JPH06250124A - Laser light source - Google Patents
Laser light sourceInfo
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- JPH06250124A JPH06250124A JP5062988A JP6298893A JPH06250124A JP H06250124 A JPH06250124 A JP H06250124A JP 5062988 A JP5062988 A JP 5062988A JP 6298893 A JP6298893 A JP 6298893A JP H06250124 A JPH06250124 A JP H06250124A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いて加工
を行う装置に適用して好適なレーザ光源であり、特に小
さなビームスポットが得られるレーザ光源に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser light source suitable for application to an apparatus for processing using laser light, and more particularly to a laser light source capable of obtaining a small beam spot.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザ光は波長が一定で、位相がそろっ
ている(コヒーレント)ので、一点にエネルギーを集中
させることが出来る。このレーザ光の高エネルギー集中
性は、太陽光のような広波長帯の混合光と異なって桁違
いに大きく、レンズで集束して0.2ミリ程度の微小ス
ポットに絞ると、一平方センチ当たり100万〜1億ワ
ットといった高エネルギー密度になるので、その特性を
利用してレーザ加工が従来から行なわれている。2. Description of the Related Art Since laser light has a constant wavelength and is coherent in phase, it is possible to concentrate energy at one point. The high energy concentration of this laser light is incomparably large, unlike mixed light in a wide wavelength band such as sunlight, and when focused with a lens to a minute spot of about 0.2 mm, it is Since the energy density is as high as 1 million to 100 million watts, laser processing has been conventionally performed by utilizing its characteristics.
【0003】集光された大出力のレーザ光の光端は千数
百から数千度の高温となるため、金属や被加工物を溶か
したり、穴を開けたり、切断したりする重加工が出来
る。このような重加工を行うレーザ光としては、例えば
YAGレーザのような固体レーザやCO2 レーザ等のガ
スレーザが使用されている。Since the optical end of the focused high-power laser beam has a high temperature of several thousand to several thousand degrees, heavy processing such as melting, punching or cutting metal or a workpiece is required. I can. As a laser beam for performing such heavy processing, a solid-state laser such as a YAG laser or a gas laser such as a CO 2 laser is used.
【0004】一方、例えばハンダ付けや印刷用の製版上
に文字や画像等の溝を掘る等の軽加工には半導体レーザ
が用いられているが、半導体レーザの1チップのレーザ
光の出力は小さいため、レーザダイオード等をアレー状
に並べて必要とするレーザ出力を得ていた。On the other hand, a semiconductor laser is used for light processing such as soldering or digging grooves for characters, images, etc. on a plate for printing, but the output of one semiconductor laser chip is small. Therefore, the required laser output has been obtained by arranging the laser diodes in an array.
【0005】このような、従来のレーザダイオードアレ
ーの構成の例を図6に示す。この図において、61はレ
ーザダイオードが集積化されたレーザダイオードアレ
ー、62はレーザダイオードのレーザ光出射端面、63
は面発光のレーザダイオードアレーの基板、64はアレ
ー化されたレーザダイオード、65,66はレーザダイ
オード64から出射されたレーザ光、67は活性層69
で発振された光の光行路、68は出射されたレーザ光を
上方へ反射する反射ミラー、69は光を発振する活性層
である。An example of the structure of such a conventional laser diode array is shown in FIG. In this figure, 61 is a laser diode array in which laser diodes are integrated, 62 is a laser light emitting end face of the laser diode, and 63 is
Is a substrate of a surface emitting laser diode array, 64 is an arrayed laser diode, 65 and 66 are laser beams emitted from the laser diode 64, and 67 is an active layer 69.
Is a light path of the light oscillated in step 6, 68 is a reflection mirror that reflects the emitted laser light upward, and 69 is an active layer that oscillates the light.
【0006】図6(a)に示すレーザダイオードアレー
61は、レーザ光の出射端面62が横方向に並べられて
おり、それぞれの出射端面から出射されたレーザ光が集
光されて被加工物に照射され、被加工物の加工が行われ
るようにされている。また、図6(b)に示すレーザダ
イオードアレーは集積化された表面にレーザダイオード
64の出射端面が並べられており、それぞれの出射端面
から出射されたレーザ光65が集光されて被加工物に照
射され、被加工物の加工が行われるようにされている。In the laser diode array 61 shown in FIG. 6A, the emission end faces 62 of the laser light are arranged in the lateral direction, and the laser light emitted from each emission end face is condensed to the work piece. Irradiation is performed so that the workpiece is processed. Further, in the laser diode array shown in FIG. 6B, the emission end faces of the laser diode 64 are arranged on the integrated surface, and the laser light 65 emitted from each emission end face is condensed to be processed. Are irradiated onto the workpiece, and the workpiece is processed.
【0007】図6(c)に同図(b)に示すレーザダイ
オードアレーを構成する1つのレーザダイオードの断面
を示し、このレーザダイオードは活性層69で発振され
た光がその端面から出射され反射ミラー68により反射
されて、上方へレーザ光を出射するようにされている。
このような、上面にレーザ光の出射端面を有するレーザ
ダイオードを集積化して、同図(b)に示すような面発
光のレーザを構成している。FIG. 6C shows a cross section of one laser diode which constitutes the laser diode array shown in FIG. 6B. In this laser diode, the light oscillated in the active layer 69 is emitted from its end face and reflected. The laser light is reflected by the mirror 68 to emit laser light upward.
Such a laser diode having a laser light emitting end face on the upper surface is integrated to form a surface emitting laser as shown in FIG.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】一般に、半導体レーザ
から出射されるレーザ光のファー・フィールド・パター
ン(FFP)は図7に示すようなパターンとなってい
る。この図の(a)において、71はレーザ光を出射す
る半導体レーザ、72は半導体レーザ71から前方へ出
射されるレーザ光、73は半導体レーザ71から後方へ
出射されるレーザ光である。Generally, a far field pattern (FFP) of laser light emitted from a semiconductor laser has a pattern as shown in FIG. In (a) of this figure, 71 is a semiconductor laser that emits a laser beam, 72 is a laser beam that is emitted forward from the semiconductor laser 71, and 73 is a laser beam that is emitted backward from the semiconductor laser 71.
【0009】半導体レーザ71から出射されるレーザ光
のFFPは、その出射端面が横に長い形状のため縦長の
楕円となる。この楕円の短軸方向のビーム幅を図7
(b)に、長軸方向のビーム幅を同図(c)に示す。図
7(b)(c)に示すθ‖はX方向(横方向)の、θ⊥
はY方向(縦方向)の半導体レーザ71のビーム放射角
の半値全角を示している。図7(b)(c)に示されて
いるように、半値全角θ‖は半値全角θ⊥に比べて小さ
く半導体レーザ71から出射されるレーザ光のビームは
Y方向により広がるため、レーザ光のFFPは楕円とな
る。The FFP of the laser light emitted from the semiconductor laser 71 is a vertically long ellipse because its emission end face is horizontally long. The beam width in the minor axis direction of this ellipse is shown in FIG.
The beam width in the major axis direction is shown in (b) of FIG. Θ‖ shown in FIGS. 7B and 7C is θ⊥ in the X direction (transverse direction).
Indicates the full width at half maximum of the beam emission angle of the semiconductor laser 71 in the Y direction (longitudinal direction). As shown in FIGS. 7B and 7C, the full angle at half maximum θ‖ is smaller than the full angle at half maximum θ⊥, and the beam of the laser light emitted from the semiconductor laser 71 spreads in the Y direction. The FFP becomes an ellipse.
【0010】ところで、レーザ加工の精細度を上げよう
とするにはレーザ光のスポットを小さくする必要がある
が、前記した図6(a)(b)に示すレーザダイオード
アレーを用いると、それぞれのレーザダイオードの出射
端面は横一列あるいは面状に拡がって配置されているた
め、レーザ光の出射端面の等価面積が大きくなってしま
い、レーザダイオードアレーからのレーザ光を一点に集
光させることが困難となる。このため、レーザ光のスポ
ットを小さく出来ないという問題点があった。By the way, in order to increase the precision of laser processing, it is necessary to reduce the spot of laser light. However, if the laser diode array shown in FIGS. Since the emission end faces of the laser diodes are arranged in a row or in a plane, the equivalent area of the emission end faces of the laser light becomes large, making it difficult to focus the laser light from the laser diode array at one point. Becomes Therefore, there is a problem that the spot of the laser beam cannot be reduced.
【0011】また、レーザ光のスポットを小さくするた
めには1つの半導体レーザを半導体レーザアレーに替え
て使用すればよいが、単体の半導体レーザの出力は小さ
くこの出力では加工が困難なため、加工に使用するには
単体の半導体レーザの出力を上げる必要がある。しかし
ながら、単体の半導体レーザの出力を上げるには図2に
示す半導体レーザの出射端面aの寸法及び面積を大きく
する必要があり、このようにすると、半導体レーザの出
射端面aの寸法及び面積が大きくなるため、この場合も
前記のようにレーザ光のスポットを小さく出来ないとい
う問題点があった。Further, in order to reduce the spot of the laser beam, one semiconductor laser may be used in place of the semiconductor laser array, but the output of a single semiconductor laser is small and it is difficult to process with this output. To use it, it is necessary to increase the output of a single semiconductor laser. However, in order to increase the output of the single semiconductor laser, it is necessary to increase the size and area of the emission end face a of the semiconductor laser shown in FIG. 2. By doing so, the size and area of the emission end face a of the semiconductor laser are increased. Therefore, also in this case, there is a problem that the spot of the laser beam cannot be made small as described above.
【0012】そこで、本発明は半導体レーザの出射端面
を大きくすることなく、2つの半導体レーザのレーザ出
力を重ね合わせて小さなレーザ光のスポットを得られる
ようにしたレーザ光源を提供することを目的としてい
る。Therefore, an object of the present invention is to provide a laser light source capable of obtaining a small laser beam spot by superimposing the laser outputs of two semiconductor lasers without increasing the emission end face of the semiconductor laser. There is.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のレーザ光源においては偏光ビームスプリッ
タと旋光子を用いて、一方の半導体レーザからのレーザ
出力を直接偏光ビームスプリッタに印加し、一方の半導
体レーザに対し直行配置された他方の半導体レーザから
のレーザ出力を旋光子を介して偏光ビームスプリッタに
印加し、偏光ビームスプリッタにおいて2つのレーザ出
力を重ね合わせるようにしたものである。In order to achieve the above object, in the laser light source of the present invention, a laser beam from one of the semiconductor lasers is directly applied to the polarizing beam splitter by using a polarizing beam splitter and an optical rotator. The laser output from the other semiconductor laser arranged orthogonal to the one semiconductor laser is applied to the polarization beam splitter via the optical rotator, and the two laser outputs are superposed on each other in the polarization beam splitter.
【0014】[0014]
【作用】半導体レーザでは、一般に接合面に平行な電界
成分を持つ直線偏光を出射しているので、旋光子により
π/2旋光された他方の半導体レーザからのレーザ光は
偏光ビームスプリッタで反射されて、偏光ビームスプリ
ッタを透過する他方の半導体レーザに対し直行配置され
た一方の半導体レーザからのレーザ光に重ね合わされ
る。従って、2つの半導体レーザからのレーザ光のスポ
ットは重ね合わされることになるため、スポットが広が
ることなく2倍の出力のレーザ光を小さなスポットで得
ることが出来るようになる。Since the semiconductor laser generally emits linearly polarized light having an electric field component parallel to the junction surface, the laser light from the other semiconductor laser which is π / 2 rotated by the optical rotator is reflected by the polarization beam splitter. And is superposed on the laser beam from one semiconductor laser which is orthogonally arranged with respect to the other semiconductor laser which transmits the polarization beam splitter. Therefore, since the spots of the laser light from the two semiconductor lasers are superposed on each other, it is possible to obtain the laser light of double output with a small spot without spreading the spots.
【0015】[0015]
【実施例】本発明のレーザ光源の第1実施例を図1に示
す。この図において、1は半導体レーザからなる第1の
光源、2は第1の光源1からのレーザ光の光束を平行に
するコリメータレンズ、3は図示された紙面に対し垂直
な面に偏光されているレーザ光を反射してその光路を9
0度曲げると共に、紙面に対し平行な面に偏光されてい
るレーザ光を透過するビームスプリッタ、4はレーザ光
の偏光面をπ/2旋光する旋光子、5は第2の光源から
のレーザ光の光束を平行にするコリメータレンズ、6は
第1の光源に対し直交配置された半導体レーザからなる
第2の光源、7は被加工物8にレーザ光を集光させる対
物レンズ、8はレーザ光により加工される被加工物、9
は第1の光源からのレーザ光の偏光方向、10は第2の
光源からのレーザ光の偏光方向、11は旋光子4により
旋光された第2の光源の偏光方向である。FIG. 1 shows a first embodiment of the laser light source of the present invention. In this figure, 1 is a first light source consisting of a semiconductor laser, 2 is a collimator lens for collimating the light flux of the laser light from the first light source 1, and 3 is a plane perpendicular to the plane of the drawing. The reflected laser light is reflected and its optical path is changed to 9
A beam splitter 4 which bends the laser light polarized by 0 ° and is polarized in a plane parallel to the paper surface, 4 is an optical rotator that rotates the polarization plane of the laser light by π / 2, and 5 is a laser light from the second light source. Collimator lens for making the light flux of the laser beam parallel, 6 is a second light source composed of a semiconductor laser arranged orthogonally to the first light source, 7 is an objective lens for focusing the laser light on the workpiece 8, and 8 is the laser light To be processed by 9
Is the polarization direction of the laser light from the first light source, 10 is the polarization direction of the laser light from the second light source, and 11 is the polarization direction of the second light source rotated by the optical rotator 4.
【0016】図1に示すレーザ光源において、第1の半
導体レーザ1から出射されたレーザ光はコリメータレン
ズ2により平行な光束とされ偏光ビームスプリッタ3に
入射されるが、このレーザ光は図示する9のように偏光
されているため偏光ビームスプリッタ3をそのまま透過
する。透過したレーザ光は対物レンズにより集光されて
被加工物8に照射されて、被加工物8を加工する。In the laser light source shown in FIG. 1, the laser light emitted from the first semiconductor laser 1 is made into a parallel light flux by the collimator lens 2 and is incident on the polarization beam splitter 3. This laser light is shown in FIG. Since it is polarized as described above, it passes through the polarization beam splitter 3 as it is. The transmitted laser light is condensed by the objective lens and is irradiated on the workpiece 8 to process the workpiece 8.
【0017】また、第2の半導体レーザ6から出射され
たレーザ光はコリメータレンズ5により平行な光束とさ
れ旋光子4に入射する。第2の半導体レーザ6から出射
されたレーザ光は図示する10に示すように偏光されて
おり、旋光子4により図示する11のようにπ/2旋光
される。このπ/2旋光されたレーザ光は偏光ビームス
プリッタ3に入射され、π/2旋光されたため、偏光ビ
ームスプリッタ3により対物レンズ7に入射するよう反
射される。The laser light emitted from the second semiconductor laser 6 is made into a parallel light flux by the collimator lens 5 and enters the optical rotator 4. The laser light emitted from the second semiconductor laser 6 is polarized as shown in FIG. 10 and is rotated by π / 2 by the optical rotator 4 as shown in 11. The π / 2-rotated laser beam is incident on the polarization beam splitter 3, and since it is π / 2-rotated, it is reflected by the polarization beam splitter 3 so as to be incident on the objective lens 7.
【0018】対物レンズ7に入射された第2の半導体レ
ーザ6からのレーザ光は、第1の半導体レーザ1からの
レーザ光と同様に対物レンズ7により集光されて被加工
物8に照射される。このように、第1の半導体レーザ1
からのレーザ光のスポットと第2の半導体レーザからの
レーザ光のスポットは重ね合わされて被加工物8に照射
されるため、レーザのパワーが2倍となり、しかも重ね
合わされたレーザ光のビームスポットが広がらないよう
になる。従って、図1に示すレーザ光源によれば被加工
物8を十分なパワーで精細に加工することが出来る。The laser light from the second semiconductor laser 6 incident on the objective lens 7 is condensed by the objective lens 7 and irradiated on the workpiece 8 in the same manner as the laser light from the first semiconductor laser 1. It Thus, the first semiconductor laser 1
Laser beam spot from the second semiconductor laser and the spot of the laser beam from the second semiconductor laser are overlapped and irradiated to the workpiece 8, the laser power is doubled, and the beam spot of the overlapped laser beam is It will not spread. Therefore, according to the laser light source shown in FIG. 1, the workpiece 8 can be finely processed with sufficient power.
【0019】図1に示すレーザ光源に使用する第1の半
導体レーザと第2の半導体レーザの一例を図2に示す。
図2において、20は正の電圧を印加する正電極、21
はp型のGaAsの層、22はp型のGaAlAsのク
ラッド層、23はp型のGaAsの活性層、24はn型
のGaAlAsのクラッド層、25はn型のGaAsの
基板、aはレーザ光を出射するために電流を流す領域で
ある。FIG. 2 shows an example of the first semiconductor laser and the second semiconductor laser used for the laser light source shown in FIG.
In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a positive electrode for applying a positive voltage, 21
Is a p-type GaAs layer, 22 is a p-type GaAlAs cladding layer, 23 is a p-type GaAs active layer, 24 is an n-type GaAlAs cladding layer, 25 is an n-type GaAs substrate, and a is a laser. This is a region through which an electric current is passed in order to emit light.
【0020】図2に示すレーザダイオードはダブルへテ
ロ構造となっており、発光部である活性層23が禁制帯
幅が広く屈折率の小さなクラッド層22,24にて両側
から挟まれている。このため、活性層23に注入された
キャリアは禁制帯幅の違いにより活性層23内に閉じ込
められ、効率的に発光に寄与する。The laser diode shown in FIG. 2 has a double hetero structure, in which the active layer 23 as a light emitting portion is sandwiched from both sides by the clad layers 22 and 24 having a wide forbidden band width and a small refractive index. Therefore, the carriers injected into the active layer 23 are confined in the active layer 23 due to the difference in the forbidden band width, and contribute efficiently to light emission.
【0021】活性層23から発生された光は屈折率の違
いにより外側の層へは余り漏れず、光導波路として機能
する活性層23内に閉じ込められる。このようにして、
効率のよいレーザ発振が可能となっている。また、活性
層23の水平方向には、電流を流す領域aを制限して、
aの部分だけレーザ発振を起こすようにして、接合面に
平行な電界成分を持つ直線偏光を端面aから出射するよ
うにされている。The light generated from the active layer 23 does not leak to the outer layer due to the difference in the refractive index, and is confined in the active layer 23 functioning as an optical waveguide. In this way
Efficient laser oscillation is possible. Further, in the horizontal direction of the active layer 23, the region a through which a current flows is limited,
By causing laser oscillation only in the portion a, linearly polarized light having an electric field component parallel to the joint surface is emitted from the end face a.
【0022】図3に本発明のレーザ光源の第2の実施例
を示す。この図において、1は半導体レーザからなる第
1の光源、2は第1の光源1からのレーザ光の光束を平
行にするコリメータレンズ、3は図示された紙面に対し
垂直な面に偏光されているレーザ光を反射してその光路
を90度曲げると共に、紙面に対し平行な面に偏光され
ているレーザ光を透過するビームスプリッタ、4はレー
ザ光の偏光面をπ/2旋光する旋光子、5は第2の光源
からのレーザ光の光束を平行にするコリメータレンズ、
6は第1の光源1に対し直行配置された半導体レーザか
らなる第2の光源、7は被加工物にレーザ光を集束させ
る対物レンズ、8はレーザ光により加工される被加工
物、9は第1の光源からのレーザ光の偏光方向、10は
第2の光源からのレーザ光の偏光方向、11は旋光子4
により旋光された第2の光源の偏光方向、12は楕円の
ビームを円形のビームに整形するアナモルフィックプリ
ズムペアである。FIG. 3 shows a second embodiment of the laser light source according to the present invention. In this figure, 1 is a first light source consisting of a semiconductor laser, 2 is a collimator lens for collimating the light flux of the laser light from the first light source 1, and 3 is a plane perpendicular to the plane of the drawing. A beam splitter that reflects the laser light that is present, bends its optical path by 90 degrees, and transmits the laser light that is polarized in a plane parallel to the paper surface, and 4 is an optical rotator that rotates the polarization plane of the laser light by π / 2. 5 is a collimator lens for collimating the light flux of the laser light from the second light source,
Reference numeral 6 denotes a second light source formed of a semiconductor laser arranged orthogonally to the first light source 1, 7 denotes an objective lens for focusing laser light on a workpiece, 8 denotes a workpiece processed by the laser light, and 9 denotes The polarization direction of the laser light from the first light source, 10 is the polarization direction of the laser light from the second light source, and 11 is the optical rotator 4.
The polarization direction of the second light source rotatively polarized by 12 is an anamorphic prism pair for shaping an elliptical beam into a circular beam.
【0023】図3に示すレーザ光源において、第1の半
導体レーザ1から出射されたレーザ光はコリメータレン
ズ2により平行な光束とされ偏光ビームスプリッタ3に
入射されるが、このレーザ光は9のように偏光されてい
るため偏光ビームスプリッタ3をそのまま透過する。ま
た、第2の半導体レーザ6から出射されたレーザ光はコ
リメータレンズ5により平行な光束とされ旋光子4に入
射する。第2の半導体レーザ6から出射されたレーザ光
は10に示すように偏光されており、旋光子4により1
1に示すようにπ/2旋光される。In the laser light source shown in FIG. 3, the laser light emitted from the first semiconductor laser 1 is made into a parallel light flux by the collimator lens 2 and is incident on the polarization beam splitter 3. Since the light is polarized as, the light passes through the polarization beam splitter 3 as it is. The laser light emitted from the second semiconductor laser 6 is made into a parallel light flux by the collimator lens 5 and enters the optical rotator 4. The laser light emitted from the second semiconductor laser 6 is polarized as shown by 10 and is rotated by the optical rotator 4.
As shown in 1, the light is rotated by π / 2.
【0024】π/2旋光されたレーザ光は偏光ビームス
プリッタ3に入射され、π/2旋光されたために、偏光
ビームスプリッタ3によりアナモルフィックプリズムペ
ア12に入射するよう反射される。従って、偏光ビーム
スプリッタ3により、第1の半導体レーザ1及び第2の
半導体レーザ6から出射されたレーザ光のスポットは重
ね合わされて、アナモルフィックプリズムペア12に入
射されるようになる。そして、アナモルフィックプリズ
ムペア12に入射された楕円ビームのレーザ光はアナモ
ルフィックプリズムペア12によりほぼ円形のビームに
整形され、対物レンズ7により集光されて被加工物8に
照射されることにより被加工物8が加工される。The π / 2-rotated laser beam is incident on the polarization beam splitter 3, and since it is π / 2-rotated, it is reflected by the polarization beam splitter 3 so as to be incident on the anamorphic prism pair 12. Therefore, the polarization beam splitter 3 causes the spots of the laser light emitted from the first semiconductor laser 1 and the second semiconductor laser 6 to be superposed and incident on the anamorphic prism pair 12. Then, the elliptical laser light incident on the anamorphic prism pair 12 is shaped into a substantially circular beam by the anamorphic prism pair 12, is condensed by the objective lens 7, and is irradiated onto the workpiece 8. The workpiece 8 is processed by.
【0025】このように、第1の半導体レーザ1からの
レーザ光のスポットと第2の半導体レーザ2からのレー
ザ光のスポットは重ね合わされた後、ほぼ円形に整形さ
れ被加工物8に照射されるため、レーザ光のパワーが2
倍となり、しかもレーザ光のビームスポットをほぼ円形
の小さなスポットとすることが出来る。従って、図3に
示すレーザ光源によれば被加工物8を十分なパワーでよ
り精細に加工することが出来る。As described above, the spot of the laser light from the first semiconductor laser 1 and the spot of the laser light from the second semiconductor laser 2 are superposed, shaped into a substantially circular shape, and irradiated onto the workpiece 8. Therefore, the power of laser light is 2
In addition, the beam spot of the laser light can be made into a small spot having a substantially circular shape. Therefore, according to the laser light source shown in FIG. 3, the workpiece 8 can be finely processed with sufficient power.
【0026】なお、楕円のレーザビームをほぼ円形に整
形するアナモルフィックプリズムペア12に替えて図4
に示すシリンドリカルレンズを使用してもほぼ円形に整
形することができる。この図4に示すシリンドリカルレ
ンズは、凹レンズ41とコリメータレンズ42からなっ
ており、入射される楕円のレーザビームの短軸をDin
とすると、入射された短軸Din方向のレーザビームは
凹レンズ41により短軸方向に拡げられ、コリメータレ
ンズ42に入射する。また、楕円のレーザビームの長軸
方向のビームは、凹レンズ41及びコリメータレンズ4
2を介しても何ら変化することなくレンズ41,42か
ら出射されるようになされている。The anamorphic prism pair 12 for shaping the elliptical laser beam into a substantially circular shape is used instead of the anamorphic prism pair 12 shown in FIG.
It can be shaped into a substantially circular shape by using the cylindrical lens shown in. The cylindrical lens shown in FIG. 4 includes a concave lens 41 and a collimator lens 42, and the minor axis of the incident elliptical laser beam is Din.
Then, the incident laser beam in the minor axis Din direction is expanded in the minor axis direction by the concave lens 41 and enters the collimator lens 42. In addition, the beam of the elliptical laser beam in the long axis direction is the concave lens 41 and the collimator lens 4.
The light is emitted from the lenses 41 and 42 without any change even when passing through 2.
【0027】このため、コリメータレンズ42で平行光
束とされたレーザビームDoutのスポットは、短軸方
向のみが拡げられてほぼ円形のビームに整形されるよう
になる。次に、楕円のレーザビームを円形に整形するア
ナモルフィックプリズムペア12の構造を図5に示す。Therefore, the spot of the laser beam Dout formed into a parallel light beam by the collimator lens 42 is expanded only in the minor axis direction and shaped into a substantially circular beam. Next, the structure of the anamorphic prism pair 12 for shaping the elliptical laser beam into a circle is shown in FIG.
【0028】図5において、51はアナモルフィックプ
リズムペアを収納しているハウジング、52は第1のプ
リズム、53は第2のプリズム、54は第1のプリズム
を支持するマウント、55は第2のプリズムを支持する
マウント、56は入射光源部を差し込む凹部、57は入
射光源部がハウジング51から離脱しないように固着す
るためのビス穴、58は入射光源部からの入射光、59
はほぼ円形のビームに整形された出射光、Dinは入射
される楕円ビームの短軸の径、Doutは整形された円
形ビームの直径である。In FIG. 5, reference numeral 51 is a housing which houses an anamorphic prism pair, 52 is a first prism, 53 is a second prism, 54 is a mount for supporting the first prism, and 55 is a second prism. Mount for supporting the prism, 56 is a recess into which the incident light source unit is inserted, 57 is a screw hole for fixing the incident light source unit so as not to separate from the housing 51, 58 is incident light from the incident light source unit, and 59.
Is the emitted light shaped into a substantially circular beam, Din is the diameter of the minor axis of the elliptical beam incident, and Dout is the diameter of the shaped circular beam.
【0029】図5に示すアナモルフィックプリズムペア
において、入射光源から入射された楕円のビーム58は
その短軸Dinが図示する方向となるようにアナモルフ
ィックプリズムペアに入射される。入射されたレーザビ
ーム58は第1のプリズム52で屈折されてその短軸が
軸方向に拡げられる。第1のプリズム52から出射され
たレーザビームは、次に第2のプリズム53に入射され
て、短軸方向のレーザビームは屈折されることによりさ
らに軸方向に拡げられ図示するDoutの幅とされる。In the anamorphic prism pair shown in FIG. 5, the elliptical beam 58 incident from the incident light source is incident on the anamorphic prism pair so that its short axis Din is in the direction shown. The incident laser beam 58 is refracted by the first prism 52 and its minor axis is expanded in the axial direction. The laser beam emitted from the first prism 52 is then incident on the second prism 53, and the laser beam in the minor axis direction is refracted to be further expanded in the axial direction to have a width Dout shown in the figure. It
【0030】一方、入射するレーザビーム58の長軸方
向のビームは第1及び第2のプリズム52,53で屈折
されても何らの影響も受けないため、入射時の幅を保っ
て第2のプリズム53から出射される。従って、第2の
プリズム53から出射されるレーザビーム59は短軸方
向のみのビームが拡げられることになるので、ほぼ円形
に整形されてアナモルフィックプリズムペアから出射さ
れることになる。On the other hand, the incident beam of the laser beam 58 in the long axis direction is not affected even when refracted by the first and second prisms 52 and 53, so that the width at the time of incidence is kept to the second level. It is emitted from the prism 53. Therefore, the laser beam 59 emitted from the second prism 53 is expanded only in the minor axis direction, so that it is shaped into a substantially circular shape and emitted from the anamorphic prism pair.
【0031】このような、レーザビームをほぼ円形に整
形するレンズあるいはプリズムを用いると、被加工物を
加工するレーザ光のスポットをほぼ円形とすることが出
来、加工を容易に行えるようになる。なお、旋光子とし
ては90度TN液晶や水晶の偏光子を複数枚用いて構成
することが出来る。If such a lens or prism for shaping the laser beam into a substantially circular shape is used, the spot of the laser beam for processing the workpiece can be made into a substantially circular shape, and the processing can be facilitated. As the optical rotator, it is possible to use a plurality of 90-degree TN liquid crystal or crystal polarizers.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、本発明のレーザ光源によれば1つの半導体レーザの
小さなスポットのままで2倍のレーザ出力を得ることが
出来る。また、レーザビームを楕円でなく円形のビーム
とすることも出来、本発明のレーザ光源をレーザ加工に
使用する場合便利となる。Since the present invention is constructed as described above, according to the laser light source of the present invention, it is possible to obtain double laser output with a small spot of one semiconductor laser. Further, the laser beam can be a circular beam instead of an ellipse, which is convenient when the laser light source of the present invention is used for laser processing.
【図1】本発明の第1実施例のレーザ光源を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a laser light source according to a first embodiment of the present invention.
【図2】レーザダイオードの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a laser diode.
【図3】本発明の第2実施例のレーザ光源を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a laser light source according to a second embodiment of the present invention.
【図4】楕円ビームを円形に整形するシリンドリカルレ
ンズを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a cylindrical lens that shapes an elliptical beam into a circle.
【図5】楕円ビームを円形に整形するアナモルフィック
プリズムペアを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an anamorphic prism pair that shapes an elliptical beam into a circle.
【図6】レーザダイオードアレーの例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a laser diode array.
【図7】レーザダイオードの出射ビームの特性を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing characteristics of a beam emitted from a laser diode.
1 第1の光源 2,5 コリメータレンズ 3 偏光ビームスプリッタ 4 旋光子 6 第2の光源 7 対物レンズ 8 被加工物 9,10,11 レーザ光の偏光方向 12 アナモルフィックプリズムペア 20 正電極 21 GaAs層 22 クラッド層 23 活性層 24 クラッド層 25 GaAs基板 41 凹レンズ 42 コリメータレンズ 51 ハウジング 52,53 プリズム 54,55 マウント 56 凹部 57 ビス穴 58 入射光 59 出射光 61 レーザダイオードアレー 62 出射端面 63 レーザダイオードアレーの基板 64 レーザダイオード 65,66 出射光 67 光行路 68 反射ミラー 69 活性層 71 レーザダイオード 72,73 出射光 1 First Light Source 2, 5 Collimator Lens 3 Polarizing Beam Splitter 4 Optical Rotator 6 Second Light Source 7 Objective Lens 8 Workpiece 9, 10, 11 Polarization Direction of Laser Light 12 Anamorphic Prism Pair 20 Positive Electrode 21 GaAs Layer 22 Clad layer 23 Active layer 24 Clad layer 25 GaAs substrate 41 Concave lens 42 Collimator lens 51 Housing 52, 53 Prism 54, 55 Mount 56 Recess 57 Screw hole 58 Incident light 59 Emission light 61 Laser diode array 62 Emission end face 63 Laser diode array Substrate 64 Laser diode 65, 66 Emitted light 67 Optical path 68 Reflection mirror 69 Active layer 71 Laser diode 72, 73 Emitted light
Claims (2)
放出する第1のレーザ光源と、 該第1のレーザ光源に対し直行配置された、第1の方向
に偏光された第2のレーザ光を放出する第2のレーザ光
源と、 上記第1のレーザ光と第2のレーザ光とが入射される偏
光ビームスプリッタと、 該偏光ビームスプリッタと上記第2のレーザ光源との間
に設けられた、第2のレーザ光の偏光面が第2の方向に
なるようπ/2旋光させる旋光子とを備え、 上記偏光ビームスプリッタから、上記第1のレーザ光と
第2のレーザ光とが重ね合わされたレーザ光を出射する
ことを特徴とするレーザ光源。1. A first laser light source for emitting a first laser light polarized in a first direction, and a first laser light source orthogonal to the first laser light source and polarized in the first direction. A second laser light source that emits two laser lights; a polarization beam splitter on which the first laser light and the second laser light are incident; and a polarization beam splitter and the second laser light source. And a rotator that rotates π / 2 so that the plane of polarization of the second laser light is in the second direction, provided from the polarization beam splitter to the first laser light and the second laser light. A laser light source which emits a laser beam in which and are overlapped.
に楕円のビーム形状を円形のビーム形状に整形するレン
ズあるいはプリズムを設け、該レンズあるいはプリズム
により楕円のビーム形状のレーザ光をほぼ円形に整形さ
れたレーザ光とすることを特徴とする請求項1記載のレ
ーザ光源。2. A lens or a prism for shaping the elliptical beam shape into a circular beam shape is provided between the beam splitter and the objective lens, and the lens or prism shapes the elliptical beam shape laser light into a substantially circular shape. 2. The laser light source according to claim 1, wherein the laser light is a generated laser light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5062988A JPH06250124A (en) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | Laser light source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5062988A JPH06250124A (en) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | Laser light source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06250124A true JPH06250124A (en) | 1994-09-09 |
Family
ID=13216261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5062988A Pending JPH06250124A (en) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | Laser light source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06250124A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7405376B2 (en) * | 2003-11-06 | 2008-07-29 | Disco Corporation | Processing apparatus using laser beam |
CN110315077A (en) * | 2019-07-29 | 2019-10-11 | 佛山根固激光科技有限公司 | A kind of laser switching module and 3D printing equipment |
CN111293586A (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-16 | 上海航空电器有限公司 | Semiconductor laser polarization beam combining device for laser illumination |
CN111896937A (en) * | 2020-08-24 | 2020-11-06 | 西安炬光科技股份有限公司 | Optical module for light beam superposition and laser system |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP5062988A patent/JPH06250124A/en active Pending
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CN110315077B (en) * | 2019-07-29 | 2021-06-01 | 佛山根固激光科技有限公司 | Laser switching module and 3D printing equipment |
CN111896937A (en) * | 2020-08-24 | 2020-11-06 | 西安炬光科技股份有限公司 | Optical module for light beam superposition and laser system |
CN111896937B (en) * | 2020-08-24 | 2024-03-26 | 西安炬光科技股份有限公司 | Optical module for light beam superposition and laser system |
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