JP6522166B2 - Laser device - Google Patents

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Description

本発明は、面発光レーザをレーザ光源に用いるレーザ装置に係り、特にレーザ加工に用いて好適なレーザ装置に関する。   The present invention relates to a laser apparatus using a surface emitting laser as a laser light source, and more particularly to a laser apparatus suitable for use in laser processing.

近年、主に光通信、プリンタ、ディスプレイ等のレーザ応用分野で面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)が普及しつつある。面発光レーザは、半導体基板から基板面と垂直にレーザビームを出射するタイプの半導体レーザであり、基板面と水平にレーザビームを出射する一般(シングルエミッタ方式)の半導体レーザと比較して、高集積化、低消費電力化、量産化に有利な次世代のレーザ光源として注目されている。   2. Description of the Related Art In recent years, Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs) are being widely used mainly in laser application fields such as optical communications, printers, and displays. A surface emitting laser is a type of semiconductor laser that emits a laser beam perpendicular to the substrate surface from a semiconductor substrate, and is higher than a general (single-emitter type) semiconductor laser that emits a laser beam horizontally to the substrate surface. It is attracting attention as a next-generation laser light source advantageous for integration, low power consumption, and mass production.

特開2006−114915号公報JP, 2006-114915, A

現在普及している面発光レーザは、典型的には、4.7mm×4.7mmの発光面を有し、その発光面に二次元アレイとして形成される個々のビーム出射口の口径が18μm、そこから出射される単体レーザビームのレーザ出力は数10mWであり、二次元アレイ全体のレーザ出力は最も高くても100W程度で、しかもビーム品質が良くない。   Currently available surface emitting lasers have a light emitting surface of 4.7 mm × 4.7 mm, and the diameter of each beam exit formed on the light emitting surface as a two-dimensional array is 18 μm, The laser output of the single laser beam emitted therefrom is several tens mW, and the laser output of the entire two-dimensional array is at most 100 W at most, and the beam quality is not good.

面発光レーザの高出力化を実現するには、ビーム出射口の口径を大きくし数を増やすことが簡明な解決法であるが、それにも限界があり、しかもビーム出射口の口径を大きくして数を増やすほど二次元アレイ全体で得られる一束のレーザビームのビーム品質が低下することが課題となっている。このため、従来の面発光レーザは、高出力および高品質のレーザビームを必要とするレーザ加工には使えないのが現状である。   Although it is a simple solution to increase the diameter of the beam exit and increase the number in order to realize high output of the surface emitting laser, there is also a limitation, and furthermore, the diameter of the beam exit is increased. The problem is that as the number is increased, the beam quality of a single laser beam obtained in the entire two-dimensional array is degraded. For this reason, the conventional surface emitting laser can not currently be used for laser processing which requires a high power and high quality laser beam.

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、面発光レーザを用いて高出力および高品質のレーザビームを実現するレーザ装置を提供する。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and provides a laser device which realizes a high output and high quality laser beam using a surface emitting laser.

本発明のレーザ装置は、第1の標準波長に一致または近似する波長を有する一束の第1のレーザビームを出射する第1の面発光レーザと、第2の標準波長に一致または近似する波長を有する一束の第2のレーザビームを出射する第2の面発光レーザと、前記第1の面発光レーザからの前記第1のレーザビームと前記第2の面発光レーザからの前記第2のレーザビームとを空間的に多重合成して、合成レーザビームを出射するカップリングユニットとを有し、前記第1および第2の面発光レーザの各々は、半導体基板と、この半導体基板上に形成された活性領域と、その活性領域の上に二次元的に離散して設けられた多数の発光口とを有し、各々の前記発光口より前記半導体基板の基板面に対して垂直または斜めの方向に所定の標準波長に一致または近似する波長を有する光を誘導放出する面発光レーザ素子と、各々の前記発光口より誘導放出される光を共振増幅して単体のレーザビームを取り出すために、前記面発光レーザ素子の発光口から離間してそれと対向する位置に配置される出力ミラーとを有する。   The laser device of the present invention comprises a first surface emitting laser that emits a bundle of first laser beams having a wavelength that matches or approximates a first standard wavelength, and a wavelength that matches or approximates a second standard wavelength. A second surface emitting laser for emitting a bundle of second laser beams, the first laser beam from the first surface emitting laser, and the second from the second surface emitting laser And a coupling unit that spatially multiplexes the laser beam and emits a combined laser beam, and the first and second surface emitting lasers are each formed on a semiconductor substrate and the semiconductor substrate. Active region and a plurality of light emission openings provided two-dimensionally and discretely provided on the active region, each of the light emission openings being perpendicular or oblique to the substrate surface of the semiconductor substrate Match the given standard wavelength in the direction A surface emitting laser element for inducing and emitting light having a similar wavelength, and light emission from the surface emitting laser element for extracting a single laser beam by resonant amplification of the light induced and emitted from each of the light emission ports And an output mirror disposed at a position away from and facing the mouth.

上記の構成においては、レーザ共振器の出力ミラーを面発光レーザ素子の発光口から離間してそれと対向する位置に配置する構成により、各発光口より得られる単体レーザビームの拡がり角を小さくすることが可能であり、それによって発光口の口径を大きくし数を増やしても、面発光レーザ素子全体で得られる一束のレーザビーム内で単体レーザビーム同士の重なり合いまたは相互干渉を極力少なくし、高出力とビーム品質とを両立させることができる。さらに、複数の面発光レーザより得られる各一束のレーザビームを空間的に多重合成することにより、レーザ出力の逓倍化つまり高出力化を一層効率的に実現することができる。   In the above configuration, the spread angle of the single laser beam obtained from each light emission port is reduced by arranging the output mirror of the laser resonator at a position separated from the light emission port of the surface emitting laser element and facing it. Even if the diameter of the light emission port is increased and the number is increased, the overlapping or mutual interference between single laser beams is minimized in the single laser beam obtained by the entire surface emitting laser device. Both output and beam quality can be achieved. Furthermore, multiplication of laser output, that is, higher output can be realized more efficiently by spatially multiplex-synthesizing each single laser beam obtained from a plurality of surface emitting lasers.

本発明の好適な一態様においては、第1の面発光レーザが単体のレーザビームの波長を第1の標準波長付近に狭帯域化する第1の狭帯域化素子を有し、第2の面発光レーザが単体のレーザビームの波長を第2の標準波長付近に狭帯域化する第2の狭帯域化素子を有する。このように、各々の面発光レーザにおいて単体レーザビームの波長を標準波長付近にロックして狭帯域化することにより、空間カップリングを安定かつ高精度に行うことができる。より具体的には、カップリングユニットは、第1のレーザビームと第2のレーザビームとを波長カップリングにより多重合成する波長カップリング素子を有してよい。このような波長カップリング法によれば、面発光レーザ毎にレーザ発振波長(標準波長)をオフセットさせることにより、レーザ出力の逓倍化または高出力化を容易に実現することができる。また、別の態様として、偏光カップリング素子を用いて偏光カップリングにより第1および第2のレーザビームを多重合成することも可能である。   In a preferred aspect of the present invention, the first surface emitting laser has a first narrowing element for narrowing the wavelength of the single laser beam to a vicinity of a first standard wavelength, and the second surface The light emitting laser has a second narrowing element for narrowing the wavelength of the single laser beam to the vicinity of the second standard wavelength. As described above, by locking the wavelength of the single laser beam in the vicinity of the standard wavelength and narrowing the band in each of the surface emitting lasers, space coupling can be performed stably and with high accuracy. More specifically, the coupling unit may include a wavelength coupling element that multiplexes the first laser beam and the second laser beam by wavelength coupling. According to such a wavelength coupling method, it is possible to easily realize multiplication of the laser output or high output by offsetting the laser oscillation wavelength (standard wavelength) for each surface emitting laser. As another embodiment, it is also possible to multiplex and combine the first and second laser beams by polarization coupling using a polarization coupling element.

別の好適な一態様においては、狭帯域化素子が出力ミラーを兼用する。この場合、狭帯域化素子は、波長の狭帯域化だけでなく、主たる外部共振器としても機能し、拡がり角が小さくて波長が安定にロックされた単体レーザビームを外部へ出射する。   In another preferred aspect, the narrowing element doubles as an output mirror. In this case, the narrowing element functions not only as a narrowing of the wavelength but also as a main external resonator, and emits a single laser beam having a small spread angle and stably locked to the outside.

別の好適な一態様においては、各々の発光口の中で、活性領域の上に重なって設けられる薄膜がいずれも誘導放出光に対して透過性または無反射性の特性を有する。この構成によれば、活性領域の上に誘導放出される光が相当の距離を隔てた外部の出力ミラーによって反射されるので、垂直方向から斜めにずれた(つまり拡がり角の大きい)誘導放出光を効果的に単体レーザビームから除くことができる。   In another preferred embodiment, in each light emission port, any thin film provided over the active region has a property of being transparent or non-reflective to stimulated emission light. According to this configuration, the stimulated emission light deviates from the vertical direction (that is, the divergence angle is large) because the light stimulated emission on the active region is reflected by the external output mirror separated by a considerable distance. Can be effectively removed from the single laser beam.

別の好適な一態様においては、カップリングユニットが、第1および第2の標準波長が互いにオフセットしている第1および第2のレーザビームを波長カップリングにより多重合成する波長カップリング素子を有する。あるいは、カップリングユニットが、第1および第2の標準波長が同一である第1および第2のレーザビームを偏光カップリングにより多重合成する偏光カップリング素子を有する。波長カップリング素子と偏光カップリング素子とを併用する構成も可能である。かかる構成により、合成レーザビームの高出力化に用いる面発光レーザの数を任意に増やし、面発光レーザのレーザ出力の大幅な向上を実現することができる。   In another preferred aspect, the coupling unit has a wavelength coupling element that multiplexes by combining the first and second laser beams whose first and second standard wavelengths are offset from each other. . Alternatively, the coupling unit has a polarization coupling element that multiplexes and combines the first and second laser beams whose first and second standard wavelengths are the same by polarization coupling. A configuration in which the wavelength coupling element and the polarization coupling element are used in combination is also possible. With this configuration, it is possible to arbitrarily increase the number of surface emitting lasers used to increase the output of the combined laser beam, and to achieve a significant improvement in the laser output of the surface emitting laser.

本発明のレーザ装置によれば、上記のような構成および作用により、面発光レーザを用いて高出力および高品質のレーザビームを実現することができる。   According to the laser apparatus of the present invention, with the above-described configuration and operation, it is possible to realize a high-power and high-quality laser beam using a surface emitting laser.

本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the laser processing apparatus in one Embodiment of this invention. 上記レーザ加工装置が備える面発光レーザの要部の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of the principal part of the surface emitting laser with which the said laser processing apparatus is equipped. 上記面発光レーザにおける発光面の二次元アレイを模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the two-dimensional array of the light emission surface in the said surface emitting laser. 上記面発光レーザの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the said surface emitting laser. 上記レーザ加工装置において波長カップリング素子として用いられるダイクロイックミラーの波長−反射率特性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength-reflectance characteristic of the dichroic mirror used as a wavelength coupling element in the said laser processing apparatus. 別の実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the laser processing apparatus in another embodiment. 別の実施形態におけるレーザ加工装置の要部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the principal part of the laser processing apparatus in another embodiment. 上記面発光レーザの構成の一変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one modification of a structure of the said surface emitting laser. 別の実施形態における面発光レーザの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the surface emitting laser in another embodiment.

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

[装置全体の構成]
図1に、本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示す。このレーザ加工装置は、レーザ溶接、レーザマーキング、レーザ切断、レーザ穴あけ等の各種レーザ加工に適用可能なレーザ装置であり、複数(この例では2つ)の面発光レーザ(VCSEL)10A,10B、カップリングユニット14、ファイバ伝送系15、レーザ出射部16、ステージ18、制御部20等で構成されている。
[Device overall configuration]
FIG. 1 shows the configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This laser processing apparatus is a laser apparatus applicable to various laser processing such as laser welding, laser marking, laser cutting, laser drilling, etc., and plural (two in this example) surface emitting lasers (VCSELs) 10A, 10B, It comprises the coupling unit 14, the fiber transmission system 15, the laser emitting unit 16, the stage 18, the control unit 20 and the like.

制御部20は、このレーザ加工装置の各部および全体の動作を制御する。特に、各々の面発光レーザ10A,10Bについては、制御部20が、個別のレーザ電源22A,22Bを通じてそれらのレーザ発振動作(連続発振、パルス発振等)を任意に制御できるようになっている。また、レーザ出射部16にガルバノスキャナ等のスキャニング機構が搭載される場合や、ステージ18にXYテーブル等の送り機構が搭載される場合には、制御部20が、レーザ発振動作に同期して、あるいは加工ポイントの位置合わせのために、それら運動機構の動作(スキャニング動作、ワーク送り動作)を制御するようになっている。制御部20には、マン・マシン・インタフェース用の入出力装置等(図示せず)も接続されている。   The control unit 20 controls the operation of each part and the whole of the laser processing apparatus. In particular, for each of the surface emitting lasers 10A and 10B, the control unit 20 can arbitrarily control the laser oscillation operation (continuous oscillation, pulse oscillation, and the like) through the individual laser power supplies 22A and 22B. When a scanning mechanism such as a galvano scanner is mounted on the laser emission unit 16 or when a feed mechanism such as an XY table is mounted on the stage 18, the control unit 20 synchronizes with the laser oscillation operation. Alternatively, in order to align the processing points, the operation (scanning operation, workpiece feeding operation) of the movement mechanism is controlled. The control unit 20 is also connected with an input / output device (not shown) for man-machine interface.

[面発光レーザの概略的な構成および作用]
図2に、面発光レーザ10A(10B)の要部の外観およびレーザ出射状態の様子を模式的に示す。面発光レーザ10A(10B)は、たとえば矩形の発光面24を有する板状の面発光レーザ素子(以下、「VCSEL素子」と称する。)26と、このVCSEL素子26の上方にその発光面24から適度な距離を置いて平行に配置される板状またはブロック状の出力ミラー28と、この出力ミラー28の上方に平行に配置される板状またはブロック状の狭帯域化素子29(図1、図4)とを有している。
[Schematic Configuration and Operation of Surface-Emitting Laser]
FIG. 2 schematically shows the appearance of the main part of the surface emitting laser 10A (10B) and the state of the laser emission. The surface emitting laser 10A (10B) includes, for example, a plate-like surface emitting laser element (hereinafter referred to as "VCSEL element") 26 having a rectangular light emitting surface 24 and the light emitting surface 24 above the VCSEL element 26. A plate-like or block-like output mirror 28 disposed in parallel with an appropriate distance, and a plate-like or block-like narrowing element 29 disposed in parallel above the output mirror 28 (FIG. 1, FIG. And 4).

VCSEL素子26の発光面24には、図3に示すように、二次元方向に離散的またはアレイ状に配置された多数の発光口30が設けられている。各発光口30の口径φは、通常のものより格段に大きく、たとえば100〜1000μmに選ばれる。発光口30の数は、図3では簡略化のため16(4×4)個で図示しているが、実際には数100個以上あるいは1000個以上である。   As shown in FIG. 3, the light emitting surface 24 of the VCSEL element 26 is provided with a large number of light emitting ports 30 arranged discretely or in an array in a two-dimensional direction. The diameter φ of each light emission port 30 is much larger than that of a normal one, and is selected to be, for example, 100 to 1000 μm. The number of light emission ports 30 is illustrated as 16 (4 × 4) in FIG. 3 for simplification, but in practice it is several hundred or more or 1000 or more.

発光面24の各発光口30より誘導放出される光SBのうち、VCSEL素子26に内蔵されている反射鏡34(図4)と外部の出力ミラー28ないし狭帯域化素子29との間で反射を繰り返して共振増幅されたものが、1本の単体レーザビームLBとして出力ミラー28の外へ取り出される。そして、出力ミラー28の外へ同時に取り出される単体レーザビームLBが全部合わさって、一束のレーザビームSLB(SLB)が構成される。Of the light SB induced and emitted from the light emission ports 30 of the light emission surface 24, the light SB is reflected between the reflection mirror 34 (FIG. 4) contained in the VCSEL element 26 and the external output mirror 28 or the band narrowing element 29. Are repeated and resonantly amplified, and are taken out of the output mirror 28 as one single laser beam LB. Then, all of the single laser beams LB simultaneously taken out of the output mirror 28 are combined to form a bundle of laser beams SLB A (SLB B ).

この実施形態では、出力ミラー28の外に得られる各単体レーザビームLBが非常に小さな拡がり角を有しており、発光口30の口径φを相当大きなサイズ(100〜1000μm)に選び、かつ密度を高くしても、一束のレーザビームSLB(SLB)内における単体レーザビームLB同士の重なり合いまたは相互干渉を極力少なくして、ビーム品質を向上させている。In this embodiment, each single laser beam LB obtained outside the output mirror 28 has a very small divergence angle, and the aperture φ of the light emission port 30 is selected to a considerably large size (100 to 1000 μm), and the density The beam quality is improved by minimizing overlapping or mutual interference of single laser beams LB in one bundle of laser beams SLB A (SLB B ).

[面発光レーザの詳細な構成および作用]
図4に、面発光レーザ10A(10B)の内部の構成(断面構成)を示す。VCSEL素子26は、たとえばGaAs系の半導体基板32を基材とし、この半導体基板32の上に通常の半導体プロセスにより多層反射鏡たとえばDBR(Distributed Bragg Reflector)34、単層または多層の下部半導体層36、活性層38、単層または多層の上部半導体層40および上部電極42を順に重ねて形成し、半導体基板32の裏面に下部電極44を形成している。通常、下部電極44は、絶縁体(図示せず)を介して冷却用のヒートシンク(図示せず)に結合される。
[Detailed Configuration and Operation of Surface-Emitting Laser]
FIG. 4 shows the internal configuration (cross-sectional configuration) of the surface emitting laser 10A (10B). The VCSEL device 26 uses, for example, a GaAs-based semiconductor substrate 32 as a base material, and a multi-layered reflector such as a distributed Bragg reflector (DBR) 34 or a single-layer or multi-layer lower semiconductor layer 36 formed on the semiconductor substrate 32 by a usual semiconductor process. The active layer 38, the single-layer or multi-layer upper semiconductor layer 40, and the upper electrode 42 are sequentially stacked, and the lower electrode 44 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 32. The lower electrode 44 is generally coupled to a heat sink (not shown) for cooling via an insulator (not shown).

下部半導体層36および上部半導体層40にはキャリア注入層が含まれている。さらに、上部半導体層40には反射防止膜も含まれている。この実施形態では、下部半導体層36および上部半導体層40を構成している薄膜は、いずれも発振波長の光に対して無反射性または透過性の特性を有している。上部電極42には、発光口30を形成する開口部42aが形成されている。活性層38の発光口30の直下に位置する部分が活性領域38aを形成する。   The lower semiconductor layer 36 and the upper semiconductor layer 40 include a carrier injection layer. Furthermore, the upper semiconductor layer 40 also includes an antireflective film. In this embodiment, the thin films constituting the lower semiconductor layer 36 and the upper semiconductor layer 40 both have a non-reflecting property or a transmitting property with respect to light of the oscillation wavelength. The upper electrode 42 is formed with an opening 42 a for forming the light emission port 30. A portion of the active layer 38 located immediately below the light emission port 30 forms an active region 38 a.

この面発光レーザ10A(10B)にレーザ発振を行わせるときは、レーザ電源22A(22B)より上部電極42と下部電極44との間に駆動電圧Eが印加される。これにより、下部半導体層36および上部半導体層40を介して活性層38にキャリアが注入され、活性領域38aより所定の標準波長λと一致または近似する光SBが発光口30の外へ誘導放出される。When the surface emitting laser 10A (10B) is caused to perform laser oscillation, a driving voltage E is applied between the upper electrode 42 and the lower electrode 44 by the laser power supply 22A (22B). As a result, carriers are injected into the active layer 38 through the lower semiconductor layer 36 and the upper semiconductor layer 40, and the light SB coincident with or close to the predetermined standard wavelength λ S from the active region 38a is stimulated emission out of the light emission opening 30 Be done.

ここで、該標準波長λおよびその近辺の波長に対して、光共振器を構成するために、VCSEL素子26内部の多層反射鏡34は略100%の反射率を有し、外部の出力ミラー28はたとえば1〜90%、好ましくは2〜30%の反射率を有している。活性領域38aより誘導放出される光SBのうち、多層反射鏡34と出力ミラー28ないし狭帯域化素子29との間で反射を繰り返して共振増幅されたものが、単体レーザビームLBとして出力ミラー28の外へ取り出される。Here, with respect to the standard wavelength λ S and the wavelength in the vicinity thereof, the multilayer reflecting mirror 34 inside the VCSEL element 26 has a reflectance of approximately 100% in order to constitute an optical resonator, and an external output mirror 28 has a reflectance of, for example, 1 to 90%, preferably 2 to 30%. Of the light beam SB emitted by induction from the active region 38a, the light beam which is repeatedly reflected between the multi-layer reflecting mirror 34 and the output mirror 28 or the band narrowing element 29 and resonant amplified is output as the single laser beam LB. Taken out of the

この場合、図4に示すように、VCSEL素子26の発光口30からVCSEL素子26の基板面と垂直またはそれに近い角度で出たものは、実線SBで示すように、出力ミラー28の対向面(下面)で略垂直に反射して発光口30の中に戻ってくる。しかし、発光口30から一定角度以上拡がって出たものは、一点鎖線SB’で示すように、出力ミラー28の対向面(下面)で斜めに反射して、発光口30の中に戻ってこない。これにより、VCSEL素子26の基板面に対して垂直またはそれに近い角度で伝搬する光SBが多層反射鏡34と出力ミラー28ないし狭帯域化素子29との間で反射を繰り返して共振増幅されるので、拡がり角の小さな単体レーザビームLBが出力ミラー28の外に取り出される。   In this case, as shown in FIG. 4, the light emitted from the light emission port 30 of the VCSEL element 26 at an angle perpendicular to or near to the substrate surface of the VCSEL element 26 is the opposing surface of the output mirror 28 as indicated by the solid line SB. The light is reflected approximately vertically on the lower surface and returned into the light emission port 30. However, as shown by the alternate long and short dash line SB ′, the light emitted from the light emission port 30 is reflected obliquely on the opposite surface (lower surface) of the output mirror 28 and does not return to the light emission port 30. . As a result, the light SB propagating at or near an angle perpendicular to the substrate surface of the VCSEL element 26 is repeatedly reflected between the multilayer reflector 34 and the output mirror 28 or the band narrowing element 29 to be resonant amplified. A single laser beam LB with a small spread angle is extracted out of the output mirror 28.

このように、この実施形態においては、VCSEL素子26の活性領域38aの上に誘導放出される光SBが相当の距離を隔てた外部の出力ミラー28によって反射されるので、垂直方向から斜めにずれた(つまり拡がり角の大きい)誘導放出光SB’を効果的に単体レーザビームから除くことが可能であり、これによって出力ミラー28の外に得られる単体レーザビームLBの拡がり角を効果的に小さくすることができる。   Thus, in this embodiment, the light SB induced and emitted onto the active region 38a of the VCSEL element 26 is reflected by the external output mirror 28 at a considerable distance, so that it is obliquely shifted from the vertical direction It is possible to effectively remove the stimulated emission light SB '(that is, the spread angle is large) from the single laser beam, thereby effectively reducing the spread angle of the single laser beam LB obtained outside the output mirror 28. can do.

さらに、この実施形態では、単体レーザビームLBの拡がり角を一層小さくするための手段として、コリメータを好適に備える。このために、たとえば、図4に示すように、出力ミラー28の発光口30と対向する部位の上面に球面状の凸部28aを形成して、出力ミラー28にコリメートレンズの機能を持たせてよい。あるいは、図示省略するが、出力ミラー28の外に、たとえば出力ミラー28と狭帯域化素子29との間、あるいは狭帯域化素子29の外に独立のコリメートレンズを配置する構成も可能である。   Furthermore, in this embodiment, a collimator is preferably provided as a means for further reducing the spread angle of the single laser beam LB. For this purpose, for example, as shown in FIG. 4, a spherical convex portion 28a is formed on the upper surface of the portion of the output mirror 28 facing the light emission port 30, and the output mirror 28 is provided with a collimating lens function. Good. Alternatively, although not shown, it is possible to arrange an independent collimating lens in addition to the output mirror 28, for example, between the output mirror 28 and the narrowing element 29 or outside the narrowing element 29.

狭帯域化素子29は、たとえばVBG(Volume Bragg Grating)またはVHG(Volume Holographic Grating)からなり、外部共振器としても機能し、面発光レーザ10A(10B)より出射される単体のレーザビームLBないし一束のレーザビームSLB(SLB)の波長幅を十分狭い帯域λSA±Δλ(λSB±Δλ)に狭帯域化し、かつ中心波長のバラツキを抑えて標準波長λSA(λSB)付近にロックする。ここで、一方の面発光レーザ10におけるレーザ発振の標準波長λSAと、他方の面発光レーザ10Bにおけるレーザ発振の標準波長λSBとの間には、それぞれの波長幅が重ならないように、一定のオフセットλが設けられている(図5)。一例として、λSA=950nm、λSB=960nm、Δλ,Δλ=0.1〜3nm、λ=10nmである。The narrowing element 29 is made of, for example, VBG (Volume Bragg Grating) or VHG (Volume Holographic Grating), functions also as an external resonator, and emits a single laser beam LB or one of the surface emitting lasers 10A (10B). The wavelength width of the bundle laser beam SLB A (SLB B ) is narrowed to a sufficiently narrow band λ SA ± Δλ ASB ± Δλ B ), and the variation of the central wavelength is suppressed to reduce the standard wavelength λ SASB ) Lock around. Here, between the standard wavelength λ SA of laser oscillation in one surface emitting laser 10 and the standard wavelength λ SB of laser oscillation in the other surface emitting laser 10 B, the respective wavelength widths are constant so as not to overlap. Offset λ K is provided (FIG. 5). As an example, λ SA = 950 nm, λ SB = 960 nm, Δλ A , Δλ B = 0.1 to 3 nm, λ K = 10 nm.

この実施形態によれば、VCSEL素子26の発光口30が大きな口径(100〜1000μm)を有し、しかもレーザ発振の波長が狭帯域で安定にロックされるので、100mW以上の高出力の単体レーザビームLBを実現することが可能である。したがって、VCSEL素子26の1チップ上にそのような大きな口径の発光口30をたとえば1個当たり100mWで1000個以上設けることにより、100W以上のレーザ出力を有し、かつ高ビーム品質の一束のレーザビームSLB(SLB)を得ることができる。According to this embodiment, since the light emission port 30 of the VCSEL element 26 has a large aperture (100 to 1000 μm) and the wavelength of the laser oscillation is stably locked in a narrow band, a single laser with a high output of 100 mW or more It is possible to realize a beam LB. Therefore, by providing 1000 or more of such large aperture light emission ports 30 at 100 mW per one on one chip of the VCSEL element 26, it has a laser output of 100 W or more, and one bundle of high beam quality. A laser beam SLB A (SLB B ) can be obtained.

[装置全体の作用]
この実施形態においては、上記のように、VCSEL素子26、出力ミラー28および狭帯域化素子29で構成される一対の面発光レーザ10A,10Bにより、大きなビーム径を有しつつ拡がり角の小さい狭帯域化された多数の高出力単体レーザビームLBからなり、それぞれの波長が相互に重なり合わない一束のレーザビームSLB,SLBが出力される。
[Function of the entire device]
In this embodiment, as described above, the pair of surface emitting lasers 10A and 10B configured by the VCSEL element 26, the output mirror 28, and the band narrowing element 29 has a narrow beam diameter and a narrow divergence angle. A bundle of laser beams SLB A and SLB B is output, which is composed of a plurality of banded high power single laser beams LB and the respective wavelengths do not overlap each other.

図1において、一方の面発光レーザ10Aより出力される一束のレーザビームSLBと,他方の面発光レーザ10Bより出力される一束のレーザビームSLBとは、同一平面上で互いに直交してカップリングユニット14に入射する。このカップリングユニット14は、図5の曲線Mで示すような反射率特性を有するダイクロイックミラー50からなり、一方のレーザビームSLBを透過させるとともに、他方のレーザビームSLBを直角に折り返してレーザビームSLBの進行する方向に反射する。ここで、両レーザビームSLB,SLBはそれぞれの波長が重なり合わないので、波長カップリングによって空間的に多重合成される。特に、双方の面発光レーザ10A,10Bにおいて狭帯域化素子29により両レーザビームSLB,SLBの波長をそれぞれの標準波長λSA,λSB付近にロックして狭帯域化しているので、ダイクロイックミラー50において安定かつ高精度の波長カップリングを行うことかできる。In FIG. 1, a bundle of laser beam SLB A output from one surface emitting laser 10A and a bundle of laser beam SLB B output from the other surface emitting laser 10B are orthogonal to each other on the same plane. The light then enters the coupling unit 14. The coupling unit 14 is composed of a dichroic mirror 50 having a reflectance characteristic as shown by a curve M in FIG. 5, and transmits one laser beam SLB A and at the same time turns the other laser beam SLB B at a right angle It reflects in the direction in which the beam SLB A travels. Here, both the laser beam SLB A, since SLB B do not overlap each wavelength are spatially multiplexed synthesized by the wavelength coupling. In particular, both the surface-emitting laser 10A, two laser beam SLB A-narrowing element 29 in 10B, respective standard wavelength lambda SA wavelength of SLB B, since the narrowed locking near lambda SB, dichroic Stable and highly accurate wavelength coupling can be performed in the mirror 50.

ダイクロイックミラー50で両レーザビームSLB,SLBの波長カップリングによって得られた合成レーザビームSLBABは、入射ユニット(集光レンズ)52および光ファイバ54を有するファイバ伝送系15を介してレーザ出射部16に伝送され、レーザ出射部16内の集光レンズ(図示せず)によりステージ18上の被加工物Wに集光照射される。The combined laser beam SLB AB obtained by wavelength coupling of the two laser beams SLB A and SLB B by the dichroic mirror 50 emits a laser beam through the fiber transmission system 15 having the incident unit (condenser lens) 52 and the optical fiber 54. The light is transmitted to the portion 16, and the work piece W on the stage 18 is focused and irradiated by the condensing lens (not shown) in the laser emission portion 16.

このレーザ加工装置は、高出力および高ビーム品質の合成レーザビームSLBABを被加工物Wに集光照射することにより、レーザ溶接、レーザマーキング、レーザ切断、レーザ穴あけ等の各種レーザ加工を所望の仕様で良好に行うことができる。This laser processing apparatus desirably performs various types of laser processing such as laser welding, laser marking, laser cutting, laser drilling, and the like by focusing and irradiating the workpiece W with a synthetic laser beam SLB AB of high power and high beam quality. You can do well with the specifications.

[他の実施形態又は変形例]
本発明の技術思想によれば、上述した実施形態の延長あるいは変形として、種種の他の実施形態が可能である。
[Other Embodiments or Modifications]
According to the technical idea of the present invention, various other embodiments are possible as extensions or modifications of the above-described embodiments.

図6に示す実施形態は、カップリングユニット14として、波長カップリング素子50の代わりに偏光カップリング素子56を用いる構成例を示す。   The embodiment shown in FIG. 6 shows a configuration example in which a polarization coupling element 56 is used as the coupling unit 14 instead of the wavelength coupling element 50.

この場合、一方の面発光レーザ10Aより標準波長λSAを有する一束のレーザビームSLBがP偏光で出力され、他方の面発光レーザ10Bより標準波長λを有する一束のレーザビームSLBがS偏光で出力される。ここで、標準波長λSAと標準波長λSBは同じ値に選定される。図示省略するが、P偏光またはS偏光の作成に1/2波長板を用いてよい。偏光カップリング素子56は、たとえば偏光ビームスプリッタからなり、互いに直交して入射するレーザビームSLB,SLBを偏光カップリングによって空間的に多重合成して、直進する側のレーザビームSLBの進行方向に標準波長λSA(λSB)を有する合成レーザビームSLBABを出射する。In this case, the laser beam SLB A a bundle with a standard wavelength lambda SA from one of the surface emitting laser 10A is outputted by the P-polarized light, the laser beam SLB B a bundle having from standard wavelength lambda B other surface emitting laser 10B Are output as s-polarized light. Here, the standard wavelength λ SA and the standard wavelength λ SB are selected to be the same value. Although not shown, a half-wave plate may be used to create P-polarized light or S-polarized light. The polarization coupling element 56 is formed of, for example, a polarization beam splitter, and spatially multiplexes the laser beams SLB A and SLB B incident orthogonally to each other by polarization coupling, and advances the laser beam SLB A on the straight going side A combined laser beam SLB AB is emitted having a standard wavelength λ SASB ) in the direction.

図7に示す実施形態は、カップリングユニット14において波長カップリング素子50と偏光カップリング素子56とを併用し、合成レーザビームの高出力化に用いる面発光レーザ(VCSEL)10の数を大幅(図示の例は6個)に増やしている。   In the embodiment shown in FIG. 7, the wavelength coupling element 50 and the polarization coupling element 56 are used in combination in the coupling unit 14 and the number of surface emitting lasers (VCSELs) 10 used to increase the output of the combined laser beam is significantly The example shown is increased to six).

この場合、6個の面発光レーザ(VCSEL)10A〜10Fは、3組のペア(10A/10B)、(10C/10D)、(10E/10F)に分割される。第1組のペア(10A/10B)では、一方の面発光レーザ10Aより標準波長λSAを有する一束のレーザビームSLBがP偏光で出力され、他方の面発光レーザ10Bより標準波長λSB(ただし、λSB=λSA)を有する一束のレーザビームSLBがS偏光で出力される。そして、両レーザビームSLB,SLBが互いに直交して第1の偏光カップリング素子56(1)に入射し、そこで偏光カップリングされ、標準波長λSB(λSB)を有する合成レーザビームSLBABが得られる。In this case, six surface emitting lasers (VCSELs) 10A to 10F are divided into three pairs (10A / 10B), (10C / 10D), and (10E / 10F). In the first pair (10A / 10B), a laser beam SLB A having a standard wavelength λ SA is output as P polarized light from one surface emitting laser 10A, and a standard wavelength λ SB is output from the other surface emitting laser 10B. (where, λ SB = λ SA) laser beam SLB B a bundle having is output by the S-polarized light. Then, both laser beams SLB A and SLB B are orthogonal to each other and are incident on the first polarization coupling element 56 (1), where they are polarization coupled and the combined laser beam SLB having the standard wavelength λ SBSB ) AB is obtained.

同様に、第2組のペア(10C/10D)では、一方の面発光レーザ10Cより標準波長λSC(ただし、λSC=λSA+λK1)を有する一束のレーザビームSLBがP偏光で出力され、他方の面発光レーザ10Dより標準波長λSD(ただし、λSD=λSC)を有する一束のレーザビームSLBがS偏光で出力される。そして、両レーザビームSLB,SLBが互いに直交して第2の偏光カップリング素子56(2)に入射し、そこで偏光カップリングされ、標準波長λSC(λSD)を有する合成レーザビームSLBCDが得られる。また、第3組のペア(10E/10F)では、一方の面発光レーザ10Eより標準波長λSE(ただし、λSE=λSC+λK2)を有する一束のレーザビームSLBがP偏光で出力され、他方の面発光レーザ10Fより標準波長λSF(ただし、λSF=λSE)を有する一束のレーザビームSLBがS偏光で出力される。そして、両レーザビームSLB,SLBが互いに直交して第3の偏光カップリング素子56(3)に入射し、そこで偏光カップリングされ、標準波長λSE(λSF)を有する合成レーザビームSLBEFが得られる。Similarly, the second set of pairs (10C / 10D), one of the surface emitting laser 10C than the standard wavelength lambda SC (However, λ SC = λ SA + λ K1) laser beam SLB C a bundle with the P-polarized light is output, the standard wavelength lambda SD than other surface-emitting laser 10D (however, λ SD = λ SC) laser beam SLB D a bundle having is output by the S-polarized light. Then, the two laser beam SLB C, and enters the second polarization coupling elements 56 SLB D are orthogonal to each other (2), where it is polarization coupling, the combined laser beam SLB with a standard wavelength lambda SC (lambda SD) CD is obtained. Further, in the third set of pairs (10E / 10F), one of the surface emitting laser 10E than the standard wavelength lambda SE (However, λ SE = λ SC + λ K2) a bundle laser beam SLB E is output as P-polarized light having is the standard wavelength lambda SF (although, λ SF = λ SE) than the other of the surface emitting laser 10F laser beam SLB F a bundle having is output by the S-polarized light. Then, the two laser beam SLB E, incident on the third polarization coupling elements 56 SLB F are orthogonal to each other (3), where it is polarization coupling, the combined laser beam SLB with a standard wavelength lambda SE (lambda SF) EF is obtained.

第1の偏光カップリング素子56(1)より出射された標準波長λSA(λSB)を有する合成レーザビームSLBABと、第2の偏光カップリング素子56(2)より出射された標準波長λSC(λSD)を有する合成レーザビームSLBCDは、互いに直交して第1の波長カップリング素子50(1)に入射して、そこで波長カップリングされ、2種類の標準波長λSA(λSB),λSC(λSD)を有する合成レーザビームSLBABCDが得られる。A composite laser beam SLB AB having a standard wavelength λ SASB ) emitted from the first polarization coupling element 56 (1) and a standard wavelength λ emitted from the second polarization coupling element 56 (2) The combined laser beam SLB CD having SCSD ) is orthogonal to each other and is incident on the first wavelength coupling element 50 (1), where it is wavelength coupled and two types of standard wavelengths λ SASB And λ SCSD ), a combined laser beam SLB ABCD is obtained.

この合成レーザビームSLBABCDは、第2の波長カップリング素子50(2)に入射し、それと直交する第3組のペア(10E/10F)からの標準波長λSE(λSF)を有する合成レーザビームSLBEFと波長カップリングされる。こうして、第2の波長カップリング素子50(2)より、6個の面発光レーザ10A〜10Fのレーザ出力が全部足し合わさった3種類の標準波長λSA(λSB),λSC(λSD),λSE(λSF)を有する高出力の合成レーザビームSLBABCDEFが後段のレーザ光学系(図示せず)に向けて出射される。This composite laser beam SLB ABCD is incident on the second wavelength coupling element 50 (2), and is a composite laser having a standard wavelength λ SESF ) from the third pair of pairs (10E / 10F) orthogonal thereto. It is wavelength coupled with beam SLB EF . Thus, three standard wavelengths λ SASB ) and λ SCSD ) in which the laser outputs of the six surface emitting lasers 10A to 10F are all added from the second wavelength coupling element 50 (2). , Λ SESF ), a high power combined laser beam SLB ABCDEF is emitted towards the laser optical system (not shown) in the subsequent stage.

図8に示す実施形態は、面発光レーザ(VCSEL)10において、出力ミラー28を、VCSEL素子26の各々の発光口30と対応する位置に個別に配置する構成を特徴としている。この場合も、単体レーザビームLBの拡がり角を可及的に小さくするために、個々の出力ミラー28にコリメートレンズの機能を持たせてもよく、あるいは個々の出力ミラー28の後段に独立したコリメートレンズ(図示せず)を配置してよい。   The embodiment shown in FIG. 8 is characterized in that in the surface emitting laser (VCSEL) 10, the output mirrors 28 are individually disposed at positions corresponding to the light emission ports 30 of the VCSEL elements 26, respectively. Also in this case, in order to reduce the spread angle of the single laser beam LB as much as possible, each output mirror 28 may be provided with a function of a collimating lens, or an independent collimator may be provided downstream of each output mirror 28. A lens (not shown) may be arranged.

図9に示す実施形態は、面発光レーザ(VCSEL)10において、狭帯域化素子29に出力ミラー28を兼用させる構成を特徴としている。すなわち、狭帯域化素子29は、波長の狭帯域化だけでなく、外部共振器としても機能するので、これを出力ミラーに利用することができる。この場合も、単体レーザビームLBの拡がり角を可及的に小さくするために、狭帯域化素子29の後段にコリメートレンズ(図示せず)を配置することができる。   The embodiment shown in FIG. 9 is characterized in that in the surface emitting laser (VCSEL) 10, the narrowing-down element 29 is also used as the output mirror. That is, since the narrowing element 29 functions not only as a narrowing of the wavelength but also as an external resonator, it can be used as an output mirror. Also in this case, a collimating lens (not shown) can be disposed downstream of the narrowing element 29 in order to reduce the spread angle of the single laser beam LB as much as possible.

なお、上記実施形態は、上述したように、上部半導体層40に反射防止膜を設け、さらには上部半導体層40の各層を無反射性または透過性とするする構成を好適に採る。しかし、一変形例または一構成例として、上部半導体層40の中に反射性の膜を設けることも可能である。   In the above embodiment, as described above, the upper semiconductor layer 40 is provided with an antireflective film, and each layer of the upper semiconductor layer 40 is preferably made nonreflective or transparent. However, it is also possible to provide a reflective film in the upper semiconductor layer 40 as one modification or one configuration example.

また、本発明のレーザ装置は、上記実施形態のようなレーザ加工装置に適用して特に大なる利点を有するが、たとえばレーザ医療装置等の他のアプリケーションにも適用可能である。   The laser device of the present invention has particularly great advantages when applied to the laser processing device as in the above embodiment, but is also applicable to other applications such as a laser medical device.

10,10A〜10F 面発光レーザ(VCSEL)
14 カップリングユニット
15 ファイバ伝統系
16 レーザ出射部
20 制御部
26 面発光レーザ素子(VCSEL素子)
28 出力ミラー
29 狭帯域化素子(VBG/VHG)
30 発光口
32 半導体基板
38a 活性領域
42a 開口部
50,50(1),50(2) 波長カップリング素子
56,56(1),56(2),56(3) 偏光カップリング素子
10, 10A to 10F surface emitting laser (VCSEL)
14 coupling unit 15 fiber traditional system 16 laser emitting unit 20 control unit 26 surface emitting laser element (VCSEL element)
28 Output mirror 29 Narrowing element (VBG / VHG)
Reference Signs List 30 light emission port 32 semiconductor substrate 38a active region 42a opening 50, 50 (1), 50 (2) wavelength coupling element 56, 56 (1), 56 (2), 56 (3) polarization coupling element

Claims (10)

第1の標準波長に一致または近似する波長を有する一束の第1のレーザビームを出射する第1の面発光レーザと、
第2の標準波長に一致または近似する波長を有する一束の第2のレーザビームを出射する第2の面発光レーザと、
前記第1の面発光レーザからの前記第1のレーザビームと前記第2の面発光レーザからの前記第2のレーザビームとを空間的に多重合成して、合成レーザビームを出射するカップリングユニットと
を有し、
前記第1および第2の面発光レーザの各々は、
半導体基板と、この半導体基板上に形成された活性領域と、その活性領域の上に二次元的に離散して設けられた多数の発光口とを有し、各々の前記発光口より前記半導体基板の基板面に対して垂直または斜めの方向に所定の標準波長に一致または近似する波長を有する光を誘導放出する面発光レーザ素子と、
各々の前記発光口より誘導放出される光を共振増幅して単体のレーザビームを取り出すために、前記面発光レーザ素子の発光口から離間してそれと対向する位置に配置される出力ミラーと
を有する、レーザ装置。
A first surface emitting laser that emits a bundle of first laser beams having a wavelength that matches or approximates a first standard wavelength;
A second surface emitting laser that emits a bundle of second laser beams having a wavelength that matches or approximates a second standard wavelength;
A coupling unit that spatially multiplexes the first laser beam from the first surface emitting laser and the second laser beam from the second surface emitting laser and emits a combined laser beam Have and
Each of the first and second surface emitting lasers is
A semiconductor substrate, an active region formed on the semiconductor substrate, and a large number of light emission ports provided two-dimensionally and discretely provided on the active region, and the semiconductor substrate from each of the light emission ports A surface-emitting laser element for stimulated emission of light having a wavelength that matches or approximates a predetermined standard wavelength in a direction perpendicular or oblique to the substrate surface of the substrate;
And an output mirror disposed at a position facing away from the light emission port of the surface emitting laser element to resonate amplify light emitted by the light emission ports and extract a single laser beam. , Laser device.
前記第1の面発光レーザは、前記単体のレーザビームの波長を前記第1の標準波長付近に狭帯域化する第1の狭帯域化素子を有し、
前記第2の面発光レーザは、前記単体のレーザビームの波長を前記第2の標準波長付近に狭帯域化する第2の狭帯域化素子を有する、
請求項1に記載のレーザ装置。
The first surface emitting laser has a first narrowing element for narrowing the wavelength of the single laser beam to the vicinity of the first standard wavelength,
The second surface emitting laser has a second narrowing element for narrowing the wavelength of the single laser beam to the vicinity of the second standard wavelength.
The laser device according to claim 1.
前記第1および第2の狭帯域化素子は、前記出力ミラーとは独立に設けられる、請求項2に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 2, wherein the first and second narrowing elements are provided independently of the output mirror. 前記第1および第2の狭帯域化素子は、前記出力ミラーを兼用する、請求項2に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 2, wherein the first and second narrowing elements double as the output mirror. 各々の前記発光口の中において、前記活性領域の上に重なって設けられる薄膜はいずれも前記誘導放出される光に対して透過性または無反射性の特性を有する、請求項1に記載のレーザ装置。   The laser according to claim 1, wherein in each of the light emission ports, any thin film provided over the active region has a characteristic of being transparent or non-reflective to the stimulated emission light. apparatus. 前記出力ミラーは、前記単体のレーザビームをコリメートするためのレンズ機能を有する、請求項1に記載のレーザ装置。   The laser apparatus according to claim 1, wherein the output mirror has a lens function for collimating the single laser beam. 前記出力ミラーから独立して、前記単体のレーザビームをコリメートするための光学レンズが設けられる、請求項1に記載のレーザ装置。   The laser apparatus according to claim 1, further comprising an optical lens for collimating the single laser beam independently of the output mirror. 前記カップリングユニットは、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとを波長カップリングにより多重合成する波長カップリング素子を有する、請求項1に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 1, wherein the coupling unit includes a wavelength coupling element that multiplexes and combines the first laser beam and the second laser beam by wavelength coupling. 前記カップリングユニットは、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとを偏光カップリングにより多重合成する偏光カップリング素子を有する、請求項1に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 1, wherein the coupling unit has a polarization coupling element that multiplexes and combines the first laser beam and the second laser beam by polarization coupling. 前記カップリングユニットより出射される前記合成レーザビームを光ファイバに通して伝送するためのファイバ伝送系と、
前記光ファイバの他端より取り出される前記合成レーザビームを被処理体に向けて集光照射するレーザ出射部と
を有する請求項1に記載のレーザ装置。
A fiber transmission system for transmitting the combined laser beam emitted from the coupling unit through an optical fiber;
2. A laser apparatus according to claim 1, further comprising: a laser emitting unit for focusing and irradiating the combined laser beam extracted from the other end of the optical fiber toward the object to be processed.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021118271A (en) * 2020-01-27 2021-08-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Laser oscillator and laser processing method
WO2021172350A1 (en) * 2020-02-26 2021-09-02 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 Light source module, processing machine, and processing method
KR102394825B1 (en) * 2020-04-23 2022-05-06 주식회사 프로텍 Flip Chip Bonding Apparatus Using VCSEL Device
WO2023144995A1 (en) * 2022-01-28 2023-08-03 三菱電機株式会社 Laser apparatus and laser processing machine
CN115740746A (en) * 2022-11-25 2023-03-07 深圳市鑫宸锐智能科技有限公司 VCSEL laser welding equipment and welding method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001119101A (en) * 1999-10-20 2001-04-27 Mitsubishi Electric Corp Laser device and laser beam machining device using the same
JP2002026452A (en) * 2000-07-12 2002-01-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Surface-emitting light source, method of manufacturing thereof, and light source for laser processing apparatus
US7006549B2 (en) * 2003-06-11 2006-02-28 Coherent, Inc. Apparatus for reducing spacing of beams delivered by stacked diode-laser bars
JP2006343712A (en) * 2005-05-12 2006-12-21 Seiko Epson Corp Light source device, scanning display device and projector
DE102006010728A1 (en) * 2005-12-05 2007-06-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor component and laser device
JP2009094186A (en) * 2007-10-05 2009-04-30 Seiko Epson Corp Light source device, illumination device, monitor device, and image display device
JP2009152524A (en) * 2007-11-27 2009-07-09 Seiko Epson Corp Light source device, lighting device, monitoring device, and image display apparatus
CN102089943B (en) * 2008-05-08 2017-05-03 奥兰若光子公司 High brightness diode output methods and devices
JP2015115377A (en) * 2013-12-10 2015-06-22 株式会社リコー Compound semiconductor device, light source device, laser device and compound semiconductor device manufacturing method
JP2015191977A (en) * 2014-03-27 2015-11-02 ウシオ電機株式会社 Semiconductor laser device and method for manufacturing the same

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