DE102019000282A1

DE102019000282A1 - Halbleiterlasermodul und Laseroszillator

Info

Publication number: DE102019000282A1
Application number: DE102019000282.2A
Authority: DE
Inventors: Tetsuhisa Takazane
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2019-08-08
Also published as: JP6760981B2; US10714899B2; JP2019134125A; CN110137796A; US20190245325A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe, ein Halbleiterlasermodul, durch das die Kratzer auf einem Spiegel und die Anzahl der Schritte reduziert werden können, und einen Laseroszillator bereitzustellen, der ein derartiges Halbleiterlasermodul umfasst. Durch die vorliegende Erfindung wird ein Halbleiterlasermodul 10 bereitgestellt, das umfasst: einen Spiegel 5 (5a, 5b, 5c), der eine erste Oberfläche 51, die Laserlicht R1 reflektiert und sichtbares Licht durchlässt, und eine zweite Oberfläche 52 umfasst, die das Laserlicht durchlässt und das sichtbare Licht reflektiert; und ein Halbleiterlaserelement 3 (31, 32, 33), das das Laserlicht R1 emittiert, das auf die erste Oberfläche 51 des Spiegels 5 (5a, 5b, 5c) abgestrahlt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterlasermodul und einen Laseroszillator, der ein derartiges Halbleiterlasermodul umfasst.
Verwandte Technik
Ein Laseroszillator, der beim Abtragen, Schweißen oder dergleichen beispielsweise eines Metall- oder Kunststoffmaterials eingesetzt wird, umfasst ein Halbleiterlasermodul als Lichtquelle oder als Lichtquelle zur Erregung. Das Halbleiterlasermodul koppelt von einem Halbleiterlaserelement emittiertes Laserlicht (optisch) mit einer optischen Faser oder überträgt das Laserlicht durch einen Raum, um den Laser einem Resonator oder dergleichen zuzuführen.
Bei einem optischen System, bei dem das das Halbleiterlaserelement mit der optischen Faser gekoppelt wird, werden eine Linse und ein Spiegel verwendet. Hierbei ist die Vorderseite des Spiegels so verarbeitet, dass sie das Laserlicht reflektiert, und die Rückseite des Spiegels ist so verarbeitet, dass sie das Laserlicht nicht reflektiert. Genauer ist die Vorderseite des Spiegels durch eine reflektierende Beschichtung zu einer transparenten Oberfläche verarbeitet, damit sie das Laserlicht reflektiert. Die Rückseite des Spiegels ist durch Sandstrahlen oder dergleichen zu einer lichtundurchlässigen Oberfläche verarbeitet, damit sie das Laserlicht streut und dadurch verhindert, dass das Laserlicht reflektiert wird. Durch die unterschiedliche Verarbeitung der Vorderseite und der Rückseite des Spiegels war es dem Hersteller des Halbleiterlasermoduls möglich, die Vorderseite des Spiegels von der Rückseite zu unterscheiden.
Ferner wird herkömmlicherweise eine Konfiguration zur Unterscheidung der Vorderseite von der Rückseite eines Spiegels vorgeschlagen (siehe beispielsweise Patentschrift 1). In Patentschrift 1 wird eine Technologie vorgeschlagen, bei der auf der Vorderseite eines Spiegels ein Teil eines Abschnitts, der die Reflexionsleistung nicht beeinträchtigt, als nicht reflektierende Oberfläche gestaltet ist und bei der sich dadurch die Vorderseite des Spiegels von der Rückseite unterscheidet.
Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H02-81002
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Sandstrahlen wird jedoch an der Rückseite des Spiegels ausgeführt, und dadurch wird der Spiegel verkratzt, wodurch die Festigkeit und Haltbarkeit des Spiegels verringert werden. Das Laserlicht wird wiederholt auf die Vorderseite des Spiegels abgestrahlt, und dadurch wird die Temperatur des Spiegels häufig verändert, wodurch der Spiegel in Wärmezyklen springen kann. Darüber hinaus wird das Sandstrahlen an der Rückseite des Spiegels ausgeführt, und dadurch steigt die Anzahl der Schritte.
Bei der in Patentschrift 1 offenbarten Technologie wird auf der Vorderseite des Spiegels nicht nur der effektive Bereich der Reflexionsleistung, sondern auch der Abschnitt benötigt, der die Reflexionsleistung nicht beeinträchtigt. Daher ist ein separater Schritt der Erzeugung des Abschnitts erforderlich, der die Reflexionsleistung nicht beeinträchtigt, und dadurch erhöht sich die Anzahl der Schritte.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehenden Umstände entwickelt, und es ist eine ihrer Aufgaben, ein Halbleiterlasermodul, durch das die Kratzer auf einem Spiegel und die Anzahl der Schritte reduziert werden können, und einen Laseroszillator bereitzustellen, der ein derartiges Halbleiterlasermodul umfasst.
(1) Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterlasermodul (beispielsweise ein Halbleiterlasermodul 10, das später beschrieben wird), das umfasst: einen Spiegel (beispielsweise einen Spiegel 5, 5a, 5b, 5c, der später beschrieben wird) der umfasst: eine erste Oberfläche (beispielsweise eine erste Oberfläche 51, die später beschrieben wird), die Laserlicht (beispielsweise Laserlicht R1, das später beschrieben wird) reflektiert und sichtbares Licht durchlässt, und eine zweite Oberfläche (beispielsweise eine zweite Oberfläche 52, die später beschrieben wird), die das Laserlicht durchlässt und das sichtbare Licht reflektiert; und ein Halbleiterlaserelement (beispielsweise ein Halbleiterlaserelement 3, 31, 32, 33, das später beschrieben wird), das das Laserlicht emittiert, das auf die erste Oberfläche des Spiegels abgestrahlt wird.
(2) Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß (1), können die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche Licht durchlassen, dessen Wellenlänge länger als die Wellenlänge des von dem Halbleiterlaserelement abgestrahlten Laserlichts ist.
(3) Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß (1) oder (2) kann die Oberflächenrauigkeit der zweiten Oberfläche höher als die Oberflächenrauigkeit der ersten Oberfläche sein.
(4) Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß einem der Punkte (1) bis (3) kann die zweite Oberfläche eine kugelförmige Oberfläche oder eine zylindrische Oberfläche sein.
(5) Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß einem der Punkte (1) bis (4) kann ein Abstand (beispielsweise ein Abstand t, der später beschrieben wird) zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche länger als eine Hälfte einer Breite (beispielsweise einer Breite L, die später beschrieben wird) der ersten Oberfläche sein.
(6) Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß einem der Punkte (1) bis (5) kann die zweite Oberfläche einen Nutabschnitt (beispielsweise einen Nutabschnitt 52x, der später beschrieben wird) umfassen.
(7) Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laseroszillator (beispielsweise einen Laseroszillator 1, der später beschrieben wird), der das Halbleiterlasermodul gemäß einem der Punkte (1) bis (6) umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Halbleiterlasermodul und einen Laseroszillator bereitzustellen, durch die die Kratzer auf einem Spiegel und die Anzahl der Schritte reduziert werden können.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Laseroszillator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine schematische Draufsicht, die das Halbleiterlasermodul des Laseroszillators gemäß 1 zeigt;
3 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht des Halbleiterlasermoduls gemäß 2;
4 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht des Halbleiterlasermoduls des Laseroszillators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5A ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Spiegels 5;
5B ist eine schematische Schnittansicht eines in dem Halbleiterlasermodul des Laseroszillators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthaltenen Spiegels;
6A ist eine schematische Schnittansicht eines in dem Halbleiterlasermodul eines Laseroszillators gemäß Variation 1 der vorliegenden Erfindung enthaltenen Spiegels;
6B ist eine schematische Schnittansicht eines in dem Halbleiterlasermodul eines Laseroszillators gemäß Variation 2 der vorliegenden Erfindung enthaltenen Spiegels;
7 ist eine schematische Schnittansicht eines in dem Halbleiterlasermodul eines Laseroszillators gemäß Variation 3 der vorliegenden Erfindung enthaltenen Spiegels; und
8 ist eine schematische Schnittansicht eines in dem Halbleiterlasermodul eines Laseroszillators gemäß Variation 4 der vorliegenden Erfindung enthaltenen Spiegels.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[Gesamtkonfiguration des Laseroszillators]
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird ein Laseroszillator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das den Laseroszillator gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Laseroszillator 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst mehrere (bei dem Beispiel gemäß der Figur drei) Halbleiterlasermodule 10 (11, 12, 13). Von den Halbleiterlasermodulen 10 (11, 12, 13) wird einem Resonator oder einem Kombinator 30 (einem Resonator, einem Kombinator) über optische Fasern 20 (21, 22, 23) Laserlicht zugeführt.
Wenn der Resonator enthalten ist, wird das Laserlicht von den Halbleiterlasermodulen 10 (11, 12, 13) als Erregerlicht für den Resonator verwendet. Wenn nur der Kombinator enthalten ist, wird das Laserlicht von mehreren der Halbleiterlasermodule 10 (11, 12, 13) von dem Kombinator zur Verwendung vereint. Sowohl der Resonator als auch der Kombinator können enthalten sein. Bei beiden Verfahren emittiert der Laseroszillator 1 das Laserlicht über eine optische Ausgangsfaser 40.
[Gesamtkonfiguration des Halbleiterlasermoduls]
2 ist eine schematische Draufsicht, die das Halbleiterlasermodul des Laseroszillators gemäß 1 zeigt. Das Halbleiterlasermodul 10 umfasst in seinem Gehäuse 2 Halbleiterlaserelemente 3 (31, 32, 33), Linsen 4 (41, 42, 43), Spiegel 5 (5a, 5b, 5c) und eine Linse 6.
Mehrere (bei dem Beispiel gemäß der Figur drei) Halbleiterlaserelemente 3 (31, 32, 33) sind an einer Seitenwand 2A des Gehäuses 2 angeordnet. Die Halbleiterlaserelemente 3 (31, 32, 33) emittieren Laserlicht R1 zu den Linsen 4 (41, 42, 43).
Die Oberflächen (gemäß 2 die unteren Oberflächen) auf einer Seite mehrerer (bei dem Beispiel gemäß der Figur der drei) Linsen 4 (41, 42, 43) liegen getrennt den Emissionsöffnungen jedes der Halbleiterlaserelemente 3 (31, 32, 33) gegenüber. Jede der Linsen 4 (41, 42, 43) lässt jeweils das von den Halbleiterlaserelementen 3 (31, 32, 33) emittierte Laserlicht R1 durch.
Die Spiegel 5 (5a, 5b, 5c) sind so geneigt, dass sie den Oberflächen (gemäß 2 den oberen Oberflächen) der mehreren Linsen 4 (41, 42, 43) auf der anderen Seite gegenüberliegen. Die Spiegel 5 (5a, 5b, 5c) haben die Funktion der Änderung der Bewegungsrichtungen des Laserlichts R1. Die Spiegel 5 (5a, 5b, 5c) lenken die Bewegungsrichtungen (die optischen Achsen) des durchgelassenen Lichts von den Linsen 4 (41, 42, 43) jeweils in rechten Winkeln um.
Die drei Spiegel 5 (5a, 5b, 5c) sind so angeordnet, dass sie parallel zueinander sind, und sie sind in Bezug auf die optischen Achsen der Linsen 4 (41, 42, 43) in dem gleichen Winkel geneigt. Die Spiegel 5 (5a, 5b, 5c) sind in Bezug auf die optischen Achsen der Linsen 4 (41, 42, 43) um 45° geneigt. Die Richtungen, in die das von den Halbleiterlaserelementen 3 (31, 32, 33) emittierte Laserlicht R1 von den drei Spiegeln 5 (5a, 5b, 5c) reflektiert wird, stimmen überein. Die Richtungen, in die die Spiegel 5 (5a, 5b, 5c) das Laserlicht R1 reflektieren, sind auf die Linse 6 ausgerichtet.
Die Linse 6 ist zwischen dem am weitesten links angeordneten Spiegel 5a der drei Spiegel 5 (5a, 5b, 5c) und einer Seitenwand 2B des Gehäuses 2 angeordnet. Die Linse 6 ist so angeordnet, dass die optische Achse der Linse 6 die optischen Achsen der Linsen 4 in einem Winkel von 90° schneidet. Durch die Linse 6 wird das von den Spiegeln 5 (5a, 5b, 5c) reflektierte Laserlicht R1 von sämtlichen Halbleiterlaserelementen 3 (31, 32, 33) und geleitet (gebündelt). Daher sind die Linsen 4 (41, 42, 43) einer relativ geringen Energie ausgesetzt, wogegen die Linse 6 und die optische Faser 20 einer relativ hohen Energie ausgesetzt sind.
Die optische Faser 20 erstreckt sich aus dem Gehäuse 2. Das von den Halbleiterlaserelementen 3 emittierte Laserlicht R1 wird von den drei Linsen 4 (41, 42, 43), den drei Spiegeln 5 (5a, 5b, 5c) und der Linse 6 mit der optischen Faser 20 gebündelt.
3 ist eine vergrößerte Ansicht des Halbleiterlaserelements 3, der Linse 4 und des Spiegels 5 gemäß 2. Der Spiegel 5 umfasst eine erste Oberfläche 51 und eine zweite Oberfläche 52, die eine Oberfläche ist, die der ersten Oberfläche 51 gegenüberliegt. Das Laserlicht R1, das von dem Halbleiterlaserelement 3 lichtemittiert (emittiert) wird, wird von der ersten Oberfläche 51 des Spiegels 5 reflektiert und wird zu der Linse 6 und der optischen Faser 20 geleitet. Ein Teil des Laserlichts R1 wird jedoch durch die erste Oberfläche 51 des Spiegels 5 und durch die zweite Oberfläche 52 hindurchgelassen, so dass es nicht zu der Linse 6 und der optischen Faser 20 geleitet wird. Eine geringe Menge des Laserlichts wird durch den Spiegel 5 hindurchgelassen (in 3 ist das Laserlicht, das durch die zweite Oberfläche 52 hindurchgelassen wird, nicht gezeigt). Die erste Oberfläche 51 und die zweite Oberfläche 52 des Spiegels 5 werden nachstehend im Einzelnen beschrieben.
[Erste Oberfläche]
Die erste Oberfläche 51 ist eine Oberfläche, die das Laserlicht R1 reflektiert und sichtbares Licht durchlässt. Da der Reflexionsgrad des Laserlichts R1 auf der ersten Oberfläche 51 eine Laserausgangsgröße erheblich beeinflusst, ist der Reflexionsgrad vorzugsweise hoch und beträgt beispielsweise 99,5 % oder mehr und vorzugsweise 99,8 % oder mehr.
Die Lichtdurchlässigkeit der ersten Oberfläche 51 für das sichtbare Licht beträgt beispielsweise 80% oder mehr und vorzugsweise 90% oder mehr. Da die erste Oberfläche 51 das sichtbare Licht durchlässt, erscheint die erste Oberfläche 51 transparent. Der Reflexionsgrad der ersten Oberfläche 51 für das sichtbare Licht beträgt beispielsweise 20 % oder weniger und vorzugsweise 10 % oder weniger.
Die Lichtdurchlässigkeit für zurückgeworfenes Licht, das von außerhalb des Halbleiterlasermoduls 10 auf die erste Oberfläche 51 des Spiegels 5 zurückgeworfen wird, wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht des Halbleiterlasermoduls 10 und zeigt, wie das zurückgeworfene Licht R2 von außerhalb des Halbleiterlasermoduls 10 auf den Spiegel 5 zurückgeworfen wird. Die Wellenlänge des Laserlichts R1 des Halbleiterlaserelements 3 liegt bei etwa 900 nm, und die Wellenlänge des Laserlichts des Faserlasers liegt bei etwa 1000 nm. Das zurückgeworfene Licht R2, das von dem Resonator oder dem Kombinator des Faserlasers zurückgeworfen wird, umfasst nicht nur das Laserlicht des Faserlasers, sondern auch eine Komponente mit einer längeren Wellenlänge wie SRS (Raman-Streuung).
SRS ist ein Phänomen, bei dem Laserlicht mit der Gittervibration (dem optischen Phonon) von Molekülen (SiO₂) der Faser interagiert, wodurch das Laserlicht als Licht (Stokes-Licht) gestreut wird, dessen Wellenlänge durch die Energie der Gittervibration auf eine lange Wellenlänge verschoben ist.
Wenn das zurückgeworfene Licht R2 das Halbleiterlaserelement 3 direkt erreicht, wird das Halbleiterlaserelement 3 beschädigt. Zum Schutz des Halbleiterlaserelements 3 vor dem zurückgeworfenen Licht R2 ist es erforderlich, ein Zurückwerfen der Komponente des zurückgeworfenen Lichts R2, dessen Wellenlänge länger als die Wellenlänge des Laserlichts R1 von dem Halbleiterlasermodul 10 ist, zu dem Halbleiterlaserelement 3 zu verhindern. Daher wird eine Beschichtung, die die Komponente durchlässt, deren Wellenlänge länger als die Wellenlänge des Laserlichts R1 ist, auf die erste Oberfläche 51 und die zweite Oberfläche 52 des Spiegels 5 aufgebracht.
Die Lichtdurchlässigkeit für das zurückgeworfene Licht R2 (den Laser, dessen Wellenlänge lang ist) an der ersten Oberfläche 51 ist vorzugsweise hoch und beträgt beispielsweise 99,0% oder mehr und vorzugsweise 99,7 % oder mehr.
Eine erste Beschichtungsschicht 54 auf der Seite der ersten Oberfläche 51 des Spiegels 5 wird unter Bezugnahme auf 5A beschrieben. 5A ist eine vergrößerte Schnittansicht des Spiegels 5. Eine Oberfläche (gemäß 5A die Oberfläche auf der linken Seite) aus einem glasbasierenden Material 53 ist mit der ersten Beschichtungsschicht 54 der ersten Oberfläche 51 beschichtet. Damit die erste Oberfläche 51 einen hohen Reflexionsgrad aufweist, wird die erste Beschichtungsschicht 54 durch Aufbringen von ca. 30 Schichten aus Schichten mit hohem Refraktionsindex und Schichten mit geringem Refraktionsindex erzeugt. Die Stärke der ersten Beschichtungsschicht 54 beträgt beispielsweise ca. 3 µm.
[Zweite Oberfläche]
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 wird die zweite Oberfläche 52 beschrieben. Die zweite Oberfläche 52 ist eine Oberfläche, die das Laserlicht R1 durchlässt und das sichtbare Licht reflektiert. Die Lichtdurchlässigkeit der zweiten Oberfläche 52 für das Laserlichts R1 beträgt beispielsweise 95 % oder mehr und vorzugsweise 98 % oder mehr. Die Lichtdurchlässigkeit der zweiten Oberfläche 52 für das Laserlicht R1 muss nicht übermäßig hoch sein, weil die von der zweiten Oberfläche 52 reflektierten Komponenten des Laserlichts R1 abgeschwächt sind.
Da die zweite Oberfläche 52 das sichtbare Licht reflektiert, erscheint die zweite Oberfläche 52 lichtundurchlässig. Der Reflexionsgrad der zweiten Oberfläche 52 für das sichtbare Licht beträgt beispielsweise 70 % oder mehr und vorzugsweise 90 % oder mehr. Der Reflexionsgrad der zweiten Oberfläche 52 für das sichtbare Licht muss nicht übermäßig hoch sein, weil die zweite Oberfläche 52 vorzugsweise optisch erkennbar ist. Der Reflexionsgrad der zweiten Oberfläche 52 für das sichtbare Licht beträgt beispielsweise 30 % oder weniger und vorzugsweise 10 % oder weniger.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 erfolgt eine Beschreibung. Die Lichtdurchlässigkeit der zweiten Oberfläche 52 für das zurückgeworfene Licht R2 (den Laser, dessen Wellenlänge lang ist) ist wie bei der ersten Oberfläche 51 vorzugsweise hoch und beträgt beispielsweise 99,0 % oder mehr und vorzugsweise 99,7 % oder mehr.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5A erfolgt eine Beschreibung. Eine zweite Beschichtungsschicht 55 der zweiten Oberfläche 52 des Spiegels 5 wird beschrieben. Die andere Oberfläche (gemäß 5A die Oberfläche auf der rechten Seite) aus dem glasbasierenden Material 53 ist mit der zweiten Beschichtungsschicht 55 beschichtet. Da der Reflexionsgrad der zweiten Oberfläche 52 ca. 70 bis 90 % des durchgelassenen Laserlichts R1 und des sichtbaren Lichts beträgt, wird die zweite Beschichtungsschicht 55 durch Aufbringen von 10 oder weniger Schichten erzeugt. Die Stärke der zweiten Beschichtungsschicht 55 beträgt beispielsweise 1 µm oder weniger. Da die zweite Beschichtungsschicht 55 die Leistung einer Reflexion des Laserlichts R1 nicht aufweisen muss, kann die zweite Beschichtungsschicht 55 dünner als die erste Beschichtungsschicht 54 sein.
Bei der ersten Beschichtungsschicht 54 und der zweiten Beschichtungsschicht 55, die vorstehend beschriebenen wurden, tritt jedoch in einer Richtung, in der sich das glasbasierende Material 53 erstreckt, eine Spannung auf. Zum Ausgleich der Spannung müssen die Stärke der ersten Beschichtungsschicht 54 und die Stärke der zweiten Beschichtungsschicht 55 miteinander übereinstimmen, und die zweite Beschichtungsschicht 55 wird beispielsweise ferner mit einer dritten Beschichtungsschicht 56 aus Schichten mit geringem Refraktionsindex mit einer Stärke von ca. 2 µm beschichtet. Dadurch wird die Stärke der ersten Beschichtungsschicht 54 so eingestellt, dass sie im Wesentlichen mit einer kombinierten Stärke der zweiten Beschichtungsschicht 55 und der dritten Beschichtungsschicht 56 übereinstimmt. Die dritte Beschichtungsschicht 56 ist eine funktionslose Schicht, die in Bezug auf das Laserlicht keine Reflexionsleistung aufweisen muss und zur Reduzierung eines Verzugs des Spiegels 5 vorgesehen ist.
5B ist eine Schnittansicht des in dem Halbleiterlasermodul 10 enthaltenen Spiegels 5. Die Beschichtung, deren Oberflächenrauigkeit höher als die Oberflächenrauigkeit der ersten Oberfläche 51 ist, wird auf die zweite Oberfläche 52 aufgebracht. Die Oberflächenrauigkeit der zweiten Oberfläche 52 beträgt beispielsweise Ra 1 [µm] und vorzugsweise Ra3 [µm]. Die Oberflächenrauigkeit der ersten Oberfläche 51 beträgt beispielsweise Ra 0,3 [µm] und vorzugsweise Ra 0,1 [µm]. Die zweite Oberfläche 52 wird so erzeugt, dass ihre Oberflächenrauigkeit erhöht ist und dadurch das Laserlicht R1 gestreut wird, wodurch der Reflexionsgrad für das Laserlicht R1 gesenkt wird. Genauer wird an der zweiten Oberfläche 52 beispielsweise ein Verfahren zur Erhöhung der Oberflächenrauigkeit durch Verringern der Intensität der Ionenunterstützung in einer Dampfabscheidungsvorrichtung ausgeführt, die eine Ionenunterstützung umfasst.
Anschließend wird ein Prozess der Fortbewegung des von den Halbleiterlaserelementen 3 (31, 32, 33) emittierten Laserlichts R1 beschrieben. Wie in 2 gezeigt, wird das Laserlicht R1, das von den Halbleiterlaserelementen 3 (31, 32, 33) lichtemittiert (emittiert) wird, so durch die Linsen 4 (41, 42, 43) hindurchgelassen, dass es sich als paralleles Licht fortbewegt, von den Spiegeln 5 (5a, 5b, 5c) reflektiert und zu der Linse 6 geleitet. Hier wird das von dem Spiegel 5c reflektierte Laserlicht R1 durch den Spiegel 5b und den Spiegel 5a hindurchgelassen und zu der Linse 6 geleitet. Das von dem Spiegel 5b reflektierte Laserlicht R1 wird durch den Spiegel 5a hindurchgelassen und zu der Linse 6 geleitet. Das von dem Spiegel 5a reflektierte Laserlicht R1 wird direkt zu der Linse 6 geleitet.
Das von der Linse 6 fokussierte Laserlicht R1 wird zu der optischen Faser 20 gebündelt. Dann wird das Laserlicht R1, wie in 1 gezeigt, von dem Resonator oder dem Kombinator verstärkt und zu der optischen Ausgangsfaser 40 geleitet.
[Ergebnisse der Ausführungsform]
Durch die vorliegende Ausführungsform werden beispielsweise die folgenden Ergebnisse erzielt. Das Halbleiterlasermodul 10 gemäß der Ausführungsform umfasst: den Spiegel 5, der die erste Oberfläche 51, die das Laserlicht R1 reflektiert und das sichtbare Licht durchlässt, und die zweite Oberfläche 52 umfasst, die das Laserlicht R1 durchlässt und das sichtbare Licht reflektiert; und das Halbleiterlaserelement 3, das das Laserlicht R1 emittiert, das auf die erste Oberfläche 51 des Spiegels 5 abgestrahlt wird. Daher ist es möglich, das Halbleiterlasermodul 10 und den Laseroszillator 1 bereitzustellen, durch die die Kratzer auf dem Spiegel 5 und die Anzahl der Schritte reduziert werden können. Eine genaue Beschreibung erfolgt nachstehend.
Die zweite Oberfläche 52 des Spiegels 5 reflektiert das sichtbare Licht, wogegen die erste Oberfläche 51 das sichtbare Licht durchlässt. Auf diese Weise erscheint die zweite Oberfläche 52 lichtundurchlässig und die erste Oberfläche 51 transparent. Dadurch erkennt ein Hersteller unterschiedliche Tranzparenzgrade (Farben) der zweiten Oberfläche 52 und der ersten Oberfläche 51 an dem Spiegel 5, so dass er in der Lage ist, die zweite Oberfläche 52 leicht von der ersten Oberfläche 51 zu unterscheiden. Es ist nicht erforderlich, ein Sandstrahlen an der zweiten Oberfläche 52 des Spiegels 5 auszuführen, und dadurch kann der Hersteller des Halbleiterlasermoduls 10 nicht nur an der ersten Oberfläche 51 des Spiegels 5, sondern auch an der zweiten Oberfläche 52 eine Politurverarbeitung ausführen. Dementsprechend ist es möglich, die Kratzer auf der zweiten Oberfläche 52 des Spiegels 5 zu reduzieren. Dadurch wird die Haltbarkeit des Spiegels 5 in Wärmezyklen verbessert, und die Haltbarkeit des Halbleiterlasermoduls 10 in Wärmezyklen wird verbessert. Gleichzeitig wird die Anzahl der Schritte bei der Herstellung des Spiegels 5 reduziert. Dadurch wird die Produktionsleistung des Halbleiterlasermoduls 10 verbessert.
Bei dem Halbleiterlasermodul 10 gemäß der Ausführungsform lassen die erste Oberfläche 51 und die zweite Oberfläche 52 Licht durch, dessen Wellenlänge länger als die Wellenlänge des von dem Halbleiterlaserelement 3 abgestrahlten Laserlichts R1 ist. Dadurch wird ein Phänomen reduziert, bei dem das Licht des zurückgeworfenen Lichts R2, dessen Wellenlänge länger als die Wellenlänge des Laserlichts R1 ist, durch den Spiegel 5 hindurchgelassen wird, so dass es entfernt wird, und bei dem das Licht des zurückgeworfenen Lichts R2, dessen Wellenlänge lang ist, von dem Spiegel 5 reflektiert wird, so dass es zu dem Halbleiterlaserelement 3 zurückgeworfen wird. Dadurch wird die durch das Licht des zurückgeworfenen Lichts R2, dessen Wellenlänge lang ist, verursachte Beschädigung des Halbleiterlaserelements 3 reduziert, und dadurch das wird Halbleiterlaserelement 3 geschützt.
Bei dem Halbleiterlasermodul 10 gemäß der Ausführungsform ist die Oberflächenrauigkeit der zweiten Oberfläche 52 höher als die Oberflächenrauigkeit der ersten Oberfläche 51. Dadurch wird der Reflexionsgrad der zweiten Oberfläche 52 für das Laserlicht R1 reduziert.
[Variation 1]
6A ist eine schematische Schnittansicht eines in dem Halbleiterlasermodul 10 eines Laseroszillators gemäß Variation 1 enthaltenen Spiegels 5P. Bei dem Halbleiterlasermodul 10 wird anstelle des Spiegels 5 der Spiegel 5P verwendet. Die zweite Oberfläche 52 des Spiegels 5P ist eine kugelförmige Oberfläche oder eine zylindrische Oberfläche (in 6P ist die zweite Oberfläche 52 als gewölbte Oberfläche dargestellt).
Bei dem Halbleiterlasermodul 10, das den Spiegel 5P gemäß Variation 1 umfasst, ist die zweite Oberfläche 52 eine kugelförmige Oberfläche oder eine zylindrische Oberfläche. Wenn der Hersteller des Halbleiterlasermoduls 10 daher die erste Oberfläche 51 und die zweite Oberfläche 52 des Spiegels 5 bei der Montage des Spiegels 5P in dem Gehäuse 2 fehlerhaft erkennt, wird das Laserlicht R1 nicht zu der optischen Ausgangsfaser 40 gebündelt. Auf diese Weise wird die zu der optischen Ausgangsfaser 40 gebündelte Laserleistung erheblich verringert. Dementsprechend kann der Hersteller nach der Montage des Spiegels 5P leicht feststellen, dass die Vorderseite und die Rückseite des Spiegels 5P fehlerhaft so erkannt wurden, dass das Halbleiterlasermodul 10 unbrauchbar wurde.
Selbst wenn der Hersteller den Spiegel 5P korrekt montiert, wird ein Winkel verändert, in dem die Komponente einer geringen Menge an von der zweiten Oberfläche 52 reflektiertem Laserlicht R1 von dem Spiegel 5P emittiert wird. Dieser Zustand wird nachstehend beschrieben. Das von dem Halbleiterlaserelement 3 emittierte Laserlicht R1 bewegt sich in der Richtung eines Pfeils r1 zu der ersten Oberfläche 51 und wird von der ersten Oberfläche 51 so reflektiert, dass es sich in der Richtung eines Pfeils r2 bewegt. Das Laserlicht R1, das sich in der Richtung des Pfeils r2 bewegt, bewegt sich zu der Linse 6 und der optischen Faser 20. Dagegen wird unter dem Laserlicht R1, das sich in der Richtung des Pfeils r1 bewegt, das Laserlicht R1, das sich in der Richtung eines Pfeils r3 bewegt, von der zweiten Oberfläche 52, die die gewölbte Oberfläche ist, so reflektiert, dass es sich in die Richtung eines Pfeils r4 bewegt, und wird so durch die erste Oberfläche 51 hindurchgelassen, dass es sich in der Richtung eines Pfeils r5 bewegt.
Das Laserlicht R1, das von der zweiten Oberfläche 52 so reflektiert wird, dass es sich in die Richtung des Pfeils r5 bewegt, unterscheidet sich hinsichtlich des Emissionswinkels von dem Laserlicht R1, das von der ersten Oberfläche 51 so reflektiert wird, dass es sich in die Richtung des Pfeils r2 bewegt. Dementsprechend wird das Leiten der unnötigen Reflexionskomponente des Laserlichts R1 durch die zweite Oberfläche 52 zu der Linse 6 und der optischen Faser 20 reduziert, und dadurch werden Anstiege der Temperaturen der Linse 6 und der optischen Faser 20 reduziert.
[Variation 2]
6B ist eine schematische Schnittansicht eines Spiegels 5Q, der in dem Halbleiterlasermodul 10 eines Laseroszillators gemäß Variation 2 enthalten ist. Bei dem Halbleiterlasermodul 10 wird anstelle des Spiegels 5 der Spiegel 5Q verwendet. Bei dem Spiegel 5Q wird ein Abschnitt, der der zweiten Oberfläche 52 des Spiegels 5P gemäß Variation 1 entspricht, beschichtet, und dadurch wird eine Beschichtungsschicht 57 erzeugt, deren Oberflächenrauigkeit hoch ist, wodurch die Oberfläche der Beschichtungsschicht 57 die zweite Oberfläche 52 ist.
[Variation 3]
7 ist eine schematische Schnittansicht eines Spiegels 5R, der in dem Halbleiterlasermodul 10 eines Laseroszillators gemäß Variation 3 enthalten ist. Bei dem Halbleiterlasermodul 10 wird anstelle des Spiegels 5 der Spiegel 5R verwendet. Ein Abstand t (eine Stärke des Spiegels 5R) zwischen der ersten Oberfläche 51 und der zweiten Oberfläche 52 ist länger als eine Hälfte der Breite L der ersten Oberfläche 51.
Es wird angenommen, dass die Stärke des Spiegels 5R, wie in 7 gezeigt, t ist und dass die Breite des Spiegels 5R L ist. In diesem Fall bewegt sich das von dem Halbleiterlaserelement 3 emittierte Laserlicht R1 in der Richtung eines Pfeils r1 und wird von der ersten Oberfläche 51 so reflektiert, dass es sich in der Richtung eines Pfeils r2 bewegt.
Andererseits bewegt sich ein Teil des Laserlichts R1, das sich in der Richtung des Pfeils r1 bewegt, in der Richtung eines Pfeils r3, wird von der zweiten Oberfläche 52 so reflektiert, dass er sich in der Richtung eines Pfeils r4 bewegt, und von einer Seitenfläche 5h des Spiegels 5R so abgelenkt, dass er sich in der Richtung eines Pfeils r5 bewegt. Hier ist der optische Reflexionsweg des Pfeils r4 des von der zweiten Oberfläche 52 reflektierten Laserlichts R1 kürzer als der optische Auftreffweg des Pfeils r3 des auf die zweite Oberfläche 52 auftreffenden Laserlichts R1, und dadurch erreicht der optische Reflexionsweg die erste Oberfläche 51 nicht.
Wenn in einem Fall, in dem das Laserlicht R1, das sich in die Richtung des Pfeils r1 bewegt, beispielsweise in einem Auftreffwinkel von 45° auf die Mitte der ersten Oberfläche 51 auftrifft, im Wesentlichen t = L/2 oder mehr gilt (die Stärke des Spiegels 5R in etwa mit einer Hälfte der Breite des Spiegels 5R übereinstimmt mit oder größer ist), wird das Laserlicht R1 von der zweiten Oberfläche 52 reflektiert und anschließend von der Seitenfläche 5h emittiert.
Bei dem Halbleiterlasermodul 10, das den Spiegel 5Q gemäß Variation 3 umfasst, ist der Abstand t zwischen der ersten Oberfläche 51 und der zweiten Oberfläche 52 länger als die Hälfte der Breite L der ersten Oberfläche 51. Einfach ausgedrückt ist die Stärke des Spiegels 5R stärker als die Hälfte der Breite L der ersten Oberfläche 51.
Wenn daher das Laserlicht R1 in die erste Oberfläche 51 eintritt und von der zweiten Oberfläche 52 reflektiert wird, wird von der Komponente aus einer geringen Menge des von der zweiten Oberfläche 52 reflektierten Laserlichts R1 eine Komponente erhöht, die von der Seitenfläche 5h neben der ersten Oberfläche 51 des Spiegels 5R emittiert wird. Das Laserlicht R1, das von der Seitenfläche 5h des Spiegels 5R so emittiert wird, dass es sich in der Richtung des Pfeils r5 bewegt, unterscheidet sich hinsichtlich des Emissionswinkels von dem Laserlicht R1, das sich in der Richtung des Pfeils r2 bewegt. Dementsprechend wird das Leiten der unnötigen Reflexionskomponente des Laserlichts R1 von der zweiten Oberfläche 52 zu der Linse 6 und der optischen Faser 20 reduziert, und dadurch werden Temperaturanstiege der Linse 6 und der optischen Faser 20 reduziert.
[Variation 4]
8 ist eine schematische Schnittansicht eines Spiegels 5S, der in dem Halbleiterlasermodul 10 eines Laseroszillators gemäß Variation 4 enthalten ist. Bei dem Halbleiterlasermodul 10 kann anstelle des Spiegels 5 der Spiegel 5S verwendet werden. Die zweite Oberfläche 52 des Spiegels 5S umfasst einen Nutabschnitt 52x. Der Nutabschnitt 52x ist auch ein konkaver Abschnitt. Der konkave Abschnitt ist nicht auf einen Querschnitt in Form eines umgekehrten Dreiecks beschränkt und kann einen Querschnitt in Form eines Vierecks oder eines Halbkreises aufweisen.
Bei dem Halbleiterlasermodul 10, das den Spiegel 5S gemäß Variation 4 umfasst, umfasst die zweite Oberfläche 52 den Nutabschnitt 52x. Wenn ein Verfahren zur Herstellung des Spiegels 5 ein Verfahren ist, bei dem eine Beschichtung und anschließend ein Abtragen durch Würfelschneiden ausgeführt werden, ist der Nutabschnitt 52x in der zweiten Oberfläche 52 leicht in einem Schritt des Würfelschneidens mittels einer Würfelschneidsäge zu erzeugen. Ein Schritt der Erzeugung des Nutabschnitts 52x ist im Wesentlichen in dem Schritt des Würfelschneidens enthalten, und daher kann festgestellt werden, dass die Anzahl der Schritte reduziert wird.
Da die zweite Oberfläche 52 den Nutabschnitt 52x umfasst, wird das sichtbare Licht darüber hinaus von dem Nutabschnitt 52x diffus reflektiert. Der Hersteller kann die erste Oberfläche 51 leicht von der zweiten Oberfläche 52 unterscheiden. Dementsprechend ist es möglich, das Auftreten eines Defekts zu reduzieren, bei dem die erste Oberfläche 51 und die zweite Oberfläche 52 des Spiegels 5 fehlerhaft an dem Spiegel 5 montiert werden und bei dem daher das Halbleiterlasermodul 10 unbrauchbar wird.
Darüber hinaus ist der Nutabschnitt 52x in der zweiten Oberfläche 52 vorgesehen, die nicht zum Reflektieren des Laserlichts R1 verwendet wird, und dadurch wird die Reflexionsleistung der ersten Oberfläche 51 für das Laserlicht R1 nicht beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es können verschiedene Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Solange die Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfüllt werden kann, sind die Abänderungen und Modifikationen ebenfalls in die vorliegende Erfindung aufgenommen. Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise drei Bauelemente, nämlich das Halbleiterlaserelement 3, die Linse 4 und der Spiegel 5, vorgesehen sind, besteht keine Beschränkung auf die Ausführungsform, und es können ein oder mehr andere Bauelemente als drei vorgesehen sein.
Die Konfigurationen der Spiegel gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und den Variationen 1 bis 4 können gegebenenfalls kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Laseroszillator
3, 31, 32, 33: Halbleiterlaserelement
5, 5a, 5b, 5c: Spiegel
5P, 5Q, 5R, 5S: Spiegel
10: Halbleiterlasermodul
20: optische Faser
51: erste Oberfläche
52: zweite Oberfläche
52x: Nutabschnitt
L: Breite
R1: Laserlicht
R2: zurückgeworfenes Licht
t: Abstand

Claims

Halbleiterlasermodul (10), das umfasst: einen Spiegel (5), der eine erste Oberfläche (51), die Laserlicht (R1) reflektiert und sichtbares Licht durchlässt, und eine zweite Oberfläche (52) umfasst, die das Laserlicht (R1) durchlässt und das sichtbare Licht reflektiert; und ein Halbleiterlaserelement (3), das das Laserlicht (R1) emittiert, das auf die erste Oberfläche (51) des Spiegels (5) abgestrahlt wird.
Halbleiterlasermodul (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Oberfläche (51) und die zweite Oberfläche (52) Licht durchlassen, dessen Wellenlänge länger als eine Wellenlänge des von dem Halbleiterlaserelement (3) abgestrahlten Laserlichts (R1) ist.
Halbleiterlasermodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Oberflächenrauigkeit der zweiten Oberfläche (52) höher als eine Oberflächenrauigkeit der ersten Oberfläche (51) ist.
Halbleiterlasermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Oberfläche (52) eine kugelförmige Oberfläche oder eine zylindrische Oberfläche ist.
Halbleiterlasermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Abstand (t) zwischen der ersten Oberfläche (51) und der zweiten Oberfläche (52) länger als eine Hälfte einer Breite (L) der ersten Oberfläche (51) ist.
Halbleiterlasermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Oberfläche (52) einen Nutabschnitt (52x) umfasst.
Laseroszillator (1), der das Halbleiterlasermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst.