JP2005158902A - Laser diode array, laser oscillator and laser processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザダイオードアレイ、レーザ発振器及びレーザ加工装置に関し、特に、複数のレーザダイオード素子が搭載されたレーザダイオードアレイ、このレーザダイオードアレイを使用したレーザ発振器及びレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser diode array, a laser oscillator, and a laser processing apparatus, and more particularly, to a laser diode array on which a plurality of laser diode elements are mounted, a laser oscillator using the laser diode array, and a laser processing apparatus.
レーザダイオード(Laser Diode:以下、LDという)は、発光効率が高く、且つ発振スペクトルが狭いため、励起用光源として極めて優れた特性を持ち、Nd:YAGレーザに等の固体レーザの励起用光源として広く利用されている。近時、固体レーザ発振器の高出力化が進み、それに伴い励起用LDも複数のLDを直線状に並べたアレイ構造又は複数のLDを積層したスタック構造が採用されている。 A laser diode (hereinafter referred to as LD) has high luminous efficiency and a narrow oscillation spectrum, and thus has extremely excellent characteristics as a pumping light source, and is used as a pumping light source for a solid-state laser such as an Nd: YAG laser. Widely used. Recently, as the output of solid-state laser oscillators has increased, the excitation LD has also adopted an array structure in which a plurality of LDs are arranged in a straight line or a stack structure in which a plurality of LDs are stacked.
一般に、高出力固体レーザの励起用光源にはLDを集積したLDバーが使用されているが、LDバーはその出力と同等以上の熱を発生する。LDバーの温度が上昇すると、耐久性の低下及び発振波長のずれ等の問題が生じるため、高出力のLDバーは、ヒートシンクを取り付けることにより温度上昇を防止している(特許文献1参照)。図7は従来のLDアレイの一例を模式的に示す分解斜視図である。図7に示すように、従来のLDアレイ20は、例えば、LDバー22が個別に搭載された複数個のヒートシンク21が、マニホールド23上に装着されている。そして、これらの上にはカバー28が配置されており、ねじ29によりマニホールド23にねじ留めされている。このマニホールド23には、ヒートシンク21の装着部毎に、ヒートシンク21に形成されている冷媒流路に冷媒を供給する供給流路26及び前記冷媒流路から冷媒を排出する排出流路27が設けられている。
In general, an LD bar in which LDs are integrated is used as an excitation light source for a high-power solid-state laser, and the LD bar generates heat equal to or higher than its output. When the temperature of the LD bar rises, problems such as a decrease in durability and a shift in the oscillation wavelength occur. Therefore, a high-power LD bar prevents a temperature rise by attaching a heat sink (see Patent Document 1). FIG. 7 is an exploded perspective view schematically showing an example of a conventional LD array. As shown in FIG. 7, in the
なお、このような従来のLDアレイ20においては、ヒートシンク21が負電極になるため、LDバー22の上面に設けられた正電極24と、このLDバー22が搭載されているヒートシンク21に隣接して装着されているヒートシンク21とが渡り電極25で接続され、これにより複数のLDバー22が直列に接続されている。
In such a
通常LDバーには、発振波長に4乃至5nmのばらつきがあり、更に、ヒートシンクにLDバーを搭載する際にも発振波長が変化することがある。このため、従来のLDアレイでは、発振波長に実質的に6nm程度のばらつきが生じる。一方、Nd:YAGレーザ等の固体レーザ媒質は、吸収スペクトルの幅が2乃至3nm程度である。そこで、高出力レーザ発振器の励起光源として使用されるLDアレイにおいては、その組立工程において、ヒートシンクに実装された状態でLDバーの発振波長を測定し、その発振波長により固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内にあるものと、そうでないものとを選別している。しかしながら、従来のLDアレイおいては、この選別作業における歩留まりが低く、これが製造コストを増加させる要因になっている。 Usually, the LD bar has a variation of 4 to 5 nm in the oscillation wavelength, and the oscillation wavelength may change when the LD bar is mounted on the heat sink. For this reason, in the conventional LD array, the oscillation wavelength varies substantially by about 6 nm. On the other hand, a solid laser medium such as an Nd: YAG laser has an absorption spectrum width of about 2 to 3 nm. Therefore, in an LD array used as an excitation light source for a high-power laser oscillator, in the assembly process, the oscillation wavelength of the LD bar is measured while mounted on a heat sink, and the absorption spectrum of the solid-state laser medium is determined by the oscillation wavelength. We sort out what is within range and what is not. However, in the conventional LD array, the yield in this sorting operation is low, which is a factor that increases the manufacturing cost.
そこで、LDアレイの歩留まりを向上させるため、LDバーの発振波長の温度依存を利用して発振波長を調節する方法が提案されている(例えば、特許文献2乃至4参照)。特許文献2に記載のLD励起固体レーザ装置は、LDバーがヒートシンクに実装されているLDアレイにおいて、ヒートシンクの冷媒の温度を変化させることによりその熱抵抗を変化させ、これにより、LDバーの温度を変化させて、その発振波長を調節している。また、特許文献3に記載のLD励起固体レーザ装置は、ヒートシンクとLDとの間に設けたサブマウント等の中間介在物の厚さを変えることによりその熱抵抗を変化させ、これにより、LDバーの温度を変化させて、その発振波長を調節している。また、特許文献4に記載のLD励起固体レーザ装置は、LDバー毎にヒートシンクが設けられており、各LDバーの発振波長がレーザ媒質の吸収波長の範囲内になるように、ヒートシンク毎に冷媒の温度及び流量を調整する制御手段を設けている。これにより、LDバー毎に発振波長を調節し、複数のLDバーの発振波長を揃えて、レーザの励起効率の向上を図っている。
Therefore, in order to improve the yield of the LD array, a method of adjusting the oscillation wavelength using the temperature dependence of the oscillation wavelength of the LD bar has been proposed (see, for example,
しかしながら、前述の従来の技術には、以下に示す問題点がある。先ず、特許文献2及び3に記載のLD励起固体レーザ装置は、ヒートシンク又はヒートシンクとLDバーとの間の中間介在物の熱抵抗値を夫々正確に制御しなければならないが、その調整作業が困難であり、生産性が悪いという問題点がある。また、中間介在物の熱抵抗値を変えることによりLDバーの温度を調整する場合、LDバーをヒートシンクに実装する前に発振波長によって選別しなければならないが、LDバーは通常GaAs等により形成されており、大型のものでも縦10mm、横1mm、厚さ0.1mm程度であるため、脆く、割れやすい。このため、LDバーは取扱いが難しく、LDバーの状態での選別作業は極めて手間がかかるという問題点もある。
However, the conventional techniques described above have the following problems. First, the LD-pumped solid-state laser devices described in
更に、特許文献4に記載のLD励起固体レーザ装置は、ヒートシンク毎に冷媒の流量及び温度を制御する手段が必要であり、搭載されるLDバーの数だけ、バルブ及び温度センサ等を設けなければならず、システム構成が大規模になるという問題点がある。特に、高出力のLDアレイにおいては、LDバーを数百個搭載することもあるため、これら全てにバルブ等を設けることは困難である。
Furthermore, the LD-excited solid-state laser device described in
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、LDバーの選別作業における歩留まりを向上させることができると共に、大規模なシステムを導入することなくレーザの励起効率を向上させることができるレーザダイオードアレイ、レーザ発振器及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and can improve the yield in the LD bar sorting operation and improve the laser excitation efficiency without introducing a large-scale system. An object is to provide a laser diode array, a laser oscillator, and a laser processing apparatus.
本願第1発明に係るレーザダイオードアレイは、複数個のレーザダイオードと、冷媒流路が設けられ前記レーザダイオードを個別に冷却する複数個のヒートシンクと、前記ヒートシンクが装着される装着部が前記ヒートシンク毎に設けられ前記冷媒流路に冷媒を供給する供給流路が各装着部毎に形成されたマニホールドと、を有し、前記マニホールドの前記供給流路は、その冷媒の通流断面積が1又は複数の装着部毎に異なり、前記通流断面積が異なる供給流路が形成された装着部に装着されたヒートシンクの冷媒流路には異なる流速で冷媒を供給することを特徴とする。 The laser diode array according to the first invention of the present application includes a plurality of laser diodes, a plurality of heat sinks each provided with a coolant flow path for cooling the laser diodes individually, and a mounting portion to which the heat sinks are mounted for each heat sink. A supply channel that supplies the refrigerant to the refrigerant channel is formed for each mounting portion, and the supply channel of the manifold has a flow cross-sectional area of the refrigerant of 1 or The refrigerant is supplied at different flow rates to the refrigerant flow path of the heat sink mounted on the mounting section, which is different for each of the plurality of mounting sections and has a supply flow path having a different flow cross-sectional area.
本発明においては、ヒートシンク毎に異なる流速で冷媒を供給することができるため、LD毎にその冷却効率を変えることができる。これにより、従来は発振周波数が固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲から外れているため使用不可能とされていたLDも使用できるようになるため、LDの選別作業における歩留まりを大幅に向上させることができる。また、従来のLDアレイよりも発振スペクトルの幅を狭くして強度が高くすることができるため、レーザの励起効率を向上させることができる。更に、このLDアレイは、各ヒートシンクへ冷媒を供給する供給流路の通流断面積を変化させることによって、各ヒートシンクの冷媒流路を流れる冷媒の流速を調節しているため、前述の特許文献4に記載のLD励起固体レーザ装置のように、大規模な制御手段を導入しなくても、レーザの励起効率を向上させることができる。 In the present invention, since the refrigerant can be supplied at different flow rates for each heat sink, the cooling efficiency can be changed for each LD. This makes it possible to use LDs that could not be used because the oscillation frequency is out of the range of the absorption spectrum of the solid-state laser medium, so that it is possible to greatly improve the yield in the LD selection operation. it can. In addition, since the intensity of the oscillation spectrum can be narrowed and increased as compared with the conventional LD array, the laser excitation efficiency can be improved. Furthermore, this LD array adjusts the flow velocity of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of each heat sink by changing the flow cross-sectional area of the supply flow path for supplying the refrigerant to each heat sink. As in the LD-excited solid-state laser device described in 4, the laser excitation efficiency can be improved without introducing a large-scale control means.
前記レーザダイオードアレイにおいては、例えば、発振波長が所望値よりも短波長側にシフトしているレーザダイオードのヒートシンクは通流断面積が小さな供給流路を持つ装着部に装着され、前記発振波長が所望値よりも長波長側にシフトしているレーザダイオードのヒートシンクは通流断面積が大きな供給流路を持つ装着部に装着されている。また、前記供給流路には通流断面積を調節するレジューサーが挿入されていてもよい。 In the laser diode array, for example, a heat sink of a laser diode whose oscillation wavelength is shifted to a shorter wavelength side than a desired value is mounted on a mounting portion having a supply channel having a small flow cross-sectional area, and the oscillation wavelength is The heat sink of the laser diode shifted to the longer wavelength side than the desired value is mounted on a mounting portion having a supply channel having a large flow cross-sectional area. In addition, a reducer that adjusts the flow cross-sectional area may be inserted into the supply flow path.
本願第2発明に係るレーザ発振器は、前述のレーザダイオードアレイが実装されており、このレーザダイオードアレイを光源にして固体レーザを励起させることを特徴とする。 The laser oscillator according to the second invention of the present application is mounted with the above-described laser diode array, and is characterized in that the solid-state laser is excited using this laser diode array as a light source.
本願第3発明に係るレーザ加工装置は、前述のレーザ発振器を有し、このレーザ発振器から出射したレーザ光を直接又は光ファイバを介して被加工物に照射することを特徴とする。 A laser processing apparatus according to the third invention of the present application has the above-described laser oscillator, and irradiates a workpiece with laser light emitted from the laser oscillator directly or via an optical fiber.
本発明によれば、ヒートシンクに実装されたLDの発振波長に応じて冷媒の流速を設定することにより、使用可能な発振波長の範囲を広げることができるため、LDの選別作業における歩留まりを大幅に向上させることができると共に、従来のLDアレイよりも発振スペクトルの幅を狭くして強度を増加させることができるため、レーザの励起効率を向上させることができる。また、本発明のLDアレイは、各ヒートシンクへ冷媒を供給する供給流路の通流断面積を変えることにより、各ヒートシンクの冷媒流路を流れる冷媒の流速を調節しているため、大規模なシステムを導入せずに、レーザの励起効率を向上させることができる。 According to the present invention, since the range of usable oscillation wavelengths can be expanded by setting the flow rate of the refrigerant according to the oscillation wavelength of the LD mounted on the heat sink, the yield in the LD sorting operation is greatly increased. In addition to improving the excitation efficiency of the laser, it is possible to increase the intensity by narrowing the width of the oscillation spectrum compared to the conventional LD array. Further, the LD array of the present invention adjusts the flow velocity of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of each heat sink by changing the flow cross-sectional area of the supply flow path for supplying the refrigerant to each heat sink. The laser excitation efficiency can be improved without introducing a system.
以下、本発明の第1実施形態に係るレーザダイオードアレイについて添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本実施形態のLDアレイを模式的に示す分解斜視図であり、図2は図1に示すLDバー、ヒートシンク及びマニホールドを示す一部断面分解斜視図である。図1に示すように、本実施形態のLDアレイ10は、LD素子を集積したLDバー2が、このLDバー2を個別に冷却するマイクロチャネルヒートシンク1上に搭載されている。そして、LDバー2が搭載された複数個のヒートシンク1が、マニホールド3上に一列に装着されており、これらを覆うようにカバー11が配置され、ねじ12によりマニホールド3に固定されている。また、このLDアレイ10においては、LDバー2の表面に正電極9が設けられており、ヒートシンク1が負極になる。このため、LDバー2の正電極9と、このLDバー2が搭載されているヒートシンク1に隣接するヒートシンク1とが渡り電極8で接続されており、これにより複数のLDバーが直列に接続されている。なお、マニホールド3及びカバー11は、絶縁性の点から、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂系材料により形成されていることが好ましい。以下、本実施形態のLDアレイ10におけるヒートシンク1、LDバー2及びマニホールド3について詳細に説明する。
Hereinafter, a laser diode array according to a first embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the LD array of this embodiment, and FIG. 2 is a partially sectional exploded perspective view showing the LD bar, heat sink and manifold shown in FIG. As shown in FIG. 1, in the
図2に示すように、LDバー2は、その長手方向がヒートシンク1の長手方向に対して垂直になるように、ヒートシンク1の上面の短辺に沿って配置され、ヒートシンク1上に半田付けされている。また、ヒートシンク1の下面には、その長手方向に延びる溝が形成されており、この溝が冷媒流路1aとなる。
As shown in FIG. 2, the
LDバー2が搭載されたヒートシンク1は、マニホールド3の上面に設けられた凹状の装着部3a乃至3fに一列に装着されている。このマニホールド3には、各装着部3a乃至3f毎に、導入口4から注入された冷媒13を各ヒートシンク1に供給する供給流路6a乃至6fと、各ヒートシンク1から排出された冷媒を排出口5に導く排出流路7a乃至7fとが形成されている。この供給流路6a乃至6f及び排出流路7a乃至7fは、夫々合流した後、導入口4及び排出口5に連結している。本実施形態のLDアレイ10においては、例えば、マニホールド3の長手方向に対して垂直である面の一方の面に導入口4が、他方の面に排出口5が、相互に対向しないように形成されている。この供給流路6a乃至6f及び排出流路7a乃至7fの直径、即ち、供給流路6a乃至6f及び排出流路7a乃至7fにおける通流断面積は、排出口5に近づくに従い大きくなるように相対的に変化している。よって、導入口4側の供給流路6f及び排出流路7fの通流断面積が最も小さく、排出口5側の供給流路6a及び排出流路7aの通流断面積が最も大きい。なお、本実施形態のLDアレイ10においては、同じ装着部に設けられた供給流路及び排出流路の通流断面積は同じである。
The
また、本実施形態のLDアレイ10においては、ヒートシンク1が、その長手方向がマニホールド3の長手方向に対して垂直になるように、相互に平行に配置されている。従って、各LDバー2は、その長手方向がマニホールド3の長手方向と平行な方向に揃って、一列に配置されている。
Further, in the
次に、本実施形態のLDアレイ10の動作について説明する。このLDアレイ10は、導入口4から水等の冷媒13が注入される。この冷媒13は、供給流路6a乃至6fを経由して各ヒートシンク1の冷媒流路1aに流れ、更に、排出流路7a乃至7fを経由して排出口5から排出される。このとき、ヒートシンク1の冷媒流路1aに流れる冷媒13の流速は、冷媒流路1aに冷媒を供給する供給流路6a乃至6fの通流断面積に応じて変化する。具体的には、導入口4から一定の流速で冷媒13を注入した場合、通流断面積が最も大きい供給流路6aが形成されている装着部3aに装着されたヒートシンク1の冷媒流路1aにおける流速が最も速く、通流断面積が最も小さい供給流路6fが形成されている装着部3fに装着されたヒートシンク1の冷媒流路1aにおける流速が最も遅い。即ち、装着部3aに装着されたヒートシンク1が最も冷却効率が高く、装着部3fに装着されたヒートシンク1が最も冷却効率が低い。
Next, the operation of the
図3は横軸に冷媒の温度をとり、縦軸にLDバー2の発振波長をとって、ヒートシンク1に実装されたLDバー2の発振周波数と冷媒の温度との関係を示すグラフ図である。また、図4は横軸に冷媒の流速をとり、縦軸にLDバー2の発振波長をとって、ヒートシンク1に実装されたLDバー2の発振周波数と冷媒の流速との関係を示すグラフ図である。更に、図5は横軸に発振波長をとり、縦軸に強度をとって、LDバー及びLDアレイの発振スペクトルを示すグラフ図である。図3に示すように、LDバー2の温度が1℃変化すると、発振周波数は約0.2nm変化する。よって、LDバー2の温度を10℃程度変化させることにより、最大で2nm程度発振周波数をシフトさせることができる。また、図4に示すように、冷媒の流速を0.1リットル/分から0.7リットル/分に変化させると、LDバー2の発振周波数は807.5nmから805.6nmに、約1.9nmシフトする。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the oscillation frequency of the
そこで、本実施形態のLDアレイ10においては、例えば、冷媒の流速が0.4リットル/分のときに発振スペクトルの中心波長が805.8nmであるLDバーNo.Aが搭載されたヒートシンクを、通流断面積が最も小さい供給流路6fが形成されている装着部3fに配置し、冷媒の流量が0.4リットル/分のときに中心波長が807.2nmであるLDバーNo.Bが搭載されたヒートシンクを、通流断面積が最も大きい供給流路6aが形成されている装着部3aに装着する。これにより、LDバーNo.Aが搭載されたヒートシンクに流れる冷媒の流速は0.1リットル/分となり、LDバーNo.Bが搭載されたヒートシンクに流れる冷媒の流速は0.7リットル/分となる。このように、LDバー2の発振スペクトルの中心波長に応じてヒートシンク1に流れる冷媒13の流速に差をつけることにより、LDバーNo.A及びLDバーNo.Bの発振スペクトルの中心波長を806.5nmに揃えることができる。その結果、図5に示すように、LDバーNo.Aの発振スペクトルとLDバーNo.Bの発振スペクトルとの合成スペクトルを、幅を広げずに、ピーク強度を高くすることができる。一方、LDバーNo.A及びLDバーNo.Bを同一アレイ上に実装し、従来のように各ヒートシンクに流れる冷媒の流速を等しくした場合、LDバーNo.Aの発振スペクトルとLDバーNo.Bの発振スペクトルとの合成スペクトルは、ピーク強度は高くならずに、幅が広くなる。
Therefore, in the
このように、本実施形態のLDアレイ10は、LDバー2における発振波長温度依存性とヒートシンク1における熱抵抗の冷媒の流速依存性とを利用して、LDバー2の発振波長を制御することができる。具体的には、発振波長が固体レーザ媒質の吸収スペクトルよりも短波長側にシフトしているLDバーを冷媒の流速が遅い水路上に、発振波長が固体レーザ媒質の吸収スペクトルよりも長波長側にシフトしているLDバーを冷媒の流速が速い水路上に配置している。これにより、各LDバーの発振波長を変化させて、固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内に揃えることができる。
As described above, the
また、前述の特許文献4に記載のLD励起固体レーザ装置は、ヒートシンク毎にバルブを設け、このバルブにより各供給流路を流れる冷媒の流量を制御するといった大規模な冷媒制御手段が必要であるが、本実施形態のLDアレイ10においては、導入口からは一定の流速で冷媒を注入し、各ヒートシンクへ冷媒を供給する供給流路における冷媒の通流断面積を変化させることにより、ヒートシンクの冷媒流路1aを流れる冷媒の流速を調節するため、簡易な構成で冷媒の流速を調節することができる。
Further, the LD-excited solid-state laser device described in
更に、本実施形態のLDアレイ10を製造する際は、LDバー2をヒートシンク1に実装し、各LDバー2に正電極9が取り付けられた後で、各LDバー2の発振波長を測定し、その発振波長によってそのLDバー2が使用可能かどうかを選別し、発振波長が所定の範囲内にあると判断されたLDバー2のみをマニホールド3上に装着する。このように、本実施形態においては、LDバー2の状態(縦10mm、横1mm、厚さ0.1mm程度)ではなく、LDバー2がヒートシンク1に実装され、正電極9も取り付けられた状態(縦12mm、横20mm、厚さ5mm程度)で選別作業を行うことができるため、前述の特許文献2及び3に記載のLD励起固体レーザ装置に比べて、製造工程における作業性が優れている。
Furthermore, when manufacturing the
図6は第1の軸に発振波長をとり、第2の軸に強度をとり、第3の軸に冷媒の流速をとって、LDバーの発振スペクトルと冷媒の流速との関係を示す3次元グラフ図である。図6に示すように、所定の流速で冷媒を流すと、中心波長が固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内であるのは、No.L2及びL3のLDバーであるが、冷媒の流速を所定の流速よりも遅くすると、No.L2乃至4のLDバーが固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内になり、また、冷媒の流速を所定の流速よりも速くすると、No.L3乃至5のLDバーまで使用することができるようになる。従来のLDアレイでは、図6に示すような発振波長が異なる6個のLDバーがあった場合、No.L3及びL4のLDバーしか使用できなかったが、本実施形態のLDアレイ10では、マニホールド3の装着部毎にヒートシンク1に流れる冷媒の流速が異なり、1つのLDアレイの中で所定の流速よりも冷媒の流速が速い装着部及び遅い装着部が存在するため、使用可能な発振波長の範囲が広くなり、No.2乃至5のLDバーが使用可能になる。その結果、従来のLDアレイにおいては使用不可とされていた発振波長のLDバー(No.L2及びNo.L5)が使用可能になるため、歩留まりが向上する。
FIG. 6 shows a three-dimensional relationship between the oscillation spectrum of the LD bar and the flow rate of the refrigerant, with the oscillation wavelength on the first axis, the intensity on the second axis, and the flow rate of the refrigerant on the third axis. FIG. As shown in FIG. 6, when the coolant is flowed at a predetermined flow rate, the center wavelength is within the range of the absorption spectrum of the solid laser medium. Although the L2 and L3 LD bars, when the flow rate of the refrigerant is made lower than the predetermined flow rate, no. When the LD bars L2 to L4 are within the range of the absorption spectrum of the solid-state laser medium and the flow rate of the refrigerant is higher than a predetermined flow rate,
但し、波長選別範囲をより広く設定すると、選別作業における歩留まりはより向上するが、LDアレイの合成スペクトルの幅が広くなり励起効率が低下する。このため、本実施形態のLDアレイにおいては、励起効率をより向上させたい場合は波長選別範囲を狭く設定し、歩留まりをより向上させたい場合は波長選別範囲を広く設定する。その結果、波長選別範囲を狭く設定したときは、歩留まりは従来のLDアレイより若干向上する程度であるが、励起効率を大幅に向上させることができる。一方、波長選別範囲を広く設定したときは、励起効率は従来のLDアレイより若干向上する程度であるが、歩留まりを大幅に向上させることができる。 However, if the wavelength selection range is set wider, the yield in the selection operation is further improved, but the width of the combined spectrum of the LD array is increased and the excitation efficiency is lowered. For this reason, in the LD array of this embodiment, the wavelength selection range is set to be narrow when the excitation efficiency is to be further improved, and the wavelength selection range is set to be wide when the yield is to be further improved. As a result, when the wavelength selection range is set narrow, the yield is only slightly improved over the conventional LD array, but the excitation efficiency can be greatly improved. On the other hand, when the wavelength selection range is set wide, the excitation efficiency is only slightly improved compared to the conventional LD array, but the yield can be greatly improved.
上述したように、本実施形態のLDアレイ10においては、各ヒートシンクへ冷媒を供給する供給流路の通流断面積を相対的に変化させることにより、ヒートシンクへ流れる冷媒の流速を調節するため、LDアレイの発振波長を固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内に容易に調節することができると共に、LDバーの選別作業における歩留まりを従来に比べて大幅に向上させることができる。また、LDアレイのスペクトル幅を、従来のLDアレイよりも狭帯域化し、強度を向上させることができるため、レーザの励起効率を向上させることができる。
As described above, in the
なお、本実施形態のLDアレイにおいては、マニホールド3に通流断面積が異なる供給流路を設けることにより、各ヒートシンクに流れる冷媒の流速を変化させているが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、通流断面積が等しい複数の供給流路に、夫々内径が異なるレジューサーを挿入することにより、各供給流路の通流断面積を調節することもできる。
In the LD array of this embodiment, the flow rate of the refrigerant flowing through each heat sink is changed by providing supply passages having different flow cross sections in the
また、本実施形態のLDアレイにおいては、水冷式のマイクロチャネルヒートシンクにLDバーを搭載しているが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、空冷式のヒートシンク等、種々のヒートシンクを使用することができる。 In the LD array of this embodiment, the LD bar is mounted on the water-cooled microchannel heat sink. However, the present invention is not limited to this, and various heat sinks such as an air-cooled heat sink can be used. Can be used.
更に、本実施形態のLDアレイにおいては、ヒートシンクにLDバーを直接半田付けしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、LDバーとヒートシンクとの間に、Mo、CuW合金及びCoNi合金等のようにLDバーと熱的物性が近い材料からなる板状部材、即ち、サブマウントを配置してもよい。 Furthermore, in the LD array of the present embodiment, the LD bar is directly soldered to the heat sink, but the present invention is not limited to this, and between the LD bar and the heat sink, Mo, CuW alloy and A plate-like member made of a material having a thermal property close to that of the LD bar, such as a CoNi alloy, that is, a submount may be disposed.
次に、本発明の第2実施形態に係るレーザ発振器について説明する。本実施形態のレーザ発振器は、前述の第1実施形態のLDアレイ10が実装されたLD励起固体レーザ発振器であり、LDアレイ10で発生した励起光により、Nd:YAGレーザ等の固体レーザを励起させてレーザ光を発振する装置である。本実施形態のレーザ発振器は、前述の第1実施形態のLDアレイ10を励起光源として使用しているため、従来のLDアレイを使用したLD励起レーザ発振器よりも発振効率が優れている。
Next, a laser oscillator according to a second embodiment of the invention will be described. The laser oscillator of this embodiment is an LD-pumped solid-state laser oscillator on which the
次に、本発明の第3実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。本実施形態のレーザ加工装置は、前述の第2実施形態のレーザ発振器を使用し、このレーザ発振器から出射したレーザ光を、直接又は光ファイバーを介して被加工物に照射することにより、被加工物を加工する装置である。本実施形態のレーザ加工装置は、前述の第1実施形態のLDアレイ10を励起光源として備えたレーザ発振器を使用しているため、従来のレーザ加工装置よりも効率よくレーザ加工を行うことができる。
Next, a laser processing apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. The laser processing apparatus of the present embodiment uses the laser oscillator of the second embodiment described above, and irradiates the workpiece with the laser beam emitted from the laser oscillator, either directly or via an optical fiber. Is a device for processing. Since the laser processing apparatus according to the present embodiment uses a laser oscillator including the
1、21;ヒートシンク
1a;冷媒流路
2、22;LDバー
3、23;マニホールド
3a〜3f;装着部
4;導入口
5;排出口
6a〜6f、26;供給流路
7a〜7f、27;排出流路
8、25;渡り電極
9、24;正電極
10、20;LDアレイ
11、28;カバー
12、29;ねじ
13;冷媒
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008153526A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Sony Corp | Laser light source device and image forming device using the same |
CN105703215A (en) * | 2016-04-08 | 2016-06-22 | 无锡亮源激光技术有限公司 | Semiconductor laser for solid-state laser pumping source |
WO2019116654A1 (en) * | 2017-12-13 | 2019-06-20 | ソニー株式会社 | Method for manufacturing light-emitting module, light-emitting module, and device |
US10477732B2 (en) | 2017-04-19 | 2019-11-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Light irradiation device, light irradiation system, and image forming apparatus |
WO2019225128A1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-11-28 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Semiconductor laser device |
CN112821185A (en) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | Semiconductor laser and semiconductor laser side pump module |
WO2022220173A1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-10-20 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser module and laser processing apparatus |
-
2003
- 2003-11-21 JP JP2003393062A patent/JP2005158902A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7701986B2 (en) | 2006-12-19 | 2010-04-20 | Sony Corporation | Laser light source apparatus and image generating apparatus using such laser light source apparatus |
JP2008153526A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Sony Corp | Laser light source device and image forming device using the same |
CN105703215A (en) * | 2016-04-08 | 2016-06-22 | 无锡亮源激光技术有限公司 | Semiconductor laser for solid-state laser pumping source |
CN105703215B (en) * | 2016-04-08 | 2019-02-05 | 无锡亮源激光技术有限公司 | A kind of semiconductor laser for solid state laser pumping source |
US10477732B2 (en) | 2017-04-19 | 2019-11-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Light irradiation device, light irradiation system, and image forming apparatus |
JP7205490B2 (en) | 2017-12-13 | 2023-01-17 | ソニーグループ株式会社 | Method for manufacturing light-emitting module |
WO2019116654A1 (en) * | 2017-12-13 | 2019-06-20 | ソニー株式会社 | Method for manufacturing light-emitting module, light-emitting module, and device |
JPWO2019116654A1 (en) * | 2017-12-13 | 2021-01-28 | ソニー株式会社 | Light emitting module manufacturing method, light emitting module and equipment |
US11710942B2 (en) | 2017-12-13 | 2023-07-25 | Sony Corporation | Method of manufacturing light-emitting module, light-emitting module, and device |
WO2019225128A1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-11-28 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Semiconductor laser device |
JP7186345B2 (en) | 2018-05-21 | 2022-12-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Semiconductor laser device |
JPWO2019225128A1 (en) * | 2018-05-21 | 2021-06-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Semiconductor laser device |
CN112821185A (en) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | Semiconductor laser and semiconductor laser side pump module |
WO2022220173A1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-10-20 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser module and laser processing apparatus |
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