JPWO2019021436A1 - Laser apparatus and transmission optical element temperature control method - Google Patents

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Abstract

コリメートレンズは、レーザ光を出射する半導体レーザからのレーザ光をコリメートする。透過型光学素子は、コリメートレンズでコリメートされたレーザ光の光路を曲げる。集光レンズは、透過型光学素子で曲げられたレーザ光を集光してファイバに結合する。温度検出部は、透過型光学素子の温度を検出する。温調素子は、透過型光学素子の温度を調整する。温度制御部は、温度検出部で検出された温度に基づき温調素子を制御することにより透過型光学素子の温度を所定の温度に制御する。The collimating lens collimates laser light from a semiconductor laser that emits laser light. The transmission optical element bends the optical path of the laser light collimated by the collimator lens. The condenser lens condenses the laser beam bent by the transmission optical element and couples the laser beam to the fiber. The temperature detector detects the temperature of the transmission optical element. The temperature control element adjusts the temperature of the transmission optical element. The temperature control section controls the temperature of the transmission optical element to a predetermined temperature by controlling the temperature control element based on the temperature detected by the temperature detection section.

Description

本発明は、半導体レーザの出力を透過型光学素子を通してファイバに結合するレーザ装置及び透過型光学素子の温度制御方法に関する。   The present invention relates to a laser device for coupling the output of a semiconductor laser to a fiber through a transmission optical element and a method of controlling the temperature of the transmission optical element.

半導体レーザや固体レーザの出力をファイバに結合するレーザ装置は、例えば、特許文献１に記載された発光装置が知られている。   As a laser device that couples the output of a semiconductor laser or a solid-state laser to a fiber, for example, a light emitting device described in Patent Document 1 is known.

特許文献１に記載された発光装置は、複数の光源からの出射光をコリメートして、コリメートされた光を透過型光学素子（プリズム）によりビーム径を変更したり、光路を変更している。   The light emitting device described in Patent Literature 1 collimates light emitted from a plurality of light sources, and changes the beam diameter or the optical path of the collimated light by a transmission optical element (prism).

特開２０１５−７２９５６号公報JP-A-2005-72956

しかしながら、透過型光学素子を用いてビームを伝搬する際に、透過型光学素子のビーム吸収による温度変化や環境温度の変化によって、透過型光学素子の屈折率が変化する。   However, when a beam is propagated using a transmission optical element, the refractive index of the transmission optical element changes due to a change in temperature due to beam absorption of the transmission optical element or a change in environmental temperature.

このため、ビームの光路が変わるため、半導体レーザの出力がファイバに結合されるファイバ結合効率が変化してしまう。特に、光路長が長くなる複数の半導体レーザからの光を合成するようなレーザ装置においては、ファイバ結合効率が大幅に変化する。   For this reason, since the optical path of the beam changes, the fiber coupling efficiency at which the output of the semiconductor laser is coupled to the fiber changes. In particular, in a laser device that combines light from a plurality of semiconductor lasers having long optical path lengths, the fiber coupling efficiency greatly changes.

本発明は、光路長が長い場合でもファイバ結合効率を安定化及び最適化することができるレーザ装置及び透過型光学素子の温度制御方法を提供する。   The present invention provides a laser device and a temperature control method for a transmission optical element that can stabilize and optimize the fiber coupling efficiency even when the optical path length is long.

上記の課題を解決するために、本発明のレーザ装置は、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光をコリメートするコリメートレンズと、前記コリメートレンズでコリメートされたレーザ光の光路を曲げるための透過型光学素子と、前記透過型光学素子で曲げられたレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズと、前記透過型光学素子の温度を検出する温度検出部と、前記透過型光学素子の温度を調整する温調素子と、前記温度検出部で検出された温度に基づき前記温調素子を制御することにより前記透過型光学素子の温度を所定の温度に制御する温度制御部を備える。   In order to solve the above problems, a laser device according to the present invention includes a semiconductor laser that emits laser light, a collimator lens that collimates laser light from the semiconductor laser, and an optical path of the laser light collimated by the collimator lens. A transmission optical element for bending the light, a condenser lens for condensing the laser beam bent by the transmission optical element and coupling it to a fiber, and a temperature detection unit for detecting the temperature of the transmission optical element, A temperature control element for adjusting the temperature of the transmission optical element, and a temperature for controlling the temperature of the transmission optical element to a predetermined temperature by controlling the temperature control element based on the temperature detected by the temperature detection unit. A control unit is provided.

また、本発明のレーザ装置は、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光をコリメートするコリメートレンズと、前記コリメートレンズでコリメートされたレーザ光の光路を曲げるための透過型光学素子と、前記透過型光学素子で曲げられたレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズと、前記透過型光学素子の複数の辺に対応して配置され、前記透過型光学素子の対応する辺の温度を検出する複数の温度検出部と、前記透過型光学素子の前記複数の辺に対応して配置され、前記透過型光学素子の対応する辺の温度を調整する複数の温調素子と、前記透過型光学素子の前記複数の辺に、前記温度検出部で検出された温度に基づき前記温調素子を制御することにより前記透過型光学素子の対応する辺の温度を制御する温度制御部を備える。   Further, the laser device of the present invention includes a semiconductor laser that emits a laser beam, a collimating lens that collimates the laser beam from the semiconductor laser, and a transmission optical system that bends an optical path of the laser beam collimated by the collimating lens. An element, a condenser lens for condensing the laser beam bent by the transmission optical element and coupling the laser light to a fiber, and disposed corresponding to a plurality of sides of the transmission optical element, A plurality of temperature detectors for detecting the temperature of the corresponding side; and a plurality of temperature controllers arranged corresponding to the plurality of sides of the transmission optical element and adjusting the temperature of the corresponding side of the transmission optical element. Element, the plurality of sides of the transmission optical element, the temperature of the corresponding side of the transmission optical element by controlling the temperature control element based on the temperature detected by the temperature detection unit. Comprising a Gosuru temperature controller.

また、本発明のレーザ装置は、レーザ光を出射する複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザに対応して配置され、前記半導体レーザからのレーザ光をコリメートする複数のコリメートレンズと、前記複数のコリメートレンズに対応して配置され、前記コリメートレンズでコリメートされたレーザ光の光路を曲げるための複数の透過型光学素子と、前記複数の透過型光学素子で曲げられた複数のレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズと、各々の前記透過型光学素子の複数の辺に対応して配置され、各々の前記透過型光学素子の対応する辺の温度を検出する複数の温度検出部と、各々の前記透過型光学素子の前記複数の辺に対応して配置され、各々の前記透過型光学素子の対応する辺の温度を調整する複数の温調素子と、各々の前記透過型光学素子の各辺毎に、前記温度検出部で検出された温度に基づき前記温調素子を制御することにより前記透過型光学素子の対応する辺の温度を制御する温度制御部とを備える。   In addition, the laser device of the present invention includes a plurality of semiconductor lasers for emitting laser light, a plurality of collimating lenses arranged corresponding to the plurality of semiconductor lasers, and a collimator lens for collimating laser light from the semiconductor laser; A plurality of transmissive optical elements for bending the optical path of the laser light collimated by the collimator lens, and a plurality of laser lights bent by the plurality of transmissive optical elements. A condensing lens that optically couples to the fiber, and a plurality of temperature detectors disposed corresponding to a plurality of sides of each of the transmission optical elements and detecting a temperature of a corresponding side of each of the transmission optical elements. And a plurality of temperature control elements arranged to correspond to the plurality of sides of each transmission optical element, and adjusting a temperature of a corresponding side of each transmission optical element, For each side of the transmission optical element, a temperature control unit that controls the temperature of the corresponding side of the transmission optical element by controlling the temperature control element based on the temperature detected by the temperature detection unit. Is provided.

透過型光学素子の温度制御方法は、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光をコリメートするコリメートレンズと、前記コリメートレンズでコリメートされたレーザ光の光路を曲げるための透過型光学素子と、前記透過型光学素子で曲げられたレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズとを備えたレーザ装置の透過型光学素子の温度制御方法であって、前記透過型光学素子の複数の辺に対応して配置された複数の温度検出部により前記透過型光学素子の対応する辺の温度を検出する温度検出工程と、前記透過型光学素子の前記複数の辺に対応して配置された複数の温調素子により、前記透過型光学素子の対応する辺の温度を調整する温度調整工程と、前記透過型光学素子の前記複数の辺に、前記温度検出部で検出された温度に基づき温度制御部により前記温調素子を制御することにより前記透過型光学素子の対応する辺の温度を制御する温度制御工程とを備える。   The temperature control method of the transmission optical element includes a semiconductor laser that emits laser light, a collimating lens that collimates the laser light from the semiconductor laser, and a transmission type that bends the optical path of the laser light collimated by the collimating lens. A temperature control method for a transmission-type optical element of a laser device, comprising: an optical element; and a condensing lens that condenses the laser beam bent by the transmission-type optical element and couples the laser light to a fiber. A temperature detecting step of detecting a temperature of a corresponding side of the transmission-type optical element by a plurality of temperature detection units arranged corresponding to a plurality of sides of the element, and corresponding to the plurality of sides of the transmission-type optical element A temperature adjusting step of adjusting the temperature of the corresponding side of the transmission type optical element by the plurality of temperature adjustment elements arranged in the same direction; By controlling the temperature control device by a temperature control unit based on the detected temperature in parts and a temperature control step of controlling the temperature of the corresponding side of the transmissive optical element.

本発明によれば、温度制御部は、温度検出部で検出された温度に基づき温調素子を制御することにより透過型光学素子の温度を所定の温度に制御するので、光路長が長い場合でもファイバ結合効率を安定化及び最適化することができる。   According to the present invention, since the temperature control unit controls the temperature of the transmission optical element to a predetermined temperature by controlling the temperature control element based on the temperature detected by the temperature detection unit, even when the optical path length is long, Fiber coupling efficiency can be stabilized and optimized.

また、温度制御部は、透過型光学素子の前記複数の辺に、温度検出部で検出された温度に基づき温調素子を制御することにより透過型光学素子の対応する辺の温度を制御するので、透過型光学素子内の温度勾配に応じて屈折率分布が生じ、透過型光学素子内の光路が曲げられる。即ち、透過型光学素子の温度制御によりファイバ結合効率を調整することができる。   In addition, the temperature control unit controls the temperature of the corresponding side of the transmission optical element by controlling the temperature control element on the plurality of sides of the transmission optical element based on the temperature detected by the temperature detection unit. The refractive index distribution is generated according to the temperature gradient in the transmission optical element, and the optical path in the transmission optical element is bent. That is, the fiber coupling efficiency can be adjusted by controlling the temperature of the transmission optical element.

図１は本発明の実施例１のレーザ装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a laser device according to a first embodiment of the present invention. 図２は本発明の実施例２のレーザ装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a laser device according to a second embodiment of the present invention. 図３は本発明の実施例２の変形例のレーザ装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a laser device according to a modification of the second embodiment of the present invention. 図４は本発明の実施例３のレーザ装置を側面から見た構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a laser device according to a third embodiment of the present invention as viewed from a side. 図５は本発明の実施例３のレーザ装置を下側から見た構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of the laser device according to the third embodiment of the present invention as viewed from below.

（実施例１）
以下、本発明の実施形態に係るレーザ装置を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例１のレーザ装置の構成図である。(Example 1)
Hereinafter, a laser device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a laser device according to a first embodiment of the present invention.

実施例１のレーザ装置は、半導体レーザ１、コリメートレンズ２、プリズム３、ホルダ４、集光レンズ５、ファイバ６、ペルチェ素子７、ヒートシンク８、サーミスタ９、温度制御部１０を備えている。   The laser device according to the first embodiment includes a semiconductor laser 1, a collimator lens 2, a prism 3, a holder 4, a condenser lens 5, a fiber 6, a Peltier element 7, a heat sink 8, a thermistor 9, and a temperature controller 10.

半導体レーザ１は、レーザ光を出射する。コリメートレンズ２は、半導体レーザ１からのレーザ光をコリメートする。   The semiconductor laser 1 emits laser light. The collimating lens 2 collimates the laser light from the semiconductor laser 1.

プリズム３は、本発明の透過型光学素子に対応し、例えば縦に長い４つの辺と４つの辺に対して傾斜した２つの斜辺とからなり、コリメートレンズ２でコリメートされたレーザ光の光路を２つの斜辺で曲げて、集光レンズ５に導く。   The prism 3 corresponds to the transmission type optical element of the present invention, and includes, for example, four vertically long sides and two oblique sides inclined with respect to the four sides. The prism 3 forms an optical path of the laser beam collimated by the collimator lens 2. It is bent at two oblique sides and led to the condenser lens 5.

集光レンズ５は、プリズム３で曲げられたレーザ光を集光してファイバ１のコアに結合する。プリズム３は、ホルダ４に固定されており、プリズム３の周辺部で且つホルダ４内にサーミスタ９が設けられている。サーミスタ９は、本発明の温度検出部に対応し、プリズム３の温度を検出する。   The condenser lens 5 condenses the laser beam bent by the prism 3 and couples the laser beam to the core of the fiber 1. The prism 3 is fixed to the holder 4, and a thermistor 9 is provided around the prism 3 and in the holder 4. The thermistor 9 corresponds to the temperature detector of the present invention, and detects the temperature of the prism 3.

ホルダ４にはペルチェ素子７が取り付けられており、ペルチェ素子７は、本発明の温調素子に対応し、ホルダ４内のプリズム３の温度を調整する。温調素子は、ペルチェ素子７以外の素子を用いてもよい。   The Peltier element 7 is attached to the holder 4, and the Peltier element 7 adjusts the temperature of the prism 3 in the holder 4 corresponding to the temperature control element of the present invention. An element other than the Peltier element 7 may be used as the temperature control element.

ペルチェ素子７には、ペルチェ素子７の放熱を行うヒートシンク８が取り付けられている。温度制御部１０は、サーミスタ９で検出された温度に基づきペルチェ素子７を制御することによりプリズム３の温度を所定の温度に制御する。   A heat sink 8 for dissipating heat from the Peltier device 7 is attached to the Peltier device 7. The temperature control unit 10 controls the temperature of the prism 3 to a predetermined temperature by controlling the Peltier element 7 based on the temperature detected by the thermistor 9.

このように実施例１のレーザ装置によれば、温度制御部１０は、サーミスタ９で検出された温度に基づきペルチェ素子７を制御することによりプリズム３の温度を所定の温度に制御し、プリズム内の屈折率分布の変動を抑制することができる。   As described above, according to the laser apparatus of the first embodiment, the temperature control unit 10 controls the temperature of the prism 3 to a predetermined temperature by controlling the Peltier element 7 based on the temperature detected by the thermistor 9, Of the refractive index distribution can be suppressed.

従って、プリズム３を用いてビーム伝搬を行っても、特に、光路長が長い場合でもファイバ結合効率を安定化及び最適化することができる。   Therefore, even when the beam is propagated by using the prism 3, the fiber coupling efficiency can be stabilized and optimized even when the optical path length is long.

（実施例２）
図２は本発明の実施例２のレーザ装置の構成図である。図２（ａ）は実施例２のレーザ装置の正面図、図２（ｂ）は実施例２のレーザ装置の上面図である。図２に示す実施例２のレーザ装置は、図１に示す実施例１のレーザ装置に対して、以下の点が異なる。(Example 2)
FIG. 2 is a configuration diagram of a laser device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2A is a front view of the laser device of the second embodiment, and FIG. 2B is a top view of the laser device of the second embodiment. The laser device of the second embodiment shown in FIG. 2 is different from the laser device of the first embodiment shown in FIG.

プリズム３の辺３ａにはホルダ４ａが配置され、プリズム３の辺３ｂにはホルダ４ｂが配置され、プリズム３は、ホルダ４ａ，４ｂにより固定されている。ホルダ４ａ内にはサーミスタ９ａが配置され、ホルダ４ｂ内にはサーミスタ９ｂが配置されている。   A holder 4a is disposed on a side 3a of the prism 3, a holder 4b is disposed on a side 3b of the prism 3, and the prism 3 is fixed by the holders 4a and 4b. A thermistor 9a is arranged in the holder 4a, and a thermistor 9b is arranged in the holder 4b.

サーミスタ９ａは、プリズム３の辺３ａの温度を検出して、第１温度情報を温度制御部１０に出力する。サーミスタ９ｂは、プリズム３の辺３ｂの温度を検出して、第２温度情報を温度制御部１０に出力する。   The thermistor 9a detects the temperature of the side 3a of the prism 3 and outputs first temperature information to the temperature control unit 10. The thermistor 9b detects the temperature of the side 3b of the prism 3 and outputs second temperature information to the temperature control unit 10.

ペルチェ素子７ａは、プリズム３の辺３ａ及びホルダ４ａに対応して配置され、ホルダ４ａを介してプリズム３の辺３ａの温度を調整する。ペルチェ素子７ｂは、プリズム３の辺３ｂ及びホルダ４ｂに対応して配置され、ホルダ４ｂを介してプリズム３の辺３ｂの温度を調整する。   The Peltier element 7a is arranged corresponding to the side 3a of the prism 3 and the holder 4a, and adjusts the temperature of the side 3a of the prism 3 via the holder 4a. The Peltier element 7b is arranged corresponding to the side 3b of the prism 3 and the holder 4b, and adjusts the temperature of the side 3b of the prism 3 via the holder 4b.

温度制御部１０は、サーミスタ９ａで検出された第１温度情報に基づきペルチェ素子７ａを制御することによりプリズム３の辺３ａの温度を制御し、サーミスタ９ｂで検出された第２温度情報に基づきペルチェ素子７ｂを制御することによりプリズム３の辺３ｂの温度を制御する。   The temperature controller 10 controls the temperature of the side 3a of the prism 3 by controlling the Peltier element 7a based on the first temperature information detected by the thermistor 9a, and controls the Peltier based on the second temperature information detected by the thermistor 9b. The temperature of the side 3b of the prism 3 is controlled by controlling the element 7b.

このように実施例２のレーザ装置の動作、即ち、プリズムの温度制御方法を説明する。まず、サーミスタ９ａは、プリズム３の辺３ａの温度を検出して、第１温度情報を温度制御部１０に出力する。サーミスタ９ｂは、プリズム３の辺３ｂの温度を検出して、第２温度情報を温度制御部１０に出力する。   The operation of the laser apparatus according to the second embodiment, that is, a method of controlling the temperature of the prism will be described. First, the thermistor 9 a detects the temperature of the side 3 a of the prism 3 and outputs first temperature information to the temperature control unit 10. The thermistor 9b detects the temperature of the side 3b of the prism 3 and outputs second temperature information to the temperature control unit 10.

ペルチェ素子７ａは、プリズム３の辺３ａの温度を調整する。ペルチェ素子７ｂは、プリズム３の辺３ｂの温度を調整する。   The Peltier element 7 a adjusts the temperature of the side 3 a of the prism 3. The Peltier element 7b adjusts the temperature of the side 3b of the prism 3.

さらに、温度制御部１０は、サーミスタ９ａで検出された第１温度情報に基づきペルチェ素子７ａを制御することによりプリズム３の辺３ａの温度を制御する。温度制御部１０は、サーミスタ９ｂで検出された第２温度情報に基づきペルチェ素子７ｂを制御することによりプリズム３の辺３ｂの温度を制御する。例えば、温度制御部１０は、プリズム３の辺３ａの温度とプリズム３の辺３ｂの温度とを同じ温度に制御することができる。   Further, the temperature control unit 10 controls the temperature of the side 3a of the prism 3 by controlling the Peltier element 7a based on the first temperature information detected by the thermistor 9a. The temperature controller 10 controls the temperature of the side 3b of the prism 3 by controlling the Peltier element 7b based on the second temperature information detected by the thermistor 9b. For example, the temperature control unit 10 can control the temperature of the side 3a of the prism 3 and the temperature of the side 3b of the prism 3 to the same temperature.

また、温度制御部１０は、プリズム３の辺３ａの温度とプリズム３の辺３ｂの温度とに温度差を付けるように制御することができる。この場合には、プリズム３内の屈折率分布の変化に伴い、光の方向を制御することができる。従って、プリズム３の温度制御によりファイバ結合効率を調整することができる。   Further, the temperature control unit 10 can control the temperature of the side 3a of the prism 3 and the temperature of the side 3b of the prism 3 so as to provide a temperature difference. In this case, the direction of light can be controlled according to the change in the refractive index distribution in the prism 3. Therefore, the fiber coupling efficiency can be adjusted by controlling the temperature of the prism 3.

また、温度制御部１０は、ファイバ６のコアへ入射する光量が最大となるように、即ち、ファイバ結合効率が最大になるように、プリズム３の辺３ａの温度とプリズム３の辺３ｂの温度とを制御するようにしても良い。このように制御すれば、ファイバ結合効率を最大にすることができる。   In addition, the temperature controller 10 controls the temperature of the side 3a of the prism 3 and the temperature of the side 3b of the prism 3 so that the amount of light incident on the core of the fiber 6 is maximized, that is, the fiber coupling efficiency is maximized. May be controlled. With such control, the fiber coupling efficiency can be maximized.

また、例えば、プリズム３の上面と下面の温度を制御する場合、上面の温度を下面の温度よりも高くすると、プリズム３の温度勾配に応じて屈折率分布が生じ、プリズム３内の光路が真直ぐではなく、上方向に曲げられる。これによれば、プリズム３の温度制御によりファイバ結合効率を調整することができる。   For example, when controlling the temperature of the upper surface and the lower surface of the prism 3, if the temperature of the upper surface is higher than the temperature of the lower surface, a refractive index distribution is generated according to the temperature gradient of the prism 3, and the optical path in the prism 3 is straightened. Not bent upwards. According to this, the fiber coupling efficiency can be adjusted by controlling the temperature of the prism 3.

（実施例２の変形例）
図３は本発明の実施例２の変形例のレーザ装置の構成図である。図３に示す実施例２の変形例のレーザ装置は、プリズム３の辺３ａ，３ｂとは別の辺３ｃに対応してサーミスタ９ａが配置されている。また、プリズム３の辺３ａ，３ｂとは別の辺３ｄに対応してサーミスタ９ｂが配置されている。(Modification of Embodiment 2)
FIG. 3 is a configuration diagram of a laser device according to a modification of the second embodiment of the present invention. In a laser device according to a modification of the second embodiment shown in FIG. 3, a thermistor 9a is arranged corresponding to a side 3c different from the sides 3a and 3b of the prism 3. Further, a thermistor 9b is arranged corresponding to a side 3d different from the sides 3a and 3b of the prism 3.

サーミスタ９ａは、プリズム３の辺３ｃの温度を検出して、第３温度情報を温度制御部１０に出力する。サーミスタ９ｂは、プリズム３の辺３ｄの温度を検出して、第４温度情報を温度制御部１０に出力する。   The thermistor 9a detects the temperature of the side 3c of the prism 3, and outputs third temperature information to the temperature control unit 10. The thermistor 9b detects the temperature of the side 3d of the prism 3 and outputs fourth temperature information to the temperature control unit 10.

ペルチェ素子７ａは、プリズム３の辺３ｃに対応して配置され、プリズム３の辺３ｃの温度を調整する。ペルチェ素子７ｂは、プリズム３の辺３ｄに対応して配置され、プリズム３の辺３ｄの温度を調整する。ペルチェ素子７ａの外側にホルダ４ａが配置され、ペルチェ素子７ｂの外側にホルダ４ｂが配置されている。   The Peltier element 7a is arranged corresponding to the side 3c of the prism 3, and adjusts the temperature of the side 3c of the prism 3. The Peltier element 7b is arranged corresponding to the side 3d of the prism 3, and adjusts the temperature of the side 3d of the prism 3. The holder 4a is arranged outside the Peltier element 7a, and the holder 4b is arranged outside the Peltier element 7b.

温度制御部１０は、サーミスタ９ａで検出された第３温度情報に基づきペルチェ素子７ａを制御することによりプリズム３の辺３ｃの温度を制御し、サーミスタ９ｂで検出された第４温度情報に基づきペルチェ素子７ｂを制御することによりプリズム３の辺３ｄの温度を制御する。   The temperature control unit 10 controls the temperature of the side 3c of the prism 3 by controlling the Peltier element 7a based on the third temperature information detected by the thermistor 9a, and controls the Peltier based on the fourth temperature information detected by the thermistor 9b. The temperature of the side 3d of the prism 3 is controlled by controlling the element 7b.

また、温度制御部１０は、ファイバ６のコアへ入射する光量が最大となるように、即ち、ファイバ結合効率が最大になるように、プリズム３の辺３ｃの温度とプリズム３の辺３ｄの温度とを制御する。   Further, the temperature controller 10 controls the temperature of the side 3c of the prism 3 and the temperature of the side 3d of the prism 3 so that the amount of light incident on the core of the fiber 6 is maximized, that is, the fiber coupling efficiency is maximized. And control.

このように実施例２の変形例のレーザ装置によれば、実施例２のレーザ装置の動作と同様に動作し、且つ同様な効果が得られる。   As described above, according to the laser device of the modified example of the second embodiment, the operation is the same as that of the laser device of the second embodiment, and the same effect is obtained.

（実施例３）
図４は本発明の実施例３のレーザ装置を側面から見た構成図である。図５は本発明の実施例３のレーザ装置を下側から見た構成図でプリズム３Ａ，３Ｂの周辺のみを示す図ある。(Example 3)
FIG. 4 is a configuration diagram of a laser device according to a third embodiment of the present invention as viewed from a side. FIG. 5 is a configuration diagram of the laser device according to the third embodiment of the present invention as viewed from below, showing only the periphery of the prisms 3A and 3B.

レーザ装置は、複数の半導体レーザ１ａ〜１ｄ、複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｄ、複数のプリズム３Ａ〜３Ｄ、集光レンズ５、ファイバ６を備えている。   The laser device includes a plurality of semiconductor lasers 1a to 1d, a plurality of collimating lenses 2a to 2d, a plurality of prisms 3A to 3D, a condenser lens 5, and a fiber 6.

複数の半導体レーザ１ａ〜１ｄの各々は、図４に示すように複数のレーザ素子からなり、複数のレーザ素子の各々は、レーザ光を出射する。   Each of the plurality of semiconductor lasers 1a to 1d includes a plurality of laser elements as shown in FIG. 4, and each of the plurality of laser elements emits a laser beam.

複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｄは、複数の半導体レーザ１ａ〜１ｄに対応して配置されている。複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｄの各々は、図４に示すように複数のコリメートレンズ素子からなり、複数のコリメートレンズ素子は、複数のレーザ素子からのレーザ光をコリメートする。   The plurality of collimating lenses 2a to 2d are arranged corresponding to the plurality of semiconductor lasers 1a to 1d. Each of the plurality of collimating lenses 2a to 2d includes a plurality of collimating lens elements as shown in FIG. 4, and the plurality of collimating lens elements collimate the laser beams from the plurality of laser elements.

複数のプリズム３Ａ〜３Ｄは、複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｄに対応して配置され、ホルダ４Ａ〜４Ｄに固定され、コリメートレンズ２ａ〜２ｄでコリメートされたレーザ光の光路を曲げる。プリズム３Ａ，３Ｄは、プリズム３Ｂ，３Ｃよりも大きい。   The plurality of prisms 3A to 3D are arranged corresponding to the plurality of collimating lenses 2a to 2d, fixed to holders 4A to 4D, and bend the optical path of the laser light collimated by the collimating lenses 2a to 2d. Prisms 3A and 3D are larger than prisms 3B and 3C.

集光レンズ５は、複数のプリズム３Ａ〜３Ｄで曲げられた複数のレーザ光を集光してファイバ６に結合する。   The condenser lens 5 condenses the plurality of laser beams bent by the plurality of prisms 3A to 3D and couples the plurality of laser beams to the fiber 6.

図５では、プリズム３Ａ，３Ｂについて示す。プリズム３Ａの辺３ａＡにはホルダ４ａＡが配置され、プリズム３Ａの辺３ｂＡにはホルダ４ｂＡが配置され、プリズム３Ａは、ホルダ４ａＡ，４ｂＡにより固定されている。ホルダ４ａＡ内にはサーミスタ９ａＡが配置され、ホルダ４ｂＡ内にはサーミスタ９ｂＡが配置されている。   FIG. 5 shows the prisms 3A and 3B. A holder 4aA is arranged on the side 3aA of the prism 3A, a holder 4bA is arranged on the side 3bA of the prism 3A, and the prism 3A is fixed by the holders 4aA and 4bA. A thermistor 9aA is arranged in the holder 4aA, and a thermistor 9bA is arranged in the holder 4bA.

サーミスタ９ａＡは、プリズム３Ａの辺３ａＡの温度を検出して、温度情報を温度制御部１０に出力する。サーミスタ９ｂＡは、プリズム３Ａの辺３ｂＡの温度を検出して、温度情報を温度制御部１０に出力する。   The thermistor 9aA detects the temperature of the side 3aA of the prism 3A and outputs temperature information to the temperature control unit 10. The thermistor 9bA detects the temperature of the side 3bA of the prism 3A and outputs temperature information to the temperature control unit 10.

ペルチェ素子７ａＡは、プリズム３Ａの辺３ａＡ及びホルダ４ａＡに対応して配置され、ホルダ４ａＡを介してプリズム３Ａの辺３ａＡの温度を調整する。ペルチェ素子７ｂＡは、プリズム３Ａの辺３ｂＡ及びホルダ４ｂＡに対応して配置され、ホルダ４ｂＡを介してプリズム３Ａの辺３ｂＡの温度を調整する。   The Peltier element 7aA is arranged corresponding to the side 3aA of the prism 3A and the holder 4aA, and adjusts the temperature of the side 3aA of the prism 3A via the holder 4aA. Peltier element 7bA is arranged corresponding to side 3bA of prism 3A and holder 4bA, and adjusts the temperature of side 3bA of prism 3A via holder 4bA.

温度制御部１０は、サーミスタ９ａＡで検出された温度情報に基づきペルチェ素子７ａＡを制御することによりプリズム３Ａの辺３ａＡの温度を制御し、サーミスタ９ｂＡで検出された温度情報に基づきペルチェ素子７ｂＡを制御することによりプリズム３Ａの辺３ｂＡの温度を制御する。   The temperature control unit 10 controls the temperature of the side 3aA of the prism 3A by controlling the Peltier element 7aA based on the temperature information detected by the thermistor 9aA, and controls the Peltier element 7bA based on the temperature information detected by the thermistor 9bA. Thus, the temperature of the side 3bA of the prism 3A is controlled.

また、温度制御部１０は、ファイバ６のコアへ入射する光量が最大となるように、即ち、ファイバ結合効率が最大になるように、プリズム３Ａの辺３ａＡの温度とプリズム３Ａの辺３ｂＡの温度とを制御する。   Further, the temperature control unit 10 controls the temperature of the side 3aA of the prism 3A and the temperature of the side 3bA of the prism 3A so that the amount of light incident on the core of the fiber 6 is maximized, that is, the fiber coupling efficiency is maximized. And control.

次に、プリズム３Ｂの辺３ａＢにはホルダ４ａＢが配置され、プリズム３Ｂの辺３ｂＢにはホルダ４ｂＢが配置され、プリズム３Ｂは、ホルダ４ａＢ，４ｂＢにより固定されている。ホルダ４ａＢ内にはサーミスタ９ａＢが配置され、ホルダ４ｂＢ内にはサーミスタ９ｂＢが配置されている。   Next, a holder 4aB is arranged on the side 3aB of the prism 3B, a holder 4bB is arranged on the side 3bB of the prism 3B, and the prism 3B is fixed by the holders 4aB and 4bB. A thermistor 9aB is arranged in the holder 4aB, and a thermistor 9bB is arranged in the holder 4bB.

サーミスタ９ａＢは、プリズム３Ｂの辺３ａＢの温度を検出して、温度情報を温度制御部１０に出力する。サーミスタ９ｂＢは、プリズム３Ｂの辺３ｂＢの温度を検出して、温度情報を温度制御部１０に出力する。   The thermistor 9aB detects the temperature of the side 3aB of the prism 3B and outputs temperature information to the temperature control unit 10. The thermistor 9bB detects the temperature of the side 3bB of the prism 3B and outputs temperature information to the temperature control unit 10.

ペルチェ素子７ａＢは、プリズム３Ｂの辺３ａＢ及びホルダ４ａＢに対応して配置され、ホルダ４ａＢを介してプリズム３Ｂの辺３ａＢの温度を調整する。ペルチェ素子７ｂＢは、プリズム３Ｂの辺３ｂＢ及びホルダ４ｂＢに対応して配置され、ホルダ４ｂＢを介してプリズム３Ｂの辺３ｂＢの温度を調整する。   Peltier element 7aB is arranged corresponding to side 3aB of prism 3B and holder 4aB, and adjusts the temperature of side 3aB of prism 3B via holder 4aB. Peltier element 7bB is arranged corresponding to side 3bB of prism 3B and holder 4bB, and adjusts the temperature of side 3bB of prism 3B via holder 4bB.

温度制御部１０は、サーミスタ９ａＢで検出された温度情報に基づきペルチェ素子７ａＢを制御することによりプリズム３Ｂの辺３ａＢの温度を制御し、サーミスタ９ｂＢで検出された温度情報に基づきペルチェ素子７ｂＢを制御することによりプリズム３Ｂの辺３ｂＢの温度を制御する。   The temperature control unit 10 controls the temperature of the side 3aB of the prism 3B by controlling the Peltier element 7aB based on the temperature information detected by the thermistor 9aB, and controls the Peltier element 7bB based on the temperature information detected by the thermistor 9bB. Thus, the temperature of the side 3bB of the prism 3B is controlled.

また、温度制御部１０は、ファイバ６のコアへ入射する光量が最大となるように、即ち、ファイバ結合効率が最大になるように、プリズム３Ｂの辺３ａＢの温度とプリズム３Ｂの辺３ｂＢの温度とを制御する。   Further, the temperature controller 10 controls the temperature of the side 3aB of the prism 3B and the temperature of the side 3bB of the prism 3B so that the amount of light incident on the core of the fiber 6 is maximized, that is, the fiber coupling efficiency is maximized. And control.

なお、プリズム３Ｃ，３Ｄについては、図示していないが、プリズム３Ａ，３Ｂと同様である。   Although not shown, the prisms 3C and 3D are the same as the prisms 3A and 3B.

このように構成された実施例３のレーザ装置によれば、プリズム３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄの各々のプリズム毎に、温度制御部１０がプリズムの２つの辺の温度を制御することで、プリズム内部の屈折率分布を変更させる。   According to the laser apparatus of Embodiment 3 configured as described above, the temperature control unit 10 controls the temperature of the two sides of the prism for each of the prisms 3A, 3B, 3C, and 3D, and thus the prism Change the internal refractive index distribution.

プリズム３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄの各々のプリズム毎に、光路を調整することで、各半導体レーザ１ａ〜１ｄの個体差、集光レンズ５の収差を補正することができ、各々のプリズム３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄについて、ファイバ結合効率を最適化して全体として高い出力を得ることができる。   By adjusting the optical path for each of the prisms 3A, 3B, 3C, and 3D, individual differences between the semiconductor lasers 1a to 1d and aberration of the condenser lens 5 can be corrected. For 3B, 3C, and 3D, the fiber coupling efficiency can be optimized to obtain a high output as a whole.

なお、実施例１乃至実施例３のレーザ装置では、プリズム３の２つの辺の温度を制御したが、これに限定されることなく、プリズム３の３つ以上の辺の温度を制御しても良い。この場合には、各辺に対応させて、ホルダ、サーミスタ、ペルチェ素子、ヒートシンクを配置する必要がある。   In the laser apparatuses according to the first to third embodiments, the temperatures of two sides of the prism 3 are controlled. However, the present invention is not limited to this, and the temperatures of three or more sides of the prism 3 may be controlled. good. In this case, it is necessary to arrange a holder, a thermistor, a Peltier element, and a heat sink corresponding to each side.

また、実施例１乃至実施例３のレーザ装置では、プリズム３を用いたが、プリズム３の代わりに、ビームスプリッタを用いても良い。   Although the prisms 3 are used in the laser apparatuses according to the first to third embodiments, a beam splitter may be used instead of the prism 3.

本発明は、ファイバ結合型レーザ装置に適用可能である。   The present invention is applicable to a fiber-coupled laser device.

Claims (7)

レーザ光を出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザからのレーザ光をコリメートするコリメートレンズと、
前記コリメートレンズでコリメートされたレーザ光の光路を曲げるための透過型光学素子と、
前記透過型光学素子で曲げられたレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズと、
前記透過型光学素子の温度を検出する温度検出部と、
前記透過型光学素子の温度を調整する温調素子と、
前記温度検出部で検出された温度に基づき前記温調素子を制御することにより前記透過型光学素子の温度を所定の温度に制御する温度制御部と、
を備えるレーザ装置。A semiconductor laser that emits laser light;
A collimating lens for collimating the laser light from the semiconductor laser,
A transmission optical element for bending the optical path of the laser beam collimated by the collimating lens,
A condenser lens for condensing the laser light bent by the transmission optical element and coupling the laser light to a fiber,
A temperature detector for detecting the temperature of the transmission optical element,
A temperature control element for adjusting the temperature of the transmission optical element;
A temperature control unit that controls the temperature of the transmission optical element to a predetermined temperature by controlling the temperature control element based on the temperature detected by the temperature detection unit;
A laser device comprising: レーザ光を出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザからのレーザ光をコリメートするコリメートレンズと、
前記コリメートレンズでコリメートされたレーザ光の光路を曲げるための透過型光学素子と、
前記透過型光学素子で曲げられたレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズと、
前記透過型光学素子の複数の辺に対応して配置され、前記透過型光学素子の対応する辺の温度を検出する複数の温度検出部と、
前記透過型光学素子の前記複数の辺に対応して配置され、前記透過型光学素子の対応する辺の温度を調整する複数の温調素子と、
前記透過型光学素子の前記複数の辺に、前記温度検出部で検出された温度に基づき前記温調素子を制御することにより前記透過型光学素子の対応する辺の温度を制御する温度制御部と、
を備えるレーザ装置。A semiconductor laser that emits laser light;
A collimating lens for collimating the laser light from the semiconductor laser,
A transmission optical element for bending the optical path of the laser beam collimated by the collimating lens,
A condenser lens for condensing the laser light bent by the transmission optical element and coupling the laser light to a fiber,
A plurality of temperature detectors arranged corresponding to a plurality of sides of the transmission optical element, and detecting a temperature of a corresponding side of the transmission optical element,
A plurality of temperature control elements arranged to correspond to the plurality of sides of the transmission optical element, and adjusting a temperature of a corresponding side of the transmission optical element;
A temperature control unit that controls the temperature of the corresponding side of the transmission optical element by controlling the temperature control element based on the temperature detected by the temperature detection unit on the plurality of sides of the transmission optical element. ,
A laser device comprising: 前記温度制御部は、前記ファイバのコアへ入射する光量が最大となるように前記透過型光学素子の複数の辺の温度を制御する請求項２記載のレーザ装置。   3. The laser device according to claim 2, wherein the temperature control unit controls the temperatures of a plurality of sides of the transmission optical element such that the amount of light incident on the core of the fiber is maximized. 4. レーザ光を出射する複数の半導体レーザと、
前記複数の半導体レーザに対応して配置され、前記半導体レーザからのレーザ光をコリメートする複数のコリメートレンズと、
前記複数のコリメートレンズに対応して配置され、前記コリメートレンズでコリメートされたレーザ光の光路を曲げるための複数の透過型光学素子と、
前記複数の透過型光学素子で曲げられた複数のレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズと、
各々の前記透過型光学素子の複数の辺に対応して配置され、各々の前記透過型光学素子の対応する辺の温度を検出する複数の温度検出部と、
各々の前記透過型光学素子の前記複数の辺に対応して配置され、各々の前記透過型光学素子の対応する辺の温度を調整する複数の温調素子と、
各々の前記透過型光学素子の各辺毎に、前記温度検出部で検出された温度に基づき前記温調素子を制御することにより前記透過型光学素子の対応する辺の温度を制御する温度制御部と、
を備えるレーザ装置。A plurality of semiconductor lasers for emitting laser light,
A plurality of collimating lenses arranged corresponding to the plurality of semiconductor lasers and collimating laser light from the semiconductor laser,
A plurality of transmission optical elements arranged to correspond to the plurality of collimating lenses, and for bending an optical path of laser light collimated by the collimating lens,
A condenser lens for condensing a plurality of laser beams bent by the plurality of transmission optical elements and coupling the converged laser light to a fiber,
A plurality of temperature detection units arranged corresponding to a plurality of sides of each of the transmission optical elements, and detecting a temperature of a corresponding side of each of the transmission optical elements,
A plurality of temperature control elements arranged to correspond to the plurality of sides of each transmission optical element, and adjusting a temperature of a corresponding side of each transmission optical element;
A temperature control unit for controlling the temperature of the corresponding side of the transmission optical element by controlling the temperature control element based on the temperature detected by the temperature detection unit for each side of each transmission optical element; When,
A laser device comprising: 前記温度制御部は、前記ファイバのコアへ入射する光量が最大となるように前記透過型光学素子の複数の辺の温度を制御する請求項４記載のレーザ装置。   5. The laser device according to claim 4, wherein the temperature controller controls the temperatures of a plurality of sides of the transmission optical element so that the amount of light incident on the core of the fiber becomes maximum. レーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光をコリメートするコリメートレンズと、前記コリメートレンズでコリメートされたレーザ光の光路を曲げるための透過型光学素子と、前記透過型光学素子で曲げられたレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズとを備えたレーザ装置の透過型光学素子の温度制御方法であって、
前記透過型光学素子の複数の辺に対応して配置された複数の温度検出部により前記透過型光学素子の対応する辺の温度を検出する温度検出工程と、
前記透過型光学素子の前記複数の辺に対応して配置された複数の温調素子により、前記透過型光学素子の対応する辺の温度を調整する温度調整工程と、
前記透過型光学素子の前記複数の辺に、前記温度検出部で検出された温度に基づき温度制御部により前記温調素子を制御することにより前記透過型光学素子の対応する辺の温度を制御する温度制御工程と、
を備える透過型光学素子の温度制御方法。A semiconductor laser that emits laser light, a collimating lens that collimates the laser light from the semiconductor laser, a transmission optical element for bending the optical path of the laser light collimated by the collimating lens, and a transmission optical element. A method for controlling the temperature of a transmission optical element of a laser device, comprising: a condenser lens for condensing a bent laser beam and coupling the laser beam to a fiber,
A temperature detecting step of detecting a temperature of a corresponding side of the transmission optical element by a plurality of temperature detection units arranged corresponding to a plurality of sides of the transmission optical element;
A plurality of temperature control elements arranged corresponding to the plurality of sides of the transmission optical element, a temperature adjustment step of adjusting a temperature of a corresponding side of the transmission optical element;
The plurality of sides of the transmission type optical element are controlled by the temperature control unit based on the temperature detected by the temperature detection unit to control the temperature of the corresponding side of the transmission type optical element. A temperature control step;
A temperature control method for a transmission optical element, comprising: 前記温度制御部は、前記ファイバのコアへ入射する光量が最大となるように前記透過型光学素子の複数の辺の温度を制御する請求項６記載の透過型光学素子の温度制御方法。   7. The method according to claim 6, wherein the temperature controller controls the temperatures of a plurality of sides of the transmission optical element so that the amount of light incident on the core of the fiber becomes maximum.
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