JP2000019362A - アレイ型半導体レーザ用光結合装置及び該アレイ型半導体レーザを用いた固体レーザ装置 - Google Patents
アレイ型半導体レーザ用光結合装置及び該アレイ型半導体レーザを用いた固体レーザ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アレイ型半導体レーザ用結合装置の製作及び
実装を容易にし、かつ、小型で、長期的に安定な精度を
確保する。 【解決手段】 アレイ型半導体レーザ用結合装置は、ア
レイ型半導体レーザ１と、シリンドリカルレンズ３と、
光集束器１０とを有する。アレイ型半導体レーザ１の光
放射面２から放射されシリンドリカルレンズ３で整えら
れた複数のＬＤ光４は、光集束器１０の入射口５より入
射し、各光導波路６を進行し、結合部７で集光され、射
出口８から高密度ＬＤ光９として射出される。
実装を容易にし、かつ、小型で、長期的に安定な精度を
確保する。 【解決手段】 アレイ型半導体レーザ用結合装置は、ア
レイ型半導体レーザ１と、シリンドリカルレンズ３と、
光集束器１０とを有する。アレイ型半導体レーザ１の光
放射面２から放射されシリンドリカルレンズ３で整えら
れた複数のＬＤ光４は、光集束器１０の入射口５より入
射し、各光導波路６を進行し、結合部７で集光され、射
出口８から高密度ＬＤ光９として射出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アレイ型半導体レ
ーザ用光結合装置、及びアレイ型半導体レーザ励起固体
レーザに関する。
ーザ用光結合装置、及びアレイ型半導体レーザ励起固体
レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは電気から光への変換効率
が高いため、大がかりな冷却装置を必要とせず、装置を
コンパクトに構成できるため、その利用分野は広い。し
かしながら、単一ストライプ半導体レーザの高出力化に
は限界があり、レーザ加工にそのまま用いるのは困難で
ある。
が高いため、大がかりな冷却装置を必要とせず、装置を
コンパクトに構成できるため、その利用分野は広い。し
かしながら、単一ストライプ半導体レーザの高出力化に
は限界があり、レーザ加工にそのまま用いるのは困難で
ある。
【０００３】一方、レーザ光を放射する活性層ストライ
プを１０〜１００本直線状に配列し、破線状の光源を与
えるアレイ型半導体レーザは高出力レーザとして知られ
ている。
プを１０〜１００本直線状に配列し、破線状の光源を与
えるアレイ型半導体レーザは高出力レーザとして知られ
ている。
【０００４】図１１にアレイ型半導体レーザ１００から
のＬＤ光（半導体レーザ光）１０２の射出の状況を示
す。
のＬＤ光（半導体レーザ光）１０２の射出の状況を示
す。
【０００５】直列に配列された複数の光放射部１０１ａ
の各光放射面１０１から発光されるＬＤ光１０２は発散
角を有している。各光放射面１０１に平行な軸をスロー
軸、各光放射面１０１に垂直にとったＬＤ光進行方向軸
とスロー軸との両方に垂直な軸をファースト軸とした場
合、ＬＤ光１０２のスロー軸方向発散角θは半値全幅で
約１０度、ファースト軸方向発散角φは半値全幅で約４
０度と極端に異なる。このようなアレイ型半導体レーザ
１００からのＬＤ光１０２をレーザ加工等に利用するに
は、ＬＤ光１０２を狭い領域に集中させることで高水準
のエネルギを得る必要がある。このため、特開平７−９
８４０２号公報には図１２に示すようなアレイ型半導体
レーザ用光結合装置が提案されている。
の各光放射面１０１から発光されるＬＤ光１０２は発散
角を有している。各光放射面１０１に平行な軸をスロー
軸、各光放射面１０１に垂直にとったＬＤ光進行方向軸
とスロー軸との両方に垂直な軸をファースト軸とした場
合、ＬＤ光１０２のスロー軸方向発散角θは半値全幅で
約１０度、ファースト軸方向発散角φは半値全幅で約４
０度と極端に異なる。このようなアレイ型半導体レーザ
１００からのＬＤ光１０２をレーザ加工等に利用するに
は、ＬＤ光１０２を狭い領域に集中させることで高水準
のエネルギを得る必要がある。このため、特開平７−９
８４０２号公報には図１２に示すようなアレイ型半導体
レーザ用光結合装置が提案されている。
【０００６】図１２に従来のアレイ型半導体レーザ用光
結合装置の平面図を示す。
結合装置の平面図を示す。
【０００７】アレイ型半導体レーザ用光結合装置はアレ
イ型半導体レーザ１１１と、結合光学装置１１７とを有
する構成となっている。
イ型半導体レーザ１１１と、結合光学装置１１７とを有
する構成となっている。
【０００８】アレイ型半導体レーザ１１１は直線状に配
列された複数の光放射部１１２ａを有し、各光放射部１
１２ａの各光放射面１１２からＬＤ光１１４が放射され
る。
列された複数の光放射部１１２ａを有し、各光放射部１
１２ａの各光放射面１１２からＬＤ光１１４が放射され
る。
【０００９】結合光学装置１１７は、ＬＤ光１１４の進
行方向に沿って順に配列された、シリンドリカルレンズ
１１３ａと、光路変換器１１５と、シリンドリカルレン
ズ１１３ｂと、集光レンズ１１６とを有する。
行方向に沿って順に配列された、シリンドリカルレンズ
１１３ａと、光路変換器１１５と、シリンドリカルレン
ズ１１３ｂと、集光レンズ１１６とを有する。
【００１０】アレイ型半導体レーザ１１１から放射され
た各ＬＤ光１１４は、スロー軸方向発散角θが約１０
度、ファースト軸方向発散角φが約４０度の発散角を有
した状態でシリンドリカルレンズ１１３ａに入射する。
このシリンドリカルレンズ１１３ａにより、スロー軸方
向発散角θは約１０度のままであるが、ファースト軸方
向の発散光成分が平行光に変換される。この状態で各Ｌ
Ｄ光１１４は光路変換器１１５に入射する。光路変換器
１１５は入射時の各ＬＤ光１１４の断面に対して９０度
回転させて、各ＬＤ光１１４を射出する。次いで、シリ
ンドリカルレンズ１１３ｂでは、スロー軸方向方向の発
散光成分が平行光に変換される。以上により、スロー軸
方向及びファースト軸方向ともに平行光となった各ＬＤ
光１１４は集光レンズ１１６により結合される。以上の
ようにして、ＬＤ光１１４は高出力化される。
た各ＬＤ光１１４は、スロー軸方向発散角θが約１０
度、ファースト軸方向発散角φが約４０度の発散角を有
した状態でシリンドリカルレンズ１１３ａに入射する。
このシリンドリカルレンズ１１３ａにより、スロー軸方
向発散角θは約１０度のままであるが、ファースト軸方
向の発散光成分が平行光に変換される。この状態で各Ｌ
Ｄ光１１４は光路変換器１１５に入射する。光路変換器
１１５は入射時の各ＬＤ光１１４の断面に対して９０度
回転させて、各ＬＤ光１１４を射出する。次いで、シリ
ンドリカルレンズ１１３ｂでは、スロー軸方向方向の発
散光成分が平行光に変換される。以上により、スロー軸
方向及びファースト軸方向ともに平行光となった各ＬＤ
光１１４は集光レンズ１１６により結合される。以上の
ようにして、ＬＤ光１１４は高出力化される。
【００１１】また、この他、例えば「Ｏｐｔｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ，２１，（１９９６）ｐ３７
５」、「ＯＳＡ ＴＯＰＳ Ｖｏｌ．１０，Ａｄｖａｎ
ｃｅｄＳｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒｓ，（１９
９７）ｐ３９０」、「平成９年春季第４４回応用物理学
関係連合講演会講演予稿集、Ｎｏ．３，ｐ９８６」等に
も、ＬＤ光の軸方向ごとの不均一性を、ロッドレンズや
シリンドリカルレンズ、平面ミラーやプリズム等の光学
系素子の組み合わせにより均一化した後、集光レンズに
より結合させる装置が各種提案されている。
ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ，２１，（１９９６）ｐ３７
５」、「ＯＳＡ ＴＯＰＳ Ｖｏｌ．１０，Ａｄｖａｎ
ｃｅｄＳｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒｓ，（１９
９７）ｐ３９０」、「平成９年春季第４４回応用物理学
関係連合講演会講演予稿集、Ｎｏ．３，ｐ９８６」等に
も、ＬＤ光の軸方向ごとの不均一性を、ロッドレンズや
シリンドリカルレンズ、平面ミラーやプリズム等の光学
系素子の組み合わせにより均一化した後、集光レンズに
より結合させる装置が各種提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の光結合装置では、各種光学素子間の精密な位置合
わせが必要があったが、これら光学素子は３次元空間的
な配列がなされているため位置合わせが困難であるばか
りでなく、長期的には光学素子間の位置ずれが生じてし
まい、装置の長期的な精度の安定性が保てないという問
題があった。
来例の光結合装置では、各種光学素子間の精密な位置合
わせが必要があったが、これら光学素子は３次元空間的
な配列がなされているため位置合わせが困難であるばか
りでなく、長期的には光学素子間の位置ずれが生じてし
まい、装置の長期的な精度の安定性が保てないという問
題があった。
【００１３】また、ＬＤ光の空間伝搬部を装置内に含め
なければならないことによる装置形状の複雑化及び大型
化という問題もあり、その結果、製造コストが高くなっ
てしまうという問題もあった。
なければならないことによる装置形状の複雑化及び大型
化という問題もあり、その結果、製造コストが高くなっ
てしまうという問題もあった。
【００１４】そこで、本発明は、製作及び実装が容易
で、小型で、長期的に安定な精度が確保でき、製造コス
トの低いアレイ型半導体レーザ用光結合装置及び該アレ
イ型半導体レーザを用いた固体レーザ装置を提供するこ
とを目的とする。
で、小型で、長期的に安定な精度が確保でき、製造コス
トの低いアレイ型半導体レーザ用光結合装置及び該アレ
イ型半導体レーザを用いた固体レーザ装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のアレイ型半導体レーザ用光結合装置は、複数
の光放射部が直線状に配列され、前記各光放射部から複
数のレーザ光を放射するアレイ型半導体レーザと、前記
アレイ型半導体レーザから放射された各レーザ光をそれ
ぞれ平行光とするシリンドリカルレンズと、前記シリン
ドリカルレンズで平行光とされた各レーザ光を集束させ
る光集束器とを有するアレイ型半導体レーザ用光結合装
置において、前記光集束器は、前記各レーザ光が入射す
る入射部と、前記入射部から入射した前記各レーザ光が
進行するにしたがって前記各レーザ光間の間隔を狭める
集束部と、前記集束部で集束された前記各レーザ光を１
つに結合する結合部と、前記結合部で結合されたレーザ
光を射出する射出部とからなる光導波路を有することを
特徴とする。
に本発明のアレイ型半導体レーザ用光結合装置は、複数
の光放射部が直線状に配列され、前記各光放射部から複
数のレーザ光を放射するアレイ型半導体レーザと、前記
アレイ型半導体レーザから放射された各レーザ光をそれ
ぞれ平行光とするシリンドリカルレンズと、前記シリン
ドリカルレンズで平行光とされた各レーザ光を集束させ
る光集束器とを有するアレイ型半導体レーザ用光結合装
置において、前記光集束器は、前記各レーザ光が入射す
る入射部と、前記入射部から入射した前記各レーザ光が
進行するにしたがって前記各レーザ光間の間隔を狭める
集束部と、前記集束部で集束された前記各レーザ光を１
つに結合する結合部と、前記結合部で結合されたレーザ
光を射出する射出部とからなる光導波路を有することを
特徴とする。
【００１６】上記の通り構成された本発明のアレイ型半
導体レーザ用光結合装置では、アレイ型半導体レーザか
ら放射された複数のレーザ光はシリンドリカルレンズで
平行光に変換され、光集束器で１つに結合されるが、光
集束器が上記入射部と、集束部と、結合部と、射出部と
が一体的に形成された光導波路を有しているので、部品
点数が削減されるとともに、レーザ光集束のための光学
系の精密な位置合わせが不必要となるばかりでなく、長
期にわたり安定的な精度が確保される。また、これに加
えて、レーザ光の空間伝搬部を装置内に設ける必要がな
くなった。
導体レーザ用光結合装置では、アレイ型半導体レーザか
ら放射された複数のレーザ光はシリンドリカルレンズで
平行光に変換され、光集束器で１つに結合されるが、光
集束器が上記入射部と、集束部と、結合部と、射出部と
が一体的に形成された光導波路を有しているので、部品
点数が削減されるとともに、レーザ光集束のための光学
系の精密な位置合わせが不必要となるばかりでなく、長
期にわたり安定的な精度が確保される。また、これに加
えて、レーザ光の空間伝搬部を装置内に設ける必要がな
くなった。
【００１７】入射部は、各光放射部の配列に１対１で対
応する位置に複数個配列され、集束部は、結合部に達す
るまで、各レーザ光が互いに干渉しない構造であっても
よいし、アレイ型半導体レーザが、各光放射部が全て直
線状に配列されるように、複数個並列に配列されたもの
であってもよい。
応する位置に複数個配列され、集束部は、結合部に達す
るまで、各レーザ光が互いに干渉しない構造であっても
よいし、アレイ型半導体レーザが、各光放射部が全て直
線状に配列されるように、複数個並列に配列されたもの
であってもよい。
【００１８】また、入射部は、シリンドリカルレンズか
ら放射された各レーザ光を全て入射できる開口幅を有す
るものであってもよいし、伝送用光ファイバに射出部か
ら射出されたレーザ光を集光させるための結合レンズを
有するものであってもよい。
ら放射された各レーザ光を全て入射できる開口幅を有す
るものであってもよいし、伝送用光ファイバに射出部か
ら射出されたレーザ光を集光させるための結合レンズを
有するものであってもよい。
【００１９】本発明のアレイ型半導体レーザ用光結合装
置は、アレイ型半導体レーザ、シリンドリカルレンズ及
び光集束器がそれぞれ複数個ずつ並列に配列され、各光
集束器からそれぞれ射出された各レーザ光をさらに１つ
に結合するために、各レーザ光が入射する入射部と、入
射部から入射した前記各レーザ光が進行するにしたがっ
て各レーザ光間の間隔を狭める集束部と、集束部で集束
された各レーザ光を１つに結合する結合部と、結合部で
結合されたレーザ光を射出する射出部とからなる光導波
路を備えた、上述した各光集束器とは別の光集束器を有
するものであってもよい。
置は、アレイ型半導体レーザ、シリンドリカルレンズ及
び光集束器がそれぞれ複数個ずつ並列に配列され、各光
集束器からそれぞれ射出された各レーザ光をさらに１つ
に結合するために、各レーザ光が入射する入射部と、入
射部から入射した前記各レーザ光が進行するにしたがっ
て各レーザ光間の間隔を狭める集束部と、集束部で集束
された各レーザ光を１つに結合する結合部と、結合部で
結合されたレーザ光を射出する射出部とからなる光導波
路を備えた、上述した各光集束器とは別の光集束器を有
するものであってもよい。
【００２０】また、伝送用光ファイバに前記光集束結合
部の射出部から射出されたレーザ光を集光させるための
結合レンズを有するものであってもよい。
部の射出部から射出されたレーザ光を集光させるための
結合レンズを有するものであってもよい。
【００２１】本発明のアレイ型半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置は、本発明のアレイ型半導体レーザ用光結合装
置と、前記アレイ型半導体レーザ用光結合装置から射出
されるレーザ光が入射されることで固体レーザを放射
し、前記固体レーザを増幅してから射出する固体レーザ
共振器とを有する。
ーザ装置は、本発明のアレイ型半導体レーザ用光結合装
置と、前記アレイ型半導体レーザ用光結合装置から射出
されるレーザ光が入射されることで固体レーザを放射
し、前記固体レーザを増幅してから射出する固体レーザ
共振器とを有する。
【００２２】固体レーザ共振器は、固体レーザ結晶及び
複数のレーザ反射部材とを有するものであってもよい。
複数のレーザ反射部材とを有するものであってもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 （第１の実施形態）図１に本発明の第１の実施形態のア
レイ型半導体レーザ用結合装置の平面図を、また、図２
に図１で示したアレイ型半導体レーザ用結合装置の側面
図をそれぞれ示す。
参照して説明する。 （第１の実施形態）図１に本発明の第１の実施形態のア
レイ型半導体レーザ用結合装置の平面図を、また、図２
に図１で示したアレイ型半導体レーザ用結合装置の側面
図をそれぞれ示す。
【００２４】本実施形態のアレイ型半導体レーザ用結合
装置は、アレイ型半導体レーザ１と、シリンドリカルレ
ンズ３と、光集束器１０とを有する。
装置は、アレイ型半導体レーザ１と、シリンドリカルレ
ンズ３と、光集束器１０とを有する。
【００２５】アレイ型半導体レーザ１は直線状に配列さ
れた複数の光放射部２ａを有しており、これら各光放射
部２ａの各光放射面２から複数のＬＤ光４が発散角を有
して放射される。
れた複数の光放射部２ａを有しており、これら各光放射
部２ａの各光放射面２から複数のＬＤ光４が発散角を有
して放射される。
【００２６】各光放射面２に平行な軸をスロー軸、各光
放射面２に垂直にとったＬＤ光進行方向軸とスロー軸と
の両方に垂直な軸をファースト軸とした場合、各ＬＤ光
４のスロー軸方向発散角が半値全幅で約１０度、ファー
スト軸方向発散角が半値全幅で約４０度とファースト軸
方向に大きく発散するため、シリンドリカルレンズ３に
より、ファースト軸方向の発散光を平行光に変換させ
る。
放射面２に垂直にとったＬＤ光進行方向軸とスロー軸と
の両方に垂直な軸をファースト軸とした場合、各ＬＤ光
４のスロー軸方向発散角が半値全幅で約１０度、ファー
スト軸方向発散角が半値全幅で約４０度とファースト軸
方向に大きく発散するため、シリンドリカルレンズ３に
より、ファースト軸方向の発散光を平行光に変換させ
る。
【００２７】光集束器１０は、アレイ型半導体レーザ１
の各光放射部２ａの数と同数の光導波路６を有してお
り、各光導波路６はＬＤ光４の進行方向に向かって、そ
の配列間隔が狭められて結合部７で１本に結合される。
の各光放射部２ａの数と同数の光導波路６を有してお
り、各光導波路６はＬＤ光４の進行方向に向かって、そ
の配列間隔が狭められて結合部７で１本に結合される。
【００２８】シリンドリカルレンズ３に対面する光導波
路６の端面は各ＬＤ光４が入射される入射口５となって
おり、その配列ピッチは各光放射面２と等間隔となるよ
うに配列されて、各光放射面２と入射口５とが平行とな
るようにアレイ型半導体レーザ１と光集束器１０とが配
列されている。なお、図２に示すようにＬＤ光４はスロ
ー軸とＬＤ光進行方向軸とに平行な２次元方向にのみ進
行するため、ファースト軸方向の位置合わせは必要な
い。
路６の端面は各ＬＤ光４が入射される入射口５となって
おり、その配列ピッチは各光放射面２と等間隔となるよ
うに配列されて、各光放射面２と入射口５とが平行とな
るようにアレイ型半導体レーザ１と光集束器１０とが配
列されている。なお、図２に示すようにＬＤ光４はスロ
ー軸とＬＤ光進行方向軸とに平行な２次元方向にのみ進
行するため、ファースト軸方向の位置合わせは必要な
い。
【００２９】上述したように、シリンドリカルレンズ３
によりファースト軸方向の発散光を平行光に変換された
各ＬＤ光４は、光集束器１０の入射口５に効率よく入射
することとなる。そして、各光導波路６を進行し、結合
部７で集光し、射出口８から高密度ＬＤ光９として射出
される。
によりファースト軸方向の発散光を平行光に変換された
各ＬＤ光４は、光集束器１０の入射口５に効率よく入射
することとなる。そして、各光導波路６を進行し、結合
部７で集光し、射出口８から高密度ＬＤ光９として射出
される。
【００３０】次に、本実施形態のアレイ型半導体レーザ
用結合装置から射出された高密度ＬＤ光９を固体レーザ
励起用に用いたアレイ型用半導体レーザ励起固体レーザ
装置の種々の例に関して、図３ないし図６を用いて説明
する。
用結合装置から射出された高密度ＬＤ光９を固体レーザ
励起用に用いたアレイ型用半導体レーザ励起固体レーザ
装置の種々の例に関して、図３ないし図６を用いて説明
する。
【００３１】図３に示すアレイ型用半導体レーザ励起固
体レーザ装置は、高密度ＬＤ光９の進行方向に対して共
振器ミラー５１ａ、固体レーザ結晶５２、共振器ミラー
５３の順で配列された構成となっている。
体レーザ装置は、高密度ＬＤ光９の進行方向に対して共
振器ミラー５１ａ、固体レーザ結晶５２、共振器ミラー
５３の順で配列された構成となっている。
【００３２】光集束器１０の射出口８から射出された高
密度ＬＤ光９は共振器ミラー５１ａを透過し、固体レー
ザ結晶５２に入射する。高密度ＬＤ光９が固体レーザ結
晶５２を励起することで、固体レーザ結晶５２からは固
体レーザ光５４を共振器ミラー５３に向かって射出され
る。共振器ミラー５１ａと共振器ミラー５３とは互いに
反射面が向かい合うように設置されていることでレーザ
共振器６０を構成している。このレーザ共振器６０で十
分増幅された固体レーザ光５４は共振器ミラー５３を透
過して、外部に射出されることとなる。
密度ＬＤ光９は共振器ミラー５１ａを透過し、固体レー
ザ結晶５２に入射する。高密度ＬＤ光９が固体レーザ結
晶５２を励起することで、固体レーザ結晶５２からは固
体レーザ光５４を共振器ミラー５３に向かって射出され
る。共振器ミラー５１ａと共振器ミラー５３とは互いに
反射面が向かい合うように設置されていることでレーザ
共振器６０を構成している。このレーザ共振器６０で十
分増幅された固体レーザ光５４は共振器ミラー５３を透
過して、外部に射出されることとなる。
【００３３】図３に示した例では２枚の共振器ミラー５
１ａ、５３を用いたが、共振器ミラー５１ａの代わり
に、図４に示すように、共振器ミラー膜５１ｂを固体レ
ーザ結晶５２の高密度ＬＤ光９の入射面側に一体的に設
けてもよい。
１ａ、５３を用いたが、共振器ミラー５１ａの代わり
に、図４に示すように、共振器ミラー膜５１ｂを固体レ
ーザ結晶５２の高密度ＬＤ光９の入射面側に一体的に設
けてもよい。
【００３４】この場合も、共振器ミラー膜５１ｂと共振
器ミラー５３とでレーザ共振器６１を構成しているが、
共振器ミラー膜５１ｂは固体レーザ結晶５２の高密度Ｌ
Ｄ光９の入射面側に一体的に設けられているため、部品
点数を削減できる。
器ミラー５３とでレーザ共振器６１を構成しているが、
共振器ミラー膜５１ｂは固体レーザ結晶５２の高密度Ｌ
Ｄ光９の入射面側に一体的に設けられているため、部品
点数を削減できる。
【００３５】さらに、図５に示す例では、光集束器１０
とレーザ共振器６２との間に結合レンズ５５が配置され
ている。レーザ共振器６２は図３に示したレーザ共振器
６０と同じ構成である。
とレーザ共振器６２との間に結合レンズ５５が配置され
ている。レーザ共振器６２は図３に示したレーザ共振器
６０と同じ構成である。
【００３６】結合レンズ５５は、射出口８から射出さ
れ、発散した高密度ＬＤ光９を集光して固体レーザ結晶
５２に入射させる。これにより、固体レーザ結晶５２を
効率よく励起することができる。
れ、発散した高密度ＬＤ光９を集光して固体レーザ結晶
５２に入射させる。これにより、固体レーザ結晶５２を
効率よく励起することができる。
【００３７】また、図６に示す例では、光集束器１０と
レーザ共振器６３との間に結合レンズ５５が配置されて
いる。レーザ共振器６３は図４に示したレーザ共振器６
１と同じ構成である。
レーザ共振器６３との間に結合レンズ５５が配置されて
いる。レーザ共振器６３は図４に示したレーザ共振器６
１と同じ構成である。
【００３８】この他、アレイ型半導体レーザ用結合装置
から射出された高密度ＬＤ光９を図５及び図６に示した
ように、結合レンズ５５を用いて集光させ固体レーザ結
晶５２に入射する代わりに図７に示すように、伝送用光
ファイバ５６に入射させる装置としてもよい。
から射出された高密度ＬＤ光９を図５及び図６に示した
ように、結合レンズ５５を用いて集光させ固体レーザ結
晶５２に入射する代わりに図７に示すように、伝送用光
ファイバ５６に入射させる装置としてもよい。
【００３９】以上により、アレイ型用半導体レーザ１か
らのＬＤ光４をシリンドリカルレンズ３及び光導波路６
のみにより集光できるため、構造が簡単となる。これに
より、３次元的な位置合わせが不要となり、長期的な精
度の安定性の確保も容易となる。さらには、製造コスト
を下げられるとともに長尺な空間伝搬部を装置内に含ま
ないことによる装置の小型化が図れる。 （第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態を、
図８に示すアレイ型半導体レーザ用結合装置の平面図を
用いて説明する。
らのＬＤ光４をシリンドリカルレンズ３及び光導波路６
のみにより集光できるため、構造が簡単となる。これに
より、３次元的な位置合わせが不要となり、長期的な精
度の安定性の確保も容易となる。さらには、製造コスト
を下げられるとともに長尺な空間伝搬部を装置内に含ま
ないことによる装置の小型化が図れる。 （第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態を、
図８に示すアレイ型半導体レーザ用結合装置の平面図を
用いて説明する。
【００４０】基本的構成は第１の実施形態と同様である
が、第１の実施形態では光収束器１０は、ＬＤ光４が結
合部７で結合された複数の光導波路６により集光される
ものであったが、これに対し、本実施形態では複数の光
導波路６の代わりに、光収束器２０は射出口１８に近づ
くにつれ導波路幅が狭くなっている形状の、１本の光導
波路１６により集光するものである。
が、第１の実施形態では光収束器１０は、ＬＤ光４が結
合部７で結合された複数の光導波路６により集光される
ものであったが、これに対し、本実施形態では複数の光
導波路６の代わりに、光収束器２０は射出口１８に近づ
くにつれ導波路幅が狭くなっている形状の、１本の光導
波路１６により集光するものである。
【００４１】光導波路１６に入射した各ＬＤ光１４は進
行方向に進むにつれ、各ＬＤ光１４間の間隔が光導波路
１６の形状にならって狭まってゆき、射出口１８近傍で
遂に結合され、射出口１８より高密度ＬＤ光１９として
射出される。
行方向に進むにつれ、各ＬＤ光１４間の間隔が光導波路
１６の形状にならって狭まってゆき、射出口１８近傍で
遂に結合され、射出口１８より高密度ＬＤ光１９として
射出される。
【００４２】本実施形態の光導波路１６は、光導波路１
６の入射口１５の開口幅はシリンドリカルレンズ１３に
より変換されたＬＤ光１４を入射できるだけの幅を有す
る１つの開口部であるため、製造時にアレイ型用半導体
レーザ１１の光放射面１２の配列ピッチを考慮すること
なく製造できる。 （第３の実施形態）上記実施形態では１つのアレイ型半
導体レーザ１、１１に対する集光に関して説明したが、
以下に、複数のアレイ型半導体レーザ群からのＬＤ光群
を集光するアレイ型半導体レーザ用結合装置に関して説
明する。
６の入射口１５の開口幅はシリンドリカルレンズ１３に
より変換されたＬＤ光１４を入射できるだけの幅を有す
る１つの開口部であるため、製造時にアレイ型用半導体
レーザ１１の光放射面１２の配列ピッチを考慮すること
なく製造できる。 （第３の実施形態）上記実施形態では１つのアレイ型半
導体レーザ１、１１に対する集光に関して説明したが、
以下に、複数のアレイ型半導体レーザ群からのＬＤ光群
を集光するアレイ型半導体レーザ用結合装置に関して説
明する。
【００４３】図９に本発明の第３の実施形態であるアレ
イ型半導体レーザ用結合装置の平面図を示す。
イ型半導体レーザ用結合装置の平面図を示す。
【００４４】本実施形態のアレイ型半導体レーザ用結合
装置は、アレイ型半導体レーザ２１、シリンドリカルレ
ンズ２３及び光集束器３０ａ、すなわち、第１の実施形
態で示したアレイ型半導体レーザ用結合装置が並列に配
列されたものに、さらに、光収束器３０ｂを加えたもの
である。光収束器３０ｂは、２つの接続口２５ｂと射出
口２８ｂとからなるＹ字形状のＹ字光導波路２６ｂを有
する構造となっている。２つの光集束器３０ａと追加さ
れた光集束器３０ｂとは、光集束器３０ａの射出口２８
ａと、光集束器３０ｂの接続口２５ｂとで接続されてい
る。
装置は、アレイ型半導体レーザ２１、シリンドリカルレ
ンズ２３及び光集束器３０ａ、すなわち、第１の実施形
態で示したアレイ型半導体レーザ用結合装置が並列に配
列されたものに、さらに、光収束器３０ｂを加えたもの
である。光収束器３０ｂは、２つの接続口２５ｂと射出
口２８ｂとからなるＹ字形状のＹ字光導波路２６ｂを有
する構造となっている。２つの光集束器３０ａと追加さ
れた光集束器３０ｂとは、光集束器３０ａの射出口２８
ａと、光集束器３０ｂの接続口２５ｂとで接続されてい
る。
【００４５】各アレイ型半導体レーザ２１から射出され
たＬＤ光２４は、２つの第１の実施形態で示したアレイ
型半導体レーザ用結合装置によりそれぞれ結合された
後、射出口２８から射出され、光収束器３０ｂの接続口
２５ｂからＹ字光導波路２６ｂへ入射し、結合部２７ｂ
でさらに結合される。そして、高密度ＬＤ光２９となっ
て、射出口２８ｂから射出される。
たＬＤ光２４は、２つの第１の実施形態で示したアレイ
型半導体レーザ用結合装置によりそれぞれ結合された
後、射出口２８から射出され、光収束器３０ｂの接続口
２５ｂからＹ字光導波路２６ｂへ入射し、結合部２７ｂ
でさらに結合される。そして、高密度ＬＤ光２９となっ
て、射出口２８ｂから射出される。
【００４６】なお、もう１組の本実施形態のアレイ型半
導体レーザ用結合装置を並列に配列し、それぞれの光収
束器３０ｂの射出口２８ｂにさらに、Ｙ字形状光導波路
を接続してさらにＬＤ光密度を高める構成としてもよ
い。また、この構成は２組以上のアレイ型半導体レーザ
用結合装置を用い、Ｙ字形状光導波路を直列に複数段重
ねる構成としてもよい。
導体レーザ用結合装置を並列に配列し、それぞれの光収
束器３０ｂの射出口２８ｂにさらに、Ｙ字形状光導波路
を接続してさらにＬＤ光密度を高める構成としてもよ
い。また、この構成は２組以上のアレイ型半導体レーザ
用結合装置を用い、Ｙ字形状光導波路を直列に複数段重
ねる構成としてもよい。
【００４７】また、本実施形態での説明には第１の実施
形態で示したアレイ型半導体レーザ用結合装置を用いた
が、第２の実施形態で示したアレイ型半導体レーザ用結
合装置を用いてもよい。 （第４の実施形態）図１０に本発明の第４の実施形態で
あるアレイ型半導体レーザ用結合装置の平面図を示す。
形態で示したアレイ型半導体レーザ用結合装置を用いた
が、第２の実施形態で示したアレイ型半導体レーザ用結
合装置を用いてもよい。 （第４の実施形態）図１０に本発明の第４の実施形態で
あるアレイ型半導体レーザ用結合装置の平面図を示す。
【００４８】本実施形態のアレイ型半導体レーザ用結合
装置は、並列に配置された複数のアレイ型半導体レーザ
３１と、複数のアレイ型半導体レーザ３１の光放射面３
２数と同数で、配列ピッチも同じの入射口３５の形成さ
れた光導波路３６を有する光収束器４０とで構成され
る。
装置は、並列に配置された複数のアレイ型半導体レーザ
３１と、複数のアレイ型半導体レーザ３１の光放射面３
２数と同数で、配列ピッチも同じの入射口３５の形成さ
れた光導波路３６を有する光収束器４０とで構成され
る。
【００４９】各ＬＤ光３４の集光及び結合は第１の実施
形態と全く同様であるため省略するが、複数のアレイ型
半導体レーザ３１に対して、本実施形態の構成とするこ
とで部品点数を削減することができる。
形態と全く同様であるため省略するが、複数のアレイ型
半導体レーザ３１に対して、本実施形態の構成とするこ
とで部品点数を削減することができる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
レイ型半導体レーザ用光結合装置は、アレイ型半導体レ
ーザから放射され、シリンドリカルレンズで平行光に変
換された複数のレーザ光の入射する入射部と、これら各
レーザ光が進行するにしたがってその間隔を狭める集束
部と、集束部で集束された各レーザ光を１つに結合する
結合部と、結合部で結合されたレーザ光を射出する射出
部とが一体的に形成された光導波路板を有することで、
部品点数が削減されるとともに、レーザ光集束のための
光学系の精密な位置合わせが不必要となるばかりでな
く、長期にわたり安定的な精度が確保される。また、こ
れに加えて、レーザ光の空間伝搬部を装置内に設ける必
要がなくなった。
レイ型半導体レーザ用光結合装置は、アレイ型半導体レ
ーザから放射され、シリンドリカルレンズで平行光に変
換された複数のレーザ光の入射する入射部と、これら各
レーザ光が進行するにしたがってその間隔を狭める集束
部と、集束部で集束された各レーザ光を１つに結合する
結合部と、結合部で結合されたレーザ光を射出する射出
部とが一体的に形成された光導波路板を有することで、
部品点数が削減されるとともに、レーザ光集束のための
光学系の精密な位置合わせが不必要となるばかりでな
く、長期にわたり安定的な精度が確保される。また、こ
れに加えて、レーザ光の空間伝搬部を装置内に設ける必
要がなくなった。
【００５１】これにより、アレイ型半導体レーザ用光結
合装置の製作及び実装が容易となり、製造コストを下げ
ることができ、また、小型で、長期的に安定な精度を確
保することができる。
合装置の製作及び実装が容易となり、製造コストを下げ
ることができ、また、小型で、長期的に安定な精度を確
保することができる。
【００５２】また、本発明のアレイ型半導体レーザを用
いた固体レーザ装置も同様の効果が得られる。
いた固体レーザ装置も同様の効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施形態のアレイ型半導体レー
ザ用結合装置の平面図である。
ザ用結合装置の平面図である。
【図２】図１で示したアレイ型半導体レーザ用結合装置
の側面図である。
の側面図である。
【図３】アレイ型用半導体レーザ励起固体レーザ装置の
一実施例を示す平面図である。
一実施例を示す平面図である。
【図４】アレイ型用半導体レーザ励起固体レーザ装置の
その他の実施例を示す平面図である。
その他の実施例を示す平面図である。
【図５】結合レンズを有するアレイ型用半導体レーザ励
起固体レーザ装置の一実施例を示す平面図である。
起固体レーザ装置の一実施例を示す平面図である。
【図６】結合レンズを有するアレイ型用半導体レーザ励
起固体レーザ装置のその他の実施例を示す平面図であ
る。
起固体レーザ装置のその他の実施例を示す平面図であ
る。
【図７】図１で示したアレイ型半導体レーザ用結合装置
により伝送用光ファイバへレーザ光を入射させる装置の
平面図である。
により伝送用光ファイバへレーザ光を入射させる装置の
平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態であるアレイ型半導体
レーザ用結合装置の平面図である。
レーザ用結合装置の平面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態であるアレイ型半導体
レーザ用結合装置の平面図である。
レーザ用結合装置の平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態であるアレイ型半導
体レーザ用結合装置の平面図である。
体レーザ用結合装置の平面図である。
【図１１】アレイ型半導体レーザの光放射面から放射さ
れる各レーザ光の発散角を説明する図である。
れる各レーザ光の発散角を説明する図である。
【図１２】従来のアレイ型半導体レーザ用結合装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
１、１１、２１、３１、１００、１１１ アレイ型半
導体レーザ ２、１２、２２、３２、１０１、１１２ 光放射面 ２ａ、１２ａ、２２ａ、３２ａ、１０１ａ、１１２ａ
光放射部 ３，１３、２３、３３、１１３ａ、１１３ｂ シリン
ドリカルレンズ ４、１４、２４、３４、１０２、１１４ ＬＤ光 ５、１５、２５ａ、３５ 入射口 ２５ｂ 接続口 ６、１６、２６ａ、３６ 光導波路 ２６ｂ Ｙ字光導波路 ７、１７、２７ａ、２７ｂ、３７ 結合部 ８、１８、２８ａ、２８ｂ、３８ 射出口 ９、１９、２９、３９ 高密度ＬＤ光 １０、２０、３０ａ、３０ｂ 光集束器 ５１ａ、５３ 共振器ミラー ５１ｂ 共振器ミラー膜 ５２ 固体レーザ結晶 ５４ 固体レーザ光 ５５ 結合レンズ ５６ 伝送用光ファイバ ６０、６１、６２、６３ レーザ共振器 １１５ 光路変換器 １１６ 集光レンズ １１７ 結合光学装置
導体レーザ ２、１２、２２、３２、１０１、１１２ 光放射面 ２ａ、１２ａ、２２ａ、３２ａ、１０１ａ、１１２ａ
光放射部 ３，１３、２３、３３、１１３ａ、１１３ｂ シリン
ドリカルレンズ ４、１４、２４、３４、１０２、１１４ ＬＤ光 ５、１５、２５ａ、３５ 入射口 ２５ｂ 接続口 ６、１６、２６ａ、３６ 光導波路 ２６ｂ Ｙ字光導波路 ７、１７、２７ａ、２７ｂ、３７ 結合部 ８、１８、２８ａ、２８ｂ、３８ 射出口 ９、１９、２９、３９ 高密度ＬＤ光 １０、２０、３０ａ、３０ｂ 光集束器 ５１ａ、５３ 共振器ミラー ５１ｂ 共振器ミラー膜 ５２ 固体レーザ結晶 ５４ 固体レーザ光 ５５ 結合レンズ ５６ 伝送用光ファイバ ６０、６１、６２、６３ レーザ共振器 １１５ 光路変換器 １１６ 集光レンズ １１７ 結合光学装置
Claims (10)
- 【請求項１】 複数の光放射部が直線状に配列され、前
記各光放射部から複数のレーザ光を放射するアレイ型半
導体レーザと、前記アレイ型半導体レーザから放射され
た各レーザ光をそれぞれ平行光とするシリンドリカルレ
ンズと、前記シリンドリカルレンズで平行光とされた各
レーザ光を集束させる光集束器とを有するアレイ型半導
体レーザ用光結合装置において、 前記光集束器は、前記各レーザ光が入射する入射部と、 前記入射部から入射した前記各レーザ光が進行するにし
たがって前記各レーザ光間の間隔を狭める集束部と、 前記集束部で集束された前記各レーザ光を１つに結合す
る結合部と、 前記結合部で結合されたレーザ光を射出する射出部とか
らなる光導波路を有することを特徴とするアレイ型半導
体レーザ用光結合装置。 - 【請求項２】 前記入射部は、前記各光放射部の配列に
１対１で対応する位置に複数個配列され、前記集束部
は、前記結合部に達するまで、前記各レーザ光が互いに
干渉しない構造である請求項１に記載のアレイ型半導体
レーザ用光結合装置。 - 【請求項３】 前記アレイ型半導体レーザが、各光放射
部が全て直線状に配列されるように、複数個並列に配列
された請求項１または２に記載のアレイ型半導体レーザ
用光結合装置。 - 【請求項４】 前記入射部は、前記シリンドリカルレン
ズから放射された前記各レーザ光を全て入射できる開口
幅を有する請求項１に記載のアレイ型半導体レーザ用光
結合装置。 - 【請求項５】 伝送用光ファイバに前記射出部から射出
されたレーザ光を集光させるための結合レンズを有する
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアレイ型半導
体レーザ用光結合装置。 - 【請求項６】 アレイ型半導体レーザ、シリンドリカル
レンズ及び光集束器がそれぞれ複数個ずつ並列に配列さ
れ、 前記各光集束器からそれぞれ射出された各レーザ光をさ
らに１つに結合するために、 前記各レーザ光が入射する入射部と、 前記入射部から入射した前記各レーザ光が進行するにし
たがって前記各レーザ光間の間隔を狭める集束部と、 前記集束部で集束された前記各レーザ光を１つに結合す
る結合部と、 前記結合部で結合されたレーザ光を射出する射出部とか
らなる光導波路を備えた前記各光集束器とは別の光集束
器を有する請求項１または２に記載のアレイ型半導体レ
ーザ用光結合装置。 - 【請求項７】 伝送用光ファイバに前記光集束結合部の
射出部から射出されたレーザ光を集光させるための結合
レンズを有する請求項５に記載のアレイ型半導体レーザ
用光結合装置。 - 【請求項８】 請求項１ないし４、または６に記載のア
レイ型半導体レーザ用光結合装置と、 前記アレイ型半導体レーザ用光結合装置から射出される
レーザ光が入射されることで固体レーザを放射し、前記
固体レーザを増幅してから射出する固体レーザ共振器と
を有するアレイ型半導体レーザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項９】 前記固体レーザ共振器は、固体レーザ結
晶及び複数のレーザ反射部材とを有する請求項８に記載
のアレイ型半導体レーザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項１０】 前記固体レーザ共振器にアレイ型半導
体レーザ用光結合装置から射出されたレーザ光を集光さ
せるための結合レンズを有する請求項８または９に記載
のアレイ型半導体レーザ励起固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191482A JP2000019362A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | アレイ型半導体レーザ用光結合装置及び該アレイ型半導体レーザを用いた固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191482A JP2000019362A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | アレイ型半導体レーザ用光結合装置及び該アレイ型半導体レーザを用いた固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000019362A true JP2000019362A (ja) | 2000-01-21 |
Family
ID=16275390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10191482A Pending JP2000019362A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | アレイ型半導体レーザ用光結合装置及び該アレイ型半導体レーザを用いた固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000019362A (ja) |
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