JPWO2017122611A1 - レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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SLBA,SLBBが出力される。
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。
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
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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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