CN112020802B - 光模块单元和激光装置 - Google Patents

Abstract

一种光模块单元，具备：光模块(20)，其具有多个发光元件(31)、在一个表面侧配置有多个发光元件的支架(24)及形成于支架的另一个表面侧的辅助流路(25)；和歧管(40)，其供多个光模块固定，并具有供各个光模块所具有的辅助流路的一个端部以并联的方式连接的第1主流路(41)。

Description

光模块单元和激光装置

技术领域

本发明涉及光模块单元和激光装置。

背景技术

作为光模块之一，公知有供从激光二极管射出的光经由光纤射出的光模块。在该光模块中，在壳体内配置有激光二极管、反射镜、透镜、光纤的一端等光学部件，该光纤从壳体内向壳体外导出。从各个激光二极管射出的光在被反射镜和透镜聚光之后，入射至光纤，在壳体外，从该光纤的另一端射出。

在上述的光模块中，激光二极管在发光时发热，因此光模块具有冷却构造。例如，在下述专利文献1中，记载了具备形成有供冷却介质流通的流体通路的多个散热片和多个半导体激光模块的半导体激光装置。在该半导体激光装置中，散热片与半导体激光模块交替地重叠，由此各个半导体激光模块配置为与散热片连接。在该半导体激光装置中，各个半导体激光模块产生的热的一部分向与各个半导体激光模块连接的散热片传导。然后，传递至散热片的热的一部分向在流体通路流通的冷却介质传导。这样，半导体激光模块得到冷却。

专利文献1：日本特开2012－89584号公报

在上述专利文献1所记载的半导体激光装置中，冷却介质向多个重叠起来的散热片依次供给。因此，在多个散热片中的被供给冷却介质的第2个散热片及比第2个散热片靠后的散热片中，供给有与此前被供给过冷却介质的散热片接触过的冷却介质。另一方面，对散热片传递有来自半导体激光模块的热，而使之温度上升。因此，越是供给冷却介质的顺序靠后的散热片，越被供给温度较高的冷却介质。这样，在上述专利文献1所记载的半导体激光装置中，向各个散热片供给的冷却介质的温度处于互不相同的趋势。因此，在具备多个光模块的上述专利文献1的光模块单元中，各个光模块处于冷却效率互不相同的趋势。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够抑制多个光模块的冷却效率的偏差的光模块单元和具备该光模块单元的激光装置。

为了解决上述课题，本发明的光模块单元的特征在于，具备：多个光模块，它们具有多个发光元件、在一个表面侧配置有上述多个发光元件的支架及形成于上述支架的辅助流路；和歧管，其供上述多个光模块固定，并具有供各个上述光模块所具有的上述辅助流路的一个端部以并联的方式连接的第1主流路。

各个光模块具有辅助流路，使冷却介质在辅助流路流通，由此，发光元件产生的热能够经由支架向冷却介质传递，从而冷却发光元件。即，支架作为散热片发挥功能，从而作为热源的发光元件产生的热经由散热片向冷却介质传递。另外，各个光模块所具有的辅助流路以并联的方式连接于歧管的第1主流路。因此，能够经由第1主流路向各个光模块供给未在其他光模块的辅助流路流通、没被其他光模块加热的冷却介质。因此，能够抑制供给至各个光模块的冷却介质的温度变得不均匀。因此，根据本发明的光模块单元，能够抑制多个光模块的冷却效率的偏差。

另外，优选进一步具备供各个上述辅助流路的另一个端部以并联的方式连接的第2主流路。

各个辅助流路的另一个端部以并联的方式连接于第2主流路，由此能够使从多个辅助流路流出的冷却介质流入第2主流路而一并进行处理。因此，例如，使在辅助流路流通过一次的冷却介质流入第2主流路而进行回收，之后使该冷却介质冷却，由此冷却介质的再利用变得容易。

另外，优选上述第2主流路形成于上述歧管。

第1主流路和第2主流路均形成于歧管，由此，能够使光模块单元小型化。

另外，优选上述支架具有相互平行的多个元件配置面，上述多个发光元件配置在各个上述元件配置面上，上述辅助流路以相对于上述元件配置面倾斜的方式配置，与上述辅助流路以平行于上述元件配置面的方式形成的情况相比，使各个上述发光元件与上述辅助流路的最短距离的平均值变小。

各个发光元件与辅助流路的最短距离的平均值，指的是将各个发光元件与辅助流路间的最短距离相加并除以发光元件的总数而得的值。例如，在发光元件设置有13个的情况下，先求得从13个发光元件的每一个发光元件至辅助流路的最短距离，再将这些最短距离的和除以发光元件的总数亦即13而得的值，是各个发光元件与辅助流路间的最短距离的平均值。然而，相互平行的多个元件配置面形成为阶梯状。当在这样的阶梯状的元件配置面上配置发光元件的情况下，通过辅助流路形成为如上述那样相对于元件配置面倾斜，则能够抑制各个发光元件与辅助流路间的距离变得不均匀。因此，能够抑制各个发光元件的冷却效率的偏差。

另外，优选上述多个发光元件中至少一部分上述发光元件配置于在与上述发光元件的设置面垂直的方向上不与上述辅助流路的中心轴线重叠的位置。

在与发光元件的设置面垂直的方向上，该发光元件与辅助流路的中心轴线互不重叠，由此，相比发光元件与辅助流路的中心轴线重叠的情况，能够使在支架内的从发光元件至辅助流路的热的传导路径增长。因此，发光元件产生的热容易在如上述那样作为散热片发挥功能的支架内扩散，从而发光元件能够被高效地冷却。

另外，优选各个上述光模块具有将上述多个发光元件射出的光向外部导出的光纤，各个上述光模块的与供上述光纤配置的表面对置的表面固定于上述歧管。

与供光纤配置的表面对置的表面固定于歧管，由此，与光模块的其他表面固定于歧管的情况相比，能够抑制入射至光纤的光的光轴与光纤的光轴间的相对的错开。因此，能够抑制将多个发光元件射出的光向外部导出的效率降低。

另外，优选各个上述光模块所具有的上述辅助流路在上述光模块固定于上述歧管的表面侧与上述第1主流路连接。

在供光模块与歧管固定的表面侧，连接光模块的辅助流路与歧管的第1主流路，由此，能够以最短距离连接辅助流路与第1主流路。

另外，优选相互邻接的上述光模块相互分离。

相互邻接的光模块相互分离，由此，即便在光模块因热等而发生变形的情况下，也能够抑制由该光模块的变形带来的应力施加于相互邻接的光模块。另外，相互邻接的光模块相互分离，由此能够抑制相互邻接的光模块彼此之间的热的传递。因此，在3个以上光模块并列的情况下，能够抑制配置于内侧的光模块的温度比配置于外侧的光模块的温度高。即，能够抑制各个光模块的温度的不均匀化。

另外，为了解决上述课题，本发明的激光装置的特征在于，具备上述本发明的光模块单元与供上述光模块单元射出的光传播的光纤。

另外，优选多个上述光模块在与上述发光元件射出的光的快轴平行的方向上并列，各个上述光模块的外周面中的与多个上述光模块的并列方向不垂直的表面固定于固定部件。

在具备多个发光元件的光模块中，存在多个发光元件射出的光在快轴上重叠地向外部被导出这种情况。另外，在光模块中，处于与多个发光元件射出的光重叠的方向平行的方向的大小小于与该方向垂直的方向的大小这种趋势。因此，在与发光元件射出的光的快轴平行的方向上并列有多个光模块，由此在各个光模块中，处于外周面中的与多个光模块的并列方向不垂直的表面小于与该并列方向垂直的表面这种趋势。因此，在这样并列有多个光模块的情况下，各个光模块的外周面中的与多个光模块的并列方向不垂直的表面固定于固定部件，由此能够减小光模块单元的设置面积。

如以上那样，根据本发明，提供一种能够抑制多个光模块的冷却效率的偏差的光模块单元和具备该光模块单元的激光装置。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的激光装置的结构的图。

图2是表示图1所示的放大用光纤的与长边方向垂直的截面的样子的图。

图3是图1所示的光模块单元的立体图。

图4是从与图3不同的方向观察的光模块单元的立体图。

图5是以剖切的方式表示图3所示的光模块单元的局部的图。

图6是图3所示的光模块的立体图。

图7是图3所示的光模块的俯视图。

图8是从图6中省略了框体和底盖而得到的图。

图9是表示图7所示的光模块的局部，并且以透视的方式利用虚线表示辅助流路的图。

图10是从光模块被固定的一侧观察图3所示的歧管的立体图。

图11是沿着图10所示的XI－XI线的歧管的剖视图。

图12是表示本发明的第2实施方式的激光装置的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的光模块的优选的实施方式详细地进行说明。

(第1实施方式)

图1是表示本发明的第1实施方式的激光装置的结构的图。如图1所示，本实施方式的激光装置1是具备激励光源2、光合束器3、放大用光纤5、与放大用光纤5的一侧连接的光纤4、设置于光纤4的第1FBG(Fiber Bragg Grating)7、与放大用光纤5的另一侧连接的光纤6和设置于光纤6的第2FBG8来作为主要的结构的光纤激光装置。另外，在激光装置1中，由放大用光纤5、第1FBG7和第2FBG8构成谐振器。

图2是表示图1所示的放大用光纤5的与长边方向垂直的截面的样子的图。如图2所示，放大用光纤5具备纤芯5a、无间隙地包围纤芯5a的外周面的内侧包层5b、覆盖内侧包层5b的外周面的外侧包层5c、和覆盖外侧包层5c的被覆层5d来作为主要的结构，从而形成所谓的双包层构造。内侧包层5b的折射率低于纤芯5a的折射率，外侧包层5c的折射率低于内侧包层5b的折射率。

作为构成纤芯5a的材料，例如列举添加了使折射率上升的锗(Ge)等元素和被从激励光源2射出的激励光激励的镱(Yb)等活性元素的石英。作为这样的活性元素，可列举稀土族元素，作为稀土族元素，除了上述Yb之外，还列举铥(Tm)、铈(Ce)、钕(Nd)、铕(Eu)、铒(Er)等。另外，作为活性元素，除了稀土族元素之外，能够列举铋(Bi)等。

作为构成内侧包层5b的材料，例如能够列举不添加任何掺杂剂的纯石英。此外，也可以向内侧包层5b的材料中添加使折射率降低的氟(F)等元素。外侧包层5c由树脂或者石英构成。作为这样的树脂，例如能够列举紫外线固化树脂，作为石英例如能够列举以折射率进一步低于内侧包层5b的方式添加了使折射率降低的氟(F)等掺杂剂的石英。作为构成被覆层5d的材料，能够例如列举紫外线固化树脂，在外侧包层5c为树脂的情况下，构成被覆层5d的材料采用与构成外侧包层的树脂不同的紫外线固化树脂。

与放大用光纤5的一侧连接的光纤4具备未添加活性元素的纤芯、无间隙地包围该纤芯的外周面的内侧包层、覆盖该内侧包层的外周面的外侧包层、和覆盖外侧包层的被覆层来作为主要的结构。除了不添加活性元素之外，光纤4的纤芯采用与放大用光纤5的纤芯5a大致相同的结构。光纤4的纤芯与放大用光纤5的纤芯5a连接，光纤4的内侧包层与放大用光纤5的内侧包层5b连接。另外，在光纤4的纤芯设置有作为第1反射镜的第1FBG7。这样，第1FBG7在放大用光纤5的一侧与放大用光纤5的纤芯5a光学耦合。第1FBG7构成为沿着光纤4的长边方向使折射率增高的部分周期性地重复，通过调整该周期，来使形成激励状态的放大用光纤5的活性元素辐射出的光中的至少一部分波长的光反射。第1FBG7的反射率高于后述的第2FBG8的反射率，使活性元素辐射出的光中的所希望的波长的光的例如99％以上反射。另外，在如上述那样活性元素为镱的情况下，第1FBG7反射的光的波长采用例如1090nm。

与放大用光纤5的另一侧连接的光纤6具备未添加活性元素的纤芯、无间隙地包围该纤芯的外周面的包层、覆盖该包层的外周面的被覆层来作为主要的结构。光纤6的纤芯与放大用光纤5的纤芯5a连接，光纤6的包层与放大用光纤5的内侧包层5b连接。另外，在光纤6的纤芯设置有作为第2反射镜的第2FBG8。这样，第2FBG8在放大用光纤5的另一侧与放大用光纤5的纤芯5a光学耦合。第2FBG8构成为沿着光纤6的长边方向使折射率增高的部分以恒定的周期重复，以比第1FBG7低的反射率对第1FBG7反射的光中的至少一部分波长的光进行反射。第2FBG8以例如5％～50％的反射率对第1FBG7反射的光中的至少一部分波长的光进行反射。另外，在本实施方式中，在光纤6的与放大用光纤5侧相反一侧的另一端不特别连接什么，但也可以连接比光纤6的纤芯的直径大径的玻璃棒等。

接下来，对激励光源2进行说明。

激励光源2具备多个光模块单元10及与各个光模块单元10连接的光纤11。此外，各个光纤11的纤芯在光合束器3中与光纤4的内侧包层连接。因此，供从各个光模块单元10射出的激励光传播的光纤11与放大用光纤5的内侧包层5b间，经由光纤4的内侧包层光学耦合。

图3是图1所示的光模块单元10的立体图，图4是从与图3不同的方向观察的光模块单元10的立体图。另外，图5是在图3所示的光模块单元10中，省略一个底盖22并且以剖切的方式表示局部的图。此外，在图3～图5及以下所示的其他图中，当在同一附图内表示多个相同的结构的部件的情况下，为了容易观察，存在仅对其中一个部件标注附图标记，而省略对其他部件标注附图标记的情况。

如图3～图5所示，光模块单元10具备多个光模块20与歧管40。光模块20的数量不被特别地限定，但本实施方式的光模块单元10具备6个光模块20。另外，相互邻接的光模块20以相互分离的方式并列。另外，各个光模块20被螺栓50固定于歧管40。

以下，对光模块20详细地进行说明。

光模块20具备：壳体主体21、收容于壳体主体21内的后述的光学部件、覆盖收容有光学部件的空间的上盖23、覆盖壳体主体21的与上盖23相反一侧的底盖22、和向一部分光学部件供给电力的连接器28。此外，底盖22和上盖23为了方便而进行命名，并不意味着在光模块20的设置时，底盖22在下而上盖23在上这种情况。

上盖23由金属板构成，通过粘合方式等固定于壳体主体21。另外，底盖22是由金属构成的三棱柱状体，嵌入在壳体主体21形成的后述的凹部并通过粘合剂等固定于壳体主体21。通过壳体主体21、底盖22和上盖23组合，光模块20的外形成为大体立方体。

图6是图3所示的光模块20的立体图，图7是光模块20的俯视图。在图7中，作为发光元件的激光二极管31所射出的光的光路由虚线表示。此外，在图6和图7中，为了容易观察光学部件的配置方式，而省略上盖23。

如图6所示，本实施方式的壳体主体21由支架24和与支架24成为一体并包围支架24外周的框体26构成。

图8是为了更加容易观察支架24的构造和光学部件的配置，而从图6省略框体26，进一步也省略底盖22的图。

如图6～图8所示，支架24具有供光学部件配置这侧的表面亦即一个表面24a和与该一个表面24a相反一侧的表面亦即另一个表面24b。在支架24的一个表面24a侧，相互平行并呈阶梯状形成有多个元件配置面24s。另外，支架24的另一个表面24b中的与形成为阶梯状的多个元件配置面24s在厚度方向重叠的部位，形成与该阶梯的斜率同等程度地倾斜的倾斜面。即，该倾斜面相对于元件配置面24s而言的与斜率由多个元件配置面24s形成的阶梯的斜率为同等程度。这样在支架24的另一个表面24b形成有倾斜面，由此，如图8所示，形成有凹部24c。底盖22嵌入该凹部24c，通过粘合剂等固定于壳体主体21。

另外，如图5所示，在形成于支架24的另一个表面24b的上述倾斜面形成有辅助流路25。辅助流路25，是弯折多次并延伸，在一个端部具有入口25i，并且在另一个端部具有出口25o的流路。另外，辅助流路25的入口25i和出口25o形成于支架24的同一面。另外，辅助流路25相对于元件配置面24s倾斜地形成，与将辅助流路25平行地形成于元件配置面24s的情况相比，使各个激光二极管31与辅助流路25间的最短距离的平均值变小。在本实施方式中，设置有13个激光二极管31。因此，求得13个激光二极管31中每一个激光二极管31与辅助流路25间的最短距离，将这些最短距离的和除以13而得到的值，是各个激光二极管31与辅助流路25间的最短距离的平均值。另外，在辅助流路25的入口25i安装有接头51，在辅助流路25的出口25o安装有接头52。为了冷却支架24，在这样的辅助流路25中流通有水等冷却介质。辅助流路25被底盖22覆盖，由此能够抑制冷却介质从辅助流路25泄漏。

另外，如图8所示，支架24在供歧管40配置这侧的表面具有供螺栓50旋合的螺孔24h。本实施方式的螺孔24h具有规定的间隔地形成2个。

这样的支架24如后所述作为散热片发挥功能，因此优选由热传导性较高的铜等金属构成。

接下来，对框体26的构造进行说明。框体26在供上盖23配置这侧的端部，在内周面侧遍布整周具有切口26c。在该切口26c嵌合有上盖23的外周部。另外，在框体26形成有用于将光纤29从壳体主体21的内侧向壳体主体21的外侧导出的贯通孔、用于将连接器28从壳体主体21的内侧向壳体主体21的外侧导出的贯通孔、用于供螺栓50通过的贯通孔、用于供安装于辅助流路25的入口25i的接头51配置的贯通孔、以及用于供安装于辅助流路25的出口25o的接头52配置的贯通孔。

接下来，对收容于壳体主体21内的光学部件进行说明。在本实施方式的光模块20中，配置于支架24的一个表面24a侧的光学部件构成为包含激光二极管31、第1准直透镜36、第2准直透镜37、反射镜33、第1聚光透镜34、第2聚光透镜35以及光纤29。光纤29的一端收容于壳体主体21内，另一端配置于壳体主体21的外侧。

如上述那样，多个激光二极管31在形成于支架24的一个表面24a的阶梯状的元件配置面24s的各层上各配置一个。各个激光二极管31是具有将包含活性层的多个半导体层层叠而成的法布里·珀罗构造的元件，配置为多个半导体层的层叠方向与设置面垂直。因此，激光二极管31射出与该激光二极管31的设置面垂直的方向成为快轴，且与该激光二极管31的设置面平行的方向成为慢轴的激光。另外，在本实施方式中，各个激光二极管31通过熔接等方式固定在激光支架32上，经由激光支架32固定于支架24。此外，各个激光二极管31例如射出波长为900nm频带的激光。

激光支架32是用于调整激光二极管31的高度的座，各个激光支架32例如通过熔接等固定于支架24。此外，这样，激光支架32也可以与支架24形成分体，将激光支架32固定在支架24上，但激光支架32也可以与支架24成型为一体。或者，在不需要激光二极管31的高度调整的情况下，也可以省略该激光支架32。

图9是表示图7所示的光模块20的局部，并且以透视的方式利用虚线表示辅助流路25的图，且是表示多个激光二极管31的配置方式与辅助流路25间的关系的图。如图9所示，多个激光二极管31中的一部分激光二极管31配置于在与激光二极管31的设置面垂直的方向上与辅助流路25的中心轴线不重叠的位置。即，在本实施方式中，在支架24的厚度方向上，多个激光二极管31中的一部分激光二极管31与辅助流路25的中心轴线不重叠。

第1准直透镜36是对从激光二极管31射出的光的快轴方向的光进行准直的透镜。第1准直透镜36以与激光二极管31的相对的位置被固定的方式被树脂等固定在激光支架32上。

第2准直透镜37是对从激光二极管31射出的光的慢轴方向的光进行准直的透镜。第2准直透镜37通过粘合等固定于支架24。

各个反射镜33设置于对应的各个激光二极管31中的光的射出方向侧，针对一个激光二极管31，设置有一个反射镜33。因此，各个反射镜33能够对从激光二极管31射出并被准直的光进行直接反射。这样的本实施方式的反射镜33是通过例如由电介质多层膜构成的反射膜在表面形成有反射面的玻璃体。此外，反射面也可以由金属膜形成。

第1聚光透镜34是使被各个反射镜33反射的光沿快轴方向聚光的透镜，由柱面透镜构成。第1聚光透镜34经由透镜支架34m固定于支架24。透镜支架34m是用于调整第1聚光透镜34的高度的座，第1聚光透镜34通过粘合等方式固定于透镜支架34m，透镜支架34m通过粘合等方式固定于支架24。此外，透镜支架34m可以与支架24成型为一体，在不需要第1聚光透镜34的高度调整的情况下，也可以省略透镜支架34m。

第2聚光透镜35是使从第1聚光透镜34射出的光沿慢轴方向聚光的透镜，由柱面透镜构成。第2聚光透镜35经由透镜支架35m固定于支架24。透镜支架35m是用于调整第2聚光透镜35的高度的座，第2聚光透镜35通过粘合等方式固定于透镜支架35m，透镜支架35m通过粘合等方式固定于支架24。此外，透镜支架35m可以与支架24成型为一体，在不需要第2聚光透镜35的高度调整的情况下，也可以省略透镜支架35m。

在从第1聚光透镜34和第2聚光透镜35射出的光不在所希望的位置聚光的情况下，也可以将其他聚光透镜进一步配置在支架24上。

光纤29插通于管状的支架29h，并固定于支架29h。另外，如图7和图8所示，支架29h固定于环状的固定部件29f，固定部件29f固定于壳体主体21的框体26。光纤29的一端设在供从第2聚光透镜35射出的光能够入射至光纤29的纤芯的位置。在本实施方式中，光纤29通过粘合剂、熔接而固定于支架29h，支架29h粘合于固定部件29f，由此被固定，固定部件29f通过粘合固定于框体26。

此外，各个光模块20的光纤29与未图示的光合束器连接，经由该光合束器与图1所示的光纤11光学耦合。

连接器28由一对棒状的导体形成，各个导体固定于连接器支架28h。各个连接器支架28h通过粘合而固定于壳体主体21的框体26。连接器28的一个导体通过未图示的金线而与最接近该一个导体的激光二极管31连接，各个激光二极管31被未图示的金线菊花链连接。另外，连接器28的另一个导体通过未图示的金线而与最接近该另一个导体的激光二极管31连接。

如图3～图5所示，以上说明的光模块20并列多个，并固定于歧管40。在各个光模块20中，供光纤29固定的表面与固定于歧管40的表面相互对置。此外，在将光模块20视为大致长方体时，光模块20的固定于歧管40的表面是最小的面。另外，本实施方式的光模块20并列的方向是与供激光二极管31配置的平面正交的方向。如上述那样，激光二极管31射出与供该激光二极管31配置的平面正交的方向成为快轴的光，因此本实施方式的光模块20并列的方向是与激光二极管31射出的光的快轴平行的方向。另外，各个光模块20的外周面中的与多个光模块20的并列方向不垂直的表面固定于未图示的固定部件。在本实施方式中，图6和图7所示的光模块20的外周面中的与多个光模块20的并列方向平行的侧面20a固定于未图示的固定部件。侧面20a是光模块20的外周面中的供歧管40固定的侧面20d与供光纤29导出的侧面20b之间的侧面，且是光模块20的外周面中的与供连接器28导出的侧面20c对置的表面。另外，侧面20a是面积比支架24的一个表面24a和另一个表面24b小的表面。即，侧面20a的面积小于光模块20的外周面中的由上盖23构成的表面，且面积小于光模块20的外周面中的由支架24的另一个表面24b的一部分和底盖22构成的表面。

接下来，对歧管40详细地进行说明。

图10是从固定有光模块20的一侧观察图3～图5所示的歧管40的立体图，图11是沿着图10所示的XI－XI线的歧管40的剖视图。

如图5所示，歧管40具有供冷却介质流通的第1主流路41与第2主流路45。图11表示第1主流路41的与长边方向平行的剖面。第1主流路41是供供给至光模块20的辅助流路25的冷却介质流通的流路。第2主流路45是供在光模块20的辅助流路25流通过的冷却介质流通的流路。此外，第2主流路45的形状与第1主流路41的形状相同，因此未图示第2主流路45的与长边方向平行的剖面。

如图11所示，第1主流路41形成为直线状。在第1主流路41的长边方向的中央部的侧面形成有贯通孔，在该贯通孔上安装有接头42。接头42形成为筒状，冷却介质通过接头42从外部流入第1主流路41。另外，在第1主流路41的与设置有接头42这侧相反一侧的侧面上形成有多个贯通孔43。安装于各个光模块20的接头51被***各个贯通孔43，由此使第1主流路41与各个光模块20的辅助流路25的入口25i连接。即，各个光模块20所具有的辅助流路25被第1主流路41以并联的方式连接。另外，在将光模块20固定于歧管40的表面侧，各个光模块20所具有的辅助流路25与第1主流路41连接。另外，第1主流路41的长边方向的两端被覆盖材料44堵塞，从而能够抑制冷却介质从第1主流路41泄漏。

与第1主流路41相同，第2主流路45形成为直线状。在第2主流路45的长边方向的中央部的侧面形成有贯通孔，在该贯通孔上安装有接头46。接头46形成为筒状，冷却介质通过接头46从第2主流路45向外部流出。另外，在第2主流路45的与设置有接头46这侧相反一侧的侧面形成有多个贯通孔47。安装于各个光模块20的接头52被***各个贯通孔47，由此，使第2主流路45与各个光模块20的辅助流路25的出口25o连接。即，各个光模块20所具有的辅助流路25被第2主流路45以并联的方式连接。另外，在将光模块20固定于歧管40的表面侧，各个光模块20所具有的辅助流路25与第2主流路45连接。另外，第2主流路45的长边方向的两端被覆盖材料48堵塞，从而能够抑制冷却介质从第2主流路45泄漏。

另外，如图10所示，歧管40在第1主流路41与第2主流路45之间，具有多个从供光模块20配置这侧向其相反一侧贯通的贯通孔49。在这些贯通孔49插通有螺栓50。

接下来，对激光装置1的动作进行说明。

在各个光模块20中，若从连接器28向各个激光二极管31供给所希望的电力，则如图7所示，各个激光二极管31射出光。该光如上述那样例如形成波长为900nm频带的激光。另外，各个激光二极管31射出的光的快轴方向为与供各个激光二极管31配置的平面正交的方向，慢轴方向为与该平面平行的方向。各个激光二极管31射出的光入射至第1准直透镜36。第1准直透镜36使从激光二极管31射出的光沿快轴方向变得准直并射出。第2准直透镜37使从第1准直透镜36射出的光沿慢轴方向变得准直并射出。从第2准直透镜37射出的光入射至反射镜33，并被反射镜33反射。这样被各个反射镜33反射的光入射至第1聚光透镜34。

入射至第1聚光透镜34的光如上述那样沿快轴方向被聚光。从第1聚光透镜34射出的光入射至第2聚光透镜35，并被第2聚光透镜35沿光的慢轴方向聚光。被第2聚光透镜35聚光的光入射至光纤29的纤芯，在光纤29传播。

这样，在各个光模块20中，多个激光二极管31射出的光在光纤29传播。在各个光纤29中传播的光被未图示的光合束器入射至图1所示的光纤11。这样，从激励光源2射出成为激励光的光。

如上述那样，若激励光源2的各个光模块20射出激励光，则该激励光经由光纤4的内侧包层，入射至放大用光纤5的内侧包层5b。内侧包层5b被折射率高于内侧包层5b的纤芯5a与折射率低于内侧包层5b的外侧包层5c夹持，从而入射至内侧包层5b的激励光主要在内侧包层5b传播并入射至纤芯5a。这样入射至纤芯5a的激励光激励添加于纤芯5a的活性元素。形成激励状态的活性元素辐射出特定的波长的自然辐射光。例如在活性元素为镱的情况下，此时的自然辐射光是包含1090nm的波长且具有恒定的波段的光。该自然辐射光在放大用光纤5的纤芯5a中传播，一部分波长的光被第1FBG7反射，这样被反射的光中的由第2FBG8反射的波长的光被第2FBG8反射，在谐振器内往复。然后，在被第1FBG7和第2FBG8反射的光在放大用光纤5的纤芯5a中传播时，产生受激辐射而使该光放大，在谐振器内的增益与损失相等后，成为激光振荡状态。然后，在第1FBG7与第2FBG8之间谐振的光中一部分光透过第2FBG8，并从光纤6的端部射出。

另外，此时，冷却介质经由接头42供给至歧管40的第1主流路41。冷却介质在第1主流路41中分支，经由与各个光模块20连接的接头51从入口25i向各个辅助流路25供给。在各个光模块20的辅助流路25流通而被从支架24传递热的冷却介质从出口25o排出。这样，在各个光模块20的辅助流路25流通的冷却介质经由接头52流入歧管40的第2主流路45，经由接头46向光模块单元10的外部排出。从光模块单元10排出的冷却介质可以被冷却并进行循环，由此从接头42返回第1主流路41，也可以用于对激光装置1具备的光合束器等其他部件进行冷却。

如以上说明那样，本实施方式的激光装置1具备光模块单元10与放大光模块单元10射出的光的放大用光纤5。

另外，本实施方式的光模块单元10具备多个光模块20和歧管40。各个光模块20具有作为多个发光元件的激光二极管31、在一个表面24a侧配置有多个激光二极管31的支架24、以及形成于支架24的辅助流路25。另外，歧管40供多个光模块20固定，并具有供各个光模块20所具有的辅助流路25的一个端部以并联的方式连接，并且供供给至各个辅助流路25的冷却介质流通的第1主流路41。

如上述那样，各个光模块20具有辅助流路25，使冷却介质在辅助流路25流通，由此激光二极管31产生的热经由支架24向冷却介质传递，而能够冷却激光二极管31。即，支架24作为散热片发挥功能，作为热源的激光二极管31产生的热经由散热片向冷却介质传递。另外，各个光模块20所具有的辅助流路25以并联的方式连接于歧管40的第1主流路41。因此，能够经由第1主流路41向各个光模块20供给未在其他光模块20的辅助流路25流通且没被其他光模块20加热的冷却介质。因此，能够抑制供给至各个光模块20的冷却介质的温度变得不均匀。因此，根据本实施方式的光模块单元10，能够抑制多个光模块20的冷却效率的偏差。

另外，本实施方式的光模块单元10具备供各个光模块20所具有的各个辅助流路25的另一个端部以并联的方式连接的第2主流路45。各个辅助流路25的另一个端部以并联的方式连接于第2主流路45，由此能够使从多个辅助流路25流出的冷却介质流入第2主流路45而一并进行处理。因此，例如，使在辅助流路25流通过一次的冷却介质流入第2主流路而进行回收，之后进行冷却，由此冷却介质的再利用变得容易。

另外，本实施方式的第1主流路41和第2主流路45形成于歧管40。第1主流路41和第2主流路45均形成于歧管40，由此能够使光模块单元10小型化。

另外，支架24具有相互平行的多个元件配置面24s，多个激光二极管31配置在各个元件配置面24s上。另外，辅助流路25相对于元件配置面24s倾斜地形成，与将辅助流路25平行地形成于元件配置面24s的情况相比，使各个激光二极管31与辅助流路25的最短距离的平均值变小。相互平行的多个元件配置面24s形成为阶梯状，当在这样的阶梯状的元件配置面24s配置有激光二极管31的情况下，辅助流路25如上述那样相对于元件配置面24s倾斜地形成，由此能够抑制各个激光二极管31与辅助流路25的距离变得不均匀。因此，能够抑制各个激光二极管31的冷却效率的偏差。

另外，多个激光二极管31中的至少一部分的激光二极管31配置于在与激光二极管31的设置面垂直的方向上不与辅助流路25的中心轴线重叠的位置。在与激光二极管31的设置面垂直的方向上，该激光二极管31与辅助流路25的中心轴线相互不重叠，由此相比激光二极管31与辅助流路25的中心轴线重叠的情况，能够使支架24内的从激光二极管31至辅助流路25的热的传导路径增长。因此，激光二极管31产生的热容易在如上述那样作为散热片发挥功能的支架24内进行扩散，从而能够高效地冷却激光二极管31。

另外，各个光模块20具有将多个激光二极管31射出的光向外部导出的光纤29，各个光模块20的与供光纤29配置的表面对置的表面固定于歧管40。与供光纤29配置的侧面20b对置的侧面20d固定于歧管40，由此与光模块20的外周面中其他表面固定于歧管40的情况相比，能够抑制入射至光纤29的光的光轴与光纤29的光轴的相对的错开。具体而言，侧面20d固定于歧管40，由此与在侧面20a、侧面20c固定歧管40的情况相比，即使光模块20因歧管40与光模块20的热膨胀系数之差等出现翘曲，各个反射镜33的位置也不易错开。因此，能够抑制各个反射镜33与光纤29的相对的位置的错开，从而能够如上述那样抑制入射至光纤29的光的光轴与光纤29的光轴间的相对的错开。因此，能够抑制将多个激光二极管31射出的光向外部导出的效率的降低。

另外，在将光模块20固定于歧管40的表面侧，各个光模块20所具有的辅助流路25与第1主流路41和第2主流路45连接。在固定光模块20与歧管40的表面侧，使光模块20的辅助流路25与歧管40的第1主流路41和第2主流路45连接，由此能够以最短距离连接辅助流路25与第1主流路41，并且能够以最短距离连接辅助流路25与第2主流路45。

另外，相互邻接的光模块20相互分离。相互邻接的光模块20相互分离，由此即便在光模块20因热等而发生变形的情况下，也能够抑制该光模块20的变形带来的应力施加于相互邻接的光模块20。另外，相互邻接的光模块20相互分离，由此能够抑制相互邻接的光模块20彼此之间的热的传递。因此，在3个以上光模块20并列的情况下，能够抑制配置于内侧的光模块20的温度比配置于外侧的光模块20的温度高。即，能够抑制各个光模块20的温度的不均匀化。

另外，多个光模块20沿与激光二极管31射出的光的快轴平行的方向并列，各个光模块20的外周面中的与多个光模块20的并列方向不垂直的表面固定于未图示的固定部件。在具备多个激光二极管31的光模块20中，多个激光二极管31射出的光在快轴上重叠而向外部导出。另外，在光模块20中，处于与多个激光二极管31射出的光重叠的方向平行的方向的大小小于与该方向垂直的方向的大小的趋势。因此，在与激光二极管31射出的光的快轴平行的方向并列有多个光模块20，由此在各个光模块20中，处于外周面中的不与多个光模块20的并列方向垂直的表面小于与该并列方向垂直的表面的趋势。因此，在这样并列有多个光模块20的情况下，各个光模块20的外周面中的与多个光模块的并列方向不垂直的表面固定于固定部件，由此能够减小光模块单元10的设置面积。

(第2实施方式)

接下来，参照图12，对本发明的第2实施方式详细地进行说明。此外，对与第1实施方式相同或者等同的构成要素，除了特别说明的情况之外，标注相同的参照附图标记，并省略重复的说明。

图12是表示本发明的第2实施方式的激光装置1a的结构的图。如图12所示，本实施方式的激光装置1a在不具备放大用光纤5这点上与上述第1实施方式的激光装置1不同。在本实施方式的激光装置1a中，从多个光模块单元10射出的光经由光纤11和光合束器3而入射至光纤9的一端，从光纤9的另一端射出。光纤9除了不具备第2FBG8以外，形成与上述第1实施方式的光纤6相同的结构。

以上，以上述实施方式为例，对本发明进行了说明，但本发明不限定于此。

例如，在上述实施方式中，列举多个激光二极管31配置在阶梯状的元件配置面24s上，辅助流路25相对于元件配置面24s倾斜地形成的例子进行了说明。但是，辅助流路25也可以相对于元件配置面24s平行地形成。

另外，在上述实施方式中，列举支架24具有形成为阶梯状的多个元件配置面24s的例子进行了说明，但支架24也可以形成为平板状。

另外，在上述实施方式中，列举将多个激光二极管31中至少一部分激光二极管31配置于在与激光二极管31的设置面垂直的方向上与辅助流路25的中心轴线不重叠的位置的例子进行了说明。在与激光二极管31的设置面垂直的方向上，激光二极管31也可以配置于与辅助流路25的中心轴线重叠的位置。

另外，在上述实施方式中，列举在与供将多个激光二极管31射出的光向外部导出的光纤29配置的表面对置的表面，将各个光模块20固定于歧管40的例子进行了说明。但是，各个光模块20的其他表面也可以固定于歧管40。

另外，在上述实施方式中，列举各个光模块20所具有的辅助流路25在将光模块20固定于歧管40的表面侧与歧管40的主流路连接的例子进行了说明。但是，辅助流路25的入口25i和出口25o也可以形成于其他表面。

另外，在上述实施方式中，列举相互邻接的光模块20相互分离地配置的例子进行了说明，但相互邻接的光模块20也可以相互接触。

另外，在上述实施方式中，列举多个光模块20沿与激光二极管31射出的光的快轴平行的方向并列的例子进行了说明，但使多个光模块20并列的方向不限定于此。

如以上说明的那样，根据本发明，能够提供能够抑制多个光模块的冷却效率的偏差的光模块单元和具备该光模块单元的激光装置，例如能够在激光加工装置等的领域进行使用。

【附图标记的说明】

1…激光装置；2…激励光源；5…放大用光纤；10…光模块单元；20…光模块；24…支架；24s…元件配置面；25…辅助流路；31…激光二极管(发光元件)；40…歧管；41…第1主流路(主流路)；45…第2主流路(主流路)。

Claims (9)

1.一种光模块单元，其特征在于，具备：

多个光模块，它们具有多个发光元件、在一个表面侧配置有所述多个发光元件的支架及形成于所述支架的辅助流路；以及

歧管，其供所述多个光模块固定，并具有供各个所述光模块所具有的所述辅助流路的一个端部以并联的方式连接的第1主流路，

所述支架具有相互平行的多个元件配置面，

所述多个发光元件配置在各个所述元件配置面上，

所述辅助流路以相对于所述元件配置面倾斜的方式配置，与所述辅助流路以平行于所述元件配置面的方式形成的情况相比，使各个所述发光元件与所述辅助流路的最短距离的平均值变小，

相互平行的多个所述元件配置面形成为阶梯状。

2.根据权利要求1所述的光模块单元，其特征在于，

进一步具备供各个所述辅助流路的另一个端部以并联的方式连接的第2主流路。

3.根据权利要求2所述的光模块单元，其特征在于，

所述第2主流路形成于所述歧管。

4.根据权利要求1或2所述的光模块单元，其特征在于，

所述多个发光元件中至少一部分所述发光元件配置于在与所述发光元件的设置面垂直的方向上不与所述辅助流路的中心轴线重叠的位置。

5.根据权利要求1或2所述的光模块单元，其特征在于，

各个所述光模块具有将所述多个发光元件射出的光向外部导出的光纤，

各个所述光模块的与供所述光纤配置的表面对置的表面固定于所述歧管。

6.根据权利要求1或2所述的光模块单元，其特征在于，

各个所述光模块所具有的所述辅助流路在所述光模块固定于所述歧管的表面侧与所述第1主流路连接。

7.根据权利要求1或2所述的光模块单元，其特征在于，

相互邻接的所述光模块相互分离。

8.一种激光装置，其特征在于，具备：

权利要求1～7中任一项所述的光模块单元、以及

供所述光模块单元射出的光传播的光纤。

9.根据权利要求8所述的激光装置，其特征在于，

多个所述光模块在与所述发光元件射出的光的快轴平行的方向上并列，

各个所述光模块的外周面中与多个所述光模块的并列方向不垂直的表面固定于固定部件。