JP2024058271A - Laser Module - Google Patents

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Kenji Anzai
紘一 井上
Koichi Inoue
鈴歌 井原
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Abstract

To provide a laser module that can be miniaturized.SOLUTION: An arrayed laser beam generation unit 21 generates and emits an arrayed laser beam in which laser beams are arrayed. The array laser beam is incident on an optical unit 123. The optical unit 123 includes a polarizing beam splitter 12, and a wave plate 13 that is integrated with the polarizing beam splitter 12 by being joined by diffusion bonding to a first incident surface of the polarizing beam splitter 12 into which the arrayed laser beam is incident. The polarizing beam splitter 12 and the wave plate 13 are formed into a rectangular parallelepiped in which the first dimension in the direction perpendicular to the arrangement direction of the arrayed laser beams on the first incidence surface and the second incidence surface of the wave plate 13 into which the arrayed laser beams are incident is smaller than the second dimension in the arrangement direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザモジュールに関する。 The present invention relates to a laser module.

特許文献1に記載されているようなレーザモジュールは、レーザ発振器の励起光源として用いられる。 A laser module such as that described in Patent Document 1 is used as an excitation light source for a laser oscillator.

特開2021-180273号公報JP 2021-180273 A

近年、レーザモジュールの高出力化が求められている。レーザモジュールを高出力化するには、光源であるレーザダイオード自体の出力を向上させるか、レーザダイオードの数を増やせばよい。レーザダイオードより射出されるレーザビームの出力は数ワットから数十ワットであり、出力を向上させるには限界がある。そこで、レーザダイオードの数を増やすことによりレーザモジュールを高出力化することが可能となる。 In recent years, there has been a demand for higher output laser modules. To increase the output of a laser module, the output of the laser diode itself, which is the light source, can be improved, or the number of laser diodes can be increased. The output of the laser beam emitted from a laser diode is from a few watts to a few tens of watts, and there is a limit to how much the output can be increased. Therefore, it is possible to increase the output of a laser module by increasing the number of laser diodes.

複数のレーザダイオードから射出されるレーザビームは、互いに同じ波長を有し、伝送用の光ファイバに入射されるまでの光路長が互いに異なる。その同じ波長を有する複数のレーザビームにおける各レーザビームは、各レーザビーム用の光学部品に入射したり反射したりして、光ファイバへと伝送される。このとき、各レーザビームは他のレーザビーム用の光学部品によって進行が妨げられないようにして、複数のレーザビームを高さ方向に配列させた状態で光ファイバまで伝送する必要がある。 The laser beams emitted from multiple laser diodes have the same wavelength, but have different optical path lengths before entering the optical fiber for transmission. Each of the multiple laser beams with the same wavelength enters or is reflected by the optical components for each laser beam and is transmitted to the optical fiber. At this time, each laser beam must be transmitted to the optical fiber in a state where the multiple laser beams are aligned in the height direction so that their progression is not impeded by the optical components for the other laser beams.

すると、レーザモジュールが備える光学部品は高さ方向に配列させた状態の複数のレーザビームを入射しなければならないため、光学部品が大型化する。光学部品が大型化すればレーザモジュールが大型化して、コストが高くなる。レーザモジュールを低コスト化するため、レーザモジュールの小型化が求められている。 As a result, the optical components in the laser module must be large in size because they must be able to receive multiple laser beams aligned in the height direction. Larger optical components also mean larger laser modules, which increases costs. There is a demand for smaller laser modules to reduce their cost.

1またはそれ以上の実施形態の一態様は、レーザビームが配列した配列レーザビームを生成して射出する配列レーザビーム生成部と、前記配列レーザビームが入射される光学ユニットとを備え、前記光学ユニットは、偏光ビームスプリッタと、前記配列レーザビームが入射される前記偏光ビームスプリッタの第1の入射面に拡散接合によって接合されることによって前記偏光ビームスプリッタと一体化されている波長板とを含み、前記偏光ビームスプリッタ及び前記波長板は、前記第1の入射面及び前記配列レーザビームが入射される前記波長板の第2の入射面における前記配列レーザビームの配列方向と直交する方向の第1の寸法が前記配列方向の第2の寸法より小さい直方体に形成されているレーザモジュールを提供する。 One aspect of one or more embodiments provides a laser module that includes an arrayed laser beam generating unit that generates and emits an arrayed laser beam in which laser beams are arrayed, and an optical unit to which the arrayed laser beam is incident, the optical unit including a polarizing beam splitter and a wave plate that is integrated with the polarizing beam splitter by being bonded by diffusion bonding to a first incident surface of the polarizing beam splitter to which the arrayed laser beam is incident, the polarizing beam splitter and the wave plate being formed into a rectangular parallelepiped in which a first dimension in a direction perpendicular to the array direction of the arrayed laser beam at the first incident surface and a second incident surface of the wave plate to which the arrayed laser beam is incident is smaller than a second dimension in the array direction.

1またはそれ以上の実施形態の一態様によれば、偏光ビームスプリッタと波長板とが拡散接合によって接合されているからレーザモジュールが小型化される。1またはそれ以上の実施形態の一態様によれば、偏光ビームスプリッタ及び波長板は配列レーザビームの配列方向と直交する方向の第1の寸法が配列方向の第2の寸法より小さい直方体に形成されているので、レーザモジュールがさらに小型化される。 According to one aspect of one or more embodiments, the polarizing beam splitter and the wave plate are bonded by diffusion bonding, thereby miniaturizing the laser module. According to one aspect of one or more embodiments, the polarizing beam splitter and the wave plate are formed into a rectangular parallelepiped in which a first dimension in a direction perpendicular to the array direction of the arrayed laser beams is smaller than a second dimension in the array direction, thereby further miniaturizing the laser module.

1またはそれ以上の実施形態に係るレーザモジュールによれば、レーザモジュールを小型化することができる。 The laser module according to one or more embodiments allows the laser module to be miniaturized.

図1は、第1実施形態に係るレーザモジュールを示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a laser module according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係るレーザモジュールにおける光学ユニットの好ましい構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a preferred configuration of an optical unit in the laser module according to the first embodiment. 図3は、第2実施形態に係るレーザモジュールを示す部分平面図である。FIG. 3 is a partial plan view showing a laser module according to the second embodiment. 図4は、第2実施形態に係るレーザモジュールにおける光学ユニットの好ましい構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a preferred configuration of an optical unit in the laser module according to the second embodiment.

1またはそれ以上の実施形態に係るレーザモジュールは、レーザビームが配列した配列レーザビームを生成して射出する配列レーザビーム生成部と、前記配列レーザビームが入射される光学ユニットとを備える。前記光学ユニットは、偏光ビームスプリッタと、前記配列レーザビームが入射される前記偏光ビームスプリッタの第1の入射面に拡散接合によって接合されることによって前記偏光ビームスプリッタと一体化されている波長板とを含む。前記偏光ビームスプリッタ及び前記波長板は、前記第1の入射面及び前記配列レーザビームが入射される前記波長板の第2の入射面における前記配列レーザビームの配列方向と直交する方向の第1の寸法が前記配列方向の第2の寸法より小さい直方体に形成されている。 The laser module according to one or more embodiments includes an arrayed laser beam generating unit that generates and emits an arrayed laser beam in which laser beams are arrayed, and an optical unit on which the arrayed laser beam is incident. The optical unit includes a polarizing beam splitter and a wave plate that is integrated with the polarizing beam splitter by being bonded by diffusion bonding to a first incident surface of the polarizing beam splitter on which the arrayed laser beam is incident. The polarizing beam splitter and the wave plate are formed into a rectangular parallelepiped in which a first dimension in a direction perpendicular to the array direction of the arrayed laser beam at the first incident surface and a second incident surface of the wave plate on which the arrayed laser beam is incident is smaller than a second dimension in the array direction.

以下、各実施形態に係るレーザモジュールについて、添付図面を参照して具体的に説明する。 The laser modules according to each embodiment will be described in detail below with reference to the attached drawings.

<第1実施形態>
図1において、第1実施形態に係るレーザモジュール100は、筐体10内に、チップオンサブマウント(以下、COS)1a~1k及び1mを備える。COS1a~1mのうちのいずれかを特定しないCOSをCOS1と称することとする。各COS1は、レーザビームを射出するレーザダイオード2を含む。COS1a~1fのレーザダイオード2は主としてP偏光を含むレーザビームを+X方向に射出し、COS1g~1mのレーザダイオード2は主としてP偏光を含むレーザビームを-X方向に射出する。各COS1のレーザダイオード2より射出されるレーザビームは互いに同じ波長を有する。
First Embodiment
1, a laser module 100 according to the first embodiment includes chip-on-submounts (hereinafter, COS) 1a to 1k and 1m in a housing 10. An unspecified COS among COS 1a to 1m will be referred to as COS 1. Each COS 1 includes a laser diode 2 that emits a laser beam. The laser diodes 2 of COS 1a to 1f emit laser beams that mainly include P-polarized light in the +X direction, and the laser diodes 2 of COS 1g to 1m emit laser beams that mainly include P-polarized light in the -X direction. The laser beams emitted from the laser diode 2 of each COS 1 have the same wavelength.

COS1a~1fは、それぞれ、筐体10の底面に階段状に設けた配置面6a~6fに固定されている。配置面6a~6fは、配置面6aが最も高い位置にあり、配置面6aから配置面6fまで順に低くなっている。COS1g~1k及び1mは、それぞれ、筐体10の底面に階段状に設けた配置面6g~6k及び6mに固定されている。配置面6g~6k及び6mは、配置面6gが最も高い位置にあり、配置面6gから配置面6mまで順に低くなっている。 COS 1a to 1f are fixed to placement surfaces 6a to 6f, respectively, which are provided in a stepped manner on the bottom surface of the housing 10. Of the placement surfaces 6a to 6f, placement surface 6a is at the highest position, and the surfaces decrease in order from placement surface 6a to placement surface 6f. COS 1g to 1k and 1m are fixed to placement surfaces 6g to 6k and 6m, respectively, which are provided in a stepped manner on the bottom surface of the housing 10. Of the placement surfaces 6g to 6k and 6m, placement surface 6g is at the highest position, and the surfaces decrease in order from placement surface 6g to placement surface 6m.

COS1a~1fの各端面には、レーザダイオード2と対向するように、速軸コリメートレンズ3a~3fが配置されている。COS1g~1k及び1mの各端面には、レーザダイオード2と対向するように、速軸コリメートレンズ3g~3k及び3mが配置されている。速軸コリメートレンズ3a~3mのうちのいずれかを特定しない速軸コリメートレンズを速軸コリメートレンズ3と称することとする。各速軸コリメートレンズ3の射出面は、レーザビームを速軸方向に平行光化するような曲面を有する。 Fast axis collimating lenses 3a to 3f are arranged on each end face of COS 1a to 1f so as to face the laser diode 2. Fast axis collimating lenses 3g to 3k and 3m are arranged on each end face of COS 1g to 1k and 1m so as to face the laser diode 2. A fast axis collimating lens that does not specify which of the fast axis collimating lenses 3a to 3m it is will be referred to as a fast axis collimating lens 3. The exit surface of each fast axis collimating lens 3 has a curved surface that collimates the laser beam in the fast axis direction.

配置面6a~6fには、それぞれ、遅軸コリメートレンズ4a~4f、及びミラー5a~5fが固定されている。配置面6g~6k及び6mには、それぞれ、遅軸コリメートレンズ4g~4k及び4m、及びミラー5g~5k及び5mが固定されている。遅軸コリメートレンズ4a~4mのうちのいずれかを特定しない遅軸コリメートレンズを遅軸コリメートレンズ4と称し、ミラー5a~5mのうちのいずれかを特定しないミラーをミラー5と称することとする。各遅軸コリメートレンズ4の射出面は、レーザビームを遅軸方向に平行光化するような曲面を有する。 Slow-axis collimating lenses 4a to 4f and mirrors 5a to 5f are fixed to the arrangement surfaces 6a to 6f, respectively. Slow-axis collimating lenses 4g to 4k and 4m and mirrors 5g to 5k and 5m are fixed to the arrangement surfaces 6g to 6k and 6m, respectively. A slow-axis collimating lens that does not specify which of the slow-axis collimating lenses 4a to 4m is referred to as a slow-axis collimating lens 4, and a mirror that does not specify which of the mirrors 5a to 5m is referred to as a mirror 5. The exit surface of each slow-axis collimating lens 4 has a curved surface that collimates the laser beam in the slow-axis direction.

各速軸コリメートレンズ3及び各遅軸コリメートレンズ4によって速軸方向及び遅軸方向の双方にコリメート光とされたレーザビームは、各ミラー5で反射して進行方向が90度曲げられる。ミラー5a~5fは階段状の配置面6a~6fに配置されているから、ミラー5a~5fから+Y方向に射出されるレーザビームは、高さ方向に配列した状態で進行する第1の配列レーザビームとなる。同様に、ミラー5g~5mは階段状の配置面6g~6mに配置されているから、ミラー5g~5mから+Y方向に射出されるレーザビームは、高さ方向に配列した状態で進行する第2の配列レーザビームとなる。 The laser beams collimated in both the fast axis direction and the slow axis direction by each fast axis collimating lens 3 and each slow axis collimating lens 4 are reflected by each mirror 5 and their traveling direction is bent by 90 degrees. Since mirrors 5a to 5f are arranged on stepped arrangement surfaces 6a to 6f, the laser beams emitted in the +Y direction from mirrors 5a to 5f become a first arranged laser beam that travels in an array in the height direction. Similarly, since mirrors 5g to 5m are arranged on stepped arrangement surfaces 6g to 6m, the laser beams emitted in the +Y direction from mirrors 5g to 5m become a second arranged laser beam that travels in an array in the height direction.

COS1a~1f、速軸コリメートレンズ3a~3f、遅軸コリメートレンズ4a~4f、及びミラー5a~5fは、第1の配列レーザビームを生成して射出する第1の配列レーザビーム生成部21を構成する。COS1g~1m、速軸コリメートレンズ3g~3m、遅軸コリメートレンズ4g~4m、及びミラー5g~5mは、第2の配列レーザビームを生成して射出する第2の配列レーザビーム生成部22を構成する。 COS 1a-1f, fast axis collimating lenses 3a-3f, slow axis collimating lenses 4a-4f, and mirrors 5a-5f constitute a first array laser beam generating unit 21 that generates and emits a first array laser beam. COS 1g-1m, fast axis collimating lenses 3g-3m, slow axis collimating lenses 4g-4m, and mirrors 5g-5m constitute a second array laser beam generating unit 22 that generates and emits a second array laser beam.

筐体10の+Y方向の端部の底面には、三角柱状のミラー11、偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13とが一体化された光学ユニット123、波長安定化素子14、速軸集束レンズ15、遅軸集束レンズ16が固定されている。偏光ビームスプリッタ12及び1/2波長板13は光学部品である。第2の配列レーザビーム生成部22より射出された主としてP偏光を含む第2の配列レーザビームは、ミラー11の光学薄膜11aで反射して進行方向が90度曲げられて、偏光ビームスプリッタ12に入射する。光学薄膜11aは誘電体多層膜によって構成されている。ミラー11で反射した第2の配列レーザビームは、偏光ビームスプリッタ12の光学薄膜12aを透過して-X方向に進行する。 A triangular prism-shaped mirror 11, an optical unit 123 in which a polarizing beam splitter 12 and a half-wave plate 13 are integrated, a wavelength stabilizing element 14, a fast-axis focusing lens 15, and a slow-axis focusing lens 16 are fixed to the bottom surface of the end of the +Y direction of the housing 10. The polarizing beam splitter 12 and the half-wave plate 13 are optical components. The second array laser beam, which is mainly P-polarized light and is emitted from the second array laser beam generating unit 22, is reflected by the optical thin film 11a of the mirror 11, and its traveling direction is bent by 90 degrees, and it enters the polarizing beam splitter 12. The optical thin film 11a is made of a dielectric multilayer film. The second array laser beam reflected by the mirror 11 passes through the optical thin film 12a of the polarizing beam splitter 12 and travels in the -X direction.

第1の配列レーザビーム生成部21より射出された主としてP偏光を含む第1の配列レーザビームは、1/2波長板13に入射されて主としてS偏光に変換される。主としてS偏光に変換された第1の配列レーザビームは、偏光ビームスプリッタ12の光学薄膜12aで反射して進行方向が90度曲げられて-X方向に進行する。光学ユニット123からは、第1の配列レーザビームと第2の配列レーザビームとが合成された合成配列レーザビームが射出される。 The first array laser beam, which is emitted from the first array laser beam generating unit 21 and contains mainly P-polarized light, is incident on the half-wave plate 13 and converted to mainly S-polarized light. The first array laser beam, which has been converted to mainly S-polarized light, is reflected by the optical thin film 12a of the polarizing beam splitter 12, and its traveling direction is bent by 90 degrees and travels in the -X direction. A composite array laser beam, which is a combination of the first array laser beam and the second array laser beam, is emitted from the optical unit 123.

合成配列レーザビームは波長安定化素子14に入射されて波長が安定化され、速軸集束レンズ15及び遅軸集束レンズ16によって速軸方向及び遅軸方向に集束される。なお、レーザビームの波長は任意である。筐体10には、円筒状のファイバ保持部17を介して光ファイバ18が装着されている。集束された合成配列レーザビームは、光ファイバ18の端面18eに入射して伝送される。 The composite array laser beam is incident on the wavelength stabilizing element 14 to stabilize the wavelength, and is focused in the fast axis direction and the slow axis direction by the fast axis focusing lens 15 and the slow axis focusing lens 16. The wavelength of the laser beam is arbitrary. An optical fiber 18 is attached to the housing 10 via a cylindrical fiber holding portion 17. The focused composite array laser beam is incident on the end face 18e of the optical fiber 18 and transmitted.

各COS1のレーザダイオード2より射出されて光ファイバ18に入射されるレーザビームは、光路長が互いに異なる。COS1a~1fのレーザダイオード2より射出される各レーザビームは、他のレーザビーム用の光学部品によって進行が妨げられることなく伝送され、互いに干渉しないように配列した状態の第1の配列レーザビームとして伝送される。あるレーザビームが他のレーザビーム用の光学部品によって進行が妨げられないようにするとは、例えばCOS1aから射出されたレーザビームがミラー5b~5fによって進行が妨げられないようにするということである。 The laser beams emitted from the laser diode 2 of each COS1 and incident on the optical fiber 18 have different optical path lengths. Each laser beam emitted from the laser diode 2 of COS1a to 1f is transmitted without being impeded by optical components for other laser beams, and is transmitted as a first arrayed laser beam arranged so as not to interfere with each other. Preventing the progression of a laser beam from being impeded by optical components for other laser beams means, for example, preventing the progression of the laser beam emitted from COS1a from being impeded by mirrors 5b to 5f.

また、COS1g~1mのレーザダイオード2より射出される各レーザビームは、他のレーザビーム用の光学部品によって進行が妨げられることなく伝送され、互いに干渉しないように配列した状態の第2の配列レーザビームとして伝送される。よって、レーザモジュール100によって生成される合成配列レーザビームは高効率である。 In addition, each laser beam emitted from the laser diodes 2 of COS 1g to 1m is transmitted without being impeded by optical components for other laser beams, and is transmitted as a second array laser beam arranged so as not to interfere with each other. Therefore, the composite array laser beam generated by the laser module 100 is highly efficient.

以上のように構成されたレーザモジュール100において、光学ユニット123は次のように構成されているのがよい。偏光ビームスプリッタ12は無色の光学ガラスで形成され、1/2波長板13は石英で形成されている。従って、偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13との材質が異なるから両者の熱膨張率が異なる。熱膨張率が異なる2つの部材の接合には接着剤が用いられることがある。しかしながら、光学ユニット123には高出力のレーザビームが入射するので、偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13とを接着剤で接合すると接着剤が焼損する。よって、偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13との接合に接着剤を用いることは適切でない。 In the laser module 100 configured as above, the optical unit 123 is preferably configured as follows. The polarizing beam splitter 12 is made of colorless optical glass, and the half-wave plate 13 is made of quartz. Therefore, the polarizing beam splitter 12 and the half-wave plate 13 are made of different materials, and therefore have different thermal expansion coefficients. An adhesive may be used to join two members with different thermal expansion coefficients. However, since a high-power laser beam is incident on the optical unit 123, if the polarizing beam splitter 12 and the half-wave plate 13 are joined with an adhesive, the adhesive will burn out. Therefore, it is not appropriate to use an adhesive to join the polarizing beam splitter 12 and the half-wave plate 13.

ガラス等の2つの部材の接着剤を用いない直接的な接合方法として、2つの部材の分子の引き合う力を利用して2つの部材を接合するオプティカルコンタクトが用いられることがある。ところが、オプティカルコンタクトは接合強度が弱いため、熱膨張率が異なる偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13との接合にオプティカルコンタクトを用いると、100度近くまで上昇する温度変化によって、接合されている1/2波長板13が剥がれてしまう。 As a direct bonding method for two components such as glass without using adhesive, optical contact is sometimes used, which utilizes the molecular attraction between the two components to bond the two components. However, because optical contact has a weak bonding strength, if optical contact is used to bond the polarizing beam splitter 12 and the 1/2 wavelength plate 13, which have different thermal expansion coefficients, the bonded 1/2 wavelength plate 13 will peel off due to temperature changes that rise to nearly 100 degrees.

そこで、第1実施形態においては、偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13との接合面で原子の拡散が発生する高温下で両者を熱処理する拡散接合を用いて、偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13とを接合している。偏光ビームスプリッタ12の第1の配列レーザビームが入射される面を第1の入射面とすると、1/2波長板13は第1の入射面に拡散接合によって接合されることによって、偏光ビームスプリッタ12と一体化されている。 Therefore, in the first embodiment, the polarizing beam splitter 12 and the half-wave plate 13 are bonded together using diffusion bonding, in which the polarizing beam splitter 12 and the half-wave plate 13 are heat-treated at a high temperature at which atomic diffusion occurs at the bonding surface between them. If the surface of the polarizing beam splitter 12 on which the first array laser beam is incident is defined as the first incident surface, the half-wave plate 13 is bonded to the first incident surface by diffusion bonding, and is integrated with the polarizing beam splitter 12.

第1実施形態においては、特許文献1に記載のように偏光ビームスプリッタと1/2波長板とを互いに離隔して配置するのではなく、偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13が一体化された光学ユニット123を用いることで、レーザモジュール100を小型化することができる。しかも、偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13とを接着剤を用いることなく拡散接合によって一体化しているので、接着剤が焼損するという不具合が発生せず、高熱により1/2波長板13が剥がれてしまうという不具合もほとんど発生しない。 In the first embodiment, instead of disposing the polarizing beam splitter and the half-wave plate at a distance from each other as described in Patent Document 1, the laser module 100 can be made smaller by using an optical unit 123 in which the polarizing beam splitter 12 and the half-wave plate 13 are integrated. Moreover, since the polarizing beam splitter 12 and the half-wave plate 13 are integrated by diffusion bonding without using an adhesive, there is no problem with the adhesive being burned out, and there is almost no problem with the half-wave plate 13 peeling off due to high heat.

さらに、光学ユニット123を次のように構成することが好ましい。1/2波長板13の第1の配列レーザビームが入射される面を第2の入射面とする。図2に示すように、偏光ビームスプリッタ12の第1の入射面、及び1/2波長板13の第2の入射面の幅をW1とし、高さをH1とする。幅W1とは、第1及び第2の入射面における第1の配列レーザビームの配列方向と直交する方向の両端間の第1の寸法である。高さH1とは、第1及び第2の入射面における配列方向の両端間の第2の寸法である。光学ユニット123は、幅W1(第1の寸法)が高さH1(第2の寸法)より小さい直方体である。 Furthermore, it is preferable to configure the optical unit 123 as follows. The surface of the half-wave plate 13 on which the first array laser beam is incident is the second incident surface. As shown in FIG. 2, the width of the first incident surface of the polarizing beam splitter 12 and the second incident surface of the half-wave plate 13 is W1, and the height is H1. The width W1 is the first dimension between both ends in the direction perpendicular to the array direction of the first array laser beam on the first and second incident surfaces. The height H1 is the second dimension between both ends in the array direction on the first and second incident surfaces. The optical unit 123 is a rectangular parallelepiped with the width W1 (first dimension) smaller than the height H1 (second dimension).

一般的な偏光ビームスプリッタは立方体のキューブ型である。配列されたレーザビームを入射する偏光ビームスプリッタとしてキューブ型の偏光ビームスプリッタを用いると、配列数が増えるほど筐体10の底面における設置面積が増え、レーザモジュール100を小型化することができない。光学ユニット123を直方体とすることにより、レーザモジュール100を小型化することが可能となる。 A typical polarizing beam splitter is a cube type. If a cube type polarizing beam splitter is used as the polarizing beam splitter to which the arranged laser beams are incident, the installation area on the bottom surface of the housing 10 increases as the number of arrangements increases, and the laser module 100 cannot be made compact. By making the optical unit 123 a rectangular parallelepiped, it is possible to make the laser module 100 compact.

図2において、幅W1を、第1の配列レーザビームの配列方向と直交する方向の幅である第3の寸法と同じ寸法とするのがよい。高さH1は、図1に示す例では第1の配列レーザビームの高さ方向の6個のレーザビームが入射可能な高さとすればよい。光学ユニット123の幅W1を第1の配列レーザビームの幅と同じ幅とすることにより、筐体10の底面における設置面積を最小にすることができ、レーザモジュール100をさらに小型化することが可能となる。 In FIG. 2, it is preferable that the width W1 is the same as the third dimension, which is the width in a direction perpendicular to the array direction of the first array laser beam. In the example shown in FIG. 1, the height H1 may be set to a height that allows six laser beams to be incident in the height direction of the first array laser beam. By making the width W1 of the optical unit 123 the same as the width of the first array laser beam, the installation area on the bottom surface of the housing 10 can be minimized, and the laser module 100 can be further miniaturized.

<第2実施形態>
図3に示す第2実施形態に係るレーザモジュール200において、第1の配列レーザビーム生成部23は、COS1、速軸コリメートレンズ3、遅軸コリメートレンズ4、ミラー5の組を9組備える。第2の配列レーザビーム生成部24も、COS1、速軸コリメートレンズ3、遅軸コリメートレンズ4、ミラー5の組を9組備える。
Second Embodiment
3, the first array laser beam generating unit 23 includes nine sets of a COS 1, a fast axis collimating lens 3, a slow axis collimating lens 4, and a mirror 5. The second array laser beam generating unit 24 also includes nine sets of a COS 1, a fast axis collimating lens 3, a slow axis collimating lens 4, and a mirror 5.

第1の配列レーザビーム生成部23は、図1の第1の配列レーザビーム生成部21と同様に、第1の配列レーザビームを生成して射出する。第2の配列レーザビーム生成部24は、図1の第2の配列レーザビーム生成部22と同様に、第2の配列レーザビームを生成して射出する。第1及び第2の配列レーザビームを構成する各レーザビームは、他のレーザビーム用の光学部品によって進行が妨げられることなく伝送され、互いに干渉しないように配列されている。図3において、筐体10は図示が省略されている。 The first array laser beam generating unit 23 generates and emits a first array laser beam, similar to the first array laser beam generating unit 21 in FIG. 1. The second array laser beam generating unit 24 generates and emits a second array laser beam, similar to the second array laser beam generating unit 22 in FIG. 1. Each laser beam constituting the first and second array laser beams is transmitted without being impeded by optical components for other laser beams, and is arranged so as not to interfere with each other. In FIG. 3, the housing 10 is not shown.

第1の配列レーザビームは、ミラー31で反射して進行方向が90度曲げられて、光学ユニット123’に入射する。第2の配列レーザビームは、ミラー32で反射して進行方向が90度曲げられて、光学ユニット123’に入射する。光学ユニット123’は偏光ビームスプリッタ12’と1/2波長板13’とを備え、偏光ビームスプリッタ12’の第1の入射面に1/2波長板13’が拡散接合によって接合されて、両者が一体化されている。1/2波長板13’には、第1の配列レーザビームと第2の配列レーザビームとがレーザビームの配列方向と直交する方向に並べられた状態で入射する。 The first array laser beam is reflected by mirror 31, its traveling direction is bent by 90 degrees, and enters optical unit 123'. The second array laser beam is reflected by mirror 32, its traveling direction is bent by 90 degrees, and enters optical unit 123'. Optical unit 123' includes polarizing beam splitter 12' and 1/2 wavelength plate 13', and 1/2 wavelength plate 13' is bonded to the first entrance surface of polarizing beam splitter 12' by diffusion bonding, integrating the two. The first array laser beam and the second array laser beam enter 1/2 wavelength plate 13' in a state where they are aligned in a direction perpendicular to the laser beam array direction.

第1及び第2の配列レーザビームは、偏光ビームスプリッタ12’の光学薄膜12a’で反射して進行方向が90度曲げられる。 The first and second arrayed laser beams are reflected by the optical thin film 12a' of the polarizing beam splitter 12' and their direction of travel is bent by 90 degrees.

図4に示すように、偏光ビームスプリッタ12’の第1の入射面、及び1/2波長板13’の第2の入射面の幅をW2とし、高さをH2とする。幅W2とは、第1及び第2の入射面における、第1及び第2の配列レーザビームの配列方向と直交する方向の両端間の第1の寸法である。高さH2とは、第1及び第2の入射面における配列方向の両端間の第2の寸法である。光学ユニット123’は、幅W2(第1の寸法)が高さH2(第2の寸法)より小さい直方体である。光学ユニット123’を直方体とすることにより、レーザモジュール200を小型化することが可能となる。 As shown in FIG. 4, the width of the first incident surface of the polarizing beam splitter 12' and the second incident surface of the 1/2 wavelength plate 13' are W2 and H2, respectively. The width W2 is a first dimension between both ends of the first and second incident surfaces in a direction perpendicular to the arrangement direction of the first and second arrayed laser beams. The height H2 is a second dimension between both ends of the first and second incident surfaces in the arrangement direction. The optical unit 123' is a rectangular parallelepiped with the width W2 (first dimension) smaller than the height H2 (second dimension). By making the optical unit 123' a rectangular parallelepiped, it is possible to miniaturize the laser module 200.

図4において、幅W2を、並べられた第1及び第2の配列レーザビームの配列方向と直交する方向の第4の寸法と同じ寸法とするのがよい。高さH2は、図3に示す例では第1及び第2の配列レーザビームの高さ方向の9個のレーザビームが入射可能な高さとすればよい。光学ユニット123’の幅W2を並べられた第1及び第2の配列レーザビームの幅と同じ幅とすることにより、筐体10の底面における設置面積を最小にすることができ、レーザモジュール200をさらに小型化することが可能となる。 In FIG. 4, it is preferable that the width W2 is the same as the fourth dimension in the direction perpendicular to the arrangement direction of the first and second arrayed laser beams. In the example shown in FIG. 3, the height H2 may be set to a height that allows nine laser beams to be incident in the height direction of the first and second arrayed laser beams. By making the width W2 of the optical unit 123' the same as the width of the first and second arrayed laser beams, the installation area on the bottom surface of the housing 10 can be minimized, and the laser module 200 can be further miniaturized.

一例として、並べられた第1及び第2の配列レーザビームの幅が16mm、高さが32mmであるとき、幅W2を16mm、高さH2を35mmとしてよい。高さH2を32mmとしてもよい。なお、寸法には当然誤差が存在するため、幅W2を並べられた第1及び第2の配列レーザビームの幅と同じ幅とする場合であっても、±0.1mm程度のずれがある場合がある。このような場合であっても、幅W2は、並べられた第1及び第2の配列レーザビームの幅と同じ幅であると言える。 As an example, when the width and height of the aligned first and second arrayed laser beams are 16 mm and 32 mm, the width W2 may be 16 mm and the height H2 may be 35 mm. The height H2 may also be 32 mm. Note that, since there is naturally an error in the dimensions, even when the width W2 is set to the same width as the aligned first and second arrayed laser beams, there may be a deviation of about ±0.1 mm. Even in such a case, it can be said that the width W2 is the same width as the aligned first and second arrayed laser beams.

以上説明した第2実施形態においては、光学ユニット123’に2つの配列レーザビームが並べられた状態で入射されるが、光学ユニットに3つまたはそれ以上の配列レーザビームが並べられた状態で入射されてもよい。この場合においても、光学ユニットの幅を並べられた複数の配列レーザビームの幅と同じ幅とするのがよい。 In the second embodiment described above, two aligned laser beams are incident on the optical unit 123' in a lined up state, but three or more aligned laser beams may be incident on the optical unit in a lined up state. Even in this case, it is preferable to make the width of the optical unit the same as the width of the aligned aligned laser beams.

以上説明した第1及び第2実施形態においては、波長板を1/2波長板13として、偏光ビームスプリッタ12と1/2波長板13とを一体化した光学ユニット123を用いている。偏光ビームスプリッタ12と1/4波長板または1/8波長板とを一体化した光学ユニットを用いる構成においても、光学ユニットを直方体とすることにより、レーザモジュールを小型化することが可能となる。1/4波長板とは直線偏光を円偏光に変換する光学部品であり、1/8波長板とは円偏光を楕円偏光にする光学部品である。 In the first and second embodiments described above, the wavelength plate is a 1/2 wavelength plate 13, and an optical unit 123 is used in which the polarizing beam splitter 12 and the 1/2 wavelength plate 13 are integrated. Even in a configuration using an optical unit in which the polarizing beam splitter 12 and a 1/4 wavelength plate or 1/8 wavelength plate are integrated, the laser module can be made smaller by making the optical unit a rectangular parallelepiped. A 1/4 wavelength plate is an optical component that converts linearly polarized light into circularly polarized light, and a 1/8 wavelength plate is an optical component that converts circularly polarized light into elliptically polarized light.

偏光ビームスプリッタ12と1/4波長板または1/8波長板とを一体化した光学ユニットにおいても、直方体の幅を配列レーザビームまたは並べられた複数の配列レーザビームの幅と同じ幅とすることにより、レーザモジュールをさらに小型化することが可能となる。 Even in an optical unit in which the polarizing beam splitter 12 and a quarter-wave plate or a one-eighth-wave plate are integrated, the width of the rectangular parallelepiped can be made the same as the width of the arrayed laser beam or the width of multiple aligned arrayed laser beams, making it possible to further miniaturize the laser module.

本発明は以上説明した1またはそれ以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。図1に示すレーザモジュール100及び200は、筐体10の底面を水平面としているので、水平面と直交する鉛直方向の寸法を高さ、水平面と平行方向の寸法を幅と表現している。レーザモジュール100の配置の仕方によっては、筐体10の底面を水平面とした場合とは異なる方向の寸法が高さまたは幅と称されることがある。レーザモジュール100の配置の仕方にかかわらず、偏光ビームスプリッタ12または12’及び波長板(1/2波長板13または13’)の第1及び第2の入射面における、配列レーザビームの配列方向と直交する方向の寸法が第1の寸法であり、配列方向の寸法が第2の寸法である。配列レーザビームの配列方向と直交する方向の寸法が第3の寸法であり、並べられた第1及び第2の配列レーザビームの前記配列方向と直交する方向の寸法が第4の寸法である。 The present invention is not limited to one or more of the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the present invention. In the laser modules 100 and 200 shown in FIG. 1, the bottom surface of the housing 10 is a horizontal plane, so the dimension in the vertical direction perpendicular to the horizontal plane is expressed as the height, and the dimension in the direction parallel to the horizontal plane is expressed as the width. Depending on how the laser module 100 is arranged, the dimension in a direction different from the case where the bottom surface of the housing 10 is a horizontal plane may be referred to as the height or width. Regardless of how the laser module 100 is arranged, the dimension in the direction perpendicular to the arrangement direction of the arrayed laser beams at the first and second incident surfaces of the polarizing beam splitter 12 or 12' and the wave plate (1/2 wave plate 13 or 13') is the first dimension, and the dimension in the arrangement direction is the second dimension. The dimension in the direction perpendicular to the arrangement direction of the arrayed laser beams is the third dimension, and the dimension in the direction perpendicular to the arrangement direction of the aligned first and second arrayed laser beams is the fourth dimension.

1,1a~1k,1m チップオンサブマウント
2 レーザダイオード
3,3a~3k,3m 速軸コリメートレンズ
4,4a~4k,4m 遅軸コリメートレンズ
5,5a~5k,5m,11 ミラー
10 筐体
12 偏光ビームスプリッタ
13 1/2波長板
14 波長安定化素子
15 速軸集束レンズ
16 遅軸集束レンズ
17 ファイバ保持部
18 光ファイバ
21,23 第1の配列レーザビーム生成部
22,24 第2の配列レーザビーム生成部
100,200 レーザモジュール
123 光学ユニット
REFERENCE SIGNS LIST 1, 1a to 1k, 1m Chip-on submount 2 Laser diode 3, 3a to 3k, 3m Fast axis collimating lens 4, 4a to 4k, 4m Slow axis collimating lens 5, 5a to 5k, 5m, 11 Mirror 10 Housing 12 Polarizing beam splitter 13 ½ wavelength plate 14 Wavelength stabilizing element 15 Fast axis focusing lens 16 Slow axis focusing lens 17 Fiber holding section 18 Optical fiber 21, 23 First array laser beam generating section 22, 24 Second array laser beam generating section 100, 200 Laser module 123 Optical unit

Claims (3)

レーザビームが配列した配列レーザビームを生成して射出する配列レーザビーム生成部と、
前記配列レーザビームが入射される光学ユニットと、
を備え、
前記光学ユニットは、偏光ビームスプリッタと、前記配列レーザビームが入射される前記偏光ビームスプリッタの第1の入射面に拡散接合によって接合されることによって前記偏光ビームスプリッタと一体化されている波長板とを含み、
前記偏光ビームスプリッタ及び前記波長板は、前記第1の入射面及び前記配列レーザビームが入射される前記波長板の第2の入射面における前記配列レーザビームの配列方向と直交する方向の第1の寸法が前記配列方向の第2の寸法より小さい直方体に形成されている
レーザモジュール。
an arrayed laser beam generating unit that generates and emits an arrayed laser beam in which laser beams are arrayed;
an optical unit onto which the array laser beam is incident;
Equipped with
The optical unit includes a polarizing beam splitter and a wave plate that is integrated with the polarizing beam splitter by being bonded by diffusion bonding to a first incident surface of the polarizing beam splitter on which the array laser beam is incident;
A laser module, wherein the polarizing beam splitter and the wave plate are formed into a rectangular prism having a first dimension in a direction perpendicular to the arrangement direction of the arrayed laser beams at the first incident surface and a second incident surface of the wave plate on which the arrayed laser beams are incident, which is smaller than a second dimension in the arrangement direction.
前記偏光ビームスプリッタ及び前記波長板は、前記第1及び第2の入射面における前記第1の寸法が、前記配列レーザビームの前記配列方向と直交する方向の第3の寸法と同じ寸法の直方体に形成されている請求項1に記載のレーザモジュール。 The laser module according to claim 1, wherein the polarizing beam splitter and the wave plate are formed as a rectangular parallelepiped in which the first dimension at the first and second incident surfaces is the same as a third dimension in a direction perpendicular to the array direction of the arrayed laser beams. 前記配列レーザビーム生成部として、
レーザビームが前記配列方向に配列した第1の配列レーザビームを生成して射出する第1の配列レーザビーム生成部と、
レーザビームが前記配列方向に配列した第2の配列レーザビームを生成して射出する第2の配列レーザビーム生成部と、
を備え、
前記偏光ビームスプリッタ及び前記波長板には、前記第1の配列レーザビームと前記第2の配列レーザビームとが前記配列方向と直交する方向に並べられた状態で入射し、
前記偏光ビームスプリッタ及び前記波長板は、前記第1及び第2の入射面における前記第1の寸法が、並べられた前記第1及び第2の配列レーザビームの前記配列方向と直交する方向の第4の寸法と同じ寸法の直方体に形成されている
請求項2に記載のレーザモジュール。
As the array laser beam generating unit,
a first array laser beam generating unit that generates and emits a first array laser beam in which laser beams are arrayed in the array direction;
a second array laser beam generating unit that generates and emits a second array laser beam in which laser beams are arrayed in the array direction;
Equipped with
The first arrayed laser beam and the second arrayed laser beam are incident on the polarizing beam splitter and the wave plate in a state where they are aligned in a direction perpendicular to the array direction,
3. The laser module of claim 2, wherein the polarizing beam splitter and the wave plate are formed as a rectangular prism having a first dimension at the first and second incident surfaces that is the same as a fourth dimension in a direction perpendicular to the arrangement direction of the aligned first and second arrayed laser beams.
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