CN114846703A

CN114846703A - 发光装置、光源单元、光源装置及光纤激光器

Info

Publication number: CN114846703A
Application number: CN202080084516.2A
Authority: CN
Inventors: 石毛悠太; 加伯·加达齐; 中角真也
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2022-08-02
Also published as: US20220294174A1; JPWO2021112248A1; JP7190065B2; WO2021112248A1

Abstract

发光装置例如具备：发光元件，具有快轴和慢轴且出射激光；壳体，收纳发光元件且设置有从发光元件出射的激光穿过的窗；第一光学元件，设置于该壳体外，且将穿过窗的激光在快轴方向会聚；以及第二光学元件，在快轴方向上的光束宽度比第一光学元件的入射面中的快轴方向上的光束宽度窄的状态下，在快轴方向上对经由了第一光学元件的激光进行准直，且该第二光学元件被配置在相比于第一光学元件的快轴方向上的激光的会聚点更靠该第一光学元件附近的位置。

Description

发光装置、光源单元、光源装置及光纤激光器

技术领域

本发明涉及发光装置、光源单元、光源装置及光纤激光器。

背景技术

以往，公知以下发光装置，具备具有快轴和慢轴的发光元件、在快轴方向进行准直的透镜及在慢轴方向进行准直的透镜，将从发光元件出射的光在快轴方向进行了准直后，在慢轴方向进行准直(例如，专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开2018/0031850号说明书

发明内容

-发明所要解决的课题-

然而，在将发光元件收纳于已被气密密封的壳体内、并且将在快轴方向进行准直的透镜配置于壳体外的结构中，由于来自发光元件的光在快轴方向上以比较大的角度扩展的状态下被准直，故会存在快轴方向上的光束宽度增大之类的问题。

因而，本发明的课题之一为：获得例如在将发光元件收纳于壳体内、并且将对从发光元件出射的光进行准直的透镜设置于壳体外的结构中能够进一步缩小光束直径的发光装置、光源单元、光源装置及光纤激光器。

-用于解决课题的手段-

本发明的发光装置例如具备：发光元件，具有快轴和慢轴且将激光出射；壳体，收纳所述发光元件，且设置有从所述发光元件出射的激光穿过的窗；第一光学元件，设置与该壳体外，且将穿过所述窗的激光在快轴方向进行会聚；以及第二光学元件，在所述快轴方向上的光束宽度比所述第一光学元件的入射面中的所述快轴方向上的光束宽度窄的状态下，在所述快轴方向上对经由了所述第一光学元件的激光进行准直，且该第二光学元件被配置在相比于所述第一光学元件的所述快轴方向上的激光的会聚点更靠该第一光学元件附近的位置。

也可以是，在所述发光装置中，所述第一光学元件至少在所述快轴方向上为凸透镜，所述第二光学元件至少在所述快轴方向上为凹透镜。

也可以是，在所述发光装置中，所述第一光学元件是具有相对于与激光的快轴方向交叉的虚拟中心面的面对称形状的透镜。

也可以是，在所述发光装置中，所述第一光学元件是具有相对于沿着激光的光轴的中心轴的轴对称形状的透镜。

所述发光装置也可以具备第三光学元件，其将经由了所述第一光学元件的激光在慢轴方向上进行准直。

也可以在所述发光装置中，所述第三光学元件位于所述第一光学元件与所述第二光学元件之间。

也可以所述发光装置具备具有大致沿着激光的光轴方向的表面的基座，所述第一光学元件及所述第二光学元件位于所述表面上，所述第一光学元件及所述第二光学元件之中的至少一方经由接合部而被固定于从所述表面突出的突出部。

也可以在所述发光装置中，所述第一光学元件及所述第二光学元件之中的至少一方在多个部位分别经由所述接合部而被固定于所述突出部。

也可以在所述发光装置中，在沿着所述光轴的方向上，所述接合部介于所述第一光学元件及所述第二光学元件之中的至少一方与所述突出部之间。

也可以在所述发光装置中，在与沿着所述光轴的方向交叉的方向上，所述接合部介于所述第一光学元件及所述第二光学元件之中的至少一方与所述突出部之间。

也可以是在所述发光装置中，所述突出部为所述发光元件。

所述发光装置也可以具备遮蔽部，其将朝向所述接合部的所述激光的漏光遮蔽。

也可以在所述发光装置中，所述遮蔽部具有将所述漏光向该漏光的从入射方向的相反方向脱离的方向反射的反射部。

也可以在所述发光装置中，所述遮蔽部具有吸收所述漏光的能量的吸收部。

也可以在所述发光装置中，所述第一光学元件被固定于所述发光元件。

也可以在所述发光装置中，所述壳体被气密密封。

此外，本发明的光源单元例如具备：所述发光装置；以及将从所述发光装置出射的光向一个光纤的输入部引导的光学部件。

所述光源单元也可以具备：第一子单元包括朝向第一方向出射激光的所述发光元件、和将来自该发光元件的激光朝向所述第一方向透射的所述第一光学元件及所述第二光学元件；第二子单元，包括在述第一方向上从所述第一子单元离开地配置且朝向所述第一方向的相反方向出射激光的所述发光元件、和将来自该发光元件的激光朝向所述第一方向的相反方向透射的所述第一光学元件及所述第二光学元件；以及遮蔽部，将来自所述第一子单元的所述激光的漏光及来自所述第二子单元的所述激光的漏光之中的至少一个漏光遮蔽。

也可以在所述光源单元中，所述遮蔽部位于所述第一子单元与所述第二子单元之间。

此外，本发明的光源装置例如具备所述光源单元。

此外，本发明的光纤激光器例如具备：所述光源装置；以及将从所述光源装置出射的激光放大的光放大光纤。

-发明效果-

根据本发明，在将发光元件收纳于壳体内并且将对从发光元件出射的光进行准直的透镜设置于壳体外的结构中，能够进一步缩小光束直径。

附图说明

图1是第一实施方式的发光装置的例示性且示意性的侧视图。

图2是第一实施方式的发光装置的例示性且示意性的俯视图。

图3是第二实施方式的发光装置的例示性且示意性的侧视图。

图4是第二实施方式的发光装置的例示性且示意性的俯视图。

图5是第三实施方式的发光装置的例示性且示意性的侧视图。

图6是第三实施方式的发光装置的例示性且示意性的俯视图。

图7是第四实施方式的光源单元的例示性且示意性的俯视图。

图8是图7的VIII-VIII剖视图。

图9是第四实施方式的光源单元的一部分的例示性且示意性的俯视图，是表示第一光学元件的安装构造的图。

图10是第四实施方式的光源单元的一部分的例示性且示意性的俯视图，是表示第二光学元件的安装构造的图。

图11是第五实施方式的光源单元的一部分的例示性且示意性的俯视图，是表示第一光学元件的安装构造的图。

图12是第五实施方式的光源单元的一部分的例示性且示意性的后视图，是表示第一光学元件的安装构造的图。

图13是第六实施方式的光源单元的一部分的例示性且示意性的后视图，是表示第一光学元件的安装构造的图。

图14是第七实施方式的光源单元的一部分的例示性且示意性的俯视图。

图15是第七实施方式的光源单元所包含的遮蔽部的例示性且示意性的侧视图。

图16是第八实施方式的光源单元所包含的遮蔽部的例示性且示意性的侧视图(局部剖视图)。

图17是第九实施方式的光源单元的一部分的例示性且示意性的俯视图。

图18是第九实施方式的光源单元所包含的遮蔽部的例示性且示意性的侧视图。

图19是第十实施方式的光源单元的一部分的例示性且示意性的俯视图。

图20是第十一实施方式的光源装置的例示性的结构图。

图21是第十二实施方式的光纤激光器的例示性的结构图。

具体实施方式

以下，公开本发明的例示性的实施方式。以下所示的实施方式的结构以及由该结构带来的作用及结果(效果)仅为一例。本发明通过以下的实施方式所公开的结构以外的结构也能实现。此外，根据本发明，能够获得由结构得到的种种效果(也包括衍生性的效果)之中的至少一者。

以下所示的多个实施方式具备同样的结构。由此，根据各实施方式的结构，能获得基于该同样的结构的同样的作用及效果。另外，以下有时会对这些同样的结构赋予同样的符号，并且省略重复的说明。

在本说明书中，序数是为了方便区别部件或部位等而被赋予的，并非表示优先顺序或序号。

此外，在各图中，以箭头X来表示X方向，以箭头Y来表示Y方向，以箭头Z来表示Z方向。X方向、Y方向及Z方向相互交叉并且相互正交。

另外，在图1～6、14中，激光L的光路以实线的箭头被示出。

[第一实施方式]

图1是表示第一实施方式的发光装置1A的侧视图，图2是表示发光装置1A的俯视图。

[发光装置的结构]

如图1、2所示那样，发光装置1A具备发光模块10、第一光学元件41A、第二光学元件42A和第三光学元件43A。

发光模块10具有发光单元30和收纳了该发光单元30的壳体20。

壳体20是长方体状的箱子，收纳有发光单元30。壳体20具有壁构件21和窗构件22。壁构件21例如以金属材料来制作。

此外，壳体20具有基座21a。基座21a具有与Z方向交叉的板状的形状。基座21a例如是壁构件21的一部分(底壁)。基座21a例如以无氧铜那样的热传导率高的金属材料来制作。无氧铜是铜系材料的一例。另外，基座21a也可以和壁构件21分开设置。

在壁构件21的X方向的端部设置有开口部21b。在开口部21b安装有透射激光L的窗构件22。窗构件22与X方向交叉并且正交。从发光单元30向X方向出射的激光L通过窗构件22后向发光装置1A之外射出。激光L从发光装置1A向X方向出射。窗构件22是窗的一例。

构成壁构件21(壳体20)的多个构件(未图示)的边界部分以及壁构件21与窗构件22之间的边界部分等被密封成气体无法通过。即，壳体20被气密密封。另外，窗构件22也是壁构件21的一部分。

发光单元30具有基台31和发光元件32。

基台31具有例如与Z方向交叉并且正交的板状的形状。基台31例如能以氮化铝(AIN)或陶瓷、玻璃那样的热传导率比较高的绝缘材料来制作。在基台31上形成有金属化层(未图示)，以作为向发光元件32供给电力的电极。

如图1、2所示那样，基台31被安装于基座21a的顶面21c上。发光元件32被安装于基台31的顶面31a上。即，发光元件32隔着基台31而被安装于基座21a。

发光元件32例如是具有快轴(FA)和慢轴(SA)的半导体激光元件。发光元件32具有在X方向延伸的细长的形状。发光元件32从设置在X方向的端部的出射开口(未图示)向X方向出射激光L。发光单元30被安装成：发光元件32的快轴沿着Z方向，并且慢轴沿着Y方向。Z方向是快轴方向的一例，Y方向是慢轴方向的一例。

[各光学元件的结构及配置]

从发光元件32出射的激光L，依序经由第一光学元件41A、第二光学元件42A及第三光学元件43A，至少在Z方向及Y方向上被准直。第一光学元件41A、第二光学元件42A及第三光学元件43A均被设置于壳体20外。

在本实施方式中，第一光学元件41A、第二光学元件42A及第三光学元件43A在X方向上依序排列，且均为透镜。从发光元件32出射的激光L依序通过第一光学元件41A、第二光学元件42A及第三光学元件43A。还有，从发光元件32发出到通过第一光学元件41A、第二光学元件42A及第三光学元件43A为止的期间内，激光L的光轴为直线状，激光L的快轴方向沿着Z方向，并且激光L的慢轴方向沿着Y方向。

第一光学元件41A在X方向上稍微远离窗构件22，或者相对于窗构件22而在X方向上相接。

通过窗构件22后的激光L向第一光学元件41A入射。如图1所示那样，第一光学元件41A至少在Z方向上将激光L会聚。第一光学元件41A至少在Z方向上是凸透镜，换言之至少在与Y方向正交的剖面中为凸透镜。

在本实施方式中，作为一例，第一光学元件41A具有相对于虚拟中心面Vc1的面对称形状，该虚拟中心面Vc1作为与Z方向交叉并且正交的平面。第一光学元件41A的入射面41a及出射面41b具有沿着Y方向的母线，且具有在Y方向上延伸的柱面。入射面41a是朝X方向的相反方向凸出的凸曲面。另外，出射面41b是朝X方向凸出的凸曲面。出射面41b相比于入射面41a，突出得更多。第一光学元件41A为圆柱形透镜。

如图1所示那样，来自第一光学元件41A的激光L的Z方向的光束宽度Wz随着沿X方向前进而缩窄。经由第一光学元件41A而至少在Z方向上被会聚的前端细的激光L向第二光学元件42A入射。另外，光束宽度是在激光的光束轮廓中光强度变成给定值以上的区域的宽度。给定值例如是峰值的光强度的1/e²。

第二光学元件42A在Z方向上的光束宽度Wz2比向第一光学元件41A的入射面41a的Z方向上的光束宽度Wz1还小的状态下，在Z方向上对激光L进行准直。第二光学元件42A至少在Z方向上为凹透镜，换言之至少在与Y方向正交的剖面中为凹透镜。第二光学元件42A也能被称为准直透镜。

在本实施方式中，作为一例，第二光学元件42A具有相对于虚拟中心面Vc2的面对称形状，该虚拟中心面Vc2作为与Z方向交叉并且正交的平面。第二光学元件42A的入射面42a及出射面42b具有沿着Y方向的母线且具有在Y方向延伸的柱面。入射面42a是朝X方向的相反方向凸出的凸曲面。此外，出射面42b是朝X方向凹入的凹曲面。在从Y方向观察的情况下，出射面42b的Z方向的中央部位于比Z方向的两端部更靠X方向的相反侧的位置。

还有，第二光学元件42A配置得比基于第一光学元件41A的激光L的Z方向的会聚点Pcz更靠第一光学元件41A附近。

如图2所示那样，从发光元件32出射并经由了第一光学元件41A及第二光学元件42A的激光L的Y方向的光束宽度Wy随着沿X方向前进而扩展。经由第二光学元件42A并在Y方向上扩展的前端粗壮的激光L向第三光学元件43A入射。第三光学元件43A将激光L在Y方向上进行准直。第三光学元件43A至少在Y方向上为凸透镜，换言之至少在与Y方向正交的剖面中为凸透镜。第二光学元件42A也能被称为准直透镜。

在本实施方式中，作为一例，第三光学元件43A具有相对于虚拟中心面Vc3的面对称形状，该虚拟中心面Vc3作为与Y方向交叉并且正交的平面。第三光学元件43A的入射面43a及出射面43b具有沿着Z方向的母线且具有沿Z方向延伸的柱面。入射面43a是与X方向正交的平面。另外，出射面43b是朝X方向凸出的凸曲面。

如以上所说明过的那样，在本实施方式中，第一光学元件41A设置于壳体20外，使穿过设置在壳体20的窗构件11(窗)的激光L在Z方向(快轴方向)会聚。而且，第二光学元件42A在Z方向上的光束宽度Wz2比第一光学元件41A的入射面41a中的Z方向上的光束宽度Wz1还小的状态下，在Z方向上对经由了第一光学元件41A的激光L进行准直。

如图1所示那样，从发光元件32出射的激光L的Z方向的光束宽度随着沿X方向前进而扩展。因此，假设未配置第一光学元件41A，在设置有该第一光学元件41A的位置，取代该第一光学元件41A而配置了在Z方向进行准直的准直透镜(未图示)，在该情况下，如图1中以双点划线示出的那样，能获得以更宽广的光束宽度Wz1而被准直的激光Lv。相对于此，在本实施方式中，在Z方向的光束宽度Wz2比第一光学元件41A的入射面41a中的Z方向的光束宽度Wz1更窄的状态下，利用第二光学元件42A对通过经由第一光学元件41A而被在Z方向会聚的激光L进行准直。因此，根据本实施方式，能够进一步缩小已被准直的激光L的Z方向上的光束宽度Wzc。

此外，在本实施方式中，第二光学元件42A配置得比基于第一光学元件41A的激光L的Z方向的会聚点Pcz更靠第一光学元件41A附近。

假设在第二光学元件42A被配置得比会聚点Pcz更远离第一光学元件41A的情况下，会聚点Pcz会出现在第一光学元件41A与第二光学元件42A之间的激光L的光路上。该情况下，可能在能量密度高的会聚点Pcz中会产生灰尘聚集等的不良状况。这一点，在本实施方式中，由于第二光学元件42A配置得比会聚点Pcz更靠第一光学元件41A附近，故在激光L到达会聚点Pcz之前由第二光学元件42A进行准直。即，根据本实施方式，因为会聚点Pcz不会出现在激光L的光路上，所以能够避免该会聚点Pcz引起的不良状况产生。

另外，在本实施方式中，第一光学元件41A至少在Z方向上为凸透镜，第二光学元件42A至少在Z方向上为凹透镜。

根据上述那样的结构，能够通过比较简单的结构来实现第一光学元件41A及第二光学元件42A。

此外，在本实施方式中，第一光学元件41A是具有相对于与Z方向交叉的虚拟中心面Vc1的面对称形状的透镜。

根据上述那样的结构，能够通过比较简单的结构来实现第一光学元件41A。

此外，在本实施方式中，发光装置1A具备第三光学元件43A，其在Y方向(慢轴方向)上对经由了第一光学元件41A的激光L进行准直。

根据上述那样的结构，能够在Y方向上也对激光L进行准直。

[第二实施方式]

图3是表示第二实施方式的发光装置1B的侧视图，图4是表示发光装置1B的俯视图。

如果将图3与图1进行比较，并且将图4与图2进行比较，那么可以清楚地知道，在本实施方式中，第三光学元件43B的位置和上述第一实施方式的第三光学元件43A的位置不同。具体是，在第一实施方式中，第三光学元件43A相对于第二光学元件42A而位于第一光学元件41A的相反侧，相对于此，在本实施方式中，第三光学元件43B位于相对于第二光学元件42A而靠近第一光学元件41A的位置，即位于第一光学元件41A和第二光学元件42A之间。

另外，在本实施方式中，也和上述第一实施方式同样地，作为一例，第三光学元件43B具有相对于虚拟中心面Vc3的面对称形状，该虚拟中心面Vc3作为于Y方向交叉并且正交的平面。第三光学元件43B的入射面43a及出射面43b具有沿着Z方向的母线且具有在Z方向延伸的柱面。入射面43a是与X方向正交的平面。另外，出射面43b是朝X方向凸出的凸曲面。

此外，本实施方式中的第一光学元件41A及第二光学元件42A的结构及配置和上述第一实施方式同样。

如上，在本实施方式中，第三光学元件43B位于第一光学元件41A和第二光学元件42A之间。如图3所示那样，在本实施方式中，因为第三光学元件43B位于第一光学元件41A和第二光学元件42A之间，所以能够在光束宽度Wy更窄的状态下在Y方向上对激光L进行准直。因此，根据本实施方式，能够进一步缩小已被准直的激光L的Y方向上的光束宽度Wyc。

[第三实施方式]

图5是表示第三实施方式的发光装置1C的侧视图，图6是表示发光装置1C的俯视图。

如果将图6与图2进行比较，并且将图5与图1进行比较，那么可以清楚地知道，在本实施方式中，第一光学元件41C的结构和上述第一实施方式的第一光学元件41A的结构不同。具体是，在第一实施方式中，第一光学元件41A是具有相对于虚拟中心面Vc1的面对称形状的透镜，该虚拟中心面Vc1作为与Z方向交叉并且正交的平面，相对于此，在本实施方式中，第一光学元件41C是具有相对于沿着光轴的中心轴Ax的轴对称形状的透镜。

第一光学元件41C被构成为绕着中心轴Ax旋转的旋转体。第一光学元件41C被配置为该中心轴Ax沿着X方向并且与激光L的光轴重叠。第一光学元件41C的入射面41a及出射面41b分别具有绕着在X方向延伸的中心轴Ax旋转的旋转面。出射面41b是朝X方向凸出的凸曲面。出射面41b相比于入射面41a，突出得更多。

此外，在本实施方式中，第二光学元件42A也配置得比基于第一光学元件41C的激光L的Z方向的会聚点Pcz更靠第一光学元件41C附近。

另外，如图6所示那样，虽然激光L的Y方向上的会聚点Pcy会出现在第一光学元件41C和第二光学元件42A之间，但由于该会聚点Pcy处的能量密度没那么高，故灰尘聚集那样的问题不会产生。

如上，在本实施方式中，第一光学元件41C是具有相对于沿着激光L的光轴的中心轴Ax的轴对称形状的透镜。

根据本实施方式，激光L在Z方向和Y方向之间的方向上也被会聚，因此能获得激光L的像差变小之类的效果。另外，根据本实施方式，能够通过比较简单的结构来实现第一光学元件41C。

[第四实施方式]

[光源单元的结构]

图7是具备了多个第三实施方式的发光装置1C的第四实施方式的光源单元100A(100)的俯视图，图8是图7的VIII-VIII剖视图。另外，在图8中，滤光器102、反射镜103及聚光透镜104、105被示为侧视图。

作为一例，在光源单元100A安装有第三实施方式的发光装置1C。光源单元100A具备基座101、多个发光装置1C、多个反射镜103、聚光透镜104、105、滤光器102、外壳基座106和光纤107。滤光器102、反射镜103及聚光透镜104、105是光学部件的一例。各发光装置1C包括发光模块10、第一光学元件41C、第二光学元件42A和第三光学元件43A。

反射镜103将来自发光装置1C并向X方向前进的光朝Y方向反射。反射镜103是偏转部件的一例。由反射镜103反射后的光在聚光透镜104、105被聚光。

在此，如图7所示那样，包括发光装置1C(即，发光模块10、第一光学元件41C、第二光学元件42A及第三光学元件43A)和反射镜103的子单元100a在Y方向上以大致等间隔排列。此外，如图8所示那样，多个子单元100a在Z方向相互错开配置。构成为越是靠近于聚光透镜104，距子单元100a的基座101的底面101a的Z方向的距离就越缩短。因此，如图8所示那样，在基座101的表面101b设置有随着朝向Y方向而向Z方向的相反方向偏离的高低差。各高低差与Z方向交叉并且正交，且大致沿X方向及Y方向延伸。子单元100a被安装于表面101b的各高低差上。

在上述那样的结构中，来自各子单元100a(各反射镜103)的光在聚光透镜104的入射面，在Z方向以等间隔排列。来自各子单元100a的光经由聚光透镜104、滤光器102及聚光透镜105而被输入光纤107的输入部107a。光纤107由设置在外壳基座106的光纤支承部106a支承。

另外，光源单元100A的发光装置1C能置换为其他实施方式的发光装置1A、1B。

图9是表示第一光学元件41C的安装构造的俯视图。如图9所示那样，第一光学元件41C经由接合部50而被固定于发光模块10的壳体20。根据上述那样的结构，利用壳体20，能够通过比较简单的结构来实现第一光学元件41C的安装构造。具有壳体20的发光模块10被安装在表面101b上，从该表面101b向Z方向突出。发光模块10是突出部的一例。另外，接合部50也能被称为固定部。Z方向是与表面101b交叉的方向的一例。

接合部50例如是以合成树脂材料来制作的粘接剂。接合部50也可以是电磁波固化性的粘接剂或热固化性的粘接剂。

接合部50介于壳体20的Y方向两侧的侧面21d和X方向的前面21e之间的角部21f与第一光学元件41C的从激光的光路脱离的周缘部之间，将该角部21f和周缘部接合。

壳体20和第一光学元件41C在多个部位分别经由接合部50而被接合。图9所示的两个接合部50在Y方向上相互隔离开。此外，在从图9所示的两个接合部50之中的至少一者向Z方向的相反方向离开的位置也存在接合部50(未图示)，通过三个或者四个接合部50来接合壳体20和第一光学元件41C。另外，也可以图9所示的两个接合部50之中的至少一者向Z方向的相反方向延伸某种程度的长度。该情况下，壳体20和第一光学元件41C通过两个接合部50来接合。因此，壳体20和第一光学元件41C能够通过两个以上的接合部50来接合。

假设，第一光学元件41C仅由介于该第一光学元件41C和基座101的表面101b之间的接合部50来悬臂支承的情况下，由于第一光学元件41C相对于Z方向的少许的倾斜(倾倒)，来自第一光学元件41C的激光的光轴可能会相对于X方向而向Z方向或者Z方向的相反方向偏离。该情况下，来自各子单元100a(各反射镜103)的光从聚光透镜104的所期望的位置向脱离Z方向的位置入射，激光的Z方向的收敛性可能会降低。

这一点，在本实施方式中，第一光学元件41C经由接合部50而与发光模块10的壳体20接合。根据上述那样的结构，由于壳体20能够支承第一光学元件41C，故能够抑制第一光学元件41C相对于Z方向的倾斜，能够抑制激光的Z方向的倾斜、还有已被空间耦合的激光的Z方向的收敛性的降低。

另外，如上述，在本实施方式中，第一光学元件41C和壳体20经由在Z方向上分离开的多个接合部50而接合。根据上述那样的结构，能够更进一步抑制第一光学元件41C相对于Z方向的倾斜，能够更进一步抑制激光的Z方向的倾斜、还有激光的收敛性的降低。基座101是基座的一例，表面101b是第一面的一例。

此外，在本实施方式中，接合部50在沿着中心轴Ax(光轴)的方向(X方向)上，介于第一光学元件41C和壳体20之间。根据上述那样的结构，即便在假设产生了接合部50的收缩或膨胀等的情况下，第一光学元件41C也变得易于相对于壳体20而相对地在X方向平行移动。换言之，第一光学元件41C变得难以倾斜。

此外，在本实施方式中，多个接合部50相互夹着中心轴Ax地配置。多个接合部50相互夹着中心轴Ax地配置，指的是在沿着中心轴Ax的方向(X方向)观察的情况下，多个接合部50夹着穿过中心轴Ax的虚拟直线(虚拟平面，未图示)而配置于相互相反侧。根据上述那样的结构，即便在假设产生了接合部50的收缩或膨胀等的情况下，第一光学元件41C也变得易于在X方向平行移动。换言之，第一光学元件41C变得难以倾斜。还有，在本实施方式中，多个接合部50在X方向观察的情况下能配置于绕着中心轴Ax旋转的两处以上。根据上述那样的结构，即便在假设产生了接合部50的收缩或膨胀等的情况下，第一光学元件41C也变得易于相对于壳体20而相对地平移运动。换言之，第一光学元件41C变得难以倾斜。

另外，接合部50也可以沿着与X方向交叉的虚拟平面、例如YZ平面，以所需的面积扩展。该情况下，即便在假设产生了接合部50的收缩或膨胀等的情况下，该面积越宽阔，则第一光学元件41C越变得易于相对于壳体20而相对地平移运动。换言之，第一光学元件41C变得难以倾斜。

图10是表示第二光学元件42A的安装构造的俯视图。如图10所示那样，第二光学元件42A经由接合部50而被安装于从表面101b向Z方向突出的接线柱101c。作为一例，接线柱101c具有四棱柱状的形状，但也可以具有圆柱状等其他形状。接线柱101c是突出部的一例。接线柱101c相对于第二光学元件42A而被配置于Y方向的两侧。

此外，在本实施方式中，在从图10所示的接合部50向Z方向的相反方向离开的位置也存在接合部50(未图示)，通过两个接合部50将接线柱101c和第二光学元件42A接合。

接线柱101c既可以经由例如粘接剂或焊料那样的接合材料而被安装于基座101的表面101b上，也可以焊接于基座101的表面101b上，还可以经由螺钉那样的固定工具而被安装于基座101的表面101b上，也可以与基座101一体地构成。粘接剂也可以是电磁波固化性的粘接剂或热固化性的粘接剂。

根据上述那样的结构，接线柱101c能够支承第二光学元件42A，因此能够抑制第二光学元件42A相对于Z方向的倾斜，能够抑制激光的Z方向的倾斜、还有已被空间耦合的激光的Z方向的收敛性的降低。另外，第三光学元件43A也可以还通过与接线柱101c同样的接线柱(未图示)来支承。

[第五实施方式]

图11是第五实施方式的光源单元100B(100)的一部分的俯视图，是表示第一光学元件41C的安装构造的图。另外，图12是在X方向观察第一光学元件41C及接线柱101c、即第一光学元件41C的安装构造的后视图。除了图11、12所示的第一光学元件41C的安装构造，光源单元100B具备和第四实施方式的光源单元100A同样的结构。

如图11、12所示那样，在本实施方式中，第一光学元件41C经由多个接合部50而被接合于从表面101b向Z方向突出的接线柱101c。接线柱101c相对于第二光学元件42A而配置于Y方向的两侧。在各接线柱101c中，两个接合部50在Z方向分隔开配置。各接线柱101c中的接合部50的数量并未被限定为两个，也可以是三个。另外，如图12所示那样，两个接合部50配置于接线柱101c的上端和下端，但未被限于此，也可以配置于从接线柱101c的上端及下端离开的位置。

此外，第一光学元件41C在X方向(光轴方向)的中央部具有向光轴的径向外侧伸出的伸出部41d，接合部50介于该伸出部41d的X方向的相反方向的端面41d1和接线柱101c之间。根据上述那样的结构，能够抑制接合部50干扰激光的光路。

根据本实施方式，也能够由接线柱101c来支承第一光学元件41C，因此能够抑制第一光学元件41C相对于Z方向的倾斜，能够抑制激光的Z方向的倾斜、还有已被空间耦合的激光的Z方向的收敛性的降低。

[第六实施方式]

图13是在X方向观察第六实施方式的第一光学元件41C及接线柱101c、即第一光学元件41C的安装构造的后视图。除了图13所示的第一光学元件41C的安装构造，光源单元100C(100)具备和第四实施方式的光源单元100A同样的结构。

如图13所示那样，在本实施方式中，通过在Z方向延伸的接合部50将第一光学元件41C和接线柱101c接合。如本实施方式那样，通过在Z方向延伸的接合部50将第一光学元件41C和接线柱101c(突出部)接合，由此即便在不具有多个接合部50的结构中，也能够抑制第一光学元件41C相对于Z方向的倾斜，能够抑制激光的Z方向的倾斜、还有已被空间耦合的激光的Z方向的收敛性的降低。接合部50的Z方向的长度只要是可抑制第一光学元件41C的倾斜的长度即可，优选为第一光学元件41C的Z方向的长度的1/4以上，更优选为1/3以上。此外，接合部50延伸的方向未被限定于Z方向。

还有，在本实施方式中，接合部50在与中心轴Ax交叉的Y方向上，介于第二光学元件42A和接线柱101c之间。根据上述那样的结构，即便在假设产生了接合部50的收缩或膨胀等的情况下，第二光学元件42A也变得易于相对于接线柱101c而相对地在Y方向平行移动。换言之，第二光学元件42A变得难以倾斜。

[第七实施方式]

图14是第七实施方式的光源单元100D(100)的概要结构图，是在Z方向的相反方向观察光源单元100D的内部的俯视图。

如图14所示那样，光源单元100D具有：基座101；被固定于该基座101的光纤107；分别包括发光装置1C及反射镜103的多个子单元100a；和将来自多个子单元100a的激光合成的光合成部108。

光纤107是输出光纤，经由支承其端部(未图示)的光纤支承部106a而与基座101固定。

光纤支承部106a既可以作为基座101的一部分而与该基座101一体地构成，也可以将作为与基座101不同的构件构成的光纤支承部106a经由例如螺钉那样的固定工具而安装于基座101。

设基座101在此也包括与上述第四实施方式的外壳基座106相当的部位。基座101例如以铜系材料或铝系材料那样的热传导率高的材料来制作。另外，基座101被壳体(未图示)覆盖。光纤107、子单元100a、光合成部108及光纤支承部106a被收纳于形成在基座101和壳体之间的收纳室内并被密封。

在基座101的表面101b，和上述第四实施方式同样地设置有子单元100a的位置随着朝向Y方向而向Z方向的相反方向偏离的高低差(参照图8)。对于多个子单元100a在Y方向以给定间隔(例如固定间隔)排列的阵列A1、A2的每一个而言，子单元100a配置于各高低差上。因此，阵列A1所包含的子单元100a的Z方向的位置随着朝向Y方向而向Z方向的相反方向偏离，并且阵列A2所包含的子单元100a的Z方向的位置也随着朝向Y方向而向Z方向的相反方向偏离。

从多个子单元100a的发光模块10输出的激光通过光合成部108而被合成。光合成部108具有合路器108a、反射镜108b及1/2波长板108c等的光学部件。

反射镜108b使来自阵列A1的子单元100a的激光经由1/2波长板108c并朝向合路器108a。1/2波长板108c是来自阵列A1的光的极化面旋转。来自阵列A2的子单元100a的激光被直接输入合路器108a。

合路器108a将来自两个阵列A1、A2的光合成并朝向聚光透镜104输出。合路器108a也能被称为极化合成元件。

此外，在基座101设置有将子单元100a(发光模块10)或光纤支承部106a、聚光透镜104、105、合路器108a等冷却的制冷剂通路109。在制冷剂通路109中，例如有冷却液那样的制冷剂流动。制冷剂通路109例如流经基座101的各部件的安装面的附近、例如正下或者其附近，制冷剂通路109的内面及制冷剂通路109内的制冷剂(未图示)与冷却对象的部件或部位，即子单元100a(发光模块10)或光纤支承部106a、聚光透镜104、105、合路器108a等热连接。经由基座101而在制冷剂与部件或部位之间进行热交换，部件被冷却。另外，作为一例，制冷剂通路109的入口109a及出口109b被设置于基座101的Y方向的相反方向的端部，但也可以设置于其他位置。

如图14所示那样，在阵列A1的子单元100al(100a)中，朝向X1方向的激光在反射镜103中在Y方向被反射，在阵列A2的子单元100a2(100a)中，朝向与X1方向相反的方向即X2方向的激光在反射镜103中在Y方向被反射。子单元100a1是第一子单元的一例，子单元100a2是第二子单元的一例。此外，X1方向是第一方向的一例，X2方向是第一方向的相反方向的一例。

这样，在阵列A1的子单元100a1和阵列A2的子单元100a2中，在激光向相互对置的方向前进的情况下，在阵列A1、A2之中的一个阵列的子单元100a内向接近于另一阵列的方向前进的激光的漏光可能会干扰该另一阵列的子单元100a内的激光。另外，如上述第四～第六实施方式那样，在第一光学元件41C或第二光学元件42A、第三光学元件43A等的光学部件经由接合部50而与基座101的情况下，若向该接合部50照射漏光，则该接合部50也有可能会损伤。漏光例如来自在各光学部件中非本意地反射或透射的激光。

因而，在本实施方式中，在阵列A1和阵列A2之间设置有遮蔽漏光的遮蔽部101d1。

图15是遮蔽部101d1的侧视图。遮蔽部101d1从表面101b向Z方向突出。遮蔽部101d1的Z方向的顶部的位置、即距表面101b的高度被设定为，足够遮蔽以虚线的箭头示出的漏光Ll的高度。例如，遮蔽部101d1的Z方向的顶部的位置至少和子单元100a内所包含的第一光学元件41C、第二光学元件42A、第三光学元件43A的Z方向的顶部的位置相同，或者更位于Z方向的前方。

遮蔽部101d1既可以经由例如粘接剂或焊料那样的接合材料而被安装于基座101的表面101b上，也可以焊接于基座101的表面101b上，也可以经由螺钉那样的固定工具而被安装于基座101的表面101b上，还可以与基座101一体地构成。粘接剂既可以是电磁波固化性的粘接剂或热固化性的粘接剂，也优选热传导率比较高的粘接剂。

另外，在本实施方式中，遮蔽部101d1在X1方向的端部及X2方向的端部具有反射面101da。反射面101da朝从漏光L1的入射方向的相反方向脱离的方向反射漏光L1。即，朝X2方向前进的漏光L1所入射的反射面101da将该漏光L1向从X1方向脱离的方向、换言之向与X1方向倾斜的方向反射。此外，朝X1方向前进的漏光L1所入射的反射面101da将该漏光Ll向从X2方向脱离的方向、换言之向与X2方向倾斜的方向反射。即，反射面101da均使漏光L1从X1方向或者X2方向扭曲。由此，能够抑制漏光L1在反射面101da的反射光对在子单元100a内被传输的激光造成干扰。另外，反射面101da倾斜成随着朝向Z方向而朝向X1方向及X2方向之中的一方，但倾斜方向未被限定于此。此外，反射面101da例如也可以是曲面。还有，在为曲面的情况下，反射面101da既可以是球面状，也可以是圆筒面状。

[第八实施方式]

图16是第八实施方式的光源单元100E(100)所包含的遮蔽部101d2的侧视图(局部剖视图)。除了取代图15所示的遮蔽部101d1而设置图16所示的遮蔽部101d2这一点之外，光源单元100E具备和第七实施方式的光源单元100D同样的结构。

其中，在本实施方式中，在遮蔽部101d2的反射面101da被涂覆例如黑色涂料那样的将激光的能量转换为热能的涂料。该情况下，反射面101da作为吸收激光的能量的吸收面发挥功能。反射面101da是吸收面的一例。根据上述那样的结构，能够进一步降低反射面101da中的反射光的强度，因此能够进一步缩小反射光对光源单元100D内的其他部位造成的不良影响。

此外，如图16所示那样，在基座101设置有供制冷剂C流动的制冷剂通路109，以使得与遮蔽部101d1在Z方向重叠。制冷剂通路109被设置成，从制冷剂通路109的入口109a到出口109b为止的区间的一部分的区间穿过相对于遮蔽部101d2而与Z方向重叠的位置。在该区间中，制冷剂通路109例如沿着遮蔽部101d2向Y方向延伸。

遮蔽部101d2及基座101例如以铜系材料或铝系材料那样的热传导率高的材料来制作，遮蔽部101d2与制冷剂通路109的内面及制冷剂C被热连接。由此，根据本实施方式，经由遮蔽部101d2及基座101而在制冷剂C与遮蔽部101d2之间进行热交换，产生了基于漏光L1的能量的热的遮蔽部101d2被冷却，能够抑制遮蔽部101d2及该遮蔽部101d2的周边的温度上升。

[第九实施方式]

图17是第九实施方式的光源单元100F(100)所包含的子单元100a1(100a)的俯视图。除了取代图14所示的子单元100a而设置有图17所示的子单元100a这一点之外，光源单元100F具备和第七实施方式的光源单元100D同样的结构。另外，在图17示出阵列A1的子单元100a1，但阵列A2的子单元100a2也具有和图17同样的结构，即具有与图17的结构处于镜像关系的结构。

如图17所示那样，第二光学元件42A经由接合部50而与接线柱101c接合。另外，接线柱101c相对于第二光学元件42A而设置于Y方向的两侧，但也可以设置于单侧。

而且，在相对于接合部50而在X1方向离开的位置，设置有遮蔽部101d3。根据上述那样的结构，能够抑制来自阵列A1、A2之中的另一阵列的子单元100a的漏光L1向阵列A1、A2之中的一个阵列的子单元100a所包含的接合部50照射而令该接合部50损伤的现象。根据本实施方式，可通过更加紧凑的结构来实现遮蔽部101d3。

图18是遮蔽部101d3的侧视图。如图18所示那样，在本实施方式中，遮蔽部101d3也具有和上述第七实施方式同样的反射面101da。基于反射面101da的漏光L1的反射方向和上述第七实施方式同样。由此，能够抑制反射面101da中的漏光L1的反射光对在子单元100a内传输的激光造成干扰。另外，遮蔽部101d3也可以具有和第八实施方式同样的结构，并作为吸收部发挥功能。

[第十实施方式]

图19是第十实施方式的光源单元100G(100)所包含的子单元100a的俯视图。除了取代图14所示的子单元100a而设置有图19所示的子单元100a这一点之外，光源单元100G具备和第七实施方式的光源单元100D同样的结构。另外，在图19示出阵列A1的子单元100a1，但阵列A2的子单元100a2也具有和图17同样的结构，即具有和图19的结构处于镜像关系的结构。

如图19所示那样，第二光学元件42A经由接合部50而接合于遮蔽部101d3。另外，接合部50相对于遮蔽部101d3设置于漏光的相反侧。由此，在本实施方式中，遮蔽部101d3也遮蔽朝向接合部50的漏光L1。即，遮蔽部101d3也可以说是将第九实施方式的结构中的接线柱101c和遮蔽部101d3在功能上进行了统合的部件。即便根据本实施方式，通过遮蔽部101d3，也能够抑制来自阵列A1、A2之中的另一阵列的子单元100a的漏光L1向阵列A1、A2之中的一个阵列的子单元100a所包含的接合部50照射而令该接合部50损伤的现象。根据本实施方式，能够通过更加简单的结构来实现可抑制漏光L1向接合部50的照射、并且能够抑制第二光学元件42A的倾斜的结构。

[第十一实施方式]

[光源装置，光纤激光器的结构]

图20是安装了上述第四～第十实施方式中的任一光源单元100的第十一实施方式的光源装置110的结构图。光源装置110具备多个光源单元100，以作为激励光源。从多个光源单元100出射的光(激光)经由光纤107而向作为光耦合部的合路器90传播。光纤107的输出端分别耦合于多输入一输出的合路器90的多个输入端口。另外，光源装置110未被限定为具有多个光源单元100的结构，只要具有至少一个光源单元100即可。

[第十二实施方式]

图21是安装了图20的光源装置110的光纤激光器200的结构图。光纤激光器200具备图20示出的光源装置110及合路器90、添加稀土类的光纤130和输出侧光纤140。在添加稀土类的光纤130的输入端及输出端分别设置有高反射FBR120、121(fiber brag grating)。

在合路器90的输出端连接有添加稀土类的光纤130的输入端，在添加稀土类的光纤130的输出端连接有输出侧光纤140的输入端。另外，使从多个光源单元100输出的激光向添加稀土类的光纤130入射的入射部也可以取代合路器90而使用其他结构。例如，也可以构成为：排列配置多个光源单元100中的输出部的光纤107，使用包括透镜的光学系统等的入射部，使从多个光纤107输出的激光向添加稀土类的光纤130的输入端入射。添加稀土类的光纤130是光放大光纤的一例。

根据上述的光源单元100、光源装置110及光纤激光器200，通过具有发光装置1C或者发光装置1A、1B，从而获得可进一步缩小光束的宽度或者光径等的优点。

以上，例示了本发明的实施方式，但上述实施方式仅为一例，并非意图对发明的范围加以限定。上述实施方式能以其他各种各样的方式来实施，在未脱离发明的主旨的范围内，能够进行种种省略、置换、组合、变更。另外，能够适当变更各结构、形状等的规格(构造、种类、方向、模型、大小、长度、宽度、厚度、高度、数量、配置、位置、材质等)并加以实施。

例如，第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件未被限定于实施方式所公开的结构，例如也可以是反射镜、棱镜或者衍射光学元件那样的可反射、折射或者衍射光的其他光学元件。另外，衍射光学元件例如是将周期不同的多个衍射光栅复合并一体地构成的结构。

此外，从发光元件到射出第三光学元件为止的光路的光轴无需是直线状，也可以适当弯曲。

此外，光源中的子单元、发光模块、各光学元件、光合成部、各光学部件、突出部、遮蔽部等的配置未被限定于上述实施方式。还有，漏光的行进方向也未被限定于上述的方向。

-产业上的可利用性-

本发明能够适用于发光装置、光源单元、光源装置及光纤激光器。

-符号说明-

1A、1B、1C...发光装置

10...发光模块(突出部)

11...窗构件

20...壳体

21...壁构件

21a...基座

21b...开口部

21c...顶面

21d...侧面

21e...前面

21f..角部

22...窗构件

30...发光单元

31...基台

31a...顶面

32...发光元件

41A、41C...第一光学元件

41a...入射面

41b...出射面

41d...伸出部

41d1...端面

42A...第二光学元件

42a...入射面

42b...出射面

43A、43B...第三光学元件

43a...入射面

43b...出射面

50...接合部

90...合路器

100、100A～100G...光源单元

100a...子单元

100a1...子单元(第一子单元)

100a2...子单元(第二子单元)

101...基座

101a...底面

101b...表面

101c...接线柱(突出部)

101d1、101d2、101d3...遮蔽部

101da...反射面(吸收面)

102...滤光器

103...反射镜

104、105...聚光透镜

106...外壳基座

106a...光纤支承部

107...光纤

107a...输入部

108...光合成部

108a...合路器

108b...反射镜

108c...1/2波长板

109...制冷剂通路

109a...入口

109b...出口

110...光源装置

120、121...高反射FBR

130...添加稀土类的光纤

140...输出侧光纤

200...光纤激光器

Ax...中心轴

A1、A2...阵列

C...制冷剂

L...激光

Lv...激光

L1...漏光

Pcy...会聚点

Pcz...会聚点

Vc1、Vc2、Vc3...虚拟中心面

Wz、Wz1、Wz2...光束宽度

Wyc...(已被准直的)光束宽度

Wzc...(已被准直的)光束宽度

X...方向

X1...方向(第一方向)

X2...方向(第一方向的相反方向)

Y...方向

Z...方向。

Claims

1.一种发光装置，具备：

发光元件，具有快轴和慢轴，且出射激光；

壳体，收纳所述发光元件，且设置有从所述发光元件出射的激光穿过的窗；

第一光学元件，设置于该壳体外，且将穿过所述窗的激光在快轴方向进行会聚；以及

第二光学元件，在所述快轴方向上的光束宽度比所述第一光学元件的入射面中的所述快轴方向上的光束宽度窄的状态下，在所述快轴方向上对经由了所述第一光学元件的激光进行准直，该第二光学元件被配置到与所述第一光学元件的所述快轴方向上的激光的会聚点相比，更靠该第一光学元件附近的位置。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，

所述第一光学元件至少在所述快轴方向上为凸透镜，

所述第二光学元件至少在所述快轴方向上为凹透镜。

3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，

所述第一光学元件是具有相对于与激光的快轴方向交叉的虚拟中心面的面对称形状的透镜。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的发光装置，其中，

所述第一光学元件是具有相对于沿着激光的光轴的中心轴的轴对称形状的透镜。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的发光装置，其中，

所述发光装置具备：第三光学元件，在慢轴方向上对经由了所述第一光学元件的激光进行准直。

6.根据权利要求5所述的发光装置，其中，

所述第三光学元件被配置在所述第一光学元件与所述第二光学元件之间。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的发光装置，其中，

所述发光装置具备：基座，具有大致沿着激光的光轴方向的表面，

所述第一光学元件及所述第二光学元件位于所述表面上，

所述第一光学元件及所述第二光学元件之中的至少一方经由接合部而被固定于从所述表面突出的突出部。

8.根据权利要求7所述的发光装置，其中，

所述第一光学元件及所述第二光学元件之中的至少一方在多个部位分别经由所述接合部而被固定于所述突出部。

9.根据权利要求7或8所述的发光装置，其中，

在沿着所述光轴的方向上，所述接合部介于所述第一光学元件及所述第二光学元件之中的至少一方与所述突出部之间。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的发光装置，其中，

在与所述光轴交叉的方向上，所述接合部介于所述第一光学元件及所述第二光学元件之中的至少一方与所述突出部之间。

11.根据权利要求7～10中任一项所述的发光装置，其中，

所述突出部是所述发光元件。

12.根据权利要求7～11中任一项所述的发光装置，其中，

所述发光装置具备：遮蔽部，将朝向所述接合部的所述激光的漏光遮蔽。

13.根据权利要求12所述的发光装置，其中，

所述遮蔽部具有将所述漏光向从该漏光的入射方向的相反方向脱离的方向反射的反射部。

14.根据权利要求12或13所述的发光装置，其中，

所述遮蔽部具有吸收所述漏光的能量的吸收部。

15.根据权利要求1～14中任一项所述的发光装置，其中，

所述第一光学元件被固定于所述发光元件。

16.根据权利要求1～15中任一项所述的发光装置，其中，

所述壳体被气密密封。

17.一种光源单元，具备：

权利要求1～16中任一项所述的发光装置；以及

光学部件，将从所述发光装置出射的光向一个光纤的输入部引导。

18.根据权利要求17所述的光源单元，其中，

所述光源单元具备：

第一子单元，包括朝向第一方向出射激光的所述发光元件、和朝向所述第一方向透射来自该发光元件的激光的所述第一光学元件及所述第二光学元件；

第二子单元，包括在所述第一方向上从所述第一子单元离开地配置且朝向所述第一方向的相反方向出射激光的所述发光元件、和朝向所述第一方向的相反方向透射来自该发光元件的激光的所述第一光学元件及所述第二光学元件；以及

遮蔽部，将来自所述第一子单元的所述激光的漏光及来自所述第二子单元的所述激光的漏光之中的至少一个漏光遮蔽。

19.根据权利要求18所述的光源单元，其中，

所述遮蔽部位于所述第一子单元与所述第二子单元之间。

20.一种光源装置，具备：

权利要求17～19中任一项所述的光源单元。

21.一种光纤激光器，具备：

权利要求20所述的光源装置；以及

光放大光纤，将从所述光源装置出射的激光放大。