JP2020155594A - Semiconductor laser light source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体レーザ光源、より詳しくは半導体レーザと、そこから発せられたレーザ光が入射する光ファイバーとからなる半導体レーザ光源に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor laser light source, more particularly a semiconductor laser, and a semiconductor laser light source including an optical fiber into which a laser beam emitted from the semiconductor laser is incident.
従来、例えば特許文献１や２に示されるように、半導体レーザと、そこから発せられたレーザ光と結合するようにして、該半導体レーザと離して配置された光ファイバーとからなる半導体レーザ光源が知られている。この種の半導体レーザ光源の中でも、特に可視領域の波長のレーザ光を発するものは、バイオ顕微鏡、医療検査機器、粒子計測、半導体検査機器等の分野で広く使われている。 Conventionally, as shown in Patent Documents 1 and 2, for example, a semiconductor laser light source including a semiconductor laser and an optical fiber arranged apart from the semiconductor laser so as to be coupled with a laser beam emitted from the semiconductor laser is known. Has been done. Among these types of semiconductor laser light sources, those that emit laser light having a wavelength in the visible region are widely used in the fields of biomicroscopes, medical inspection equipment, particle measurement, semiconductor inspection equipment, and the like.
上述したような各種分野では、画像情報を取得するため、多くの場合アナログ情報が取り使われる。そのため、これらの分野に用いられる半導体レーザ光源に対しては、光通信帯でのデジタル変調等の場合には特に問題になっていない低レベルのノイズの発生も抑制することが望まれている。 In various fields as described above, analog information is often used to acquire image information. Therefore, for semiconductor laser light sources used in these fields, it is desired to suppress the generation of low-level noise, which is not a particular problem in the case of digital modulation in the optical communication band.
半導体レーザと、それと離して配置された光ファイバーとからなる半導体レーザ光源において、ノイズを発生させるノイズ源の一つとして、上記特許文献１や２にも示されている戻り光が良く知られている。この戻り光とは、光ファイバーに向かったレーザ光が、この光ファイバーの光入射端面で反射して半導体レーザに戻る光のことである。 The return light shown in Patent Documents 1 and 2 is well known as one of the noise sources that generate noise in a semiconductor laser light source composed of a semiconductor laser and an optical fiber arranged apart from the semiconductor laser. .. The return light is light that the laser beam directed to the optical fiber is reflected by the light incident end face of the optical fiber and returned to the semiconductor laser.
図５は、この戻り光を詳しく説明するものである。ここに示すように、半導体レーザ１０から発せられたレーザ光Ｌはコリメートレンズ１１によって平行光とされた後、集光光学系としての集光レンズ１２により集光されて光ファイバー１３に入射する。光ファイバー１３は、コア１３ａと、それよりも低屈折率でコア１３ａの周りに配されたクラッド１３ｂとからなるものである。レーザ光Ｌは集光レンズ１２により、光ファイバー１３の光入射端面１３ｃ上で収束するように集光されて、光ファイバー１３内つまりコア１３ａに入射される。コア１３ａに入射したレーザ光Ｌは、クラッド１３ｂとの界面で全反射を繰り返しながらコア１３ａ内を伝搬し、所定の利用位置に送られる。上述のようにしてレーザ光Ｌを光ファイバー１３に入射させる際、このレーザ光Ｌは光ファイバー１３の光入射端面１３ｃで反射し、戻り光Ｌ１となって半導体レーザ１０に戻り得る。 FIG. 5 illustrates this return light in detail. As shown here, the laser beam L emitted from the semiconductor laser 10 is made into parallel light by the collimated lens 11, and then condensed by the condenser lens 12 as a condenser optical system and incident on the optical fiber 13. The optical fiber 13 is composed of a core 13a and a clad 13b arranged around the core 13a with a lower refractive index. The laser beam L is condensed by the condensing lens 12 so as to converge on the light incident end surface 13c of the optical fiber 13, and is incident on the optical fiber 13, that is, the core 13a. The laser beam L incident on the core 13a propagates in the core 13a while repeating total reflection at the interface with the clad 13b, and is sent to a predetermined utilization position. When the laser beam L is incident on the optical fiber 13 as described above, the laser beam L is reflected by the light incident end surface 13c of the optical fiber 13 and can return to the semiconductor laser 10 as return light L1.
なお、特許文献１にも記載があるように、レーザ光Ｌと光ファイバー１３との光結合効率を上げるために集光レンズ１２を、その光軸がレーザ光Ｌのビーム中心から外れた状態に配置することが知られており、図５でもそのような構成を示している。また、戻り光Ｌ１が半導体レーザ１０に入射することを防止するために、光ファイバー１３の光入射端面１３ｃを、その前の集光レンズ１２の光軸に対して斜めにカットしておくことが従来知られており、図５はこの構造も併せて示している。 As described in Patent Document 1, in order to increase the optical coupling efficiency between the laser beam L and the optical fiber 13, the condensing lens 12 is arranged so that its optical axis is deviated from the beam center of the laser beam L. It is known to do so, and FIG. 5 also shows such a configuration. Further, in order to prevent the return light L1 from being incident on the semiconductor laser 10, the light incident end surface 13c of the optical fiber 13 is conventionally cut diagonally with respect to the optical axis of the condensing lens 12 in front of the optical fiber 13. It is known, and FIG. 5 also shows this structure.
このように光入射端面１３ｃを斜めカットしておくことにより、戻り光Ｌ１の光路が半導体レーザ１０から遠去かるようにすることができる。そして多くの場合、コリメートレンズ１１と集光レンズ１２との間には、レーザ光Ｌのビーム断面形状を真円化するためのプリズムペアが配置されるが、図５ではその図示を省略している。 By diagonally cutting the light incident end surface 13c in this way, the optical path of the return light L1 can be made far away from the semiconductor laser 10. In many cases, a prism pair for rounding the beam cross-sectional shape of the laser beam L is arranged between the collimating lens 11 and the condensing lens 12, but the illustration is omitted in FIG. There is.
戻り光Ｌ１が半導体レーザ１０に入射することを防止するための構成としては、上述のように光ファイバー１３の光入射端面１３ｃを斜めカットする他に、図４に示すように、光入射端面１３ｃと半導体レーザ１０との間に、戻り光Ｌ１を遮断するマスク（空間フィルター）２０を配置することも知られている。上述のように光入射端面１３ｃを斜めカットしても、ビーム裾の一部が集光レンズ１２の開口にかかることで、戻り光Ｌ１の一部が半導体レーザ１０に向かって進行するが、空間フィルター２０を配置しておくことにより、そのように進行する戻り光Ｌ１を遮断することができる。特許文献２は、そのような構成の一例も示している。なおこの図４において、先に説明した図５中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は、特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。 As a configuration for preventing the return light L1 from incident on the semiconductor laser 10, in addition to diagonally cutting the light incident end surface 13c of the optical fiber 13 as described above, as shown in FIG. 4, the light incident end surface 13c is used. It is also known that a mask (spatial filter) 20 that blocks the return light L1 is arranged between the semiconductor laser 10 and the laser 10. Even if the light incident end surface 13c is cut diagonally as described above, a part of the beam hem is applied to the aperture of the condensing lens 12, so that a part of the return light L1 travels toward the semiconductor laser 10, but the space By arranging the filter 20, the return light L1 traveling in this way can be blocked. Patent Document 2 also shows an example of such a configuration. In FIG. 4, the same elements as those in FIG. 5 described above are given the same numbers, and the description thereof will be omitted unless otherwise specified (the same applies hereinafter).
しかし本発明者の研究によると、前述したように集光レンズをその光軸がレーザ光のビーム中心から外れた状態に配置した半導体レーザ光源において、光ファイバーの光入射端面を斜めカットしたり、戻り光を遮断するマスクを設けたりしても、なお戻り光によるノイズが発生し得ることが解った。 However, according to the research of the present inventor, in the semiconductor laser light source in which the condensing lens is arranged in a state where the optical axis is deviated from the beam center of the laser beam as described above, the light incident end face of the optical fiber is obliquely cut or returned. It was found that even if a mask that blocks light is provided, noise due to the return light can still be generated.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、集光レンズをその光軸がレーザ光のビーム中心から外れた状態に配置した半導体レーザ光源において、戻り光によるノイズ発生をより確実に防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a semiconductor laser light source in which a condensing lens is arranged so that its optical axis is off the center of the beam of the laser beam, noise generation due to return light is more reliably prevented. The purpose is to do.
本発明による半導体レーザ光源は、
半導体レーザと、
この半導体レーザから発せられたレーザ光を収束させる集光光学系であって、前記レーザ光のビーム中心に対して光軸が離れた状態に配置された集光光学系と、
この集光光学系を経たレーザ光を伝搬させる光ファイバーであって、上記レーザ光が入射する光入射端面が、集光光学系の光軸に対して斜めカットされた光ファイバーと、
からなる半導体レーザ光源において、
光ファイバーの光入射端面において反射したレーザ光の反射光を遮断する空間フィルターが設けられ、
半導体レーザと光ファイバーとの間に、光ファイバーに向かって進行するレーザ光の透過率を９５％以下に制限する透過損失部材が設けられた、
ことを特徴とするものである。なお、上記の「ビーム中心」とは、レーザ光の波面法線を意味する。
The semiconductor laser light source according to the present invention is
With a semiconductor laser
A condensing optical system that converges the laser beam emitted from this semiconductor laser, and is arranged in a state where the optical axis is separated from the beam center of the laser light.
An optical fiber that propagates laser light that has passed through this focusing optical system, and an optical fiber in which the light incident end face on which the laser light is incident is cut diagonally with respect to the optical axis of the focusing optical system.
In a semiconductor laser light source consisting of
A spatial filter is provided to block the reflected light of the laser light reflected at the light incident end face of the optical fiber.
A transmission loss member is provided between the semiconductor laser and the optical fiber to limit the transmittance of the laser beam traveling toward the optical fiber to 95% or less.
It is characterized by that. The above-mentioned "beam center" means the wave surface normal of the laser beam.
上記透過損失部材の透過率は、より好ましくは８７％以下、さらに好ましくは８０％以下とされる。 The transmittance of the transmission loss member is more preferably 87% or less, still more preferably 80% or less.
本発明の半導体レーザ光源において、上記光入射端面はノンコートの面であることが望ましい。 In the semiconductor laser light source of the present invention, it is desirable that the light incident end surface is a non-coated surface.
また光ファイバーは、光入射側の端部にエンドキャップが配置されたものであることが望ましい。 Further, it is desirable that the optical fiber has an end cap arranged at the end on the light incident side.
また半導体レーザは、ＧａＮ基板から形成されて波長３７５〜５２０ｎｍのレーザ光を発するものであることが望ましい。ただしそれに限らず半導体レーザは、ＧａＡｓ基板から形成されて波長６３０〜８８０ｎｍのレーザ光を発するものであってもよい。 Further, it is desirable that the semiconductor laser is formed from a GaN substrate and emits a laser beam having a wavelength of 375 to 520 nm. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser may be one formed from a GaAs substrate and emitting a laser beam having a wavelength of 630 to 880 nm.
本発明者の研究によると、光ファイバーの光入射端面を斜めカットしたり、戻り光を遮断するマスクを設けたりしても、なお戻り光によるノイズが発生するのは以下の理由によるものであることが解った。すなわち、半導体レーザと、そこから発せられたレーザ光が入射する光ファイバーとからなる半導体レーザ光源は、光ファイバーの光入射端面とは反対側の光出射端面（遠端）からレーザ光を出射させて利用位置に供給するが、この光出射端面においてもレーザ光が反射し、その反射光が半導体レーザ側に戻り得る。また光出射端面の先には一般に、レーザ光を集光する集光レンズやミラー等の光学系が配置されるが、その光学系で反射した光も、半導体レーザから光ファイバーに向かうレーザ光の光路を逆に辿って半導体レーザ側に戻り光として入射し得る。 According to the research of the present inventor, even if the light incident end face of the optical fiber is cut diagonally or a mask for blocking the return light is provided, noise due to the return light is still generated for the following reasons. I understand. That is, a semiconductor laser light source composed of a semiconductor laser and an optical fiber to which the laser light emitted from the semiconductor laser is incident is used by emitting laser light from a light emitting end surface (far end) opposite to the light incident end surface of the optical fiber. Although it is supplied to the position, the laser light is also reflected at this light emitting end face, and the reflected light can return to the semiconductor laser side. In addition, an optical system such as a condenser lens or a mirror that collects laser light is generally arranged at the tip of the light emitting end face, and the light reflected by the optical system is also an optical path of the laser light from the semiconductor laser to the optical fiber. Can be incident as light back to the semiconductor laser side.
本発明の半導体レーザ光源は、この新しい知見に鑑みて、半導体レーザと光ファイバーとの間に、光ファイバーに向かって進行するレーザ光の透過率を９５％以下に制限する透過損失部材を設けたものである。そこで本発明の半導体レーザ光源によれば、半導体レーザから光ファイバーに向かうレーザ光の光路を逆に辿る戻り光を、透過損失部材によって減衰させることができ、半導体レーザにおける光ノイズの発生を低減可能となる。 In view of this new finding, the semiconductor laser light source of the present invention is provided with a transmission loss member between the semiconductor laser and the optical fiber, which limits the transmittance of the laser beam traveling toward the optical fiber to 95% or less. is there. Therefore, according to the semiconductor laser light source of the present invention, the return light that follows the optical path of the laser light from the semiconductor laser to the optical fiber in the reverse direction can be attenuated by the transmission loss member, and the generation of optical noise in the semiconductor laser can be reduced. Become.
この光ノイズの発生を低減する効果は、透過損失部材の透過率が低いほど顕著となるので、より好ましくは前述した通り８７％以下、さらに好ましくは８０％以下とされる。半導体レーザが戻り光に対して比較的強い場合や、光ファイバーの遠端やその先の光学系からの戻り光の光量が比較的少ない場合は、透過損失部材の透過率が９０％以下、あるいは８７％以下でも光ノイズを実用上問題無い程度まで低減可能である。なお、上記光学系からの戻り光の光量が比較的少ない場合の例としては、その光学系を構成するレンズ等のガラスにＡＲ（反射防止）コートが施されていてそこでの反射率が０．５％程度に抑えられる場合が挙げられる。 The effect of reducing the generation of optical noise becomes more remarkable as the transmittance of the transmittance loss member is lower. Therefore, it is more preferably 87% or less, still more preferably 80% or less as described above. When the semiconductor laser is relatively strong against the return light, or when the amount of the return light from the far end of the optical fiber or the optical system beyond it is relatively small, the transmittance of the transmission loss member is 90% or less, or 87. Even if it is less than%, the optical noise can be reduced to the extent that there is no practical problem. As an example of the case where the amount of return light from the optical system is relatively small, AR (antireflection) coating is applied to the glass of the lens or the like constituting the optical system, and the reflectance there is 0. In some cases, it can be suppressed to about 5%.
一方、半導体レーザが戻り光に対して比較的弱い場合や、光ファイバーの遠端やその先の光学系からの戻り光の光量が比較的多い場合は、透過損失部材の透過率が８０％以下、具体的には７０％、６０％、５０％等とすれば、光ノイズを実用上問題無い０．５％ｒｍｓ（root mean square）程度まで低減可能である。なお、半導体レーザが戻り光に対して比較的弱い場合の例としては、光ファイバーの遠端での反射率が４％程度であっても、無対策なら光ノイズが０．５％ｒｍｓより高い値に達する場合が挙げられる。また、上記光学系からの戻り光の光量が比較的多い場合の例としては、この光学系にミラーが含まれていてそこでの反射率がほぼ１００％となっている場合が挙げられる。なお、透過損失部材の透過率が以上挙げた各数値である場合の光ノイズ発生状況に関しては、後に実施形態に沿って具体的に説明する。 On the other hand, when the semiconductor laser is relatively weak against the return light, or when the amount of the return light from the far end of the optical fiber or the optical system beyond it is relatively large, the transmittance of the transmission loss member is 80% or less. Specifically, if it is set to 70%, 60%, 50%, etc., the optical noise can be reduced to about 0.5% rms (root mean square), which is practically no problem. As an example of the case where the semiconductor laser is relatively weak against the return light, even if the reflectance at the far end of the optical fiber is about 4%, the optical noise is higher than 0.5% rms if no measures are taken. May be reached. Further, as an example of the case where the amount of return light from the optical system is relatively large, there is a case where the optical system includes a mirror and the reflectance there is almost 100%. The state of light noise generation when the transmittance of the transmission loss member is each of the above-mentioned numerical values will be specifically described later according to the embodiment.
また本発明の半導体レーザ光源によれば、光ファイバーの光入射端面において反射したレーザ光の反射光を遮断する空間フィルターが設けられたことにより、この反射光が戻り光となって半導体レーザに入射することも防止できる。それにより、この戻り光に起因する光ノイズの発生も低減可能である。 Further, according to the semiconductor laser light source of the present invention, since the spatial filter for blocking the reflected light of the laser light reflected at the light incident end surface of the optical fiber is provided, the reflected light becomes the return light and is incident on the semiconductor laser. It can also be prevented. As a result, it is possible to reduce the generation of optical noise caused by this return light.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ光源の構成を概略的に示すものである。図示の通りこの半導体レーザ光源は、図５に示した半導体レーザ光源におけるものと同様の半導体レーザ１０、コリメートレンズ１１、集光レンズ１２および光ファイバー１３を備えて構成されている。またこの図１では、半導体レーザ光源の適用状態をより現実的に表すように、光ファイバー１３の光出射端面１３ｄから出射したレーザ光Ｌを集光する集光レンズ１４と、その先にさらに配置されるミラー１５とを概略的に図示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a configuration of a semiconductor laser light source according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, this semiconductor laser light source includes a semiconductor laser 10, a collimating lens 11, a condensing lens 12, and an optical fiber 13 similar to those in the semiconductor laser light source shown in FIG. Further, in FIG. 1, in order to more realistically represent the application state of the semiconductor laser light source, a condensing lens 14 that collects the laser light L emitted from the light emitting end surface 13d of the optical fiber 13 and a condensing lens 14 further arranged ahead of the condensing lens 14. The mirror 15 is shown schematically.
この図１の構成でも、レーザ光Ｌと光ファイバー１３との光結合効率を上げるために集光レンズ１２は、その光軸がレーザ光Ｌのビーム中心から外れた状態に配置されている。そしてこの集光レンズ１２とコリメートレンズ１１との間には、遮光マスクからなる空間フィルター２０が配置されている。本実施形態における空間フィルター２０は、図４に示したものとは形状が異なって、コリメートレンズ１１から集光レンズ１２に向かうレーザ光Ｌの光路まで延びる部分を有している。そしてこの部分には、アパーチャー（開口）２０ａが設けられている。なお本実施形態の半導体レーザ光源でも、コリメートレンズ１１を経たレーザ光Ｌは、図示外のプリズムペアによってビーム断面形状が真円化される。そして空間フィルター２０は、上記プリズムペアよりも光ファイバー１３側の位置に配されている。 Even in the configuration of FIG. 1, the condensing lens 12 is arranged in a state where its optical axis is deviated from the beam center of the laser beam L in order to increase the optical coupling efficiency between the laser beam L and the optical fiber 13. A space filter 20 made of a light-shielding mask is arranged between the condensing lens 12 and the collimating lens 11. The spatial filter 20 in the present embodiment has a different shape from that shown in FIG. 4, and has a portion extending from the collimating lens 11 to the optical path of the laser beam L toward the condensing lens 12. An aperture (opening) 20a is provided in this portion. Even in the semiconductor laser light source of the present embodiment, the beam cross-sectional shape of the laser beam L that has passed through the collimating lens 11 is rounded by a prism pair (not shown). The spatial filter 20 is arranged at a position closer to the optical fiber 13 than the prism pair.
以下、この半導体レーザ光源における各部の詳細な仕様について説明する。半導体レーザ１０の光出力は５０ｍＷ、レーザ光Ｌの波長は可視領域の４８８ｎｍ、平行光化かつ真円化された後のレーザ光Ｌのビーム径（１／ｅ２径、以下同様）は０．６ｍｍである。それに対してアパーチャー２０ａの径は０．５ｍｍであり、このアパーチャー２０ａの中心がレーザ光Ｌのビーム中心と一致した状態にして空間フィルター２０が配置されている。このような構成において、アパーチャー２０ａにおけるレーザ光Ｌの透過率は７０％となっている。つまり、空間フィルター２０のアパーチャー２０ａが設けられた部分は、レーザ光Ｌの透過を損なう透過損失部材として機能するものとなっている。 Hereinafter, detailed specifications of each part of this semiconductor laser light source will be described. Light output 50 mW, 488 nm of the wavelength of the laser beam L is the visible region, the diameter of the laser beam L after being parallel light and perfect circle of the semiconductor laser 10 (1 / e 2 diameter, hereinafter the same) is 0. It is 6 mm. On the other hand, the diameter of the aperture 20a is 0.5 mm, and the spatial filter 20 is arranged so that the center of the aperture 20a coincides with the beam center of the laser beam L. In such a configuration, the transmittance of the laser beam L in the aperture 20a is 70%. That is, the portion of the space filter 20 provided with the aperture 20a functions as a transmission loss member that impairs the transmission of the laser beam L.
一方光ファイバー１３は、コア１３ａの直径が４μｍの偏光保存（偏波面保存）ファイバーである。この光ファイバー１３の光入射端面１３ｃは、コア軸に垂直な面に対して８°の角度をなす状態に斜めカット、研磨されている。そしてこの光入射端面１３ｃは、ＡＲ（反射防止）コートが施されていないノンコート面とされている。 On the other hand, the optical fiber 13 is a polarization-preserving (polarizing plane-preserving) fiber having a core 13a having a diameter of 4 μm. The light incident end surface 13c of the optical fiber 13 is obliquely cut and polished so as to form an angle of 8 ° with respect to a surface perpendicular to the core axis. The light incident end surface 13c is a non-coated surface that is not AR (antireflection) coated.
以下、上記構成を有する半導体レーザ光源の作用について説明する。半導体レーザ１０から発せられたレーザ光Ｌはコリメートレンズ１１によって平行光とされた後、集光レンズ１２により集光されて光ファイバー１３内つまりコア１３ａに入射される。コア１３ａに入射したレーザ光Ｌはコア１３ａ内を伝搬し、光出射端面１３ｄから出射して所定の利用位置に送られる。本例では、光出射端面１３ｄから出射したレーザ光Ｌが集光レンズ１４によって集光された後、ミラー１５等を含むレーザ光利用部に送られる。 Hereinafter, the operation of the semiconductor laser light source having the above configuration will be described. The laser beam L emitted from the semiconductor laser 10 is made into parallel light by the collimated lens 11, then condensed by the condensing lens 12 and incident on the optical fiber 13, that is, the core 13a. The laser beam L incident on the core 13a propagates in the core 13a, emits light from the light emitting end face 13d, and is sent to a predetermined use position. In this example, the laser beam L emitted from the light emitting end face 13d is condensed by the condensing lens 14 and then sent to the laser beam utilization unit including the mirror 15 and the like.
上記の構成においては、レーザ光Ｌが光ファイバー１３内に入射する際、レーザ光Ｌは光ファイバー１３の光入射端面１３ｃで反射する。この反射したレーザ光は、光入射端面１３ｃが前述したように斜めカットされているので、光入射端面１３ｃに入射するレーザ光Ｌの光路を逆に辿ることはないが、集光レンズ１２に入射した後に半導体レーザ１０に向かって進行する戻り光Ｌ１となり得る。光入射端面１３cから反射された戻り光Ｌ１は空間フィルター２０の位置ではレーザ光Ｌ１とは１．６ｍｍ離れて戻ってくるため、この戻り光Ｌ１の大部分は遮光マスクからなる空間フィルター２０によって遮断され、半導体レーザ１０まで戻ることが防止される。具体的には、半導体レーザ１０の光出力に対して、そこに入射する戻り光Ｌ１は−８９ｄＢに減衰された。これにより、戻り光Ｌ１に起因する光ノイズを、空間フィルター２０を設けない場合の１％ｒｍｓ（root mean square）と比べて、０．２％ｒｍｓ以下まで低減させることができる。 In the above configuration, when the laser beam L is incident on the optical fiber 13, the laser beam L is reflected by the light incident end surface 13c of the optical fiber 13. Since the light incident end surface 13c is obliquely cut as described above, the reflected laser light does not follow the optical path of the laser light L incident on the light incident end surface 13c in the reverse direction, but is incident on the condensing lens 12. After that, it can be the return light L1 that travels toward the semiconductor laser 10. Since the return light L1 reflected from the light incident end surface 13c returns at the position of the space filter 20 at a distance of 1.6 mm from the laser light L1, most of the return light L1 is blocked by the space filter 20 made of a light-shielding mask. It is prevented from returning to the semiconductor laser 10. Specifically, the return light L1 incident on the light output of the semiconductor laser 10 was attenuated to −89 dB. As a result, the optical noise caused by the return light L1 can be reduced to 0.2% rms or less as compared with 1% rms (root mean square) when the spatial filter 20 is not provided.
なお空間フィルター２０による戻り光Ｌ１の減衰量は、レーザ光Ｌと戻り光Ｌ１との距離に応じて変わる。そこで、レーザ光Ｌのビーム中心と戻り光Ｌ１の中心との距離を５通りに変えて、各場合の上記減衰量を調べた。その結果を図２に示す。数値で詳しく示すと、上記距離が１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ（本実施形態における値）、１．８ｍｍである場合、上記減衰量はそれぞれ−３５ｄＢ、−５０ｄＢ、−６８ｄＢ、−８９ｄＢ、−１２２ｄＢとなった。なお、上記の１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ、１．８ｍｍは、光ファイバー１３の光入射端面１３ｃの斜めカット角度を各々５°、６°、７°、８°、９°と変えることで距離を変えたものである。 The amount of attenuation of the return light L1 by the spatial filter 20 changes according to the distance between the laser light L and the return light L1. Therefore, the distance between the beam center of the laser beam L and the center of the return light L1 was changed in five ways, and the amount of attenuation in each case was investigated. The result is shown in FIG. Expressed in detail numerically, when the distances are 1 mm, 1.2 mm, 1.4 mm, 1.6 mm (values in the present embodiment) and 1.8 mm, the attenuation amounts are -35 dB, -50 dB, and -68 dB, respectively. , -89 dB, -122 dB. The above 1 mm, 1.2 mm, 1.4 mm, 1.6 mm, and 1.8 mm have diagonal cut angles of 5 °, 6 °, 7 °, 8 °, and 9 ° of the light incident end surface 13c of the optical fiber 13, respectively. The distance was changed by changing.
図１の半導体レーザ光源においては、以上述べた光入射端面１３ｃからの戻り光Ｌ１だけではなく、光ファイバー１３の光出射端面（遠端）１３ｄで反射した光や、さらには、その先の集光レンズ１４やミラー１５等の光学系で反射した光も、戻り光となって半導体レーザ１０に入射し得る。なお、光出射端面１３ｄがノンコートの場合、そこに入射するレーザ光Ｌに対して例えば４％程度の光量の反射光が生じる。以下では、それらの反射光をまとめて戻り光Ｌ２と称する。この戻り光Ｌ２は、半導体レーザ１０から出射するレーザ光Ｌと同じ光路を逆に辿って半導体レーザ１０に戻り、半導体レーザ１０に光ノイズを発生させるノイズ源となり得る。 In the semiconductor laser light source of FIG. 1, not only the return light L1 from the light incident end surface 13c described above, but also the light reflected by the light emitting end surface (far end) 13d of the optical fiber 13 and the light focused further ahead. Light reflected by an optical system such as a lens 14 or a mirror 15 can also become return light and enter the semiconductor laser 10. When the light emitting end face 13d is uncoated, reflected light having a light amount of, for example, about 4% is generated with respect to the laser light L incident therein. Hereinafter, those reflected lights are collectively referred to as return light L2. The return light L2 can be a noise source that causes the semiconductor laser 10 to generate optical noise by reversing the same optical path as the laser light L emitted from the semiconductor laser 10 and returning to the semiconductor laser 10.
空間フィルター２０のアパーチャー２０ａが設けられた部分、つまりレーザ光Ｌに対して透過損失部材として機能する部分は、上述のようにノイズ源となり得る戻り光Ｌ２を減衰させる。具体的に本例では、アパーチャー２０ａが設けられた部分のレーザ光Ｌに対する透過率は７０％であるから、この部分の往復での透過率は４９％となる。 The portion of the space filter 20 provided with the aperture 20a, that is, the portion that functions as a transmission loss member with respect to the laser beam L, attenuates the return light L2 that can be a noise source as described above. Specifically, in this example, since the transmittance of the portion provided with the aperture 20a with respect to the laser beam L is 70%, the transmittance of this portion in the round trip is 49%.
それにより、戻り光Ｌ２に起因する半導体レーザ１０の光ノイズが抑圧される。本実施形態では具体的に、戻り光Ｌ２に起因する光ノイズを、アパーチャー２０ａによる透過損失を与えない場合の１％ｒｍｓ以上と比べて、０．２％ｒｍｓ以下まで低減させることができた。なお、上記の０．２％ｒｍｓという値は、半導体レーザ１０単体のノイズに等しい値である。すなわち、図１の半導体レーザ光源は、半導体レーザ１０が本来持っているノイズ性能を低下させることも無く、戻り光による光ノイズを低減可能となっている。また、アパーチャー２０ａを有する空間フィルター２０を取り除くと、光入射端面１３ｃからの戻り光Ｌ１により、数％の大きな光ノイズが発生してしまう。 As a result, the optical noise of the semiconductor laser 10 caused by the return light L2 is suppressed. Specifically, in the present embodiment, the optical noise caused by the return light L2 can be reduced to 0.2% rms or less as compared with 1% rms or more when the transmission loss due to the aperture 20a is not given. The value of 0.2% rms is equal to the noise of the semiconductor laser 10 alone. That is, the semiconductor laser light source of FIG. 1 can reduce optical noise due to return light without deteriorating the noise performance originally possessed by the semiconductor laser 10. Further, when the spatial filter 20 having the aperture 20a is removed, a large optical noise of several% is generated by the return light L1 from the light incident end surface 13c.
以上説明した通り本実施形態においては、光ファイバー１３の光入射端面１３ｃからの戻り光Ｌ１に起因する光ノイズおよび、光ファイバー１３の光出射端面１３ｄやその先の光学系からの戻り光Ｌ２に起因する光ノイズの双方を低減させることが可能となっている。また本実施形態においては、光入射端面１３ｃをＡＲコートが施されていないノンコート面としているので、ＡＲコートの反射率バラつきによる光ノイズのバラつきを抑えることができる。また、ＡＲコートを不要としたことによる低コスト化も実現される。 As described above, in the present embodiment, it is caused by the optical noise caused by the return light L1 from the light incident end surface 13c of the optical fiber 13 and the return light L2 from the light emitting end surface 13d of the optical fiber 13 and the optical system beyond it. It is possible to reduce both optical noise. Further, in the present embodiment, since the light incident end surface 13c is a non-coated surface that is not AR-coated, it is possible to suppress variations in light noise due to variations in the reflectance of the AR coat. In addition, cost reduction is realized by eliminating the need for AR coating.
なお本実施形態において、偏光保存光ファイバー１３のコア１３ａの直径は４μｍであるが、コア１３ａの直径が３．５μｍである偏光保存光ファイバー１３を用いた場合も、以上述べた効果が同様に得られた。 In the present embodiment, the diameter of the core 13a of the polarization preservation optical fiber 13 is 4 μm, but when the polarization preservation optical fiber 13 having the diameter of the core 13a of 3.5 μm is used, the above-mentioned effects can be obtained in the same manner. It was.
ここで、図１に示す構成と基本的に同じ構成を有し、仕様を変えた５通りの設計例に関して、光ノイズの低減について説明する。なお、これら５通りの設計例のいずれにおいても、アパーチャー２０ａを有する空間フィルター２０を用いない場合の光ノイズは１．０％ｒｍｓ以上である。また、これら５通りの設計例のいずれにおいても、光ファイバー１３の光入射端面１３ｃの、コア軸に垂直な面に対する斜めカット角度は全て共通の８°である。
＜設計例１＞
半導体レーザ１０の光出力：５０ｍＷ、レーザ光Ｌの波長：４８８ｎｍ、レーザ光Ｌのビーム径：０．６ｍｍ、アパーチャー２０ａの径：０．５ｍｍ、アパーチャー２０ａでの透過率：７０％である。この場合の光ノイズは０．１％ｒｍｓ以下であった。
＜設計例２＞
半導体レーザ１０の光出力：１００ｍＷ、レーザ光Ｌの波長：４０５ｎｍ、レーザ光Ｌのビーム径：０．６ｍｍ、アパーチャー２０ａの径：０．８ｍｍ、アパーチャー２０ａでの透過率：９５％である。この場合の光ノイズは０．２％ｒｍｓ以下であった。
＜設計例３＞
半導体レーザ１０の光出力：１００ｍＷ、レーザ光Ｌの波長：６４０ｎｍ、レーザ光Ｌのビーム径：０．６ｍｍ、アパーチャー２０ａの径：０．８ｍｍ、アパーチャー２０ａでの透過率：９５％である。この場合の光ノイズは０．２％ｒｍｓ以下であった。
＜設計例４＞
半導体レーザ１０の光出力：１００ｍＷ、レーザ光Ｌの波長：４４５ｎｍ、レーザ光Ｌのビーム径：０．６ｍｍ、アパーチャー２０ａの径：０．８ｍｍ、アパーチャー２０ａでの透過率：９５％である。この場合の光ノイズは０．２％ｒｍｓ以下であった。
＜設計例５＞
半導体レーザ１０の光出力：８０ｍＷ、レーザ光Ｌの波長：４８８ｎｍ、レーザ光Ｌのビーム径：０．６ｍｍ、アパーチャー２０ａの径：０．６ｍｍ、アパーチャー２０ａでの透過率：８７％である。この場合の光ノイズは０．２％ｒｍｓ以下であった。
Here, reduction of optical noise will be described with respect to five design examples having basically the same configuration as that shown in FIG. 1 and having different specifications. In any of these five design examples, the optical noise when the spatial filter 20 having the aperture 20a is not used is 1.0% rms or more. Further, in all of these five design examples, the oblique cut angle of the light incident end surface 13c of the optical fiber 13 with respect to the surface perpendicular to the core axis is 8 °, which is common.
<Design example 1>
The light output of the semiconductor laser 10 is 50 mW, the wavelength of the laser light L is 488 nm, the beam diameter of the laser light L is 0.6 mm, the diameter of the aperture 20a is 0.5 mm, and the transmittance of the aperture 20a is 70%. The optical noise in this case was 0.1% rms or less.
<Design example 2>
The light output of the semiconductor laser 10 is 100 mW, the wavelength of the laser light L is 405 nm, the beam diameter of the laser light L is 0.6 mm, the diameter of the aperture 20a is 0.8 mm, and the transmittance of the aperture 20a is 95%. The optical noise in this case was 0.2% rms or less.
<Design example 3>
The light output of the semiconductor laser 10 is 100 mW, the wavelength of the laser light L is 640 nm, the beam diameter of the laser light L is 0.6 mm, the diameter of the aperture 20a is 0.8 mm, and the transmittance of the aperture 20a is 95%. The optical noise in this case was 0.2% rms or less.
<Design example 4>
The light output of the semiconductor laser 10 is 100 mW, the wavelength of the laser light L is 445 nm, the beam diameter of the laser light L is 0.6 mm, the diameter of the aperture 20a is 0.8 mm, and the transmittance of the aperture 20a is 95%. The optical noise in this case was 0.2% rms or less.
<Design example 5>
The light output of the semiconductor laser 10 is 80 mW, the wavelength of the laser light L is 488 nm, the beam diameter of the laser light L is 0.6 mm, the diameter of the aperture 20a is 0.6 mm, and the transmittance of the aperture 20a is 87%. The optical noise in this case was 0.2% rms or less.
次に図３を参照して、本発明の第２実施形態による半導体レーザ光源について説明する。なおこの図３において、先に説明した図１中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は、特に必要の無い限り省略する。本実施形態の半導体レーザ光源は、図１に示した半導体レーザ光源と対比すると、光ファイバー１３の光入射側にエンドキャップ１６が融着されている点で基本的に相違する。エンドキャップ１６はコアを持たない構造の光ファイバーであり、本例ではこのエンドキャップ１６の光入射端面１６ａを光ファイバーの光入射端面とする。 Next, the semiconductor laser light source according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same elements as those in FIG. 1 described above are given the same numbers, and the description thereof will be omitted unless otherwise required. The semiconductor laser light source of the present embodiment is basically different from the semiconductor laser light source shown in FIG. 1 in that the end cap 16 is fused to the light incident side of the optical fiber 13. The end cap 16 is an optical fiber having a structure without a core, and in this example, the light incident end surface 16a of the end cap 16 is used as the light incident end surface of the optical fiber.
この半導体レーザ光源において半導体レーザ１０としては、ＧａＮ基板から形成された、可視領域波長のレーザ光Ｌを発するものが用いられている。このレーザ光Ｌは波長が短いため、エンドキャップ１６が無い場合は、光パワー密度が高くなると光ファイバー１３のコア１３ａが光入射端面１３ｃ近くで損傷したり、光入射端面１３ｃに有機物が付着して透過率の低下を招く。特にレーザ光Ｌの波長が４０５ｎｍの場合、この問題が顕著になる。例えば光出力が３０ｍＷを超え、通電時間が１００時間程度になると、上記問題に起因してレーザ出力の低下が始まる。 In this semiconductor laser light source, as the semiconductor laser 10, one formed from a GaN substrate and emitting a laser beam L having a visible wavelength is used. Since this laser beam L has a short wavelength, if the end cap 16 is not provided, the core 13a of the optical fiber 13 may be damaged near the light incident end face 13c or organic matter may adhere to the light incident end face 13c when the light power density becomes high. It causes a decrease in transmittance. In particular, when the wavelength of the laser beam L is 405 nm, this problem becomes remarkable. For example, when the light output exceeds 30 mW and the energization time reaches about 100 hours, the laser output starts to decrease due to the above problem.
エンドキャップ１６はコアが無い窓構造であるので、レーザ光Ｌはビーム径が比較的大きい状態で光入射端面１６ａに入射される。その結果、光入射端面１６ａでのレーザ光Ｌの光パワー密度が低くなり、上述した損傷や有機物付着が低減される。そこで、エンドキャップ付きの光ファイバーを用いれば、レーザ出力の低下が防止され、半導体レーザ１０自体の寿命である１００００時間以上の寿命品質を、半導体レーザ光源について確保できる。近時、発振波長が４０５ｎｍの半導体レーザは高出力化の開発が進み、出力が１００ｍＷ、２００ｍＷ、３００ｍＷ等のものも市販されている。そこで、この様な高出力の半導体レーザ１０を使用する場合は、エンドキャップ付きの光ファイバーが極めて有効である。 Since the end cap 16 has a window structure without a core, the laser beam L is incident on the light incident end surface 16a with a relatively large beam diameter. As a result, the optical power density of the laser beam L at the light incident end face 16a is lowered, and the above-mentioned damage and adhesion of organic substances are reduced. Therefore, if an optical fiber with an end cap is used, a decrease in laser output can be prevented, and a life quality of 10,000 hours or more, which is the life of the semiconductor laser 10 itself, can be ensured for the semiconductor laser light source. Recently, semiconductor lasers with an oscillation wavelength of 405 nm have been developed to have high output, and those with outputs of 100 mW, 200 mW, 300 mW, etc. are commercially available. Therefore, when using such a high-power semiconductor laser 10, an optical fiber with an end cap is extremely effective.
本実施形態では、一例としてレーザ光Ｌのビーム径が０．６ｍｍ、アパーチャー２０ａの径が０．８ｍｍ、レーザ光Ｌのビーム中心と戻り光Ｌ１の中心との距離が１．６ｍｍである場合に、アパーチャー２０ａにおける透過率が約８０％、約９０％である空間フィルター２０を用いたが、いずれの場合も空間フィルター２０を用いない場合と比べて、光ノイズを低減する効果が得られた。また以上の効果は、エンドキャップ長（エンドキャップ１６の最長部分の長さ）が０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．９ｍｍであるいずれの場合でも、同様に得ることができた。 In the present embodiment, as an example, when the beam diameter of the laser beam L is 0.6 mm, the diameter of the aperture 20a is 0.8 mm, and the distance between the beam center of the laser beam L and the center of the return light L1 is 1.6 mm. The spatial filter 20 having a transmittance of about 80% and about 90% in the aperture 20a was used, but in each case, an effect of reducing optical noise was obtained as compared with the case where the spatial filter 20 was not used. Further, the above effect could be similarly obtained in any case where the end cap length (the length of the longest portion of the end cap 16) was 0.3 mm, 0.5 mm, or 0.9 mm.
エンドキャップ１６が融着された光ファイバー１３を用いる場合、通常レーザ光Ｌは、エンドキャップ１６の光入射端面１６ａではなく、光ファイバー１３の光入射端面１３ｃにビームウエスト位置が有るように集光される。その場合、光入射端面１６ａで反射する戻り光Ｌ１の光量は比較的低くなるので、空間フィルター２０による戻り光遮断はより確実になされ得る。 When the optical fiber 13 in which the end cap 16 is fused is used, the laser beam L is usually focused so that the beam waist position is located on the light incident end surface 13c of the optical fiber 13 instead of the light incident end surface 16a of the end cap 16. .. In that case, since the amount of light of the return light L1 reflected by the light incident end surface 16a is relatively low, the return light can be more reliably blocked by the spatial filter 20.
なお、空間フィルター２０として具体的には、金属プレートに切削加工で孔を空けて、それをアパーチャー２０ａとしたものを用いることができる。またそれ以外に、ガラス基板上に金属薄膜を形成してマスク部分とし、そこにエッチングでアパーチャー２０ａを形成したものも適用できる。 Specifically, as the space filter 20, a metal plate obtained by cutting a hole and using it as an aperture 20a can be used. In addition to that, a metal thin film formed on a glass substrate to form a mask portion and an aperture 20a formed therein by etching can also be applied.
また、光ファイバーの光入射端面のカット角度は、８°以外に４°、６°等としてもよい。光ファイバー１３が偏光保存ファイバーである場合は、半導体レーザ１０と光ファイバー１３の偏光方位とを合わせて、直線偏光を得ることができる。その際、光ファイバー１３を軸中心に回転させて、半導体レーザ１０と光ファイバー１３の偏光方位とを合わせる。エンドキャップ付きの光ファイバーでは、光ファイバーを上述のように回転させると、軸ズレが起きてファイバー結合効率が偏光調整中に低下し、ファイバー結合効率調整と偏光調整を両立させる工程が難しくなる。光ファイバーの光入射端面のカット角度が４°、６°あるいは８°等と小さいと、上記軸ズレが小さくなって、調整工数が少なくて済むという効果が得られる。 Further, the cut angle of the light incident end face of the optical fiber may be 4 °, 6 °, or the like in addition to 8 °. When the optical fiber 13 is a polarization preservation fiber, linearly polarized light can be obtained by matching the polarization directions of the semiconductor laser 10 and the optical fiber 13. At that time, the optical fiber 13 is rotated about the axis to align the polarization directions of the semiconductor laser 10 and the optical fiber 13. In the optical fiber with an end cap, when the optical fiber is rotated as described above, the axis shift occurs and the fiber coupling efficiency decreases during the polarization adjustment, which makes the process of achieving both the fiber coupling efficiency adjustment and the polarization adjustment difficult. When the cut angle of the light incident end face of the optical fiber is as small as 4 °, 6 °, 8 °, etc., the above-mentioned axis deviation becomes small, and the effect that the adjustment man-hours can be reduced can be obtained.
なお前述した通り、エンドキャップ１６を適用するのは、半導体レーザ１０が、ＧａＮ基板から形成されて波長３７５〜５２０ｎｍのレーザ光を発するものである場合に特に好ましいと言える。しかし半導体レーザはその種の半導体レーザに限らず、前述した設計例３におけるように、ＧａＡｓ基板から形成されて波長６３０〜８８０ｎｍのレーザ光を発するもの等も適用可能である。 As described above, it can be said that the application of the end cap 16 is particularly preferable when the semiconductor laser 10 is formed from a GaN substrate and emits a laser beam having a wavelength of 375 to 520 nm. However, the semiconductor laser is not limited to such a semiconductor laser, and as in Design Example 3 described above, a semiconductor laser formed from a GaAs substrate and emitting a laser beam having a wavelength of 630 to 880 nm can also be applied.
次に、透過損失部材の他の例について説明する。なお以下では、取り上げる各要素を、図１中に示した附番を適用して説明する。
＜レンズホルダーの形状＞
半導体レーザ１０から光ファイバー１３に向かって進行するレーザ光Ｌの光路には、各種レンズが配置されることがある。そのようなレンズを周囲から保持するレンズホルダーの内径を、レーザ光Ｌのビーム径より小さくして、レーザ光Ｌに透過損失を与えることができる。
Next, another example of the transmission loss member will be described. In the following, each element to be taken up will be described by applying the numbering shown in FIG.
<Shape of lens holder>
Various lenses may be arranged in the optical path of the laser beam L traveling from the semiconductor laser 10 toward the optical fiber 13. The inner diameter of the lens holder that holds such a lens from the surroundings can be made smaller than the beam diameter of the laser beam L to give a transmission loss to the laser beam L.
＜レンズの薄膜透過率＞
上述のように配置される各種レンズに、レーザ光Ｌに対する透過率を低下させる薄膜を形成して、そのレンズを透過損失部材とすることができる。例えば、その透過率を８０％、７０％等とすればよい。
<Thin film transmittance of lens>
A thin film that reduces the transmittance for the laser beam L can be formed on the various lenses arranged as described above, and the lens can be used as a transmission loss member. For example, the transmittance may be 80%, 70%, or the like.
＜結合レンズの設計＞
レーザ光Ｌを光ファイバー１３と結合させる結合レンズ（例えば図１の集光レンズ１２等）が設けられる場合、その結合レンズの焦点距離を最適設計値からずらすことで結合効率を低下させて、そのレンズに透過損失部材の機能をもたせることができる。例えば、最適設計値の焦点距離が４ｍｍの場合、５ｍｍあるいは３ｍｍ等とすることで結合効率を下げることができる。
<Coupling lens design>
When a coupling lens (for example, the condensing lens 12 in FIG. 1) for coupling the laser beam L with the optical fiber 13 is provided, the coupling efficiency is lowered by shifting the focal length of the coupling lens from the optimum design value, and the lens is used. Can have the function of a transmission loss member. For example, when the focal length of the optimum design value is 4 mm, the coupling efficiency can be lowered by setting it to 5 mm, 3 mm, or the like.
＜光ファイバーに対するビーム位置の調整＞
例えば図１の集光レンズ１２による、レーザ光Ｌのコア１３ａへの結像位置を、光ファイバー端面に平行な方向にコア１３ａからずらすことで、レーザ光Ｌとコア１３ａとの結合効率を下げて、レーザ光Ｌに透過損失を与えることができる。
<Adjustment of beam position with respect to optical fiber>
For example, by shifting the imaging position of the laser beam L on the core 13a by the condensing lens 12 of FIG. 1 from the core 13a in a direction parallel to the end face of the optical fiber, the coupling efficiency between the laser beam L and the core 13a is lowered. , A transmission loss can be given to the laser beam L.
＜光ファイバーに対する結像位置の調整＞
レーザ光Ｌを光ファイバー１３と結合させる結合レンズ（例えば図１の集光レンズ１２等）が設けられる場合、その結合レンズの焦点位置を前後にずらしたオフフォーカス位置に光入射端面１３ｃが来るように、光ファイバー１３の位置を調整する。それにより、レーザ光Ｌと光ファイバー１３との結合効率を低下させて、レーザ光Ｌに透過損失を与えることができる。
<Adjustment of imaging position with respect to optical fiber>
When a coupling lens (for example, the condensing lens 12 in FIG. 1) that couples the laser beam L with the optical fiber 13 is provided, the light incident end surface 13c comes to the off-focus position where the focal position of the coupling lens is shifted back and forth. , Adjust the position of the optical fiber 13. As a result, the coupling efficiency between the laser beam L and the optical fiber 13 can be lowered, and a transmission loss can be given to the laser beam L.
＜アッテネータ＞
透過率が９５％より低いアッテネータをレーザ光Ｌの光路中に配置することで、透過損失を与えることができる。より具体的には、例えば金属薄膜、あるいは誘電体多層膜をガラス板に形成した透過率９０％、８０％、７０％、６０％、５０％の部材をアッテネータとして用意し、用途に合わせて選択する。出力優先なら透過率９０％のアッテネータを、ノイズ低減優先なら透過率５０％のアッテネータを選んで、半導体レーザ光源を組み立てればよい。
<Attenuator>
By arranging an attenuator having a transmittance lower than 95% in the optical path of the laser beam L, transmission loss can be imparted. More specifically, for example, a member having a transmittance of 90%, 80%, 70%, 60%, and 50% formed by forming a metal thin film or a dielectric multilayer film on a glass plate is prepared as an attenuator and selected according to the application. To do. A semiconductor laser light source may be assembled by selecting an attenuator having a transmittance of 90% for output priority and an attenuator having a transmittance of 50% for noise reduction priority.
１０ 半導体レーザ
１１ コリメートレンズ
１２、１４ 集光レンズ
１３ 光ファイバー
１３ｃ 光ファイバーの光入射端面
１３ｄ 光ファイバーの光出射端面
１５ ミラー
１６ エンドキャップ
２０ 空間フィルター
２０ａ アパーチャー
10 Semiconductor laser 11 Collimating lens 12, 14 Condensing lens 13 Optical fiber 13c Optical fiber incident end face 13d Optical fiber light emitting end face 15 Mirror 16 End cap 20 Spatial filter 20a Aperture
また、光ファイバーの光入射端面のカット角度は、８°以外に４°、６°等としてもよい。光ファイバー１３が偏光保存ファイバーである場合は、半導体レーザ１０と光ファイバー１３の偏光方位とを合わせて、直線偏光を得ることができる。その際、光ファイバー１３を軸中心に回転させて、半導体レーザ１０と光ファイバー１３の偏光方位とを合わせる。エンドキャップ付きの光ファイバーでは、光ファイバーを上述のように回転させると、軸ズレが起きてファイバー結合効率が偏光調整中に低下し、ファイバー結合効率調整と偏光調整を両立させる工程が難しくなる。光ファイバーの光入射端面のカット角度が４°あるいは６°等と小さいと、上記軸ズレが小さくなって、調整工数が少なくて済むという効果が得られる。 Further, the cut angle of the light incident end face of the optical fiber may be 4 °, 6 °, or the like in addition to 8 °. When the optical fiber 13 is a polarization preservation fiber, linearly polarized light can be obtained by matching the polarization directions of the semiconductor laser 10 and the optical fiber 13. At that time, the optical fiber 13 is rotated about the axis to align the polarization directions of the semiconductor laser 10 and the optical fiber 13. In the optical fiber with an end cap, when the optical fiber is rotated as described above, the axis shift occurs and the fiber coupling efficiency decreases during the polarization adjustment, which makes the process of achieving both the fiber coupling efficiency adjustment and the polarization adjustment difficult. When the cut angle of the light incident end face of the optical fiber is as small as 4 ° or 6 ° , the above-mentioned axis deviation becomes small, and the effect that the adjustment man-hours can be reduced can be obtained.
Claims (5)
この半導体レーザから発せられたレーザ光を収束させる集光光学系であって、前記レーザ光のビーム中心に対して光軸が離れた状態に配置された集光光学系と、
この集光光学系を経たレーザ光を伝搬させる光ファイバーであって、前記レーザ光が入射する光入射端面が、前記集光光学系の光軸に対して斜めカットされた光ファイバーと、
からなる半導体レーザ光源において、
前記光ファイバーの光入射端面において反射した前記レーザ光の反射光を遮断する空間フィルターが設けられ、
前記半導体レーザと光ファイバーとの間に、光ファイバーに向かって進行する前記レーザ光の透過率を９５％以下に制限する透過損失部材が設けられた、
ことを特徴とする半導体レーザ光源。 With a semiconductor laser
A condensing optical system that converges the laser beam emitted from this semiconductor laser, and is arranged in a state where the optical axis is separated from the beam center of the laser light.
An optical fiber that propagates laser light that has passed through this condensing optical system, wherein the light incident end face on which the laser light is incident is cut obliquely with respect to the optical axis of the condensing optical system.
In a semiconductor laser light source consisting of
A spatial filter is provided to block the reflected light of the laser light reflected at the light incident end face of the optical fiber.
A transmission loss member is provided between the semiconductor laser and the optical fiber to limit the transmittance of the laser beam traveling toward the optical fiber to 95% or less.
A semiconductor laser light source characterized by this.
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