JP5892918B2 - 半導体レーザ装置およびレーザ光発生方法 - Google Patents
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Description
図1はこの発明の実施の形態1による半導体レーザ装置の構成の一例を示す図である。本実施の形態1、ならびに以下すべての実施の形態において、この発明の主旨を明確にするため、第1の発光点101、第2の発光点102、ならびに第3の発光点103からなる3個の発光点を備えた簡易な構成を有する半導体レーザアレイ100を増幅媒質として使用した半導体レーザ装置の構成例に従って説明する。しかしながら、半導体レーザアレイ100の構成はこれに限るものではない。
図3はこの発明の実施の形態2による半導体レーザ装置の構成の一例を示す図である。なお、本実施の形態にて使用している半導体レーザアレイ100、第1の回折格子3、第2の回折格子4の仕様については、前記実施の形態1と同一である。本実施の形態においては、速軸コリメータ2の前面に、遅軸コリメータアレイ7を設置し、半導体レーザアレイ100の各発光点101,102,103を出射するレーザ光の遅軸方向に対する発散角を補正している。なお、遅軸コリメータアレイ7は、半導体レーザアレイ100の発光点間隔に合致した円筒レンズアレイから構成されている。また、遅軸コリメータアレイ7と第1の回折格子3との間に、軸方向が半導体レーザアレイ100の遅軸方向(x方向)に一致する向きで速軸円筒レンズ8を設置している。部分反射鏡5には前記実施の形態1と同じく、円筒凹面鏡を使用しており、軸方向が半導体レーザアレイの速軸方向と一致する向きで設置されている。
また、遅軸コリメータアレイ7は必須構成要素ではない。
図7はこの発明の実施の形態3による半導体レーザ装置の構成の一例を示す図である。本実施の形態においては、部分反射鏡5aに平面鏡を使用し、第2の回折格子4と部分反射鏡5の間に、軸方向が半導体レーザアレイ100の速軸方向(y方向)に一致する向きで遅軸円筒レンズ9を設置している。上記以外の構成については、前記実施の形態2と同一である。平面鏡である部分反射鏡5aと軸方向を半導体レーザアレイ100の速軸方向(y方向)に一致する向きに設置した遅軸円筒レンズ9との組合せは、光学的に軸方向を速軸方向(y方向)に一致する向きに設置した円筒凹面鏡と等価になるため、前記実施の形態2と同様な効果が得られるばかりでなく、平面鏡からなる部分反射鏡5と遅軸円筒レンズ9間の距離を調整することによって、光学的に等価な円筒凹面鏡の曲率を連続的に変化させることができるので、部分反射鏡5、遅軸円筒レンズ9の仕様を変更することなく、遅軸方向に対する基本モードを適正化し、安定かつ効率よくレーザ光を外部共振器から取り出すことができるという格別な効果がある。
図9はこの発明の実施の形態4による半導体レーザ装置の構成の一例を示す図である。本実施の形態にて使用している半導体レーザアレイ100、第1の回折格子3、第2の回折格子4の仕様については、前記各実施の形態と同一である。本実施の形態においては、速軸コリメータ2の前部に90°像回転光学系アレイ10を設置している。また、90°像回転光学系アレイ10と第1の回折格子3との間に速軸円筒レンズ8を設置するとともに、部分反射鏡5には、軸方向を速軸(y軸)方向に一致させた円筒凹面鏡を使用している。
また、速軸円筒レンズ8は必須構成要素ではない。
図11はこの発明の実施の形態5による半導体レーザ装置の構成の一例を示す図である。本実施の形態においては、部分反射鏡5aに平面鏡を使用し、第2の回折格子4と部分反射鏡5の間に、軸方向が半導体レーザアレイ100の速軸方向(y方向)に一致する向きで遅軸円筒レンズ9を設置している。上記以外の構成については、前記実施の形態4と同一である。実施の形態3において記述した通り、平面鏡である部分反射鏡5aと軸方向を半導体レーザアレイ100の速軸方向(y方向)に一致する向きに設置した遅軸円筒レンズ9との組合せは、光学的に軸方向を速軸方向(y方向)に一致する向きに設置した円筒凹面鏡と等価になる。従って、90°像回転光学系アレイ10によって、レーザ光601、602、603の速軸(y軸)成分を遅軸(x軸)成分へ、遅軸(x軸)成分を速軸(y軸)成分へ変換する構成においても、前記実施の形態4と同様な効果が得られるばかりでなく、平面鏡からなる部分反射鏡5aと遅軸円筒レンズ9間の距離を調整することによって、光学的に等価な円筒凹面鏡の曲率を連続的に変化させることができるので、部分反射鏡5a、遅軸円筒レンズ9の仕様を変更することなく、遅軸方向に対する基本モードを適正化し、安定かつ効率よくレーザ光を外部共振器から取り出すことができるという格別な効果を得ることができる。
Claims (5)
- 単一の素子上に複数の発光点が設けられた半導体レーザアレイ、前記半導体レーザアレイから出射されるレーザ光の速軸方向に対する発散角を補正する速軸コリメータ、第1および第2の回折格子並びに部分反射鏡を光路に沿って順に備え、
前記半導体レーザアレイの前記レーザ光が出射される前側端面に反射防止膜、後側端面に全反射膜がそれぞれ設けられ、前記反射防止膜と前記部分反射鏡との間で外部共振器が構成され、前記外部共振器の光路中に、溝方向が前記半導体レーザアレイの速軸方向と平行になるよう前記第1の回折格子が設けられ、前記第1の回折格子と同一の回折格子周期を有する前記第2の回折格子が前記第1の回折格子と平行に設けられ、前記第1および第2の回折格子による波長分散効果により複数の発光点を出射した複数のレーザ光が重畳されて前記部分反射鏡に入射され前記外部共振器からレーザ光が出射され、
前記速軸コリメータと前記第1の回折格子との間に前記速軸コリメータと軸方向が同じ速軸円筒レンズをさらに備え、前記速軸コリメータと前記速軸円筒レンズとがケプラー型望遠鏡光学系を構成し、前記部分反射鏡が少なくとも前記半導体レーザアレイの速軸方向に対し平面鏡であり、前記速軸円筒レンズから前記部分反射鏡までの光学距離を前記速軸円筒レンズの焦点距離以下にしたことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 前記速軸コリメータと前記第1の回折格子との間に、ピッチが前記半導体レーザアレイの発光点間隔に等しい90°像回転光学系アレイを設けたことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。
- 前記部分反射鏡は少なくとも前記半導体レーザアレイの遅軸方向に対し、凹面鏡であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体レーザ装置。
- 前記部分反射鏡は平面鏡であり、前記第2の回折格子と前記部分反射鏡との間に、少なくとも前記半導体レーザアレイの遅軸方向に対し凸レンズとなる遅軸円筒レンズを設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体レーザ装置。
- 増幅媒質として単一の素子上に複数の発光点が設けられた半導体レーザアレイを使用し、速軸コリメータによって前記複数の発光点から出射されるレーザ光の速軸方向に対する発散角を補正するとともに、前記半導体レーザアレイの後側端面と、少なくとも前記半導体レーザアレイの速軸方向に対して平面鏡である部分反射鏡との間で外部共振器を構成し、前記外部共振器の光路中に、溝方向が前記半導体レーザアレイの速軸方向と平行になるよう第1の回折格子を配設し、前記第1の回折格子と同一の格子周期を有する第2の回折格子を前記第1の回折格子と平行に配設して、前記第1および第2の回折格子による波長分散効果によって、複数の発光点を出射する複数のレーザ光を重畳させて前記部分反射鏡に入射させ、
前記速軸コリメータと前記第1の回折格子との間に前記速軸コリメータと軸方向が同じ速軸円筒レンズを、前記速軸コリメータと前記速軸円筒レンズがケプラー型望遠鏡光学系を構成するように配設し、前記速軸円筒レンズからの光学距離を前記速軸円筒レンズの焦点距離以下になるように前記部分反射鏡を配設して、前記外部共振器からレーザ光を取り出すことを特徴とするレーザ光発生方法。
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