JP2002151799A - レーザダイオードモジュール装置 - Google Patents
レーザダイオードモジュール装置Info
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- JP2002151799A JP2002151799A JP2000346557A JP2000346557A JP2002151799A JP 2002151799 A JP2002151799 A JP 2002151799A JP 2000346557 A JP2000346557 A JP 2000346557A JP 2000346557 A JP2000346557 A JP 2000346557A JP 2002151799 A JP2002151799 A JP 2002151799A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ射出方向に対してほぼ直交する平面上
に二次元に配列されたレーザ出力点からそれぞれ断面強
度分布および広がり角が略同一なレーザビームを略同一
射出方向に出力するレーザダイオードモジュール装置に
おいて、レーザビームをほぼ平行なビーム群にして、細
い線状あるいは微小な点状に集光する。 【解決手段】 二次元に配列されたレーザ出力点からそ
れぞれ出力されるレーザビーム群の列方向（または行方
向）の広がりを補正する第１のレンズと、行方向（また
は列方向）の広がりを補正する第２のレンズとを備え、
各レーザ出力点から出力される広がり角をもったレーザ
ビームをほぼ平行なレーザビーム群にする。第１、第２
のレンズはシリンドリカルレンズで形成できる。レンズ
はレーザ出力点配列の行（または列）方向の平面で切っ
た断面形状が一定でかつ列（または行）方向の平面で切
った断面形状が列間隔（または行間隔）ごとに繰り返し
変化する。
に二次元に配列されたレーザ出力点からそれぞれ断面強
度分布および広がり角が略同一なレーザビームを略同一
射出方向に出力するレーザダイオードモジュール装置に
おいて、レーザビームをほぼ平行なビーム群にして、細
い線状あるいは微小な点状に集光する。 【解決手段】 二次元に配列されたレーザ出力点からそ
れぞれ出力されるレーザビーム群の列方向（または行方
向）の広がりを補正する第１のレンズと、行方向（また
は列方向）の広がりを補正する第２のレンズとを備え、
各レーザ出力点から出力される広がり角をもったレーザ
ビームをほぼ平行なレーザビーム群にする。第１、第２
のレンズはシリンドリカルレンズで形成できる。レンズ
はレーザ出力点配列の行（または列）方向の平面で切っ
た断面形状が一定でかつ列（または行）方向の平面で切
った断面形状が列間隔（または行間隔）ごとに繰り返し
変化する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、二次元に配列さ
れたレーザ出力点から同一方向に射出される断面強度分
布および広がり角が略同一なレーザビームを、ほぼ平行
なビーム群にするレーザダイオードモジュール装置に関
するものである。
れたレーザ出力点から同一方向に射出される断面強度分
布および広がり角が略同一なレーザビームを、ほぼ平行
なビーム群にするレーザダイオードモジュール装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】多数のレーザダイオード（ＬＤ）をこれ
らのレーザ射出方向に直交する平面上に二次元に配列
し、多数のレーザビームを同一方向に射出するレーザダ
イオードアレイが知られている。例えば多数のレーザビ
ームを格子状に配列されたレーザ出力点から同一方向に
射出するレーザダイオード（ＬＤ）モジュールが公知で
ある。
らのレーザ射出方向に直交する平面上に二次元に配列
し、多数のレーザビームを同一方向に射出するレーザダ
イオードアレイが知られている。例えば多数のレーザビ
ームを格子状に配列されたレーザ出力点から同一方向に
射出するレーザダイオード（ＬＤ）モジュールが公知で
ある。
【０００３】図９はこのＬＤモジュールの平面図（Ａ）
と側面図（Ｂ）である。このＬＤモジュール１は、多数
の板状のレーザチップ２をその厚さ方向へ一定間隔ごと
に積層したものであり、その一端面（レーザ出力面）３
から多数のレーザビーム４を同一方向に射出する。通常
は１つのチップ２にはレーザ出力面３となる端面に沿っ
て１０mmの中に１０個程度のレーザ発振器が形成され、
その間隔は１mm程度である。この結果レーザ出力面３は
多数のレーザ出力点５が格子状に配列されることにな
る。
と側面図（Ｂ）である。このＬＤモジュール１は、多数
の板状のレーザチップ２をその厚さ方向へ一定間隔ごと
に積層したものであり、その一端面（レーザ出力面）３
から多数のレーザビーム４を同一方向に射出する。通常
は１つのチップ２にはレーザ出力面３となる端面に沿っ
て１０mmの中に１０個程度のレーザ発振器が形成され、
その間隔は１mm程度である。この結果レーザ出力面３は
多数のレーザ出力点５が格子状に配列されることにな
る。
【０００４】一方レーザダイオードから出力されるレー
ザビーム４は、通常大きな広がり角を持つ。またこのレ
ーザビームは一般に断面強度分布が楕円状であり、この
楕円形の長軸と短軸方向とで広がり角が異なる。このよ
うな断面強度分布が楕円形のレーザビームは、取扱いが
面倒で都合が悪いことが多い。そこでこの場合には長軸
方向の広がり角をシリンドリカルレンズで絞ることによ
り断面強度分布を円形にすることが従来より行われてい
る。
ザビーム４は、通常大きな広がり角を持つ。またこのレ
ーザビームは一般に断面強度分布が楕円状であり、この
楕円形の長軸と短軸方向とで広がり角が異なる。このよ
うな断面強度分布が楕円形のレーザビームは、取扱いが
面倒で都合が悪いことが多い。そこでこの場合には長軸
方向の広がり角をシリンドリカルレンズで絞ることによ
り断面強度分布を円形にすることが従来より行われてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】単一のレーザビームに
対しては、前記のように１つのシリンドリカルレンズを
用いることによって断面強度分布を円形にすることがで
きるが、前記したレーザダイオードモジュールのように
多数のレーザビームを射出するものでは、各レーザビー
ムが二次元に配列されたレーザ出力点からそれぞれ広が
り角をもって射出されるため、これらのビームを小さな
領域に集光することは困難である。そこで図１０に示す
ように各レーザチップ２のレーザ出力点５の配列方向に
平行なシリンドリカルレンズ６を各レーザチップ２の前
に設けることが考えられる。この図１０の（Ａ）はＬＤ
モジュールの平面図、（Ｂ）は側面図である。
対しては、前記のように１つのシリンドリカルレンズを
用いることによって断面強度分布を円形にすることがで
きるが、前記したレーザダイオードモジュールのように
多数のレーザビームを射出するものでは、各レーザビー
ムが二次元に配列されたレーザ出力点からそれぞれ広が
り角をもって射出されるため、これらのビームを小さな
領域に集光することは困難である。そこで図１０に示す
ように各レーザチップ２のレーザ出力点５の配列方向に
平行なシリンドリカルレンズ６を各レーザチップ２の前
に設けることが考えられる。この図１０の（Ａ）はＬＤ
モジュールの平面図、（Ｂ）は側面図である。
【０００６】この場合にはチップ２の積層方向について
は各レーザビーム４の広がり角は絞られてほぼ平行光と
なるが（図１０の（Ｂ））、チップ２と平行な方向につ
いては各レーザビームの広がり角は変化しない（図１０
の（Ａ））。このためシリンドリカルレンズを用いて
も、チップ２の積層方向には集光できるがこれに直交す
る方向（チップ２と平行な方向）には集光できない。レ
ーザ出力点の数が増えダイオードアレイが大規模になれ
ばなるほど、これらのレーザビームを集光させることは
一層困難になる。
は各レーザビーム４の広がり角は絞られてほぼ平行光と
なるが（図１０の（Ｂ））、チップ２と平行な方向につ
いては各レーザビームの広がり角は変化しない（図１０
の（Ａ））。このためシリンドリカルレンズを用いて
も、チップ２の積層方向には集光できるがこれに直交す
る方向（チップ２と平行な方向）には集光できない。レ
ーザ出力点の数が増えダイオードアレイが大規模になれ
ばなるほど、これらのレーザビームを集光させることは
一層困難になる。
【０００７】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、二次元に配列されたレーザ出力点から出力
されるレーザビームをほぼ平行なビーム群にして、細い
線状あるいは微小な点状に集光することを可能にするレ
ーザダイオードモジュール装置を提供することを目的と
する。
ものであり、二次元に配列されたレーザ出力点から出力
されるレーザビームをほぼ平行なビーム群にして、細い
線状あるいは微小な点状に集光することを可能にするレ
ーザダイオードモジュール装置を提供することを目的と
する。
【０００８】
【発明の構成】この発明によればこの目的は、レーザ射
出方向に対してほぼ直交する平面上に二次元に配列され
たレーザ出力点からそれぞれ断面強度分布および広がり
角が略同一なレーザビームを略同一射出方向に出力する
レーザダイオードモジュール装置において、二次元に配
列されたレーザ出力点からそれぞれ出力されるレーザビ
ーム群の列方向（または行方向）の広がりを補正する第
１のレンズと、行方向（または列方向）の広がりを補正
する第２のレンズとを備え、各レーザ出力点から出力さ
れる広がり角をもったレーザビームをほぼ平行なレーザ
ビーム群にすることを特徴とするレーザダイオードモジ
ュール装置、により達成される。
出方向に対してほぼ直交する平面上に二次元に配列され
たレーザ出力点からそれぞれ断面強度分布および広がり
角が略同一なレーザビームを略同一射出方向に出力する
レーザダイオードモジュール装置において、二次元に配
列されたレーザ出力点からそれぞれ出力されるレーザビ
ーム群の列方向（または行方向）の広がりを補正する第
１のレンズと、行方向（または列方向）の広がりを補正
する第２のレンズとを備え、各レーザ出力点から出力さ
れる広がり角をもったレーザビームをほぼ平行なレーザ
ビーム群にすることを特徴とするレーザダイオードモジ
ュール装置、により達成される。
【０００９】多数のレーザビームはレーザダイオードモ
ジュールから出力されるものであってもよいし、多数の
レーザダイオードを集めて二次元に配列したレーザダイ
オードアレイであってもよい。
ジュールから出力されるものであってもよいし、多数の
レーザダイオードを集めて二次元に配列したレーザダイ
オードアレイであってもよい。
【００１０】第１のレンズや第２のレンズはシリンドリ
カルレンズで形成することができる。この場合はレンズ
はレーザ出力点配列の行（または列）方向の平面で切っ
た断面形状が一定でかつ列（または行）方向の平面で切
った断面形状が列間隔（または行間隔）ごとに繰り返し
変化するものとすればよい。
カルレンズで形成することができる。この場合はレンズ
はレーザ出力点配列の行（または列）方向の平面で切っ
た断面形状が一定でかつ列（または行）方向の平面で切
った断面形状が列間隔（または行間隔）ごとに繰り返し
変化するものとすればよい。
【００１１】シリンドリカルレンズを用いる場合は、第
１および第２のレンズは共通１枚のレンズ材の両面にそ
れぞれ形成することができる。第１，第２のレンズは少
なくとも一方をフレネルレンズとすることができる。フ
レネルレンズは光の干渉を利用してレンズの作用を持た
せたものであり、干渉縞を形成したものである。従って
この場合は、第１，第２のレンズとなるフレネルレンズ
の干渉縞を１枚のレンズ材の片面に重ねて形成してもよ
いし、両面に別々に形成してもよい。
１および第２のレンズは共通１枚のレンズ材の両面にそ
れぞれ形成することができる。第１，第２のレンズは少
なくとも一方をフレネルレンズとすることができる。フ
レネルレンズは光の干渉を利用してレンズの作用を持た
せたものであり、干渉縞を形成したものである。従って
この場合は、第１，第２のレンズとなるフレネルレンズ
の干渉縞を１枚のレンズ材の片面に重ねて形成してもよ
いし、両面に別々に形成してもよい。
【００１２】第１および第２のレンズによってほぼ平行
とされたレーザビーム群は、第３のレンズによって線状
に集光させることができる。この線状に集光したレーザ
ビーム群は、さらに第４のレンズによって点状に集光す
ることができる。これら第３および第４のレンズはそれ
ぞれ単一の凸条を有するシリンドリカルレンズで形成で
き、これらのシリンドリカルレンズを直交配置すれば点
状に集光できる。
とされたレーザビーム群は、第３のレンズによって線状
に集光させることができる。この線状に集光したレーザ
ビーム群は、さらに第４のレンズによって点状に集光す
ることができる。これら第３および第４のレンズはそれ
ぞれ単一の凸条を有するシリンドリカルレンズで形成で
き、これらのシリンドリカルレンズを直交配置すれば点
状に集光できる。
【００１３】第３，第４のレンズはフレネルレンズで形
成してもよく、この場合共通のレンズ材の両面に別々
に、あるいは片面に重ねて形成することができる。第
３，第４のレンズは１個の非球面光学レンズで形成する
こともできる。さらに前記第１，第２のレンズと第３，
第４のレンズの機能を全て併せ持つ１個の非球面光学レ
ンズを用いることも可能である。
成してもよく、この場合共通のレンズ材の両面に別々
に、あるいは片面に重ねて形成することができる。第
３，第４のレンズは１個の非球面光学レンズで形成する
こともできる。さらに前記第１，第２のレンズと第３，
第４のレンズの機能を全て併せ持つ１個の非球面光学レ
ンズを用いることも可能である。
【００１４】
【実施態様】図１は本発明の一実施態様であるＬＤ励起
固体レーザ装置の概念図、図２はその励起機構を示す
図、図３はＬＤモジュールの構造を示す図、図４はＬＤ
モジュール装置を示す平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）、図
５は同じく分解斜視図、図６はレンズの焦点距離の計算
方法の説明図、図７はレンズ系の分解斜視図である。
固体レーザ装置の概念図、図２はその励起機構を示す
図、図３はＬＤモジュールの構造を示す図、図４はＬＤ
モジュール装置を示す平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）、図
５は同じく分解斜視図、図６はレンズの焦点距離の計算
方法の説明図、図７はレンズ系の分解斜視図である。
【００１５】図１において符号１０はＮｄ：ＹＡＧなど
の固体レーザ媒質（ＹＡＧロッド）であり、断面円形の
ロッド状である。この固体レーザ媒質は図１に示す形状
の励起用チャンバ１２に収容されている。
の固体レーザ媒質（ＹＡＧロッド）であり、断面円形の
ロッド状である。この固体レーザ媒質は図１に示す形状
の励起用チャンバ１２に収容されている。
【００１６】図１で２０はレーザダイオード（ＬＤ）モ
ジュール装置であり、ＬＤモジュール２２とレンズ２４
とで形成される。ＬＤモジュール２２のレーザ出力面２
６はチャンバ１２のガラスウィンドウに対向している。
レンズ２４はこのレーザ出力面２６とガラスウィンドウ
との間に位置する。
ジュール装置であり、ＬＤモジュール２２とレンズ２４
とで形成される。ＬＤモジュール２２のレーザ出力面２
６はチャンバ１２のガラスウィンドウに対向している。
レンズ２４はこのレーザ出力面２６とガラスウィンドウ
との間に位置する。
【００１７】ＬＤモジュール２２は、固体レーザ媒質１
０の軸１０Ａと平行に所定間隔ごとに並べた図３に示す
複数のレーザダイオードスタック（ＬＤスタック）２８
を持ち、各ＬＤスタック２８は複数（例えば５個）のＬ
Ｄユニット３０を積層したものである。ＬＤユニット３
０は基板３２の一端側に積層したレーザ発振器チップ
（レーザチップ、ＬＤチップ）３４および電極３６と、
基板３２の他端側に積層したヒートシンク（放熱板）３
８とを有する。基板３２およびヒートシンク３８には冷
却液流路４０が形成されている。ＬＤチップ３４は共通
のチップ上に複数のレーザ発振器を同一工程で形成した
もので、複数（例えば５本）のレーザビーム４２を同時
に射出するものである。
０の軸１０Ａと平行に所定間隔ごとに並べた図３に示す
複数のレーザダイオードスタック（ＬＤスタック）２８
を持ち、各ＬＤスタック２８は複数（例えば５個）のＬ
Ｄユニット３０を積層したものである。ＬＤユニット３
０は基板３２の一端側に積層したレーザ発振器チップ
（レーザチップ、ＬＤチップ）３４および電極３６と、
基板３２の他端側に積層したヒートシンク（放熱板）３
８とを有する。基板３２およびヒートシンク３８には冷
却液流路４０が形成されている。ＬＤチップ３４は共通
のチップ上に複数のレーザ発振器を同一工程で形成した
もので、複数（例えば５本）のレーザビーム４２を同時
に射出するものである。
【００１８】従って各ＬＤスタック２８はそれぞれ多数
本のレーザビーム４２をまとめて射出する。例えば、Ｌ
Ｄチップ３４が５本のレーザビーム４２を射出し、５個
のＬＤユニット３０が積層されてＬＤスタック２８が形
成されるものとすれば、１つのＬＤスタック２８は５×
５＝２５本のレーザビーム４２を同時に射出する。なお
１つのＬＤスタック２８が射出する２５本のレーザビー
ム４２は、図２では１本のレーザビーム４２Ａとして示
されている。
本のレーザビーム４２をまとめて射出する。例えば、Ｌ
Ｄチップ３４が５本のレーザビーム４２を射出し、５個
のＬＤユニット３０が積層されてＬＤスタック２８が形
成されるものとすれば、１つのＬＤスタック２８は５×
５＝２５本のレーザビーム４２を同時に射出する。なお
１つのＬＤスタック２８が射出する２５本のレーザビー
ム４２は、図２では１本のレーザビーム４２Ａとして示
されている。
【００１９】ＬＤモジュール２２のレーザ出力面２６に
配設される前記レンズ２４は、第１のシリンドリカルレ
ンズ２４Ａと第２のシリンドリカルレンズ２４Ｂとで形
成される。図１，２ではＬＤモジュール２２のレーザ出
力面２６の全長に亘るレンズ２４が示されているが、実
際には各ＬＤスタック２８ごとに別々のレンズ２４を設
けるのが望ましい。
配設される前記レンズ２４は、第１のシリンドリカルレ
ンズ２４Ａと第２のシリンドリカルレンズ２４Ｂとで形
成される。図１，２ではＬＤモジュール２２のレーザ出
力面２６の全長に亘るレンズ２４が示されているが、実
際には各ＬＤスタック２８ごとに別々のレンズ２４を設
けるのが望ましい。
【００２０】第１のシリンドリカルレンズ２４Ａは、図
４，５に示すように、ＬＤチップ３４の複数のレーザ出
力点３４Ａの並列方向（以下水平方向ともいう）に対し
て直交しかつレーザ出力点３４Ａの間隔ＤH（図６参
照）のピッチで厚さが変化する凸条を持つ。第２のシリ
ンドリカルレンズ２４Ｂは、ＬＤチップ３４のレーザ出
力点３４Ａの並列方向（水平方向）に長くかつレーザチ
ップ３４の積層方向（以下垂直方向ともいう）の間隔Ｄ
P（図６参照）のピッチで厚さが変化する凸条を持つ。
４，５に示すように、ＬＤチップ３４の複数のレーザ出
力点３４Ａの並列方向（以下水平方向ともいう）に対し
て直交しかつレーザ出力点３４Ａの間隔ＤH（図６参
照）のピッチで厚さが変化する凸条を持つ。第２のシリ
ンドリカルレンズ２４Ｂは、ＬＤチップ３４のレーザ出
力点３４Ａの並列方向（水平方向）に長くかつレーザチ
ップ３４の積層方向（以下垂直方向ともいう）の間隔Ｄ
P（図６参照）のピッチで厚さが変化する凸条を持つ。
【００２１】従って第１のレンズ２４Ａはレーザビーム
４２の水平方向の広がり角θH（図６）を絞って水平面
上でレーザビーム４２を平行にする。同様に第２のレン
ズ２４Ｂはレーザビーム４２の垂直方向の広がり角θP
（図６）を絞って垂直面上でレーザビーム４２を平行に
する。この結果２枚のレンズ２４Ａ，２４Ｂを通ったレ
ーザビーム４２は互いに平行になる（図４参照）。
４２の水平方向の広がり角θH（図６）を絞って水平面
上でレーザビーム４２を平行にする。同様に第２のレン
ズ２４Ｂはレーザビーム４２の垂直方向の広がり角θP
（図６）を絞って垂直面上でレーザビーム４２を平行に
する。この結果２枚のレンズ２４Ａ，２４Ｂを通ったレ
ーザビーム４２は互いに平行になる（図４参照）。
【００２２】ここで第１および第２のレンズ２４Ａ，２
４Ｂの焦点距離ｆH，ｆPの計算例を図６を用いて説明す
る。第１のレンズ２４Ａは図６の（Ｂ）に示すように、
隣接するレーザ出力点３４Ａから射出されるレーザビー
ム４２が重なるまでの距離Ｌ Hは、ＬH＝ＤH／（２tanθ
H）である。従って第１のレンズ２４Ａの焦点距離ｆHは
この距離ＬHと等しいか小さくし、この焦点距離ｆHの位
置にレーザ出力点３４Ａが位置するようにすればよい。
４Ｂの焦点距離ｆH，ｆPの計算例を図６を用いて説明す
る。第１のレンズ２４Ａは図６の（Ｂ）に示すように、
隣接するレーザ出力点３４Ａから射出されるレーザビー
ム４２が重なるまでの距離Ｌ Hは、ＬH＝ＤH／（２tanθ
H）である。従って第１のレンズ２４Ａの焦点距離ｆHは
この距離ＬHと等しいか小さくし、この焦点距離ｆHの位
置にレーザ出力点３４Ａが位置するようにすればよい。
【００２３】同様に第２のレンズ２４Ｂにおいては、垂
直方向に隣接する２つのＬＤチップ３４のレーザビーム
４２が交わるまでの距離ＬPはＬP＝ＤP／（２tanθP）
であるから、その焦点距離ｆPはｆP≦ＬPとしてこの焦
点距離ｆPの位置にレーザ出力点３４Ａを位置させれば
よい。第１および第２のレンズ２４Ａ，２４Ｂは、焦点
距離が短い方をレーザ出力点３４Ａ側に置くのは勿論で
ある。
直方向に隣接する２つのＬＤチップ３４のレーザビーム
４２が交わるまでの距離ＬPはＬP＝ＤP／（２tanθP）
であるから、その焦点距離ｆPはｆP≦ＬPとしてこの焦
点距離ｆPの位置にレーザ出力点３４Ａを位置させれば
よい。第１および第２のレンズ２４Ａ，２４Ｂは、焦点
距離が短い方をレーザ出力点３４Ａ側に置くのは勿論で
ある。
【００２４】このように構成される第１および第２のレ
ンズ２４Ａ，２４Ｂを通ったレーザビーム４２は、互い
に平行なレーザビーム群となっている。このレーザビー
ム群は図１，２に示すように、さらに第３のシリンドリ
カルレンズ４４を通って固体レーザ媒質１０と平行な線
状に集光され、固体レーザ媒質１０に入射される。この
結果レーザビームが効率良く固体レーザ媒質１０に吸収
される。図７で４６は直線状に集光する焦点を示す。
ンズ２４Ａ，２４Ｂを通ったレーザビーム４２は、互い
に平行なレーザビーム群となっている。このレーザビー
ム群は図１，２に示すように、さらに第３のシリンドリ
カルレンズ４４を通って固体レーザ媒質１０と平行な線
状に集光され、固体レーザ媒質１０に入射される。この
結果レーザビームが効率良く固体レーザ媒質１０に吸収
される。図７で４６は直線状に集光する焦点を示す。
【００２５】図１において４８は全反射鏡、５０は出力
鏡であり、これらは固体レーザ媒質１０の両端面に対応
している。出力鏡５０の光反射率は全反射鏡４８より僅
かに小さい。５２はＬＤモジュール２２を駆動するため
のドライバ回路、５４はその制御回路である。ＬＤモジ
ュール２２が出力する励起光は固体レーザ媒質１０に含
まれた動作物質（Ｎｄイオン）を光ポンピングして、動
作物質のエネルギー順位間に反転分布状態を創り出す。
そして全反射鏡４８と出力鏡５０との条件が満たされる
とレーザ発振が起こり、レーザビームすなわちレーザ発
振出力５６が出力される。
鏡であり、これらは固体レーザ媒質１０の両端面に対応
している。出力鏡５０の光反射率は全反射鏡４８より僅
かに小さい。５２はＬＤモジュール２２を駆動するため
のドライバ回路、５４はその制御回路である。ＬＤモジ
ュール２２が出力する励起光は固体レーザ媒質１０に含
まれた動作物質（Ｎｄイオン）を光ポンピングして、動
作物質のエネルギー順位間に反転分布状態を創り出す。
そして全反射鏡４８と出力鏡５０との条件が満たされる
とレーザ発振が起こり、レーザビームすなわちレーザ発
振出力５６が出力される。
【００２６】図１で５８は冷却装置であり、チャンバ１
２内やＬＤモジュール２２に冷却液を流し、これらを冷
却する。
２内やＬＤモジュール２２に冷却液を流し、これらを冷
却する。
【００２７】
【他の実施態様】前記実施態様ではレンズ２４を構成す
る第１および第２のレンズ２４Ａ，２４Ｂを別々にした
が、これらは一体化することができる。第７図は共通１
枚のレンズ材の一方の面に第１のレンズ２４Ａを、他方
の面に第２のレンズ２４Ｂを形成したものである。なお
第１および第２のレンズ２４Ａ，２４Ｂは別々のレンズ
を貼り合わせて一体化したものであってもよい。
る第１および第２のレンズ２４Ａ，２４Ｂを別々にした
が、これらは一体化することができる。第７図は共通１
枚のレンズ材の一方の面に第１のレンズ２４Ａを、他方
の面に第２のレンズ２４Ｂを形成したものである。なお
第１および第２のレンズ２４Ａ，２４Ｂは別々のレンズ
を貼り合わせて一体化したものであってもよい。
【００２８】図８は第１，第２のレンズ２４Ａ，２４Ｂ
によって平行ビーム群４２Ｂとした後、第３および第４
のレンズ６０，６２によって微小な点状の焦点６４に集
光するものである。このように第１から第４のレンズ２
４Ａ，２４Ｂ，６０，６２を組合わせて用いることによ
り、広がり角を持つ多数のレーザビームを点状に集光す
ることが可能になる。なお、第３および第４のレンズ６
０、６２を、一般的な両凸レンズで１枚にすることも可
能である。
によって平行ビーム群４２Ｂとした後、第３および第４
のレンズ６０，６２によって微小な点状の焦点６４に集
光するものである。このように第１から第４のレンズ２
４Ａ，２４Ｂ，６０，６２を組合わせて用いることによ
り、広がり角を持つ多数のレーザビームを点状に集光す
ることが可能になる。なお、第３および第４のレンズ６
０、６２を、一般的な両凸レンズで１枚にすることも可
能である。
【００２９】以上の各実施態様は、複数のシリンドリカ
ル光学レンズを用いて広がり角を持つ多数のレーザビー
ム４２を平行ビームとしたり、線状に集光させたり、点
状に集光させるものである。これらの光学レンズのうち
複数のレンズは非球面レンズとして一体化することがで
きる。例えば第３および第４のレンズ６０，６２（図
８）を非球面レンズで１枚にすることが可能である。
ル光学レンズを用いて広がり角を持つ多数のレーザビー
ム４２を平行ビームとしたり、線状に集光させたり、点
状に集光させるものである。これらの光学レンズのうち
複数のレンズは非球面レンズとして一体化することがで
きる。例えば第３および第４のレンズ６０，６２（図
８）を非球面レンズで１枚にすることが可能である。
【００３０】レンズ２４Ａ，２４Ｂ，４４，６０，６２
などの一部あるいは全部は、光学レンズすなわち厚さが
変化（光路光が変化）するレンズで構成するのに代え
て、フレネルレンズを用いることができる。フレネルレ
ンズは透明板に干渉縞を形成してレンズ機能を持たせた
ものである。複数のレンズに対する干渉縞を重ねて形成
することにより光学系を著しく小型化することが可能で
ある。
などの一部あるいは全部は、光学レンズすなわち厚さが
変化（光路光が変化）するレンズで構成するのに代え
て、フレネルレンズを用いることができる。フレネルレ
ンズは透明板に干渉縞を形成してレンズ機能を持たせた
ものである。複数のレンズに対する干渉縞を重ねて形成
することにより光学系を著しく小型化することが可能で
ある。
【００３１】
【発明の効果】この発明は以上のように、格子状に配置
された複数のレーザ出力点から断面強度分布および広が
り角がほぼ同じレーザビームを同一方向に射出する場合
に、第１および第２のレンズによって、レーザビームの
格子点の行方向および列方向の広がり角を絞ることによ
って略平行なビームにするものである。従って細い線状
に集光したり微小な点状に集光することが可能になり、
固体レーザ装置の励起光源として用いる場合など、様々
な用途に利用する場合に非常に有利になる。
された複数のレーザ出力点から断面強度分布および広が
り角がほぼ同じレーザビームを同一方向に射出する場合
に、第１および第２のレンズによって、レーザビームの
格子点の行方向および列方向の広がり角を絞ることによ
って略平行なビームにするものである。従って細い線状
に集光したり微小な点状に集光することが可能になり、
固体レーザ装置の励起光源として用いる場合など、様々
な用途に利用する場合に非常に有利になる。
【図１】本発明の一実施態様であるＬＤ励起固体レーザ
の概念図
の概念図
【図２】その励起機構を示す図
【図３】ＬＤモジュールの構造を示す図
【図４】ＬＤモジュール装置を示す図
【図５】同じくその分解斜視図
【図６】レンズの焦点距離の計算例を説明する図
【図７】第３のレンズを付加した光学系を示す図
【図８】第３および第４のレンズを付加した光学系を示
す図
す図
【図９】従来のＬＤモジュール装置を示す図
【図１０】従来のＬＤモジュール装置を示す図
２０ ＬＤモジュール装置 ２２ ＬＤモジュール ２４ レンズ（第１、第２のレンズ） ２４Ａ 第１のレンズ ２４Ｂ 第２のレンズ ２６ レーザ出力面 ２８ ＬＤスタック ３０ ＬＤユニット ３４ ＬＤチップ（レーザチップ） ３４Ａ レーザ出力点 ４２ レーザビーム（レーザビーム群） ４４、６０ 第３のレンズ ６２ 第４のレンズ
Claims (10)
- 【請求項１】 レーザ射出方向に対してほぼ直交する平
面上に二次元に配列されたレーザ出力点からそれぞれ断
面強度分布および広がり角が略同一なレーザビームを略
同一射出方向に出力するレーザダイオードモジュール装
置において、 二次元に配列されたレーザ出力点からそれぞれ出力され
るレーザビーム群の列方向（または行方向）の広がりを
補正する第１のレンズと、行方向（または列方向）の広
がりを補正する第２のレンズとを備え、各レーザ出力点
から出力される広がり角をもったレーザビームをほぼ平
行なレーザビーム群にすることを特徴とするレーザダイ
オードモジュール装置。 - 【請求項２】 レーザ出力点は、複数のレーザ発振器を
一列に形成したレーザダイオードチップを前記レーザ発
振器の配列方向に直交する方向に複数個配列したレーザ
ダイオードモジュールのレーザ出力面に配列されている
請求項１のレーザダイオードモジュール装置。 - 【請求項３】 第１のレンズおよび第２のレンズは、行
方向（または列方向）の平面で切った断面形状が一定で
かつ列方向（または行方向）の平面で切った断面形状が
列間隔（または行間隔）ごとに繰り返し変化するシリン
ドリカルレンズである請求項１または２のレーザダイオ
ードモジュール装置。 - 【請求項４】 第１および第２のシリンドリカルレンズ
は共通なレンズ材の両面に別々に形成されている請求項
３のレーザダイオードモジュール装置。 - 【請求項５】 第１および第２のレンズの少なくとも一
方はフレネルレンズで形成されている請求項１または２
のレーザダイオードモジュール装置。 - 【請求項６】 第１および第２のレンズは共にフレネル
レンズで形成され、両レンズは共通な平板状レンズ材に
形成された請求項５のレーザダイオードモジュール装
置。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかにおいて、さら
に第１および第２のレンズによって平行ビームにされた
レーザビーム群を線状に集光する第３のレンズを備える
レーザダイオードモジュール装置。 - 【請求項８】 請求項７において、さらに第３のレンズ
によって線状に集光されたレーザビーム群を点状に集光
する第４のレンズを備えるレーザダイオードモジュール
装置。 - 【請求項９】 第１，第２，第３，第４のレンズはいず
れもフレネルレンズで形成され、これらは共通の平板状
レンズ材に重ねて形成されている請求項８のレーザダイ
オードモジュール装置。 - 【請求項１０】 第３，第４のレンズは１個の非球面光
学レンズによって形成される請求項８のレーザダイオー
ドモジュール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000346557A JP2002151799A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | レーザダイオードモジュール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000346557A JP2002151799A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | レーザダイオードモジュール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151799A true JP2002151799A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=18820407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000346557A Pending JP2002151799A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | レーザダイオードモジュール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002151799A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004040021A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-02-05 | Topcon Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2004055634A (ja) * | 2002-07-17 | 2004-02-19 | Topcon Corp | 半導体レーザ装置 |
| WO2010051200A1 (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Trumpf Photonics, Inc. | Interleaving laser beams |
| US8345724B2 (en) | 2008-10-27 | 2013-01-01 | Trumpf Photonics Inc. | Laser beam interleaving |
| JP2018074017A (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 株式会社島津製作所 | レーザ装置 |
| US10971882B2 (en) | 2018-05-30 | 2021-04-06 | Nichia Corporation | Light source module |
-
2000
- 2000-11-14 JP JP2000346557A patent/JP2002151799A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004040021A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-02-05 | Topcon Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2004055634A (ja) * | 2002-07-17 | 2004-02-19 | Topcon Corp | 半導体レーザ装置 |
| WO2010051200A1 (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Trumpf Photonics, Inc. | Interleaving laser beams |
| US7936799B2 (en) | 2008-10-27 | 2011-05-03 | Trumpf Photonics Inc. | Interleaving laser beams |
| CN102227669A (zh) * | 2008-10-27 | 2011-10-26 | 通快光子学公司 | 交织激光束 |
| US8345724B2 (en) | 2008-10-27 | 2013-01-01 | Trumpf Photonics Inc. | Laser beam interleaving |
| CN102227669B (zh) * | 2008-10-27 | 2014-04-02 | 通快光子学公司 | 交织激光束 |
| JP2018074017A (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 株式会社島津製作所 | レーザ装置 |
| US10971882B2 (en) | 2018-05-30 | 2021-04-06 | Nichia Corporation | Light source module |
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