JPWO2016143493A1 - レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
出力光の効率及び出力を高めることが可能な技術を提供することを目的とする。レーザ装置1は、第1ヒートシンク12、接合剤40a、第2ヒートシンク33と、第1部材20と、第2部材30とを備える。(a)硬化前の接合剤40を介して、第1ヒートシンク12と第2ヒートシンク33とを接触させる工程と、(b)温度制御ヘッド50で第2部材30を保持しながら第2部材30の温度を制御しつつ、第1部材20及び第2部材30の位置及び角度を調整する工程と、(c)接合剤40を硬化させる工程とを備える。
Description
本発明は、例えばプロジェクタなどの光源に好適なレーザ装置及びその製造方法に関する。
平面導波路型レーザ装置は、レーザ光の進行方向に伸長した薄い平板上のレーザ媒質の上下両面を、レーザ媒質よりも屈折率の低いクラッドで挟み込むことにより、レーザ媒質を導波路としても機能させる構造を有する。この平面導波路型レーザ装置は、導波路の厚さが薄く励起密度が高く、レーザ媒質の誘導放出断面積が小さくても大きな利得が得られるので、高効率な発振動作が実現可能である。さらに、導波路を幅方向に広げることによって、レーザ媒質を励起する半導体レーザ光源の発光点を幅方向に増やすことができるため、励起密度を予め定められた値に保ったままでの出力のスケーリングが可能となる。
さて、励起されるレーザ媒質を含むレーザ共振器は、レーザ発振を行うことにより、比較的強いレーザ出力光を得ることができる。活性媒質としてNd(ネオジム)やYb(イッテルビウム)などを含むレーザ媒質を用いたレーザ発振器では、比較的利得が高く発振が容易な赤外レーザ(波長は1.06um近傍)を得ることができる。このようなレーザ共振器の内外に波長変換素子をさらに設けた構成では、2倍波である緑色レーザ(波長は0.53um近傍)を得ることができる。
この波長変換素子は、位相整合または疑似位相整合によりレーザ出力光の波長変換を行うため、高効率に波長変換を行うことができるように、波長変換素子は適切な温度に維持されることが求められている。つまり、波長変換素子を一定温度に保つことができれば、高効率及び高出力な波長変換レーザ装置が実現される。
例えば特許文献1に開示の導波路型波長変換レーザ装置は、半導体レーザ光源で励起されるレーザデバイスと、波長変換素子である光導波路とで構成されたレーザ共振器を備えている。そして、導波路型波長変換レーザ装置は、レーザデバイスで発生した基本波を光導波路で波長変換することにより、2倍波のレーザ光を得ることが可能になっている。また、導波路型波長変換レーザ装置は、波長変換素子の温度を調整(制御)することにより、高効率化及び高出力化が可能となっている。
平面導波路型波長変換レーザ装置などのレーザ装置の組立工程においては、波長変換素子の温度を一定に保ちつつ、レーザ光の出力がなるべく高くなるように、例えば固体レーザ素子及び波長変換素子などのレーザデバイスの位置及び角度を調整する。しかしながら、組立調整時と、組立完了後のレーザ使用時とでは、装置内の温度プロファイルが異なるため、それに伴う装置の膨張(熱膨張)も異なる。
そして、組立調整時と組立完了後との間に膨張のずれが生じると、平面導波路型レーザ装置の薄い導波路厚方向にもずれが生じる。このため、組立調整時に適切な調整を行ってレーザ光の出力を高めていても、レーザ使用時には導波路厚方向のずれによる損失が発生し、出力が低下してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、出力光の効率及び出力を高めることが可能な技術を提供することを目的とする。
本発明に係るレーザ装置の製造方法は、排熱部に接続された第1ヒートシンクと、前記第1ヒートシンク上に配設された接合剤と、前記接合剤上に配設された第2ヒートシンクと、前記第1ヒートシンクの側面に配設された第1部材と、前記第2ヒートシンクの側面に配設され、出力すべきレーザ光を前記第1部材と協働して生成する第2部材と、を備えるレーザ装置の製造方法であって、(a)硬化前の前記接合剤を介して、前記第1ヒートシンクと前記第2ヒートシンクとを接触させる工程と、(b)前記工程(a)の後、温度制御ヘッドで前記第2部材を保持しながら前記第2部材の温度を制御しつつ、前記第1部材及び前記第2部材の位置及び角度を調整する工程と、(c)前記工程(b)の後、前記接合剤を硬化させる工程とを備える。
本発明によれば、出力光の効率及び出力を高めることができる。
本発明の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
<関連レーザ装置>
まず、本発明の実施の形態1に係るレーザ装置について説明する前に、それと関連し、公知でない構成要素が含まれることがあるレーザ装置(以下、「関連レーザ装置」と記す)について説明する。
まず、本発明の実施の形態1に係るレーザ装置について説明する前に、それと関連し、公知でない構成要素が含まれることがあるレーザ装置(以下、「関連レーザ装置」と記す)について説明する。
図1は、関連レーザ装置61の製造方法を示す側面図であり、図2は、関連レーザ装置61の構成を示す側面図である。図1を用いて関連レーザ装置61の製造方法について説明する前に、まず図2を用いて関連レーザ装置61の構成について説明する。
図2の関連レーザ装置61は、半導体レーザ光源10と、サブマウント11と、平面導波路型の固体レーザ素子(第1部材)20と、サブマウント21と、平面導波路型の波長変換素子(第2部材)30と、サブマウント31と、昇温部32とを備える。半導体レーザ光源10には、例えば、幅方向に複数の発光点を持つマルチエミッタの半導体レーザ光源、または、発光幅が幅方向に延在するブロードエリアの半導体レーザ光源が適用される。
また、図2の関連レーザ装置61は、ベースプレート(排熱部)13と、ベースプレート13上に接続されたヒートシンク(第1ヒートシンク)12と、ヒートシンク12上に配設された接合剤40aと、接合剤40a上に配設されたヒートシンク(第2ヒートシンク)33とを備える。
半導体レーザ光源10は、ヒートシンク12の下側の側面に配設されている。ここでは、半導体レーザ光源10はサブマウント11に接合され、サブマウント11はヒートシンク12の下側の側面に接合されている。サブマウント11は、接合応力を緩和する部材であり、サブマウント21,31も同様である。
固体レーザ素子20には、ヒートシンク12の上側の側面に配設されている。ここでは、固体レーザ素子20はサブマウント21に接合され、サブマウント21はヒートシンク12の上側の側面に接合されている。
波長変換素子30は、ヒートシンク33の側面に配設されている。ここでは、波長変換素子30はサブマウント31に接合され、サブマウント31は昇温部32に接合され、昇温部32はヒートシンク33の側面に接合されている。つまり、昇温部32は、波長変換素子30とヒートシンク33との間に配設されている。これら波長変換素子30、サブマウント、昇温部32及びヒートシンク33は、サブアッシー(サブアセンブリー)を構成している。
ここで、半導体レーザ光源10、固体レーザ素子20及び波長変換素子30は、略同軸、略同一平面上に配設されており、出力すべきレーザ光を協働して生成する。関連レーザ装置61は、マルチエミッタまたはブロードエリアの半導体レーザ光源10と、平面導波路型の固体レーザ素子20と、平面導波路型の波長変換素子30とからなる平面導波路型レーザ装置として構成されている。次に、半導体レーザ光源10、固体レーザ素子20及び波長変換素子30について詳細に説明する。
半導体レーザ光源10から出力される半導体レーザ光2が、固体レーザ素子20に入射して吸収されることにより、固体レーザ素子20が励起される。励起された固体レーザ素子20は、固体レーザ素子20と波長変換素子30とにより構成されるレーザ共振器により基本波であるレーザ発振光3を発生する。基本波のレーザ発振光3は、波長変換素子30の出力端と、固体レーザ素子20の半導体レーザ光2の入力端とのそれぞれに配設された、基本波光に対して高反射率となる誘電体多層膜により閉じ込められ、出力端と入力端との間を往復する。レーザ発振光3が波長変換素子30を繰り返し伝搬することで、基本波であるレーザ発振光3が例えば2倍波に波長変換され、波長変換された成分が出力光4として出力する。
さてレーザ光を生成する際に、半導体レーザ光源10及び固体レーザ素子20は発熱する。半導体レーザ光源10の発熱は、図2の熱流101のように、サブマウント11、ヒートシンク12、ベースプレート13へと順に経由して排熱される。固体レーザ素子20の発熱は、図2の熱流102のように、サブマウント21、ヒートシンク12、ベースプレート13へと順に経由して排熱される。
一方、波長変換素子30では、原理的には波長変換に伴う発熱は生じない。ただし、波長変換素子30は、高効率に波長変換を行うために最適温度(最適な一定温度)に調整(制御)される。製造後(組立完了後)のレーザ使用時における波長変換素子30の温度調整は、昇温部32によって行われる。昇温部32の発熱は、図2の熱流104のように、ヒートシンク33の波長変換素子30に近い側面、ヒートシンク33、接合剤40a、ヒートシンク12、ベースプレート13へと順に経由して排熱される。
<関連レーザ装置の製造方法>
次に、図1を用いて関連レーザ装置61の製造方法について説明する。なお、図1は、接合剤40aが硬化前であるという点と、温度制御ヘッド50及び多軸ステージ51が用いられるという点で、図2と異なっている。
次に、図1を用いて関連レーザ装置61の製造方法について説明する。なお、図1は、接合剤40aが硬化前であるという点と、温度制御ヘッド50及び多軸ステージ51が用いられるという点で、図2と異なっている。
図1に示される製造方法では、まず、硬化前の接合剤40a(以下「接合剤40」と記す)を介して、半導体レーザ光源10及び固体レーザ素子20が接合されたヒートシンク12と、波長変換素子30が接合されたヒートシンク33とを接触させる。
そして、温度制御ヘッド50で、ヒートシンク33の波長変換素子30(光導波路)から遠い側面を保持しながら、波長変換素子30の温度を上述の最適温度に調整(制御)する。つまり、波長変換素子30の温度調整は、製造後(組立完了後)のレーザ使用時には昇温部32によって行われるが、製造時(組立調整時)には温度制御ヘッド50によって行われる。
温度制御ヘッド50による温度制御を行いつつ、出力光4がなるべく大きくなるように固体レーザ素子20及び波長変換素子30の位置及び角度を調整する。なお、図1の例では、温度制御ヘッド50の位置及び角度を固定し、ベースプレート13の下に配置された多軸ステージ51の位置及び角度を調整することで、固体レーザ素子20及び波長変換素子30同士の相対的な位置及び角度を調整する。
位置及び角度の調整後、接合剤40を硬化させる。なお、接合剤40には、例えばUV(ultraviolet)硬化型の接着剤が適用される。その後、温度制御ヘッド50をヒートシンク33から離して図1に示す調整及び硬化工程が完了する。
以上の工程によれば、UV光が照射されることなどによって硬化した接合剤40aにより、固体レーザ素子20及び波長変換素子30(ヒートシンク12及びヒートシンク33)が、出力光4が可及的に大きい位置及び角度で固定されるはずである。しかしながら、関連レーザ装置61では、固体レーザ素子20及び波長変換素子30が、出力光4が可及的に大きい位置及び角度で固定されないという問題があった。次に、その理由について説明する。
関連レーザ装置61の製造方法では、温度制御ヘッド50の発熱は、図1の熱流103のように、ヒートシンク33の波長変換素子30から遠い側面、ヒートシンク33、接合剤40a、ヒートシンク12、ベースプレート13へと順に経由して排熱される。この熱流103は、図2の熱流104とヒートシンク33におけるプロファイルが異なっている。
ここで、図3に、図1のA−A’断面、及び、図2のB−B’断面の温度分布図を示す。位置及び角度の調整時(図3の太線実線)には、温度制御ヘッド50が、遠方の波長変換素子30を最適温度に保つためにヒートシンク33から接合剤40へと排熱される熱量以上で発熱する必要がある。したがって、温度制御ヘッド50は、ヒートシンク33の温度を最適温度以上の高温度にする必要がある。一方、接合剤40の硬化後(図3の太線破線)には、昇温部32が、近接する波長変換素子30を最適温度に保つために発熱することから、ヒートシンク33の温度は最適温度よりも低い温度になる。
このため、硬化後ひいてはレーザ使用時は、位置及び角度の調整時よりも、ヒートシンク33の温度上昇に伴う膨張が小さい。この膨張差のため、位置及び角度の調整時に、固体レーザ素子20及び波長変換素子30の間に導波路厚方向にずれが生じないように調整しても、レーザ使用時にはずれが生じてしまうことになる。このずれによる損失により、関連レーザ装置61では、硬化後ひいてはレーザ使用時に、高効率及び高出力の出力光が得られないという問題があった。これに対して、次に説明するように、本実施の形態1に係るレーザ装置では、出力光の効率及び出力を高めることが可能となっている。
<実施の形態1>
図4は、本実施の形態1に係るレーザ装置1の製造方法を示す側面図であり、図5は、当該レーザ装置1の構成を示す側面図である。なお、本実施の形態1に係るレーザ装置1において、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ参照符号を付し、異なる部分について主に説明する。
図4は、本実施の形態1に係るレーザ装置1の製造方法を示す側面図であり、図5は、当該レーザ装置1の構成を示す側面図である。なお、本実施の形態1に係るレーザ装置1において、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ参照符号を付し、異なる部分について主に説明する。
図4に示すように、本実施の形態1に係る製造方法は、関連レーザ装置61の製造方法と、温度制御ヘッド50が保持する箇所が異なっている。つまり、本実施の形態1では、温度制御ヘッド50で、波長変換素子30を保持しながら、波長変換素子30の温度を上述の最適温度に調整(制御)しつつ、固体レーザ素子20及び波長変換素子30の位置及び角度を調整する。なお、本実施の形態1に係る製造方法は、それ以外については、関連レーザ装置61の製造方法と同様である。
ただし、温度制御ヘッド50は、負圧による吸着で波長変換素子30を保持してもよいし、波長変換素子30の光軸と垂直な側面を挟み込むことによって波長変換素子30を保持してもよい。また、図1の例では、温度制御ヘッド50の位置及び角度を固定し、ベースプレート13の下に配置された多軸ステージ51の位置及び角度を調整することで、固体レーザ素子20及び波長変換素子30同士の相対的な位置及び角度を調整した。しかし、これに限ったものではなく、例えば、多軸ステージ51の位置及び角度を固定し、温度制御ヘッド50の位置及び角度を調整することで、固体レーザ素子20及び波長変換素子30同士の相対的な位置及び角度を調整してもよい。
また、昇温部32は、ここでは図示しないヒータ及びサーミスタと、これらを保持する基体とを含む構造体であってもよい。サーミスタが検知した温度に基づいてヒータに電力を与えることで、波長変換素子30を上述の最適温度に保つことができる。
本実施の形態1に係る製造方法では、温度制御ヘッド50の発熱は、図4の熱流105のように、波長変換素子30、サブマウント31、昇温部32、ヒートシンク33の波長変換素子30に近い側面、ヒートシンク33、接合剤40a、ヒートシンク12、ベースプレート13へと順に経由して排熱される。そして、本実施の形態1に係るレーザ装置1では、昇温部32の発熱は、図5の熱流106のように、ヒートシンク33の波長変換素子30に近い側面、ヒートシンク33、接合剤40a、ヒートシンク12、ベースプレート13へと順に経由して排熱される。この熱流106は、図4の熱流105とプロファイルが略同一となっている。
ここで、図6に、図4のC−C’断面、及び、図5のD−D’断面の温度分布図を示す。図4の調整時(製造時)の温度制御ヘッド50によっても、図5の硬化後(製造後)の昇温部32によっても、波長変換素子30の温度は略同一の最適温度に調整される。
位置及び角度の調整時(図6の太線実線)では、温度制御ヘッド50と波長変換素子30との間に接触熱抵抗があるため、温度制御ヘッド50自体は、波長変換素子30の最適温度よりも高い温度に設定される。この時の熱流は、波長変換素子30、サブマウント31、昇温部32、ヒートシンク33へと順に経由して排熱されることから、それぞれの温度はこの順に低くなる。また、ヒートシンク33側にて排熱されることから、ヒートシンク33の温度は波長変換素子30から離れるにつれて低下していく。
接合剤40の硬化後(図6の太線破線)では、原理的には波長変換素子30での波長変換に伴う発熱ではなく、また、波長変換素子30及びヒートシンク33から周辺空気への発熱量は小さいため、昇温部32、サブマウント31、波長変換素子30は略同一温度となる。ヒートシンク33側にて排熱されることから、ヒートシンク33の温度は波長変換素子30から離れるにつれて低下していく。
図4の調整時(製造時)と図5の硬化後(製造後)とでは、厳密には発熱箇所が異なることから、両者のヒートシンク33での温度プロファイルは異なる。しかし、温度制御ヘッド50が、関連レーザ装置61の製造方法よりも昇温部32に近接することから、調整時(製造時)及び硬化後(製造後)の温度差は小さく、調整時(製造時)及び硬化後(製造後)の温度プロファイルは、図3よりも同一化している。このため、調整時(製造時)及び硬化後(製造後)の、温度上昇に伴う膨張のずれ、ひいては、導波路厚方向におけるずれを抑制することができるので、出力光4の効率及び出力を高めることができる。
<実施の形態1のまとめ>
以上のような本実施の形態1によれば、温度制御ヘッド50で波長変換素子30を保持しながら波長変換素子30温度を制御しつつ、固体レーザ素子20及び波長変換素子30の位置及び角度を調整する。これにより、調整時の温度制御ヘッド50による発熱の熱流105と、硬化後の昇温部32による発熱の熱流106とが、同軸でかつ同方向となる。このため、調整時及び硬化後における、波長変換素子30を含むサブアッシー全体の温度分布が略同一となる。したがって、調整時及び硬化後における、温度上昇に伴う膨張のずれ、ひいては導波路厚方向のずれを抑制することができるので、調整時の高効率及び高出力の出力光と同様の出力光を硬化後にも再現することができる。よって、出力光4の効率及び出力を高めることができる。
以上のような本実施の形態1によれば、温度制御ヘッド50で波長変換素子30を保持しながら波長変換素子30温度を制御しつつ、固体レーザ素子20及び波長変換素子30の位置及び角度を調整する。これにより、調整時の温度制御ヘッド50による発熱の熱流105と、硬化後の昇温部32による発熱の熱流106とが、同軸でかつ同方向となる。このため、調整時及び硬化後における、波長変換素子30を含むサブアッシー全体の温度分布が略同一となる。したがって、調整時及び硬化後における、温度上昇に伴う膨張のずれ、ひいては導波路厚方向のずれを抑制することができるので、調整時の高効率及び高出力の出力光と同様の出力光を硬化後にも再現することができる。よって、出力光4の効率及び出力を高めることができる。
また、本実施の形態1に係るレーザ装置1は、マルチエミッタまたはブロードエリアの半導体レーザ光源10と、平面導波路型の固体レーザ素子20と、平面導波路型の波長変換素子30とからなる平面導波路型レーザ装置である。したがって、励起密度を予め定められた値に保ったままでの出力のスケーリングが可能である。なお、本実施の形態1に係るレーザ装置の製造方法は、導波路厚方向のずれの抑制が求められる平面導波路型レーザ装置において、特に有効である。
<変形例1>
図7は、本変形例1に係るレーザ装置1の構成を示す正面図であり、図8は、図7のE−E’に沿った断面図である。波長変換素子30を含むサブアッシーは、波長変換素子30、サブマウント31、昇温部32、ヒートシンク33の順で接合されている。上述したように、昇温部32は、ヒータ32aと、図示しないサーミスタと、これらを保持する基体32bとを含む構造体であってもよい。基体32bとしては、例えばセラミック基板、または、絶縁処理を表面に施した金属板などであってもよい。
図7は、本変形例1に係るレーザ装置1の構成を示す正面図であり、図8は、図7のE−E’に沿った断面図である。波長変換素子30を含むサブアッシーは、波長変換素子30、サブマウント31、昇温部32、ヒートシンク33の順で接合されている。上述したように、昇温部32は、ヒータ32aと、図示しないサーミスタと、これらを保持する基体32bとを含む構造体であってもよい。基体32bとしては、例えばセラミック基板、または、絶縁処理を表面に施した金属板などであってもよい。
ヒータ32aは、サブマウント31の直下に配設されてもよいし、図7に示されるようにサブマウント31の直下部分の外側に複数個配設されてもよい。後者のように配設した構成では、電極などの配置及び交換を容易に行うことができる。
また、昇温部32の基体32bの線膨張係数を、波長変換素子30の線膨張係数に対応させてもよい。例えば、両者の線膨張係数を同一または略同一にしてもよい。このような構成にすれば、サブマウント31を削除して、波長変換素子30を昇温部32の基体32bに直接接合することが可能となる。この結果、調整時及び硬化後における、波長変換素子30を含むサブアッシー全体の温度分布を同一化することができるので、出力光4の効率及び出力をさらに高めることが期待できる。
<変形例2>
実施の形態1では、第1部材は固体レーザ素子20であり、第2部材は波長変換素子30であった。しかしこれに限ったものではなく、第1部材は半導体レーザ光源10であり、第2部材は固体レーザ素子20であってもよい。この場合、半導体レーザ光源10が接合されたヒートシンク(図示せず)と、固体レーザ素子20が接合されたヒートシンク(図示せず)との間に、接合剤(図示せず)が配設される。
実施の形態1では、第1部材は固体レーザ素子20であり、第2部材は波長変換素子30であった。しかしこれに限ったものではなく、第1部材は半導体レーザ光源10であり、第2部材は固体レーザ素子20であってもよい。この場合、半導体レーザ光源10が接合されたヒートシンク(図示せず)と、固体レーザ素子20が接合されたヒートシンク(図示せず)との間に、接合剤(図示せず)が配設される。
さて、固体レーザ素子20は、原理的には波長変換素子30と異なり、高効率及び高出力の出力光を得るために最適温度に保つ必要はない。一方、半導体レーザ光2とレーザ発振光3とのエネルギー差に基づく発熱があることから固体レーザ素子20を含むサブアッシーの各部材の温度が上昇する。
ここで、半導体レーザ光源10及び固体レーザ素子20の位置及び角度の調整時と、接合剤の硬化後との間で、固体レーザ素子20を含むサブアッシーの温度分布が異なっていれば、温度差に伴う膨張差により、半導体レーザ光源10と固体レーザ素子20との間に位置及び角度のずれが生じる。そこで、本変形例2では、実施の形態1で波長変換素子30を含むサブアッシーに対して行った工程と同様の工程を、固体レーザ素子20を含むサブアッシーに対して行う。
つまり、硬化前の接合剤を介して、半導体レーザ光源10が接合されたヒートシンクと、固体レーザ素子20が接合されたヒートシンクとを接触させる。そして、温度制御ヘッド50で固体レーザ素子20を保持しながら固体レーザ素子20の温度を制御しつつ、半導体レーザ光源10及び固体レーザ素子20の位置及び角度を調整する。例えば、温度制御ヘッド50は、固体レーザ素子20の温度を、レーザ装置1の使用時の固体レーザ素子20の温度と略同一にする。それから、接合剤を硬化させる。
以上のような本変形例2によれば、調整時及び硬化後における、固体レーザ素子20を含むサブアッシー全体の温度分布が略同一となる。このため、実施の形態1と同様に、調整時及び硬化後における、温度上昇に伴う膨張のずれ、ひいては導波路厚方向のずれを抑制することができるので、調整時の高効率及び高出力の出力光と同様の出力光を硬化後に再現することができる。よって、出力光4の効率及び出力を高めることができる。
<変形例3>
本変形例3は、実施の形態1と変形例2とを組み合わせたものである。
本変形例3は、実施の形態1と変形例2とを組み合わせたものである。
図9は、本変形例3に係るレーザ装置1の構成を示す側面図である。本変形例3に係るレーザ装置1は、ヒートシンク12、ヒートシンク33及び接合剤40aの代わりに、ヒートシンク(第3ヒートシンク)71、ヒートシンク(第4ヒートシンク)72、ヒートシンク(第5ヒートシンク)73、第1接合剤46a及び第2接合剤47aを備えている。
ヒートシンク71はベースプレート(排熱部)13に接続される。第1接合剤46aはヒートシンク71上に配設され、ヒートシンク72は第1接合剤46a上に配設される。第2接合剤47aはヒートシンク72上に配設され、ヒートシンク73は第2接合剤47a上に配設される。ヒートシンク71の側面には上述の半導体レーザ光源10が配設され、ヒートシンク72の側面には上述の固体レーザ素子20が配設され、ヒートシンク73の側面には上述の波長変換素子30が配設される。
本変形例3に係るレーザ装置の製造方法では、図9のレーザ装置の製造を、変形例2に記載のレーザ装置の製造方法と、実施の形態1に記載のレーザ装置の製造方法とを適用して行う。
具体的には、変形例2に記載のレーザ装置の製造方法の適用に際し、変形例2に記載の半導体レーザ光源10が接合されたヒートシンク、接合剤、及び、固体レーザ素子20が接合されたヒートシンクとして、ヒートシンク71、第1接合剤46a、及び、ヒートシンク72をそれぞれ適用する。そして、実施の形態1に記載のレーザ装置の製造方法の適用に際し、実施の形態1に記載のヒートシンク12、接合剤40a、及び、ヒートシンク33として、ヒートシンク72、第2接合剤47a、及び、ヒートシンク73をそれぞれ適用する。
このような本変形例3によれば、実施の形態1及び変形例2の効果を得ることができるので、出力光4の効率及び出力をより高めることができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
1 レーザ装置、10 半導体レーザ光源、12,33,71,72,73 ヒートシンク、13 ベースプレート、20 固体レーザ素子、30 波長変換素子、32 昇温部、32b 基体、40,40a 接合剤、46a 第1接合剤、47a 第2接合剤、50 温度制御ヘッド。
本発明に係るレーザ装置の製造方法は、排熱部に接続された第1ヒートシンクと、前記第1ヒートシンク上に配設された接合剤と、前記接合剤上に配設された第2ヒートシンクと、前記第1ヒートシンクの側面に配設された第1部材と、前記第2ヒートシンクの側面に配設され、出力すべきレーザ光を前記第1部材と協働して生成する第2部材と、を備えるレーザ装置の製造方法であって、(a)硬化前の前記接合剤を介して、前記第1ヒートシンクと前記第2ヒートシンクとを接触させる工程と、(b)前記工程(a)の後、温度制御ヘッドで前記第2部材を保持しながら前記第2部材の温度を前記第2部材に対応する予め定められた温度に制御しつつ、前記レーザ光の出力に基づいて前記第1部材及び前記第2部材の位置及び角度を調整する工程と、(c)前記工程(b)の後、前記接合剤を硬化させる工程とを備える。
Claims (5)
- 排熱部<13>に接続された第1ヒートシンク<71,72>と、前記第1ヒートシンク上に配設された接合剤<46a,47a>と、前記接合剤上に配設された第2ヒートシンク<72,73>と、前記第1ヒートシンクの側面に配設された第1部材<10,20>と、前記第2ヒートシンクの側面に配設され、出力すべきレーザ光を前記第1部材と協働して生成する第2部材<20,30>と、を備えるレーザ装置<1>の製造方法であって、
(a)硬化前の前記接合剤を介して、前記第1ヒートシンクと前記第2ヒートシンクとを接触させる工程と、
(b)前記工程(a)の後、温度制御ヘッド<50>で前記第2部材を保持しながら前記第2部材の温度を制御しつつ、前記第1部材及び前記第2部材の位置及び角度を調整する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記接合剤を硬化させる工程と
を備える、レーザ装置の製造方法。 - 請求項1に記載のレーザ装置の製造方法であって、
前記第1部材は、平面導波路型の固体レーザ素子<20>を含み、
前記第2部材は、平面導波路型の波長変換素子<30>を含む、レーザ装置の製造方法。 - 請求項1に記載のレーザ装置の製造方法であって、
前記第1部材は、幅方向に複数の発光点を持つマルチエミッタの半導体レーザ光源<10>、または、発光幅が幅方向に延在するブロードエリアの半導体レーザ光源<10>を含み、
前記第2部材は、平面導波路型の固体レーザ素子<20>を含む、レーザ装置の製造方法。 - 排熱部<13>に接続された第3ヒートシンク<71>と、前記第3ヒートシンク上に配設された第1接合剤<46a>と、前記第1接合剤上に配設された第4ヒートシンク<72>と、前記第4ヒートシンク上に配設された第2接合剤<47a>と、前記第2接合剤上に配設された第5ヒートシンク<73>と、前記第3ヒートシンクの側面に配設された幅方向に複数の発光点を持つマルチエミッタの半導体レーザ光源<10>、または、発光幅が幅方向に延在するブロードエリアの半導体レーザ光源<10>と、前記第4ヒートシンクの側面に配設された平面導波路型の固体レーザ素子<20>と、前記第5ヒートシンクの側面に配設された平面導波路型の波長変換素子<30>と、を備えるレーザ装置<1>の製造を、請求項2に記載のレーザ装置の製造方法と請求項3に記載のレーザ装置の製造方法とを適用して行うレーザ装置の製造方法であって、
請求項3に記載のレーザ装置の製造方法の適用に際し、請求項3に記載の前記第1ヒートシンク、前記接合剤、及び、前記第2ヒートシンクとして、前記第3ヒートシンク、前記第1接合剤、及び、前記第4ヒートシンクをそれぞれ適用し、
請求項2に記載のレーザ装置の製造方法の適用に際し、請求項2に記載の前記第1ヒートシンク、前記接合剤、及び、前記第2ヒートシンクとして、前記第4ヒートシンク、前記第2接合剤、及び、前記第5ヒートシンクをそれぞれ適用する、レーザ装置の製造方法。 - 請求項2に記載されたレーザ装置の製造方法によって製造されたレーザ装置<1>であって、
前記第2部材である前記波長変換素子<30>と、前記第2ヒートシンク<73>との間に配設された昇温部<32>をさらに備え、
前記昇温部は、
前記波長変換素子に対応する線膨張係数を有する基体を含む、レーザ装置。
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WO2009116134A1 (ja) * | 2008-03-18 | 2009-09-24 | 三菱電機株式会社 | レーザ光源モジュール |
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