JP2020194799A - 半導体レーザモジュール及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1に係る半導体レーザモジュール及びレーザ加工装置について説明する。
まず、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールの全体構成について図面を用いて説明する。図1は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール1の全体構成を示す模式的な斜視図である。図1においては、半導体レーザモジュール1の筐体90の天面部95を分解した状態の斜視図が示されている。なお、図1においては、半導体レーザモジュール1の筐体90の底面93bに垂直な方向をY軸方向とし、Y軸方向に垂直な方向のうち、第1半導体レーザ素子から出射される第1レーザ光の出射方向に平行な方向をZ軸方向とし、Y軸方向及びZ軸方向に垂直な方向をX軸方向としている。また、各図において、X軸の正の方向、Y軸の正の方向と、Z軸の正の方向は、右手系座標系となるように描かれている。以下に示す図についても同様である。
次に、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール1の主な作用及び効果について比較例と比較しながら図7〜図10を用いて説明する。図7は、比較例に係る半導体レーザモジュールの構成を示す模式的な側面図である。図7には、比較例に係る半導体レーザモジュールのベース1061、半導体レーザ素子1011〜1013、サブマウント1021〜1023及び底面1093bが示されている。
次に、本実施の形態の変形例1に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本変形例に係る半導体レーザモジュールは、各偏向素子の形状において、実施の形態1に係る半導体レーザモジュール1と相違し、その他の点において一致する。以下、本変形例に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態1に係る半導体レーザモジュール1との相違点を中心に図11A〜図12を用いて説明する。
次に、本実施の形態の変形例2に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本変形例に係る半導体レーザモジュールは、各偏向素子が配置されるベースの構成において変形例1に係る半導体レーザモジュールと相違し、その他の点において一致する。以下、本変形例に係る半導体レーザモジュールについて、変形例1に係る半導体レーザモジュールとの相違点を中心に図13を用いて説明する。
次に、本実施の形態の変形例3に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本変形例に係る半導体レーザモジュールは、第2ベース及び各偏向素子の形状において、変形例2に係る半導体レーザモジュールと相違し、その他の点において一致する。以下、本変形例に係る半導体レーザモジュールについて、変形例2に係る半導体レーザモジュールとの相違点を中心に図14を用いて説明する。
実施の形態2に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、主に各偏向素子の配置において、実施の形態1に係る半導体レーザモジュール1と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態1に係る半導体レーザモジュール1との相違点を中心に図15〜図17を用いて説明する。
実施の形態3に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、サブマウントと偏向素子の構成において、実施の形態2に係る半導体レーザモジュールと相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態2に係る半導体レーザモジュールとの相違点を中心に図18A〜図19を用いて説明する。
実施の形態4に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、複数の発光点を有する半導体レーザ素子を備える点などにおいて、実施の形態3に係る半導体レーザモジュールと相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態3に係る半導体レーザモジュールとの相違点を中心に図20A〜図21を用いて説明する。
実施の形態5に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、主に、偏向素子として屈折光学素子を用いる点において、実施の形態1に係る半導体レーザモジュール1と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態1に係る半導体レーザモジュール1との相違点を中心に図22及び図23を用いて説明する。
以上、本開示に係る半導体レーザモジュール及びレーザ加工装置について、各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない。
11 第1半導体レーザ素子
12 第2半導体レーザ素子
13 第3半導体レーザ素子
11e 出射面
11r 第1発光点
12r 第2発光点
13r 第3発光点
21、22、 23、120、1021、1022、1023 サブマウント
21n、21p 電極
21w ボンディングワイヤ
30S スペーサー
31、32、33、130 ファスト軸コリメータレンズ
41、42、43、141、142、143 スロー軸コリメータレンズ
51、51a、51a1、151、251、256 第1偏向素子
51ab、52ab、53ab 底面
51at、52at、53at 上面
51r、52r、53r、51ar、52ar、53ar 反射面
52、52a、52a1、152、252、257 第2偏向素子
53、53a、53a1、153 第3偏向素子
61 第1ベース
61b 第1底面
61t 第1上面
62、62b 第2ベース
62t 第2上面
62t1、62t2、62t3 支持面
71 第1集光素子
80 光ファイバ
81、82 端面
84 光ファイバ保持部
90 筐体
91 本体
92 側壁部
93 底部
93b 底面
95 天面部
110、1011、1012、1013 半導体レーザ素子
140 スロー軸コリメータレンズアレイ
150 偏向素子アレイ
258 第3光学素子
1061 ベース
1061t 支持部
1093b 底面
NFP1、NFP2、NFP3 ニアフィールドパターン
Claims (25)
- 底面を有する筐体と、
前記底面に配置され、第1上面を有する第1ベースと、
前記第1上面に配置され、第1発光点を有する第1半導体レーザ素子と、
前記第1上面に配置され、第2発光点を有する第2半導体レーザ素子と、
前記第1発光点から出射される第1レーザ光を偏向する第1偏向素子と、
前記第2発光点から出射される第2レーザ光を偏向する第2偏向素子とを備え、
前記第1上面は、前記底面に対して0より大きい第1角度だけ傾斜しており、
前記第1発光点の前記底面からの距離は、前記第2発光点の前記底面からの距離よりも大きく、
前記第1発光点及び前記第2発光点の各々のニアフィールドパターンの長手方向は、前記第1上面と平行である
半導体レーザモジュール。 - 底面を有する筐体と、
前記底面に配置され、第1上面を有する第1ベースと、
前記第1上面に配置され、第1発光点及び第2発光点を有する半導体レーザ素子と、
前記第1発光点から出射される第1レーザ光を偏向する第1偏向素子と、
前記第2発光点から出射される第2レーザ光を偏向する第2偏向素子とを備え、
前記第1上面は、前記底面に対して0より大きい第1角度で傾斜しており、
前記第1発光点の前記底面からの距離は、前記第2発光点の前記底面からの距離よりも大きく、
前記第1発光点及び前記第2発光点の各々のニアフィールドパターンの長手方向は、前記第1上面と平行である
半導体レーザモジュール。 - 前記第1角度は、57度より小さい
請求項1又は2に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1発光点及び前記第2発光点は、前記第1上面と平行な同一平面上に位置する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光は、前記底面と平行に伝搬する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1偏向素子で偏向された第1偏向光及び前記第2偏向素子で偏向された第2偏向光は、前記底面と平行に伝搬する
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1偏向光は、前記第2偏向素子の上方を前記底面と平行に伝搬する
請求項6に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1偏向光及び前記第2偏向光を集光する第1集光素子をさらに備える
請求項6又は7に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1偏向光及び前記第2偏向光は、前記第1集光素子によって細長い形状に集光され、
前記細長い形状の長手方向は、前記底面に対して、前記第1角度で傾斜する
請求項8に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記筐体に接続された光ファイバをさらに備え、
前記第1偏向光及び前記第2偏向光は、前記筐体内部に配置された前記光ファイバの一方の端面に集光される
請求項8又は9に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1発光点と前記第1偏向素子との間に配置される第2集光素子を有する
請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第2集光素子は、前記第1レーザ光をコリメートする
請求項11に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第2集光素子は、
前記第1レーザ光の前記第1上面と垂直な方向の発散を減少させるファスト軸コリメータレンズと、
前記第1レーザ光の前記第1上面と平行な方向の発散を減少させるスロー軸コリメータレンズとを含み、
前記スロー軸コリメータレンズは、前記ファスト軸コリメータレンズと前記第1偏向素子との間に配置される
請求項12に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記底面に配置され、第2上面を有する第2ベースをさらに備え、
前記第2上面に、前記第1偏向素子及び前記第2偏向素子が配置される
請求項1〜13のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第2上面は、前記底面に対して傾斜している
請求項14に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第2上面は、前記底面に対して前記第1角度で傾斜している
請求項15に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1ベースと前記第2ベースとは一体に形成されている
請求項14〜16のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1偏向素子が配置される前記第2上面上の位置における前記底面からの距離は、前記第2偏向素子が配置される前記第2上面上の位置における前記底面からの距離よりも大きい
請求項14〜17のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1偏向素子の前記第2上面と対向する面及び前記第2偏向素子の前記第2上面と対向する面は、前記底面に対して傾斜している
請求項18に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1偏向素子及び前記第2偏向素子は、一体に形成されている
請求項1〜19のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1偏向素子及び前記第2偏向素子の各々は、ミラーである
請求項1〜20のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第1偏向素子及び前記第2偏向素子の各々は、プリズムである
請求項1〜20のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記筐体は、天面部を有する
請求項1〜22のいずれか1項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記筐体の内部は、気密空間である
請求項23に記載の半導体レーザモジュール。 - 請求項10に記載の半導体レーザモジュールを有し、
前記第1偏向光及び前記第2偏向光が前記光ファイバの他方の端面から出射される
レーザ加工装置。
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