JP2007286481A - 分割合波ユニット及び半導体レーザ集光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体レーザから出射されるレーザ光等、発光部から出射される光をより小さく集光できるとともに、集光する集光経路における光学素子の数を低減し、当該光学素子の位置決めをより容易にすることができる分割合波ユニット及び半導体レーザ集光装置を提供する。
【解決手段】第１偏光方向を有する所定幅の光において幅方向に対して分割された一部の光が入射されてその偏光方向を第２偏光方向に変換して出射する位相差部と、第１及び第２偏光方向の一方の偏光方向の光を透過して他方の偏光方向の光を反射する選択透過面が幅方向に対して所定角度で配置され且つ位相差部に対して光の出射方向に直列となる位置に配置された合波部材と、幅方向に対して前記分割された残りの光が入射されて透過してきた光の進行方向を選択透過面に向かうように変換する全反射面が入射側と対向する側に幅方向に対して所定角度で配置された伝搬部材とを一体的に構成する。
【選択図】図２
【解決手段】第１偏光方向を有する所定幅の光において幅方向に対して分割された一部の光が入射されてその偏光方向を第２偏光方向に変換して出射する位相差部と、第１及び第２偏光方向の一方の偏光方向の光を透過して他方の偏光方向の光を反射する選択透過面が幅方向に対して所定角度で配置され且つ位相差部に対して光の出射方向に直列となる位置に配置された合波部材と、幅方向に対して前記分割された残りの光が入射されて透過してきた光の進行方向を選択透過面に向かうように変換する全反射面が入射側と対向する側に幅方向に対して所定角度で配置された伝搬部材とを一体的に構成する。
【選択図】図２
Description
本発明は、半導体レーザ等の発光源から出射される光を効率良く集光することが可能な分割合波ユニット及び半導体レーザ集光装置に関する。
近年、半導体レーザは発振効率が高い（〜５０％）ことから、固体レーザの励起光として、あるいは直接加工光源として利用するニーズが高まっている。また、半導体レーザメーカからは、複数のエミッタ（発光部）を一次元状に配置した半導体レーザバーや、半導体レーザバーを積層して複数のエミッタ（発光部）を二次元状に配置した半導体レーザスタックが商品化されている。
例えば一般的な半導体レーザバーは、長さ約１０ｍｍ、厚さ約０．２ｍｍ、幅約１ｍｍの外形寸法の半導体レーザチップをヒートシンクにマウントしたもので、この中に厚さ方向に約１μｍ、長さ方向に約１５０μｍの発光部がピッチ約５００μｍで１０数個集積化されている。そして１個の発光部からは約２Ｗの出力のレーザ光が出射される。これらを集光してパワー密度を高くして励起光として用いたり、直接加工光源として用いたりすれば、金属の溶接や穴あけ、切断等を行うことができる。
なお、本明細書では、半導体レーザバーも半導体レーザスタックもまとめて半導体レーザアレイと呼ぶ。
例えば一般的な半導体レーザバーは、長さ約１０ｍｍ、厚さ約０．２ｍｍ、幅約１ｍｍの外形寸法の半導体レーザチップをヒートシンクにマウントしたもので、この中に厚さ方向に約１μｍ、長さ方向に約１５０μｍの発光部がピッチ約５００μｍで１０数個集積化されている。そして１個の発光部からは約２Ｗの出力のレーザ光が出射される。これらを集光してパワー密度を高くして励起光として用いたり、直接加工光源として用いたりすれば、金属の溶接や穴あけ、切断等を行うことができる。
なお、本明細書では、半導体レーザバーも半導体レーザスタックもまとめて半導体レーザアレイと呼ぶ。
一般的な半導体レーザアレイにおいて、図１（Ａ）の例（発光部が一次元配置の例）に示すように、発光部（１２ａ〜１２ｈ）から出射されるレーザ光Ｌ１は長軸方向及び短軸方向にほぼ楕円状に広がりながら進行する。また、図１（Ｂ）の例に示すように、長軸方向の広がり角θｆは数１０度（例えば３０度〜４０度）程度あり、短軸方向の広がり角θｓは数度（例えば３度〜４度）程度である。また各発光部（１２ａ〜１２ｈ）の寸法は、上述したように、一般的な半導体レーザアレイでは長軸方向が１μｍ程度、短軸方向が１００〜２００μｍ程度である。また、出射された時点のレーザ光は、偏光方向が所定の方向（例えば長軸方向）に揃っている。
レーザ光の集光性は「ビーム径＊広がり角」で示されるビームパラメータプロダクトに依存し、上述のような半導体レーザアレイの場合、長軸方向のビームパラメータプロダクトは０．２ｍｍ・ｍｒａｄ程度で、短軸方向のビームパラメータプロダクトは２００ｍｍ・ｍｒａｄである。このため、集光する場合、長軸方向には比較的容易に小さく集光できるが、短軸方向に小さく集光することは比較的困難である。
レーザ光の集光性は「ビーム径＊広がり角」で示されるビームパラメータプロダクトに依存し、上述のような半導体レーザアレイの場合、長軸方向のビームパラメータプロダクトは０．２ｍｍ・ｍｒａｄ程度で、短軸方向のビームパラメータプロダクトは２００ｍｍ・ｍｒａｄである。このため、集光する場合、長軸方向には比較的容易に小さく集光できるが、短軸方向に小さく集光することは比較的困難である。
なお、ビームの集光については、図１（Ｄ）に示すように、出射側部材Ｂ１から幅（あるいは径）Ｄ１、角度θ１の広がり角を有するビームを出射し、集光レンズＳＬにて集光し、集光側部材Ｂ２に幅Ｄ２、角度θ２の入射角となるように集光した場合、以下の式が成立する。
Ｄ２＝（ｔａｎθ１／ｔａｎθ２）＊Ｄ１
より小さく集光するためには、上記Ｄ２がより小さくなるように、出射側の広がり角θ１を小さくするか、集光側の入射角θ２を大きくするか、出射側の幅Ｄ１を小さくすればよい。なお、集光側部材Ｂ２に光ファイバを用いた場合、集光側の入射角θ２は、開口数ＮＡによる限界があるため、集光側の入射角θ２を大きくすることは好ましくない。
Ｄ２＝（ｔａｎθ１／ｔａｎθ２）＊Ｄ１
より小さく集光するためには、上記Ｄ２がより小さくなるように、出射側の広がり角θ１を小さくするか、集光側の入射角θ２を大きくするか、出射側の幅Ｄ１を小さくすればよい。なお、集光側部材Ｂ２に光ファイバを用いた場合、集光側の入射角θ２は、開口数ＮＡによる限界があるため、集光側の入射角θ２を大きくすることは好ましくない。
例えば特許文献１に記載された従来技術では、特許文献１の図１に示されているように、リニアアレイＬＤ（半導体レーザアレイに相当）から出射される複数のレーザ光を、シリンドリカルレンズ（長軸方向コリメートレンズに相当）及びシリンドリカルレンズアレイ（短軸方向コリメートレンズに相当）にて長軸方向及び短軸方向において平行光に変換（上記のｔａｎθ１を小さくする）した後、３個のプリズムを通過させて短軸方向の幅を小さくし（上記のＤ１を小さくする）、短軸方向の幅を長軸方向の幅とほぼ同サイズになるまで小さくして、（球面）レンズ（集光レンズに相当）を用いてレーザロッド（固体レーザ）の端面に集光し、固体レーザの励起光として利用している。
また特許文献２に記載された従来技術では、特許文献２の図２に示されているように、半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光を、２個のコリメートレンズ（長軸方向コリメートレンズと短軸方向コリメートレンズに相当）にて長軸方向及び短軸方向において平行光に変換（上記のｔａｎθ１を小さくする）した後、複数のレーザ光を短軸方向に２分割して短軸方向の長さを半分（上記のＤ１を小さくする）にした後に、２分割した各々を集光レンズで集光してプリズムを透過させて一個所に集光している。
また特許文献２の図３に示されているように、半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光を、２個のコリメートレンズ（長軸方向コリメートレンズと短軸方向コリメートレンズに相当）にて長軸方向及び短軸方向において平行光に変換（上記のｔａｎθ１を小さくする）した後、短軸方向において複数のレーザ光の半数の偏光方向を偏光分割手段（半波長板）にて変換し、残りの半数のレーザ光を全反射ミラーで偏光合波手段の方向に反射し、偏光分割手段で偏光方向を変換したレーザ光とそうでないレーザ光とを偏光合波手段（偏光ビームスプリッタ）にて短軸方向に重ね合わせて短軸方向の長さを半分（上記のＤ１を小さくする）にした後に集光レンズを用いて集光している。
また特許文献３に記載された従来技術では、入射されたレーザ光の偏光方向に応じて屈折率が変化する複屈折材料部を用いて、一部のレーザ光の偏光方向を位相差部にて変換し、偏光方向を変換したレーザ光とそうでないレーザ光とを複屈折材料部に入射して（短軸方向に）重ね合わせて、更に集光レンズを用いて光ファイバに集光している。
特開平１１−０６８１９７号公報
特開２００３−１０３３８９号公報
特開２００４−３３４１６９号公報
また特許文献２に記載された従来技術では、特許文献２の図２に示されているように、半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光を、２個のコリメートレンズ（長軸方向コリメートレンズと短軸方向コリメートレンズに相当）にて長軸方向及び短軸方向において平行光に変換（上記のｔａｎθ１を小さくする）した後、複数のレーザ光を短軸方向に２分割して短軸方向の長さを半分（上記のＤ１を小さくする）にした後に、２分割した各々を集光レンズで集光してプリズムを透過させて一個所に集光している。
また特許文献２の図３に示されているように、半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光を、２個のコリメートレンズ（長軸方向コリメートレンズと短軸方向コリメートレンズに相当）にて長軸方向及び短軸方向において平行光に変換（上記のｔａｎθ１を小さくする）した後、短軸方向において複数のレーザ光の半数の偏光方向を偏光分割手段（半波長板）にて変換し、残りの半数のレーザ光を全反射ミラーで偏光合波手段の方向に反射し、偏光分割手段で偏光方向を変換したレーザ光とそうでないレーザ光とを偏光合波手段（偏光ビームスプリッタ）にて短軸方向に重ね合わせて短軸方向の長さを半分（上記のＤ１を小さくする）にした後に集光レンズを用いて集光している。
また特許文献３に記載された従来技術では、入射されたレーザ光の偏光方向に応じて屈折率が変化する複屈折材料部を用いて、一部のレーザ光の偏光方向を位相差部にて変換し、偏光方向を変換したレーザ光とそうでないレーザ光とを複屈折材料部に入射して（短軸方向に）重ね合わせて、更に集光レンズを用いて光ファイバに集光している。
特許文献１に記載された従来技術では、リニアアレイＬＤから出射されるレーザ光をレーザロッドに集光するまでの集光経路に、シリンドリカルレンズ、シリンドリカルレンズアレイ、３個のプリズム、（球面）レンズを用いており、これら６個もの光学素子を適切な位置に位置決めしなければならないため、位置決めに非常に手間がかかる。
また特許文献２の図２に示されている半導体レーザ集光装置では、半導体レーザアレイから出射されるレーザ光を集光するまでの集光経路に、２個のコリメートレンズ、２個の集光レンズ、２個のプリズムを用いており、これら６個もの光学素子を適切な位置に位置決めしなければならないため、位置決めに非常に手間がかかる。
また特許文献２の図３に示されている半導体レーザ集光装置では、半導体レーザアレイから出射されるレーザ光を集光するまでの集光経路に、２個のコリメートレンズ、偏光分割手段、全反射ミラー、偏光合波手段、集光レンズを用いており、これら６個もの光学素子を適切な位置に位置決めしなければならないため、位置決めに非常に手間がかかる。
また特許文献３に記載された従来技術は、コリメートレンズ及び集光レンズの他に、複屈折材料部を用いて２つのレーザ光を短軸方向に重ね合わせて集光しているが、複屈折材料部の入射面側の異なる２個所に入射したレーザ光が出射面側の同じ位置から出射するように複屈折材料部の成分と長さの調整に手間がかかる。また、複屈折材料部内ではレーザ光は広がってしまうため、重ね合わせの効果が少なくなってしまう。これを防止するためには、複屈折材料部の前に長軸方向コリメートレンズと短軸方向コリメートレンズが必要である。この場合、半導体レーザアレイから出射されるレーザ光を集光するまでの集光経路に、複屈折材料部の前に配置する２個のコリメートレンズ、位相差部、複屈折材料部、複屈折材料部の後に配置するコリメートレンズ、集光レンズが必要であり、これら６個もの光学素子を適切な位置に位置決めしなければならないため、位置決めに非常に手間がかかる。
また特許文献２の図２に示されている半導体レーザ集光装置では、半導体レーザアレイから出射されるレーザ光を集光するまでの集光経路に、２個のコリメートレンズ、２個の集光レンズ、２個のプリズムを用いており、これら６個もの光学素子を適切な位置に位置決めしなければならないため、位置決めに非常に手間がかかる。
また特許文献２の図３に示されている半導体レーザ集光装置では、半導体レーザアレイから出射されるレーザ光を集光するまでの集光経路に、２個のコリメートレンズ、偏光分割手段、全反射ミラー、偏光合波手段、集光レンズを用いており、これら６個もの光学素子を適切な位置に位置決めしなければならないため、位置決めに非常に手間がかかる。
また特許文献３に記載された従来技術は、コリメートレンズ及び集光レンズの他に、複屈折材料部を用いて２つのレーザ光を短軸方向に重ね合わせて集光しているが、複屈折材料部の入射面側の異なる２個所に入射したレーザ光が出射面側の同じ位置から出射するように複屈折材料部の成分と長さの調整に手間がかかる。また、複屈折材料部内ではレーザ光は広がってしまうため、重ね合わせの効果が少なくなってしまう。これを防止するためには、複屈折材料部の前に長軸方向コリメートレンズと短軸方向コリメートレンズが必要である。この場合、半導体レーザアレイから出射されるレーザ光を集光するまでの集光経路に、複屈折材料部の前に配置する２個のコリメートレンズ、位相差部、複屈折材料部、複屈折材料部の後に配置するコリメートレンズ、集光レンズが必要であり、これら６個もの光学素子を適切な位置に位置決めしなければならないため、位置決めに非常に手間がかかる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、半導体レーザから出射されるレーザ光等、発光部から出射される光をより小さく集光できるとともに、集光する集光経路における光学素子の数を低減し、当該光学素子の位置決めをより容易にすることができる分割合波ユニット及び半導体レーザ集光装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの分割合波ユニットである。
請求項１に記載の分割合波ユニットは、発光部から出射された所定の偏光方向を示す第１偏光方向を有する所定幅の光を幅方向に集光する分割合波ユニットであって、前記幅方向に対して分割された一部の光が入射されるとともに入射された前記第１偏光方向を有する光の偏光方向を第２偏光方向に変換して出射する位相差部と、前記第１偏光方向と前記第２偏光方向の一方の偏光方向の光を透過するとともに他方の偏光方向の光を反射する選択透過面が前記幅方向に対して所定角度で配置され、且つ前記位相差部に対して光の出射方向に直列となる位置に配置された合波部材と、前記幅方向に対して前記分割された残りの光が入射されて透過させるとともに、入射側と対向する側に、透過してきた光の進行方向を前記選択透過面に向かうように変換する全反射面が前記幅方向に対して所定角度で配置された伝搬部材と、を一体的に構成したものである。
そして前記合波部材にて、前記位相差部の側から入射された光と前記全反射面の側から入射された光とを重ね合わせて前記幅方向に対して集光して出射する。
請求項１に記載の分割合波ユニットは、発光部から出射された所定の偏光方向を示す第１偏光方向を有する所定幅の光を幅方向に集光する分割合波ユニットであって、前記幅方向に対して分割された一部の光が入射されるとともに入射された前記第１偏光方向を有する光の偏光方向を第２偏光方向に変換して出射する位相差部と、前記第１偏光方向と前記第２偏光方向の一方の偏光方向の光を透過するとともに他方の偏光方向の光を反射する選択透過面が前記幅方向に対して所定角度で配置され、且つ前記位相差部に対して光の出射方向に直列となる位置に配置された合波部材と、前記幅方向に対して前記分割された残りの光が入射されて透過させるとともに、入射側と対向する側に、透過してきた光の進行方向を前記選択透過面に向かうように変換する全反射面が前記幅方向に対して所定角度で配置された伝搬部材と、を一体的に構成したものである。
そして前記合波部材にて、前記位相差部の側から入射された光と前記全反射面の側から入射された光とを重ね合わせて前記幅方向に対して集光して出射する。
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの分割合波ユニットである。
請求項２に記載の分割合波ユニットは、発光部から出射された所定の偏光方向を示す第１偏光方向を有する所定幅の光を幅方向に集光する分割合波ユニットであって、前記幅方向に対して分割された一部の光が入射されるとともに入射された前記第１偏光方向を有する光の偏光方向を第２偏光方向に変換して出射する位相差部と、前記幅方向に対して前記分割された残りの光が入射され、前記第１偏光方向と前記第２偏光方向の一方の偏光方向の光を透過するとともに他方の偏光方向の光を反射する選択透過面が前記幅方向に対して所定角度で配置された合波部材と、前記位相差部に対して光の出射方向に直列となる位置に配置されて前記位相差部から出射された光を透過し、入射側と対向する側に、透過してきた光の進行方向を前記選択透過面に向かうように変換する全反射面が前記幅方向に対して所定角度で配置された伝搬部材と、を一体的に構成したものである。
そして前記合波部材にて、前記発光部の側から入射された光と前記全反射面の側から入射された光とを重ね合わせて前記幅方向に対して集光して出射する。
請求項２に記載の分割合波ユニットは、発光部から出射された所定の偏光方向を示す第１偏光方向を有する所定幅の光を幅方向に集光する分割合波ユニットであって、前記幅方向に対して分割された一部の光が入射されるとともに入射された前記第１偏光方向を有する光の偏光方向を第２偏光方向に変換して出射する位相差部と、前記幅方向に対して前記分割された残りの光が入射され、前記第１偏光方向と前記第２偏光方向の一方の偏光方向の光を透過するとともに他方の偏光方向の光を反射する選択透過面が前記幅方向に対して所定角度で配置された合波部材と、前記位相差部に対して光の出射方向に直列となる位置に配置されて前記位相差部から出射された光を透過し、入射側と対向する側に、透過してきた光の進行方向を前記選択透過面に向かうように変換する全反射面が前記幅方向に対して所定角度で配置された伝搬部材と、を一体的に構成したものである。
そして前記合波部材にて、前記発光部の側から入射された光と前記全反射面の側から入射された光とを重ね合わせて前記幅方向に対して集光して出射する。
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの分割合波ユニットである。
請求項３に記載の分割合波ユニットは、請求項１または２に記載の分割合波ユニットであって、前記位相差部と前記合波部材と前記伝搬部材との各々における前記幅方向の長さは、前記所定幅のほぼ半分であり、前記分割合波ユニットは、前記所定幅の光が入射されると、入射された光の前記幅方向への広がりを規制して、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて入射された光を幅方向に対して閉じ込める。
請求項３に記載の分割合波ユニットは、請求項１または２に記載の分割合波ユニットであって、前記位相差部と前記合波部材と前記伝搬部材との各々における前記幅方向の長さは、前記所定幅のほぼ半分であり、前記分割合波ユニットは、前記所定幅の光が入射されると、入射された光の前記幅方向への広がりを規制して、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて入射された光を幅方向に対して閉じ込める。
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの分割合波ユニットである。
請求項４に記載の分割合波ユニットは、請求項１に記載の分割合波ユニットであって、前記位相差部と前記合波部材と前記伝搬部材との各々における前記幅方向の長さは、前記所定幅のほぼ半分であり、更に、前記幅方向の長さが前記所定幅のほぼ半分であり且つ入射された光を透過する補助伝搬部材を、前記位相差部と前記合波部材との間、あるいは前記位相差部に対して光の入射側の少なくとも一方の位置に設け、前記分割合波ユニットは、前記所定幅の光が入射されると、入射された光の前記幅方向への広がりを規制して、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて入射された光を幅方向に対して閉じ込める。
請求項４に記載の分割合波ユニットは、請求項１に記載の分割合波ユニットであって、前記位相差部と前記合波部材と前記伝搬部材との各々における前記幅方向の長さは、前記所定幅のほぼ半分であり、更に、前記幅方向の長さが前記所定幅のほぼ半分であり且つ入射された光を透過する補助伝搬部材を、前記位相差部と前記合波部材との間、あるいは前記位相差部に対して光の入射側の少なくとも一方の位置に設け、前記分割合波ユニットは、前記所定幅の光が入射されると、入射された光の前記幅方向への広がりを規制して、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて入射された光を幅方向に対して閉じ込める。
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの分割合波ユニットである。
請求項５に記載の分割合波ユニットは、請求項２に記載の分割合波ユニットであって、前記位相差部と前記合波部材と前記伝搬部材との各々における前記幅方向の長さは、前記所定幅のほぼ半分であり、更に、前記幅方向の長さが前記所定幅のほぼ半分であり且つ入射された光を透過する補助伝搬部材を、前記合波部材に対して前記発光部の側、あるいは前記位相差部に対して光の入射側の少なくとも一方の位置に設け、前記分割合波ユニットは、前記所定幅の光が入射されると、入射された光の前記幅方向への広がりを規制して、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて入射された光を幅方向に対して閉じ込める。
請求項５に記載の分割合波ユニットは、請求項２に記載の分割合波ユニットであって、前記位相差部と前記合波部材と前記伝搬部材との各々における前記幅方向の長さは、前記所定幅のほぼ半分であり、更に、前記幅方向の長さが前記所定幅のほぼ半分であり且つ入射された光を透過する補助伝搬部材を、前記合波部材に対して前記発光部の側、あるいは前記位相差部に対して光の入射側の少なくとも一方の位置に設け、前記分割合波ユニットは、前記所定幅の光が入射されると、入射された光の前記幅方向への広がりを規制して、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて入射された光を幅方向に対して閉じ込める。
また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの分割合波ユニットである。
請求項６に記載の分割合波ユニットは、請求項４または５に記載の分割合波ユニットであって、前記伝搬部材と前記補助伝搬部材とが一体形成されている。
請求項６に記載の分割合波ユニットは、請求項４または５に記載の分割合波ユニットであって、前記伝搬部材と前記補助伝搬部材とが一体形成されている。
また、本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの分割合波ユニットである。
請求項７に記載の分割合波ユニットは、請求項１〜６のいずれかに記載の分割合波ユニットであって、前記発光部から出射された所定幅の光がほぼ１／２に分割される。
請求項７に記載の分割合波ユニットは、請求項１〜６のいずれかに記載の分割合波ユニットであって、前記発光部から出射された所定幅の光がほぼ１／２に分割される。
また、本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりの分割合波ユニットである。
請求項８に記載の分割合波ユニットは、請求項１〜７のいずれかに記載の分割合波ユニットであって、前記位相差部は、前記第１偏光方向を有する光の偏光方向を、前記第１偏光方向に対して直交する第２偏光方向に変換する。
請求項８に記載の分割合波ユニットは、請求項１〜７のいずれかに記載の分割合波ユニットであって、前記位相差部は、前記第１偏光方向を有する光の偏光方向を、前記第１偏光方向に対して直交する第２偏光方向に変換する。
また、本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとおりの半導体レーザ集光装置である。
請求項９に記載の半導体レーザ集光装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の分割合波ユニットと、長軸方向及び短軸方向にほぼ楕円状に拡がりながら進行するとともに所定の偏光方向を示す第１偏光方向を有するレーザ光を出射する発光部を有する半導体レーザと、前記発光部から出射されたレーザ光を長軸方向に対して平行光に変換する長軸方向コリメートレンズとを備え、前記レーザ光の幅方向を短軸方向に設定する。
そして前記発光部に対向させて前記長軸方向コリメートレンズを配置し、当該長軸方向コリメートレンズの出射面に対向させて前記分割合波ユニットを配置し、前記発光部から出射されたレーザ光を長軸方向に対して平行光にするとともに短軸方向に対応する幅方向の長さをほぼ半分にして集光する。
請求項９に記載の半導体レーザ集光装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の分割合波ユニットと、長軸方向及び短軸方向にほぼ楕円状に拡がりながら進行するとともに所定の偏光方向を示す第１偏光方向を有するレーザ光を出射する発光部を有する半導体レーザと、前記発光部から出射されたレーザ光を長軸方向に対して平行光に変換する長軸方向コリメートレンズとを備え、前記レーザ光の幅方向を短軸方向に設定する。
そして前記発光部に対向させて前記長軸方向コリメートレンズを配置し、当該長軸方向コリメートレンズの出射面に対向させて前記分割合波ユニットを配置し、前記発光部から出射されたレーザ光を長軸方向に対して平行光にするとともに短軸方向に対応する幅方向の長さをほぼ半分にして集光する。
また、本発明の第１０発明は、請求項１０に記載されたとおりの半導体レーザ集光装置である。
請求項１０に記載の半導体レーザ集光装置は、請求項９に記載の半導体レーザ集光装置であって、前記分割合波ユニットにおけるレーザ光の入射面に、前記長軸方向コリメートレンズを一体的に設ける。
請求項１０に記載の半導体レーザ集光装置は、請求項９に記載の半導体レーザ集光装置であって、前記分割合波ユニットにおけるレーザ光の入射面に、前記長軸方向コリメートレンズを一体的に設ける。
また、本発明の第１１発明は、請求項１１に記載されたとおりの半導体レーザ集光装置である。
請求項１１に記載の半導体レーザ集光装置は、請求項９または１０に記載の半導体レーザ集光装置であって、前記半導体レーザは、前記短軸方向に複数の発光部を有している。
前記分割合波ユニットは、前記複数の発光部を短軸方向に対して２分割し、２分割した一方の側の発光部から出射される複数のレーザ光を前記位相差部に入射し、前記２分割した他方の側の発光部から出射される複数のレーザ光を前記伝搬部材または前記合波部材に入射し、前記合波部材にて、前記２分割した一方の側の発光部から出射された複数のレーザ光と、前記２分割した他方の側の発光部から出射された複数のレーザ光とを重ね合わせて前記幅方向に対して集光して出射する。
請求項１１に記載の半導体レーザ集光装置は、請求項９または１０に記載の半導体レーザ集光装置であって、前記半導体レーザは、前記短軸方向に複数の発光部を有している。
前記分割合波ユニットは、前記複数の発光部を短軸方向に対して２分割し、２分割した一方の側の発光部から出射される複数のレーザ光を前記位相差部に入射し、前記２分割した他方の側の発光部から出射される複数のレーザ光を前記伝搬部材または前記合波部材に入射し、前記合波部材にて、前記２分割した一方の側の発光部から出射された複数のレーザ光と、前記２分割した他方の側の発光部から出射された複数のレーザ光とを重ね合わせて前記幅方向に対して集光して出射する。
請求項１または請求項２に記載の分割合波ユニットによれば、光学素子（この場合、位相差部と合波部材と伝搬部材）を一体的に構成することで光学素子の数を低減しているので、発光部から出射される光を集光する集光経路における光学素子をより容易に位置決めすることができる。
また、光を重ね合わせて幅方向を小さくするので、出射された光を集光レンズ等で集光した場合、より小さな径に集光することができる。
また、光を重ね合わせて幅方向を小さくするので、出射された光を集光レンズ等で集光した場合、より小さな径に集光することができる。
請求項３に記載の分割合波ユニットによれば、入射された光が幅方向に広がらないように、幅方向に対して光を閉じ込めて光を重ね合わせるため、幅方向に対してより小さく集光することができるとともに、短軸方向コリメートレンズを削減することが可能となり、光学素子の数をより低減することができる。
請求項４〜６のいずれかに記載の分割合波ユニットによれば、位相差部、合波部材、伝搬部材の各々において、分割合波ユニットへの光の入射方向の長さが種々の長さであっても、補助伝搬部材を用いて容易に調整することが可能である。
また、入射された光が幅方向に広がらないように、幅方向に対して光を閉じ込めて光を重ね合わせるため、幅方向に対してより小さく集光することができるとともに、短軸方向コリメートレンズを削減することが可能となり、光学素子の数をより低減することができる。
また、入射された光が幅方向に広がらないように、幅方向に対して光を閉じ込めて光を重ね合わせるため、幅方向に対してより小さく集光することができるとともに、短軸方向コリメートレンズを削減することが可能となり、光学素子の数をより低減することができる。
請求項７に記載の分割合波ユニットによれば、幅を１／２ずつに分割して重ね合わせることで、重ね合わせた際の幅を最も小さくすることができ、発光部から出射される光をより小さく集光することができる。
請求項８に記載の分割合波ユニットによれば、分割した第１偏光方向の光と第２偏光方向の光を、より容易に重ね合わせることができる。
請求項９に記載の半導体レーザ集光装置によれば、半導体レーザと、長軸方向コリメートレンズと、分割合波ユニットとを位置決めすればよく、より容易に位置決めすることができる。なお、分割合波ユニットから出射されたレーザ光（短軸方向の幅が半分となるように重ね合わせた（幅方向に対してより小さく集光することができる）レーザ光）は、従来と同様に集光レンズ等で集光すればよい。
請求項１０に記載の半導体レーザ集光装置によれば、分割合波ユニットと長軸方向コリメートレンズとを一体的に構成するため、発光部から出射される光を集光する集光経路における光学素子の数を更に低減し、当該光学素子の位置を、更に容易に位置決めすることができる。
請求項１１に記載の半導体レーザ集光装置によれば、２分割した一方のレーザ光（短軸方向に２分割した領域における一方の領域内のレーザ光）を他方のレーザ光（他方の領域内のレーザ光）と重ね合わせて短軸方向の幅を半分にするため、分割合波ユニットから出射されるレーザ光を集光レンズ等で集光した場合、より小さく集光することができる。
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。なお、全ての図面においてＸ軸方向は短軸方向を示しており、Ｙ軸方向は長軸方向を示しており、Ｚ軸方向は発光部から出射される光の出射方向を示している。
図２（Ａ）は、本発明の分割合波ユニット３０、及び分割合波ユニット３０を用いた半導体レーザ集光装置１における第１の実施の形態の例を示しており、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示した分割合波ユニット３０の構成を示している。
●●［第１の実施の形態（図２〜図６）］
第１の実施の形態は、図２（Ａ）に示すように、発光部（１２ａ〜１２ｈ）から出射されるレーザ光を分割合波ユニット３０にて短軸方向の幅が半分（幅１２Ｗ／２）になるように重ね合わせ、分割合波ユニット３０における位相差部３２と合波部材３１とを光の入射方向（発光部１２ａ〜１２ｈからの光の出射方向）に対して直列となる位置に配置したものである。なお、分割合波ユニット３０に入射する光の長軸方向については、長軸方向コリメートレンズ２０にて分割合波ユニット３０に入射する前に平行光にしている。
図２（Ａ）は、本発明の分割合波ユニット３０、及び分割合波ユニット３０を用いた半導体レーザ集光装置１における第１の実施の形態の例を示しており、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示した分割合波ユニット３０の構成を示している。
●●［第１の実施の形態（図２〜図６）］
第１の実施の形態は、図２（Ａ）に示すように、発光部（１２ａ〜１２ｈ）から出射されるレーザ光を分割合波ユニット３０にて短軸方向の幅が半分（幅１２Ｗ／２）になるように重ね合わせ、分割合波ユニット３０における位相差部３２と合波部材３１とを光の入射方向（発光部１２ａ〜１２ｈからの光の出射方向）に対して直列となる位置に配置したものである。なお、分割合波ユニット３０に入射する光の長軸方向については、長軸方向コリメートレンズ２０にて分割合波ユニット３０に入射する前に平行光にしている。
●［分割合波ユニット３０の構成（図２（Ａ）及び（Ｂ））］
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、分割合波ユニット３０は、入射された第１偏光方向を有する光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ））の偏光方向を第１偏光方向に対して直交する第２偏光方向に変換する位相差部３２（形状は略直方体）と、入射されて透過する光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ））の進行方向を変換（レーザ光Ｌ１（Ｂ１）の方向に変換）する全反射面３３ａを有する伝搬部材３３（形状は、傾斜面（全反射面）を有する略四角柱）と、第１偏光方向と第２偏光方向の一方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ１））を透過して他方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ１））を全反射する選択透過面３１ａを有する合波部材３１（形状は略直方体）とで構成されている。なお、伝搬部材３３、合波部材３１の材質はガラスや石英ガラス等である。
位相差部３２は、いわゆる半波長板（λ／２板）であり、材質は水晶等である。
合波部材３１は、いわゆるビームスプリッタであり、異なる偏光方向が混合している光を、それぞれの偏光方向の光に分離する通常の使い方を逆に利用して、異なる偏光方向の光を混合させる（重ね合わせる）。
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、分割合波ユニット３０は、入射された第１偏光方向を有する光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ））の偏光方向を第１偏光方向に対して直交する第２偏光方向に変換する位相差部３２（形状は略直方体）と、入射されて透過する光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ））の進行方向を変換（レーザ光Ｌ１（Ｂ１）の方向に変換）する全反射面３３ａを有する伝搬部材３３（形状は、傾斜面（全反射面）を有する略四角柱）と、第１偏光方向と第２偏光方向の一方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ１））を透過して他方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ１））を全反射する選択透過面３１ａを有する合波部材３１（形状は略直方体）とで構成されている。なお、伝搬部材３３、合波部材３１の材質はガラスや石英ガラス等である。
位相差部３２は、いわゆる半波長板（λ／２板）であり、材質は水晶等である。
合波部材３１は、いわゆるビームスプリッタであり、異なる偏光方向が混合している光を、それぞれの偏光方向の光に分離する通常の使い方を逆に利用して、異なる偏光方向の光を混合させる（重ね合わせる）。
発光部（１２ａ〜１２ｈ）から出射されるレーザ光Ｌ１は長軸方向の偏光方向を有しており、位相差部３２を透過させると偏光方向が短軸方向に変換される。
また、位相差部３２の短軸方向の長さ３２Ｗ、及び合波部材３１の短軸方向の長さ３１Ｗ、及び伝搬部材３３の短軸方向の長さ３３Ｗは、短軸方向に配置された発光部の一方の端部（発光部１２ａ）から他方の端部（発光部１２ｈ）の短軸方向の幅１２Ｗのほぼ半分である。そして位相差部３２と合波部材３１とを、発光部から出射されたレーザ光の出射方向に対して直列となる位置に配置し、この直列となる位置に配置した位相差部３２及び合波部材３１に対して、伝搬部材３３を並列（前記出射方向に対して並列）に、且つ短軸方向に対して直列となるように配置し、位相差部３２と合波部材３１と伝搬部材３３とを一体的に構成して分割合波ユニット３０を構成する（図２（Ａ）参照）。
また、全反射面３３ａは短軸方向に対して所定角度（例えば４５度）で設けられており、選択透過面３１ａも同様に短軸方向に対して所定角度（例えば４５度）で設けられている。このため、分割合波ユニット３０から出射されたレーザ光Ｌ１（Ａ１）とレーザ光Ｌ１（Ｂ２）は同一の方向（この場合、発光部（１２ａ〜１２ｈ）から出射された方向）となる。
また、位相差部３２の短軸方向の長さ３２Ｗ、及び合波部材３１の短軸方向の長さ３１Ｗ、及び伝搬部材３３の短軸方向の長さ３３Ｗは、短軸方向に配置された発光部の一方の端部（発光部１２ａ）から他方の端部（発光部１２ｈ）の短軸方向の幅１２Ｗのほぼ半分である。そして位相差部３２と合波部材３１とを、発光部から出射されたレーザ光の出射方向に対して直列となる位置に配置し、この直列となる位置に配置した位相差部３２及び合波部材３１に対して、伝搬部材３３を並列（前記出射方向に対して並列）に、且つ短軸方向に対して直列となるように配置し、位相差部３２と合波部材３１と伝搬部材３３とを一体的に構成して分割合波ユニット３０を構成する（図２（Ａ）参照）。
また、全反射面３３ａは短軸方向に対して所定角度（例えば４５度）で設けられており、選択透過面３１ａも同様に短軸方向に対して所定角度（例えば４５度）で設けられている。このため、分割合波ユニット３０から出射されたレーザ光Ｌ１（Ａ１）とレーザ光Ｌ１（Ｂ２）は同一の方向（この場合、発光部（１２ａ〜１２ｈ）から出射された方向）となる。
以上の構成により、分割合波ユニット３０は、発光部（１２ａから１２ｈ）から出射された所定の偏光方向（この場合、長軸方向）を示す第１偏光方向を有する所定幅（この場合、発光部１２ａ〜１２ｈの短軸方向を示す幅１２Ｗ）の幅方向に対して分割された一部の光（この場合、幅１２Ｗの半分の領域ＡＲ（Ａ）に含まれている発光部から出射される光）が位相差部３２に入射され、位相差部３２は入射された第１偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ））の偏光方向を第１偏光方向に対して直交する第２偏光方向に変換した光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ１））を出射する。
また幅方向に対して前記分割された残りの光（この場合、幅１２Ｗの残りの半分の領域ＡＲ（Ｂ）に含まれている発光部から出射される光（レーザ光Ｌ１（Ｂ）））が伝搬部材３３に入射され、伝搬部材３３に設けられた全反射面３３ａにて光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ））の進行方向は選択透過面３１ａに向かう方向（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ１）の方向）に変換される。
そして合波部材３１は、選択透過面３１ａにて、第１偏光方向と第２偏光方向の一方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ１））を透過させ、他方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ１））を反射（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ２）の方向に反射）することで、位相差部３２の側から入射された光と全反射面３３ａの側から入射された光とを重ね合わせて短軸方向に対して集光して出射する（レーザ光Ｌ１（Ａ）とレーザ光Ｌ１（Ｂ）とを幅方向（この場合、短軸方向）に重ね合わせて出射する）。
また幅方向に対して前記分割された残りの光（この場合、幅１２Ｗの残りの半分の領域ＡＲ（Ｂ）に含まれている発光部から出射される光（レーザ光Ｌ１（Ｂ）））が伝搬部材３３に入射され、伝搬部材３３に設けられた全反射面３３ａにて光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ））の進行方向は選択透過面３１ａに向かう方向（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ１）の方向）に変換される。
そして合波部材３１は、選択透過面３１ａにて、第１偏光方向と第２偏光方向の一方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ１））を透過させ、他方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ１））を反射（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ２）の方向に反射）することで、位相差部３２の側から入射された光と全反射面３３ａの側から入射された光とを重ね合わせて短軸方向に対して集光して出射する（レーザ光Ｌ１（Ａ）とレーザ光Ｌ１（Ｂ）とを幅方向（この場合、短軸方向）に重ね合わせて出射する）。
なお、図２（Ａ）における位相差部３２を透過したレーザ光Ｌ１（Ａ１）は、レーザ光Ｌ１（Ｂ）と偏光方向が異なるため、境界部３３ｂ（図２（Ｂ）参照）を互いに超えないことが好ましい。
例えばレーザ光Ｌ１（Ａ１）が境界部３３ｂを超えて伝搬部材３３内に入って全反射面３３ａで反射されると、次の選択透過面３１ａで反射されずに透過してしまう。そこで、境界部３３ｂ（入射するレーザ光を幅方向に２分割する境界部分）に、短軸方向に広がるレーザ光を全反射する臨界角（例えば８０度程度）となるような屈折率差になる物質（紫外線硬化樹脂や、石英系化合物（ポリシラン、ポリシラザン）もしくはエポキシ等の接着剤や、蒸着膜、ガラス素材等）を用いることが好ましい。
例えばレーザ光Ｌ１（Ａ１）が境界部３３ｂを超えて伝搬部材３３内に入って全反射面３３ａで反射されると、次の選択透過面３１ａで反射されずに透過してしまう。そこで、境界部３３ｂ（入射するレーザ光を幅方向に２分割する境界部分）に、短軸方向に広がるレーザ光を全反射する臨界角（例えば８０度程度）となるような屈折率差になる物質（紫外線硬化樹脂や、石英系化合物（ポリシラン、ポリシラザン）もしくはエポキシ等の接着剤や、蒸着膜、ガラス素材等）を用いることが好ましい。
●［半導体レーザ集光装置１の構成（図２〜図４）］
図２（Ａ）に示すように、本発明の半導体レーザ集光装置１は、半導体レーザアレイ１０、長軸方向コリメートレンズ２０、分割合波ユニット３０にて構成されている。
発光部（１２ａ〜１２ｈ）からは、所定の偏光方向（例えば長軸方向）を有するレーザ光Ｌ１が出射され、出射されたレーザ光Ｌ１は長軸方向コリメートレンズ２０にて長軸方向において平行光に変換される（図３（Ａ）参照）。また、短軸方向については特に集光しないが、分割合波ユニット３０の屈折率を適切に選定することで、短軸方向については分割合波ユニット３０内にレーザ光を収めることが可能である（図３（Ｂ）参照）。
上記に説明したように、位相差部３２と合波部材３１と伝搬部材３３との各々における短軸方向の長さは、発光部の短軸方向の長さ（複数の発光部が短軸方向に配置された幅１２Ｗ）のほぼ半分である。これにより、分割合波ユニット３０は、入射されたレーザ光Ｌ１の短軸方向への広がりを規制し、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて、入射された光を短軸方向に対して閉じ込めている。
図２（Ａ）に示すように、本発明の半導体レーザ集光装置１は、半導体レーザアレイ１０、長軸方向コリメートレンズ２０、分割合波ユニット３０にて構成されている。
発光部（１２ａ〜１２ｈ）からは、所定の偏光方向（例えば長軸方向）を有するレーザ光Ｌ１が出射され、出射されたレーザ光Ｌ１は長軸方向コリメートレンズ２０にて長軸方向において平行光に変換される（図３（Ａ）参照）。また、短軸方向については特に集光しないが、分割合波ユニット３０の屈折率を適切に選定することで、短軸方向については分割合波ユニット３０内にレーザ光を収めることが可能である（図３（Ｂ）参照）。
上記に説明したように、位相差部３２と合波部材３１と伝搬部材３３との各々における短軸方向の長さは、発光部の短軸方向の長さ（複数の発光部が短軸方向に配置された幅１２Ｗ）のほぼ半分である。これにより、分割合波ユニット３０は、入射されたレーザ光Ｌ１の短軸方向への広がりを規制し、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて、入射された光を短軸方向に対して閉じ込めている。
図２（Ａ）に示すように、本実施の形態における半導体レーザ集光装置１では、半導体レーザアレイ１０に対して長軸方向コリメートレンズ２０と分割合波ユニット３０を位置決めするのみでよいため、位置決めの調整が容易である。
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）の例に示すように、本実施の形態における半導体レーザ集光装置１を用いて光ファイバ８０に集光する場合、半導体レーザアレイ１０に対して、長軸方向コリメートレンズ２０、分割合波ユニット３０、長軸方向集光レンズ５０、短軸方向集光レンズ６０を位置決めすればよく、例えば特開平１１−０６８１９７号公報や特開２００３−１０３３８９号公報にて提案されている半導体レーザ集光装置よりも、発光部から出射される光を集光する集光経路における光学素子の数を低減し、光学素子の位置決めをより容易にすることができる。
なお、図３（Ｂ）に示す例では、レーザ光の集光経路を容易に認識可能とするために、発光部１２ａ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｈからのレーザ光のみを記載している。
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）の例では短軸方向コリメートレンズを省略しているが、長軸方向コリメートレンズ２０と分割合波ユニット３０との間に、アレイ状の短軸方向コリメートレンズを配置して、光を短軸方向についても平行光に変換して分割合波ユニット３０に入射するようにしてもよい。この場合、図１（Ｄ）におけるθ１を非常に小さくできるので、より小さな径の光ファイバ８０に集光することが可能である。
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）の例に示すように、本実施の形態における半導体レーザ集光装置１を用いて光ファイバ８０に集光する場合、半導体レーザアレイ１０に対して、長軸方向コリメートレンズ２０、分割合波ユニット３０、長軸方向集光レンズ５０、短軸方向集光レンズ６０を位置決めすればよく、例えば特開平１１−０６８１９７号公報や特開２００３−１０３３８９号公報にて提案されている半導体レーザ集光装置よりも、発光部から出射される光を集光する集光経路における光学素子の数を低減し、光学素子の位置決めをより容易にすることができる。
なお、図３（Ｂ）に示す例では、レーザ光の集光経路を容易に認識可能とするために、発光部１２ａ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｈからのレーザ光のみを記載している。
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）の例では短軸方向コリメートレンズを省略しているが、長軸方向コリメートレンズ２０と分割合波ユニット３０との間に、アレイ状の短軸方向コリメートレンズを配置して、光を短軸方向についても平行光に変換して分割合波ユニット３０に入射するようにしてもよい。この場合、図１（Ｄ）におけるθ１を非常に小さくできるので、より小さな径の光ファイバ８０に集光することが可能である。
なお図４（Ａ）に示すように、図２（Ａ）に示す分割合波ユニット３０と長軸方向コリメートレンズ２０とを一体的に構成することも可能である。図４（Ａ）は、長軸方向コリメートレンズＬｉｎ１を位相差部３２及び伝搬部材３３の入射面に固定（接着）して一体的に構成した例を示している。この場合、発光部から出射される光を集光する集光経路における光学素子の数を更に低減することが可能であり、光学素子の位置決めを更に容易にすることができる。
また分割合波ユニット３０の出射面に、出射されたレーザ光を長軸方向に対して集光する長軸方向集光レンズを一体的に構成することもできる。図４（Ｂ）は、合波部材３１の出射面（すなわち、分割合波ユニット３０の出射面）に、長軸方向集光レンズＬｏｕｔ１を合波部材３１の出射面に固定（接着）して一体的に構成した例を示している。
もちろん、分割合波ユニット３０に長軸方向コリメートレンズと長軸方向集光レンズの双方を一体的に構成することも可能である。
また分割合波ユニット３０の出射面に、出射されたレーザ光を長軸方向に対して集光する長軸方向集光レンズを一体的に構成することもできる。図４（Ｂ）は、合波部材３１の出射面（すなわち、分割合波ユニット３０の出射面）に、長軸方向集光レンズＬｏｕｔ１を合波部材３１の出射面に固定（接着）して一体的に構成した例を示している。
もちろん、分割合波ユニット３０に長軸方向コリメートレンズと長軸方向集光レンズの双方を一体的に構成することも可能である。
●［分割合波ユニット３０における他の構成例（図５）］
次に図５を用いて分割合波ユニット３０における他の構成例について説明する。なお、図５の例では位相差部３２が容易に識別できるように位相差部３２にハッチングを施している。また、図中の３３ｂは既に説明したように、所定の屈折率差となる物質（紫外線硬化樹脂や、石英系化合物（ポリシラン、ポリシラザン）もしくはエポキシ等の接着剤や、蒸着膜、ガラス素材等）の境界部３３ｂである。
図２〜図４の例に示した分割合波ユニット３０は、位相差部３２と合波部材３１とがレーザ出射方向（Ｚ軸方向）に対して直列となる位置に配置されており、この位相差部３２と合波部材３１に対して伝搬部材３３が並列となる位置に配置（レーザ出射方向に並列、且つ短軸方向に直列）されていればよい。
図５における分割合波ユニット３０は基本的な構造であり、分割合波ユニット３０Ａは位相差部３２と合波部材３１との間に補助伝搬部材３４（伝搬部材３３と同様の材質、且つ短軸方向の長さは位相差部３２等と同じ）を挟んだ例を示している。また分割合波ユニット３０Ｂは位相差部３２の入射面側に補助伝搬部材３４を設けた例を示しており、分割合波ユニット３０Ｃは、分割合波ユニット３０Ｂにおける伝搬部材３３と補助伝搬部材３４とを一体化した例を示している。
補助伝搬部材３４は、位相差部３２と合波部材３１との間、あるいは位相差部３２に対して光の入射側、の少なくとも一方の位置に配置されていればよい。
なお、分割合波ユニット３０における他の構成例はこれらに限定されるものではない。
次に図５を用いて分割合波ユニット３０における他の構成例について説明する。なお、図５の例では位相差部３２が容易に識別できるように位相差部３２にハッチングを施している。また、図中の３３ｂは既に説明したように、所定の屈折率差となる物質（紫外線硬化樹脂や、石英系化合物（ポリシラン、ポリシラザン）もしくはエポキシ等の接着剤や、蒸着膜、ガラス素材等）の境界部３３ｂである。
図２〜図４の例に示した分割合波ユニット３０は、位相差部３２と合波部材３１とがレーザ出射方向（Ｚ軸方向）に対して直列となる位置に配置されており、この位相差部３２と合波部材３１に対して伝搬部材３３が並列となる位置に配置（レーザ出射方向に並列、且つ短軸方向に直列）されていればよい。
図５における分割合波ユニット３０は基本的な構造であり、分割合波ユニット３０Ａは位相差部３２と合波部材３１との間に補助伝搬部材３４（伝搬部材３３と同様の材質、且つ短軸方向の長さは位相差部３２等と同じ）を挟んだ例を示している。また分割合波ユニット３０Ｂは位相差部３２の入射面側に補助伝搬部材３４を設けた例を示しており、分割合波ユニット３０Ｃは、分割合波ユニット３０Ｂにおける伝搬部材３３と補助伝搬部材３４とを一体化した例を示している。
補助伝搬部材３４は、位相差部３２と合波部材３１との間、あるいは位相差部３２に対して光の入射側、の少なくとも一方の位置に配置されていればよい。
なお、分割合波ユニット３０における他の構成例はこれらに限定されるものではない。
●［発光部から出射される光の偏光方向の違いによる集光パターンの違い（図６）］
以上に説明した第１の実施の形態では、発光部から出射される光の偏光方向が長軸方向（Ｓ偏光）の例を説明した（選択透過面３１ａは短軸方向の偏光方向の光（Ｐ偏光）を透過して長軸方向の偏光方向の光（Ｓ偏光）を反射する）。しかし、発光部から出射される光の偏光方向は、長軸方向の場合もあれば、短軸方向の場合もある。この違いによる集光のパターンの違いを図６に示す。
以上に説明した第１の実施の形態では、発光部から出射される光の偏光方向が長軸方向（Ｓ偏光）の例を説明した（選択透過面３１ａは短軸方向の偏光方向の光（Ｐ偏光）を透過して長軸方向の偏光方向の光（Ｓ偏光）を反射する）。しかし、発光部から出射される光の偏光方向は、長軸方向の場合もあれば、短軸方向の場合もある。この違いによる集光のパターンの違いを図６に示す。
図６（Ａ）は、図２（Ａ）にて説明したパターンであり、分割合波ユニット３０に入射される光の偏光方向が長軸方向（Ｓ偏光）であり、合波部材３１が長軸方向の偏光方向の光（Ｓ偏光）を反射して短軸方向の偏光方向の光（Ｐ偏光）を透過するパターンである。この場合、分割合波ユニット３０にて集光された光の出射方向は発光部（１２ａ〜１２ｈ）からの出射方向と同一である。
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に対して、分割合波ユニット３０に入射される光の偏光方向が短軸方向（Ｐ偏光）である点が異なる。この場合、分割合波ユニット３０にて集光された光の出射方向は発光部（１２ａ〜１２ｈ）からの出射方向から９０度折り曲げられた短軸方向である。
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に対して、分割合波ユニット３０に入射される光の偏光方向が短軸方向（Ｐ偏光）である点が異なる。この場合、分割合波ユニット３０にて集光された光の出射方向は発光部（１２ａ〜１２ｈ）からの出射方向から９０度折り曲げられた短軸方向である。
●●［第２の実施の形態（図７）］
第２の実施の形態は、図７（Ａ）に示すように、分割合波ユニット３０における位相差部３２と合波部材３１との配置位置が第１の実施の形態とは異なり、位相差部３２と合波部材３１とがレーザ光の出射方向（Ｚ軸方向）に対して並列となる位置に配置されており、位相差部３２と伝搬部材３３とをレーザ光の出射方向（Ｚ軸方向）に対して直列となる位置に配置された分割合波ユニット３０を構成するものである（なお、伝搬部材３３と合波部材３１は、レーザ出射方向に並列、且つ短軸方向に直列となる位置に配置）。
この分割合波ユニット３０の構成が第１の実施の形態との相違点であり、長軸方向コリメートレンズ２０等、分割合波ユニット３０の他は同じ（共通）であるため、相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
なお、図７（Ａ）に示す例では、合波部材３１に対してレーザ光の出射方向に直列に補助伝搬部材３４を設けて（分割合波ユニット３０の）入射面の位置を揃えている。
第２の実施の形態は、図７（Ａ）に示すように、分割合波ユニット３０における位相差部３２と合波部材３１との配置位置が第１の実施の形態とは異なり、位相差部３２と合波部材３１とがレーザ光の出射方向（Ｚ軸方向）に対して並列となる位置に配置されており、位相差部３２と伝搬部材３３とをレーザ光の出射方向（Ｚ軸方向）に対して直列となる位置に配置された分割合波ユニット３０を構成するものである（なお、伝搬部材３３と合波部材３１は、レーザ出射方向に並列、且つ短軸方向に直列となる位置に配置）。
この分割合波ユニット３０の構成が第１の実施の形態との相違点であり、長軸方向コリメートレンズ２０等、分割合波ユニット３０の他は同じ（共通）であるため、相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
なお、図７（Ａ）に示す例では、合波部材３１に対してレーザ光の出射方向に直列に補助伝搬部材３４を設けて（分割合波ユニット３０の）入射面の位置を揃えている。
第２の実施の形態における分割合波ユニット３０は、発光部（１２ａ〜１２ｈ）から出射された所定の偏光方向（この場合、長軸方向）を示す第１偏光方向を有する所定幅（この場合、発光部１２ａ〜１２ｈの短軸方向を示す幅１２Ｗ）の幅方向に対して分割された一部の光（この場合、幅１２Ｗの半分の領域ＡＲ（Ｂ）に含まれている発光部から出射される光）が位相差部３２に入射され、位相差部３２は入射された第１偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ））の偏光方向を第１偏光方向に対して直交する第２偏光方向に変換した光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ１））を出射する。
そして伝搬部材３３は、位相差部３２に対して光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ））の出射方向（この場合、Ｚ軸方向）に直列となる位置に配置されており、位相差部３２にて変換された偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ１））を透過させ、入射側と対向する側に設けられた全反射面３３ａ（短軸方向に対して所定角度）にて選択透過面３１ａ（短軸方向に対して所定角度）に向かう方向に反射する（反射後のレーザ光はレーザ光Ｌ１（Ｂ２））。
また幅方向（この場合、短軸方向）に対して前記分割された残りの光（この場合、幅１２Ｗの残りの半分の領域のＡＲ（Ａ）に含まれている発光部から出射される光（レーザ光Ｌ１（Ａ）））は合波部材３１に入射される。そして合波部材３１は、第１偏光方向と第２偏光方向の一方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ））を反射し、他方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ２））を透過することで、発光部（１２ａ〜１２ｈ）の側から入射された光と全反射面３３ａの側から入射された光とを重ね合わせて短軸方向に対して集光して出射する（レーザ光Ｌ１（Ａ１）とレーザ光Ｌ１（Ｂ２）とを幅方向（この場合、短軸方向）に重ね合わせて出射する）。
そして伝搬部材３３は、位相差部３２に対して光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ））の出射方向（この場合、Ｚ軸方向）に直列となる位置に配置されており、位相差部３２にて変換された偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ１））を透過させ、入射側と対向する側に設けられた全反射面３３ａ（短軸方向に対して所定角度）にて選択透過面３１ａ（短軸方向に対して所定角度）に向かう方向に反射する（反射後のレーザ光はレーザ光Ｌ１（Ｂ２））。
また幅方向（この場合、短軸方向）に対して前記分割された残りの光（この場合、幅１２Ｗの残りの半分の領域のＡＲ（Ａ）に含まれている発光部から出射される光（レーザ光Ｌ１（Ａ）））は合波部材３１に入射される。そして合波部材３１は、第１偏光方向と第２偏光方向の一方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ａ））を反射し、他方の偏光方向の光（この場合、レーザ光Ｌ１（Ｂ２））を透過することで、発光部（１２ａ〜１２ｈ）の側から入射された光と全反射面３３ａの側から入射された光とを重ね合わせて短軸方向に対して集光して出射する（レーザ光Ｌ１（Ａ１）とレーザ光Ｌ１（Ｂ２）とを幅方向（この場合、短軸方向）に重ね合わせて出射する）。
●［分割合波ユニット３０における他の構成例（図７（Ｂ））］
次に図７（Ｂ）を用いて、第２の実施の形態における分割合波ユニット３０の他の構成例について説明する。なお、位相差部３２が容易に識別できるように位相差部３２にハッチングを施している点と、図中における３３ｂは、図７（Ｂ）中の３０Ｎで示す分割合波ユニットの場合には、所定の屈折率差となる接着剤等の境界部３３ｂである点は、図５の説明と同様である。ただし、図７（Ｂ）中で３０Ｎ以外の分割合波ユニットにおける境界部３３ｂには、透過率が高く、使用している光学素子（合波部材３１、伝搬部材３３等）と概同屈折率の材質が望ましい。
図７（Ｂ）における分割合波ユニット３０Ｌは基本的な構造であり、補助伝搬部材３４にて（分割合波ユニット３０Ｌの）入射面の位置を揃えている。なお、境界部３４ｂは合波部材３１と補助伝搬部材３４との境界部分（境界部３３ｂと同様の接着剤等）であり、全反射面３３ａにて反射されたレーザ光が合波部材３１の外部に漏れることを抑制している。なお、境界部３３ｂは、位相差部３２を透過して偏光方向が変換されたレーザ光が、全反射面３３ａに当たらずに合波部材３１に入ることを抑制し、また補助伝搬部材３４を透過する光が、伝搬部材３３に入射して合波部材３１で所望する方向とは別の方向に出射することを抑制する。
分割合波ユニット３０Ｍは補助伝搬部材３４を省略した例を示しており、分割合波ユニット３０Ｎは、伝搬部材３３と補助伝搬部材３４のレーザ光の出射方向への長さがそれぞれ延長された例を示している。また分割合波ユニット３０Ｐは位相差部３２の入射面側に補助伝搬部材３４Ａを設けており、補助伝搬部材３４の入射面と補助伝搬部材３４Ａの入射面とを揃えたものである。
また分割合波ユニット３０Ｑは、分割合波ユニット３０Ｐにおける補助伝搬部材３４と補助伝搬部材３４Ａとを一体化した例を示している。
補助伝搬部材３４、３４Ａは、合波部材３１に対して発光部（１２ａ〜１２ｈ）の側、あるいは位相差部３２に対して光の入射側、の少なくとも一方の位置に配置されていればよい。
なお、分割合波ユニット３０における他の構成例はこれらに限定されるものではない。
また、第１の実施の形態と同様に、長軸方向コリメートレンズ及び長軸方向集光レンズの少なくとも一方を分割合波ユニット３０に一体的に構成することが可能である（図示省略）。
次に図７（Ｂ）を用いて、第２の実施の形態における分割合波ユニット３０の他の構成例について説明する。なお、位相差部３２が容易に識別できるように位相差部３２にハッチングを施している点と、図中における３３ｂは、図７（Ｂ）中の３０Ｎで示す分割合波ユニットの場合には、所定の屈折率差となる接着剤等の境界部３３ｂである点は、図５の説明と同様である。ただし、図７（Ｂ）中で３０Ｎ以外の分割合波ユニットにおける境界部３３ｂには、透過率が高く、使用している光学素子（合波部材３１、伝搬部材３３等）と概同屈折率の材質が望ましい。
図７（Ｂ）における分割合波ユニット３０Ｌは基本的な構造であり、補助伝搬部材３４にて（分割合波ユニット３０Ｌの）入射面の位置を揃えている。なお、境界部３４ｂは合波部材３１と補助伝搬部材３４との境界部分（境界部３３ｂと同様の接着剤等）であり、全反射面３３ａにて反射されたレーザ光が合波部材３１の外部に漏れることを抑制している。なお、境界部３３ｂは、位相差部３２を透過して偏光方向が変換されたレーザ光が、全反射面３３ａに当たらずに合波部材３１に入ることを抑制し、また補助伝搬部材３４を透過する光が、伝搬部材３３に入射して合波部材３１で所望する方向とは別の方向に出射することを抑制する。
分割合波ユニット３０Ｍは補助伝搬部材３４を省略した例を示しており、分割合波ユニット３０Ｎは、伝搬部材３３と補助伝搬部材３４のレーザ光の出射方向への長さがそれぞれ延長された例を示している。また分割合波ユニット３０Ｐは位相差部３２の入射面側に補助伝搬部材３４Ａを設けており、補助伝搬部材３４の入射面と補助伝搬部材３４Ａの入射面とを揃えたものである。
また分割合波ユニット３０Ｑは、分割合波ユニット３０Ｐにおける補助伝搬部材３４と補助伝搬部材３４Ａとを一体化した例を示している。
補助伝搬部材３４、３４Ａは、合波部材３１に対して発光部（１２ａ〜１２ｈ）の側、あるいは位相差部３２に対して光の入射側、の少なくとも一方の位置に配置されていればよい。
なお、分割合波ユニット３０における他の構成例はこれらに限定されるものではない。
また、第１の実施の形態と同様に、長軸方向コリメートレンズ及び長軸方向集光レンズの少なくとも一方を分割合波ユニット３０に一体的に構成することが可能である（図示省略）。
●［発光部から出射される光の偏光方向の違いによる集光パターンの違い（図８）］
以上に説明した第２の実施の形態では、発光部から出射される光の偏光方向が長軸方向（Ｓ偏光）の例を説明した（選択透過面３１ａは短軸方向の偏光方向の光（Ｐ偏光）を透過して長軸方向の偏光方向の光（Ｓ偏光）を反射する）。しかし、発光部から出射される光の偏光方向は、長軸方向の場合もあれば、短軸方向の場合もある。この違いによる集光のパターンの違いを図８に示す。
以上に説明した第２の実施の形態では、発光部から出射される光の偏光方向が長軸方向（Ｓ偏光）の例を説明した（選択透過面３１ａは短軸方向の偏光方向の光（Ｐ偏光）を透過して長軸方向の偏光方向の光（Ｓ偏光）を反射する）。しかし、発光部から出射される光の偏光方向は、長軸方向の場合もあれば、短軸方向の場合もある。この違いによる集光のパターンの違いを図８に示す。
図８（Ａ）は、図７（Ａ）にて説明したパターンであり、分割合波ユニット３０に入射される光の偏光方向が長軸方向（Ｓ偏光）であり、合波部材３１が長軸方向の偏光方向の光（Ｓ偏光）を反射して短軸方向の偏光方向の光（Ｐ偏光）を透過するパターンである。この場合、分割合波ユニット３０にて集光された光の出射方向は発光部（１２ａ〜１２ｈ）からの出射方向から９０度折り曲げられた短軸方向である。
図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に対して、分割合波ユニット３０に入射される光の偏光方向が短軸方向（Ｐ偏光）である点が異なる。この場合、分割合波ユニット３０にて集光された光の出射方向は発光部（１２ａ〜１２ｈ）からの出射方向と同一である。
図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に対して、分割合波ユニット３０に入射される光の偏光方向が短軸方向（Ｐ偏光）である点が異なる。この場合、分割合波ユニット３０にて集光された光の出射方向は発光部（１２ａ〜１２ｈ）からの出射方向と同一である。
●［半導体レーザ集光装置１の応用例（図９〜図１１）］
図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す例は、長軸方向及び短軸方向に二次元状に配置された複数の発光部（１２ａ、１２ｂ・・）を有するスタック型の半導体レーザアレイ１０から出射される全レーザ光をまとめて集光する半導体レーザ集光装置の構成の例である（図９（Ａ）は長軸方向側から見た図を示しており、図９（Ｂ）は短軸方向側から見た図を示している）。
この例では、図３に示した分割合波ユニット３０を長軸方向に延長している。なお図９（Ｂ）は、レーザ光の集光経路を容易に認識可能とするために、発光部１２ａ、１２ｈからのレーザ光のみを記載している。
また、分割合波ユニット３０の入射面側には、長軸方向コリメートレンズ２０を設けて一体的に構成している。
そして分割合波ユニット３０から出射された各レーザ光は、長軸方向集光レンズ５０にて長軸方向に集光され、短軸方向集光レンズ６０にて短軸方向に集光され、光ファイバ８０に入射される。
図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す例は、長軸方向及び短軸方向に二次元状に配置された複数の発光部（１２ａ、１２ｂ・・）を有するスタック型の半導体レーザアレイ１０から出射される全レーザ光をまとめて集光する半導体レーザ集光装置の構成の例である（図９（Ａ）は長軸方向側から見た図を示しており、図９（Ｂ）は短軸方向側から見た図を示している）。
この例では、図３に示した分割合波ユニット３０を長軸方向に延長している。なお図９（Ｂ）は、レーザ光の集光経路を容易に認識可能とするために、発光部１２ａ、１２ｈからのレーザ光のみを記載している。
また、分割合波ユニット３０の入射面側には、長軸方向コリメートレンズ２０を設けて一体的に構成している。
そして分割合波ユニット３０から出射された各レーザ光は、長軸方向集光レンズ５０にて長軸方向に集光され、短軸方向集光レンズ６０にて短軸方向に集光され、光ファイバ８０に入射される。
また図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示す例は、長軸方向及び短軸方向に二次元状に配置された複数の発光部（１２ａ、１２ｂ・・）を有する半導体レーザアレイ１０から出射されるレーザ光を、長軸方向に並んだ発光部毎に集光する半導体レーザ集光装置の構成の例である。
分割合波ユニット３０は長軸方向（Ｙ軸方向）に並んだ複数の発光部（１２ａ、１２ａ１、１２ａ２・・）から出射されるレーザ光Ｌ１を入射可能とするために、長軸方向に長く構成されており、入射面側には各長軸方向コリメートレンズ２０が一体的に設けられており、出射面側には短軸方向コリメートレンズ４０が一体的に設けられている（短軸方向コリメートレンズ４０は省略してもよい）。
そして分割合波ユニット３０から出射された各レーザ光Ｌ１は、長軸方向集光レンズ５０にて長軸方向に集光され、短軸方向集光レンズアレイ６０にて短軸方向に集光され、分割合波ユニット３０毎に設けた光ファイバ８０に入射される。
分割合波ユニット３０は長軸方向（Ｙ軸方向）に並んだ複数の発光部（１２ａ、１２ａ１、１２ａ２・・）から出射されるレーザ光Ｌ１を入射可能とするために、長軸方向に長く構成されており、入射面側には各長軸方向コリメートレンズ２０が一体的に設けられており、出射面側には短軸方向コリメートレンズ４０が一体的に設けられている（短軸方向コリメートレンズ４０は省略してもよい）。
そして分割合波ユニット３０から出射された各レーザ光Ｌ１は、長軸方向集光レンズ５０にて長軸方向に集光され、短軸方向集光レンズアレイ６０にて短軸方向に集光され、分割合波ユニット３０毎に設けた光ファイバ８０に入射される。
また図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示す例は、光源１０の１個の発光部１２ａから出射される光を集光する集光装置の構成の例である。
分割合波ユニット３０は、幅方向（この例では短軸方向であり、Ｘ軸方向）の長さが発光部１２ａの幅方向の長さとほぼ同じであり、入射された光の幅を半分に集光して出射する。
そして分割合波ユニット３０から出射された光Ｌ１は、長軸方向集光レンズ５０にて長軸方向に集光され、短軸方向集光レンズ６０にて短軸方向に集光され、光ファイバ８０に入射される。
分割合波ユニット３０は、幅方向（この例では短軸方向であり、Ｘ軸方向）の長さが発光部１２ａの幅方向の長さとほぼ同じであり、入射された光の幅を半分に集光して出射する。
そして分割合波ユニット３０から出射された光Ｌ１は、長軸方向集光レンズ５０にて長軸方向に集光され、短軸方向集光レンズ６０にて短軸方向に集光され、光ファイバ８０に入射される。
本発明の分割合波ユニット３０、及び半導体レーザ集光装置１は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
また、本実施の形態の説明では、分割合波ユニット３０にて半導体レーザのレーザ光を集光する半導体レーザ集光装置１の例を説明したが、分割合波ユニット３０は、半導体レーザのレーザ光の集光に限定されず、種々の光を集光する集光装置として利用することが可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
また、本実施の形態の説明では、分割合波ユニット３０にて半導体レーザのレーザ光を集光する半導体レーザ集光装置１の例を説明したが、分割合波ユニット３０は、半導体レーザのレーザ光の集光に限定されず、種々の光を集光する集光装置として利用することが可能である。
１ 半導体レーザ集光装置
１０ 半導体レーザアレイ
１２ａ〜１２ｈ 発光部
２０ 長軸方向コリメートレンズ
３０、３０Ａ〜３０Ｃ、３０Ｌ〜３０Ｑ 分割合波ユニット
３１ 合波部材
３１ａ 選択透過面
３２ 位相差部
３３ 伝搬部材
３３ａ 全反射面
３３ｂ 境界部
３４、３４Ａ 補助伝搬部材
３４ｂ 境界部
５０ 長軸方向集光レンズ
６０ 短軸方向集光レンズ
８０ 光ファイバ
Ｌ１ レーザ光
１０ 半導体レーザアレイ
１２ａ〜１２ｈ 発光部
２０ 長軸方向コリメートレンズ
３０、３０Ａ〜３０Ｃ、３０Ｌ〜３０Ｑ 分割合波ユニット
３１ 合波部材
３１ａ 選択透過面
３２ 位相差部
３３ 伝搬部材
３３ａ 全反射面
３３ｂ 境界部
３４、３４Ａ 補助伝搬部材
３４ｂ 境界部
５０ 長軸方向集光レンズ
６０ 短軸方向集光レンズ
８０ 光ファイバ
Ｌ１ レーザ光
Claims (11)
- 発光部から出射された所定の偏光方向を示す第１偏光方向を有する所定幅の光を幅方向に集光する分割合波ユニットであって、
前記幅方向に対して分割された一部の光が入射されるとともに入射された前記第１偏光方向を有する光の偏光方向を第２偏光方向に変換して出射する位相差部と、
前記第１偏光方向と前記第２偏光方向の一方の偏光方向の光を透過するとともに他方の偏光方向の光を反射する選択透過面が前記幅方向に対して所定角度で配置され、且つ前記位相差部に対して光の出射方向に直列となる位置に配置された合波部材と、
前記幅方向に対して前記分割された残りの光が入射されて透過させるとともに、入射側と対向する側に、透過してきた光の進行方向を前記選択透過面に向かうように変換する全反射面が前記幅方向に対して所定角度で配置された伝搬部材と、を一体的に構成し、
前記合波部材にて、前記位相差部の側から入射された光と前記全反射面の側から入射された光とを重ね合わせて前記幅方向に対して集光して出射する、
ことを特徴とする分割合波ユニット。 - 発光部から出射された所定の偏光方向を示す第１偏光方向を有する所定幅の光を幅方向に集光する分割合波ユニットであって、
前記幅方向に対して分割された一部の光が入射されるとともに入射された前記第１偏光方向を有する光の偏光方向を第２偏光方向に変換して出射する位相差部と、
前記幅方向に対して前記分割された残りの光が入射され、前記第１偏光方向と前記第２偏光方向の一方の偏光方向の光を透過するとともに他方の偏光方向の光を反射する選択透過面が前記幅方向に対して所定角度で配置された合波部材と、
前記位相差部に対して光の出射方向に直列となる位置に配置されて前記位相差部から出射された光を透過し、入射側と対向する側に、透過してきた光の進行方向を前記選択透過面に向かうように変換する全反射面が前記幅方向に対して所定角度で配置された伝搬部材と、を一体的に構成し、
前記合波部材にて、前記発光部の側から入射された光と前記全反射面の側から入射された光とを重ね合わせて前記幅方向に対して集光して出射する、
ことを特徴とする分割合波ユニット。 - 請求項１または２に記載の分割合波ユニットであって、
前記位相差部と前記合波部材と前記伝搬部材との各々における前記幅方向の長さは、前記所定幅のほぼ半分であり、
前記分割合波ユニットは、前記所定幅の光が入射されると、入射された光の前記幅方向への広がりを規制して、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて入射された光を幅方向に対して閉じ込める、
ことを特徴とする分割合波ユニット。 - 請求項１に記載の分割合波ユニットであって、
前記位相差部と前記合波部材と前記伝搬部材との各々における前記幅方向の長さは、前記所定幅のほぼ半分であり、
更に、
前記幅方向の長さが前記所定幅のほぼ半分であり且つ入射された光を透過する補助伝搬部材を、前記位相差部と前記合波部材との間、あるいは前記位相差部に対して光の入射側の少なくとも一方の位置に設け、
前記分割合波ユニットは、前記所定幅の光が入射されると、入射された光の前記幅方向への広がりを規制して、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて入射された光を幅方向に対して閉じ込める、
ことを特徴とする分割合波ユニット。 - 請求項２に記載の分割合波ユニットであって、
前記位相差部と前記合波部材と前記伝搬部材との各々における前記幅方向の長さは、前記所定幅のほぼ半分であり、
更に、
前記幅方向の長さが前記所定幅のほぼ半分であり且つ入射された光を透過する補助伝搬部材を、前記合波部材に対して前記発光部の側、あるいは前記位相差部に対して光の入射側の少なくとも一方の位置に設け、
前記分割合波ユニットは、前記所定幅の光が入射されると、入射された光の前記幅方向への広がりを規制して、光を重ね合わせて出射するまでの経路にて入射された光を幅方向に対して閉じ込める、
ことを特徴とする分割合波ユニット。 - 請求項４または５に記載の分割合波ユニットであって、
前記伝搬部材と前記補助伝搬部材とが一体形成されている、
ことを特徴とする分割合波ユニット。 - 請求項１〜６のいずれかに記載の分割合波ユニットであって、
前記発光部から出射された所定幅の光がほぼ１／２に分割されることを特徴とする分割合波ユニット。 - 請求項１〜７のいずれかに記載の分割合波ユニットであって、
前記位相差部は、前記第１偏光方向を有する光の偏光方向を、前記第１偏光方向に対して直交する第２偏光方向に変換することを特徴とする分割合波ユニット。 - 請求項１〜８のいずれかに記載の分割合波ユニットと、
長軸方向及び短軸方向にほぼ楕円状に拡がりながら進行するとともに所定の偏光方向を示す第１偏光方向を有するレーザ光を出射する発光部を有する半導体レーザと、
前記発光部から出射されたレーザ光を長軸方向に対して平行光に変換する長軸方向コリメートレンズと、を備え、
前記レーザ光の幅方向を短軸方向に設定し、
前記発光部に対向させて前記長軸方向コリメートレンズを配置し、当該長軸方向コリメートレンズの出射面に対向させて前記分割合波ユニットを配置し、前記発光部から出射されたレーザ光を長軸方向に対して平行光にするとともに短軸方向に対応する幅方向の長さをほぼ半分にして集光する、
ことを特徴とする半導体レーザ集光装置。 - 請求項９に記載の半導体レーザ集光装置であって、
前記分割合波ユニットにおけるレーザ光の入射面に、前記長軸方向コリメートレンズを一体的に設ける、
ことを特徴とする半導体レーザ集光装置。 - 請求項９または１０に記載の半導体レーザ集光装置であって、
前記半導体レーザは、前記短軸方向に複数の発光部を有しており、
前記分割合波ユニットは、前記複数の発光部を短軸方向に対して２分割し、２分割した一方の側の発光部から出射される複数のレーザ光を前記位相差部に入射し、
前記２分割した他方の側の発光部から出射される複数のレーザ光を前記伝搬部材または前記合波部材に入射し、
前記合波部材にて、前記２分割した一方の側の発光部から出射された複数のレーザ光と、前記２分割した他方の側の発光部から出射された複数のレーザ光とを重ね合わせて前記幅方向に対して集光して出射する、
ことを特徴とする半導体レーザ集光装置。
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