JPWO2016063436A1

JPWO2016063436A1 - レーザモジュール

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Publication number: JPWO2016063436A1
Application number: JP2016555049A
Authority: JP
Inventors: 拓磨本藤; 吉田　隆幸; 隆幸吉田; 直人上田; 大森　弘治; 弘治大森
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US20170288365A1; JP2020061591A; CN106797102B; US10003169B2; EP3211734A1; EP3211734B1; CN106797102A; EP3211734A4; WO2016063436A1

Abstract

本開示に係るレーザモジュールは、レーザダイオードと、第１のコリメートレンズと、ビームツイスタとを有する。レーザダイオードは、複数のエミッタを有し、発光面において複数のエミッタのそれぞれからレーザ光を出射する。第１のコリメートレンズは、レーザダイオードの発光面から第１の距離だけ離れて設けられ、レーザ光のファースト軸方向の拡がりを平行化する。ビームツイスタは、第１のコリメートレンズから第２の距離だけ離れて設けられ、レーザ光を約９０度旋回させる。また、発光面における、複数のエミッタの各々の幅は、５μｍ〜１２０μｍである。また、発光面における、複数のエミッタのピッチは、２９５μｍ〜３０５μｍである。

Description

本開示はレーザモジュールに関し、特に、複数のエミッタが形成されたレーザダイオードを搭載したレーザモジュールに関する。

近年、レーザ切断やレーザ溶接といったレーザ加工の分野では、レーザダイオードを用いたレーザモジュールにおいて、高出力で高いビーム品質のレーザ光を出力することが要求されている。

図２６を用いて、特許文献１に記載された従来のレーザエミッタモジュール９００について説明する。図２６は、従来のレーザエミッタモジュール９００の斜視図である。

図２６に示すように、従来のレーザエミッタモジュール９００は、５つのエミッタ９０１を有するレーザエミッタバー９０２と、ヒートシンク９０３と、ヒートシンクスペーサ９０４と、ファースト軸コリメータ９０５と、プリズム部材９０６と、ビームコンディショニング光学部材９０７とを有する。レーザエミッタバー９０２は、ヒートシンク９０３の上に固定され、ヒートシンク９０３はヒートシンクスペーサ９０４の上に固定される。また、ファースト軸コリメータ９０５およびビームコンディショニング光学部材９０７は、ヒートシンクスペーサの上に固定されたプリズム部材９０６に固定される。

ファースト軸コリメータ９０５は、エミッタ９０１から出力されたレーザ光をファースト軸方向においてコリメートする。また、ビームコンディショニング光学部材９０７としては、例えば、ビームツイスターが用いられ、入射されたレーザ光を約９０度回転させて出射する。

これにより、レーザ光の拡がり角が大きいファースト軸方向においてファースト軸コリメータ９０５によってレーザ光をファースト軸方向にコリメートし、ファースト軸とスロー軸とが入れ替わるようにレーザ光を９０度回転させることができる。このあと、レーザ光の拡がり角が比較的小さいスロー軸方向において、スロー軸コリメータ（図示せず）によってレーザ光をスロー軸方向においてコリメートし、レーザ光のコリメートを完了する。

特開２０１４−９５９１６号公報

従来のレーザエミッタモジュール９００のエミッタ９０１は、幅が約５０ミクロン〜３００ミクロン、空洞長が約０．５ｍｍ〜約５ｍｍという広い範囲で規定されており、エミッタ９０１のピッチ（配置間隔）については記載されていない。しかし、レーザ光の出力およびビーム品質はエミッタの幅およびピッチに大きく影響されるため、１つのレーザエミッタバーから高出力のレーザ光を、高いビーム品質で得るためには、このような広い範囲の開示だけでは、高出力で、かつ、高いビーム品質のレーザ光を得ることができない。

上記問題を解決するために、本開示に係るレーザモジュールは、レーザダイオードと、第１のコリメートレンズと、ビームツイスタとを有する。レーザダイオードは、複数のエミッタを有し、発光面において複数のエミッタのそれぞれからレーザ光を出射する。第１のコリメートレンズは、レーザダイオードの発光面から第１の距離だけ離れて設けられ、レーザ光のファースト軸方向の拡がりを平行化する。ビームツイスタは、第１のコリメートレンズから第２の距離だけ離れて設けられ、レーザ光を約９０度旋回させる。また、発光面における、複数のエミッタの各々の幅は、５μｍ〜１２０μｍである。また、発光面における、複数のエミッタのピッチは、２９５μｍ〜３０５μｍである。

以上のように、本開示のレーザモジュールは、より詳細なエミッタの幅とピッチを規定することで、レーザ切断やレーザ溶接といったレーザ加工において、高出力で高いビーム品質のレーザ光を得ることができる。

図１は、実施の形態におけるレーザモジュール１の概略構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態におけるレーザモジュール１の水平斜視図である。図３は、実施の形態におけるレーザモジュール１の正面図である。図４は、図３の点線における拡大図である。図５は、実施の形態におけるレーザモジュール１の側面図である。図６は、図５の点線における拡大図である。図７は、実施の形態におけるファーストコリメートレンズ５０の斜視図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。図９は、実施の形態におけるビームツイスタ６０の部分斜視図である。図１０は、実施の形態におけるビームツイスタ６０の正面図である。図１１は、実施の形態におけるビームツイスタ６０の背面図である。図１２は、実施の形態におけるビームツイスタ６０を構成するシリンダ６１の斜視図である。図１３は、実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す斜視図である。図１４は、実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す側面図である。図１５は、実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す上面図である。図１６は、実施の形態におけるレーザモジュール１の寸法関係を説明するための上面および側面を示す図である。図１７は、実施の形態におけるレーザダイオード１０が反った場合の、ビームツイスタ６０の正面図である。図１８は、実施の形態における本実施の形態におけるレーザダイオード１０が反った場合の、ビームツイスタ６０の背面図である。図１９は、図１０のＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図である。図２０は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０の出射面における強度を示す図である。図２１は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０の出射面における強度を示すグラフである。図２２は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から５０ｍｍ離れた位置における強度を示す図である。図２３は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から５０ｍｍ離れた位置における強度を示すグラフである。図２４は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置における強度を示す図である。図２５は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置における強度を示すグラフである。図２６は、従来のレーザエミッタモジュール９００の概略構成を示す斜視図および側面図である。

（実施の形態）
以下、本開示の実施の形態について、図１〜図２５を用いて説明する。

１．レーザモジュール１の説明
図１は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の概略構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の水平斜視図である。図３は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の正面図である。図４は、図３の点線における拡大図である。図５は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の側面図である。図６は、図５の点線における拡大図である。

図１〜図６に示すように、本実施の形態のレーザモジュール１は、エミッタからレーザ光を出力するレーザダイオード１０がサブマウント２０に搭載され、これらが下部電極ブロック３０と上部電極ブロック４０とによって挟まれている。下部電極ブロック３０および上部電極ブロック４０は、レーザダイオード１０を電源（図示せず）と接続するための電極の機能と、レーザダイオード１０が発生した熱を放出するためのラジエータの機能とを有する。

また、レーザダイオード１０の発光面は、下部電極ブロック３０および上部電極ブロック４０の側面とほぼ同一面となるように配置されている（図３および図４の正面、図５および図６の右端面に相当）。レーザダイオード１０の発光面には複数のエミッタが配列されており、レーザダイオード１０に電流が流れると、発光面において、それぞれのエミッタからレーザ光が出力される。レーザダイオード１０の幅、エミッタの幅や数やピッチなどについては後で詳細に説明する。

レーザダイオード１０の発光面に向かい合うようにファーストコリメートレンズ５０（第１のコリ―メートレンズ）が所定の距離（第１の距離）だけ離れて配置されている。ファーストコリメートレンズ５０は、レーザダイオード１０から出力されたレーザ光のファースト軸方向の拡がりをコリメートする。ファーストコリメートレンズ５０は、平面と曲面とを有しており、本実施の形態では、ファーストコリメートレンズ５０の平面をレーザダイオード１０側に、ファーストコリメートレンズ５０の曲面をレーザダイオード１０とは反対側になるように配置する。なお、ファーストコリメートレンズ５０の曲面をレーザダイオード１０側に、ファーストコリメートレンズ５０の平面をレーザダイオード１０とは反対側になるように配置しても構わない。ファーストコリメートレンズ５０の構造及び配置については後で詳細に説明する。

ファーストコリメートレンズ５０から見てレーザダイオード１０とは反対側には、ビームツイスタ６０がファーストコリメートレンズ５０と所定の距離（第２の距離）だけ離れて配置されている。ビームツイスタ６０は、ファーストコリメートレンズ５０から出射されたレーザ光を約９０度旋回させる。ビームツイスタ６０の構造及び配置については後で詳細に説明する。なお、ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０とは、ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０との位置関係を規定するように、台座７０に固定されている。

以上のように、レーザダイオード１０から出射されたレーザ光を初めにファーストコリメートレンズ５０によってファースト軸方向でコリメートすることで、ファースト軸方向のレーザ光の拡がりを最小限に抑えることができる。さらに、ファーストコリメートレンズ５０から出射されたレーザ光をビームツイスタ６０によって旋回させることで、スロー軸方向の拡がりに関しても、隣接するエミッタとの重なりを最小限に抑えて回避できる。これにより、複数のエミッタの幅に応じて、ピッチ（配置間隔）を最小限にすることが可能となり、高いビーム品質で、高出力のレーザ光を出力することが可能となる。

２．ファーストコリメートレンズ５０の説明
次に、図７および図８を用いて、ファーストコリメートレンズ５０について説明する。図７は、本実施の形態におけるファーストコリメートレンズ５０の斜視図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。

図７および図８に示すように、ファーストコリメートレンズ５０は、断面形状が片凸レンズである柱状の光学部材である。本実施の形態では、ファーストコリメートレンズ５０の上面の厚さｄ５１が０．０９８４ｍｍで、側面の高さｄ５２が０．２４４ｍｍで、中央の厚さｄ５３が０．１７００ｍｍで、側面の長さｄ５４が１２ｍｍである。なお、図８における上下方向をファーストコリメートレンズ５０の上下方向とし、図８における上下方向と紙面に垂直な方向を含む平面をファーストコリメートレンズ５０の側面とする。また、図８における左右方向をファーストコリメートレンズ５０の厚さ方向とし、上面と仮面の中間を中央とする。ファーストコリメートレンズ５０の側面の長さとは、図８の紙面に垂直な方向の長さである。レーザダイオード１０からのすべてのレーザ光を透過させるために、ファーストコリメートレンズ５０の側面の長さｄ５４は、レーザダイオード１０の幅（発光面の長手方向の長さ）よりも長い。本実施の形態では、図８における右側面である、ファーストコリメートレンズ５０の曲面の曲率半径は０．１１８８ｍｍであり、曲面の端部と上面の鉛直方向とがなす角度ｄ５５は５２．２度である。そして、ファーストコリメートレンズ５０の屈折率は１．８５２８０である。前述のように、ファーストコリメートレンズ５０は、レーザダイオード１０の発光面の前に配置され、レーザダイオード１０のエミッタから出射されたレーザ光をファースト軸方向でコリメートする。

３．ビームツイスタ６０の説明
次に、図９〜図１５を用いて、ビームツイスタ６０について説明する。図９は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０の部分斜視図である。図１０は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０の正面側（レーザ光の入射面側）の図である。図１１は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０の背面側（レーザ光の出射面側）の図である。図１２は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０を構成するシリンダ６１の斜視図である。図１３は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す斜視図である。図１４は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す側面図である。図１５は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す上面図である。

図９〜図１１に示すように、ビームツイスタ６０は、両面が凸レンズである複数のシリンダ６１を角度ｄ６２だけ傾けて重ねた光学部材である。本実施の形態では、角度ｄ６２は４５度であり、これによって、図１０および図１１に示すように、正面側から入射されたレーザ光を９０度傾けて背面側から出射する。すなわち、レーザ光のファースト軸方向とスロー軸方向を入れ替えることができる。図９の矢印はレーザ光の進行方向を示し、図１０はビームツイスタ６０を図９における左側から見た図であり、図１１は、ビームツイスタ６０を図９における右側から見た図である。図１２に示すように、本実施の形態では、レーザダイオード１０の発光面に対して垂直な方向におけるシリンダ６１の厚さｄ６２が１．５５ｍｍで、側面の高さｄ６３が０．２１２１ｍｍである。本実施の形態では、シリンダ６１の曲面の曲率半径は０．３５２ｍｍであり、シリンダ６１の屈折率は１．８５２８０である。なお、シリンダ６１の側面とは、レーザ光の入射面及び出射面の高さであり、側面の高さとは、図１２における紙面の上下方向におけるシリンダ６１の長さである。シリンダ６１の曲面とは、レーザ光の入射面及び出射面である。

そして、図１３〜図１５に示すように、シリンダ６１を４５度傾けて配置したビームツイスタ６０によって、正面（レーザダイオードに向かい合う面）から入射されたレーザ光は旋回するように屈折しながらビームツイスタ６０内を進み、９０度回転して背面（正面とは反対側の面）から出射される。これにより、レーザ光のファースト軸とスロー軸の位置が入れ替わる。なお、レーザ光は、ファースト軸方向はすでにコリメートされているが、スロー軸方向は拡がっている。

４．レーザモジュール１の各部の寸法
次に、図１６を用いて、各構成の寸法や数について説明する。図１６は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の寸法関係を説明するための上面および側面を示す図である。

図１６に示すように、本実施の形態においては、エミッタ１１を５つ設けたレーザダイオード１０を用いて説明する。まず、レーザモジュール１の各部の寸法について、説明する。エミッタ１１同士のピッチをｄ１とし、本実施の形態では、３００μｍとする。なお、エミッタのピッチとは、エミッタの中心から、隣接するエミッタの中心までの距離である。エミッタ１１のピッチは、約２９５μｍ〜約３０５μｍが好ましく、約２９８μｍ〜約３０２μｍがより好ましい。

次に、エミッタ１１の長さ（発光面に垂直な方向の長さ）をｄ２とし、本実施の形態では、６ｍｍとする。エミッタ１１の長さとは、エミッタ１１が延びる方向におけるレーザダイオード１０の長さと同じである。レーザダイオード１０の発光面とは反対の面はレーザ光が全反射するように端面処理が施されている。なお、本実施の形態では、エミッタ１１の発光面における幅（エミッタが隣接する方向におけるエミッタ１１の長さ）は１０５μｍとする。エミッタ１１の長さは、約２ｍｍ〜約８ｍｍが好ましく、約４ｍｍ〜約７ｍｍがより好ましい。

次に、レーザダイオード１０の発光面とファーストコリメートレンズ５０との距離をｄ３とし、本実施の形態では、５０μｍとする。レーザダイオード１０の発光面とファーストコリメートレンズ５０との距離は、約３０μｍ〜約７０μｍが好ましく、約４０μｍ〜約６０μｍがより好ましい。なお、ファーストコリメートレンズ５０の側面の高さは、ファースト軸方向に拡がるレーザ光をすべて入射するのに十分な大きさである。さらに、ファーストコリメートレンズ５０の側面の長さは、レーザダイオード１０からのレーザ光をすべて入射するのに十分な大きさである。

次に、ファーストコリメートレンズ５０の厚さ（発光面に対して垂直な方向の厚さ）をｄ４とし、本実施の形態では、１７０．０μｍとする。ファーストコリメートレンズ５０の厚さは、約１００．０μｍ〜約２４０．０μｍが好ましく、約１２０．０μｍ〜約２２０．０μｍがより好ましい。なお、ファーストコリメートレンズ５０の位置は、ファーストコリメートレンズ５０の曲面による焦点距離とレーザ光のファースト軸方向の拡がりとによって決まる。そのため、ファーストコリメートレンズ５０をできるだけレーザダイオード１０の発光面に近づけるためには、図１６のように、ファーストコリメートレンズ５０の平面側をレーザダイオード１０側にする方が好ましい。

次に、ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０との距離をｄ５とし、本実施の形態では、２０μｍとする。ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０との距離は、０μｍ〜約６０μｍが好ましく、０μｍ〜約４０μｍがより好ましい。なお、ビームツイスタ６０の位置は、スロー方向の拡がりが続いていることから、ファーストコリメートレンズ５０にできるだけ近い方がよく、接触（距離が０μｍ）しても構わない。しかし、ビームツイスタ６０の複数のシリンダ６１の加工精度を考慮して、ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０とを少し離すことが現実的である。

次に、ビームツイスタ６０の厚さ（発光面に対して垂直な方向における厚さ）をｄ６とし、本実施の形態では、１．５５ｍｍとする。ビームツイスタ６０の厚さは、約１．５３ｍｍ〜約１．５７ｍｍが好ましく、約１．５４ｍｍ〜約１．５６ｍｍがより好ましい。これは、レーザ光を内部で９０度回転させるために必要な距離であり、ビームツイスタ６０の両端面の曲率によって規定される。

また、１つのエミッタ１１の幅（隣接する方向の長さ）は、本実施の形態では１００μｍとし、約５μｍ〜約１２０μｍが好ましく、約７０μｍ〜約１１５μｍがより好ましい。また、１つのレーザダイオード１０に設けられるエミッタ１１の数は、本実施の形態では２０個とし、３〜３５個が好ましく、３〜２０個がより好ましい。

５．レーザダイオード１０の幅とレーザモジュールの出力の関係
次に、レーザダイオード１０の幅とレーザ光の出力の合計（レーザモジュール１の出力）について、図１７および図１８を用いて説明する。図１７は、本実施の形態におけるレーザダイオード１０が反った場合の、ビームツイスタ６０の正面図である。図１８は、本実施の形態における本実施の形態におけるレーザダイオード１０が反った場合の、ビームツイスタ６０の背面図である。なお、図１７および図１８では、ファースト方向がスロー方向よりも短いレーザ光を例として記載しているが、これに限らず、実際は、ファースト方向がスロー方向よりも長いレーザ光であっても構わない。

エミッタ１１のピッチが同じであると仮定すると、レーザダイオード１０の幅が大きいほど、エミッタ１１の数を多くでき、レーザ光の出力の合計は大きくなる。しかし、レーザダイオード１０は、製造過程でも反りが生じており、レーザ光を出力するために流される電流によって加熱されると、さらに反りが大きくなる。このレーザダイオード１０の反りが大きくなると、図１７および図１８に示すように、ビームツイスタ６０のそれぞれの曲面に対するレーザ光の位置ずれが生じることになる。そして、図１７および図１８の破線で囲んだ領域のレーザ光のように、ビームツイスタ６０の曲面内に収まらないレーザ光が発生する。これらのレーザ光は、ビームツイスタ６０の入射面でけられ、レーザモジュール１からは出力されない。レーザダイオード１０の反りによるこれらのレーザ光のロスを考慮すると、レーザダイオード１０の幅は８ｍｍ以下にする必要があり、６ｍｍ以下が好ましい。

６．エミッタ１１のピッチとレーザモジュールの出力の関係
次に、エミッタ１１のピッチとレーザ光の出力の合計（レーザモジュール１の出力）について、図１９を用いて説明する。図１９は、図１０のＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図である。レーザダイオード１０の幅を６ｍｍと仮定し、エミッタ１１のピッチとレーザ光の出力の合計（レーザモジュールの出力）について説明する。レーザダイオード１０の幅が一定であれば、エミッタ１１のピッチに反比例してエミッタ１１の数が決まる。例えば、エミッタ１１のピッチが２００μｍであれば、エミッタ１１の数は、３０個（６ｍｍ÷２００μｍ）となる。エミッタ１１のピッチが３００μｍであれば、エミッタ１１の数は、２０個（６ｍｍ÷３００μｍ）となる。エミッタ１１のピッチが５００μｍであれば、エミッタ１１の数は、１２個（６ｍｍ÷５００μｍ）となる。エミッタ１１の幅が等しいと仮定すると、エミッタ１１の数が多いほどレーザ光の出力の合計は大きくなる。しかし、エミッタ１１のピッチが小さすぎると、ビームツイスタ６０の曲面の加工精度の限界から、レーザ光は、ビームツイスタ６０の入射面でけられ、レーザモジュール１からは出力されない。図１９に示すように、ビームツイスタ６０の入射面及び反射面には、シリンダの中央部のレンズ機能を有する有効領域Ａとレンズ機能を有しない無効領域Ｂが存在する。ビームツイスタ６０の無効領域Ｂの入射面に入射したレーザ光は入射面でけられることになる。ビームツイスタ６０の加工精度によるこれらのレーザ光のロスを考慮すると、エミッタ１１のピッチは２５０μｍ以上にする必要があり、３００μｍ以上が好ましい。

７．エミッタ１１の幅とレーザ光の出力の関係
次に、レーザダイオード１０の幅を６ｍｍ、エミッタ１１のピッチを３００μｍ、エミッタ１１の数を２０個と仮定し、エミッタ１１の幅とレーザ光の出力の合計（レーザモジュールの出力）について説明する。エミッタ１１のピッチおよび数が一定であれば、エミッタ１１の幅に応じてエミッタ１１の出力が決まるため、レーザモジュール１からのレーザ光の出力が決まる。しかし、エミッタ１１の幅が大きくなると、隣接するエミッタ１１との距離が近くなり、スロー軸方向において、隣接するエミッタ１１からのレーザ光同士が重なりやすくなるとともに、ビームツイスタ６０のシリンダ６１の端部までレーザ光が入射されることになる。しかし、エミッタ１１の幅が大きすぎると、ビームツイスタ６０の曲面の加工精度の限界から、レーザ光は、ビームツイスタ６０の入射面でけられ、レーザモジュール１からは出力されない。この理由は、図１９を用いて説明した上記の理由と同様である。ビームツイスタ６０の加工精度によるレーザ光のロスを考慮すると、エミッタ１１の幅は１２０μｍ以下にする必要があり、１０５ｍ以下が好ましい。

８．結果の検証
本実施の形態のレーザモジュール１によるレーザ光について、図２０〜図２５を用いて説明する。図２０は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０の出射面における強度を示す図である。図２１は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０の出射面における強度を示すグラフである。図２２は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から５０ｍｍ離れた位置における強度を示す図である。図２３は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から５０ｍｍ離れた位置における強度を示すグラフである。図２４は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置における強度を示す図である。図２５は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置における強度を示すグラフである。

図２０〜図２５は、５つのエミッタによる５つのレーザ光でファースト方向のレーザ光の分離を確認したものである。図２０〜図２５に示すように、本実施の形態では、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置でもファースト方向においてレーザ光が分離されていることが確認された。これにより、レーザ光のビーム品質が高いことも確認された。

本開示のレーザモジュールによれば、より詳細なエミッタの幅とピッチを規定することで、レーザ切断やレーザ溶接といったレーザ加工において、高出力で高いビーム品質のレーザ光を得ることができ、産業上有用である。

１レーザモジュール
１０レーザダイオード
１１エミッタ
２０サブマウント
３０下部電極ブロック
４０上部電極ブロック
５０ファーストコリメートレンズ
６０ビームツイスタ
６１シリンダ
７０台座
９００レーザエミッタモジュール
９０１エミッタ
９０２レーザエミッタバー
９０３ヒートシンク
９０４ヒートシンクスペーサ
９０５ファースト軸コリメータ
９０６プリズム部材
９０７ビームコンディショニング光学部材

Claims

複数のエミッタを有し、発光面において前記複数のエミッタのそれぞれからレーザ光を出射するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードの前記発光面から第１の距離だけ離れて設けられ、前記レーザ光のファースト軸方向の拡がりを平行化する第１のコリメートレンズと、
前記第１のコリメートレンズから第２の距離だけ離れて設けられ、前記レーザ光を約９０度旋回させるビームツイスタとを備え、
前記発光面における、前記複数のエミッタの各々の幅は、５μｍ〜１２０μｍであり、
前記発光面における、前記複数のエミッタのピッチは、２９５μｍ〜３０５μｍであるレーザモジュール。
前記第１の距離は７０μｍ〜１３０μｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
前記第１の距離は８０μｍ〜１２０μｍである請求項２に記載のレーザモジュール。
前記第２の距離は０μｍ〜６０μｍである請求項１〜３のいずれかに記載のレーザモジュール。
前記第２の距離は０μｍ〜４０μｍである請求項４に記載のレーザモジュール。
前記発光面に対して垂直な方向の、前記複数のエミッタの各々の長さは、２ｍｍ〜８ｍｍである請求項１〜５のいずれかに記載のレーザモジュール。
前記発光面に対して垂直な方向の、前記複数のエミッタの各々の長さは、４ｍｍ〜７ｍｍである請求項６に記載のレーザモジュール。
前記発光面における、前記複数のエミッタの各々の幅は、７０μｍ〜１１５μｍである請求項１〜７のいずれかに記載のレーザモジュール。
前記発光面における、前記複数のエミッタのピッチは、２９８μｍ〜３０２μｍである請求項１〜８のいずれかに記載のレーザモジュール。