WO2021039131A1 - レーザモジュール及びファイバレーザ装置 - Google Patents

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semiconductor laser
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laser
wavelength
light emitted
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正裕 内山
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株式会社フジクラ
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    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
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    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30

Definitions

  • the present invention relates to a laser module and a fiber laser device, and particularly relates to a laser module that collects and outputs laser light emitted from a plurality of semiconductor laser elements.
  • a laser module that collects laser light emitted from a plurality of semiconductor laser elements and outputs a high-power laser light has been known. Since the oscillation wavelength of the semiconductor laser element used in such a laser module fluctuates due to manufacturing variations and has temperature dependence, in order to stably output laser light of a desired wavelength, each of them is used. It is necessary to lock the wavelength of the laser beam output from the semiconductor laser element of the above to a specific wavelength.
  • a specific wavelength stabilizing element called Volume Bragg Grating (VBG) whose refractive index changes periodically at a predetermined lattice interval is used.
  • VBG Volume Bragg Grating
  • a method of selectively reflecting a wavelength is known (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 1A is a diagram schematically showing an example of the configuration of a conventional laser module using such a VBG.
  • laser light B is emitted from a plurality of semiconductor laser elements 510 on submounts 500 arranged at different heights.
  • the laser beam B is collimated by the fast-axis collimating lens 520 and the slow-axis collimating lens 530, and its propagation direction is changed by 90 degrees by the mirror 540.
  • the direction-changed laser beam B is condensed by the fast-axis condensing lens 550 and the slow-axis condensing lens 560 and coupled to the optical fiber 570.
  • a wavelength stabilizing element (VBG) 590 is arranged between the mirror 540A located closest to the first-axis condensing lens 550, the first-axis condensing lens, and the 550.
  • the wavelength stabilizing element 590 is configured to reflect a specific wavelength of the laser beam B from the mirror 540.
  • an external resonator is formed between the reflecting surface of the wavelength stabilizing element 590 and the reflecting end surface of the active layer of the semiconductor laser element 510, and the narrowed wavelength laser light B'is the wavelength stabilizing element 590. Is output toward the first-axis condenser lens 550.
  • the optical path lengths from the respective semiconductor laser elements 510 to the wavelength stabilizing element 590 are different.
  • the optical path length from the semiconductor laser element 510A to the wavelength stabilizing element 590 is the shortest, and the optical path length from the semiconductor laser element 510F to the wavelength stabilizing element 590 is the longest.
  • the difference between these optical path lengths is D max .
  • Such a difference in the optical path length can cause a decrease in the coupling efficiency of the laser beam B'to the optical fiber 570.
  • the long optical path length that is, the long resonator length tends to increase the waveguide loss of the external resonator and deteriorate the efficiency of the resonator.
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art, and a first object of the present invention is to provide an inexpensive laser module capable of stably outputting a laser beam having a desired wavelength. ..
  • a second object of the present invention is to provide an inexpensive fiber laser apparatus capable of stably outputting a laser beam having a desired wavelength.
  • an inexpensive laser module capable of stably outputting a laser beam having a desired wavelength.
  • This laser module includes an optical fiber, a plurality of semiconductor laser elements, a condenser lens that collects laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements and couples them to the optical fiber, and the plurality of semiconductor laser elements.
  • a plurality of mirrors that reflect the laser light emitted from the corresponding semiconductor laser element and direct it toward the condenser lens, and a plurality of wavelengths that narrow the wavelength of the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements. It is equipped with a stabilizing element.
  • Each of the plurality of wavelength stabilizing elements is configured to narrow the wavelength of the laser light emitted from two or more different semiconductor laser elements among the plurality of semiconductor laser elements.
  • an inexpensive laser module capable of stably outputting a laser beam having a desired wavelength.
  • This laser module is emitted from an optical fiber, a plurality of first semiconductor laser elements, a plurality of corresponding second semiconductor laser elements among the plurality of first semiconductor laser elements, and the plurality of first semiconductor laser elements.
  • a condensing lens that condenses the laser light and the laser light emitted from the plurality of second semiconductor laser elements and couples them to the optical fiber, and the laser light emitted from the plurality of first semiconductor laser elements and the above.
  • a photosynthesis unit that synthesizes laser light emitted from a plurality of second semiconductor laser elements and directs them toward the condenser lens, and a photosynthesis unit that reflects laser light emitted from the plurality of second semiconductor laser elements and directs the light to the photosynthesis unit.
  • a plurality of second mirrors that reflect laser light emitted from a corresponding second semiconductor laser element among the laser elements and direct them toward the auxiliary mirror, the plurality of first semiconductor laser elements, and the plurality of second semiconductor laser elements.
  • Each of the plurality of wavelength stabilizing elements includes laser light emitted from one or more of the first semiconductor laser elements of the plurality of first semiconductor laser elements, and one or more of the plurality of second semiconductor laser elements. The wavelength of the laser light emitted from one or more second semiconductor laser elements corresponding to the first semiconductor laser element is narrowed.
  • an inexpensive fiber laser apparatus capable of stably outputting a laser beam having a desired wavelength.
  • This fiber laser apparatus includes an excitation light source including the above-mentioned laser module, and an amplification optical fiber connected to the above-mentioned optical fiber of the above-mentioned laser module and having a core to which rare earth element ions are added.
  • FIG. 1A is a diagram schematically showing an example of the configuration of a conventional laser module.
  • FIG. 1B is a diagram schematically showing another example of the configuration of a conventional laser module.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional plan view schematically showing the laser module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the optical path length between the wavelength stabilizing element and the semiconductor laser element and the beam width in the slow axis direction.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional plan view schematically showing the laser module according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of a fiber laser apparatus using the laser module according to the present invention.
  • FIGS. 2 to 6 the same or corresponding components are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. Further, in FIGS. 2 to 6, the scale and dimensions of each component may be exaggerated or some components may be omitted.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional plan view schematically showing the laser module 1 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the laser module 1 includes a housing 10, a stepped pedestal 12 arranged inside the housing 10, an optical fiber 14 extending inside the housing 10, and light.
  • a fiber mount 16 for fixing the fiber 14 and a cylindrical fiber holding portion 18 for holding the optical fiber 14 are included.
  • the optical fiber 14 is fixed on the fiber mount 16 by an adhesive 19 or the like.
  • a lid (not shown) is arranged on the upper part of the housing 10, and the internal space of the housing is sealed by the lid.
  • the pedestal 12 has six step portions 12A to 12F having different heights in the Z direction, and in the present embodiment, the step portions are gradually raised from the first step portion 12A in the ⁇ X direction. 12A to 12F are formed. Each stepped portions 12A ⁇ 12F are arranged submount 20, over each of the sub-mount 20, + Y direction the semiconductor laser device 22A ⁇ 22F which emits a laser beam L A ⁇ L F is placed on the ing.
  • the direction in which the laser beam is emitted from each of the semiconductor laser elements 22A to 22F toward the optical fiber 14 is referred to as the "downstream side", and the direction opposite to that. Is referred to as the "upstream side".
  • a mirror 28 that changes the propagation direction of F by 90 degrees is arranged.
  • the laser beam L A ⁇ L F reflected by the mirror 28 in the fast axis direction a first-axis condenser lens 32, the laser beam L a ⁇ slow axis converging lens 34 which condenses the slow axis direction is attached to the end face of the optical fiber 14 L F is disposed.
  • the laser module 1 in the present embodiment has wavelength stabilizing elements (VBG) 41 to 43 whose refractive index changes periodically at predetermined lattice intervals.
  • VBG wavelength stabilizing elements
  • These wavelength stabilizing elements 41 to 43 are configured to reflect a specific wavelength (for example, 976 nm).
  • the wavelength stabilizing element 41 is arranged on the + X direction side of the mirror 28 of the first stage portion 12A of the pedestal 12, and is arranged on the optical path of the two laser beams, that is, on the first stage portion 12A. It was located on the optical path of the laser beam L B emitted from the laser light L a and second stage of the semiconductor laser device 22B arranged in the stepped portion 12B is emitted from the semiconductor laser element 22A.
  • the wavelength stabilizing element 41 is disposed on the downstream side of the slow axis collimating lens 26 and the mirror 28 on the optical path of the optical path and the laser beam L B of the laser light L A.
  • the wavelength stabilizing element 42 is arranged on the + X direction side of the mirror 28 of the third stage portion 12C of the pedestal 12, and is arranged on the optical path of the two laser beams, that is, on the third stage portion 12C. It was located on the optical path of the laser beam L D emitted from the laser light L C and the semiconductor laser element 22D disposed in the stepped portion 12D of the fourth stage is emitted from the semiconductor laser device 22C. In other words, the wavelength stabilizing element 42 is disposed on the downstream side of the slow axis collimating lens 26 and the mirror 28 on the optical path of the optical path and the laser light L D of the laser beam L C.
  • the wavelength stabilizing element 43 is arranged on the + X direction side of the mirror 28 of the fifth stage portion 12E of the pedestal 12, and is arranged on the optical path of the two laser beams, that is, on the fifth stage portion 12E. It was located on the optical path of the laser beam L F emitted from the laser beam emitted L E and arranged semiconductor laser device 22F on the step portion 12F of the sixth-stage from the semiconductor laser device 22E. In other words, the wavelength stabilizing element 43 is disposed on the downstream side of the slow axis collimating lens 26 and the mirror 28 on the optical path of the optical path and the laser beam L F of the laser beam L E.
  • the semiconductor laser device 22A laser light L A emitted in the + Y direction from is collimated in the fast axis direction and slow axis direction by fast axis collimating lens 24 and the slow axis collimating lens 26, the mirror 28 It is turned 90 degrees and propagates in the + X direction.
  • the laser light L A back toward the semiconductor laser element 22A is reflected by the wavelength stabilizing element 41, an external resonator between the reflecting end face of the active layer of the reflecting surface and the semiconductor laser device 22A having a wavelength stabilizing element 41 Is formed.
  • the wavelength is narrowed laser beam L A 'is output from the wavelength stabilizing element 41 in the + X direction.
  • the laser beam L B emitted from the semiconductor laser element 22B in the + Y direction propagates through the fast axis collimating lens 24 and the slow axis collimating lens 26 after passing through, by the mirror 28 in the direction of 90 degrees turning has been the + X direction, It is reflected by the wavelength stabilizing element 41.
  • the laser beam L F emitted from the semiconductor laser element 22E + Y direction emitted from the laser beam L E and the semiconductor laser device 22F in the + Y direction respectively passed through the fast axis collimating lens 24 and the slow axis collimating lens 26 , 90 degrees turned by the mirror 28, propagated in the + X direction, reflected by the wavelength stabilizing element 43, and between the reflecting surface of the wavelength stabilizing element 43 and the reflecting end surface of the active layer of the semiconductor laser elements 22E and 22F.
  • An external resonator is formed.
  • the laser beam L E wavelength is narrowed '
  • L F' is outputted from the wavelength stabilizing element 43 in the + X direction.
  • the wavelength stabilizing element 41 in this embodiment is configured to narrowing the wavelength of the laser light L A, L B emitted from two different semiconductor laser device 22A, 22B
  • wavelength stabilizing element 42 is configured to narrowing the wavelength of the laser light L C, L D emitted from two different semiconductor laser device 22C, 22D
  • the wavelength stabilizing element 43 is configured to narrowing the wavelength of the laser beam L E, L F emitted different two semiconductor laser elements 22E, from 22F to each other.
  • These wavelength stabilization laser beam wavelength is narrowed by reduction elements 41 ⁇ 43 L A ' ⁇ L F' is condensed in fast axis by fast axis converging lens 32, further by the slow axis converging lens 34 It is focused on the slow axis.
  • these laser light L A ' ⁇ L F' are optically coupled to the end face of the optical fiber 14.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the optical path length of the laser beam between the semiconductor laser element 510 and the wavelength stabilizing element 590 and the beam width in the slow axis direction at a distance. As shown in FIG. 4, the beam width at a distance changes depending on the optical path length between the semiconductor laser element 510 and the wavelength stabilizing element 590. As described above, in the conventional configuration shown in FIG.
  • the wavelength is stable as compared with the conventional laser module shown in FIG. 1A.
  • the difference in optical path length between the chemical elements 41 to 43 and the semiconductor laser elements 22A to 22F can be reduced.
  • the optical path length between the wavelength stabilizing element 41 and the semiconductor laser element 22B is d 1 longer than the optical path length between the wavelength stabilizing element 41 and the semiconductor laser element 22A.
  • D max the maximum value of the difference in optical path length in the conventional laser module shown in FIG. 1A.
  • the wavelength stabilizing element 41 and the semiconductor laser element 22A adjacent to each other in the X direction It is preferable that the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element 22B is narrowed.
  • the wavelength stabilizing element 42 is preferably configured to narrow the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element 22C and the semiconductor laser element 22D that are adjacent to each other in the X direction.
  • the stabilizing element 43 is preferably configured to narrow the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element 22E and the semiconductor laser element 22F adjacent to each other in the X direction.
  • each of the plurality of wavelength stabilizing elements 41-43 since each of the plurality of wavelength stabilizing elements 41-43, the wavelength of the laser beam L A ⁇ L F emitted from two different semiconductor laser elements 22A ⁇ 22F are narrowed,
  • the number of wavelength stabilizing elements required can be reduced to half of the total number of semiconductor laser elements 22A to 22F, that is, three. Therefore, according to the present embodiment, the man-hours for installing the wavelength stabilizing element are reduced, so that the manufacturing cost of the laser module 1 can be suppressed.
  • each of the wavelength stabilizing elements 41 to 43 is arranged on the downstream side of the slow axis collimating lens 26, the laser light reflected by the respective wavelength stabilizing elements 41 to 43 is generated.
  • the slow-axis collimating lens 26 returns to the focal position of the slow-axis collimating lens 26, that is, the active layers of the semiconductor laser devices 22A to 22F. Therefore, the amount of laser light returning to the outside of the active layer of the semiconductor laser elements 22A to 22F is reduced, and an efficient external resonator can be formed.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional plan view schematically showing the laser module 101 according to the second embodiment of the present invention.
  • the laser module 101 has semiconductor laser elements 122A to 122F (second semiconductor laser element) in addition to the semiconductor laser elements 22A to 22F (first semiconductor laser element) in the first embodiment described above. That is, as shown in FIG. 5, each of the stepped portions 12A ⁇ 12F of the base 12 is disposed submount 120, on each of the sub-mount 120, the laser beam M A ⁇ M F in the -Y direction
  • the semiconductor laser elements 122A to 122F that emit light are mounted.
  • the semiconductor laser element 122A is arranged so as to face the semiconductor laser element 22A at the same height as the semiconductor laser element 22A, and the semiconductor laser element 122B faces the semiconductor laser element 22B at the same height as the semiconductor laser element 22B. It is arranged to do. Further, the semiconductor laser element 122C is arranged so as to face the semiconductor laser element 22C at the same height as the semiconductor laser element 22C, and the semiconductor laser element 122D is arranged at the same height as the semiconductor laser element 22D. It is arranged so as to face the. Further, the semiconductor laser element 122E is arranged so as to face the semiconductor laser element 22E at the same height as the semiconductor laser element 22E, and the semiconductor laser element 122F is arranged at the same height as the semiconductor laser element 22F. It is arranged so as to face the.
  • a mirror 128 that changes the propagation direction of F by 90 degrees is arranged.
  • a beam splitter 150 is arranged as a photosynthesizing unit for synthesizing and directing to the first axis condensing lens 32, and a semiconductor laser element is placed on the + X direction side of the mirror 128 on the first stage portion 12A of the pedestal 12.
  • auxiliary mirror 152 which directs the beam splitter 150 reflects the laser beam emitted by M a ⁇ M F from 122A ⁇ 122F are arranged.
  • a 1/2 wave plate (not shown) is arranged between the beam splitter 150 and the auxiliary mirror 152.
  • an optical component such as a dichroic mirror can be used instead of the beam splitter 150 shown in the present embodiment.
  • the laser module 101 in this embodiment has wavelength stabilizing elements 141 to 143 configured to reflect a specific wavelength (for example, 976 nm).
  • the wavelength stabilizing element 141 is arranged on the + X direction side of the mirror 28 (first mirror) and the mirror 128 (second mirror) of the first stage portion 12A of the pedestal 12, and extends in the Y direction.
  • the wavelength stabilizing element 141 four laser beam on the optical path, i.e., the laser light L A emitted from the semiconductor laser device 22A arranged in the first stage of the step portion 12A, facing the semiconductor laser device 22A the semiconductor laser element 122A laser beam L B emitted from the laser beam M a, arranged in the second stage of the stepped portion 12B the semiconductor laser device 22B emitted from the semiconductor laser element 122B that faces the semiconductor laser device 22B It is located on the optical path of the laser beam M B emitted.
  • the wavelength stabilizing element 141 the optical path of the laser beam L A, the optical path of the laser beam M A, the laser beam L B of the optical path, and corresponding slow axis collimating lens in the optical path of the laser beam M B It is located downstream of 26,126 and the corresponding mirrors 28,128.
  • the wavelength stabilizing element 142 is arranged on the + X direction side of the mirror 28 and the mirror 128 of the third stage portion 12C of the pedestal 12, and extends in the Y direction.
  • the wavelength stabilizing element 142 four laser beam on the optical path, i.e., the laser light L C emitted from the semiconductor laser device 22C which is disposed on the step portion 12C of the third stage, facing the semiconductor laser device 22C the semiconductor laser element 122C laser light L D emitted from the semiconductor laser element 22D disposed in the laser beam M C, 4-stage stepped portion 12D which is emitted from the semiconductor laser element 122D that faces the semiconductor laser element 22D It is located on the optical path of the laser beam M D emitted.
  • the wavelength stabilizing element 142, the optical path of the laser beam L C, the optical path of the laser beam M C, the optical path of the laser beam L D, and corresponding slow axis collimating lens in the optical path of the laser beam M D It is located downstream of 26,126 and the corresponding mirrors 28,128.
  • the wavelength stabilizing element 143 is arranged on the + X direction side of the mirror 28 and the mirror 128 of the fifth stage portion 12E of the pedestal 12, and extends in the Y direction.
  • the wavelength stabilizing element 143 four laser beam on the optical path, i.e., the laser beam L E emitted from the semiconductor laser element 22E disposed in the stepped portion 12E of the fifth stage, facing the semiconductor laser element 22E the semiconductor laser element laser beam M E emitted from 122E, 6-stage step portions 12F on the laser light L F emitted from the positioned semiconductor laser element 22F, the semiconductor laser element 122F opposite to the semiconductor laser device 22F It is located on the optical path of the laser beam M F emitted.
  • the wavelength stabilizing element 143 an optical path of the laser beam L E, the optical path of the laser beam M E, the laser beam L F of the optical path, and corresponding slow axis collimating lens in the optical path of the laser beam M F It is located downstream of 26,126 and the corresponding mirrors 28,128.
  • the semiconductor laser element 122B laser beam M B emitted in the -Y direction from propagates fast axis collimating lens 124 and the slow-axis collimating lens 126 after passing by the mirror 128 in the 90-degree direction change has been the + X direction
  • wavelength is narrowed laser beam M B 'by the wavelength stabilizing element 141.
  • the semiconductor laser element laser beam M E emitted in the -Y direction from 122E and a semiconductor laser element laser beam M F emitted in the -Y direction from 122F after passing through the first axis collimating lens 124 and the slow-axis collimating lens 126, respectively , by the mirror 128 propagates in the 90-degree direction change has been the + X direction, the laser beam M E wavelength by the wavelength stabilizing element 143 is narrowed ', M F' becomes.
  • Wavelength narrowed laser beam M A ' ⁇ M F' is 90 degrees diverted by the auxiliary mirror 152 propagates in the -Y direction, after being polarized by 1/2-wave plate, the beam splitter 150 is polarization combining the laser light L a ' ⁇ L F' is outputted to the fast axis condenser lens 32 by.
  • These laser light L A ' ⁇ L F' and M A ' ⁇ M F' in fast axis converging lens 32 is converged on the first axis, is focused on the slow axis further by the slow axis converging lens 34.
  • these laser light L A ' ⁇ L F' and M A ' ⁇ M F' are optically coupled to the end face of the optical fiber 14.
  • the wavelength stabilizing element 142 includes a laser light L C, L D emitted from the two semiconductor laser elements 22C, 22D adjacent to each other, these two semiconductor laser elements 22C, disposed 22D respectively same height two semiconductor laser elements 122C is, the laser beam M C emitted from 122D, is configured to narrowing the wavelength of M D, wavelength stabilizing element 143, two semiconductor laser elements adjacent to each other 22E, the laser beam L E emitted from 22F, L F and, the two semiconductor laser elements 22E, two semiconductor laser elements 122E disposed respectively 22F same height, the laser beam M emitted from 122F E, is configured to narrowing the wavelength of the M F.
  • the wavelength is stable as compared with the conventional laser module shown in FIG. 1A.
  • the difference in optical path length between the chemical elements 141 to 143 and the semiconductor laser elements 22A to 22F and 122A to 122F can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the fluctuation of the beam width in the slow axis direction that may occur due to the difference in the optical path length of the laser beam, and as a result, it is possible to suppress the decrease in the coupling efficiency of the laser beam to the optical fiber 14. Can be done.
  • each of the plurality of wavelength stabilizing elements 141 to 143 narrows the wavelength of the laser light emitted from the four different semiconductor laser elements, so that the wavelength stabilizing element is required.
  • the laser beam M A is emitted from the semiconductor laser element 22A ⁇ laser light L A ' ⁇ L F' emitted from 22F from the semiconductor laser element 122A ⁇ 122F ' ⁇ M F' Is synthesized by the beam splitter 150, so that it is possible to output a laser beam having a higher power than the laser module 1 of the first embodiment described above.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of a fiber laser apparatus using the laser module according to the present invention.
  • the fiber laser apparatus 401 shown in FIG. 6 includes an optical resonator 410, a plurality of forward excitation light sources 420A for introducing excitation light into the optical resonator 410 from the front of the optical resonator 410, and the front of the optical resonator 410 via the optical fiber 421A.
  • the laser module 1 or 101 described above can be used as the forward excitation light source 420A and the rear excitation light source 420B.
  • the optical resonator 410 includes an amplification optical fiber 412 having a core to which rare earth element ions such as itterbium (Yb), erbium (Er), turium (Tr), and neodymium (Nd) are added, and an amplification optical fiber 412. It is composed of a high-reflection fiber bragg grading (high-reflection FBG) 414 connected to the front in-line combiner 422A and a low-reflection fiber bragg grading (low-reflection FBG) 416 connected to the amplification optical fiber 412 and the rear in-line combiner 422B.
  • the amplification optical fiber 412 is composed of a double clad fiber having an inner clad formed around the core and an outer clad formed around the inner clad.
  • the fiber laser apparatus 401 further includes a delivery fiber 430 extending from the rear in-line combiner 422B, and the end portion of the delivery fiber 430 on the wake side is, for example, covered with laser oscillation light from the amplification optical fiber 412.
  • a laser output unit 460 that emits light toward the processed object is provided.
  • the front in-line combiner 422A and the rear in-line combiner 422B combine the excitation lights output from the front excitation light source 420A and the rear excitation light source 420B, respectively, and introduce them into the inner cladding of the above-mentioned amplification optical fiber 412. As a result, the excitation light propagates inside the inner cladding of the amplification optical fiber 412.
  • the high-reflection FBG414 is formed by periodically changing the refractive index of the optical fiber, and reflects light in a predetermined wavelength band with a reflectance close to 100%.
  • the low-reflection FBG416 is formed by periodically changing the refractive index of the optical fiber, and allows a part of the light in the wavelength band reflected by the high-reflection FBG414 to pass through and the rest. It is a reflection.
  • the high-reflection FBG414, the amplification optical fiber 412, and the low-reflection FBG416 recursively amplify the light in a specific wavelength band between the high-reflection FBG414 and the low-reflection FBG416 to generate laser oscillation.
  • the resonator 410 is configured.
  • excitation light sources 420A and 420B and combiners 422A and 422B are provided on both the high-reflection FBG414 side and the low-reflection FBG416 side, which is a bidirectional excitation type fiber laser apparatus, but is high.
  • the excitation light source and the combiner may be installed only on either the reflection FBG414 side or the low reflection FBG416 side.
  • a mirror can be used instead of the FBG as a reflection means for oscillating the laser in the optical resonator 410.
  • a MOPA fiber laser device that amplifies seed light from a seed light source by using excitation light from an excitation light source is also known, and the above-mentioned laser module is a MOPA fiber laser device such as the above. It can also be used as an excitation light source.
  • an inexpensive laser module capable of stably outputting a laser beam having a desired wavelength.
  • This laser module includes an optical fiber, a plurality of semiconductor laser elements, a condenser lens that collects laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements and couples them to the optical fiber, and the plurality of semiconductor laser elements.
  • a plurality of mirrors that reflect the laser light emitted from the corresponding semiconductor laser element and direct it toward the condenser lens, and a plurality of wavelengths that narrow the wavelength of the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements. It is equipped with a stabilizing element.
  • Each of the plurality of wavelength stabilizing elements is configured to narrow the wavelength of the laser light emitted from two or more different semiconductor laser elements among the plurality of semiconductor laser elements.
  • the wavelength stabilizing element and the semiconductor laser element can be used as compared with the case where a single wavelength stabilizing element is used.
  • the difference in the optical path lengths of the laser beams between them can be reduced. Therefore, it is suppressed that the coupling efficiency of the laser beam to the optical fiber is lowered due to the difference in the optical path length.
  • the required number of wavelength stabilizing elements can be determined by the semiconductor laser element. It can be suppressed to less than half of the total number. Therefore, the man-hours for installing the wavelength stabilizing element are reduced, and the manufacturing cost of the laser module can be suppressed.
  • the laser module may further include a plurality of collimating lenses that collimate the laser light emitted from the corresponding semiconductor laser element among the plurality of semiconductor laser elements.
  • a plurality of collimating lenses that collimate the laser light emitted from the corresponding semiconductor laser element among the plurality of semiconductor laser elements.
  • the two or more semiconductor laser elements are two or more semiconductor laser elements adjacent to each other.
  • an inexpensive laser module capable of stably outputting a laser beam having a desired wavelength.
  • This laser module is emitted from an optical fiber, a plurality of first semiconductor laser elements, a plurality of corresponding second semiconductor laser elements among the plurality of first semiconductor laser elements, and the plurality of first semiconductor laser elements.
  • a condensing lens that condenses the laser light and the laser light emitted from the plurality of second semiconductor laser elements and couples them to the optical fiber, and the laser light emitted from the plurality of first semiconductor laser elements and the above.
  • a photosynthesis unit that synthesizes laser light emitted from a plurality of second semiconductor laser elements and directs them toward the condenser lens, and a photosynthesis unit that reflects laser light emitted from the plurality of second semiconductor laser elements and directs the light to the photosynthesis unit.
  • a plurality of second mirrors that reflect laser light emitted from a corresponding second semiconductor laser element among the laser elements and direct them toward the auxiliary mirror, the plurality of first semiconductor laser elements, and the plurality of second semiconductor laser elements.
  • Each of the plurality of wavelength stabilizing elements includes laser light emitted from one or more of the first semiconductor laser elements of the plurality of first semiconductor laser elements, and one or more of the plurality of second semiconductor laser elements. The wavelength of the laser light emitted from one or more second semiconductor laser elements corresponding to the first semiconductor laser element is narrowed.
  • each of the plurality of wavelength stabilizing elements has a wavelength of laser light emitted from one or more first semiconductor laser elements and one or more second semiconductor laser elements corresponding to the one or more first semiconductor laser elements.
  • the wavelength of the laser light emitted from the LED is narrowed, positioning work is required and an increase in the number of wavelength stabilizing elements, which are also expensive parts, can be suppressed, so that the manufacturing cost of the laser module can be suppressed. be able to. Further, since the laser light emitted from the first semiconductor laser element and the laser light emitted from the second semiconductor laser element are combined by the photosynthesis unit, it is possible to output a higher power laser light. ..
  • the first semiconductor laser element of 1 or more and the second semiconductor laser element of 1 or more are arranged at the same height. In this case, since the surface on which the wavelength stabilizing element is installed can be made flat, the installation work of the wavelength stabilizing element becomes easy.
  • the laser module corresponds to a plurality of first collimating lenses that collimate the laser light emitted from the corresponding first semiconductor laser element among the plurality of first semiconductor laser elements, and the plurality of second semiconductor laser elements.
  • a plurality of second collimating lenses that collimate the laser light emitted from the second semiconductor laser element may be further provided.
  • Each of the plurality of wavelength stabilizing elements is on the downstream side of the corresponding first collimating lens and the corresponding first mirror in the optical path from the one or more first semiconductor laser elements to the optical fiber.
  • it may be arranged on the downstream side of the corresponding second collimating lens and the corresponding second mirror.
  • the first semiconductor laser elements of 1 or more are adjacent to each other. It is preferable that the two or more first semiconductor laser elements, and the one or more second semiconductor laser elements are two or more second semiconductor laser elements adjacent to each other.
  • an inexpensive fiber laser apparatus capable of stably outputting a laser beam having a desired wavelength.
  • This fiber laser apparatus includes an excitation light source including the above-mentioned laser module, and an amplification optical fiber connected to the above-mentioned optical fiber of the above-mentioned laser module and having a core to which rare earth element ions are added.
  • an inexpensive laser module capable of stably outputting a laser beam having a desired wavelength can be obtained.
  • the present invention is suitably used for a laser module that collects and outputs laser light emitted from a plurality of semiconductor laser elements.
  • Laser module 10 Housing 12 Pedestal 12A-12F Step 14 Optical fiber 20 Submount 22A-22F Semiconductor laser element (first semiconductor laser element) 24 First axis collimating lens 26 Slow axis collimating lens 28 Mirror (1st mirror) 32 First-axis condensing lens 34 Slow-axis condensing lens 41 to 43 Wavelength stabilizing element 101 Laser module 120 Submount 122A to 122F Semiconductor laser element (second semiconductor laser element) 124 First axis collimating lens 126 Slow axis collimating lens 128 Mirror (second mirror) 141-143 Wavelength stabilizing element 150 Beam splitter (photosynthesis unit) 152 Auxiliary mirror 401 Fiber laser device 410 Optical resonator 412 Amplification optical fiber 414 High reflection FBG 416 Low reflection FBG 420A, 420B Excitation light source 421A, 421B Optical fiber 422A, 422B In-line combiner 430 Delivery fiber 460 Laser output unit

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Abstract

所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なレーザモジュールを提供する。レーザモジュール１は、光ファイバ１４と、異なる高さに配置される複数の半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆと、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆから出射されるレーザ光ＬA'～ＬF'を集光して光ファイバ１４に結合させる集光レンズ３２，３４と、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆから出射されるレーザ光ＬA～ＬFを反射して集光レンズ３２に向けるミラー２８と、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆから出射されるレーザ光ＬA～ＬFの波長を狭帯域化する複数の波長安定化素子４１～４３とを備える。波長安定化素子４１～４３のそれぞれは、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆのうち互いに異なる２以上の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成される。

Description

レーザモジュール及びファイバレーザ装置
　本発明は、レーザモジュール及びファイバレーザ装置に係り、特に複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光して出力するレーザモジュールに関するものである。
　従来から、複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光し、高パワーのレーザ光を出力するレーザモジュールが知られている。このようなレーザモジュールに用いられる半導体レーザ素子の発振波長は、製造上のばらつきによって変動し、また温度依存性を有することから、所望の波長のレーザ光を安定して出力するためには、それぞれの半導体レーザ素子から出力されるレーザ光の波長を特定の波長にロックする必要がある。複数の半導体レーザ素子の出力レーザ光の波長をロックする方法の１つとして、所定の格子間隔で屈折率が周期的に変化するVolume Bragg Grating（ＶＢＧ）と呼ばれる波長安定化素子を用いて特定の波長を選択的に反射させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　図１Ａは、このようなＶＢＧを用いた従来のレーザモジュールの構成の一例を模式的に示す図である。図１Ａに示す従来のレーザモジュールにおいては、異なる高さに配置されたサブマウント５００上の複数の半導体レーザ素子５１０からそれぞれレーザ光Ｂが出射される。このレーザ光Ｂは、ファースト軸コリメートレンズ５２０及びスロー軸コリメートレンズ５３０によってコリメートされ、ミラー５４０によってその伝搬方向が９０度転換される。この方向転換されたレーザ光Ｂは、ファースト軸集光レンズ５５０及びスロー軸集光レンズ５６０によって集光されて光ファイバ５７０に結合される。
　ここで、ファースト軸集光レンズ５５０に最も近い位置にあるミラー５４０Ａとファースト軸集光レンズと５５０との間には波長安定化素子（ＶＢＧ）５９０が配置されている。この波長安定化素子５９０は、ミラー５４０からのレーザ光Ｂのうち特定の波長を反射するように構成されている。これにより、波長安定化素子５９０の反射面と半導体レーザ素子５１０の活性層の反射端面との間で外部共振器が形成され、狭帯域化された波長のレーザ光Ｂ’が波長安定化素子５９０からファースト軸集光レンズ５５０に向けて出力される。
　ここで、図１Ａに示す構成では、それぞれの半導体レーザ素子５１０から波長安定化素子５９０までの光路長が異なっている。例えば、半導体レーザ素子５１０Ａから波長安定化素子５９０までの光路長が最も短く、半導体レーザ素子５１０Ｆから波長安定化素子５９０までの光路長が最も長い。図１Ａに示すように、これらの光路長の差はＤmaxとなる。このような光路長の差は、レーザ光Ｂ’の光ファイバ５７０への結合効率の低下を引き起こし得る。さらに、光路長が長いこと、すなわち共振器長が長いことで外部共振器の導波ロスが増大し、共振器の効率も悪化する傾向にある。このような光路長の差が生じないようにするために、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子５１０ごとに波長安定化素子５９０を設けることも考えられるが、波長安定化素子は高価なものであるため、図１Ｂに示す構成では、多数の波長安定化素子５９０によるレーザモジュールの製造コストの増大が問題となる。例えば、それぞれの波長安定化素子５９０を半導体レーザ素子５１０に対して正確に位置決めする必要が生じ、波長安定化素子５９０の設置作業の工数が増大する。
米国特許出願公開第２０１６／０１７２８２３号明細書
　本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なレーザモジュールを提供することを第１の目的とする。
　また、本発明は、所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なファイバレーザ装置を提供することを第２の目的とする。
　本発明の第１の態様によれば、所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なレーザモジュールが提供される。このレーザモジュールは、光ファイバと、複数の半導体レーザ素子と、上記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を集光して上記光ファイバに結合させる集光レンズと、上記複数の半導体レーザ素子のうち対応する半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して上記集光レンズに向ける複数のミラーと、上記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化する複数の波長安定化素子とを備える。上記複数の波長安定化素子のそれぞれは、上記複数の半導体レーザ素子のうち互いに異なる２以上の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成される。
　本発明の第２の態様によれば、所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なレーザモジュールが提供される。このレーザモジュールは、光ファイバと、複数の第１半導体レーザ素子と、上記複数の第１半導体レーザ素子のうち対応する複数の第２半導体レーザ素子と、上記複数の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光及び上記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を集光して上記光ファイバに結合させる集光レンズと、上記複数の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光と上記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光とを合成して上記集光レンズに向ける光合成部と、上記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して上記光合成部に向ける補助ミラーと、上記複数の第１半導体レーザ素子のうち対応する第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して上記光合成部に向ける複数の第１ミラーと、上記複数の第２半導体レーザ素子のうち対応する第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して上記補助ミラーに向ける複数の第２ミラーと、上記複数の第１半導体レーザ素子及び上記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化する複数の波長安定化素子とを備える。上記複数の波長安定化素子のそれぞれは、上記複数の第１半導体レーザ素子のうち１以上の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光と、上記複数の第２半導体レーザ素子のうち上記１以上の第１半導体レーザ素子に対応する１以上の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成される。
　本発明の第３の態様によれば、所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なファイバレーザ装置が提供される。このファイバレーザ装置は、上述したレーザモジュールを含む励起光源と、上記レーザモジュールの上記光ファイバに接続され、希土類元素イオンが添加されたコアを有する増幅用光ファイバとを備える。
図１Ａは、従来のレーザモジュールの構成の一例を模式的に示す図である。 図１Ｂは、従来のレーザモジュールの構成の他の例を模式的に示す図である。 図２は、本発明の第１の実施形態におけるレーザモジュールを模式的に示す部分断面平面図である。 図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。 図４は、波長安定化素子と半導体レーザ素子との間の光路長とスロー軸方向のビーム幅との関係を示すグラフである。 図５は、本発明の第２の実施形態におけるレーザモジュールを模式的に示す部分断面平面図である。 図６は、本発明に係るレーザモジュールを用いたファイバレーザ装置の一例を示す模式図である。
　以下、本発明に係るレーザモジュール及びファイバレーザ装置の実施形態について図２から図６を参照して詳細に説明する。なお、図２から図６において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図２から図６においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。
　図２は、本発明の第１の実施形態におけるレーザモジュール１を模式的に示す部分断面平面図、図３は図２のＡ－Ａ線断面図である。図２及び図３に示すように、このレーザモジュール１は、筐体１０と、筐体１０の内部に配置された階段状の台座１２と、筐体１０の内部に延びる光ファイバ１４と、光ファイバ１４を固定するためのファイバマウント１６と、光ファイバ１４を保持する円筒状のファイバ保持部１８とを含んでいる。光ファイバ１４は接着材１９などによりファイバマウント１６上に固定されている。なお、筐体１０の上部には図示しない蓋体が配置されており、この蓋体により筐体の内部空間が封止される。
　台座１２は、Ｚ方向の高さが異なる６つの段部１２Ａ～１２Ｆを有しており、本実施形態では、１段目の段部１２Ａから－Ｘ方向に向かって次第に高くなるように段部１２Ａ～１２Ｆが形成されている。それぞれの段部１２Ａ～１２Ｆにはサブマウント２０が配置されており、それぞれのサブマウント２０上には、＋Ｙ方向にレーザ光ＬA～ＬFを出射する半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆが載置されている。なお、本明細書では、特に言及がない場合には、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆのそれぞれから光ファイバ１４に向かってレーザ光が出射される方向を「下流側」といい、それとは逆の方向を「上流側」ということとする。
　また、台座１２のそれぞれの段部１２Ａ～１２Ｆには、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆに対応して、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆから出射されたレーザ光ＬA～ＬFをファースト軸方向にコリメートするファースト軸コリメートレンズ２４と、ファースト軸コリメートレンズ２４を透過したレーザ光ＬA～ＬFをスロー軸方向にコリメートするスロー軸コリメートレンズ２６と、スロー軸コリメートレンズ２６を透過したレーザ光ＬA～ＬFの伝搬方向を９０度転換するミラー２８とが配置されている。
　また、筐体１０の内部に延びる光ファイバ１４の端面と台座１２の１段目の段部１２Ａとの間には、ミラー２８で反射したレーザ光ＬA～ＬFをファースト軸方向に集光するファースト軸集光レンズ３２と、レーザ光ＬA～ＬFをスロー軸方向に集光して光ファイバ１４の端面に結合させるスロー軸集光レンズ３４とが配置されている。
　ここで、本実施形態におけるレーザモジュール１は、所定の格子間隔で屈折率が周期的に変化する波長安定化素子（ＶＢＧ）４１～４３を有している。これらの波長安定化素子４１～４３は、特定の波長（例えば９７６ｎｍ）を反射するように構成されている。
　波長安定化素子４１は、台座１２の１段目の段部１２Ａのミラー２８の＋Ｘ方向側に配置されており、２つのレーザ光の光路上、すなわち、１段目の段部１２Ａに配置された半導体レーザ素子２２Ａから出射されるレーザ光ＬA及び２段目の段部１２Ｂに配置された半導体レーザ素子２２Ｂから出射されるレーザ光ＬBの光路上に位置している。換言すれば、波長安定化素子４１は、レーザ光ＬAの光路上及びレーザ光ＬBの光路上でスロー軸コリメートレンズ２６及びミラー２８の下流側に配置されている。
　波長安定化素子４２は、台座１２の３段目の段部１２Ｃのミラー２８の＋Ｘ方向側に配置されており、２つのレーザ光の光路上、すなわち、３段目の段部１２Ｃに配置された半導体レーザ素子２２Ｃから出射されるレーザ光ＬC及び４段目の段部１２Ｄに配置された半導体レーザ素子２２Ｄから出射されるレーザ光ＬDの光路上に位置している。換言すれば、波長安定化素子４２は、レーザ光ＬCの光路上及びレーザ光ＬDの光路上でスロー軸コリメートレンズ２６及びミラー２８の下流側に配置されている。
　波長安定化素子４３は、台座１２の５段目の段部１２Ｅのミラー２８の＋Ｘ方向側に配置されており、２つのレーザ光の光路上、すなわち、５段目の段部１２Ｅに配置された半導体レーザ素子２２Ｅから出射されるレーザ光ＬEと６段目の段部１２Ｆに配置された半導体レーザ素子２２Ｆから出射されるレーザ光ＬFの光路上に位置している。換言すれば、波長安定化素子４３は、レーザ光ＬEの光路上及びレーザ光ＬFの光路上でスロー軸コリメートレンズ２６及びミラー２８の下流側に配置されている。
　このような構成において、半導体レーザ素子２２Ａから＋Ｙ方向に出射されたレーザ光ＬAは、ファースト軸コリメートレンズ２４及びスロー軸コリメートレンズ２６によりそれぞれファースト軸方向及びスロー軸方向にコリメートされ、ミラー２８により９０度方向転換されて＋Ｘ方向に伝搬する。このレーザ光ＬAは波長安定化素子４１で反射して半導体レーザ素子２２Ａに向かって戻り、波長安定化素子４１の反射面と半導体レーザ素子２２Ａの活性層の反射端面との間で外部共振器が形成される。これによって、波長が狭帯域化されたレーザ光ＬA’が波長安定化素子４１から＋Ｘ方向に出力される。
　同様に、半導体レーザ素子２２Ｂから＋Ｙ方向に出射されたレーザ光ＬBは、ファースト軸コリメートレンズ２４及びスロー軸コリメートレンズ２６を通過後、ミラー２８により９０度方向転換されて＋Ｘ方向に伝搬し、波長安定化素子４１で反射する。これにより、波長安定化素子４１の反射面と半導体レーザ素子２２Ｂの活性層の反射端面との間で外部共振器が形成され、波長が狭帯域化されたレーザ光ＬB’が波長安定化素子４１から＋Ｘ方向に出力される。
　また、半導体レーザ素子２２Ｃから＋Ｙ方向に出射されたレーザ光ＬC及び半導体レーザ素子２２Ｄから＋Ｙ方向に出射されたレーザ光ＬDは、それぞれファースト軸コリメートレンズ２４及びスロー軸コリメートレンズ２６を通過後、ミラー２８により９０度方向転換されて＋Ｘ方向に伝搬し、波長安定化素子４２で反射して波長安定化素子４２の反射面と半導体レーザ素子２２Ｃ，２２Ｄの活性層の反射端面との間で外部共振器が形成される。これにより、波長が狭帯域化されたレーザ光ＬC’，ＬD’が波長安定化素子４２から＋Ｘ方向に出力される。さらに、半導体レーザ素子２２Ｅから＋Ｙ方向に出射されたレーザ光ＬE及び半導体レーザ素子２２Ｆから＋Ｙ方向に出射されたレーザ光ＬFは、それぞれファースト軸コリメートレンズ２４及びスロー軸コリメートレンズ２６を通過後、ミラー２８により９０度方向転換されて＋Ｘ方向に伝搬し、波長安定化素子４３で反射して波長安定化素子４３の反射面と半導体レーザ素子２２Ｅ，２２Ｆの活性層の反射端面との間で外部共振器が形成される。これにより、波長が狭帯域化されたレーザ光ＬE’，ＬF’が波長安定化素子４３から＋Ｘ方向に出力される。
　このように、本実施形態における波長安定化素子４１は、互いに異なる２つの半導体レーザ素子２２Ａ，２２Ｂから出射されるレーザ光ＬA，ＬBの波長を狭帯域化するように構成されており、波長安定化素子４２は、互いに異なる２つの半導体レーザ素子２２Ｃ，２２Ｄから出射されるレーザ光ＬC，ＬDの波長を狭帯域化するように構成されている。また、波長安定化素子４３は、互いに異なる２つの半導体レーザ素子２２Ｅ，２２Ｆから出射されるレーザ光ＬE，ＬFの波長を狭帯域化するように構成されている。
　これらの波長安定化素子４１～４３で波長が狭帯域化されたレーザ光ＬA’～ＬF’は、ファースト軸集光レンズ３２によってファースト軸に集光され、さらにスロー軸集光レンズ３４によってスロー軸に集光される。これによって、これらのレーザ光ＬA’～ＬF’が光ファイバ１４の端面に光学的に結合される。
　ところで、最近では、従来の図１Ａに示す構成において、それぞれの半導体レーザ素子５１０から波長安定化素子５９０までの光路長が異なることにより、レーザ光Ｂ’の光ファイバ５７０への結合効率が低下することが分かってきている。例えば、図４は、半導体レーザ素子５１０と波長安定化素子５９０との間のレーザ光の光路長と遠方におけるスロー軸方向のビーム幅との関係を示すグラフである。図４に示すように、遠方におけるビーム幅は、半導体レーザ素子５１０と波長安定化素子５９０との間の光路長によって変化する。このように、図１Ａに示す従来の構成では、波長安定化素子５９０とそれぞれの半導体レーザ素子５１０との間の光路長の差が大きいため、光ファイバ５７０に結合するレーザ光Ｂ’のビーム幅の変動も大きくなる。この結果、レーザ光Ｂ’の光ファイバ５７０への結合効率が低下してしまう。
　これに対して、本実施形態では、６つの半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆに対して３つの波長安定化素子４１～４３を用いているため、図１Ａに示す従来のレーザモジュールに比べて、波長安定化素子４１～４３と半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆとの間の光路長の差を小さくすることができる。例えば、波長安定化素子４１について言えば、波長安定化素子４１と半導体レーザ素子２２Ｂとの間の光路長は、波長安定化素子４１と半導体レーザ素子２２Ａとの間の光路長よりもｄ1長いだけであり、図１Ａに示す従来のレーザモジュールにおける光路長の差の最大値Ｄmaxに比べて非常に小さい。したがって、レーザ光の光路長の差により生じ得るスロー軸方向のビーム幅の変動を小さくすることができ、この結果、光ファイバ１４へのレーザ光の結合効率が低下してしまうことを抑制することができる。
　ここで、波長安定化素子と半導体レーザ素子との間の光路長の差を小さくする上では、本実施形態のように、波長安定化素子４１が、互いにＸ方向に隣接する半導体レーザ素子２２Ａと半導体レーザ素子２２Ｂとから出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成されていることが好ましい。同様に、波長安定化素子４２は、互いにＸ方向に隣接する半導体レーザ素子２２Ｃと半導体レーザ素子２２Ｄとから出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成されていることが好ましく、波長安定化素子４３は、互いにＸ方向に隣接する半導体レーザ素子２２Ｅと半導体レーザ素子２２Ｆとから出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成されていることが好ましい。
　また、本実施形態では、複数の波長安定化素子４１～４３のそれぞれが、２つの異なる半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆから出射されるレーザ光ＬA～ＬFの波長を狭帯域化しているため、必要とされる波長安定化素子の数を半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆの総数の半分、すなわち３個にすることができる。したがって、本実施形態によれば、波長安定化素子の設置作業の工数が減るので、レーザモジュール１の製造コストを抑えることができる。
　また、本実施形態では、波長安定化素子４１～４３のそれぞれは、スロー軸コリメートレンズ２６の下流側に配置されているため、それぞれの波長安定化素子４１～４３によって反射されたレーザ光は、スロー軸コリメートレンズ２６によってスロー軸コリメートレンズ２６の焦点位置、すなわち半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆのそれぞれの活性層に戻ることとなる。このため、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆの活性層外に戻るレーザ光の量が減少し、効率の良い外部共振器を形成することができる。
　図５は、本発明の第２の実施形態におけるレーザモジュール１０１を模式的に示す部分断面平面図である。このレーザモジュール１０１は、上述した第１の実施形態における半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆ（第１半導体レーザ素子）に加えて、半導体レーザ素子１２２Ａ～１２２Ｆ（第２半導体レーザ素子）を有している。すなわち、図５に示すように、台座１２のそれぞれの段部１２Ａ～１２Ｆにはサブマウント１２０が配置されており、それぞれのサブマウント１２０上に、－Ｙ方向にレーザ光ＭA～ＭFを出射する半導体レーザ素子１２２Ａ～１２２Ｆが載置されている。
　半導体レーザ素子１２２Ａは、半導体レーザ素子２２Ａと同一の高さで半導体レーザ素子２２Ａと対向するように配置され、半導体レーザ素子１２２Ｂは、半導体レーザ素子２２Ｂと同一の高さで半導体レーザ素子２２Ｂと対向するように配置されている。また、半導体レーザ素子１２２Ｃは、半導体レーザ素子２２Ｃと同一の高さで半導体レーザ素子２２Ｃと対向するように配置され、半導体レーザ素子１２２Ｄは、半導体レーザ素子２２Ｄと同一の高さで半導体レーザ素子２２Ｄと対向するように配置されている。さらに、半導体レーザ素子１２２Ｅは、半導体レーザ素子２２Ｅと同一の高さで半導体レーザ素子２２Ｅと対向するように配置され、半導体レーザ素子１２２Ｆは、半導体レーザ素子２２Ｆと同一の高さで半導体レーザ素子２２Ｆと対向するように配置されている。
　また、台座１２のそれぞれの段部１２Ａ～１２Ｆには、半導体レーザ素子１２２Ａ～１２２Ｆに対応して、半導体レーザ素子１２２Ａ～１２２Ｆから出射されたレーザ光ＭA～ＭFをファースト軸方向にコリメートするファースト軸コリメートレンズ１２４と、ファースト軸コリメートレンズ１２４を透過したレーザ光ＭA～ＭFをスロー軸方向にコリメートするスロー軸コリメートレンズ１２６と、スロー軸コリメートレンズ１２６を透過したレーザ光ＭA～ＭFの伝搬方向を９０度転換するミラー１２８とが配置されている。
　また、台座１２の１段目の段部１２Ａ上のミラー２８とファースト軸集光レンズ３２との間には、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆからのレーザ光と半導体レーザ素子１２２Ａ～１２２Ｆからのレーザ光とを合成してファースト軸集光レンズ３２に向ける光合成部としてのビームスプリッタ１５０が配置されており、台座１２の１段目の段部１２Ａ上のミラー１２８の＋Ｘ方向側には、半導体レーザ素子１２２Ａ～１２２Ｆから出射されたレーザ光ＭA～ＭFを反射してビームスプリッタ１５０に向ける補助ミラー１５２が配置されている。ビームスプリッタ１５０と補助ミラー１５２との間には１／２波長板（図示せず）が配置される。なお、上述した光合成部として、本実施形態に示すビームスプリッタ１５０に代えて、例えばダイクロイックミラーのような光学部品を用いることもできる。
　本実施形態におけるレーザモジュール１０１は、特定の波長（例えば９７６ｎｍ）を反射するように構成された波長安定化素子１４１～１４３を有している。波長安定化素子１４１は、台座１２の１段目の段部１２Ａのミラー２８（第１ミラー）及びミラー１２８（第２ミラー）の＋Ｘ方向側に配置されており、Ｙ方向に延びている。この波長安定化素子１４１は、４つのレーザ光の光路上、すなわち、１段目の段部１２Ａに配置された半導体レーザ素子２２Ａから出射されるレーザ光ＬA、この半導体レーザ素子２２Ａに対向する半導体レーザ素子１２２Ａから出射されるレーザ光ＭA、２段目の段部１２Ｂに配置された半導体レーザ素子２２Ｂから出射されるレーザ光ＬB、この半導体レーザ素子２２Ｂに対向する半導体レーザ素子１２２Ｂから出射されるレーザ光ＭBの光路上に位置している。換言すれば、波長安定化素子１４１は、レーザ光ＬAの光路上、レーザ光ＭAの光路上、レーザ光ＬBの光路上、及びレーザ光ＭBの光路上で対応するスロー軸コリメートレンズ２６，１２６及び対応するミラー２８，１２８の下流側に配置されている。
　波長安定化素子１４２は、台座１２の３段目の段部１２Ｃのミラー２８及びミラー１２８の＋Ｘ方向側に配置されており、Ｙ方向に延びている。この波長安定化素子１４２は、４つのレーザ光の光路上、すなわち、３段目の段部１２Ｃに配置された半導体レーザ素子２２Ｃから出射されるレーザ光ＬC、この半導体レーザ素子２２Ｃに対向する半導体レーザ素子１２２Ｃから出射されるレーザ光ＭC、４段目の段部１２Ｄに配置された半導体レーザ素子２２Ｄから出射されるレーザ光ＬD、この半導体レーザ素子２２Ｄに対向する半導体レーザ素子１２２Ｄから出射されるレーザ光ＭDの光路上に位置している。換言すれば、波長安定化素子１４２は、レーザ光ＬCの光路上、レーザ光ＭCの光路上、レーザ光ＬDの光路上、及びレーザ光ＭDの光路上で対応するスロー軸コリメートレンズ２６，１２６及び対応するミラー２８，１２８の下流側に配置されている。
　波長安定化素子１４３は、台座１２の５段目の段部１２Ｅのミラー２８及びミラー１２８の＋Ｘ方向側に配置されており、Ｙ方向に延びている。この波長安定化素子１４３は、４つのレーザ光の光路上、すなわち、５段目の段部１２Ｅに配置された半導体レーザ素子２２Ｅから出射されるレーザ光ＬE、この半導体レーザ素子２２Ｅに対向する半導体レーザ素子１２２Ｅから出射されるレーザ光ＭE、６段目の段部１２Ｆに配置された半導体レーザ素子２２Ｆから出射されるレーザ光ＬF、この半導体レーザ素子２２Ｆに対向する半導体レーザ素子１２２Ｆから出射されるレーザ光ＭFの光路上に位置している。換言すれば、波長安定化素子１４３は、レーザ光ＬEの光路上、レーザ光ＭEの光路上、レーザ光ＬFの光路上、及びレーザ光ＭFの光路上で対応するスロー軸コリメートレンズ２６，１２６及び対応するミラー２８，１２８の下流側に配置されている。
　また、上述した第１の実施形態と同様に、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆから出射されたレーザ光ＬA～ＬFは、それぞれファースト軸コリメートレンズ２４及びスロー軸コリメートレンズ２６を通過後、ミラー２８により９０度方向転換されて＋Ｘ方向に伝搬し、波長安定化素子１４１～１４３によって波長が狭帯域化されたレーザ光ＬA’～ＬF’となる。
　半導体レーザ素子１２２Ａから－Ｙ方向に出射されたレーザ光ＭAは、ファースト軸コリメートレンズ１２４及びスロー軸コリメートレンズ１２６を通過後、ミラー１２８により９０度方向転換されて＋Ｘ方向に伝搬し、波長安定化素子１４１によって波長が狭帯域化されたレーザ光ＭA’となる。同様に、半導体レーザ素子１２２Ｂから－Ｙ方向に出射されたレーザ光ＭBは、ファースト軸コリメートレンズ１２４及びスロー軸コリメートレンズ１２６を通過後、ミラー１２８により９０度方向転換されて＋Ｘ方向に伝搬し、波長安定化素子１４１によって波長が狭帯域化されたレーザ光ＭB’となる。
　また、半導体レーザ素子１２２Ｃから－Ｙ方向に出射されたレーザ光ＭC及び半導体レーザ素子１２２Ｄから－Ｙ方向に出射されたレーザ光ＭDは、それぞれファースト軸コリメートレンズ１２４及びスロー軸コリメートレンズ１２６を通過後、ミラー１２８により９０度方向転換されて＋Ｘ方向に伝搬し、波長安定化素子１４２によって波長が狭帯域化されたレーザ光ＭC’，ＭD’となる。
　半導体レーザ素子１２２Ｅから－Ｙ方向に出射されたレーザ光ＭE及び半導体レーザ素子１２２Ｆから－Ｙ方向に出射されたレーザ光ＭFは、それぞれファースト軸コリメートレンズ１２４及びスロー軸コリメートレンズ１２６を通過後、ミラー１２８により９０度方向転換されて＋Ｘ方向に伝搬し、波長安定化素子１４３によって波長が狭帯域化されたレーザ光ＭE’，ＭF’となる。
　波長が狭帯域化されたレーザ光ＭA’～ＭF’は、補助ミラー１５２により９０度方向転換されて－Ｙ方向に伝搬し、１／２波長板によって偏波された後、ビームスプリッタ１５０によってレーザ光ＬA’～ＬF’と偏波合成されてファースト軸集光レンズ３２に出力される。ファースト軸集光レンズ３２でこれらのレーザ光ＬA’～ＬF’及びＭA’～ＭF’はファースト軸に集光され、さらにスロー軸集光レンズ３４によってスロー軸に集光される。これによって、これらのレーザ光ＬA’～ＬF’及びＭA’～ＭF’が光ファイバ１４の端面に光学的に結合される。
　また、本実施形態における波長安定化素子１４１は、互いに隣接する２つの半導体レーザ素子２２Ａ，２２Ｂから出射されるレーザ光ＬA，ＬBと、これら２つの半導体レーザ素子２２Ａ，２２Ｂとそれぞれ同一の高さに配置される２つの半導体レーザ素子１２２Ａ，１２２Ｂから出射されるレーザ光ＭA，ＭBの波長を狭帯域化するように構成されている。また、波長安定化素子１４２は、互いに隣接する２つの半導体レーザ素子２２Ｃ，２２Ｄから出射されるレーザ光ＬC，ＬDと、これら２つの半導体レーザ素子２２Ｃ，２２Ｄとそれぞれ同一の高さに配置される２つの半導体レーザ素子１２２Ｃ，１２２Ｄから出射されるレーザ光ＭC，ＭDの波長を狭帯域化するように構成されており、波長安定化素子１４３は、互いに隣接する２つの半導体レーザ素子２２Ｅ，２２Ｆから出射されるレーザ光ＬE，ＬFと、これら２つの半導体レーザ素子２２Ｅ，２２Ｆとそれぞれ同一の高さに配置される２つの半導体レーザ素子１２２Ｅ，１２２Ｆから出射されるレーザ光ＭE，ＭFの波長を狭帯域化するように構成されている。
　本実施形態では、１２個の半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆ，１２２Ａ～１２２Ｆに対して３つの波長安定化素子１４１～１４３を用いているため、図１Ａに示す従来のレーザモジュールに比べて、波長安定化素子１４１～１４３と半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆ，１２２Ａ～１２２Ｆとの間の光路長の差を小さくすることができる。したがって、レーザ光の光路長の差により生じ得るスロー軸方向のビーム幅の変動を小さくすることができ、この結果、光ファイバ１４へのレーザ光の結合効率が低下してしまうことを抑制することができる。
　また、本実施形態では、複数の波長安定化素子１４１～１４３のそれぞれが、４つの異なる半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化しているため、必要とされる波長安定化素子の数を半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆ，１２２Ａ～１２２Ｆの総数の１／４、すなわち３個にすることができる。したがって、本実施形態によれば、波長安定化素子の設置作業の工数が減るので、レーザモジュール１０１の製造コストを抑えることができる。
　また、本実施形態のレーザモジュール１０１では、半導体レーザ素子２２Ａ～２２Ｆから出射されるレーザ光ＬA’～ＬF’と半導体レーザ素子１２２Ａ～１２２Ｆから出射されるレーザ光ＭA’～ＭF’とをビームスプリッタ１５０により合成しているため、上述した第１の実施形態のレーザモジュール１よりも高パワーのレーザ光を出力することができる。
　上述したレーザモジュール１又は１０１は、例えばファイバレーザ装置などに用いることができる。図６は、本発明に係るレーザモジュールを用いたファイバレーザ装置の一例を示す模式図である。図６に示すファイバレーザ装置４０１は、光共振器４１０と、光共振器４１０の前方から光共振器４１０に励起光を導入する複数の前方励起光源４２０Ａと、光ファイバ４２１Ａを介してこれらの前方励起光源４２０Ａが接続される前方インラインコンバイナ４２２Ａと、光共振器４１０の後方から光共振器４１０に励起光を導入する複数の後方励起光源４２０Ｂと、光ファイバ４２１Ｂを介してこれらの後方励起光源４２０Ｂが接続される後方インラインコンバイナ４２２Ｂとを備えている。上述したレーザモジュール１又は１０１は、前方励起光源４２０Ａ及び後方励起光源４２０Ｂとして用いることができる。
　光共振器４１０は、例えばイッテルビウム（Ｙｂ）やエルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｒ）、ネオジム（Ｎｄ）などの希土類元素イオンが添加されたコアを有する増幅用光ファイバ４１２と、増幅用光ファイバ４１２及び前方インラインコンバイナ４２２Ａと接続される高反射ファイバブラッググレーディング（高反射ＦＢＧ）４１４と、増幅用光ファイバ４１２及び後方インラインコンバイナ４２２Ｂと接続される低反射ファイバブラッググレーディング（低反射ＦＢＧ）４１６とから構成されている。例えば、増幅用光ファイバ４１２は、コアの周囲に形成された内側クラッドと、内側クラッドの周囲に形成された外側クラッドとを有するダブルクラッドファイバによって構成される。
　また、ファイバレーザ装置４０１は、後方インラインコンバイナ４２２Ｂから延びるデリバリファイバ４３０をさらに有しており、このデリバリファイバ４３０の後流側の端部には増幅用光ファイバ４１２からのレーザ発振光を例えば被処理物に向けて出射するレーザ出力部４６０が設けられている。
　前方インラインコンバイナ４２２Ａ及び後方インラインコンバイナ４２２Ｂは、それぞれ前方励起光源４２０Ａ及び後方励起光源４２０Ｂから出力される励起光を結合して上述した増幅用光ファイバ４１２の内側クラッドに導入するものである。これにより、増幅用光ファイバ４１２の内側クラッドの内部を励起光が伝搬する。
　高反射ＦＢＧ４１４は、周期的に光ファイバの屈折率を変化させて形成されるもので、所定の波長帯の光を１００％に近い反射率で反射するものである。低反射ＦＢＧ４１６は、高反射ＦＢＧ４１４と同様に、周期的に光ファイバの屈折率を変化させて形成されるもので、高反射ＦＢＧ４１４で反射される波長帯の光の一部を通過させ、残りを反射するものである。このように、高反射ＦＢＧ４１４と増幅用光ファイバ４１２と低反射ＦＢＧ４１６とによって、高反射ＦＢＧ４１４と低反射ＦＢＧ４１６との間で特定の波長帯の光を再帰的に増幅してレーザ発振を生じさせる光共振器４１０が構成される。
　図６に示す例では、高反射ＦＢＧ４１４側と低反射ＦＢＧ４１６側の双方に励起光源４２０Ａ，４２０Ｂとコンバイナ４２２Ａ，４２２Ｂが設けられており、双方向励起型のファイバレーザ装置となっているが、高反射ＦＢＧ４１４側と低反射ＦＢＧ４１６側のいずれか一方にのみ励起光源とコンバイナを設置することとしてもよい。また、光共振器４１０内でレーザ発振させるための反射手段としてＦＢＧに代えてミラーを用いることもできる。
　また、ファイバレーザ装置としては、シード光源からのシード光を励起光源からの励起光を用いて増幅するＭＯＰＡファイバレーザ装置も知られているが、上述したレーザモジュールはこのようなＭＯＰＡファイバレーザ装置の励起光源としても用いることも可能である。
　これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
　以上述べたように、本発明の第１の態様によれば、所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なレーザモジュールが提供される。このレーザモジュールは、光ファイバと、複数の半導体レーザ素子と、上記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を集光して上記光ファイバに結合させる集光レンズと、上記複数の半導体レーザ素子のうち対応する半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して上記集光レンズに向ける複数のミラーと、上記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化する複数の波長安定化素子とを備える。上記複数の波長安定化素子のそれぞれは、上記複数の半導体レーザ素子のうち互いに異なる２以上の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成される。
　このような構成によれば、複数の半導体レーザ素子に対して複数の波長安定化素子を用いているため、単一の波長安定化素子を用いる場合よりも、波長安定化素子と半導体レーザ素子との間のレーザ光の光路長の差を小さくすることができる。このため、この光路長の差により光ファイバへのレーザ光の結合効率が低下することが抑制される。また、複数の波長安定化素子のそれぞれが、２以上の異なる半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化しているため、必要とされる波長安定化素子の数を半導体レーザ素子の総数の半分以下に抑えることができる。したがって、波長安定化素子の設置作業の工数が減るので、レーザモジュールの製造コストを抑えることができる。
　上記レーザモジュールは、上記複数の半導体レーザ素子のうち対応する半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をコリメートする複数のコリメートレンズをさらに備えていてもよい。この場合において、上記複数の波長安定化素子は、上記２以上の半導体レーザ素子のそれぞれから上記光ファイバに至る光路において、対応する上記コリメートレンズ及び対応する上記ミラーの下流側に配置されていてもよい。この場合には、それぞれの波長安定化素子によって反射されたレーザ光は、対応するコリメートレンズによってコリメートレンズの焦点位置、すなわち対応する半導体レーザ素子のそれぞれの活性層に戻ることとなる。このため、半導体レーザ素子の活性層外に戻るレーザ光の量が減少し、効率の良い外部共振器を形成することができる。
　波長安定化素子と半導体レーザ素子との間の光路長の差を効果的に小さくするためには、上記２以上の半導体レーザ素子は、互いに隣接する２以上の半導体レーザ素子であることが好ましい。
　本発明の第２の態様によれば、所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なレーザモジュールが提供される。このレーザモジュールは、光ファイバと、複数の第１半導体レーザ素子と、上記複数の第１半導体レーザ素子のうち対応する複数の第２半導体レーザ素子と、上記複数の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光及び上記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を集光して上記光ファイバに結合させる集光レンズと、上記複数の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光と上記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光とを合成して上記集光レンズに向ける光合成部と、上記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して上記光合成部に向ける補助ミラーと、上記複数の第１半導体レーザ素子のうち対応する第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して上記光合成部に向ける複数の第１ミラーと、上記複数の第２半導体レーザ素子のうち対応する第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して上記補助ミラーに向ける複数の第２ミラーと、上記複数の第１半導体レーザ素子及び上記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化する複数の波長安定化素子とを備える。上記複数の波長安定化素子のそれぞれは、上記複数の第１半導体レーザ素子のうち１以上の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光と、上記複数の第２半導体レーザ素子のうち上記１以上の第１半導体レーザ素子に対応する１以上の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成される。
　このような構成によれば、複数の半導体レーザ素子に対して複数の波長安定化素子を用いているため、単一の波長安定化素子を用いる場合よりも、波長安定化素子と半導体レーザ素子との間のレーザ光の光路長の差を小さくすることができる。このため、この光路長の差により光ファイバへのレーザ光の結合効率が低下することが抑制される。また、複数の波長安定化素子のそれぞれが、１以上の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長と、この１以上の第１半導体レーザ素子に対応する１以上の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長とを狭帯域化しているため、位置決め作業を必要とし、高価な部品でもある波長安定化素子の個数の増加を抑えることができるので、レーザモジュールの製造コストを抑えることができる。また、第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光と第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光とを光合成部により合成しているため、より高パワーのレーザ光を出力することが可能となる。
　効率的な配置のためには、上記１以上の第１半導体レーザ素子と上記１以上の第２半導体レーザ素子とは同一の高さに配置されることが好ましい。この場合には、波長安定化素子を設置する面を平面にすることができるので、波長安定化素子の設置作業が容易になる。
　上記レーザモジュールは、上記複数の第１半導体レーザ素子のうち対応する第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をコリメートする複数の第１コリメートレンズと、上記複数の第２半導体レーザ素子のうち対応する第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をコリメートする複数の第２コリメートレンズとをさらに備えていてもよい。上記複数の波長安定化素子のそれぞれは、上記１以上の第１半導体レーザ素子から上記光ファイバに至る光路において、対応する上記第１コリメートレンズ及び対応する上記第１ミラーの下流側であって、かつ、上記１以上の第２半導体レーザ素子から上記光ファイバに至る光路において、対応する上記第２コリメートレンズ及び対応する上記第２ミラーの下流側に配置されていてもよい。
　波長安定化素子と半導体レーザ素子との間の光路長の差を効果的に小さくするとともに、波長安定化素子の個数を削減するためには、上記１以上の第１半導体レーザ素子は、互いに隣接する２以上の第１半導体レーザ素子であり、上記１以上の第２半導体レーザ素子は、互いに隣接する２以上の第２半導体レーザ素子であることが好ましい。
　本発明の第３の態様によれば、所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なファイバレーザ装置が提供される。このファイバレーザ装置は、上述したレーザモジュールを含む励起光源と、上記レーザモジュールの上記光ファイバに接続され、希土類元素イオンが添加されたコアを有する増幅用光ファイバとを備える。
　本発明の一態様によれば、所望の波長のレーザ光を安定して出力することができる安価なレーザモジュールが得られる。
　本出願は、２０１９年８月２３日に提出された日本国特許出願特願２０１９－１５２４６４号に基づくものであり、当該出願の優先権を主張するものである。当該出願の開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
　本発明は、複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光して出力するレーザモジュールに好適に用いられる。
　　１　　レーザモジュール
　１０　　筐体
　１２　　台座
　１２Ａ～１２Ｆ　段部
　１４　　光ファイバ
　２０　　サブマウント
　２２Ａ～２２Ｆ　　半導体レーザ素子（第１半導体レーザ素子）
　２４　　ファースト軸コリメートレンズ
　２６　　スロー軸コリメートレンズ
　２８　　ミラー（第１ミラー）
　３２　　ファースト軸集光レンズ
　３４　　スロー軸集光レンズ
　４１～４３　　波長安定化素子
１０１　　レーザモジュール
１２０　　サブマウント
１２２Ａ～１２２Ｆ　半導体レーザ素子（第２半導体レーザ素子）
１２４　　ファースト軸コリメートレンズ
１２６　　スロー軸コリメートレンズ
１２８　　ミラー（第２ミラー）
１４１～１４３　　波長安定化素子
１５０　　ビームスプリッタ（光合成部）
１５２　　補助ミラー
４０１　　ファイバレーザ装置
４１０　　光共振器
４１２　　増幅用光ファイバ
４１４　　高反射ＦＢＧ
４１６　　低反射ＦＢＧ
４２０Ａ，４２０Ｂ　励起光源
４２１Ａ，４２１Ｂ　光ファイバ
４２２Ａ，４２２Ｂ　インラインコンバイナ
４３０　　デリバリファイバ
４６０　　レーザ出力部

Claims (8)

  1. 　光ファイバと、
    　複数の半導体レーザ素子と、
    　前記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を集光して前記光ファイバに結合させる集光レンズと、
    　前記複数の半導体レーザ素子のうち対応する半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して前記集光レンズに向ける複数のミラーと、
    　前記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化する複数の波長安定化素子と
    を備え、
    　前記複数の波長安定化素子のそれぞれは、前記複数の半導体レーザ素子のうち互いに異なる２以上の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成される、
    レーザモジュール。
  2. 　前記複数の半導体レーザ素子のうち対応する半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をコリメートする複数のコリメートレンズをさらに備え、
    　前記複数の波長安定化素子は、前記２以上の半導体レーザ素子のそれぞれから前記光ファイバに至る光路において、対応する前記コリメートレンズ及び対応する前記ミラーの下流側に配置される、
    請求項１に記載のレーザモジュール。
  3. 　前記２以上の半導体レーザ素子は、互いに隣接する２以上の半導体レーザ素子である、請求項１又は２に記載のレーザモジュール。
  4. 　光ファイバと、
    　複数の第１半導体レーザ素子と、
    　前記複数の第１半導体レーザ素子に対応する複数の第２半導体レーザ素子と、
    　前記複数の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光及び前記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を集光して前記光ファイバに結合させる集光レンズと、
    　前記複数の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光と前記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光とを合成して前記集光レンズに向ける光合成部と、
    　前記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して前記光合成部に向ける補助ミラーと、
    　前記複数の第１半導体レーザ素子のうち対応する第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して前記光合成部に向ける複数の第１ミラーと、
    　前記複数の第２半導体レーザ素子のうち対応する第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して前記補助ミラーに向ける複数の第２ミラーと、
    　前記複数の第１半導体レーザ素子及び前記複数の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化する複数の波長安定化素子と
    を備え、
    　前記複数の波長安定化素子のそれぞれは、前記複数の第１半導体レーザ素子のうち１以上の第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光と、前記複数の第２半導体レーザ素子のうち前記１以上の第１半導体レーザ素子に対応する１以上の第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を狭帯域化するように構成される、
    レーザモジュール。
  5. 　前記１以上の第１半導体レーザ素子と前記１以上の第２半導体レーザ素子とは同一の高さに配置される、請求項４に記載のレーザモジュール。
  6. 　前記複数の第１半導体レーザ素子のうち対応する第１半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をコリメートする複数の第１コリメートレンズと、
    　前記複数の第２半導体レーザ素子のうち対応する第２半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をコリメートする複数の第２コリメートレンズと
    をさらに備え、
    　前記複数の波長安定化素子のそれぞれは、前記１以上の第１半導体レーザ素子から前記光ファイバに至る光路において、対応する前記第１コリメートレンズ及び対応する前記第１ミラーの下流側であって、かつ、前記１以上の第２半導体レーザ素子から前記光ファイバに至る光路において、対応する前記第２コリメートレンズ及び対応する前記第２ミラーの下流側に配置される、
    請求項４又は５に記載のレーザモジュール。
  7. 　前記１以上の第１半導体レーザ素子は、互いに隣接する２以上の第１半導体レーザ素子であり、
    　前記１以上の第２半導体レーザ素子は、互いに隣接する２以上の第２半導体レーザ素子である、
    請求項４から６のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザモジュールを含む励起光源と、
    　前記レーザモジュールの前記光ファイバに接続され、希土類元素イオンが添加されたコアを有する増幅用光ファイバと
    を備える、ファイバレーザ装置。
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