JP2020027844A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザの光を出力する半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device that outputs light of a semiconductor laser.
半導体レーザを使用した半導体レーザ装置では、特性を安定化する観点から、アプリケーションによっては、半導体レーザの電流の動作点を制御する場合がある。 In a semiconductor laser device using a semiconductor laser, the operating point of the current of the semiconductor laser may be controlled depending on the application from the viewpoint of stabilizing characteristics.
従来の光ファイバ出力型の半導体レーザ装置は、光ファイバに入射する前のレーザ光を部分的に遮光し、APC(オートパワーコントロール)駆動することにより、半導体レーザの電流の動作点を高出力側にシフトしている。 A conventional optical fiber output type semiconductor laser device partially blocks a laser beam before being incident on an optical fiber and drives the APC (auto power control) to set the operating point of the semiconductor laser current to a high output side. Has shifted to
しかしながら、光ファイバ出力型ではない半導体レーザ装置の場合には、レーザ光が部分的に遮光されるため、半導体レーザ装置の出力光のビーム形状が影響を受けて、楕円ビームの形状がより悪くなる。 However, in the case of a semiconductor laser device that is not an optical fiber output type, since the laser light is partially shielded, the beam shape of the output light of the semiconductor laser device is affected, and the shape of the elliptical beam becomes worse. .
本発明の課題は、半導体レーザの動作点を高出力側にシフトすることができ、しかも半導体レーザ特有の楕円ビーム形状を改善することができる半導体レーザ装置を提供する。 An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of shifting an operating point of a semiconductor laser to a high output side and improving an elliptical beam shape peculiar to the semiconductor laser.
本発明に係る半導体レーザ装置の請求項1は、半導体レーザと、前記半導体レーザの光を平行光にするレンズと、前記レンズからの平行光を入射する入射面がレーザ光に対してブリュースタ角以上になるように調整され、出射面がレーザ光に対してブリュースタ角になるように調整されたウェッジ基板と、前記ウェッジ基板の透過光を整形するビーム整形部と、前記ビーム整形部の透過光を分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタからの光を検出する光検出部と、前記光検出部で検出された光出力に基づき前記光出力が所定値になるように前記半導体レーザを制御する制御部とを備えることを特徴とする。
請求項2の発明は、ウェッジ基板は、ウェッジ角度が5度以上であることを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、ウェッジ基板は、レンズからの平行光を入射する入射面がレーザ光に対してブリュースタ角以上になるように調整されているので、基板に特殊なコーティングを施すことなく、10%〜20%の反射率を得ることができる。また、ウェッジ基板の入射面で反射された減光分だけ半導体レーザの動作点を高出力側にシフトすることができる。 According to the present invention, the wedge substrate is adjusted so that the incident surface on which the parallel light from the lens is incident is not less than the Brewster angle with respect to the laser light, without applying a special coating to the substrate. A reflectance of 10% to 20% can be obtained. Further, the operating point of the semiconductor laser can be shifted to a higher output side by the amount of dimming reflected on the incident surface of the wedge substrate.
また、出射面がレーザ光に対してブリュースタ角になるように調整されているので、出射面で反射することなく、ウェッジ基板からの光がビームスプリッタに入射される。 Further, since the emission surface is adjusted to have a Brewster angle with respect to the laser light, the light from the wedge substrate is incident on the beam splitter without being reflected on the emission surface.
また、ウェッジ基板を使用しているため、水平方向のビーム幅を拡大することができ、半導体レーザの楕円ビーム形状を改善することができる。 Further, since a wedge substrate is used, the beam width in the horizontal direction can be increased, and the elliptical beam shape of the semiconductor laser can be improved.
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1の半導体レーザ装置の構成図である。この半導体レーザ装置は、半導体レーザ1、レンズ2、ウェッジ基板3、ビーム整形部4、ビームスプリッタ5、フォトダイオード(PD)6、APC制御部7を備えている。
(Example 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. This semiconductor laser device includes a
半導体レーザ1は、電流駆動によって注入された電子およびホールからなるキャリア注入によって励起され、注入された電子およびホールのキャリア対消滅の際に発生する誘導放出によって発生されたレーザ光を出力する。
The
レンズ2は、ガラス、プラスチック等からなり、半導体レーザ1に対向して配置され、半導体レーザ1からのレーザ光を平行光にして、ウェッジ基板3に導光する。
The
ウェッジ基板3は、合成石英タイプからなり、レーザの表面と裏面とに僅かなウェッジをつけることで、表面と裏面とによる反射ビームを分離させる。
The
図2に、ウェッジ基板3に対するレーザ光の入射角θ1と出射角θ2とウェッジ角度αを示す。ウェッジ角度αは、入射面3A(表面)と出射面3B(裏面)とのなす角度である。入射角θ1は、入射面3Aに対して垂直な法線と入射光とのなす角度である。出射角θ2は、出射面3Bに対して垂直な法線と出射光とのなす角度である。
FIG. 2 shows the incident angle θ1, the emission angle θ2, and the wedge angle α of the laser light with respect to the
(出射角θ2−入射角θ1)は、ビーム偏角δであり、ビーム偏角δは、ウェッジ基板3の屈折率nとウェッジ角度αを用いて式(1)から求めることができる。
δ=(n−1)α …(1)
入射ビーム幅は、d1であり、出射ビーム幅は、d2であり、ビーム倍率は、d2/d1である。
(Emission angle θ2−Incident angle θ1) is the beam deflection angle δ, and the beam deflection angle δ can be obtained from Expression (1) using the refractive index n of the
δ = (n−1) α (1)
The input beam width is d1, the output beam width is d2, and the beam magnification is d2 / d1.
ビーム整形部4は、ウェッジ基板3の透過光を整形する。ビームスプリッタ5は、ビーム整形部4の透過光を2分岐する。フォトダイオード(PD)6は、本発明の光検出部に対応し、ビームスプリッタ5からの光を検出する。
The
APC制御部7は、本発明の制御部に対応し、フォトダイオード(PD)6で検出された光出力に基づき光出力が所定値になるように半導体レーザ1の電流を制御する。
The
次に、このように構成された実施例1の半導体レーザ装置の動作を説明する。まず、半導体レーザ1の出射光は、レンズ2により平行光にされ、ウェッジ基板3に入射される。
Next, the operation of the semiconductor laser device according to the first embodiment thus configured will be described. First, the light emitted from the
ウェッジ基板3は、レンズ2からの平行光を入射する入射面がレーザ光に対してブリュースタ角以上になるように調整されているので、ウェッジ基板3に特殊なコーティングを施すことなく、10%〜20%の反射率を得ることができる。
The
また、ウェッジ基板3の出射面がレーザ光に対してブリュースタ角になるように調整されているので、出射面で反射することなく、ウェッジ基板3からの光がビームスプリッタ5に入射される。
Further, since the emission surface of the
ビームスプリッタ5で反射された光の一部は、フォトダイオード(PD)6で検出される。検出された信号は、APC制御部7に出力される。APC制御部7は、フォトダイオード(PD)6で検出された光出力に基づき光出力が所定値になるように半導体レーザ1の電流を制御する。
Part of the light reflected by the
これにより、ウェッジ基板3の入射面で反射された減光分だけ半導体レーザ1の動作点を高出力側にシフトし、半導体レーザ1の特性安定化を図ることができる。
As a result, the operating point of the
また、ウェッジ基板3を使用しているため、水平方向のビーム幅を拡大することができ、半導体レーザ1の楕円ビーム形状を改善することができる。
Further, since the
図3に、ウェッジ角度に対する反射率及びビーム倍率を示す。ここでは、P偏波で、硝材屈折率が1.6であるとした。図3からもわかるように、ウェッジ角度αを、5度以上とすることで、反射率が10%以上となる。 FIG. 3 shows the reflectance and the beam magnification with respect to the wedge angle. Here, it is assumed that the refractive index of the glass material is 1.6 for P polarization. As can be seen from FIG. 3, by setting the wedge angle α to 5 degrees or more, the reflectance becomes 10% or more.
(実施例2)
図4は、本発明の実施例2の半導体レーザ装置の構成図である。この半導体レーザ装置は、半導体レーザ1、レンズ2、ウェッジ基板3a,3b、ビーム整形部4、ビームスプリッタ5、フォトダイオード(PD)6、APC制御部7を備えている。
(Example 2)
FIG. 4 is a configuration diagram of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. This semiconductor laser device includes a
ウェッジ基板3aは、レンズ2からの光を入射し、透過光をウェッジ基板3bに出射する。ウェッジ基板3bは、ウェッジ基板3aからの光を入射し透過光をビーム整形部4に出射する。
The wedge substrate 3a receives light from the
ウェッジ基板3a,3bの機能は、実施例1のウェッジ基板3の機能と同じである。このため、ウェッジ基板3a,3bを設けることで、ウェッジ基板3a,3bに特殊なコーティングを施すことなく、20%〜40%の反射率を得ることができる。従って、実施例2の半導体レーザ装置の効果は、実施例1の半導体レーザ装置の効果よりも大となる。
The functions of the
なお、実施例1,2の半導体レーザ装置では、ウェッジ基板3を用いたが、ウェッジ基板3の代わりに、ウェッジ角度の付いたプリズムを用いても良い。
Although the
本発明は、レーザ光を利用した医用機器、分析計測機器に搭載される半導体レーザ装置全般に適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to general semiconductor laser devices mounted on medical equipment and analytical measurement equipment using laser light.
1 半導体レーザ
2 レンズ
3,3a,3b ウェッジ基板
4 ビーム整形部
5 ビームスプリッタ
6 フォトダイオード(PD)
7 APC制御部
7 APC control unit
Claims (2)
前記半導体レーザの光を平行光にするレンズと、
前記レンズからの平行光を入射する入射面がレーザ光に対してブリュースタ角以上になるように調整され、出射面がレーザ光に対してブリュースタ角になるように調整されたウェッジ基板と、
前記ウェッジ基板の透過光を整形するビーム整形部と、
前記ビーム整形部の透過光を分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタからの光を検出する光検出部と、
前記光検出部で検出された光出力に基づき前記光出力が所定値になるように前記半導体レーザを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A semiconductor laser;
A lens that converts the light of the semiconductor laser into parallel light,
A wedge substrate adjusted so that an incident surface on which the parallel light from the lens is incident has a Brewster angle or more with respect to the laser light, and an emission surface adjusted to have a Brewster angle with respect to the laser light,
A beam shaping unit that shapes transmitted light of the wedge substrate,
A beam splitter for splitting transmitted light of the beam shaping unit,
A light detection unit that detects light from the beam splitter,
A control unit that controls the semiconductor laser such that the light output becomes a predetermined value based on the light output detected by the light detection unit,
A semiconductor laser device comprising:
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the wedge substrate has a wedge angle of 5 degrees or more.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018151265A JP2020027844A (en) | 2018-08-10 | 2018-08-10 | Semiconductor laser device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113948947A (en) * | 2021-08-31 | 2022-01-18 | 武汉安扬激光技术股份有限公司 | Laser beam position and angle control system and control method |
-
2018
- 2018-08-10 JP JP2018151265A patent/JP2020027844A/en active Pending
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