DE19803728A1

DE19803728A1 - Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung

Info

Publication number: DE19803728A1
Application number: DE1998103728
Authority: DE
Inventors: Akaru Usui; Shinji Sato; Hisao Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2018-01-31
Also published as: DE19803728B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiteranregungs- Festkörperlaservorrichtung, und insbesondere ein optisches System in der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung zum Ausbreiten (Senden) eines von einem Halbleiterlaser aus gegebenen angeregten Strahls zu einem Festkörperlasermedium.

Fig. 15 und Fig. 16 zeigen jeweils Halbleiteranregungs-Fest körperlaservorrichtungen (Festkörperlaseroszillatoren), die auf der herkömmlichen Technologie basieren. Es sollte beach tet werden, daß Fig. 16 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVI-XVI der in Fig. 15 gezeigten Vorrichtung ist. Die Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung weist folgen des auf: ein Festkörperlasermedium 101, einen Halbleiterlaser 103 als Laseranregungsquelle und eine optische Führungsplatte 105, die aus einer rechteckigen festen Platte gebildet ist, zum Ausbreiten eines im Halbleiterlaser 103 angeregten Strahls zum Festkörperlasermedium 101.

Ein aus dem Halbleiterlaser 103 gesendeter angeregter Strahl geht mit einem bestimmten Divergenzwinkel in die optische Führungsplatte 105 und erreicht die Seite des Festkörperla sermediums 101 unter einer Totalreflexion an der inneren Sei tenfläche der optischen Führungsplatte 105 und wird im Fest körperlasermedium 101 absorbiert.

Wenn ein Halbleiterlaser mit einem großen Divergenzwinkel verwendet wird, ist es erforderlich, eine Dicke (einen Be reich einer Oberfläche, die den angeregten Strahl empfängt) der optischen Führungsplatte 105 größer zu machen, so daß der gesamte vom Halbleiterlaser 103 ausgesendete angeregte Strahl in das Innere der optischen Führungsplatte 105 geht, aber die optische Führungsplatte 105 beim herkömmlichen Typ einer Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung hat die Form einer rechteckigen festen Platte, so daß ein Bereich der Oberfläche, aus der ein Strahl hinausgeht, der optischen Füh rungsplatte 105 bei der Seite des Festkörperlasermediums 101 mit einem größeren Bereich der Oberfläche, die einen angereg ten Strahl empfängt, der optischen Führungsplatte 105 auch größer wird, wodurch der angeregte Strahl im Festkörperlaser medium 101 nicht absorbiert wird, so daß ein Verlustanteil aufgrund dessen, daß der angeregte Strahl die Innenseite der optischen Führungsplatte 105 entlang zurückgeht, größer wird.

Zum effizienten Übertragen eines Strahls ist es erforderlich, Positionen eines Halbleiterlaserchips, der im Halbleiterlaser 103 enthalten ist, sowie der optischen Führungsplatte 105 präzise auf einen spezifizierten Pegel oder besser dreidimen sional einzustellen. Fig. 17 zeigt einen Einfluß eines verti kalen Fehlers (eines Versatzes einer optischen Achse) zwi schen dem Halbleiterlaserchip und der optischen Führungsplat te auf einen Kopplungsverlust. Die x-Achse zeigt ein Verhält nis eines vertikalen Fehlers zur Dicke der optischen Füh rungsplatte. Die in Fig. 17 gezeigte Kopplungsverlust-Kurve ist in Abhängigkeit von einem Divergenzwinkel eines vom Halb leiterlaserchip nach außen gehenden Strahls sowie von einem Material der optischen Führungsplatte unterschiedlich. Dieses Beispiel zeigt die Tatsache, daß sich dann, wenn der vertika le Fehler größer als 30% wird, ein Kopplungsverlust abrupt erhöht.

Fig. 18 zeigt einen Einfluß eines Spalts in der Richtung der optischen Achse zwischen dem im Halbleiterlaser eingebauten Halbleiterlaserchip und der optischen Führungsplatte auf ei nen Kopplungsverlust. Die Kopplungsverlust-Kurve ist in die sem Fall auch in Abhängigkeit von einem Divergenzwinkel eines vom Halbleiterlaserchip nach außen gehenden Strahls sowie von einem Material der optischen Führungsplatte 105 unterschied lich. Dieses Beispiel zeigt die Tatsache, daß sich dann, wenn der Spaltfehler größer als 25% wird, ein Kopplungsverlust allmählich erhöht.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halblei teranregungs-Festkörperlaservorrichtung mit einem so verbes serten optischen System zu erhalten, daß ein vom Halbleiter laser ausgegebener angeregter Strahl effizient zu einem Fest körperlasermedium ausgebreitet wird und das Festkörperlaser medium den angeregten Strahl effizient absorbieren kann, und zwar durch Reduzieren eines Verlustes aufgrund dessen, daß der angeregte Strahl vom Halbleiterlaser eine Innenseite der optischen Führungsplatte entlang zurückgeht, sowie eines Kopplungsverlusts des Strahls.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Querschnittsbereich der optischen Führungsplatte an der Seite des Halbleiterlasers davon größer und wird von der Halbleiterlaserseite in Rich tung zur Seite des Festkörperlasermediums kleiner, so daß ei ne große Menge eines angeregten Strahls vom Halbleiterlaser in die optische Führungsplatte geholt wird, wodurch eine Men ge des angeregten Strahls, die vom Festkörperlasermedium zur optischen Führungsplatte zurückgeht, reduziert wird.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Querschnittsbereich der optischen Führungsplatte bei der Seite des Halbleiterlasers davon größer und wird von der Halbleiterlaserseite in Rich tung zur Seite des Festkörperlasermediums gemäß einer Dickenänderung der Platte kleiner, so daß eine große Menge eines angeregten Strahls vom Halbleiterlaser in die optische Füh rungsplatte geholt wird, wodurch eine Menge des angeregten Strahls, die vom Festkörperlasermedium zur optischen Füh rungsplatte zurückgeht, reduziert wird.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Form einer Oberfläche, die einen Strahl empfängt, der optischen Führungsplatte eine konkave Form oder eine konvexe Form gemäß einem Brechungsin dex n_g der optischen Führungsplatte.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der gesamte von der optischen Führungsplatte ausgegebene angeregte Strahl im Festkörperla sermedium absorbiert, ohne daß irgendein Teil davon von einer konvergierenden Vorrichtung zur Außenseite davon entweicht.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der gesamte im Halbleiterla ser angeregte Strahl direkt in die optische Führungsplatte eingeführt, und der angeregte Strahl von der optischen Füh rungsplatte wird im gesamten Bereich der Länge des Festkör perlasermediums absorbiert.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der angeregte Strahl, der ins Innere der optischen Führungsplatte eingetreten ist, darin total reflektiert, so daß keinerlei Strahl von der Seitenflä che davon oder ähnlichem zur Außenseite davon entweicht.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Einheitlichkeit eines an geregten Strahls in der axialen Richtung durch eine optische Diffusionsplatte verbessert.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Höhendistanzstück zum Ein stellen eines Versatzes einer optischen Achse so spezifi ziert, daß eine Versatzrate der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip, der den Halbleiterlaser hat, und der op tischen Führungsplatte innerhalb der spezifizierten Fehler grenzen sein wird, und ein Spaltdistanzstück zum Einstellen eines Spalts ist so spezifiziert, daß ein Spalt in der Rich tung der optischen Achse zwischen ihnen innerhalb eines spe zifizierten Bereichs eines zulässigen Fehlers sein wird, wo durch die Versatzrate der optischen Achse zwischen ihnen so wie der Spalt in der Richtung der optischen Achse zwischen ihnen innerhalb des Bereichs eines zulässigen Fehlers sein werden.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Höhendistanzstück in einem Raum zwischen einem untersten Abschnitt des Hauptkörpers des Pakets und dem Halteelement der optischen Führungsplatte vor gesehen, so daß eine Versatzrate der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip und der optischen-Führungsplatte in nerhalb eines Bereichs eines zulässigen Fehlers sein wird, und das Spaltdistanzstück ist in einem Raum zwischen dem Vor derabschnitt des Hauptkörpers des Pakets und dem Halteelement der optischen Führungsplatte vorgesehen, so daß ein Spalt in der Richtung der optischen Achse zwischen dem Halbleiterla serchip und der optischen Führungsplatte innerhalb des Be reichs eines zulässigen Fehlers sein wird.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die optische Führungsplatte durch ein Spaltdistanzstück gestützt, und wenn das Spaltdi stanzstück auf einen Hauptkörper des Pakets für den Halblei terlaser zum Einstellen des Spalts gedrückt wird, wird der Spalt in der Richtung der optischen Achse zwischen dem Halb leiterlaserchip und der optischen Führungsplatte innerhalb eines Bereichs eines zulässigen Fehlers sein, und das Höhen distanzstück ist in einem Raum zwischen dem Spaltdistanzstück und dem Halteelement für die optische Führungsplatte vorgese hen, so daß die Versatzrate der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip und der optischen Führungsplatte inner halb eines Bereichs eines zulässigen Fehlers sein wird.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Unter-Halterung an einem Unter-Halterungs-Positionsanordnungsabschnitt positioniert und angeordnet, und eine optische Führungsplatte ist am Posi tionsanordnungsabschnitt für die optische Führungsplatte po sitioniert und angeordnet, und mit beiden Positionsanordnun gen wird die Versatzrate der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip und der optischen Führungsplatte inner halb eines Bereichs eines zulässigen Fehlers sein, und der Spalt in der Richtung der optischen Achse zwischen ihnen wird innerhalb des Bereichs eines zulässigen Fehlers sein.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Unter-Halterung an dem Unter-Halterungs-Positionsanordnungsabschnitt positioniert und angeordnet, der durch einen Stufenabschnitt zur Verfügung gestellt ist, der mittels eines (maschinellen) Bearbeitens des Hauptkörpers des Pakets erhalten ist, eine optische Füh rungsplatte ist an dem Positionsanordnungsabschnitt für die optische Führungsplatte positioniert und angeordnet, zur Ver fügung gestellt durch einen dadurch erhaltenen Stufenab schnitt, und mit beiden der positionsmäßigen Anordnungen wird die Versatzrate der optischen Achse zwischen dem Halbleiter laserchip und der optischen Führungsplatte innerhalb eines Bereichs eines zulässigen Fehlers sein, und der Spalt in der Richtung der optischen Achse zwischen ihnen wird innerhalb des Bereichs eines zulässigen Fehlers sein.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die optische Führungsplatte zwischen dem Hauptkörper des Pakets und einer Paketabdeckung schichtenweise angeordnet und gehalten, wodurch eine Halte kraft der optischen Führungsplatte erhöht wird.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die optische Führungsplatte mit einem Packungs- bzw. Abdichtungsmittel oder einem Klebe mittel zwischen dem Hauptkörper des Pakets und der Paketab deckung schichtenweise angeordnet und gehalten, so daß das Packungsmittel oder Klebemittel als Dämpfungsmaterial bzw. Polstermaterial wirken kann, um ein Zerbrechen der optischen Führungsplatte aufgrund einer sehr großen Sandwich-Anord nungskraft zu verhindern.

In der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Brechungsindex des Packungsmittels oder des Klebemittels kleiner als jener der op tischen Führungsplatte, und mit dieser optischen Eigenschaft wird ein optischer Austrittsverlust eines Lichtstrahls vom seitenflächenabschnitt der optischen Führungsplatte unter drückt.

Andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verstanden:

Fig. 1 ist eine Vorderansicht, die eine Halbleiter anregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der in Fig. 1 gezeigten obigen Vorrichtung entlang der Li nie II-II;

Fig. 3 ist eine Vorderansicht, die einen Fall zeigt, bei dem eine Oberfläche, die einen Strahl empfängt, in der Halbleiteranregungs-Fest körperlaservorrichtung gemäß dem Ausführungs beispiel 1 der vorliegenden Erfindung eine konkave Form hat;

Fig. 4 ist eine Vorderansicht, die einen Fall zeigt, in dem eine Oberfläche, die einen Strahl emp fängt, in der Halbleiteranregungs-Festkörper laservorrichtung gemäß dem Ausführungsbei spiel 1 der vorliegenden Erfindung eine kon vexe Form hat;

Fig. 5 ist eine Vorderansicht, die eine Halbleiter anregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ist eine Vorderansicht, die eine Halbleiter anregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist eine Draufsicht, die die Halbleiteranre gungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfin dung zeigt;

Fig. 8 ist eine Vordersicht, die eine Halbleiteran regungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß ei nem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 9 ist eine Vorderansicht, die eine Halbleiter anregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 10 ist eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 9 gezeigten Bereichs A;

Fig. 11 ist eine Vorderansicht, die eine Halbleiter anregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 12 ist eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 11 gezeigten Bereichs A;

Fig. 13 ist eine Vorderansicht, die eine Halbleiter anregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 14 ist eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 13 gezeigten Bereichs A;

Fig. 15 ist eine Vorderansicht, die eine Halbleiter anregungs-Festkörperlaservorrichtung zeigt, die auf der herkömmlichen Technologie ba siert;

Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht der in Fig. 15 gezeigten obigen Vorrichtung entlang der Li nie XVI-XVI;

Fig. 17 ist eine Kurve, die Kopplungsverlust-Kennli nien aufgrund eines vertikalen Fehlers zeigt; und

Fig. 18 ist eine Kurve, die Kopplungsverlust-Kennli nien aufgrund eines Spaltfehlers zeigt.

Nun werden Ausführungsbeispiele der Halbleiteranregungs-Fest körperlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert be schrieben.

Fig. 1 bis Fig. 4 zeigen jeweils eine Halbleiteranregungs- Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.

Diese Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung weist folgendes auf: ein zylindrisches Festkörperlasermedium 1, das aus einem YAG-Stab oder ähnlichem hergestellt ist, einen plattenförmigen Halbleiterlaser (ein Halbleiterlaserpaket) 3, der mit einer Laserdiode als Laseranregungsquelle ausgebildet ist, eine optische Führungsplatte (einen optischen Transmis sionskörper) 5, die aus optischem Glas hergestellt ist, zum Ausbreiten eines im Halbleiterlaser 3 angeregten Strahls zum Festkörperlasermedium 1, und eine konvergierende Vorrichtung, die mit einem zylindrischen reflektierenden Spiegel ausgebil det ist, zum Reflektieren des von der optischen Führungsplat te 5 aus gegebenen angeregten Strahls zum Festkörperlasermedi um 1.

Das Festkörperlasermedium 1 ist an der zentralen Position in nerhalb der konvergierenden Vorrichtung 7 konzentrisch ange ordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt es vier Einheiten eines Halbleiterlaser 3 und ebenso vier Schichten einer opti schen Führungsplatte 5 und zwar jeweils für die jeweiligen Halbleiterlaser 3, die jeweils einheitlich mit einem Rotati onswinkel von 90 Grad um die zentrale Achse des Festkörperla sermediums 1 radial beabstandet sind.

Die optische Führungsplatte 5 hat die größte Dicke bei der Oberfläche 5a, die einen Strahl empfängt, bei der Seite des Halbleiterlasers 3 davon, wird von der Oberfläche, die einen Strahl empfängt, in Richtung zur Seite des Festkörperlaserme diums 1 kleiner und hat die minimale Dicke bei der Oberfläche 5b davon, bei der ein Strahl nach außen geht. Mit dieser Ei genschaft wird ein Querschnittsbereich, der eine optische Hauptachse A (siehe Fig. 3, Fig. 4) zur Ausbreitung eines vom Halbleiterlaser 3 ausgegebenen angeregten Strahls rechtwink lig kreuzt, bei der Seite des Halbleiterlasers davon größer und wird von der Seite des Halbleiterlasers in Richtung zur Seite des Festkörperlasermediums 1 kleiner.

Wie es in Fig. 2 gezeigt ist (Fig. 2 ist eine Querschnittsan sicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entlang der Linie II-II), ist eine Länge der optischen Führungsplatte 5 bei der Seite des Halbleiterlasers 3 im wesentlichen gleich einer Länge eines Schlitzes eines Abschnitts 3a zum Senden eines durch einen Schlitz geformten Strahls im Halbleiterlaser 3, und eine Länge von ihr bei der Seite des Festkörperlasermedi ums 1 ist im wesentlichen gleich der Länge des Festkörperla sermediums 1 (eine Länge der Achse), was ein Trapez für ihre ebene Figur ergibt.

Mit diesem Merkmal wird der gesamte im Halbleiterlaser 3 an geregte Strahl direkt in die optische Führungsplatte 5 einge führt, und der angeregte Strahl wird von der optischen Füh rungsplatte 5 in das Festkörperlasermedium 1 durch seine ge samte Länge hindurch absorbiert.

Ebenso ist es in diesem Fall durch Einstellen der Dicke der optischen Führungsplatte 5 möglich, einen Bereich der Ober fläche 5a, die einen Strahl empfängt, bei der Seite des Halb leiterlasers 3 zu maximieren, sowie jenen der Oberfläche 5b, aus der der Strahl hinausgeht, zu minimieren.

Die konvergierende Vorrichtung 7 ist eine Vorrichtung zum Re flektieren eines angeregten Strahls, der von der optischen Führungsplatte 5 zum Festkörperlasermedium 1 nach außen geht, und der gesamte Rand des Festkörperlasermediums 1 ist durch diese konvergierende Vorrichtung 7 sowie durch die optische Führungsplatte 5 umgeben, ohne irgendeinen Raum darin zu las sen.

Mit diesem Merkmal wird der gesamte angeregte Strahl, der daraus nach außen geht, im Festkörperlasermedium 1 absor biert, ohne daß irgendein Teil davon von der konvergierenden Vorrichtung 7 zur Außenseite davon entweicht.

Ein von dem Abschnitt 3a zum Senden eines durch einen Schlitz geformten Strahls des Halbleiterlasers 3 gesendeter angereg ter Strahl geht durch die Oberfläche 5a zum Empfangen eines Strahls mit einer bestimmten Divergenz (einem Divergenzwin kel) in die optische Führungsplatte 5. Der maximale Diver genzwinkel (hierin nachfolgend als kritischer Winkel be schrieben) θ, mit welchem ein angeregter Strahl unter Wieder holung seiner Mehrfachreflexionen an beiden Seitenflächen 5c der optischen Führungsplatte 5 ausgebreitet werden kann, wird unter der Annahme, daß ein Brechungsindex der optischen Füh rungsplatte 5 n_g ist, durch den Ausdruck (3) erhalten.

θ = arc sin[n_g.sin{arc cos.(1/n_g)-α-β]+α (3)

Hierin zeigt α eine Neigung von einer vertikalen Oberfläche gegenüber einer Referenzoberfläche der optischen Führungs platte 5 zwischen dem Abschnitt 3a zum Aussenden eines durch einen Schlitz geformten Strahls des Halbleiterlasers 3 und dem Zentrum des Festkörperlasermediums 1 an der Stelle zum Empfangen eines angeregten Strahls an, und β zeigt eine Nei gung von Seitenflächen 5c der optischen Führungsplatte 5 ge genüber der Richtung der optischen Hauptachse zur Ausbreitung des angeregten Strahls an.

In einem Bereich, in welchem die Neigung β ein positiver Wert ist, ist ein Querschnittsbereich der optischen Führungsplatte 5 bei der Seite des Halbleiterlasers 3 größer als ihr Quer schnittsbereich bei der Seite des Festkörperlasermediums 1, so daß eine Menge des angeregten Strahls, die von der Seite der konvergierenden Vorrichtung 7 zurückgeht, verglichen mit einem Fall reduziert werden kann, in welchem eine optische Führungsplatte mit der Form einer rechteckigen festen Platte verwendet wird.

Der kritische Winkel θ nimmt einen maximalen Wert von π/2 + α an, wenn die Neigung α der Oberfläche 5a zum Empfangen eines Strahls und die Neigung β der Neigungs-Seitenfläche 5c den nächsten Ausdruck (4) erfüllen.

α + β = arc cos(1/n_g) - arc sin(1/n_g) (4)

Die Form der Oberfläche zum Empfangen eines Strahls der opti schen Führungsplatte 5, die den maximalen kritischen Winkel ergibt, ist eine konkave Form, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wenn die Neigung α ein positiver Wert ist, während dann, wenn die Neigung α ein negativer Wert ist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, sie eine konvexe Form ist. Demgemäß wird über die Form einer Oberfläche zum Empfangen eines Strahls in Ab hängigkeit vom Vorzeichen eines Wertes im Ausdruck (5) ent schieden.

arc cos(1/n_g) - arc sin(1/n_g)-β (5)

Die Form der Oberfläche zum Empfangen eines Strahls der opti schen Führungsplatte 5, die den maximalen kritischen Winkel ergibt, ist eine konvexe Form, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, weil die Neigung α ein negativer Wert ist, wenn der Bre chungsindex n_g der optischen Führungsplatte 5 √2 oder weniger ist, wenn die Neigung β der Seitenfläche 5c 0 ist. Gegensätz lich dazu ist dann, wenn ihr Brechungsindex n_g √2 oder größer ist, die Neigung α ein positiver Wert, so daß die Form der Oberfläche zum Empfangen eines Strahls eine konkave Form ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Bei der optischen Führungsplatte 5 wird dann, wenn ein Be reich zum Empfangen eines angeregten Strahls vom Halbleiter laser 3 größer gemacht wird und auch ein Querschnittsbereich davon bei der Seite des Halbleiterlasers 3 größer als jener bei der Seite des Festkörperlasermediums 1 größer gemacht wird, um eine Menge eines Strahls zu reduzieren, die von der konvergierenden Vorrichtung 7 reflektiert wird und umgekehrt in die optische Führungsplatte 5 eintritt, die Neigung β ein positiver Wert.

In diesem Fall ist der Brechungsindex n_g als kritischer Wert, bei dem eine Form der Oberfläche zum Empfangen eines Strahls der optischen Führungsplatte 5 eine konkave Form oder eine konvexe Form wird, ein Wert größer als √2. Diese Tatsache zeigt an, daß der maximale kritische Winkel π/2 + α durch Verwenden der optischen Führungsplatte 5 mit einem größeren Brechungsindex n_g größer gemacht werden kann, und daß ein Verhältnis zwischen den Querschnittsbereichen der optischen Führungsplatte 5 bei der Seite des Halbleiterlasers 3 und je nen beim Festkörperlasermedium 1 ebenso größer gemacht werden kann.

Durch Auswählen einer Kombination der Neigung α und der Nei gung β, die den Ausdruck (4) für die optische Führungsplatte 5 erfüllen, wird der Divergenzwinkel eines angeregten Strahls vom Halbleiterlaser 3, welcher Strahl in die optische Füh rungsplatte 5 geholt und zum Festkörperlasermedium 1 ausge breitet werden kann, ein maximaler Wert von π/2 + α. Nämlich dann, wenn der Divergenzwinkel des Halbleiterlasers 3 θ ist, kann die Neigung β der Seitenfläche 5b der optischen Füh rungsplatte 5 erhalten werden, insoweit der Winkel den näch sten Ausdruck (6) durch den Ausdruck (4) erfüllt.

β ≦ θ - {(π/2)}{arc cos(1/n_g) - arc sin(1/n_g)}] (6)

In einem Fall, in welchem eine Substanz der Seitenfläche der optischen Führungsplatte 5 nicht Luft sondern irgendeine Sub stanz mit einem Brechungsindex n_a ist, werden die Bedingun gen, die der Ausdruck (4) und der Ausdruck (6) erfüllen, zu jenen korrigiert, wie sie durch die nächsten Ausdrücke (7) und (8) ausgedrückt sind.

α + β = arc cos(n_a/n_g) - arc sin(1/n_g) (7)
β ≦ θ - [(π/2){arc cos(n_a/n_g) - arc sin(1/n_g)}] (8)

Mit der o

α + β = arc cos(n_a/n_g) - arc sin(1/n_g) (7)

β ≦ θ - [(π/2){arc cos(n_a/n_g) - arc sin(1/n_g)}] (8)

Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann eine große Men ge eines angeregten Strahls vom Halbleiterlaser 3 in die op tische Führungsplatte 5 geholt werden, der geholte Strahl kann zum Festkörperlasermedium 1 ausgebreitet werden, und weiterhin kann eine Menge des Strahls, die von der konvergie renden Vorrichtung 7 zurückkommt, reduziert werden, wodurch es möglich ist, eine Halbleiteranregungs-Festkörperlaservor richtung zu realisieren, die eine Ausgabe von einem Halblei terlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient ausbreiten kann.

Fig. 5 zeigt eine Halbleiteranregungs-Festkörperlaservor richtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, daß in Fig. 5 dieselben Bezugszeichen den Abschnitten zugeordnet sind, die jenen in Fig. 1 entsprechen, und eine Beschreibung davon hierin wegge lassen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Totalreflexions-Ab deckschicht 9 zum totalen Reflektieren des Halbleiterlasers mit irgendeiner Wellenform auf die externe Oberfläche aus schließlich der Randoberflächen der optischen Führungsplatte 5 bei der Seite des Halbleiterlasers 3 sowie bei der Seite des Festkörperlasermediums 1 (der Oberfläche 5a zum Empfangen eines Strahls und der Oberfläche 5b, aus der ein Strahl hin ausgeht) angelegt.

Mit dieser Abdeckung entweicht ein angeregter Strahl, der ins Innere der optischen Führungsplatte 5 eingetreten ist, nicht von der Seitenfläche 5c oder ähnlichem zu ihrer Außenseite, so daß ein angeregter Strahl vom Halbleiterlaser 3 mit nur einem geringen Verlust zum Festkörperlasermedium 1 ausgebrei tet werden kann, wodurch es möglich wird, eine Halbleiteran regungs-Festkörperlaservorrichtung zu realisieren, die eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperlaserme dium effizient ausbreiten kann.

Eine Strahldiffusionsplatte 11 ist ebenso in einem Raum zwi schen dem Halbleiterlaser 3 und der optischen Führungsplatte 5 angeordnet, um einen angeregten Strahl in der axialen Rich tung zu vereinheitlichen.

Mit dem oben beschriebenen Merkmal kann ebenso eine große Menge eines angeregten Strahls vom Halbleiterlaser 3 in die optische Führungsplatte 5 geholt werden, der geholte Strahl kann zum Festkörperlasermedium 1 ausgebreitet werden, und weiterhin kann eine Menge des Strahls, die von der konvergie renden Vorrichtung 7 zurückkommt, reduziert werden, wodurch es möglich ist, eine Halbleiteranregungs-Festkörperlaservor richtung zu realisieren, die eine Ausgabe von einem Halblei terlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient ausbreiten kann.

Fig. 6 und Fig. 7 zeigen jeweils eine Halbleiteranregungs- Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung.

Diese Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung weist folgendes auf: ein zylindrisches Festkörperlasermedium 21, das mit einem YAG-Stab oder ähnlichem gebildet ist, einen plattenförmigen Halbleiterlaser (ein Halbleiterlaserpaket) 23, das mit einer Laserdiode oder ähnlichem als Laseranre gungsquelle ausgebildet ist, eine optische Führungsplatte (einen optischen Transmissionskörper) 25, die aus optischem Glas gebildet ist, zum Ausbreiten eines angeregten Strahls vom Halbleiterlaser 23 zum Festkörperlasermedium 21, ein Durchflußrohr 27, das aus transparentem Glas gebildet ist und an der Position des Festkörperlasermediums 21 konzentrisch angeordnet ist, um das Festkörperlasermedium 21 abzukühlen, und eine konvergierende Vorrichtung 29 durch einen rohrförmi gen reflektierenden Spiegel zum Reflektieren eines von der optischen Führungsplatte 25 ausgegebenen angeregten Strahls auf das Festkörperlasermedium 21.

Das Festkörperlasermedium 21 ist an der zentralen Position innerhalb der konvergierenden Vorrichtung 29 konzentrisch an geordnet, und bei diesem Ausführungsbeispiel gibt es auch vier Einheiten eines Halbleiterlasers 23 und ebenso vier Ein heiten einer optischen Führungsplatte 25, und zwar jeweils für die jeweiligen Halbleiterlaser 23, welche in gleichem Ab stand voneinander mit 90 Grad um die zentrale Achse des Fest körperlasermediums 21 radial positioniert sind. Es sollte be achtet werden, daß, obwohl nur eine Einheit des Halbleiterla sers 23 entsprechend einer der optischen Führungsplatten 25 in Fig. 6 gezeigt ist, der Halbleiterlaser natürlich an jeder der anderen drei Einheiten der optischen Führungsplatte 25 angebracht ist, wie es oben beschrieben ist. Ebenso kann eine Anordnung einer Vielzahl von Einheiten eines Halbleiterlasers in der Längsrichtung (in der axialen Richtung des stabförmi gen Festkörperlasermediums 21) an einer Einheit des Festkör perlasermediums 21 für den Zweck eines Erhöhens einer Laser ausgabe arbeiten.

Der Halbleiterlaser 23 hat eine Paketstruktur, die folgendes aufweist: einen Halbleiterlaserchip 31 zum Aussenden eines Laserstrahls, eine Unter-Halterung 33, wobei der Halbleiter laserchip 31 an der obersten Oberfläche davon angebracht ist, zum Entfernen von Hitze (Wärmesenke) aufgrund des Betriebs durch den Halbleiterlaserchip 31 und zum Absorbieren einer Differenz eines Koeffizienten einer linearen Ausdehnung zwi schen dem Halbleiterlaserchip 31 und dem Hauptkörper eines Pakets 35, das später beschrieben wird, den Hauptkörper des Pakets 35 in einer Wassermantelstruktur, wobei die Unter- Halterung 33 an der obersten Oberfläche davon angebracht ist, mit einem Kühlwasserpfad (in der Figur nicht gezeigt) inner halb des Mantels zum Entladen von Hitze von der Unter-Halte rung 33 zur Außenseite davon, und eine Paketabdeckung 37, die an dem Hauptkörper des Pakets 35 angebracht ist, um den Halb leiterlaserchip 31 zu schützen. Es sollte beachtet werden, daß ein Kühlwasser-Einlaßrohr 39 und ein Kühlwasser-Auslaß rohr 41 am Rückseitenoberflächenabschnitt des Hauptkörpers des Pakets 35 angebracht sind.

Der Halbleiterlaserchip 31 und die Unter-Halterung 33 sind miteinander durch metallisches Löten verbunden, so daß eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit zwischen ihnen sichergestellt sind, und die Unter-Halterung 33 ist mit dem Hauptkörper des Pakets 35 verbunden, der aus leitendem Material durch metallisches Löten ausgebildet ist, so daß eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit zwischen ihnen sichergestellt sind, wobei der Hauptkörper des Pakets 35 auch als Anodenelektrode arbeitet.

An der obersten Oberfläche des Hauptkörpers des Pakets 35 ist ein Elektrodenelement 45 mit einer elektrischen Isolierplatte 43 vorgesehen. Das Elektrodenelement 45 ist mit dem Halblei terlaserchip 31 durch eine Vielzahl von feinen Metalldrähten 47 elektrisch verbunden und kontaktiert die Paketabdeckung 37, die bei den Oberflächen aus leitendem Material herge stellt ist, wodurch die Paketabdeckung 37 ebenso als Katho denelektrode arbeitet.

Bei der Elektrodenstruktur, wie sie oben beschrieben ist, wird ein Laserstrahl für eine Anregung vom rechten Rand des Halbleiterlaserchips 31 durch Laden einer Spannung an einer Stelle zwischen dem Hauptkörper des Pakets 35 und der Pa ketabdeckung 37 oszilliert.

Die optische Führungsplatte 25 ist an der obersten Oberfläche eines vorderen erhobenen Abschnitts 49a eines Halteelements 49 in Form eines umgekehrten L für die Führungsplatte befe stigt. Das Führungsplatten-Halteelement 49, der Hauptkörper des Pakets 35 und die Paketabdeckung 37 sind durch einen Be festigungsbolzen 50 fest fixiert und miteinander verbunden, der jene Komponenten durchdringt, sowie eine Mutter 52, die an den Befestigungsbolzen 50 geschraubt ist.

Ein vom Halbleiterlaserchip 31 oszillierter Laserstrahl wird in die sehr dünne optische Führungsplatte 25 mit geringem op tischen Verlust eingeführt. Es sollte beachtet werden, daß I/O-Ränder der optischen Führungsplatte 25 zu einem angereg ten Laserstrahl in jedem Bereich verglichen mit jenem einer optischen Faser viel größer sind, und daß aus diesem Grund jene Ränder bzw. Kanten mit nicht reflektierendem Material überzogen werden können, wodurch es möglich ist, optische Verluste in beiden der Ränder auf 1% oder weniger zu unter drücken.

Hierin ist es zum effizienten Übertragen eines Strahls vom Halbleiterlaserchip 31 zur optischen Führungsplatte 25 durch die optische Kupplung dazwischen erforderlich, wie es oben beschrieben ist, jede Position des Halbleiterlaserchips 31 sowie der optischen Führungsplatte 25 präzise auf einen spe zifizierten Pegel oder besser dreidimensional und relativ zu einander einzustellen.

Bei der Zusammenbaustruktur, wie sie oben beschrieben ist, wird über ein Einstellen einer relativen Position zwischen dem Halbleiterlaserchip 31 und der optischen Führungsplatte 25 in Abhängigkeit von einer relativen Position zwischen dem Führungsplatten-Halteelement 49 und dem Hauptkörper des Pa kets 35 entschieden.

In einem Raum zwischen dem Hauptkörper des Pakets 35 und dem Führungsplatten-Halteelement 49 sind ein L-förmiges Spalt distanzstück 51 und ein plattenförmiges Höhendistanzstück 53 vorgesehen. Jene Distanzstücke 51, 53 sind zusammen mit der Paketabdeckung 37, dem Hauptkörper des Pakets 35 und dem Füh rungsplatten-Halteelement 49 durch den Befestigungsbolzen 50 und die Mutter 52 befestigt.

Das L-förmige Spaltdistanzstück 51 hat einen Spalteinstellab schnitt 51a, der zwischen dem vorderen Abschnitt des Haupt körpers des Pakets 35 und dein vorderen Abschnitt des erhobe nen Abschnitts 49a des Führungsplatten-Halteelements 49 vor gesehen ist, und ein Spalt in der Richtung der optischen Ach se zwischen dem Halbleiterlaserchip 31 und der optischen Füh rungsplatte 25 ist gemäß einer Dicke des Spalteinstellab schnitts 51a eingestellt.

Ein horizontaler Abschnitt 51b des L-förmigen Spaltdistanz stücks und das Höhendistanzstück 53 sind einander überlagert und sind zwischen dem unteren Abschnitt des Hauptkörpers des Pakets 35 und einem horizontalen Abschnitt 49b des Führungs platten-Halteelements 49 vorgesehen, so daß über relative Po sitionen in vertikaler Richtung des Halbleiterlaserchips 31 und der optischen Führungsplatte 25 gemäß einer gesamten Dicke des horizontalen Abschnitts 51b des L-förmigen Spaltdi stanzstücks 51 und des Höhendistanzstücks 53 entschieden wird.

Mit diesem Merkmal werden das Höhendistanzstück 53 und der horizontale Abschnitt 51b des L-förmigen Spaltdistanzstücks 51 so eingestellt, daß eine Versatzrate bezüglich der opti schen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip 31 und der opti schen Führungsplatte 25 innerhalb eines Bereichs eines zuläs sigen Bereichs sein wird, und das L-förmige Spaltdistanzstück wird so eingestellt, daß ein Spalt in der Richtung der opti schen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip 31 und der opti schen Führungsplatte 25 innerhalb des Bereichs eines zulässi gen Fehlers sein wird, wodurch sowohl die Versatzrate bezüg lich der optischen Achse dazwischen als auch der Spalt in der Richtung der optischen Achse dazwischen innerhalb des Be reichs eines zulässigen Fehlers sind.

Mit diesem Merkmal kann ein Kopplungsverlust aufgrund eines Fehlers bezüglich des Versatzes bezüglich der optischen Achse sowie eines Spaltfehlers auf einen kleinen Wert unterdrückt werden, und eine optische Übertragung vom Halbleiterlaserchip 31 zur optischen Führungsplatte 25 wird effizient durchge führt, wodurch es möglich ist, eine Ausgabe von einem Halb leiterlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient aus zu breiten.

Fig. 8 zeigt eine Halbleiteranregungs-Festkörperlaservor richtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, daß in Fig. 8 dieselben Bezugszeichen den Abschnitten zugeordnet sind, die jenen in Fig. 6 entsprechen, und eine Beschreibung davon hierin wegge lassen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die optische Führungsplat te 25 auf ein Spaltdistanzstück 55 fixiert, und ein Spalt in der Richtung der optischen Achse zwischen dem Halbleiterla serchip 31 und der optischen Führungsplatte 25 wird durch das Spaltdistanzstück 55 durch Drücken des Spaltdistanzstücks 55 auf die vordere Oberfläche des Hauptkörpers des Pakets 35 eingestellt.

Ein Höhendistanzstück 57 ist in einem Raum zwischen dem Spaltdistanzstück 55 und einem Stufenabschnitt 49c vorgese hen, wobei ein Distanzstück darauf angeordnet ist, daß an dem vorderen erhobenen Abschnitt 49a des Führungsplatten-Halte elements 49 ausgebildet ist. Mit dieser Konfiguration wird über relative Positionen des Halbleiterlaserchips 31 und der optischen Führungsplatte 25 in vertikaler Richtung gemäß ei ner Gesamtdicke des Spaltdistanzstücks 55 und des Höhendi stanzstücks 57 entschieden, wodurch ein Versatz bezüglich der optischen Achse eingestellt werden kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist die optische Führungsplatte 25 durch ein zugehöriges Verbindungsstück angeschlossen, so daß das Spaltdistanzstück 55 daran mit einem spezifizierten Spalt zu einer Oberfläche des Spaltdistanzstücks 55 unter Kontaktierung des Hauptkörpers des Pakets 35 als Referenz an geschlossen werden kann, und dann das Höhendistanzstück 57 für eine vertikale Einstellung eingestellt wird, wodurch so wohl die Versatzrate bezüglich der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip 31 und der optischen Führungsplatte 25 als auch der Spalt in der Richtung der optischen Achse da zwischen innerhalb eines Bereichs eines zulässigen Fehlers sind.

Mit diesem Merkmal kann ein Kopplungsverlust aufgrund eines Fehlers bezüglich des Versatzes der optischen Achse sowie ei nes Spaltfehlers auf einen kleinen Wert unterdrückt werden, und eine optische Übertragung vom Halbleiterlaserchip 31 zur optischen Führungsplatte 25 wird effizient durchgeführt, wo durch es möglich ist, eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient auszubreiten.

Fig. 9 und Fig. 10 zeigen jeweils eine Halbleiteranregungs- Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, daß in Fig. 9 und Fig. 10 dieselben Bezugszeichen den Abschnitten zugeordnet sind, die jenen in Fig. 6 entsprechen, und eine Beschreibung davon hierin weggelassen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Unter-Halterung 33 mit dem daran angebrachten Halbleiterlaserchip 31 und die op tische Führungsplatte 25 in der Richtung der optischen Achse am Hauptkörper des Pakets 35 linear angeordnet.

Ein erster Stufenabschnitt 35a als Positionsanordnungsab schnitt für die Unter-Halterung 33 und ein zweiter Stufenab schnitt 35b als Positionsanordnungsabschnitt für die optische Führungsplatte 25 sind am Hauptkörper des Pakets 35 vorgese hen, und zwar dadurch, daß er einer (maschinellen) Bearbei tung unterzogen wird.

Der erste Stufenabschnitt 35a und der zweite Stufenabschnitt 35b werden dadurch erhalten, daß sie mit hoher Präzision be arbeitet werden, so daß ein Laserstrahl zur Anregung von dem Halbleiterlaserchip 31 durch das Zentrum der optischen Füh rungsplatte 25 läuft, und zusätzlich ein Spalt in der Rich tung der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip 31 und der optischen Führungsplatte 25 innerhalb eines spezifi zierten Bereichs eines zulässigen Fehlers sein wird.

Mit diesem Merkmal wird die Unter-Halterung mit dem ersten Stufenabschnitt 35a mit einer Lötmitteldicke von mehreren Mi krometern in einem Zustand verlötet und verbunden, in welchem die Unter-Halterung auf den ersten Stufenabschnitt 35a mit der Stufenoberfläche davon als Referenz gedrückt wird, und die optische Führungsplatte 25 wird an den zweiten Stufenab schnitt 35b in einem Zustand fixiert, in welchem die optische Führungsplatte 25 auf die Oberfläche des zweiten Stufenab schnitts 35b gedrückt wird, so daß eine Versatzrate der opti schen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip 31 und der opti schen Führungsplatte 25 innerhalb der zulässigen Fehlergren zen sein wird, und ein Spalt in der Richtung der optischen Achse dazwischen innerhalb der zulässigen Fehlergrenzen sein wird.

Fig. 11 und Fig. 12 zeigen jeweils eine Halbleiteranregungs- Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, daß in Fig. 11 und Fig. 12 dieselben Bezugszeichen den Abschnitten zugeordnet sind, die jenen in Fig. 9 und Fig. 10 entsprechen, und eine Beschreibung davon hierin weggelassen ist.

Dieses Ausführungsbeispiel ist ein modifiziertes Beispiel von Ausführungsbeispiel 5, wobei ein Abschnitt 37a zum Halten ei ner optischen Führungsplatte im vorderen Abschnitt der Paket abdeckung 37 vorgesehen ist. Der Abschnitt 37a zum Halten ei ner optischen Führungsplatte ist bei der oberen Seite des zweiten Stufenabschnitts 35b positioniert, um die am zweiten Stufenabschnitt 35b angeordnete optische Führungsplatte 25 mit dem Hauptkörper des Pakets 35 schichtenweise anzuordnen und anzuhalten.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die optische Führungsplat te 25 zwischen dem Hauptkörper des Pakets 35 und der Paketab deckung 37 schichtenweise angeordnet und gehalten, wodurch eine Haltekraft der optischen Führungsplatte 25 dadurch er höht wird. Mit dieser Erhöhung ist es möglich, Zusammenbau schritte der Vorrichtung zu vereinfachen und die für den Zu sammenbau erforderliche Zeit zu reduzieren.

Fig. 13 und Fig. 14 zeigen jeweils eine Halbleiteranregungs- Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, daß in Fig. 13 und Fig. 14 dieselben Bezugszeichen den Abschnitten zugeordnet sind, die jenen in Fig. 11 und Fig. 12 entspre chen, und eine Beschreibung davon hierin weggelassen ist.

Dieses Ausführungsbeispiel ist ein modifiziertes Beispiel des Ausführungsbeispiels 6, wobei ein Paketbildungsmittel oder ein Klebemittel in einem Raum zwischen dem zweiten Stufenab schnitt 35b des Hauptkörpers des Pakets 35 und der optischen Führungsplatte 25 sowie in einem Raum zwischen dem Abschnitt 37a zum Halten der optischen Führungsplatte der Paketabdeckung 37 und der optischen Führungsplatte 25 vorgesehen ist, und eine Dämpfungsschicht 59 dazwischen mit jenen Mitteln vorgesehen ist. Das Paketbildungsmittel oder Klebemittel, das die Dämpfungsschicht 59 aufweist, ist aus einem derartigen Material hergestellt, wie beispielsweise einem auf Silizium basierenden Kunstharz mit einem Brechungsindex, der kleiner als jener der optischen Führungsplatte 25 ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wirkt das Paketbildungsmittel oder das Klebemittel, das die Dämpfungsschicht bzw. Polste rungsschicht 59 aufweist, als Dämpfungsmaterial, um zu ver hindern, daß die optische Führungsplatte 25 durch die Halte kraft bricht.

Ein Brechungsindex des Paketbildungsmittels oder des Klebe mittels, das die Dämpfungsschicht 59 aufweist, ist kleiner als jener der optischen Führungsplatte 25, und mit diesem op tischen Merkmal ist es möglich, einen Verlust aufgrund eines optischen Entweichens aus dem Seitenflächenabschnitt der op tischen Führungsplatte 25 sowie einer Reduzierung der opti schen Übertragungseffizienz zu unterdrücken.

Wie es aus der obigen Beschreibung klar zu verstehen ist, ist bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Querschnittsbe reich der optischen Führungsplatte bei der Seite des Halblei terlasers größer und wird von der Halbleiterlaserseite in Richtung zur Seite des Festkörperlasermediums davon kleiner, so daß eine große Menge eines angeregten Strahls vom Halblei terlaser in die optische Führungsplatte geholt wird, wodurch eine Menge des angeregten Strahls, die zur optischen Füh rungsplatte vom Festkörperlasermedium zurückgeht, reduziert wird, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser effizi ent zu einem Festkörperlasermedium ausgebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Querschnittsbereich der optischen Führungsplatte bei der Sei te des Halbleiterlasers davon größer und wird von der Halb leiterlaserseite in Richtung zur Seite des Festkörperlaserme diums gemäß einer Dickenänderung der Platte kleiner, so daß eine große Menge eines angeregten Strahls vom Halbleiterlaser in die optische Führungsplatte geholt wird, und eine Menge des angeregten Strahls, die vom Festkörperlasermedium zur op tischen Führungsplatte zurückgeht, reduziert wird, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperla sermedium effizient ausgebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird durch Entscheiden über eine Form einer Oberfläche zum Empfangen ei nes Strahls der optischen Führungsplatte derart, daß sie eine konkave Form oder eine konvexe Form ist, gemäß einem Bre chungsindex der optischen Führungsplatte, eine große Menge eines angeregten Strahls vom Halbleiterlaser in die optische Führungsplatte geholt, und eine Menge des angeregten Strahls, die vom Festkörperlasermedium zur optischen Führungsplatte zurückkommt, wird reduziert, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient aus gebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der gesamte angeregte Strahl, der von der optischen Führungsplat te ausgegeben wird, im Festkörperlasermedium absorbiert, ohne daß irgendwelche Teile davon von einer konvergierenden Vor richtung zur Außenseite davon entweichen, wodurch eine Ausga be von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient ausgebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wird der gesamte im Halbleiterlaser angeregte Strahl direkt in die op tische Führungsplatte eingeführt, und der angeregte Strahl von der optischen Führungsplatte wird im gesamten Bereich der Länge des Festkörperlasermediums absorbiert, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperlaserme dium effizient ausgebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der angeregte Strahl, der ins Innere der optischen Führungsplatte eingetreten ist, im Inneren davon total reflektiert, so daß es für keinen Strahl möglich ist, daß er von der Seitenfläche davon oder ähnlichem zur Außenseite davon entweicht, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperla sermedium effizient ausgebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Einheitlichkeit eines angeregten Strahls in der axialen Rich tung durch eine optische Diffusionsplatte verbessert, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperla sermedium effizient ausgebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Hö hendistanzstück zum Einstellen eines Versatzes einer opti schen Achse so spezifiziert, daß eine Versatzrate der opti schen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip, das den Halb leiterlaser aufweist, und der optischen Führungsplatte inner halb eines spezifizierten Bereichs eines zulässigen Fehlers sein wird, ist ein Spaltdistanzstück zum Einstellen eines Spalts so spezifiziert, daß ein Spalt in der Richtung der op tischen Achse dazwischen innerhalb des spezifizierten Be reichs eines zulässigen Fehlers sein wird, so daß die Ver satzrate der optischen Achse dazwischen sowie der Spalt in der Richtung der optischen Achse dazwischen innerhalb der zu lässigen Fehlergrenzen sein werden, ein Kopplungsverlust auf grund eines Fehlers bezüglich des Versatzes der optischen Achse sowie eines Spaltfehlers auf einen kleinen Wert unter drückt werden kann und eine optische Übertragung vom Halblei terlaserchip zur optischen Führungsplatte effizient durchge führt wird, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient ausgebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Hö hendistanzstück in einem Raum zwischen einem unteren Ab schnitt des Hauptkörpers des Pakets und dem Halteelement der optischen Führungsplatte vorgesehen, so daß eine Versatzrate der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip und der optischen Führungsplatte innerhalb der zulässigen Fehlergren zen sein wird, ist das Spaltabstandsstück in einem Raum zwi schen dem vorderen Abschnitt des Hauptkörpers des Pakets und dem Halteelement der optischen Führungsplatte vorgesehen, so daß ein Spalt in der Richtung der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip und der optischen Führungsplatte in nerhalb der zulässigen Fehlergrenzen sein wird, kann ein Kopplungsverlust aufgrund eines Fehlers bezüglich des Versat zes der optischen Achse sowie eines Spaltfehlers auf einen kleinen Wert unterdrückt werden, und wird eine optische Über tragung vom Halbleiterlaserchip zur optischen Führungsplatte effizient durchgeführt, wodurch eine Ausgabe von einem Halb leiterlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient ausge breitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die optische Führungsplatte durch das Spaltdistanzstück gestützt, das auf den Hauptkörper des Pakets des Halbleiterlasers ge drückt wird, um einen Spalt so einzustellen, daß der Spalt in der Richtung der optischen Achse zwischen dem Halbleiterla serchip und der optischen Führungsplatte innerhalb eines spe zifizierten Bereichs eines zulässigen Fehlers sein wird, ist das Höhendistanzstück in einem Raum zwischen dem Spaltdi stanzstück und dem Halteelement für die optische Führungs platte vorgesehen, so daß die Versatzrate der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip und der optischen Führungs platte innerhalb der zulässigen Fehlergrenzen sein wird, kann ein Kopplungsverlust aufgrund eines Fehlers bezüglich des Versatzes der optischen Achse sowie eines Spaltfehlers auf einen kleinen Wert unterdrückt werden, und wird eine optische Übertragung vom Halbleiterlaserchip zur optischen Führungs platte effizient durchgeführt, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient aus gebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Unter-Halterung an einem Unter-Halterungs-Positionsanord nungsabschnitt positioniert und angeordnet und ist eine opti sche Führungsplatte an dem Positionsanordnungsabschnitt für die optische Führungsplatte positioniert und angeordnet, und mit beiden Positionsanordnungen wird die Versatzrate der op tischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip und der opti schen Führungsplatte innerhalb eines spezifizierten Bereichs eines zulässigen Fehlers sein, und wird der Spalt in der Richtung der optischen Achse dazwischen innerhalb der zuläs sigen Fehlergrenzen sein, kann ein Kopplungsverlust aufgrund eines Fehlers bezüglich des Versatzes der optischen Achse so wie eines Spaltfehlers auf einen kleinen Wert unterdrückt werden und wird eine optische Übertragung vom Halbleiterla serchip zur optischen Führungsplatte effizient durchgeführt, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Fest körperlasermedium effizient ausgebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Unter-Halterung an dem Unter-Halterungs-Positionsanordnungs abschnitt positioniert und angeordnet, der durch einen Stu fenabschnitt vorgesehen ist, der dadurch erhalten wird, daß der Hauptkörper des Pakets einer Bearbeitung unterzogen wird, ist eine optische Führungsplatte an dem Positionsanordnungs abschnitt für die optische Führungsplatte positioniert und angeordnet, der durch einen Stufenabschnitt vorgesehen ist, der durch Bearbeiten des Hauptkörpers des Pakets erhalten wird, und mit beiden Positionsanordnungen wird die Versatzra te der optischen Achse zwischen dem Halbleiterlaserchip und der optischen Führungsplatte innerhalb eines spezifizierten Bereichs eines zulässigen Fehlers sein und wird der Spalt in der Richtung der optischen Achse dazwischen innerhalb der zu lässigen Fehlergrenze sein, kann ein Kopplungsverlust auf grund eines Fehlers bezüglich des Versatzes der optischen Achse sowie eines Spaltfehlers auf einen kleinen Wert unter drückt werden, und wird eine optische Übertragung vom Halb leiterlaserchip zur optischen Führungsplatte effizient durch geführt, wodurch eine Ausgabe von einem Halbleiterlaser zu einem Festkörperlasermedium effizient ausgebreitet werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die op tische Führungsplatte zwischen dem Hauptkörper eines Pakets und einer Paketabdeckung schichtenweise angeordnet und gehal ten, so daß eine Haltekraft für die optische Führungsplatte erhöht ist und Zusammenbauschritte für die Vorrichtung ver einfacht werden können, wodurch eine für den Zusammenbau er forderliche Zeit reduziert werden kann.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die op tische Führungsplatte mit einem Paketbildungsmittel oder ei nem Klebemittel zwischen dem Hauptkörper des Pakets und der Paketabdeckung schichtenweise angeordnet und gehalten, so daß das Paketbildungsmittel oder das Klebemittel als Dämpfungs mittel wirken kann, um ein Brechen der optischen Führungs platte aufgrund einer zu starken Sandwich-Anordnungskraft zu verhindern. Mit diesem Merkmal ist es möglich, Zusammenbau schritte für die Vorrichtung zu vereinfachen und eine für den Zusammenbau erforderliche Zeit zu reduzieren.

Bei der Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Brechungsindex des Paketbildungsmittels oder des Klebemittels kleiner als jener der optischen Führungsplatte, und mit die sem optischen Merkmal wird ein optischer Austrittsverlust von dem Seitenflächenabschnitt der optischen Führungsplatte un terdrückt, und eine Reduzierung einer optischen Übertragungs effizienz kann unterdrückt werden.

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. HEI 9-170547, die beim Japanischen Patentamt am 26. Juni 1997 eingereicht wurde, wobei der gesamte Inhalt von ihr hierin durch Bezugnahme enthalten ist.

Obwohl die Erfindung für eine vollständige und klare Offenba rung in bezug auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel be schrieben worden ist, sind die beigefügten Ansprüche nicht darauf beschränkt, sondern sollen vielmehr alle Modifikatio nen und Alternativen umfassen, die einem Fachmann auf dem Ge biet einfallen können, das offensichtlich unter die hierin aufgezeigte Grundlehre fällt.

Claims

1. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung mit einem Festkörperlasermedium (1), einem Halbleiterlaser (3) als Laseranregungsquelle und einer optischen Führungsplatte (5) zum Ausbreiten eines im Halbleiterlaser (3) angereg ten Strahls zum Festkörperlasermedium (1); wobei die optische Führungsplatte (5) einen Querschnittsbe reich hat, der eine optische Hauptachse zur Ausbreitung des angeregten Strahls rechtwinklig kreuzt und bei der Seite des Halbleiterlasers (3) größer ist und von der Halbleiterlaserseite in Richtung zur Seite des Festkör perlasermediums (1) davon kleiner wird.

2. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung nach An spruch 1, wobei die optische Führungsplatte (5) den Quer schnittsbereich hat, der bei der Seite des Halbleiterla sers (3) größer ist und von der Halbleiterlaserseite in Richtung zur Seite des Festkörperlasermediums (1) davon gemäß einer Dickenänderung der Platte kleiner wird.

3. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung mit einem Festkörperlasermedium (1), einem Halbleiterlaser (3) als Laseranregungsquelle und einer optischen Führungsplatte (5) zum Ausbreiten eines im Halbleiterlaser (3) angereg ten Strahls zum Festkörperlasermedium (1); wobei dann, wenn ein Neigungswinkel von Seitenflächen der optischen Führungsplatte (5) gegen die Richtung der opti schen Hauptachse zur Ausbreitung des vom Halbleiterlaser (3) ausgegebenen angeregten Strahls β ist, wenn ein Bre chungsindex n_g der optischen Führungsplatte (5) den Aus druck (1) erfüllt, eine Randoberfläche der optischen Füh rungsplatte (5) gegenüber dem Halbleiterlaser (3) eine konkave Oberfläche zwischen den Seitenflächen bildet, und wenn der Brechungsindex n_g den Ausdruck (2) erfüllt, eine Randoberfläche der optischen Führungsplatte (5) gegenüber dem Halbleiterlaser (3) eine konvexe Oberfläche zwischen den Seitenflächen bildet, wobei die Ausdrücke (1) und (2) folgende sind:
arc cos(1/n_g) - arc sin(1/n_g) - β < 0 (1)
arc cos(1/n_g) - arc sin(1/n_g) - β < 0 (2)

4. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung mit einem Festkörperlasermedium (1), einem Halbleiterlaser (3) als Laseranregungsquelle und einer optischen Führungsplatte (5) zum Ausbreiten eines im Halbleiterlaser (3) angereg ten Strahls zum Festkörperlasermedium (1), wobei die Vor richtung weiterhin folgendes aufweist:
eine rohrförmige konvergierende Vorrichtung (7), wobei das Festkörperlasermedium (1) innerhalb von ihr vorgese hen ist, zum Reflektieren des von der optischen Führungs platte (5) ausgegebenen angeregten Strahls auf das Fest körperlasermedium (1); wobei die gesamte Peripherie des Festkörperlasermediums (1) vollständig mit der konvergie renden Vorrichtung (7) sowie der optischen Führungsplatte (5) umgeben ist, ohne daß irgendein Raum darin gelassen ist.

5. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung mit einem Festkörperlasermedium (1), einem Halbleiterlaser (3) als Laseranregungsquelle und einer optischen Führungsplatte (5) zum Ausbreiten eines im Halbleiterlaser (3) angereg ten Strahls zum Festkörperlasermedium (1); wobei eine Länge der optischen Führungsplatte (5) bei der Seite des Halbleiterlasers (3) im wesentlichen gleich ei ner Länge eines Schlitzes des Halbleiterlasers (3) zum Aus senden eines angeregten Strahls in einer Schlitzform ist, und eine Länge davon bei der Seite des Festkörperla sermediums (1) im wesentlichen gleich der Länge des Fest körperlasermediums (1) ist.

6. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die optische Führungsplatte (5) mit einem Totalreflexionsmantel zum totalen Reflek tieren einer Wellenlänge des Halbleiterlasers (3) auf die externe Oberfläche davon ausschließlich der Randoberflä chen bei der Seite des Halbleiterlasers (3) sowie bei der Seite des Festkörperlasermediums (1) davon versehen ist.

7. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine optische Diffusions platte (11) in einem Raum zwischen dem Halbleiterlaser (3) und der optischen Führungsplatte vorgesehen ist.

8. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung mit einem Festkörperlasermedium (1), einem Halbleiterlaser (3) als Laseranregungsquelle und einer optischen Führungsplatte (25) zum Ausbreiten eines im Halbleiterlaser (3) angereg ten Strahls zum Festkörperlasermedium (1), wobei ein Höhendistanzstück (53) zum Einstellen eines Ver satzes einer optischen Achse in einem Raum zwischen dem Halbleiterlaser (3) und einem Halteelement (49) für die optische Führungsplatte (25) vorgesehen ist, und ein Spaltdistanzstück (51) zum Einstellen eines Spalts in ei nem Raum zwischen dem Halbleiterlaser (3) und einem Hal teelement (49) für die optische Führungsplatte (25) vor gesehen ist.

9. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung nach An spruch 8, wobei der Halbleiterlaser (3) einen Hauptkörper (35) eines Pakets mit einem daran angebrachten Halblei terlaserchip (31) hat, das Höhendistanzstück (53) in ei nem Raum zwischen einem unteren Abschnitt des Hauptkör pers (35) des Pakets und dem Halteelement (49) der opti schen Führungsplatte (25) vorgesehen ist, und das Spalt distanzstück (51) in einem Raum zwischen dem vorderen Ab schnitt des Hauptkörpers (35) des Pakets und dem Halte element (49) der optischen Führungsplatte (25) vorgesehen ist.

10. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung nach An spruch 8, wobei die optische Führungsplatte (25) an dem Spaltdistanzstück (55) fixiert ist, ein Spalt durch Drücken des Spaltdistanzstücks (55) auf den Hauptkörper (35) des Pakets in dem Halbleiterlaser (3) eingestellt wird und das Höhendistanzstück (57) in einem Raum zwischen dem Spaltdistanzstück (55) und dem Halteelement (49) für die optische Führungsplatte (25) vorgesehen ist.

11. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung mit einem Festkörperlasermedium (1), einem Halbleiterlaser (3) als Laseranregungsquelle und einer optischen Führungsplatte (25) zum Ausbreiten eines im Halbleiterlaser (3) angereg ten Strahls zum Festkörperlasermedium (1), wobei ein Po sitionsanordnungsabschnitt (35a) für eine Unter-Halterung (33), die darauf einen Halbleiterlaserchip (31) trägt, und ein Positionsanordnungsabschnitt (35b) für die opti sche Führungsplatte (25) auf dem Hauptkörper (35) eines Pakets des Halbleiterlasers (3) ausgebildet sind, eine Unter-Halterung (33) auf dem Unter-Halterungs-Positions anordnungsabschnitt (35a) positioniert und angeordnet ist, und die optische Führungsplatte (25) auf dem Positi onsanordnungsabschnitt (35b) für die optische Führungs platte (25) positioniert und angeordnet ist.

12. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung nach An spruch 11, wobei der Positionsanordnungsabschnitt (35a) für die Unter- Halterung (33) und der Positionsanordnungsabschnitt (35b) für die optische Führungsplatte (25) durch Stufenab schnitte vorgesehen sind, die jeweils dadurch erhalten werden, daß der Hauptkörper des Pakets einer jeweiligen Bearbeitung unterzogen wird.

13. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung nach An spruch 11 oder 12, wobei eine Paketabdeckung (37) zum Schützen eines auf dem Hauptkörper (35) des Pakets ange brachter Halbleiterlaserchip (31) darauf vorgesehen ist, und die Paketabdeckung (37) einen Abschnitt zum Halten der optischen Führungsplatte (25) hat, angeordnet im Po sitionsanordnungsabschnitt (35b), mit dem Hauptkörper (35) des Pakets.

14. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung nach An spruch 13, wobei ein Paketbildungsmittel oder ein Klebe mittel in einem Raum zwischen dem Hauptkörper (35) des Pakets und der optischen Führungsplatte (25) sowie in ei nem Raum zwischen der Paketabdeckung (37) und der opti schen Führungsplatte (25) vorgesehen ist.

15. Halbleiteranregungs-Festkörperlaservorrichtung nach An spruch 14, wobei das Paketbildungsmittel oder das Klebe mittel ein Material mit einem Brechungsindex ist, der kleiner als jener der optischen Führungsplatte (25) ist.