JP2022120329A - 光学装置、光源装置、および光ファイバレーザ - Google Patents

光学装置、光源装置、および光ファイバレーザ Download PDF

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Abstract

Figure 2022120329000001
【課題】迷光による悪影響を抑制することが可能な、より改善された新規な構成を備えた光学装置、光源装置、および光ファイバレーザを提供する。
【解決手段】光学装置１００Ａは、ベース１０１と、ベース上に設けられ、レーザ光を出力する発光素子と、ベース上に設けられ、発光素子から出力されたレーザ光を光ファイバ１０７に導き光ファイバに結合する複数の光学部品と、ベース上に設けられ、光学部品としての第一光学部品において所定の光路から外れ光学部品としての第二光学部品に向かう迷光を遮るとともに、迷光を第一光学部品から逸れる方向に反射する遮蔽部１０１ｄ１と、を備える。光学装置にあっては、遮蔽部は、迷光をベースから離れる方向に反射してもよい。
【選択図】図１

Description

従来、所定の光路から外れた光である迷光（漏洩光）を処理する処理部を備えた光学装置が知られている（例えば、特許文献１）。
国際公開第２０１７／１３４９１１号
特許文献１の光学装置のように、この種の光学装置にあっては、迷光による悪影響を抑制することは重要である。
そこで、本発明の課題の一つは、迷光による悪影響を抑制することが可能な、より改善された新規な構成を備えた光学装置、光源装置、および光ファイバレーザを得ること、である。
本発明の光学装置は、例えば、ベースと、前記ベース上に設けられ、レーザ光を出力する発光素子と、前記ベース上に設けられ、前記発光素子から出力されたレーザ光を光ファイバに導き当該光ファイバに結合する複数の光学部品と、前記ベース上に設けられ、前記光学部品としての第一光学部品において所定の光路から外れ前記光学部品としての第二光学部品に向かう迷光を遮るとともに、当該迷光を前記第一光学部品から逸れる方向に反射する遮蔽部と、を備える。
前記光学装置にあっては、前記遮蔽部は、前記迷光を前記ベースから離れる方向に反射してもよい。
前記光学装置にあっては、前記遮蔽部は、前記迷光を反射するとともに吸収してもよい。
前記光学装置にあっては、前記第一光学部品は、前記ベースに接合材を介して固定され、前記遮蔽部は、前記接合材に向かう前記迷光を遮ってもよい。
前記光学装置にあっては、前記第一光学部品は、前記ベースの表面から突出した突出部に前記接合材を介して固定されてもよい。
前記光学装置は、第一方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む第一サブユニットと、前記第一方向の反対方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む第二サブユニットと、を備え、前記遮蔽部は、前記第一サブユニットからの前記第一方向へ進む前記迷光、および前記第二サブユニットからの前記第一方向の反対方向へ進む前記迷光のうち、少なくとも一方を遮るとともに反射してもよい。
前記光学装置にあっては、前記遮蔽部は、前記第一サブユニットからの前記第一方向へ進む前記迷光、および前記第二サブユニットからの前記第一方向の反対方向へ進む前記迷光の双方を遮るとともに反射してもよい。
前記光学装置にあっては、前記遮蔽部は、前記第一サブユニットと前記第二サブユニットとの間に位置してもよい。
前記光学装置は、それぞれ第一方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む複数の第一サブユニットと、前記第一サブユニットのそれぞれに対応して設けられ、それぞれ前記第一方向へ進む前記迷光を遮るとともに当該迷光を第二方向へ反射する前記遮蔽部としての複数の遮蔽部と、前記複数の遮蔽部で反射された前記迷光を受光して吸収する吸収部と、を備えてもよい。
前記光学装置は、それぞれ第一方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む複数の第一サブユニットと、前記第一サブユニットのそれぞれに対応して設けられ、それぞれ前記第一方向へ進む前記迷光を遮るとともに当該迷光を第二方向へ反射する複数の遮蔽部としての複数の第一遮蔽部と、それぞれ第一方向の反対方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む複数の第二サブユニットと、前記第二サブユニットのそれぞれに対応して設けられ、それぞれ前記第一方向の反対方向へ進む前記迷光を遮るとともに当該迷光を前記第二方向へ反射する複数の遮蔽部としての複数の第二遮蔽部と、前記複数の第一遮蔽部および前記複数の第二遮蔽部からの前記迷光を受光して吸収する吸収部と、を備えてもよい。
前記光学装置にあっては、前記遮蔽部が、第三方向に向かう前記迷光を当該第三方向の反対方向と前記第三方向に直交する第四方向との間の第五方向へ反射する反射面を有し、前記光学部品が、前記反射面に対して前記第三方向の反対方向に離間し、前記ベースの表面から前記第四方向へ突出し、前記第三方向の端面における前記第四方向の端部である端点を有した構成において、前記端点と前記反射面における前記迷光の光軸の位置である反射点との前記第三方向における距離をＸｄ、前記光軸と前記端点との前記第四方向における距離をＺｄ、前記迷光の前記反射面に対する入射角をα、前記迷光のビームの幅をＷｂとしたとき、次の式（１）
Ｘｄ・ｔａｎ（２α）－０．５・Ｗｂ／ｃｏｓ（２α）＞Ｚｄ ・・・（１）
を満たしてもよい。
前記光学装置にあっては、前記ベースには、冷媒が通る冷却通路が設けられ、前記遮蔽部は、前記ベースを介して前記冷媒と熱的に接続されてもよい。
また、本発明の光学装置は、例えば、レーザ光を光ファイバに導き当該光ファイバに結合する複数の光学部品と、前記光学部品において所定の光路から外れた迷光を遮るとともに、当該迷光を前記光学部品から逸れる方向に反射する遮蔽部と、を備える。
前記光学装置は、前記複数の光学部品が設けられた表面を有したベースを備え、前記遮蔽部は、前記表面から突出するとともに、前記迷光を前記表面から離れる方向に反射してもよい。
前記光学装置は、前記光学部品として、第六方向に進む第一レーザ光を第七方向に反射するとともに前記第七方向に進む第二レーザ光を透過する光学素子を備え、前記光学素子からの迷光が、前記光学素子で反射されず当該光学素子から前記第六方向に進む前記第一レーザ光の迷光、および前記光学素子で透過されず当該光学素子から前記第六方向に進む前記第二レーザ光の迷光のうち少なくとも一方を含み、前記遮蔽部は、前記光学素子に対して前記第六方向に離れて位置されてもよい。
また、本発明の光源装置は、例えば、前記光学装置を備える。
また、本発明の光ファイバレーザは、例えば、前記光源装置と、前記光源装置から出射されたレーザ光を増幅する光増幅ファイバと、を備える。
本発明によれば、例えば、迷光による悪影響を抑制することが可能な、より改善された新規な構成を備えた光学装置、光源装置、および光ファイバレーザを得ることができる。
図１は、第１実施形態の光学装置の例示的かつ模式的な平面図である。 図２は、第１実施形態の光学装置に含まれるベースの例示的かつ模式的な斜視図である。 図３は、第１実施形態の光学装置に含まれるサブユニットの例示的かつ模式的な側面図である。 図４は、第１実施形態の光学装置の遮蔽部を含む一部の例示的かつ模式的な側面図（一部断面図）である。 図５は、第１実施形態の光学装置の遮蔽部および光学部品を含む一部の例示的かつ模式的な側面図である。 図６は、第２実施形態の光学装置の一部の例示的かつ模式的な平面図である。 図７は、第２実施形態の光学装置に含まれる遮蔽部の例示的かつ模式的な側面図である。 図８は、第３実施形態の光学装置の例示的かつ模式的な平面図である。 図９は、図８の一部の拡大図である。 図１０は、第４実施形態の光学装置の例示的かつ模式的な平面図である。 図１１は、第５実施形態の光学装置の例示的かつ模式的な平面図である。 図１２は、第６実施形態の光学装置の例示的かつ模式的な平面図である。 図１３は、第７実施形態の光源装置の例示的な構成図である。 図１４は、第８実施形態の光ファイバレーザの例示的な構成図である。 図１５は、実施形態の変形例の光学装置に含まれる遮蔽部の例示的かつ模式的な側面図である。
以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
以下に示される複数の実施形態および変形例は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態および変形例の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。
本明細書において、序数は、部品や、部位、方向等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。
また、各図において、Ｘ１方向を矢印Ｘ１で表し、Ｘ２方向を矢印Ｘ２で表し、Ｙ方向を矢印Ｙで表し、Ｚ方向を矢印Ｚで表す。Ｘ１方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに互いに直交している。また、Ｘ１方向とＸ２方向とは互いに逆方向である。
なお、図１，３，８，１０～１２において、レーザ光Ｌの光路は、実線の矢印で示されている。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の光学装置１００Ａ（１００）の概略構成図であって、光学装置１００Ａの内部をＺ方向の反対方向に見た平面図である。
図１に示されるように、光学装置１００Ａは、ベース１０１と、複数のサブユニット１００ａと、光合成部１０８と、集光レンズ１０４，１０５と、光ファイバ１０７と、を備えている。各サブユニット１００ａの発光モジュール１０Ａから出力されたレーザ光は、各サブユニット１００ａのミラー１０３、光合成部１０８、および集光レンズ１０４，１０５を経由して光ファイバ１０７の端部（不図示）に伝送され、光ファイバ１０７と光学的に結合される。光学装置１００Ａは、発光装置とも称されうる。
ベース１０１は、例えば、銅系材料やアルミニウム系材料のような、熱伝導率が高い材料で作られる。ベース１０１は、一つの部品で構成されてもよいし、複数の部品で構成されてもよい。また、ベース１０１は、カバー（不図示）で覆われている。複数のサブユニット１００ａ、複数のミラー１０３、光合成部１０８、集光レンズ１０４，１０５、および光ファイバ１０７の端部は、いずれもベース１０１上に設けられ、ベース１０１とカバーとの間に形成された収容室（不図示）内に収容されている。収容室は、気密封止されている。
光ファイバ１０７は、出力光ファイバであって、その端部を支持するファイバ支持部１０６ａを介して、ベース１０１と固定されている。
ファイバ支持部１０６ａは、ベース１０１の一部として当該ベース１０１と一体的に構成されてもよいし、ベース１０１とは別部材として構成されたファイバ支持部１０６ａが、例えばねじのような固定具を介してベース１０１に取り付けられてもよい。
サブユニット１００ａは、それぞれ、レーザ光を出力する発光モジュール１０Ａと、複数のレンズ４１Ａ～４３Ａと、ミラー１０３と、を有している。レンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３は、光学部品の一例である。レンズ４２Ａ，４３Ａは、速軸および遅軸において、レーザ光をコリメートする。
また、光学装置１００Ａは、複数のサブユニット１００ａがＹ方向に所定間隔で並ぶ二つのアレイＡ１，Ａ２を備えている。アレイＡ１のサブユニット１００ａ１（１００ａ）においては、発光モジュール１０Ａは、レーザ光をＸ１方向に出力し、レンズ４１Ａ～４３Ａは、当該発光モジュール１０Ａからのレーザ光をＸ１方向に伝送し、ミラー１０３は、Ｘ１方向へ進むレーザ光をＹ方向へ反射する。アレイＡ２のサブユニット１００ａ１（１００ａ）においては、発光モジュール１０Ａは、レーザ光をＸ２方向に出力し、レンズ４１Ａ～４３Ａは、当該発光モジュール１０Ａからのレーザ光をＸ２方向に伝送し、ミラー１０３は、Ｘ２方向へ進むレーザ光をＹ方向へ反射する。サブユニット１００ａ１は、第一サブユニットの一例であり、サブユニット１００ａ２は、第二サブユニットの一例である。また、Ｘ１方向は第一方向の一例であり、Ｘ２方向は、第一方向の反対方向の一例である。
本実施形態では、アレイＡ１のサブユニット１００ａ１とアレイＡ２のサブユニット１００ａ２とが、Ｘ１方向（Ｘ２方向）に並んでいる。サブユニット１００ａ１とサブユニット１００ａ２とがＸ１方向に並んだ場合、例えば、光学装置１００ＡのＹ方向のサイズがより小さくなるという利点が得られる。ただし、これには限定されず、サブユニット１００ａ１とサブユニット１００ａ２とは、互いにずれていてもよい。例えば、各サブユニット１００ａ２は、Ｙ方向に隣り合う二つのサブユニット１００ａ１の間の隙間に対してＸ１方向に並んでもよい。
図２は、ベース１０１の斜視図である。図２に示されるように、ベース１０１の表面１０１ｂには、Ｙ方向に向かうにつれてサブユニット１００ａの位置がＺ方向の反対方向にずれる複数の段差１０１ｂ１が設けられている。複数のサブユニット１００ａがＹ方向に所定間隔（例えば一定間隔）で並ぶアレイＡ１，Ａ２のそれぞれについて、サブユニット１００ａは、各段差１０１ｂ１上に配置されている。これにより、アレイＡ１に含まれるサブユニット１００ａのＺ方向の位置は、Ｙ方向に向かうにつれてＺ方向の反対方向にずれるとともに、アレイＡ２に含まれるサブユニット１００ａのＺ方向の位置も、Ｙ方向に向かうにつれてＺ方向の反対方向にずれる。このような構成により、各アレイＡ１，Ａ２において、複数のミラー１０３から、光合成部１０８に、Ｙ方向に進むＺ方向に並んだ互いに平行なレーザ光を、入力することができる。なお、段差１０１ｂ１は、Ｚ方向に対してＹ方向またはＹ方向の反対方向に傾斜した方向にずれ、各ミラー１０３から、Ｙ方向に対して所定の仰角をもつ方向にレーザ光が進むよう構成されてもよい。
図１に示されるように、各ミラー１０３からのレーザ光は、光合成部１０８に入力され、当該光合成部１０８において合成される。
光合成部１０８は、コンバイナ１０８ａ、ミラー１０８ｂ、および１／２波長板１０８ｃを有している。コンバイナ１０８ａ、ミラー１０８ｂ、および１／２波長板１０８ｃは、光学部品の一例である。
ミラー１０８ｂは、アレイＡ１のサブユニット１００ａからのレーザ光を１／２波長板１０８ｃを介してコンバイナ１０８ａに向かわせる。１／２波長板１０８ｃは、アレイＡ１からの光の偏波面を回転させる。
アレイＡ２のサブユニット１００ａからのレーザ光は、コンバイナ１０８ａに直接入力される。
コンバイナ１０８ａは、二つのアレイＡ１，Ａ２からのレーザ光を合成する。コンバイナ１０８ａは、偏波合成素子とも称されうる。
コンバイナ１０８ａからのレーザ光は、集光レンズ１０４，１０５によって光ファイバ１０７の端部（不図示）に向けて集光され、光ファイバ１０７と光学的に結合され、光ファイバ１０７内を伝送される。集光レンズ１０４，１０５は、光学部品の一例である。
また、ベース１０１には、サブユニット１００ａ（発光モジュール１０Ａ）や、ファイバ支持部１０６ａ、集光レンズ１０４，１０５、コンバイナ１０８ａ、遮蔽部１０１ｄ１（後述）等を冷却する冷媒通路１０９が設けられている。冷媒通路１０９では、例えば、冷却液のような冷媒が流れる。冷媒通路１０９は、例えば、ベース１０１の各部品の実装面の近く、例えば直下またはその近傍を通り、冷媒通路１０９の内面および冷媒通路１０９内の冷媒（不図示）は、冷却対象の部品や部位、すなわち、サブユニット１００ａ（発光モジュール１０Ａ）や、ファイバ支持部１０６ａ、集光レンズ１０４，１０５、コンバイナ１０８ａ等と、熱的に接続されている。ベース１０１を介して冷媒と部品や部位との間で熱交換が行われ、部品が冷却される。なお、冷媒通路１０９の入口１０９ａおよび出口１０９ｂは、一例として、ベース１０１のＹ方向の反対方向の端部に設けられているが、他の位置に設けられてもよい。
［サブユニット］
図３は、アレイＡ１のサブユニット１００ａ１（１００ａ）の構成を示す平面図である。なお、アレイＡ２のサブユニット１００ａ２は、光学部品の配置およびレーザ光の伝送方向がサブユニット１００ａ１とは逆であるが、サブユニット１００ａ１と同様の構成を有している。
発光モジュール１０Ａは、チップオンサブマウント３０と、当該チップオンサブマウント３０を収容したケース２０と、を有している。なお、図３において、発光モジュール１０Ａは、ケース２０の内部が透視された状態で描かれている。
ケース２０は、直方体状の箱であり、チップオンサブマウント３０を収容している。ケース２０は、壁部材２１と、窓部材２２と、を有している。壁部材２１は、例えば金属材料で作られている。
また、ケース２０は、ベース２１ａを有している。ベース２１ａは、Ｚ方向と交差した板状の形状を有している。ベース２１ａは、例えば、壁部材２１の一部（底壁）である。ベース２１ａは、例えば、無酸素銅のような、熱伝導率が高い金属材料で作られている。無酸素銅は、銅系材料の一例である。なお、ベース２１ａは、壁部材２１とは別に設けられてもよい。
壁部材２１のＸ１方向の端部には、開口部２１ｂが設けられている。開口部２１ｂには、レーザ光Ｌを透過する窓部材２２が取り付けられている。窓部材２２は、Ｘ１方向と交差しかつ直交している。チップオンサブマウント３０からＸ１方向に出射されたレーザ光Ｌは、窓部材２２を通過して、発光モジュール１０Ａの外へ出る。レーザ光Ｌは、発光モジュール１０ＡからＸ１方向に出射される。
壁部材２１（ケース２０）を構成する複数の部材（不図示）の境界部分、ならびに壁部材２１と窓部材２２との間の境界部分などは、気体が通過できないようにシールされている。すなわち、ケース２０は、気密封止されている。なお、窓部材２２は、壁部材２１の一部でもある。
チップオンサブマウント３０は、サブマウント３１と、発光素子３２と、を有している。チップオンサブマウント３０は、半導体レーザモジュールとも称されうる。
サブマウント３１は、例えば、Ｚ方向と交差するとともに直交した板状の形状を有している。サブマウント３１は、例えば、窒化アルミニウムや、セラミック、ガラスのような、熱伝導率が比較的高い絶縁材料で作られうる。サブマウント３１上には、発光素子３２に電力を供給する電極として、メタライズ層３１ａが形成されている。
サブマウント３１は、ベース２１ａ上に実装されている。発光素子３２は、サブマウント３１の頂面上に実装されている。すなわち、発光素子３２は、サブマウント３１を介してベース２１ａ上に実装されるとともに、サブマウント３１およびケース２０を介して、ベース１０１上に実装されている。
発光素子３２は、例えば、速軸（ＦＡ）と遅軸（ＳＡ）とを有した半導体レーザ素子である。発光素子３２は、Ｘ１方向に延びた細長い形状を有している。発光素子３２は、Ｘ１方向の端部に設けられた出射開口（不図示）から、Ｘ１方向に、レーザ光Ｌを出射する。チップオンサブマウント３０は、発光素子３２の速軸がＺ方向に沿い、かつ遅軸がＹ方向に沿うよう、実装される。Ｚ方向は速軸方向の一例であり、Ｙ方向は、遅軸方向の一例である。
発光素子３２から出射されたレーザ光Ｌは、レンズ４１Ａ、レンズ４２Ａ、およびレンズ４３Ａをこの順に経由し、少なくともＺ方向およびＹ方向でコリメートされる。レンズ４１Ａ、レンズ４２Ａ、およびレンズ４３Ａは、いずれもケース２０外に設けられている。
本実施形態では、レンズ４１Ａ、レンズ４２Ａ、およびレンズ４３Ａは、Ｘ１方向にこの順に並んでいる。発光素子３２から出射されたレーザ光Ｌは、レンズ４１Ａ、レンズ４２Ａ、およびレンズ４３Ａを、この順に通過する。また、発光素子３２から出て、レンズ４１Ａ、レンズ４２Ａ、およびレンズ４３Ａを通過する迄の間、レーザ光Ｌの光軸は直線状であり、レーザ光Ｌの速軸方向はＺ方向に沿い、かつレーザ光Ｌの遅軸方向はＹ方向に沿う。
レンズ４１Ａは、窓部材２２からＸ１方向に僅かに離間するか、あるいは窓部材２２に対してＸ１方向に接している。
レンズ４１Ａには、窓部材２２を通過したレーザ光Ｌが入射する。レンズ４１Ａは、光軸に沿う中心軸Ａｘに対する軸対称形状を有したレンズであり、中心軸Ａｘ周りの回転体として構成されている。レンズ４１Ａは、中心軸ＡｘがＸ１方向に沿うとともにレーザ光Ｌの光軸と重なるように配置される。レンズ４１Ａの入射面４１ａおよび出射面４１ｂは、それぞれ、Ｘ１方向に延びた中心軸Ａｘ周りの回転面を有している。出射面４１ｂは、Ｘ１方向に凸の凸曲面である。出射面４１ｂは、入射面４１ａよりも大きく突出している。レンズ４１Ａは、所謂凸レンズである。
レンズ４１Ａを出たレーザ光Ｌのビーム幅は、Ｘ１方向に進むにつれて狭くなる。なお、ビーム幅は、レーザ光のビームプロファイルにおいて、光強度が所定値以上となる領域の幅である。所定値は、例えば、ピークの光強度の１／ｅ２である。レンズ４１Ａは、レーザ光Ｌを、Ｚ方向、Ｙ方向、およびＺ方向とＹ方向との間の方向において集束するため、レーザ光Ｌの収差が小さくなるという効果が得られる。
レンズ４２Ａは、Ｚ方向と交差しかつ直交した平面としての仮想中心面Ｖｃ２に対する面対称形状を有している。レンズ４２Ａの入射面４２ａおよび出射面４２ｂは、Ｙ方向に沿う母線を有しＹ方向に延びた柱面を有している。入射面４２ａは、Ｘ１方向の反対方向に凸の凸曲面である。また、出射面４２ｂは、Ｘ１方向に凹の凹曲面である。
レンズ４２Ａは、レーザ光Ｌを、Ｚ方向におけるビーム幅Ｗｚｃが、レンズ４１Ａへの入射面４１ａでのＺ方向におけるビーム幅Ｗｚａよりも小さい状態で、Ｚ方向において、すなわち速軸においてコリメートする。レンズ４２Ａは、Ｙ方向と直交する断面において凹レンズである。レンズ４２Ａは、コリメートレンズとも称されうる。
また、レンズ４２Ａは、レンズ４１Ａによるレーザ光ＬのＺ方向の集束点Ｐｃｚよりもレンズ４１Ａの近くに位置されている。仮に、レンズ４２Ａが、Ｚ方向の集束点Ｐｃｚよりもレンズ４１Ａの遠くに位置された場合、レンズ４１Ａとレンズ４２Ａとの間のレーザ光Ｌの光路上に、Ｚ方向の集束点Ｐｃｚが出現することになる。この場合、エネルギ密度の高いＺ方向の集束点Ｐｃｚにおいて塵芥が集積するなどの不都合が生じる虞がある。この点、本実施形態では、レンズ４２ＡがＺ方向の集束点Ｐｃｚよりもレンズ４１Ａの近くに位置されているため、レーザ光Ｌが集束点Ｐｃｚに到達する前にレンズ４２Ａによってコリメートされる。すなわち、本実施形態によれば、レーザ光Ｌの光路上にＺ方向の集束点Ｐｃｚが出現しないため、当該集束点Ｐｃｚによる不都合が生じるのを、回避することができる。
なお、レーザ光ＬのＹ方向における集束点（不図示）は、レンズ４１Ａとレンズ４２Ａとの間に出現するが、Ｙ方向における集束点でのエネルギ密度はそれほど高くないため、塵芥の集積のような問題は生じ無い。
発光素子３２から出射されレンズ４１Ａおよびレンズ４２Ａを経由したレーザ光ＬのＹ方向のビーム幅は、Ｘ１方向に進むにつれて拡がる。レンズ４３Ａには、レンズ４２Ａを経由してＹ方向において拡がっている先太りのレーザ光Ｌが入射する。
レンズ４３Ａは、Ｙ方向と交差しかつ直交した平面としての仮想中心面に対する面対称形状を有している。レンズ４３Ａの入射面４３ａおよび出射面４３ｂは、Ｚ方向に沿う母線を有しＺ方向に延びた柱面を有している。入射面４３ａは、Ｘ１方向と直交する平面である。また、出射面４３ｂは、Ｘ１方向に凸の凸曲面である。
レンズ４３Ａは、レーザ光Ｌを、Ｙ方向において、すなわち遅軸においてコリメートする。レンズ４３Ａは、Ｚ方向と直交する断面において凸レンズである。レンズ４３Ａは、コリメートレンズとも称されうる。
［遮蔽部］
図１に示されるように、アレイＡ１のサブユニット１００ａ１とアレイＡ２のサブユニット１００ａ２とで、レーザ光が互いに対向する方向に進む場合、アレイＡ１，Ａ２のうち一方のアレイのサブユニット１００ａ内で他方のアレイに近づく方向に進むレーザ光の迷光（漏洩光）が、当該他方のアレイのサブユニット１００ａ内のレーザ光に干渉する虞がある。また、レンズ４１Ａ～４３Ａがベース１０１と接合材（不図示）を介して接合されている場合、当該接合材に迷光が照射されると、当該接合材が損傷してしまう虞もある。迷光は、例えば、各光学部品において不本意に反射したり透過したりすることにより所定の光路から外れたレーザ光に由来する。
そこで、本実施形態では、アレイＡ１とアレイＡ２との間に、迷光を遮る遮蔽部１０１ｄ１が設けられている。遮蔽部１０１ｄ１は、サブユニット１００ａ１のレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３からサブユニット１００ａ２のレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３へのＸ１方向への迷光を遮るとともに、当該サブユニット１００ａ１のレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３から逸れる方向に当該迷光を反射する。また、遮蔽部１０１ｄ１は、サブユニット１００ａ２のレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３からサブユニット１００ａ１のレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３へのＸ２方向への迷光を遮るとともに、当該サブユニット１００ａ２のレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３から逸れる方向に当該迷光を反射する。サブユニット１００ａ１に含まれるレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３は、第一光学部品の一例であり、サブユニット１００ａ１に含まれるレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３は、第一光学部品の一例である。また、Ｘ１方向は、第一方向の一例であり、Ｘ２方向は、第一方向の反対方向の一例である。
図４は、遮蔽部１０１ｄ１の側面図である。遮蔽部１０１ｄ１は、表面１０１ｂからＺ方向に突出している。遮蔽部１０１ｄ１のＺ方向の頂部の位置、すなわち表面１０１ｂからの高さは、破線の矢印で示される迷光Ｌｓを遮断するのに十分な高さに設定されている。例えば、遮蔽部１０１ｄ１のＺ方向の頂部の位置は、少なくともサブユニット１００ａ内に含まれるレンズ４１Ａ～４３ＡのＺ方向の頂部の位置と同じかあるいはよりＺ方向の前方に位置している。
遮蔽部１０１ｄ１は、ベース１０１の表面１０１ｂ上に、例えば接着剤やはんだのような接合材を介して取り付けられてもよいし、溶接されてもよいし、ねじのような固定具を介して取り付けられてもよいし、ベース１０１と一体に構成されてもよい。接着剤は、電磁波硬化性の接着剤や、熱硬化性の接着剤であってもよいし、熱伝導率が比較的高い接着剤であるのが好ましい。
また、本実施形態では、遮蔽部１０１ｄ１は、Ｘ１方向の端部およびＸ２方向の端部に、それぞれ、反射面１０１ｄａを有している。これら反射面１０１ｄａは、反射光Ｌｓｒが、ミラー１０３やレンズ４１Ａ～４３Ａのような光学部品に戻らず（当たらず）、当該光学部品に対してベース１０１の表面１０１ｂとは反対側に逸れるよう、Ｚ方向に対して傾斜している。Ｘ１方向に進む迷光Ｌｓは、遮蔽部１０１ｄ１のＸ２方向の端部の反射面１０１ｄａによって、Ｘ１方向の反対方向（Ｘ２方向）とＺ方向との間の方向に反射される。他方、Ｘ２方向に進む迷光Ｌｓは、遮蔽部１０１ｄ１のＸ１方向の端部の反射面１０１ｄａによって、Ｘ２方向の反対方向（Ｘ１方向）とＺ方向との間の方向に反射される。
さらに、反射面１０１ｄａには、例えば黒色塗料のような、レーザ光のエネルギを熱エネルギに変換する塗料が塗られている。この場合、反射面１０１ｄａは、レーザ光のエネルギを吸収する吸収面として機能する。反射面１０１ｄａは、吸収面の一例である。このような構成によれば、反射面１０１ｄａにおける反射光の強度をより低くすることができるため、反射光による他の部位への悪影響を阻止あるいは低減することができる。
また、ベース１０１には、遮蔽部１０１ｄ１とＺ方向に重なるように、冷媒Ｃが流れる冷媒通路１０９が設けられている。冷媒通路１０９は、冷媒通路１０９の入口１０９ａから出口１０９ｂまでの間の一部の区間が、遮蔽部１０１ｄ１に対してＺ方向と重なる位置を通るように設けられている。当該区間において、冷媒通路１０９は、例えば、遮蔽部１０１ｄ１に沿ってＹ方向に延びている。
遮蔽部１０１ｄ１およびベース１０１は、例えば、銅系材料やアルミニウム系材料のような、熱伝導率が高い材料で作られており、遮蔽部１０１ｄ１と冷媒通路１０９の内面および冷媒Ｃとは、ベース１０１を介して熱的に接続されている。よって、本実施形態によれば、ベース１０１を介して冷媒Ｃと遮蔽部１０１ｄ１との間で熱交換が行われ、迷光Ｌｓのエネルギに基づく熱が生じた遮蔽部１０１ｄ１が冷却され、遮蔽部１０１ｄ１および当該遮蔽部１０１ｄ１の周辺の温度が上昇するのを抑制することができる。
［反射面の角度］
図５は、アレイＡ１のサブユニット１００ａ１に対応した遮蔽部１０１ｄ１と光学部品４０とを示すＹ方向に見た側面図である。光学部品４０は、アレイＡ１のサブユニット１００ａ１に含まれる光学部品であって、レンズ４１Ａ～４３Ａや、ミラー１０３のうちいずれか一つである。
図５では、アレイＡ１からＸ１方向に進む迷光Ｌｓに対する遮蔽部１０１ｄ１反射面１０１ｄａでの反射光Ｌｓｒの、表面１０１ｂ側の端部と、光学部品４０のＸ１方向の端面４０ａにおける、Ｚ方向の端部とが、点Ｐｅにおいて、丁度重なりあっている。したがって、反射光Ｌｓｒが、図５の状態よりも、光学部品４０に対して表面１０１ｂとは反対側に位置すれば、反射光Ｌｓｒは光学部品４０には当たらないことになる。
図５において、Ｘ１方向に進む迷光Ｌｓの反射面１０１ｄａに対する入射角度はαである。反射光Ｌｓｒは、Ｘ２方向とＺ方向との間のＤｒ方向へ進み、当該Ｄｒ方向のＸ２方向に対する仰角は２αである。迷光Ｌｓおよび反射光Ｌｓｒのビーム幅（直径）は、Ｗｂである。点ＰｅとＺ方向に並ぶ迷光Ｌｓの光軸Ａｘｌ上の点は、Ｐａであり、点ＰｅとＺ方向に並ぶ反射光Ｌｓｒの光軸Ａｘｌ上の点は、Ｐｃである。また、点Ｐａと点ＰｂとのＸ１方向の距離を、Ｘｄとし、点Ｐａと点Ｐｅとの間のＺ方向の距離を、Ｚｄとし、点Ｐａと点ＰｃとのＺ方向の距離を、Ｚｖとし、点Ｐｅと点Ｐｃとの間の距離を、Ｚｉとする。また、Ｎ方向は、点Ｐｂにおける反射面１０１ｄａの法線方向である。なお、ビーム幅は、例えば、強度がピーク強度の１／ｅ２以上となる領域の幅や、強度がピーク強度に対して所定比率以上となる領域の幅とすることができる。ここで、所定比率は、例えば、０．１［％］以上かつ１［％］以下の値である。また、発光素子からのレーザ光がコリメートレンズによってコリメートされた場合のビーム幅Ｗｂは、コリメートレンズの焦点距離ｆおよびコリメートレンズの開口数ＮＡに基づいて、Ｗｂ＝２×ｆ×ＮＡの式により求めることができる。
この場合、点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを結ぶ三角形は直角三角形であるから、Ｚｖ＝Ｘｄ・ｔａｎ（２α）である。また、Ｚｄ＝Ｚｖ－Ｚｉであり、Ｚｉ＝０．５Ｗｂ／ｃｏｓ（２α）である。よって、図５の状態において、
Ｚｄ＝Ｚｖ－Ｚｉ＝Ｘｄ・ｔａｎ（２α）－０．５Ｗｂ／ｃｏｓ（２α）
が成り立っている。
したがって、反射光Ｌｓｒが、図５の状態よりも、光学部品４０に対して表面１０１ｂとは反対側に位置するためには、次の式（１）が成り立てばよい。
Ｘｄ・ｔａｎ（２α）－０．５・Ｗｂ／ｃｏｓ（２α）＞Ｚｄ ・・・（１）
図５の場合、Ｘ１方向は、第三方向の一例であり、Ｚ方向は、第四方向の一例であり、Ｄｒ方向は、第五方向の一例である。また、点Ｐｅは、端点の一例であり、点Ｐｂは、反射点の一例である。なお、アレイＡ２のサブユニット１００ａ２は、図５の構成と鏡像関係にある構成を有している。したがって、サブユニット１００ａ２に関しても式（１）の条件を満たせば、反射光Ｌｓｒと光学部品４０との干渉を回避できる。ただし、サブユニット１００ａ２に関しては、Ｘ１方向が、第三方向の一例であり、Ｘ２方向が、第三方向の反対方向の一例であり、Ｚ方向が、第四方向の一例である。
以上、説明したように、本実施形態では、遮蔽部１０１ｄ１は、サブユニット１００ａ１の光学部品４０としてのレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３（第一光学部品）からサブユニット１００ａ２の光学部品４０としてのレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３（第二光学部品）へ向かうＸ１方向への迷光を遮るとともに、当該迷光をサブユニット１００ａ１の光学部品４０（第一光学部品）から逸れる方向へ反射する。また、遮蔽部１０１ｄ１は、サブユニット１００ａ２のレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３からサブユニット１００ａ１のレンズ４１Ａ～４３Ａおよびミラー１０３へ向かうＸ２方向への迷光を遮るとともに、当該迷光をサブユニット１００ａ２の光学部品４０から逸れる方向へ反射する。
このような構成によれば、例えば、第一光学部品からの迷光が第二光学部品で伝送されるレーザ光と干渉するのを抑制したり、当該迷光によって第一光学部品や第二光学部品の接合材が損傷したり、といった不都合な事象が生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態のように、遮蔽部１０１ｄ１は、迷光をベース１０１から離れる方向に反射してもよい。仮に、迷光がベース１０１に近づく方向に反射された場合、反射光のベース１０１における二次反射光によって不都合な事象が生じる虞がある。この点、本実施形態のように、遮蔽部１０１ｄ１が迷光をベース１０１から離れる方向に反射すれば、例えば、ベース１０１における二次反射光による不都合な事象を回避しやすい。
また、本実施形態のように、遮蔽部１０１ｄ１は、迷光を反射するとともに吸収してもよい。このような構成によれば、例えば、遮蔽部１０１ｄ１において迷光の反射光の強度を弱めることができるため、当該反射光による不都合な事象をさらに抑制することができる。
また、本実施形態のように、遮蔽部１０１ｄ１は、サブユニット１００ａ１とサブユニット１００ａ２との間に位置してもよい。このような構成によれば、例えば、サブユニット１００ａ１，１００ａ２について、遮蔽部１０１ｄ１を共用することができるので、サブユニット１００ａ１，１００ａ２のそれぞれについて遮蔽部１０１ｄ１を設けた構成に比べて、部品点数が減って光学装置１００Ａの製造の手間やコストを抑制できたり、光学装置１００Ａをよりコンパクトに構成できたりといった利点が得られる。
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の光学装置１００Ｂ（１００）に含まれるサブユニット１００ａ１（１００ａ）の平面図である。図１に示されるサブユニット１００ａに替えて、図６に示されるサブユニット１００ａが設けられている点を除き、光学装置１００Ｂは、第１実施形態の光学装置１００Ａと同様の構成を備えている。なお、図６には、アレイＡ１のサブユニット１００ａ１が示されているが、アレイＡ２のサブユニット１００ａ２も、図６と同様の構成、すなわち、図６の構成と鏡像関係にある構成を有している。
図６に示されるように、レンズ４１Ａは、発光モジュール１０Ａに、接合部５０を介して接合されている。また、レンズ４２Ａは、ポスト１０１ｃに、接合部５０を介して接合されている。発光モジュール１０Ａおよびポスト１０１ｃは、ベース１０１の表面１０１ｂからＺ方向に突出した突出部の一例である。また、接合部５０は、接合材の一例である。
ポスト１０１ｃは、ベース１０１の表面１０１ｂ上に、例えば接着剤やはんだのような接合材を介して取り付けられてもよいし、溶接されてもよいし、ねじのような固定具を介して取り付けられてもよいし、ベース１０１と一体に構成されてもよい。ポスト１０１ｃの接着剤は、電磁波硬化性の接着剤や、熱硬化性の接着剤であってもよい。なお、ポスト１０１ｃは、レンズ４２Ａに対して、Ｙ方向の両側に設けられているが、片側のみに設けられてもよい。
また、接合部５０は、例えば、合成樹脂材料で作られた接着剤である。接合部５０は、電磁波硬化性の接着剤や、熱硬化性の接着剤であってもよい。
そして、本実施形態では、接合部５０に対してＸ１方向に離れた位置に、接合部５０に向かう迷光Ｌｓを遮る遮蔽部１０１ｄ２が設けられている。このような構成により、アレイＡ１，Ａ２のうち一方のアレイのサブユニット１００ａに含まれる接合部５０に、アレイＡ１，Ａ２のうち他方のアレイのサブユニット１００ａからの迷光Ｌｓが照射され、これにより当該接合部５０が損傷するのを、抑制することができる。本実施形態によれば、例えば、遮蔽部１０１ｄ２を比較的コンパクトな構成によって実現できるという利点が得られる。なお、光学装置１００Ｂが上記第１実施形態の遮蔽部１０１ｄ１をさらに備えた場合には、例えば、迷光Ｌｓによる不都合な事象をより確実に回避できるという利点が得られる。また、光学装置１００Ｂが上記第１実施形態の遮蔽部１０１ｄ１を備えない場合には、例えば、光学装置１００Ｂをより軽量に構成できるという利点が得られる。
図７は、遮蔽部１０１ｄ２の側面図である。図７に示されるように、本実施形態でも、遮蔽部１０１ｄ２は、上記第１実施形態と同様の反射面１０１ｄａを有している。反射面１０１ｄａによる迷光Ｌｓの反射方向は、上記第１実施形態と同様である。これにより、反射面１０１ｄａからの反射光Ｌｓｒによる不都合な事象を回避しやすくなる。なお、遮蔽部１０１ｄ２は、第１実施形態と同様に、吸収部として機能してもよい。
第２実施形態の光学装置１００Ｂにおいても、遮蔽部１０１ｄ２により、上記第１実施形態の光学装置１００Ａと同様の効果が得られる。
［第３実施形態］
図８は、第３実施形態の光学装置１００Ｃ（１００）の平面図である。図８に示される遮蔽部１０１ｄ１に替えて、図８に示される複数の遮蔽部１０１ｄ３が設けられている点を除き、光学装置１００Ｃは、第１実施形態の光学装置１００Ａと同様の構成を備えている。遮蔽部１０１ｄ３は、それぞれ、サブユニット１００ａ１とサブユニット１００ａ２との間に設けられている。また、第１実施形態と同様に、本実施形態でも、各遮蔽部１０１ｄ３と冷媒通路１０９の内面および冷媒とは、ベース１０１を介して熱的に接続されている。
図９は、図８に示された光学装置１００Ｃの遮蔽部１０１ｄ３、ミラー１０３、および吸収部１０１ｅを拡大して示す平面図である。図９に示されるように、遮蔽部１０１ｄ３も、上記第１実施形態と同様に、サブユニット１００ａ１からサブユニット１００ａ２への迷光Ｌｓを遮るとともに、サブユニット１００ａ２からサブユニット１００ａ１への迷光Ｌｓを遮ることができる。
また、遮蔽部１０１ｄ３は、二つの反射面１０１ｄａを有している。サブユニット１００ａ１に対応し当該サブユニット１００ａ１と面した、Ｘ２方向の端部に位置する反射面１０１ｄａ１（１０１ｄａ）は、それぞれ、サブユニット１００ａ１からの迷光ＬｓをＹ方向に反射する。また、サブユニット１００ａ２に対応し当該サブユニット１００ａ２と面した、Ｘ１方向の端部に位置する反射面１０１ｄａ２（１０１ｄａ）は、それぞれ、サブユニット１００ａ２からの迷光ＬｓをＹ方向に反射する。ここで、第１実施形態と同様に、各サブユニット１００ａのＺ方向の位置は、Ｙ方向に向かうにつれてＺ方向の反対方向にずれるとともに、各遮蔽部１０１ｄ３のＺ方向の端部の位置も、Ｙ方向に向かうにつれてＺ方向の反対方向にずれている。よって、各反射光Ｌｓｒは、各遮蔽部１０１ｄ３をＺ方向に超えてＹ方向に進むことができる。このような構成により、各サブユニット１００ａ１からのＸ１方向に進む迷光Ｌｓは、反射面１０１ｄａ１によって反射され、Ｚ方向に平行に並びＹ方向に進む反射光Ｌｓｒとなる。また、各サブユニット１００ａ２からのＸ２方向に進む迷光Ｌｓは、反射面１０１ｄａ２によって反射され、Ｚ方向に平行に並びＹ方向に進む反射光Ｌｓｒとなる。反射面１０１ｄａ１は、第一遮蔽部の一例であり、反射面１０１ｄａ２は、第二遮蔽部の一例である。また、Ｘ１方向は、第一方向の一例であり、Ｘ２方向は、第一方向の反対方向の一例であり、Ｙ方向は、第二方向の一例である。
反射面１０１ｄａ１および反射面１０１ｄａ２からのＹ方向に向かう反射光Ｌｓｒは、吸収部１０１ｅの端面１０１ｅ１に入力される。吸収部１０１ｅは、ベース１０１の表面１０１ｂからＺ方向に突出している。端面１０１ｅ１には、例えば黒色塗料のような、レーザ光のエネルギを熱エネルギに変換する塗料が塗られている。この場合、端面１０１ｅ１は、レーザ光のエネルギを吸収する吸収面として機能する。端面１０１ｅ１は、吸収面とも称されうる。また、端面１０１ｅ１は、当該端面１０１ｅ１において吸収されなかった反射光Ｌｓｒが当該端面１０１ｅ１で反射した場合にあっても遮蔽部１０１ｄ３へ戻らずベース１０１の表面１０１ｂから離れてＹ方向の反対方向とＺ方向との間の方向に進むよう、Ｚ方向に対して傾斜している。すなわち、端面１０１ｅ１の法線方向は、Ｙ方向の反対方向に対して０°よりも大きく９０°よりも小さい仰角を有している。さらに、ベース１０１に設けられた冷媒通路１０９は、吸収部１０１ｅとＺ方向に部分的に重なるように設けられ、吸収部１０１ｅと冷媒通路１０９の内面および冷媒とが、ベース１０１を介して熱的に接続されている。
本実施形態によれば、反射光Ｌｓｒに対応した吸収部１０１ｅによって、例えば、反射光Ｌｓｒすなわち迷光Ｌｓをより確実に処理することができるという利点が得られる。また、本実施形態によれば、複数の反射光Ｌｓｒを、吸収部１０１ｅにおいて纏めて処理することができるため、例えば、複数の反射光Ｌｓｒをそれぞれ処理する吸収部を複数箇所に設けた場合に比べて、部品点数を削減できたり、光学装置１００Ｃの構成をより簡素化することができたりといった利点が得られる。なお、吸収部１０１ｅは、アレイＡ１，Ａ２のそれぞれに対応して設けてもよい。
さらに、本実施形態の光学装置１００Ｃは、図８に示されるように、コンバイナ１０８ａに対応した遮蔽部１０１ｄ２を備えている。遮蔽部１０１ｄ２は、ベース１０１の表面１０１ｂからＺ方向に突出しており、コンバイナ１０８ａにＸ１方向に入力されたレーザ光Ｌ１のうちＹ方向に反射されずにＸ１方向に進んだ迷光Ｌｓ、並びにコンバイナ１０８ａにＹ方向に入力されたレーザ光Ｌ２のうちＹ方向に透過されずに反射されＸ１方向に進んだ迷光Ｌｓを、遮ることができる。また、遮蔽部１０１ｄ２は、コンバイナ１０８ａからの迷光Ｌｓを、コンバイナ１０８ａ、１／２波長板１０８ｃ、ミラー１０８ｂのような光学部品から逸れる方向であってベース１０１の表面１０１ｂから離れる方向に反射する反射面１０１ｄａを有している。さらに、反射面１０１ｄａには、例えば黒色塗料のような、レーザ光のエネルギを熱エネルギに変換する塗料が塗られている。この場合、反射面１０１ｄａは、迷光Ｌｓのエネルギを吸収する吸収面として機能する。反射面１０１ｄａは、吸収面の一例である。また、ベース１０１に設けられた冷媒通路１０９は、遮蔽部１０１ｄ２とＺ方向に部分的に重なるように設けられており、遮蔽部１０１ｄ２と冷媒通路１０９の内面および冷媒とが、ベース１０１を介して熱的に接続されている。このように、遮蔽部１０１ｄ２は、特定の光学素子からの迷光Ｌｓを処理することができ、当該迷光Ｌｓによる他の部位への悪影響を阻止あるいは低減することができる。コンバイナ１０８ａは、光学素子の一例である。アレイＡ１からコンバイナ１０８ａへ入力されるレーザ光Ｌ１は、第一レーザ光の一例であり、Ｘ１方向は、第六方向の一例であり、Ｙ方向は、第七方向の一例である。また、アレイＡ２からコンバイナ１０８ａへ入力されるレーザ光Ｌ２は、第二レーザ光の一例である。
第３実施形態の光学装置１００Ｃにおいても、遮蔽部１０１ｄ３，１０１ｄ２により、上記第１実施形態の光学装置１００Ａと同様の効果が得られる。
［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態の光学装置１００Ｄ（１００）の平面図である。光学装置１００Ｄは、サブユニット１００ａの光学部品の構成が異なる点を除き、第１実施形態の光学装置１００Ａ（１００）と同様の構成を備えている。
本実施形態では、サブユニット１００ａは、発光モジュール１０Ｅ、レンズ４２Ｂ、レンズ４３Ｂ、およびミラー１０３を有している。発光モジュール１０Ｅは、ケース２０を有せず、チップオンサブマウント３０を有している。当該チップオンサブマウント３０は、光学装置１００Ｄの収容室内では露出している。レンズ４２Ｂは、発光素子３２からのレーザ光を、Ｚ方向において、すなわち速軸においてコリメートする。また、レンズ４３Ｂは、レンズ４２Ｂからのレーザ光を、Ｙ方向において、すなわち遅軸においてコリメートする。
第４実施形態の光学装置１００Ｄにおいても、遮蔽部１０１ｄ１により、上記第１実施形態の光学装置１００Ａと同様の効果が得られる。
［第５実施形態］
図１１は、第５実施形態の光学装置１００Ｅ（１００）の平面図である。光学装置１００Ｅは、複数の発光素子３２が、互いに異なる波長（λ１，λ２，・・・，λｎ－１，λｎ）のレーザ光を出力し、１／２波長板１０８ｃを有しない点を除き、上記第４実施形態の光学装置１００Ｄと同様の構成を備えている。複数の波長の間隔は、例えば、中心波長間で、５［ｎｍ］～２０［ｎｍ］である。また、ここで合成される光には、青色のレーザ光が含まれてもよい。
第５実施形態の光学装置１００Ｅにおいても、遮蔽部１０１ｄ１により、上記第１実施形態の光学装置１００Ａと同様の効果が得られる。
［第６実施形態］
図１２は、第６実施形態の光学装置１００Ｆ（１００）の平面図である。光学装置１００Ｆは、外部からのレーザ光を入力する複数の光ファイバ１０７Ａを備えており、発光モジュールを備えていない。複数の光ファイバ１０７Ａは、互いに異なる波長のレーザ光を入力する。光ファイバ１０７Ａは、それぞれ、ファイバ支持部１０６ａに支持されている。光学装置１００Ｆは、光合成装置とも称されうる。
光学装置１００Ｆは、レンズ４４、ミラー１０３、波長フィルタ１０８ｄ、およびレンズ４５を備えている。複数の光ファイバ１０７Ａからのレーザ光は、レンズ４４、ミラー１０３、波長フィルタ１０８ｄ、およびレンズ４５を経由して光ファイバ１０７の端部（不図示）に伝送され、光ファイバ１０７と光学的に結合される。レンズ４４、ミラー１０３、波長フィルタ１０８ｄ、およびレンズ４５は、光学部品の一例である。
ミラー１０３は、Ｘ２方向に進むレーザ光を、Ｙ方向に反射する。また、レンズ４４は、例えば、コリメートレンズであり、レンズ４５は、例えば集光レンズである。
波長フィルタ１０８ｄは、主として、Ｘ２方向へ向かうレーザ光Ｌ１を反射するとともに、Ｙ方向へ向かうレーザ光Ｌ２を透過する。ここで、Ｘ２方向、Ｙ方向、および波長フィルタ１０８ｄの姿勢は、反射するレーザ光と透過するレーザ光とがいずれもＹ方向に向かうよう、設定されている。すなわち、波長フィルタ１０８ｄから出力されＹ方向へ進むレーザ光（主要光）は、レーザ光Ｌ１の反射光とレーザ光Ｌ２の透過光とを含む。波長フィルタ１０８ｄは、光学素子の一例である。レーザ光Ｌ１は、第一レーザ光の一例であり、Ｘ２方向は、第六方向の一例であり、Ｙ方向は、第七方向の一例である。また、レーザ光Ｌ２は、第二レーザ光の一例である。
レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ１とは、例えば、互いに波長が異なる光である。一例として、レーザ光Ｌ１の波長がレーザ光Ｌ２の波長よりも長い場合、波長フィルタ１０８ｄは、例えば、ローパスフィルタである。
また、レーザ光Ｌ１の波長はレーザ光Ｌ２の波長よりも短くてもよい。この場合、波長フィルタ１０８ｄは、例えば、ハイパスフィルタである。
波長フィルタ１０８ｄにおいて、１００％の反射特性および透過特性を得るのは難しく、実際には、レーザ光Ｌ１の透過レーザ光と、レーザ光Ｌ２の反射レーザ光とが生じ、これらは、波長フィルタ１０８ｄからの迷光Ｌｓとなる。迷光Ｌｓは、波長フィルタ１０８ｄからＸ２方向へ向かう。
そこで、光学装置１００Ｆは、波長フィルタ１０８ｄからの迷光を遮るとともに反射する遮蔽部１０１ｄ２を備えている。遮蔽部１０１ｄ２は、上記第３実施形態の光学装置１００Ｃに設けられた遮蔽部１０１ｄ２と、同様の構成を有している。よって、本実施形態においても、遮蔽部１０１ｄ２により、上記第３実施形態の光学装置１００Ｃと同様の効果が得られる。
［第７実施形態］
［光源装置、光ファイバレーザの構成］
図１３は、上記第１～第５実施形態のいずれかの光学装置１００（発光装置）が実装された第７実施形態の光源装置１１０の構成図である。光源装置１１０は、励起光源として、複数の光学装置１００を備えている。複数の光学装置１００から出力されたレーザ光は、光ファイバ１０７を介して光結合部としてのコンバイナ９０に伝送される。光ファイバ１０７の出力端は、複数入力１出力のコンバイナ９０の複数の入力ポートにそれぞれ結合されている。なお、光源装置１１０は、複数の光学装置１００を有するものに限定されるものではなく、少なくとも１つの光学装置１００を有していればよい。また、コンバイナ９０は、上記第６実施形態の光学装置１００Ｆと同様に構成され、遮蔽部１０１ｄ２を備えてもよい。
［第８実施形態］
図１４は、図１３の光源装置１１０が実装された光ファイバレーザ２００の構成図である。光ファイバレーザ２００は、図１３に示された光源装置１１０およびコンバイナ９０と、希土類添加光ファイバ１３０と、出力側光ファイバ１４０と、を備える。希土類添加光ファイバ１３０の入力端及び出力端には、それぞれ高反射ＦＢＧ１２０，１２１（fiber brag grating）が設けられている。
コンバイナ９０の出力端には、希土類添加光ファイバ１３０の入力端が接続され、希土類添加光ファイバ１３０の出力端には、出力側光ファイバ１４０の入力端が接続されている。なお、複数の光学装置１００から出力されるレーザ光を希土類添加光ファイバ１３０に入力する入力部は、コンバイナ９０に換えて他の構成を使用してもよい。例えば、複数の光学装置１００における出力部の光ファイバ１０７を並べて配置し、複数の光ファイバ１０７から出力されたレーザ光を、レンズを含む光学系等の入力部を用いて、希土類添加光ファイバ１３０の入力端に入力するように構成してもよい。希土類添加光ファイバ１３０は、光増幅ファイバの一例である。
第７実施形態の光源装置１１０、あるいは第８実施形態の光ファイバレーザ２００によれば、上記第１～第６実施形態の光学装置１００を備えることにより、上記第１～第６実施形態と同様の効果が得られる。
以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。
例えば、光学部品は、実施形態に開示されたものには限定されず、例えば、プリズムや回折光学素子のような、光を反射、屈折、または回折させる他の光学素子であってもよい。なお、回折光学素子は、例えば、周期の異なる複数の回折格子を複合して一体に構成したものである。
また、サブユニットや、発光モジュール、各光学部品、突出部、遮蔽部等の、構成や、配置、組み合わせは、上記実施形態には限定されない。また、迷光の進行方向も、上述した方向には限定されない。
また、上記実施形態では、遮蔽部１０１ｄ１，１０１ｄ２の反射面１０１ｄａは、図４，７に示されるように、平面状の形状を有しているが、これには限定されず、反射面１０１ｄａは、例えば、図１５に示されるように、凸曲面状の形状を有してもよい。また、図１５の変形例では、反射面１０１ｄａは、迷光Ｌｓが当たる部位のみにおいて曲面状の形状を有しているが、これには限定されず、反射面１０１ｄａは、全体的に曲面状の形状を有してもよい。また、反射面は、凹曲面状の形状を有してもよい。
１０Ａ…発光モジュール（突出部）
１０Ｅ…発光モジュール
２０…ケース
２１…壁部材
２１ａ…ベース
２１ｂ…開口部
２２…窓部材
３０…チップオンサブマウント
３１…サブマウント
３１ａ…メタライズ層
３２…発光素子
４０…光学部品
４０ａ…端面
４１Ａ…レンズ（光学部品、第一光学部品、第二光学部品）
４１ａ…入射面
４１ｂ…出射面
４２Ａ，４２Ｂ…レンズ（光学部品、第一光学部品、第二光学部品）
４２ａ…入射面
４２ｂ…出射面
４３Ａ，４３Ｂ…レンズ（光学部品、第一光学部品、第二光学部品）
４３ａ…入射面
４３ｂ…出射面
４４，４５…レンズ
５０…接合部（接合材）
９０…コンバイナ
１００，１００Ａ～１００Ｆ…光学装置
１００ａ…サブユニット
１００ａ１…サブユニット（第一サブユニット）
１００ａ２…サブユニット（第二サブユニット）
１０１…ベース
１０１ｂ…表面
１０１ｃ…ポスト（突出部）
１０１ｄ１，１０１ｄ２，１０１ｄ３…遮蔽部
１０１ｄａ…反射面（吸収面）
１０１ｄａ１…反射面（第一遮蔽部）
１０１ｄａ２…反射面（第二遮蔽部）
１０１ｅ…吸収部
１０１ｅ１…端面
１０３…ミラー（光学部品、第一光学部品、第二光学部品）
１０４，１０５…集光レンズ（光学部品）
１０６ａ…ファイバ支持部
１０７…光ファイバ
１０７Ａ…光ファイバ
１０８…光合成部
１０８ａ…コンバイナ（光学部品、光学素子）
１０８ｂ…ミラー（光学部品）
１０８ｃ…１／２波長板（光学部品）
１０８ｄ…波長フィルタ（光学部品、光学素子）
１０９…冷媒通路
１０９ａ…入口
１０９ｂ…出口
１１０…光源装置
１２０，１２１…高反射ＦＢＲ
１３０…希土類添加光ファイバ
１４０…出力側光ファイバ
２００…光ファイバレーザ
Ａｘ…中心軸
Ａｘｌ…光軸
Ａ１，Ａ２…アレイ
Ｃ…冷媒
Ｄｒ…方向（第五方向）
Ｌ…レーザ光
Ｌ１…レーザ光（第一レーザ光）
Ｌ２…レーザ光（第二レーザ光）
Ｌｓ…迷光
Ｌｓｒ…反射光
Ｎ…方向（法線方向）
Ｐａ，Ｐｃ…点
Ｐｂ…点（反射点）
Ｐｃｚ…集束点
Ｐｅ…点（端点）
Ｖｃ２…仮想中心面
Ｗｂ…ビーム幅
Ｗｚａ…（Ｚ方向における）ビーム幅
Ｗｚｃ…（Ｚ方向におけるコリメートされた）ビーム幅
Ｘ…方向
Ｘｄ…距離
Ｘ１…方向（第一方向、第三方向、第六方向）
Ｘ２…方向（第一方向の反対方向、第三方向の反対方向、第六方向）
Ｙ…方向（第二方向、第七方向）
Ｚ…方向（第四方向）
Ｚｄ…距離
α…入射角

Claims (17)

  1. ベースと、
    前記ベース上に設けられ、レーザ光を出力する発光素子と、
    前記ベース上に設けられ、前記発光素子から出力されたレーザ光を光ファイバに導き当該光ファイバに結合する複数の光学部品と、
    前記ベース上に設けられ、前記光学部品としての第一光学部品において所定の光路から外れ前記光学部品としての第二光学部品に向かう迷光を遮るとともに、当該迷光を前記第一光学部品から逸れる方向に反射する遮蔽部と、
    を備えた、光学装置。
  2. 前記遮蔽部は、前記迷光を前記ベースから離れる方向に反射する、請求項１に記載の光学装置。
  3. 前記遮蔽部は、前記迷光を反射するとともに吸収する、請求項１または２に記載の光学装置。
  4. 前記第一光学部品は、前記ベースに接合材を介して固定され、
    前記遮蔽部は、前記接合材に向かう前記迷光を遮る、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の光学装置。
  5. 前記第一光学部品は、前記ベースの表面から突出した突出部に前記接合材を介して固定された、請求項４に記載の光学装置。
  6. 第一方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む第一サブユニットと、
    前記第一方向の反対方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む第二サブユニットと、
    を備え、
    前記遮蔽部は、前記第一サブユニットからの前記第一方向へ進む前記迷光、および前記第二サブユニットからの前記第一方向の反対方向へ進む前記迷光のうち、少なくとも一方を遮るとともに反射する、請求項１～５のうちいずれか一つに記載の光学装置。
  7. 前記遮蔽部は、前記第一サブユニットからの前記第一方向へ進む前記迷光、および前記第二サブユニットからの前記第一方向の反対方向へ進む前記迷光の双方を遮るとともに反射する、請求項６に記載の光学装置。
  8. 前記遮蔽部は、前記第一サブユニットと前記第二サブユニットとの間に位置した、請求項６または７に記載の光学装置。
  9. それぞれ第一方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む複数の第一サブユニットと、
    前記第一サブユニットのそれぞれに対応して設けられ、それぞれ前記第一方向へ進む前記迷光を遮るとともに当該迷光を第二方向へ反射する前記遮蔽部としての複数の遮蔽部と、
    前記複数の遮蔽部で反射された前記迷光を受光して吸収する吸収部と、
    を備えた、請求項１～８のうちいずれか一つに記載の光学装置。
  10. それぞれ第一方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む複数の第一サブユニットと、
    前記第一サブユニットのそれぞれに対応して設けられ、それぞれ前記第一方向へ進む前記迷光を遮るとともに当該迷光を第二方向へ反射する複数の遮蔽部としての複数の第一遮蔽部と、
    それぞれ第一方向の反対方向にレーザ光を伝送する少なくとも一つの前記光学部品を含む複数の第二サブユニットと、
    前記第二サブユニットのそれぞれに対応して設けられ、それぞれ前記第一方向の反対方向へ進む前記迷光を遮るとともに当該迷光を前記第二方向へ反射する複数の遮蔽部としての複数の第二遮蔽部と、
    前記複数の第一遮蔽部および前記複数の第二遮蔽部からの前記迷光を受光して吸収する吸収部と、
    を備えた、請求項１～９のうちいずれか一つに記載の光学装置。
  11. 前記遮蔽部が、第三方向に向かう前記迷光を当該第三方向の反対方向と前記第三方向に直交する第四方向との間の第五方向へ反射する反射面を有し、
    前記光学部品が、前記反射面に対して前記第三方向の反対方向に離間し、前記ベースの表面から前記第四方向へ突出し、前記第三方向の端面における前記第四方向の端部である端点を有した構成において、
    前記端点と前記反射面における前記迷光の光軸の位置である反射点との前記第三方向における距離をＸｄ、
    前記光軸と前記端点との前記第四方向における距離をＺｄ、
    前記迷光の前記反射面に対する入射角をα、
    前記迷光のビーム幅をＷｂとしたとき、
    次の式（１）
    Ｘｄ・ｔａｎ（２α）－０．５・Ｗｂ／ｃｏｓ（２α）＞Ｚｄ ・・・（１）
    を満たす、請求項１～１０のうちいずれか一つに記載の光学装置。
  12. 前記ベースには、冷媒が通る冷却通路が設けられ、
    前記遮蔽部は、前記ベースを介して前記冷媒と熱的に接続された、請求項１～１１のうちいずれか一つに記載の光学装置。
  13. レーザ光を光ファイバに導き当該光ファイバに結合する複数の光学部品と、
    前記光学部品において所定の光路から外れた迷光を遮るとともに、当該迷光を前記光学部品から逸れる方向に反射する遮蔽部と、
    を備えた、光学装置。
  14. 前記複数の光学部品が設けられた表面を有したベースを備え、
    前記遮蔽部は、前記表面から突出するとともに、前記迷光を前記表面から離れる方向に反射する、請求項１３に記載の光学装置。
  15. 前記光学部品として、第六方向に進む第一レーザ光を第七方向に反射するとともに前記第七方向に進む第二レーザ光を透過する光学素子を備え、
    前記光学素子からの迷光が、前記光学素子で反射されず当該光学素子から前記第六方向に進む前記第一レーザ光の迷光、および前記光学素子で透過されず当該光学素子から前記第六方向に進む前記第二レーザ光の迷光のうち少なくとも一方を含み、
    前記遮蔽部は、前記光学素子に対して前記第六方向に離れて位置された、請求項１～１４のうちいずれか一つに記載の光学装置。
  16. 請求項１～１２のうちいずれか一つに記載の光学装置を備えた、光源装置。
  17. 請求項１６に記載の光源装置と、
    前記光源装置から出射されたレーザ光を増幅する光増幅ファイバと、
    を備えた、光ファイバレーザ。
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