聚光透镜FL(1)将通过反射镜Mi反射的激光LBi聚光为它们的光轴在1点交叉，并且(2)将这些激光LBi分别聚光为其束径缩小。
在透过了聚光透镜FL的激光LBi的光轴交叉点，配置有光纤OF的入射端面OFI。光纤OF以入射端面OFI朝向x轴负方向的方式布线，通过聚光透镜FL聚光后的各激光LBi从该入射端面OFI向光纤OF入射。即，各激光二极管LDi生成的激光LBi、与在光纤内传输的激光光学耦合。
(F轴准直透镜FLi的配置和耦合效率)
在本发明的一个形态所涉及的激光模块的特征点在于，各F轴准直透镜FLi的配置。更具体而言，本实施方式的激光模块1的特征点在于，与激光二极管LD1对应的F轴准直透镜FL1的配置。参照图2～图4对激光模块1的该特征点进行说明。
图2是激光模块1的三视图(俯视图、主视图以及左视图)。此外，在图2所示的激光模块1中，(1)将位于y轴负方向侧的沿着zx平面的侧面称为激光模块1的正面，(2)将位于x轴正方向侧的沿着yz平面的侧面称为激光模块1的左侧面。
图3的(a)是激光模块1具备的单位光学系统中的n＝4的单位光学系统的示意图。图3的(b)是图7所示的比较例的激光模块101具备的单位光学系统中的n＝1的单位光学系统的示意图。图3的(c)是俯视激光模块1具备的单位光学系统中的n＝1的单位光学系统的情况下的示意图。作为i＝4的单位光学系统是在激光模块1具备的单位光学系统中光程LOi取中间值的单位光学系统，并且是在设置激光模块1的情况下成为基准的单位光学系统。另外，作为i＝1的单位光学系统是在激光模块1具备的单位光学系统中光程LOi最长的单位光学系统，并且是包括有激光模块1的特征的单位光学系统。因此，在本实施方式中，使用作为i＝1、4的单位光学系统对F轴准直透镜FLi的配置进行说明。
此外，在图3的(a)～(c)中，未包括与各单位光学系统的光路的F轴有关的信息。因此，在图3的(a)～(c)中，省略了各单位光学系统具备的F轴准直透镜FLi的图示。
在图3的(a)～(c)中图示的直线RR’表示各单位光学系统具备的反射镜Mi的反射面的位置。这是用于通过简化俯视图而使激光LBi的光路易于理解的措施。作为其结果，在图3的(a)～(c)中，这些各单位光学系统不折弯光路地展开为直线状。
在图3的(a)～(c)中图示的直线EE’表示各单位光学系统具备的激光二极管LDi的射出端面的位置，直线II’表示光纤OF的入射端面OFI的位置。在图3的(a)～(c)中，在直线EE’上图示的箭头表示激光二极管LDi的射出端面处的激光LBi的光点尺寸SPE，在聚光透镜FL内图示的箭头表示聚光透镜FL的入射面处的激光LBi的光点尺寸SPF，在直线II’上图示的箭头表示入射端面OFI处的激光LBi的光点尺寸SPI。光点尺寸SPE也能够表现为激光LBi的近场图样的S轴(在图1中图示的坐标系中的x轴)上的宽度，与权利要求书所记载的发射极尺寸ES1对应。另外，在本实施方式中，作为光点尺寸SPF，采用了聚光透镜FL的入射面处的激光LBi的光点尺寸。然而，作为光点尺寸SPF，也可以采用聚光透镜FL的射出面处的激光LBi的光点尺寸。此外，在图2中也示意性地图示了光点尺寸SPF。
图4的(a)是激光模块1和图7所示的激光模块101共同具备的聚光透镜FL的入射面中的各激光LBi的照度分布图。图4的(b)是激光模块101具备的光纤OF的入射面OFI中的各激光LBi的角度分布图。图4的(c)是激光模块1具备的光纤OF的入射面OFI中的各激光的角度分布图。激光模块101是激光模块1的比较例。在以下的说明中，在其一部分中使用激光模块101。图7是激光模块101的立体图。
这里，首先，对激光模块101的问题进行说明，其后，对激光模块1能够消除其问题这一情况进行说明。
如图2所示，将从各激光二极管LDi到各S轴准直透镜SLi的距离分别设为准直长度LCi。
在激光模块101中，S轴准直透镜SL1～SL7分别配置为准直长度LC1～LC7均与S轴准直透镜SLi的焦距(在权利要求书内记载的特定的距离SL)一致。因此，将从激光二极管LD1～LD7分别输出的激光LB1～LB7通过S轴准直透镜SL1～SL7而被准直成为各个光路平行。
例如，若如图3的(a)所示以作为i＝4的单位光学系统为例详细地进行说明，则从激光二极管LD4的发射极的各点输出的激光LB4以规定的扩散角向S轴准直透镜SL4的入射面入射，在S轴准直透镜SL4的入射面和反射面以规定的角度折射，并在其光路平行的状态下从S轴准直透镜SL4的射出面输出。这里，将从发射极的端部输出并通过S轴准直透镜SL4变为平行光的激光LB4的传输方向与激光LB4的主光线的传输方向形成的角的角度设为角度α。此外，以下将如从发射极的某个点输出的激光LB4那样其光路为朝外状态的光称为发散光。相反，以下，将将其光路为朝内状态的光称为收束光。
通过S轴准直透镜SL4而变为了平行光的激光LB4向从S轴准直透镜SL4离开透镜间距离LL4的聚光透镜FL的入射面入射，在聚光透镜FL的入射面和反射面以规定的角度折射，并作为其光路朝内的收束光从聚光透镜FL的射出端面输出。
聚光透镜FL中的光点尺寸SPF由上述的角度α引起，取决于透镜间距离LLi而变大。显而易见，这是由于LLitanα取决于透镜间距离LLi而变大。因此，光点尺寸SPF在透镜间距离LLi为最小的i＝7的情况下为最小，在透镜间距离LLi为最大的i＝1的情况下为最大(参照图4的(a))。
这里，以i＝4的情况为例进行了说明，但对于i＝1～3、5～7的情况，除了由透镜间距离LLi不同而导致光点尺寸SPF与i＝4的情况不同这一点，也相同。这样，从激光二极管LDi输出的激光LBi与在光纤OF的内部传输的激光相互光学耦合。在本申请说明书中说到耦合效率的情况下，是指从激光二极管LDi输出的激光LBi、与在光纤OF的内部传输的激光的耦合效率。
在这样构成的激光模块101中，光点尺寸SPF在透镜间距离LLi为最小的i＝7的情况下为最小，在透镜间距离LLi为最大的i＝1的情况下为最大。其结果是，在将激光LBi向入射面OFI入射时的入射角中的最大的入射角设为角度βi的情况下，角度β1在角度β1～β7中为最大。
存在激光LBi向入射面OFI入射时的入射角越大，激光LBi与在光纤OF内传输的激光的耦合效率越降低的趋势。因此，在比较激光LB1～LB7的耦合效率的情况下，激光LB1～LB3的耦合效率低于在设计激光模块1的情况下作为基准的激光LB4的耦合效率的情况较多。另外，在比较激光LB1～LB3的耦合效率的情况下，激光LB1的耦合效率为最低，并按照激光LB2、激光LB3的顺序变高。
因此，在激光模块1中，着眼于在激光模块101中耦合效率为最低的激光LB1，以S轴准直透镜SL1的准直长度LC1大于S轴准直透镜SLi的焦距的方式使S轴准直透镜SL1的位置向y轴正方向侧偏移(参照图2)。
即，激光模块1具备的i＝1的情况下的单位光学系统与图3的(b)所示的激光模块101具备的i＝1的情况下的单位光学系统相比，如图3的(c)所示，使S轴准直透镜SL1的位置远离激光二极管LD1的射出端面。
其结果是，从激光二极管LD1输出并通过S轴准直透镜SL1折射后的激光LB1不是平行光，而为与激光LB1的主光线的传输方向形成的角度为角度α的收束光。因此，激光模块1中的i＝1的情况下的单位光学系统中的光点尺寸SPF小于激光模块101中的i＝1的情况下的单位光学系统中的光点尺寸SPF。即，激光模块1中的i＝1的情况下的单位光学系统中的角度βi小于激光模块101中的i＝1的情况下的单位光学系统中的βi。若比较图4的(b)和(c)，则该情况比较明显。
因此，这样构成的激光模块1与准直长度LC1～LC7一律与S轴准直透镜SLi的焦距一致的激光模块101相比，能够使耦合效率提高。
(其他的优选的结构)
此外，在本实施方式中，对于构成为特定的距离SL与S轴准直透镜SLi的焦距一致的情况(即透过S轴准直透镜后的激光为平行光的情况)，对通过配置为S轴准直透镜SL1满足SL＜LC1，从而能够提高耦合效率的情况进行了说明。
然而，在激光模块1中，也可以将特定的距离SL设定为小于S轴准直透镜SLi的焦距(即设定为透过S轴准直透镜后的激光为发散光)。即使在该情况下，通过配置为S轴准直透镜SL1满足SL＜LC1，从而也能够使耦合效率提高。
另外，在本实施方式中，对仅将S轴准直透镜SL1的位置配置为满足SL＜LC1的情况进行了说明。然而，也可以构成为：在本发明的一个形态所涉及的激光模块的基础上，将与激光二极管LD1及激光二极管LDn(例如激光二极管LD7)的任意一个都不同的激光二极管作为激光二极管LDm，并将与各激光二极管LDj(j为2≤j≤m，m为2≤m≤n－1)对应的各S轴准直透镜SLj配置为满足SL＜LCm≤LCj＜LC1。例如，作为m＝3，也可以将S轴准直透镜SL1～SL3各自配置为分别满足SL＜LC3＜LC2＜LC1。
根据该结构，不仅对于激光LB1，对于激光LB2～LBm，也能够减小作为其入射角度的最大值的角度βi。因此，不仅能够使激光LB1的耦合效率提高，也能够使激光LB2～LBm的耦合效率提高。
另外，也可以构成为：在本发明的一个形态所涉及的激光模块的基础上，将特定的距离SL设定为从各激光二极管LDi输出并通过各S轴准直透镜SLi后的各激光的光路为平行或者发散，并且至少将S轴准直透镜SLn(例如S轴准直透镜SL7)配置为满足LCn＜SL(例如LC7＜SL)。
在激光LBi中的角度βi与激光LBi的光点尺寸之间存在折衷的关系。即，不能使角度βi和激光LBi的光点尺寸都超过限度地减小。因此，在角度βi变得过小的情况下，该激光的光点尺寸变得过大，作为其结果，可能存在激光LBi的耦合效率降低的情况。
根据上述的结构，能够防止激光LBi的角度βi变得过小，因此能够防止激光LBi的耦合效率的降低。此外，通过调整聚光透镜FL的曲率，从而能够调整各激光LBi的角度βi。然而，在使用了该调整方法的情况下，存在各激光LBi中的任意一个激光LBi的角度βi(例如激光LBn的角度βn)变得过小的情况。这是因为激光模块1具备将n个激光LBi集中聚光的一个聚光透镜FL。根据上述的结构，通过减小各激光LBi的入射角度中的差(使入射角度一致)，从而能够兼得为了不使耦合效率降低而优选的角度βi和光点尺寸SPI，因此也能够防止上述那样的不良情况。
另外，也可以构成为：在本发明的一个形态所涉及的激光模块的基础上，将特定的距离SL设定为从各激光二极管LDi输出并通过各S轴准直透镜SLi后的各激光LBi成为收束光，并且至少将S轴准直透镜SLn配置为满足SL＜LCn。
也可能存在将特定的距离SL设定为通过各S轴准直透镜SLi后的各激光LBi成为收束光的情况。在像这样以各激光LBi为收束光的方式设定了特定的距离SL的情况下，存在通过各S轴准直透镜SLi后的各激光LBi的聚光透镜FL处的光点尺寸SPF随着透镜间距离LLi增加而变小的情况。
激光二极管LDn配置为与其他的激光二极管LD1～LDn－1相比，透镜间距离LLn(光程LOn)最短。因此，在以各激光LBi成为收束光的方式设定了特定的距离SL的情况下，从激光二极管LDn输出的激光的光点尺寸与从激光二极管LDn以外的激光二极管输出的激光的光点尺寸相比容易变大，即，其入射角度容易变大。
根据该结构，在以成为收束光的方式设定了特定的距离SL的情况下，能够减小各激光LBn向入射面OFI的入射角度(即角度βi)。因此，能够减小光程LOi不同的各激光LBi向入射面OFI的入射角度之差。
另外，也可以构成为：在以各激光LBi成为收束光的方式设定了特定的距离SL的激光模块的基础上，将与激光二极管LD1及激光二极管LDn都不同的激光二极管作为激光二极管LDm，并将与各激光二极管LDj(j是m≤j≤n－1，m是2≤m≤n－1)对应的各S轴准直透镜SLj配置为满足SL＜LCm≤LCj＜LCn。例如，作为m＝5，也可以将S轴准直透镜SL5～SL7各自配置为分别满足SL＜LC5＜LC6＜LC7。
根据该结构，不仅对于激光LBn，对于激光LBm～LBn－1，也能够减小向入射面OFI的入射角度(即角度βi)。因此，不仅能够使激光LBn的耦合效率提高，也能够使激光LBm～LBn－1的耦合效率提高。
另外，也可以构成为：在以各激光LBi成为收束光的方式设定了特定的距离SL的激光模块的基础上，至少将S轴准直透镜SL1配置为满足LC1＜SL。
激光二极管LD1配置为与其他的激光二极管LD2～LDn相比，光程LO1最长。因此，在以通过各S轴准直透镜SLi后的各激光LBi成为收束光的方式设定的情况下，从激光二极管LD1输出的激光与从激光二极管LD1以外的激光二极管输出的激光相比，角度βi容易变小。
根据上述的结构，能够防止激光LB1的角度β1变得过小，因此能够防止激光LB1的耦合效率的降低。此外，通过调整聚光透镜FL的曲率，能够调整各激光LBi的角度βi。然而，在使用了该调整方法的情况下，存在各激光LBi中的任意一个激光LBi的角度βi(例如激光LB1的角度β1)变得过小的情况。这是因为激光模块1具备将n个激光LBi集中聚光的一个聚光透镜FL。根据上述的结构，通过减小各激光LBi的入射角度中的差(使入射角度一致)，能够兼得为了使耦合效率降低而优选的角度βi和光点尺寸SPI，因此也能够防止上述那样的不良情况。
另外，优选：如上述那样激光模块1具备n个反射镜Mi，各反射镜Mi配置为将激光LBi的光路分别以规定的角度(在本实施方式中90°)折弯。
根据该结构，从各激光二极管LDi到光纤OF的光路被各反射镜Mi折弯成规定的角度。因此，激光模块1能够缩短其长度。此外，激光模块1中的长度是指激光模块的尺寸中的相对于沿着光纤OF的中心轴的方向(在图1中图示的坐标系中的x轴方向)的尺寸。
另外，优选：如上述那样激光模块1还具备具有载置面S的基板，上述载置面S载置各激光二极管LDi、各S轴准直透镜SLi以及各反射镜Mi，载置面S包括至少是n个并构成为随着接近上述光纤而其高度阶梯状地变低的子载置面SSi，在各子载置面SSi，载置有对应的激光二极管LDi、S轴准直透镜SLi以及反射镜Mi。
对于高度不同的子载置面SSi的每一个，通过载置有激光二极管LDi、S轴准直透镜SLi以及反射镜Mi，从而能够使各激光LBi的高度分别不同，上述各激光LBi为从各激光二极管LDi输出的各激光LBi，通过各S轴准直透镜SLi，并且被各反射镜Mi折弯光路。
另外，也可以构成为：在本发明的一个形态所涉及的激光模块的基础上，将各S轴准直透镜SLi的曲率设为曲率ri，至少与激光二极管LD1对应的S轴准直透镜SL1的曲率r1和与激光二极管LDn对应的S轴准直透镜SLn的曲率rn任意一个、与其他的准直透镜的曲率不同。
也可以构成为：本发明的一个形态所涉及的激光模块代替在激光模块1中使准直长度LC1与准直长度LCn的任意一个、与特定的距离SL不等，而使曲率r1与曲率rn的任意一个、与其他的准直透镜的曲率不同。根据该结构，本激光模块起到与使准直长度LC1与准直长度LCn的任意一个、与特定的距离SL不等的激光模块1相同的效果。
另外，优选：在上述的激光模块的基础上，至少曲率r1小于上述其他的准直透镜的曲率。
根据该结构，在设定为通过各S轴准直透镜SLi后的各激光LBi成为平行光或者发散光的情况下，起到与至少将S轴准直透镜SL1配置为满足SL＜LC1的情况相同的效果。
另外，也可以构成为：在本发明的一个形态所涉及的激光模块的基础上，将各激光二极管LDi具备的发射极的尺寸作为发射极尺寸ESi，至少发射极尺寸ES1与发射极尺寸ESn的任意一个、与其他的激光二极管的发射极尺寸不同。
也可以构成为：本发明的一个形态所涉及的激光模块代替在激光模块1中使准直长度LC1与准直长度LCn的任意一个、与特定的距离SL不等，而使发射极尺寸ES1与发射极尺寸ESn的任意一个、与其他的激光二极管的发射极尺寸不同。根据该结构，本激光模块起到与使准直长度LC1与准直长度LCn的任意一个、与特定的距离SL不等的激光模块1相同的效果。
另外，优选：在本发明的一个形态所涉及的激光模块的基础上，至少发射极尺寸ES1小于上述其他的激光二极管的发射极尺寸。
根据该结构，在设定为通过各S轴准直透镜SLi后的各激光LBi成为平行光或者发散光的情况下，本激光模块起到与至少将S轴准直透镜SL1配置为满足SL＜LC1的激光模块1相同的效果。
(第1实施例)
参照图5对作为本发明的第1实施例的激光模块1进行说明。本实施例的激光模块1以图1所示的激光模块1的结构为基础，通过使单位光学系统的数量从n＝7增加至n＝13而获得。
图5的(a)是表示本实施例的激光模块1具备的单位光学系统中的耦合效率与准直长度LCi的关联的坐标图。图5的(b)表示针对本实施例的激光模块1具备的各单位光学系统的优选的准直长度LCi的坐标图。
由图5的(a)可见，通过使各准直长度LCi(i＝1、3、7、10、13)在9mm以上10.5mm以下的范围内变化，从而各激光LBi的耦合效率变化。根据图5的(a)的结果，对于i＝1、3、7、10、13的各情况，取得优选的准直长度LCi并针对i进行绘制而得出图5的(b)。另外，在图5的(b)中，将通过以最小二乘法拟合优选的准直长度LCi而获得的直线用虚线绘制。
由图5的(b)可见：将在设计激光模块1时作为基准的相对于i＝7的优选的准直长度LC7(＝9.9mm)作为基准值，i越大，则越缩短准直长度LCi，i越小，则越加长准直长度LCi，由此能够使耦合效率提高。
此外，在上述的实施方式中，对S轴准直透镜SLi中的一部分的S轴准直透镜SLi的位置与特定的距离SL不等的情况进行了说明。然而，在本发明的一个形态所涉及的激光模块1中，也可以采用使S轴准直透镜SLi的所有的位置与特定的距离SL不等的结构。在该情况下，优选各准直长度LCi满足LC1＞LC2＞···＞LCi＞···＞LC12＞LC13。
(第2实施例)
参照图6对作为本发明的第2实施例的激光模块进行说明。本实施例的激光模块1以图7所示的激光模块101的结构为基础，在使单位光学系统的数量从n＝7增加至n＝13后，使S轴准直透镜SLi的曲率ri变化而获得。
图6的(a)是表示本实施例的激光模块具备的单位光学系统中的耦合效率与曲率ri的关联的坐标图。图6的(b)是表示针对本实施例的激光模块1具备的各单位光学系统的优选的曲率ri的坐标图。
由图6的(a)可见：通过使各曲率ri(i＝1、3、7、10、13)在6.2mm以上6.9mm以下的范围内变化，从而各激光LBi的耦合效率变化。根据图6的(a)的结果，针对i＝1、3、7、10、13的各情况，取得优选的曲率ri并针对i进行绘制而得出图6的(b)。另外，在图6的(b)中，通过以最小二乘法拟合优选的曲率ri而得的直线用虚线绘制。
由图6的(b)可见：将在设计激光模块1时作为基准的相对于i＝7的优选的曲率ri(＝6.7mm)作为基准值，i越大，则越增大曲率ri，i越小，则越减小曲率ri，由此能够使耦合效率提高。
此外，在上述的实施方式中，对S轴准直透镜SLi中的一部分的S轴准直透镜SLi的曲率ri与特定的距离SL不等的情况进行了说明。然而，在本发明的一个形态所涉及的激光模块1中，也可以采用S轴准直透镜SLi的所有的曲率ri相互不同的结构。在该情况下，优选各曲率ri满足r1＜r2＜···＜ri＜···＜r12＜r13。
〔总结〕
本发明的一个形态所涉及的激光模块1具备光纤OF、按照到上述光纤OF为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序排序为i＝1，2，···，n的n个激光二极管LDi、以及分别配置于上述光路的各自的中途的n个准直透镜SLi。在该激光模块1中，从各激光二极管LDi到各准直透镜SLi的距离作为准直长度LCi，与激光二极管LD1对应的准直长度LC1和与激光二极管LDn对应的准直长度LCn的中的至少一方与相对于各准直透镜SLi决定好的特定的距离SL不等。
本激光模块构成为将从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光集中向上述光纤输入。各激光二极管LDi具备的发射极虽说较小，但具有一定的大小。因此，向上述光纤入射的各激光的入射角度因发射极的大小导致在包括垂直在内的规定的角度范围内具有一定特定的宽度。该入射角度中的特定的宽度有可能使各激光二极管LDi生成的激光与在上述光纤内传输的激光的耦合效率降低。
在本激光模块中，至少与激光二极管LD1对应的准直长度LC1和与激光二极管LDn对应的准直长度LCn的任意一个、与特定的距离SL不等，因此能够减小从激光二极管LD1输出的激光、与从激光二极管LDn输出的激光的至少任意一个向上述光纤入射的情况下的入射角度。换言之，能够缩窄包括垂直在内的规定的角度范围。因此，本激光模块与以往的激光模块相比，能够使各激光二极管生成的激光与在光纤内传输的激光的耦合效率提高。
另外，优选：在本发明的一个形态所涉及的激光模块1的基础上，将特定的距离SL设定为从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路为平行或者发散，至少将准直透镜SL1配置为满足SL＜LC1。
将特定的距离SL设定为从各激光二极管LDi输出的并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路为平行的情况较多。另外，也可能存在将特定的距离SL设定为上述光路发散的情况。
激光二极管LD1配置为与其他的激光二极管LD2～LDn相比，光程LO1最长。因此，在将特定的距离SL设定为上述光路为平行或者发散的情况下，从激光二极管LD1输出的激光与从激光二极管LD1以外的激光二极管输出的激光相比，其入射角度变大。
根据上述的结构，在将特定的距离SL设定为上述光路为平行或者发散的情况下，能够减小从激光二极管LD1输出的激光中的入射角度。
另外，优选：在本发明的一个形态所涉及的激光模块1的基础上，将与激光二极管LD1及激光二极管LDn都不同的激光二极管作为激光二极管LDm，并将与各激光二极管LDj(j是2≤j≤m)对应的各准直透镜SLj配置为满足SL＜LCm≤LCj＜LC1。
根据上述的结构，除了准直透镜SL1之外，将与激光二极管LD2～LDm对应的D准直透镜SL2～SLm各自也分别配置为准直长度LC2～LCm超过特定的距离SL。另外，将准直长度LC2～LCm分别设定为按照该顺序变小。根据该结构，除了从激光二极管LD1输出的激光之外，对于从激光二极管LD2～LDm分别输出的激光，也能够减小其入射角度。
另外，也可以构成为：在本发明的一个形态所涉及的激光模块1的基础上，将特定的距离SL设定为从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路平行或者发散，至少将准直透镜SLn配置为满足LCn＜SL。
激光二极管LDn配置为与其他的激光二极管LD1～LDn－1相比，光程LOn最短。因此，在设定为通过各准直透镜SLi后的各激光的光路为平行或者发散的情况下，从激光二极管LDn输出的激光与从激光二极管LDn以外的激光二极管输出的激光相比，其入射角度容易变小。
这里，在激光中的入射角度(即，激光的开口数量)、与激光的光点尺寸之间，存在在减小了一方的情况下另一方不得不变大的关系。因此，在从激光二极管LDn输出的激光中的入射角度变得过小的情况下，该激光的光点尺寸变得过大，作为其结果，可能存在从激光二极管LDn输出的激光与在光纤内传输的激光的耦合效率降低的情况。
根据上述的结构，能够防止从激光二极管LDn输出的激光中的入射角度变得过小。
另外，也可以构成为：在本发明的一个形态所涉及的激光模块1的基础上，将特定的距离SL设定为从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路收束，至少将准直透镜SLn配置为满足SL＜LCn。
也可能存在将特定的距离SL设定为从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路收束的情况。在像这样将特定的距离SL设定为上述光路收束的情况下，存在通过各准直透镜SLi后的各激光的光点尺寸随着远离准直透镜SLi而变小的情况。
激光二极管LDn配置为与其他的激光二极管LD1～LDn－1相比，光程LOn最短。因此，在将特定的距离SL设定为上述光路收束的情况下，从激光二极管LDn输出的激光的光点尺寸与从激光二极管LDn以外的激光二极管输出的激光的光点尺寸相比，容易变大，即，其入射角度容易变大。
根据上述的结构，在将特定的距离SL设定为上述光路收束的情况下，能够减小从激光二极管LDn输出的激光中的入射角度。
另外，也可以构成为：在本发明的一个形态所涉及的激光模块1的基础上，将与激光二极管LD1及激光二极管LDn都不同的激光二极管作为激光二极管LDm，并将与各激光二极管LDj(j是m≤j≤n－1)对应的各准直透镜SLj配置为满足SL＜LCm≤LCj＜LCn。
根据上述的结构，除了准直透镜SLn之外，也将与激光二极管LDm～LDn－1对应的准直透镜SLm～SLn－1各自分别配置为准直长度LCm～LCn－1超过特定的距离SL。另外，将准直长度LCm～LCn－1分别设定为按照该顺序变小。根据该结构，除了从激光二极管LDn输出的激光之外，对于从激光二极管LDm～LDn－1分别输出的激光，也能够减小其入射角度。
另外，也可以构成为：在本发明的一个形态所涉及的激光模块1的基础上，将特定的距离SL设定为从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路收束，至少将准直透镜SL1配置为满足LC1＜SL。
激光二极管LD1配置为与其他的激光二极管LD2～LDn相比，光程LO1最长。因此，在设定为通过各准直透镜SLi后的各激光的光路收束的情况下，从激光二极管LD1输出的激光与从激光二极管LD1以外的激光二极管输出的激光相比，其入射角度容易变小。
在如上述那样入射角度变得过小的情况下，可能存在从激光二极管LD1输出的激光、与在光纤内传输的激光的耦合效率降低的情况。根据上述的结构，能够防止从激光二极管LD1输出的激光中的入射角度变得过小。
另外，优选：本发明的一个形态所涉及的激光模块1还具备分别配置于上述光路的各自的中途且处于各准直透镜SLi与上述光纤OF之间的n个反射镜Mi，将各反射镜Mi配置为使上述光路分别折弯成规定的角度。
根据上述的结构，从各激光二极管LDi到上述光纤的光路被各反射镜Mi折弯成规定的角度。因此，本激光模块能够缩短其长度。此外，本激光模块中的长度是指激光模块的尺寸中的相对于沿着上述光纤的中心轴的方向的尺寸。
另外，优选：本发明的一个形态所涉及的激光模块1还具备具有载置面S的基板B，上述载置面S载置各激光二极管LDi、各准直透镜SLi、以及各反射镜Mi，载置面S包括至少是n个并构成为随着接近上述光纤OF而高度阶梯状变低的子载置面SSi，在各子载置面SSi载置有对应的激光二极管LDi、准直透镜SLi以及反射镜Mi。
对于高度不同的子载置面SSi的每一个，通过载置有激光二极管LDi、准直透镜SLi以及反射镜Mi，从而能够使各激光的高度分别不同，上述各激光是从各激光二极管LDi输出的各激光，通过各准直透镜SLi，并且被各反射镜Mi折弯光路。
本发明的一个形态所涉及的激光模块1具备光纤OF、按照到上述光纤OF为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序排序为i＝1，2，···，n的n个激光二极管LDi、以及分别配置于上述光路的各自的中途的n个准直透镜SLi。在该激光模块1，将各准直透镜SLi的曲率作为曲率ri，至少与激光二极管LD1对应的准直透镜SL1的曲率r1和与激光二极管LDn对应的准直透镜SLn的曲率rn的任意一个、与其他的准直透镜的曲率不同。
也可以构成为：本发明的一个形态所涉及的激光模块1代替使准直长度LC1与准直长度LCn的任意一个、与特定的距离SL不等，而使曲率r1与曲率rn的任意一个、与其他的准直透镜的曲率不同。根据该结构，起到与使准直长度LC1与准直长度LCn的任意一个、与特定的距离SL不等的激光模块相同的效果。
另外，优选：在本发明的一个形态所涉及的激光模块1的基础上，至少曲率r1小于上述其他的准直透镜的曲率。
根据上述的结构，起到与在设定为通过各准直透镜SLi后的各激光的光路为平行或者发散的情况下，至少将准直透镜SL1配置为满足SL＜LC1的情况相同的效果。
本发明的一个形态所涉及的激光模块1具备光纤OF、按照到上述光纤OF为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序排序为i＝1，2，···，n的n个激光二极管LDi、以及分别配置于上述光路的各自的中途的n个准直透镜SLi。在该激光模块1中，将各激光二极管LDi具备的发射极的尺寸作为发射极尺寸ESi，至少发射极尺寸ES1与发射极尺寸ESn的任意一个、与其他的激光二极管的发射极尺寸不同。
也可以构成为：本发明的一个形态所涉及的激光模块1代替使准直长度LC1与准直长度LCn的任意一个、与特定的距离SL不等，而使发射极尺寸ES1与发射极尺寸ESn的任意一个、与其他的激光二极管的发射极尺寸不同。根据该结构，起到与使准直长度LC1与准直长度LCn的任意一个、与特定的距离SL不等的激光模块相同的效果。
另外，优选：在本发明的一个形态所涉及的激光模块1的基础上，至少发射极尺寸ES1小于上述其他的激光二极管的发射极尺寸。
根据上述的结构，起到与在设定为通过各准直透镜SLi后的各激光的光路为平行或者发散的情况下，至少将准直透镜SL1配置为满足SL＜LC1的情况相同的效果。
本发明并不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，对于适当地组合在不同的实施方式中分别公开的技术手段而得的实施方式，也包含在本发明的技术范围内。
附图标记说明
1…激光模块；LDi…激光二极管；FLi…F轴准直透镜；SLi…S轴准直透镜；Mi…反射镜；FL…聚光透镜；OF…光纤；B…底板(基板)；S…载置面；SSi…子载置面。

Claims (13)

1.一种激光模块，具备光纤、按照到所述光纤为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序排序为i＝1，2，···，n的n个激光二极管LDi、以及分别配置于所述光路的各自的中途的n个准直透镜SLi，其特征在于，
从各激光二极管LDi到各准直透镜SLi的距离作为准直长度LCi，与激光二极管LD1对应的准直长度LC1和与激光二极管LDn对应的准直长度LCn中的至少一方与相对于各准直透镜SLi决定好的特定的距离SL不等。
2.根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于，
特定的距离SL设定为使得从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路平行或者发散，
至少准直透镜SL1配置为满足SL＜LC1。
3.根据权利要求2所述的激光模块，其特征在于，
与激光二极管LD1及激光二极管LDn都不同的激光二极管作为激光二极管LDm，与各激光二极管LDj对应的各准直透镜SLj配置为满足SL＜LCm≤LCj＜LC1，其中，j为2≤j≤m。
4.根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于，
特定的距离SL设定为使得从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路平行或者发散，
至少准直透镜SLn配置为满足LCn＜SL。
5.根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于，
特定的距离SL设定为使得从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路收束，
至少准直透镜SLn配置为满足SL＜LCn。
6.根据权利要求5所述的激光模块，其特征在于，
与激光二极管LD1及激光二极管LDn都不同的激光二极管作为激光二极管LDm，与各激光二极管LDj对应的各准直透镜SLj配置为满足SL＜LCm≤LCj＜LCn，其中，j为m≤j≤n－1。
7.根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于，
特定的距离SL设定为使得从各激光二极管LDi输出并通过各准直透镜SLi后的各激光的光路收束，
至少准直透镜SL1配置为满足LC1＜SL。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的激光模块，其特征在于，
还具备分别配置于所述光路的各自的中途且处于各准直透镜SLi与所述光纤之间的n个反射镜Mi，
各反射镜Mi配置为使所述光路分别折弯成规定的角度。
9.根据权利要求8所述的激光模块，其特征在于，
还具备具有载置面S的基板，所述载置面S载置各激光二极管LDi、各准直透镜SLi以及各反射镜Mi，
载置面S包括构成为随着接近所述光纤而高度呈阶梯状变低的至少n个子载置面SSi，
在各子载置面SSi载置有对应的激光二极管LDi、准直透镜SLi以及反射镜Mi。
10.一种激光模块，具备光纤、按照到所述光纤为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序排序为i＝1，2，···，n的n个激光二极管LDi、以及分别配置于所述光路的各自的中途的n个准直透镜SLi，其特征在于，
各准直透镜SLi的曲率作为曲率ri，与激光二极管LD1对应的准直透镜SL1的曲率r1和与激光二极管LDn对应的准直透镜SLn的曲率rn中的至少一方与其他的准直透镜的曲率不同。
11.根据权利要求10所述的激光模块，其特征在于，
至少曲率r1小于所述其他的准直透镜的曲率。
12.一种激光模块，具备光纤、按照到所述光纤为止的光路的长度亦即光程LOi的由长至短的顺序排序为i＝1，2，···，n的n个激光二极管LDi、以及分别配置于所述光路的各自的中途的n个准直透镜SLi，其特征在于，
各激光二极管LDi具备的发射极的尺寸作为发射极尺寸ESi，发射极尺寸ES1与发射极尺寸ESn中的至少一方与其他的激光二极管的发射极尺寸不同。
13.根据权利要求12所述的激光模块，其特征在于，
至少发射极尺寸ES1小于所述其他的激光二极管的发射极尺寸。
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