JP2019201129A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置スペースの縮小化を図りながらＬＤ搭載数の増加による高出力化を実現可能なレーザ装置を提供する。【解決手段】半導体レーザダイオード１１５、レンズ１１６、及びミラー１１８を含む光学回路構成を２系統以上有し、各系統からの光線群１１１を反射する出射ミラー１１９−１〜ｎを有する複数の上流ユニット１１０−１〜ｎと、出射ミラー１１９−１〜ｎからの光線群を受ける入射ミラー１２２、及び、入射ミラー１２２で受けた光線群１１１を収束し光学処理する光線収束調整回路１２３を有する一つの下流ユニット１２０とを有し、上流ユニット１１０−１〜ｎと下流ユニット１２０とを積層して配置した。【選択図】図４

Description

本発明は、レーザ装置に関し、詳しくは複数の半導体レーザダイオードを有するレーザ装置に関する。

半導体レーザダイオード（以下、「ＬＤ」と記す）を使用することで、固体レーザを用いていた従来の場合に比べて、狭領域にてレーザ発振ユニットを構成することが可能になる。また、複数のＬＤのレーザ光を合波し集約させることで高出力化も可能である。
高出力化に際し、従来、一つの面に複数のＬＤを第１方向に１列に配列し、各ＬＤからのレーザ光を合波し集約していた。しかしながらこの構成では、サイズ上の制約から一つの面に搭載するＬＤの数は限られてしまう。

そこで、一つの基板上に、第１方向に沿って複数のＬＤを階段状に配置して各ＬＤからのレーザ光をコリメートレンズ及びミラーを用いて集光する構成を１セットとし、同基板上にて、第１方向に直角の第２方向において上記セットを対に配置して計２セットとすることで、ＬＤ数を増やす技術が提案されている（特許文献１参照）。
該提案では、レーザ光群は、上記セット毎に、各種レンズ、プリズムによって１束にまとめられる。さらに最終的に、各セットにおけるレーザ光群束が合成されて、レーザ発振ユニット外部へ出射される。このように特許文献１では、光学回路構成が同一基板の同一平面内で完結されている。

国際公開第２０１６／２０３９９８号

特許文献１による技術では、光学回路構成が同一基板の同一平面内で完結する構成を採っていることから、さらなる高出力化のためにＬＤ搭載数を増やした場合、ＬＤ搭載スペース、及び光路を１束に収めるためのスペースは増加し、レーザ装置の筐体サイズが大型化するという問題がある。特にレーザ装置では、設置スペース（平面占有面積）の縮小化が求められており、設置スペースの大型化は避けねばならない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、設置スペース（平面占有面積）の縮小化を図り、かつＬＤ搭載数の増加による高出力化を実現可能なレーザ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様におけるレーザ装置は、第１ベース板に設けた上流ユニットであって、半導体レーザダイオード、レンズ、及びミラーを含む光学回路構成を２系統以上有し、各系統からの光線群を反射する出射ミラーを有する複数の上流ユニットと、上記出射ミラーからの光線群を受ける入射ミラー、及び、入射ミラーで受けた光線群を収束し光学処理して１束の光線として出射する光線収束調整回路を有する一つの下流ユニットと、を備え、上記上流ユニットと上記下流ユニットとを上記第１ベース板の厚み方向に積層して配置したことを特徴とする。

本発明の一態様におけるレーザ装置によれば、上流ユニットと下流ユニットとを備え、これらを積層化したことで、設置スペース（平面占有面積）の縮小化を図り、かつＬＤ搭載数の増加による高出力化を実現することができる。

実施の形態１におけるレーザ装置の全体構成の一例を示す斜視図である。 図１に示すレーザ装置の３面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図を示す。 図１に示すレーザ装置に備わる３つの上流ユニット及び一つの下流ユニットにおける光学回路構成のレイアウトの一例を示す平面図である。 図１に示すレーザ装置における一変形例を説明するための斜視図である。 実施の形態２におけるレーザ装置の構成であって各光線が集光するように配向した構成の一例を示した２面図であり、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図を示す。 実施の形態３におけるレーザ装置の構成であって厚み方向において光線が傾斜した構成の一例を示した２面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図を示す。 実施の形態４におけるレーザ装置の構成であって、上流ユニットから下流ユニットへの光路を異なる経路とした構成の一例を示す２面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図を示す。 実施の形態５におけるレーザ装置の全体構成の一例を示す斜視図である。 図８に示すレーザ装置を示す２面図であり、（ａ）は正面図、（ｃ）は側面図を示す。 実施の形態１におけるレーザ装置の変形例を示し上流ユニット及び下流ユニットの配置と光線進行方向との例を示す側面図であり、（ａ）は下流ユニットを最下段に配置した図、（ｂ）は下流ユニットを下から２段目に配置した図、（ｃ）は下流ユニットを上から２段目に配置した図、（ｄ）は下流ユニットを最上段に配置した図である。

実施形態であるレーザ装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け当業者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明及び添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

＜実施の形態１＞
レーザ装置は、一般的に、複数のＬＤ（半導体レーザダイオード）から出射するレーザ光線を調整レンズを通してミラーで反射させることで、各ＬＤからのレーザ光線を揃え、揃えた光線群について最終的に位置あるいは偏光を調整して合成し１束の光線として出力する構造となっている。

このような構成から、レーザ装置は、複数のＬＤ、調整レンズ、ミラーを有する光学回路構成を形成する「上流ユニット」と、位置あるいは偏光を調整して合成し１束の光線として出力する光学回路構成を形成する「下流ユニット」とに区分することができる。
以下に記述する各実施形態においても、「上流ユニット」及び「下流ユニット」の文言を使用する。

図１から図３には、本実施の形態１におけるレーザ装置１０１が示されている。図示するようにレーザ装置１０１は、一例として３つの上流ユニットつまり第１上流ユニット１１０−１、第２上流ユニット１１０−２、及び第３上流ユニット１１０−３と、一つの下流ユニット１２０とを有し、第１上流ユニット１１０−１、第２上流ユニット１１０−２、第３上流ユニット１１０−３、及び下流ユニット１２０が厚み方向１８１において同一列上に積層して配置された構成を有する。即ち、本実施の形態１では、第１上流ユニット１１０−１を上段に、第２上流ユニット１１０−２を中段に、第３上流ユニット１１０−３を下段に、及び下流ユニット１２０を最下段に積層した構成である。

尚、第１から第３の上流ユニット１１０−１，１１０−２，１１０−３を区別することなく総称として上流ユニット１１０と記すこともある。ここで、レーザ装置１０１において上流ユニット１１０は少なくとも一つ設けられ、また４つ以上を有することもできる。下流ユニット１２０は、レーザ装置１０１において一つが設けられる。

上流ユニット１１０は、第１ベース板１３１に設けられ、ＬＤ１１５、レンズの一例に相当する調整レンズ１１６、ミラー（反射ミラー）１１８、及び出射ミラー１１９を有する。調整レンズ１１６は、広がりを持って進む光線を一定幅で進むように絞り込む作用を行う。ここで、一つの上流ユニット１１０、例えば第１上流ユニット１１０−１において、ＬＤ１１５、調整レンズ１１６、及び反射ミラー１１８を含む光学回路構成は、２系統以上設けられる。本実施の形態１のレーザ装置１０１では、図１等に示すように、各上流ユニット１１０に５系統ずつ設けている。

一方、それぞれのＬＤ１１５が発する各レーザ光線１１７を反射する出射ミラー１１９は、第１から第３の上流ユニット１１０−１，１１０−２，１１０−３毎に一つずつ設けられる。尚、説明の便宜上、第１上流ユニット１１０−１における出射ミラーを出射ミラー１１９−１と、第２上流ユニット１１０−２における出射ミラーを出射ミラー１１９−２と、第３上流ユニット１１０−３における出射ミラーを出射ミラー１１９−３と、それぞれ記す場合がある。

このような上流ユニット１１０では、複数のＬＤ１１５は、第１ベース板１３１の表面（第１面）１３１ｂにおいて、第１ベース板１３１の縁部にて、例えば長手方向１８２に沿って一列状に配置される。各ＬＤ１１５からのレーザ光線１１７を反射する各反射ミラー１１８も表面１３１ｂに配置され、反射ミラー１１８にて反射した各レーザ光線１１７が、長手方向１８２に直角の幅方向１８３において重ならないように、反射ミラー１１８は、幅方向１８３において位置ズレして配置される。一方、本実施の形態１における５系統において、反射ミラー１１８から出射ミラー１１９へ送られるそれぞれのレーザ光線１１７は、厚み方向１８１において同高さで１列に揃えられる。

このように、５系統において、反射ミラー１１８から出射ミラー１１９へ送られるそれぞれのレーザ光線１１７が１列に揃えられて出射ミラー１１９に入るように、更には後述の下流ユニット１２０における光線収束調整回路１２３に至るまで有効に処理されるように、ＬＤ１１５、調整レンズ１１６、及び反射ミラー１１８は、配置位置及び角度が調整される。また出射ミラー１１９においても、上述の有効なレーザ光線処理がなされるように位置角度が調整される。

また出射ミラー１１９は、各反射ミラー１１８からのレーザ光線１１７を、第１光線軸Ａ（図２の（ａ））に沿って１列に揃えて光線群１１１として、後述の下流ユニット１２０における入射ミラー１２２へ反射する。
また本実施の形態１のように、複数の上流ユニット１１０は、厚み方向１８１に積層配置されることから、各上流ユニット１１０におけるそれぞれの出射ミラー１１９は、図３に示すように、幅方向１８３において配置位置をずらして、言い換えるとオフセットして、配置される。これは、各出射ミラー１１９で反射された光線群１１１の範囲１１２−１，１１２−２，１１２−３（図２の（ｃ））が互いに重なるのを防ぐためである。

このため、各上流ユニット１１０、例えば第１上流ユニット１１０−１、第２上流ユニット１１０−２、及び第３上流ユニット１１０−３では、図３に示すように、ＬＤ１１５、調整レンズ１１６、及び反射ミラー１１８を含む光学回路構成の配置形態が異なる。
一方、本実施の形態１では、各上流ユニット１１０の出射ミラー１１９で反射された各光線群１１１における、厚み方向１８１に沿った第１光線軸Ａは、図２の（ａ）に示すように、長手方向１８２において位置ずれしていない。

下流ユニット１２０は、第１ベース板１３１とは別の第２ベース板１３２に設けられ、出射ミラー１１９からの光線群１１１を受ける入射ミラー１２２と、入射ミラー１２２で受けた光線群１１１を収束し光学処理して１束の光線１２５として当該レーザ装置１０１から出射する光線収束調整回路１２３とを有する。光線収束調整回路１２３は、光線群１１１を収束させる光線収束回路部分１２３ａと、収束させた光線を光学処理して１束とする光線調整回路部分１２３ｂとを有する。また、本実施の形態１のように複数の上流ユニット１１０を有する場合、入射ミラー１２２は、受けた各光線群１１１を、図２の（ａ）に示すように、長手方向１８２に沿った一つの第２光線軸Ｂに沿わせて反射する。

以上のように構成した本実施の形態１におけるレーザ装置１０１は、次のように動作する。
第１から第３の上流ユニット１１０−１，１１０−２，１１０−３において、各ＬＤ１１５から出射したレーザ光線１１７は、それぞれ調整レンズ１１６、反射ミラー１１８を介して各出射ミラー１１９に達する。それぞれの出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３では、第１から第３の上流ユニット１１０−１，１１０−２，１１０−３における各光線群１１１が、本実施の形態１では、すべて第１光線軸Ａの同一列上に位置し、かつ各光線群１１１の範囲１１２−１，１１２−２，１１２−３が重ならないように幅方向１８３においてオフセットされて、下流ユニット１２０の入射ミラー１２２へ供給される。入射ミラー１２２では、各光線群１１１が第２光線軸Ｂに沿って進み、光線収束調整回路１２３にて、位置あるいは偏光を調整して合成されて１束の光線（装置出射光）１２５として出力される。

上述したように実施の形態１におけるレーザ装置１０１では、３つの上流ユニット１１０を厚み方向１８１において同一列上に積層配置しているが、各上流ユニット１１０における出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３は、幅方向１８３においてオフセットして配置している。よって、各出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３からの各光線群１１１は、互いに干渉することなく、下流ユニット１２０の入射ミラー１２２に入射することができる。

したがって、従来であれば、３つ分の上流ユニットの設置スペース（平面占有面積）が必要であったところを、一つ分の設置スペースで収めることができ、設置スペースの縮小化を図ることができる。また、装置出射光の高出力化のため、ＬＤ数を増加する場合でも、厚み方向１８１に上流ユニット１１０を追加し積層すればよく、設置スペースを広げる必要はない。

このようにレーザ装置１０１では、光学回路構成の中の上流ユニット１１０と下流ユニット１２０とにおける相互入出射角度を最適化することで、光線どうしが干渉することなく階層化することができ、設置スペース（平面占有面積）が最小化できる。よって、レーザ装置１０１の設置自由度が高く、狭小場所への設置が可能となる。

また、ＬＤ１１５を多用あるいは増設する場合でも、上流ユニット１１０を増やすつまり階層化することで解決できるため、平面占有面積を変えるなどの設置への影響を最小限に抑えて高出力化が可能となる。

本実施の形態１におけるレーザ装置１０１について、変形例として以下の構成を採ることもできる。尚、この変形例は、後述する実施の形態２−５における各レーザ装置に対しても適用可能である。
本実施の形態１では、図示するように、各上流ユニット１１０における第１ベース板１３１は、第１ベース板１３１を貫通する開口１３１ａを有し、各出射ミラー１１９は、各ＬＤ１１５からの光線群１１１を、開口１３１ａを通して下方に位置する入射ミラー１２２へ送出している。しかしながら該構成に限定されず、開口１３１ａを設けず、例えば出射ミラー１１９を第１ベース板１３１から突設して第１ベース板１３１の外側にて光線群１１１を入射ミラー１２２へ送出してもよい。

また、レーザ装置１０１としての機能を果たすために、ＬＤ１１５群、調整レンズ１１６群、反射ミラー１１８群、及び出射ミラー１１９には、各々位置角度調整機構を設けてもよい。

また、本実施の形態１では、ＬＤ１１５、調整レンズ１１６、及び反射ミラー１１８を含む光学回路構成は５系統を設けたが、これに限らず、仕様に合わせて各上流ユニット１１０において、２から２０系統程度、配置することができる。また、全ての上流ユニット１１０において系統数が同一でなくてもよく、上流ユニット１１０毎に、系統数を異ならせてもよい。さらにまた、上流ユニット１１０は、３つとしたが、仕様に合わせて、図４に示すように、１から２０段程度で構成することが可能である。

また、図３に示す各上流ユニット１１０におけるＬＤ１１５、調整レンズ１１６、及び反射ミラー１１８を含む光学回路構成のレイアウト（配置形態）、及び下流ユニット１２０におけるレイアウトは一例であり、仕様に合わせて適宜、変更等を行うことができる。
また、上述の説明及び図示では、下流ユニット１２０における入射ミラー１２２は、一つの一体物としたが、各上流ユニット１１０における出射ミラー１１９に対応させて、例えば２から２０個等に分割して構成してもよい。

また、上述の説明及び図示では、下流ユニット１２０は、厚み方向１８１において最下段に配置しているが、図１０に示すように、下流ユニット１２０は、厚み方向１８１に積層する全段中のいずれの段に配置してもよい。尚、図１０において、矢印２５は、出射ミラー１１９から入射ミラー１２２への光線群１１１の進行方向を示している。

＜実施の形態２＞
次に、図５を参照して、実施の形態２におけるレーザ装置１０２について説明する。
本実施の形態２におけるレーザ装置１０２においても、実施の形態１におけるレーザ装置１０１の基本的構成を備える。即ち、上流ユニット１１０及び下流ユニット１２０を有して、これらが積層配置され、上流ユニット１１０は、ＬＤ１１５、調整レンズ１１６、及び反射ミラー１１８を含む光学回路構成を２系統以上有し、また出射ミラー１１９を有し、下流ユニット１２０は、入射ミラー１２２及び光線収束調整回路１２３を有する。したがって、実施の形態１におけるレーザ装置１０１と同じ構成部分について、ここでの説明は省略し、実施の形態２におけるレーザ装置１０２に特有な構成部分についてのみ、以下に説明を行う。

実施の形態１におけるレーザ装置１０１では、図２の（ｂ）に示すように、上流ユニット１１０において、各反射ミラー１１８から出射ミラー１１９へ進む各レーザ光線１１７の光線群１１１は、互いに平行で、かつ長手方向１８２に対しても平行である。つまり、図２の（ｂ）に示す平面視において、各レーザ光線１１７は、出射ミラー１１９の反射面に対して直角に配向している。また、それぞれの出射ミラー１１９から入射ミラー１２２へ進む光線群１１１も、図２の（ｃ）に示すように、互いに平行で、かつ厚み方向１８１に対しても平行に配向されている。ここで上記「平面視」とは、図２の（ｂ）の図示のように、第１ベース板１３１の表面１３１ｂを上方から見た見方をいう。

これに対して実施の形態２におけるレーザ装置１０２では、図５の（ｂ）に示すように、各反射ミラー１１８から出射ミラー１１９へ進む各レーザ光線１１７の光線群１１１は、互いに平行ではなく、出射ミラー１１９にて光線間で集光を生じる角度で配向され、かつ長手方向１８２に対しても平行ではない。言い換えると、平面視において、各レーザ光線１１７は、出射ミラー１１９に対して斜めに入射し、一つのレーザ光線１１７は、長手方向１８２に対して例えば角度αにて傾斜している。さらに換言すると、各反射ミラー１１８から出射ミラー１１９へ進む各レーザ光線１１７は、集光方向に配向されているとも言える。

さらに図５の（ｃ）に示すように、それぞれの出射ミラー１１９から下流ユニット１２０における入射ミラー１２２へ進む光線群１１１についても、互いに平行ではなく、入射ミラー１２２にて光線間で集光を生じる角度で配向され、かつ厚み方向１８１に対しても平行ではない。即ち、側面視において、各レーザ光線１１７は、入射ミラー１２２に対して斜めに入射し、一つのレーザ光線１１７は、厚み方向１８１に対して例えば角度βにて傾斜している。換言すると、各出射ミラー１１９から入射ミラー１２２へ進む光線群１１１の各レーザ光線１１７は、集光方向に配向されていると言える。
ここで上記「側面視」とは、図５の（ｃ）の図示のように、幅方向１８３と厚み方向１８１とで形成される面に直交する方向から見た見方をいう。

上述の角度α及び角度βは、それぞれ、仕様に合わせて約０度と約３０度との間で設定することができる。

したがってレーザ装置１０２では、レーザ装置１０１に比べて、各反射ミラー１１８から、出射ミラー１１９におけるより狭い範囲に光線群１１１が供給され、かつ、各出射ミラー１１９から、入射ミラー１２２におけるより狭い範囲に光線群１１１が供給される。

したがって上述の構成を有する実施の形態２におけるレーザ装置１０２によれば、実施の形態１におけるレーザ装置１０１が奏する上述した効果に加えて、より柔軟な光学レイアウト、つまり光学回路構成の配置形態を形成することができ、レーザ装置のサイズ及び設置スペースの更なる縮小化に寄与することができる。

また、実施の形態１において説明した、レーザ装置１０１に対する種々の変形内容は、本実施の形態２におけるレーザ装置１０２に対しても行うことができる。

＜実施の形態３＞
次に、図６を参照して、実施の形態３におけるレーザ装置１０３について説明する。
本実施の形態３におけるレーザ装置１０３においても、実施の形態１におけるレーザ装置１０１の基本的構成を備える。即ち、上流ユニット１１０及び下流ユニット１２０を有して、これらが積層配置され、上流ユニット１１０は、ＬＤ１１５、調整レンズ１１６、及び反射ミラー１１８を含む光学回路構成を２系統以上有し、また出射ミラー１１９を有し、下流ユニット１２０は、入射ミラー１２２及び光線収束調整回路１２３を有する。したがって、実施の形態１におけるレーザ装置１０１と同じ構成部分について、ここでの説明は省略し、実施の形態３におけるレーザ装置１０３に特有な構成部分についてのみ、以下に説明を行う。

実施の形態１におけるレーザ装置１０１では、図２の（ａ）に示すように、各上流ユニット１１０における出射ミラー１１９から下流ユニット１２０における入射ミラー１２２へ進む各光線群１１１は、厚み方向１８１に対して平行に配向されている。よって各光線群１１１は、図２の（ａ）に示す第１光線軸Ａに沿って１列に揃えられている。

これに対して実施の形態３におけるレーザ装置１０３では、図６の（ａ）に示すように、各上流ユニット１１０における出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３から下流ユニット１２０における入射ミラー１２２（詳しくは後述の入射ミラー１２２−１，１２２−２，１２２−３）へ進むそれぞれの光線群１１１は、上流ユニット１１０において反射ミラー１１８から出射ミラー１１９へ進む光線群１１１の進行方向、言い換えると長手方向１８２に対して傾斜して配向され、言い換えると厚み方向１８１に対して例えば傾斜角度γ等にて配向される。本実施の形態３では、出射ミラー１１９−１，１１９−２から入射ミラー１２２へ進む各光線群１１１は、傾斜角度γにて配向され、出射ミラー１１９−３から入射ミラー１２２へ進む光線群１１１は、厚み方向１８１に対して平行に配向されている。
しかしながら該構成に限定されず、各光線群１１１は、別々の傾斜角度にて配向することができる。
また、傾斜角度γは、仕様にあわせて０度と８９度との間で設定することができる。

このように実施の形態３におけるレーザ装置１０３では、各出射ミラー１１９から各入射ミラー１２２へ進む各光線群１１１は、一つの第１光線軸Ａにて１列に揃わない。

各光線群１１１の傾斜角度に応じて、出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３の傾きは設定される。また、光線群１１１の傾斜角度の相違により、長手方向１８２における、下流ユニット１２０における入射ミラー１２２の配置位置は相違する。よって本実施の形態３では、入射ミラー１２２は一つではなく、出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３に対応して、入射ミラー１２２−１，１２２−２，１２２−３をそれぞれ設けている。

このように実施の形態３では、各上流ユニット１１０からの各光線群１１１は、別々の傾斜角度にて配向可能であり、第１光線軸Ａは、各上流ユニット１１０において１列に一致しない。しかしながら、各出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３に対応して、各入射ミラー１２２−１，１２２−２，１２２−３を設けたことで、各入射ミラー１２２にて位置あるいはあおり角度を調整することができ、各上流ユニット１１０からの光線群１１１は、第２光線軸Ｂにて１列とすることができる。

上述の構成を有する実施の形態３のレーザ装置１０３によれば、実施の形態１におけるレーザ装置１０１が奏する上述した効果に加えて、より柔軟な光学レイアウトとすることができ、レーザ装置のサイズ及び設置スペースの縮小化に寄与することができる。例えば、レーザ装置と周辺部品との干渉等に起因して、一部の上流ユニットでは光線経路を変更する必要が生じた場合、実施の形態１、２のレーザ装置１０１，１０２では、対象となる上流ユニットの光路変更により面積が増加し、他の上流ユニットもそれに合わせる必要が生じ、全体的にサイズが大きくなる可能性もある。一方、実施の形態３の構成によれば、局所的なサイズ増加で済ませることが可能となり、設置スペースの縮小化を図ることができる。また、特定の階層の上流ユニット１１０を廃止して最上段に上流ユニット１１０を追加するような場合でも、サイズ拡大の回避が可能である。

また、実施の形態１において説明した、レーザ装置１０１に対する種々の変形内容は、本実施の形態３におけるレーザ装置１０３に対しても行うことができる。

＜実施の形態４＞
次に、図７を参照して、実施の形態４におけるレーザ装置１０４について説明する。
本実施の形態４におけるレーザ装置１０４においても、実施の形態１におけるレーザ装置１０１の基本的構成を備える。即ち、上流ユニット１１０及び下流ユニット１２０を有して、これらが積層配置され、上流ユニット１１０は、ＬＤ１１５、調整レンズ１１６、及び反射ミラー１１８を含む光学回路構成を２系統以上有し、また出射ミラー１１９を有し、下流ユニット１２０は、入射ミラー１２２及び光線収束調整回路１２３を有する。したがって、実施の形態１におけるレーザ装置１０１と同じ構成部分について、ここでの説明は省略し、実施の形態４におけるレーザ装置１０４に特有な構成部分についてのみ、以下に説明を行う。

実施の形態１におけるレーザ装置１０１では、図２の（ｂ）、（ａ）に示すように、各上流ユニット１１０における出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３は、長手方向１８２において、言い換えると反射ミラー１１８から出射ミラー１１９への光線群１１１の進行方向において、同位置に配置している。よって、各出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３からの各光線群１１１は、下流ユニット１２０における入射ミラー１２２へ、厚み方向１８１において第１光線軸Ａに沿って進む。

これに対して実施の形態４におけるレーザ装置１０４では、図７の（ｂ）、（ａ）に示すように、各上流ユニット１１０における出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３は、長手方向１８２において、言い換えると反射ミラー１１８から出射ミラー１１９への光線群１１１の進行方向において、それぞれ異なる位置に、つまり異なる光路長にて配置する。
本実施の形態４では、各出射ミラー１１９から入射ミラー１２２に送られる各光線群１１１は、厚み方向１８１に平行に配向される。

また、出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３が長手方向１８２つまり進行方向においてそれぞれ異なる位置に配置され、各光線群１１１が厚み方向１８１に平行に配向されることに対応して、下流ユニット１２０における入射ミラー１２２は一つではなく複数設けられ、長手方向１８２においてそれぞれ異なる位置に配置される。即ち、出射ミラー１１９−１，１１９−２，１１９−３に対応して、入射ミラー１２２−１，１２２−２，１２２−３をそれぞれ設けている。このように本実施の形態４は、上流ユニット１１０から下流ユニット１２０への光路を異なる経路とした構成を有する。

このような構成により、本実施の形態４では、第１光線軸Ａは、各上流ユニット１１０において１列に一致しないが、実施の形態３と同様に各出射ミラー１１９に対応して各入射ミラー１２２を設けており、各上流ユニット１１０からの光線群１１１は、第２光線軸Ｂにて１列とすることが可能となる。

上述の構成を有する実施の形態４におけるレーザ装置１０４によれば、実施の形態１におけるレーザ装置１０１が奏する上述した効果に加えて、各上流ユニット１１０間の光路長差を調整することができるため、光学性能の合わせこみが容易となり、設計精度を向上させることが可能となる。詳しく説明すると、一般的にレーザ装置では、光出力あるいはビーム品質を考慮しながら効率よくレーザ光を合成するためには、各々の光線においてベストとなる光路長が存在する。よって、すべての光路において最適光路長にすることがベストであるが、例えば実施の形態４のように、上流ユニット１１０と下流ユニット１２０との間の光路長は、各上流ユニット１１０で異なるため、各光路長の合わせ込みが必要となる。
そこで本実施の形態４の構成を採ることで、各光路長の合わせ込み、最終的には光合成状態での光出力あるいはビーム品質の性能の最適化が容易になる。

また、実施の形態１において説明した、レーザ装置１０１に対する種々の変形内容は、本実施の形態４におけるレーザ装置１０４に対しても行うことができる。

＜実施の形態５＞
次に、図８及び図９を参照して、実施の形態５におけるレーザ装置１０５について説明する。
本実施の形態５におけるレーザ装置１０５においても、実施の形態１におけるレーザ装置１０１の基本的構成を備える。即ち、上流ユニット１１０及び下流ユニット１２０を有して、これらが積層配置され、上流ユニット１１０は、ＬＤ１１５、調整レンズ１１６、及び反射ミラー１１８を含む光学回路構成を２系統以上有し、また出射ミラー１１９を有し、下流ユニット１２０は、入射ミラー１２２及び光線収束調整回路１２３を有する。したがって、実施の形態１におけるレーザ装置１０１と同じ構成部分について、ここでの説明は省略し、実施の形態５におけるレーザ装置１０５に特有な構成部分についてのみ、以下に説明を行う。

実施の形態１−４におけるレーザ装置１０１−１０４では、複数の上流ユニット１１０が設けられる場合、例えば図２の（ａ）に示すように各上流ユニット１１０は、それぞれの第１ベース板１３１の表面１３１ｂに設けられ、下流ユニット１２０は、第１ベース板１３１とは別の第２ベース板１３２に設けられている。

これに対して実施の形態５におけるレーザ装置１０５では、図９の（ａ）に示すように、第１ベース板１３１の表面１３１ｂと、該表面１３１ｂに対向する裏面（第２面）１３１ｃとに対応して、第１上流ユニット１１０−１と第２上流ユニット１１０−２とを設け、さらに、下流ユニット１２０を設けた第２ベース板１３２の裏面１３２ｃに対向する表面１３２ｂに第３上流ユニット１１０−３を設けた構成を採る。

尚、この構成に限定するものではなく、上流ユニット１１０は、第１ベース板１３１の表面１３１ｂ及び裏面１３１ｃの少なくとも一方に配置することができる。また、上述の各実施の形態のように、第２ベース板１３２は、下流ユニット１２０のみを設けることができる。また、これらの構成が混在してもよい。

上述の構成を有する実施の形態５におけるレーザ装置１０５によれば、実施の形態１におけるレーザ装置１０１が奏する上述した効果に加えて、さらに、一つの第１ベース板１３１及び一つの第２ベース板１３２を、上流ユニット１１０及び下流ユニット１２０にて共用することができることから、レーザ装置の構成を簡略化することができ、また、厚み方向（積層方向）１８１におけるサイズの縮小化を図ることができる。

また、実施の形態１において説明した、レーザ装置１０１に対する種々の変形内容は、本実施の形態５におけるレーザ装置１０５に対しても行うことができる。

また、以上説明した実施の形態１−５における各構成を適宜組み合わせた構成を採ることも可能である。

１０１−１０５ レーザ装置、
１１０ 上流ユニット、１１１ 光線群、１１５ ＬＤ、１１６ 調整レンズ、
１１７ レーザ光線、１１８ 反射ミラー、１１９ 出射ミラー、
１２０ 下流ユニット、１２２ 入射ミラー、１２３ 光線収束調整回路、
１３１ 第１ベース板、１３２ 第２ベース板、
１８１ 厚み方向、１８２ 長手方向、１８３ 幅方向。

Claims (7)

1. 第１ベース板に設けた上流ユニットであって、半導体レーザダイオード、レンズ、及びミラーを含む光学回路構成を２系統以上有し、各系統からの光線群を反射する出射ミラーを有する複数の上流ユニットと、
   上記出射ミラーからの光線群を受ける入射ミラー、及び、入射ミラーで受けた光線群を収束し光学処理して１束の光線として出射する光線収束調整回路を有する一つの下流ユニットと、
   を備え、上記上流ユニットと上記下流ユニットとを上記第１ベース板の厚み方向に積層して配置したことを特徴とするレーザ装置。
2. 各上流ユニットは上記厚み方向に積層配置されており、各出射ミラーは、上記入射ミラーに対する光線群範囲の重なりを避けた配置を有する、請求項１に記載のレーザ装置。
3. 上記各系統からの光線群は、各光線が上記出射ミラーにて集光を生じる角度で配向されており、上記出射ミラーから上記入射ミラーへの各光線が上記入射ミラーにて集光を生じる角度で配向されている、請求項１又は２に記載のレーザ装置。
4. 上記出射ミラーから上記入射ミラーへの光線群は、上記出射ミラーへの光線群の進行方向に対して傾斜している、請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ装置。
5. 各上流ユニットは積層配置されており、各上流ユニットにおけるそれぞれの出射ミラーは、出射ミラーへの光線群の進行方向において異なる光路長にて配置されており、下流ユニットは、各出射ミラーに対応してそれぞれ配置された複数の入射ミラーを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ装置。
6. 複数の上記上流ユニットは、上記第１ベース板の表面及び裏面の少なくとも一方に配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ装置。
7. 上記下流ユニットは、上記第１ベース板とは別の第２ベース板に配置され、上記上流ユニットは、上記第１ベース板の表裏面、及び上記第２ベース板における下流ユニットの対向面に配置される、請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ装置。

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