JP2020145355A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、半導体レーザ装置に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor laser device.
従来、半導体発光素子の外部で共振させる外部共振器型の半導体レーザ装置がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is an external resonator type semiconductor laser device that resonates outside the semiconductor light emitting element (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示されている従来の半導体レーザ装置は、第1の半導体発光素子と、第2の半導体発光素子と、波長分散素子と、部分反射ミラーと、を備える。 The conventional semiconductor laser device disclosed in Patent Document 1 includes a first semiconductor light emitting element, a second semiconductor light emitting element, a wavelength dispersion element, and a partial reflection mirror.
第1の半導体発光素子の第1の発光点、及び、第2の半導体発光素子の第2の発光点それぞれから出射された光は、波長分散素子の波長分散効果により、1つのビームに重畳されて部分反射ミラーに照射される。 The light emitted from each of the first light emitting point of the first semiconductor light emitting element and the second light emitting point of the second semiconductor light emitting element is superimposed on one beam due to the wavelength dispersion effect of the wavelength dispersion element. The partial reflection mirror is irradiated.
部分反射ミラーに照射された光は、一部が透過して、正規発振出力ビーム(レーザ光)として部分反射ミラーから出射される。また、残りの一部は、部分反射ミラーで反射される。 Part of the light emitted to the partially reflected mirror is transmitted, and the light is emitted from the partially reflected mirror as a normal oscillation output beam (laser beam). The remaining part is reflected by the partial reflection mirror.
部分反射ミラーで反射された光は、第1の発光点及び第2の発光点から部分反射ミラーへ向かう光と同じ光路で逆向きに伝播して、第1の発光点及び第2の発光点に戻る。これにより、第1の半導体発光素子及び第2の半導体発光素子と、部分反射ミラーとの間で、波長分散素子を介して外部レーザ共振器(外部共振器)が形成される。 The light reflected by the partially reflected mirror propagates in the same optical path as the light from the first light emitting point and the second light emitting point to the partially reflected mirror, and propagates in the opposite direction to the first light emitting point and the second light emitting point. Return to. As a result, an external laser cavity (external cavity) is formed between the first semiconductor light emitting element and the second semiconductor light emitting element and the partial reflection mirror via the wavelength dispersion element.
部分反射ミラーを透過して出射されるレーザ光は、第1の発光点及び第2の発光点からの2つの光が波長分散素子によって重畳されて1つの光路を通過するレーザ光である。そのため、従来の半導体レーザ装置は、半導体発光素子が1つの場合と比べて、第1の半導体発光素子及び第2の半導体発光素子によって、輝度を約2倍にできる。 The laser beam emitted through the partially reflected mirror is a laser beam in which two lights from a first light emitting point and a second light emitting point are superimposed by a wavelength dispersion element and pass through one optical path. Therefore, in the conventional semiconductor laser apparatus, the brightness can be doubled by the first semiconductor light emitting element and the second semiconductor light emitting element as compared with the case where there is only one semiconductor light emitting element.
外部共振器が有する各光学素子のいずれかが、光の共振を発生させるための所定の位置からずれた場合、半導体レーザ装置から出射されるレーザ光の光出力は低下される、所望の波長のレーザ光が得られない等のビーム品質が低下する問題がある。 When any of the optical elements of the external cavity deviates from a predetermined position for causing optical resonance, the optical output of the laser beam emitted from the semiconductor laser apparatus is reduced to a desired wavelength. There is a problem that the beam quality is deteriorated such that the laser beam cannot be obtained.
本開示は、ビーム品質の低下を抑制できる半導体レーザ装置を提供する。 The present disclosure provides a semiconductor laser device capable of suppressing deterioration of beam quality.
本開示の一態様に係る半導体レーザ装置は、光を出射する複数の増幅部と、前記複数の増幅部のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が1つの光路を通過するように出射する波長分散素子、及び、前記波長分散素子から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラーを有する外部共振器と、前記速軸コリメータレンズと前記複数の増幅部とを支持する基部と、前記速軸コリメータレンズを前記基部に固定するための複数の接着剤と、を備え、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光は、前記波長分散素子で重畳されており、前記複数の接着剤は、前記速軸コリメータレンズに対して対称に配置されている。 The semiconductor laser apparatus according to one aspect of the present disclosure collimates a plurality of amplification units that emit light and the speed axis directions of light emitted from each of the plurality of amplification units to emit a plurality of lights. An axial collimator lens, a wavelength dispersion element that transmits or reflects a plurality of lights emitted from the speed axis collimator lens and emits the plurality of lights so as to pass through one optical path, and a wavelength dispersion element emitted from the wavelength dispersion element. An external resonator having a partial reflection mirror that transmits a part of the light and reflects another part, a base portion that supports the speed axis collimator lens and the plurality of amplification parts, and the speed axis collimator lens. A plurality of adhesives for fixing to the base portion, and a plurality of lights emitted from the speed axis collimator lens are superimposed on the wavelength dispersion element, and the plurality of adhesives are the speed axis. It is arranged symmetrically with respect to the collimator lens.
本開示の一態様に係る半導体レーザ装置によれば、ビーム品質の低下を抑制できる。 According to the semiconductor laser apparatus according to one aspect of the present disclosure, deterioration of beam quality can be suppressed.
以下、図面を参照して、本開示の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本開示は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素について説明される。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show a specific example of the present disclosure. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, steps, the order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. The present disclosure is limited only by the scope of claims. Therefore, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present disclosure will be described.
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、実質的に同一の構成に対する重複説明は省略又は簡略化する場合がある。 It should be noted that each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not always match in each figure. Further, in each figure, the same reference numerals are given to substantially the same configurations, and duplicate explanations for substantially the same configurations may be omitted or simplified.
また、以下の実施の形態において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向(鉛直上方)及び下方向(鉛直下方)を指すものではない。また、「上方」及び「下方」という用語は、2つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて2つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、2つの構成要素が互いに密着して配置されて2つの構成要素が接する場合にも適用される。 Further, in the following embodiments, the terms "upper" and "lower" do not refer to the upward direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in absolute spatial recognition. Also, the terms "upper" and "lower" are used not only when the two components are spaced apart from each other and another component exists between the two components, but also when the two components It also applies when the two components are placed in close contact with each other and touch each other.
また、本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態では、Y軸方向を鉛直方向とし、Y軸に垂直な方向(XZ平面に平行な方向)を水平方向としている。 Further, in the present specification and the drawings, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis indicate the three axes of the three-dimensional Cartesian coordinate system. In each embodiment, the Y-axis direction is the vertical direction, and the direction perpendicular to the Y-axis (the direction parallel to the XZ plane) is the horizontal direction.
また、以下で説明する実施の形態において、Y軸正方向を上方と記載し、Y軸負方向を下方と記載する場合がある。 Further, in the embodiment described below, the Y-axis positive direction may be described as upward and the Y-axis negative direction may be described as downward.
また、以下で説明する実施の形態において、「上面視」とは、ベースの主面の法線方向から当該主面を見たときのことをいう。 Further, in the embodiment described below, the "top view" means when the main surface is viewed from the normal direction of the main surface of the base.
(実施の形態)
[構成]
<全体構成>
図1は、実施の形態に係る半導体レーザ装置100を示す概略斜視図である。図2は、実施の形態に係る半導体レーザ装置100における光の共振を説明するための概略図である。
(Embodiment)
[Constitution]
<Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a
半導体レーザ装置100は、外部共振器400を用いてレーザ光310を出射する外部共振器型のレーザ装置である。半導体レーザ装置100は、例えば、対象物をレーザ加工する加工機器の光源として利用される。
The
半導体レーザ装置100は、ベース110と、複数の半導体素子ユニット120と、結合光学系130と、合波部140と、部分反射ミラー150と、を備える。
The
ベース110は、半導体レーザ装置100が備える各種構成要素が載置される台である。具体的には、ベース110の主面111(ベース110の上面)には、半導体素子ユニット120と、結合光学系130と、合波部140と、部分反射ミラー150とが載置されている。
The
なお、ベース110に採用される材料は、特に限定されない。ベース110に採用される材料は、例えば、金属材料でもよいし、樹脂材料でもよいし、セラミック材料でもよい。
The material used for the
また、ベース110の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、ベース110は、上面視で矩形である。また。半導体素子ユニット120が載置される部分は、他部よりもY軸正方向側に高くなっている。
Further, the shape of the
半導体素子ユニット120は、光を出射する半導体発光素子(増幅部)121を有する光源部である。複数の半導体素子ユニット120(具体的には、複数の半導体発光素子121)のそれぞれから出射された光は、速軸コリメータレンズ163、90°像回転光学系162、結合光学系130、及び、合波部140を介して、部分反射ミラー150に照射される。部分反射ミラー150に照射された光は、一部が透過して正規発振出力ビーム(レーザ光310)として部分反射ミラー150から出射され、他部が反射されて部分反射ミラー150から出射されて反射光320となる。
The
部分反射ミラー150で反射された反射光320は、半導体素子ユニット120(具体的には、半導体発光素子121)から部分反射ミラー150へ向かう光と同じ光路で逆向きに伝播する。例えば、図2には、半導体発光素子121から部分反射ミラー150へ向かう光を実線の矢印で示し、部分反射ミラー150から半導体発光素子121へ向かう光を破線の矢印で示している。
The reflected light 320 reflected by the partially reflected
これにより、半導体発光素子121と、部分反射ミラー150との間で、結合光学系130、合波部140が有する波長分散素子142、90°像回転光学系162、及び、速軸コリメータレンズ163を介して、光の共振が発生する、言い換えると、外部レーザ共振器(外部共振器)が形成される。共振された光は、レーザ光310として部分反射ミラー150から一部がレーザ光310として出射される。
As a result, between the semiconductor
なお、半導体レーザ装置100が出射するレーザ光310の波長は、任意に設定されてよい。
The wavelength of the
本実施の形態では、半導体レーザ装置100は、3つの半導体素子ユニット120を備える。3つの半導体素子ユニット120は、それぞれ、部分反射ミラー150との間で、結合光学系130、合波部140等を介して光を共振させる半導体発光素子121を1つずつ有する。
In the present embodiment, the
また、半導体発光素子121は、外部共振器400との間で光の共振が発生されることにより、レーザ光を出射する。このとき、本実施の形態では、半導体発光素子121は、Y軸方向が速軸となるように、レーザ光を出射する。
Further, the semiconductor
結合光学系130は、3つの半導体素子ユニット120からそれぞれ出射された光を合波部140が有する波長分散素子142の同じ位置に重畳して照射させるための光学素子である。本実施の形態では、結合光学系130は、1つの凸レンズである。結合光学系130は、3つの半導体素子ユニット120からそれぞれ出射された光を波長分散素子142に集光させる。
The coupling
結合光学系130は、外部共振器400によって発生される、共振した光の光路上であって、複数の半導体発光素子121と波長分散素子142との間に配置されている。本実施の形態では、結合光学系130は、速軸コリメータレンズ163と波長分散素子142との間に配置されている。より具体的には、結合光学系130は、90°像回転光学系162と波長分散素子142との間に配置されている。
The coupling
なお、本実施の形態では、半導体レーザ装置100は、結合光学系130として1つの凸レンズを備えるが、半導体レーザ装置100が備える結合光学系130のレンズの形状、レンズの数等は、特に限定されない。
In the present embodiment, the
合波部140は、結合光学系130から出射された互いに異なる光路を通過する光を1つの光路を通過するように合波して出射する波長分散素子142を有する光学部材である。合波部140は、回折格子が形成された波長分散素子142を有し、波長分散素子142によって、異なる方向から入射された、互いに波長が異なる光をそれぞれ異なる角度に屈折させて出射することで、それぞれが互いに異なる光路を通過する複数の光を1つの光路を通過するように合波して出射する。
The
複数の半導体素子ユニット120と部分反射ミラー150との間で光の共振が発生されている状態では、部分反射ミラー150と合波部140との間では、1つの光路を光が通過して光の共振が発生されるように、複数の半導体素子ユニット120のそれぞれが出射する光の波長が自動的に決定される。また、複数の半導体素子ユニット120それぞれから出射される光は、それぞれ互いに異なる方向から合波部140(より具体的には、波長分散素子142)に入射されるために、複数の半導体素子ユニット120それぞれから出射される光の波長は、それぞれ互いに異なる波長となる。
In a state where light resonance is generated between the plurality of
そのため、合波部140は、複数の半導体素子ユニット120のそれぞれから出射された光であって、互いに異なる方向から入射され、且つ、互いに波長が異なる光を、1つの光路を通過するように合波して出射する。
Therefore, the
部分反射ミラー150は、一部の光を透過して出射し、且つ、他部の光を反射して出射する光学部材である。具体的には、部分反射ミラー150は、合波部140で合波された光における総光出力の数%〜数十%を反射させ、残りの数%〜数十%を透過させる。
The
なお、部分反射ミラー150の光反射率は、特に限定されない。例えば、部分反射ミラーの光反射率は、50%以上でもよいし、50%未満でもよい。
The light reflectance of the
本実施の形態では、図2に示すように、速軸コリメータレンズ163、90°像回転光学系162、波長分散素子142、及び、部分反射ミラー150によって、外部共振器400が形成されている。言い換えると、外部共振器400は、速軸コリメータレンズ163、90°像回転光学系162、波長分散素子142、及び、部分反射ミラー150を有する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
90°像回転光学系162は、半導体発光素子121から出射された光のスポットを90°回転させる光学素子である。具体的には、90°像回転光学系162は、速軸コリメータレンズ163から出射された光の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える。90°像回転光学系162は、例えば、BTU(Beam Twisted Lens Unit)である。また、例えば、90°像回転光学系162は、特開2000−137139号公報に開示されている光学的光束変換器でもよい。
The 90 ° image rotation
90°像回転光学系162は、光学ホルダ161に一部が固定されており、他の一部が速軸コリメータレンズ163に固定されている。
A part of the 90 ° image rotation
速軸コリメータレンズ163は、半導体発光素子121から出射された光のうちの速軸方向の光をコリメートするレンズである。
The fast-
半導体発光素子121から出射された光は、速軸コリメータレンズ163によって速軸方向に広がる光がコリメートされて平行光となり、さらに、90°像回転光学系162によって光のスポットが90°回転される。言い換えると、半導体発光素子121から出射された光は、90°像回転光学系162によって速軸と遅軸とが入れ替えられる。そのため、例えば、半導体発光素子121から出射された光は、光学ユニット160を通過することで、水平方向にコリメートされ、且つ、鉛直方向が遅軸方向となった光となる。
The light emitted from the semiconductor
<半導体素子ユニット>
続いて、図3〜図5を参照しながら、半導体素子ユニット120の構成について、詳細に説明する。
<Semiconductor element unit>
Subsequently, the configuration of the
図3は、実施の形態に係る半導体レーザ装置100が備える半導体素子ユニット120を示す斜視図である。図4は、実施の形態に係る半導体レーザ装置100が備える2つの接着剤220の位置関係を説明するための模式図である。図5は、半導体素子ユニット120の製造工程を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a
なお、図4においては、半導体素子ユニット120が備える構成要素の一部のみを図示しており、第2ベースブロック125等の構成要素の一部の図示を省略している。
Note that, in FIG. 4, only a part of the component elements included in the
図3〜図5に示すように半導体素子ユニット120は、半導体発光素子121と、サブマウント122と、基部500と、絶縁シート124と、ねじ210、211と、90°像回転光学系162と、速軸コリメータレンズ163と、を備える。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
半導体発光素子121は、半導体素子ユニット120における、光を出射する光源である。また、部分反射ミラー150と半導体発光素子121との間で、光の共振は、発生される。
The semiconductor
本実施の形態では、半導体発光素子121は、1つの発光点を有し、1箇所から光を出射する。
In the present embodiment, the semiconductor
なお、半導体発光素子121に採用される材料は、特に限定されない。
The material used for the semiconductor
半導体発光素子121は、サブマウント122に載置されている。
The semiconductor
サブマウント122は、半導体発光素子121が載置され、第1ベースブロック123に載置される部材である。
The
サブマウント122は、半導体発光素子121の放熱性を高める役割を担う。また、サブマウント122は、半導体発光素子121と第1ベースブロック123との熱膨張率の差により半導体発光素子121が破壊されることを抑制する。
The
サブマウント122に採用される材料は、特に限定されない。サブマウント122に採用される材料は、例えば、セラミック材料等である。
The material used for the
基部500は、少なくとも1つの半導体発光素子121と、速軸コリメータレンズ163と、90°像回転光学系162とを支持する基台である。基部500は、第1ベースブロック123と、第2ベースブロック125と、を有する。
The
第1ベースブロック123は、半導体発光素子121が載置されたサブマウント122が載置されるブロックである。第1ベースブロック123は、ベース110の主面111に載置される。
The
第1ベースブロック123には、後述する第2ベースブロック125を第1ベースブロック123に固定するためのねじが嵌合される孔200、201、202、203が上面に形成されている。
The
絶縁シート124は、第1ベースブロック123上に第2ベースブロック125を配置した際に、第1ベースブロック123と第2ベースブロック125とを電気的に絶縁するシートである。
The insulating
絶縁シート124は、電気的な絶縁性を有していればよく、任意の材料が採用されてよい。
The insulating
第2ベースブロック125は、第1ベースブロック123に絶縁シート124を介して載置されるブロックである。第2ベースブロック125には、孔200、201、202、203の位置に合わせて貫通孔が形成されている。当該貫通孔には、例えば、ねじ210、211が配置される。第1ベースブロック123と第2ベースブロック125とは、ねじ210、211によって固定されている。
The
第1ベースブロック123及び第2ベースブロック125は、例えば、金属材料、セラミック材料等で形成される。
The
また、第1ベースブロック123には、半導体発光素子121における光出射側に2つの突起部126が形成されている。
Further, the
2つの突起部126は、第1ベースブロック123の載置面127から載置面127の法線方向に向かって突出した突起である。2つの突起部126は、上面視した場合に、半導体発光素子121から出射される光の光軸に対して対称な位置に配置されている。2つの突起部126には、接着剤220がそれぞれ接着されている。
The two
複数の接着剤220は、速軸コリメータレンズ163を第1ベースブロック123に固定するための接着剤である。本実施の形態では、速軸コリメータレンズ163は、90°像回転光学系162に接着して固定されている。複数の接着剤220は、90°像回転光学系162と第1ベースブロック123の突起部126とを接着することで、速軸コリメータレンズ163を第1ベースブロック123に固定している。
The plurality of
複数の接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。本実施の形態では、複数の接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して、増幅部121から出射される光の遅軸方向に平行な方向において対称に配置されている。言い換えると、複数の接着剤220は、上面視において(つまり、載置面127の法線方向から接着剤220を見た場合)、速軸コリメータレンズ163の光軸600に対して対称となる位置に配置されている。また、本実施の形態では、半導体発光素子121が出射する光の光軸と速軸コリメータレンズ163の光軸とは、一致する。そのため、複数の接着剤220は、上面視において、速軸コリメータレンズ163に対して対称となる位置であって、半導体発光素子121が出射する光の光軸に対して対称となる位置に配置されている。本実施の形態では、複数の接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して、半導体発光素子121から出射される光の遅軸方向に平行な方向において対称に配置されている。より具体的には、本実施の形態では、2つの接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して、複数の半導体発光素子121のアレイ方向(本実施の形態では、Z軸方向)に平行な方向において対称に対となって配置されている。
The plurality of
2つの接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して対称な位置で且つ同量で塗布されている。
The two
接着剤220に採用される材料は、特に限定されない。接着剤220は、例えば、熱硬化性樹脂でもよいし、熱可塑性樹脂でもよいし、紫外線硬化樹脂でもよい。本実施の形態では、接着剤220には、紫外線硬化樹脂が採用されている。 The material used for the adhesive 220 is not particularly limited. The adhesive 220 may be, for example, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or an ultraviolet curable resin. In the present embodiment, an ultraviolet curable resin is used for the adhesive 220.
続いて、半導体素子ユニット120の製造工程について説明する。
Subsequently, the manufacturing process of the
図5の(a)に示すように、まず、半導体発光素子121と、サブマウント122と、第1ベースブロック123と、を準備する。
As shown in FIG. 5A, first, the semiconductor
次に、図5の(b)に示すように、第1ベースブロックの上面に、絶縁シート124を配置する。
Next, as shown in FIG. 5B, the insulating
絶縁シート124には、孔200、201、202、203の位置に合わせて貫通孔が形成されている。
Through holes are formed in the insulating
次に、図5の(c)に示すように、第1ベースブロック123上に第2ベースブロック125を配置する。具体的には、第2ベースブロック125は、第1ベースブロック123とともに絶縁シート124を挟むように、絶縁シート124を介して第1ベースブロック123上に配置される。
Next, as shown in FIG. 5 (c), the
また、第2ベースブロック125には、孔200、201、202、203の位置に合わせて貫通孔が形成されている。当該貫通孔には、例えば、ねじ210、211が配置される。第1ベースブロック123と第2ベースブロック125とは、ねじ210、211によって固定されている。
Further, through holes are formed in the
次に、図5の(d)に示すように、半導体素子ユニット120における、半導体発光素子121が出射した光が照射される位置に速軸コリメータレンズ163及び90°像回転光学系162を配置する。速軸コリメータレンズ163及び90°像回転光学系162は、2つの接着剤220によって、第1ベースブロック123の突起部126の側面に接着される。
Next, as shown in FIG. 5D, the speed
なお、図5の(c)に示すように、第1ベースブロック123には、半導体発光素子121が出射した光が照射される側の一部に、傾斜部128が形成されていてもよい。こうすることで、速軸コリメータレンズ163及び90°像回転光学系162を第1ベースブロック123に配置しやすくできる。
As shown in FIG. 5C, the
傾斜部128は、半導体素子ユニット120を側面視した場合(本実施の形態では、Z軸方向からXY平面を見た場合)、光軸600に対して傾いている。より具体的には、傾斜部128は、半導体素子ユニット120を側面視した場合、速軸コリメータレンズ163から結合光学系130に向けて出射される光の進行方向側に向かうにつれて、光軸600から鉛直下方に離れるように光軸600に対して傾いている。
The
<合波部>
続いて、図6A及び図6Bを参照しながら、合波部140の構成について、詳細に説明する。図6Aは、合波部140を示す斜視図である。図6Bは、合波部140を示す正面図である。
<Combination part>
Subsequently, the configuration of the
なお、図6Bは、波長分散素子142における、半導体素子ユニット120から出射された光が入射される側の面の法線方向から、合波部140を見た場合を示す図である。
Note that FIG. 6B is a diagram showing a case where the
図6A及び図6Bに示すように、合波部140は、基台141と、波長分散素子142と、押圧部143と、調整ねじ212と、を備える。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
基台141は、波長分散素子142が載置される台である。基台141は、波長分散素子142を任意の高さに固定する。基台141は、ベース110の主面111に載置され、ベース110に固定されている。
The
なお、基台141は、接着剤等によりベース110に固定されていてもよいし、ベース110と一体的に形成されていてもよい。
The base 141 may be fixed to the base 110 with an adhesive or the like, or may be integrally formed with the
また、基台141に採用される材料は、特に限定されない。基台141に採用される材料は、例えば、金属材料でもよいし、セラミック材料でもよい。
The material used for the
また、基台141は、部分反射ミラー150に向けて波長分散素子142が光を出射する側の面に、傾斜部148を有する。
Further, the
傾斜部148は、基台141に形成された傾斜面である。傾斜部148は、例えば、波長分散素子142における光を出射する側の面に対して上面視で傾斜している。波長分散素子142からは、複数の半導体発光素子121からの複数の光が合波された光が上面視で波長分散素子142における光を出射する側の面に対して法線方向から傾斜するように屈折して出射される。そのため、基台141のサイズによっては、波長分散素子142から部分反射ミラー150に向けて出射された光が基台141に照射されてしまう場合がある。そこで、基台141が傾斜部148を有することで、波長分散素子142から部分反射ミラー150に向けて出射された光が基台141に照射されてしまうことを抑制できる。
The
波長分散素子142は、回折格子が形成された光学素子である。具体的には、波長分散素子142は、第1方向に延在する溝が第1方向に直交する方向に複数並んで設けられた回折格子を有する。本実施の形態では、第1方向は、Y軸方向である。
The
波長分散素子142には、例えば、中央部に複数の半導体素子ユニット120のそれぞれから出射された光が照射される。そのため、波長分散素子142の中央部には、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光が重畳されることで形成された1つの光スポット300が位置する。波長分散素子142は、複数の半導体素子ユニット120のそれぞれから出射された光を合波して、1つの光路を通過するように、部分反射ミラー150に向けて出射する。
For example, the
なお、光スポット300では、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光のそれぞれの光軸が波長分散素子142で重なっているとよい。また、光スポット300では、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光の光スポット300が完全に重畳している必要はなく、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光それぞれの少なくとも一部の光が重畳されていればよい。
In the
また、波長分散素子142は、部分反射ミラー150で反射された反射光320を、半導体素子ユニット120のそれぞれに向けて出射する。具体的には、波長分散素子142は、半導体素子ユニット120のそれぞれから出射された光の元の光路を通過するように、反射光320を分波して半導体素子ユニット120のそれぞれに向けて出射する。
Further, the
波長分散素子142は、回折格子が形成され、且つ、透光性を有する材料であればよい。波長分散素子142は、例えば、樹脂材料、ガラス等で形成される。
The
なお、例えば、図1に示すように、本実施の形態では、波長分散素子142は、光を透過する透過型のタイプであるが、光を反射する反射型のタイプでもよい。
For example, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
また、波長分散素子142に形成される回折格子が有する溝のピッチは、特に限定されない。当該ピッチは、レーザ光310が所望の波長となるように、任意に形成されればよい。
Further, the pitch of the grooves of the diffraction grating formed on the
押圧部143は、基台141に波長分散素子142を押圧することで、波長分散素子142を基台141に固定する。具体的には、押圧部143は、波長分散素子142を第1方向と平行な方向に押圧することで、波長分散素子142を基台141に固定する。押圧部143は、例えば、板ばねである。
The
押圧部143は、上面視でT字となっており、上面視で波長分散素子142の長尺な方向と平行な方向に長尺となっている。押圧部143は、一端が調整ねじ212によって基台141に固定されており、他端には平板状の押圧部143の面から波長分散素子142に向かって突出した凸部145が形成されている。波長分散素子142は、凸部145に押圧されることで、基台141に押圧されて固定されている。
The
なお、調整ねじ212は、締結度合いが調整されることで、調整ねじ212に固定されている押圧部143による波長分散素子142への押圧力を調整可能な構成となっていてもよい。
The adjusting
このように、半導体レーザ装置100が備える合波部140は、波長分散素子142の両端の上面から板ばね(押圧部143)にて押圧して波長分散素子142を固定している。また、合波部140は、例えば、板ばねの他端を支持している調整ねじ(調整ねじ212)を回転させることにより、波長分散素子142への押圧力を変更可能な構成となっていてもよい。
In this way, the
また、押圧部143は、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光が波長分散素子142で重畳されることで形成されている光スポット300の第1方向(Y軸方向)に平行な方向において、波長分散素子142を1箇所で押圧することで、波長分散素子142を基台141に固定する。本実施の形態において、光スポット300は、正面視で波長分散素子142の中央部に位置する。そのため、本実施の形態では、押圧部143は、上面視で波長分散素子142の長手方向における中央部において、波長分散素子142を1箇所で押圧することで、波長分散素子142を基台141に固定している。例えば、押圧部143は、複数の半導体発光素子121からの複数の光が重畳される光スポット300の上方で、波長分散素子142を下方に押圧する。
Further, the
[効果等]
以上説明したように、実施の形態に係る半導体レーザ装置100は、光を出射する複数の半導体発光素子121と、複数の半導体発光素子121のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ163、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が1つの光路を通過するように出射する波長分散素子142、及び、波長分散素子142から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラー150を有する外部共振器400と、速軸コリメータレンズ163と複数の半導体発光素子121とを支持する基部500と、速軸コリメータレンズ163を基部500に固定するための複数の接着剤220と、を備える。また、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光は、波長分散素子142で重畳されている。また、複数の接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。
[Effects, etc.]
As described above, the
本実施の形態では、半導体レーザ装置100は、光を出射する3つの半導体発光素子121と、3つの半導体発光素子121のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートしてそれぞれが光を出射する3つの速軸コリメータレンズ163、3つの速軸コリメータレンズ163のそれぞれから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が1つの光路を通過するように出射する波長分散素子142、及び、波長分散素子142から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラー150を有する外部共振器400と、1つの速軸コリメータレンズ163と1つの半導体発光素子121とを支持する3つの第1ベースブロック123と、を備える。速軸コリメータレンズ163を第1ベースブロック123に固定するための複数の接着剤220は、1つの第1ベースブロック123に対して2つ設けられている。
In the present embodiment, the
半導体レーザ装置100が発生する光による熱、半導体レーザ装置100へ加わる外力等により、2つの接着剤220は、膨張又は収縮することにより、精度よく位置が調整された半導体レーザ装置100が備える各部品を動かす要因となる。特に、速軸コリメータレンズ163等の外部共振器400を構成する光学部品は、所望の位置からのわずかなずれが、半導体レーザ装置100から出射されるレーザ光310の光出力、波長、スポット径等のビーム品質に多大な影響を及ぼす。ここで、2つの接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して対称な位置に配置されている。より具体的には、2つの接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して対称な位置で且つ同量で塗布されている。これにより、2つの接着剤220は、膨張又は収縮することで速軸コリメータレンズ163に与える力を互いに打ち消しあう。そのため、速軸コリメータレンズ163は、調整された状態の位置から動くことが抑制される。このように、半導体レーザ装置100によれば、ビーム品質の低下を抑制できる。
Each component of the
また、例えば、複数の接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して、半導体発光素子121から出射される光の遅軸方向に平行な方向において対称に配置されている。
Further, for example, the plurality of
例えば、2つの接着剤220において、図3に示すZ軸方向に速軸コリメータレンズ163を引き合う力又は押し合う力が異なると、XZ平面においてZ軸に対して傾くことが考えらえる。そうすると、半導体発光素子121から出射された光である反射光320は、当該光の出射元の半導体発光素子121に戻らずに、当該半導体発光素子121とは異なる半導体発光素子121に戻る場合がある。こうなると、意図しない共振が発生することで、例えば、レーザ光310に意図しない波長が含まれる、所望の波長において光出力が低下する等のビーム品質の低下が発生する。そこで、複数の接着剤220が速軸コリメータレンズ163に対して半導体発光素子121から出射される光の遅軸方向に平行な方向において対称に配置されている構成とすることで、2つの接着剤220において、図3に示すZ軸方向に速軸コリメータレンズ163を引き合う力又は押し合う力が等しくなる。これにより、ビーム品質の低下は、抑制される。また、本実施の形態では、Z軸方向に長尺な1つの速軸コリメータレンズを用いているが、半導体レーザ装置100が複数の半導体発光素子121の数に合わせて複数の速軸コリメータレンズを備える場合がある。この場合、速軸コリメータレンズがZ軸方向に動くだけで、半導体発光素子121から出射された光の光軸が所定の位置からずれてしまうことがある。このような場合、複数の接着剤220が速軸コリメータレンズ163に対して半導体発光素子121から出射される光の遅軸方向に平行な方向において対称に配置されている構成とすることで、複数の速軸コリメータレンズのそれぞれのZ軸方向のずれの発生を低減することで、ビーム品質の低下を抑制できる。また、本実施の形態では、速軸コリメータレンズ163に90°像回転光学系162が接着されている。そのため、速軸コリメータレンズ163がZ軸方向に所定の位置からずれた場合、90°像回転光学系162の位置も所定の位置からずれることとなる。これにより、所定の位置からずれた90°像回転光学系162によって、半導体発光素子121から出射された光の光軸が所定の位置からずれてしまうことがある。このような場合、複数の接着剤220が速軸コリメータレンズ163に対して半導体発光素子121から出射される光の遅軸方向に平行な方向において対称に配置されている構成とすることで、複数の速軸コリメータレンズのそれぞれのZ軸方向のずれの発生を低減することで、ビーム品質の低下を抑制できる。
For example, if the force of attracting or pressing the speed
また、例えば、外部共振器400は、さらに、複数の半導体発光素子121と波長分散素子142との間に、複数の半導体発光素子121のそれぞれから出射された光を波長分散素子142で重畳させる結合光学系130を備える。本実施の形態では、結合光学系130は、速軸コリメータレンズ163と波長分散素子142との間に、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光を波長分散素子142で1つの光スポット300となるように重畳させる。
Further, for example, the
このような構成によれば、例えば、結合光学系130によって複数の半導体発光素子121のそれぞれから出射された光を集光できるため、複数の半導体発光素子121と波長分散素子142との距離を近づけても、複数の半導体発光素子121のそれぞれから出射された光を波長分散素子142で1つの光スポット300にしやすくなる。そのため、このような構成によれば、半導体レーザ装置100は、小型化され得る。
According to such a configuration, for example, since the light emitted from each of the plurality of semiconductor
また、例えば、外部共振器400は、さらに、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光のそれぞれの速軸方向と遅軸方向とを入れ替える90°像回転光学系162を備える。
Further, for example, the
本実施の形態では、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光のそれぞれの速軸方向と、回折格子の溝が延在している第1方向とが平行な方向となっている。そのため、速軸コリメータレンズ163から出射された複数の光のそれぞれの速軸方向は、90°像回転光学系162によって、遅軸方向と反転するように第1方向と垂直な方向となる。そのため、波長分散素子142には、光の回折に影響を及ぼす第1方向に垂直な方向(つまり、回折格子の溝の並び方向)において光がコリメートされた状態で入射されるため、波長分散素子142において光の発散角度による回折角度の所望の位置からのずれを低減できる。
In the present embodiment, the respective speed axis directions of the plurality of lights emitted from the speed
(変形例1)
続いて、変形例1に係る半導体レーザ装置について説明する。なお、変形例1に係る半導体レーザ装置は、実施の形態に係る半導体レーザ装置100と半導体素子ユニットの構成のみが異なる。そのため、変形例1に係る半導体レーザ装置の説明においては、半導体素子ユニットの構成を中心に説明する。
(Modification example 1)
Subsequently, the semiconductor laser apparatus according to the first modification will be described. The semiconductor laser device according to the first modification differs only in the configuration of the semiconductor element unit from the
[構成]
図7は、変形例1に係る半導体レーザ装置が備える半導体素子ユニット120aを示す斜視図である。図8は、変形例1に係る複数の接着剤220aの位置を説明するための図である。
[Constitution]
FIG. 7 is a perspective view showing a
なお、図8においては、半導体素子ユニット120aが備える構成要素の一部のみを図示しており、第2ベースブロック125a等の構成要素の一部の図示を省略している。
Note that, in FIG. 8, only a part of the component elements included in the
半導体素子ユニット120aは、半導体発光素子121と、基部500aと、ねじ210、211と、90°像回転光学系162と、速軸コリメータレンズ163と、を備える。
The
なお、図示しないが、半導体素子ユニット120aは、半導体素子ユニット120と同様に、第1ベースブロック123aと第2ベースブロック125aとの間に絶縁シート124を備える。また、図示しないが、半導体素子ユニット120aは、半導体素子ユニット120と同様に、第1ベースブロック123a上に載置され、半導体発光素子121が載置されるサブマウント122を備える。
Although not shown, the
基部500aは、少なくとも1つの半導体発光素子121と、速軸コリメータレンズ163と、90°像回転光学系162とを支持する基台である。基部500aは、第1ベースブロック123aと、第2ベースブロック125aと、を有する。
The
第1ベースブロック123aは、半導体発光素子121が載置されたサブマウント122(例えば、図5参照)が載置されるブロックである。
The
また、第1ベースブロック123aには、速軸コリメータレンズ163及び90°像回転光学系162を第1ベースブロック123aに配置しやすくするために、半導体発光素子121が出射した光が照射される側の一部に、平面部128aが形成されていてもよい。
Further, in order to facilitate the arrangement of the speed
平面部128aは、半導体素子ユニット120aを側面視した場合、載置面127に平行な面であって、載置面127より鉛直下方に位置する。こうすることで、半導体発光素子121に応じた位置に速軸コリメータレンズ163及び90°像回転光学系162を設置しやすくできる。このように、速軸コリメータレンズ163及び90°像回転光学系162を第1ベースブロックに配置しやすくするために、第1ベースブロック123のように傾斜部128が設けられてもよいし、第1ベースブロック123aのように平面部128aが設けられてもよい。
The
また、第1ベースブロック123aには、第1ベースブロック123と異なり、突起部126が設けられていない。
Further, unlike the
第2ベースブロック125aは、第1ベースブロック123aに絶縁シート124(例えば、図5参照)を介して載置されるブロックである。
The
第1ベースブロック123aと第2ベースブロック125aとは、ねじ210、211によって固定されている。
The
また、第2ベースブロック125aには、第2ベースブロック125とは異なり、半導体発光素子121における光出射側に、当該光出射側に突出した2つの突起部126aが形成されている。
Further, unlike the
2つの突起部126aは、90°像回転光学系162及び速軸コリメータレンズ163の上方に位置する。90°像回転光学系162及び速軸コリメータレンズ163は、2つの突起部126aと第1ベースブロックの平面部128aとの間に位置する。具体的には、90°像回転光学系162及び速軸コリメータレンズ163は、2つの突起部126aと第1ベースブロック123aの平面部128aとに複数の接着剤220aによって接着されている。より具体的には、速軸コリメータレンズ163は、90°像回転光学系162に接着されて固定されており、90°像回転光学系162が複数の接着剤220aに接着されている。
The two
複数の接着剤220aは、速軸コリメータレンズ163を第1ベースブロック123a及び第2ベースブロック125a(つまり、基部500a)に固定するための接着剤である。本実施の形態では、速軸コリメータレンズ163は、90°像回転光学系162に接着して固定されている。複数の接着剤220aは、90°像回転光学系162と、第1ベースブロック123の平面部128a及び第2ベースブロック125aの突起部126aとを接着することで、速軸コリメータレンズ163を基部500aに固定している。
The plurality of
複数の接着剤220aは、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。本実施の形態では、複数の接着剤220aは、速軸コリメータレンズ163に対して、半導体発光素子121から出射される光の速軸方向に平行な方向において対称に配置されている。言い換えると、複数の接着剤220aは、正面視において(つまり、半導体発光素子121の光出射側から接着剤220aを見た場合)、速軸コリメータレンズ163の光軸600に対して鉛直方向に対称となる位置に配置されている。また、本実施の形態では、4つの接着剤220aは、速軸コリメータレンズ163の光軸600を軸として、2回対称となっている。4つの接着剤220aは、速軸コリメータレンズ163の光軸600を軸とした2回対称の位置で且つ同量で塗布されている。
The plurality of
接着剤220aに採用される材料は、特に限定されない。本実施の形態では、接着剤220aには、紫外線硬化樹脂が採用されている。 The material used for the adhesive 220a is not particularly limited. In the present embodiment, an ultraviolet curable resin is used for the adhesive 220a.
[効果等]
以上説明したように、変形例1に係る半導体レーザ装置が備える半導体素子ユニット120aにおいては、複数の接着剤220は、速軸コリメータレンズ163に対して、半導体発光素子121から出射される光の速軸方向に平行な方向において対称に配置されている。
[Effects, etc.]
As described above, in the
例えば、図7に示すY軸方向に速軸コリメータレンズ163が所定の位置からずれた場合、複数の半導体発光素子121から出射される光の速軸方向(本実施の形態では、Y軸方向)のファーフィールド分布が広いために、速軸コリメータレンズ163に一部の光が入射されず、半導体素子ユニット120aを備える本開示に係る半導体レーザ装置の光出力の低下を引き起こす。或いは、図7に示すY軸方向に速軸コリメータレンズ163が所定の位置からずれた場合、速軸コリメータレンズ163と接着して配置されている90°像回転光学系162における面であって、波長分散素子142に向けて光を出射する面において、一部の光が当該面から出射されずに意図しない位置から出射されることが考えられる。この場合もまた、半導体素子ユニット120aを備える本開示に係る半導体レーザ装置の光出力の低下を引き起こす。そのため、複数の接着剤220が速軸コリメータレンズ163に対して半導体発光素子121から出射される光の速軸方向に平行な方向において対称に配置されている構成とすることで、速軸コリメータレンズ163のY軸方向への所定の位置からのずれを低減させることで、光出力の低下が、低減される。
For example, when the speed
(変形例2)
続いて、変形例2に係る半導体レーザ装置について説明する。なお、変形例2に係る半導体レーザ装置は、実施の形態に係る半導体レーザ装置100と半導体素子ユニットの構成のみが異なる。そのため、変形例2に係る半導体レーザ装置の説明においては、半導体素子ユニットの構成を中心に説明する。
(Modification 2)
Subsequently, the semiconductor laser apparatus according to the second modification will be described. The semiconductor laser device according to the second modification differs only in the configuration of the semiconductor element unit from the
[構成]
図9は、変形例2に係る半導体レーザ装置が備える半導体素子ユニット120bを示す斜視図である。図10は、変形例2に係る複数の接着剤220bの位置を説明するための図である。
[Constitution]
FIG. 9 is a perspective view showing a
半導体素子ユニット120bは、半導体発光素子121と、基部500bと、ねじ210、211と、90°像回転光学系162と、速軸コリメータレンズ163と、光学ホルダ161と、を備える。
The
なお、図示しないが、半導体素子ユニット120bは、半導体素子ユニット120と同様に、第1ベースブロック123aと第2ベースブロック125bとの間に絶縁シート124を備える。また、図示しないが、半導体素子ユニット120bは、半導体素子ユニット120と同様に、第1ベースブロック123a上に載置され、半導体発光素子121が載置されるサブマウント122を備える。
Although not shown, the
基部500bは、少なくとも1つの半導体発光素子121と、速軸コリメータレンズ163と、90°像回転光学系162とを支持する基台である。基部500aは、第1ベースブロック123aと、第2ベースブロック125bと、を有する。
The
第2ベースブロック125bは、第1ベースブロック123aに絶縁シート124(例えば、図5参照)を介して載置されるブロックである。
The
第1ベースブロック123aと第2ベースブロック125bとは、ねじ210、211によって固定されている。
The
また、第2ベースブロック125bには、第2ベースブロック125とは異なり、半導体発光素子121における光出射側に、当該光出射側に突出した2つの突起部126bが形成されている。
Further, unlike the
2つの突起部126bは、90°像回転光学系162、速軸コリメータレンズ163、及び、光学ホルダ161の上方に位置する。90°像回転光学系162、速軸コリメータレンズ163、及び、光学ホルダ161は、2つの突起部126bと第1ベースブロックの平面部128aとの間に位置する。具体的には、90°像回転光学系162、速軸コリメータレンズ163、及び、光学ホルダ161は、2つの突起部126bと第1ベースブロック123aの平面部128aとに複数の接着剤220bによって接着されている。より具体的には、速軸コリメータレンズ163、90°像回転光学系162、及び、光学ホルダ161は、互いに接着されて固定されており、さらに、光学ホルダ161が複数の接着剤220bに接着されている。
The two
図11は、変形例2に係る光学ホルダ161の位置関係を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the positional relationship of the
光学ホルダ161は、90°像回転光学系162と速軸コリメータレンズ163とを半導体発光素子121の光出射側に固定するための部材である。本実施の形態では、光学ホルダ161は、第2ベースブロック125に一部が固定されており、且つ、90°像回転光学系162に他の一部が固定されている。
The
このように、変形例2に係る半導体レーザ装置が備える半導体素子ユニット120bは、基部500bとともに速軸コリメータレンズ163を支持する光学ホルダ161を備える。接着剤220bは、光学ホルダ161と基部500bとを接着することで、速軸コリメータレンズ163を基部500に固定する。
As described above, the
光学ホルダ161に採用される材料は、例えば、ガラス、金属材料等である。
The material used for the
また、2つの突起部126bは、それぞれ半導体発光素子121の光が出射される側(つまり、X軸正方向側)において、先端が鉛直下方に屈曲している。複数の接着剤220bは、それぞれ光学ホルダ161のX軸方向側の側面と、2つの突起部126b及び第2ベースブロック125bの側面とを接着する。
Further, the tips of the two
複数の接着剤220bは、速軸コリメータレンズ163を第1ベースブロック123a及び第2ベースブロック125b(つまり、基部500b)に固定するための接着剤である。本実施の形態では、速軸コリメータレンズ163は、90°像回転光学系162に接着して固定されている。
The plurality of
複数の接着剤220bは、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。本実施の形態では、複数の接着剤220bは、速軸コリメータレンズ163の光軸600に垂直な方向から見た場合に、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。言い換えると、複数の接着剤220aは、側面視において、速軸コリメータレンズ163の光軸600に直交する方向に対称となる位置に配置されている。本実施の形態では、複数の接着剤220bは、側面視した場合に、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。さらに、本実施の形態では、複数の接着剤220bは、上面視した場合に、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。また、本実施の形態では、4つの接着剤220bは、上面視した場合に、光学ホルダ161の中心を軸として、2回対称となっている。4つの接着剤220bは、同量で塗布されている。
The plurality of
接着剤220bに採用される材料は、特に限定されない。本実施の形態では、接着剤220bには、紫外線硬化樹脂が採用されている。 The material used for the adhesive 220b is not particularly limited. In the present embodiment, an ultraviolet curable resin is used for the adhesive 220b.
[効果等]
以上説明したように、変形例2に係る半導体レーザ装置が備える半導体素子ユニット120bにおいては、複数の接着剤220bは、速軸コリメータレンズ163の光軸600に垂直な方向から見た場合に、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。本実施の形態では、複数の接着剤220bは、側面視した場合に、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。さらに、本実施の形態では、複数の接着剤220bは、上面視した場合に、速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている。
[Effects, etc.]
As described above, in the
例えば、図10に示すX軸方向(半導体発光素子121の光出射方向)に速軸コリメータレンズ163が所定の位置からずれた場合、部分反射ミラー150における光の入射面に対して垂直に光が入射されず、当該入射面の垂直方向に対してわずかな傾きをもって入射される。これにより、部分反射ミラー150で反射されて半導体発光素子121に帰還される光の強度が低下し、光の共振が不安定な状態になる。そこで、複数の接着剤220bが速軸コリメータレンズ163の光軸600に垂直な方向から見た場合に速軸コリメータレンズ163に対して対称に配置されている構成とすることで、光の共振が不安定な状態を抑制できる。
For example, when the speed
(変形例3)
続いて、変形例3に係る半導体レーザ装置について説明する。なお、変形例3に係る半導体レーザ装置は、実施の形態に係る半導体レーザ装置100が備える増幅部と90°像回転光学系との構成のみが異なる。そのため、変形例3に係る半導体レーザ装置の説明においては、増幅部と90°像回転光学系との構成を中心に説明する。
(Modification 3)
Subsequently, the semiconductor laser apparatus according to the third modification will be described. The semiconductor laser device according to the third modification differs only in the configuration of the amplification unit included in the
[構成]
図12は、変形例3に係る半導体レーザ装置100aを示す斜視図である。図13は、変形例3に係る増幅部121aを示す斜視図である。
[Constitution]
FIG. 12 is a perspective view showing the
なお、図13においては、半導体素子ユニット120cが備える構成要素のうちの複数の増幅部121a(半導体発光素子アレイ190)と、速軸コリメータレンズ163と、複数の90°像回転光学系162a(90°像回転光学系アレイ170)とを、示し、他の構成要素については図示を省略している。また、図13では、速軸コリメータレンズ163と90°像回転光学系アレイ170とを離間して配置しているが、接触していてもよい。
In FIG. 13, a plurality of
半導体素子ユニット120cでは、実施の形態に係る半導体素子ユニット120から、半導体発光素子121が半導体発光素子アレイ190となり、90°像回転光学系162が90°像回転光学系アレイ170となっている。他の構成要素については、例えば、図4に示す半導体素子ユニット120と同様の構成となっている。
In the
半導体発光素子アレイ190は、複数の増幅部121aを有する半導体発光素子である。半導体発光素子アレイ190は、複数の増幅部121aのそれぞれから速軸コリメータレンズ163に向けて光を出射する。言い換えると、半導体発光素子アレイ190は、速軸コリメータレンズ163に向けて複数の光を出射する。
The semiconductor light emitting
このように、本開示に係る半導体レーザ装置は、光を出射する複数の増幅部を備えていればよく、例えば、図2に示すように複数の半導体発光素子121により複数の増幅部が実現されてもよいし、図12に示すように半導体発光素子アレイ190により複数の増幅部121aが実現されてもよい。また、本開示に係る半導体レーザ装置は、1以上の速軸コリメータレンズ163を有していればよく、1つの増幅部に対して1つの速軸コリメータレンズ163を備えてもよいし、複数の増幅部に対して1つの速軸コリメータレンズを備えてもよい。
As described above, the semiconductor laser device according to the present disclosure may be provided with a plurality of amplification units that emit light. For example, as shown in FIG. 2, a plurality of amplification units are realized by the plurality of semiconductor
90°像回転光学系アレイ170は、90°像回転光学系162aを複数備えるアレイレンズである。具体的には、90°像回転光学系アレイ170は、90°像回転光学系162aを増幅部121aと同じ数だけ備える。
The 90 ° image rotation
90°像回転光学系アレイ170は、図2に示す90°像回転光学系162と同様に、速軸コリメータレンズ163と波長分散素子142との間に配置される。
The 90 ° image rotation
ここで、90°像回転光学系アレイ170は、複数の90°像回転光学系162aを、複数の増幅部121aと等しいピッチで備える。言い換えると、90°像回転光学系アレイ170は、複数の90°像回転光学系162aを、複数の増幅部121aの発光点330と等しいピッチで備える。このように、本開示に係る半導体レーザ装置は、速軸コリメータレンズ163と波長分散素子142との間に、複数の増幅部121aと等しいピッチで配列された、速軸コリメータレンズ163から出射された光の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える複数の90°像回転光学系162aを有する90°像回転光学系アレイ170を備えてもよい。ここで、例えば、複数の90°像回転光学系162aのピッチとは、複数の90°像回転光学系162aの中心間距離である。ここで、中心とは、例えば、90°像回転光学系162aの上面視における中心、又は、90°像回転光学系アレイ170の光出射面の法線方向から90°像回転光学系アレイ170を見た場合における90°像回転光学系162aの中心である。
Here, the 90 ° image rotation
[効果等]
以上説明したように、変形例3に係る半導体レーザ装置100aは、複数の半導体発光素子121の代わりに、複数の増幅部121aを有する半導体発光素子アレイ190を備える。
[Effects, etc.]
As described above, the
このような構成によれば、複数の半導体発光素子121の位置調整(光学調整)をする場合と比較して、複数の増幅部121aの相対位置が変わらないために、光学調整が簡便になる。
According to such a configuration, the relative positions of the plurality of
また、例えば、変形例3に係る半導体レーザ装置100aは、さらに、速軸コリメータレンズ163と波長分散素子142との間に、複数の増幅部121aと等しいピッチで複数の90°像回転光学系162aを有する90°像回転光学系アレイ170を備える。
Further, for example, in the
複数の増幅部121aからは、互いに平行な光が出射される。そのため、90°像回転光学系アレイ170が複数の増幅部121aと等しいピッチで配列された、速軸コリメータレンズ163から出射された光の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える複数の90°像回転光学系162aを有することで、複数の増幅部121aから出射される光をそれぞれ、簡便な調整で複数の90°像回転光学系162aそれぞれに入射させることができる。
Light parallel to each other is emitted from the plurality of
(その他の実施の形態)
以上、本開示の実施の形態に係る半導体レーザ装置について、実施の形態及び各変形例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態及び各変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施の形態に施したもの、又は、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
(Other embodiments)
The semiconductor laser device according to the embodiment of the present disclosure has been described above based on the embodiment and each modification, but the present disclosure is not limited to these embodiments and each modification. As long as the gist of the present disclosure is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to each embodiment, or a form constructed by combining components in different embodiments is also a form of one or more embodiments. It may be included in the range.
本開示の半導体レーザ装置は、例えば、レーザ加工に用いられる加工装置の光源として利用される。 The semiconductor laser apparatus of the present disclosure is used, for example, as a light source of a processing apparatus used for laser processing.
100、100a 半導体レーザ装置
110 ベース
111 主面
120、120a、120b、120c 半導体素子ユニット
121 半導体発光素子(増幅部)
121a 増幅部
122 サブマウント
123、123a 第1ベースブロック
124 絶縁シート
125、125a、125b 第2ベースブロック
126、126a、126b 突起部
127 載置面
128、148 傾斜部
128a 平面部
130 結合光学系
140 合波部
141 基台
142 波長分散素子
143 押圧部
145 凸部
150 部分反射ミラー
160 光学ユニット
161 光学ホルダ
162、162a 90°像回転光学系
163 速軸コリメータレンズ
170 90°像回転光学系アレイ
190 半導体発光素子アレイ
200、201、202、203 孔
210、211 ねじ
212 調整ねじ
220、220a、220b 接着剤
300 光スポット
310 レーザ光
320 反射光
330 発光点
400 外部共振器
500、500a、500b 基部
600 光軸
100, 100a
Claims (7)
前記複数の増幅部のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が1つの光路を通過するように出射する波長分散素子、及び、前記波長分散素子から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラーを有する外部共振器と、
前記速軸コリメータレンズと前記複数の増幅部とを支持する基部と、
前記速軸コリメータレンズを前記基部に固定するための複数の接着剤と、を備え、
前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光は、前記波長分散素子で重畳されており、
前記複数の接着剤は、前記速軸コリメータレンズに対して対称に配置されている
半導体レーザ装置。 Multiple amplification units that emit light,
A fast-axis collimator lens that collimates the speed-axis directions of light emitted from each of the plurality of amplification units to emit a plurality of lights, and transmits or reflects a plurality of lights emitted from the fast-axis collimator lens. An external surface having a wavelength dispersion element that emits the plurality of lights so as to pass through one optical path, and a partial reflection mirror that transmits a part of the light emitted from the wavelength dispersion element and reflects the other part. With a resonator
A base portion that supports the speed axis collimator lens and the plurality of amplification portions,
A plurality of adhesives for fixing the speed axis collimator lens to the base portion, and
The plurality of lights emitted from the speed axis collimator lens are superimposed on the wavelength dispersion element.
A semiconductor laser device in which the plurality of adhesives are arranged symmetrically with respect to the speed axis collimator lens.
請求項1に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the plurality of adhesives are arranged symmetrically with respect to the speed axis collimator lens in a direction parallel to the slow axis direction of the light emitted from the amplification unit.
請求項1又は2に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser apparatus according to claim 1 or 2, wherein the plurality of adhesives are arranged symmetrically with respect to the speed axis collimator lens in a direction parallel to the speed axis direction of light emitted from the amplification unit. ..
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The plurality of adhesives are arranged symmetrically with respect to the speed axis collimator lens when viewed from a direction perpendicular to the optical axis of the speed axis collimator lens, according to any one of claims 1 to 3. The semiconductor laser device described.
前記接着剤は、前記光学ホルダと前記基部とを接着することで、前記速軸コリメータレンズを前記基部に固定する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 Further, an optical holder for supporting the speed axis collimator lens together with the base is provided.
The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 4, wherein the adhesive fixes the speed axis collimator lens to the base portion by adhering the optical holder and the base portion.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The external resonator further includes a coupled optical system that is arranged between the speed axis collimator lens and the wavelength dispersion element and superimposes a plurality of lights emitted from the speed axis collimator lens on the wavelength dispersion element. The semiconductor laser apparatus according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The external cavity further includes any one of claims 1 to 6 including a 90 ° image rotating optical system that exchanges the speed axis direction and the slow axis direction of the plurality of lights emitted from the speed axis collimator lens. The semiconductor laser apparatus according to the section.
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---|---|---|---|---|
WO2021049509A1 (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | パナソニック株式会社 | Semiconductor laser device |
WO2023074182A1 (en) * | 2021-10-27 | 2023-05-04 | パナソニックホールディングス株式会社 | Light-emitting device, laser processing system, light-emitting device manufacturing method, and laser processing system manufacturing method |
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