JP4427280B2 - Semiconductor laser device and solid-state laser device using the same - Google Patents

Semiconductor laser device and solid-state laser device using the same Download PDF

Info

Publication number
JP4427280B2
JP4427280B2 JP2003194913A JP2003194913A JP4427280B2 JP 4427280 B2 JP4427280 B2 JP 4427280B2 JP 2003194913 A JP2003194913 A JP 2003194913A JP 2003194913 A JP2003194913 A JP 2003194913A JP 4427280 B2 JP4427280 B2 JP 4427280B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
laser beam
emitted
array
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003194913A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004096092A (en
Inventor
浩文 今井
直也 浜田
基 城戸
辰彦 坂井
敦史 杉橋
秀行 濱村
哲 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2003194913A priority Critical patent/JP4427280B2/en
Priority to US10/801,109 priority patent/US7230968B2/en
Publication of JP2004096092A publication Critical patent/JP2004096092A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4427280B2 publication Critical patent/JP4427280B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタックアレイレーザダイオードに用いるビーム変換器、および、ビーム変換器を用いたレーザ装置に関するものである。本発明は、さらに、半導体レーザ光を微小スポットに集光する半導体レーザ集光器、および、半導体レーザ光で固体レーザ素子を光励起する半導体レーザ励起固体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体レーザの活性層ストライプが一次元的に配列したリニアアレイの半導体レーザとしてＣＷ（連続発振）出力５０Ｗ程度のものが入手できる。リニアアレイ半導体レーザは、例えば、図１に示すように、幅が１００μｍ〜２００μｍの端部がエミッタとなっているストライプ１０〜数１０本が、全幅１ｃｍの平面内に一定間隔で配列している。
【０００３】
このようなリニアアレイ半導体レーザをいくつか積み重ね、図２のように、２次元アレイとすることにより、容易に出力アップを図ることができる。このような２次元アレイ半導体レーザはスタックアレイ半導体レーザと呼ばれる。市中にてｋＷクラスの出力のものが入手できる。このスタックアレイレーザ光を光学系を用いて直接集光し、十分に細いスポットに絞ることができれば、レーザ加工をはじめ幅広い応用に供することができるはずである。
【０００４】
１個のスタックアレイ半導体レーザ素子からは、スタック層の数をｎとして、（１０〜数１０）×ｎ本のレーザ光が出射する、２次元アレイ状に線分が配列した光源を得ることができる。また、Ｑｕａｓｉ−ＣＷ半導体レーザのような高出力半導体レーザは、たくさんのエミッタが密集して配列し、出射光が隣のエミッタからの出射光と出射直後に混じり合って、ほぼ連続した直線状の光源がスタック層の数だけ並列した光源を与える。
【０００５】
各ストライプ光は各々扁平な光源から発したものであり、ビーム発散角は活性層に対し垂直成分φが大きく、約４０°〜５０°であり、平行成分θは小さく、約１０°である。以下、発散角の大きい活性層に対して垂直な方向を速軸と呼び、発散角の小さい活性層に対して平行な方向を遅軸と呼ぶ。発光源の幅は速軸側が狭く１μｍ以下であり、遅軸側は広く上述のように１００μｍ〜２００μｍである。
【０００６】
例えば、スタックアレイＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）として、厚さ１μｍ、幅２００μｍのストライプ１２本がピッチ８００μｍで配列し、このリニアアレイが、さらに数層スタックしたものを考える。ストライプ光の遅軸成分はビーム発散角１０゜を有するので、ストライプの出射端から３．４ｍｍのところで隣同士のストライプ光が重なり合う。その重合の後にレンズを置いたときは、一部の光はレンズの軸に対して角度を持つ光線となり、フォーカシングレンズの焦点と異なる点に集束するため、システムの効率を低下させる。
【０００７】
このため、マイクロシリンドリカルレンズアレイを用いて前記各ストライプ列からの放射光を各々コリメートするためには、３．４ｍｍ以内の接近した位置にレンズ（焦点距離ｆ１≦３．４ｍｍ）を置く必要がある。コリメート光を集束する集光レンズの焦点距離ｆ２との組み合わせで決まる倍率（ｆ２／ｆ１）をストライプの幅に掛けて集束スポット径を求めると大きくならざるを得ない。
【０００８】
このように従来、２次元アレイ状に線分が配列した光源を与えるスタックアレイＬＤの出射レーザ光を小さい面積に高密度に集中させることは困難であった。スタックアレイ半導体レーザを、レーザの産業応用として主要な部分を占めるレーザ加工や医療用目的に利用するためには、狭い領域に高水準の光エネルギーを集中する特別の工夫が必要である。
【０００９】
また、スタックアレイ半導体レーザを固体レーザの励起光源として用いようとすると、上記したようにアレイの幅は長さ１ｃｍ程に亘るので、通常のレンズ系を用いて複数ビームを１つのスポット状に絞り込めず、励起効率の良い端面励起方式が採用できないことから側面励起方式にしか適用できなかった。一方、固体レーザの光軸方向から光励起する端面励起方式によると、固体レーザ発振のモード空間に半導体レーザ出力光による励起空間をマッチングさせることによって高効率な単一基本横モード発振を実現し得る。
【００１０】
さらに、端面励起固体レーザの発展形とも考えられるダブルクラッドファイバーレーザにおいても励起空間のマッチングが重要である。ダブルクラッドファイバーレーザは高効率の輝度圧縮装置とみなすこともできるが、励起光の入力開口が６００μｍ×２４０μｍ程度と狭いので高出力化のために高水準の半導体レーザ光を集中する特別の工夫を必要としていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した問題に鑑み、本発明の目的は、スタックアレイ半導体レーザを用いた半導体レーザ装置に用いて、半導体レーザ装置の焦点を極めて小さくしてエネルギー密度を高くすることを可能にするための新規なビーム変換器を提供することとともに、このビーム変換器を用いてスタックアレイ半導体レーザを用いた半導体レーザ装置の焦点におけるエネルギー密度を高くした半導体レーザ装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、上記半導体レーザ装置を用いた、強力な半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決したもので、その要旨とするところは、以下の通りである。なお、本発明の記述では、前面とは集光点側を意味するものとする。また、理解を容易にするために、実施例の符号を（数字）にて示してある。
【００１４】
［１］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビームの列からなるレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートし、且つ、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、各列毎に光軸の角度を変化させる第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、前記各列毎にレーザビームの間隔を前記第１の方向について短縮して、断面を一方向について圧縮したレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（４０）と、
前記第１のビーム圧縮器（４０）から出力されたレーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００１５】
［２］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を各列毎に前記第２の方向に屈折させてコリメートし、且つ、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、各列毎に光軸の角度変化を変化させる第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、前記各列毎にレーザビームの間隔を前記第１の方向について短縮して、断面を一方向について圧縮したレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（４０）と、
前記第１のビーム圧縮器（４０）からの出力レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００１６】
［３］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、前記各列毎にレーザビームの間隔を前記第１の方向について短縮して、断面を一方向について圧縮したレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（４０）と、
前記第２の集光器（８０）または前記ビーム圧縮器（４０）の出射側の前面に配設され、複数列のレーザビーム群を受光して、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎に前記第２の方向にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器と、
前記中心光軸を変化させたレーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００１７】
［４］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、前記各列毎にレーザビームの間隔を前記第１の方向について短縮して、断面を一方向について圧縮したレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（４０）と、
前記第２の集光器（８０）または前記ビーム圧縮器（４０）の出射側の前面に配設され、複数列のレーザビーム群を受光して、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎に前記第２の方向にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００１８】
［５］ 前記第２の集光器（８０）または前記第１のビーム変換器（４０）と前記角度変更器とを一体化したことを特徴とする前記［３］または［４］に記載の半導体レーザ装置。
【００２３】
［６］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビームの列からなるレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）の出射側の前面に配設され、出射されたレーザビーム群を受光して、結像させ、前記各列間の距離を縮小する第４の集光器（７１）と、
前記第４の集光器（７１）による結像をさらに縮小再結像する第３の集光器（７０）と、
前記第４の集光器による結像面もしくはその近傍に配設され、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎に前記第２の方向にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
［７］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）の出射側の前面に配設され、出射されたレーザビーム群を受光して、結像させ、前記各列間の距離を縮小する第４の集光器（７１）と、
前記第４の集光器（７１）による結像をさらに縮小再結像する第３の集光器（７０）と、
前記第４の集光器による結像面もしくはその近傍に配設され、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎に前記第２の方向にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００２４】
［８］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビームの列からなるレーザビーム群に変換して放射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、複数列の前記第１の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）から出射されたレーザビームを列の間隔が短縮された複数列の前記第２の方向に圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１３）から出射されたビームを受光して、前記第１の方向のビーム発散角を前記第２の方向のビーム発散角に近づけるための第４の集光器（６０）と、
前記第４の集光器（６０）から出射されたレーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００２５】
［９］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、複数列の前記第１の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）から出射されたレーザビームを列の間隔が短縮された複数列の前記第２の方向に圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１３）から出射されたビームを受光して、前記第１の方向のビーム発散角を前記第２の方向のビーム発散角に近づけるための第４の集光器（６０）と、
前記第４の集光器（６０）から出射されたレーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００２６】
［１０］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビームの列からなるレーザビーム群に変換して放射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、複数列の前記第１の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）の前面に配設され、列の間隔が短縮された複数列の前記第２の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１５２，１５３）と、
前記第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）と第２のビーム圧縮器（１５２，１５３）の両方またはいずれか一方の内部に設置した光軸角度を変化させる角度変更器と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００２７】
［１１］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行ビームになるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、複数列の前記第１の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）の前面に配設され、列の間隔が短縮された複数列の前記第２の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１５２，１５３）と、
前記第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）と第２のビーム圧縮器（１５２，１５３）の両方またはいずれか一方の内部に設置した光軸角度を変化させる角度変更器と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００２８】
［１２］ 前記ビーム圧縮器が第１のビーム圧縮器と第２のビーム圧縮器の機能を一体化した２次元のビーム圧縮器（１４０，１４１）であることを特徴とする前記［１０］または［１１］に記載の半導体レーザ装置。
【００２９】
［１３］ 前記第１のビーム圧縮器と前記第２のビーム圧縮器との間に配設され、前記第１のビーム圧縮器から出射された複数列の前記第１の方向に並んだレーザビーム群それぞれを受光して、各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームの断面を９０度回転させて、光軸方向から見てすべてのレーザビームが前記第２の方向に１列に並んだレーザビーム群に変換されて出射する第２のビーム変換器（５０）を備えることを特徴とする前記［１０］または［１１］に記載の半導体レーザ装置。
【００３０】
［１４］ 前記第１のビーム圧縮器と前記第２のビーム圧縮器との間に配設され、前記第１のビーム圧縮器から出射された複数列の前記第１の方向に並んだレーザビーム群それぞれを受光して、各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームの断面を９０度回転させて、光軸方向から見てすべてのレーザビームが前記第２の方向に１列に並んだレーザビーム群に変換されて出射する第２のビーム変換器（５０）と、
前記第２のビーム変換器（５０）の出射側の前面に配設され、全てのレーザビームが虚像の同一の物点から出射したビーム群とするために、前記第２の方向にレーザビームの中心光軸を変化させる角度変更器とを備えることを特徴とする前記［１３］に記載の半導体レーザ装置。
【００３１】
［１５］ 前記第１のビーム圧縮器と前記第２のビーム変換器との間に配設され、前記第１のビーム圧縮器から出射された複数列の前記第１の方向に並んだレーザビーム群それぞれを受光し、各列毎のレーザビームを第１の方向に屈折させてコリメートして出射する第５の集光器（１５４）を備えることを特徴とする前記［１３］または［１４］に記載の半導体レーザ装置。
【００３２】
［１６］ 前記第５の集光器（１５４）がシリンドリカルレンズであることを特徴とする前記［１５］に記載の半導体レーザ装置。
【００３３】
［１７］ 前記第１のビーム変換器と前記第２の集光器との間に配設され、前記各列毎に前記第２の方向に光軸を平行シフトするシフターを備えることを特徴とする前記［１］〜［１６］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００３４】
［１８］ 前記第１の集光器と前記第１のビーム変換器との間に配設され、前記各列毎に前記第２の方向に光軸を平行シフトするシフターを備えることを特徴とする前記［１］〜［１７］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００３５】
［１９］ 前記第２の集光器がシリンドリカルレンズの１次元アレイであることを特徴とする前記［１］〜［１８］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００３６】
［２０］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記第２の方向の光軸間隔が短縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（５０）と、
前記第１のビーム変換器（５０）の出射側の前面に配設され、前記第１の方向に圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１１０，１１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に配設され、前記第１の方向のビーム発散角を前記第２の方向の発散角に近づけるための第２の集光器（６０）と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００３７】
［２１］ 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記第２の方向の光軸間隔が短縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）の出射側の前面に配設され、各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（５０）と、
前記第１のビーム変換器（５０）の出射側の前面に配設され、前記第１の方向に圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に配設され、前記第１の方向のビーム発散角を前記第２の方向の発散角に近づけるための第２の集光器（６０）と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【００３８】
［２２］ 前記第２のビーム圧縮器と前記第１のビーム変換器との間に配設され、前記第２の方向の光軸間隔が短縮されたレーザビーム群を受光し、各列毎のレーザビームを、さらに、前記第２の方向に屈折させてコリメートして放射する第５の集光器（１５５）を備えることを特徴とする前記［２１］に記載の半導体レーザ装置。
【００３９】
［２３］ 前記第５の集光器（１５５）がシリンドリカルレンズであることを特徴とする前記［２２］に記載の半導体レーザ装置。
【００４０】
［２４］ 前記第２のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器を備えることを特徴とする前記［２２］または［２３］に記載の半導体レーザ装置。
【００４１】
［２５］ 前記角度変更器が傾斜透明板またはウェッジプリズムのアレイであることを特徴とする前記［３］〜［７］、［１０］〜［１１］、［１４］〜［１９］、および、［２４］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００４２】
［２６］ 前記角度変更器がシリンドリカルレンズのアレイであることを特徴とする前記［３］〜［７］、［１０］〜［１１］、［１４］〜［１９］、および、［２４］〜［２５］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００４３】
［２７］ 前記角度変更器がセグメント式の反射鏡であることを特徴とする前記［３］〜［７］、［１０］〜［１１］ 、［１４］〜［１９］、および、［２４］〜［２６］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【００４４】
［２８］ 前記ビーム圧縮器がアナモルフィックプリズムまたはアナモルフィックプリズムペアであることを特徴とする前記［１］〜［２７］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００４５】
［２９］ 前記ビーム圧縮器が１次元もしくは２次元のレンズによるテレスコープであることを特徴とする前記［１］〜［２８］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００４６】
［３０］ 前記ビーム圧縮器が１次元もしくは２次元のパラボリックミラーによるテレスコープであることを特徴とする前記［１］〜［２９］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００４７】
［３１］ 前記第１の集光器がシリンドリカルレンズの１次元アレイであることを特徴とする前記［１］〜［３０］ のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００４８】
［３２］ 前記第１の集光器の出射側の前面に、各列毎に、前記第２の方向に光軸角度を微調整する角度調整器を備えることを特徴とする前記［１］〜［３１］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００４９】
［３３］ 前記角度調整器は、少なくとも２個のウエッジ板を逆向きに組み合わせ、少なくとも１個のウエッジ板を回転可能に構成したものであることを特徴とする前記［３２］に記載の半導体レーザ装置。
【００５０】
［３４］ 前記リニアアレイ半導体レーザの出射方向である光軸に垂直な断面が、活性層ストライプの遅軸方向を第１の軸方向として、該第１の軸方向に長い形状を有するレーザビームである入射光線を受光するための受光部と、
前記光線断面の前記第１の軸をほぼ直角に旋回させる光学系と、
前記光学系を通過した出射光線を出射する出射部を備える複数光学素子を、前記光学素子がレーザビームの光軸上に、該各光学素子の受光部と出射部とをそれぞれ同一面上に隣接させて２次元的に配列したビーム変換器をビーム変換器として用いたことを特徴とする前記［１］〜［３３］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００５１】
［３５］ 前記光学素子が、反射面で画定された空間であって、鉛直でかつ入射光線に対してほぼ４５゜傾いた前記第１ の反射面と、入射光線に対し平行で水平面に対してほぼ４５゜傾いた前記第２ の反射面と、入射光線に平行な鉛直面に対し垂直でかつ前記第１の反射面と第２の反射面との交線と平行で水平面に対してはほぼ４５゜傾いた前記第３の反射面とを供する空間であることを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００５２】
［３６］ 前記光学素子が、第１の全反射面と第２の全反射面と第３の全反射面と入射面と出射面と接合面とからなるプリズムであり、第１、第２、第３の全反射面が互いに交差角６０゜で交わり、互いに平行な入射面と出射面とが第２の全反射面と直交し、第１および第３の全反射面に対してほぼ４５゜傾き、接合面が第２の全反射面と平行なプリズムであり、該プリズムが第３の全反射面と入射面と出射面とをそれぞれ同一面上に隣接させて隣り合うプリズムの接合面と第２の全反射面とを接合したプリズムの１次元アレイ、もしくは、プリズムの１次元アレイをさらに並列した２次元アレイをビーム変換器として用いたことを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００５３】
［３７］ 互いに平行な第１及び第２の平面と、前記第１の平面と１３５゜の挟角をもって交わる第３の平面と、前記第１の平面に対してｔａｎ−１（１／√２）の角度で交差する方向に、その稜線並びに谷線が延在する折れ曲がり角が６０゜をなす山と谷とが洗濯板状に連続形成された周期的屈曲面からなり、かつ、各稜線並びに角谷線が前記第３の平面と平行な第４の面を有し、前記第１の平面を入射面とし、前記第２の平面を出射面とし、前記第４の面を構成する屈曲面のうち前記第１の平面と４５゜の挟角をもって交わる面を第１の反射面とし、他の面を第２の反射面とし、前記第３の平面を第３の反射面とした光学ガラス体、もしくは、該光学ガラス体をさらに並列した１次元アレイをビーム変換器として用いたことを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００５４】
［３８］ 入射光軸に垂直な平面と１３５°の挟角をもって交わる第１ の平面と前記入射光軸に垂直な平面に対してｔａｎ−１（１√２）の角度で交差する方向に、その稜線並びに谷線が延在する折れ曲がり角が６０°をなす山と谷とが洗濯板状に連続形成された周期的屈曲面からなり、かつ、各稜線並びに各谷線が前記第１ の平面と平行な第２の面を有し、前記第１の平面および第２の面には鏡面処理が施され、前記第２の面を構成する屈曲面のうち前記入射光軸に垂直な平面と４５°の挟角をもって交わる面を第１の反射面とし、他の面を第２の反射面とし、前記第１の平面を第３の反射面としたミラー構造体、もしくは、該ミラー構造体をさらに並列した１次元アレイをビーム変換器として用いたことを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００５５】
［３９］ 前記光学素子が、軸をほぼ４５゜傾けた凸型のシリンドリカルレンズの対を所定の距離空間を挟んで対向配置したものであることを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００５６】
［４０］ 前記ビーム変換器が、軸をほぼ４５゜傾けた凸型のシリンドリカルレンズの対を所定の距離空間を挟んで対向配置したものを複数配列したものの１次元アレイであることを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００５７】
［４１］ 前記シリンドリカルレンズの対において、出射側レンズの曲率半径が、入射側レンズの曲率半径より小さいことを特徴とする前記［３９］または［４０］に記載の半導体レーザ装置。
【００５８】
［４２］ 前記光学素子が、側面の両端に凸型のレンズ部分を有するシリンドリカルレンズであり、該光学素子を複数、入射光線に対してほぼ４５゜傾けて接合させたものであることを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００５９】
［４３］ 前記ビーム変換器が、側面の両端に凸型のレンズ部分を有するシリンドリカルレンズを複数、入射光線に対してほぼ４５゜傾けて接合させたものの１次元アレイであることを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００６０】
［４４］ 前記凸型レンズにおいて、出射側レンズの曲率半径が、入射側レンズの曲率半径より小さいことを特徴とする前記［４２］または［４３］に記載の半導体レーザ装置。
【００６１】
［４５］ 前記ビーム変換器が、断面が長方形をなす光学ガラス製角柱の入射面と出射面とに同じ方向にほぼ４５゜傾いた円柱状表面を複数形成し、各円柱表面に入射した入射光線の断面がほぼ９０゜旋回して出射するようにしたことを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
［４６］ 前記円柱状表面において、出射側表面の曲率半径が、入射側表面の曲率半径より小さいことを特徴とする前記［４５］に記載の半導体レーザ装置。
【００６２】
［４７］ 前記光学素子が、断面が台形をなすダブプリズムであり、該光学素子を複数、ほぼ４５°傾けて配設したものであることを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００６３】
［４８］ 前記光学素子が、回折により中心軸に垂直な方向にのみパワーが変化する２つの光学要素を対向させ、中心軸をほぼ４５°傾けて配設したものであることを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００６４】
［４９］ 前記ビーム変換器が、入射側と出射側と１対のバイナリオプティクス素子を所定の距離空間を挟んで対向配置したものからなり、入射側バイナリオプティクス素子と出射側バイナリオプティクス素子の表面に、ほぼ４５°傾いた中心軸に対して対称に、中心軸に垂直な方向にのみパワーが変化するように深さを変化させた軸対称な階段状表面を複数形成し、各軸対称な階段状表面に入射した入射光線の断面がほぼ９０°旋回して出射するようにしたことを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００６５】
［５０］ 前記光学素子が、屈折率が連続的に変化した構造からなり配設の向きと垂直な方向にのみパワーが変化する光学要素を水平面に対してほぼ４５°傾けて配置したことを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００６６】
［５１］ 前記ビーム変換器が、中央面で最も屈折率が高く側面に近づくほど屈折率が低くなる光学ガラス体からなる１ 次元分布屈折率レンズ要素を複数、前記中央面が水平面に対してほぼ４５°傾けて接合させたものであることを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００６７】
［５２］ 前記ビーム変換器が、光学ガラス板の両面に、同じ方向にそれぞれ対になるほぼ４５°傾いた半円柱状の分布屈折率レンズ要素を対向配置したものからなり、半円の中心が最も屈折率が高く、外側になる程屈折率が低くなるレンズ要素を複数形成したものであることを特徴とする前記［３４］に記載の半導体レーザ装置。
【００６８】
［５３］ 前記第１の集光器を前面に備えるスタックアレイレーザダイオードを少なくとも２基備え、かつ、該第１の集光器の前面に、該集光器から出射する少なくとも２つのレーザビーム群を結合する光学機器を備えたことを特徴とする前記［１］〜［５２］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００６９】
［５４］ 前記スタックアレイレーザダイオードを少なくとも２基備え、かつ、前記第３の集光器の後面に、該集光器に入射する少なくとも２つのレーザビーム群を波長結合する光学機器を備えたことを特徴とする前記［１］〜［５２］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００７０】
［５５］ 前記第１の集光器を前面に備えるスタックアレイレーザダイオードを少なくとも３ 基備え、かつ、該第１の集光器の前面に、該集光器から出射する少なくとも２つのレーザビーム群を結合する光学機器を備え、かつ、前記第３の集光器の後面に、該集光器に入射する少なくとも２つのレーザビーム群を波長結合する光学機器を備えたことを特徴とする前記［１］〜［５２］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００７１】
［５６］ 前記光学機器が偏光素子であることを特徴とする前記［５３］または［５５］に記載の半導体レーザ装置。
【００７２】
［５７］ 前記光学機器が、前記スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで透過窓を形成したミラーであることを特徴とする前記［５３］ または［５５］に記載の半導体レーザ装置。
【００７３】
［５８］ 前記光学機器が、前記スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで配置したミラーからなることを特徴とする前記［５３］または［５５］に記載の半導体レーザ装置。
【００７４】
［５９］ 前記光学機器が、前記スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで配置した直角プリズムからなることを特徴とする前記［５３］または［５５］に記載の半導体レーザ装置。
【００７５】
［６０］ 前記光学機器が、ダイクロイックミラーであることを特徴とする前記［５４］または［５５］に記載の半導体レーザ装置。
【００７６】
［６１］ 前記第３の集光器の焦点面に端面を有する光ファイバを備えることを特徴とする前記［１］〜［６０］のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【００７７】
［６２］ 前記光ファイバがコアに希土類元素をドープした光ファイバであることを特徴とする前記［６１］に記載の半導体レーザ装置。
【００７８】
［６３］ 前記［１］〜［６２］のいずれかに記載の半導体レーザ装置と、励起光受光面が、前記第３の集光器の焦点位置に整合された固体レーザ素子を備えることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【００７９】
［６４］ 前記［６１］に記載の半導体レーザ装置と、前記［６１］に記載の光ファイバから出射する光をコリメートして焦点に収斂する光学系と、励起光受光面を有し、かつ、該励起光受光面が、該焦点の位置に整合された固体レーザ素子を備えることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【００８０】
［６５］ 前記光ファイバがコアに希土類元素をドープした光ファイバであることを特徴とする前記［６４］に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【００８１】
【発明の実施の形態】
スタックアレイレーザダイオードは、速軸と遅軸とでビームの発散角が異なるため集光しにくいということは上に述べた。本発明では、各軸ごとに適切なコリメーションを可能とするためビームを９０°回転させる手法をとる。これにより発散の大きい速軸を先にコリメートし、発散の小さい遅軸側を後からゆっくり落ち着いて独立にコリメートすることが可能となる。
【００８２】
また、スタックアレイレーザダイオードは互いに平行な光軸を持つ複数の光源が同一面上に配置された面状光源である。このような光源を集光する際の結像について考察する。
【００８３】
図３は焦点距離ｆの集光レンズに平行ビームが入射した様子を示す。簡単のため２本の平行ビームの場合を示している。この場合は全てのビームがレンズの焦点に集光され中心軸上において単一の像が得られる。
【００８４】
一方、互いの光軸は平行であるが発散角を持つビームが集光レンズに入射すると、発散角の影響で像がレンズの焦点よりも遠い側に移動するためにレンズの中心軸からはずれた位置にて別々の像を結ぶ。
【００８５】
この様子を図４に示す。簡単のため２本のビームの場合を、ロウソクを使って模式的に示している。幾何光学的には有限の距離に置かれた、異なる物点から出た光は異なる像を結ぶということに他ならない。スタックアレイレーザダイオードは図４の場合に相当するが、このように別々の像点に結像したのでは光強度の増強が得られず狭い領域に高水準のエネルギーを集中することができない。
【００８６】
こうした事情については、本発明の発明者の一人が複数本の光ファイバから放射されるビームについてよく検討し、特開平２００１−２５５４９１号公報として開示している。その要旨は、大別して以下の２つの方法に集約できる。
【００８７】
すなわち、一つは、それぞれのビームに所定の角度を与え、集光レンズから見てあたかも同一の光源から放射されてきたかのようにするものである。すなわち、図５に示すように、各ビームがレンズの中心軸上に置かれた共通の虚像Ｏから放射されたように角度を与えるのである。
【００８８】
図５は簡単のため２本のビームの場合を示している。ビーム間の角度を開く分、集光レンズの実効的な口径を大きく取る必要がある。レーザのように発散角度の限定された光源についてはこのような手法が可能なのである。
【００８９】
もう一つは、ビームの中心軸間隔を狭める操作を行い必要に応じてそれを縮小再結像することにより像全体を小さく形成するようにさせるものである。すなわち、図６に示すように、互いに等しい強度分布を有するビーム中心軸間隔を狭めて物点間隔を小さくした上で必要に応じて再結像する。図６は簡単のため２本のビームの場合を示している。
【００９０】
なお、以上の２つの方法を組み合せることがより効果的であることは言うまでもない。
【００９１】
上記光ファイバの場合は複数本のファイバを密に束ねることで物点間距離をあらかじめ縮小することができるで、上記特開平２００１−２５５４９１号公報の方法が有効に作用する。しかし、スタックアレイレーザダイオードでは、アレイの幅やスタック間隔を変更することが困難である。
【００９２】
そこで、発明者らは距離の離れた複数の物点を極力単一化する方法についてさらに鋭意検討した。その結果、圧縮器の導入をはじめとする各種の具体的方法を見いだした。
【００９３】
【実施例】
以下、本発明の本旨とするところをより詳らかとするために添付の図面に基づいて説明する。
【００９４】
図７は、本発明の半導体レーザ装置の一実施例を示す平面図、図８は、その立面図である。なお、半導体レーザとレーザダイオードは同義である。
【００９５】
スタックアレイ半導体レーザ１０は、幅約１０ｍｍの間にレーザビームを放射する１０個から１００個（図７では便宜上６個表示される）の活性層ストライプ１２を一列に配列したリニアアレイ半導体レーザを平行に積み重ね（図８では４層表示される）高さ５ｍｍ〜４０ｍｍとしたものである。
【００９６】
各活性層ストライプ１２の断面は、例えば、幅１００μｍ〜２００μｍ、厚み０．１μｍ〜１．５μｍで、活性層ストライプの端面から放射されるレーザ光線は、厚み方向（以下速軸方向と呼称する）の放射角が４０°〜５０°、幅方向（以下遅軸方向と呼称する）の放射角が１０°で、スタックアレイ半導体レーザ１０の発光源となっている。
【００９７】
活性層ストライプはリニアアレイ半導体の端部に一列に並んでいるため、スタックアレイ半導体レーザは、線分が２次元アレイ状に配列した発光の光源を与える。
【００９８】
第１の柱状レンズアレイ２０が、スタックアレイ半導体レーザ１０から放射されるレーザ光を活性層ストライプの厚みの方向に集束力を有し、速軸成分を平行にする。第１の柱状レンズアレイ２０は幅方向には等しい光学的厚みを有して、光はほぼ直進するため、レーザビームの遅軸成分の放射角は約１０°と変わらない。
【００９９】
第１のビーム変換器３０が、第１の柱状レンズアレイ２０から出力されるレーザビームの断面を入射光に対してほぼ９０°回転させる。第１のビーム変換器３０は、スタックアレイ半導体レーザ１０の各活性層ストライプ１２に１対１に対応する光学素子を各活性層ストライプに対応するように、２次元アレイ状に配列したものである。
【０１００】
第１の柱状レンズアレイ２０によって幅方向に約１０°の角をもって放散し厚み方向に平行光となったレーザビーム（図８参照）は、第１のビーム変換器３０によって、各活性層ストライプ毎に約９０°回転させられるので、厚み方向に放射角約１０°、幅方向に平行な光に変換される（図７参照）。なお、上記光学素子は複数の活性層ストライプを含むストライプ群に対応するようにしたものであってもよい。
【０１０１】
このように、約９０°回転しビーム変換されたレーザビームが活性層ストライプ、若しくはストライプ群の数だけ平行に並ぶので、スタックアレイ半導体レーザ１０の放射光は活性層ストライプが梯子状に並列し、その並列が、さらに複数並列して２次元的に配列したものと実質的に同じものとなる。この回転走査により次のコリメーションが容易に実現可能となる。
【０１０２】
第２の柱状レンズアレイ８０がレーザビーム群を各列毎に厚み方向に屈折させてコリメートする。同時に各々所定の量だけレンズとビームの中心軸をずらして用いることにより近似的に同一物点から放射されたビーム群に変換するように光軸の角度変化を発生する。
【０１０３】
ビーム圧縮器４０が梯子状に並列したレーザビームの梯子の間隔を短縮しレーザビームを圧縮する。このような圧縮されたレーザビームが、さらに、スタックアレイ半導体レーザの高さ方向（スタック方向）に１列に直列することになる。
【０１０４】
圧縮されたビーム群は梯子の間隔が狭いために伝播中に強度分布のラップが起こりもはや別々のビームとは見なせなくなる。すなわち、スタックアレイ半導体レーザから発したビームは、ビーム圧縮器４０を出た段階で各アレイごとに１群のビームとなる。
【０１０５】
そして、集光レンズ７０が全ビーム群を集光する。ビーム群は近似的に集光レンズ７０の中心軸上にある同一の物点から発したビームとなっているので中心軸上にて同一スポットに結像する。集光スポットの大きさは各軸成分のコリメート径を物点の大きさと見なしたとき、これらに集光レンズ７０の結像比を掛けた程度の大きさになる。
【０１０６】
ただし、速軸側の物点の大きさはアレイの幅１０ｍｍにビーム圧縮器４０による圧縮比を掛けただけの大きさと見なす必要がある。
【０１０７】
例えば、ビーム圧縮器４０の圧縮比が１／１０のとき、速軸側の物点の大きさは１ｍｍと考えられる。したがって、集光レンズ７０の結像比が１／３とすれば、像の大きさは約３３０μｍとなる。厳密にはこの中にさらに線分状の像が等間隔で並んでいる。
【０１０８】
遅軸側については、第２の柱状レンズアレイ８０によるコリメート径が４００μｍであるとすれば、像は１３３μｍとなる。結局、３３０μｍ×１３３μｍのスポットが得られる。１ｋＷの出力で２ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を得る。これは十分に金属の深溶け込み溶接が可能なパワー密度である。
【０１０９】
もし、第２の柱状レンズアレイ８０による角度変化を生じさせないとすると、各アレイからのビーム群は別々の像を結ぶので、遅軸側の全体像の大きさはスタックの高さに集光レンズ７０の結像比をかけた大きさになる。例えば、スタック高さが３０ｍｍであるとすると、像の大きさは１０ｍｍとなる。このように、角度変化によって離散的な像を一つに重ねることができる。
【０１１０】
なお、第２の柱状レンズアレイ８０は図７および図８に示したように第１のビーム変換器３０の前面に配置してもよいし、ビーム圧縮器４０の前面に配置してもよい。その際、第１のビーム変換器３０と第２の柱状レンズアレイ８０または第２の柱状レンズアレイ８０とビーム圧縮器４０を一体化することもできる。これにより部品点数を削減できるとともに界面でのロスが減少する利点がある。
【０１１１】
図９は、スタックアレイレーザダイオードとして発光部分の密度が高い擬似連続発振レーザダイオードＱｕａｓｉ−ＣＷ−ＬＤ等を用いる場合の本発明の半導体レーザ装置の平面図、図１０は、その立面図である。スタックアレイレーザダイオード１０には多数の活性層ストライプ１２が高密度に設けられていて、実質的に区切りのない直線状発光部を形成している。
【０１１２】
第１のビーム変換器３０は、活性層ストライプのサイズと関係なく、或いは、所定数のストライプに対応する寸法を有する光学素子を、適当数、直線的に配列したものである。第１の柱状レンズアレイ２０、第１のビーム変換器３０、ビーム圧縮器４０、第２の柱状レンズアレイ８０、集光レンズ７０の位置や作用は、図７および図８に説明したものと同じである。
【０１１３】
このように活性層ストライプの幅が短いか、その間隔が狭いレーザダイオードを用いるときには、第１のビーム変換器の光学素子を活性層ストライプと１対１に対応させるとビーム変換器の製作が困難になる。
【０１１４】
本態様は、その代わりに、適当な数の活性層ストライプを群にまとめてこれに対応させたものである。また、レーザダイオードの発光部を点線状と見る代わりに１本のストライプと見なして、これを光学素子で適当に区分して旋回させて、実質的に、梯子状に発光するレーザダイオードに変化させたものと考えることもできる。
【０１１５】
図１１は、本発明の半導体レーザ装置の別の実施例を示す平面図、図１２は、その立面図である。図７および図８に示した例との相違点は、ビーム角度を変更する手段が、第２の柱状レンズアレイ８０ではなく、新たに別に設けた透明ウェッジ板１２０による点である。第２の柱状レンズアレイ８０は単に遅軸成分をコリメートする作用のみを担う。
【０１１６】
透明ウェッジ板１２０は、図１２に示すように角度のついた透明板であり、光がこれを透過する際に屈折による角度変化を与える。透明ウェッジ板１２０を設置する位置は、図１１および図１２に示すごとくビーム圧縮器４０の前面に配置するかもしくは第２の柱状レンズアレイ８０とビーム圧縮器４０の間に配置する。この際、透明ウェッジ板１２０と第２の柱状レンズアレイ８０、あるいはビーム圧縮器４０を一体化することもできる。
【０１１７】
これにより部品点数を削減できるとともに界面でのロスが減少する利点がある。本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１１８】
また、図１３および図１４に示すごとく第２の柱状レンズアレイを省略することもできる。なお、図１３および図１４は第１のビーム変換器３０と透明ウェッジ板を一体化した例である。さらに、本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１１９】
図１５は、本発明の半導体レーザ装置の別の実施例を示す平面図、図１６は、その立面図である。図７および図８に示した例との相違点は、ビーム角度を変更する手段が、第２の柱状レンズアレイ８０ではなく、新たに別に設けた柱状レンズ１３０による点である。第２の柱状レンズアレイ８０は単に遅軸成分をコリメートする作用のみを担う。
【０１２０】
柱状レンズ１３０は、図１６に示すようにスタックアレイの階層方向（第２の方向）に作用するレンズであり、中心軸をずらして用いることにより角度変化を生じる。柱状レンズ１３０は図１６に示すごとくビーム圧縮器４０の前面に配置するかもしくは第２の柱状レンズアレイ８０とビーム圧縮器４０の間に配置する。この際、柱状レンズとビーム圧縮器４０を一体化することもできる。
【０１２１】
また、第２の柱状レンズアレイ８０を省略することもできる。さらに本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１２２】
図１７は、本発明の半導体レーザ装置の別の実施例を示す平面図、図１８は、その立面図である。図７および図８に示した例との相違点は、ビーム角度を変更するのではなく、ビームの中心軸間隔を狭める方法を取る点である。そのために、第２の柱状レンズアレイ８０の後に焦点距離ｆ３の第２の集光レンズ７１を設けた。
【０１２３】
スタックアレイレーザダイオードから出たビーム群の遅軸成分は焦点距離ｆ２の第２の柱状レンズアレイ８０によって各々一旦コリメートされるが、波の性質によって伝播中に広がるために第２の集光レンズの手前では若干発散系のビームとなる。ただし、各中心軸は平行である。
【０１２４】
したがって、これを第２の集光レンズで集光すると、厳密には図４にて説明したように離散的な像を結ぶ。つまり、第２の柱状レンズアレイ８０の後、より正確には、波面が平面となる位置に物点が移動したと考えるべきである。ただし、発散角が小さいので第２の集光レンズ７０の中心軸からの各像の逸脱距離はきわめて小さく像はほとんど一つに重なって見える。
【０１２５】
速軸成分に関しても同様である。物点は第１の柱状レンズアレイ２０のすぐ後にできる。第２の集光レンズ７０によって集光すると、やはり厳密には離散的な像を結ぶ。ただし、遅軸成分に比べてなお像間距離が近いので全体の強度分布はほとんど完全な単峰性となる。
【０１２６】
このように、第２の集光レンズ７０の結像面ではいずれの軸方向にも単峰性の像が得られる。しかし、像の倍率が速軸方向に関してはｆ３／ｆ１、遅軸方向に関してはｆ３／ｆ２で拡大結像系となるため、像が大きくなる場合がある。
【０１２７】
図１９は、図１７および図１８の構成に対応して上記の説明を物点を追う形で模式的に図解したものである。図１９（ａ）は、スタックアレイレーザダイオードの出力ビームを正面から見たものである。簡単のため、一部を取って１アレイあたりのストライプ数を６、スタック階数を４として表示してある（全幅は１０ｍｍであり、実際のストライプ数は６よりも多いことに注意）。
【０１２８】
図１９（ｂ）は、第１のビーム変換器後のビーム、図１９（ｃ）は、第２の集光レンズによる結像を示す。次に具体的な数字を与えることでこの結像の状況を説明する。例えば、速軸成分の出射径を１μｍ、遅軸成分の出射径を２００μｍとする。
【０１２９】
第１の柱状レンズアレイ２０の焦点距離ｆ１を０．３ｍｍ、第２の柱状レンズアレイ８０の焦点距離ｆ２を４．５ｍｍ、第２の集光レンズ７１の焦点距離ｆ３を３０ｍｍとすると、元々のアレイ方向に関しては１μｍ×３０／０．３＝１００μｍ程度、スタックアレイの階層方向に関しては２００μｍ×３０／４．５＝１．３ｍｍ程度の大きさの像が得られる。
【０１３０】
ただし、実際はエミッターや光学系の取り付け誤差等が存在するのでアレイ方向の集光径は上記の２倍程度の２００μｍ程度となる場合がある。このときの出力が５０Ｗであるとすると、パワー密度は２×１０４Ｗ／ｃｍ２程度になる。スポットは楕円である。本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１３１】
図２０は、本発明の半導体レーザ装置の別の実施例を示す平面図、図２１は、その立面図である。本実施例は、図１７および図１８に示した実施例をさらに縮小結像してビームの中心軸間隔を狭めたものである。そのために、集光器７１の後に集光器７０を設けた。
【０１３２】
図１７および図１８に示した例よりもさらに高いパワー密度が実現できる。本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１３３】
図２２は、図２０および図２１に示した実施例においてスタック方向に関して第２の集光レンズの焦点に光軸角度変化機能を備え、集光レンズ７０による像の合成を図った構成を説明する側面図である。
【０１３４】
光軸角度変化素子として透明ウェッジ板１２０を用いた。焦点近傍では各ビームが結像するのでビームは明確に分離している。そこに透明ウェッジ板を配置することによって全ビームが共通の物点から発したビームのように変換することができる。
【０１３５】
その結果、集光レンズの結像点ではスタック方向の像が一致する。この効果はアレイ方向にても同様に実施可能である。また、何本かのビームをまとめて角度変化させても良い。なお、光軸角度変化機能として柱状レンズを用いても良い。
【０１３６】
本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１３７】
図２３は、本発明の半導体レーザ装置の別の実施例を示す斜視図である。本実施例は、ビームの中心軸間隔を狭める手段としてパラボリックミラーによる１次元のテレスコープを２組用いるものである。そのために第２の柱状レンズアレイ８０の後に柱状パラボリックミラーを４個設置した。本例ではスタックアレイ半導体レーザのアレイ方向の圧縮とスタック方向の圧縮を機能的に分離した。
【０１３８】
第１の柱状パラボリックミラー１１０と第２の柱状パラボリックミラー１１１とでアレイ方向圧縮のテレスコープ、第３の柱状パラボリックミラー１１２と第４の柱状パラボリックミラー１１３とでスタック方向圧縮のテレスコープを構成する。
【０１３９】
テレスコープはケプラー型でもガリレイ型でも良い。いずれにしてもテレスコープの出側に物点が形成される。なお、テレスコープは柱状レンズにても構成できる。もちろん、柱状パラボリックミラーと柱状レンズの組み合わせとしても良い。ビーム圧縮による発散角の増大を補正するために柱状レンズ６０を設置することができる。
【０１４０】
本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１４１】
図２４は、図２３に示した実施例においてテレスコープを柱状レンズによるものとし、特にスタック方向はケプラー型のものとし、加えてその焦点もしくはその近傍に光軸角度変化素子を備え、像の合成を図った構成を説明する斜視図である。光軸角度変化素子として透明ウェッジ板１２０を用いた。
【０１４２】
図２５は、その部分の拡大図である。焦点近傍では各ビームが結像するのでビームは明確に分離している。そこに透明ウェッジ板１２０を配置することによって全ビームが共通の物点から発したビームのように変換することができる。
【０１４３】
その結果、集光レンズ７０の結像点ではスタック方向の像が一致する。図２６にその様子を示す。結像点では光軸間隔が狭いのでウェッジ角度を小さくでき、集光レンズ７０の有効径を小さくできる利点がある。
【０１４４】
本実施例の効果はアレイ方向にても同様に実施可能である。光軸角度変化機能として柱状レンズを用いても良い。
【０１４５】
本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１４６】
図２７は、本発明の半導体レーザ装置の別の実施例を示す平面図、図２８は、その立面図である。本実施例はビームの中心軸間隔を狭める手段としてテレスコープを用いるものである。そのために、レンズ１４０の後にレンズ１４１を設けた。レンズ１４０とレンズ１４１とでケプラー型のテレスコープを構成した。もちろん、レンズ１４１を凹レンズとしてガリレイタイプのテレスコープとしてもよい。いずれにしても、レンズ１４１の出側にて一旦波面が平面となるので、ここに物点が形成される。
【０１４７】
まず、テレスコープ出側の状況を説明する。スタック間隔を１．７５ｍｍ、段数を２０、ストライプ間隔を８００μｍ、第１の柱状レンズアレイ２０による速軸側のコリメート径を２００μｍ、第２の柱状レンズアレイ８０による遅軸側のコリメート径を４００μｍとし、テレスコープの縮小比を１／１０とすると、元々のアレイ方向に関しては全幅約１４ｍｍの中に約８０μｍ間隔で１２本のストライプ像が梯子状に並ぶことになる。
【０１４８】
この方向ではビーム径が約２０μｍであるから全体像は離散的なものになる。一方、スタックアレイの階層方向に関しては間隔約１７５μｍで４列のビーム群が並ぶことになる。この方向ではビーム径は約４０μｍであるから元々のアレイ方向に比較してなお離散的な像になる。
【０１４９】
２次元的にはアレイ方向約１ｍｍ、スタック方向約３．３ｍｍの四角の中に線分が並んだような像になる。図２９は、テレスコープ前後の像の変化の様子を図解したものである。この図では、便宜上６ストライプ×４スタックを表示している。
【０１５０】
次に、第１の集光レンズ７０を用いて、上記物点を再度縮小結像することによって、十分実用的と見なせる像を形成した。縮小比を１／４としたので、元々のアレイ方向に関しては全幅約２５０μｍの中に約２０μｍ間隔で１２本のストライプが梯子状に並んだ。
【０１５１】
一方、スタックアレイの階層方向に関しては、全幅約８３０μｍの中に間隔約４４μｍで２０列のビーム群が並ぶことになる。つまり、２次元的にはアレイ方向２５０μｍ、スタック方向８３０μｍの四角の中に線分が並んだような全体像になる。
【０１５２】
しかし、これだけ小さく絞ると、例えば、加工に用いる場合でも被加工物側の伝熱拡散を考慮すると均一な像であるかどうかはあまり問題にならなくなる。例えば、集光点での出力が５００Ｗとすると、上記全体像の平均パワー密度は２．４×１０５Ｗ／ｃｍ２となり十分深溶け込み溶接等の加工に供し得る。
【０１５３】
なお、ビームの中心軸間隔を狭める手段としてパラボリックミラーによるテレスコープを用いても良い。さらに、本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１５４】
図３０は、図２３に示した実施例に加えてアレイ方向のテレスコープとスタック方向（第２の方向）のテレスコープとの間に、第２のビーム変換器５０を備えた構成例を示す斜視図である。
【０１５５】
第２のビーム変換器５０は、アレイごとにビーム群を回転して１列の梯子状に変換する。この操作に伴って、第２のテレスコープであるスタック方向のテレスコープで圧縮されるのは速軸成分ということになる。
【０１５６】
したがって、第１のテレスコープであるアレイ方向のテレスコープと併せて速軸方向が２回圧縮されることになる。第２のビーム変換器（５０）には、そのビーム変換要素にスタックバー毎のビームが入射することが望ましいが、スタック間のビームが重なり合った後でも入射しても構わない。この場合は、第２のビーム変換器のビーム変換要素ごとに新たにビームを分区し回転することになる。
【０１５７】
しかし、図３０に示す構成例において、第１のビーム圧縮器（１１０、１１１）を通過したレーザビームが速軸方向に多少の発散角を有するビームの場合、該レーザビームが、第２のビーム変換器（５０）を通過する時、隣接するビーム変換要素にはみ出し、図３１に示すように、ゴーストを形成する。その結果、ビームのスループットは低下する。
【０１５８】
そこで、図３２に示すように、第１のビーム圧縮器（１１０、１１１）と第２のビーム変換器（５０）との間に、第１のビーム圧縮器（１１０、１１１）を通過した各列毎のレーザビームを第１の方向（速軸方向）に屈折させてコリメートするシリンドリカルレンズ（第５の集光器（１５４））を配設することが好ましい。
【０１５９】
上記第５の集光器（１５４）の配設により、第２のビーム変換器（５０）を通過するレーザビーム群の包絡線が細くなり、ゴーストが消滅する。
【０１６０】
ところで、光の性質としてビーム径Ｄと発散角θの積Ｄ・θは一定である。積が小さい方が集光性がよい。今、速軸側はＤＦ＝１μｍ、θＦ＝０．６９８rad、遅軸側はＤＳ＝２００μｍ、θＳ＝０．１７５radとすると、ＤＦ・θＦ＝０．７μｍ・rad、ＤＳ・θＳ＝３５μｍ・radとなるので、積の大きさに５０倍の開きがある。このように速軸成分の方が、集光性がよいので速軸側を２回圧縮する方が有利なのである。
【０１６１】
逆に、圧縮した分だけビーム発散角は拡大するので、集光レンズに入射する全体のビーム径が大きくなる心配がある。そこでアレイ方向とスタック方向の広がりを近づけるために柱状レンズ６０を配置した。
【０１６２】
本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１６３】
図３３は、本発明の別の実施例で、図３０の配置にスタック方向及びアレイ方向の透明ウェッジ板（１２０，１２１）を加えた構成を示す斜視図である。図はスタック方向とアレイ方向でビーム群をそれぞれ３分割して向きを変えた場合を示している。
【０１６４】
また、図３４に、図３３に示す実施例において、第１のビーム圧縮器（１１０、１１１）と第２のビーム変換器（５０）との間に、シリンドリカルレンズ（第５の集光器（１５４））を配設した別の実施例を示す。
【０１６５】
ビーム群はスタック方向及びアレイ方向でそれぞれ３つに分割された後、集光レンズ７０の結像点で重なる。つまり、いずれの実施例においても、図３０に示した方法に比べて、スポット径は、ほぼ１／３となる。また、透明ウェッジ板の代わりにビーム圧縮器を用いてもよい。
【０１６６】
本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１６７】
図３５は、ビームシフターを用いた光軸シフトを説明する図である。ビームシフターとしては透明な平行平板が利用できる。光軸シフトの原理は屈折の法則による。屈折率ｎ、厚みｔの透明平行平板を光が通過するとき、屈折率ｎと厚みｔ、および、入射角θに依存して、光軸が平行シフトする。
【０１６８】
シフト量ｒは、式ｒ＝ｔ・sin(θ−φ)／cos(φ)、φ＝sin-1（sin(θ)／ｎ）に表される。ビームシフターを第１のビーム変換器３０の手前に配置して入射角を調節すれば、第１のビーム変換器３０の開口中心にビーム光軸を合わせることができる。
【０１６９】
また、第２の柱状レンズアレイ８０の手前に配置し、角度を調節することで第２の柱状レンズアレイ８０の開口中心にビーム光軸を合わせることができる。また、これにより第２の柱状レンズアレイ８０に入射するビームの位置を変えればビームの角度変化を与えることができる。
【０１７０】
図３６は、本発明の別の実施例であり、図３０の配置からビーム変換器を１個除外し、アレイ方向（第１の方向）とスタック方向（第２の方向）のテレスコープを入れ替えた構成を示す斜視図である。
【０１７１】
第１の柱状レンズ２０によって速軸成分をコリメートした後、全スタックの速軸成分を第２のビーム圧縮器（図では１１２と１１３とで構成）で一括圧縮した後に、第２のビーム変換器５０で遅軸成分を無差別に分割しつつ回転する。
【０１７２】
この様子を図３７に示す。第１の柱状レンズアレイ２０によりスタックピッチに近い十分に広がったビーム径とすることができる。第２のビーム変換器５０のピッチは０．５ｍｍ程度とする。第２のビーム変換器５０を出たところでビームは縦に並ぶ。さらに、第２のビーム圧縮器（柱状放物面鏡）１１２、１１３でアレイ方向に速軸成分を圧縮し、柱状レンズ６０で速軸成分と遅軸成分のマッチングを図った後、集光レンズ７０で絞り込む。
【０１７３】
第１の柱状レンズアレイ２０として比較的長い焦点距離のレンズが使用でき、エミッターまでのクリアランスも１ｍｍ程度に取れるので容易なアライメントを可能とする。
【０１７４】
本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１７５】
図３８は、本発明の別の実施例で、図３６の配置にスタック方向及びアレイ方向の透明ウェッジ板（１２０，１２１）を加えた構成を示す斜視図である。図は、スタック方向とアレイ方向でビーム群をそれぞれ３分割して向きを変えた場合を示している。
【０１７６】
ビーム群はスタック方向及びアレイ方向でそれぞれ３つに分割された後、集光レンズ７０の結像点で重なる。つまり、図３６に示した方法に比べてスポット径はほぼ１／３となる。また、透明ウェッジ板（１２０，１２１）の代わりにビーム圧縮器を用いてもよい。
【０１７７】
また、図３９に示すように、レーザビームの速軸方向の発散角に起因するゴーストを消滅せしめるため、第２のビーム圧縮器（１５２、１５３）とビーム変換器（５０）との間に、第２のビーム圧縮器（１５２、１５３）を通過した各列毎のレーザビームを速軸方向（第２の方向）に屈折させてコリメートするシリンドリカルレンズ（第５の集光器（１５５））を配設することが好ましい。
【０１７８】
本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１７９】
図４０は、本発明の半導体レーザ装置の別の実施例を示す斜視図である。図７および図８に示した例との相違点は、ビーム角度を変更する手段が、第２の柱状レンズアレイ８０ではなく、ビーム圧縮器（図では１１０と１１１にて構成）として用いるパラボリックミラー１１１の反射面をそれぞれのビーム群に対応してセグメント化した点である。
【０１８０】
本実施例もまた実質的に区切りのない直線状発光部を有するスタックアレイ半導体レーザに対しても同様に適用できる。
【０１８１】
以上、実施例をもって説明したように、本発明は、レーザエネルギーを極めて小さい面積に収束することができるものであるが、より収束度を上げるためには、第１の柱状レンズアレイ（第１の集光器）を出射するレーザビームの光軸間の平行度を高める必要がある。
【０１８２】
即ち、第１の柱状レンズアレイ（第１の集光器）の取り付けに、１／１００００ラジアン程度でも誤差があると、スタックアレイレーザダイオードを出射するレーザビームの光軸間平行度が悪化し、予定した集光点とは異なる点に集光してしまう場合がある。
【０１８３】
それ故、第１の柱状レンズアレイ（第１の集光器）の前面に、各列毎に、前記第２の方向（速軸方向）に光軸角度を、１／１００００ラジアンオーダーで微調整できる角度調整器を備えることが好ましい。
【０１８４】
上記角度調整器の一例を、図４１に示す。図に示すように、所定の傾斜角度（φ）を有する２個のウエッジ板（Ｐ1とＰ2）を逆向きに組み合わせ、１個（Ｐ1）は固定し、１個（Ｐ2）は回転可能（回転角θ）に構成したものである。なお、図中、矢印が光軸である。
【０１８５】
回転可能なウエッジ板１個では、レーザビームの光軸角度を１／１００００ラジアンオーダーで微調整することはできないが、ウエッジ板２個を用いる上記構成により、上記光軸角度を１／１００００ラジアンオーダーで微調整することができる。
【０１８６】
図４２に、傾斜角度φが１．５°、３°および４．５°のウエッジ板を用い、第１のウエッジ板Ｐ1（固定）への入射角度θ1を０、ｎ（屈折率）を１．５１１とし、第２のウエッジ板Ｐ2を回転し（横軸θ2）たときの光軸の調整角を示す。
【０１８７】
傾斜角度φが３°の場合、回転角θ2が−１０°〜１４°で、１／１０００ラジアン程度の角度調整が可能である。
【０１８８】
ただし、光軸の偏光方向は同じ（例えば、マイナス側のみ）であるので、上記角度調整器を使用する場合は、注意と工夫が必要である。
【０１８９】
しかし、いずれにしても、上記角度調整器を用いることにより、本発明の効果をより顕著なものとすることができる。
【０１９０】
図５１は、本発明の第１のビーム変換器３０、ビーム圧縮器４０、及び第２のビーム変換器５０からなる光学系を説明するブロック図である。第１のビーム変換器３０は、図５１にあるように、２次元アレイ状に光学素子３２を適当な数だけ連結して形成されている。第１のビーム変換器の幅および高さは、スタックアレイレーザダイオードの発光面に対応させる。
【０１９１】
光学素子３２は、図５１にあるように、第１のビーム変換器の幅方向に活性層ストライプの軸方向を有するレーザビーム３６を面に垂直に受光する受光面と、光学素子内部で光軸に沿って光路を捻る処理を受けて光路を変換されたレーザビーム３７を面から垂直に出力する出力面とを有する。
【０１９２】
光学素子３２は、例えば、間隔８００μｍで並んでいる活性層ストライプから放射される水平にストライプ長軸方向を有するレーザビーム３６を受容し、受容したレーザビームの断面の向きをほぼ９０°旋回してストライプ軸方向が垂直になるような変換をする。
【０１９３】
第１のビーム変換器３０に用いる光学素子３２は、一般には、第１のビーム変換器を組み込むレーザ装置に使用するスタックアレイレーザダイオード１０の活性層ストライプ１２に１対１で対応するようにする。
【０１９４】
従って、例えば、間隔８００μｍで活性層ストライプが１２個並び、さらに、それらが１．７５ｍｍ毎に２０層積み重なったスタックアレイレーザダイオードを使用する場合には、第１のビーム変換器は、間隔８００μｍで光学素子を１２個並べ、さらに、それらを１．７５ｍｍ毎に積み重ねたものとなる。
【０１９５】
しかし、図９に示した例にあるように、活性層ストライプが高密度に並んでいる場合には、レーザビームを１本の連続波から放射されたものと見なして、第１のビーム変換器に受光するレーザを適当な間隔で区切って、その部分毎に約９０°レーザビームを旋回して用いることにより、実質的に、その間隔を幅として有する梯子状発光部を持ったリニアアレイレーザダイオードとして、さらに、これらのリニアアレイレーザダイオードが積み重なったスタックアレイレーザダイオードとして扱うことができる。
【０１９６】
このような目的には、活性層ストライプの数によらず、適当数の光学素子を２次元的に並列配置すれば足りる。
【０１９７】
スタックアレイレーザダイオードの放射面が平面であることに対応して、第１のビーム変換器３０の入射面と出射面とは、第１のビーム変換器の全体に亘って、それぞれ１つの平面上に配置することがレーザ装置の構造上好都合である。
【０１９８】
上記光学素子は、米国特許第５，５１３，２０１号に示されているとおり、いろいろな原理に基づいて形成することができる。
【０１９９】
まず、３回の反射による捻転に基づくものである。これは、３個の直角プリズムを想定すると考えやすい。つまり、図５２に示すように、３個の直角プリズムを組み合せる。第１の直角プリズムに横向きの扁平なレーザビームを入射すると、第１、第２、第３のプリズム内での３回の全反射により９０°捻れた縦向きの扁平なレーザビームとなって、第３の直角プリズムから出射する。３個の直角プリズムで果たせる機能を、図５３のような１個のプリズム素子で行うことができる。
【０２００】
このようなプリズム素子を１次元アレイに配列し、図５４のようなプリズムアレイとすれば、破線状に直列した配列のレーザビームを入射して梯子状に並列した配列のレーザビームに変換されて出射する。
【０２０１】
このようなプリズムアレイは１枚のガラス基板から、図５５のようにモノリシックに形成することもできる。
【０２０２】
このようなプリズムアレイを縦に積み重ねて、図５６のように、プリズム素子の２次元アレイとすれば、破線が並列した配列のレーザビームを入射して梯子が並列した配列のレーザビームに変換されて出射する。
【０２０３】
３回の反射は、直角プリズムにおけるように、必ずしも直角である必要はなく、結果的に、破線が並列した配列のレーザビームを入射して梯子が並列した配列のレーザビームに変換されればよい。
【０２０４】
反射面を用いる光学素子は、プリズムでなくて、適当に配置した反射鏡であってもよい。
【０２０５】
反射鏡を用いてビーム変換器を構成する場合は、プリズムアレイにおける全反射面を反射面とするようにミラーアレイを形成すればよい。材料として、金属、金属メッキしたガラス、反射コーティングしたガラス、プラスチック、シリコン等が利用できる。
【０２０６】
微細な光学素子は、精密金型による製造或いは例えばシリコン半導体製造プロセスやＬＩＧＡプロセスを応用することにより製造可能である。シリコン結晶を利用する場合には、その劈開面を反射鏡面とすると加工も容易になる。
【０２０７】
１次元のミラーアレイを用いれば、破線状に直列した配列のレーザビームを入射して梯子状に並列した配列のレーザビームに変換されて出射する。このようなミラーアレイを縦に積み重ねて、図５７のように、ミラー要素の２次元アレイとすれば、破線が並列した配列のレーザビームを入射して梯子が並列した配列のレーザビームに変換されて出射する。
【０２０８】
図５８は、シリンドリカルレンズを並列配置した第１のビーム変換器を表す図である。この第１のビーム変換器は、シリンドリカルレンズの軸を４５°傾けて並列配置したものを、適当な距離を有する空間を挟んで対向配置したものである。
【０２０９】
入射面に水平に入射する扁平な光線は、４５°傾いたシリンドリカルレンズで、入射位置により異なる屈折力を受けて扁平軸が旋回し、さらに、出射面から４５°傾いたシリンドリカルレンズで扁平軸が、合計ほぼ９０°旋回して出射面から出射する。
【０２１０】
第１のビーム変換器を使用することにより、スタックアレイレーザダイオードからのストライプ光は実質的に梯子が並列した配列に変化する。４５°に傾斜したシリンドリカルレンズの配列が隣接するリニアアレイＬＤ層のストライプの配列と合わない場合は、リニアアレイＬＤ層と対応するようにシリンドリカルレンズアレイを領域に分けて切断し、ストライプと合致するようにずらすとよい。
【０２１１】
図５９は、入射面と出射面とが円柱表面を有し側面が平行で内部が稠密になっている光学ガラス製光学素子を複数接合した第１のビーム変換器を示す。この光学素子も一種のシリンドリカルレンズである。
【０２１２】
光学素子は水平面に対して４５°傾斜している。入射面に水平に入射する扁平な光線は、４５°傾いた入射面の円柱表面で生じる異なる屈折力を受けて扁平軸が旋回し、さらに、出射面の４５°傾いた円柱表面で扁平軸がほぼ９０°旋回して出射面から出射する。
【０２１３】
第１のビーム変換器を使用することにより、スタックアレイレーザダイオードからのストライプ光は、実質的に梯子が並列した配列に変化する。
【０２１４】
ストライプ光間隔と整合する場合は、側面が平行面である必要はなく、断面が真円であるシリンダレンズを利用することも可能である。４５°に傾斜したシリンドリカルレンズの配列が隣接するリニアアレイＬＤ層のストライプの配列と合わない場合は、前記と同様、リニアアレイＬＤ層と対応するようにシリンドリカルレンズアレイを領域に分けて切断し、ストライプと合致するようにずらすとよい。
【０２１５】
図６０は、光学ガラスのブロックから作製した第１のビーム変換器を示す。本ビーム変換器は、断面が長方形をした光学ガラス製角柱の入射面と出射面に同じ方向に４５°傾いた円柱表面を複数形成したもので、図５９のビーム変換器と同じ機能を有するものである。
【０２１６】
４５°に傾斜した円柱表面の配列が、隣接するリニアアレイＬＤ層のストライプの配列と合わない場合は、前記と同様、リニアアレイＬＤ層と対応するように円柱表面アレイを領域に分けて切断し、ストライプと合致するようにずらすとよい。
【０２１７】
図６１は、ダブプリズムを複数配設した第１のビーム変換器を示す。光学素子は水平面に対して４５°傾斜している。入射面に水平に入射する扁平な光線は、入射位置により底面での反射位置が異なるため出射面では垂直に出射する扁平な光線となる。
【０２１８】
従って、扁平軸がほぼ９０°旋回して出射する。第１のビーム変換器を使用することにより、スタックアレイレーザダイオードからのストライプ光は、実質的に梯子が並列した配列に変化する。隣接するダブプリズムを接合する場合は必要に応じてダブプリズムの底面を反射コーティングしておくとよい。
【０２１９】
ビーム変換器は、回折を利用する光学素子を使用したものであってもよい。図６２は、バイナリオプティクスを利用する光学素子を示す図である。該光学素子は透明板に中心軸を４５°傾けて配列し、各中心軸に垂直な方向に、中心軸に対して対称に深さが変化する多数の溝を設け階段状としたものである。
【０２２０】
溝の深さは、回折を利用して中心から外に向かうに連れて回折角を増すように変化する。出射面における階段状表面は入射面における階段状表面と面対称となるよう刻まれている。入射面に水平に入射する扁平な光線は、中心軸が４５°傾いた階段状表面で、入射位置により異なる屈折力を受けて扁平軸が旋回し、さらに、出射面から中心軸が４５°傾いた階段状表面で扁平軸が、合計９０°旋回して出射面から出射する。
【０２２１】
このようなバイナリオプティクスは光学ガラスやプラスチックからなり、半導体製造プロセスによる製造の他、金型を用いて製造することも可能である。
【０２２２】
図６３は、中央面で最も屈折率が高く側面に近づくほど屈折率が低くなる光学ガラス体からなる１次元分布屈折率レンズを複数接合した第１のビーム変換器を示す。
【０２２３】
１次元分布屈折率レンズは水平面に対して４５°傾斜している。入射面に水平に入射する扁平な光線は、４５°傾いた中央面に向かう屈折力を受けて扁平軸がほぼ９０°旋回して出射面から出射する。
【０２２４】
図６４は、光学ガラス板の両面に、同じ方向にそれぞれ対になるほぼ半円柱状の分布屈折率レンズ要素を対向配置したものを複数形成した第１のビーム変換器を示す。半円柱の中心軸は水平面に対して４５°傾斜しており、半円の中心が最も屈折率が高く、外側になる程屈折率が低くなっている。
【０２２５】
光学ガラス板の両面は入射面および出射面になっており、入射面に水平に入射する扁平な光線は、４５°傾いた分布屈折率レンズ要素で、入射位置により異なる屈折力を受けて扁平軸がほぼ９０°旋回して出射面から出射する。
【０２２６】
図６５は、ここまでに示してきた反射ミラー型ビーム圧縮器や透過レンズ型ビーム圧縮器の他の実施例として、アナモルフィックプリズムを用いたビーム圧縮器を表す斜視図、図６６は、その平面図である。
【０２２７】
アナモルフィックプリズムに一定の幅を持った平行光線を入射すると、屈折効果により幅が短縮されたビームに変換されてアナモルフィックプリズムから出射する。
【０２２８】
図６７の斜視図、および、その平面図である図６８に示すように、アナモルフィックプリズムをもう１個用意し、アナモルフィックプリズムペアとすると、２度の屈折効果により、さらに幅が短縮されるばかりでなく、入射光軸に対し出射光軸は平行移動するのみで方向は変わらない。
【０２２９】
第１のビーム変換器から出射した、梯子状に並列したレーザビーム列が更に複数並列し２次元配列したレーザビーム群は、アナモルフィックプリズムによりビーム圧縮され、各々のレーザビーム列について列が圧縮され梯子の間隔が短縮したレーザビーム列に変換される結果、これら圧縮レーザビーム列が１列に直列した配列に変換される。
【０２３０】
さらに、もう１組のアナモルフィックプリズムペアを用意し、合計４枚のアナモルフィックプリズムを使用すると、出射光軸を入射光軸のほぼ前方に位置させることができる。勿論、光軸の向きが変化することを厭わなければ、１個のアナモルフィックプリズムのみ使用してもよい。
【０２３１】
第２のビーム変換器５０は、図５１にあるように、１次元アレイ状に光学素子５２を、スタックアレイレーザダイオードのスタック層の数だけ連結して形成されている。第２のビーム変換器５０に用いる光学素子５２は、ビーム圧縮器４０から出射した各圧縮レーザビーム列に１対１に対応するようにする。
【０２３２】
第１のビーム変換器を用いず、第１のビーム圧縮器でまず速軸成分を圧縮する場合は、第２のビーム変換器で遅軸成分を分区し回転させる。これは、Ｑｕａｓｉ−ＣＷ ＬＤを第１のビーム変換器で分区し回転した場合と類似している。
【０２３３】
光学素子５２は第１のビーム変換器３０に用いる光学素子３２と同じ原理で入射したレーザビームを９０°捻転する。従って、圧縮された並列レーザビーム列が、さらに直列したレーザビーム群がビーム圧縮器から出射し第２のビーム変換器に入射すると、圧縮された並列レーザビーム列が９０°捻転する結果、全てのレーザビーム要素が１列に並列した配列となる。
【０２３４】
上記光学素子は、第１のビーム変換器に用いた種々の原理に基づいて形成することができる。
【０２３５】
まず、３回の反射による捻転に基づくものである。図６９のように、縦向きの扁平なレーザビームが横に並列したものを入射すると、３回の反射により９０°捻れた横向きの扁平なレーザビームが縦に並列したものとなって出射するプリズム素子を１次元アレイに配列すれば、圧縮された並列レーザビーム列がさらに直列したレーザビーム群を入射して、全てのレーザビーム要素が１列に並列した配列に変換されて出射する。
【０２３６】
このような１次元アレイは１枚のガラス基板から図７０のようにモノリシックに形成することもできる。
【０２３７】
３回の反射は直角プリズムに於けるように必ずしも直角である必要はなく、結果的に、圧縮された並列レーザビーム列が、さらに直列したレーザビーム群を入射して全てのレーザビーム要素が１列に並列した配列に変換されればよいことは第１のビーム変換器の場合と同様である。
【０２３８】
また、反射面を用いる光学素子はプリズムでなくて適当に配置した反射鏡であってもよい。
【０２３９】
図７１のように、３回の反射により９０°捻れた横向きの扁平なレーザビームが縦に並列したものとなって出射するミラー要素を１次元アレイに配列すれば、圧縮された並列レーザビーム列がさらに直列したレーザビーム群を入射して、全てのレーザビーム要素が１列に並列した配列に変換されて出射する。
【０２４０】
図７２は、シリンドリカルレンズを並列配置した第２のビーム変換器を表す図である。このビーム変換器は、シリンドリカルレンズの軸を４５°傾けて並列配置したものを適当な距離を有する空間を挟んで対向配置したものである。
【０２４１】
入射面に水平に入射する圧縮された並列レーザビーム列は、４５°傾いたシリンドリカルレンズで入射位置により異なる屈折力を受けてビーム列の断面が旋回し、さらに、出射面から４５°傾いたシリンドリカルレンズでビーム列の断面が合計ほぼ９０°旋回して出射面から出射する。
【０２４２】
第２のビーム変換器を使用することにより、ビーム圧縮器からの圧縮された並列レーザビーム列が、さらに直列したレーザビーム群は、実質的に、全てのレーザビームが梯子状に１列に並列した配列に変換される。このとき、全ての梯子の間隔が同一である必要はない。
【０２４３】
図７３は、入射面と出射面とが円柱表面を有し側面が平行で内部が稠密になっている光学ガラス製光学素子を複数接合したビーム変換器を示す。光学素子は水平面に対して４５°傾斜している。
【０２４４】
入射面に水平に入射する圧縮された並列レーザビーム列は、４５°傾いた入射面の円柱表面で生じる異なる屈折力を受けてビーム列の断面が旋回し、さらに、出射面の４５°傾いた円柱表面でビーム列の断面がほぼ９０°旋回して出射面から出射する。
【０２４５】
第２のビーム変換器を使用することにより、ビーム圧縮器からの圧縮された並列レーザビーム列が、さらに直列したレーザビーム群は、実質的に、全てのレーザビームが梯子状に１列に並列した配列に変換される。このとき、全ての梯子の間隔が同一である必要はない。圧縮された並列レーザビーム列と隣接のビーム列との間隔と整合する場合は、側面が平行面である必要はなく、断面が真円であるシリンダレンズを利用することも可能である。
【０２４６】
図７４は、光学ガラスのブロックから作製した第２のビーム変換器を示す。本ビーム変換器は、断面が長方形をした光学ガラス製角柱の入射面と出射面に同じ方向に４５°傾いた円柱表面を複数形成したもので、図１３の第２のビーム変換器と同じ機能を有するものである。
【０２４７】
図７５は、ダブプリズムを利用した第２のビーム変換器を示す。入射面に水平に入射する圧縮された並列レーザビーム列は、４５°傾いたダブプリズムの入射面で屈折し、入射位置の違いが底面で異なる反射位置を与えるため出射面ではビーム列の断面がほぼ９０°旋回して出射面から屈折して出射する。
【０２４８】
隣接するダブプリズムを接合する場合は必要に応じてダブプリズムの底面を反射コーティングしておくとよい。
【０２４９】
図７６は、バイナリオプティクスを利用した第２のビーム変換器を示す。本ビーム変換器は、入射面と出射面に同じ方向に中心軸が４５°傾いた階段状表面を複数形成したものである。
【０２５０】
入射面に水平に入射する圧縮された並列レーザビーム列は、４５°傾いた入射面の階段状表面で生じる異なる回折力を受けてビーム列が旋回し、さらに、出射面の４５°傾いた階段状表面でビーム列の断面が９０°旋回して出射面から出射する。
【０２５１】
図７７は、１次元分布屈折率レンズを利用した第２のビーム変換器を示す。本ビーム変換器は、中央面で最も屈折率が高く側面に近づくほど屈折率が低くなる光学ガラス体からなる１次元分布屈折率レンズを４５°傾けて複数接合したものである。
【０２５２】
入射面に水平に入射する圧縮された並列レーザビーム列は、４５°傾いた１次元分布屈折率レンズ内での入射位置によって異なる屈折力を受けてビーム列が旋回し、ビーム列の断面が９０°旋回して出射面から出射する。
【０２５３】
図７８は、対向配置した分布屈折率レンズ要素を利用した第２のビーム変換器を示す。本ビーム変換器は、光学ガラス板の両面に、同じ方向にそれぞれ対になるほぼ半円柱状の分布屈折率レンズ要素を対向配置したものを複数形成したものである。
【０２５４】
半円柱の中心軸は水平面に対して４５°傾斜しており、半円の中心が最も屈折率が高く、外側になる程屈折率が低くなっている。入射面に水平に入射する圧縮された並列レーザビーム列は、４５°傾いた分布屈折率レンズ要素により入射位置によって異なる屈折力を受けてビーム列が旋回し、ビーム列の断面が９０°旋回して出射面から出射する。
【０２５５】
前述したように、本発明は、柱状レンズアレイからなるビーム変換器を用い得るものであるが、この変換器に、発散角を有するレーザビームが入射した場合、図７９に示すように、ビーム出射側の隣接要素にはみ出す成分（図中、逸脱成分）が発生し、ゴーストが生じることがある。その結果、レーザビームのスループットが低下する。
【０２５６】
入射ビームの発散角に起因するゴーストをなくすためには、変換器に、発散角を調整する機能を持たせる必要がある。そこで、本発明者は、図８０に示すように、柱状レンズアレイからなるビーム変換器を二分割し、さらに、ビーム出射側の柱状レンズの曲率半径を、ビーム入射側の柱状レンズの曲率半径より小さくした。
【０２５７】
このことにより、ビーム出射側のビームサイズを小さくし、レーザビームが出射側の隣接要素にはみ出す成分（逸脱成分）をなくして、ゴーストの発生を抑制することができる。
【０２５８】
図８０では、ビーム入射側の変換器とビーム出射側の変換器を、間隔をあけて、可変として示しているが、両変換器を接合して一体構造としてもよい。
【０２５９】
なお、図８０においては、柱状レンズの厚さｒ＝０．３５４ｍｍで、入射側柱状レンズの曲率半径ｒ1＝０．３７５、出射側柱状レンズの曲率半径ｒ2＝０．３ｍｍの場合を示している。
【０２６０】
ただし、ｒ2／ｒ1＜１であると、レーザビームは９０°回りきれないが、これは、柱状レンズを傾けて配置することにより解決することができる。
【０２６１】
現在、市販のスタックアレイレーザーダイオードの出力は、１スタック当たり５０Ｗ程度である。そして、スタック段数は、組み付け精度により、２０段程度に制約されてしまうので、１台当たりの出力は、最大で１ｋＷ程度である。しかし、金属加工への応用を考えれば、より大きな出力が必要である。
【０２６２】
そこで、本発明では、少なくとも２台以上のスタックアレイレーザーダイオードを結合することにより、出力を増大する。
【０２６３】
即ち、本発明においては、少なくとも２基のスタックアレイレーザダイオードから放射され、該ダイオードの前面に配設した第１の集光器から出射する少なくとも２つのレーザビーム群を、第１の集光器の前面に配設した光学機器で結合する。
【０２６４】
図８１に、上記光学機器として偏光素子を用いて結合する場合を示す。一方のスタックアレイレーザダイオード（ＬＤ２）から出射するレーザビームをλ／２板に通し、それを、偏光素子（偏光プリズム）を介して、他方のスタックアレイレーザダイオード（ＬＤ１）から出射するレーザビームと結合する。
【０２６５】
図８２に、光学機器としいて、スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで透過窓を形成したミラーを用いる結合態様を示す。
【０２６６】
また、図８３に、光学機器として、スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで配置したミラーを用いる結合態様を示す。
【０２６７】
さらに、図８４に、光学機器として、スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで配置した直角プリズムを用いる結合態様を示す。
【０２６８】
また、本発明においては、図８５に示すように、スタックアレイレーザダイオードを少なくとも２基備え、かつ、前記第３の集光器の後面に、該集光器に入射する少なくとも２つのレーザビーム群を波長結合する光学機器を備えて、レーザービーム群を結合する。
【０２６９】
この場合、上記光学機器として、ダイクロイックミラーを用いるのが好ましい。
【０２７０】
さらに、本発明においては、第１の集光器を前面に備えるスタックアレイレーザダイオードを複数基備え、かつ、該第１の集光器の前面に、該集光器から出射する少なくとも２つのレーザビーム群を結合する光学機器と、前記第３の集光器の後面に、該集光器に入射する少なくとも２つのレーザビーム群を波長結合する光学機器を備えて、複数のレーザビーム群を結合する。
【０２７１】
このように、複数のレーザビームを結合して出力の大きいレーザビームを得ることができる。
【０２７２】
図４３は、本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置を説明するブロック図の平面図、図４４は、その立面図である。該半導体レーザ励起固体レーザ装置は、本発明の半導体レーザ装置を固体レーザ９５の励起光源として使用する。
【０２７３】
スタックアレイレーザダイオードを利用した従来の半導体レーザ装置は光学系でエネルギーを集中しても横長の領域に限られ、実質的なエネルギー密度は大きくなかった。また、このエネルギーを有効に利用しようとすると、固体レーザの側面励起しかできなかった。
【０２７４】
本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、スタックアレイレーザダイオード１０の点線状発光ストライプを短い焦点距離ｆ１を有する第１の柱状レンズアレイ２０により、ストライプと垂直な方向に集束した後に、第１のビーム変換器３０を用いて複数列の梯子状レーザビームに変換し、同時に同一の物点から発したビーム群になるようにビームの向きも変える。
【０２７５】
そして、集光レンズ７０で固体レーザ素子９６の受光面上の小さい領域にエネルギーを収斂させる。
【０２７６】
本発明の半導体レーザ装置は、前述のとおり、所定の狭い範囲にエネルギーを集中することができる。このため、本発明の半導体レーザ装置を利用した本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、スタックアレイレーザダイオード１０の出力を有効活用できるとともに、固体レーザ９５の端面励起をも可能にするものである。
【０２７７】
固体レーザ素子として、ＹＡＧ、ＹＬＦ、イットリアなど通常の固体レーザ素子のほか、Ｑスイッチや波長変換素子を含む固体レーザ素子も利用できる。
【０２７８】
また、固体レーザ素子への励起光源の入射がブリュースター角をもって行われてもよい。固体レーザ素子は短吸収長レーザ結晶（ＹＶＯ４）であってもよい。本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置により、３００Ｗの半導体レーザ素子を用いて、１００ＷのＹＡＧレーザ出力を得ることができた。
【０２７９】
図４５は、光ファイバ９０を用いた本発明に係るレーザ装置の平面図、図４６は、その立面図である。上記レーザ装置が形成するレーザスポットの位置に光ファイバ９０の受光面を配置し、レーザ１０から放射されるレーザエネルギーを受容して光ファイバ９０の他端面側に伝達するようにしたものである。
【０２８０】
光ファイバ９０の長さと可撓性とにより、簡単に、目的の場所に発光部を持ち込んで作業ができるような、使いやすいレーザ装置を得ることができる。
【０２８１】
なお、８００Ｗの出力を有するスタックアレイレーザダイオード１０を光源とし、コア径４００μｍの光ファイバ９０の入射面に、コアの断面より小さいレーザスポットを形成するように構成したレーザ装置は６０％の効率を達成している。
【０２８２】
図４７は、本発明の光ファイバー導光半導体レーザ励起固体レーザ装置を説明するブロック図の平面図、図４８は、その立面図である。該光ファイバー導光半導体レーザ励起固体レーザ装置は、本発明の半導体レーザ装置の出力を光ファイバー９０で導光して固体レーザ９５の励起光源とする。
【０２８３】
光ファイバーの出力部には、端部から放散されるレーザビームのエネルギーをコリメートして再度収斂させるための光学系９２が設けられている。
【０２８４】
このように、半導体レーザ装置部分と固体レーザ装置部分の間に柔軟な光ファイバーが介在するため、装置の自由度が飛躍的に増大し、構成が容易になる利点がある。
【０２８５】
本発明の光ファイバー導光半導体レーザ励起固体レーザ装置により、４００Ｗの半導体レーザ素子を用いて８０ＷのＹＡＧレーザ出力を得ることができた。
【０２８６】
図４９は、本発明の半導体レーザ励起ファイバーレーザ装置を説明するブロック図の平面図、図５０は、その立面図である。
【０２８７】
半導体レーザ励起ファイバーレーザ装置は、本発明の半導体レーザ装置の出力をダブルクラッドファイバー９１のインナークラッドに入力してコアを励起する。インナークラッドの径は６００μｍ×２４０μｍである。コア径は４０μｍである。スタックアレイレーザダイオードの出力が１ｋＷのときファイバーレーザ出力として５００Ｗが得られた。この出力ビームは完全に単峰性である。
【０２８８】
【発明の効果】
本発明の半導体レーザ装置は、スタックアレイレーザダイオードが発生するレーザエネルギーは極めて小さな面積に集束させることができることから、十分にレーザ加工や医療用に用いることができる。
【０２８９】
また、本発明のビーム変換器を使用してスタックアレイ半導体レーザのエミッタを実質的に１列の梯子状に配列する効果をもたらした半導体レーザ装置は、極めて小さい焦点にスタックアレイ半導体レーザのエネルギーを集中することが可能になる。
【０２９０】
さらに、本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、強力な半導体レーザを活用した端面励起が可能となり、効率が高くビームの質が良い固体レーザ出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アレイ型レーザダイオードとレーザビームの指向性を説明する図である。
【図２】スタックアレイ型レーザダイオードとレーザビームの指向性を説明する図である。
【図３】焦点距離ｆの集光レンズに平行ビームが入射した際の結像の様子を示す図である。
【図４】互いの光軸は平行であるが発散角を持つビームが集光レンズに入射した際の結像の様子を示す図である。
【図５】複数のビームがレンズの中心軸上に置かれた共通の虚像Ｏから放射されたように角度を与える様子を示す図である。
【図６】複数のビームの中心軸間隔を狭める操作を説明する図である。
【図７】本発明の半導体レーザ装置の一実施例を示す平面図である。
【図８】図７に示した半導体レーザ装置の立面図である。
【図９】密集型エミッタ構造の半導体レーザを用いた本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図１０】図９に示した半導体レーザ装置の立面図である。
【図１１】ビーム角度を変更する手段として透明ウェッジ板を用いた本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図１２】図１１に示した半導体レーザ装置の立面図である。
【図１３】ビーム変換器と透明ウェッジ板を一体化した本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図１４】図１３に示した半導体レーザ装置の立面図である。
【図１５】ビーム角度を変更する手段として柱状レンズを用いた本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図１６】図１５に示した半導体レーザ装置の立面図である。
【図１７】ビームの中心軸を近づける工夫をした本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図１８】図１７に示した半導体レーザ装置の立面図である。
【図１９】図１７および図１８に示した半導体レーザ装置における像の変化の様子を説明する図である。
【図２０】図１７および図１８に示した半導体レーザ装置の出力をさらに縮小結像する本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図２１】図１９に示した半導体レーザ装置の立面図である。
【図２２】図２０および図２１に示した半導体レーザ装置において、スタック方向に関して第２の集光レンズの焦点に光軸角度変化機能を備え、最終集光レンズによる像の合成を図った構成を説明する側面図である。
【図２３】ビームの中心軸を近づける手段として１次元のテレスコープを２組用いる本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図２４】ビームの中心軸を近づける手段として１次元のテレスコープ２組用い、さらに物点を一致させる手段として透明ウェッジ板を用いる本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図２５】図２４の透明ウェッジ板設置部分の拡大図である。
【図２６】図２５に示した半導体レーザ装置における像の変化の様子を説明する図である。
【図２７】ビームの中心軸を近づける手段としてテレスコープを用いる本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図２８】図２７に示した半導体レーザ装置の立面図である。
【図２９】図２７および図２８に示した半導体レーザ装置における像の変化の様子を説明する図である。
【図３０】図２５に示した実施例に加えてアレイ方向のテレスコープとスタック方向のテレスコープとの間に第２のビーム変換器を備えた構成例を示す斜視図である。
【図３１】レーザビームが第２のビーム変換器を通過した時、ゴーストが出ることを示す図である。
【図３２】第１のビーム圧縮器と第２のビーム変換器の間に、柱状レンズ（第５の集光器）を配置した半導体レーザ装置を示す図である。
【図３３】図３０の配置にスタック方向及びアレイ方向の透明ウェッジ板を加えた構成を示す斜視図である。
【図３４】第１のビーム圧縮器と第２のビーム変換器の間に、柱状レンズ（第５の集光器）を配置した別の半導体レーザ装置を示す図である。
【図３５】ビームシフターによる光軸シフトを説明する図である。
【図３６】図３０の配置からビーム変換器を１個除外し、アレイ方向とスタック方向のテレスコープを入れ替えた構成を示す斜視図である。
【図３７】図３６の装置における第２のビーム変換器の作用を説明する図である。
【図３８】図３６の配置にスタック方向及びアレイ方向の透明ウェッジ板を加えた構成を示す斜視図である。
【図３９】第１のビーム圧縮器と第２のビーム変換器の間に、柱状レンズ（第５の集光器）を配置した別の半導体レーザ装置を示す図である。
【図４０】ビーム角度を変更する手段としてセグメント式の反射鏡を用いた本発明の半導体レーザ装置の斜視図である。
【図４１】角度調整器の例を示す図である。
【図４２】角度調整の精度を示す図である。
【図４３】本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置を説明するブロック図の平面図である。
【図４４】図４３に示した半導体レーザ励起固体レーザ装置を説明するブロック図の立面図である。
【図４５】光ファイバを用いた本発明の半導体レーザ装置の平面図である。
【図４６】図４５に示した半導体レーザ装置の立面図である。
【図４７】本発明の光ファイバー導光半導体レーザ励起固体レーザ装置を説明するブロック図の平面図である。
【図４８】図４７に示した光ファイバー導光半導体レーザ励起固体レーザ装置を説明するブロック図の立面図である。
【図４９】本発明の半導体レーザ励起ファイバレーザ装置を説明するブロック図の平面図である。
【図５０】図４９に示した半導体レーザ励起ファイバレーザ装置を説明するブロック図の立面図である。
【図５１】本発明の第１のビーム変換器、ビーム圧縮器、および、第２のビーム変換器を説明するブロック図である。
【図５２】３回の反射によるビーム変換の原理を、３個の直角プリズムを用いて説明する図である。
【図５３】斜角柱の形状をした光学素子と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図５４】図５３の光学素子を並列配置して得られるビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図５５】図５４のビーム変換器と等価の一体的なビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図５６】図５５のビーム変換器をスタックして得られる第１のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図５７】ミラーアレイをスタックして得られる第１のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図５８】シリンドリカルレンズを並列配置した第１のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図５９】入射面と出射面とが円柱表面を有する光学素子を並列配置した第１のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図６０】光学ガラスのブロックから作製した第１のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図６１】ダブプリズムを並列配置した第１のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図６２】バイナリオプティクスを並列配置した第１のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図６３】１次元分布屈折率レンズを並列配置した第１のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図６４】半円柱状の分布屈折率レンズ要素を並列配置した第１のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図６５】アナモルフィックプリズムによるビーム圧縮器と、それによるビーム圧縮を示す斜視図である。
【図６６】図６５に示したビーム圧縮器と、それによるビーム圧縮を示す平面図である。
【図６７】アナモルフィックプリズムを２個用いたアナモルフィックプリズムペアによるビーム圧縮器と、それによるビーム圧縮を示す斜視図である。
【図６８】図６７に示したビーム圧縮器と、それによるビーム圧縮を示す平面図である。
【図６９】斜角柱の形状をした光学素子を並列配置して得られる第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７０】図６９のビーム変換器と等価の一体的な第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７１】ミラー要素を並列配置した第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７２】シリンドリカルレンズを並列配置した第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７３】入射面と出射面とが円柱表面を有する光学素子を並列配置した第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７４】光学ガラスのブロックから作製した第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７５】ダブプリズムを並列配置した第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７６】バイナリオプティクスを並列配置した第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７７】１次元分布屈折率レンズを並列配置した第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７８】半円柱状の分布屈折率レンズ要素を並列配置した第２のビーム変換器と、それによるビーム変換を示す斜視図である。
【図７９】ビーム出射側の隣接要素にはみ出す成分（逸脱成分）が発生することを示す図である。
【図８０】柱状レンズアレイを二分割し、ビーム出射側の柱状レンズの曲率半径を、ビーム入射側の柱状レンズの曲率半径より小さくしたビーム変換器を示す図である。
【図８１】偏光素子を用いて、２つのレーザビームを結合する態様を示す図である。
【図８２】スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで透過窓を形成したミラーを用いて、２つのレーザビームを結合する態様を示す図である。
【図８３】スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで配置したミラーを用いて、２つのレーザビームを結合する態様を示す図である。
【図８４】スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで配置した直角プリズムを用いて、２つのレーザビームを結合する態様を示す図である。
【図８５】第３の集光器に入射する少なくとも２つのレーザビーム群を波長結合する態様を示す図である。
【符号の説明】
１０…スタックアレイレーザダイオード
１２…活性層ストライプ（エミッタ）
２０…第１の柱状レンズアレイ（第１の集光器）
３０…第１の光路変換器（第１のビーム変換器）
３２…光学素子
３６〜３９…レーザビーム
４０…第１のビーム圧縮器
４２…第２のビーム圧縮器
５０…第２の光路変換器（第２のビーム変換器）
５２…光学素子
６０…柱状レンズ（第４の集光器）
６１…柱状レンズ
７０…集光レンズ（第３の集光器）
７１…集光レンズ
８０…第２の柱状レンズアレイ（第２の集光器）
９０…光ファイバー
９２…光学系
９５…固体レーザ
９６…固体レーザ素子
９７…固体レーザ出力ミラー
１００…ビームシフター
１１０、１１１…柱状放物面鏡（第１のビーム圧縮器）
１１２〜１１３…柱状放物面鏡（第２のビーム圧縮器）
１２０…透明ウェッジ板（角度変更器）
１２１…透明ウェッジ板
１３０…柱状レンズ
１４０〜１４１…レンズ
１５０、１５１…柱状レンズ（第１のビーム圧縮器）
１５２、１５３…柱状レンズ（第２のビーム圧縮器）
１５４、１５５…柱状レンズ（第５の集光器）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a beam converter used for a stack array laser diode, and a laser apparatus using the beam converter. The present invention further relates to a semiconductor laser concentrator for condensing semiconductor laser light into a minute spot, and a semiconductor laser excitation solid-state laser device for optically exciting a solid-state laser element with the semiconductor laser light.
[0002]
[Prior art]
Currently, a semiconductor laser having a CW (continuous oscillation) output of about 50 W is available as a semiconductor laser of a linear array in which active layer stripes of a semiconductor laser are arranged one-dimensionally. In the linear array semiconductor laser, for example, as shown in FIG. 1, 10 to several tens of stripes whose ends are 100 μm to 200 μm in width are arranged at regular intervals in a plane having a total width of 1 cm. .
[0003]
By stacking several such linear array semiconductor lasers to form a two-dimensional array as shown in FIG. 2, the output can be easily increased. Such a two-dimensional array semiconductor laser is called a stack array semiconductor laser. KW class output is available in the city. If this stack array laser beam can be directly condensed using an optical system and narrowed down to a sufficiently narrow spot, it should be applicable to a wide range of applications including laser processing.
[0004]
From one stack array semiconductor laser element, it is possible to obtain a light source in which line segments are arranged in a two-dimensional array in which (10 to several 10) × n laser beams are emitted, where n is the number of stack layers. it can. In addition, a high-power semiconductor laser such as a Quasi-CW semiconductor laser has a large number of emitters densely arranged, and the emitted light is mixed with the emitted light from the adjacent emitter immediately after the emission, so that it is a substantially continuous linear shape. Light sources are provided in parallel by the number of stack layers.
[0005]
Each stripe light is emitted from a flat light source, and the beam divergence angle has a large vertical component φ with respect to the active layer and is about 40 ° to 50 °, and the parallel component θ is small and about 10 °. Hereinafter, a direction perpendicular to the active layer having a large divergence angle is referred to as a fast axis, and a direction parallel to the active layer having a small divergence angle is referred to as a slow axis. The width of the light emission source is narrow on the fast axis side and is 1 μm or less, and the slow axis side is wide on the order of 100 μm to 200 μm as described above.
[0006]
For example, consider a stack array LD (Laser Diode) in which 12 stripes having a thickness of 1 μm and a width of 200 μm are arranged at a pitch of 800 μm, and this linear array is further stacked in several layers. Since the slow axis component of the stripe light has a beam divergence angle of 10 °, adjacent stripe light overlaps at 3.4 mm from the emission end of the stripe. When the lens is placed after the polymerization, some of the light becomes rays that are angled with respect to the axis of the lens and converge at a point different from the focus of the focusing lens, reducing system efficiency.
[0007]
For this reason, in order to collimate the emitted light from each of the stripe rows using the micro cylindrical lens array, it is necessary to place a lens (focal length f1 ≦ 3.4 mm) at a close position within 3.4 mm. . If the magnification (f2 / f1) determined by the combination with the focal length f2 of the condensing lens that focuses the collimated light is multiplied by the width of the stripe, the focal spot diameter must be increased.
[0008]
Thus, conventionally, it has been difficult to concentrate the emitted laser light of the stack array LD that provides a light source in which line segments are arranged in a two-dimensional array at a high density in a small area. In order to use the stack array semiconductor laser for laser processing and medical purposes, which occupy a major part as an industrial application of the laser, a special device for concentrating a high level of light energy in a narrow area is required.
[0009]
If a stack array semiconductor laser is used as an excitation light source for a solid-state laser, the width of the array is about 1 cm long as described above, so that a plurality of beams are narrowed down into one spot using a normal lens system. In other words, the end face excitation method with good excitation efficiency cannot be adopted, so that it can be applied only to the side face excitation method. On the other hand, according to the end face excitation method in which light excitation is performed from the optical axis direction of the solid-state laser, high-efficiency single fundamental transverse mode oscillation can be realized by matching the excitation space by the semiconductor laser output light to the solid-state laser oscillation mode space.
[0010]
Furthermore, matching of excitation spaces is also important in a double clad fiber laser, which is considered to be an advanced form of end face pumped solid-state laser. The double-clad fiber laser can be regarded as a high-efficiency luminance compression device, but the input aperture for the pumping light is as narrow as about 600 μm x 240 μm, so a special device to concentrate high-level semiconductor laser light for higher output is required. I needed it.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a novel semiconductor laser device that can be used in a semiconductor laser device using a stack array semiconductor laser to make the semiconductor laser device extremely small in focus and high in energy density. In addition to providing a beam converter, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device in which the energy density at the focal point of a semiconductor laser device using a stack array semiconductor laser is increased using the beam converter.
[0012]
Still another object of the present invention is to provide a powerful semiconductor laser pumped solid-state laser device using the semiconductor laser device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has solved the above-mentioned problems, and the gist thereof is as follows. In the description of the present invention, the front surface means the condensing point side. Further, in order to facilitate understanding, the reference numerals of the examples are indicated by (numerical characters).
[0014]
  [1] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserA semiconductor laser device using a diode as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.,flatA first concentrator (20) that collimates into a row;
  A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting and emitting a laser beam group consisting of a laser beam array in which the cross section of each beam is rotated 90 degrees;
  A group of laser beams arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) is assigned to each column.BeforeEach column is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to the first direction, and the laser beams belonging to all columns are converted into beams emitted from the same object point of the virtual image. A second condenser (80) that changes the angle of the optical axis each time;
  A laser beam which receives the laser beam group emitted from the second light collector (80), compresses the cross section in one direction by shortening the interval of the laser beam for each row in the first direction. A first beam compressor (40) for converting into groups and emitting;
  A third condenser (70) for condensing the laser beam group output from the first beam compressor (40);
A semiconductor laser device comprising:
[0015]
  [2] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserDiode or multiple active layer stripesIs oneDensely arranged in a dimensional arrayStraightA plurality of linear array semiconductor lasers having linear light emitting portionsMultiplyWhen viewed from the lower side in the direction in which a continuous laser beam is emitted from the linear light emitting section of each row.DoubleA semiconductor laser device having a stack array laser diode forming a group of laser beams arranged in a number as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.,flatA first concentrator (20) that collimates into a row;
  A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
  A group of laser beams arranged on the front side of the emission side of the first beam converter and emitted from the first beam converter (30) for each column.BeforeThe angle change of the optical axis is changed for each column so that the laser beam belonging to all the columns is refracted and collimated in the second direction and converted into a beam emitted from the same object point of the virtual image. A second concentrator (80);
  A laser beam which receives the laser beam group emitted from the second light collector (80), compresses the cross section in one direction by shortening the interval of the laser beam for each row in the first direction. A first beam compressor (40) for converting into groups and emitting;
  A third condenser (70) for condensing the output laser beam group from the first beam compressor (40);
A semiconductor laser device comprising:
[0016]
  [3] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserA semiconductor laser device using a diode as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.,flatA first concentrator (20) that collimates into a row;
  A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting the cross section of each beam into a laser beam group rotated by 90 degrees and emitting it;
  A group of laser beams arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) is assigned to each column.BeforeA second concentrator (80) that refracts and collimates in a second direction substantially perpendicular to the first direction;
  A laser beam which receives the laser beam group emitted from the second light collector (80), compresses the cross section in one direction by shortening the interval of the laser beam for each row in the first direction. A first beam compressor (40) for converting into groups and emitting;
  It is disposed on the front surface on the emission side of the second condenser (80) or the beam compressor (40), receives a plurality of laser beam groups, and the laser beams belonging to all the columns are the same in the virtual image. An angle changer that changes the central optical axis of the beam group in the second direction for each row so as to convert the beam to be emitted from an object point;
  A third condenser (70) for condensing the laser beam group with the central optical axis changed;
A semiconductor laser device comprising:
[0017]
  [4] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserDiode or multiple active layer stripesIs oneDensely arranged in a dimensional arrayStraightA plurality of linear array semiconductor lasers having linear light emitting portionsMultiplyWhen viewed from the lower side in the direction in which a continuous laser beam is emitted from the linear light emitting section of each row.DoubleA semiconductor laser device having a stack array laser diode forming a group of laser beams arranged in a number as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.,flatA first concentrator (20) that collimates into a row;
  A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
  A group of laser beams arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) is assigned to each column.BeforeA second concentrator (80) that refracts and collimates in a second direction substantially perpendicular to the first direction;
  A laser beam which receives the laser beam group emitted from the second light collector (80), compresses the cross section in one direction by shortening the interval of the laser beam for each row in the first direction. A first beam compressor (40) for converting into groups and emitting;
  It is disposed on the front surface on the emission side of the second condenser (80) or the beam compressor (40), receives a plurality of laser beam groups, and the laser beams belonging to all the columns are the same in the virtual image. An angle changer that changes the central optical axis of the beam group in the second direction for each row so as to convert the beam to be emitted from an object point;
  A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising:
[0018]
[5] The above-mentioned [3] or [4], wherein the second condenser (80) or the first beam converter (40) and the angle changer are integrated. Semiconductor laser device.
[0023]
  [6]A plurality of linear array semiconductor lasers in which a plurality of active layer stripes are arranged as a one-dimensional column are stacked, and a plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are two-dimensionally arranged. A semiconductor laser device having a stack array laser diode as a light source, which is a two-dimensional array as seen from the lower side in the direction in which the laser beams emitted from the respective emitters are emitted,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and the laser beam group is refracted in the second direction for each column emitted from each of the linear array semiconductors and collimated so as to be parallel. 1 concentrator (20);
  A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting and emitting a laser beam group consisting of a laser beam array in which the cross section of each beam is rotated 90 degrees;
  A laser beam group arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) with respect to the first direction for each row. A second concentrator (80) that refracts and collimates in a second direction substantially perpendicular to the surface;
  A fourth condenser arranged on the front side of the emission side of the second condenser (80) for receiving the emitted laser beam group to form an image and reducing the distance between the columns. (71),
  A third condenser (70) for further reducing and re-imaging the image formed by the fourth condenser (71);
  The fourth concentrator is disposed on or near the imaging surface of the fourth condenser, and the laser beam belonging to all columns is converted into a beam emitted from the same object point of the virtual image for each column. An angle changer that changes the central optical axis of the beam group in the direction of 2;
A semiconductor laser device comprising:
  [7]A plurality of linear array semiconductor lasers in which a plurality of active layer stripes are arranged as a one-dimensional column are stacked, and a plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are two-dimensionally arranged. A stack array laser diode that is a two-dimensional array viewed from the lower side in the direction in which the laser beam emitted from each of the emitters is emitted, or a plurality of active layer stripes closely arranged in a one-dimensional column A stack array in which a plurality of linear array semiconductor lasers each having a linear light emitting portion are stacked, and a plurality of laser beams are arranged as viewed from the lower side in a direction in which a continuous laser beam emitted from each linear light emitting portion of each row is emitted A semiconductor laser device using a laser diode as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  Arranged in front of the stack array laser diode in the emission direction, the laser beam group is refracted in the second direction for each column emitted from each of the linear array semiconductors and collimated to be parallel. A first concentrator (20);
  A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
  A laser beam group arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) with respect to the first direction for each row. A second concentrator (80) that refracts and collimates in a second direction substantially perpendicular to the surface;
  A fourth condenser arranged on the front side of the emission side of the second condenser (80) for receiving the emitted laser beam group to form an image and reducing the distance between the columns. (71),
  A third condenser (70) for further reducing and re-imaging the image formed by the fourth condenser (71);
  The fourth concentrator is disposed on or near the imaging surface of the fourth condenser, and the laser beam belonging to all columns is converted into a beam emitted from the same object point of the virtual image for each column. An angle changer that changes the central optical axis of the beam group in the direction of 2;
A semiconductor laser device comprising:
[0024]
  [8] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserA semiconductor laser device using a diode as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.,flatA first concentrator (20) that collimates into a row;
  A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting and emitting a laser beam group consisting of a laser beam array in which the cross section of each beam is rotated 90 degrees;
  A group of laser beams arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) is assigned to each column.BeforeA second concentrator (80) that refracts and collimates in a second direction substantially perpendicular to the first direction;
  The first beam compressor (110) that receives the laser beam group emitted from the second condenser (80), converts the laser beam group into a laser beam group compressed in the first direction in a plurality of rows, and emits the laser beam group. , 111),
  A plurality of rows of laser beams emitted from the first beam compressor (110, 111) are arranged on the front side of the emission side of the first beam compressor (110, 111) and the interval between the rows is reduced. A second beam compressor (112, 113) for converting into a laser beam group compressed in the second direction and emitting the laser beam group;
  A fourth light collector (receives a beam emitted from the second beam compressor (113) and makes the beam divergence angle in the first direction close to the beam divergence angle in the second direction ( 60)
  A third condenser (70) for condensing the laser beam group emitted from the fourth condenser (60);
A semiconductor laser device comprising:
[0025]
  [9] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserDiode or multiple active layer stripesIs oneDensely arranged in a dimensional arrayStraightA plurality of linear array semiconductor lasers having linear light emitting portionsMultiplyWhen viewed from the lower side in the direction in which a continuous laser beam is emitted from the linear light emitting section of each row.DoubleA semiconductor laser device having a stack array laser diode forming a group of laser beams arranged in a number as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.,flatA first concentrator (20) that collimates into a row;
  A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
  A group of laser beams arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) is assigned to each column.BeforeA second concentrator (80) that refracts and collimates in a second direction substantially perpendicular to the first direction;
  The first beam compressor (110) that receives the laser beam group emitted from the second condenser (80), converts the laser beam group into a laser beam group compressed in the first direction in a plurality of rows, and emits the laser beam group. , 111),
  A plurality of rows of laser beams emitted from the first beam compressor (110, 111) are arranged on the front side of the emission side of the first beam compressor (110, 111) and the interval between the rows is reduced. A second beam compressor (112, 113) for converting into a laser beam group compressed in the second direction and emitting the laser beam group;
  A fourth light collector (receives a beam emitted from the second beam compressor (113) and makes the beam divergence angle in the first direction close to the beam divergence angle in the second direction ( 60)
  A third condenser (70) for condensing the laser beam group emitted from the fourth condenser (60);
A semiconductor laser device comprising:
[0026]
  [10] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserA semiconductor laser device using a diode as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.,flatA first concentrator (20) that collimates into a row;
  A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting and emitting a laser beam group consisting of a laser beam array in which the cross section of each beam is rotated 90 degrees;
  A group of laser beams arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) is assigned to each column.BeforeA second concentrator (80) that refracts and collimates in a second direction substantially perpendicular to the first direction;
  A first beam compressor (150, 150) that receives the laser beam group emitted from the second condenser (80), converts the laser beam group into a laser beam group compressed in the first direction in a plurality of rows, and emits the laser beam group. 151),
  A second beam disposed on the front surface of the first beam compressor (150, 151), converted into a plurality of laser beams compressed in the second direction with a reduced interval between the columns, and emitted. A beam compressor (152, 153);
  An angle changer configured to change an optical axis angle installed in one or both of the first beam compressor (150, 151) and the second beam compressor (152, 153);
  A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising:
[0027]
  [11] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserDiode or multiple active layer stripesIs oneDensely arranged in a dimensional arrayStraightA plurality of linear array semiconductor lasers having linear light emitting portionsMultiplyWhen viewed from the lower side in the direction in which a continuous laser beam is emitted from the linear light emitting section of each row.DoubleA semiconductor laser device having a stack array laser diode forming a group of laser beams arranged in a number as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.,flatA first concentrator (20) that collimates to a row beam;
  A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
  A group of laser beams arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) is assigned to each column.BeforeA second concentrator (80) that refracts and collimates in a second direction substantially perpendicular to the first direction;
  A first beam compressor (150) that receives the laser beam group emitted from the second condenser (80), converts the laser beam group into a laser beam group compressed in the first direction in a plurality of rows, and emits the laser beam group. 151) and
  A second beam disposed on the front surface of the first beam compressor (150, 151), converted into a plurality of laser beams compressed in the second direction with a reduced interval between the columns, and emitted. A beam compressor (152, 153);
  An angle changer configured to change an optical axis angle installed in one or both of the first beam compressor (150, 151) and the second beam compressor (152, 153);
  A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising:
[0028]
  [12The beam compressor is a two-dimensional beam compressor (140, 141) in which the functions of the first beam compressor and the second beam compressor are integrated.0] Or [11] The semiconductor laser device described in the above.
[0029]
  [13Each of the laser beam groups arranged between the first beam compressor and the second beam compressor and arranged in the first direction in a plurality of rows emitted from the first beam compressor. The laser beam is rotated 90 degrees about the optical axis direction for each column, and all laser beams are aligned in the second direction as viewed from the optical axis direction. The above-mentioned [1], comprising a second beam converter (50) which is converted into a beam group and emits.0] Or [11] The semiconductor laser device described in the above.
[0030]
  [14Each of the laser beam groups arranged between the first beam compressor and the second beam compressor and arranged in the first direction in a plurality of rows emitted from the first beam compressor. The laser beam is rotated 90 degrees about the optical axis direction for each column, and all laser beams are aligned in the second direction as viewed from the optical axis direction. A second beam converter (50) that is converted into a beam group and exits;
  The second beam converter (50) is arranged on the front side on the emission side, and all the laser beams are emitted from the same object point of the virtual image to form a group of beams in the second direction. The angle changer that changes the central optical axis is provided.3] The semiconductor laser device described in the above.
[0031]
  [15] A plurality of rows in the first direction arranged between the first beam compressor and the second beam converter and emitted from the first beam compressorInReceiving each of the aligned laser beams, refracting the laser beam for each column in the first direction and collimatingOut[1], characterized by comprising a fifth concentrator (154) for irradiating3] Or [14] The semiconductor laser device described in the above.
[0032]
  [16[5] The fifth concentrator (154) is a cylindrical lens.5] The semiconductor laser device described in the above.
[0033]
  [17] Disposed between the first beam converter and the second light collector;Said[1] to [1], wherein each column is provided with a shifter that shifts the optical axis in parallel in the second direction.6] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0034]
  [18Arranged between the first concentrator and the first beam converter;Said[1] to [1], wherein a shifter for parallel shifting the optical axis in the second direction is provided for each column.17] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0035]
  [19The second concentrator is a one-dimensional array of cylindrical lenses.18] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0036]
  [20] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserA semiconductor laser device using a diode as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.,flatA first concentrator (20) that collimates into a row;
  The laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first condenser (20) and collimated in the second direction is received, and the optical axis interval in the second direction is shortened. A second beam compressor (112, 113) for converting into a laser beam group and emitting it;
  A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the second beam compressor (112, 113), for dividing the laser beam group in each row, and for each of the divided laser beams as a unit. An optical element for rotating the axis of the cross section of the unit at right angles to the optical axis direction is provided in parallel in each column, and the laser beam group collimated in the second direction is received for each column. A first beam converter (50) for rotating the axis of the cross section of the laser beam unit for each optical element about the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
  A first beam compressor (110, 11) disposed on a front surface on the emission side of the first beam converter (50), and converting and emitting the laser beam group compressed in the first direction; ,
  A second concentrator disposed on the output-side front surface of the first beam compressor (110, 111) for bringing the beam divergence angle in the first direction close to the divergence angle in the second direction. (60)
  A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising:
[0037]
  [21] Multiple active layer stripesOneMultiple linear array semiconductor lasers arranged as a dimensional arrayMultiplyA plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are arranged two-dimensionally, and the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is seen from the lower side in the direction of emission. Stacked array that is a dimensional arraylaserDiode or multiple active layer stripesIs oneDensely arranged in a dimensional arrayStraightA plurality of linear array semiconductor lasers having linear light emitting portionsMultiplyWhen viewed from the lower side in the direction in which a continuous laser beam is emitted from the linear light emitting section of each row.DoubleA semiconductor laser device having a stack array laser diode forming a group of laser beams arranged in a number as a light source,
  A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
  The stack array laser diode;
  The laser beam group is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and refracts the laser beam group in the second direction for each column emitted from each linear array semiconductor.FlatA first concentrator (20) that collimates into a row;
  The laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first condenser (20) and collimated in the second direction is received, and the optical axis interval in the second direction is shortened. A second beam compressor (112, 113) for converting into a laser beam group and emitting it;
  A laser beam unit disposed on the front side of the emission side of the second beam compressor (112, 113) for dividing a group of laser beams in each row and using each of the divided laser beams as a unit. The optical elements for rotating the cross-sectional axis perpendicular to the optical axis direction are provided in parallel in each column, and each column is collimated in the second direction to receive the laser beam group and receive the laser beam group. A first beam converter (50) for rotating the axis of the cross section of the laser beam unit for each optical element around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
  A first beam compressor (110, 111) disposed on the front side of the emission side of the first beam converter (50) and converting and emitting the laser beam group compressed in the first direction; ,
  A second concentrator disposed on the output-side front surface of the second beam compressor (110, 111) for bringing the beam divergence angle in the first direction close to the divergence angle in the second direction. (60)
  A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising:
[0038]
  [22A laser beam disposed between the second beam compressor and the first beam converter, the optical axis interval in the second direction being shortened.XaviGroup of light is received andXavi[2], further comprising a fifth concentrator (155) for refracting and collimating the beam in the second direction.1] The semiconductor laser device described in the above.
[0039]
  [23[5] The fifth concentrator (155) is a cylindrical lens.2] The semiconductor laser device described in the above.
[0040]
  [24On the front side on the emission side of the second beam compressor (110, 111), the laser beam belonging to all the columns is converted into a beam emitted from the same object point of the virtual image for each column. Change the central optical axis of the groupMake[2] characterized in that it includes an angle changer.2] Or [23] The semiconductor laser device described in the above.
[0041]
  [25[3] to [3], wherein the angle changer is an inclined transparent plate or an array of wedge prisms.7], [10] To [11], [14] ~ [19] And [24] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0042]
  [26[3] to [3], wherein the angle changer is an array of cylindrical lenses.7], [10] To [11], [14] ~ [19] And [24] ~ [25] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0043]
  [27[3] to [3], wherein the angle changer is a segmented reflector.7], [10] ~ [11], [14] ~ [19] And [24] To [26] The semiconductor laser device according to any one of the above.
[0044]
  [28[1] to [1], wherein the beam compressor is an anamorphic prism or an anamorphic prism pair.27] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0045]
  [29The beam compressor is a telescope with a one-dimensional or two-dimensional lens.28] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0046]
  [30[1] to [1], wherein the beam compressor is a telescope using a one-dimensional or two-dimensional parabolic mirror.29] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0047]
  [31[1] to [3], wherein the first condenser is a one-dimensional array of cylindrical lenses.0] The semiconductor laser apparatus in any one of these.
[0048]
  [32The above-mentioned [1] to [3], wherein an angle adjuster for finely adjusting an optical axis angle in the second direction is provided for each row on the front surface on the emission side of the first concentrator.1] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0049]
  [33[3] The angle adjuster, wherein at least two wedge plates are combined in the reverse direction, and at least one wedge plate is configured to be rotatable.2] The semiconductor laser device described in the above.
[0050]
  [34The cross section perpendicular to the optical axis, which is the emission direction of the linear array semiconductor laser, is a laser beam having a shape that is long in the first axis direction with the slow axis direction of the active layer stripe as the first axis direction. A light receiving portion for receiving the light beam;
  An optical system for pivoting the first axis of the beam cross section substantially perpendicularly;
  A plurality of optical elements having an emission part that emits an outgoing light beam that has passed through the optical system, the optical element is adjacent to the optical axis of the laser beam, and the light receiving part and the emission part of each optical element are adjacent to each other on the same plane. The above-described [1] to [3], wherein a beam converter arranged two-dimensionally is used as a beam converter.3] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0051]
  [35The optical element is a space defined by a reflecting surface, and is perpendicular to the first reflecting surface which is inclined by approximately 45 ° with respect to the incident light beam, and parallel to the incident light beam and approximately 45 with respect to the horizontal plane. The second reflecting surface inclined by 0 °, and perpendicular to the vertical plane parallel to the incident light beam and parallel to the line of intersection of the first reflecting surface and the second reflecting surface and approximately 45 ° to the horizontal plane [3], which is a space that provides the inclined third reflecting surface.4] The semiconductor laser device described in the above.
[0052]
  [36The optical element is a prism composed of a first total reflection surface, a second total reflection surface, a third total reflection surface, an incident surface, an output surface, and a cemented surface, and the first, second, and third prisms. The total reflection surfaces intersect each other at a crossing angle of 60 °, and the parallel entrance and exit surfaces are orthogonal to the second total reflection surface, and are inclined by approximately 45 ° with respect to the first and third total reflection surfaces. The cementing surface is a prism parallel to the second total reflection surface, and the prism has the third total reflection surface, the incident surface, and the output surface adjacent to each other on the same surface, and the second prism cementing surface and the second prism surface. The above-mentioned [3, wherein a one-dimensional array of prisms joined to a total reflection surface of the above or a two-dimensional array in which one-dimensional arrays of prisms are further arranged in parallel is used as a beam converter4] The semiconductor laser device described in the above.
[0053]
  [37The first and second planes that are parallel to each other, the third plane that intersects the first plane with an included angle of 135 °, and tan −1 (1 / √2) with respect to the first plane The ridgeline and the valley line extending in a direction intersecting at an angle are composed of a periodically bent surface in which a mountain and a valley having a bending angle of 60 ° are continuously formed in a washboard shape, and Has a fourth surface parallel to the third plane, the first plane as an entrance surface, the second plane as an exit surface, and the bent surface constituting the fourth surface among the bent surfaces An optical glass body in which a surface intersecting with the first plane at an included angle of 45 ° is a first reflection surface, another surface is a second reflection surface, and the third plane is a third reflection surface, or The one-dimensional array in which the optical glass bodies are further arranged in parallel is used as a beam converter.4] The semiconductor laser device described in the above.
[0054]
  [38] A ridge line in a direction intersecting at a tan-1 (1√2) angle with a first plane that intersects the plane perpendicular to the incident optical axis with a 135 ° included angle and a plane perpendicular to the incident optical axis In addition, a mountain and a valley having a bend angle of 60 ° extending from the valley line are formed of a periodically bent surface continuously formed in a washboard shape, and each ridge line and each valley line are parallel to the first plane. The first plane and the second plane are mirror-finished, and 45 ° with respect to a plane perpendicular to the incident optical axis among the bent planes constituting the second plane. A mirror structure in which a surface that intersects at an included angle is a first reflection surface, another surface is a second reflection surface, and the first plane is a third reflection surface, or the mirror structure is further [3], wherein a parallel one-dimensional array is used as a beam converter.4] The semiconductor laser device described in the above.
[0055]
  [39[3] The above-mentioned optical element [3], wherein a pair of convex cylindrical lenses whose axes are inclined by approximately 45 ° are arranged opposite to each other with a predetermined distance space therebetween.4] The semiconductor laser device described in the above.
[0056]
  [40The beam converter is a one-dimensional array in which a plurality of convex cylindrical lens pairs whose axes are inclined by approximately 45 ° are arranged facing each other across a predetermined distance space. 34] The semiconductor laser device described in the above.
[0057]
  [41In the pair of cylindrical lenses, the radius of curvature of the exit side lens is smaller than the radius of curvature of the entrance side lens.39] Or [40] The semiconductor laser device described in the above.
[0058]
  [42The optical element is a cylindrical lens having convex lens portions at both ends of a side surface, and a plurality of the optical elements are joined at an angle of approximately 45 ° with respect to incident light. [34] The semiconductor laser device described in the above.
[0059]
  [43The beam converter is a one-dimensional array in which a plurality of cylindrical lenses having convex lens portions at both ends of a side surface are joined at an angle of about 45 ° with respect to incident light.4] The semiconductor laser device described in the above.
[0060]
  [44In the convex lens, the radius of curvature of the exit side lens is smaller than the radius of curvature of the entrance side lens.2] Or [43] The semiconductor laser device described in the above.
[0061]
  [45The beam converter forms a plurality of cylindrical surfaces inclined substantially 45 ° in the same direction on the incident surface and the exit surface of the optical glass prism having a rectangular cross section, and a cross section of incident light incident on each cylindrical surface [3]4] The semiconductor laser device described in the above.
  [46In the cylindrical surface, the radius of curvature of the exit side surface is smaller than the radius of curvature of the entrance side surface [4]5] The semiconductor laser device described in the above.
[0062]
  [47[3] The optical element is a dove prism having a trapezoidal cross section, and a plurality of the optical elements are disposed with an inclination of approximately 45 °.4] The semiconductor laser device described in the above.
[0063]
  [48[3] The optical element described above, wherein two optical elements whose power changes only in a direction perpendicular to the central axis due to diffraction are opposed to each other, and the central axis is inclined by approximately 45 °.4] The semiconductor laser device described in the above.
[0064]
  [49The beam converter comprises a pair of binary optics elements facing each other with a predetermined metric space between the incident side and the exit side, and is substantially on the surface of the incident side binary optics element and the exit side binary optics element. A plurality of axisymmetric step-like surfaces are formed symmetrically with respect to the central axis inclined at 45 °, and the depth is changed so that the power changes only in the direction perpendicular to the central axis. The cross-section of the incident light incident on the light beam is rotated by approximately 90 ° and is emitted [3.4] The semiconductor laser device described in the above.
[0065]
  [50The optical element has a structure in which the refractive index is continuously changed, and an optical element whose power changes only in a direction perpendicular to the direction of arrangement is inclined at approximately 45 ° with respect to the horizontal plane. [34] The semiconductor laser device described in the above.
[0066]
  [51The beam converter has a plurality of one-dimensional distributed refractive index lens elements made of an optical glass body that has the highest refractive index on the central surface and lowers toward the side surface, and the central surface is approximately 45 ° with respect to the horizontal plane. [3]4] The semiconductor laser device described in the above.
[0067]
  [52The beam converter is formed by disposing a semi-cylindrical distributed refractive index lens element inclined approximately 45 ° in pairs in the same direction on both sides of the optical glass plate, and the center of the semicircle is most refracted. The above-mentioned [3, characterized in that a plurality of lens elements having a high refractive index and a refractive index that decreases toward the outside are formed.4] The semiconductor laser device described in the above.
[0068]
  [53] At least two stack array laser diodes having the first collector on the front surface, and at least two laser beam groups emitted from the collector are coupled to the front surface of the first collector [1]-[52] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0069]
  [54] At least two stack array laser diodes, and an optical device for wavelength-coupling at least two laser beam groups incident on the concentrator on the rear surface of the third concentrator. [1] to [5]2] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0070]
  [55] At least three stacked array laser diodes having the first collector on the front surface, and at least two laser beam groups emitted from the collector are coupled to the front surface of the first collector [1], characterized in that an optical device for performing wavelength coupling of at least two laser beam groups incident on the light collector is provided on the rear surface of the third light collector. ~ [52] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0071]
  [56[5] The optical device is a polarizing element.3] Or [55] The semiconductor laser device described in the above.
[0072]
  [57The optical device is a mirror in which transmission windows are formed at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode.3] Or [55] The semiconductor laser device described in the above.
[0073]
  [58The optical device comprises a mirror arranged at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode.3] Or [55] The semiconductor laser device described in the above.
[0074]
  [59The optical device comprises a right-angle prism arranged at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode.3] Or [55] The semiconductor laser device described in the above.
[0075]
  [60[5] The optical device is a dichroic mirror.4] Or [55] The semiconductor laser device described in the above.
[0076]
  [61[1] to [6], comprising an optical fiber having an end face at a focal plane of the third concentrator.0] The semiconductor laser apparatus in any one of.
[0077]
  [62The optical fiber is an optical fiber having a core doped with a rare earth element [6]1] The semiconductor laser device described in the above.
[0078]
  [63] [1] to [6]2And a solid-state laser element whose excitation light receiving surface is aligned with the focal position of the third condenser.
[0079]
  [64] [61And the above-mentioned [6]1The solid-state laser element having an optical system for collimating the light emitted from the optical fiber described in the above and focusing on the focal point, and an excitation light receiving surface, the excitation light receiving surface being aligned with the position of the focus A semiconductor laser-excited solid-state laser device.
[0080]
  [65The optical fiber is an optical fiber having a core doped with a rare earth element [6]4] The semiconductor laser excitation solid-state laser apparatus of description.
[0081]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As described above, the stack array laser diode is difficult to condense because the beam divergence angle differs between the fast axis and the slow axis. In the present invention, a method of rotating the beam by 90 ° is employed in order to enable appropriate collimation for each axis. As a result, the fast axis with a large divergence can be collimated first, and the slow axis with a small divergence can be slowly settled later and collimated independently.
[0082]
The stack array laser diode is a planar light source in which a plurality of light sources having optical axes parallel to each other are arranged on the same surface. Consider imaging when condensing such a light source.
[0083]
FIG. 3 shows a state in which a parallel beam is incident on a condenser lens having a focal length f. For simplicity, the case of two parallel beams is shown. In this case, all the beams are collected at the focal point of the lens, and a single image is obtained on the central axis.
[0084]
On the other hand, when a beam having a divergence angle that is parallel to each other but incident on the condenser lens, the image moves away from the lens focal point due to the divergence angle, and the image moves away from the lens focus. Connect separate images at positions.
[0085]
This is shown in FIG. For simplicity, the case of two beams is schematically shown using a candle. In terms of geometrical optics, light emitted from different object points placed at a finite distance forms a different image. The stack array laser diode corresponds to the case of FIG. 4, but if the images are formed at different image points in this way, the light intensity cannot be increased, and high level energy cannot be concentrated in a narrow area.
[0086]
With regard to such circumstances, one of the inventors of the present invention has studied carefully about beams emitted from a plurality of optical fibers, and disclosed as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-255491. The summary can be broadly divided into the following two methods.
[0087]
That is, one is to give each beam a predetermined angle, as if it were emitted from the same light source when viewed from the condenser lens. That is, as shown in FIG. 5, angles are given so that each beam is emitted from a common virtual image O placed on the central axis of the lens.
[0088]
FIG. 5 shows the case of two beams for simplicity. It is necessary to increase the effective aperture of the condenser lens as much as the angle between the beams is increased. Such a method is possible for a light source with a limited divergence angle such as a laser.
[0089]
The other is to reduce the distance between the central axes of the beams and reduce and re-image them as necessary so that the entire image is made smaller. That is, as shown in FIG. 6, the beam center axis interval having the same intensity distribution is narrowed to reduce the object point interval, and re-image is performed as necessary. FIG. 6 shows the case of two beams for simplicity.
[0090]
Needless to say, it is more effective to combine the above two methods.
[0091]
In the case of the optical fiber, the distance between the object points can be reduced in advance by tightly bundling a plurality of fibers, and the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-255491 works effectively. However, in the stack array laser diode, it is difficult to change the array width and the stack interval.
[0092]
Therefore, the inventors have further intensively studied a method for unifying a plurality of object points separated from each other as much as possible. As a result, various concrete methods including introduction of a compressor were found.
[0093]
【Example】
Hereinafter, in order to make the gist of the present invention more detailed, a description will be given based on the attached drawings.
[0094]
FIG. 7 is a plan view showing an embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 8 is an elevation view thereof. A semiconductor laser and a laser diode are synonymous.
[0095]
The stacked array semiconductor laser 10 is a parallel array semiconductor laser in which 10 to 100 (six for convenience in FIG. 7) active layer stripes 12 emitting laser beams within a width of about 10 mm are arranged in a line. Are stacked (displayed in four layers in FIG. 8) with a height of 5 mm to 40 mm.
[0096]
The cross section of each active layer stripe 12 has, for example, a width of 100 μm to 200 μm, a thickness of 0.1 μm to 1.5 μm, and the laser beam emitted from the end face of the active layer stripe is in the thickness direction (hereinafter referred to as the fast axis direction). The emission angle of the stack array semiconductor laser 10 is 40 ° to 50 ° and the emission angle in the width direction (hereinafter referred to as the slow axis direction) is 10 °.
[0097]
Since the active layer stripes are arranged in a line at the end of the linear array semiconductor, the stack array semiconductor laser provides a light source of light emission in which line segments are arranged in a two-dimensional array.
[0098]
The first columnar lens array 20 has a focusing force for the laser light emitted from the stack array semiconductor laser 10 in the direction of the thickness of the active layer stripe, and makes the fast axis component parallel. Since the first columnar lens array 20 has the same optical thickness in the width direction and the light travels substantially straight, the radiation angle of the slow axis component of the laser beam does not change from about 10 °.
[0099]
The first beam converter 30 rotates the cross section of the laser beam output from the first columnar lens array 20 by approximately 90 ° with respect to the incident light. The first beam converter 30 is a two-dimensional array in which the optical elements corresponding to the active layer stripes 12 of the stack array semiconductor laser 10 on a one-to-one basis correspond to the active layer stripes. .
[0100]
A laser beam (see FIG. 8) that is diffused by the first columnar lens array 20 at an angle of about 10 ° in the width direction and becomes parallel light in the thickness direction is sent to each active layer stripe by the first beam converter 30. Therefore, the light is converted into light having a radiation angle of about 10 ° in the thickness direction and parallel to the width direction (see FIG. 7). The optical element may correspond to a stripe group including a plurality of active layer stripes.
[0101]
As described above, since the laser beam rotated and rotated by about 90 ° is arranged in parallel by the number of active layer stripes or stripe groups, the emitted light of the stack array semiconductor laser 10 has the active layer stripes arranged in a ladder shape, The parallelism is substantially the same as a plurality of parallel arrangements arranged two-dimensionally. By this rotational scanning, the next collimation can be easily realized.
[0102]
The second columnar lens array 80 collimates the laser beam group by refracting it in the thickness direction for each column. At the same time, the lens and the central axis of the beam are shifted from each other by a predetermined amount, so that the angle change of the optical axis is generated so as to be converted into a beam group emitted from the same object point approximately.
[0103]
The beam compressor 40 compresses the laser beam by shortening the interval between the ladders of the laser beams arranged in a ladder shape. Such compressed laser beams are further serially arranged in a line in the height direction (stack direction) of the stack array semiconductor laser.
[0104]
Since the compressed beam group has a narrow ladder interval, the intensity distribution wraps during propagation and can no longer be considered as separate beams. That is, the beam emitted from the stack array semiconductor laser becomes a group of beams for each array when it exits the beam compressor 40.
[0105]
Then, the condensing lens 70 condenses all the beam groups. Since the beam group is a beam emitted from the same object point approximately on the central axis of the condenser lens 70, an image is formed on the same spot on the central axis. When the collimating diameter of each axial component is regarded as the size of the object point, the size of the condensing spot is a size obtained by multiplying these by the imaging ratio of the condensing lens 70.
[0106]
However, the size of the object point on the fast axis side needs to be regarded as a size obtained by multiplying the array width of 10 mm by the compression ratio of the beam compressor 40.
[0107]
For example, when the compression ratio of the beam compressor 40 is 1/10, the size of the object point on the fast axis side is considered to be 1 mm. Therefore, if the imaging ratio of the condenser lens 70 is 1/3, the size of the image is about 330 μm. Strictly speaking, line-like images are arranged at equal intervals.
[0108]
On the slow axis side, if the collimated diameter by the second columnar lens array 80 is 400 μm, the image is 133 μm. Eventually, a spot of 330 μm × 133 μm is obtained. 2 MW / cm at 1 kW output2Get the power density of This is a power density that allows deep penetration welding of metal.
[0109]
If no change in angle is caused by the second columnar lens array 80, the beam groups from each array form separate images, so that the size of the entire image on the slow axis side is equal to the height of the stack. The size is multiplied by an imaging ratio of 70. For example, if the stack height is 30 mm, the size of the image is 10 mm. In this way, discrete images can be superimposed into one by changing the angle.
[0110]
The second columnar lens array 80 may be disposed on the front surface of the first beam converter 30 as illustrated in FIGS. 7 and 8 or may be disposed on the front surface of the beam compressor 40. At that time, the first beam converter 30 and the second columnar lens array 80 or the second columnar lens array 80 and the beam compressor 40 may be integrated. This has the advantage that the number of parts can be reduced and loss at the interface is reduced.
[0111]
FIG. 9 is a plan view of the semiconductor laser device of the present invention in the case where a pseudo continuous wave laser diode Quasi-CW-LD or the like having a high light emitting portion density is used as the stack array laser diode, and FIG. 10 is an elevation view thereof. . The stack array laser diode 10 is provided with a large number of active layer stripes 12 at a high density to form a linear light-emitting portion that is substantially unseparated.
[0112]
The first beam converter 30 is a linear arrangement of an appropriate number of optical elements having dimensions corresponding to a predetermined number of stripes, regardless of the size of the active layer stripes. The positions and functions of the first columnar lens array 20, the first beam converter 30, the beam compressor 40, the second columnar lens array 80, and the condenser lens 70 are the same as those described with reference to FIGS. It is.
[0113]
When a laser diode having a short active layer stripe width or a narrow interval is used as described above, it is difficult to manufacture the beam converter if the optical elements of the first beam converter are in one-to-one correspondence with the active layer stripe. become.
[0114]
In this embodiment, instead, an appropriate number of active layer stripes are grouped and corresponded to this group. In addition, instead of viewing the light emitting portion of the laser diode as a dotted line, it is regarded as a single stripe, and this is appropriately divided by an optical element and swung to change it into a laser diode that emits light substantially in a ladder shape. You can also think
[0115]
FIG. 11 is a plan view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 12 is an elevation view thereof. The difference from the example shown in FIGS. 7 and 8 is that the means for changing the beam angle is not the second columnar lens array 80 but a newly provided transparent wedge plate 120. The second columnar lens array 80 simply serves to collimate the slow axis component.
[0116]
The transparent wedge plate 120 is an angled transparent plate as shown in FIG. 12, and gives an angle change due to refraction when light passes through it. The transparent wedge plate 120 is disposed on the front surface of the beam compressor 40 as shown in FIGS. 11 and 12 or between the second columnar lens array 80 and the beam compressor 40. At this time, the transparent wedge plate 120 and the second columnar lens array 80 or the beam compressor 40 may be integrated.
[0117]
This has the advantage that the number of parts can be reduced and loss at the interface is reduced. This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0118]
Further, as shown in FIGS. 13 and 14, the second columnar lens array can be omitted. 13 and 14 show an example in which the first beam converter 30 and the transparent wedge plate are integrated. Further, the present embodiment can be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially not divided.
[0119]
FIG. 15 is a plan view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 16 is an elevation view thereof. The difference from the example shown in FIGS. 7 and 8 is that the means for changing the beam angle is not a second columnar lens array 80 but a columnar lens 130 newly provided separately. The second columnar lens array 80 simply serves to collimate the slow axis component.
[0120]
As shown in FIG. 16, the columnar lens 130 is a lens that acts in the layer direction (second direction) of the stack array, and changes its angle by using the center axis shifted. The columnar lens 130 is disposed on the front surface of the beam compressor 40 as shown in FIG. 16 or between the second columnar lens array 80 and the beam compressor 40. At this time, the columnar lens and the beam compressor 40 may be integrated.
[0121]
Further, the second columnar lens array 80 can be omitted. Furthermore, the present embodiment can be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0122]
FIG. 17 is a plan view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 18 is an elevation view thereof. The difference from the example shown in FIGS. 7 and 8 is that the beam angle is not changed, but the center axis interval of the beam is reduced. Therefore, a second condenser lens 71 having a focal length f3 is provided after the second columnar lens array 80.
[0123]
The slow axis components of the beam group emitted from the stack array laser diode are each once collimated by the second columnar lens array 80 having the focal length f2, but are spread during propagation due to the nature of the wave, so It becomes a slightly divergent beam in front. However, each central axis is parallel.
[0124]
Therefore, when this is condensed by the second condenser lens, strictly, a discrete image is formed as described with reference to FIG. That is, after the second columnar lens array 80, more precisely, it should be considered that the object point has moved to a position where the wavefront is a plane. However, since the divergence angle is small, the deviation distance of each image from the central axis of the second condenser lens 70 is very small, and the images appear to almost overlap.
[0125]
The same applies to the fast axis component. The object point can be formed immediately after the first columnar lens array 20. Strictly speaking, when the light is condensed by the second condenser lens 70, a discrete image is formed. However, since the inter-image distance is still shorter than the slow axis component, the overall intensity distribution is almost completely unimodal.
[0126]
In this way, a monomodal image is obtained in any axial direction on the imaging surface of the second condenser lens 70. However, since the magnification of the image is f3 / f1 with respect to the fast axis direction and f3 / f2 with respect to the slow axis direction, an enlargement imaging system is formed, so the image may be enlarged.
[0127]
FIG. 19 schematically illustrates the above description following the object points in correspondence with the configurations of FIGS. 17 and 18. FIG. 19A shows the output beam of the stack array laser diode as viewed from the front. For simplicity, the number of stripes per array is taken as 6 and the number of stack floors is 4 (note that the total width is 10 mm and the actual number of stripes is greater than 6).
[0128]
FIG. 19B shows a beam after the first beam converter, and FIG. 19C shows an image formed by the second condenser lens. Next, the situation of this imaging will be described by giving specific numbers. For example, the exit diameter of the fast axis component is 1 μm, and the exit diameter of the slow axis component is 200 μm.
[0129]
When the focal length f1 of the first columnar lens array 20 is 0.3 mm, the focal length f2 of the second columnar lens array 80 is 4.5 mm, and the focal length f3 of the second condenser lens 71 is 30 mm, An image having a size of about 1 μm × 30 / 0.3 = 100 μm in the array direction and a size of about 200 μm × 30 / 4.5 = 1.3 mm in the layer direction of the stack array is obtained.
[0130]
However, since there is actually an attachment error of an emitter or an optical system, the condensing diameter in the array direction may be about 200 μm, which is about twice the above. If the output at this time is 50 W, the power density is 2 × 10.4W / cm2It will be about. The spot is an ellipse. This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0131]
FIG. 20 is a plan view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 21 is an elevation view thereof. In the present embodiment, the embodiment shown in FIGS. 17 and 18 is further reduced in image to narrow the distance between the central axes of the beams. Therefore, a condenser 70 is provided after the condenser 71.
[0132]
A higher power density than the example shown in FIGS. 17 and 18 can be realized. This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0133]
FIG. 22 illustrates a configuration in which the optical axis angle changing function is provided at the focal point of the second condenser lens with respect to the stack direction in the embodiment shown in FIGS. 20 and 21, and the image is synthesized by the condenser lens 70. It is a side view.
[0134]
A transparent wedge plate 120 was used as the optical axis angle changing element. Since each beam forms an image near the focal point, the beams are clearly separated. By arranging a transparent wedge plate there, all the beams can be converted like a beam originating from a common object point.
[0135]
As a result, the images in the stack direction coincide at the imaging point of the condenser lens. This effect can be similarly implemented in the array direction. Further, the angle of several beams may be changed together. A columnar lens may be used as the optical axis angle changing function.
[0136]
This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0137]
FIG. 23 is a perspective view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention. In this embodiment, two sets of one-dimensional telescopes using parabolic mirrors are used as means for narrowing the distance between the central axes of the beams. For this purpose, four columnar parabolic mirrors are installed after the second columnar lens array 80. In this example, the compression in the array direction and the compression in the stack direction of the stack array semiconductor laser are functionally separated.
[0138]
The first columnar parabolic mirror 110 and the second columnar parabolic mirror 111 constitute an array direction compression telescope, and the third columnar parabolic mirror 112 and the fourth columnar parabolic mirror 113 constitute a stack direction compression telescope. .
[0139]
The telescope may be a Kepler type or a Galilei type. In any case, an object point is formed on the exit side of the telescope. The telescope can also be configured as a columnar lens. Of course, a combination of a columnar parabolic mirror and a columnar lens may be used. A columnar lens 60 can be installed to correct the increase in divergence angle due to beam compression.
[0140]
This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0141]
FIG. 24 shows an example in which the telescope is a columnar lens in the embodiment shown in FIG. 23, in particular the stacking direction is a Kepler type, and in addition, an optical axis angle changing element is provided at or near its focal point. It is a perspective view explaining the structure which aimed at. A transparent wedge plate 120 was used as the optical axis angle changing element.
[0142]
FIG. 25 is an enlarged view of that portion. Since each beam forms an image near the focal point, the beams are clearly separated. By disposing the transparent wedge plate 120 there, all the beams can be converted like a beam emitted from a common object point.
[0143]
As a result, the images in the stacking direction coincide at the imaging point of the condenser lens 70. This is shown in FIG. Since the distance between the optical axes is narrow at the image forming point, there is an advantage that the wedge angle can be reduced and the effective diameter of the condenser lens 70 can be reduced.
[0144]
The effect of the present embodiment can be similarly implemented in the array direction. A columnar lens may be used as the optical axis angle changing function.
[0145]
This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0146]
FIG. 27 is a plan view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 28 is an elevation view thereof. In this embodiment, a telescope is used as a means for narrowing the distance between the central axes of the beams. Therefore, a lens 141 is provided after the lens 140. The lens 140 and the lens 141 constitute a Kepler type telescope. Of course, the lens 141 may be a concave lens and may be a Galilean type telescope. In any case, since the wavefront once becomes flat on the exit side of the lens 141, an object point is formed here.
[0147]
First, the situation on the telescope exit side will be described. The stack interval is 1.75 mm, the number of stages is 20, the stripe interval is 800 μm, the collimating diameter on the fast axis side by the first columnar lens array 20 is 200 μm, and the collimating diameter on the slow axis side by the second columnar lens array 80 is 400 μm. When the reduction ratio of the telescope is 1/10, in the original array direction, 12 stripe images are arranged in a ladder shape at intervals of about 80 μm in a total width of about 14 mm.
[0148]
Since the beam diameter is about 20 μm in this direction, the whole image becomes discrete. On the other hand, with respect to the stacking direction of the stack array, four rows of beam groups are arranged at an interval of about 175 μm. In this direction, the beam diameter is about 40 μm, so that a discrete image is obtained as compared with the original array direction.
[0149]
In a two-dimensional manner, the image is such that line segments are arranged in a square of about 1 mm in the array direction and about 3.3 mm in the stack direction. FIG. 29 illustrates how the image changes before and after the telescope. In this figure, 6 stripes × 4 stacks are displayed for convenience.
[0150]
Next, the first condensing lens 70 was used to reduce the image of the object point again to form an image that can be regarded as sufficiently practical. Since the reduction ratio was 1/4, 12 stripes were arranged in a ladder shape at intervals of about 20 μm in the total width of about 250 μm in the original array direction.
[0151]
On the other hand, with respect to the layer direction of the stack array, 20 rows of beam groups are arranged at an interval of about 44 μm in the total width of about 830 μm. That is, in a two-dimensional manner, an overall image is obtained in which line segments are arranged in a square of 250 μm in the array direction and 830 μm in the stack direction.
[0152]
However, if the aperture is reduced to such a small value, for example, even if it is used for processing, whether or not the image is uniform becomes less of a problem in consideration of heat transfer diffusion on the workpiece side. For example, if the output at the condensing point is 500 W, the average power density of the whole image is 2.4 × 10.5W / cm2It can be used for processing such as deep penetration welding.
[0153]
It should be noted that a telescope using a parabolic mirror may be used as means for reducing the distance between the central axes of the beams. Further, the present embodiment can be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially not divided.
[0154]
FIG. 30 shows a configuration example in which a second beam converter 50 is provided between the telescope in the array direction and the telescope in the stack direction (second direction) in addition to the embodiment shown in FIG. It is a perspective view.
[0155]
The second beam converter 50 rotates the beam group for each array and converts the beam group into a row of ladders. Along with this operation, it is the fast axis component that is compressed by the telescope in the stack direction which is the second telescope.
[0156]
Therefore, the fast axis direction is compressed twice together with the telescope in the array direction which is the first telescope. In the second beam converter (50), it is desirable that the beam for each stack bar is incident on the beam converting element. However, the beams may be incident even after the beams between the stacks overlap each other. In this case, the beam is newly divided and rotated for each beam conversion element of the second beam converter.
[0157]
However, in the configuration example shown in FIG. 30, when the laser beam that has passed through the first beam compressor (110, 111) has a slight divergence angle in the fast axis direction, the laser beam is the second beam. As it passes through the transducer (50), it protrudes into the adjacent beam converting element and forms a ghost as shown in FIG. As a result, the beam throughput decreases.
[0158]
Therefore, as shown in FIG. 32, each of the first beam compressors (110, 111) passed between the first beam compressor (110, 111) and the second beam converter (50). It is preferable to dispose a cylindrical lens (fifth condenser (154)) that refracts the laser beam for each column in the first direction (fast axis direction) and collimates it.
[0159]
Due to the arrangement of the fifth concentrator (154), the envelope of the laser beam group passing through the second beam converter (50) becomes thin, and the ghost disappears.
[0160]
Incidentally, as a property of light, the product D · θ of the beam diameter D and the divergence angle θ is constant. The smaller the product, the better the light collection. Now, the fast axis side is DF= 1 μm, θF= 0.698rad, slow axis side is DS= 200 μm, θS= 0.175 rad, DF・ ΘF= 0.7 μm · rad, DS・ ΘS= 35 μm · rad, so there is a 50-fold difference in product size. In this way, the fast axis component has a better light collecting property, so it is advantageous to compress the fast axis side twice.
[0161]
On the contrary, since the beam divergence angle is expanded by the amount of compression, there is a concern that the entire beam diameter incident on the condenser lens is increased. Therefore, the columnar lens 60 is disposed in order to make the spread in the array direction and the stack direction closer.
[0162]
This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0163]
FIG. 33 is a perspective view showing a configuration in which transparent wedge plates (120, 121) in the stacking direction and the array direction are added to the arrangement of FIG. 30 in another embodiment of the present invention. The figure shows a case where the beam group is divided into three parts in the stacking direction and the array direction and the direction is changed.
[0164]
34, in the embodiment shown in FIG. 33, between the first beam compressor (110, 111) and the second beam converter (50), a cylindrical lens (fifth condenser ( 154)) is provided.
[0165]
The beam group is divided into three in the stacking direction and the array direction, and then overlaps at the imaging point of the condenser lens 70. That is, in any of the embodiments, the spot diameter is approximately 1/3 as compared with the method shown in FIG. A beam compressor may be used instead of the transparent wedge plate.
[0166]
This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0167]
FIG. 35 is a diagram for explaining the optical axis shift using the beam shifter. A transparent parallel plate can be used as the beam shifter. The principle of optical axis shift is based on the law of refraction. When light passes through a transparent parallel plate having a refractive index n and a thickness t, the optical axis shifts in parallel depending on the refractive index n, the thickness t, and the incident angle θ.
[0168]
The shift amount r is expressed by the equation r = t · sin (θ−φ) / cos (φ), φ = sin-1It is expressed by (sin (θ) / n). If the beam shifter is disposed in front of the first beam converter 30 and the incident angle is adjusted, the beam optical axis can be aligned with the center of the opening of the first beam converter 30.
[0169]
Further, the optical axis of the beam can be aligned with the center of the opening of the second columnar lens array 80 by arranging it in front of the second columnar lens array 80 and adjusting the angle. Further, if the position of the beam incident on the second columnar lens array 80 is changed, the angle change of the beam can be given.
[0170]
FIG. 36 shows another embodiment of the present invention, in which one beam converter is excluded from the arrangement of FIG. 30, and the telescopes in the array direction (first direction) and the stack direction (second direction) are switched. FIG.
[0171]
After collimating the fast axis components by the first columnar lens 20, the fast axis components of all the stacks are collectively compressed by a second beam compressor (composed of 112 and 113 in the figure), and then the second beam converter At 50, it rotates while dividing the slow axis component indiscriminately.
[0172]
This is shown in FIG. The first columnar lens array 20 can provide a sufficiently wide beam diameter close to the stack pitch. The pitch of the second beam converter 50 is about 0.5 mm. The beams are arranged vertically when they exit the second beam converter 50. Further, after the fast axis component is compressed in the array direction by the second beam compressors (columnar parabolic mirrors) 112 and 113 and matching between the fast axis component and the slow axis component is attempted by the columnar lens 60, the condensing lens Filter by 70.
[0173]
A lens having a relatively long focal length can be used as the first columnar lens array 20, and the clearance to the emitter can be as small as about 1 mm, so that easy alignment is possible.
[0174]
This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0175]
38 is a perspective view showing a configuration in which transparent wedge plates (120, 121) in the stacking direction and the array direction are added to the arrangement of FIG. 36 in another embodiment of the present invention. The figure shows a case where the beam group is divided into three parts in the stacking direction and the array direction and the direction is changed.
[0176]
The beam group is divided into three in the stacking direction and the array direction, and then overlaps at the imaging point of the condenser lens 70. That is, the spot diameter is approximately 1/3 as compared with the method shown in FIG. A beam compressor may be used instead of the transparent wedge plate (120, 121).
[0177]
Further, as shown in FIG. 39, in order to eliminate the ghost caused by the divergence angle in the fast axis direction of the laser beam, between the second beam compressor (152, 153) and the beam converter (50), A cylindrical lens (fifth condenser (155)) that refracts the laser beam for each column that has passed through the second beam compressor (152, 153) in the fast axis direction (second direction) and collimates it. It is preferable to arrange.
[0178]
This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0179]
FIG. 40 is a perspective view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention. The difference from the example shown in FIGS. 7 and 8 is that the means for changing the beam angle is not a second columnar lens array 80 but a parabolic mirror used as a beam compressor (configured by 110 and 111 in the figure). This is a point where the reflecting surface 111 is segmented corresponding to each beam group.
[0180]
This embodiment can also be similarly applied to a stack array semiconductor laser having a linear light emitting portion that is substantially free of breaks.
[0181]
As described above with reference to the embodiments, the present invention can converge the laser energy to an extremely small area. However, in order to further increase the convergence, the first columnar lens array (first It is necessary to increase the parallelism between the optical axes of the laser beams emitted from the condenser.
[0182]
That is, if there is an error in mounting the first columnar lens array (first concentrator) even on the order of 1/10000 radians, the parallelism between the optical axes of the laser beams emitted from the stack array laser diode deteriorates, In some cases, the light is condensed at a point different from the planned condensing point.
[0183]
Therefore, on the front surface of the first columnar lens array (first concentrator), the optical axis angle in the second direction (fast axis direction) is finely adjusted in the order of 1 / 10,000 radians for each row. It is preferable to provide an angle adjuster that can be used.
[0184]
An example of the angle adjuster is shown in FIG. As shown in the figure, two wedge plates (P1 and P2) having a predetermined inclination angle (φ) are combined in opposite directions, one (P1) is fixed, and one (P2) is rotatable (rotation). The angle θ). In the figure, the arrow is the optical axis.
[0185]
With one rotatable wedge plate, the optical axis angle of the laser beam cannot be finely adjusted in the order of 1/10000 radians. However, with the configuration using two wedge plates, the optical axis angle is in the order of 1/10000 radians. Can be fine-tuned.
[0186]
In FIG. 42, wedge plates having inclination angles φ of 1.5 °, 3 °, and 4.5 ° are used, the incident angle θ1 to the first wedge plate P1 (fixed) is 0, and n (refractive index) is 1. .511, the adjustment angle of the optical axis when the second wedge plate P2 is rotated (horizontal axis θ2) is shown.
[0187]
When the inclination angle φ is 3 °, the rotation angle θ2 is −10 ° to 14 °, and an angle adjustment of about 1/1000 radians is possible.
[0188]
However, since the polarization direction of the optical axis is the same (for example, only on the minus side), care and contrivance are required when using the angle adjuster.
[0189]
However, in any case, the effect of the present invention can be made more remarkable by using the angle adjuster.
[0190]
FIG. 51 is a block diagram illustrating an optical system including the first beam converter 30, the beam compressor 40, and the second beam converter 50 of the present invention. As shown in FIG. 51, the first beam converter 30 is formed by connecting an appropriate number of optical elements 32 in a two-dimensional array. The width and height of the first beam converter correspond to the light emitting surface of the stack array laser diode.
[0191]
As shown in FIG. 51, the optical element 32 includes a light receiving surface that receives a laser beam 36 having an axial direction of the active layer stripe in the width direction of the first beam converter, and an optical axis inside the optical element. And an output surface that outputs the laser beam 37 whose optical path is converted by the process of twisting the optical path along the vertical direction from the surface.
[0192]
The optical element 32 receives, for example, a laser beam 36 having a horizontal stripe major axis direction emitted from active layer stripes arranged at intervals of 800 μm, and rotates the cross-sectional direction of the received laser beam by approximately 90 °. Conversion is performed so that the stripe axis direction is vertical.
[0193]
The optical elements 32 used in the first beam converter 30 generally correspond one-to-one to the active layer stripes 12 of the stack array laser diode 10 used in the laser device incorporating the first beam converter. .
[0194]
Thus, for example, when using a stack array laser diode in which twelve active layer stripes are arranged at an interval of 800 μm and 20 layers are stacked every 1.75 mm, the first beam converter has an interval of 800 μm. Twelve optical elements are arranged and further stacked every 1.75 mm.
[0195]
However, as shown in the example shown in FIG. 9, when the active layer stripes are arranged at high density, the first beam converter is regarded as a laser beam emitted from one continuous wave. A linear array laser diode having a ladder-like light emitting portion having a width substantially equal to the width of the laser beam received by the laser beam by dividing the laser beam at an appropriate interval and turning the laser beam by about 90 ° for each portion. Furthermore, these linear array laser diodes can be handled as a stacked array laser diode.
[0196]
For this purpose, it is sufficient to arrange an appropriate number of optical elements two-dimensionally in parallel regardless of the number of active layer stripes.
[0197]
Corresponding to the fact that the emission surface of the stack array laser diode is a plane, the entrance surface and the exit surface of the first beam converter 30 are each on one plane over the entire first beam converter. It is convenient in terms of the structure of the laser device.
[0198]
The optical element can be formed based on various principles as shown in US Pat. No. 5,513,201.
[0199]
First, it is based on torsion caused by three reflections. This is easy to think of assuming three right angle prisms. That is, as shown in FIG. 52, three right angle prisms are combined. When a laterally flat laser beam is incident on the first right-angle prism, it becomes a vertically flat laser beam twisted by 90 ° by three total reflections in the first, second, and third prisms. The light exits from the third right-angle prism. The function that can be performed by three right-angle prisms can be performed by one prism element as shown in FIG.
[0200]
If such prism elements are arranged in a one-dimensional array and a prism array as shown in FIG. 54 is formed, laser beams arranged in a broken line are incident and converted into laser beams arranged in a ladder. Exit.
[0201]
Such a prism array can also be formed monolithically as shown in FIG. 55 from a single glass substrate.
[0202]
If such prism arrays are stacked vertically to form a two-dimensional array of prism elements as shown in FIG. 56, laser beams arranged in parallel with broken lines are incident and converted into laser beams arranged in parallel with ladders. And exit.
[0203]
The three reflections do not necessarily have to be at right angles as in a right-angle prism. As a result, the laser beams in an array in which broken lines are arranged in parallel may be incident and converted into laser beams in an array in which ladders are arranged in parallel. .
[0204]
The optical element using the reflecting surface may be a suitably arranged reflecting mirror instead of the prism.
[0205]
When a beam converter is configured using a reflecting mirror, the mirror array may be formed so that the total reflection surface of the prism array is a reflection surface. As the material, metal, metal-plated glass, reflection-coated glass, plastic, silicon and the like can be used.
[0206]
A fine optical element can be manufactured by a precision mold or by applying, for example, a silicon semiconductor manufacturing process or a LIGA process. When using a silicon crystal, if the cleavage surface is a reflecting mirror surface, the processing becomes easy.
[0207]
If a one-dimensional mirror array is used, laser beams arranged in a line in a broken line are incident, converted into laser beams arranged in a ladder, and emitted. If such mirror arrays are stacked vertically to form a two-dimensional array of mirror elements as shown in FIG. 57, a laser beam having an array of broken lines is incident and converted into a laser beam having an array of ladders in parallel. And exit.
[0208]
FIG. 58 is a diagram illustrating a first beam converter in which cylindrical lenses are arranged in parallel. In this first beam converter, the cylindrical lenses are arranged in parallel by tilting the axis of the cylindrical lens by 45 °, and are opposed to each other with a space having an appropriate distance in between.
[0209]
A flat ray incident horizontally on the incident surface is a cylindrical lens tilted by 45 °, and the flat shaft rotates by receiving a different refractive power depending on the incident position. Further, the flat axis is tilted by a cylindrical lens tilted by 45 ° from the exit surface. Rotate approximately 90 ° in total and exit from the exit surface.
[0210]
By using the first beam converter, the stripe light from the stack array laser diode is changed into an arrangement in which ladders are arranged substantially in parallel. If the arrangement of cylindrical lenses inclined at 45 ° does not match the stripe arrangement of the adjacent linear array LD layer, the cylindrical lens array is divided into regions so as to correspond to the linear array LD layer, and matches the stripe. It is good to shift like this.
[0211]
FIG. 59 shows a first beam converter in which a plurality of optical glass optical elements in which the incident surface and the output surface have a cylindrical surface, the side surfaces are parallel, and the inside is dense are joined. This optical element is also a kind of cylindrical lens.
[0212]
The optical element is inclined 45 ° with respect to the horizontal plane. A flat ray incident horizontally on the incident surface is swung by a different refractive power generated on the cylindrical surface of the incident surface inclined 45 °, and the flat axis is rotated on the cylindrical surface inclined 45 ° of the output surface. It turns around 90 ° and exits from the exit surface.
[0213]
By using the first beam converter, the stripe light from the stack array laser diode is changed into an arrangement in which ladders are arranged substantially in parallel.
[0214]
When matching with the stripe light interval, the side surfaces do not need to be parallel surfaces, and it is possible to use a cylinder lens having a perfect cross section. When the arrangement of the cylindrical lenses inclined at 45 ° does not match the arrangement of the stripes of the adjacent linear array LD layer, the cylindrical lens array is divided into regions so as to correspond to the linear array LD layer as described above. It is good to shift it so that it matches the stripe.
[0215]
FIG. 60 shows a first beam converter made from a block of optical glass. This beam converter is formed by forming a plurality of cylindrical surfaces inclined by 45 ° in the same direction on the entrance surface and the exit surface of an optical glass prism having a rectangular cross section, and has the same function as the beam converter of FIG. It is.
[0216]
If the alignment of the cylinder surface inclined at 45 ° does not match the stripe arrangement of the adjacent linear array LD layer, the cylindrical surface array is divided into regions so as to correspond to the linear array LD layer as described above. It is better to shift it to match the stripe.
[0217]
FIG. 61 shows a first beam converter provided with a plurality of Dove prisms. The optical element is inclined 45 ° with respect to the horizontal plane. A flat light beam that is incident horizontally on the incident surface is a flat light beam that is emitted vertically on the output surface because the reflection position on the bottom surface differs depending on the incident position.
[0218]
Accordingly, the flat shaft is rotated by approximately 90 ° and emitted. By using the first beam converter, the stripe light from the stack array laser diode is changed into an arrangement in which ladders are arranged substantially in parallel. When adjoining dove prisms, the bottom surface of the dove prism may be reflectively coated as necessary.
[0219]
The beam converter may use an optical element that utilizes diffraction. FIG. 62 is a diagram showing an optical element using binary optics. The optical element is arranged on a transparent plate with a central axis inclined by 45 °, and is provided with a number of grooves whose depth changes symmetrically with respect to the central axis in a direction perpendicular to the central axis and has a stepped shape. .
[0220]
The depth of the groove changes using diffraction to increase the diffraction angle from the center toward the outside. The stepped surface on the exit surface is engraved so as to be plane-symmetric with the stepped surface on the entrance surface. A flat ray incident horizontally on the incident surface is a stepped surface whose central axis is inclined by 45 °. The flat axis is swung by receiving a different refractive power depending on the incident position, and further, the central axis is inclined by 45 ° from the output surface. The flat axis turns 90 degrees in total on the stepped surface and exits from the exit surface.
[0221]
Such binary optics is made of optical glass or plastic, and can be manufactured using a mold in addition to manufacturing by a semiconductor manufacturing process.
[0222]
FIG. 63 shows a first beam converter in which a plurality of one-dimensional distributed refractive index lenses made of an optical glass body that has the highest refractive index at the center surface and lowers as the side surface is approached.
[0223]
The one-dimensional distributed refractive index lens is inclined 45 ° with respect to the horizontal plane. A flat light beam that is incident horizontally on the incident surface receives a refractive power directed toward a central surface inclined by 45 °, and the flat shaft rotates about 90 ° and is emitted from the output surface.
[0224]
FIG. 64 shows a first beam converter in which a plurality of substantially semicircular cylindrical refractive index lens elements that are paired in the same direction are arranged on both surfaces of an optical glass plate. The central axis of the semi-cylinder is inclined at 45 ° with respect to the horizontal plane. The center of the semicircle has the highest refractive index, and the refractive index becomes lower toward the outside.
[0225]
Both sides of the optical glass plate are an entrance surface and an exit surface, and flat light rays that are horizontally incident on the entrance surface are distributed refractive index lens elements inclined by 45 ° and receive a different refractive power depending on the incident position, and are flat shafts. Turns about 90 ° and exits from the exit surface.
[0226]
FIG. 65 is a perspective view showing a beam compressor using an anamorphic prism as another embodiment of the reflection mirror type beam compressor and the transmission lens type beam compressor shown so far, and FIG. It is a top view.
[0227]
When a parallel light beam having a certain width is incident on the anamorphic prism, the light beam is converted into a beam whose width is shortened by a refraction effect and is emitted from the anamorphic prism.
[0228]
As shown in the perspective view of FIG. 67 and the plan view of FIG. 68, when another anamorphic prism is prepared to form an anamorphic prism pair, the width is further shortened due to the double refraction effect. In addition, the outgoing optical axis only moves parallel to the incident optical axis, and the direction does not change.
[0229]
The laser beam group emitted from the first beam converter and arranged in parallel two-dimensionally in a plurality of parallel laser beam arrays is beam-compressed by an anamorphic prism, and the array is compressed for each laser beam array. As a result, the compressed laser beam trains are converted into an array in series.
[0230]
Furthermore, when another anamorphic prism pair is prepared and a total of four anamorphic prisms are used, the outgoing optical axis can be positioned substantially in front of the incident optical axis. Of course, only one anamorphic prism may be used as long as the direction of the optical axis does not change.
[0231]
As shown in FIG. 51, the second beam converter 50 is formed by connecting optical elements 52 in a one-dimensional array by the number of stack layers of the stack array laser diode. The optical elements 52 used in the second beam converter 50 correspond to each compressed laser beam train emitted from the beam compressor 40 on a one-to-one basis.
[0232]
When the fast axis component is first compressed by the first beam compressor without using the first beam converter, the slow axis component is divided and rotated by the second beam converter. This is similar to the case where the Quasi-CW LD is divided and rotated by the first beam converter.
[0233]
The optical element 52 twists the incident laser beam by 90 ° on the same principle as the optical element 32 used in the first beam converter 30. Accordingly, when the compressed parallel laser beam train further emits a series of laser beams from the beam compressor and enters the second beam converter, the compressed parallel laser beam train is twisted by 90 °, so that all The laser beam elements are arranged in a line.
[0234]
The optical element can be formed based on various principles used in the first beam converter.
[0235]
First, it is based on torsion caused by three reflections. As shown in FIG. 69, when a vertically oriented flat laser beam is incident horizontally, a prism that emits a horizontally oriented flat laser beam twisted 90 ° by three reflections is emitted in parallel. When the elements are arranged in a one-dimensional array, a group of compressed parallel laser beams further enters a series of laser beams, and all laser beam elements are converted into an array arranged in parallel in one row and emitted.
[0236]
Such a one-dimensional array can be formed monolithically as shown in FIG. 70 from a single glass substrate.
[0237]
The three reflections do not necessarily have to be at right angles, as in a right angle prism, and as a result, a compressed parallel laser beam train further impinges a series of laser beams so that all laser beam elements are 1 It is the same as in the case of the first beam converter that it is only necessary to convert to an array parallel to the column.
[0238]
Further, the optical element using the reflecting surface may not be a prism but may be a properly disposed reflecting mirror.
[0239]
As shown in FIG. 71, if parallel mirror laser beams emitted in the form of horizontally aligned flat laser beams twisted 90 ° by three reflections are arranged in a one-dimensional array, compressed parallel laser beam trains are arranged. Then, a series of laser beam groups is incident, and all laser beam elements are converted into an array arranged in parallel in one row and emitted.
[0240]
FIG. 72 is a diagram illustrating a second beam converter in which cylindrical lenses are arranged in parallel. In this beam converter, the cylindrical lenses are arranged in parallel with the axis of the axis inclined by 45 °, and are arranged opposite to each other with a space having an appropriate distance therebetween.
[0241]
A compressed parallel laser beam array that is incident horizontally on the incident surface is a cylindrical lens tilted by 45 °, receives a different refractive power depending on the incident position, and the cross section of the beam array rotates, and further, a cylindrical beam tilted by 45 ° from the output surface. The cross section of the beam train is rotated by a total of approximately 90 ° by the lens and is emitted from the emission surface.
[0242]
By using the second beam converter, the compressed parallel laser beam train from the beam compressor and the series of laser beams in series are substantially all the laser beams in parallel in a row in a ladder form. Is converted to At this time, the intervals of all the ladders need not be the same.
[0243]
FIG. 73 shows a beam converter in which a plurality of optical glass optical elements in which the incident surface and the output surface have a cylindrical surface, the side surfaces are parallel, and the inside is dense are joined. The optical element is inclined 45 ° with respect to the horizontal plane.
[0244]
A compressed parallel laser beam array that is incident on the incident surface horizontally receives a different refractive power generated on the cylindrical surface of the incident surface inclined by 45 °, and the beam array cross-section is swung, and further, the output surface is inclined by 45 °. The cross section of the beam array turns about 90 ° on the cylindrical surface and is emitted from the emission surface.
[0245]
By using the second beam converter, the compressed parallel laser beam train from the beam compressor and the series of laser beams in series are substantially all the laser beams in parallel in a row in a ladder form. Is converted to At this time, the intervals of all the ladders need not be the same. When matching the distance between the compressed parallel laser beam train and the adjacent beam train, the side surfaces do not need to be parallel surfaces, and it is also possible to use a cylinder lens having a perfect cross section.
[0246]
FIG. 74 shows a second beam transducer made from a block of optical glass. This beam converter is formed by forming a plurality of cylindrical surfaces inclined by 45 ° in the same direction on the entrance surface and the exit surface of an optical glass prism having a rectangular cross section, and has the same function as the second beam converter of FIG. It is what has.
[0247]
FIG. 75 shows a second beam converter using a Dove prism. The compressed parallel laser beam train that is incident horizontally on the entrance surface is refracted at the entrance surface of the Dove prism inclined 45 °, and the difference in the entrance position gives a different reflection position on the bottom surface. It turns about 90 ° and is refracted from the exit surface.
[0248]
When adjoining dove prisms, the bottom surface of the dove prism may be reflectively coated as necessary.
[0249]
FIG. 76 shows a second beam converter using binary optics. In this beam converter, a plurality of stepped surfaces having a central axis inclined by 45 ° in the same direction are formed on the entrance surface and the exit surface.
[0250]
The compressed parallel laser beam train that is incident horizontally on the incident surface is swung by the different diffraction forces generated on the stepped surface of the incident surface tilted by 45 °, and the staircase tilted by 45 ° on the output surface. The cross section of the beam train turns 90 ° on the surface and exits from the exit surface.
[0251]
FIG. 77 shows a second beam converter using a one-dimensional distributed refractive index lens. This beam converter is formed by joining a plurality of one-dimensional distributed refractive index lenses made of an optical glass body, which has the highest refractive index at the center surface and lowers toward the side surface, with an inclination of 45 °.
[0252]
The compressed parallel laser beam train that is incident horizontally on the incident surface receives a different refractive power depending on the incident position in the one-dimensional distributed refractive index lens tilted by 45 °, and the beam train rotates, and the cross section of the beam train is 90 ° Turn and exit from the exit surface.
[0253]
FIG. 78 shows a second beam converter that utilizes distributed refractive index lens elements arranged opposite to each other. This beam converter is formed by forming a plurality of substantially semicircular cylindrical distributed refractive index lens elements facing each other on both sides of an optical glass plate in the same direction.
[0254]
The central axis of the semi-cylinder is inclined at 45 ° with respect to the horizontal plane. The center of the semicircle has the highest refractive index, and the refractive index becomes lower toward the outside. A compressed parallel laser beam array that is incident horizontally on the incident surface receives a different refractive power depending on the incident position by a distributed refractive index lens element inclined by 45 °, and the beam array rotates, and the beam array cross section rotates 90 °. To exit from the exit surface.
[0255]
As described above, the present invention can use a beam converter composed of a columnar lens array. When a laser beam having a divergence angle is incident on this converter, as shown in FIG. A component that protrudes to the adjacent element on the side (a deviation component in the figure) may occur, and a ghost may occur. As a result, the throughput of the laser beam is reduced.
[0256]
In order to eliminate the ghost caused by the divergence angle of the incident beam, the converter needs to have a function of adjusting the divergence angle. Therefore, as shown in FIG. 80, the present inventor divides the beam converter composed of a columnar lens array into two parts, and further sets the radius of curvature of the columnar lens on the beam exit side from the radius of curvature of the columnar lens on the beam incident side. I made it smaller.
[0257]
This can reduce the beam size on the beam emission side, eliminate the component (deviation component) that the laser beam protrudes to the adjacent element on the emission side, and suppress the occurrence of ghost.
[0258]
In FIG. 80, the transducer on the beam incident side and the transducer on the beam emission side are shown as being variable with a space therebetween, but both the transducers may be joined to form an integral structure.
[0259]
FIG. 80 shows the case where the thickness of the columnar lens is r = 0.354 mm, the radius of curvature of the incident side columnar lens is r1 = 0.375, and the radius of curvature of the exit side columnar lens is r2 = 0.3 mm. .
[0260]
However, when r2 / r1 <1, the laser beam cannot be rotated 90 °, but this can be solved by tilting the columnar lens.
[0261]
Currently, the output of commercially available stack array laser diodes is about 50 W per stack. Since the number of stack stages is limited to about 20 stages depending on the assembly accuracy, the maximum output per unit is about 1 kW. However, when considering application to metal processing, a larger output is required.
[0262]
Therefore, in the present invention, the output is increased by combining at least two or more stack array laser diodes.
[0263]
That is, in the present invention, at least two laser beam groups emitted from at least two stack array laser diodes and emitted from the first collector disposed in front of the diodes are converted into the first collector. They are coupled with optical equipment arranged on the front side.
[0264]
FIG. 81 shows a case where the optical device is coupled using a polarizing element. A laser beam emitted from one stack array laser diode (LD2) is passed through a λ / 2 plate, and the laser beam is emitted from the other stack array laser diode (LD1) via a polarizing element (polarizing prism). Join.
[0265]
FIG. 82 shows a coupling mode using a mirror in which transmission windows are formed at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode as an optical apparatus.
[0266]
FIG. 83 shows a coupling mode in which mirrors arranged at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode are used as the optical device.
[0267]
Further, FIG. 84 shows a coupling mode in which a right-angle prism arranged at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode is used as the optical device.
[0268]
In the present invention, as shown in FIG. 85, at least two laser array groups each including at least two stack array laser diodes and incident on the rear surface of the third light collector. And an optical device for wavelength coupling the laser beams.
[0269]
In this case, it is preferable to use a dichroic mirror as the optical device.
[0270]
Further, in the present invention, at least two lasers that are provided with a plurality of stack array laser diodes having a first collector on the front surface and that are emitted from the collector on the front surface of the first collector. An optical device for combining beam groups, and an optical device for wavelength-combining at least two laser beam groups incident on the concentrator on the rear surface of the third concentrator, and combining a plurality of laser beam groups To do.
[0271]
In this way, a laser beam having a large output can be obtained by combining a plurality of laser beams.
[0272]
FIG. 43 is a plan view of a block diagram for explaining the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention, and FIG. 44 is an elevation view thereof. The semiconductor laser excitation solid-state laser device uses the semiconductor laser device of the present invention as an excitation light source for the solid-state laser 95.
[0273]
A conventional semiconductor laser device using a stack array laser diode is limited to a horizontally long region even if energy is concentrated in an optical system, and the actual energy density is not large. Also, if this energy is used effectively, only the side excitation of the solid-state laser can be performed.
[0274]
The semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention focuses the dotted light emitting stripe of the stack array laser diode 10 in the direction perpendicular to the stripe by the first columnar lens array 20 having a short focal length f1, and then The beam converter 30 is used to convert the laser beam into a plurality of rows of ladder-like laser beams, and the direction of the beams is changed so as to form a group of beams emitted from the same object point at the same time.
[0275]
Then, energy is converged on a small area on the light receiving surface of the solid-state laser element 96 by the condenser lens 70.
[0276]
As described above, the semiconductor laser device of the present invention can concentrate energy in a predetermined narrow range. For this reason, the semiconductor laser excitation solid-state laser device of the present invention using the semiconductor laser device of the present invention can effectively utilize the output of the stack array laser diode 10 and can also excite the end face of the solid-state laser 95. .
[0277]
As a solid-state laser element, in addition to normal solid-state laser elements such as YAG, YLF, and yttria, a solid-state laser element including a Q switch and a wavelength conversion element can be used.
[0278]
The excitation light source may be incident on the solid-state laser element with a Brewster angle. The solid-state laser element is a short absorption length laser crystal4). With the semiconductor laser pumped solid state laser device of the present invention, a 100 W YAG laser output could be obtained using a 300 W semiconductor laser element.
[0279]
FIG. 45 is a plan view of a laser apparatus according to the present invention using the optical fiber 90, and FIG. 46 is an elevation view thereof. The light receiving surface of the optical fiber 90 is disposed at the position of the laser spot formed by the laser device, and the laser energy emitted from the laser 10 is received and transmitted to the other end surface side of the optical fiber 90.
[0280]
Due to the length and flexibility of the optical fiber 90, it is possible to obtain an easy-to-use laser device in which the light-emitting unit can be easily brought into the target location for work.
[0281]
Note that a laser device configured using a stack array laser diode 10 having an output of 800 W as a light source and forming a laser spot smaller than the cross section of the core on the incident surface of the optical fiber 90 having a core diameter of 400 μm has an efficiency of 60%. Have achieved.
[0282]
47 is a plan view of a block diagram for explaining an optical fiber light guide semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention, and FIG. 48 is an elevation view thereof. The optical fiber-guided semiconductor laser pumped solid-state laser device guides the output of the semiconductor laser device of the present invention through an optical fiber 90 and serves as an excitation light source for the solid-state laser 95.
[0283]
An optical system 92 for collimating and converging the energy of the laser beam diffused from the end is provided at the output portion of the optical fiber.
[0284]
As described above, since the flexible optical fiber is interposed between the semiconductor laser device portion and the solid-state laser device portion, there is an advantage that the degree of freedom of the device is remarkably increased and the configuration becomes easy.
[0285]
The optical fiber light guide semiconductor laser pumped solid state laser device of the present invention was able to obtain an 80 W YAG laser output using a 400 W semiconductor laser element.
[0286]
FIG. 49 is a plan view of a block diagram for explaining the semiconductor laser pumped fiber laser device of the present invention, and FIG. 50 is an elevation view thereof.
[0287]
The semiconductor laser pumped fiber laser device pumps the core by inputting the output of the semiconductor laser device of the present invention to the inner cladding of the double cladding fiber 91. The diameter of the inner clad is 600 μm × 240 μm. The core diameter is 40 μm. When the output of the stack array laser diode was 1 kW, 500 W was obtained as the fiber laser output. This output beam is completely unimodal.
[0288]
【The invention's effect】
Since the laser energy generated by the stack array laser diode can be focused on a very small area, the semiconductor laser device of the present invention can be sufficiently used for laser processing and medical purposes.
[0289]
In addition, the semiconductor laser device that has the effect of using the beam converter of the present invention to arrange the emitters of the stacked array semiconductor laser in a substantially single-layered ladder, the energy of the stacked array semiconductor laser is focused at a very small focal point. It becomes possible to concentrate.
[0290]
Furthermore, the semiconductor laser excitation solid-state laser device of the present invention can perform end-face excitation utilizing a powerful semiconductor laser, and can obtain a solid-state laser output with high efficiency and good beam quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the directivity of an array type laser diode and a laser beam.
FIG. 2 is a diagram for explaining the directivity of a stack array type laser diode and a laser beam.
FIG. 3 is a diagram showing a state of image formation when a parallel beam is incident on a condenser lens having a focal length f.
FIG. 4 is a diagram showing a state of image formation when beams having parallel optical axes but having a divergence angle are incident on a condenser lens.
FIG. 5 is a view showing a state in which a plurality of beams are given angles so as to be emitted from a common virtual image O placed on the central axis of the lens.
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of narrowing the center axis interval of a plurality of beams.
FIG. 7 is a plan view showing one embodiment of a semiconductor laser device of the present invention.
8 is an elevational view of the semiconductor laser device shown in FIG.
FIG. 9 is a plan view of a semiconductor laser device of the present invention using a semiconductor laser having a dense emitter structure.
10 is an elevational view of the semiconductor laser device shown in FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a plan view of a semiconductor laser device of the present invention using a transparent wedge plate as means for changing the beam angle.
12 is an elevational view of the semiconductor laser device shown in FIG.
FIG. 13 is a plan view of a semiconductor laser device of the present invention in which a beam converter and a transparent wedge plate are integrated.
14 is an elevational view of the semiconductor laser device shown in FIG.
FIG. 15 is a plan view of a semiconductor laser device of the present invention using a columnar lens as means for changing a beam angle.
16 is an elevational view of the semiconductor laser device shown in FIG.
FIG. 17 is a plan view of a semiconductor laser device according to the present invention, which is devised to bring the central axis of a beam closer.
18 is an elevational view of the semiconductor laser device shown in FIG.
19 is a diagram for explaining a state of image change in the semiconductor laser device shown in FIGS. 17 and 18; FIG.
20 is a plan view of the semiconductor laser device of the present invention for further reducing the image of the output of the semiconductor laser device shown in FIGS. 17 and 18. FIG.
21 is an elevational view of the semiconductor laser device shown in FIG.
FIG. 22 shows a configuration in which, in the semiconductor laser device shown in FIGS. 20 and 21, an optical axis angle changing function is provided at the focal point of the second condenser lens with respect to the stack direction, and an image is synthesized by the final condenser lens. It is a side view explaining.
FIG. 23 is a plan view of the semiconductor laser device of the present invention using two sets of one-dimensional telescopes as means for bringing the central axis of the beam closer.
FIG. 24 is a plan view of a semiconductor laser device according to the present invention in which two sets of one-dimensional telescopes are used as means for bringing the central axis of a beam closer, and a transparent wedge plate is used as means for matching object points.
25 is an enlarged view of a transparent wedge plate installation portion of FIG. 24. FIG.
FIG. 26 is a diagram for explaining how an image changes in the semiconductor laser device shown in FIG. 25;
FIG. 27 is a plan view of a semiconductor laser device of the present invention that uses a telescope as means for bringing the central axis of a beam closer.
28 is an elevational view of the semiconductor laser device shown in FIG. 27. FIG.
29 is a diagram for explaining a state of image change in the semiconductor laser device shown in FIGS. 27 and 28; FIG.
30 is a perspective view showing a configuration example in which a second beam converter is provided between the telescope in the array direction and the telescope in the stack direction in addition to the embodiment shown in FIG. 25. FIG.
FIG. 31 is a diagram showing that a ghost appears when a laser beam passes through a second beam converter.
FIG. 32 is a diagram showing a semiconductor laser device in which a columnar lens (fifth condenser) is disposed between a first beam compressor and a second beam converter.
33 is a perspective view showing a configuration in which transparent wedge plates in the stacking direction and the array direction are added to the arrangement of FIG. 30. FIG.
FIG. 34 is a diagram showing another semiconductor laser device in which a columnar lens (fifth condenser) is arranged between the first beam compressor and the second beam converter.
FIG. 35 is a diagram for explaining an optical axis shift by a beam shifter.
36 is a perspective view showing a configuration in which one beam converter is excluded from the arrangement of FIG. 30 and the telescopes in the array direction and the stack direction are interchanged.
37 is a diagram for explaining the operation of the second beam converter in the apparatus of FIG. 36. FIG.
38 is a perspective view showing a configuration in which transparent wedge plates in the stacking direction and the array direction are added to the arrangement of FIG. 36. FIG.
FIG. 39 is a diagram showing another semiconductor laser device in which a columnar lens (fifth condenser) is disposed between the first beam compressor and the second beam converter.
FIG. 40 is a perspective view of a semiconductor laser device of the present invention using a segment type reflecting mirror as means for changing a beam angle.
FIG. 41 is a diagram illustrating an example of an angle adjuster.
FIG. 42 is a diagram showing the accuracy of angle adjustment.
FIG. 43 is a plan view of a block diagram illustrating a semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention.
44 is an elevation view of a block diagram for explaining the semiconductor laser pumped solid-state laser device shown in FIG. 43. FIG.
FIG. 45 is a plan view of a semiconductor laser device of the present invention using an optical fiber.
46 is an elevational view of the semiconductor laser device shown in FIG. 45. FIG.
FIG. 47 is a plan view of a block diagram illustrating an optical fiber light guide semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention.
48 is an elevation view of a block diagram for explaining the optical fiber light guide semiconductor laser pumped solid-state laser device shown in FIG. 47. FIG.
FIG. 49 is a plan view of a block diagram illustrating a semiconductor laser pumped fiber laser device of the present invention.
50 is an elevation view of a block diagram illustrating the semiconductor laser pumped fiber laser device shown in FIG. 49. FIG.
FIG. 51 is a block diagram illustrating a first beam converter, a beam compressor, and a second beam converter of the present invention.
FIG. 52 is a diagram for explaining the principle of beam conversion by three reflections using three right-angle prisms.
FIG. 53 is a perspective view showing an optical element having a prismatic shape and beam conversion by the optical element.
54 is a perspective view showing a beam converter obtained by arranging the optical elements in FIG. 53 in parallel, and beam conversion by the beam converter. FIG.
FIG. 55 is a perspective view showing an integrated beam converter equivalent to the beam converter of FIG. 54 and beam conversion by the same.
56 is a perspective view showing a first beam converter obtained by stacking the beam converters of FIG. 55 and beam conversion by the first beam converter. FIG.
FIG. 57 is a perspective view showing a first beam converter obtained by stacking mirror arrays and beam conversion by the first beam converter;
FIG. 58 is a perspective view showing a first beam converter in which cylindrical lenses are arranged in parallel and beam conversion by the first beam converter.
FIG. 59 is a perspective view showing a first beam converter in which optical elements having an incident surface and an output surface having cylindrical surfaces are arranged in parallel, and beam conversion by the first beam converter;
FIG. 60 is a perspective view showing a first beam converter fabricated from a block of optical glass and beam conversion thereby.
FIG. 61 is a perspective view showing a first beam converter in which dove prisms are arranged in parallel and beam conversion by the first beam converter.
FIG. 62 is a perspective view showing a first beam converter in which binary optics are arranged in parallel and beam conversion by the first beam converter;
FIG. 63 is a perspective view showing a first beam converter in which one-dimensional distributed refractive index lenses are arranged in parallel and beam conversion by the first beam converter;
FIG. 64 is a perspective view showing a first beam converter in which semi-cylindrical distributed refractive index lens elements are arranged in parallel and beam conversion by the first beam converter;
FIG. 65 is a perspective view showing a beam compressor using an anamorphic prism and beam compression thereby.
66 is a plan view showing the beam compressor shown in FIG. 65 and beam compression thereby. FIG.
FIG. 67 is a perspective view showing a beam compressor by an anamorphic prism pair using two anamorphic prisms and beam compression by the beam compressor.
68 is a plan view showing the beam compressor shown in FIG. 67 and beam compression by it. FIG.
FIG. 69 is a perspective view showing a second beam converter obtained by arranging optical elements having a prismatic shape in parallel and beam conversion by the second beam converter;
FIG. 70 is a perspective view showing an integral second beam converter equivalent to the beam converter of FIG. 69 and beam conversion thereby;
FIG. 71 is a perspective view showing a second beam converter in which mirror elements are arranged in parallel, and beam conversion by the second beam converter.
72 is a perspective view showing a second beam converter in which cylindrical lenses are arranged in parallel, and beam conversion by the second beam converter; FIG.
FIG. 73 is a perspective view showing a second beam converter in which optical elements each having a cylindrical surface on the entrance surface and the exit surface are arranged, and beam conversion by the second beam converter;
FIG. 74 is a perspective view showing a second beam converter fabricated from an optical glass block and beam conversion by the second beam converter;
FIG. 75 is a perspective view showing a second beam converter in which dove prisms are arranged in parallel and beam conversion by the second beam converter.
FIG. 76 is a perspective view showing a second beam converter in which binary optics are arranged in parallel and beam conversion by the second beam converter;
77 is a perspective view showing a second beam converter in which one-dimensional distributed refractive index lenses are arranged in parallel and beam conversion by the second beam converter; FIG.
78 is a perspective view showing a second beam converter in which semi-columnar distributed refractive index lens elements are arranged in parallel and beam conversion by the second beam converter; FIG.
FIG. 79 is a diagram showing that a component (deviation component) that protrudes from an adjacent element on the beam emission side occurs.
FIG. 80 is a diagram showing a beam converter in which a columnar lens array is divided into two, and the radius of curvature of the columnar lens on the beam exit side is made smaller than the radius of curvature of the columnar lens on the beam incident side.
FIG. 81 is a diagram showing a mode in which two laser beams are combined using a polarizing element.
FIG. 82 is a diagram showing a mode in which two laser beams are combined using a mirror in which transmission windows are formed at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode.
FIG. 83 is a diagram showing a mode in which two laser beams are combined using mirrors arranged at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode.
FIG. 84 is a diagram showing an aspect in which two laser beams are combined using a right-angle prism arranged at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode.
FIG. 85 is a diagram showing a mode in which at least two laser beam groups incident on a third condenser are wavelength-coupled.
[Explanation of symbols]
10: Stack array laser diode
12 ... Active layer stripe (emitter)
20... First columnar lens array (first condenser)
30... First optical path converter (first beam converter)
32. Optical element
36-39 ... Laser beam
40. First beam compressor
42. Second beam compressor
50: Second optical path converter (second beam converter)
52. Optical element
60 ... Columnar lens (fourth concentrator)
61 ... Columnar lens
70 ... Condensing lens (third concentrator)
71 ... Condensing lens
80 ... Second columnar lens array (second concentrator)
90 ... Optical fiber
92: Optical system
95 ... Solid-state laser
96 ... Solid-state laser element
97 ... Solid-state laser output mirror
100 ... Beam shifter
110, 111 ... Columnar parabolic mirror (first beam compressor)
112-113 ... Columnar parabolic mirror (second beam compressor)
120 ... Transparent wedge plate (angle changer)
121 ... Transparent wedge plate
130 ... Columnar lens
140-141 ... Lens
150, 151 ... Columnar lens (first beam compressor)
152, 153 ... Columnar lens (second beam compressor)
154, 155 ... Columnar lens (fifth condenser)

Claims (65)

複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビームの列からなるレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートし、且つ、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、各列毎に光軸の角度を変化させる第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、前記各列毎にレーザビームの間隔を前記第１の方向について短縮して、断面を一方向について圧縮したレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（４０）と、
前記第１のビーム圧縮器（４０）から出力されたレーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A semiconductor laser device having a stack array laser diode as a light source as a light source when viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, the laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively collimated to become flat ascending A first collector (20);
A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting and emitting a laser beam group consisting of a laser beam array in which the cross section of each beam is rotated 90 degrees;
Disposed on the front of the exit side of the first beam converter (30), said first beam converter (30) the first direction prior SL laser beams emitted in each of said columns from The angle of the optical axis for each column so that the laser beam belonging to all columns is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to the column and converted to a beam emitted from the same object point of the virtual image. A second concentrator (80) that changes
A laser beam which receives the laser beam group emitted from the second light collector (80), compresses the cross section in one direction by shortening the interval of the laser beam for each row in the first direction. A first beam compressor (40) for converting into groups and emitting;
A third condenser (70) for condensing the laser beam group output from the first beam compressor (40);
A semiconductor laser device comprising: 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を各列毎に前記第２の方向に屈折させてコリメートし、且つ、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、各列毎に光軸の角度変化を変化させる第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、前記各列毎にレーザビームの間隔を前記第１の方向について短縮して、断面を一方向について圧縮したレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（４０）と、
前記第１のビーム圧縮器（４０）からの出力レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A stack array laser diode having a two-dimensional array viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted, or a plurality of active layer stripes closely arranged in a one- dimensional column. It was in the linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product having a straight linear emitting portion, a laser in which the laser beams emitted continuously and multiple sequence as viewed from poor direction emitted from the linear light emitting portion of each column A semiconductor laser device using a stack array laser diode forming a beam group as a light source,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, said laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively, collimated to become flat ascending A first concentrator (20) to
A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
The first is disposed on the front of the exit side of the beam transducer, said first beam transducer laser beams emitted from (30) by refracting before Symbol second direction for each column collimate And a second concentrator (80) for changing the angle change of the optical axis for each column so that the laser beam belonging to all the columns is converted into a beam emitted from the same object point of the virtual image. ,
A laser beam which receives the laser beam group emitted from the second light collector (80), compresses the cross section in one direction by shortening the interval of the laser beam for each row in the first direction. A first beam compressor (40) for converting into groups and emitting;
A third condenser (70) for condensing the output laser beam group from the first beam compressor (40);
A semiconductor laser device comprising: 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、前記各列毎にレーザビームの間隔を前記第１の方向について短縮して、断面を一方向について圧縮したレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（４０）と、
前記第２の集光器（８０）または前記ビーム圧縮器（４０）の出射側の前面に配設され、複数列のレーザビーム群を受光して、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎に前記第２の方向にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器と、
前記中心光軸を変化させたレーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A semiconductor laser device having a stack array laser diode as a light source as a light source when viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, the laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively collimated to become flat ascending A first collector (20);
A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting the cross section of each beam into a laser beam group rotated by 90 degrees and emitting it;
Disposed on the front of the exit side of the first beam converter (30), said first beam converter (30) the first direction prior SL laser beams emitted in each of said columns from A second collector (80) that is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to;
A laser beam which receives the laser beam group emitted from the second light collector (80), compresses the cross section in one direction by shortening the interval of the laser beam for each row in the first direction. A first beam compressor (40) for converting into groups and emitting;
It is disposed on the front surface on the emission side of the second condenser (80) or the beam compressor (40), receives a plurality of laser beam groups, and the laser beams belonging to all the columns are the same in the virtual image. An angle changer that changes the central optical axis of the beam group in the second direction for each row so as to convert the beam to be emitted from an object point;
A third condenser (70) for condensing the laser beam group with the central optical axis changed;
A semiconductor laser device comprising: 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、前記各列毎にレーザビームの間隔を前記第１の方向について短縮して、断面を一方向について圧縮したレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（４０）と、
前記第２の集光器（８０）または前記ビーム圧縮器（４０）の出射側の前面に配設され、複数列のレーザビーム群を受光して、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎に前記第２の方向にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A stack array laser diode having a two-dimensional array viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted, or a plurality of active layer stripes closely arranged in a one- dimensional column. It was in the linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product having a straight linear emitting portion, a laser in which the laser beams emitted continuously and multiple sequence as viewed from poor direction emitted from the linear light emitting portion of each column A semiconductor laser device using a stack array laser diode forming a beam group as a light source,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, said laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively, collimated to become flat ascending A first concentrator (20) to
A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
Disposed on the front of the exit side of the first beam converter (30), said first beam converter (30) the first direction prior SL laser beams emitted in each of said columns from A second collector (80) that is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to;
A laser beam which receives the laser beam group emitted from the second light collector (80), compresses the cross section in one direction by shortening the interval of the laser beam for each row in the first direction. A first beam compressor (40) for converting into groups and emitting;
It is disposed on the front surface on the emission side of the second condenser (80) or the beam compressor (40), receives a plurality of laser beam groups, and the laser beams belonging to all the columns are the same in the virtual image. An angle changer that changes the central optical axis of the beam group in the second direction for each row so as to convert the beam to be emitted from an object point;
A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising: 前記第２の集光器（８０）または前記第１のビーム変換器（４０）と前記角度変更器とを一体化したことを特徴とする請求項３または４に記載の半導体レーザ装置。  5. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the second condenser (80) or the first beam converter (40) and the angle changer are integrated. 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、A plurality of linear array semiconductor lasers in which a plurality of active layer stripes are arranged as a one-dimensional column are stacked, and a plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are two-dimensionally arranged. A semiconductor laser device having a stack array laser diode as a light source, which is a two-dimensional array as viewed from the lower side in the direction in which the laser beams emitted from the respective emitters are emitted,
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
前記スタックアレイレーザダイオードと、The stack array laser diode;
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、The laser beam is disposed in front of the stack array laser diode in the emission direction, and the laser beam group is refracted in the second direction for each column emitted from each of the linear array semiconductors and collimated so as to be parallel. 1 concentrator (20);
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビームの列からなるレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム変換器（３０）と、A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting and emitting a laser beam group consisting of a laser beam array in which the cross section of each beam is rotated 90 degrees;
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、A laser beam group arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) with respect to the first direction for each row. A second concentrator (80) that is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to the surface;
前記第２の集光器（８０）の出射側の前面に配設され、出射されたレーザビーム群を受光して、結像させ、前記各列間の距離を縮小する第４の集光器（７１）と、A fourth condenser arranged on the front side of the emission side of the second condenser (80) for receiving the emitted laser beam group to form an image and reducing the distance between the columns. (71),
前記第４の集光器（７１）による結像をさらに縮小再結像する第３の集光器（７０）と、A third condenser (70) for further reducing and re-imaging the image formed by the fourth condenser (71);
前記第４の集光器による結像面もしくはその近傍に配設され、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎に前記第２の方向にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器と、The fourth concentrator is disposed on or near the imaging surface of the fourth condenser, and the laser beam belonging to all columns is converted into a beam emitted from the same object point of the virtual image for each column. An angle changer that changes the central optical axis of the beam group in the direction of 2;
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。A semiconductor laser device comprising: 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、A plurality of linear array semiconductor lasers in which a plurality of active layer stripes are arranged as a one-dimensional column are stacked, and a plurality of emitters that emit laser beams at the ends of the active layer stripes are two-dimensionally arranged. A stack array laser diode that is a two-dimensional array viewed from the lower side in the direction in which the laser beam emitted from each of the emitters is emitted, or a plurality of active layer stripes closely arranged in a one-dimensional column A stack array in which a plurality of linear array semiconductor lasers each having a linear light emitting portion are stacked, and a plurality of laser beams are arranged as viewed from the lower side in a direction in which a continuous laser beam emitted from each linear light emitting portion of each row is emitted A semiconductor laser device using a laser diode as a light source,
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
前記スタックアレイレーザダイオードと、The stack array laser diode;
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、Arranged in front of the stack array laser diode in the emission direction, the laser beam group is refracted in the second direction for each column emitted from each of the linear array semiconductors and collimated to be parallel. A first concentrator (20);
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、A laser beam group arranged on the front side of the emission side of the first beam converter (30) and emitted from the first beam converter (30) with respect to the first direction for each row. A second concentrator (80) that is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to the surface;
前記第２の集光器（８０）の出射側の前面に配設され、出射されたレーザビーム群を受光して、結像させ、前記各列間の距離を縮小する第４の集光器（７１）と、A fourth condenser arranged on the front side of the emission side of the second condenser (80) for receiving the emitted laser beam group to form an image and reducing the distance between the columns. (71),
前記第４の集光器（７１）による結像をさらに縮小再結像する第３の集光器（７０）と、A third condenser (70) for further reducing and re-imaging the image formed by the fourth condenser (71);
前記第４の集光器による結像面もしくはその近傍に配設され、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎に前記第２の方向にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器と、The fourth concentrator is disposed on or near the imaging surface of the fourth condenser, and the laser beam belonging to all columns is converted into a beam emitted from the same object point of the virtual image for each column. An angle changer that changes the central optical axis of the beam group in the direction of 2;
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。A semiconductor laser device comprising: 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビームの列からなるレーザビーム群に変換して放射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、複数列の前記第１の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）から出射されたレーザビームを列の間隔が短縮された複数列の前記第２の方向に圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１３）から出射されたビームを受光して、前記第１の方向のビーム発散角を前記第２の方向のビーム発散角に近づけるための第４の集光器（６０）と、
前記第４の集光器（６０）から出射されたレーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A semiconductor laser device having a stack array laser diode as a light source as a light source when viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, the laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively collimated to become flat ascending A first collector (20);
A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting and emitting a laser beam group consisting of a laser beam array in which the cross section of each beam is rotated 90 degrees;
Disposed on the front of the exit side of the first beam converter (30), said first beam converter (30) the first direction prior SL laser beams emitted in each of said columns from A second collector (80) that is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to;
The first beam compressor (110) that receives the laser beam group emitted from the second condenser (80), converts the laser beam group into a laser beam group compressed in the first direction in a plurality of rows, and emits the laser beam group. , 111) and
A plurality of rows of laser beams emitted from the first beam compressor (110, 111) are arranged on the front side of the emission side of the first beam compressor (110, 111) and the interval between the rows is reduced. A second beam compressor (112, 113) for converting into a laser beam group compressed in the second direction and emitting the laser beam group;
A fourth light collector (receives a beam emitted from the second beam compressor (113) and makes the beam divergence angle in the first direction close to the beam divergence angle in the second direction ( 60)
A third condenser (70) for condensing the laser beam group emitted from the fourth condenser (60);
A semiconductor laser device comprising: 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、複数列の前記第１の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）から出射されたレーザビームを列の間隔が短縮された複数列の前記第２の方向に圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１３）から出射されたビームを受光して、前記第１の方向のビーム発散角を前記第２の方向のビーム発散角に近づけるための第４の集光器（６０）と、
前記第４の集光器（６０）から出射されたレーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A stack array laser diode having a two-dimensional array viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted, or a plurality of active layer stripes closely arranged in a one- dimensional column. It was in the linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product having a straight linear emitting portion, a laser in which the laser beams emitted continuously and multiple sequence as viewed from poor direction emitted from the linear light emitting portion of each column A semiconductor laser device using a stack array laser diode forming a beam group as a light source,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, said laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively, collimated to become flat ascending A first concentrator (20) to
A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
Disposed on the front of the exit side of the first beam converter (30), said first beam converter (30) the first direction prior SL laser beams emitted in each of said columns from A second collector (80) that is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to;
The first beam compressor (110) that receives the laser beam group emitted from the second condenser (80), converts the laser beam group into a laser beam group compressed in the first direction in a plurality of rows, and emits the laser beam group. , 111) and
A plurality of rows of laser beams emitted from the first beam compressor (110, 111) are arranged on the front side of the emission side of the first beam compressor (110, 111) and the interval between the rows is reduced. A second beam compressor (112, 113) for converting into a laser beam group compressed in the second direction and emitting the laser beam group;
A fourth light collector (receives a beam emitted from the second beam compressor (113) and makes the beam divergence angle in the first direction close to the beam divergence angle in the second direction ( 60)
A third condenser (70) for condensing the laser beam group emitted from the fourth condenser (60);
A semiconductor laser device comprising: 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームそれぞれの断面を９０度回転させたレーザビームの列からなるレーザビーム群に変換して放射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、複数列の前記第１の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）の前面に配設され、列の間隔が短縮された複数列の前記第２の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１５２，１５３）と、
前記第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）と第２のビーム圧縮器（１５２，１５３）の両方またはいずれか一方の内部に設置した光軸角度を変化させる角度変更器と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A semiconductor laser device having a stack array laser diode as a light source as a light source when viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, the laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively collimated to become flat ascending A first collector (20);
A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first light collector (20) and collimated in the second direction is received, and a laser beam is formed around the optical axis direction for each column. A first beam converter (30) for converting and emitting a laser beam group consisting of a laser beam array in which the cross section of each beam is rotated 90 degrees;
Disposed on the front of the exit side of the first beam converter (30), said first beam converter (30) the first direction prior SL laser beams emitted in each of said columns from A second collector (80) that is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to;
The first beam compressor (150, 150) that receives the laser beam group emitted from the second condenser (80), converts the laser beam group into a laser beam group compressed in the first direction in a plurality of rows, and emits it. 151),
A second beam disposed on the front surface of the first beam compressor (150, 151), converted into a plurality of laser beams compressed in the second direction with a reduced interval between the columns, and emitted. A beam compressor (152, 153);
An angle changer configured to change an optical axis angle installed in one or both of the first beam compressor (150, 151) and the second beam compressor (152, 153);
A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising: 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行ビームになるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（３０）と、
前記第１のビーム変換器（３０）の出射側の前面に配設され、前記第１のビーム変換器（３０）から出射されたレーザビーム群を前記各列毎に前記第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に屈折させてコリメートする第２の集光器（８０）と、
前記第２の集光器（８０）から出射されたレーザビーム群を受光し、複数列の前記第１の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）の前面に配設され、列の間隔が短縮された複数列の前記第２の方向について圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１５２，１５３）と、
前記第１のビーム圧縮器（１５０，１５１）と第２のビーム圧縮器（１５２，１５３）の両方またはいずれか一方の内部に設置した光軸角度を変化させる角度変更器と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A stack array laser diode having a two-dimensional array viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted, or a plurality of active layer stripes closely arranged in a one- dimensional column. It was in the linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product having a straight linear emitting portion, a laser in which the laser beams emitted continuously and multiple sequence as viewed from poor direction emitted from the linear light emitting portion of each column A semiconductor laser device using a stack array laser diode forming a beam group as a light source,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, said laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively, so that the flat row beam A first concentrator (20) for collimation;
A laser beam group disposed on the front side of the emission side of the first concentrator, dividing a laser beam group in each row, and using a plurality of the divided laser beams as a unit, a cross-sectional axis of the laser beam unit Are arranged in parallel in each column, and each column receives the laser beam group collimated in the second direction for each optical element. A first beam converter (30) for turning the axis of the cross section of the laser beam unit around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
Disposed on the front of the exit side of the first beam converter (30), said first beam converter (30) the first direction prior SL laser beams emitted in each of said columns from A second collector (80) that is refracted and collimated in a second direction substantially perpendicular to;
A first beam compressor (150) that receives the laser beam group emitted from the second condenser (80), converts the laser beam group into a laser beam group compressed in the first direction in a plurality of rows, and emits it. 151) and
A second beam disposed on the front surface of the first beam compressor (150, 151), converted into a plurality of laser beams compressed in the second direction with a reduced interval between the columns, and emitted. A beam compressor (152, 153);
An angle changer configured to change an optical axis angle installed in one or both of the first beam compressor (150, 151) and the second beam compressor (152, 153);
A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising: 前記ビーム圧縮器が第１のビーム圧縮器と第２のビーム圧縮器の機能を一体化した２次元のビーム圧縮器（１４０，１４１）であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体レーザ装置。The said beam compressor is a two-dimensional beam compressor (140, 141) which integrated the function of the 1st beam compressor and the 2nd beam compressor, 10 or 1 1 characterized by the above-mentioned. The semiconductor laser device described. 前記第１のビーム圧縮器と前記第２のビーム圧縮器との間に配設され、前記第１のビーム圧縮器から出射された複数列の前記第１の方向に並んだレーザビーム群それぞれを受光して、各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームの断面を９０度回転させて、光軸方向から見てすべてのレーザビームが前記第２の方向に１列に並んだレーザビーム群に変換されて出射する第２のビーム変換器（５０）を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体レーザ装置。Each of the laser beam groups arranged between the first beam compressor and the second beam compressor and arranged in the first direction in a plurality of rows emitted from the first beam compressor. The laser beam is received, and the laser beam is rotated 90 degrees about the optical axis direction for each column, and all laser beams are aligned in the second direction as viewed from the optical axis direction. the semiconductor laser device according to claim 1 0 or 1 1, characterized in that it comprises a second beam transducer that emits is converted into groups (50). 前記第１のビーム圧縮器と前記第２のビーム圧縮器との間に配設され、前記第１のビーム圧縮器から出射された複数列の前記第１の方向に並んだレーザビーム群それぞれを受光して、各列毎に光軸方向を軸にしてレーザビームの断面を９０度回転させて、光軸方向から見てすべてのレーザビームが前記第２の方向に１列に並んだレーザビーム群に変換されて出射する第２のビーム変換器（５０）と、
前記第２のビーム変換器（５０）の出射側の前面に配設され、全てのレーザビームが虚像の同一の物点から出射したビーム群とするために、前記第２の方向にレーザビームの中心光軸を変化させる角度変更器とを備えることを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ装置。Each of the laser beam groups arranged between the first beam compressor and the second beam compressor and arranged in the first direction in a plurality of rows emitted from the first beam compressor. The laser beam is received, and the laser beam is rotated 90 degrees about the optical axis direction for each column, and all laser beams are aligned in the second direction as viewed from the optical axis direction. A second beam converter (50) that is converted into a group and emitted;
The second beam converter (50) is arranged on the front side on the emission side, and in order to make all the laser beams emitted from the same object point of the virtual image, the laser beam in the second direction. the semiconductor laser device according to claim 1 3, characterized in that it comprises a angle modifier for changing the central optical axis. 前記第１のビーム圧縮器と前記第２のビーム変換器との間に配設され、前記第１のビーム圧縮器から出射された複数列の前記第１の方向に並んだレーザビーム群それぞれを受光し、各列毎のレーザビームを第１の方向に屈折させてコリメートして出射する第５の集光器（１５４）を備えることを特徴とする請求項１３または１４に記載の半導体レーザ装置。Laser beam groups arranged between the first beam compressor and the second beam converter and arranged in the first direction in a plurality of rows emitted from the first beam compressor, respectively. received light, a semiconductor according to claim 1 3 or 1 4 the laser beam of each column is refracted in a first direction, characterized in that it comprises a concentrator (154) of the fifth and emits the collimated Laser device. 前記第５の集光器（１５４）がシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１５に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to claim 1 5, characterized in that said fifth condenser (154) is a cylindrical lens. 前記第１のビーム変換器と前記第２の集光器との間に配設され、前記各列毎に前記第２の方向に光軸を平行シフトするシフターを備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The shifter is provided between the first beam converter and the second light collector, and shifts the optical axis in parallel in the second direction for each of the columns. The semiconductor laser device according to any one of 1 to 16 . 前記第１の集光器と前記第１のビーム変換器との間に配設され、前記各列毎に前記第２の方向に光軸を平行シフトするシフターを備えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。2. A shifter disposed between the first light collector and the first beam converter, the shifter configured to shift an optical axis in parallel in the second direction for each of the columns. The semiconductor laser device according to any one of 1 to 17 . 前記第２の集光器がシリンドリカルレンズの１次元アレイであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 18, characterized in that said second focusing means is a one-dimensional array of cylindrical lenses. 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させ、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記第２の方向の光軸間隔が短縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）の出射側の前面に配設され、前記各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（５０）と、
前記第１のビーム変換器（５０）の出射側の前面に配設され、前記第１の方向に圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１１０，１１）と、
前記第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に配設され、前記第１の方向のビーム発散角を前記第２の方向の発散角に近づけるための第２の集光器（６０）と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A semiconductor laser device having a stack array laser diode as a light source as a light source when viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, the laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively collimated to become flat ascending A first collector (20);
The laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first condenser (20) and collimated in the second direction is received, and the optical axis interval in the second direction is shortened. A second beam compressor (112, 113) for converting into a laser beam group and emitting it;
A laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the second beam compressor (112, 113), for dividing the laser beam group in each row, and for each of the divided laser beams as a unit. An optical element for rotating the axis of the cross section of the unit at right angles to the optical axis direction is provided in parallel in each column, and the laser beam group collimated in the second direction is received for each column. A first beam converter (50) for rotating the axis of the cross section of the laser beam unit about the optical axis direction for each optical element and emitting as a laser beam group;
A first beam compressor (110, 11) disposed on a front surface on the emission side of the first beam converter (50), and converting and emitting the laser beam group compressed in the first direction; ,
A second concentrator disposed on the output-side front surface of the first beam compressor (110, 111) for bringing the beam divergence angle in the first direction close to the divergence angle in the second direction. (60)
A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising: 複数の活性層ストライプを一次元的な列として並べたリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、活性層ストライプそれぞれの端部にありレーザビームを放射する複数のエミッタが２次元に配列し、該複数のエミッタそれぞれから放射されるレーザビーム群が放射される方向の下手からみて２次元アレイ状であるスタックアレイレーザダイオード、または、複数の活性層ストライプが一次元的な列に密集して並べられた直線状発光部を有するリニアアレイ半導体レーザ複数個を積み重ねて、各列の直線状発光部から放射され連続したレーザビーム群が放射される方向の下手からみて複数配列したレーザビーム群をなすスタックアレイレーザダイオードを光源とする半導体レーザ装置であって、
前記複数の活性層ストライプが配列した方向を第１の方向とし、前記リニアアレイ半導体レーザが積み重なった方向であり前記第１の方向に直角な方向を第２の方向として、
前記スタックアレイレーザダイオードと、
前記スタックアレイレーザダイオードの出射方向の前面に配設され、前記レーザビーム群を前記リニアアレイ半導体それぞれから出射された各列毎に前記第２の方向に屈折させて、平行になるようにコリメートする第１の集光器（２０）と、
前記第１の集光器（２０）の出射側の前面に配設され、前記第２の方向にコリメートされたレーザビーム群を受光して、前記第２の方向の光軸間隔が短縮されたレーザビーム群に変換して出射する第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１２，１１３）の出射側の前面に配設され、各列内のレーザビーム群を区分し、区分された複数のレーザビームのそれぞれを単位として、そのレーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に直角に回転させる光学素子を各列内に並列して備えており、各列毎に、前記第２の方向にコリメートされレーザビーム群を受光して前記光学素子毎に該レーザビーム単位の断面の軸を光軸方向を軸に旋回して、レーザビーム群として出射する第１のビーム変換器（５０）と、
前記第１のビーム変換器（５０）の出射側の前面に配設され、前記第１の方向に圧縮されたレーザビーム群に変換して出射する第１のビーム圧縮器（１１０，１１１）と、
前記第２のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に配設され、前記第１の方向のビーム発散角を前記第２の方向の発散角に近づけるための第２の集光器（６０）と、
前記レーザビーム群を集光させる第３の集光器（７０）と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 A plurality of active layers stripe linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product obtained by arranging a one-dimensional sequence, a plurality of emitters for emitting a laser beam located on the end of each active layer stripes arranged in two dimensions, A stack array laser diode having a two-dimensional array viewed from the lower side in the direction in which the laser beam group emitted from each of the plurality of emitters is emitted, or a plurality of active layer stripes closely arranged in a one- dimensional column. It was in the linear array semiconductor laser plurality superimposed seen product having a straight linear emitting portion, a laser in which the laser beams emitted continuously and multiple sequence as viewed from poor direction emitted from the linear light emitting portion of each column A semiconductor laser device using a stack array laser diode forming a beam group as a light source,
A direction in which the plurality of active layer stripes are arranged is a first direction, a direction in which the linear array semiconductor lasers are stacked, and a direction perpendicular to the first direction is a second direction.
The stack array laser diode;
Wherein disposed in front of the emission direction of the stack array laser diode, said laser beams are refracted in the second direction for each column which is emitted from the linear array semiconductor respectively, collimated to become flat ascending A first concentrator (20) to
The laser beam group disposed on the front surface on the emission side of the first condenser (20) and collimated in the second direction is received, and the optical axis interval in the second direction is shortened. A second beam compressor (112, 113) for converting into a laser beam group and emitting it;
A laser beam unit disposed on the front side of the emission side of the second beam compressor (112, 113) for dividing a group of laser beams in each row and using each of the divided laser beams as a unit. The optical elements for rotating the cross-sectional axis perpendicular to the optical axis direction are provided in parallel in each column, and each column is collimated in the second direction to receive the laser beam group and receive the laser beam group. A first beam converter (50) for rotating the axis of the cross section of the laser beam unit for each optical element around the optical axis direction and emitting as a laser beam group;
A first beam compressor (110, 111) disposed on the front side of the emission side of the first beam converter (50) and converting and emitting the laser beam group compressed in the first direction; ,
A second concentrator disposed on the output-side front surface of the second beam compressor (110, 111) for bringing the beam divergence angle in the first direction close to the divergence angle in the second direction. (60)
A third condenser (70) for condensing the laser beam group;
A semiconductor laser device comprising: 前記第２のビーム圧縮器と前記第１のビーム変換器との間に配設され、前記第２の方向の光軸間隔が短縮されたレーザビーム群を受光し、各列毎のレーザビームを、さらに、前記第２の方向に屈折させてコリメートして放射する第５の集光器（１５５）を備えることを特徴とする請求項２１に記載の半導体レーザ装置。A laser beam group disposed between the second beam compressor and the first beam converter and having a reduced optical axis interval in the second direction is received, and a laser beam for each column is received. further, the semiconductor laser device according to claim 2 1, characterized in that it comprises a fifth condenser for radiating collimates by refracting the second direction (155). 前記第５の集光器（１５５）がシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項２２に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to claim 2 2, characterized in that said fifth condenser (155) is a cylindrical lens. 前記第２のビーム圧縮器（１１０，１１１）の出射側の前面に、全ての列に属すレーザビームが虚像の同一物点から放射されたビームに変換するように、前記各列毎にビーム群の中心光軸を変化させる角度変更器を備えることを特徴とする請求項２２または２３に記載の半導体レーザ装置。A group of beams for each column so that the laser beams belonging to all columns are converted into beams emitted from the same object point of the virtual image on the front surface on the emission side of the second beam compressor (110, 111). the semiconductor laser device according to claim 2 2, or 2 3, characterized in that it comprises an angle modifier for changing the central optical axis of the. 前記角度変更器が傾斜透明板またはウェッジプリズムのアレイであることを特徴とする請求項３〜７、１０〜１１、１４〜１９、および、２４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The angle changing device according to claim 3-7 which is characterized in that an array of inclined transparent plate or wedge prism, 1 0-1 1, 1 4-19, and, according to 2 4 any one of the semiconductor Laser device. 前記角度変更器がシリンドリカルレンズのアレイであることを特徴とする請求項３〜７、１０〜１１、１４〜１９、および、２４〜２５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The angle changing device according to claim 3-7 which is characterized in that an array of cylindrical lenses, 1 0-1 1, 1 4-19, and a semiconductor laser according to 2 4-2 5 any one of apparatus. 前記角度変更器がセグメント式の反射鏡であることを特徴とする請求項３〜７、１０〜１１、１４〜１９、および、２４〜２６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The angle changing device according to claim 3-7 which is characterized by a reflector segmented, 1 0-11, 1 4-19, and a semiconductor laser according to 2 4-2 6 any one of apparatus. 前記ビーム圧縮器がアナモルフィックプリズムまたはアナモルフィックプリズムペアであることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 27 wherein the beam compressor is anamorphic prism or an anamorphic prism pair. 前記ビーム圧縮器が１次元もしくは２次元のレンズによるテレスコープであることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 28 , wherein the beam compressor is a telescope using a one-dimensional or two-dimensional lens. 前記ビーム圧縮器が１次元もしくは２次元のパラボリックミラーによるテレスコープであることを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 29, wherein the beam compressor are telescopic by one-dimensional or two-dimensional parabolic mirror. 前記第１の集光器がシリンドリカルレンズの１次元アレイであることを特徴とする請求項１〜３０のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to claim 1 0, wherein the first collector is 1-dimensional array of cylindrical lenses. 前記第１の集光器の出射側の前面に、各列毎に、前記第２の方向に光軸角度を微調整する角度調整器を備えることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。On the front of the exit side of the first focusing means, for each column, any of the preceding claims 1, characterized in that it comprises a recliner for finely adjusting the optical axis angle in said second direction 2. A semiconductor laser device according to claim 1. 前記角度調整器は、少なくとも２ 個のウエッジ板を逆向きに組み合わせ、少なくとも１個のウエッジ板を回転可能に構成したものであることを特徴とする請求項３２に記載の半導体レーザ装置。It said recliner combines reversed at least two wedge plates, the semiconductor laser device according to claim 3 2, characterized in that is obtained by rotatable in at least one of the wedge plate. 前記リニアアレイ半導体レーザの出射方向である光軸に垂直な断面が、活性層ストライプの遅軸方向を第１の軸方向として、該第１の軸方向に長い形状を有するレーザビームである入射光線を受光するための受光部と、
前記光線断面の前記第１の軸をほぼ直角に旋回させる光学系と、
前記光学系を通過した出射光線を出射する出射部を備える複数光学素子を、前記光学素子がレーザビームの光軸上に、該各光学素子の受光部と出射部とをそれぞれ同一面上に隣接させて２次元的に配列したビーム変換器をビーム変換器として用いたことを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。Incident light that is a laser beam having a cross section perpendicular to the optical axis, which is the emission direction of the linear array semiconductor laser, having a long shape in the first axis direction, with the slow axis direction of the active layer stripe as the first axis direction. A light receiving portion for receiving light;
An optical system for pivoting the first axis of the beam cross section substantially perpendicularly;
A plurality of optical elements having an emission part that emits an outgoing light beam that has passed through the optical system, the optical element is adjacent to the optical axis of the laser beam, and the light receiving part and the emission part of each optical element are adjacent to each other on the same plane. the semiconductor laser device according to claim 1 3, characterized in that using a beam converter arranged two-dimensionally by the beam transformer. 前記光学素子が、反射面で画定された空間であって、鉛直でかつ入射光線に対してほぼ４５゜傾いた前記第１の反射面と、入射光線に対し平行で水平面に対してほぼ４５゜傾いた前記第２の反射面と、入射光線に平行な鉛直面に対し垂直でかつ前記第１の反射面と第２の反射面との交線と平行で水平面に対してはほぼ４５゜傾いた前記第３の反射面とを供する空間であることを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。The optical element is a space defined by a reflecting surface, and is perpendicular to the first reflecting surface that is inclined by approximately 45 ° with respect to the incident light beam, and is parallel to the incident light beam and approximately 45 ° with respect to the horizontal plane. The tilted second reflecting surface is perpendicular to the vertical plane parallel to the incident light beam, is parallel to the intersection of the first reflecting surface and the second reflecting surface, and is tilted by about 45 ° with respect to the horizontal plane. the semiconductor laser device according to claim 3 4, characterized in that said a third space to provide a reflecting surface of the. 前記光学素子が、第１の全反射面と第２の全反射面と第３の全反射面と入射面と出射面と接合面とからなるプリズムであり、第１、第２、第３の全反射面が互いに交差角６０゜で交わり、互いに平行な入射面と出射面とが第２の全反射面と直交し、第１および第３の全反射面に対してほぼ４５゜傾き、接合面が第２の全反射面と平行なプリズムであり、該プリズムが第３の全反射面と入射面と出射面とをそれぞれ同一面上に隣接させて隣り合うプリズムの接合面と第２の全反射面とを接合したプリズムの１次元アレイ、もしくは、プリズムの１次元アレイをさらに並列した２次元アレイをビーム変換器として用いたことを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。The optical element is a prism including a first total reflection surface, a second total reflection surface, a third total reflection surface, an incident surface, an output surface, and a cemented surface, and the first, second, and third prisms. The total reflection surfaces intersect with each other at a crossing angle of 60 °, and the parallel incident surface and output surface are orthogonal to the second total reflection surface and are inclined by approximately 45 ° with respect to the first and third total reflection surfaces. The surface is a prism parallel to the second total reflection surface, and the prism has the third total reflection surface, the incident surface, and the output surface adjacent to each other on the same surface, and the joint surface of the adjacent prism and the second surface. 1-dimensional array of prisms by joining a total reflection surface or a semiconductor laser device according to claim 3 4, characterized in that using a two-dimensional array of further parallel one-dimensional array of prisms as beam converter. 互いに平行な第１及び第２の平面と、前記第１の平面と１３５゜の挟角をもって交わる第３の平面と、前記第１の平面に対してｔａｎ−１（１／√２）の角度で交差する方向に、その稜線並びに谷線が延在する折れ曲がり角が６０゜をなす山と谷とが洗濯板状に連続形成された周期的屈曲面からなり、かつ、各稜線並びに角谷線が前記第３の平面と平行な第４の面を有し、前記第１の平面を入射面とし、前記第２の平面を出射面とし、前記第４の面を構成する屈曲面のうち前記第１の平面と４５゜の挟角をもって交わる面を第１の反射面とし、他の面を第２の反射面とし、前記第３の平面を第３の反射面とした光学ガラス体、もしくは、該光学ガラス体をさらに並列した１次元アレイをビーム変換器として用いたことを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。First and second planes that are parallel to each other, a third plane that intersects the first plane with a 135 ° included angle, and an angle of tan −1 (1 / √2) with respect to the first plane The ridgeline and the valley line extend in the direction intersecting with each other, and the ridgeline and the valleyline are formed of a periodically bent surface in which a bend and a valley forming a bend angle of 60 ° are continuously formed in a washboard shape. A fourth surface parallel to the third plane; the first plane as an entrance surface; the second plane as an exit surface; and the first of the bent surfaces constituting the fourth surface. An optical glass body in which a plane intersecting with one plane at a 45 ° included angle is a first reflecting surface, another surface is a second reflecting surface, and the third plane is a third reflecting surface, or 3. 4, characterized in that it uses a one-dimensional array that further parallel optical glass body as a beam converter The semiconductor laser device described in 1. 入射光軸に垂直な平面と１３５°の挟角をもって交わる第１の平面と前記入射光軸に垂直な平面に対してｔａｎ−１（１√２）の角度で交差する方向に、その稜線並びに谷線が延在する折れ曲がり角が６０°をなす山と谷とが洗濯板状に連続形成された周期的屈曲面からなり、かつ、各稜線並びに各谷線が前記第１の平面と平行な第２の面を有し、前記第１の平面および第２の面には鏡面処理が施され、前記第２の面を構成する屈曲面のうち前記入射光軸に垂直な平面と４５°の挟角をもって交わる面を第１の反射面とし、他の面を第２の反射面とし、前記第１の平面を第３の反射面としたミラー構造体、もしくは、該ミラー構造体をさらに並列した１次元アレイをビーム変換器として用いたことを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。The ridge line and the first plane intersecting with a plane perpendicular to the incident optical axis at an angle of 135 ° and the plane perpendicular to the incident optical axis at an angle of tan-1 (1√2) The ridge line and the valley line are formed of a periodically bent surface continuously formed in a washing plate shape, and the ridge line and the valley line are parallel to the first plane. The first surface and the second surface are mirror-finished and have a 45 ° angle with respect to a plane perpendicular to the incident optical axis among the bent surfaces constituting the second surface. A mirror structure having a first reflection surface that intersects at an included angle, a second reflection surface as another surface, and a third reflection surface as the first plane, or the mirror structure in parallel the semiconductor laser according to claim 3 4, characterized in that it uses a one-dimensional arrays as beam transducer apparatus. 前記光学素子が、軸をほぼ４５゜傾けた凸型のシリンドリカルレンズの対を所定の距離空間を挟んで対向配置したものであることを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。Wherein the optical element is a semiconductor laser device according to claim 3 4, characterized in that the pair of convex cylindrical lenses inclined approximately 45 ° to the axis is obtained by facing each other across a predetermined distance space. 前記ビーム変換器が、軸をほぼ４５゜傾けた凸型のシリンドリカルレンズの対を所定の距離空間を挟んで対向配置したものを複数配列したものの１次元アレイであることを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。4. The beam converter according to claim 3, wherein the beam converter is a one-dimensional array in which a plurality of pairs of convex cylindrical lenses whose axes are inclined by approximately 45 ° are arranged opposite to each other across a predetermined distance space. 5. The semiconductor laser device according to 4 . 前記シリンドリカルレンズの対において、出射側レンズの曲率半径が、入射側レンズの曲率半径より小さいことを特徴とする請求項３９または４０に記載の半導体レーザ装置。In the pair of the cylindrical lens, the radius of curvature of the exit lens is, the semiconductor laser device according to claim 39 or 4 0 and is smaller than the radius of curvature of the incidence side lens. 前記光学素子が、側面の両端に凸型のレンズ部分を有するシリンドリカルレンズであり、該光学素子を複数、入射光線に対してほぼ４５゜傾けて接合させたものであることを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。2. The optical element according to claim 1, wherein the optical element is a cylindrical lens having convex lens portions at both ends of a side surface, and a plurality of the optical elements are joined at an inclination of approximately 45 ° with respect to incident light. 34. The semiconductor laser device as described in 4 above. 前記ビーム変換器が、側面の両端に凸型のレンズ部分を有するシリンドリカルレンズを複数、入射光線に対してほぼ４５゜傾けて接合させたものの１次元アレイであることを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。The beam transducer, according to claim 3 4, characterized in that a one-dimensional array but were bonded inclined approximately 45 ° to the cylindrical lens plurality, with respect to the incident beam having a lens portion of convex at both ends of the side surface The semiconductor laser device described in 1. 前記凸型レンズにおいて、出射側レンズの曲率半径が、入射側レンズの曲率半径より小さいことを特徴とする請求項４２または４３に記載の半導体レーザ装置。In the convex lens, the radius of curvature of the exit lens is, the semiconductor laser device according to claim 4 2 or 4 3, characterized in that less than the radius of curvature of the incident lens. 前記ビーム変換器が、断面が長方形をなす光学ガラス製角柱の入射面と出射面とに同じ方向にほぼ４５゜傾いた円柱状表面を複数形成し、各円柱表面に入射した入射光線の断面がほぼ９０゜旋回して出射するようにしたことを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。The beam converter forms a plurality of cylindrical surfaces inclined substantially 45 ° in the same direction on the incident surface and the output surface of a rectangular prism made of optical glass having a rectangular cross section, and the cross section of incident light incident on each cylindrical surface is the semiconductor laser device according to claim 3 4, characterized in that it has to be emitted by turning approximately 90 °. 前記円柱状表面において、出射側表面の曲率半径が、入射側表面の曲率半径より小さいことを特徴とする請求項４５に記載の半導体レーザ装置。In the cylindrical surface, the radius of curvature of the exit-side surface, a semiconductor laser device according to claim 4 5, characterized in that less than the radius of curvature of the incident surface. 前記光学素子が、断面が台形をなすダブプリズムであり、該光学素子を複数、ほぼ４５°傾けて配設したものであることを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。Wherein the optical element is a dove prism in cross section forms a trapezoid, a semiconductor laser device according to the optical element a plurality, in claim 3 4, characterized in that in which is disposed inclined approximately 45 °. 前記光学素子が、回折により中心軸に垂直な方向にのみパワーが変化する２つの光学要素を対向させ、中心軸をほぼ４５°傾けて配設したものであることを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。Wherein the optical element is diffracted so as to face the two optical elements which power is changed only in the direction perpendicular to the central axis by claim 3 4, characterized in that the central axis in which is disposed inclined approximately 45 ° The semiconductor laser device described in 1. 前記ビーム変換器が、入射側と出射側と１対のバイナリオプティクス素子を所定の距離空間を挟んで対向配置したものからなり、入射側バイナリオプティクス素子と出射側バイナリオプティクス素子の表面に、ほぼ４５°傾いた中心軸に対して対称に、中心軸に垂直な方向にのみパワーが変化するように深さを変化させた軸対称な階段状表面を複数形成し、各軸対称な階段状表面に入射した入射光線の断面がほぼ９０°旋回して出射するようにしたことを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。The beam converter comprises a pair of binary optics elements facing each other with a predetermined distance space between the incident side and the exit side, and approximately 45 on the surfaces of the incident side binary optics element and the exit side binary optics element. A plurality of axisymmetric step-like surfaces with varying depths are formed so that the power changes only in the direction perpendicular to the central axis, symmetrically with respect to the tilted central axis. the semiconductor laser device according to claim 3 4, characterized in that the cross section of the incident incident light is to be emitted by turning approximately 90 °. 前記光学素子が、屈折率が連続的に変化した構造からなり配設の向きと垂直な方向にのみパワーが変化する光学要素を水平面に対してほぼ４５°傾けて配置したことを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。The optical element has a structure in which a refractive index is continuously changed, and an optical element whose power is changed only in a direction perpendicular to the direction of arrangement is inclined at about 45 ° with respect to a horizontal plane. the semiconductor laser device according to claim 3 4. 前記ビーム変換器が、中央面で最も屈折率が高く側面に近づくほど屈折率が低くなる光学ガラス体からなる１次元分布屈折率レンズ要素を複数、前記中央面が水平面に対してほぼ４５°傾けて接合させたものであることを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。The beam converter has a plurality of one-dimensional distributed refractive index lens elements made of an optical glass body that has the highest refractive index on the central surface and lowers the refractive index as it approaches the side surface, and the central surface is inclined by approximately 45 ° with respect to the horizontal plane. it is obtained by joining Te semiconductor laser device according to claim 3 4, characterized in. 前記ビーム変換器が、光学ガラス板の両面に、同じ方向にそれぞれ対になるほぼ４５°傾いた半円柱状の分布屈折率レンズ要素を対向配置したものからなり、半円の中心が最も屈折率が高く、外側になる程屈折率が低くなるレンズ要素を複数形成したものであることを特徴とする請求項３４に記載の半導体レーザ装置。The beam converter is configured by opposingly arranging semi-circular distributed refractive index lens elements inclined at approximately 45 ° in pairs in the same direction on both sides of the optical glass plate, and the center of the semicircle has the highest refractive index. high, the semiconductor laser device according to claim 3 4, the refractive index enough to fall outside is characterized in that is obtained by forming a plurality of lens elements decreases. 前記第１の集光器を前面に備えるスタックアレイレーザダイオードを少なくとも２基備え、かつ、該第１の集光器の前面に、該集光器から出射する少なくとも２つのレーザビーム群を結合する光学機器を備えたことを特徴とする請求項１〜５２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。At least two stack array laser diodes having the first concentrator in front are provided, and at least two laser beam groups emitted from the concentrator are coupled to the front of the first concentrator. the semiconductor laser device according to claim 1 2, characterized in that it comprises an optical device. 前記スタックアレイレーザダイオードを少なくとも２基備え、かつ、前記第３の集光器の後面に、該集光器に入射する少なくとも２つのレーザビーム群を波長結合する光学機器を備えたことを特徴とする請求項１〜５２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。And at least two stack array laser diodes, and an optical device that wavelength-couples at least two laser beam groups incident on the condenser on the rear surface of the third condenser. the semiconductor laser device according to claim 1 2,. 前記第１の集光器を前面に備えるスタックアレイレーザダイオードを少なくとも３基備え、かつ、該第１の集光器の前面に、該集光器から出射する少なくとも２つのレーザビーム群を結合する光学機器を備え、かつ、前記第３の集光器の後面に、該集光器に入射する少なくとも２つのレーザビーム群を波長結合する光学機器を備えたことを特徴とする請求項１〜５２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。At least three stacked array laser diodes having the first collector on the front surface are provided, and at least two laser beam groups emitted from the collector are coupled to the front surface of the first collector. An optical apparatus is provided, and an optical apparatus that wavelength-couples at least two laser beam groups incident on the condenser is provided on the rear surface of the third condenser. 3. The semiconductor laser device according to any one of 2 above. 前記光学機器が偏光素子であることを特徴とする請求項５３または５５に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to claim 3 or 5 5, wherein the optical device is a polarizing element. 前記光学機器が、前記スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで透過窓を形成したミラーであることを特徴とする請求項５３または５５に記載の半導体レーザ装置。The optics, the semiconductor laser device according to claim 3 or 5 5, wherein a stack array laser diode mirror forming a transmission window at the same pitch as the stack pitch. 前記光学機器が、前記スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで配置したミラーからなることを特徴とする請求項５３または５５に記載の半導体レーザ装置。The optics, the semiconductor laser device according to claim 3 or 5 5, characterized in that it consists of a mirror arranged at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode. 前記光学機器が、前記スタックアレイレーザダイオードのスタックピッチと同じピッチで配置した直角プリズムからなることを特徴とする請求項５３または５５に記載の半導体レーザ装置。The optics, the semiconductor laser device according to claim 3 or 5 5, characterized in that it consists of the right-angle prism placed at the same pitch as the stack pitch of the stack array laser diode. 前記光学機器が、ダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項５４または５５に記載の半導体レーザ装置。The optics, the semiconductor laser device according to claim 5 4 or 5 5 which is a dichroic mirror. 前記第３の集光器の焦点面に端面を有する光ファイバを備えることを特徴とする請求項１〜６０のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to claim 1 0, characterized in that it comprises an optical fiber having an end face in the focal plane of the third condenser. 前記光ファイバがコアに希土類元素をドープした光ファイバであることを特徴とする請求項６１に記載の半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to claim 61, wherein the optical fiber is an optical fiber doped with a rare earth element in the core. 請求項１〜６２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置と、励起光受光面が、前記第３の集光器の焦点位置に整合された固体レーザ素子を備えることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。The semiconductor laser device according to any one of claims 1-6 2, semiconductor excitation light receiving surface, characterized in that it comprises the third solid-state laser element that is aligned with the focal position of the collector Laser pumped solid state laser device. 請求項６１に記載の半導体レーザ装置と、請求項６１に記載の光ファイバから出射する光をコリメートして焦点に収斂する光学系と、励起光受光面を有し、かつ、該励起光受光面が、該焦点の位置に整合された固体レーザ素子を備えることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。A semiconductor laser device according to claim 61, an optical system for converging the focus and collimate the light exiting the optical fiber according to claim 61, the pumping light receiving surface and the excitation light A semiconductor laser-excited solid-state laser device, characterized in that a light-receiving surface includes a solid-state laser element aligned with the position of the focal point. 前記光ファイバがコアに希土類元素をドープした光ファイバであることを特徴とする請求項６４に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置。Laser-diode pumped solid-state laser apparatus according to claim 6 4, wherein the optical fiber is an optical fiber doped with a rare earth element in the core.
JP2003194913A 2002-07-10 2003-07-10 Semiconductor laser device and solid-state laser device using the same Expired - Fee Related JP4427280B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003194913A JP4427280B2 (en) 2002-07-10 2003-07-10 Semiconductor laser device and solid-state laser device using the same
US10/801,109 US7230968B2 (en) 2003-07-10 2004-03-15 Semiconductor laser device and solid-state laser device using same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002201644 2002-07-10
JP2003194913A JP4427280B2 (en) 2002-07-10 2003-07-10 Semiconductor laser device and solid-state laser device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004096092A JP2004096092A (en) 2004-03-25
JP4427280B2 true JP4427280B2 (en) 2010-03-03

Family

ID=32072164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003194913A Expired - Fee Related JP4427280B2 (en) 2002-07-10 2003-07-10 Semiconductor laser device and solid-state laser device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4427280B2 (en)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4508743B2 (en) * 2004-03-31 2010-07-21 日立ビアメカニクス株式会社 Pattern exposure method and pattern exposure apparatus
JP2006171348A (en) * 2004-12-15 2006-06-29 Nippon Steel Corp Semiconductor laser device
JP2006337923A (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Sony Corp Light source, and manufacturing method therefor, optical device, image generating device, and image display device
KR100714600B1 (en) * 2005-06-30 2007-05-07 삼성전기주식회사 Upconversion optical fiber laser with external cavity structure
US7881355B2 (en) * 2005-12-15 2011-02-01 Mind Melters, Inc. System and method for generating intense laser light from laser diode arrays
JP2008053380A (en) * 2006-08-23 2008-03-06 Hamamatsu Photonics Kk Laser device
CN107085288B (en) 2008-05-08 2020-03-24 贰陆激光企业有限责任公司 High-brightness diode output method and device
JP2012028412A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Furukawa Electric Co Ltd:The Two-dimensional surface emitting laser array element, surface emitting laser device, and light source
AT513254B1 (en) 2012-08-03 2014-03-15 Daniel Dr Kopf Pumping device for pumping a reinforcing laser medium
JP5980043B2 (en) * 2012-08-22 2016-08-31 住友重機械工業株式会社 Laser irradiation device
DE102013102599A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg lighting device
DE102013102863A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Device for homogenizing a laser beam
JP6285650B2 (en) * 2013-07-03 2018-02-28 浜松ホトニクス株式会社 Laser equipment
CN103779774A (en) * 2014-01-28 2014-05-07 工业和信息化部电子第五研究所 Semiconductor laser stack end pump solid-state laser device
AT515674B1 (en) 2014-03-14 2015-11-15 Daniel Dr Kopf Solid-state lasers
CN106981821B (en) 2014-10-28 2019-07-23 住友电气工业株式会社 Using the optical module of light source, optical modulator and wavelength detecting
JP2016134535A (en) * 2015-01-20 2016-07-25 住友電気工業株式会社 Optical module and manufacturing method of the same
JPWO2018037663A1 (en) * 2016-08-26 2019-06-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Laser module
KR102035316B1 (en) * 2017-10-25 2019-10-22 주식회사 루트로닉 Medical laser device
JP7102797B2 (en) * 2018-03-12 2022-07-20 株式会社リコー Optical devices, distance measuring devices using them, and moving objects
JP7090238B2 (en) 2018-04-27 2022-06-24 日亜化学工業株式会社 Light source module
JP7277716B2 (en) 2019-02-25 2023-05-19 日亜化学工業株式会社 Light source device, direct diode laser device, and optical coupler
JP2020204734A (en) 2019-06-18 2020-12-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Light source device
JP7453328B2 (en) * 2019-07-08 2024-03-19 リモ ディスプレイ ゲーエムベーハー Conversion device for laser radiation
JP7360694B2 (en) * 2019-10-02 2023-10-13 株式会社中原光電子研究所 Optical connection device
EP4067978A4 (en) 2019-11-28 2023-01-25 Panasonic Holdings Corporation Beam coupling device, and laser processing machine
CN111061059A (en) * 2019-12-25 2020-04-24 西安炬光科技股份有限公司 Beam shaping component and laser module
JP7331902B2 (en) * 2021-09-22 2023-08-23 カシオ計算機株式会社 Light source device and projection device
JP2023058370A (en) 2021-10-13 2023-04-25 日亜化学工業株式会社 Light emitting device and light emitting module
CN117368886A (en) * 2022-06-30 2024-01-09 深圳市速腾聚创科技有限公司 Laser emission module and laser radar
WO2024070857A1 (en) * 2022-09-29 2024-04-04 日亜化学工業株式会社 Light emitting device and light emitting module

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004096092A (en) 2004-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4427280B2 (en) Semiconductor laser device and solid-state laser device using the same
JP3862657B2 (en) Semiconductor laser device and solid-state laser device using the same
US7230968B2 (en) Semiconductor laser device and solid-state laser device using same
JP3071360B2 (en) Optical path converter used for linear array laser diode, laser device using the same, and method of manufacturing the same
US7079566B2 (en) Semiconductor laser apparatus capable of routing laser beams emitted from stacked-array laser diode to optical fiber with little loss
JP3098200B2 (en) Laser beam correction method and apparatus
US6700709B1 (en) Configuration of and method for optical beam shaping of diode laser bars
JP3917491B2 (en) Lens array and laser condensing device
US5513201A (en) Optical path rotating device used with linear array laser diode and laser apparatus applied therewith
US6778732B1 (en) Generation of high-power, high brightness optical beams by optical cutting and beam-shaping of diode lasers
US6754246B2 (en) Laser light source apparatus
EP2767859A1 (en) Light source system and laser light source
US7167312B2 (en) Beam shaping optics and module for a diode laser arrangement
JP2015072955A (en) Spectrum beam coupling fiber laser device
JP3553130B2 (en) Laser equipment
JP2000147331A (en) Ld array beam converging device
JP2002148562A (en) Semiconductor laser machining device
WO2004021068A1 (en) Condenser
JPH07287104A (en) Optical path converter and optical path converting array
JPH07287189A (en) Optical path changer and laser device using the same
JP4211837B2 (en) Optical waveguide, optical waveguide array, and laser condensing device
CN115173219B (en) High-brightness semiconductor laser module
CN219268132U (en) Semiconductor laser
JPH07287105A (en) Optical path converter and optical path converting array
JP2007041623A5 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050913

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090331

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090601

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090804

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091201

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091214

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4427280

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131218

Year of fee payment: 4

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131218

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees