JP2003347647A

JP2003347647A - 合波レーザ光源及びファイバアレイ光源

Info

Publication number: JP2003347647A
Application number: JP2002149352A
Authority: JP
Inventors: Yoji Okazaki; 洋二岡崎; Kazuhiko Nagano; 和彦永野
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2003-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易で且つ高出力化、高輝度化が可能な
合波レーザ光源を提供する。また、高出力で低コストな
ファイバアレイ光源を提供する。【解決手段】ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各
々から出射したレーザビームＢ１〜Ｂ７の各々は、集光
レンズ２０によって集光され、マルチモード光ファイバ
３０のコア３０ａの入射端面に収束する。集光レンズ２
０による集光ビームは、そのビーム断面が、長径＝１
６．５μｍ、短径＝１０μｍの楕円形状をしている。従
って、この集光ビームを、コア断面が径１５μｍの円形
のマルチモード光ファイバに結合しようとすると、集光
ビームの一部が蹴られてしまう。本実施の形態で使用す
るマルチモード光ファイバ３０は、そのコア３０ａの短
径は１５μｍであるが、長径は２５μｍあるので、集光
ビームを効率良く結合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合波レーザ光源及
びファイバアレイ光源に関し、特に、複数のレーザビー
ムを光ファイバを利用して合波する合波レーザ光源と、
この合波レーザ光源の光ファイバの出射端を複数配列し
たファイバアレイ光源とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紫外領域のレーザ光を発生させる
光源として、半導体レーザ励起固体レーザから射出され
た赤外光を紫外領域の第３高調波に変換する波長変換レ
ーザや、エキシマレーザ、アルゴンレーザ等が使用され
ている。また、４００ｎｍ近傍の波長で発振するＧａＮ
系半導体レーザも提案されている（Jpn.Appl.Phys.Let
t.,Vol.37.p.L1020.1998.）。

【０００３】これらの光源を、３５０〜４２０ｎｍの波
長帯域に感度を有する感光材料を露光する露光装置の光
源として使用することが検討されている。露光装置に使
用される光源は、感光材料を感光させるのに十分な出力
を備えると共に、信頼性が高く、低コストであることが
求められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波長変
換レーザには、波長変換効率が非常に低く、高出力を得
るのは極めて困難である、という問題がある。例えば、
現在の実用レベルでは、３０Ｗ（ワット）の半導体レー
ザで固体レーザ媒質を励起して１０Ｗの基本波（１０６
４ｎｍ）を発振させ、それを３Ｗの第２高調波（波長５
３２ｎｍ）に変換し、それら両者の和周波である１Ｗの
第３高調波（波長３５５ｎｍ）を得ているに過ぎない。
この場合の半導体レーザの電気−光変換効率は５０％程
度であり、紫外光への変換効率は１．７％程度と非常に
低い。また、高価な光波長変換素子を用いるため、装置
コストもかなり高いものとなっている。

【０００５】また、エキシマレーザには、装置が大型
で、装置製造コストやメンテナンスコストが高いという
問題があり、アルゴンレーザには、電気−光変換効率は
０．００５％と非常に低く、寿命が１０００時間程度と
非常に短いという問題がある。

【０００６】一方、ＧａＮ系半導体レーザにおいては、
低転位のＧａＮ結晶基板が得られないことから、横方向
成長（Epitaxial Lateral Over Growth；ＥＬＯＧ）と
いう結晶成長方法によって約５μｍ程度の低転位領域を
形成し、この低転位領域の上にレーザ領域を形成して高
出力化と高信頼性を実現する試みがなされている。しか
しながら、この方法で作製されたＧａＮ系半導体レーザ
においても、大面積に亘って低転位の基板を得るのが難
しく、５００ｍＷ〜１Ｗ級の高出力なレーザは未だ商品
化されていない。

【０００７】このため、半導体レーザを高出力化する別
の試みとして、マルチキャビティ化やファイバ光源のバ
ンドル化が検討されている。マルチキャビティ化では、
単一素子内に複数のキャビティを形成することにより高
出力化を図っている。例えば、１つの素子内に１００ｍ
Ｗの光を出力するキャビティを１００個形成すると、１
０Ｗの出力を得ることができる。しかしながら、多数の
キャビティを高歩留まりで形成することは困難であり、
現実性に欠ける。特に、シングルキャビティの場合でも
９９％以上の歩留まりを得ることが難しいＧａＮ系半導
体レーザにおいては、マルチキャビティを高歩留まりで
形成するのは尚更困難である。

【０００８】また、ファイバ光源のバンドル化では、単
一の半導体レーザから照射されたレーザビームを単一の
マルチモード光ファイバの端面に結合させたファイバ光
源を用い、このファイバ光源のマルチモード光ファイバ
を複数本束ねることにより高出力化を図っている。通
常、半導体レーザとしては、出力３０ｍＷ（ミリワッ
ト）程度のレーザが使用されるので、上記構成単位のマ
ルチモード光ファイバを４８本束ねて約１Ｗの出力を得
ている。しかしながら、この光源では高出力化しようと
すると、バンドル化する光ファイバの本数が増加し、発
光輝度が低下すると共に高コスト化する、という問題が
あった。

【０００９】本発明は、上記問題を解決するために成さ
れたものであり、本発明の目的は、製造が容易で且つ高
出力化、高輝度化が可能な合波レーザ光源を提供するこ
とにある。また、本発明の他の目的は、高出力で低コス
トなファイバアレイ光源を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の第１の合波レーザ光源は、所定方向に配列さ
れた複数の半導体レーザと、楕円又は長円のコア断面を
入射側に備え、且つ前記楕円又は長円の長軸が前記所定
方向を向くように配置された１本の光ファイバと、前記
複数の半導体レーザの各々から出射されたレーザビーム
を集光し、集光ビームを前記光ファイバの入射端に結合
させる集光光学系と、を備えたことを特徴としている。
この合波レーザ光源においては、半導体レーザが、所定
方向に配列された複数の発光点を備えるマルチキャビテ
ィレーザで構成されていてもよい。

【００１１】本発明の第１の合波レーザ光源では、所定
方向に配列された複数の半導体レーザの各々から出射さ
れたレーザビームは、集光光学系により集光されて、楕
円又は長円のコア断面を備え、その楕円又は長円の長軸
が所定方向（即ち、半導体レーザの配列方向）を向くよ
うに配置された１本の光ファイバの入射端に結合され
る。入射されたレーザビームは、光ファイバの出射端か
ら出射される。

【００１２】複数のレーザビームを光ファイバを利用し
て合波する合波レーザ光源では、一層の高輝度化を図る
ために、配列する光ファイバのコア径や開口数（ＮＡ）
を小さくすることが考えられるが、コア径やＮＡを小さ
くすると、合波結合できるレーザビームの本数が減少
し、各光ファイバからの出力が小さくなる。

【００１３】これに対し、本発明の第１の合波レーザ光
源では、光ファイバのコア断面を楕円又は長円とし、そ
の長軸方向が半導体レーザの配列方向を向くように配置
したことにより、より多くの半導体レーザから出射され
たレーザビームを１本の光ファイバの入射端に結合する
ことができるので、合波結合できるレーザビームの本数
を減少させることなく、合波レーザ光源の高出力化及び
高輝度化を図ることができる。また、複数の半導体レー
ザの各々から出射されたレーザビームを集光して光ファ
イバに結合させる極めて簡単な構成であり、容易に製造
することができる。

【００１４】また、上記目的を達成するために本発明の
第２の合波レーザ光源は、所定方向に配列された複数の
発光点を備えた単一のマルチキャビティレーザと、楕円
又は長円のコア断面を入射側に備え、且つ前記楕円又は
長円の長軸が前記所定方向を向くように配置された１本
の光ファイバと、前記複数の発光点の各々から出射され
たレーザビームを集光し、集光ビームを前記光ファイバ
の入射端に結合させる集光光学系と、を備えたことを特
徴としている。

【００１５】本発明の第２の合波レーザ光源では、単一
のマルチキャビティレーザの所定方向に配列された複数
の発光点の各々から出射されたレーザビームは、集光光
学系により集光されて、楕円又は長円のコア断面を備
え、その楕円又は長円の長軸が所定方向（即ち、発光点
の配列方向）を向くように配置された１本の光ファイバ
の入射端に結合される。入射されたレーザビームは、光
ファイバの出射端から出射される。

【００１６】この合波レーザ光源においても、光ファイ
バのコア断面を楕円又は長円とし、その長軸方向がマル
チキャビティレーザの発光点の配列方向を向くように配
置したことにより、より多くの発光点から出射されたレ
ーザビームを１本の光ファイバの入射端に結合すること
ができるので、合波結合できるレーザビームの本数を減
少させることなく、合波レーザ光源の高出力化及び高輝
度化を図ることができる。また、極めて簡単な構成であ
り製造が容易である。

【００１７】上記の第１及び第２の合波レーザ光源にお
いて、コア断面の楕円又は長円の長軸と短軸との比が、
集光ビームの長軸と短軸との比と略等しいことが好まし
い。半導体レーザから出射されるレーザビームは、スト
ライプ方向と活性層方向とで拡がり角が相違するため、
集光ビームの形状は楕円又は長円となる。この集光ビー
ムの長軸と短軸との比と、コア断面の長軸と短軸との比
とを略等しくすることで、集光ビームの光ファイバへの
結合効率を上げることができる。

【００１８】また、上記目的を達成するために本発明の
ファイバアレイ光源は、本発明の合波レーザ光源を複数
備え、前記光ファイバの出射端の各々が、前記楕円又は
長円の長軸が出射端の配列方向を向くようにアレイ状に
配列されたことを特徴としている。

【００１９】光ファイバの出射端がアレイ状に配列され
たファイバアレイ光源では、高出力のレーザビームが１
次元又は２次元のアレイ状に整列した状態で出射する。
このように整列した状態で出射するレーザビームを、変
調部が１次元状又は２次元状に配列された空間光変調素
子の各変調部に入射させて、画像露光等のために効率良
く変調することができる。

【００２０】また、光ファイバの出射端を、楕円又は長
円の長軸が出射端の配列方向を向くようにアレイ状に配
列することにより、ファイバアレイ光源の出射端の配列
方向と直交する方向でのビーム径を小さくすることがで
き、露光装置の光源に適用した場合にも、深い焦点深度
を得ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。（第１の実施の形態）本発明の実施の形態に係る合波レ
ーザ光源は、図１に示すように、ヒートブロック１０上
に配列固定された複数（例えば、７個）のチップ状の横
マルチモード又はシングルモードのＧａＮ系半導体レー
ザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，
及びＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の
各々に対応して設けられたコリメータレンズ１１，１
２，１３，１４，１５，１６，及び１７と、１つの集光
レンズ２０と、１本のマルチモード光ファイバ３０と、
から構成されている。本例では、コリメータレンズ１１
〜１７及び集光レンズ２０によって集光光学系が構成さ
れ、その集光光学系とマルチモード光ファイバ３０とに
よって合波光学系が構成されている。

【００２２】ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、
発振波長が総て共通（例えば、４０５ｎｍ）であり、最
大出力も総て共通（例えば、マルチモードレーザでは１
００ｍＷ、シングルモードレーザでは３０ｍＷ）であ
る。なお、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７として
は、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲で、上記の４０
５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いることがで
きる。

【００２３】マルチモード光ファイバ３０は、図２
（Ａ）に示すように、そのコア３０ａの断面が楕円形状
をしており、この楕円の長軸方向がＧａＮ系半導体レー
ザＬＤ１〜ＬＤ７の配列方向（活性層と平行な方向）と
略一致するように配置されている。所定方向に配列され
たＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７から整列した状
態で出射されたレーザビームは、集光レンズ２０で集光
されるが、この集光ビームのビーム断面も、レーザ配列
方向を長軸方向とする楕円形状をしている。従って、コ
ア３０ａの断面形状を、円形ではなく、レーザ配列方向
を長軸方向とする楕円とすることで、より多くの本数の
レーザビームを集光して結合することができる。

【００２４】また、図２（Ｂ）に示すように、マルチモ
ード光ファイバ３０のクラッド径ａに対し、断面が楕円
のコア３０ａの径には、長径ｂと短径ｃとがある。集光
レンズ２０による集光ビームのマルチモード光ファイバ
３０への結合効率を向上させるために、コア３０ａの長
径ｂと短径ｃとの比は、集光ビームの長径と短径との比
と略等しいことが好ましい。

【００２５】マルチモード光ファイバ３０としては、ス
テップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデ
ックス型光ファイバ、及び複合型光ファイバの何れでも
よい。例えば、三菱電線工業株式会社製のステップイン
デックス型光ファイバを用いることができる。本実施の
形態では、マルチモード光ファイバ３０は、ステップイ
ンデックス型光ファイバであり、クラッド径ａ＝６０μ
ｍ、コア長径ｂ＝２５μｍ、コア短径ｃ＝１５μｍ、Ｎ
Ａ＝０．２である。

【００２６】図３、図４及び図５に示すように、通常、
上記の合波レーザ光源を構成する光学要素が、上方が開
口した箱状のパッケージ４０内に収納されて、レーザモ
ジュールが構成されている。パッケージ４０は、その開
口を閉じるように作製されたパッケージ蓋４１を備えて
おり、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ４０
の開口をパッケージ蓋４１で閉じることにより、パッケ
ージ４０とパッケージ蓋４１とにより形成される閉空間
（封止空間）内に上記合波レーザ光源が気密封止され
る。

【００２７】パッケージ４０の底面にはベース板４２が
固定されており、このベース板４２の上面には、前記ヒ
ートブロック１０と、集光レンズ２０を保持する集光レ
ンズホルダー４５と、マルチモード光ファイバ３０の入
射端部を保持するファイバホルダー４６とが取り付けら
れている。また、ヒートブロック１０の側面にはコリメ
ータレンズホルダー４４が取り付けられており、コリメ
ータレンズ１１〜１７が保持されている。

【００２８】マルチモード光ファイバ３０の出射端部
は、パッケージ４０の壁面に形成された開口からパッケ
ージ外に引き出されている。また、パッケージ４０の横
壁面には開口が形成され、この開口を通してＧａＮ系半
導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線４
７がパッケージ外に引き出されている。

【００２９】なお、図４においては、図の煩雑化を避け
るために、複数のＧａＮ系半導体レーザのうちＧａＮ系
半導体レーザＬＤ７にのみ番号を付し、複数のコリメー
タレンズのうちコリメータレンズ１７にのみ番号を付し
ている。

【００３０】図５は、上記コリメータレンズ１１〜１７
の取り付け部分の正面形状を示すものである。コリメー
タレンズ１１〜１７の各々は、非球面を備えた円形レン
ズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形
状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズ
は、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形するこ
とによって形成することができる。コリメータレンズ１
１〜１７は、長さ方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜
ＬＤ７の発光点の配列方向（図５の左右方向）と直交す
るように、上記発光点の配列方向に密接配置されてい
る。

【００３１】一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ
７としては、発光幅が１μｍの活性層を備え、活性層と
平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば１０
°、３０°の状態で各々レーザビームＢ１〜Ｂ７を射出
するレーザが用いられている。これらＧａＮ系半導体レ
ーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行な方向に発光点が
１列に並ぶように配設されている。

【００３２】従って、各発光点から発せられたレーザビ
ームＢ１〜Ｂ７は、上述のように細長形状の各コリメー
タレンズ１１〜１７に対して、拡がり角度が大きい方向
が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向
（長さ方向と直交する方向）と一致する状態で入射する
ことになる。つまり、各コリメータレンズ１１〜１７の
幅が１．１ｍｍ、長さが４．６ｍｍであり、それらに入
射するレーザビームＢ１〜Ｂ７の水平方向、垂直方向の
ビーム径は各々０．９ｍｍ、２．６ｍｍである。また、
コリメータレンズ１１〜１７の各々は、焦点距離ｆ₁＝
３ｍｍ、ＮＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍ
ｍである。

【００３３】集光レンズ２０は、非球面を備えた円形レ
ンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取っ
て、コリメータレンズ１１〜１７の配列方向、つまり水
平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成され
ている。この集光レンズ２０は、焦点距離ｆ₂＝２３ｍ
ｍ、ＮＡ＝０．２である。この集光レンズ２０も、例え
ば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより
形成される。

【００３４】次に、上記合波レーザ光源の動作について
説明する。

【００３５】ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各
々から発散光状態で出射したレーザビームＢ１，Ｂ２，
Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，及びＢ７の各々は、対応する
コリメータレンズ１１〜１７によって平行光化される。
平行光化されたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、集光レンズ
２０によって集光され、マルチモード光ファイバ３０の
コア３０ａの入射端面に収束する。

【００３６】集光レンズ２０によって上述のように集光
されたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、このマルチモード光
ファイバ３０のコア３０ａに入射して光ファイバ内を伝
搬し、１本のレーザビームＢに合波されてマルチモード
光ファイバ３０から出射する。各レーザモジュールにお
いて、レーザビームＢ１〜Ｂ７のマルチモード光ファイ
バ３０への結合効率が０．９で、ＧａＮ系半導体レーザ
ＬＤ１〜ＬＤ７の各出力が１００ｍＷの場合には、出力
６３０ｍＷ（＝１００ｍＷ×０．９×７）の合波レーザ
ビームＢを得ることができる。

【００３７】集光レンズ２０による集光ビームは、その
ビーム断面が、長径＝１６．５μｍ、短径＝１０μｍの
楕円形状をしている。従って、この集光ビームを、コア
断面が径１５μｍの円形のマルチモード光ファイバに結
合しようとすると、集光ビームの一部が蹴られてしま
う。本実施の形態で使用するマルチモード光ファイバ３
０は、そのコア３０ａの短径ｃは１５μｍであるが、長
径ｂは２５μｍあるので、集光ビームを効率良く結合す
ることができる。また、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜
ＬＤ７及び集光レンズ２０の実装トレランスが拡大でき
る。

【００３８】また、以上説明したレーザモジュールを、
図６に示すように、マルチモード光ファイバ３０の出射
端部を１次元アレイ状に配列して、表面が平坦な２枚の
支持板６５に挟み込んで固定することにより、マルチモ
ード光ファイバ３０の各々から紫外レーザビームＢを射
出するファイバアレイ光源を構成することができる。例
えば、出力６３０ｍＷの合波レーザビームを射出するマ
ルチモード光ファイバ３０を１６本配列することで、約
１０Ｗもの高出力を実現できる。また、光密度も５Ｗ／
ｍｍ｛＝１０Ｗ／（１２５μｍ×１６）｝と高い。更
に、エネルギー効率もＧａＮ系半導体レーザの発光効率
と同等の略２０％と高い値を実現できる。

【００３９】各マルチモード光ファイバ３０は、楕円の
長軸方向がマルチモード光ファイバ３０の配列方向と略
平行になるように配列される。このファイバアレイ光源
からは、高出力のレーザビームがライン状に整列した状
態で出射するが、各マルチモード光ファイバ３０をその
コア断面の楕円の長軸が出射端の配列方向を向くように
配列しているので、ファイバアレイ光源の出射端の配列
方向と直交する方向でのビーム径を小さくすることがで
きる。従って、露光装置の光源に適用した場合にも、深
い焦点深度を得ることができる。

【００４０】以上説明した通り、本実施の形態に係る合
波レーザ光源は、集光ビームを結合する光ファイバのコ
ア断面を、集光ビームのビーム断面と同じレーザ配列方
向を長軸方向とする楕円形状としたので、集光するレー
ザビームの本数を減少させることなく、合波レーザ光源
の高出力化及び高輝度化を図ることができる。また、複
数の半導体レーザの各々から出射されたレーザビームを
集光して光ファイバに結合させる極めて簡単な構成であ
り、容易に製造することができる。

【００４１】また、この合波レーザ光源を用いたファイ
バアレイ光源も同様に高出力で容易に製造することがで
き低コストである。

【００４２】（第２の実施の形態）第２の実施の形態に
係る合波レーザ光源は、複数のチップ状の半導体レーザ
からのレーザビームを合波する代わりに、複数の発光点
を有するマルチキャビティレーザの各発光点からのレー
ザビームを合波するものである。この合波レーザ光源
は、図７に示すように、複数（例えば、３個）の発光点
１１０ａを有するマルチキャビティレーザ１１０と、１
本のマルチモード光ファイバ３０と、上記複数の発光点
１１０ａからそれぞれ出射したレーザービームＢをマル
チモード光フアイバ３０のコア３０ａに入射させる光学
系としてのレンズ２０と、を備えて構成されている。第
１の実施の形態に係る合波レーザ光源と同じ構成部分に
付いては同じ符号を付して説明を省略する。

【００４３】マルチキャビティレーザ１１０は、例え
ば、発振波長が４０５ｎｍのＧａＮ系レーザダイオード
で構成することができる。また、発光点の個数は３個に
は限定されない。

【００４４】上記の構成では、マルチキャビティレーザ
１１０の複数の発光点１１０ａの各々から出射したレー
ザビームＢの各々は、集光レンズ２０によって集光さ
れ、マルチモード光ファイバ３０のコア３０ａに入射す
る。コア３０ａに入射したレーザ光は、光ファイバ内を
伝搬し１本に合波されて出射する。

【００４５】マルチキャビテイレーザ１１０の複数の発
光点１１０ａを、上記マルチモード光ファイバ３０のコ
ア長径（２５μｍ）と略等しい幅内に並設すると共に、
集光レンズ２０として、マルチモード光ファイバ３０の
コア径と略等しい焦点距離の凸レンズや、マルチキャビ
ティレーザ１１０からの出射ビームをその活性層に垂直
な面内のみでコリメートするロッドレンズを用いること
により、レーザビームＢのマルチモード光ファイバ３０
への結合効率を上げることができる。

【００４６】マルチモード光ファイバ３０のコア断面
は、楕円形状をしているので、マルチモード光ファイバ
３０のコア長径と略等しい幅内に複数の発光点１１０ａ
が並設されてなるマルチキヤビティレーザ１１０は、複
数の発光点１１０ａの互いのピッチが比較的大きなもの
となるので、発光点間の熱の相互干渉が無くなり、放熱
しやすくなって、高出力化や再安定化が可能となる。そ
して、高い出力が得られるものとなる。例えば、各発光
点１１０ａの出力が１００ｍＷであるマルチキャビティ
レーザ１１０を用いて、出力約３００ｍＷの合波レーザ
ビームＢを得ることができる。

【００４７】なお、この合波レーザ光源を用いて、第１
の実施の形態と同様に、光ファイバ３０の出射端部をケ
ーシングから引き出したレーザモジュールやファイバア
レイ光源装置を構成することができる。

【００４８】この場合、集光レンズ２０による集光ビー
ムは、その集光ビーム径が、長径＝２５μｍ、短径＝１
０μｍの楕円形状をしている。従って、この集光ビーム
を、コア断面が径１５μｍの円形のマルチモード光ファ
イバに結合しようとすると、集光ビームの一部が蹴られ
てしまう。本実施の形態で使用するマルチモード光ファ
イバ３０は、上述した通り、そのコア３０ａの短径ｃは
１５μｍであるが、長径ｂは２５μｍあるので、集光ビ
ームを効率良く結合することができる。

【００４９】以上説明した通り、本実施の形態に係る合
波レーザ光源は、単一のマルチキャビティレーザの複数
の発光点からレーザビームを集光して光ファイバに結合
するものであるが、第１の実施の形態と同様に、光ファ
イバのコア断面を楕円形状としたので、集光するレーザ
ビームの本数を減少させることなく、合波レーザ光源の
高出力化及び高輝度化を図ることができる。また、極め
て簡単な構成であり製造も容易である。

【００５０】上記第１及び第２の実施の形態では、クラ
ッド径＝６０μｍ、コア長径＝２５μｍ、コア短径＝１
５μｍ、ＮＡ＝０．２のマルチモード光ファイバ３０を
用いる例について説明したが、光ファイバの断面形状は
これに限定されない。また、クラッド径が大きいマルチ
モード光ファイバのレーザ光出射側の先端部分に、長さ
１〜３０ｃｍのクラッド径が小さい光ファイバを同軸的
に結合したものを用いてもよい。例えば、クラッド径＝
１２５μｍ、コア長径＝２５μｍ、コア短径＝１５μ
ｍ、ＮＡ＝０．２のマルチモード光ファイバの出射側端
面に、クラッド径＝６０μｍ、コア長径＝２５μｍ、コ
ア短径＝１５μｍ、ＮＡ＝０．２の光ファイバの入射側
端面を融着した光ファイバを用いることができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、製造が容易で且つ高出
力化、高輝度化が可能な合波レーザ光源が提供される。
また、高出力で低コストなファイバアレイ光源が提供さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る合波レーザ光源の構成
を示す平面図である。

【図２】マルチモード光ファイバの構成を示す図であ
る。

【図３】レーザモジュールの構成を示す平面図である。

【図４】図３に示すレーザモジュールの構成を示す側面
図である。

【図５】図３に示すレーザモジュールの構成を示す部分
側面図である。

【図６】図３に示すレーザモジュールを複数用いたファ
イバアレイ光源の斜視図である。

【図７】第２の実施の形態に係る合波レーザ光源の構成
を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ヒートブロック１１〜１７コリメータレンズ２０集光レンズ３０マルチモード光ファイバ３０ａコア４０パッケージ４１パッケージ蓋ＬＤ１〜ＬＤ７ＧａＮ系半導体レーザ１１０マルチキャビティレーザ１１０ａ発光点

フロントページの続きＦターム(参考） 2H037 AA04 BA03 BA32 CA12 CA20 CA21 DA03 DA04 DA05 DA06 DA16 5F073 AA89 AB02 AB04 AB27 AB28 BA09 CA02 EA24 EA29 FA07 FA08 FA23 FA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定方向に配列された複数の半導体レーザ
と、楕円又は長円のコア断面を入射側に備え、且つ前記楕円
又は長円の長軸が前記所定方向を向くように配置された
１本の光ファイバと、前記複数の半導体レーザの各々から出射されたレーザビ
ームを集光し、集光ビームを前記光ファイバの入射端に
結合させる集光光学系と、を備えた合波レーザ光源。
【請求項２】前記半導体レーザが、所定方向に配列され
た複数の発光点を備えたマルチキャビティレーザである
請求項１に記載の合波レーザ光源。
【請求項３】所定方向に配列された複数の発光点を備え
た単一のマルチキャビティレーザと、楕円又は長円のコア断面を入射側に備え、且つ前記楕円
又は長円の長軸が前記所定方向を向くように配置された
１本の光ファイバと、前記複数の発光点の各々から出射されたレーザビームを
集光し、集光ビームを前記光ファイバの入射端に結合さ
せる集光光学系と、を備えた合波レーザ光源。
【請求項４】前記楕円又は長円の長軸と短軸との比が、
前記集光ビームの長軸と短軸との比と略等しい請求項１
乃至３のいずれか１項に記載の合波レーザ光源。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の合
波レーザ光源を複数備え、前記光ファイバの出射端の各々が、前記楕円又は長円の
長軸が出射端の配列方向を向くようにアレイ状に配列さ
れたファイバアレイ光源。