CN116057797A - 半导体激光装置 - Google Patents

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Abstract

半导体激光装置(100)具备:半导体激光元件(210),具有射出出射光(300)的发射极(211);透镜,使从发射极(211)射出的出射光(300)透过;驱动部(230),以能够变更该透镜的位置以及姿势的方式来支承该透镜;检测部(180),对从发射极(211)射出且透过该透镜的出射光(300)的强度分布进行检测;以及控制部(191),根据检测部(180)的检测结果,以由检测部(180)检测的光强分布成为规定的光强分布的方式,使驱动部(230)驱动,来对透镜(221)的位置以及姿势的至少一方进行控制。

Description

半导体激光装置
技术领域
本公开涉及半导体激光装置。
背景技术
专利文献1中公开的半导体激光装置具有:半导体激光元件;反射镜,将从半导体激光元件输出的激光光束,沿着光纤侧的光轴反射向光纤;受光器,用于接受来自反射镜的激光光束;光纤,将激光光束送出到外部;以及控制部,根据由受光器接受的激光光束的光强度,来使反射镜移动并进行光轴调节。
据此,能够将反射镜所反射的激光光束恰当地导入到光纤。因此,激光光束能够以高的结合效率向光纤汇聚。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1 日本特开2004-93971号公报
专利文献2 日本特开2000-137139号公报
当从半导体激光元件等光源射出光时,该光源会发热。并且,光源以及载置该光源的基台等会因光源发出的热而膨胀。据此,当从光源射出光时,透过聚光透镜等光学系统的该光的位置会与所希望的位置发生偏离。因此出现的问题是,根据从光源射出的光量,例如根据为了使光源射出光而向该光源投入的电量,而从半导体激光装置射出的光(例如,激光光束)的光轴会与所希望的位置发生偏离。
发明内容
本公开提供一种能够将射出光的半导体激光元件与该光透过的透镜的相对位置关系以恰当的状态来维持的半导体激光装置。
本公开的一个形态所涉及的半导体激光装置具备:半导体激光元件,具有射出光的发射极;透镜,使从所述发射极射出的光透过;驱动部,以能够变更所述透镜的位置以及姿势的方式来支承所述透镜;检测部,对从所述发射极射出且透过所述透镜的光的光强分布进行检测;以及控制部,根据所述检测部的检测结果,以由所述检测部检测的光强分布成为规定的光强分布的方式,使所述驱动部驱动来控制所述透镜的位置以及姿势的至少一方。
另外,这些概括性的或具体的形态可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读取的CD-ROM等记录介质来实现,也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。
通过本公开的一个形态所涉及的半导体激光装置,能够将射出光的半导体激光元件与使该光透过的透镜的相对位置关系以恰当的状态来维持。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的半导体激光装置的概略构成的模式图。
图2是示出实施方式所涉及的半导体激光装置所具备的光源模块的斜视图。
图3是示出实施方式所涉及的半导体激光装置所具备的光源模块的图2的III-III线上的剖视图。
图4在模式上示出了透镜处于基准状态的情况下的光强分布。
图5A在模式上示出了透镜向第1轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。
图5B在模式上示出了透镜向第1轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
图6A在模式上示出了透镜向第2轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。
图6B在模式上示出了透镜向第2轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
图7A在模式上示出了透镜向出射轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。
图7B在模式上示出了透镜向出射轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
图8A在模式上示出了透镜向第1旋转轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。
图8B在模式上示出了透镜向第1旋转轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
图9A在模式上示出了透镜向第2旋转轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。
图9B在模式上示出了透镜向第2旋转轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
图10是示出实施方式所涉及的半导体激光装置的处理顺序的流程图。
图11是示出变形例所涉及的光源模块的斜视图。
图12是示出变形例所涉及的光源模块的剖视图。
具体实施方式
以下基于附图对本公开所涉及的半导体激光装置的实施方式进行说明。另外,以下公开的实施方式均为示例,并非是想要对本公开所涉及的半导体激光装置加以限制。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等均为一个例子,其主旨并非是对本公开进行限定。
并且,在以下公开的实施方式中会有省略不必要的详细说明的情况。例如,对于已经周知的事项的详细说明、或者实质上相同的构成的重复说明将会省略。这是为了避开不必要的冗长的说明,而便于本领域技术人员理解的缘故。
并且,各个图为模式图,并非严谨的图示。因此,例如各个图中的比例尺等并非必须一致。并且,在各个图中对于实质上相同的构成赋予相同的符号,对于实质上相同的构成将会省略或简化重复说明。
并且在以下的实施方式中,关于“上方”以及“下方”这种表述,并非是指绝对空间识别中的上方向(铅直上方)以及下方向(铅直下方)。并且,“上方”以及“下方”这种表述并非仅是两个构成要素彼此空出间隔配置且在两个构成要素之间存在其他的构成要素的情况,而且还适用于两个构成要素彼此贴紧配置而彼此相接触的状态。
在本说明书以及附图中,X轴、Y轴以及Z轴表示三维正交坐标系中的三个轴。在以下的实施方式中,将Y轴方向设为铅直方向,将与Y轴垂直的方向(与XY平面平行的方向)设为水平方向。并且在此视为,半导体激光元件在Z轴方向上射出光。
并且,在以下将要说明实施方式中,“俯视”是指,半导体激光元件被载置于基台时,沿着基台的载置面的法线方向来看该载置面一侧。
(实施方式)
[构成]
首先,参照图1至图3对实施方式所涉及的半导体激光装置的构成进行说明。
图1示出了实施方式所涉及的半导体激光装置100的概略构成。另外,在图1中将计算机190作为功能块来表示。计算机190与半导体激光装置100所具备的检测部180以及驱动部230等装置通过控制线等连接成能够通信。图2是示出实施方式所涉及的半导体激光装置100所具备的光源模块200的斜视图。图3是示出图2的III-III线上的实施方式所涉及的半导体激光装置100所具备的光源模块的剖视图。
半导体激光装置100是射出激光光束的激光装置。半导体激光装置100例如作为将对象物进行激光加工的加工设备的光源来利用。
半导体激光装置100例如具备:光源模块200、慢轴准直透镜(SAC/Slow AxisCollimator Lens)110、聚光透镜120、半反射镜130、波长色散元件140、半反射镜150、聚光透镜160、光纤170、检测部180、以及计算机190。
光源模块200是射出光(出射光300)的光源。
光源模块200具备:半导体激光元件210、BTU(Beam Twisted Lens Unit:扭转光束透镜单元)220、驱动部230、上部基台240、下部基台241、基底250、以及支承体260。
半导体激光元件210是射出出射光300的光源。半导体激光元件210具有多个发射极211。
多个发射极211分别是使出射光300射出的光射出部。出射光300例如是激光光束,多个发射极211例如是光放大部,多个发射极211的每一个例如将出射光300放大后向Z轴的正方向射出。多个发射极211例如在第1方向(X轴方向)上配置成一列。
另外,半导体激光元件210射出的出射光300的波长可以任意设定。在本实施方式中,半导体激光元件210射出蓝光。蓝光例如是中心波长为430nm以上470nm以下的光。半导体激光元件210与半反射镜150一起构成外部谐振器。据此,从半导体激光元件210射出作为出射光300的激光光束。
并且,发射极211的数量可以是1个或多个,没有特殊的限定。
在本实施方式中,半导体激光元件210具有多个发射极211,是从所具有的各个发射极211射出出射光300的半导体激光元件阵列。另外,半导体激光元件210也可以由分别具有1个发射极211的多个激光元件构成。
并且,半导体激光装置100只要能够射出作为出射光300的激光光束即可,也可以不具备用于构成外部谐振器的半反射镜150等构成要素。并且,对于半导体激光元件210中采用的材料没有特殊的限定。半导体激光元件210例如是氮化镓类的半导体元件。
半导体激光元件210通过由未图示的外部商用电源等提供的电力,来射出出射光300。
并且,半导体激光元件210例如由硬钎焊或软钎焊等被固定安装在下部基台241的上表面。并且,半导体激光元件210以被夹在上部基台240与下部基台241之间的方式而被固定。
半导体激光元件210射出的出射光300入射到BTU220。
BTU220是对出射光300进行聚光(更具体而言是校准),且将聚光后的出射光300的快轴方向与慢轴方向进行调换的光学元件。BTU220例如具备透镜221以及光学部件222。
透镜221是使从发射极211射出的光透过的透镜。具体而言,透镜221是对从发射极211射出的出射光300的快轴方向进行校准的快轴准直透镜(FAC/Fast Axis CollimatorLens)。在本实施方式中,从多个发射极211的每一个射出的出射光300入射到透镜221,入射的出射光300由透镜221聚光(校准)后射出。经由透镜221射出的出射光300入射到光学部件222。
光学部件222是将经由透镜221射出的出射光300的快轴方向与慢轴方向进行调换的光学元件。具体而言,光学部件222是使由透镜221聚光(更具体而言是校准)后的出射光300,围绕该出射光300的光轴旋转90°的90°像旋转光学系统。从光学部件222射出的出射光300入射到慢轴准直透镜110。
例如,透镜221和光学部件222通过具有透光性的玻璃或树脂等而被形成为一体。
这样,BTU220是一种光学系统,将半导体激光元件210射出的出射光300通过透镜221来聚光(校准),将聚光后的出射光300通过光学部件222而使其围绕出射光300的光轴旋转90°。作为BTU220举例示出了,上述的专利文献2公开的光学的光束转换器。
另外,透镜221与光学部件222可以相接触来配置(换而言之可以被形成为一体),也可以空出间隔来配置。在本实施方式中,透镜221与光学部件222被配置成彼此接触。
并且在本实施方式中,半导体激光装置100虽然具备1个BTU220,半导体激光装置100所具备的BTU220的形状或数量等没有特殊的限定。
驱动部230是支承透镜221的装置,并且能够变更透镜221的位置以及姿势。在本实施方式中,驱动部230通过支承体260来支承BTU220,并通过由计算机190控制来调节BTU220的位置以及姿势。例如,驱动部230通过硬钎焊或软钎焊等而与支承体260连接(固定)。并且,例如驱动部230通过硬钎焊或软钎焊等而被连接(固定)在基底250的上表面。
驱动部230只要能够调节BTU220的位置以及姿势即可,没有特殊的限定。驱动部230例如是电动角位台。或者,驱动部230例如是通过磁力来进行驱动的磁执行器。并且在本实施方式中,驱动部230是能够进行五轴调节的执行器,所述5轴是指:出射轴,与发射极211的出射光300的出射方向(在本实施方式中为Z轴方向)平行的轴(在本实施方式中为Z1轴);第1轴,与多个发射极211排列的方向即第1方向(在本实施方式中为X轴方向)平行的轴(在本实施方式中为X1轴);第2轴,与第2方向(在本实施方式中为Y轴方向)平行的轴(在本实施方式中为Y1轴),所述第2方向是与出射轴以及第1轴均正交的方向;第1旋转轴,以第2轴为轴的旋转方向上的轴(在本实施方式中为θY1轴);以及第2旋转轴,以出射轴为轴的旋转方向上的轴(在本实施方式中为θZ1轴)。
另外,X1轴、Y1轴以及Z1轴表示三维正交坐标系中的三个轴。例如,X1轴是与X轴平行的轴。并且,例如Y1轴是与Y轴平行的轴。例如,Z1轴是与Z轴平行的轴。并且,第1方向是X轴方向以及X1轴方向。并且,第2方向是Y轴方向以及Y1轴方向。并且,出射方向是Z轴方向以及Z1轴方向。并且,将发射极211射出出射光300的方向设为Z1轴的正方向。并且,将铅直上方设为Y1轴的正方向。并且,关于多个发射极211的排列方向,在从多个发射极211来看Z1轴正方向时,将右方向设为X1轴的正方向。
并且,例如X1Y1Z1坐标的原点被设定成与透镜221的重心重合。
上部基台240与下部基台241被电绝缘,并且是与下部基台241一起来夹着半导体激光元件210的基台。
下部基台241是安装半导体激光元件210的基台。半导体激光元件210被安装在下部基台241的上表面。在本实施方式中,下部基台241的上表面中载置半导体激光元件210的部分比其他的部分低。半导体激光元件210由上部基台240和下部基台241夹持而被保持在下部基台241。
上部基台240以及下部基台241中所采用的材料没有特殊的限定。上部基台240以及下部基台241中采用的材料例如可以是金属材料、树脂材料、或陶瓷材料。
并且,上部基台240以及下部基台241各自的形状没有特殊的限定。
上部基台240和下部基台241例如通过螺钉与被形成在下部基台241的螺孔卡合(更具体而言为螺合)而彼此固定。具体而言,在下部基台241设置螺孔。并且,在上部基台240的与螺孔对应的位置上设置有贯通孔。在该贯通孔设置螺钉。螺钉与螺孔螺合。
另外,上部基台240和下部基台241也可以被电绝缘。在上部基台240与下部基台241之间例如设置具有电绝缘性的绝缘材料。绝缘材料例如是绝缘膜。绝缘膜只要具有电绝缘性,可以采用任意的材料。
并且,在光源模块200也可以形成贯通孔,该贯通孔贯通上部基台240以及下部基台241并贯通到基底250。在该贯通孔设置螺钉。通过该螺钉,上部基台240、下部基台241、以及基底250相互固定。
基底250是载置驱动部230以及下部基台241的载放台。基底250中所采用的材料以及基底250的形状等没有特殊的限定。基底250例如可以是金属,也可以是陶瓷。基底250是用于使下部基台241的热散出的散热器。并且,在基底250也可以设置用于使水等液体流过的流路。通过该流路使水等液体流过,从而能够提高基底250的散热性。
支承体260是与驱动部230连接、且与BTU220连接(固定)的块状物。支承体260例如通过硬钎焊或软钎焊等来与BTU220连接。支承体260中所采用的材料没有特殊的限定。
另外,光源模块200也可以不具备支承体260。在这种情况下,驱动部230通过硬钎焊或软钎焊等来与BTU220连接(固定)。并且,驱动部230、支承体260、以及BTU220各自的固定方法可以是硬钎焊或软钎焊等,没有特殊的限定。该固定方法可以通过螺钉等来实现,也可以不使用螺钉或粘着剂等,而是物理上夹持的结构。例如,通过采用不使用树脂等粘着剂来固定驱动部230和BTU220的结构,即使在出射光300的中心波长为450nm以下左右的蓝光~紫外光的情况下,也能够抑制树脂等粘着剂的劣化,从而能够抑制驱动部230不能支承BTU220的不良状况的发生。
慢轴准直透镜110是对从BTU220(更具体而言是光学部件222)射出的出射光300的慢轴方向进行校准的准直透镜。通过慢轴准直透镜110,出射光300的慢轴方向被校准,并入射到聚光透镜120。
聚光透镜120是对入射的出射光300的快轴方向进行校准的快轴准直透镜。聚光透镜120对入射的出射光300的快轴方向进行校准,并使其入射到半反射镜130。在本实施方式中,半导体激光元件210以Y轴方向为快轴方向、X轴方向为慢轴方向来射出出射光300。
另外,在本实施方式中,利用透镜221以及聚光透镜120这两个透镜来校准出射光300的快轴方向。半导体激光装置100也可以不具备聚光透镜120。
半反射镜130是使光的一部分反射,其他的部分透过的半反射镜。半反射镜130的反射率以及透光率可以被任意设定。从半反射镜130透过的出射光300入射到检测部180。并且,在半反射镜130反射的出射光300入射到波长色散元件140。
波长色散元件140是由出射光300入射,且使入射的多个出射光300通过1个光路射出的光学元件。即波长色散元件140是对多个出射光300进行合束的合束器。波长色散元件140例如在由出射光300入射的表面形成有衍射光栅。从多个发射极211的每一个射出的出射光300例如分别入射到波长色散元件140的表面形成的衍射光栅,据此,以通过1个光路的方式而从波长色散元件140射出。以通过1个光路的方式而从波长色散元件140射出的光入射到半反射镜150。波长色散元件140可以是使多个出射光300透过并合束的透射型的波长色散元件,也可以是对多个出射光300进行反射并合束的反射型的波长色散元件。
半反射镜150是使从半导体激光元件210射出的出射光300的一部分透过,且通过对其他的部分进行反射而与半导体激光元件210之间使出射光300谐振的半反射镜。由半反射镜150反射的反射光310返回到半导体激光元件210,进一步在半导体激光元件210(具体而言是半导体激光元件210中的与出射光300的光出射面相背的面)反射而返回到半反射镜150。返回到半反射镜150的反射光310的其中一部分进一步被反射,而返回到半导体激光元件210。据此,在半导体激光元件210与半反射镜150之间产生光的谐振。因此,从半反射镜150射出由外部谐振器生成的激光光束320,所述外部谐振器是由半导体激光元件210和半反射镜150构成的。也就是说,半导体激光装置100射出激光光束320。
如以上所述,半导体激光装置100是使出射光300在半导体激光元件210与半反射镜150之间进行谐振的外部谐振器型的半导体激光装置。从半反射镜150射出的激光光束320入射到聚光透镜160。
另外,半导体激光装置100也可以不具备外部谐振器(更具体而言是半反射镜150),而可以具备单个的射出激光光束的半导体激光元件210。
聚光透镜160是用于使激光光束320入射到光纤170的耦合镜。从聚光透镜160射出的激光光束320入射到光纤170的一端,并从光纤170的另一端射出。
检测部180是对从发射极211射出且从透镜(更具体而言是BTU220所具备的快轴准直透镜)透过的光的光强分布进行检测的检测器。在本实施方式中,检测部180对从透镜221、光学部件222、慢轴准直透镜110、聚光透镜120、以及半反射镜130透过的出射光300进行检测。检测部180例如是能够对出射光300的波长进行检测的相机。检测部180将示出检测后的光强分布的信息(图像)作为检测结果输出到计算机190。
计算机190是对半导体激光装置100所具备的各装置的工作进行控制的控制装置。具体而言,计算机190与检测部180以及驱动部230通过控制线等连接成能够进行通信,对检测部180以及驱动部230各自的工作进行控制。例如,计算机190从检测部180获取检测结果,并根据获取的检测结果对驱动部230的工作进行控制。
计算机190例如由用于与检测部180以及驱动部230进行通信的通信接口、存放程序的非易失性存储器、执行程序的暂时性的存储区域即易失性存储器、用于进行信号的收发的输入输出端口、以及执行程序的处理器等来实现。
另外,计算机190可以通过控制线与用于向半导体激光元件210提供电力的未图示的电源部等连接。这样,计算机190可以与半导体激光装置100所具备的各个装置以能够通信的方式来连接。
计算机190例如具备控制部191和存储部192。
控制部191是对检测部180以及驱动部230的工作进行控制的处理部。具体而言,控制部191根据检测部180的检测结果,以检测部180所检测的光强分布成为规定的光强分布的方式,通过对驱动部230进行驱动来对透镜221的位置以及姿势的至少一方进行控制。
另外,规定的光强分布可以被预先任意设定,没有特殊的限定。例如,规定的光强分布是指,适于波长色散元件140对多个出射光300进行合束的强度分布。在本实施方式中,规定的光强分布是从多个发射极211的每一个射出的出射光300的光点重叠而成为一个光点的状态。示出规定的光强分布的信息例如包括在基准信息193中而被预先存储到存储部192。控制部191对基准信息193所示的光强分布与检测部180检测出的光强分布进行比较,通过根据比较结果来对驱动部230进行控制,从而对透镜221的位置以及姿势进行控制。
控制部191例如从检测部180反复获取检测结果,通过根据反复获取的检测结果来对驱动部230反复进行控制,从而进行不停地调节以使检测结果所示的光强分布成为规定的光强分布。
另外,在本实施方式中,透镜221可以与光学部件222被形成为一体。因此,控制部191通过对驱动部230进行控制,来对透镜221以及光学部件222(即BTU220)的位置以及姿势进行控制。
例如,控制部191在如下的(i)或(ii)的情况下,通过使驱动部230将透镜221在第1方向(X轴方向)上移动,来对透镜221的位置进行控制,所述(i)的情况是指,与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点在与第2方向(Y轴方向)对应的第2检测方向上移动了的情况,所述(ii)的情况是指,与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光的光点数量多的情况。
并且,例如在与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点在与第1方向对应的第1检测方向上移动了的情况下,控制部191通过使驱动部230将透镜221在第2方向上移动,来对透镜221的位置进行控制。
并且,例如在与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点整体的光密度降低了的情况下,控制部191通过使驱动部230将透镜221在出射方向(Z轴方向)上移动,来对透镜221的位置进行控制。
并且,例如在与规定的光强分布相比,只是检测部180的检测结果所示的光点的一部分的光密度降低了的情况下,控制部191通过使驱动部230将透镜221沿着第1旋转轴(θY1轴)旋转,来对透镜221的姿势进行控制。
并且,例如在与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点在与第1方向对应的第1检测方向上扩大了的情况下,控制部191通过使驱动部230将透镜221沿着第2旋转轴(θZ1轴)旋转,来对透镜221的姿势进行控制。
控制部191例如由存储部192中存储的用于对检测部180以及驱动部230进行控制的控制程序、以及执行该控制程序的CPU(Central Processing Unit:中央处理器)来实现。
存储部192是存储控制部191为了对驱动部230进行控制而所需要的示出规定的光强分布的基准信息193等各种数据、控制部191执行的控制程序等的存储装置。
存储部192例如由ROM(Read Only Memory:只读存储器)、RAM(Random AccessMemory:随机存取存储器)等存储器来实现。
[光强分布]
接着,参照图4~图9B,对光强分布的具体例进行说明。另外,对以下将要说明的图4~图9B所分别示出的照射了光的区域附加点状阴影。并且,在图4~图9B各自的由点状阴影示出的照射了光的区域中,光强分布可以是一样的,也可以是不一样的。并且,在图4~图9B中分别示出了,将横轴作为与第1方向对应的第1检测方向上的光的强度(单位任意)、将纵轴作为与第2方向对应的第2检测方向上的光的强度(单位任意)。
另外,与第1方向对应的第1检测方向是指,在出射光300从透镜221射出时,与相对于出射光300的行进方向正交的第1方向对应的方向。例如,第1检测方向与从透镜221射出的出射光300不经由镜子等而入射到检测部180的配置布局的情况下的第1方向一致,换而言之与半导体激光元件210的出射光300的出射面和检测部180的受光面被相向配置的情况下的第1方向一致。并且,与第2方向对应的第2检测方向是指,出射光300从透镜221射出时,与相对于出射光300的行进方向正交的第2方向对应的方向。在本实施方式中,第1检测方向是与第1方向平行的方向,第2检测方向是与第2方向平行的方向。
并且将原点设定为,在透镜221处于基准状态的情况下的出射光300的强度分布(光点)的中心重叠。
<基准状态>
图4在模式上示出了透镜221为基准状态下的出射光300的强度分布。
透镜221的基准状态是指,如图4中的光点400所示,在检测部180检测到理想的光强分布的情况下的透镜221的位置以及姿势。
在半导体激光装置100中,半导体激光装置100所具备的各构成要素的配置布局被设定成,例如从半导体激光元件210射出的多个出射光300在波长色散元件140成为图4所示的光强分布(光点400)。具体而言,从半导体激光元件210射出的多个出射光300各自的照射位置在波长色散元件140成为1个的光点。据此,经由波长色散元件140射出的各个出射光300的光轴一致,即被合束。
检测部180被配置成,例如与聚光透镜的距离和与波长色散元件140的距离相同,所述聚光透镜是从半导体激光元件210射出的出射光300直到到达波长色散元件140为止而经由的对出射光300进行聚光(校准)的光学元件。进一步,检测部180被配置成,从半导体激光元件210的光程与从波长色散元件140的光程相同。据此,检测部180能够检测与波长色散元件140上的多个出射光300的光强分布相同的强度分布。例如在透镜221为基准状态的情况下,检测部180检测出图4所示的光点400。在基准信息193中包括示出像光点400这样的光强分布的信息。
例如在存储部192中存储有示出图4所示的透镜221为基准状态下的出射光300的强度分布的信息(基准信息193)。控制部191根据检测部180的检测结果,具体而言对检测部180检测出的光强分布、与存储部192中存储的成为基准的光(基准信息193所示的光)的强度分布(即光点400)进行比较,算出检测部180检测出的光强分布相对于基准信息193所示的光强分布的偏离。控制部191根据算出的偏离,对驱动部230进行控制,以在检测部180检测的光强分布成为规定的光强分布分布的方式,来调节透镜221(更具体而言为BTU220)的位置以及姿势。
<第1方向上的偏离>
图5A在模式上示出了透镜221向第1轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。图5B在模式上示出了透镜221向第1轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
如图5A所示,在透镜221向第1轴的负方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点401向第2检测方向的正方向侧移动。具体而言,在透镜221向第1轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点401的中心位置向第2检测方向的正方向侧移动。并且,在透镜221向第1轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点401的光点形状没有变化。这样,在透镜221向第1轴的负方向偏离了的情况下,光点400向第2检测方向的正方向侧平行移动。
并且,在透镜221向第1轴的负方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测到新的光点402。光点402例如比光点401的光密度(光强度)小、且相对于检测到光点400的位置而言,在第2检测方向的负方向侧被检测到。并且,例如光点401比光点400的光密度小。这样,在透镜221向第1轴的负方向偏离了的情况下,光点400被分离成光点401和光点402。
另外如图5B所示,在透镜221向第1轴的正方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点403向第2检测方向的负方向侧移动。具体而言,在透镜221向第1轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点403的中心位置向第2检测方向的负方向侧移动。并且,在透镜221向第1轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点403的光点形状没有变化。这样,在透镜221向第1轴的正方向偏离了的情况下,光点400向第2检测方向的负方向侧平行移动。
并且,在透镜221向第1轴的正方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测到新的光点404。光点404例如比光点403光密度(光强度)小,且相对于检测到光点400的位置而言,在第2检测方向的正方向侧被检测到。并且,例如光点403比光点400的光密度小。这样,在透镜221向第1轴的正方向偏离了的情况下,光点400分离成光点403和光点404。
如以上所述,在透镜221在第1方向上偏离了的情况下,与光点400相比,(i)检测部180的检测结果所示的光点如光点401或403那样在与第2方向对应的第2检测方向上移动,或者(ii)检测结果所示的光点的数量多(例如,除了光点401或403以外检测到光点402或404)。因此,控制部191在如下的(i)或(ii)的情况下,通过使驱动部230将透镜221在第1方向上移动来控制透镜221的位置,据此能够使检测部180检测的光点接近于光点400,所述(i)的情况是指,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点如光点401或403那样在与第2方向对应的第2检测方向上移动了的情况,所述(ii)的情况是指,检测结果所示的光点的数量多的情况。
另外,光点的数量是指比预先决定的规定的直径大的光点,对于被检测出的小的点等离群值,可以从计数的光点中除外。并且,在检测出的光点的光强度比预先决定的强度低的情况下,该光点也可以从计数的光点中除外。并且,对于一部分重叠的光点,可以根据重叠的面积而作为1个光点来计数,也可以作为多个光点来计数。
<第2方向上的偏离>
图6A在模式上示出了透镜221向第2轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。图6B在模式上示出了透镜221向第2轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
如图6A所示,在透镜221向第2轴的负方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点405向第1检测方向的负方向侧移动。具体而言,在透镜221向第2轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点405的中心位置向第1检测方向的负方向侧移动。并且,在透镜221向第2轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点405的形状没有变化。并且,在透镜221向第2轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的光密度相比,光点405的光密度没有变化。这样,在透镜221向第2轴的负方向偏离了的情况下,光点400向第1检测方向的负方向侧平行移动。
并且,如图6B所示,在透镜221向第2轴的正方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点406向第1检测方向的正方向侧移动。具体而言,在透镜221向第2轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点406的中心位置向第1检测方向的正方向侧移动。并且,在透镜221向第2轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点406的光点形状没有变化。并且,在透镜221向第2轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的光密度相比,光点406的光密度没有变化。这样,在透镜221向第2轴的正方向偏离了的情况下,光点400向第1检测方向的正方向侧平行移动。
如以上所述,在透镜221向第2轴方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点如光点405或406那样在第1检测方向上移动。因此,在与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点405或406在与第1方向对应的第1检测方向上移动了的情况下,控制部191使驱动部230将透镜221在第2方向上移动,来控制透镜221的位置,据此能够使检测部180检测的光的光点接近光点400。
<出射方向上的偏离>
图7A在模式上示出了透镜221向出射轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。图7B在模式上示出了透镜221向出射轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
如图7A所示,在透镜221向出射轴的负方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点407没有移动。具体而言,在透镜221向出射轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点407的中心位置没有移动。并且,在透镜221向出射轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点407的光点形状没有变化。并且,在透镜221向出射轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的光密度相比,光点407的光点整体的光密度降低。
并且如图7B所示,在透镜221向出射轴的正方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点408没有移动。具体而言,在透镜221向出射轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点408的中心位置没有移动。并且,在透镜221向出射轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点408的光点形状没有变化。并且,在透镜221向出射轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的光密度相比,光点408的光密度则在光点整体都降低。
如以上所述,在透镜221在出射方向上发生了偏离的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点的光密度如光点407或408那样,光点整体都降低。因此,在与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点的光密度如光点407或408那样光点整体都降低了的情况下,控制部191使驱动部230将透镜221在出射方向上移动,来控制透镜221的位置,据此能够使检测部180所检测的光的光点接近光点400。
<第1旋转方向上的偏离>
图8A在模式上示出了透镜221向第1旋转轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。图8B在模式上示出了透镜221向第1旋转轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
如图8A所示,在透镜221向第1旋转轴的负方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点409没有移动。具体而言,在透镜221向第1旋转轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点409的中心位置没有移动。并且,在透镜221向第1旋转轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点409的光点形状没有变化。并且,透镜221向第1旋转轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的光密度相比,光点409的光密度只是光点的一部分降低。例如与光点400相比,光点409中的仅是位于第1检测方向的负方向侧的低光密度部409a的光密度降低。
并且如图8B所示,在透镜221向第1旋转轴的正方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点410没有移动。具体而言,在透镜221向第1旋转轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点410的中心位置没有移动。并且,在透镜221向第1旋转轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点410的光点形状没有变化。并且,在透镜221向第1旋转轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的光密度相比,光点410的光密度中只是光点的一部分降低。例如与光点400相比,仅是光点410中的位于第1检测方向的正方向侧的低光密度部410a的光密度降低。
如以上所述,在透镜221在第1旋转方向(沿着第1旋转轴的方向)上发生了偏离的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点的光密度如光点409或410的光密度那样,只是光点的一部分降低。因此,在与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点的光密度如光点409或410的光密度那样只是光点的一部分降低了的情况下,控制部191使驱动部230将透镜221在第1旋转方向上移动,来控制透镜221的位置,据此能够使检测部180所检测的光的光点接近光点400。
<第2旋转方向上的偏离>
图9A在模式上示出了透镜221向第2旋转轴的负方向偏离了的情况下的光强分布。图9B在模式上示出了透镜221向第2旋转轴的正方向偏离了的情况下的光强分布。
如图9A所示,透镜221向第2旋转轴的负方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点411没有移动。具体而言,在透镜221向第2旋转轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点411的中心位置没有移动。并且,在透镜221向第2旋转轴的负方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点411的光点形状在第1检测方向上扩大。
并且如图9B所示,在透镜221向第2旋转轴的正方向偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点412没有移动。具体而言,在透镜221向第2旋转轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的中心位置相比,检测部180的检测结果所示的光点412的中心位置没有移动。并且,在透镜221向第2旋转轴的正方向偏离了的情况下,与光点400的光点形状相比,检测部180的检测结果所示的光点412的光点形状在第1检测方向上扩大。
如以上所述,在透镜221向第2旋转方向(沿着第2旋转轴的方向)偏离了的情况下,与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点如光点411或412那样,光点在与第1方向对应的第1检测方向上扩大。因此,在与光点400相比,检测部180的检测结果所示的光点如光点409或410那样在与第1方向对应的第1检测方向上扩大了的情况下,控制部191使驱动部230将透镜221在第2旋转方向上移动,来控制透镜221的位置,据此能够使检测部180所检测的光的光点接近光点400。
[处理顺序]
接着,参照图10对半导体激光装置100的处理顺序进行说明。
首先,半导体激光装置100射出出射光300(步骤S101)。例如,控制部191通过对未图示的电源部进行控制,来向半导体激光元件210提供电力,据此从半导体激光元件210所具有的多个发射极211的每一个射出出射光300。
接着,检测部180对出射光300的光强分布进行检测(步骤S102)。检测部180将示出检测到的出射光300的光强分布的信息输出给控制部191。
接着,控制部191进行如下(i)或(ii)的判断,(i)的判断是指,与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点是否在与第2方向对应的第2检测方向上移动了,(ii)的判断是指,与规定的光强分布相比检测结果所示的光点的数量是否多(步骤S103)。
控制部191在如下(i)或(ii)的情况下(步骤S103的“是”),通过使驱动部230将透镜221在第1方向上移动,来对透镜221的位置进行控制(步骤S104),(i)的情况是指,与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点在与第2方向对应的第2检测方向上移动了的情况,(ii)的情况是指,与规定的光强分布相比,检测结果所示的光点的数量多的情况。
另外,在如下(i)或(ii)的情况下(步骤S1()3的“否”),控制部191在步骤S1(04被执行后,对检测部18(0的检测结果所示的光点与规定的光强分布相比,是否在与第1方向对应的第1检测方向上移动了进行判断(步骤S105),上述(i)的情况是指,与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点没有在与第2方向对应的第2检测方向上移动的情况,上述(ii)的情况是指,检测结果所示的光点的数量并不比规定的光强分布多的情况。
控制部191在判断为检测部180的检测结果所示的光点与规定的光强分布相比,在与第1方向对应的第1检测方向上移动了的情况下(步骤S105的“是”),通过使驱动部230将透镜221在第2方向上移动,来对透镜221的位置进行控制(步骤S106)。
另外,控制部191在判断为检测部180的检测结果所示的光点与规定的光强分布相比,没有在与第1方向对应的第1检测方向上移动的情况下(步骤S105的“否”),在步骤S106被执行后,对检测部180的检测结果所示的光点的光密度与规定的光强分布相比是否降低了进行判断(步骤S107)。
控制部191在判断为与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点的光密度降低了的情况下(步骤S107的“是”),对检测部180的检测结果所示的光点的光密度与规定的光强分布相比是否光点整体都降低了进行判断(步骤S108)。
控制部191在判断为与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点的光密度是光点整体都降低了的情况下(步骤S108的“是”),通过使驱动部230将透镜221在出射方向上移动,来对透镜221的位置进行控制(步骤S109)。
另外,控制部191在判断为与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点的光密度不是光点整体都降低了的情况下(步骤S108的“否”),也就是说判断为检测部180的检测结果所示的光点的光密度只是光点中的一部分降低了情况下,通过使驱动部230将透镜221沿着第1旋转轴旋转,来对透镜221的姿势进行控制(步骤S110)。
控制部191在判断为与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点的光密度没有降低的情况下(步骤S107的“否”),在步骤S109被执行后、或步骤S110被执行后,对检测部180的检测结果所示的光点与规定的光强分布相比是否在与第1方向对应的第1检测方向上扩大了进行判断(步骤S111)。
控制部191在判断为与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点在与第1方向对应的第1检测方向上扩大了的情况下(步骤S111的“是”),通过使驱动部230将透镜221沿着第2旋转轴旋转,来对透镜221的姿势进行控制(步骤S112)。
控制部191在判断为规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点在与第1方向对应的第1检测方向上没有扩大的情况下(步骤S111的“否”),在步骤S112被执行后则使处理结束。
控制部191例如在使出射光300不断地从发射极211射出的同时,以规定的定时来反复执行上述的步骤S102至步骤S112的处理。
另外,半反射镜130也可以是能够对出射光300的反射与透过进行切换的快门。例如,在检测部180不对出射光300进行检测的定时,控制部191则可以进行使该快门反射出射光300的控制,在检测部180对出射光300进行检测的定时,控制部191则可以进行使该快门透过出射光300的控制。
据此,在检测部180不对出射光300进行检测的定时,能够抑制出射光300的一部分射向检测部180。
[效果等]
如以上所述,实施方式所涉及的半导体激光装置100具备:半导体激光元件210,具有对出射光300进行射出的发射极211;透镜221,使从发射极211射出的出射光300透过;驱动部230,以能够变更透镜221的位置以及姿势的方式来支承透镜221;检测部180,对从发射极211射出并透过透镜221的出射光300的强度分布进行检测;以及控制部191,根据检测部180的检测结果,以由检测部180检测的光强分布成为规定的光强分布的方式,使驱动部230驱动来控制透镜221的位置以及姿势的至少一方。
据此,例如控制部191通过对检测部180的检测结果与示出规定的光强分布的基准信息193进行比较,来对从发射极211射出的光是否成为恰当的强度分布进行判断。据此,例如在规定的光强分布与从发射极211射出的光强分布不同的情况下,也就是说,从发射极211射出的光没有成为恰当的强度分布的情况下,控制部191通过对透镜221的位置以及姿势的至少一方进行控制,从而能够将从发射极211射出的光调节为恰当的强度分布。因此,通过半导体激光装置100,能够将射出出射光300的半导体激光元件210与透过出射光300的透镜221的相对位置关系维持成恰当的状态。
并且,例如半导体激光装置100进一步具备使经由透镜221射出的出射光300的快轴方向与慢轴方向调换的光学部件222。
据此,例如能够将从半导体激光元件210射出的出射光300的快轴方向,从第2方向变换为第1方向。因此能够提高在半导体激光装置100设置的透镜221以及慢轴准直透镜110的设置、大小、形状等的选择灵活性。
并且,例如驱动部230是磁执行器。
透镜221的位置以及姿势的调节成为微米级的调节。由于驱动部230是磁执行器,因此能够简便地进行细微的位置以及姿势的控制。
并且,例如透镜221是对从发射极211射出的出射光300的快轴方向进行校准的快轴准直透镜。
据此,从半导体激光元件210射出的出射光300的快轴方向上的扩散得到抑制。
并且,例如半导体激光元件210具有多个发射极211。
据此,例如通过对各个出射光300进行合束,从而能够增大从半导体激光装置100射出的激光光束320的光量(光密度)。
并且,例如驱动部230是能够进行出射轴(Z1轴)、第1轴(X1轴)、第2轴(Y1轴)、第1旋转轴(θY1轴)、以及第2旋转轴(θZ1轴)这五轴调节的执行器,上述出射轴是与发射极211射出出射光300的出射方向平行的轴,上述第1轴是与多个发射极211排列的方向即第1方向平行的轴,上述第2轴是与和出射轴以及第1轴均正交的第2方向平行的轴,上述第1旋转轴是以第2轴为轴的旋转方向上的轴,上述第2旋转轴是以出射轴为轴的旋转方向上的轴。
本公开的发明人员经过锐意地探讨后发现,在将第1轴作为旋转方向上的轴时,即使将透镜221的姿势围绕该旋转轴来进行变更,也不会给光强分布造成大的影响。换而言之,本公开的发明人员经过锐意的探讨后发现,通过以上述的5轴来控制透镜221的位置以及姿势,从而能够容易地将光强分布调节为恰当的强度分布。也就是说,不论检测部180所检测出的光强分布相对于规定的光强分布发生怎样的变化,都能够通过以上述的5轴来对透镜221的位置以及姿势进行控制,从而控制部191能够容易地将光强分布调节为恰当的强度分布。
并且,例如在本实施方式中,半导体激光装置100具备:半导体激光元件210、透镜221、驱动部230、检测部180、控制部191、以及光学部件222。透镜221是快轴准直透镜,半导体激光元件210具有在第1方向上排列的多个发射极211。并且,检测部180对从多个发射极211的每一个射出且透过透镜221以及光学部件222的光的光强分布进行检测。驱动部230是能够进行上述的五轴调节的执行器。
在上述这种构成的情况下,例如控制部191在如下(i)或(ii)的情况下,通过使驱动部230将透镜221在第1方向上移动,来对透镜221的位置进行控制,上述(i)的情况是指,与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点在与第2方向对应的第2检测方向上移动了的情况,上述(ii)的情况是指,与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点的数量多的情况。
或者,例如在与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点在与第1方向对应的第1检测方向上移动了的情况下,控制部191通过使驱动部230将透镜221在第2方向上移动,来对透镜221的位置进行控制。
或者,例如在与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点整体的光密度降低了的情况下,控制部191通过使驱动部230将透镜221在出射方向上移动,来对透镜221的位置进行控制。
或者,例如在与规定的光强分布相比,仅是检测部180的检测结果所示的光点的一部分的光密度降低了的情况下,控制部191通过使驱动部230将透镜221沿着第1旋转轴旋转,来对透镜221的姿势进行控制。
或者,例如在与规定的光强分布相比,检测部180的检测结果所示的光点在与第1方向对应的第1检测方向上扩大了的情况下,控制部191通过使驱动部230将透镜221沿着第2旋转轴旋转,来对透镜221的姿势进行控制。
本公开的发明人员经过锐意的探讨后发现了,根据光强分布发生了怎样的变化,就进行怎样的透镜221的位置以及姿势调节,这样就能够成为规定的光强分布。据此,控制部191根据检测部180的检测结果,能够将射出出射光300的半导体激光元件210与透过出射光300的透镜221的相对位置关系维持成恰当的状态。
(变形例)
半导体激光装置100所具备的光源模块200并非受上述的构成所限。
图11是示出变形例所涉及的光源模块200a的斜视图。图12是示出变形例所涉及的光源模块200a的剖视图。另外,以下将以光源模块200与光源模块200a的不同之处为中心进行说明。
光源模块200a具备半导体激光元件210a、封装体510、以及基座520。
在半导体激光元件210a上设置的发射极的数量与半导体激光元件210不同。具体而言,半导体激光元件210a具有1个发射极211a。
这样,半导体激光装置100所具备的半导体激光元件可以是具有1个发射极211a的半导体激光元件210a,也可以是具有多个发射极211的半导体激光元件210。
由于半导体激光装置100具备具有1个发射极211a的半导体激光元件210a,因此能够使半导体激光元件210a射出光的位置成为一个位置。换而言之,根据这种构成,能够使从半导体激光元件210a射出的激光光束(光线)成为1个(1条)。因此,与从多个位置射出光的半导体激光元件210相比,能够减小BTU220的尺寸。
封装体510是容纳半导体激光元件210a的框体。封装体510是所谓的CAN封装体。封装体510具备:引脚511、芯棒512、窗区域513、以及盖部件514。
引脚511是用于从封装体510的外部接受供给到半导体激光元件210a的电力的插脚。引脚511被固定在芯棒512。引脚511例如由具有导电性的金属材料等形成。
芯棒512是载置半导体激光元件210a的台座。在本实施方式中,半导体激光元件210a经由基座520而被载置于芯棒512。芯棒512例如由金属材料等形成。
窗区域513是针对从半导体激光元件210a射出的光具有透光性的透光部件。窗区域513例如由施加了具有透光性的树脂材料或电介质多层膜的低反射率部件等形成。例如,在半导体激光元件210a射出短波长的激光光束的情况下,为了抑制劣化而采用在玻璃或石英等透明材料上形成电介质多层膜的部件,来用作窗区域513。
盖部件514是以覆盖半导体激光元件210a的方式,与芯棒512相接触而被设置的部件。在盖部件514设置有贯通孔,穿过该贯通孔而从半导体激光元件210a射出的光被发送到封装体510的外部。例如,窗区域513以覆盖该贯通孔的方式而被设置。例如通过芯棒512、窗区域513以及盖部件514而半导体激光元件210a被气密密封。
基座520是载置半导体激光元件210a的基板。基座520例如由陶瓷材料形成。
如以上所述,支承或容纳半导体激光装置100所具备的半导体激光元件的框体可以由封装体510来实现,也可以由基台(上部基台240以及下部基台241等)来实现,没有特殊的限定。
另外,半导体激光装置100可以具备具有半导体激光元件210和封装体510的光源模块,也可以具备具有半导体激光元件210a和基台(上部基台240以及下部基台241等)的光源模块。也就是说,半导体激光装置100所具备的光源模块可以通过对光源模块200和光源模块200a各自的构成进行任意地组合来实现。
(其他的实施方式)
以上基于实施方式以及变形例对本公开所涉及的半导体激光装置进行了说明,本公开并非受上述的实施方式以及上述的变形例所限。在不脱离本公开的主旨的范围内将本领域技术人员所能够想到的各种变形执行于各个实施方式而构成的形态、或对不同的实施方式中的构成要素进行组合而构成的形态均可以包括在本公开的一个或多个范围内。
例如,上述的实施方式所涉及的计算机190的构成要素的全部或一部分可以由专用的硬件来构成,或者可以通过执行适用于各个构成要素的软件程序来实现。各个构成要素可以通过CPU(Central ProcessingUnit:中央处理器)或处理器等程序执行部,读出并执行HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)或半导体存储器等记录介质中记录的软件程序来实现。
并且,计算机190的构成要素也可以由1个或多个电子电路来构成。1个或多个电子电路可以分别是通用的电路,也可以是专用的电路。
1个或多个电子电路例如可以包括半导体装置、IC(Integrated Circuit:集成电路)或LSI(Large Scale Integration:大规模集成电路)等。IC或LSI可以被集成在1个芯片,也可以被集成在多个芯片。在此虽然称为IC或LSI,不过根据集成的程度不同也可以改变名称,也可以称为系统LSI、VLSI(Very Large Scale Integration:超大规模集成电路)、或ULSI(Ultra Large Scale Integration:特大规模集成电路)。并且,在LSI的制造后被编程的FPGA(Field Programmable Gate Array)也能够作为同样的目的来利用。
本公开的半导体激光装置能够适用于激光加工中使用的光源,尤其能够适用于采用了直接加工用半导体激光装置的激光加工机的光源。
符号说明
100 半导体激光装置
110 慢轴准直透镜
120、160 聚光透镜
130、150 半反射镜
140 波长色散元件
170 光纤
180 检测部
190 计算机
191 控制部
192 存储部
193 基准信息
200、200a 光源模块
210、210a 半导体激光元件
211、211a 发射极
220 BTU
221 透镜
222 光学部件
230 驱动部
240 上部基台
241 下部基台
250 基底
260 支承体
300 出射光
310 反射光
320 激光光束
400、401、402、403、404、405、406、407、408、409、410、411、412 光点
409a、410a 低光密度部
510 封装体
511 引脚
512 芯棒
513 窗区域
514 盖部件
520 基座

Claims (13)

1.一种半导体激光装置,具备:
半导体激光元件,具有射出光的发射极;
透镜,使从所述发射极射出的光透过;
驱动部,以能够变更所述透镜的位置以及姿势的方式来支承所述透镜;
检测部,对从所述发射极射出且透过所述透镜的光的光强分布进行检测;以及
控制部,根据所述检测部的检测结果,以由所述检测部检测的光强分布成为规定的光强分布的方式,使所述驱动部驱动来控制所述透镜的位置以及姿势的至少一方。
2.如权利要求1所述的半导体激光装置,
所述半导体激光装置进一步具备光学部件,该光学部件使经由所述透镜而射出的光的快轴方向与慢轴方向调换。
3.如权利要求2所述的半导体激光装置,
所述透镜与所述光学部件被配置成彼此接触。
4.如权利要求1至3的任一项所述的半导体激光装置,
所述驱动部是磁执行器。
5.如权利要求1至4的任一项所述的半导体激光装置,
所述透镜是对从所述发射极射出的光的快轴方向进行校准的快轴准直透镜。
6.如权利要求1至5的任一项所述的半导体激光装置,
所述半导体激光元件具有多个所述发射极。
7.如权利要求6所述的半导体激光装置,
所述驱动部是能够进行出射轴、第1轴、第2轴、第1旋转轴、第2旋转轴这五轴调节的执行器,所述出射轴是与所述发射极射出光的出射方向平行的轴,所述第1轴是与多个所述发射极排列的方向即第1方向平行的轴,所述第2轴是与和所述出射轴以及所述第1轴均正交的第2方向平行的轴,所述第1旋转轴是以所述第2轴为轴的旋转方向上的轴,所述第2旋转轴是以所述出射轴为轴的旋转方向上的轴。
8.如权利要求1所述的半导体激光装置,
所述半导体激光装置进一步具备光学部件,该光学部件使经由所述透镜而射出的光的快轴方向与慢轴方向调换,
所述透镜是对从所述发射极射出的光的快轴方向进行校准的快轴准直透镜,
所述半导体激光元件具有在第1方向上排成一列的多个所述发射极,所述第1方向是与所述发射极射出光的出射方向正交的方向,
所述检测部对从多个所述发射极的每一个射出且透过所述透镜以及所述光学部件的光的光强分布进行检测,
所述驱动部是能够进行出射轴、第1轴、第2轴、第1旋转轴、第2旋转轴这五轴调节的执行器,所述出射轴是与所述发射极射出光的出射方向平行的轴,所述第1轴是与所述第1方向平行的轴,所述第2轴是与和所述出射轴以及所述第1轴均正交的第2方向平行的轴,所述第1旋转轴是以所述第2轴为轴的旋转方向上的轴,所述第2旋转轴是以所述出射轴为轴的旋转方向上的轴。
9.如权利要求8所述的半导体激光装置,
所述控制部在如下(i)或(ii)的情况下,通过使所述驱动部将所述透镜在所述第1方向上移动,来控制所述透镜的位置,所述(i)的情况是指,与所述规定的光强分布相比,所述检测结果所示的光点在与所述第2方向对应的第2检测方向上移动了的情况,所述(ii)的情况是指,与所述规定的光强分布相比,所述检测结果所示的光点的数量多的情况。
10.如权利要求8或9所述的半导体激光装置,
在与所述规定的光强分布相比,所述检测结果所示的光点在与所述第1方向对应的第1检测方向上移动了的情况下,所述控制部通过使所述驱动部将所述透镜在所述第2方向上移动,来控制所述透镜的位置。
11.如权利要求8至10的任一项所述的半导体激光装置,
在与所述规定的光强分布相比,所述检测结果所示的光点整体的光密度降低了的情况下,所述控制部通过使所述驱动部将所述透镜在所述出射方向上移动,来控制所述透镜的位置。
12.如权利要求8至11的任一项所述的半导体激光装置,
在与所述规定的光强分布相比,仅是所述检测结果所示的光点中的一部分的光密度降低了的情况下,所述控制部通过使所述驱动部将所述透镜沿着所述第1旋转轴旋转,来控制所述透镜的姿势。
13.如权利要求8至12的任一项所述的半导体激光装置,
在与所述规定的光强分布相比,所述检测结果所示的光点在与所述第1方向对应的第1检测方向上扩大了的情况下,所述控制部通过使所述驱动部将所述透镜沿着所述第2旋转轴旋转,来控制所述透镜的姿势。
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