JP7316098B2 - Semiconductor laser module and laser processing equipment - Google Patents
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Description
本開示は、半導体レーザモジュール及びレーザ加工装置に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor laser module and a laser processing apparatus.
例えば、光出力が１ワットを超えるような非常に高いパワーの光を出射する光源ユニットの開発が進んでいる。特に指向性の優れた光を効率よく出射させる光源ユニットは様々な用途への適用が検討されている。このような指向性の優れた光を出射する光源ユニットに用いる光源として、半導体発光装置が挙げられる。半導体発光装置は、半導体レーザ素子に代表される、光導波路を有する半導体発光素子と、半導体発光素子が搭載されるパッケージなどとを備える。例えば、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＩｎＡｌＧａＡｓ系などの化合物半導体を用いた半導体発光装置は、溶接装置、加工装置、レーザスクライビング装置、薄膜のアニール装置などの産業用加工装置の光源や、ディスプレイの長波長光源、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）用赤外光源として開発が進められている。またＩｎＡｌＧａＮ系などの窒化物半導体を用いた半導体発光装置は、レーザディスプレイやプロジェクションマッピング用のプロジェクタなどの画像表示装置の光源や、白色固体光源の励起光源として開発が進められている。例えば、励起光源としての半導体発光装置と、蛍光体とを組み合わせた光源ユニットは、高い輝度の白色光を出射させることができる。このため、このような光源ユニットは、プロジェクタや車両前照灯などの光源として開発が進められている。 For example, the development of light source units that emit extremely high-power light with an optical output exceeding 1 watt is progressing. In particular, light source units that efficiently emit light with excellent directivity are being studied for application to various uses. As a light source used in a light source unit that emits light with such excellent directivity, a semiconductor light emitting device can be cited. A semiconductor light emitting device includes a semiconductor light emitting element having an optical waveguide, typically a semiconductor laser element, and a package on which the semiconductor light emitting element is mounted. For example, semiconductor light emitting devices using compound semiconductors such as InAlGaP and InAlGaAs are used as light sources for industrial processing equipment such as welding equipment, processing equipment, laser scribing equipment, and thin film annealing equipment, long wavelength light sources for displays, and LiDAR. (Light Detection and Ranging) is being developed as an infrared light source. Semiconductor light-emitting devices using nitride semiconductors such as InAlGaN-based semiconductors are being developed as light sources for image display devices such as laser displays and projectors for projection mapping, and as excitation light sources for white solid-state light sources. For example, a light source unit that combines a semiconductor light emitting device as an excitation light source and a phosphor can emit white light with high brightness. For this reason, such light source units are being developed as light sources for projectors, vehicle headlights, and the like.
これらの光源ユニットは、例えば、合計数ワットを超えるような非常に高いパワーの光を小さな発光部から出射させる必要がある。このような高いパワーの光を得るために、複数の光源を用いる構成が採用され得る。この場合、光源ユニットに配置された複数の光源から出射される光を効率よく結合させる構造についてもさまざまな工夫が必要となる。 These light source units are required to emit very high power light, for example over several watts in total, from small emitters. In order to obtain light of such high power, a configuration using multiple light sources may be employed. In this case, it is necessary to devise a structure for efficiently combining the light emitted from the plurality of light sources arranged in the light source unit.
上記のような課題に対し、例えば、特許文献１には複数の半導体レーザ素子を組み合わせたレーザ光源の構造について提案がなされている。
In order to address the above problems, for example,
特許文献１に記載されたレーザ光源においては、複数の半導体レーザ素子を複数の階段状支持部に配置している。これにより、複数の半導体レーザ素子からの複数のレーザ光の各々と、他のレーザ光の光路に配置された光学素子とが干渉することを抑制しながら、複数のレーザ光をファスト軸方向に互いに隣接させて、つまり、複数のレーザ光をファスト軸方向に束ねて伝搬させようとしている。
In the laser light source disclosed in
しかしながら、特許文献１に記載されたレーザ光源においては、複数の半導体レーザ素子を、高さの異なる階段状の支持部に配置するため、半導体レーザ素子の実装が困難である。
However, in the laser light source described in
本開示は、このような課題を解決するものであり、複数のレーザ光を束ねて出射する半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザ素子の実装を容易化することを目的とする。 An object of the present disclosure is to solve such problems, and to facilitate mounting of a semiconductor laser element in a semiconductor laser module that bundles and emits a plurality of laser beams.
上記課題を解決するために、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様は、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。 In order to solve the above problems, one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure is a housing having a bottom surface, a first base disposed on the bottom surface and having a first top surface, and a first base disposed on the first top surface. a first semiconductor laser element having a first light emitting point; a second semiconductor laser element disposed on the first upper surface and having a second light emitting point; and deflecting the first laser light emitted from the first light emitting point. and a second deflection element for deflecting the second laser beam emitted from the second light emitting point, wherein the first top surface is inclined by a first angle larger than 0 with respect to the bottom surface. and the distance of the first light emitting point from the bottom surface is greater than the distance of the second light emitting point from the bottom surface, and the near field pattern of each of the first light emitting point and the second light emitting point The longitudinal direction is parallel to the first upper surface.
このように、第１半導体レーザ素子と第２半導体レーザ素子とを同一面上に実装するため、実装を容易化できる。また、各発光点の底面からの距離を異ならせることで、二つのレーザ光を底面に平行な方向に伝搬させる場合に、二つのレーザ光が重なることを抑制できる。 In this manner, since the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are mounted on the same surface, mounting can be facilitated. In addition, by making the distances of the light emitting points different from the bottom surface, it is possible to prevent the two laser beams from overlapping each other when the two laser beams are propagated in a direction parallel to the bottom surface.
また、第１発光点及び第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、各半導体レーザ素子の半導体層の積層方向と垂直であり、一般に、積層方向は、半導体レーザ素子の基板の主面に垂直である。このため、第１発光点及び第２発光点の各々のニアフィールドパターンの長手方向を第１上面と平行とすることで、半導体レーザ素子の基板の主面と第１上面とが平行になるように、各半導体レーザ素子を実装できる。したがって、各半導体レーザ素子の第１上面への実装を容易化できる。 The longitudinal direction of the near-field pattern of each of the first light emitting point and the second light emitting point is perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layers of each semiconductor laser device. perpendicular to the face. Therefore, by making the longitudinal directions of the near-field patterns of the first light emitting point and the second light emitting point parallel to the first upper surface, the main surface of the substrate of the semiconductor laser element and the first upper surface are made parallel. , each semiconductor laser element can be mounted. Therefore, mounting of each semiconductor laser element on the first upper surface can be facilitated.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様は、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。 Further, one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure includes a housing having a bottom surface, a first base arranged on the bottom surface and having a first upper surface, a first light emitting point arranged on the first upper surface, and a semiconductor laser element having a second light emitting point; a first deflection element for deflecting the first laser light emitted from the first light emitting point; and a second light emitting point for deflecting the second laser light emitted from the second light emitting point. 2 deflection elements, wherein the first top surface is inclined at a first angle greater than 0 with respect to the bottom surface, and the distance of the first light emitting point from the bottom surface is the distance of the second light emitting point from the bottom surface; A longitudinal direction of the near-field pattern of each of the first light emitting point and the second light emitting point is parallel to the first top surface, which is greater than the distance from the bottom surface.
このように、複数の発光点を有する半導体レーザ素子を第１上面に実装するため、複数の半導体レーザ素子を実装する場合より実装を容易化できる。また、各発光点の底面からの距離を異ならせることで、二つのレーザ光を底面に平行な方向に伝搬させる場合に、二つのレーザ光が重なることを抑制できる。 Since the semiconductor laser element having a plurality of light emitting points is mounted on the first upper surface in this manner, mounting can be made easier than when a plurality of semiconductor laser elements are mounted. In addition, by making the distances of the light emitting points different from the bottom surface, it is possible to prevent the two laser beams from overlapping each other when the two laser beams are propagated in a direction parallel to the bottom surface.
また、一般に、第１発光点及び第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、半導体レーザ素子の半導体層の積層方向と垂直であり、積層方向は、半導体レーザ素子の基板の主面に垂直である。このため、第１発光点及び第２発光点の各々のニアフィールドパターンの長手方向を第１上面と平行とすることで、半導体レーザ素子の基板の主面と第１上面とが平行になるように、半導体レーザ素子を実装できる。したがって、半導体レーザ素子の第１上面への実装を容易化できる。 In general, the longitudinal direction of the near-field pattern of each of the first light emitting point and the second light emitting point is perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layers of the semiconductor laser device, and the stacking direction is the main surface of the substrate of the semiconductor laser device. is perpendicular to Therefore, by making the longitudinal directions of the near-field patterns of the first light emitting point and the second light emitting point parallel to the first upper surface, the main surface of the substrate of the semiconductor laser element and the first upper surface are made parallel. A semiconductor laser element can be mounted on the substrate. Therefore, mounting of the semiconductor laser element on the first upper surface can be facilitated.
また、半導体レーザ素子が各発光点を有することにより、発光点間の距離を低減できるため、半導体レーザモジュールの小型化が可能となる。また、半導体レーザ素子が各発光点を有することにより、発光点間の相対的な位置ずれを低減できる。 Moreover, since the semiconductor laser element has each light emitting point, the distance between the light emitting points can be reduced, so that the size of the semiconductor laser module can be reduced. Moreover, since the semiconductor laser element has each light emitting point, it is possible to reduce the relative positional deviation between the light emitting points.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記第１角度は、５７度より小さくてもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the first angle may be smaller than 57 degrees.
これにより、半導体レーザモジュールの底面からの高さが大きくなり過ぎることを抑制できる。 As a result, it is possible to prevent the height from the bottom surface of the semiconductor laser module from becoming too large.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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してもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the first light emitting point and the second light emitting point may be positioned on the same plane parallel to the first upper surface.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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してもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the first laser beam and the second laser beam may propagate parallel to the bottom surface.
これにより、第１レーザ光及び第２レーザ光の各々の底面からの距離を一定に維持できる。ここで、第１発光点及び第２発光点の底面からの距離が異なることから、各レーザ光が底面と平行に伝搬することで、各レーザ光が互いに重なること、及び、各レーザ光が底面と干渉することを抑制できる。また、各レーザ光のニアフィールドパターンの長手方向の傾斜が第１角度である場合には、各レーザ光が底面と平行に伝搬することで、各レーザ光が、第１上面から一定の距離を保ったまま伝搬できる。 Thereby, the distance from the bottom surface of each of the first laser beam and the second laser beam can be kept constant. Here, since the distances from the bottom surface of the first light-emitting point and the second light-emitting point are different, the respective laser beams propagate parallel to the bottom surface, so that the respective laser beams overlap each other, and the respective laser beams overlap the bottom surface. can be prevented from interfering with Further, when the inclination of the longitudinal direction of the near-field pattern of each laser beam is the first angle, each laser beam propagates parallel to the bottom surface, so that each laser beam extends a certain distance from the first top surface. It can be propagated while maintaining.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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してもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the first polarized light deflected by the first deflecting element and the second polarized light deflected by the second deflecting element propagate parallel to the bottom surface. may
各偏向光が底面と平行に伝搬することで、各偏向光が底面と干渉することを抑制できる。各偏向光の底面からの距離が異なる場合には、各偏向光が互いに重なることを抑制できる。 By propagating each polarized light parallel to the bottom surface, each polarized light can be suppressed from interfering with the bottom surface. If the distances from the bottom surface of each polarized light are different, it is possible to prevent the polarized lights from overlapping each other.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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してもよい。 Further, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the first polarized light may propagate above the second deflection element parallel to the bottom surface.
これにより、二つの偏向光を高さ方向に配列させることが可能となる。 This makes it possible to arrange the two polarized light beams in the height direction.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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てもよい。 Moreover, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, a first condensing element that condenses the first polarized light and the second polarized light may be further provided.
これにより、第１偏向光と第２偏向光とをより狭い領域に収束させることができる。 Thereby, the first polarized light and the second polarized light can be converged in a narrower area.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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角度で傾斜してもよい。 Further, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the first polarized light and the second polarized light are condensed into an elongated shape by the first condensing element, and the longitudinal direction of the elongated shape is the It may be inclined at the first angle with respect to the bottom surface.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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てもよい。 Further, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, an optical fiber connected to the housing is further provided, and the first polarized light and the second polarized light are the light arranged inside the housing. It may be focused on one end face of the fiber.
これにより、第１偏向光及び第２偏向光を一つの光ファイバで筐体の外部に伝搬できる。 Thereby, the first polarized light and the second polarized light can be propagated to the outside of the housing through one optical fiber.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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集光素子を有してもよい。 Further, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, it may have a second condensing element arranged between the first light emitting point and the first deflection element.
これにより、第１レーザ光の発散を抑制できる。 Thereby, divergence of the first laser light can be suppressed.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記第２集光素子は、前記第１レーザ光をコリメートしてもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the second light collecting element may collimate the first laser light.
これにより、第１レーザ光のビーム径を所定の値に維持できるため、第１レーザ光が第１上面などと干渉することを抑制できる。また、第１偏向素子の寸法をビーム径に合わせる必要があるため、ビーム径を維持することで、第１偏向素子の大型化を抑制できる。 As a result, the beam diameter of the first laser light can be maintained at a predetermined value, so that interference of the first laser light with the first upper surface and the like can be suppressed. In addition, since it is necessary to match the size of the first deflecting element with the beam diameter, it is possible to suppress an increase in the size of the first deflecting element by maintaining the beam diameter.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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てもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the second light collecting element includes a fast-axis collimator lens that reduces divergence of the first laser light in a direction perpendicular to the first upper surface; a slow-axis collimator lens for reducing divergence of laser light in a direction parallel to the first top surface, the slow-axis collimator lens being disposed between the fast-axis collimator lens and the first deflection element. good.
このようにファスト軸コリメータレンズとスロー軸コリメータレンズとを備えることで、第１レーザ光をファスト軸方向及びスロー軸方向の両方向においてコリメートできる。また、ファスト軸コリメータレンズをスロー軸コリメータレンズよりも発光点に近い位置に配置することで、発散角度が大きいファスト軸方向のビーム径を低減できる。 By providing the fast-axis collimator lens and the slow-axis collimator lens in this way, the first laser light can be collimated in both the fast-axis direction and the slow-axis direction. Also, by arranging the fast-axis collimator lens at a position closer to the light emitting point than the slow-axis collimator lens, the beam diameter in the fast-axis direction, which has a large divergence angle, can be reduced.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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てもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the second base is arranged on the bottom surface and has a second upper surface, and the first deflection element and the second deflection element are arranged on the second upper surface. may be placed.
このように、第１ベースと第２ベースとを備えることで、各ベースを小型化でき、かつ、各ベースの構成の自由度を高めることができる。 By providing the first base and the second base in this way, each base can be made smaller, and the degree of freedom in the configuration of each base can be increased.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記第２上面は、前記底面に対して傾斜していてもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the second top surface may be inclined with respect to the bottom surface.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記第２上面は、前記底面に対して前記第１角度で傾斜していてもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the second top surface may be inclined at the first angle with respect to the bottom surface.
これにより、第１上面及び第２上面の傾斜角を揃えることができるため、各素子の設計及び位置決めを容易化できる。 As a result, the inclination angles of the first upper surface and the second upper surface can be made uniform, thereby facilitating the design and positioning of each element.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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てもよい。 Further, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the first base and the second base may be integrally formed.
これにより、半導体レーザ素子と偏向素子との位置ずれを抑制できる。 As a result, positional deviation between the semiconductor laser element and the deflection element can be suppressed.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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くてもよい。 Further, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the distance from the bottom surface at the position on the second top surface where the first deflection element is arranged is the second distance on which the second deflection element is arranged. It may be greater than the distance from the bottom surface at a location on the top surface.
これにより、各偏向素子を底面に直接配置する場合より、各偏向素子を小型化でき、かつ、各偏向素子の寸法の差を低減できる。 As a result, each deflection element can be made smaller and the dimensional difference between the deflection elements can be reduced as compared with the case where each deflection element is directly arranged on the bottom surface.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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てもよい。 Further, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, a surface of the first deflecting element facing the second upper surface and a surface of the second deflecting element facing the second upper surface are arranged with respect to the bottom surface. It may be slanted.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、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てもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the first deflection element and the second deflection element may be integrally formed.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記第１偏向素子及び前記第２偏向素子の各々は、ミラーであってもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, each of the first deflection element and the second deflection element may be a mirror.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記第１偏向素子及び前記第２偏向素子の各々は、プリズムであってもよい。 In one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, each of the first deflection element and the second deflection element may be a prism.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記筐体は、天面部を有してもよい。 Further, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the housing may have a top surface.
また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記筐体の内部は、気密空間であってもよい。 Further, in one aspect of the semiconductor laser module according to the present disclosure, the inside of the housing may be an airtight space.
これにより、筐体内に埃などが進入することを低減できる。また、筐体内の雰囲気を安定化できるため、各素子の劣化を抑制できる。 As a result, it is possible to reduce the entry of dust and the like into the housing. Moreover, since the atmosphere in the housing can be stabilized, deterioration of each element can be suppressed.
また、本開示に係るレーザ加工装置の一態様は、上記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。 In one aspect of the laser processing apparatus according to the present disclosure, the semiconductor laser module is provided, and the first polarized light and the second polarized light are emitted from the other end surface of the optical fiber.
これにより、複数のレーザ光を集光して一つの光ファイバから出射できる高出力のレーザ加工装置を実現できる。 This makes it possible to realize a high-output laser processing apparatus capable of condensing a plurality of laser beams and emitting them from one optical fiber.
本開示によれば、複数のレーザ光を束ねて出射する半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザ素子の実装を容易化できる。 According to the present disclosure, in a semiconductor laser module that bundles and emits a plurality of laser beams, mounting of a semiconductor laser element can be facilitated.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below is a specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, materials, constituent elements, and arrangement positions and connection forms of the constituent elements shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present disclosure.
また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, the scales and the like are not always the same in each drawing. In addition, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected to the substantially same structure, and the overlapping description is abbreviate|omitted or simplified.
（実施の形態１）
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。
(Embodiment 1)
A semiconductor laser module and a laser processing apparatus according to
［１－１．全体構成］
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。
[1-1. overall structure]
First, the overall configuration of the semiconductor laser module according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing the overall configuration of a
本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１は、複数のレーザ光を束ねて出射するモジュールである。半導体レーザモジュール１は、筐体９０と、第１ベース６１と、第１半導体レーザ素子１１と、第２半導体レーザ素子１２と、第１偏向素子５１と、第２偏向素子５２とを備える。本実施の形態では、半導体レーザモジュール１は、第３半導体レーザ素子１３と、第３偏向素子５３と、サブマウント２１～２３と、ファスト軸コリメータレンズ３１～３３と、スロー軸コリメータレンズ４１～４３と、第１集光素子７１と、光ファイバ８０と、光ファイバ保持部８４とをさらに備える。
A
筐体９０は、底面９３ｂを有し、底面９３ｂに配置される各光学素子を収容するケースである。本実施の形態では、筐体９０の内部は気密空間である。これにより、筐体９０内に埃などが進入することを低減できる。また、筐体９０内の雰囲気を安定化できるため、各素子の劣化を抑制できる。筐体９０内の雰囲気は例えば、ドライエアであってもよい。筐体９０は、例えば、Ｃｕ又はＣｕ系合金などで形成される。筐体９０は、本体９１と、天面部９５とを有する。本体９１は、開口を有する有底筒状の部材であり、側壁部９２と、底部９３とを有する。
The
底部９３は、筐体９０の底に位置する板状の部分である。底部９３は、筐体９０の内側に位置する面が底面９３ｂを有する。本実施の形態では、底面９３ｂは、長方形状の平面である。
The
側壁部９２は、底面９３ｂの周縁において、底面９３ｂに対して垂直に立設された壁状の部分である。本実施の形態では、断面が長方形状の筒状部材である。側壁部９２には、光ファイバ保持部８４によって保持された、光ファイバ８０が接続されている。より具体的には、側壁部９２には、光ファイバ保持部８４の直径と同程度の直径の孔が設けられており、当該孔に光ファイバ保持部８４が固定され、光ファイバ保持部８４の長手方向に垂直な断面の中心に光ファイバ８０が挿入されている。光ファイバ８０の一方の端面は筐体９０内に配置されている。
The
天面部９５は、本体９１の開口を覆う板状の部分である。本実施の形態では、天面部９５は、長方形状の板状部材である。
The
第１ベース６１は、筐体９０の底面９３ｂに配置され、第１上面６１ｔを有する部材である。第１ベース６１は、筐体９０の底面９３ｂに対向して配置される第１底面６１ｂをさらに有する。第１上面６１ｔは、筐体９０の底面９３ｂに対して０より大きい第１角度θ１だけ傾斜している。本実施の形態では、第１ベース６１は、平面状の第１底面６１ｂと、第１底面６１ｂに対して第１角度θ１だけ傾斜している平面状の第１上面６１ｔとを有する楔型（三角柱）の部材である。ここで、第１角度θ１は、０度より大きく、９０度未満であれば特に限定されないが、５７度より小さくてもよい。これにより、半導体レーザモジュール１の底面９３ｂからの高さが大きくなり過ぎることを抑制できる。また、第１角度θ１は、２度以上であってもよい。このように第１上面６１ｔの傾斜を大きくすることにより、第１半導体レーザ素子１１及び第２半導体レーザ素子１２の底面９３ｂからの距離の差を所定の値以上とするために必要な第１上面６１ｔの寸法を低減できる。
The
なお、本実施の形態では、第１上面６１ｔは、平面形状を有するが、完全な平面でなくてもよく、一部に凹部、凸部などが形成されていてもよい。例えば、第１上面６１ｔに、各素子の配置位置を示すアライメントマークなどが形成されていてもよい。
Although the first
第１ベース６１を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、アルミウムや銅などの熱伝導率が高い材料であってもよい。
The material forming the
以下、半導体レーザモジュール１が備える各光学素子の構成について、図１に加えて図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１の第１上面６１ｔの平面視における平面図である。図２において、Ｚ軸に垂直で第１上面６１ｔと平行な方向をＸ１軸方向とし、Ｚ軸及びＸ１軸と垂直な方向をＹ１軸方向としている。つまり、Ｘ軸とＸ１軸とがなす角、及び、Ｙ軸とＹ１軸とがなす角は、第１角度θ１である。以下の図においても同様である。
The configuration of each optical element included in the
図２に示されるように、第１半導体レーザ素子１１、第２半導体レーザ素子１２及び第３半導体レーザ素子１３は、第１上面６１ｔに配置され、それぞれ、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒを有する半導体レーザ素子である。第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒからは、それぞれ、第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２、及び、第３レーザ光Ｌ１３が底面９３ｂに平行な方向（図１及び図２のＺ軸方向）に出射される。
As shown in FIG. 2, the first
なお、本明細書内において、「平行」との記載が表す状態には、完全に平行な状態だけでなく、実質的に平行な状態も含まれる。例えば、完全に平行な状態から５度以下程度だけ角度がずれている状態も「平行」との記載が表す状態に含まれる。「垂直」との記載についても、同様であり、「垂直」との記載が表す状態には、完全に垂直な状態だけでなく、実質的に垂直な状態も含まれる。例えば、完全に垂直な状態から５度以下程度だけ角度がずれている状態も「垂直」との記載が表す状態に含まれる。 In this specification, the state represented by the description “parallel” includes not only a completely parallel state but also a substantially parallel state. For example, the state represented by the description “parallel” also includes a state in which the angle is shifted by about 5 degrees or less from the completely parallel state. The same applies to the description of "perpendicular", and the state represented by the description of "perpendicular" includes not only a completely vertical state but also a substantially vertical state. For example, the state represented by the description “perpendicular” also includes a state in which the angle is shifted by about 5 degrees or less from the completely vertical state.
本実施の形態では、第１半導体レーザ素子１１、第２半導体レーザ素子１２及び第３半導体レーザ素子１３は、それぞれ、サブマウント２１、２２及び２３を介して第１上面６１ｔに配置される。このとき、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒは、Ｘ１軸方向に等間隔に配置される。図２に示されるように、第１上面６１ｔにアライメントマークＡｍが形成され、アライメントマークＡｍに合わせて、各半導体レーザ素子が位置決めされてもよい。
In this embodiment, the first
以下、第１半導体レーザ素子１１について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る第１半導体レーザ素子１１の構成を示す斜視図である。図４は、本実施の形態に係る第１半導体レーザ素子１１の構成及び実装態様を示す模式的な側面図である。図４には、サブマウント２１を介して第１上面６１ｔ上に配置された第１半導体レーザ素子１１の出射面１１ｅ側の面が示されている。
The first
図３及び図４に示されるように、第１半導体レーザ素子１１は、直方体状の形状を有し、サブマウント２１に実装される。図４に示されるように、第１半導体レーザ素子１１は、ｎ側電極１１ｅｎと、ｎ側半導体層１１ｎと、活性層１１ａと、ｐ側半導体層１１ｐと、ｐ側電極１１ｅｐと、電流ブロック層１１ｉとを有する。
As shown in FIGS. 3 and 4 , the first
ｎ側電極１１ｅｎは、ｎ側半導体層１１ｎに接続される電極である。ｎ側半導体層１１ｎは、ｎ型の半導体層を主に含む層である。図４に示される例では、ｎ側半導体層１１ｎは、ｎ型半導体からなる基板を含む。活性層１１ａは、第１半導体レーザ素子１１の発光層である。ｐ側半導体層１１ｐは、ｐ型の半導体層を主に含む層である。ｐ側電極１１ｅｐは、ｐ側半導体層１１ｐに接続される電極である。電流ブロック層１１ｉは、電流狭窄のための絶縁層である。
The n-side electrode 11en is an electrode connected to the n-
本実施の形態では、第１半導体レーザ素子１１は、サブマウント２１にジャンクションダウン実装される。つまり、ｎ型基板から遠い側のｐ側電極１１ｅｐが、サブマウント２１上に形成された電極２１ｐに接続される。一方、ｎ側電極１１ｅｎは、図３に示されるように、サブマウント２１上に形成された電極２１ｎとボンディングワイヤ２１ｗを介して接続される。サブマウント２１上に形成され、互いに絶縁された電極２１ｐ及び２１ｎには、それぞれ高電位及び低電位が印加される。これにより、第１半導体レーザ素子１１に電圧が印加され、第１発光点１１ｒから第１レーザ光Ｌ１１が出射される。ここで、第１レーザ光Ｌ１１のファスト軸方向及びスロー軸方向は、それぞれＹ１軸及びＸ１軸に平行な方向となる。
In this embodiment, the first
なお、第２半導体レーザ素子１２及び第３半導体レーザ素子１３についても、第１半導体レーザ素子１１と同様に、それぞれ、サブマウント２２及び２３に実装される。
The second
第１半導体レーザ素子１１、第２半導体レーザ素子１２及び第３半導体レーザ素子１３は、それぞれ、同一の構成を有していてもよいし、異なる構成を有していてもよい。例えば、各半導体レーザ素子は、互いに異なる材料で形成された半導体層を有し、互いに異なる波長のレーザ光を出射してもよい。本実施の形態では、各半導体レーザ素子は、いずれも紫外又は青色の波長帯域のレーザ光を出射する窒化物系半導体レーザ素子である。図２に示されるように、各半導体レーザ素子の共振器長Ｌ１は、例えば、４．０ｍｍ程度であり、各半導体レーザ素子の幅（図２のＸ１軸方向の寸法）Ｗ１は、例えば、０．４ｍｍ程度である。また、隣り合う発光点間の距離Ｄ１は、例えば、３．５ｍｍ程度である。このように、距離Ｄ１が比較的大きい場合には、第１ベース６１の第１角度θ１が小さくても発光点間の高さの差を大きくできる。本実施の形態のように、距離Ｄ１が３．５ｍｍ以上である場合には、第１角度θ１は、３度以上１２度以下であってもよい。
The first
サブマウント２１～２３は、半導体レーザ素子が実装される部材である。本実施の形態では、サブマウント２１は、図３及び図４に示されるように、板状の形状を有し、上面に電極２１ｐ及び２１ｎが形成される。サブマウント２１は、例えば、ダイヤモンド基板やＳｉＣ基板やＡｌＮ基板などの熱伝導率が高く、絶縁性の材料で形成される。図示しないが、サブマウント２２及び２３についても、サブマウント２１と同様の構成を有する。各サブマウントの長さ（各半導体レーザ素子の共振器長方向の長さ）Ｌ２、及び、幅（図２のＸ１軸方向の寸法）Ｗ２は、例えば、それぞれ、４．５ｍｍ程度、及び、２．０ｍｍ程度である。
The
図４に示すように、サブマウント２１の幅方向、第１半導体レーザ素子１１の幅方向、及び、第１半導体レーザ素子１１の第１発光点１１ｒの長手方向は、底面９３ｂに対して、第１角度θ１で傾いている。
As shown in FIG. 4, the width direction of the
第１偏向素子５１は、第１発光点１１ｒから出射される第１レーザ光Ｌ１１を偏向する素子である。本実施の形態では、第１偏向素子５１は、ミラーであり、図２に示されるように、第１レーザ光Ｌ１１を底面９３ｂに平行な面内において約９０度偏向して、第１偏向光Ｌ２１とする。より具体的には、第１偏向素子５１は、底面９３ｂに垂直な平面状の反射面５１ｒを有する平面ミラーであり、反射面５１ｒは、第１レーザ光Ｌ１１に対して４５度傾けられている。
The
第２偏向素子５２は、第２発光点１２ｒから出射される第２レーザ光Ｌ１２を偏向する素子である。本実施の形態では、第２偏向素子５２は、ミラーであり、図２に示されるように、第２レーザ光Ｌ１２を底面９３ｂに平行な面内において約９０度偏向して、第２偏向光Ｌ２２とする。より具体的には、第２偏向素子５２は、底面９３ｂに垂直な平面状の反射面５２ｒを有する平面ミラーであり、反射面５２ｒは、第２レーザ光Ｌ１２に対して４５度傾けられている。
The
第３偏向素子５３は、第３発光点１３ｒから出射される第３レーザ光Ｌ１３を偏向する素子である。本実施の形態では、第３偏向素子５３は、ミラーであり、図２に示されるように、第３レーザ光Ｌ１３を底面９３ｂに平行な面内において約９０度偏向して、第３偏向光Ｌ２３とする。より具体的には、第３偏向素子５３は、底面９３ｂに垂直な平面状の反射面５３ｒを有する平面ミラーであり、反射面５３ｒは、第３レーザ光Ｌ１３に対して４５度傾けられている。
The
本実施の形態では、各偏向素子は、反射面５１ｒと反射面５２ｒとのＸ１軸方向の間隔が、反射面５２ｒと反射面５３ｒとのＸ１軸方向の間隔に等しくなるように、第１上面６１ｔ上に配置される。例えば、第１上面６１ｔと接する各反射面の辺が、平行に等間隔に配置されることをいう。この場合、各偏向素子の第１上面６１ｔと対向する面は、底面９３ｂに対して傾斜している。各偏向素子の形状は、直方体の下方を第１上面６１ｔで切り取った切頭四角柱である。また、第１偏向素子５１が配置される第１上面６１ｔ上の位置における底面９３ｂからの距離は、第２偏向素子５２が配置される第１上面６１ｔ上の位置における底面９３ｂからの距離よりも大きい。また、第２偏向素子５２が配置される第１上面６１ｔ上の位置における底面９３ｂからの距離は、第３偏向素子５３が配置される第１上面６１ｔ上の位置における底面９３ｂからの距離よりも大きい。
In the present embodiment, each deflection element has a first upper surface so that the distance between the reflecting
各偏向素子の構成については、後で詳述する。 The configuration of each deflection element will be described in detail later.
第１集光素子７１は、第１偏向光Ｌ２１及び第２偏向光Ｌ２２の光路上に配置され、第１偏向光Ｌ２１及び第２偏向光Ｌ２２を集光する素子である。本実施の形態では、第１集光素子７１は、第３偏向光Ｌ２３も集光する。第１集光素子７１は、例えば、球面レンズである。第１集光素子７１によって第１偏向光Ｌ２１、第２偏向光Ｌ２２及び第３偏向光Ｌ２３をより狭い領域に収束させることができる。本実施の形態では、第１集光素子７１は、光ファイバ８０の一方の端面８１と各偏向素子との間の底面９３ｂ上に設置され、第１集光素子７１により、これらの偏向光を光ファイバ８０の一方の端面８１に収束させることができる。
The
ファスト軸コリメータレンズ３１、３２及び３３は、それぞれ、第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３の第１上面６１ｔと垂直な方向（図２のＹ１軸方向）の発散を減少させるレンズであり、Ｘ１軸方向に等間隔で配置される。ファスト軸コリメータレンズ３１、３２及び３３が同一形状の場合、例えば、それぞれ第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３を入射する平面の第１集光素子７１側の第１上面６１ｔ側の角部が等間隔で配置されてもよい。また、例えば、ファスト軸コリメータレンズ３１、３２のスペースとファスト軸コリメータレンズ３２、３３のスペースとが同じ大きさであってもよい。ファスト軸コリメータレンズ３１、３２及び３３として、各レーザ光の光軸方向に平行で、かつ、第１上面６１ｔに垂直な断面において曲率を有するコリメータレンズを用いることができる。ファスト軸コリメータレンズ３１、３２及び３３として、例えば、シリンドリカルレンズなどの非球面レンズを用いることができる。
The fast-
ファスト軸コリメータレンズ３１は、第１発光点１１ｒと、第１偏向素子５１との間に配置され、かつ、第１レーザ光Ｌ１１をコリメートする第２集光素子に含まれる素子の一例である。ファスト軸コリメータレンズ３２は、第２発光点１２ｒと、第２偏向素子５２との間に配置され、かつ、第２レーザ光Ｌ１２をコリメートする第２集光素子に含まれる素子の一例である。ファスト軸コリメータレンズ３３は、第３発光点１３ｒと、第３偏向素子５３との間に配置され、かつ、第３レーザ光Ｌ１３をコリメートする第２集光素子に含まれる素子の一例である。
The fast-
以下、本実施の形態に係るファスト軸コリメータレンズ３１～３３の詳細な構成について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係るファスト軸コリメータレンズ３１の構成を示す模式的な側面図である。図５には、第１上面６１ｔ、第１半導体レーザ素子１１及びサブマウント２１も併せて示されている。図５に示されるように、ファスト軸コリメータレンズ３１は、第１レーザ光Ｌ１１の光軸方向（図５のＺ軸方向）に平行で、かつ、第１上面６１ｔに垂直な断面において曲率を有するシリンドリカル平凸レンズである。ファスト軸コリメータレンズ３１と第１上面６１ｔの間に、スペーサー３０Ｓが配置される。スペーサー３０Ｓにより、ファスト軸コリメータレンズ３１の高さ調整を容易に行うことができる。
A detailed configuration of the fast-
なお、ファスト軸コリメータレンズ３２及び３３についても、ファスト軸コリメータレンズ３１と同様の構成を有する。
Note that the fast
ここで、図５に示される例における第１レーザ光Ｌ１１のビーム径の一例について説明する。例えば、第１レーザ光Ｌ１１のファスト軸方向（図５のＹ１軸方向）におけるニアフィールドパターンのビーム径が２μｍであり、広がり角が５５度である場合について説明する。ファスト軸コリメータレンズ３１の中心厚さＬｔが０．３０ｍｍであって、第１半導体レーザ素子１１の出射面１１ｅからファスト軸コリメータレンズ３１の平面までの距離Ｌｇを０．１ｍｍとすると、ファスト軸コリメータレンズ３１によってコリメートされた第１レーザ光Ｌ１１のＹ１軸方向におけるビーム径Ｄｆは、０．２９ｍｍ程度となる。なお、ファスト軸コリメータレンズ３１の曲面は、第１レーザ光Ｌ１１をコリメートし得る非球面の形状を有すると仮定している。
Here, an example of the beam diameter of the first laser light L11 in the example shown in FIG. 5 will be described. For example, a case will be described where the beam diameter of the near-field pattern in the fast axis direction (Y1 axis direction in FIG. 5) of the first laser beam L11 is 2 μm and the spread angle is 55 degrees. Assuming that the center thickness Lt of the fast-
スロー軸コリメータレンズ４１、４２及び４３は、それぞれ、第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３の第１上面６１ｔと平行な方向（図２のＸ１軸方向）の発散を減少させるレンズであり、Ｘ１軸方向に等間隔で配置される。スロー軸コリメータレンズ４１、４２及び４３が同一形状の場合、例えば、それぞれ第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３を入射する平面の第１集光素子７１側の第１上面６１ｔ側の角部が等間隔で配置されてもよい。また、例えば、スロー軸コリメータレンズ４１及び４２の間隔と、スロー軸コリメータレンズ４２及び４３の間隔とが同じであってもよい。スロー軸コリメータレンズ４１、４２及び４３として、各レーザ光の光軸方向に平行で、かつ、第１上面６１ｔに平行な断面において曲率を有するコリメータレンズを用いることができる。スロー軸コリメータレンズ４１、４２及び４３として、例えば、シリンドリカルレンズなどの非球面レンズを用いることができる。スロー軸コリメータレンズ４１、４２及び４３の各々は、第２集光素子に含まれる素子の一例である。
The slow-
以下、本実施の形態に係るスロー軸コリメータレンズ４１～４３の詳細な構成について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係るスロー軸コリメータレンズ４１の構成を示す模式的な平面図である。図６には、第１上面６１ｔの平面視における平面図が示されている。また、図６には、第１半導体レーザ素子１１、サブマウント２１及びファスト軸コリメータレンズ３１も併せて示されている。図６に示されるように、スロー軸コリメータレンズ４１は、第１レーザ光Ｌ１１の光軸方向（図６のＺ軸方向）に平行で、かつ、第１上面６１ｔに平行（つまり、ＺＸ１平面に平行）な断面において曲率を有するシリンドリカル平凸レンズである。なお、スロー軸コリメータレンズ４２及び４３についても、スロー軸コリメータレンズ４１と同様の構成を有する。
A detailed configuration of the slow-
ここで、図６に示される例における第１レーザ光Ｌ１１のビーム径の一例について説明する。例えば、第１レーザ光Ｌ１１のスロー軸方向（図６のＸ１軸方向）におけるニアフィールドパターンのビーム径が３０μｍであり、広がり角が２５度である場合について説明する。スロー軸コリメータレンズ４１の中心厚さが１．５ｍｍであって、第１レーザ光Ｌ１１の光軸方向（Ｚ軸方向）における第１半導体レーザ素子１１の出射面１１ｅからスロー軸コリメータレンズ４１の曲面までの距離Ｌｓを６．０ｍｍとすると、スロー軸コリメータレンズ４１によってコリメートされた第１レーザ光Ｌ１１のＸ１軸方向におけるビーム径Ｄｓは、２．３ｍｍ程度となる。なお、スロー軸コリメータレンズ４１の曲面は、第１レーザ光Ｌ１１をコリメートし得る非球面の形状を有すると仮定している。
Here, an example of the beam diameter of the first laser beam L11 in the example shown in FIG. 6 will be described. For example, a case where the beam diameter of the near-field pattern in the slow axis direction (the X1 axis direction in FIG. 6) of the first laser beam L11 is 30 μm and the spread angle is 25 degrees will be described. The central thickness of the slow-
以上のように、本実施の形態では、第２集光素子が、各ファスト軸コリメータレンズと各スロー軸コリメータレンズとを含む。これにより、各レーザ光をファスト軸方向及びスロー軸方向の両方向においてコリメートできる。 As described above, in this embodiment, the second condensing element includes each fast-axis collimator lens and each slow-axis collimator lens. Thereby, each laser beam can be collimated in both the fast axis direction and the slow axis direction.
本実施の形態では、コリメートされた各レーザ光の断面形状も、ニアフィールドパターンと同様に、細長い形状を有し、長手方向は、ニアフィールドパターンの長手方向と同一の方向となる。 In this embodiment, the cross-sectional shape of each collimated laser beam also has an elongated shape like the near-field pattern, and the longitudinal direction is the same as the longitudinal direction of the near-field pattern.
また、本実施の形態では、第２集光素子は、ファスト軸コリメータレンズ３１～３３及びスロー軸コリメータレンズ４１～４３を有し、各レーザ光をコリメートする。これにより、各レーザ光のビーム径を所定の値に維持できるため、各レーザ光が第１上面などと干渉することを抑制できる。また、各偏向素子の寸法をビーム径に合わせる必要があるため、ビーム径を維持することで、各偏向素子の大型化を抑制できる。
In addition, in the present embodiment, the second condensing element has fast
また、本実施の形態においては、図１及び図２に示されるように、スロー軸コリメータレンズ４１は、ファスト軸コリメータレンズ３１と第１偏向素子５１との間に配置される。また、スロー軸コリメータレンズ４２は、ファスト軸コリメータレンズ３２と第２偏向素子５２との間に配置される。また、スロー軸コリメータレンズ４３は、ファスト軸コリメータレンズ３３と第３偏向素子５３との間に配置される。このように、各ファスト軸コリメータレンズを各スロー軸コリメータレンズよりも発光点に近い位置に配置することで、発散角度が大きいファスト軸方向のビーム径を低減できる。
Also, in this embodiment, the slow-
光ファイバ８０は、筐体９０に接続された導光部材である。図１に示されるように、光ファイバ８０の一方の端面８１が筐体９０の内部に配置される。本実施の形態では、第１集光素子７１によって、端面８１に第１偏向光Ｌ２１、第２偏向光Ｌ２２及び第３偏向光Ｌ２３が集光される。光ファイバ８０の端面８１に集光された第１偏向光Ｌ２１、第２偏向光Ｌ２２及び第３偏向光Ｌ２３は、光ファイバ８０内を伝搬し、光ファイバ８０の他方の端面８２から出射される。このように、本実施の形態においては、第１偏向光Ｌ２１、第２偏向光Ｌ２２及び第３偏向光Ｌ２３を一つの光ファイバ８０で筐体の外部に伝搬できる。本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１は、以上のような構成を有することから、レーザ加工装置として利用できる。これにより、複数のレーザ光を集光して一つの光ファイバから出射できる高出力のレーザ加工装置を実現できる。
The
［１－２．作用及び効果］
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。
[1-2. Action and effect]
Next, main actions and effects of the
比較例に係る半導体レーザモジュールにおいては、図７に示されるように、底面１０９３ｂ上に配置された階段状の支持部１０６１ｔを有するベース１０６１にサブマウント１０２１～１０２３を介して半導体レーザ素子１０１１～１０１３が実装されている。このような構成においては、各半導体レーザ素子の実装面の高さが異なるため、実装がむずかしい。また、階段状の支持部１０６１ｔの高さの製造誤差が発生し得るため、当該製造誤差を考慮して光学系などの設計を行う必要がある。加えて、ベース１０６１の形状が複雑なため、ベース１０６１の製造も困難である。
In the semiconductor laser module according to the comparative example, as shown in FIG. 7,
一方、本実施の形態では、図１及び図２に示されるように、第１半導体レーザ素子１１、第２半導体レーザ素子１２及び第３半導体レーザ素子１３を平面状の第１上面６１ｔに実装することができる。また、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒの各々のニアフィールドパターンの長手方向は、第１ベース６１の第１上面６１ｔと平行である。ここで、各発光点のニアフィールドパターンについて図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１の構成の特徴を示す模式図である。図８においては、第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３のそれぞれのニアフィールドパターンＮＦＰ１、ＮＦＰ２及びＮＦＰ３の形状、位置及び傾斜の概要が示されている。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the first
図８に示されるように、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒのそれぞれのニアフィールドパターンＮＦＰ１、ＮＦＰ２及びＮＦＰ３の長手方向は、第１ベース６１の第１上面６１ｔと平行である。ここで、一般に、各発光点のニアフィールドパターンの長手方向は、各半導体レーザ素子の半導体層の積層方向と垂直であり、積層方向は、半導体レーザ素子の基板の主面に垂直である。このため、各発光点のニアフィールドパターンの長手方向を第１上面６１ｔと平行とすることで、各半導体レーザ素子の基板の主面と第１上面６１ｔとが平行になるように、各半導体レーザ素子を実装できる。したがって、各半導体レーザ素子の第１上面への実装を容易化できる。
As shown in FIG. 8, the longitudinal directions of the near-field patterns NFP1, NFP2 and NFP3 of the first
また、図８に示されるように、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒは、第１上面６１ｔと平行な同一の平面Ｐ０上に位置する。これにより、各発光点の第１上面６１ｔからの高さを同一に揃えることができる。
Also, as shown in FIG. 8, the first
このように、各半導体レーザ素子を同一面上に実装でき、かつ、各半導体レーザ素子の基板と実装面である第１上面６１ｔとを平行に実装することができるため、本実施の形態における半導体レーザモジュールでは、比較例に係る半導体レーザモジュールより実装を容易化できる。本実施の形態では、例えば、実装の際に第１ベース６１の第１上面６１ｔが水平となるように、第１ベース６１を支持した状態に維持することで、平板状の実装基板に実装する際と同様に、容易に実装を行うことができる。
In this manner, each semiconductor laser element can be mounted on the same surface, and the substrate of each semiconductor laser element can be mounted in parallel with the first
続いて、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１における各レーザ光の光路などについて図８～図１０を用いて説明する。図９は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１の各偏向素子付近における各レーザ光の光路などを示す図である。図９においては、各偏向光の下流側から各偏向素子などを見た図が示されている。言い換えると、図９には、第１集光素子７１から各偏向光の光路に平行な方向に各偏向素子を見た図が示されている。図１０は、本実施の形態に係る光ファイバ８０の一方の端面８１に入射される各偏向光の断面形状を示す図である。図１０においては、光ファイバ８０の他方の端面８２側から一方の端面８１を見た場合の各偏向光の断面形状が示されている。また、図１０には、各偏向光の断面形状の長手方向に平行なＡＳ軸と、ＡＳ軸に垂直なＡＦ軸とが併せて示されている。
Next, optical paths of laser beams in the
本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１においては、図８に示されるように、第１発光点１１ｒの底面９３ｂからの距離Ｈ１は、第２発光点１２ｒの底面９３ｂからの距離Ｈ２よりも大きい。また、第２発光点１２ｒの底面９３ｂからの距離Ｈ２は、第３発光点１３ｒの底面９３ｂからの距離Ｈ３よりも大きい。このように、各発光点の底面９３ｂからの距離を異ならせることで、各レーザ光を底面９３ｂに平行な方向に伝搬させる場合に、各レーザ光が重なることを抑制できる。また、各偏向素子によって、各レーザ光を底面９３ｂと平行な方向に偏向することにより、各レーザ光を底面９３ｂに垂直な方向に束ねることが可能となる。
In the
また、図８に示されるように、各ニアフィールドパターンの長手方向は、第１ベース６１の第１上面６１ｔと平行である。また、図５及び図６を用いて説明したように、コリメートされた各レーザ光も各ニアフィールドパターンと同様に第１上面６１ｔに平行な方向に長手方向を有する細長い断面形状を有する。このため、各偏向素子において、各レーザ光の断面形状の長手方向も第１上面６１ｔと平行である。したがって、各偏向素子で偏向された各偏向光の断面形状の長手方向は、図９に示されるように、底面９３ｂに対して第１角度θ１で傾斜している。
Also, as shown in FIG. 8 , the longitudinal direction of each near-field pattern is parallel to the first
このような状態で各偏向素子で偏向された各偏向光は、図１０に示されるように、第１集光素子７１によって細長い形状に集光され、細長い形状の長手方向（図１０のＡＳ軸方向）は、底面９３ｂに対して第１角度θ１で傾斜する。
As shown in FIG. 10, each polarized light beam deflected by each deflecting element in this state is condensed into an elongated shape by the first
また、上述したとおり、各半導体レーザ素子から出射されたレーザ光は、底面９３ｂと平行に伝搬する。これにより、各レーザ光の底面９３ｂからの距離を一定に維持できる。ここで、各発光点の底面９３ｂからの距離が異なることから、各レーザ光が底面９３ｂと平行に伝搬することで、各レーザ光が互いに重なること、及び、各レーザ光が底面９３ｂと干渉することを抑制できる。また、各レーザ光のニアフィールドパターンの長手方向の傾斜が第１角度θ１である場合には、各レーザ光が底面９３ｂと平行に伝搬することで、各レーザ光が、第１上面６１ｔから一定の距離を保ったまま伝搬できる。
Further, as described above, the laser light emitted from each semiconductor laser element propagates parallel to the
また、図８に示されるように、本実施の形態においては、各偏向光は、底面９３ｂと平行に伝搬する。このように、各偏向光が底面９３ｂと平行に伝搬することで、各偏向光が底面９３ｂと干渉することを抑制できる。また、本実施の形態では、各偏向光の底面９３ｂからの距離が異なるため、各偏向光が互いに重なることを抑制できる。また、図８及び図９に示されるように、第１偏向光Ｌ２１は、第２偏向光Ｌ２２の上方を底面９３ｂと平行に伝搬し、第２偏向光Ｌ２２は、第３偏向光Ｌ２３の上方を底面９３ｂと平行に伝搬する。これにより、各偏向光を高さ方向に配列させることが可能となる。
Moreover, as shown in FIG. 8, in this embodiment, each polarized light propagates parallel to the
［１－３．変形例１］
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。
[1-3. Modification 1]
Next, a semiconductor laser module according to
図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、それぞれ、本変形例に係る半導体レーザモジュールの各偏向素子の形状を示す第１の側面図、平面図及び第２の側面図である。図１１Ａにおいては、各偏向光の下流側からＸ軸方向に各偏向素子などを見た図が示されている。図１１Ｂにおいては、第１上面６１ｔの平面視における各偏向素子などの平面図が示されている。図１１Ｃにおいては、各レーザ光の上流側からＺ軸方向に各偏向素子などを見た図が示されている。なお、図１１Ｃにおいては、各偏向素子と、第１ベース６１と底面９３ｂだけが示されており、各半導体レーザ素子、各スロー軸コリメータレンズなどの図示は省略されている。
11A, 11B, and 11C are a first side view, a plan view, and a second side view, respectively, showing the shape of each deflection element of the semiconductor laser module according to this modification. FIG. 11A shows a view of each deflection element and the like in the X-axis direction from the downstream side of each polarized light. FIG. 11B shows a plan view of each deflection element and the like in a plan view of the first
図１１Ｂに示されるように、本変形例に係る第１偏向素子５１ａ、第２偏向素子５２ａ及び第３偏向素子５３ａの配置位置は、それぞれ、図２に示される実施の形態１に係る第１偏向素子５１、第２偏向素子５２及び第３偏向素子５３の配置位置と同様である。図１１Ａ及び図１１Ｃに示されるように、本変形例に係る第１偏向素子５１ａ、第２偏向素子５２ａ及び第３偏向素子５３ａは、それぞれの上面５１ａｔ、５２ａｔ及び５３ａｔ付近の形状において、図９に示される実施の形態１に係る各偏向素子と相違する。ここで、各上面は、各偏向素子の表面のうち、第１上面６１ｔと接しない面である。言い換えると、各偏向素子の上面は、各偏向素子の表面のうち、底面９３ｂからの距離が最も大きい面である。本変形例においては、各偏向素子の上面と反射面とが接する辺が、偏向光の断面形状の傾斜に沿って、つまり、第１上面６１ｔの傾斜に平行に形成されており、また、各偏向素子の底面と反射面の接する辺と平行に形成されている。これにより、各偏向素子の上方を伝搬する偏向光が、各偏向素子と干渉することをより一層確実に抑制できる。言い換えると、各偏向光の底面９３ｂからの距離の差が小さい場合にも、各偏向光と各偏向素子との干渉を抑制できる。
As shown in FIG. 11B, the arrangement positions of the
ここで、本変形例に係る第１偏向素子５１ａの形状について、図１２を用いて説明する。図１２は、本変形例に係る第１偏向素子５１ａの形状を示す図である。図１２には、第１偏向素子５１ａの上面図（ａ）と、側面図（ｂ）～（ｄ）と、底面図（ｅ）とが示されている。図１２の側面図（ｃ）は、第１偏向素子５１ａを、その反射面５１ａｒに垂直な方向から見た図である。ここで、側面図（ｃ）のＸ軸方向とＺ軸方向は紙面の奥に４５度斜め方向に向かう方向である。側面図（ｂ）のＸ軸方向は紙面の奥に４５度斜め方向に向かう方向で、Ｚ軸方向は紙面の手前に４５度斜め方向に向かう方向である。側面図（ｄ）のＸ軸方向は紙面の手前に４５度斜め方向に向かう方向で、Ｚ軸方向は紙面の奥に４５度斜め方向に向かう方向である。第１偏向素子５１ａの底面５１ａｂは、水平方向（底面９３ｂと平行な方向）に対して、最大傾斜の方向（Ｘ軸方向）に向かって角θ１で上方に傾斜するように形成されている。側面図（ｂ）に示されるように、反射面５１ａｒから反射面５１ａｒと反対側の面に向かって、第１偏向素子５１ａの底面５１ａｂは、水平方向（底面９３ｂと平行な方向）に対して、反射面５１ａｒと垂直な方向において、角θ３で上方に傾斜するように形成されている。また、側面図（ｃ）に示されるように、反射面５１ａｒと底面５１ａｂの接する辺は、水平方向に対して角θ３で上方に傾斜するように形成されている。これにより、第１上面６１ｔの最大傾斜方向に対して反射面５１ａｒを４５°回転させて、第１上面６１ｔに第１偏向素子５１ａを設置した場合に、底面９３ｂに対して垂直になるように、反射面５１ａｒを設置することができる。また、反射面５１ａｒから反射面５１ａｒと反対側の面に向かって、第１偏向素子５１ａの上面５１ａｔは、水平方向に対して角θ３で下方に傾斜するように形成されている。これによって、第２偏向素子５２ａで偏向された偏向光と上面５１ａｔとの干渉を抑制できる。ここで角θ３は、本変形例において、以下の式（１）で表される。
Here, the shape of the
第２偏向素子５２ａの上面５２ａｔ及び底面５２ａｂ、並びに、第３偏向素子５３ａの上面５３ａｔ及び底面５３ａｂについても、第１偏向素子５１ａと同様の構成であればよい。これにより、各偏向光と各偏向素子との干渉を抑制できる。
The top surface 52at and bottom surface 52ab of the
［１－４．変形例２］
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。
[1-4. Modification 2]
Next, a semiconductor laser module according to Modification 2 of the present embodiment will be described. The semiconductor laser module according to this modification differs from the semiconductor laser module according to
図１３は、本変形例に係る半導体レーザモジュールの各偏向素子が配置される第２ベース６２の構成を示す側面図である。図１３においては、各偏向光の下流側から第２ベース６２を見た図が示されている。
FIG. 13 is a side view showing the configuration of the
本変形例に係る半導体レーザモジュールは、図１３に示されるように、底面９３ｂに配置され、第２上面６２ｔを有する第２ベース６２を備える。本実施の形態では、第２上面６２ｔは、底面９３ｂに対して傾斜している。第２上面６２ｔの傾斜角度は特に限定されないが、本実施の形態では、第２上面６２ｔは、底面９３ｂに対して、第１上面６１ｔと同様に、第１角度θ１で傾斜している。これにより、第１上面６１ｔ及び第２上面６２ｔの傾斜角を揃えることができるため、各素子の設計及び位置決めを容易化できる。また、第２上面６２ｔが底面９３ｂに対して傾斜しているため、各偏向素子の第２上面６２ｔと対向する面は、底面９３ｂに対して傾斜している。
As shown in FIG. 13, the semiconductor laser module according to this modification includes a
第２ベース６２を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、アルミウムや銅などの熱伝導率が高い材料であってもよい。
The material forming the
第２ベース６２の第２上面６２ｔには、第１偏向素子５１ａ、第２偏向素子５２ａ及び第３偏向素子５３ａが配置される。第２ベース６２の第２上面６２ｔが上述のとおり傾斜していることから、第１偏向素子５１ａが配置される第２上面６２ｔ上の位置における底面９３ｂからの距離は、第２偏向素子５２ａが配置される第２上面６２ｔ上の位置における底面９３ｂからの距離よりも大きい。また、第２偏向素子５２ａが配置される第２上面６２ｔ上の位置における底面９３ｂからの距離は、第３偏向素子５３ａが配置される第２上面６２ｔ上の位置における底面９３ｂからの距離よりも大きい。これにより、各偏向素子を底面９３ｂに直接配置する場合より、各偏向素子を小型化でき、かつ、各偏向素子の寸法の差を低減できる。なお、各偏向素子の形状は、変形例１と同じである。
A
以上のように、本変形例に係る半導体レーザモジュールにおいては、第１ベース６１と第２ベース６２とを備えることで、各ベースを小型化でき、かつ、各ベースの構成の自由度を高めることができる。なお、第１ベース６１と第２ベース６２とは一体に形成されていてもよい。これにより、各半導体レーザ素子と各偏向素子との位置ずれを抑制できる。
As described above, in the semiconductor laser module according to this modified example, by providing the
［１－５．変形例３］
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。
[1-5. Modification 3]
Next, a semiconductor laser module according to Modification 3 of the present embodiment will be described. The semiconductor laser module according to this modification differs from the semiconductor laser module according to Modification 2 in the shape of the second base and each deflecting element, but is the same in other respects. The semiconductor laser module according to this modified example will be described below with reference to FIG. 14, focusing on the differences from the semiconductor laser module according to the second modified example.
図１４は、本変形例に係る半導体レーザモジュールの各偏向素子及び第２ベース６２ｂの構成を示す側面図である。図１４においては、各偏向光の下流側から第２ベース６２ｂを見た図が示されている。
FIG. 14 is a side view showing the configuration of each deflection element and the
図１４に示されるように、本変形例に係る半導体レーザモジュールは、底面９３ｂに配置された第２ベース６２ｂを備える。第２ベース６２ｂは、階段状の形状を有する。第２ベース６２ｂは、底面９３ｂと平行で、底面９３ｂからの距離が互いに異なる三つの支持面６２ｔ１、６２ｔ２及び６２ｔ３を有する。底面９３ｂから各支持面までの距離は、支持面６２ｔ１、６２ｔ２及び６２ｔ３の順に小さくなる。支持面６２ｔ１、６２ｔ２及び６２ｔ３には、それぞれ、第１偏向素子５１ａ１、第２偏向素子５２ａ１及び第３偏向素子５３ａ１が配置される。図１４において、第１ベース６１と第２ベース６２ｂとは離間して配置されているが、第１偏向素子５１ａ、第２偏向素子５２ａ及び第３偏向素子５３ａが所望の位置に配置されるのであれば、離間せずに接合していてもよい。
As shown in FIG. 14, the semiconductor laser module according to this modification includes a
本実施の形態に係る第１偏向素子５１ａ１、第２偏向素子５２ａ１及び第３偏向素子５３ａ１は、第２ベース６２ｂの各支持面と対向する面の形状において変形例１に係る第１偏向素子５１ａ、第２偏向素子５２ａ及び第３偏向素子５３ａとそれぞれ相違する。本変形例に係る各偏向素子の各支持面と対向する面は、底面９３ｂと平行な平面である。
The first deflecting element 51a1, the second deflecting element 52a1, and the third deflecting element 53a1 according to the present embodiment differ from the
以上のように、本変形例に係る半導体レーザモジュールにおいては、第１ベース６１と第２ベース６２ｂとを備えることで、各ベースを小型化でき、かつ、各ベースの構成の自由度を高めることができる。なお、第１ベース６１と第２ベース６２ｂとは一体に形成されていてもよい。
As described above, in the semiconductor laser module according to this modified example, by providing the
（実施の形態２）
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。
(Embodiment 2)
A semiconductor laser module according to Embodiment 2 will be described. The semiconductor laser module according to the present embodiment differs from the
図１５は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールの第１上面６１ｔの平面視における平面図である。なお、図１５には示されないが、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールも、実施の形態１に係る半導体レーザモジュール１と同様に、筐体９０、光ファイバ８０及び光ファイバ保持部８４を備える。図１６は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールの各偏向素子付近における各レーザ光の光路などを示す図である。図１７は、本実施の形態に係る光ファイバ８０の一方の端面８１に入射される各偏向光の断面形状を示す図である。図１７においては、光ファイバ８０の他方の端面８２側から一方の端面８１を見た場合の各偏向光の断面形状が示されている。また、図１７には、各偏向光の断面形状の長手方向に平行なＡＳ軸と、ＡＳ軸に垂直なＡＦ軸とが併せて示されている。
FIG. 15 is a plan view of the first
図１５及び図１６に示されるように、本実施の形態において、各偏向素子は、Ｘ１軸方向に第１集光素子７１に遠い側から第１偏向素子５１、第２偏向素子５２及び第３偏向素子５３の順に、反射面５１ｒと反射面５２ｒとの間隔が、反射面５２ｒと反射面５３ｒとの間隔と等しくなるように配置される。また、各偏向素子は、Ｘ１軸方向に第１集光素子７１に遠い側から第１偏向素子５１、第２偏向素子５２及び第３偏向素子５３の順に、各レーザ光の光軸方向（つまり、図１５及び図１６におけるＺ軸方向）に、対応する半導体レーザ素子に近づくように配置される。すなわち、Ｚ軸方向における、第１発光点１１ｒと反射面５１ｒの距離は、第２発光点１２ｒと反射面５２ｒの距離よりも大きく、第２発光点１２ｒと反射面５２ｒの距離は、第３発光点１３ｒと反射面５３ｒの距離よりも大きい。したがって、図１７に示されるように、光ファイバ８０の一方の端面８１に入射される隣り合う偏向光のＺ軸方向における間隔が等しくなる。
As shown in FIGS. 15 and 16, in the present embodiment, each deflecting element is composed of a
本実施の形態に係る半導体レーザモジュールにおいても、実施の形態に係る半導体レーザモジュールと同様の効果が奏される。 The semiconductor laser module according to the present embodiment also has the same effect as the semiconductor laser module according to the embodiment.
また、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールにおいては、例えば、第１偏向光Ｌ２１と、第２偏向光Ｌ２２とのＺ軸方向の位置を異ならせることができるため、第２偏向素子５２の位置を第１偏向光Ｌ２１の光路から、ずらすことが可能となる。したがって、第１偏向光Ｌ２１と第２偏向素子５２との干渉を低減し得る。同様に、第１偏向光Ｌ２１及び第２偏向光Ｌ２２と第３偏向素子５３との干渉を低減し得る。
Further, in the semiconductor laser module according to the present embodiment, for example, the positions in the Z-axis direction of the first polarized light L21 and the second polarized light L22 can be made different. can be shifted from the optical path of the first polarized light L21. Therefore, interference between the first polarized light L21 and the
また、本実施の形態では、各偏向光のＺ軸方向位置を異ならせることができるため、光ファイバ８０の一方の端面８１における各偏向光のＺ軸方向の位置を調整できる。
Further, in this embodiment, since the Z-axis direction position of each polarized light beam can be changed, the Z-axis direction position of each polarized light beam on one
（実施の形態３）
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。
(Embodiment 3)
A semiconductor laser module according to Embodiment 3 will be described. The semiconductor laser module according to this embodiment differs from the semiconductor laser module according to the second embodiment in the configuration of the submount and deflection element. The semiconductor laser module according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 18A to 19, focusing on differences from the semiconductor laser module according to the second embodiment.
図１８Ａは、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールの第１上面６１ｔの平面視における平面図である。図１８Ｂ及び図１８Ｃは、それぞれ、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールの各偏向素子の形状を示す第１の側面図及び第２の側面図である。図１８Ｂにおいては、各偏向光の下流側からＸ軸方向に各偏向素子などを見た図が示されている。図１８Ｃにおいては、各レーザ光の上流側からＺ軸方向に各偏向素子などを見た図が示されている。なお、図１８Ｃにおいては、各偏向素子と、第１ベース６１と底面９３ｂだけが示されており、各半導体レーザ素子、各スロー軸コリメータレンズなどの図示は省略されている。なお、図１８Ａ～図１８Ｃには示されないが、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールも、実施の形態１に係る半導体レーザモジュール１と同様に、筐体９０、光ファイバ８０及び光ファイバ保持部８４を備える。図１９は、本実施の形態に係る各発光点の位置を示す側面図である。
FIG. 18A is a plan view of the first
図１８Ａ～図１８Ｃに示されるように、本実施の形態で用いた第１偏向素子５１ａ、第２偏向素子５２ａ及び第３偏向素子５３ａは、それぞれ、実施の形態１の変形例１で用いた第１偏向素子５１ａ、第２偏向素子５２ａ及び第３偏向素子５３ａと同一の形状を有する。本実施の形態で用いた各偏向素子は、実施の形態２と同様に、Ｘ１軸方向に第１集光素子７１に遠い側から第１偏向素子５１ａ、第２偏向素子５２ａ及び第３偏向素子５３ａの順に、反射面５１ａｒと反射面５２ａｒとの間隔が、反射面５２ａｒと反射面５３ａｒとの間隔と等しくなるように配置される。また、各偏向素子は、Ｘ１軸方向に第１集光素子７１に遠い側から第１偏向素子５１ａ、第２偏向素子５２ａ及び第３偏向素子５３ａの順に各レーザ光の光軸方向（つまり、図１８Ａ～図１８ＣにおけるＺ軸方向）に対応する半導体レーザ素子に近づくように配置される。すなわち、Ｚ軸方向における、第１発光点１１ｒと反射面５１ａｒの距離は、第２発光点１２ｒと反射面５２ａｒの距離よりも大きく、第２発光点１２ｒと反射面５２ａｒの距離は、第３発光点１３ｒと反射面５３ａｒの距離よりも大きい。
As shown in FIGS. 18A to 18C, the
図１８Ａ～図１９に示されるように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールにおいては、第１半導体レーザ素子１１、第２半導体レーザ素子１２及び第３半導体レーザ素子１３が配置されるサブマウント１２０を備える。つまり、第１半導体レーザ素子１１、第２半導体レーザ素子１２及び第３半導体レーザ素子１３が、一つのサブマウント１２０に実装される。
As shown in FIGS. 18A to 19, in the semiconductor laser module according to the present embodiment, a
サブマウント１２０の形状は、特に限定されないが、直方体状であってもよい。サブマウントの長さＬ２、幅Ｗ２及び厚さは、例えば、それぞれ、４．５ｍｍ程度、１０ｍｍ程度、及び、０．２ｍｍ程度である。
The shape of the
また、本実施の形態では、隣り合う発光点間の距離Ｄ１は、例えば、１ｍｍ以上３．５ｍｍ未満程度である。このように、距離Ｄ１がこの程度の場合には、第１ベース６１の第１角度θ１がある程度大きい方が発光点間の高さの差を確保できる。本実施の形態のように、距離Ｄ１が１ｍｍ以上３．５ｍｍ未満程度である場合には、第１角度θ１は、４度以上１８度以下であってもよい。
Further, in the present embodiment, the distance D1 between adjacent light emitting points is, for example, about 1 mm or more and less than 3.5 mm. Thus, when the distance D1 is about this level, the difference in height between the light emitting points can be ensured when the first angle θ1 of the
本実施の形態では、複数の半導体レーザ素子が共通のサブマウント１２０に配置されることにより、半導体レーザ素子間の位置ずれを低減できる。また、サブマウント１２０の実装工程を簡素化できる。このような単純な形状を有するサブマウント１２０に複数の半導体レーザ素子を配置することは、図７に示されるような、階段状の支持部を有するベース１０６１においては、不可能である。本実施の形態では、各半導体レーザ素子を、平面状の第１上面６１ｔに配置することによって、このようなサブマウント１２０の利用を実現できる。
In this embodiment, by arranging a plurality of semiconductor laser elements on a
また、図１９に示されるように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールにおいても、実施の形態１に係る半導体レーザモジュールと同様に、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒは、第１上面６１ｔと平行な同一の平面Ｐ０上に位置する。これにより、各発光点の第１上面６１ｔからの高さを同一に揃えることができる。
Further, as shown in FIG. 19, also in the semiconductor laser module according to the present embodiment, similarly to the semiconductor laser module according to the first embodiment, the first
（実施の形態４）
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。
(Embodiment 4)
A semiconductor laser module according to Embodiment 4 will be described. The semiconductor laser module according to the present embodiment differs from the semiconductor laser module according to the third embodiment in that it includes a semiconductor laser element having a plurality of light emitting points. The semiconductor laser module according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 20A to 21, focusing on differences from the semiconductor laser module according to the third embodiment.
図２０Ａは、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールの第１上面６１ｔの平面視における平面図である。図２０Ｂ及び図２０Ｃは、本実施の形態に係る偏向素子アレイ１５０の形状を示す第１の側面図及び第２の側面図である。図２０Ｂにおいては、各偏向光の下流側からＸ軸方向に各偏向素子などを見た図が示されている。図１８Ｃにおいては、各レーザ光の上流側からＺ軸方向に各偏向素子などを見た図が示されている。なお、図２０Ａには示されないが、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールも、実施の形態１に係る半導体レーザモジュール１と同様に、筐体９０、光ファイバ８０及び光ファイバ保持部８４を備える。図２１は、本実施の形態に係る各発光点の位置を示す側面図である。
FIG. 20A is a plan view of the first
図２０Ａ及び図２１に示されるように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、第１ベース６１と、半導体レーザ素子１１０と、サブマウント１２０と、ファスト軸コリメータレンズ１３０及びスロー軸コリメータレンズアレイ１４０と、偏向素子アレイ１５０と、第１集光素子７１とを備える。本実施の形態に係る第１ベース６１の側面（Ｚ軸方向視における側面）は、台形である。また、図２０Ａ～図２１には示されないが、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、実施の形態１に係る半導体レーザモジュール１と同様に、筐体９０、光ファイバ８０及び光ファイバ保持部８４をさらに備える。
As shown in FIGS. 20A and 21, the semiconductor laser module according to this embodiment includes a
本実施の形態に係る半導体レーザ素子１１０は、第１ベース６１の第１上面６１ｔに配置され、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒを有する。つまり、半導体レーザ素子１１０は、マルチエミッタ型の半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子１１０の寸法などは特に限定されないが、半導体レーザ素子１１０における隣り合う発光点間の距離Ｄ１は、例えば１ｍｍ程度であり、共振器長Ｌ１は、４ｍｍ程度である。本実施の形態では、半導体レーザ素子１１０は、サブマウント１２０を介して第１上面６１ｔに配置される。
The
本実施の形態では、隣り合う発光点間の距離Ｄ１は、１ｍｍ程度であり、比較的小さい。このように、距離Ｄ１が比較的小さい場合には、発光点間の高さの差を確保するために、第１ベース６１の第１角度θ１を大きくする必要がある。本実施の形態のように、距離Ｄ１が１ｍｍ以下程度である場合には、第１角度θ１は、６度以上５７度以下であってもよい。
In this embodiment, the distance D1 between adjacent light emitting points is about 1 mm, which is relatively small. Thus, when the distance D1 is relatively small, it is necessary to increase the first angle θ1 of the
図２１に示されるように、本実施の形態においても、実施の形態１に係る半導体レーザモジュールと同様に、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒは、第１上面６１ｔと平行な同一の平面Ｐ０上に位置する。これにより、各発光点の第１上面６１ｔからの高さを同一に揃えることができる。
As shown in FIG. 21, also in this embodiment, similarly to the semiconductor laser module according to
また、図示しないが、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールにおいても、実施の形態１に係る半導体レーザモジュールと同様に、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒのそれぞれのニアフィールドパターンＮＦＰ１、ＮＦＰ２及びＮＦＰ３の長手方向は、第１ベース６１の第１上面６１ｔと平行である。
Although not shown, in the semiconductor laser module according to the present embodiment, similarly to the semiconductor laser module according to the first embodiment, each of the first
このように、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１１０によれば、一つの半導体レーザ素子だけをサブマウント１２０に実装すればよいため、複数の半導体レーザ素子を個別にサブマウント１２０に実装する場合より、実装工程を簡素化できる。また、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１１０によれば、発光点間の位置ずれを低減できる。
As described above, according to the
本実施の形態に係るファスト軸コリメータレンズ１３０は、第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒからそれぞれ出射される第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３のファスト軸方向（第１上面６１ｔと垂直な方向）における発散を低減するレンズである。ファスト軸コリメータレンズ１３０として、各レーザ光の光軸方向に平行で、かつ、第１上面６１ｔに垂直な断面において曲率を有するコリメータレンズを用いることができる。ファスト軸コリメータレンズ１３０として、例えば、シリンドリカルレンズなどの非球面レンズを用いることができる。ファスト軸コリメータレンズ１３０は、各レーザ光のファスト軸方向をコリメートする第２集光素子の一例である。本実施の形態では、発光点間の距離Ｄ１が１ｍｍ程度と小さく、かつ、発光点間の相対的な位置ずれが低減されるため、一つのファスト軸コリメータレンズ１３０を用いてコリメートできる。これにより、半導体レーザモジュールの構成を簡素化でき、かつ、光軸調整などの調整工程も簡素化できる。
The fast-
スロー軸コリメータレンズアレイ１４０は、第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３の第１上面６１ｔと平行な方向（図２のＸ１軸方向）の発散を減少させるレンズである。スロー軸コリメータレンズアレイ１４０は、三つのスロー軸コリメータレンズ１４１、１４２及び１４３が第１発光点１１ｒ、第２発光点１２ｒ及び第３発光点１３ｒの配列方向に配列されて一体化されたレンズアレイである。スロー軸コリメータレンズ１４１、１４２及び１４３は、それぞれ、第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３をコリメートする第２集光素子の一例である。本実施の形態では、発光点間の位置ずれが低減されるため、三つのスロー軸コリメータレンズ１４１、１４２及び１４３を一体化できる。これにより、半導体レーザモジュールの構成を簡素化でき、かつ、光軸調整などの調整工程も簡素化できる。
The slow-axis
偏向素子アレイ１５０は、図２０Ｂ及び図２０Ｃに示されるように筐体９０の底面９３ｂに直接配置され、図２０Ａに示されるように第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３を偏向する素子である。偏向素子アレイ１５０は、第１偏向素子１５１、第２偏向素子１５２及び第３偏向素子１５３が一体化されたアレイである。本実施の形態では、各偏向素子は、ミラーであり、図２０Ａに示されるように、各レーザ光を底面９３ｂに平行な面内において約９０度偏向して、各偏向光とする。より具体的には、各偏向素子は、底面９３ｂに垂直な平面状の反射面を有する平面ミラーであり、反射面は、第１レーザ光Ｌ１１に対して４５度傾けられている。
The
本実施の形態では、偏向素子アレイ１５０は、階段状の形状を有する。偏向素子アレイ１５０の階段状の形状の各段部に各偏向素子が配置されることによって、各偏向素子は一体化されている。なお、第１偏向素子１５１、第２偏向素子１５２及び第３偏向素子１５３を一体化する構成は、特に限定されない。例えば、第１偏向素子１５１、第２偏向素子１５２及び第３偏向素子１５３は、底面９３ｂに対向して配置される板状部材で連結されることで一体化されてもよい。また、第１偏向素子１５１、第２偏向素子１５２及び第３偏向素子１５３は、第１ベース６１の第１上面６１ｔに配置されてもよい。この場合、第１偏向素子１５１、第２偏向素子１５２及び第３偏向素子１５３は、第１上面６１ｔに対向して配置される板状部材で連結されることで一体化されてもよい。
In this embodiment,
本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、以上のような構成を有することにより、実施の形態１に係る半導体レーザモジュール１と同様の効果が奏される。さらに、本実施の形態では、半導体レーザ素子１１０が各発光点を有することにより、発光点間の距離Ｄ１を低減できるため、半導体レーザモジュールの小型化が可能となる。具体的には、半導体レーザ素子１１０の出射面からファスト軸コリメータレンズ１３０までの距離は、例えば、０．０３ｍｍ程度とすることができる。また、半導体レーザ素子１１０の出射面からスロー軸コリメータレンズアレイ１４０の出射面までの距離は、例えば、２．０ｍｍ程度とすることができる。
Since the semiconductor laser module according to the present embodiment has the above configuration, the same effects as those of the
また、半導体レーザ素子１１０が各発光点を有することにより、発光点間の相対的な位置ずれを低減できる。これにより、例えば、各スロー軸コリメータレンズ間の位置調整が不要となるため、三つのスロー軸コリメータレンズを一体化できる。これにより、半導体レーザモジュールの構成を簡素化でき、かつ、光軸調整などの調整工程も簡素化できる。第１偏向素子１５１、第２偏向素子１５２及び第３偏向素子１５３についても、三つのスロー軸コリメータレンズと同様のことが言える。
Moreover, since the
（実施の形態５）
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。
(Embodiment 5)
A semiconductor laser module according to Embodiment 5 will be described. The semiconductor laser module according to this embodiment differs from the
図２２及び図２３は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール２０１の構成を示す斜視図及び上面図である。図２３においては、底面９３ｂの上面視における半導体レーザモジュール２０１の構成が示されている。
22 and 23 are a perspective view and a top view showing the configuration of a
図２２及び図２３に示されるように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール２０１は、第１ベース６１と、第１半導体レーザ素子１１と、第２半導体レーザ素子１２と、第１偏向素子２５１及び２５６と、第２偏向素子２５２及び２５７とを備える。本実施の形態では、半導体レーザモジュール２０１は、第３半導体レーザ素子１３と、第３光学素子２５８と、ファスト軸コリメータレンズ３１～３３と、スロー軸コリメータレンズ４１～４３と、第１集光素子７１と、光ファイバ保持部８４と、光ファイバ８０と、筐体９０とを備える。なお、図２２及び図２３においては、筐体９０のうち、底部９３だけが示されており、側壁部９２や天面部９５は省略されている。
As shown in FIGS. 22 and 23, the
本実施の形態において、第１偏向素子２５１及び２５６と、第２偏向素子２５２及び２５７は、それぞれ、第１レーザ光Ｌ１１及び第２レーザ光Ｌ１２を屈折によって偏向する。第１偏向素子２５１、２５６、第２偏向素子２５２、２５７は、例えば、プリズムである。より具体的には、第１偏向素子２５１、２５６、第２偏向素子２５２、２５７は、例えば、入射面及び出射面を有する三角柱や四角柱などの多角柱のプリズムであり、当該入射面及び当該出射面は、底面９３ｂと垂直である。そして、当該入射面と当該出射面とは鋭角をなし、楔型の形状を有する。
In this embodiment, the
本実施の形態では、第３半導体レーザ素子１３は、図２３の上面図において、第１集光素子７１の光軸上に配置される。そして、第３半導体レーザ素子１３から出射された第３レーザ光Ｌ１３は、偏向素子には入射しない。一方で、第１集光素子７１の光軸上に配置されない第１半導体レーザ素子１１及び第２半導体レーザ素子１２からそれぞれ出射された第１レーザ光Ｌ１１及び第２レーザ光Ｌ１２は、各偏向素子により屈折され、図２３の上面図において、第３レーザ光Ｌ１３と光軸が重なるように各偏向素子が配置される。
In this embodiment, the third
上記構成において、第１レーザ光Ｌ１１、第２レーザ光Ｌ１２及び第３レーザ光Ｌ１３は、底面９３ｂに垂直な方向に対しては、重ならない。第１半導体レーザ素子１１、第２半導体レーザ素子１２及び第３半導体レーザ素子１３から出射された、断面の長手方向が底面９３ｂに対し所定の角度を有するレーザ光は、第１集光素子７１によって光ファイバ８０の端面８１に細長い形状に集光される。そして、図１０に示されるように、細長い形状の長手方向は、底面９３ｂに対して第１角度θ１で傾斜するとともに、図面上下方向（つまり、底面９３ｂに垂直な方向）に並んだ形状で配置される。
In the above configuration, the first laser beam L11, the second laser beam L12, and the third laser beam L13 do not overlap in the direction perpendicular to the
つまり、本実施の形態の偏向素子のように屈折光学素子を用いても、他の実施の形態と同様の効果を実現することができる。 In other words, even if a refractive optical element is used like the deflection element of this embodiment, the same effects as those of the other embodiments can be achieved.
より具体的には、第３光学素子２５８は、入射面及び出射面が、第１集光素子７１の光軸に対して垂直なプリズム（例えば直方体状のプリズム）であり、底部９３に固定される。第３半導体レーザ素子１３から出射した第３レーザ光Ｌ１３は、スロー軸コリメータレンズ４３、第３光学素子２５８を通過し、第１集光素子７１にて光ファイバ８０の端面８１に集光される。ここで、第３光学素子２５８は、第３レーザ光Ｌ１３の光路長を調整する機能や、上部に配置する第２偏向素子２５７を固定する機能を有する。なお、第３光学素子２５８は、第３レーザ光Ｌ１３が通過する部分が空隙（つまり開口）である開口形状のものでもよい。
More specifically, the third
本実施の形態においては、第１偏向素子２５１は三角柱のプリズムであり、入射面と出射面とのなす鋭角が、第１集光素子７１の光軸に対して遠い側に向くように（つまり、第１集光素子７１の光軸から遠ざかるほど第１偏向素子２５１の入射面と出射面との距離が小さくなるように）、第１偏向素子２５１は底部９３に固定される。第１偏向素子２５６は、三角柱であり、入射面と出射面とのなす鋭角が、第１半導体レーザ素子１１の光軸に対して遠い側に向くように、第２偏向素子２５７上に固定される。第１偏向素子２５１によって、第１レーザ光Ｌ１１は、第１集光素子７１の光軸に近づくように偏向され、第１偏向素子２５６によって、第１レーザ光Ｌ１１は、第１集光素子７１の光軸に並行に伝搬するように偏向され、第１集光素子７１に入射する。
In this embodiment, the
本実施の形態では、第２偏向素子２５２は四角柱のプリズムであり、底部９３に固定される。第２偏向素子２５７は、例えば、三角柱のプリズムであり、第３光学素子２５８上に固定される。第２偏向素子２５２及び２５７によって、第２レーザ光Ｌ１２は、第１レーザ光Ｌ１１と同様に偏向され、第１集光素子７１に入射する。
In this embodiment, the
なお、第１偏向素子２５１及び第２偏向素子２５２は、第１上面６１ｔに配置されてもよい。この場合、各偏向素子の第１上面６１ｔと対向する面は、底面９３ｂに対して傾斜するように形成される。
Note that the
以上のような構成を有する本実施の形態に係る半導体レーザモジュールにおいても、実施の形態１と同様の効果が奏される。 The semiconductor laser module according to the present embodiment having the configuration as described above also has the same effects as those of the first embodiment.
（変形例など）
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。
(Modified example, etc.)
As described above, the semiconductor laser module and the laser processing apparatus according to the present disclosure have been described based on the respective embodiments, but the present disclosure is not limited to the above embodiments.
例えば、上記各実施の形態においては、半導体レーザモジュールが三つの発光点を有する例を示したが、発光点の個数は三つに限定されない。発光点の個数は、複数であればよい。 For example, in each of the above embodiments, the semiconductor laser module has three light emitting points, but the number of light emitting points is not limited to three. The number of light emitting points may be plural.
また、上記各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。 In addition, it is realized by arbitrarily combining the constituent elements and functions of the above embodiments without departing from the scope of the present disclosure, as well as the forms obtained by applying various modifications that a person skilled in the art can think of for the above embodiments. Any form is also included in the present disclosure.
本開示の半導体レーザモジュールは、例えば、高出力かつ高効率な光源としてレーザ加工装置などに適用できる。 The semiconductor laser module of the present disclosure can be applied to, for example, a laser processing apparatus as a high-output and high-efficiency light source.
１、２０１ 半導体レーザモジュール
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
Reference Signs List 1, 201 semiconductor laser module 11 first semiconductor laser element 12 second semiconductor laser element 13 third semiconductor laser element 11e emitting surface 11r first light emitting point 12r second light emitting point 13r third light emitting point 21, 22, 23, 120, 1021, 1022, 1023 submount 21n, 21p electrode 21w bonding wire 30S spacer 31, 32, 33, 130 fast axis collimator lens 41, 42, 43, 141, 142, 143 slow axis collimator lens 51, 51a, 51a1, 151, 251, 256 First deflection elements 51ab, 52ab, 53ab Bottom surfaces 51at, 52at, 53at Top surfaces 51r, 52r, 53r, 51ar, 52ar, 53ar Reflective surfaces 52, 52a, 52a1, 152, 252, 257 Second deflection elements 53, 53a , 53a1, 153 third deflection element 61 first base 61b first bottom surface 61t first top surface 62, 62b second base 62t second top surface 62t1, 62t2, 62t3 support surface 71 first light collecting element 80 optical fiber 81, 82 end surface 84 optical fiber holding portion 90 housing 91 main body 92 side wall portion 93 bottom portion 93b bottom surface 95 top surface portion 110, 1011, 1012, 1013 semiconductor laser element 140 slow-axis collimator lens array 150 deflection element array 258 third optical element 1061 base 1061t support portion 1093b Bottom NFP1, NFP2, NFP3 Near field pattern
Claims (25)
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、
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偏向光を集光する第１集光素子とを備え、
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。 a housing having a bottom surface;
a first base disposed on the bottom surface and having a first top surface;
a semiconductor laser element disposed on the first upper surface and having a first light emitting point and a second light emitting point;
a first deflection element that deflects the first laser light emitted from the first light emitting point;
a second deflection element that deflects the second laser light emitted from the second light emitting point ;
a first light collecting element that collects the first polarized light deflected by the first deflecting element and the second polarized light deflected by the second deflecting element;
the first top surface is inclined at a first angle greater than 0 with respect to the bottom surface;
the distance of the first light emitting point from the bottom surface is greater than the distance of the second light emitting point from the bottom surface;
A semiconductor laser module in which a longitudinal direction of each of the near-field patterns of the first light emitting point and the second light emitting point is parallel to the first upper surface.
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上面に配置されるサブマウントと、
前記サブマウントに実装され、第１発光点を有する第１半導体レーザ素子と、
前記サブマウントに実装され、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、
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偏向光を集光する第１集光素子とを備え、
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。 a housing having a bottom surface;
a first base disposed on the bottom surface and having a first top surface;
a submount disposed on the first top surface;
a first semiconductor laser element mounted on the submount and having a first light emitting point;
a second semiconductor laser element mounted on the submount and having a second light emitting point;
a first deflection element that deflects the first laser light emitted from the first light emitting point;
a second deflection element that deflects the second laser light emitted from the second light emitting point ;
a first light collecting element that collects the first polarized light deflected by the first deflecting element and the second polarized light deflected by the second deflecting element;
the first top surface is inclined with respect to the bottom surface by a first angle greater than zero;
the distance of the first light emitting point from the bottom surface is greater than the distance of the second light emitting point from the bottom surface;
A semiconductor laser module in which a longitudinal direction of each of the near-field patterns of the first light emitting point and the second light emitting point is parallel to the first upper surface.
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、
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偏向光を集光する第１集光素子とを備え、
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。 a housing having a bottom surface;
a first base disposed on the bottom surface and having a first top surface;
a first semiconductor laser element disposed on the first upper surface and having a first light emitting point;
a second semiconductor laser element disposed on the first upper surface and having a second light emitting point;
a first deflection element that deflects the first laser light emitted from the first light emitting point;
a second deflection element that deflects the second laser light emitted from the second light emitting point ;
a first light collecting element that collects the first polarized light deflected by the first deflecting element and the second polarized light deflected by the second deflecting element;
the first top surface is inclined with respect to the bottom surface by a first angle greater than zero;
the distance of the first light emitting point from the bottom surface is greater than the distance of the second light emitting point from the bottom surface;
A semiconductor laser module in which a longitudinal direction of each of the near-field patterns of the first light emitting point and the second light emitting point is parallel to the first upper surface.
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。 4. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said first angle is smaller than 57 degrees.
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。 5. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said first light emitting point and said second light emitting point are positioned on the same plane parallel to said first upper surface.
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。 6. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said first laser beam and said second laser beam propagate parallel to said bottom surface.
請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体レーザモジュール。 7. The semiconductor laser module according to claim 1 , wherein said first polarized light and said second polarized light propagate parallel to said bottom surface.
請求項７に記載の半導体レーザモジュール。 8. The semiconductor laser module according to claim 7, wherein said first polarized light propagates above said second deflecting element parallel to said bottom surface.
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１～８のいずれか１項に記載の半導体レーザモジュール。 The first polarized light and the second polarized light are condensed into an elongated shape by the first condensing element,
The semiconductor laser module according to any one of claims 1 to 8, wherein the longitudinal direction of the elongated shape is inclined at the first angle with respect to the bottom surface.
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１～９のいずれか１項に記載の半導体レーザモジュール。 further comprising an optical fiber connected to the housing,
10. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said first polarized light and said second polarized light are focused on one end surface of said optical fiber arranged inside said housing.
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。 11. The semiconductor laser module according to claim 1, further comprising a second condensing element arranged between said first light emitting point and said first deflection element.
請求項１１に記載の半導体レーザモジュール。 12. The semiconductor laser module according to claim 11 , wherein said second condensing element collimates said first laser light.
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。 The second condensing element is
a fast-axis collimator lens that reduces divergence of the first laser light in a direction perpendicular to the first top surface;
a slow-axis collimator lens that reduces divergence of the first laser light in a direction parallel to the first top surface;
13. The semiconductor laser module according to claim 12 , wherein said slow-axis collimator lens is arranged between said fast-axis collimator lens and said first deflection element.
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。 further comprising a second base disposed on the bottom surface and having a second top surface;
14. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein the first deflection element and the second deflection element are arranged on the second upper surface.
請求項１４に記載の半導体レーザモジュール。 15. The semiconductor laser module according to claim 14 , wherein said second top surface is inclined with respect to said bottom surface.
請求項１５に記載の半導体レーザモジュール。 16. The semiconductor laser module according to claim 15 , wherein said second top surface is inclined at said first angle with respect to said bottom surface.
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。 17. The semiconductor laser module according to claim 14 , wherein said first base and said second base are integrally formed.
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。 The distance from the bottom surface at the position on the second top surface where the first deflection element is arranged is greater than the distance from the bottom surface at the position on the second top surface where the second deflection element is arranged. 18. The semiconductor laser module according to any one of items 14 to 17 .
請求項１８に記載の半導体レーザモジュール。 19. The semiconductor laser module according to claim 18 , wherein a surface of said first deflection element facing said second upper surface and a surface of said second deflection element facing said second upper surface are inclined with respect to said bottom surface.
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。 20. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said first deflection element and said second deflection element are integrally formed.
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。 The semiconductor laser module according to any one of claims 1 to 20 , wherein each of said first deflection element and said second deflection element is a mirror.
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。 The semiconductor laser module according to any one of claims 1 to 20 , wherein each of said first deflection element and said second deflection element is a prism.
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。 The semiconductor laser module according to any one of claims 1 to 22 , wherein the housing has a top surface portion.
請求項２３に記載の半導体レーザモジュール。 24. The semiconductor laser module according to claim 23 , wherein the inside of said housing is an airtight space.
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。 Having the semiconductor laser module according to claim 10 ,
A laser processing apparatus in which the first polarized light and the second polarized light are emitted from the other end surface of the optical fiber.
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