JP2008021900A - Laser condensing device - Google Patents

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Yoshinobu Katou
喜紳 加藤
Hiromitsu Ota
浩充 太田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser condensing device capable of increasing the density of luminous flux without crowding a plurality of semiconductor laser arrays, by suppressing diffusion to long- and short-axis directions wherein the luminous flux is formed of a plurality of laser beams emitted from the semiconductor laser array. <P>SOLUTION: The laser condensing device has: a laser unit 36 composed of the semiconductor laser array 31 and a long-axis collimating lens 35; and a condensing duct 65 having duct width Wg and duct thickness Tg, and one end face formed on a reflection surface MM that has a prescribed angle θ to a duct upper surface MU and orthogonally crosses a duct side MS. A plurality of condensing units are used, where the emission of the laser unit opposes the upper surface of the duct, and the laser unit is arranged to the condensing duct so that the luminous flux reflecting on the reflection surface is guided in the condensing duct in the longitudinal direction of the duct. Each condensing duct is superposed in the thickness direction of the duct, so that the longitudinal direction of the duct coincides, and the emission surface MR of each condensing duct is positioned on the same plane. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ光を集光するレーザ集光装置に関し、特に半導体レーザアレイから出射される半導体レーザの光束を集光するレーザ集光装置に関する。   The present invention relates to a laser condensing device that condenses laser light, and more particularly to a laser condensing device that condenses a light beam of a semiconductor laser emitted from a semiconductor laser array.

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アレイや、半導体レーザアレイ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アレイは、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。
In recent years, semiconductor lasers have a high oscillation efficiency (˜50%), and therefore there is an increasing need for using them as excitation light for solid-state lasers or as direct processing light sources. Also, semiconductor laser manufacturers have provided a semiconductor laser array in which a plurality of emitters (light emitting portions) are arranged one-dimensionally, or a semiconductor laser in which a plurality of emitters (light emitting portions) are arranged in a two-dimensional manner by stacking semiconductor laser arrays. The stack is commercialized.
For example, a general semiconductor laser array is obtained by mounting a semiconductor laser chip having an external dimension of about 10 mm in length, about 0.2 mm in thickness, and about 1 mm in width to a heat sink, and about 1 μm in length in the thickness direction. In the vertical direction, about 10 light emitting portions having a pitch of about 500 μm are integrated. Then, a laser beam with an output of about 2 W is emitted from one light emitting unit. If these are condensed to increase the power density and used as excitation light or directly as a processing light source, metal welding, drilling, cutting, etc. can be performed.

一般的な半導体レーザアレイ(発光部が一次元配置)において、図1(A)の例に示すように、発光部(31a〜31h)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(31a〜31h)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。以下の説明では、半導体レーザアレイの各発光部(この場合、31a〜31h)から出射されるレーザ光をまとめた光(発光部31aから出射されるレーザ光L1と、発光部31bから出射されるレーザ光L1と・・発光部31hから出射されるレーザ光L1とをまとめた光)を「光束」と記載する。
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。
In a general semiconductor laser array (light emitting portions are one-dimensionally arranged), as shown in the example of FIG. 1A, the laser light L1 emitted from the light emitting portions (31a to 31h) is in the major axis direction and the minor axis direction. It progresses while spreading in an almost elliptical shape. As shown in the example of FIG. 1B, the major axis direction spread angle θf is about several tens of degrees (for example, 30 to 40 degrees), and the minor axis direction spread angle θs is several degrees (for example, 3 degrees). ~ 4 degrees). In addition, as described above, the dimensions of the light emitting units (31a to 31h) are about 1 μm in the major axis direction and about 100 to 200 μm in the minor axis direction in a general semiconductor laser array. In the following description, light (laser light L1 emitted from the light emitting part 31a and light emitted from the light emitting part 31b) is a combination of laser lights emitted from the respective light emitting parts (in this case, 31a to 31h) of the semiconductor laser array. The light that combines the laser light L1 and the laser light L1 emitted from the light emitting section 31h) will be referred to as “light beam”.
The condensing property of the laser light depends on the beam parameter product indicated by “beam diameter * divergence angle”. In the case of the semiconductor laser array as described above, the beam parameter product in the major axis direction is about 0.2 mm · mrad, The beam parameter product in the short axis direction is 200 mm · mrad. For this reason, when condensing, it is relatively easy to condense in the long axis direction, but it is relatively difficult to condense in the short axis direction.

例えば、特許文献1に記載された従来技術では、複数の半導体レーザアレイからの各々の光束を平行光に変換して、それぞれの半導体レーザアレイ用の反射部材を用いて各光束を同一方向にして長軸方向に並べてレーザ光の密度を高くしている。
また、特許文献2に記載された従来技術では、半導体レーザアレイを長軸方向に積層した半導体レーザスタックを用い、各半導体レーザアレイに長軸方向コリメートレンズを設けて、光束を長軸方向については平行光に変換し、光束毎に用意した光反射面を用いて各光束の長軸方向の間隔が短くなるように並べてレーザ光の密度を高くしている。
また、特許文献3及び特許文献4に記載された従来技術では、各半導体レーザアレイには長軸方向コリメートレンズを設けて、光束を長軸方向については平行光に変換し、半導体レーザアレイと冷却プレートとを長軸方向に交互に重ねた積層ユニットを2組用いている。一方の組の積層ユニットから出射される長軸方向に並んだ光束における冷却プレートによる隙間の部分に、他方の組の光束が入るように工夫されている。
特開2001−044574号公報 特開2001−215443号公報 特開2003−124558号公報 特開平11−072743号公報
For example, in the prior art described in Patent Document 1, each light beam from a plurality of semiconductor laser arrays is converted into parallel light, and each light beam is made to be in the same direction using a reflecting member for each semiconductor laser array. The density of the laser beam is increased along the long axis direction.
Further, in the prior art described in Patent Document 2, a semiconductor laser stack in which semiconductor laser arrays are stacked in the major axis direction is used, and a collimating lens in the major axis direction is provided in each semiconductor laser array, so that the luminous flux is about the major axis direction. The light beams are converted into parallel light and arranged so that the interval in the major axis direction of each light beam is shortened using a light reflecting surface prepared for each light beam to increase the density of the laser light.
In the prior art described in Patent Document 3 and Patent Document 4, each semiconductor laser array is provided with a long-axis collimating lens, and the light beam is converted into parallel light in the long-axis direction. Two sets of stacked units in which plates are alternately stacked in the major axis direction are used. The other set of light beams is devised so that the light beams arranged in the major axis direction emitted from one set of stacked units enter the gap portion formed by the cooling plate.
JP 2001-044574 A JP 2001-215443 A JP 2003-124558 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-072743

半導体レーザアレイから出射されるレーザ光の光束は、上記したとおり、ビームパラメータプロダクトが比較的小さい長軸方向については広がり角が大きいが比較的集光が容易であり、コリメートレンズを用いて平行光に変換することも容易である。しかし、短軸方向については広がり角が小さいにもかかわらず、ビームパラメータプロダクトが比較的大きく、コリメートレンズの配置が困難であるとともに、平行光に変換することも困難である。
特許文献1に記載された従来技術では、光束の長軸方向の広がり角(例えば30度〜40度)は無視できない大きさであるためコリメータを用いて長軸方向に変換しているが、光束の短軸方向の広がり角(例えば3度〜4度)は無視しており短軸方向のコリメータを特に用いることなく、短軸方向についてはもともと平行光であるものとして扱っている。これでは、半導体レーザアレイから反射部材までの距離、及び反射部材から先では、レーザ光は空間を伝播し、距離が長くなると短軸方向の広がり角により、レーザ光の密度が低下するため好ましくない。また、複数の半導体レーザアレイを用いて高出力化する際、半導体レーザアレイを対向させて配置し、それに合わせて反射部材を用意(特許文献1の図5)する例と、半導体レーザアレイを放射状に配置し、それに合わせて反射部材を用意(特許文献1の図6)する例と、が提案されている。対向させて配置する例では、半導体レーザアレイの数を増やすと反射部材で反射した後の光束の長さが長くなり、短軸方向の広がり角の影響が大きくなり、好ましくない。また、放射状に配置する例では、半導体レーザアレイの数が空間的に制限され、所望する数の半導体レーザアレイを配置できない場合があり、同時に反射部材の形状が複雑になる。
As described above, the laser beam emitted from the semiconductor laser array has a large divergence angle in the major axis direction where the beam parameter product is relatively small, but is relatively easy to collect light. It is also easy to convert to However, although the divergence angle is small in the minor axis direction, the beam parameter product is relatively large, it is difficult to arrange the collimating lens, and it is also difficult to convert it into parallel light.
In the prior art described in Patent Document 1, the divergence angle (for example, 30 to 40 degrees) in the long axis direction of the light beam is a non-negligible size, and is converted into the long axis direction using a collimator. The divergence angle in the minor axis direction (for example, 3 to 4 degrees) is ignored, and the minor axis direction is originally treated as parallel light without using a collimator in the minor axis direction. This is not preferable because the laser beam propagates through the space from the semiconductor laser array to the reflecting member and beyond the reflecting member, and the longer the distance, the lower the laser beam density due to the spread angle in the minor axis direction. . Further, when increasing the output using a plurality of semiconductor laser arrays, the semiconductor laser arrays are arranged to face each other, and a reflecting member is prepared accordingly (FIG. 5 of Patent Document 1), and the semiconductor laser array is radial. And an example in which a reflecting member is prepared in accordance therewith (FIG. 6 of Patent Document 1). In the example of being arranged opposite to each other, if the number of semiconductor laser arrays is increased, the length of the light beam after being reflected by the reflecting member is increased, and the influence of the spread angle in the minor axis direction is increased, which is not preferable. Further, in the example of the radial arrangement, the number of semiconductor laser arrays is spatially limited, and a desired number of semiconductor laser arrays may not be arranged.

また、特許文献2に記載された従来技術では、特許文献1と同様に、長軸方向については光束を平行光に変換しているが、光束の短軸方向の広がり角(例えば3度〜4度)は無視しており短軸方向のコリメータを特に用いることなく、短軸方向についてはもともと平行光であるものとして扱っている。これでは、半導体レーザアレイから光反射面までの距離、及び光反射面から先では、レーザ光は空間を伝播し、距離が長くなると短軸方向の広がり角により、レーザ光の密度が低下するため好ましくない。   In the prior art described in Patent Document 2, as in Patent Document 1, the light beam is converted into parallel light in the long axis direction, but the spread angle (for example, 3 degrees to 4 degrees) of the light beam in the short axis direction is converted. Therefore, the minor axis direction is originally treated as parallel light without using a collimator in the minor axis direction. In this case, the laser light propagates through the space from the semiconductor laser array to the light reflecting surface and beyond the light reflecting surface, and the laser light density decreases due to the spread angle in the short axis direction as the distance increases. It is not preferable.

また、特許文献3及び特許文献4に記載された従来技術では、レーザ光を高密度にするがために半導体レーザアレイを長軸方向に積層して密集させた結果、放熱ができなくなり、半導体レーザアレイと水冷プレートとを交互に積層しており、水冷の冷却装置を必要とするため、コスト高になってしまう。また、特許文献1及び2と同様に、長軸方向については光束を平行光に変換しているが、光束の短軸方向の広がり角(例えば3度〜4度)は無視しており短軸方向のコリメータを特に用いることなく、短軸方向についてはもともと平行光であるものとして扱っている。これでは、半導体レーザアレイから反射面までの距離、及び反射面から先では、レーザ光は空間を伝播し、距離が長くなると短軸方向の広がり角により、レーザ光の密度が低下するため好ましくない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光による光束について、長軸方向及び短軸方向への拡散を抑制し、複数の半導体レーザアレイを密集させることなく光束の密度をより高くすることが可能なレーザ集光装置を提供することを課題とする。
Also, in the prior art described in Patent Document 3 and Patent Document 4, as a result of stacking the semiconductor laser arrays in the long axis direction in order to increase the density of the laser light, it is impossible to dissipate heat. Since the array and the water cooling plate are alternately stacked, and a water cooling device is required, the cost increases. Similarly to Patent Documents 1 and 2, the light beam is converted into parallel light in the major axis direction, but the spread angle (for example, 3 to 4 degrees) of the light beam in the minor axis direction is ignored and the minor axis is ignored. Without using a directional collimator in particular, the minor axis direction is originally treated as parallel light. This is not preferable because the laser beam propagates through the space from the semiconductor laser array to the reflecting surface and beyond the reflecting surface, and the laser beam density decreases due to the spread angle in the short axis direction as the distance increases. .
The present invention has been devised in view of such points, and suppresses diffusion in the major axis direction and the minor axis direction with respect to a light beam by a plurality of laser beams emitted from the semiconductor laser array, and thereby a plurality of semiconductors. It is an object of the present invention to provide a laser condensing device that can increase the density of light flux without concentrating the laser array.

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レーザ集光装置である。
請求項1に記載のレーザ集光装置は、互いに直交する短軸方向と長軸方向に広がりながら進行するレーザ光を出射する複数の発光部が短軸方向に一列に配置された半導体レーザアレイと、当該複数の発光部に対向する位置に設けられて前記複数の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、で構成されたレーザユニットと、入射されたレーザ光を伝送可能であり、前記レーザユニットから出射される複数のレーザ光による光束の短軸方向の長さに対応するダクト幅と、前記光束の長軸方向の長さに対応するダクト厚さと、が各々一定に形成されているとともに、ダクト幅方向とダクト厚さ方向とに直交するダクト長手方向の長さは任意の長さに形成されており、前記ダクト長手方向における一方の端面を、ダクト幅方向とダクト長手方向とを含むダクト上面に対して所定角度を有するとともにダクト厚さ方向とダクト長手方向とを含むダクト側面に対して直交する反射面に形成した集光ダクトと、を備える。
そして、前記レーザユニットの短軸方向に対して前記集光ダクトのダクト幅方向とが一致するように前記レーザユニットの発光部と前記集光ダクトのダクト上面とを対向させ、且つ前記レーザユニットから出射される光束を前記集光ダクトの内側から前記反射面に当て、当該反射面にて反射した光束が当該集光ダクト内をダクト長手方向に導光されるように、前記集光ダクトに対して前記レーザユニットを配置して、当該レーザユニットと当該集光ダクトとで集光ユニットを構成する。
そして、前記集光ユニットを複数備え、各集光ユニットの集光ダクトを、ダクト長手方向が一致するようにダクト厚さ方向に重ね合わせるとともに、各集光ダクトの他方の端面となる出射面が同一平面上に位置するように重ね合わせた構造を有する。
As means for solving the above-mentioned problems, a first invention of the present invention is a laser condensing device as described in claim 1.
The laser condensing device according to claim 1 is a semiconductor laser array in which a plurality of light emitting portions that emit laser light that travels while spreading in a short axis direction and a long axis direction orthogonal to each other are arranged in a line in the short axis direction; A long-axis collimating lens that is provided at a position facing the plurality of light-emitting portions and converts laser light emitted from the plurality of light-emitting portions into parallel light with respect to the long-axis direction. The incident laser beam can be transmitted, the duct width corresponding to the length in the minor axis direction of the light beam by the plurality of laser beams emitted from the laser unit, and the length in the major axis direction of the light beam The corresponding duct thicknesses are formed to be constant, and the length in the duct longitudinal direction orthogonal to the duct width direction and the duct thickness direction is formed to an arbitrary length. Oh One end face is formed on a reflecting surface having a predetermined angle with respect to the upper surface of the duct including the duct width direction and the duct longitudinal direction and orthogonal to the duct side surface including the duct thickness direction and the duct longitudinal direction. An optical duct.
And the light emitting portion of the laser unit and the duct upper surface of the condensing duct are opposed so that the duct width direction of the condensing duct coincides with the short axis direction of the laser unit, and from the laser unit The emitted light beam is applied to the reflecting surface from the inside of the light collecting duct, and the light beam reflected by the reflecting surface is guided to the light collecting duct in the longitudinal direction of the duct through the light collecting duct. The laser unit is disposed, and the laser unit and the light collecting duct constitute a light collecting unit.
The light collecting unit includes a plurality of the light collecting units, and the light collecting ducts of the light collecting units are overlapped in the duct thickness direction so that the duct longitudinal directions coincide with each other. It has a structure where it is overlapped so as to be located on the same plane.

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レーザ集光装置である。
請求項2に記載のレーザ集光装置は、互いに直交する短軸方向と長軸方向に広がりながら進行するレーザ光を出射する複数の発光部が短軸方向に一列に配置された半導体レーザアレイと、当該複数の発光部に対向する位置に設けられて前記複数の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、で構成されたレーザユニットと、入射されたレーザ光を伝送可能であり、前記レーザユニットから出射される複数のレーザ光による光束の短軸方向の長さに対応するダクト幅と、前記光束の長軸方向の長さに対応するダクト厚さと、が各々一定に形成されているとともに、ダクト幅方向とダクト厚さ方向とに直交するダクト長手方向の長さは任意の長さに形成されており、前記ダクト長手方向における一方の端面を、ダクト厚さ方向とダクト長手方向とを含むダクト側面に対して所定角度を有するとともにダクト幅方向とダクト長手方向とを含むダクト上面に対して直交する反射面に形成した集光ダクトと、を備える。
そして、前記レーザユニットの短軸方向に対して前記集光ダクトのダクト長手方向とが一致するように前記レーザユニットの発光部と前記集光ダクトのダクト側面とを対向させ、且つ前記レーザユニットから出射される光束を前記集光ダクトの内側から前記反射面に当て、当該反射面にて反射した光束が当該集光ダクト内をダクト長手方向に導光されるように、前記集光ダクトに対して前記レーザユニットを配置して、当該レーザユニットと当該集光ダクトとで集光ユニットを構成する。
そして、前記集光ユニットを複数備え、各集光ユニットの集光ダクトを、ダクト長手方向が一致するようにダクト厚さ方向に重ね合わせるとともに、各集光ダクトの他方の端面となる出射面が同一平面上に位置するように重ね合わせた構造を有する。
The second invention of the present invention is the laser condensing device as described in claim 2.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser condensing device comprising: a semiconductor laser array in which a plurality of light emitting portions that emit laser light that travels while spreading in a short axis direction and a long axis direction perpendicular to each other are arranged in a line in the short axis direction; A long-axis collimating lens that is provided at a position facing the plurality of light-emitting portions and converts laser light emitted from the plurality of light-emitting portions into parallel light with respect to the long-axis direction. The incident laser beam can be transmitted, the duct width corresponding to the length in the minor axis direction of the light beam by the plurality of laser beams emitted from the laser unit, and the length in the major axis direction of the light beam The corresponding duct thicknesses are formed to be constant, and the length in the duct longitudinal direction orthogonal to the duct width direction and the duct thickness direction is formed to an arbitrary length. Oh One end face is formed on a reflecting surface having a predetermined angle with respect to the duct side surface including the duct thickness direction and the duct longitudinal direction and orthogonal to the duct upper surface including the duct width direction and the duct longitudinal direction. An optical duct.
And the light emitting part of the laser unit and the duct side surface of the condensing duct are made to face each other so that the longitudinal direction of the condensing duct coincides with the short axis direction of the laser unit, and from the laser unit The emitted light beam is applied to the reflecting surface from the inside of the light collecting duct, and the light beam reflected by the reflecting surface is guided to the light collecting duct in the longitudinal direction of the duct through the light collecting duct. The laser unit is disposed, and the laser unit and the light collecting duct constitute a light collecting unit.
The light collecting unit includes a plurality of the light collecting units, and the light collecting ducts of the light collecting units are overlapped in the duct thickness direction so that the duct longitudinal directions coincide with each other. It has a structure where it is overlapped so as to be located on the same plane.

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レーザ集光装置である。
請求項3に記載のレーザ集光装置は、請求項1または2に記載のレーザ集光装置であって、請求項1または請求項2に記載の、厚さ方向に重ね合わせた集光ダクト、と同一形状となるように集光ダクトが一体成形されている。
あるいは、請求項1または請求項2に記載の、厚さ方向に重ね合わせた集光ダクト、と同一形状となるように集光ダクトが長手方向に対して分割して成形されている。
A third invention of the present invention is the laser condensing device as described in the third aspect.
A laser condensing device according to claim 3 is the laser condensing device according to claim 1 or 2, wherein the condensing duct overlapped in the thickness direction according to claim 1 or 2, The condensing duct is integrally formed so as to have the same shape as the above.
Or the condensing duct is shape | molded by dividing | segmenting with respect to the longitudinal direction so that it may become the same shape as the condensing duct piled up in the thickness direction of Claim 1 or Claim 2.

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レーザ集光装置である。
請求項4に記載のレーザ集光装置は、請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ集光装置であって、各集光ユニットの集光ダクトの長手方向の長さを任意の長さとすることで、複数の前記半導体レーザアレイを発熱量に応じた間隔で配置して放熱板に固定し、前記放熱板には放熱フィンが設けられており、前記放熱フィンに対向させて冷却ファンが設けられている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the laser condensing device as set forth in the fourth aspect.
The laser condensing device according to claim 4 is the laser condensing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the length of the condensing duct of each condensing unit in the longitudinal direction is an arbitrary length. Thus, a plurality of the semiconductor laser arrays are arranged at intervals according to the heat generation amount and fixed to the heat radiating plate, and the heat radiating plate is provided with a heat radiating fin, and a cooling fan is provided facing the heat radiating fin. Is provided.

請求項1に記載のレーザ集光装置を用いれば、半導体レーザアレイから出射した光束を集光ダクトの内部に導光し、集光ダクトの内部で光束を全反射させて伝送することができ、光束における長軸方向と短軸方向への拡散を抑制し、集光ダクト内に光束を閉じ込めて伝送することができる。
また、集光ダクトの長さは任意に設定することができるので、光束の密度を高くするために複数の集光ユニットを用いて集光ダクトを重ね合わせても、各半導体レーザアレイの間隔を自由に設定することができるので、半導体レーザアレイを密集させることなく光束の密度をより高くすることができる。
If the laser condensing device according to claim 1 is used, the light beam emitted from the semiconductor laser array can be guided to the inside of the light collecting duct, and the light beam can be totally reflected inside the light collecting duct and transmitted. It is possible to suppress the diffusion of the light beam in the long axis direction and the short axis direction and confine the light beam in the light collecting duct for transmission.
Also, since the length of the condensing duct can be set arbitrarily, even if the condensing ducts are overlapped using a plurality of condensing units in order to increase the density of the luminous flux, the interval between the semiconductor laser arrays is increased. Since it can be set freely, the density of the light beam can be increased without making the semiconductor laser array dense.

請求項2に記載のレーザ集光装置では、請求項1に対して、集光ダクトの形状と、集光ダクトに対する半導体レーザアレイの配置位置を変更し、請求項1と同等の効果を得ることができるレーザ集光装置を構成できる。
これにより、半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光による光束について、長軸方向及び短軸方向への拡散を抑制し、複数の半導体レーザアレイを密集させることなく光束の密度をより高くすることができる。
The laser condensing device according to claim 2 is different from claim 1 in that the shape of the condensing duct and the arrangement position of the semiconductor laser array with respect to the condensing duct are changed to obtain the same effect as in the first aspect. A laser condensing device capable of performing
This suppresses diffusion in the major axis direction and minor axis direction of the luminous flux from the plurality of laser beams emitted from the semiconductor laser array, and increases the density of the luminous flux without concentrating the plurality of semiconductor laser arrays. Can do.

また、請求項3に記載のレーザ集光装置によれば、ダクト長手方向が一致するようにダクト厚さ方向に重ね合わせるとともに他方の端面となる出射面が同一平面上に位置するように重ね合わせた集光ダクトと、同一の機能を有する集光ダクトを実現することができ、製造方法の自由度が向上する。   According to the laser condensing device of claim 3, the overlapping is performed in the duct thickness direction so that the duct longitudinal directions are coincident with each other, and the other end face is placed on the same plane. Thus, the light collecting duct having the same function as that of the light collecting duct can be realized, and the degree of freedom of the manufacturing method is improved.

また、請求項4に記載のレーザ集光装置によれば、光束を高密度化できるにもかかわらず半導体レーザアレイの間隔を自由に設定することができ、放熱フィン、放熱板、冷却ファンで構成した空冷の冷却機構で冷却可能であるため、装置を小型化してより安価に実現することができる。   In addition, according to the laser condensing device of the fourth aspect, the interval between the semiconductor laser arrays can be freely set even though the luminous flux can be increased in density, and is constituted by the heat radiation fin, the heat radiation plate, and the cooling fan. Since the air can be cooled by the air cooling mechanism, the apparatus can be downsized and realized at a lower cost.

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。
図2は、本発明のレーザ集光装置68を用いたレーザ発振装置10の概略外観図の例を示しており、図2における各図は、左上から右に向かってそれぞれ背面図、平面図、正面図を示しており、下方の図は側面図を示している。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 shows an example of a schematic external view of the laser oscillation device 10 using the laser condensing device 68 of the present invention. Each figure in FIG. 2 is a rear view, a plan view, respectively, from the upper left to the right. A front view is shown, and a lower view shows a side view.

●[レーザ発振装置10の外観と構造(図2〜図4)]
図2に示すように、レーザ発振装置10は、略箱状の筐体(ケース)に収容されており、脚部10Sにて水平面に載置される。
筐体の背面10B(一方の側面に相当)には冷却用の空気を取り込む吸気口10Nが設けられており、筐体の正面10F(一方の側面と対向する側面に相当)には冷却風を排出する排気口10Eが設けられている。また、正面10Fには、出力レーザ光の状態等を設定するための各種の操作スイッチや、動作状態等を表示する表示パネルや、出力レーザ光を取り出すコネクタ等が配置された正面パネル10Gが設けられている。
また、筐体の上面10Uには、第2排気口10Cが設けられている。
● [Appearance and structure of laser oscillator 10 (FIGS. 2 to 4)]
As shown in FIG. 2, the laser oscillation device 10 is accommodated in a substantially box-shaped housing (case), and is placed on a horizontal surface by a leg portion 10 </ b> S.
An intake port 10N for taking in cooling air is provided on the rear surface 10B (corresponding to one side surface) of the housing, and cooling air is supplied to the front surface 10F (corresponding to the side surface facing one side surface) of the housing. An exhaust port 10E for discharging is provided. The front panel 10G is provided with a front panel 10G on which various operation switches for setting the state of the output laser light, a display panel for displaying the operation state, a connector for taking out the output laser light, and the like are arranged. It has been.
Further, a second exhaust port 10C is provided on the upper surface 10U of the housing.

次に、図3を用いて、出力レーザ発生装置(筐体内に収容されている)の構成を説明する。
本実施の形態にて説明するレーザ発振装置10は、半導体レーザアレイ31から出射されるレーザ光(以下、励起レーザ光と記載する)を励起光として用い、励起レーザ光をファイバレーザ用光ファイバ70に入射し、ファイバレーザ用光ファイバ70内で励起されたレーザ光(以下、出力レーザ光と記載する)を出力レーザとして取り出す。
図1(A)に示すように、半導体レーザアレイ31は、(一列に配置された)複数の発光部(31a〜31h)を有しており、各発光部から励起レーザ光が出力される。本実施の形態にて説明するレーザ発振装置10では、出力レーザ光を高出力化するために、複数の半導体レーザアレイ31を用いている。
Next, the configuration of the output laser generator (accommodated in the housing) will be described with reference to FIG.
The laser oscillation apparatus 10 described in the present embodiment uses laser light emitted from the semiconductor laser array 31 (hereinafter referred to as excitation laser light) as excitation light, and uses the excitation laser light as an optical fiber 70 for fiber laser. Then, laser light (hereinafter referred to as output laser light) excited in the fiber laser optical fiber 70 is extracted as an output laser.
As shown in FIG. 1A, the semiconductor laser array 31 has a plurality of light emitting portions (31a to 31h) (arranged in a line), and excitation laser light is output from each light emitting portion. In the laser oscillation device 10 described in the present embodiment, a plurality of semiconductor laser arrays 31 are used in order to increase the output laser light.

各半導体レーザアレイ31から出射される励起レーザ光は、励起レーザ集光ブロック60にて集光されてファイバレーザ用光ファイバ70の一方の端面(入射面)に入射される。
図3に示す例では、励起レーザ集光ブロック60は、半導体レーザアレイ31の複数の発光部から出射される励起レーザ光の光束を更に束ねる等して集光する集光ブロック61(詳細な説明は後述する)、集光ブロック61から出射される励起光束Linをほぼ平行光に変換する第1レンズ62、平行光に変換された励起光束Linをファイバレーザ用光ファイバ70の入射面に集光する第2レンズ64とで構成される。なお、ダイクロイックミラー63は、励起光束Linの波長の光を透過させて、出力レーザ光Loutの波長の光を反射するものである。
そして、ファイバレーザ用光ファイバ70から出射される出力レーザ光Loutは、出力レーザ集光ブロック80にて集光されて伝送用光ファイバ90の一方の端面(入射面)に入射される。
ファイバレーザ用光ファイバ70は、レーザ活性物質を含むコア72を有し、コア72の周囲をクラッド部材73で覆った光ファイバであり、入射された励起レーザ光を内部に閉じ込め、励起レーザ光がコア72に当たるとコア72の内部に出力レーザ光が励起され、出力レーザ光はコア72内で伝送される。また、ファイバレーザ用光ファイバ70には、励起レーザ光が入射される端面とは反対側の端面に、励起レーザ光及び出力レーザ光を反射するFBG(ファイバブラッググレーティング)71が設けられており、励起レーザ光の入射面側から出力レーザ光を取り出す構成としている。
The excitation laser light emitted from each semiconductor laser array 31 is condensed by the excitation laser condensing block 60 and is incident on one end surface (incident surface) of the fiber laser optical fiber 70.
In the example shown in FIG. 3, the excitation laser condensing block 60 condenses the condensing block 61 (detailed description) that further condenses the excitation laser light beams emitted from the plurality of light emitting units of the semiconductor laser array 31. The first lens 62 that converts the excitation light beam Lin emitted from the light collection block 61 into substantially parallel light, and the excitation light beam Lin converted into parallel light is collected on the incident surface of the optical fiber 70 for fiber laser. And the second lens 64. The dichroic mirror 63 transmits light having the wavelength of the excitation light beam Lin and reflects light having the wavelength of the output laser light Lout.
The output laser light Lout emitted from the fiber laser optical fiber 70 is condensed by the output laser condensing block 80 and is incident on one end face (incident surface) of the transmission optical fiber 90.
The optical fiber for a fiber laser 70 is an optical fiber having a core 72 containing a laser active substance, and the periphery of the core 72 is covered with a clad member 73. The incident excitation laser light is confined inside, and the excitation laser light is When hitting the core 72, the output laser light is excited inside the core 72, and the output laser light is transmitted in the core 72. The fiber laser optical fiber 70 is provided with an FBG (fiber Bragg grating) 71 that reflects the excitation laser light and the output laser light on the end surface opposite to the end surface on which the excitation laser light is incident. The output laser light is extracted from the incident surface side of the excitation laser light.

ファイバレーザ用光ファイバ70のコア72内で励起されて発生した出力レーザ光Loutは、励起光束Linの入射面から出力され、第2レンズ64にてほぼ平行光に変換され、ダイクロイックミラー63にて進行方向を変えられる。ダイクロイックミラー63は、励起光束Linの波長の光を透過させて、出力レーザ光Loutの波長の光を反射するものである。そして、進行方向を変えられた出力レーザ光Loutは、第3レンズ81にて集光されて伝送用光ファイバ90の入射面に入射される。伝送用光ファイバ90の出射面は、例えば正面パネル10Gに設けられた出力レーザ光を取り出すコネクタ等に接続される。
図3に示す例では、出力レーザ集光ブロック80は、第2レンズ64、ダイクロイックミラー63、第3レンズ81とで構成される。
ここで、半導体レーザアレイ31、及びファイバレーザ用光ファイバ70は、レーザ光を発生させるために発熱量が大きく、適切に冷却を行わなければ、劣化の進行や、各種の部品の熱膨張率の違いによる位置の誤差の増大に伴う出力レーザ光の出力低下等が発生する可能性がある。
本実施の形態にて説明するレーザ発振装置10は、図3にて説明した出力レーザ発生装置に、冷却機構を組み合わせて筐体内に収容している。この収容状態は、図5に示すとおりであり、各部品の概略外観等は図4に示すとおりである。
本実施の形態では、シンプルな冷却機構とすることで装置の小型化と保守性の向上を図るために、空冷の冷却機構を採用している。
The output laser light Lout generated by being excited in the core 72 of the fiber laser optical fiber 70 is output from the incident surface of the excitation light beam Lin, is converted into substantially parallel light by the second lens 64, and is converted by the dichroic mirror 63. You can change the direction of travel. The dichroic mirror 63 transmits light having the wavelength of the excitation light beam Lin and reflects light having the wavelength of the output laser light Lout. Then, the output laser light Lout whose traveling direction is changed is condensed by the third lens 81 and is incident on the incident surface of the transmission optical fiber 90. The outgoing surface of the transmission optical fiber 90 is connected to, for example, a connector for taking out output laser light provided on the front panel 10G.
In the example illustrated in FIG. 3, the output laser focusing block 80 includes a second lens 64, a dichroic mirror 63, and a third lens 81.
Here, the semiconductor laser array 31 and the optical fiber for fiber laser 70 generate a large amount of heat to generate laser light, and unless they are cooled properly, the progress of deterioration and the coefficient of thermal expansion of various components are reduced. There is a possibility that the output laser light will be lowered due to an increase in position error due to the difference.
The laser oscillation device 10 described in the present embodiment is housed in a housing by combining the output laser generator described in FIG. 3 with a cooling mechanism. This accommodation state is as shown in FIG. 5, and the outline appearance and the like of each component are as shown in FIG.
In the present embodiment, an air-cooled cooling mechanism is employed in order to reduce the size of the apparatus and improve maintainability by using a simple cooling mechanism.

図4に示すように、半導体レーザ放熱部材30は、半導体レーザアレイ31が固定されるベース放熱板32と、放熱を助長する複数の放熱板で形成された半導体レーザ放熱フィン33とで構成されている。なお、材質は熱伝導率が比較的高い銅やアルミ等であり、ベース放熱板32と半導体レーザ放熱フィン33との接触部には熱伝導性を有するシリコングリス等を用いてもよい。
ファイバレーザ放熱部材50は、ファイバレーザ用光ファイバ70が固定されるベース放熱板51と、放熱を助長する複数の放熱板で形成されたファイバレーザ放熱フィン52とで構成されている。なお、材質は熱伝導率が比較的高い銅やアルミ等であり、ベース放熱板51とファイバレーザ放熱フィン52との接触部には熱伝導性を有するシリコングリス等を用いてもよい。
また、ベース放熱板51には、半導体レーザ放熱部材30、励起レーザ集光ブロック60(この場合、集光ブロック61、第1レンズ62、第2レンズ64)、ファイバレーザ用光ファイバ70、出力レーザ集光ブロック80(この場合、第2レンズ64、ダイクロイックミラー63、第3レンズ81)、伝送用光ファイバ90等が位置決めされて固定される。
As shown in FIG. 4, the semiconductor laser heat radiating member 30 includes a base heat radiating plate 32 to which the semiconductor laser array 31 is fixed, and semiconductor laser radiating fins 33 formed of a plurality of heat radiating plates that promote heat dissipation. Yes. The material is copper, aluminum, or the like having a relatively high thermal conductivity. Silicon grease or the like having thermal conductivity may be used for the contact portion between the base heat radiation plate 32 and the semiconductor laser radiation fin 33.
The fiber laser heat radiating member 50 includes a base heat radiating plate 51 to which the fiber laser optical fiber 70 is fixed, and a fiber laser radiating fin 52 formed of a plurality of heat radiating plates for promoting heat radiation. The material is copper, aluminum, or the like having a relatively high thermal conductivity. Silicon grease or the like having thermal conductivity may be used for the contact portion between the base heat radiation plate 51 and the fiber laser radiation fins 52.
Further, the base heat radiating plate 51 includes a semiconductor laser radiating member 30, an excitation laser condensing block 60 (in this case, a condensing block 61, a first lens 62, and a second lens 64), an optical fiber for fiber laser 70, and an output laser. The condensing block 80 (in this case, the second lens 64, the dichroic mirror 63, the third lens 81), the transmission optical fiber 90, and the like are positioned and fixed.

更に、半導体レーザ放熱部材30とファイバレーザ放熱部材50に冷却風を送風する冷却ファン20と、冷却風を導風するガイド部材40(41、42)を備える。ガイド部材40(41、42)は、冷却風の流れを促すための、漏斗状に設けられたダクトである。
以上の構成により、冷却ファン20から送風される冷却風を、まず半導体レーザ放熱部材30に当て、半導体レーザ放熱部材30に当たった後の冷却風の少なくとも一部をガイド部材40(41、42)に導風して絞り、ガイド部材40(41、42)に導風して絞った冷却風をファイバレーザ放熱部材50に導風する構造としている。これにより、冷却ファン20にて半導体レーザアレイ31とファイバレーザ用光ファイバ70との双方の冷却を行うことができる。
なお、図4の一点鎖線の円に示すように、半導体レーザアレイ31の任意の面(励起レーザ光を出射する面とベース放熱板32に固定される面を除く)に、放熱を促進する放熱板34を更に設けてもよい。
Furthermore, the semiconductor laser heat radiating member 30 and the fiber laser heat radiating member 50 are provided with a cooling fan 20 for blowing cooling air, and guide members 40 (41, 42) for guiding the cooling air. The guide members 40 (41, 42) are ducts provided in a funnel shape for promoting the flow of cooling air.
With the above configuration, the cooling air blown from the cooling fan 20 is first applied to the semiconductor laser heat radiating member 30, and at least part of the cooling air after hitting the semiconductor laser heat radiating member 30 is guided to the guide member 40 (41, 42). In this structure, the cooling air blown to the guide member 40 (41, 42) is blown to the fiber laser radiation member 50. Thereby, both the semiconductor laser array 31 and the fiber laser optical fiber 70 can be cooled by the cooling fan 20.
As indicated by the one-dot chain line circle in FIG. 4, heat dissipation that promotes heat dissipation on any surface of the semiconductor laser array 31 (excluding the surface that emits the excitation laser light and the surface that is fixed to the base heat dissipation plate 32). A plate 34 may be further provided.

レーザ発振装置10の出力レーザ光Loutを高出力化するには、ファイバレーザ用光ファイバ70に、より多くの励起レーザ光を入射することが必要であり、より多くの半導体レーザアレイ31からの励起レーザ光の光束を集光しなければならない。
本発明のレーザ集光装置68は、複数の半導体レーザアレイ31と集光ブロック61(複数の集光ダクト65にて構成)とを含み、より多くの半導体レーザアレイ31からの励起レーザ光を適切に集光することができる。
In order to increase the output laser light Lout of the laser oscillation device 10, it is necessary to make more pumping laser light incident on the fiber laser optical fiber 70, and pumping from more semiconductor laser arrays 31. The luminous flux of the laser beam must be collected.
The laser condensing device 68 of the present invention includes a plurality of semiconductor laser arrays 31 and a condensing block 61 (configured by a plurality of condensing ducts 65), and appropriately applies excitation laser light from more semiconductor laser arrays 31. Can be condensed.

●●[第1の実施の形態(図6、図7)]
次に、図6及び図7を用いて本発明のレーザ集光装置68の第1の実施の形態について説明する。図7に示すレーザ集光装置68は、図6に示す半導体レーザアレイ31と長軸方向コリメートレンズ35と集光ダクト65とで構成した集光ユニット67を複数個集めて構成されている。
●[集光ユニット67の構成(図6)]
図1(D)に示すように、レーザユニット36は、互いに直交する短軸方向と長軸方向に広がりながら進行する励起レーザ光L1を出射する複数の発光部(この場合、31a〜31h)が短軸方向に一列に配置された半導体レーザアレイ31と、発光部に対向する位置に設けられて励起レーザ光L1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35とで構成されている。
図1(D)の概略図に示すように、レーザユニット36から出射される光束Lkは、長軸方向については平行光に変換されており、短軸方向については、広がり角θsを有している。この光束Lkを空間で伝送すると、距離が長くなるにつれて短軸方向への広がりが大きくなるため、集光ダクト65(図6(A)参照)を用いて、集光ダクト65内で全反射させながら伝播させて拡散させることなく伝播させる。なお、光束Lkは複数の励起レーザ光L1にて構成されているが、図1(D)では模式的に箱状として記載している。
●● [First embodiment (FIGS. 6 and 7)]
Next, a first embodiment of the laser focusing device 68 of the present invention will be described with reference to FIGS. The laser condensing device 68 shown in FIG. 7 is configured by collecting a plurality of condensing units 67 composed of the semiconductor laser array 31 shown in FIG. 6, the long-axis direction collimating lens 35, and the condensing duct 65.
● [Configuration of light condensing unit 67 (FIG. 6)]
As shown in FIG. 1D, the laser unit 36 includes a plurality of light emitting units (in this case, 31a to 31h) that emit excitation laser light L1 that travels while spreading in a short axis direction and a long axis direction orthogonal to each other. A semiconductor laser array 31 arranged in a line in the short axis direction and a long axis collimating lens 35 provided at a position facing the light emitting portion and converting the excitation laser light L1 into parallel light with respect to the long axis direction. Has been.
As shown in the schematic diagram of FIG. 1D, the light beam Lk emitted from the laser unit 36 is converted into parallel light in the major axis direction and has a spread angle θs in the minor axis direction. Yes. When the light beam Lk is transmitted in space, the spread in the short axis direction increases as the distance becomes longer. Therefore, the light flux Lk is totally reflected in the light collecting duct 65 using the light collecting duct 65 (see FIG. 6A). Propagating without spreading while spreading. The light beam Lk is composed of a plurality of excitation laser beams L1, but is schematically illustrated as a box shape in FIG.

図6(A)に示すように、集光ダクト65は、レーザユニット36から出射される光束Lkの短軸方向の長さに対応するダクト幅Wgと、光束Lkの長軸方向の長さに対応するダクト厚さTgと、が各々一定となるように形成されている。また、ダクト幅方向とダクト厚さ方向とに直交するダクト長手方向の長さLgは、任意の長さに設定されている。
そして、ダクト幅方向とダクト長手方向とを含む面をダクト上面MU(対向する面も同様)、ダクト厚さ方向とダクト長手方向とを含む面をダクト側面MS(対向する面も同様)として、長手方向の一方の端面を端面MM、長手方向の他方の端面を端面MRとする。
一方の端面MMは、ダクト上面MUに対して所定角度θを有するとともにダクト側面MSに対して直交するように設けられた反射面であり、光束Lkを反射可能である(以下、一方の端面MMを反射面MMと記載する)。
As shown in FIG. 6A, the condensing duct 65 has a duct width Wg corresponding to the length in the minor axis direction of the light beam Lk emitted from the laser unit 36 and a length in the major axis direction of the light beam Lk. The corresponding duct thicknesses Tg are formed to be constant. The length Lg in the duct longitudinal direction perpendicular to the duct width direction and the duct thickness direction is set to an arbitrary length.
Then, the surface including the duct width direction and the duct longitudinal direction is defined as the duct upper surface MU (the opposite surface is the same), and the surface including the duct thickness direction and the duct longitudinal direction is defined as the duct side surface MS (the opposite surface is also the same). One end surface in the longitudinal direction is defined as an end surface MM, and the other end surface in the longitudinal direction is defined as an end surface MR.
One end surface MM is a reflecting surface provided at a predetermined angle θ with respect to the duct upper surface MU and orthogonal to the duct side surface MS, and can reflect the light beam Lk (hereinafter, one end surface MM). Is described as a reflective surface MM).

集光ユニット67は、レーザユニット36と集光ダクト65とで構成されている(図6(B)参照)。
次に、集光ユニット67において、レーザユニット36と集光ダクト65の位置について説明する。図6(B)に示すように、レーザユニット36の短軸方向に対して集光ダクト65のダクト幅方向とが一致するようにレーザユニット36の発光部と集光ダクト65のダクト上面MUとを対向させる。且つ、レーザユニット36から出射される光束Lkを、集光ダクト65の内側から反射面MMに当て、当該反射面MMにて反射した光束Lkが集光ダクト65内をダクト長手方向に導光されるように、集光ダクト65に対してレーザユニット36を配置する。
本実施の形態では所定角度θを45度に設定しているので、レーザユニット36から出射される光束Lkの進行方向に対して、ダクト上面MUは垂直となる。
なお、集光ダクト65の材質は、石英ガラス等である。
The condensing unit 67 includes a laser unit 36 and a condensing duct 65 (see FIG. 6B).
Next, the positions of the laser unit 36 and the light collecting duct 65 in the light collecting unit 67 will be described. As shown in FIG. 6B, the light emitting portion of the laser unit 36 and the duct upper surface MU of the light collecting duct 65 are arranged so that the duct width direction of the light collecting duct 65 coincides with the minor axis direction of the laser unit 36. Face each other. Further, the light beam Lk emitted from the laser unit 36 is applied to the reflection surface MM from the inside of the light collection duct 65, and the light beam Lk reflected by the reflection surface MM is guided in the light collection duct 65 in the longitudinal direction of the duct. Thus, the laser unit 36 is arranged with respect to the light collecting duct 65.
In the present embodiment, since the predetermined angle θ is set to 45 degrees, the duct upper surface MU is perpendicular to the traveling direction of the light beam Lk emitted from the laser unit 36.
The material of the light collecting duct 65 is quartz glass or the like.

そして、図6(C)に示すように、複数の集光ユニットを用意して(図6(C)の例では2組の集光ユニットを使用)、各集光ユニットの集光ダクト65を、ダクト長手方向が一致するようにダクト厚さ方向に重ね合わせるとともに、各集光ダクト65の他方の端面MRとなる出射面(以下、他方の端面MRを出射面MRと記載する)が同一平面上に位置するように重ね合わせてレーザ集光装置68を構成する。
レーザ集光装置68の出射面MRから出射される光束Lkの中心軸の間隔Dkは非常に小さく(図8(D)に示す光束Lkの中心軸の間隔Dkも同様)、半導体レーザアレイ31を長軸方向に積層した半導体レーザスタックの長軸方向の間隔よりも小さくすることが可能であり、光束の密度を非常に高くすることができる。
また、集光ダクト65内で光束を閉じ込めて伝送するため、長い距離を伝送しても、光束が短軸方向に広がることを防止することができるため、半導体レーザアレイ31の間隔Da(光束Lkの中心軸の間隔Da)を任意の距離に設定することが可能である(図8(D)に示す光束Lkの中心軸の間隔Daも同様)。このため、半導体レーザアレイ31を密集させることなく放熱に適した間隔とすることができるため、空冷の冷却機構で充分に冷却することが可能である。
Then, as shown in FIG. 6C, a plurality of light collecting units are prepared (in the example of FIG. 6C, two sets of light collecting units are used), and the light collecting duct 65 of each light collecting unit is provided. In addition, the ducts are overlapped in the duct thickness direction so that the longitudinal directions of the ducts coincide with each other, and the exit surface to be the other end face MR of each condensing duct 65 (hereinafter, the other end face MR is referred to as the exit face MR) is the same plane. The laser condensing device 68 is configured so as to be positioned above.
The distance Dk between the central axes of the light beams Lk emitted from the emission surface MR of the laser condensing device 68 is very small (the same applies to the distance Dk between the central axes of the light beams Lk shown in FIG. 8D). The distance between the semiconductor laser stacks stacked in the long axis direction can be made smaller than the interval in the long axis direction, and the density of the light beam can be made extremely high.
Further, since the light flux is confined and transmitted in the condensing duct 65, it is possible to prevent the light flux from spreading in the minor axis direction even if it is transmitted over a long distance. Therefore, the interval Da (light flux Lk) of the semiconductor laser array 31 is prevented. Can be set to any distance (the same applies to the distance Da between the central axes of the light beams Lk shown in FIG. 8D). For this reason, since it can be set as the space | interval suitable for heat radiation, without concentrating the semiconductor laser array 31, it can fully cool with an air-cooling cooling mechanism.

●[レーザ集光装置68を用いた出力レーザ発生装置の例(図7)]
図7に示す出力レーザ発生装置は、図3に示した出力レーザ発生装置をより詳細に示すとともに、半導体レーザアレイ31を冷却する冷却ファン20、半導体レーザ放熱フィン33、ベース放熱板32及び放熱板34にて構成される冷却機構も示しており、図3と図7とで同一のものには同じ符号を付与している。
図7の例は、4組の集光ユニット67にてレーザ集光装置68を構成し、このレーザ集光装置68を2組用いて集光された励起光束Linをファイバレーザ用光ファイバ70に入射している。各レーザ集光装置68の出射面には各々進路変換プリズム66が設けられており、出射された光束の進行方向を同一の方向にするとともに、各々光束の間隔がより小さくなるように進路変換プリズム66が配置されており、一方のレーザ集光装置68からの光束と、他方のレーザ集光装置68からの光束との間隔を小さくし、励起光束Linの密度を高めている。なお、進路変換プリズム66のY軸方向の長さは、集光ダクト65のダクト幅方向の長さ(図7では集光ダクト65のY軸方向の長さ)と同一である。
● [Example of output laser generator using laser condensing device 68 (FIG. 7)]
The output laser generator shown in FIG. 7 shows the output laser generator shown in FIG. 3 in more detail, and includes a cooling fan 20 that cools the semiconductor laser array 31, a semiconductor laser radiation fin 33, a base heat radiation plate 32, and a heat radiation plate. The cooling mechanism comprised by 34 is also shown, and the same code | symbol is provided to the same thing in FIG. 3 and FIG.
In the example of FIG. 7, the laser condensing device 68 is configured by four sets of condensing units 67, and the excitation light beam Lin condensed using the two sets of the laser condensing devices 68 is applied to the optical fiber 70 for the fiber laser. Incident. A path conversion prism 66 is provided on the exit surface of each laser condensing device 68. The path conversion prism 66 is configured so that the traveling direction of the emitted light beam is the same and the interval between the light beams is further reduced. 66 is arranged, and the interval between the light beam from one laser condensing device 68 and the light beam from the other laser condensing device 68 is reduced to increase the density of the excitation light beam Lin. The length of the path conversion prism 66 in the Y-axis direction is the same as the length of the condensing duct 65 in the duct width direction (the length of the condensing duct 65 in the Y-axis direction in FIG. 7).

励起光束Linは、長軸方向(図7の場合、半導体レーザアレイ31から出射された時点、及び第1レンズ62に入射時点ではX軸方向)には平行光であるが、短軸方向(図7の場合、半導体レーザアレイ31から出射された時点、及び第1レンズ62に入射時点ではY軸方向)には広がっているため、短軸方向コリメートレンズ62(第1レンズ)を通過させて短軸方向について平行光に変換し、長軸方向にも短軸方向にも平行光とする。そして、平行光の励起光束Linを、長軸方向集光レンズ64aを通過させて長軸方向に絞り(集光し)、短軸方向集光レンズ64bを通過させて短軸方向に絞り(集光し)、ファイバレーザ用光ファイバ70の入射面に入射する。
また、ファイバレーザ用光ファイバ70のコア72から出射された出力レーザ光は、ダイクロイックミラー63にて反射され、長軸方向及び短軸方向に絞る(集光する)集光レンズ81(第3レンズ)を通過して伝送用光ファイバ90の入射面に入射される。
The excitation light beam Lin is parallel light in the major axis direction (in the case of FIG. 7, when it is emitted from the semiconductor laser array 31 and when it enters the first lens 62), it is parallel light, but in the minor axis direction (FIG. In the case of 7, since it spreads at the time of emission from the semiconductor laser array 31 and at the time of incidence on the first lens 62, it passes through the short-axis direction collimating lens 62 (first lens) and is short. The axial direction is converted into parallel light, and the light is converted into parallel light in both the long axis direction and the short axis direction. Then, the parallel excitation light beam Lin passes through the long-axis direction condensing lens 64a and stops (condenses) in the long-axis direction, and passes through the short-axis direction condensing lens 64b and stops (collects) in the short-axis direction. Light) and enters the incident surface of the optical fiber 70 for fiber laser.
The output laser light emitted from the core 72 of the fiber laser optical fiber 70 is reflected by the dichroic mirror 63 and is focused (condensed) in the major axis direction and the minor axis direction (a third lens). ) And is incident on the incident surface of the transmission optical fiber 90.

各集光ダクト65の長手方向(図7の場合、X軸方向)の長さは任意の長さにすることが可能であり、各半導体レーザアレイ31を発熱量に応じた間隔でベース放熱板32に固定することができる。図7の例では、更に各半導体レーザアレイ31に放熱板34を追加している。そして、ベース放熱板32に半導体レーザ放熱フィン33を設け、半導体レーザ放熱フィン33に対向させて冷却ファン20を設け、各半導体レーザアレイ31を充分に冷却可能な冷却機構を空冷式にて実現しており、装置の小型化と低コスト化を実現している。
以上に説明したダクト厚さ方向に重ね合わせた集光ダクトの形状は、図7中の(a)に示す形状であるが、図7中の(b)に示すように、同一形状となるように一体形成して構成してもよいし、図7中の(c)に示すように、同一形状となるようにダクト長手方向に対して分割(この場合、61a〜61dに分割)して構成してもよい。
The length of each condensing duct 65 in the longitudinal direction (X-axis direction in the case of FIG. 7) can be set to an arbitrary length, and each semiconductor laser array 31 is separated from the base heat sink at intervals corresponding to the amount of heat generated. 32 can be fixed. In the example of FIG. 7, a heat radiating plate 34 is further added to each semiconductor laser array 31. Then, a semiconductor laser radiation fin 33 is provided on the base radiation plate 32, a cooling fan 20 is provided opposite to the semiconductor laser radiation fin 33, and a cooling mechanism capable of sufficiently cooling each semiconductor laser array 31 is realized by air cooling. Therefore, downsizing and cost reduction of the device are realized.
The shape of the light collecting duct overlapped in the duct thickness direction described above is the shape shown in (a) of FIG. 7, but the same shape as shown in (b) of FIG. 7 may be formed integrally with each other, or as shown in FIG. 7 (c), divided into the longitudinal direction of the duct so as to have the same shape (in this case, divided into 61a to 61d). May be.

●●[第2の実施の形態(図8、図9)]
次に、図8及び図9を用いて本発明のレーザ集光装置68の第2の実施の形態について説明する。図9に示すレーザ集光装置68は、半導体レーザアレイ31と長軸方向コリメートレンズ35と集光ダクト65とで構成した集光ユニット67(図8(B)参照)を複数個集めて構成されている。
第2の実施の形態は、第1の実施の形態に対して集光ダクト65の形状の変更と、集光ダクト65の形状の変更に伴い、集光ダクト65に対する半導体レーザアレイ31の位置が変更されている。以下、第1の実施の形態からの相違点について説明する。
●● [Second Embodiment (FIGS. 8 and 9)]
Next, a second embodiment of the laser focusing device 68 of the present invention will be described with reference to FIGS. The laser condensing device 68 shown in FIG. 9 is configured by collecting a plurality of condensing units 67 (see FIG. 8B) composed of the semiconductor laser array 31, the long-axis collimating lens 35, and the condensing duct 65. ing.
In the second embodiment, the position of the semiconductor laser array 31 with respect to the light collecting duct 65 is changed with the change in the shape of the light collecting duct 65 and the shape of the light collecting duct 65 with respect to the first embodiment. has been edited. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

●[集光ユニット67の構成(図6)]
図8(A)に示すように、集光ダクト65における一方の端面MMは、ダクト側面MSに対して所定角度θを有するとともにダクト上面MUに対して直交するように設けられた反射面であり、光束Lkを反射可能である(以下、一方の端面MMを反射面MMと記載する)。
次に、集光ユニット67において、レーザユニット36と集光ダクト65の位置について説明する。図8(B)に示すように、レーザユニット36の短軸方向に対して集光ダクト65のダクト長手方向とが一致するようにレーザユニット36の発光部と集光ダクト65のダクト側面MSとを対向させる。且つ、レーザユニット36から出射される光束Lkを、集光ダクト65の内側から反射面MMに当て、当該反射面MMにて反射した光束Lkが集光ダクト65内をダクト長手方向に導光されるように、集光ダクト65に対してレーザユニット36を配置する。
本実施の形態では所定角度θを45度に設定しているので、レーザユニット36から出射される光束Lkの進行方向に対して、ダクト側面MSは垂直となる。
● [Configuration of light condensing unit 67 (FIG. 6)]
As shown in FIG. 8A, one end surface MM of the light collecting duct 65 is a reflecting surface that is provided so as to have a predetermined angle θ with respect to the duct side surface MS and to be orthogonal to the duct upper surface MU. The light beam Lk can be reflected (hereinafter, one end surface MM is referred to as a reflective surface MM).
Next, the positions of the laser unit 36 and the light collecting duct 65 in the light collecting unit 67 will be described. As shown in FIG. 8B, the light emitting portion of the laser unit 36 and the duct side surface MS of the light collecting duct 65 are arranged so that the longitudinal direction of the light collecting duct 65 coincides with the short axis direction of the laser unit 36. Face each other. Further, the light beam Lk emitted from the laser unit 36 is applied to the reflecting surface MM from the inside of the light collecting duct 65, and the light beam Lk reflected by the reflecting surface MM is guided in the light collecting duct 65 in the longitudinal direction of the duct. Thus, the laser unit 36 is arranged with respect to the light collecting duct 65.
In the present embodiment, since the predetermined angle θ is set to 45 degrees, the duct side surface MS is perpendicular to the traveling direction of the light beam Lk emitted from the laser unit 36.

そして、図8(C)及び図8(D)に示すように、複数の集光ユニットを用意して(図8(C)の例では2組、図8(D)の例では4組の集光ユニットを使用)、各集光ユニットの集光ダクト65を、ダクト長手方向が一致するようにダクト厚さ方向に重ね合わせるとともに、各集光ダクト65の他方の端面MRとなる出射面(以下、他方の端面MRを出射面MRと記載する)が同一平面上に位置するように重ね合わせてレーザ集光装置68を構成する。   8C and 8D, a plurality of light collecting units are prepared (two sets in the example of FIG. 8C and four sets in the example of FIG. 8D). The light collecting ducts 65 of the respective light collecting units are overlapped in the duct thickness direction so that the longitudinal direction of the ducts coincide with each other, and the light exit surface (the other end surface MR of each light collecting duct 65 is used). Hereinafter, the laser focusing device 68 is configured such that the other end face MR is described as an exit face MR) so as to be positioned on the same plane.

●[レーザ集光装置68を用いた出力レーザ発生装置の例(図9)]
図9の例は、8組の集光ユニット67にてレーザ集光装置68を構成し、集光された励起光束Linをファイバレーザ用光ファイバ70に入射している。なお、図9の例では、図7に対して、ファイバレーザ用光ファイバ70、ダイクロイックミラー63、集光レンズ81、伝送用光ファイバ90の配置及び概略形状は図7と同一であるため、記載を省略している。
励起光束Linは、長軸方向(図9の場合、半導体レーザアレイ31から出射された時点、及び第1レンズ62に入射時点ではY軸方向)には平行光であるが、短軸方向(図9の場合、半導体レーザアレイ31から出射された時点ではZ軸方向、第1レンズ62に入射時点ではX軸方向)には広がっているため、短軸方向コリメートレンズ62(第1レンズ)を通過させて短軸方向について平行光に変換し、長軸方向にも短軸方向にも平行光とする。そして、平行光の励起光束Linを、長軸方向集光レンズ64aを通過させて長軸方向に絞り(集光し)、短軸方向集光レンズ64bを通過させて短軸方向に絞り(集光し)、ファイバレーザ用光ファイバ70の入射面に入射する。
● [Example of output laser generator using laser focusing device 68 (FIG. 9)]
In the example of FIG. 9, the laser condensing device 68 is configured by eight sets of condensing units 67, and the condensed excitation light beam Lin is incident on the optical fiber 70 for fiber laser. In the example of FIG. 9, the arrangement and schematic shape of the fiber laser optical fiber 70, the dichroic mirror 63, the condenser lens 81, and the transmission optical fiber 90 are the same as those in FIG. Is omitted.
The excitation light beam Lin is parallel light in the long axis direction (in the case of FIG. 9, when it is emitted from the semiconductor laser array 31 and when it enters the first lens 62), it is parallel light, but in the short axis direction (FIG. In the case of 9, since it spreads in the Z-axis direction when it is emitted from the semiconductor laser array 31 and in the X-axis direction when it enters the first lens 62), it passes through the short-axis collimating lens 62 (first lens). Thus, the light is converted into parallel light in the short axis direction, and is converted into parallel light in both the long axis direction and the short axis direction. Then, the parallel excitation light beam Lin passes through the long-axis direction condensing lens 64a and stops (condenses) in the long-axis direction, and passes through the short-axis direction condensing lens 64b and stops (collects) in the short-axis direction. Light) and enters the incident surface of the optical fiber 70 for fiber laser.

各集光ダクト65の長手方向(図9の場合、Z軸方向)の長さは任意の長さにすることが可能であり、各半導体レーザアレイ31を発熱量に応じた間隔でベース放熱板32に固定することができる。そして、ベース放熱板32に半導体レーザ放熱フィン33を設け、半導体レーザ放熱フィン33に対向させて冷却ファン20を設け、各半導体レーザアレイ31を充分に冷却可能な冷却機構を空冷式にて実現しており、装置の小型化と低コスト化を実現している。
以上に説明したダクト厚さ方向に重ね合わせた集光ダクトの形状は、図7中の(b)、(c)と同様に、一体形成して構成してもよいし、ダクト長手方向に対して分割して構成してもよい。
The length of each condensing duct 65 in the longitudinal direction (in the Z-axis direction in the case of FIG. 9) can be set to an arbitrary length, and each semiconductor laser array 31 is separated from the base heat sink at an interval corresponding to the amount of heat generated. 32 can be fixed. Then, a semiconductor laser radiation fin 33 is provided on the base radiation plate 32, a cooling fan 20 is provided opposite to the semiconductor laser radiation fin 33, and a cooling mechanism capable of sufficiently cooling each semiconductor laser array 31 is realized by air cooling. Therefore, downsizing and cost reduction of the device are realized.
The shape of the condensing duct overlapped in the duct thickness direction described above may be integrally formed as in (b) and (c) in FIG. It may be divided and configured.

本発明のレーザ集光装置68は、本実施の形態で説明した外観、構成等に限定されず、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、レーザ集光装置68を構成する集光ユニット67の数はいくつであってもよい。
また、図7において、進路変換プリズム66を使用することなく、2組のレーザ集光装置68の出射面MRを隣り合うように配置するようにしてもよい。
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、冷却機構として空冷式の例を説明したが、他の冷却機構(例えば、ペルチェ(電子冷却装置)や水冷式の冷却装置)を用いてもよい。
The laser condensing device 68 of the present invention is not limited to the appearance and configuration described in the present embodiment, and various modifications, additions and deletions can be made without changing the gist of the present invention.
Further, the number of the light collecting units 67 constituting the laser light collecting device 68 may be any number.
In FIG. 7, the emission surfaces MR of the two sets of laser condensing devices 68 may be arranged adjacent to each other without using the path conversion prism 66.
The numerical values used in the description of the present embodiment are examples, and are not limited to these numerical values.
In the description of the present embodiment, an example of an air cooling type is described as the cooling mechanism, but other cooling mechanisms (for example, a Peltier (electronic cooling device) or a water cooling type cooling device) may be used.

半導体レーザアレイ31、レーザユニット36について説明する図である。It is a figure explaining the semiconductor laser array 31 and the laser unit 36. FIG. 本発明のレーザ集光装置68を用いたレーザ発振装置10の一実施の形態を説明する概略外観図である。1 is a schematic external view for explaining an embodiment of a laser oscillation device 10 using a laser condensing device 68 of the present invention. 出力レーザ発生装置の構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of an output laser generator. レーザ発振装置10において、各部品の外観等を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the appearance and the like of each component in the laser oscillation device 10. レーザ発振装置10における冷却風の通路を説明する透視図である。3 is a perspective view for explaining a passage of cooling air in the laser oscillation device 10. FIG. 第1の実施の形態における、集光ダクト65、集光ユニット67、レーザ集光装置68の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the condensing duct 65, the condensing unit 67, and the laser condensing apparatus 68 in 1st Embodiment. 第1の実施の形態におけるレーザ集光装置68を用いた出力レーザ発生装置の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the output laser generator using the laser condensing apparatus 68 in 1st Embodiment. 第2の実施の形態における、集光ダクト65、集光ユニット67、レーザ集光装置68の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the condensing duct 65, the condensing unit 67, and the laser condensing apparatus 68 in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態におけるレーザ集光装置68を用いた出力レーザ発生装置の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the output laser generator using the laser condensing apparatus 68 in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 レーザ発振装置
10E 排気口
10C 第2排気口
10G 正面パネル
10N 吸気口
20 冷却ファン
31 半導体レーザアレイ
31a〜31h 発光部
32 ベース放熱板
33 半導体レーザ放熱フィン
35 長軸方向コリメートレンズ
36 レーザユニット
65 集光ダクト
67 集光ユニット
68 レーザ集光装置
Wg ダクト幅
Tg ダクト厚さ
MU ダクト上面
MS ダクト側面
MM 反射面
MR 出射面
70 ファイバレーザ用光ファイバ
90 伝送用光ファイバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser oscillation apparatus 10E Exhaust port 10C 2nd exhaust port 10G Front panel 10N Inlet port 20 Cooling fan 31 Semiconductor laser array 31a-31h Light emission part 32 Base heat sink 33 Semiconductor laser radiation fin 35 Long-axis direction collimating lens 36 Laser unit 65 Collection Optical duct 67 Condensing unit 68 Laser condensing device Wg Duct width Tg Duct thickness MU Duct upper surface MS Duct side MM Reflecting surface MR Emitting surface 70 Optical fiber for fiber laser 90 Optical fiber for transmission

Claims (4)

互いに直交する短軸方向と長軸方向に広がりながら進行するレーザ光を出射する複数の発光部が短軸方向に一列に配置された半導体レーザアレイと、当該複数の発光部に対向する位置に設けられて前記複数の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、で構成されたレーザユニットと、
入射されたレーザ光を伝送可能であり、前記レーザユニットから出射される複数のレーザ光による光束の短軸方向の長さに対応するダクト幅と、前記光束の長軸方向の長さに対応するダクト厚さと、が各々一定に形成されているとともに、ダクト幅方向とダクト厚さ方向とに直交するダクト長手方向の長さは任意の長さに形成されており、前記ダクト長手方向における一方の端面を、ダクト幅方向とダクト長手方向とを含むダクト上面に対して所定角度を有するとともにダクト厚さ方向とダクト長手方向とを含むダクト側面に対して直交する反射面に形成した集光ダクトと、を備え、
前記レーザユニットの短軸方向に対して前記集光ダクトのダクト幅方向とが一致するように前記レーザユニットの発光部と前記集光ダクトのダクト上面とを対向させ、且つ前記レーザユニットから出射される光束を前記集光ダクトの内側から前記反射面に当て、当該反射面にて反射した光束が当該集光ダクト内をダクト長手方向に導光されるように、前記集光ダクトに対して前記レーザユニットを配置して、当該レーザユニットと当該集光ダクトとで集光ユニットを構成し、
前記集光ユニットを複数備え、各集光ユニットの集光ダクトを、ダクト長手方向が一致するようにダクト厚さ方向に重ね合わせるとともに、各集光ダクトの他方の端面となる出射面が同一平面上に位置するように重ね合わせた構造を有する、
ことを特徴とするレーザ集光装置。
A semiconductor laser array in which a plurality of light emitting portions emitting laser light traveling while spreading in a short axis direction and a long axis direction perpendicular to each other are arranged in a line in the short axis direction, and provided at a position facing the light emitting portions. A long-axis direction collimating lens that converts the laser light emitted from the plurality of light emitting units into parallel light with respect to the long-axis direction, and a laser unit,
The incident laser beam can be transmitted, and corresponds to the duct width corresponding to the length in the minor axis direction of the light beam by the plurality of laser beams emitted from the laser unit and the length in the major axis direction of the light beam. The duct thickness is formed to be constant, and the length in the duct longitudinal direction perpendicular to the duct width direction and the duct thickness direction is formed to an arbitrary length. A condensing duct having an end surface formed on a reflecting surface having a predetermined angle with respect to the upper surface of the duct including the duct width direction and the duct longitudinal direction and orthogonal to the duct side surface including the duct thickness direction and the duct longitudinal direction; With
The light emitting portion of the laser unit and the upper surface of the duct of the condensing duct face each other so that the duct width direction of the condensing duct coincides with the minor axis direction of the laser unit, and the light is emitted from the laser unit. The luminous flux is applied to the reflecting surface from the inside of the condensing duct, and the luminous flux reflected by the reflecting surface is guided in the longitudinal direction of the duct through the condensing duct with respect to the condensing duct. A laser unit is arranged, and a condensing unit is constituted by the laser unit and the condensing duct,
A plurality of the condensing units are provided, and the condensing ducts of the respective condensing units are overlapped in the duct thickness direction so that the longitudinal directions of the ducts coincide with each other, and the exit surface serving as the other end face of each condensing duct is the same plane It has a superposed structure so as to be located on the top,
A laser condensing device.
互いに直交する短軸方向と長軸方向に広がりながら進行するレーザ光を出射する複数の発光部が短軸方向に一列に配置された半導体レーザアレイと、当該複数の発光部に対向する位置に設けられて前記複数の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、で構成されたレーザユニットと、
入射されたレーザ光を伝送可能であり、前記レーザユニットから出射される複数のレーザ光による光束の短軸方向の長さに対応するダクト幅と、前記光束の長軸方向の長さに対応するダクト厚さと、が各々一定に形成されているとともに、ダクト幅方向とダクト厚さ方向とに直交するダクト長手方向の長さは任意の長さに形成されており、前記ダクト長手方向における一方の端面を、ダクト厚さ方向とダクト長手方向とを含むダクト側面に対して所定角度を有するとともにダクト幅方向とダクト長手方向とを含むダクト上面に対して直交する反射面に形成した集光ダクトと、を備え、
前記レーザユニットの短軸方向に対して前記集光ダクトのダクト長手方向とが一致するように前記レーザユニットの発光部と前記集光ダクトのダクト側面とを対向させ、且つ前記レーザユニットから出射される光束を前記集光ダクトの内側から前記反射面に当て、当該反射面にて反射した光束が当該集光ダクト内をダクト長手方向に導光されるように、前記集光ダクトに対して前記レーザユニットを配置して、当該レーザユニットと当該集光ダクトとで集光ユニットを構成し、
前記集光ユニットを複数備え、各集光ユニットの集光ダクトを、ダクト長手方向が一致するようにダクト厚さ方向に重ね合わせるとともに、各集光ダクトの他方の端面となる出射面が同一平面上に位置するように重ね合わせた構造を有する、
ことを特徴とするレーザ集光装置。
A semiconductor laser array in which a plurality of light emitting portions emitting laser light traveling while spreading in a short axis direction and a long axis direction perpendicular to each other are arranged in a line in the short axis direction, and provided at a position facing the light emitting portions. A long-axis direction collimating lens that converts the laser light emitted from the plurality of light emitting units into parallel light with respect to the long-axis direction, and a laser unit,
The incident laser beam can be transmitted, and corresponds to the duct width corresponding to the length in the minor axis direction of the light beam by the plurality of laser beams emitted from the laser unit and the length in the major axis direction of the light beam. The duct thickness is formed to be constant, and the length in the duct longitudinal direction perpendicular to the duct width direction and the duct thickness direction is formed to an arbitrary length. A condensing duct having an end surface formed on a reflection surface having a predetermined angle with respect to a duct side surface including the duct thickness direction and the duct longitudinal direction and orthogonal to the duct upper surface including the duct width direction and the duct longitudinal direction; With
The light emitting part of the laser unit and the duct side surface of the condensing duct are opposed to each other so that the longitudinal direction of the condensing duct coincides with the short axis direction of the laser unit, and the light is emitted from the laser unit. The luminous flux is applied to the reflecting surface from the inside of the condensing duct, and the luminous flux reflected by the reflecting surface is guided in the longitudinal direction of the duct through the condensing duct with respect to the condensing duct. A laser unit is arranged, and a condensing unit is constituted by the laser unit and the condensing duct,
A plurality of the condensing units are provided, and the condensing ducts of the respective condensing units are overlapped in the duct thickness direction so that the longitudinal directions of the ducts coincide with each other, and the exit surface serving as the other end face of each condensing duct is the same plane It has a superposed structure so as to be located on the top,
A laser condensing device.
請求項1または2に記載のレーザ集光装置であって、
請求項1または請求項2に記載の、厚さ方向に重ね合わせた集光ダクト、と同一形状となるように集光ダクトが一体成形されている、
あるいは、請求項1または請求項2に記載の、厚さ方向に重ね合わせた集光ダクト、と同一形状となるように集光ダクトが長手方向に対して分割して成形されている、
ことを特徴とするレーザ集光装置。
The laser condensing device according to claim 1 or 2,
The condensing duct is integrally formed so as to have the same shape as the condensing duct overlapped in the thickness direction according to claim 1 or claim 2.
Alternatively, the condensing duct is divided and molded in the longitudinal direction so as to have the same shape as the condensing duct superimposed in the thickness direction according to claim 1 or claim 2,
A laser condensing device.
請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ集光装置であって、
各集光ユニットの集光ダクトの長手方向の長さを任意の長さとすることで、複数の前記半導体レーザアレイを発熱量に応じた間隔で配置して放熱板に固定し、
前記放熱板には放熱フィンが設けられており、前記放熱フィンに対向させて冷却ファンが設けられている、
ことを特徴とするレーザ集光装置。
The laser condensing device according to any one of claims 1 to 3,
By making the length in the longitudinal direction of the condensing duct of each condensing unit an arbitrary length, a plurality of the semiconductor laser arrays are arranged at intervals according to the heat generation amount, and fixed to the heat sink,
The heat radiating plate is provided with heat radiating fins, and a cooling fan is provided to face the heat radiating fins.
A laser condensing device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009061357A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Eastman Kodak Company Projection apparatus using solid-state light source array
US8220931B2 (en) 2009-07-07 2012-07-17 Eastman Kodak Company Etendue reduced stereo projection using segmented disk
JP2014192450A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Ushio Inc Semiconductor laser device
WO2015001866A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 浜松ホトニクス株式会社 Laser device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009061357A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Eastman Kodak Company Projection apparatus using solid-state light source array
US8220931B2 (en) 2009-07-07 2012-07-17 Eastman Kodak Company Etendue reduced stereo projection using segmented disk
JP2014192450A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Ushio Inc Semiconductor laser device
WO2015001866A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 浜松ホトニクス株式会社 Laser device
JP2015015305A (en) * 2013-07-03 2015-01-22 浜松ホトニクス株式会社 Laser device
CN105340140A (en) * 2013-07-03 2016-02-17 浜松光子学株式会社 Laser device
KR20160026988A (en) * 2013-07-03 2016-03-09 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 Laser device
EP3018776A1 (en) * 2013-07-03 2016-05-11 Hamamatsu Photonics K.K. Laser device
EP3018776A4 (en) * 2013-07-03 2017-05-03 Hamamatsu Photonics K.K. Laser device
US10133079B2 (en) 2013-07-03 2018-11-20 Hamamatsu Photonics K.K. Laser device having semiconductor laser array stacks
CN105340140B (en) * 2013-07-03 2019-04-30 浜松光子学株式会社 Laser aid
KR102181434B1 (en) * 2013-07-03 2020-11-23 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 Laser device

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