KR20040070097A - 레이저광 합파장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저광 합파장치에 있어서 장치 사이즈의 증대를 억제하고, 또한, 레이저광의 이용효율을 저하시키는 일없이 광 빔 전체를 높은 결합효율로 합파시키는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 복수의 반도체 레이저(11A,11B,11C …)로부터 방출된 각 광 빔을 콜리메이팅 광학시스템(20)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 한다. 각 광 빔마다 배치된 복수의 프리즘 (31A,31B,31C …)으로 이루어지는 광 빔 재배열 광학시스템(30)에 의해 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔의 고속축 방향을 변경하여 각 고속축이 동일 평면 상에 정렬하도록 한다. 수렴 광학시스템(25)에 의해 고속축이 동일 평면 상에 정렬된 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜서 광 파이버(40)에 입사시킨다.

Description

레이저광 합파장치{LASER MULTIPLEXING APPARATUS}
본 발명은 레이저광 합파장치에 관한 것으로서, 상세하게는 복수의 반도체 레이저로부터 방출된 각 레이저 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 수렴하여 광 파이버에 입사시키는 레이저광 합파장치에 관한 것이다.
종래로부터 1방향으로 정렬된 복수의 반도체 레이저로부터 방출된 레이저광의 각 광 빔을 콜리메이터 렌즈(collimator lens)를 통해서 1방향으로 정렬되어 서로 평행한 광축을 갖는 평행 광 빔으로 하고, 이와 같이 정렬된 각 광 빔 전체를 집광시켜서 1개의 광 파이버에 입사시켜 에너지 밀도가 높은 레이저광을 광 파이버 중에 전파시키는 방법(예컨대, 특허문헌1)이 알려져 있다.
또한, 상기 1방향으로 광축이 정렬된 복수의 광 빔 전체를 수렴시킬 때에는 각 광 빔의 고속축(fast axis)이 동일 평면 상에 정렬되도록 하면 상기 광 빔 전체를 작게 집중시킬 수 있는 것이 알려져 있다. 즉, 각 반도체 레이저로부터 방출된 레이저 광 빔은 상기 반도체 레이저의 활성층의 두께방향으로 고속축을 가지고, 상기 두께방향과 직교하는 활성층의 표면에 대해서 평행한 방향으로 저속축(slow axis)을 가지지만 상기 광 빔은 고속축 방향으로 양호한 파면을 갖고, 이 방향으로는 광 빔을 정확하게 집중시킬 수 있지만 저속축 방향으로는 상기 고속축 방향만큼 양호한 파면이 형성되지 않으므로 이 방향으로는 광 빔을 상기 고속축 방향만큼 정확하게 집중시킬 수 없다.
또한, 복수의 레이저광을 발생시키는 방법으로서 동일 기판 상에 복수의 반도체 레이저가 정렬되도록 형성하는 방법이 알려져 있고, 이와 같이 하여 형성된 반도체 레이저는 활성층의 표면이 기판 표면과 평행하게 되도록 형성되므로 동일기판 상에 모두 형성된 복수의 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔은 동일 평면 상에 저속축이 정렬되게 된다. 이 때문에, 상기 기판을 이용하여 복수의 광 빔을 높은 결합효율로 1개의 광 파이버 중에 합파시키기 위해서는 상기 동일 평면 상에 저속축이 정렬되는 광 빔을 동일 평면 상에 고속축이 정렬되는 광 빔으로 되도록 변환하고나서 광 빔 전체를 수렴할 필요가 있고, 상기 광 빔의 축방향의 재정렬(이후, 광 빔 재배열이라 함)을 행하는 방법으로서, 예컨대, 특허문헌2, 특허문헌3, 특허문헌4 등이 알려져 있다. 또한, 상기 결합효율은 복수의 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔을 1개의 광 파이버 중에 합파시킬 때의 광의 이용효율이다.
상기 특허문헌2에 의하면 동일 방향으로 복수 정렬하는 광 빔의 전파방향과 직교하는 방향으로 각 광 빔에 대응시켜 정렬된 프리즘을 통해서 상기 광 빔 재배열을 실시하고 있다. 또한, 특허문헌3에 의하면 각 광 빔을 금속제 블록 상에 다수 형성된 반사 미러로 반사시켜서 상기 광 빔 재배열을 실시하고 있다. 또한, 특허문헌4에 의하면 1개의 프리즘 내에서 각 광 빔을 다수회 반사시켜서 상기 광 빔 재배열을 실시하고 있다.
[특허문헌1] 일본 특허 공개 평2002-202442호 공보
[특허문헌2] 미국 특허 제5513201호 명세서
[특허문헌3] 미국 특허 제5808323호 명세서
[특허문헌4] 미국 특허 제6028722호 명세서
그러나, 특허문헌2에 도시되는 바와 같이, 복수 정렬하는 광 빔의 전파방향과 직교하는 방향으로 각 광 빔에 대응시켜 프리즘을 모두 상기 광 빔 재배열을 실시하는 경우에는 각 프리즘의 배치에 맞추어 광 빔의 간격을 넓힐 필요가 있고, 각 광 빔의 간격을 접근시킨 상태로 이들 광 빔을 각 프리즘에 입사시키는 것이 어려우므로 기판 상에 형성되는 반도체 레이저의 간격을 넓히는 것 등에 의해 장치 사이즈가 크게 되거나 후술하는 공간 이용효율이 저하되어 상기 광 빔의 광 파이버로의 결합효율이 저하된다라는 문제가 있다.
또한, 일반적으로 레이저광을 효율 좋게 이용하고자 하는 경우에는 상기 레이저광을 반사시키는 반사면에 고반사 코팅을 실시하는 것이 전제로 되지만 상기 특허문헌3에 도시되는 바와 같은 금속제 블록 상에 다수 형성된 복잡한 형상의 반사면에 고반사 코팅을 실시하거나 특허문헌2, 특허문헌4 중에 도시되는 복잡한 형상의 프리즘에 고반사 코팅을 실시하는 것은 곤란하고, 상기 고반사 코팅이 반사면에 실시되어 있지 않은 전파 광로 중에서는 레이저광의 광량 손실이 크게 되고, 레이저광의 이용효율이 저하한다라는 문제가 있다. 특히, 특허문헌4에 도시되는 바와 같이, 프리즘 내에서 광 빔을 다수회(예컨대, 5회 이상) 반사시키는 경우에는 레이저광의 광량 손실이 더욱 크게 된다.
이하, 상기 공간 이용효율에 관해서 도 28, 도 29 및 도 30을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 28은 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 28(a)는 상기 레이저광 합파장치를 상방에서 바라본 평면도이고, 도 28(b)는 레이저광 합파장치를 반도체 레이저가 정렬되는 방향에서 바라본 도면이고, 도 28(c)는 레이저광 합파장치를 광 빔의 광축방향에서 바라본 도면이다. 도 29는 광 빔이 재배열되어 합파되는 형태를 도시하는 도면이고, 도 29(a)는 광 빔 재배열 광학시스템이 각 광 빔의 축방향을 재배열하는 형태를 도시하는 도면이고, 도 29(b)는 각 광 빔이 광 파이버에 합파되는 형태를 도시하는 도면이다. 도 30은 광 빔 재배열 광학시스템을 구성하는 각 프리즘의 배치를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 28(c)에서는 콜리메이팅 광학시스템을 생략하고 있다.
상기 레이저광 합파장치는 5개의 반도체 레이저(71A,71B,71C …)가, 각 반도체 레이저 각각의 활성층(72A,72B,72C …)이 동일 평면 상의 도면 중 화살표 Y방향으로 정렬되도록 배치된 레이저 블록(70); 상기 각 반도체 레이저로부터 방출되어 도면 중 화살표 Z방향으로 전파되는 각 광 빔(La,Lb,Lc …)을, 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 하는 콜리메이팅 광학시스템 (75); 광 빔의 전파방향과 직교하는 방향으로 각 광 빔(La,Lb,Lc …)마다 배치된 5개의 프리즘(81A,81B,81C …)으로 이루어지는 광 빔 재배열 광학시스템(80); 및 고속축이 동일 평면 상에 정렬된 상기 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜서 광 파이버(40)에 입사시키는 수렴 광학시스템(85)을 구비하고 있다.
콜리메이팅 광학시스템(75)은 각 광 빔마다 배치된 콜리메이터 렌즈 (76A,76B,76C …)로 구성되어 있다.
또한, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(80)은 콜리메이팅 광학시스템(75)에 의해 평행 광 빔으로 된 각 광 빔(La,Lb,Lc …)의 X방향과 일치하는 고속축(F) 방향을 변경하여 각 고속축(F)이 Y방향과 일치하는 방향으로 동일 평면 상에 정렬되도록 하는 것이다.
반도체 레이저(71)로부터 방출된 각 광 빔(La,Lb,Lc …)은 콜리메이팅 광학시스템(75)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔이 되고, 각 광 빔(La,Lb,Lc …) 각각은 프리즘(81A,81B,81C …)을 통해서 고속축이 Y방향과 일치하는 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된다[도 29(a) 참조]. 상기 재배열된 각 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔은 수렴 광학시스템(85)을 통해서 고속축(F) 방향 및 저속축(S) 방향의 폭이 좁게 되도록 수렴되고, 광 파이버 (40)의 코어부(41)에 입사된다[도 29(b) 참조].
여기서, 상기 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 고속축 방향으로 정렬하는 5개의 광 빔을 광 파이버(40)의 코어부(41)에 높은 결합효율로 결합시킬 수 있다.
또한, 상기 각 프리즘(81A,81B,81C …)이, 도 30에 도시하는 바와 같이, 삼각 기둥형상의 삼각 기둥 프리즘부(J1,J2,J3)을 조합시킨 것으로 하면 각 광 빔은 각 개별 프리즘에 있어서의 삼각 기둥 프리즘부(J1)로부터 입사하고, 삼각 기둥 프리즘부(J1)에서 반사되어 Y방향으로 광로가 이동된 후, 삼각 기둥 프리즘부(J2,J3)에서 반사되어 삼각 기둥 프리즘부(J3)로부터 방출되기 때문에, 각 프리즘 (81A,81B,81C)이 배치될 때에 각 개별 프리즘의 삼각 기둥 프리즘부(J3) 사이에 삼각 기둥 프리즘부(J1)가 배치될 공간이 필요하고, 광 빔이 방출되는 삼각 기둥 프리즘부(J3)끼리를 인접하게 배치할 수 없다. 그 결과, 광 빔 재배열 광학시스템 (80)으로부터 방출된 각 광 빔(La,Lb,Lc …) 사이에 간극(G)이 생긴 상태로 각 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔이 수렴된다.
여기서, 각 콜리메이터 렌즈(76A,76B,76C …)의 집점 거리를 f1, 개구수를 NA1, 수렴 광학시스템(85)의 집점 거리를 f2, 광 파이버(40)의 개구수를 NA2, 공간 이용효율을 η으로 하면 렌즈 시스템의 배율(M), 즉, 반도체 레이저(71A,71B,71C …)의 각 발광점인 활성층의 크기에 대한, 광 파이버(40)의 코어부(41)의 끝면 상에 있어서의 각 광 빔(La,Lb,Lc …)의 수렴점 크기의 비가 하기 식(1)으로 주어진다.
또한, N은 합파 개수이다. 또한, 상기 공간 이용효율(η)은 각 광 빔 (La,Lb,Lc …)으로 이루어지는 전체 광 빔이 점유하는 공간 중, 즉, 광 빔(La)과 광 빔(Le)에 끼인 공간 중에 있어서의 각 광 빔(La,Lb,Lc …)의 광로가 점유하는 비율에 따라서 규정되는 것이고, 각 광 빔(La,Lb,Lc …)이 서로 완전 밀접하는 상태에 있어서는 η=1이다.
상기 조건 하에서는
[수 1]
...(1)
이 식으로부터 명확해진 바와 같이, 공간 이용효율(η)이 크게 될수록 배율 (M)은 저하한다. 또한, 배율(M)이 작게 될수록 반도체 레이저(71A,71B,71C …), 수렴 광학시스템(85) 및 광 파이버(40)의 상대 위치관계가 어긋났을 때에 각 광 빔 (La,Lb,Lc …)이 광 파이버(40)의 코어부(41)의 끝면 상에서 이동하는 거리가 작게 되므로 각 광 빔을 보다 정확하게 합파시킬 수 있다.
따라서, 재배열된 각 광 빔 사이에 간극이 생긴 상태로 각 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔이 수렴되면 공간 이용효율(η)이 저하하여 광 빔을 정확하게 합파시키는 것이 어렵게 되므로 상기 광 빔의 광 파이버로의 결합효율이 저하한다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 장치 사이즈의 증대를 억제하고, 또한, 레이저광의 이용효율을 저하시키는 일없이 광 빔 전체를 높은 결합효율로 합파시킬 수 있는 레이저광 합파장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 레이저광 합파(合波)장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 반도체 레이저의 활성층으로부터 레이저 광 빔이 방출되는 형태를 도시하는 사시도이다.
도 3은 광 빔 재배열 광학시스템을 구성하는 프리즘을 도시하는 사시도이다.
도 4는 광 빔이 재배열되어 합파되는 형태를 도시하는 도면이다.
도 5는 수렴각 변환 광학시스템을 3방향에서 바라본 도면이다.
도 6은 수렴 광학시스템이 전체 광 빔을 수렴시키는 형태를 도시하는 도면이다.
도 7은 다른 광 빔 재배열 광학시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 광 빔 재배열 광학시스템을 구성하는 프리즘을 도시하는 사시도이다.
도 9는 광 빔이 재배열되어 합파되는 형태를 도시하는 도면이다.
도 10은 실시예 Ex1의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 광 빔 재배열 광학시스템에 사용되는 프리즘의 확대 사시도이다.
도 12는 실시예 Ex2의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 13은 광 빔 재배열 광학시스템에 사용되는 프리즘의 확대 사시도이다.
도 14는 실시예 Ex3의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 15는 실시예 Ex4의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 16은 광 빔 재배열 광학시스템에 사용되는 프리즘의 확대 사시도이다.
도 17은 광 빔 재배열 광학시스템에 사용되는 프리즘의 확대 사시도이다.
도 18은 실시예 Ex5의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 19는 광 빔 재배열 광학시스템에 사용되는 프리즘의 확대 사시도이다.
도 20은 광 빔 재배열 광학시스템에 사용되는 프리즘의 확대 사시도이다.
도 21은 실시예 Ex6의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 22는 실시예 Ex7의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 23은 광 빔 재배열 광학시스템에 사용되는 프리즘을 통하는 광 빔의 형태를 도시하는 도면이다.
도 24는 실시예 Ex8의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 25는 실시예 Ex9의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 26은 광 빔 재배열 광학시스템에 사용되는 프리즘을 통하는 광 빔의 형태를 도시하는 도면이다.
도 27은 수렴 광학시스템에 입사할 때의 각 광 빔의 정렬상태를 도시하는 도면이다.
도 28은 종래의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 29는 광 빔이 재배열되어 합파되는 형태를 도시하는 도면이다.
도 30은 광 빔 재배열 광학시스템을 구성하는 각 프리즘의 배치를 도시하는 사시도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
11 … 반도체 레이저 12 … 활성층
10 … 레이저 블록
20 … 콜리메이팅 광학시스템(collimating optical system)
25 … 수렴 광학시스템 30 … 광 빔 재배열 광학시스템
40 … 광 파이버(optical fiber)
본 발명의 레이저광 합파장치는 복수의 반도체 레이저로부터 방출되고, 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 된 각 광 빔을, 상기 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 각 광 빔의 고속축 방향을 변경하여 각 고속축을 동일 평면 상에 정렬하고, 상기 고속축이 동일 평면 상에 놓인 각 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 상기 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜 광 파이버에 입사시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 레이저광 합파장치는 복수의 반도체 레이저가 이 반도체 레이저 각각의 활성층이 동일 평면 상에 정렬되도록 배치된 레이저 블록; 상기 복수의 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔을, 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 하는 콜리메이팅 광학시스템; 상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 상기 각 광 빔의 고속축 방향을 변경하여 각 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 하는, 상기 각 광 빔마다배치된 복수의 프리즘으로 이루어지는 광 빔 재배열 광학시스템; 및 상기 고속축이 동일 평면 상에 정렬된 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 상기 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜 광 파이버에 입사시키는 수렴 광학시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 콜리메이팅 광학시스템은 절단형 렌즈(truncated lens)로 할 수 있다.
또한, 절단형 렌즈는 복수의 렌즈를 이들 렌즈의 광축방향과 교차하는 방향으로 모두 배치하는 경우에 있어서 렌즈가 정렬되는 방향에 있어서의 각 렌즈의 치수를 원형상의 상태로부터 상기 렌즈가 놓이는 방향으로 좁혀 일정 치수 내에 보다 많은 렌즈가 정렬되도록 배치한 렌즈를 의미한다.
상기 레이저광 합파장치는 복수의 반도체 레이저와는 다른 타 반도체 레이저와, 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔이 상기 광 파이버에 입사하기까지의 상기 광 빔의 광로 중에 있어서, 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔과 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 편광 합파시키는 편광 합파수단을 더 구비하고, 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 상기 광 파이버에 입사시키도록 할 수 있다.
상기 레이저광 합파장치는 복수의 반도체 레이저와는 다른 타 반도체 레이저와, 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔이 상기 광 파이버에 입사하기까지의 상기 광 빔의 광로 중에 있어서, 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔과 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 파장 합파시키는 파장 합파수단을 더 구비하고, 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 상기 광 파이버에 입사시키도록 할 수 있다.
또한, 상기 서로 평행한 광축은 실질적으로 평행한 광축이면 좋고, 완전히 평행한 광축인 것을 요구하는 것은 아니다. 또한, 상기 평행 광 빔도 실질적으로 평행 광빔으로 보여지는 광 빔이면 좋다. 또한, 상기 동일 평면 상은 실질적으로 동일 평면 상이면 좋고, 완전히 동일 평면 상인 것을 요구하는 것은 아니다.
또한, 상기 콜리메이팅 광학시스템, 광 빔 재배열 광학시스템, 및 수렴 광학시스템의 역할은 완전히 분리되어 있는 경우로 한정되지 않고, 서로의 기능의 일부를 겸용하도록 하여도 좋다. 예컨대, 광 빔 재배열 광학시스템이 상기 광 빔을, 고속축 방향의 폭이 좁게 되도록 수렴시키는 기능의 일부를 갖는 것이어도 좋고, 또한, 콜리메이팅 광학시스템이, 상기 광 빔을 저속축 방향의 폭이 좁도록 수렴시키는 수렴 광학시스템의 기능의 일부를 갖는 것이어도 좋다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 레이저광 합파장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 1(a)는 상기 레이저광 합파장치를 상방에서 바라본 평면도이고, 도 1(b)는 레이저광 합파장치를 반도체 레이저가 정렬되는 방향에서 바라본 도면이고, 도 1(c)는 레이저광 합파장치를 광 빔의 광축방향에서 바라본 도면이다. 도 2는 반도체 레이저의 활성층으로부터 레이저 광 빔이 방출되는 형태를 도시하는 사시도이고, 도 3은 광 빔 재배열 광학시스템을 구성하는 프리즘을 도시하는 사시도이고, 도 4는 광 빔이 재배열되어 합파되는 형태를 도시하는 도면이고, 도 4(a)는 광 빔 재배열 광학시스템이 각 광 빔의 축방향을 재배열하는 형태를 도시하는 도면이고,도 4(b)는 각 광 빔이 광 파이버에 합파되는 형태를 도시하는 도면이다. 도 5는 수렴각 변환 광학시스템을 3방향에서 바라본 도면이고, 도 5(a)는 수렴각 변환 광학시스템을 Z방향에서 바라본 도면이고, 도 5(b)는 수렴각 변환 광학시스템을 Y방향에서 바라본 도면이고, 도 5(c)는 수렴각 변환 광학시스템은 X방향에서 바라본 도면이다. 도 6은 수렴 광학시스템이 전체 광 빔을 수렴시키는 형태를 도시하는 도면이고, 도 6(a)는 전체 광 빔을 저속축 방향의 폭이 좁게 되도록 수렴시키는 형태를 도시하는 도면이고, 도 6(b)는 전체 광 빔을 고속축 방향의 폭이 좁게 되도록 수렴시키는 형태를 도시하는 도면이다. 또한, 도 1(c)는 콜리메이팅 광학시스템을 생략하고 있다.
본 발명의 레이저광 합파장치는 복수의 반도체 레이저(11A,11B,11C …)[이후, 통합해서 반도체 레이저(11)라고 함]가 각 반도체 레이저(11) 각각의 활성층 (12A,12B,12C …)[이후, 통합해서 활성층(12)이라 함]이 동일 평면 상의 도면 중 화살표 Y방향으로 정렬되도록 배치된 레이저 블록(10)과, 각 반도체 레이저(11)로부터 방출되어 도면 중 화살표 Z방향으로 전파되는 각 광 빔(La,Lb,Lc …)을, Z방향으로 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면(H1) 상에 저속축(도면 중 화살표 S이며 저속축 방향을 도시한다)을 갖는 평행 광 빔으로 하는 콜리메이팅 광학시스템 (20)과, 상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 상기 각 광 빔의 고속축(도면 중 화살표 F이며 고속축 방향을 도시한다) 방향을 변경하여 각 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 하는 광 빔 재배열 광학시스템(30)과, 고속축이 동일 평면 상에 정렬된 상기 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜 광 파이버(40)에 입사시키는 수렴 광학시스템(25)을 구비하고 있다. 또한, 광 빔 재배열 광학시스템(30)은 각 광 빔 (La,Lb,Lc …)마다 배치된 프리즘(31A,31B,31C …)[이하, 통합해서 프리즘(31)이라 함)으로 이루어지는 것이다.
상기 각 반도체 레이저(11)는 출력 1W, 발진 파장 400~420nm의 측면 발광형 (edge-emitting type) 질화물계 반도체 레이저이고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 고속축(F) 방향의 발광폭(Df)=0.5㎛, 저속축(S) 방향의 발광폭(Ds)=25㎛이다. 또한, 각 반도체 레이저(11)로부터 방출되는 광 빔의 고속축(F) 방향의 실효적인 개구수[NA(f)]는 0.46이고, 저속축(S) 방향의 실효적인 개구수[NA(s)]는 0.2이다. 또한, 여기서 말하는 고속축(F) 방향은 측면 발광형 반도체 레이저의 활성층의 두께방향, 저속축(S) 방향은 상기 활성층의 표면에 대해서 평행한 방향이고, 고속축(F) 방향과 저속축(S) 방향은 서로 직교하고 있다. 또한, 상기 레이저 블록(10)은 5개의 반도체 레이저(11A,11B,11C,11D,11E)를 갖는 것이다.
콜리메이팅 광학시스템(20)은 각 광 빔(La,Lb,Lc …)마다 배치된 콜리메이터 렌즈(21A,21B,21C)로 구성되는 절단형 렌즈이고, 각 콜리메이터 렝즈(21A,21B,21C …)의 집점 거리는 3mm, 개구수(NA)는 0.6이다. 또한, 각 콜리메이터 렌즈 (21A,21B,21C …)에서 콜리메이트된 각 평행 광 빔의 단면형상은 고속축(F) 방향의 폭(Uf)이 2.8mm, 저속축(S) 방향의 폭(Us)이 1.2mm의 타원형상이 된다.
광 빔 재배열 광학시스템(30)을 구성하는 각 프리즘(31A,31B,31C …) 각각은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 3개의 단순한 삼각 기둥형상으로 이루어지는 삼각기둥 프리즘부(P1,P2,P3)가 조합된 형상을 갖는 것이고, 고속축(F) 방향이 도면 중 X방향과 일치하도록 입사된 광 빔을, 각 프리즘부(P1,P2,P3)에서 1회씩 합계 3회 반사하여 고속축(F) 방향이 Y방향과 일치하는 방향이 되도록 변환하여 방출하다. 즉, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(30)은 동일 평면(H1) 상의 Y방향으로 저속축이 정렬되도록 하여 입사된 각 광 빔(La,Lb,Lc …)을, 동일 평면 상의 Y방향으로 고속축(F)이 정렬되는 광 빔이 되도록 재배열한다. 또한, 상기 X방향, Y방향, Z방향은 서로 직교하는 방향이다. 도 6에 광 빔 재배열 광학시스템(30)을 Z축방향에서 바라본 도면[도 5(a)], Y축방향에서 바라본 도면[도 5(b)], 축방향에서 바라본 도면[도 5(c)]을 도시한다.
또한, 상기 광 빔을 반사하는 각 프리즘부(P1,P2,P3) 3개의 면에는 반사율 99.5% 이상의 고반사 코팅이 실시되고, 상기 광 빔의 입사면 및 방출면에는 반사율을 0.5% 이하로 억제하는 반사 방지 코팅이 실시되어 있다.
수렴 광학시스템(25)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 광 빔 재배열 광학시스템(30)으로부터 방출된 각 광 빔(La,Lb,Lc …)으로 이루어지는 전체 광 빔을, 고속축(F) 방향(여기서는 Y방향)의 폭이 좁게 되도록 수렴시키는 수렴 F 렌즈(26), 및 상기 전체 광 빔을, 저속축(S) 방향(여기서는 X방향)의 폭이 좁게 되도록 수렴시키는 수렴 S 렌즈(27)로 이루어지고, 각 광 빔(La,Lb,Lc …)을 광 파이버(40)의 코어부(41)의 끝면에 합파시킨다[도 4(b) 참조].
또한, 광 파이퍼(40)의 코어부(41)의 직경은 50㎛이고, 개구수(NA)는 0.2이다.
이어서, 상기 실시형태에 있어서의 작용에 관해서 설명한다.
반도체 레이저(11)로부터 방출된 각 광 빔(La,Lb,Lc …)은, 콜리메이팅 광학시스템(20)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면(H1) 상에 저속축(S)을 갖는 평행 광 빔으로 된다. 상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔(La,Lb,Lc …)은 프리즘 (31A,31B,31C …) 각각을 통해서 각 광 빔(La,Lb,Lc …)의 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된다(도 4 참조). 여기서, 서로 인접하는 광 빔끼리 간섭하는 일없이 광 빔의 재배열이 실시되어 각 광 빔이 서로 밀접 배치된 공간 이용효율이 높은 전체 광 빔이 생성된다.
광 빔 재배열 광학시스템(30)으로부터 방출된 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된 각 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔은 수렴 F 렌즈(26)를 통해서 고속축(F) 방향의 폭이 좁게 되도록 YZ평면에서 수렴됨과 아울러 수렴 S 렌즈(27)를 통해서 저속축(S) 방향으로 폭이 좁게 되도록 XZ평면에서 수렴되고, 광 파이버 (40)의 직경 50㎛의 코어부(41)에 입사된다.
여기서, 상기 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 고속축 방향으로 정렬되는 5개의 광 빔(La,Lb,Lc,Le)을 광 파이버(40)의 코어부(41)에 높은 결합효율로 결합시킬 수 있다.
상기에 의해 5개의 반도체 레이저(11A,11B,11C …)로부터 방출된 각 1W의 출력을 갖는 광 빔이 광 파이버(40)의 코어부(41)에 합파되고, 코어부(41)로부터 4.5W의 레이저광을 출력시킬 수 있다. 즉, 5개의 레이저 광 빔이 결합효율은 90%로광 파이버에 결합된다.
여기서, 상기 장치에 의한 합파의 성능에 관해서 설명한다.
◎ 고속축 방향의 합파의 성능[도 6(b) 참조]
수렴 F 렌즈(26)는 YZ평면에서 광 파이버와 동일하고, 개구수(NA)=0.2로 되어 있다. 즉, 콜리메이팅 광학시스템측으로부터 1광 빔당 NA=0.46정도의 넓힘각으로 각 광 빔(La,Lb,Lc …)이 입사되고, 이들 광 빔 5개가 NA=0.2의 광 파이버에 입사되도록 NA=0.2를 5분할함으로써 반도체 레이저(11)로부터 광 파이버(40)로의 광학시스템의 확대율은 0.46/(0.2/5) = 11.5배가 된다.
따라서, 수렴 F 렌즈(26)는 고속축 방향으로 11.5배의 확대율을 갖는 것이 되기 때문에 고속축 방향의 집점 거리(Ff)로서 34.5mm[즉, 3mm(각 콜리메이터 렌즈의 집점 거리)×11.5(배율) = 34.5mm]가 필요로 된다.
또한, 상기 고속축 방향의 집광에 있어서의 회절에 의한 광 빔의 흐려짐 (flur)(넓어짐)은 하기 식으로 주어진다.
△s =(4/π)×λ×Ff/Tf
여기서,
λ: 합파되는 광 빔의 파장
Ff: 수렴되는 측의 고속축 방향의 집점 거리
Tf: 전체 광 빔의 고속축 방향의 폭
따라서, 파장 λ=0.4㎛, Ff= 34.5mm, Tf= 3.1mm로서, 고속축 방향의 광 빔의 흐려짐(넓어짐)(△s)은 약 5.7㎛이 되고, 집광된 광 빔은 고속축 방향으로 11.5㎛(0.5㎛×11.5㎛+5.7㎛=11.5㎛)정도의 넓어짐을 갖는 것이 된다.
◎ 저속축 방향의 합파의 성능[도 6(a) 참조]
수렴 S 렌즈(27)는 XZ평면에서 광 파이버(40)와 동일하고, 개구수(NA)=0.2로 되어 있다. 즉, 콜리메이팅 광학시스템측으로부터 5개의 광 빔의 저속축(S)이 Y방향으로 겹쳐진 상태로 전체 광 빔이 되고, NA=0.2정도의 넓어짐각으로 입사되어 있다. 그 후, 상기 전체 광 빔은 NA=0.2의 광 파이버에 입사되므로 반도체 레이저 (11)로부터 광 파이버(40)로의 광학시스템의 확대율은 0.2/0.2=1배가 된다.
따라서, 수렴 S 렌즈(27)는 저속축 방향으로 1배의 확대율을 갖는 것이 되기 때문에 저속축 방향의 집점 거리(Fs)로서 3mm[즉, 3mm(각 콜리메이터 렌즈의 집점 거리)×1(배율) = 3mm]가 필요로 된다.
또한, 상기 저속축 방향의 집광에 있어서의 회절에 의한 광 빔의 흐려짐(넓어짐)은 하기 식으로 주어진다.
△s =(4/π)×λ×Fs/Ts
여기서,
λ: 합파되는 광 빔의 파장
Fs: 수렴되는 측의 저속축 방향의 집점 거리
Ts: 전체 광 빔의 저속축 방향의 폭
따라서, 파장 λ=0.4㎛, Fs= 3mm, Ts= 1.2mm로서, 저속축 방향의 광 빔의 흐려짐(넓어짐)(△s)은 약 1.3㎛이 되고, 집광된 광 빔은 저속축 방향으로 26.3㎛(25㎛+1.3㎛=26.3㎛)정도의 넓어짐을 갖는 것이 된다.
여기서, 광 파이버(40)의 코어부(41) 상에 합파된 5개의 광 빔은 단축방향의 폭(고속축 방향이고, Y방향인 폭)이 11.5㎛이고, 장축방향의 폭(저속축 방향이고, X방향인 폭)이 약 26.3㎛인 타원형상이 된다[도 4(b) 참조].
상기로부터 회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 고려하더라도 광 파이버의 끝면에 있어서 수렴되는 광 빔의 직경은 30㎛ 이하이고, 광 파이버의 코어부의 직경 (Dc)=50㎛에 대해서 작고, 높은 결합효율로 광 빔을 광 파이버에 결합시킬 수 있다.
또한, 레이저광 합파장치의 장치 사이즈를 결정하는 최대 요인으로서, 각 광학요소를 수용하기 위한 수용 용적이 중요하게 되지만 상기 레이저광 합파장치의 광 빔의 진행방향에 있어서의 치수는 콜리메이터 렌즈의 집점 거리가 3mm, 수렴 광학시스템의 집점 거리가 34.5mm이므로 그 외의 부품을 포함하더라도 장치 전체의 길이를 50mm 이내로 수용할 수 있어 소형화가 가능하다.
또한, 광 빔 재배열 광학시스템을 이하와 같은 구성으로 하여도 좋다. 도 7은 상기와 다른 광 빔 재배열 광학시스템의 개략적인 구성을 도시하는 평면도이고, 도 8은 상기 광 빔 재배열 광학시스템을 구성하는 개별 프리즘을 도시하는 사시도이고, 도 9는 광 빔이 재배열되어 합파되는 형태를 도시하는 도면이고, 도 9(a)는 각 광 빔이 광 빔 재배열 광학시스템에 입사되는 형태를 도시하는 도면이고, 도 9(b)는 각 광 빔이 광 빔 재배열 광학시스템으로부터 방출되는 형태를 도시하는 도면이고, 도 9(c)는 각 광 빔이 광 파이버에 합파되는 형태를 도시하는 도면이다.
도 7, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 광 빔 재배열 광학시스템(50)을구성하는 각 프리즘(51A,51B,51C …) 각각은 2개의 단순한 사각 기둥형상으로 이루어지는 사각 기둥 프리즘부(P11,P12)가 조합된 형상이고, 각 프리즘(51A,51B,51C …)이 저속축(S) 방향이 도면 중 Y방향과 일치하도록 입사된 광 빔을, 사각 기둥형상 프리즘부(P11,P12) 각각에서 1회씩 합계 2회 반사시켜 고속축(F) 방향이 Z방향과 일치하도록 변환하여 방출시킨다.
이로써, 반도체 레이저(11)로부터 방출되어 콜리메이팅 광학시스템(20)에 으해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축(S)을 갖는 평행 광 빔으로 변환된 각 광 빔(La,Lb,Lc …)은 각 프리즘(51A,51B,51C …)에 입사되고[도 9(a) 참조], 프리즘(51A,51B,51C …) 각각을 통해서 각 광 빔(La,Lb,Lc …)의 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열되어 각 프리즘(51A,51B,51C …)으로부터 방출된다 [도 9(b) 참조). 여기서, 서로 인접하는 광 빔끼리 간섭하는 일없이 광 빔의 재배열이 실시되어 밀접 배치된 광 빔으로 이루어지는 공간 이용효율이 높은 전체 광 빔이 생성된다.
광 빔 재배열 광학시스템(30)으로부터 방출된 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된 각 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔은 수렴 광학시스템(25)을 통해서 고속축(F) 방향의 폭이 좁게 되도록 수렴됨과 아울러 저속축(S) 방향으로도 폭이 좁게 되도록 수렴되고, 광 파이버(40)의 직경 50㎛의 코어부(41)에 입사되어 합파된다[도 9(c) 참조].
또한, 광 빔 재배열 광학시스템(50)으로의 광 빔의 입사방향(Z방향)과, 이 광 빔 재배열 광학시스템(50)으로부터의 광 빔의 방출방향이 서로 다른 방향(Y방향)으로 되기 때문에 각 프리즘(51A,51B,51C …) 각각의 입사면(55A,55B,55C …)의 Y방향(저속축(S) 방향)의 폭(Ns)[도 9(a) 참조]은 각 프리즘(51A,51B,51C …) 각각의 방출면(56A,56B,56C …)의 Z방향[고속축(F) 방향]의 폭(Nf)[도 9(b) 참조]으로 제한되는 일없이 정할 수 있고, 상기 각 입사면(55A,55B,55C …)에 입사하는 광 빔의 저속축(S) 방향의 폭과 상기 입사면(55A,55B,55C …)의 폭(Ns)을 개략 동등한 폭으로 할 수 있으므로 광 빔 재배열 광학시스템(50)에 입사되는 서로 인접하는 광 빔의 간격을 더더욱 좁게 할 수 있음으로써 레이저 블록이나 콜리메이터 렌즈의 치수를 Y방향으로 더욱 작게 할 수 있고, 레이저광 합파장치의 더나은 소형화가 가능하다.
이하, 레이저광 합파장치의 각종 실시예에 관해서 설명한다.
우선, 첫번째로 각 실시예 Ex1 ~ 실시예 Ex9에 있어서의 공통의 기능에 관해서 설명한다.
후술하는 도 10~도 26에 도시하는 바와 같이, 5개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(111B~112B, 및 115B~119B)과, 10개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(113B 및 114B)은 모두 레이저 블록마다 각 반도체 레이저 각각의 활성층이 동일 평면 상에 배치되어 각 반도체 레이저로부터 방출되었을 때의 각 광 빔은 동일 평면 상에 서로 평행한 저속축을 갖는 광 빔이 된다.
또한, 상기 각 반도체 레이저는 출력 1W, 발진 파장 400~420nm의 측면 발광형 질화물계 반도체 레이저이고, 고속축 방향의 발광폭(Df)=0.5㎛이고, 고속축 방향의 실질적인 개구수[NA(f)]는 0.46㎛이다. 또한, 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 레이저 블록(111B~112B)의 경우가 25㎛, 레이저 블록(113B~115B)의 경우가 30㎛, 레이저 블록(116B~119B)의 경우가 50㎛이고, 저속축 방향의 실질적인 개구수 [NA(s)]는 어느 경우에 있어서도 0.2이다.
또한, 이하의 설명에서 사용하는 「고속축의 방향」 및 「저속축의 방향」은 각 광 빔에 있어서의 저속축 및 고속축의 상태를 기준으로 하고 있다. 즉, 예컨대, 광 빔의 방향이 광축의 둘레로 회전한 경우는 「고속축의 방향」 및 「저속축의 방향」도 도면 중 X축, Y축 또는 Z축에 대해서 회전한 방향이 되므로 광로 중의 장소에 따라서 X축, Y축 및 Z축 각각의 방향과, 상기 고속축 방향 및 저속축 방향의 관계가 변한다.
또한, 도면 중 화살표 +X방향의 반대방향이 -X방향이고, 도면 중 화살표 +Y방향의 반대방향이 -Y방향이고, 도면 중 화살표 +Z방향의 반대방향이 -Z방향이다.
레이저 블록(111B~112B, 및 115B~119B)에 대응하여 배치된 콜리메이팅 광학시스템(111C~112C, 및 115C~119C)과, 레이저 블록(113B~114B)에 대응하여 배치된 콜리메이팅 광학시스템(113C~114C)은 절단형 렌즈이고, 모두 각 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔을, 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 서로 평행한 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 하는 것이다.
상기 각 콜리메이팅 광학시스템(111C~119C) 각각은 집점 거리 2.85mm, 개구수(NA)=0.6이다. 또한, 각 콜리메이팅 광학시스템에서 콜리메이트된 각 평행 광 빔의 단면형상은 고속축 방향의 폭이 2.6mm, 저속축 방향의 폭이 1.1mm인 타원형상이 된다.
광 빔 재배열 광학시스템(111R~119R) 각각은 상기 콜리메이팅 광학시스템 (111C~119C)을 통해서 평행 광 빔으로 된 각 광 빔을, 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 상기 각 광 빔의 고속축 방향(도면 화살표 F로 도시한다)을 변경하여 각 고속축이 서로 평행하게 되고, 또한, 동일 평면 상에 정렬되도록 하는 것이다. 광 빔 재배열 광학시스템(111R~119R)은 입사한 각 광 빔을 동일 평면 상에 서로 평행하게 고속축이 정렬되는 각 광 빔으로 재배열하여 방출한다.
또한, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(111R~119R) 각각은 직각 2등변 삼각 기둥형상의 삼각 기둥 프리즘부(Pt), 사각 기둥 투과부(Ps), 파장 합파용 이색ㆍ코팅막(dichroic coating film)(Cd), 편광 합파용 편광 코팅막(Cp) 등이 조합되어 구성된 것이다. 또한, 삼각 기둥 프리즘부(Pt) 중 광 빔을 반사하는 반사면(Sr)(상기 직각 2등변 삼각형상의 직각부의 능선에 대향하는 면)에는 반사율 99.5% 이상의 고반사 코팅이 실시되고, 광 빔의 입사면, 및 방출면이 되는 투과면(St)(상기 직각 2등변 삼각형상의 2개의 동일 길이의 변에 대응하는 면)에는 반사율을 0.5% 이하로 억제하는 반사 방지 코팅이 실시되어 있다.
상기 광 빔 재배열 광학시스템(111R~119R)으로부터 방출된 동일 평면 상에 서로 평행한 고속축이 5개 정렬되는 각 광 빔을 통하는 수렴 광학시스템 (111F~119F)은 모두 고속축이 서로 평행하게 되도록 정렬되어 입사한 각 광축으로 이루어지는 전체 광 빔을 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜서 대응하는 광 파이버(111L~119L) 각각에 입사시키는 것이다.
수렴 광학시스템(111F~119F) 각각은 상기 수렴 재배열 광학시스템(111R~119R) 각각으로부터 방출된 각 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을, 고속축 방향(여기서는 Y방향)의 폭이 좁게 되도록 수렴시키는 원주 렌즈(cylindrical lens)인 수렴 F 렌즈(111Ff~119Ff) 각각, 및 상기 전체 광 빔을, 저속축 방향(여기서는 X방향)의 폭이 좁게 되도록 수렴시키는 원주 렌즈인 수렴 S 렌즈 (111Fs~119Fs) 각각으로 구성된 것이고, 각 광 빔을 광 파이버(111L~119L) 각각의 코어부 끝면에 입사시켜 합파시키는 것이다.
각 광 파이버(111L~119L)에 광이 입사할 때의 실질적인 개구수(NA)는 모두 0.22이고, 광 파이버(111L~112L)의 코어부의 지름은 50㎛, 광 파이버(113L~119L)의 코어부의 지름은 60㎛이다.
또한, 도 27(a)는 실시예 Ex1, 실시예 Ex2, 실시예 Ex6, 실시예 Ex7, 실시예 Ex8, 실시예 Ex9의 각 실시예에 있어서 각 수렴 광학시스템 (111F,112F,116F,117F,118F,119F)에 입사할 때의 각 광 빔의 상태를 각 수렴 광학시스템측으로부터 광축방향으로 바라본 도면이고, 도 27(b)는 실시예 Ex3에 있어서 수렴 광학시스템(113F)에 입사할 때의 각 광 빔의 상태를 상기 수렴 광학시스템 (113F)측으로부터 광축방향으로 바라본 도면이고, 도 27(c)는 실시예 Ex4에 있어서 수렴 광학시스템(114F)에 입사할 때의 각 광 빔의 상태를 상기 수렴 광학시스템 (114F)측으로부터 광축방향으로 바라본 도면이고, 도 27(d)는 실시예 Ex5에 있어서 수렴 광학시스템(115F)으로부터 방출되는 각 광 빔의 상태를 상기 수렴 광학시스템 (115F)측으로부터 광축방향으로 바라본 도면이다.
<실시예 Ex1>
도 10은 실시예 Ex1의 레이저광 합파장치(101)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 10(a)는 상기 레이저광 합파장치의 평면도이고, 도 10(b)는 상기 레이저광 합파장치의 정면도이고, 도 11은 광 빔 재배열 광학시스템의 개별 프리즘부의 구성을 도시하는 사시도이다.
실시예 Ex1의 레이저광 합파장치(101)는 상기 5개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(111B)과, 상기 콜리메이팅 광학시스템(111C)과, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(111R)과, 상기 수렴 광학시스템(111F)과, 상기 광 파이버(111L)를 구비하고 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 레이저 블록(111B)에 배치된 5개의 반도체 레이저의 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 25㎛, 수렴 광학시스템(111F)의 고속축 방향의 집점 거리는 30mm, 저속축 방향의 집점 거리는 2.85mm, 광 파이버(111L)의 코어지름은 50㎛이다.
광 빔 재배열 광학시스템(111R)은 상기 도 3에서 설명한 3개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)가 조합되어 구성된 개별 프리즘부인 개별 프리즘부(111p)를, 콜리메이팅 광학시스템(111C)을 통한 5개의 각 광 빔에 대응시켜 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에 1개씩 배치하여 이루어지는 것이다.
레이저 블록(111B)에 배치된 반도체 레이저로부터 도면 중 화살표 +Z방향으로 방출된 5개의 각 광 빔(Lz)은, 콜리메이팅 광학시스템(111C)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 한다. 상기 평행 광 빔이 되어 도면 중 화살표 +Z방향으로 전파하는 각 광 빔(Lz)은 광 빔 재배열광학시스템(111R)의 5개의 개별 프리즘부(111p) 각각을 통해서 각 광 빔(Lz)의 고속축이 서로 평행하게 되며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된다. 여기서, 서로 인접하는 광 빔끼리 간섭하는 일없이 광 빔의 재배열이 실시되어 각 광 빔이 서로 밀접 배치된 공간 이용효율이 높은 전체 광 빔이 생성된다.
또한, +Z방향으로 전파하여 개별 프리즘부(111p)의 제 1 삼각 기둥 프리즘부 (Pt)에 입사한 광 빔은 +X방향으로 향하도록 반사되어 제 2 삼각 기둥 프리즘부 (Pt)에 입사하고, 또한, 상기 광 빔은 제 2 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에서 -Y방향으로 향하도록 반사되어 제 3 삼각 기둥 프리즘에 입사하고, 그 후, 제 3 삼각 기둥 프리즘에서 +Z방향으로 향하도록 반사된다.
광 빔 재배열 광학시스템(111R)으로부터 도면 중 화살표 Z방향으로 향하여 방출된 고속축이 서로 평행하며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된 각 광 빔(Lz)으로 이루어지는 전체 광 빔[도 27(a) 참조]은 광 빔 F 렌즈(111Ff)를 통해서 고속축 방향의 폭이 좁게 되도록 YZ평면에서 수렴됨과 아울러 수렴 S 렌즈(111Fs)를 통해서 저속축 방향으로 폭이 좁게 되도록 XZ평면에서 수렴되고, 광 파이버(111L)의 코어부에 입사한다.
여기서, 광 파이버(111L)의 50㎛의 지름을 갖는 코어부의 끝면에 수렴한 상기 전체 광 빔의 집광 스폿 사이즈는 광학시스템의 확대율로부터 계산한 개략적인 값(회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 무시한)이고, 고속축 방향의 지름이 5㎛, 저속축 방향의 지름이 25㎛이 된다. 이와 같이 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 각광 빔(Lz)으로 이루어지는 전체 광 빔을 광 파이버(111L)에 높은 결합효율, 예컨대, 결합효율 90%로 결합시킬 수 있다.
<실시예 Ex2>
도 12는 실시예 Ex2의 레이저광 합파장치(102)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 12(a)는 레이저광 합파장치의 평면도이고, 도 12(b)는 상기 레이저광 합파장치의 정면도이고, 도 13은 광 빔 재배열 광학시스템의 개별 프리즘부의 구성으로 도시하는 사시도이다.
실시예 Ex2의 레이저광 합파장치(102)는 -Y방향으로 향하여 광 빔을 방출하는 5개의 반도체 레이저가 배치된 상기 레이저 블록(112B)과, 상기 콜리메이팅 광학시스템(112C)과, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(112R)과, 상기 수렴 광학시스템 (112F)과, 상기 광 파이버(112L)를 구비하고 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 레이저 블록(112B)에 배치된 5개의 반도체 레이저의 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 25㎛, 수렴 광학시스템(112F)의 고속축 방향의 집점 거리는 30mm, 저속축 방향의 집점 거리는 2.85mm, 광 파이버(112L)의 코어지름은 50㎛이다.
광 빔 재배열 광학시스템(112R)은 2개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)가 조합되어 구성된 개별 프리즘부(112p)를, 콜리메이팅 광학시스템(112C)을 통한 5개의 각 광 빔에 대응시켜 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에 1개씩 배치하여 이루어지는 것이다.
레이저 블록(112B)에 배치된 반도체 레이저로부터 -Y방향으로 방출된 5개의각 광 빔(Lz)은 콜리메이팅 광학시스템(112C)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 하여 -Y방향으로 향하여 방출된다. 상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔(Lz)은 광 빔 재배열 광학시스템(112R)의 5개의 개별 프리즘부(112p) 각각에 입사하고, 각 광 빔(Lz)의 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열되고, +Z방향으로 향하여 방출된다. 여기서, 서로 인접하는 광 빔끼리 간섭하는 일없이 광 빔의 재배열이 실시되어 각 광 빔이 서로 밀접 배치된 공간 이용효율이 높은 전체 광 빔이 생성된다.
또한, -Y방향으로 전파하여 개별 프리즘부(112p)의 제 1 삼각 기둥 프리즘부 (Pt)에 입사한 광 빔은 +X방향으로 향하도록 반사되어 제 2 삼각 기둥 프리즘부 (Pt)에 입사하고, 또한, 상기 광 빔은 제 2 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에서 +Z방향으로 향하도록 반사된다.
광 빔 재배열 광학시스템(112R)으로부터 방출된 고속축이 서로 평행하며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된 각 광 빔(Lz)으로 이루어지는 전체 광 빔[도 27(a) 참조]은 수렴 F 렌즈(112Ff)을 통해서 고속축 방향의 폭이 좁게 되도록 YZ평면에서 수렴됨과 아울러 수렴 S 렌즈(112Fs)를 통해서 저속축 방향으로 폭이 좁게 되도록 XZ평면에서 수렴되고, 광 파이버(112L)의 코어부에 입사한다.
여기서, 광 파이버(112L)의 50㎛의 지름을 갖는 코어부의 끝면에 수렴된 상기 전체 광 빔의 집광 스폿 사이즈는 광학시스템의 확대율로부터 계산한 개략적인 값(회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 무시한)이고, 고속축 방향의 지름이 5㎛, 저속축 방향의 지름이 25㎛이 된다. 이와 같이 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 각 광 빔(Lz)으로 이루어지는 전체 광 빔을 광 파이버(112L)에 높은 결합효율, 예컨대, 결합효율 90%로 결합시킬 수 있다.
<실시예 Ex3>
도 14는 실시예 Ex3의 레이저광 합파장치(103)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 14(a)는 레이저광 합파장치의 평면도이고, 도 14(b)는 상기 레이저광 합파장치의 정면도이다.
실시예 Ex3의 레이저광 합파장치(103)는 +Z방향으로 향하여 광 빔을 방출하는 상기 10개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(113B)과, 상기 콜리메이팅 광학시스템(113C)과, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(113R)과, 상기 수렴 광학시스템 (113F)과, 상기 광 파이버(113L)를 구비하고 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 레이저 블록(113B)에 배치된 10개의 반도체 레이저의 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 30㎛, 수렴 광학시스템(113F)의 고속축 방향의 집점 거리는 60mm, 저속축 방향의 집점 거리는 2.85mm, 광 파이버(113L)의 코어지름은 60㎛이다.
광 빔 재배열 광학시스템(113R)은 상기 도 3 및 도 10에서 설명한 3개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)가 조합되어 구성된 개별 프리즘부인 개별 프리즘부(113p)를, 콜리메이팅 광학시스템(113C)을 통한 10개의 각 광 빔에 대응시켜 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에 1개씩 배치하여 이루어지는 것이다.
레이저 블록(113B)에 배치된 반도체 레이저로부터 +Z방향으로 향하여 방출된10개의 각 광 빔(Lz)은 콜리메이팅 광학시스템(113C)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 한다. 상기 평행 광 빔이 되어 +Z방향으로 향하여 방출된 각 광 빔(Lz)은 상기 실시예 Ex1과 마찬가지로 광 빔 재배열 광학시스템(113R)의 10개의 개별 프리즘부(113p) 각각을 통해서 각 광 빔(Lz)의 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열되어 +Z방향으로 향하여 방출된다. 여기서, 서로 인접하는 광 빔끼리 간섭하는 일없이 광 빔의 재배열이 실시되어 각 광 빔이 서로 밀접 배치된 공간 이용효율이 높은 전체 광 빔이 생성된다.
광 빔 재배열 광학시스템(113R)으로부터 방출된 고속축이 서로 평행하며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된 각 광 빔(Lz)으로 이루어지는 전체 광 빔[도 27(b) 참조]은 수렴 F 렌즈(113Ff)을 통해서 고속축 방향의 폭이 좁게 되도록 YZ평면에서 수렴됨과 아울러 수렴 S 렌즈(113Fs)를 통해서 저속축 방향으로 폭이 좁게 되도록 XZ평면에서 수렴되고, 광 파이버(113L)의 60㎛의 지름을 갖는 코어부에 입사한다.
여기서, 광 파이버(113L)의 코어부 끝면에 수렴된 상기 전체 광 빔의 집광 스폿 사이즈는 광학시스템의 확대율로부터 계산한 개략적인 값(회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 무시한)이고, 고속축 방향의 지름이 10㎛, 저속축 방향의 지름이 30㎛이 된다. 이와 같이 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 각 광 빔(Lz)으로 이루어지는 전체 광 빔을 광 파이버(113L)에 높은 결합효율, 예컨대, 결합효율 90%로 결합시킬 수 있다.
<실시예 Ex4>
도 15는 실시예 Ex4의 레이저광 합파장치(104)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 15(a)는 레이저광 합파장치의 평면도이고, 도 15(b)는 상기 레이저광 합파장치의 정면도이고, 도 16은 광 빔 재배열 광학시스템의 제 1 개별 프리즘부의 구성을 도시하는 사시도이고, 도 17은 광 빔 재배열 광학시스템의 제 2 개별 프리즘부의 구성을 도시하는 사시도이다.
실시예 Ex4의 레이저광 합파장치(104)는 +Z방향으로 향하여 광 빔을 방출하는 상기 10개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(114B)과, 상기 콜리메이팅 광학시스템(114C)과, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(114R)과, 상기 수렴 광학시스템 (114F)과, 상기 광 파이버(114L)를 구비하고 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 레이저 블록(114B)에 배치된 10개의 반도체 레이저 각각의 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 30㎛, 수렴 광학시스템(114F)의 고속축 방향의 집점 거리는 30mm, 저속축 방향의 집점 거리는 5.9mm, 광 파이버(114L)의 코어지름은 60㎛이다.
광 빔 재배열 광학시스템(114R)은 상기 도 16에 도시하는 바와 같이, 4개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)가 조합되어 구성된 5개의 각 제 1 개별 프리즘부(114p1)를, 도 17에 도시하는 바와 같이, 1개의 사각 기둥 투과부(Ps)와, 이 사각 기둥 투과부(Ps)를 양측으로부터 끼는 2개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)가 조합되어 구성된 5개의 각 제 2 개별 프리즘부(114p2)를 구비하고 있다. 제 1 개별 프리즘부(114p1)는 도 3 또는 도 11에 도시한 개별 프리즘부와 1개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)를 조합시킨 것이다.
각 제 1 개별 프리즘부(114p1)는 콜리메이팅 광학시스템(114C)을 통한 5개의 각 광 빔에 대응시켜 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에 1개씩 배치되어 있다. 각 제 2의 개별 프리즘부(114p2)는 콜리메이팅 광학시스템(114C)을 통한 상기와는 다른 나머지 5개의 각 광 빔에 대응시켜 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에 1개씩 배치되어 있다.
레이저 블록(114B)에 배치된 각 반도체 레이저로부터 +Z방향으로 향하여 방출된 10개의 각 광 빔(Lz)은 콜리메이팅 광학시스템(114C)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 하고, +Z방향으로 향하여 방출된다. 상기 평행 광 빔이 된 10개의 광 빔 중 5개의 광 빔(Lz1)은 광 빔 재배열 광학시스템(114R)의 각 개별 프리즘부(114p1)의 상기 도 3 또는 도 11에 도시한 3개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)로 이루어지는 부분을 통해서 각 광 빔(Lz1)의 고속축이 서로 평행하게 되며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된다.
한편, 상기 콜리메이팅 광학시스템(114C)에 의해 +Z방향으로 향하여 방출된 상기 5개의 광 빔(Lz1)과는 다른 나머지 5개의 각 광 빔(Lz2)은 광 빔 재배열 광학시스템(114R)의 각 개별 프리즘부(114p2) 각각을 통해서 각 광 빔(Lz2)의 고속축이 서로 평행하게 되며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열되고, -Y방향으로 향하여 방출된다.
즉, 개별 프리즘부(114p2)는 +Z방향으로 전파하는 광 빔(Lz2)을 제 2 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에 입사시켜 +X방향으로 향하도록 반사시키고, 이 반사한 광빔(Lz2)을 사각 기둥 투과부(Ps)를 통해서 제 2 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에 입사시켜서 이 제 2 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에서 -Y방향으로 향하도록 반사한다. 상기 개별 프리즘부(114p2)로부터 -Y방향으로 향하여 방출된 각 광 빔(Lz2)은 개별 프리즘부(114p1) 중 상기 도 3 또는 도 11에 도시한 3개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)로 이루어지는 부분과는 다른 나머지 1개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에서 반사되어 +Z방향으로 향하여 방출된다.
도 16에 도시하는 바와 같이, +Z방향으로 향하여 방출된 상기 광 빔(Lz1과 Lz2)은 X방향의 위치가 서로 다른 것이 된다.
이와 같이 하여 서로 인접하는 광 빔끼리 간섭하는 일없이 광 빔의 재배열이 실시되어 각 광 빔이 서로 밀접 배치된 공간 이용효율이 높은 전체 광 빔이 생성된다.
상기 재배열된 5개의 광 빔(Lz1)과 광 빔(Lz2)으로 이루어지는 전체 광 빔은 [도 29(c) 참조] 수렴 F 렌즈(114Ff)를 통해서 고속축 방향의 폭이 좁게 되도록 YZ평면에서 수렴됨과 아울러 수렴 S 렌즈(114Fs)를 통해서 저속축 방향으로 폭이 좁게 되도록 XZ평면에서 수렴되고, 광 파이버(114L)의 코어부에 입사한다.
여기서, 광 파이버(114L)의 60㎛의 지름을 갖는 코어부의 끝면에 수렴된 상기 전체 광 빔의 집광 스폿 사이즈는 광학시스템의 확대율로부터 계산한 개략적인 값(회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 무시한)이고, 고속축 방향의 지름이 5㎛, 저속축 방향의 지름이 60㎛이 된다. 이와 같이 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 각광 빔(Lz1 및 Lz2)으로 이루어지는 전체 광 빔을 광 파이버(114L)에 높은 결합효율, 예컨대, 결합효율 90%로 결합시킬 수 있다.
<실시예 Ex5>
도 18은 실시예 Ex5의 레이저광 합파장치(105)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 18(a)는 상기 레이저광 합파장치의 평면도이고, 도 18(b)는 상기 레이저광 합파장치의 정면도이고, 도 18(c)는 상기 레이저광 합파장치의 좌측면도이고, 도 19는 광 빔 재배열 광학시스템의 제 1 개별 프리즘부의 구성을 도시하는 사시도이고, 도 20은 광 빔 재배열 광학시스템의 제 2 개별 프리즘부의 구성을 도시하는 사시도이다.
실시예 Ex5의 레이저광 합파장치(105)는 상기 각각 5개의 반도체 레이저가 배치된 서로 대향하는 제 1 레이저 블록(115B1) 및 제 레이저 블록(115B2)과, 상기 레이저 블록(115B1,115B2) 각각에 대응시켜 배치된 2개의 콜리메이팅 광학시스템 (115C1,115C2)과, 콜리메이팅 광학시스템(115C1,115C2) 각각을 통한 광 빔을 재배열하는 상기 광 빔 재배열 광학시스템(115R)과, 상기 수렴 광학시스템(115F)과, 상기 광 파이버(115L)를 구비하고 있다. 또한, 제 1 레이저 블록(115B1)은 -Y방향으로 향하여 광 빔을 방출하는 것이고, 제 2 레이저 블록(115B2)은 +Y방향으로 향하여 광 빔을 방출하는 것이다.
또한, 상기한 바와 같이, 2개의 레이저 블록(115B1,115B2) 각각에 배치된 반도체 레이저의 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 30㎛, 수렴 광학시스템(115F)의 고속축 방향의 집점 거리는 30mm, 저속축 방향의 집점 거리는 5.9mm, 광 파이버(115L)의코어지름은 60㎛이다.
광 빔 재배열 광학시스템(115R)은 상기 도 19에 도시하는 바와 같이, 1개의 사각 기둥 투과부(Ps)와, 이 사각 기둥 투과부(Ps)를 양측으로부터 끼는 2개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)가 조합되어 구성된 5개의 각 개별 프리즘부(115p1)와, 도 20에 도시하는 바와 같이, 2개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)가 조합되어 구성된 5개의 각 개별 프리즘부(115p2)를 구비하고 있다.
각 개별 프리즘부(115p1)는 한쪽의 레이저 블록(115B1)으로부터 방출되고, 콜리메이팅 광학시스템(115C1)을 통한 5개의 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에 1개씩 배치되어 있다. 각 개별 프리즘부(115p2)는 레이저 블록(115B2)으로부터 방출되고, 콜리메이팅 광학시스템(115C2)을 통한 상기와는 다른 5개의 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에 1개씩 배치되어 있다.
레이저 블록(115B1)에 배치된 각 반도체 레이저로부터 -Y방향으로 향하여 방출된 5개의 각 광 빔(Lz1)은 콜리메이팅 광학시스템(115C1)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 한다. 상기 평행 광 빔이 되고, -Y방향으로 향하여 방출된 5개의 광 빔(Lz1)은 광 빔 재배열 광학시스템 (115R)의 각 개별 프리즘부(115p1)에 입사하고, 2회 반사되어 각 광 빔(Lz1)의 고속축이 서로 평행하게 되며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열되고, +Z방향으로 방출된다.
즉, 개별 프리즘부(115p1)는 -Y방향으로 전파하는 광 빔(Lz1)을 제 1 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에 입사시켜서 +X방향으로 향하도록 반사시키고, 이 반사한 광빔(Lz2)을 사각 기둥 투과부(Ps)를 통해서 제 2 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에 입사시키고, 이 제 2 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에서 +Z방향으로 향하도록 반사한다.
한편, 레이저 블록(115B2)에 배치된 각 반도체 레이저로부터 +Y방향으로 방출된 5개의 각 광 빔(Lz2)은 콜리메이팅 광학시스템(115C2)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 한다. 상기 평행 광 빔이 된 5개의 각 광 빔(Lz2)은 광 빔 재배열 광학시스템(115R)의 각 개별 프리즘부 (115p2)에서 2회 반사되어 고속축이 서로 평행하게 되며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열되어 +Z방향으로 향하여 방출된다.
즉, 개별 프리즘부(115p2)는 +Y방향으로 전파하는 광 빔(Lz2)을 제 1 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에 입사시켜 +X방향으로 향하도록 반사시키고, 이 반사한 광 빔 (Lz2)을 제 2 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에 입사시켜서 이 제 2 삼각 기둥 프리즘부 (Pt)에서 +Z방향으로 향하도록 반사한다.
도 27에 도시하는 바와 같이, +Z방향으로 향하여 방출된 상기 광 빔(Lz1과 Lz2)은 X방향의 위치가 서로 다르고, Y방향으로 1개의 광 빔분 어긋난 상태로 정렬하는 것으로 된다.
상기 각 개별 프리즘부(115p1)로부터 방출된 5개의 광 빔(Lz1)과, 상기 각 개별 프리즘부(115p2)로부터 방출된 5개의 광 빔(Lz2)으로 이루어지는 전체 광 빔은 수렴 F 렌즈(115Ff)를 통해서 고속축 방향의 폭이 좁게 되도록 YZ평면에서 수렴됨과 아울러 수렴 S 렌즈(115Fs)를 통해서 저속축 방향으로 폭이 좁게 되도록 XZ평면에서 수렴되고, 광 파이버(115L)의 코어부에 입사한다.
여기서, 광 파이버(115L)의 60㎛의 지름을 갖는 코어부의 끝면에 수렴된 상기 전체 광 빔의 집광 스폿 사이즈는 광학시스템의 확대율로부터 계산한 개략적인 값(회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 무시한)이고, 고속축 방향의 지름이 5㎛, 저속축 방향의 지름이 60㎛이 된다. 이와 같이 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 각 광 빔(Lz1 및 Lz2)으로 이루어지는 전체 광 빔을 광 파이버(115L)에 높은 결합효율, 예컨대, 결합효율 90%로 결합시킬 수 있다.
<실시예 Ex6>
도 21은 실시예 Ex6의 레이저광 합파장치(106)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 21(a)는 상기 레이저광 합파장치의 평면도이고, 도 21(b)는 상기 레이저광 합파장치의 정면도이다.
상기 실시예 Ex6의 레이저광 합파장치(106)는 상기 실시예 Ex1의 레이저광 합파장치(101)와 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 주 광학부(116M)를 구비함과 아울러 이 주 광학부(116M)에 추가로 부 광학부(116S)를 구비하고 있다.
이 부 광학부(116S)는 상기 주 광학부(116M)에 배치되어 있는 복수의 반도체 레이저와는 다른 타 반도체 레이저와, 주 광학부(116S)에서의 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔이 광 파이버에 입사하기까지의 각 광 빔의 광로 중에 상기 다른 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 편광 합파시키는 편광 합파수단을 갖는 것이고, 부 광학부(116S)에 배치된 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 주 광학부(116M)에 배치된 상기 광 파이버에 입사시키는 것이다.
주 광학부(116M)는 상기 레이저 블록(116B)인 +Z방향으로 향하여 광 빔을 방출하는 5개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(116B1)과, 상기 콜리메이팅 광학시스템(116C)인 콜리메이팅 광학시스템(116C1)과, 상기 광 빔 재배열 광학시스템 (116R)인 광 빔 재배열 광학시스템(116R1)과, 상기 수렴 광학시스템(116F)과, 상기 광 파이버(116L)를 구비하고 있다.
또한, 상기 주 광학부(116M)의 레이저 블록(116B1), 콜리메이팅 광학시스템 (116C1), 광 빔 재배열 광학시스템(116R1), 수렴 광학시스템(116F), 및 광 파이버 (116L) 각각은 실시예 Ex1의 레이저광 합파장치(101)의 레이저 블록(111B), 콜리메이팅 광학시스템(111C), 광 빔 재배열 광학시스템(111R), 수렴 광학시스템(111F), 및 광 파이버(111L) 각각과 대응하는 것이다.
부 광학부(116S)는 상기 레이저 블록(116B)인 +Z방향으로 향하여 광 빔을 방출하는 5개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(116B2)과, 상기 콜리메이팅 광학시스템(116C)인 콜리메이팅 광학시스템(116C2)과, 상기 광 빔 재배열 광학시스템 (116R)인 광 빔 재배열 광학시스템(116R2)과, 1/2λ 파장판(116λ)과, 편광 빔 스플리터(116P)를 구비하고 있다.
상기 콜리메이팅 광학시스템(116C2), 광 빔 재배열 광학시스템(116R2), 1/2λ파장판(116λ), 및 편광 빔 스플리터(116P)로 구성되는 편광 합파수단(116G)은 레이저 블록(116B2)의 5개의 반도체 레이저로부터 방출된 5개의 광 빔 각각을, 상기 레이저 블록(116B1)으로부터 방출되어 광 파이버(116L)에 입사하는 주 광학부 (116M)의 각 광 빔에 합파시키는 것이다.
여기서는 상기 편광 합파수단(116G)의 편광 빔 스플리터(116P)가 주 광학부 (116M)의 광 빔 재배열 광학시스템(116R1)과 수렴 광학시스템(116F) 사이에 배치되어 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 레이저 블록(116B1) 및 레이저 블록(116B2)에 배치된 5개의 반도체 레이저 각각의 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 50㎛, 수렴 광학시스템(116F)의 고속축 방향의 집점 거리는 30mm, 저속축 방향의 집점 거리는 2.85mm, 광 파이버(116L)의 코어지름은 60㎛이다.
실시예 Ex1의 광 빔 재배열 광학시스템(111R)과 마찬가지의 구성을 이루는 광 빔 재배열 광학시스템(116R1) 및 광 빔 재배열 광학시스템(116R2) 각각은 도 11에 도시하는 개별 프리즘부(111p)와 마찬가지의 개별 프리즘부를 주 광학부(116M) 및 부 광학부(116S)에 있어서의 5개의 각 광 빔에 대응시켜 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에 1개씩 배치하여 이루어지는 것이다.
이어서, 주 광학부(116M)를 전파하는 광 빔(Lz1)의 광로에 부 광학부(116S)를 전파하는 각 광 빔(Lz2)을 합파시키는 작용에 관해서 설명한다.
레이저 블록(116B1)에 배치된 반도체 레이저로부터 +Z방향으로 방출된 5개의 각 광 빔(Lz1)은 콜리메이팅 광학시스템(116C1)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 하고, +Z방향으로 향하여 방출된다. 상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔(Lz1)은 광 빔 재배열 광학시스템(116R1)의 5개의 개별 프리즘부 각각을 통해서 각 광 빔(Lz1)의 고속축이 서로 평행하게 되며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된다. 여기서, 서로 인접하는 광 빔(Lz1)끼리 간섭하는 일없이 광 빔의 재배열이 실시되어 각 광 빔이 서로 밀접 배치된 공간 이용효율이 높은 전체 광 빔이 생성된다.
또한, +Z방향으로 전파하여 광 빔 재배열 광학시스템(116R1)에 입사한 광 빔은 Lz1, 이 광 빔 재배열 광학시스템(116R1)으로부터 +Z방향으로 향하여 방출되고, 편광 빔 스플리터(116P)에 입사하여 빔 스플리터 면(BS1)을 투과하고, 이 편광 빔 스플리터(116P)로부터 +Z방향으로 향하여 방출된다.
편광 빔 스플리터(116P)로부터 방출된, 고속축이 서로 평행하며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된 각 광 빔(Lz1)으로 이루어지는 전체 광 빔은 수렴 광학시스템(116F)에 입사하고, 수렴 F 렌즈(116Ff)를 통해서 고속축 방향의 폭이 좁게 되도록 YZ평면에서 수렴됨과 아울러 수렴 S 렌즈(116Fs)를 통해서 저속축 방향으로 폭이 좁게 되도록 XZ평면에서 수렴되고, 광 파이버(116L)의 코어부에 입사한다.
한편, 부 광학부(116S)에서는, 레이저 블록(116B2)에 배치된 다른 5개의 반도체 레이저로부터 +Y방향으로 향하여 방출된 5개의 각 광 빔(Lz2)은 콜리메이팅 광학시스템(116C2)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 한다. 상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔(Lz2)은 광 빔 재배열 광학시스템(116R2)의 5개의 개별 프리즘부 각각을 통해서 각 광 빔(Lz2)의 고속축이 서로 평행하게 되며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열된다. 여기서, 서로 인접하는 광 빔끼리 간섭하는 일없이 광 빔의 재배열이 실시되어 각 광 빔이 서로 밀접 배치된 공간 이용효율이 높은 전체 광 빔이 생성된다.
광 빔 재배열 광학시스템(116R2)으로부터 +Y방향으로 향하여 방출된 각 광빔(Lz2)은 1/2λ파장판(116λ)을 통해서 편광방향이 90도 회전되고, 1/2λ파장판 (116λ)으로부터 +Y방향으로 향하여 방출된다.
또한, 상기 1/2λ파장판(116λ)을 통한 각 광 빔의 광축이 상기 광 빔 재배열 광학시스템(116R2)에 의해서 재배열된 각 광 빔(Lz)의 광축과 동일 평면 상에 정렬되고, 또한, 서로 직교하도록 상기 부 광학부(116S)는 구성되어 있다.
1/2λ파장판(116λ)으로부터 +Y방향으로 향하여 방출된 광 빔(Lz2)은 편광 빔 스플리터(116P)에 입사하고, 빔 스플리터 면(BS1)에서 반사되어 +Z방향으로 향한다. 또한, 상기 편광 빔 스플리터(116P)에서 반사된 +Z방향으로 향하는 각 광 빔 (Lz2) 각각은 레이저 블록(116B1)으로부터 방출된 +Z방향으로 향하는 각 광 빔 (Lz1) 각각과 동일 광로를 통해서 광 파이버(116L)에 입사한다. 또한, 상기 편광 빔 스플리터(116P)로부터 방출되는 광 빔(Lz1)의 편광방향과 광 빔(Lz2)의 편광방향은 방위가 90도 어긋나 있다.
여기서, 광 파이버(116L)의 60㎛의 지름을 갖는 코어부의 끝면에 수렴된 상기 10개의 수렴으로 이루어지는 전체 광 빔의 집광 스폿 사이즈는 광학시스템의 확대율로부터 계산한 개략적인 값(회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 무시한)이고, 고속축 방향의 지름이 5㎛, 저속축 방향의 지름이 50㎛이 된다. 이와 같이 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 각 광 빔(Lz)으로 이루어지는 전체 광 빔을 광 파이버 (116L)에 높은 결합효율, 예컨대, 결합효율 90%로 결합시킬 수 있다.
<실시예 Ex7>
도 22는 실시예 Ex7의 레이저광 합파장치(107)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 22(a)는 상기 레이저광 합파장치의 평면도이고, 도 22(b)는 상기 레이저광 합파장치의 정면도이고, 도 23은 광 빔 재배열 광학시스템의 확대도이고, 도 23(a)는 광 빔 재배열 광학시스템의 개별 프리즘부의 사시도이고, 도 23(b)는 광 빔 재배열 광학시스템의 개별 프리즘부에 있어서 서로 다른 방향으로부터 입사한 광 빔을 편광 합파하는 형태를 도시하는 도면이다.
상기 실시예 Ex7의 레이저광 합파장치(107)는 상기 실시예 Ex6의 레이저광 합파장치(106)의 주 광학부(116M)와 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 주 광학부 (117M)를 구비함과 아울러 이 주 광학부(116M)에 추가로 상기 실시예 Ex6에 있어서의 부 광학부(116S)의 기능과 마찬가지의 기능을 갖는 부 광학부(117S)를 구비하고, 부 광학부(117S)에 배치된 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 주 광학부 (117M)에 배치된 상기 광 파이버에 입사시키는 것이다. 상기 실시예 Ex6의 레이저광 합파장치(106)와 마찬가지의 구성이나 기능을 갖는 것에 관해서는 설명을 생략한다.
부 광학부(117S)는 +Y방향으로 향하여 광 빔을 방출하는 5개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(117B)인 레이저 블록(117B2)과, 상기 콜리메이팅 광학시스템(117C)인 콜리메이팅 광학시스템(117C2)과, 1/2λ파장판(117λ)과, 편광 빔 스플리터를 겸용하는 광 빔 재배열 광학시스템(117R2)을 구비하고 있다.
상기 콜리메이팅 광학시스템(117C2), 1/2λ파장판(117λ), 및 광 빔 재배열 광학시스템(117R2)으로 구성되는 편광 합파수단(117G)은 레이저 블록(117B2)의 5개의 반도체 레이저로부터 방출된 5개의 광 빔 각각을 상기 레이저 블록(117B1)으로부터 방출되어 광 파이버(117L)에 입사하는 주 광학부(117M)에 있어서의 각 광 빔에 합파시키는 것이다.
여기서는 상기 부 광학부(117S)의 광 빔 재배열 광학시스템(117R2)이 주 광학부(117M)의 광 빔 재배열 광학시스템(117R1)과 수렴 광학시스템(117F) 사이에 배치되어 있다.
또한, 레이저 블록(117B1) 및 레이저 블록(117B2)에 배치된 5개의 반도체 레이저의 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 50㎛, 수렴 광학시스템(117F)의 고속축 방향의 집점 거리는 30mm, 저속축 방향의 집점 거리는 2.85mm, 광 파이버(117L)의 코어지름은 60㎛이다.
상기 부 광학부(117S)의 광 빔 재배열 광학시스템(117R2)은, 도 23(a)(b)에 도시하는 바와 같이, 편광 합파용 편광 코팅막(Cp)과 3개의 삼각 기둥 프리즘부 (Pt)가 조합되어 구성된 5개의 각 개별 프리즘부(117p)로 이루어진다. 즉, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(117R2)은 상기 편광 코팅막(Cp)을 2개의 삼각 기둥 프리즘부 (Pt) 사이에 끼워 이루어지는 빔 스플리터부와 이 빔 스플리터부에서 합파시키는 광 빔을 도입하기 위한 1개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)로 구성되어 있다.
상기 광 빔 재배열 광학시스템(117R2)은 주 광학부(117M)의 광 빔 재배열 광학시스템(117R1)으로부터 +Z방향으로 향하여 방출된 각 광 빔(Lz1)을 상기 빔 스플리터부에 투과시켜서 상기 광 빔 재배열 광학시스템(117R2)으로부터 +Z방향으로 향하여 방출한다. 한편, 부 광학부(117S)의 1/2λ파장판(117λ)을 통해서 +Z방향으로향하는 광 빔(Lz2)은 상기 1개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에 입사하고, +X방향으로 향하여 반사되고, 또한, 상기 빔 스플리터부에 입사하여 편광 코팅막(Cp)에서 +Z방향으로 향하여 반사되어서 상기 광 빔(Lz1)이 통하는 주 광학부(117M)의 광로에 합파된다. 또한, 상기 빔 스플리터부로부터 방출되는 광 빔(Lz1)의 편광방향과 광 빔 (Lz2)의 편광방향은 방위가 90도 어긋나 있다.
이로써, 주 광학부(117M)를 전파하는 광 빔(Lz1)의 광로에 부 광학부(117S)를 전파하는 각 광 빔(Lz2)이 합파된다. 합파된 각 광 빔(Lz1 및 Lz2)으로 이루어지는 전체 광 빔[도 27(a) 참조]은 수렴 광학시스템(117F)을 통해서 광 파이버 (117L)의 코어부에 입사한다.
여기서, 광 파이버(117L)의 60㎛의 지름을 갖는 코어부의 끝면에 수렴된 상기 10개의 수렴으로 이루어지는 전체 광 빔의 집광 스폿 사이즈는 광학시스템의 확대율로부터 계산한 개략적인 값(회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 무시한)이고, 고속축 방향의 지름이 5㎛, 저속축 방향의 지름이 50㎛이 된다. 이와 같이 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 각 광 빔(Lz)으로 이루어지는 전체 광 빔을 광 파이버 (117L)에 높은 결합효율, 예컨대, 결합효율 90%로 결합시킬 수 있다.
<실시예 Ex8>
도 24는 실시예 Ex8의 레이저광 합파장치(108)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 24(a)는 상기 레이저광 합파장치의 평면도이고, 도 24(b)는 상기 레이저광 합파장치의 정면도이다.
실시예 Ex8의 레이저광 합파장치(108)는 상기 실시예 Ex6의 레이저광 합파장치(106)의 주 광학부(116M)와 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 주 광학부(118M)를 구비함과 아울러 이 주 광학부(118M)에 추가로 부 광학부(118S)를 구비하고 있다.
상기 부 광학부(118S)는 주 광학부(118M)에 배치되어 있는 복수의 반도체 레이저와는 다른 타 반도체 레이저와, 주 광학부(118S)에 있어서의 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔이 광 파이버에 입사하기까지의 각 광 빔의 광로 중에 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 파장 합파시키는 파장 합파수단을 갖는 것이고, 부 광학부(118S)에 배치된 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 주 광학부(118M)에 배치된 상기 광 파이버에 입사시키는 것이다. 또한, 실시예 Ex6의 레이저광 합파장치(106)와 마찬가지의 구성이나 기능을 갖는 것에 관해서는 설명을 생략한다.
부 광학부(118S)는 370nm의 파장의 광 빔(Lz2)을 주 광학부(118M)를 통하는 410nm의 파장의 광 빔(Lz1)에 합파되기 위한 제 1 합파부와, 450nm의 파장의 광 빔(Lz3)을 주 광학부(118M)를 통하는 410nm의 파장의 광 빔(Lz1) 및 상기 370nm의 파장의 광 빔(Lz2)에 합파시키기 위한 제 2 합파부를 구비하고 있다.
제 1 합파부는 370nm의 파장의 광 빔(Lz2)을 방출하는 5개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(118B2)과, 이 레이저 블록(118B2)으로부터 방출된 광 빔 (Lz2)을 콜리메이트하는 콜리메이팅 광학시스템(118C2)과, 콜리메이팅 광학시스템 (118C2)을 통한 각 광 빔(Lz2)을 재배열하는 광 빔 재배열 광학시스템(118R2)과, 410nm의 파장의 광 빔을 통하고, 370nm의 파장의 광을 반사하는 이색ㆍ빔 스플리터(dichroicㆍbeam splitter)(118D2)를 구비하고 있다.
제 2 합파부는 450nm의 파장의 광 빔을 방출하는 5개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(118B3)과, 이 레이저 블록(118B3)으로부터 방출된 광 빔(Lz3)을 콜리메이트하는 콜리메이팅 광학시스템(118C3)과, 콜리메이팅 광학시스템(118C3)을 통한 각 광 빔(Lz3)을 재배열하는 광 빔 재배열 광학시스템(118R3)과, 370nm의 파장의 광 및 410nm의 파장의 광을 통하고, 450nm의 파장의 광을 반사하는 이색ㆍ빔 스플리터(118D3)를 구비하고 있다.
상기 콜리메이팅 광학시스템(118C2), 광 빔 재배열 광학시스템(118R2) 및 이색ㆍ빔 스플리터(118D2)로 구성되는 파장 합파수단(118G2)은 레이저 블록(118B2)으로부터 방출된 5개의 광 빔(Lz2) 각각을 상기 레이저 블록(118B1)으로부터 방출되어 광 파이버(118L)에 입사하는 주 광학부(118M)에 있어서의 각 광 빔(Lz1)에 합파시키는 것이다.
상기 콜리메이팅 광학시스템(118C3), 광 빔 재배열 광학시스템(118R3) 및 이색ㆍ빔 스플리터(118D3)로 구성되는 파장 합파수단(118G3)은 레이저 블록(118B3)으로부터 방출된 5개의 광 빔(Lz3) 각각을 상기 주 광학부(118M)을 통해서 각 광 빔 (Lz1) 및 각 광 빔(Lz2)에 합파시키는 것이다.
여기서는 상기 부 광학부(118S)의 레이저 블록(118B2)과 레이저 블록(118B3)이 주 광학부(118M)의 광 빔 재배열 광학시스템(118R1)과 수렴 광학시스템(118F) 사이에 배치되어 있다.
또한, 레이저 블록(118B1), 레이저 블록(118B2), 및 레이저 블록(118B3) 각각에 배치된 5개의 반도체 레이저의 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 50㎛, 수렴 광학시스템(118F)의 고속축 방향의 집점 거리는 30mm, 저속축 방향의 집점 거리는 2.85mm, 광 파이버(118L)의 코어지름은 60㎛이다.
상기 부 광학부(118S)의 광 빔 재배열 광학시스템(118R2), 및 광 빔 재배열 광학시스템(118R3) 각각은 실시예 Ex1의 광 빔 재배열 광학시스템(111R)과 마찬가지의 구성을 이루는 광 빔 재배열 광학시스템(118R1)과 마찬가지의 것이고, 도 11에 도시하는 개별 프리즘부(111p)와 마찬가지의 개별 프리즘부를, 5개의 각 광 빔에 대응시켜 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에 1개씩 배치하여 이루어지는 것이다.
이어서, 주 광학부(118M)를 전파하는 광 빔(Lz1)의 광로에 부 광학부(118S)의 제 1 합파부를 전파하는 각 광 빔(Lz3) 및 제 2 합파부를 전파하는 각 광 빔 (Lz3)을 합파시키는 작용에 관해서 설명한다.
레이저 블록(118B1)에 배치된 반도체 레이저로부터 +Z방향으로 향하여 방출된 5개의 각 광 빔(Lz1)은 콜리메이팅 광학시스템(118C1)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 한다. 상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔(Lz1)은 광 빔 재배열 광학시스템(118R1)의 5개의 개별 프리즘부 각각을 통해서 각 광 빔(Lz1)의 고속축이 서로 평행하게 되며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열되고, +Z방향으로 향하여 방출된다. 여기서, 서로 인접하는 광 빔끼리 간섭하는 일없이 광 빔의 재배열이 실시되어 각 광 빔이 서로 밀접 배치된 공간 이용효율이 높은 전체 광 빔이 생성된다.
광 빔 재배열 광학시스템(118R1)으로부터 +Z방향으로 향하여 방출된 광 빔 (Lz1)은 이색 면(dichroic surface)(DS2)을 투과하여 이색ㆍ빔 스플리터(118D2)로부터 방출되고, 이색 면(DS3)을 투과하여 이색ㆍ빔 스플리터(118D3)로부터 방출된 후, 파장 410nm의 각 광 빔(Lz1)으로 이루어지는 전체 광 빔은 수렴 광학시스템 (118F)에 입사하고, 수렴 F 렌즈(118Ff)를 통해서 고속축 방향의 폭이 좁게 되도록 YZ평면에서 수렴됨과 아울러 수렴 S 렌즈(118Fs)를 통해서 저속축 방향으로 폭이 좁게 되도록 XZ평면에서 수렴되고, 광 파이버(118L)의 코어부에 입사한다.
한편, 부 광학부(118S)에서는, 레이저 블록(118B2)에 배치된 다른 5개의 반도체 레이저로부터 +Y방향으로 향하여 방출된 5개의 370nm의 각 광 빔(Lz2)은 콜리메이팅 광학시스템(118C2)에 의해 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 한다. 상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔(Lz2)은 광 빔 재배열 광학시스템(118R2)의 5개의 개별 프리즘부 각각을 통해서 각 광 빔(Lz2)의 고속축이 서로 평행하게 되며 동일 평면 상에 정렬되도록 재배열되고, +Y방향으로 향하여 방출된다.
또한, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(118R2)으로부터 방출된 각 광 빔(Lz2)의 광축이 상기 광 빔 재배열 광학시스템(118R1)에 의해서 재배열된 각 광 빔(Lz)의 광축과 동일 평면 상에 정렬되고, 또한, 서로 직교하도록 상기 부 광학부(118S)의 제 1 합파부는 구성되어 있다.
상기 재배열되어 광 빔 재배열 광학시스템(118R2)으로부터 +Y방향으로 방출된 각 광 빔(Lz2)은 이색ㆍ빔 스플리터(118D2)의 이색 면(Dc2)에서 반사되고, 각광 빔(Lz1) 각각과 동일 광로를 통해서 이색ㆍ빔 스플리터(118D3)에 입사한 후, 수렴 광학시스템(118F)을 통해서 광 파이버(118L)의 코어부에 입사한다.
레이저 블록(118B3)에 배치된 5개의 반도체 레이저로부터 +Y방향으로 향하여 방출된 5개의 450nm의 각 광 빔(Lz3)도 상기와 마찬가지로 콜리메이팅 광학시스템 (118C3), 광 빔 재배열 광학시스템(118R3)을 통해서 재배열되고, +Y방향으로 향하여 방출된다.
또한, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(118R3)으로부터 방출된 각 광 빔(Lz3)의 광축이 상기 광 빔 재배열 광학시스템(118R3)에 의해서 재배열된 각 광 빔(Lz1)의 광축과 동일 평면 상에 정렬되고, 또한, 서로 직교하도록 상기 부 광학부(118S)의 제 2 합파부는 구성되어 있다.
상기 재배열되어 광 빔 재배열 광학시스템(118R3)으로부터 +Y방향으로 방출된 각 광 빔(Lz3)은 이색ㆍ빔 스플리터(118D3)의 이색 면(Dc3)에서 반사되고, 상기 각 광 빔(Lz1) 및 각 광 빔(Lz2) 각각과 동일 광로를 통하고[도 27(a) 참조], 수렴 광학시스템(118F)에서 수렴되어 광 파이버(118L)에 입사한다.
여기서, 광 파이버(118L)의 60㎛의 지름을 갖는 코어부의 끝면에 수렴된 상기 5개의 수렴으로 이루어지는 전체 광 빔의 집광 스폿 사이즈는 광학시스템의 확대율로부터 계산한 개략적인 값(회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 무시한)이고, 고속축 방향의 지름이 5㎛, 저속축 방향의 지름이 50㎛이 된다. 이와 같이 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 각 광 빔(Lz1), 각 광 빔(Lz2) 및 각 광 빔(Lz3)으로 이루어지는 전체 광 빔을 광 파이버(118L)에 높은 결합효율, 예컨대, 결합효율 90%로 결합시킬 수 있다.
<실시예 Ex9>
도 25는 실시예 Ex9의 레이저광 합파장치(109)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 25(a)는 상기 레이저광 합파장치의 평면도이고, 도 25(b)는 상기 레이저광 합파장치의 정면도이고, 도 26은 광 빔 재배열 광학시스템의 확대도이고, 도 26(a)는 광 빔 재배열 광학시스템의 개별 프리즘부의 사시도이고, 도 26(b)는 광 빔 재배열 광학시스템의 개별 프리즘부에 있어서 서로 다른 방향으로부터 입사한 광 빔을 파장 합파하는 형태를 도시하는 도면이다.
상기 실시예 Ex9의 레이저광 합파장치(109)는 상기 실시예 Ex8의 레이저광 합파장치(108)의 주 광학부(118M)과 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 주 광학부 (119M)를 구비함과 아울러 이 주 광학부(119M)에 추가로 상기 실시예 Ex8에 있어서의 부 광학부(118S)의 기능과 마찬가지의 기능을 갖는 부 광학부(119S)를 구비하고, 부 광학부(119S)에 배치된 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 주 광학부 (119M)에 배치된 상기 광 파이버에 입사시키는 것이다. 상기 실시예 Ex8의 레이저광 합파장치(108)와 마찬가지의 구성이나 기능을 갖는 것에 관해서는 설명을 생략한다.
부 광학부(119S)의 제 1 합파부는 370nm의 파장의 광 빔을 +Y방향으로 향하여 방출하는 5개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(119B2)과, 콜리메이팅 광학시스템(119C2)과, 410nm의 파장의 광 빔을 통하고, 370nm의 파장의 광을 반사하는 이색ㆍ빔 스플리터를 겸용하는 광 빔 재배열 광학시스템(119R2)을 구비하고 있다.
상기 콜리메이팅 광학시스템(119C2), 및 광 빔 재배열 광학시스템(119R2)으로 구성되는 파장 합파수단(119G2)은 레이저 블록(119B2)의 5개의 반도체 레이저로부터 방출된 5개의 광 빔 각각을 상기 레이저 블록(119B1)으로부터 방출되어 광 파이버(119L)에 입사하는 주 광학부(119M)에 있어서의 각 광 빔에 합파시키는 것이다.
여기서는 상기 부 광학부(119S)의 광 빔 재배열 광학시스템(119R2), 및 후술하는 광 빔 재배열 광학시스템(119R3)이 주 광학부(119M)의 광 빔 재배열 광학시스템(119R1)과 수렴 광학시스템(119F) 사이에 배치되어 있다.
또한, 레이저 블록(119B1), 레이저 블록(119B2), 및 후술하는 레이저 블록 (119B3) 각각에 배치된 5개의 반도체 레이저의 저속축 방향의 발광폭(Ds)은 50㎛, 수렴 광학시스템(119F)의 고속축 방향의 집점 거리는 30mm, 저속축 방향의 집점 거리는 2.85mm, 광 파이버(119L)의 코어지름은 60㎛이다.
상기 부 광학부(119S)의 광 빔 재배열 광학시스템(119R2)은, 도 26에 도시하는 바와 같이, 파장 합파용 이색ㆍ코팅막(Cd)과 3개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)가 조합되어 구성된 5개의 각 개별 프리즘부(119p)로 이루어진다. 즉, 상기 광 빔 재배열 광학시스템(119R2)은 상기 이색ㆍ코팅막(Cd)을 2개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt) 사이에 끼워 이루어지는 이색ㆍ빔 스플리터부와 이 이색ㆍ빔 스플리터부에 있어서 합파시키는 광 빔을 도입하기 위한 1개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)로 구성되어 있다.
광 빔 재배열 광학시스템(119R2)은 주 광학부(119M)의 광 빔 재배열 광학시스템(119R1)으로부터 +Z방향으로 향하여 방출된 각 광 빔(Lz1)을 상기 이색ㆍ빔 스플리터부에 투과시켜 상기 광 빔 재배열 광학시스템(119R2)으로부터 +Z방향으로 향하여 방출시킨다. 한편, 부 광학부(119S)의 제 1 합파부에 있어서 콜리메이팅 광학시스템(119C2)을 통해서 +Y방향으로 향하는 광 빔(Lz2)은 상기 1개의 삼각 기둥 프리즘부(Pt)에 입사하고, +X방향으로 향하여 반사하고, 또한, 상기 이색ㆍ빔 스플리터부에 입사하여 이색ㆍ코팅막(Cd)에서 +Z방향으로 향하여 반사되어 상기 광 빔(Lz1)이 통하는 주 광학부(119M)의 광로와 동일 광로를 전파한다.
이로써, 주 광학부(119M)를 전파하는 광 빔(Lz1)의 광로에 부 광학부(119S)를 전파하는 각 광 빔(Lz2)이 합파된다.
부 광학부(119S)의 제 2 합파부는 450nm의 파장의 광 빔을 +Y방향으로 향하여 방출하는 5개의 반도체 레이저가 배치된 레이저 블록(119B3)과, 콜리메이팅 광학시스템(119C3)과, 370nm 및 410nm의 파장의 광을 투과시키고, 450nm의 광을 반사하는 이색ㆍ빔 스플리터를 겸용하는 광 빔 재배열 광학시스템(119R3)을 구비하고 있다.
이 제 2 합파부의 작용은 상기 제 1 합파부와 마찬가지이고, 광 빔 재배열 광학시스템(119R3)의 이색ㆍ빔 스플리터부를 통해서 +Y방향으로 향하는 광 빔(Lz1 및 Lz2)에 대해서 레이저 블록(119B3)으로부터 방출되고, 콜리메이팅 광학시스템 (119C3)을 통해서 이색ㆍ빔 스플리터부에서 반사시킨 광 빔(Lz3)을 합파시킨다.
이로써, 각 광 빔(Lz1,Lz2 및 Lz3)으로 이루어지는 전체 광 빔[도 27(a) 참조]은 수렴 광학시스템(119F)을 통해서 광 파이버(119L)의 코어부에 입사한다.
여기서, 광 파이버(119L)의 60㎛의 지름을 갖는 코어부의 끝면에 수렴된 상기 15개의 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔의 집광 스폿 사이즈는 광학시스템의 확대율로부터 계산한 개략적인 값[회절에 의한 광 빔의 흐려짐을 무시한]으로, 고속축 방향의 지름이 5㎛, 저속축 방향의 지름이 50㎛이 된다. 이와 같이 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔은 저속축 방향에 비해서 고속축 방향으로 품질 좋게 집중할 수 있으므로 상기 각 광 빔(Lz1,Lz2 및 Lz3)으로 이루어지는 전체 광 빔을 광 파이버(119L)에 높은 결합효율, 예컨대, 결합효율 90%로 결합시킬 수 있다.
또한, 상기 레이저광 합파장치는 반도체 레이저의 실장 배치, 절단형 콜리메이터 렌즈의 콜리메이트 기능, 및 광 빔 재배열 광학시스템의 광 빔 재배열 기능, 수렴 광학시스템의 광 빔 수렴 기능 등의 최적화에 의해 본 출원인에 의해 이미 제안되어 있는 특허문헌(예컨대, 일본 특허 출원 2002-287640, 일본 특허 출원 2002-201979) 등에 기재되어 있는 스택형(stack type)(고속축 방향으로 반도체 레이저를 적층한 구조)을 갖는 광 파이버ㆍ레이저(레이저광 합파장치)에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저광 합파장치에 있어서의 합파 개수는 5개로 한정하는 것은 아니고, 합파 개수는 2개 이상 중 어떤 수가 선택되어도 좋다.
본 발명의 레이저광 합파장치는 복수의 반도체 레이저로부터 방출되고, 서로평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 된 각 광 빔을, 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 각 광 빔의 고속축 방향을 변경하여 각 고속축을 동일 평면 상에 정렬하고, 이 고속축이 동일 평면 상에 정렬된 각 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜 광 파이버에 입사시키도록 한 것이므로 각 광 빔의 간격이 접근한 상태에 있어서 각 광 빔의 고속축 방향을 변경하는 경우에 있어서 각 광 빔의 고속축 방향의 변경에 필요한 공간의 간섭을 방지할 수 있으므로 각 광 빔의 서로의 간격을 좁게 할 수 있고, 각 광 빔 간의 간격의 넓음에 의한 레이저광의 이용효율의 저하를 생기게 하는 일없이 광 빔 전체를 높은 결합효율로 광 파이버에 입사시킬 수 있음과 아울러 장치 사이즈의 증대를 억제할 수 있다.
본 발명의 레이저광 합파장치는 복수의 반도체 레이저가 각 반도체 레이저 각각의 활성층이 동일 평면 상에 정렬되도록 배치된 레이저 블록과, 상기 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔을, 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 하는 콜리메이팅 광학시스템과, 각 광 빔마다 배치된 복수의 프리즘으로 이루어지고, 평행 광 빔으로 된 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 각 광 빔의 고속축 방향을 변경하여 각 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 하는 광 빔 재배열 광학시스템과, 상기 고속축이 동일 평면 상에 정렬된 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜 광 파이버에 입사시키는 수렴 광학시스템을 구비하고 있으므로 장치 사이즈의 증대를 억제하고, 또한, 레이저광의 이용효율을 저하시키는 일없이 광 빔 전체를 높은 결합효율로 합파시킬 수 있다.
즉, 광 빔 재배열 광학시스템이 각 광 빔마다 배치된 복수의 프리즘으로 이루어지므로 이들 프리즘을, 예컨대, 단순한 삼각 기둥형상 프리즘의 조합 등으로 구성할 수 있으므로 고반사 코팅을 용이하게 실시할 수 있고, 또한, 프리즘 내에서의 반사 회수도 적게 할 수 있으므로(예컨대, 3회 이하) 광 빔의 전파 광로 중에 있어서의 광량 손실을 적게 할 수 있음과 아울러 평행 광 빔으로 된 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 광 빔 재배열을 행하는 것이므로 각 광 빔의 간격을 접근시킨 상태로 각 프리즘에 각 광 빔을 입사시키거나 각 프리즘으로부터 각 광 빔을 방출시킬 수 있으므로 장치 사이즈를 증대시키는 것도 없다. 또한, 각 광 빔의 간격을 접근시켜 각 프리즘에 입사시키는 것은 상기 공간 이용효율(η)을 크게 하게 되고, 상기 식(1)에 있어서의 배율(M)을 저하시킬 수 있으므로 레이저광의 이용효율을 저하시키는 일없이 광 빔 전체를 높은 결합효율로 합파시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저광 합파장치는 특히, 파장 450nm 이하의 파장을 가지는 레이저광을 합파할 때에 현저한 효과를 거둘 수 있다. 왜냐하면 광 빔 재배열 광학시스템을 단순한 형상의 조합에 의한 제작이 용이한 구조로 할 수 있으므로 상기 광 빔 재배열 광학시스템에 있어서의 레이저광을 반사시키는 반사면에 단파장 영역의 광을 높은 반사율로 반사시키는 고반사 코팅막을 용이하게 형성할 수 있음으로써 상기 레이저광 합파장치를 고출력 레이저장치로서 불가결한, 레이저광에 대한 높은 투과율 특성을 갖는 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 레이저광 합파장치를, 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔과 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 편광 합파시키는 편광 합파수단, 또는, 파장 합파시키는 파장 합파수단을 구비하도록 하고, 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 광 파이버에 입사시키도록 하면 광 파이버 중에 입사시켜 합파시킬 수 있는 레이저광의 파워를 더욱 높일 수 있다.

Claims (5)

  1. 복수의 반도체 레이저로부터 방출되고, 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 된 각 광 빔을, 상기 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 각 광 빔의 고속축 방향을 변경하여 각 고속축을 동일 평면 상에 정렬하고, 상기 고속축이 동일 평면 상에 정렬된 각 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 상기 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜 광 파이버에 입사시키는 것을 특징으로 하는 레이저광 합파장치.
  2. 복수의 반도체 레이저가 이 반도체 레이저 각각의 활성층이 동일 평면 상에 정렬되도록 배치된 레이저 블록;
    상기 복수의 반도체 레이저로부터 방출된 각 광 빔을, 서로 평행한 광축을 가지며 동일 평면 상에 저속축을 갖는 평행 광 빔으로 하는 콜리메이팅 광학시스템;
    상기 평행 광 빔으로 된 각 광 빔의 전파방향에 있어서의 서로 다른 위치에서 상기 각 광 빔의 고속축 방향을 변경하여 각 고속축이 동일 평면 상에 정렬되도록 하는, 상기 각 광 빔마다 배치된 복수의 프리즘으로 이루어지는 광 빔 재배열 광학시스템; 및
    상기 고속축이 동일 평면 상에 정렬된 광 빔으로 이루어지는 전체 광 빔을 상기 저속축 및 고속축 방향으로 수렴시켜 광 파이버에 입사시키는 수렴 광학시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저광 합파장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 콜리메이팅 광학시스템은 절단형 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이저광 합파장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 복수의 반도체 레이저와는 다른 타 반도체 레이저와, 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔이 상기 광 파이버에 입사하기까지의 상기 광 빔의 광로 중에 있어서 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔과 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 편광 합파시키는 편광 합파수단을 더 구비하고, 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 상기 광 파이버에 입사시키는 것을 특징으로 하는 레이저광 합파장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 복수의 반도체 레이저와는 다른 타 반도체 레이저와, 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔이 상기 광 파이버에 입사하기까지의 상기 광 빔의 광로 중에 있어서 상기 복수의 반도체 레이저에 의해서 방출된 광 빔과 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 파장 합파시키는 파장 합파수단을 더 구비하고, 상기 타 반도체 레이저로부터 방출된 광 빔을 상기 광 파이버에 입사시키는 것을 특징으로 하는 레이저광 합파장치.
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Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6956701B1 (en) * 2004-04-26 2005-10-18 Infocus Corporation Method and apparatus for combining light paths of multiple colored light sources through a common integration tunnel
US7002164B2 (en) * 2003-01-08 2006-02-21 Intel Corporation Source multiplexing in lithography
GB0403865D0 (en) * 2004-02-20 2004-03-24 Powerlase Ltd Laser multiplexing
US20060114572A1 (en) * 2004-12-01 2006-06-01 Fujifilm Electronic Imaging Ltd. Optical radiation generation apparatus and method
JP2007017925A (ja) * 2005-06-07 2007-01-25 Fujifilm Holdings Corp 合波レーザ光源
US7286308B2 (en) * 2005-08-11 2007-10-23 Northrop Grumman Corporation Laser diode bar beam reformatting prism array
US7768708B1 (en) * 2006-02-03 2010-08-03 Raytheon Company Light source having spatially interleaved light beams
US20070268572A1 (en) * 2006-05-20 2007-11-22 Newport Corporation Multiple emitter coupling devices and methods with beam transform system
US7830608B2 (en) * 2006-05-20 2010-11-09 Oclaro Photonics, Inc. Multiple emitter coupling devices and methods with beam transform system
US7680170B2 (en) * 2006-06-15 2010-03-16 Oclaro Photonics, Inc. Coupling devices and methods for stacked laser emitter arrays
US7866897B2 (en) * 2006-10-06 2011-01-11 Oclaro Photonics, Inc. Apparatus and method of coupling a fiber optic device to a laser
US20090122272A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Silverstein Barry D Projection apparatus using solid-state light source array
CN101933202B (zh) * 2007-12-17 2013-05-29 奥兰若光电公司 激光发射器模块及装配的方法
CN107085288B (zh) 2008-05-08 2020-03-24 贰陆激光企业有限责任公司 高亮度二极管输出方法和装置
US8220931B2 (en) 2009-07-07 2012-07-17 Eastman Kodak Company Etendue reduced stereo projection using segmented disk
WO2011091170A2 (en) 2010-01-22 2011-07-28 Oclaro Photonics, Inc. Homogenization of far field fiber coupled radiation
JP5068332B2 (ja) * 2010-02-16 2012-11-07 三菱電機株式会社 レーザビーム装置
DE102010038571A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Jenoptik Laser Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Strahlformung
DE102010038572A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Jenoptik Laser Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Strahlformung
CN102055127B (zh) * 2010-11-26 2012-11-14 山西飞虹激光科技有限公司 带防反射装置的保偏光纤激光器
US8644357B2 (en) 2011-01-11 2014-02-04 Ii-Vi Incorporated High reliability laser emitter modules
US8848753B2 (en) * 2011-01-20 2014-09-30 Dilas Diode Laser Inc. Spatially combined laser assembly and method of combining laser beams
JP5930454B2 (ja) * 2011-10-25 2016-06-08 富士フイルム株式会社 光源装置
WO2014034428A1 (ja) * 2012-08-29 2014-03-06 株式会社フジクラ 導光装置、製造方法、及び、ｌｄモジュール
JP5717714B2 (ja) 2012-12-27 2015-05-13 株式会社フジクラ 合波装置、合波方法、及び、ｌｄモジュール
JP5597288B1 (ja) 2013-07-31 2014-10-01 株式会社フジクラ Ｌｄモジュール
DE102013112502B4 (de) * 2013-11-13 2022-05-05 Focuslight (Hai Ning) Optoelectronics Co., LTD Verfahren und Anordnung zur Symmetrisierung eines Poynting-Fehlers eines aus mindestens zwei Strahlenbündeln durch Strahlumlenkung zusammengesetzten Laserstrahls
JP5767684B2 (ja) * 2013-11-15 2015-08-19 株式会社フジクラ 導光装置、製造方法、及び、ｌｄモジュール
TWI512334B (zh) * 2013-11-28 2015-12-11 Delta Electronics Inc 光源系統及顯示裝置
JP5781188B1 (ja) * 2014-03-26 2015-09-16 株式会社フジクラ 導光装置、製造方法、及び、ｌｄモジュール
WO2015155895A1 (ja) * 2014-04-11 2015-10-15 株式会社島津製作所 レーザダイオードの駆動回路及びレーザ装置
US20150309235A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Sharp Kabushiki Kaisha Optical apparatus, light source apparatus, and vehicle
JP6093388B2 (ja) * 2015-03-17 2017-03-08 株式会社フジクラ 合波装置、合波装置の製造方法、及び、ｌｄモジュール
JP6406093B2 (ja) * 2015-03-27 2018-10-17 セイコーエプソン株式会社 光源装置、照明装置およびプロジェクター
US10761276B2 (en) 2015-05-15 2020-09-01 Nlight, Inc. Passively aligned crossed-cylinder objective assembly
WO2017143089A1 (en) 2016-02-16 2017-08-24 Nlight, Inc. Passively aligned single element telescope for improved package brightness
WO2017161334A1 (en) 2016-03-18 2017-09-21 Nlight, Inc. Spectrally multiplexing diode pump modules to improve brightness
JP2016137309A (ja) * 2016-04-22 2016-08-04 富士フイルム株式会社 光源装置
CN105929495B (zh) * 2016-07-11 2018-01-09 山西傲维光视光电科技有限公司 多光纤激光光源耦合***
CN105974534B (zh) * 2016-07-14 2018-01-12 北京凯普林光电科技股份有限公司 一种光纤耦合装置
CN106099634B (zh) * 2016-08-01 2018-11-30 华中科技大学 一种碟片固体激光放大器
US20190162975A1 (en) * 2016-08-26 2019-05-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Laser module
CN106443906A (zh) * 2016-09-22 2017-02-22 苏州长光华芯光电技术有限公司 基于宏通道冷却的激光列阵光纤耦合装置及其耦合方法
JP6316899B2 (ja) 2016-10-17 2018-04-25 ファナック株式会社 レーザ発振器
JP6814887B2 (ja) 2016-12-23 2021-01-20 エヌライト，インコーポレーテッド 低コスト光ポンプレーザパッケージ
EP3602702B1 (en) * 2017-03-27 2023-06-07 Nlight, Inc. Beam offset plate for optically offsetting one or more laser beams
US10763640B2 (en) 2017-04-24 2020-09-01 Nlight, Inc. Low swap two-phase cooled diode laser package
JP7069677B2 (ja) * 2017-12-12 2022-05-18 株式会社島津製作所 発光装置
EP3750218A4 (en) 2018-02-06 2021-11-03 Nlight, Inc. DIODE LASER DEVICE WITH FAC LENS BEAM STEERING OUTSIDE THE PLANE
JP7021833B2 (ja) * 2018-05-17 2022-02-17 三菱電機株式会社 レーザ装置
KR102045476B1 (ko) * 2018-06-28 2019-11-15 옵티시스 주식회사 광 커넥터
CN113260890B (zh) * 2018-12-13 2024-06-11 索尼集团公司 光学连接器、光缆和电子设备
CN112034478A (zh) * 2019-06-03 2020-12-04 北醒（北京）光子科技有限公司 一种激光雷达及其测距方法
DE102019210041B4 (de) * 2019-07-08 2021-02-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optische Vorrichtung für eine mehrkanalige optomechanische Adressiereinheit
CN110429475A (zh) * 2019-07-30 2019-11-08 山东海富光子科技股份有限公司 一种高功率中红外光纤耦合量子级联激光器
DE112021004166T5 (de) * 2020-08-05 2023-06-29 Panasonic Holdings Corporation Halbleiterlaservorrichtung
CN115343811A (zh) * 2022-04-21 2022-11-15 讯芸电子科技(中山)有限公司 蝶型封装光收发器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5513201A (en) 1993-04-30 1996-04-30 Nippon Steel Corporation Optical path rotating device used with linear array laser diode and laser apparatus applied therewith
DE19511593C2 (de) 1995-03-29 1997-02-13 Siemens Ag Mikrooptische Vorrichtung
US6028722A (en) 1996-03-08 2000-02-22 Sdl, Inc. Optical beam reconfiguring device and optical handling system for device utilization
US6377410B1 (en) * 1999-10-01 2002-04-23 Apollo Instruments, Inc. Optical coupling system for a high-power diode-pumped solid state laser
US6407870B1 (en) * 1999-10-28 2002-06-18 Ihar Hurevich Optical beam shaper and method for spatial redistribution of inhomogeneous beam
JP2002202442A (ja) 2000-11-06 2002-07-19 Fuji Photo Film Co Ltd 合波レーザー光源および露光装置

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