JP7021833B2 - レーザ装置 - Google Patents
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Description
高出力化に際し、従来、一つの面に複数のLDを第1方向に1列に配列し、各LDからのレーザ光を合波し集約していた。しかしながらこの構成では、サイズ上の制約から一つの面に搭載するLDの数は限られてしまう。
該提案では、レーザ光群は、上記セット毎に、各種レンズ、プリズムによって1束にまとめられる。さらに最終的に、各セットにおけるレーザ光群束が合成されて、レーザ発振ユニット外部へ出射される。このように特許文献1では、光学回路構成が同一基板の同一平面内で完結されている。
即ち、本発明の一態様におけるレーザ装置は、第1ベース板に設けた上流ユニットであって、半導体レーザダイオード、レンズ、及びミラーを含む光学回路構成を2系統以上有し、各系統からの光線群を反射する出射ミラーを有する複数の上流ユニットと、上記出射ミラーからの光線群を受ける入射ミラー、及び、入射ミラーで受けた光線群を収束し光学処理して1束の光線として出射する光線収束調整回路を有する一つの下流ユニットと、を備え、上記上流ユニットと上記下流ユニットとを上記第1ベース板の厚み方向に積層して配置したことを特徴とする。
レーザ装置は、一般的に、複数のLD(半導体レーザダイオード)から出射するレーザ光線を調整レンズを通してミラーで反射させることで、各LDからのレーザ光線を揃え、揃えた光線群について最終的に位置あるいは偏光を調整して合成し1束の光線として出力する構造となっている。
以下に記述する各実施形態においても、「上流ユニット」及び「下流ユニット」の文言を使用する。
また本実施の形態1のように、複数の上流ユニット110は、厚み方向181に積層配置されることから、各上流ユニット110におけるそれぞれの出射ミラー119は、図3に示すように、幅方向183において配置位置をずらして、言い換えるとオフセットして、配置される。これは、各出射ミラー119で反射された光線群111の範囲112-1,112-2,112-3(図2の(c))が互いに重なるのを防ぐためである。
一方、本実施の形態1では、各上流ユニット110の出射ミラー119で反射された各光線群111における、厚み方向181に沿った第1光線軸Aは、図2の(a)に示すように、長手方向182において位置ずれしていない。
第1から第3の上流ユニット110-1,110-2,110-3において、各LD115から出射したレーザ光線117は、それぞれ調整レンズ116、反射ミラー118を介して各出射ミラー119に達する。それぞれの出射ミラー119-1,119-2,119-3では、第1から第3の上流ユニット110-1,110-2,110-3における各光線群111が、本実施の形態1では、すべて第1光線軸Aの同一列上に位置し、かつ各光線群111の範囲112-1,112-2,112-3が重ならないように幅方向183においてオフセットされて、下流ユニット120の入射ミラー122へ供給される。入射ミラー122では、各光線群111が第2光線軸Bに沿って進み、光線収束調整回路123にて、位置あるいは偏光を調整して合成されて1束の光線(装置出射光)125として出力される。
本実施の形態1では、図示するように、各上流ユニット110における第1ベース板131は、第1ベース板131を貫通する開口131aを有し、各出射ミラー119は、各LD115からの光線群111を、開口131aを通して下方に位置する入射ミラー122へ送出している。しかしながら該構成に限定されず、開口131aを設けず、例えば出射ミラー119を第1ベース板131から突設して第1ベース板131の外側にて光線群111を入射ミラー122へ送出してもよい。
また、上述の説明及び図示では、下流ユニット120における入射ミラー122は、一つの一体物としたが、各上流ユニット110における出射ミラー119に対応させて、例えば2から20個等に分割して構成してもよい。
次に、図5を参照して、実施の形態2におけるレーザ装置102について説明する。
本実施の形態2におけるレーザ装置102においても、実施の形態1におけるレーザ装置101の基本的構成を備える。即ち、上流ユニット110及び下流ユニット120を有して、これらが積層配置され、上流ユニット110は、LD115、調整レンズ116、及び反射ミラー118を含む光学回路構成を2系統以上有し、また出射ミラー119を有し、下流ユニット120は、入射ミラー122及び光線収束調整回路123を有する。したがって、実施の形態1におけるレーザ装置101と同じ構成部分について、ここでの説明は省略し、実施の形態2におけるレーザ装置102に特有な構成部分についてのみ、以下に説明を行う。
ここで上記「側面視」とは、図5の(c)の図示のように、幅方向183と厚み方向181とで形成される面に直交する方向から見た見方をいう。
次に、図6を参照して、実施の形態3におけるレーザ装置103について説明する。
本実施の形態3におけるレーザ装置103においても、実施の形態1におけるレーザ装置101の基本的構成を備える。即ち、上流ユニット110及び下流ユニット120を有して、これらが積層配置され、上流ユニット110は、LD115、調整レンズ116、及び反射ミラー118を含む光学回路構成を2系統以上有し、また出射ミラー119を有し、下流ユニット120は、入射ミラー122及び光線収束調整回路123を有する。したがって、実施の形態1におけるレーザ装置101と同じ構成部分について、ここでの説明は省略し、実施の形態3におけるレーザ装置103に特有な構成部分についてのみ、以下に説明を行う。
しかしながら該構成に限定されず、各光線群111は、別々の傾斜角度にて配向することができる。
また、傾斜角度γは、仕様にあわせて0度と89度との間で設定することができる。
次に、図7を参照して、実施の形態4におけるレーザ装置104について説明する。
本実施の形態4におけるレーザ装置104においても、実施の形態1におけるレーザ装置101の基本的構成を備える。即ち、上流ユニット110及び下流ユニット120を有して、これらが積層配置され、上流ユニット110は、LD115、調整レンズ116、及び反射ミラー118を含む光学回路構成を2系統以上有し、また出射ミラー119を有し、下流ユニット120は、入射ミラー122及び光線収束調整回路123を有する。したがって、実施の形態1におけるレーザ装置101と同じ構成部分について、ここでの説明は省略し、実施の形態4におけるレーザ装置104に特有な構成部分についてのみ、以下に説明を行う。
本実施の形態4では、各出射ミラー119から入射ミラー122に送られる各光線群111は、厚み方向181に平行に配向される。
そこで本実施の形態4の構成を採ることで、各光路長の合わせ込み、最終的には光合成状態での光出力あるいはビーム品質の性能の最適化が容易になる。
次に、図8及び図9を参照して、実施の形態5におけるレーザ装置105について説明する。
本実施の形態5におけるレーザ装置105においても、実施の形態1におけるレーザ装置101の基本的構成を備える。即ち、上流ユニット110及び下流ユニット120を有して、これらが積層配置され、上流ユニット110は、LD115、調整レンズ116、及び反射ミラー118を含む光学回路構成を2系統以上有し、また出射ミラー119を有し、下流ユニット120は、入射ミラー122及び光線収束調整回路123を有する。したがって、実施の形態1におけるレーザ装置101と同じ構成部分について、ここでの説明は省略し、実施の形態5におけるレーザ装置105に特有な構成部分についてのみ、以下に説明を行う。
110 上流ユニット、111 光線群、115 LD、116 調整レンズ、
117 レーザ光線、118 反射ミラー、119 出射ミラー、
120 下流ユニット、122 入射ミラー、123 光線収束調整回路、
131 第1ベース板、132 第2ベース板、
181 厚み方向、182 長手方向、183 幅方向。
Claims (7)
- 第1ベース板に設けた上流ユニットであって、半導体レーザダイオード、レンズ、及びミラーを含む光学回路構成を2系統以上有し、各系統からの光線群を反射する出射ミラーを有する複数の上流ユニットと、
上記出射ミラーからの光線群を受ける入射ミラー、及び、入射ミラーで受けた光線群を収束し光学処理して1束の光線として出射する光線収束調整回路を有する一つの下流ユニットと、
を備え、上記上流ユニットと上記下流ユニットとを上記第1ベース板の厚み方向に積層して配置したことを特徴とするレーザ装置。 - 各上流ユニットは上記厚み方向に積層配置されており、各出射ミラーは、上記入射ミラーに対する光線群範囲の重なりを避けた配置を有する、請求項1に記載のレーザ装置。
- 上記各系統からの光線群は、各光線が上記出射ミラーにて集光を生じる角度で配向されており、上記出射ミラーから上記入射ミラーへの各光線が上記入射ミラーにて集光を生じる角度で配向されている、請求項1又は2に記載のレーザ装置。
- 上記出射ミラーから上記入射ミラーへの光線群は、上記出射ミラーへの光線群の進行方向に対して傾斜している、請求項1から3のいずれか1項に記載のレーザ装置。
- 各上流ユニットは積層配置されており、各上流ユニットにおけるそれぞれの出射ミラーは、出射ミラーへの光線群の進行方向において異なる光路長にて配置されており、下流ユニットは、各出射ミラーに対応してそれぞれ配置された複数の入射ミラーを有する、請求項1から4のいずれか1項に記載のレーザ装置。
- 複数の上記上流ユニットは、上記第1ベース板の表面及び裏面の少なくとも一方に配置されている、請求項1から5のいずれか1項に記載のレーザ装置。
- 上記下流ユニットは、上記第1ベース板とは別の第2ベース板に配置され、上記上流ユニットは、上記第1ベース板の表裏面、及び上記第2ベース板における下流ユニットの対向面に配置される、請求項1から5のいずれか1項に記載のレーザ装置。
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