特開 2022-108399 半導体レーザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022108399

(43)【公開日】2022-07-26

(54)【発明の名称】半導体レーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/14 20060101AFI20220719BHJP

   H01S 5/022 20210101ALI20220719BHJP

【ＦＩ】

H01S5/14

H01S5/022

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021003362

(22)【出願日】2021-01-13

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 「高輝度・高効率次世代レーザー技術開発／次々世代加工に向けた新規光源・要素技術開発／高効率加工用ＧａＮ系高出力・高ビーム品質半導体レーザーの開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】山口 秀雄

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173AB46

5F173AR14

5F173AR58

5F173MC12

5F173MD07

5F173MD65

5F173ME54

5F173MF02

5F173MF13

5F173MF23

5F173MF27

5F173MF29

5F173MF33

5F173MF39

5F173MF40

(57)【要約】

【課題】ビーム品質及び光軸が安定化された出射光を出射できる半導体レーザ装置等を提供する。
【解決手段】半導体レーザ装置１は、外部共振器を備える半導体レーザ装置１であって、複数の光を出射する複数の光増幅部と、複数の光が入射され、複数の光が１つの光路上を伝搬するように複数の光を出射する回折格子５０と、複数の光増幅部と回折格子５０との間の光路上に挿脱自在に保持される遮光部材８３とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部共振器を備える半導体レーザ装置であって、
複数の光を出射する複数の光増幅部と、
前記複数の光が入射され、前記複数の光が１つの光路上を伝搬するように前記複数の光を出射する回折格子と、
前記複数の光増幅部と前記回折格子との間の光路上に挿脱自在に保持される遮光部材とを備える
半導体レーザ装置。

【請求項2】

外部共振器を備える半導体レーザ装置であって、
複数の光を出射する複数の光増幅部と、
前記複数の光が入射される回折格子とを備え、
前記回折格子は、共振角度及び非共振角度に切り替え自在に保持され、前記共振角度に保持される場合に、前記複数の光が前記外部共振器によって形成される１つの光路上を伝搬するように出射し、前記非共振角度に保持される場合に、前記複数の光が前記外部共振器によって形成される光路と異なる光路上を伝搬するように出射する
半導体レーザ装置。

【請求項3】

外部共振器を備える半導体レーザ装置であって、
複数の光を出射する複数の光増幅部と、
前記複数の光が入射され、前記複数の光が１つの光路上を伝搬するように前記複数の光を出射する回折格子と、
前記複数の光増幅部と前記回折格子との間の光路上に配置され、前記複数の光が入射される光学素子とを備え、
前記光学素子は、共振角度及び非共振角度に切り替え自在に保持され、前記共振角度に保持される場合に、前記複数の光が前記外部共振器によって形成される１つの光路上を伝搬するように前記複数の光を出射し、前記非共振角度に保持される場合に、前記複数の光が前記外部共振器によって形成される光路と異なる光路上を伝搬するように前記複数の光を出射する
半導体レーザ装置。

【請求項4】

前記複数の光の各々をコリメートするコリメータレンズを備える
請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

【請求項5】

前記コリメータレンズと前記回折格子との間の光路上に配置され、前記複数の光を前記回折格子で重畳させる結合光学系を備え、
請求項４に記載の半導体レーザ装置。

【請求項6】

前記コリメータレンズから出射された前記複数の光の各々の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える９０°像回転光学系を備える
請求項４又は５に記載の半導体レーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体レーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体レーザ装置から出射されるレーザ光を用いて、様々な製品の加工が行われている。この種の半導体レーザ装置では、加工品質を高めるために、出射光の高出力化が求められている。

【0003】

特許文献１に記載された半導体レーザ装置においては、互いに出射波長が異なる複数の半導体レーザ素子の各々から出射された光を、回折格子で合成することで出射光の高出力化を実現しようとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－５４２９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された半導体レーザ装置からのレーザ光は、例えば、光ファイバなどを用いて導光される。半導体レーザ装置が備える複数の半導体レーザ素子及びその他の光学素子の状態は、温度によって変化し得る。例えば、半導体レーザ素子の温度は、電流の印加が開始された時点から、徐々に上昇する。半導体レーザ素子においては、温度上昇に伴い各半導体層などが膨張するため、温度に応じて出射光の光軸が変動し得る。その他の光学素子及び光学素子を保持する保持部材も温度に応じて位置及び寸法が変動し得る。このため、特許文献１に記載された半導体レーザ装置において、複数の半導体レーザ素子に電流の印加を開始してから、半導体レーザ装置の各構成要素の温度が安定するまで、回折格子に入射される光の位置が変動し得る。このため、回折格子上で、複数の光が重畳されない場合がある。これに伴い、半導体レーザ装置から出射されるレーザ光のビーム品質が低下する。また、半導体レーザ装置から出射されるレーザ光の光軸も変動し得るため、レーザ光を光ファイバなどにレーザ光を入射する際に、光軸が変動することで、光ファイバの端面を劣化させる場合がある。

【0006】

本開示は、このような課題を解決するものであり、ビーム品質及び光軸が安定化された出射光を出射できる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様は、外部共振器を備える半導体レーザ装置であって、複数の光を出射する複数の光増幅部と、前記複数の光が入射され、前記複数の光が１つの光路上を伝搬するように前記複数の光を出射する回折格子と、前記複数の光増幅部と前記回折格子との間の光路上に挿脱自在に保持される遮光部材とを備える。

【0008】

また、上記課題を解決するために、本開示に係る半導体レーザ装置の他の一態様は、外部共振器を備える半導体レーザ装置であって、複数の光を出射する複数の光増幅部と、前記複数の光が入射される回折格子とを備え、前記回折格子は、共振角度及び非共振角度に切り替え自在に保持され、前記共振角度に保持される場合に、前記複数の光が前記外部共振器によって形成される１つの光路上を伝搬するように出射し、前記非共振角度に保持される場合に、前記複数の光が前記外部共振器によって形成される光路と異なる光路上を伝搬するように出射する。

【0009】

また、上記課題を解決するために、本開示に係る半導体レーザ装置のさらに他の一態様は、外部共振器を備える半導体レーザ装置であって、複数の光を出射する複数の光増幅部と、前記複数の光が入射され、前記複数の光が１つの光路上を伝搬するように前記複数の光を出射する回折格子と、前記複数の光増幅部と前記回折格子との間の光路上に配置され、前記複数の光が入射される光学素子とを備え、前記光学素子は、共振角度及び非共振角度に切り替え自在に保持され、前記共振角度に保持される場合に、前記複数の光が前記外部共振器によって形成される１つの光路上を伝搬するように前記複数の光を出射し、前記非共振角度に保持される場合に、前記複数の光が前記外部共振器によって形成される光路と異なる光路上を伝搬するように前記複数の光を出射する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、ビーム品質及び光軸が安定化された出射光を出射できる半導体レーザ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の全体構成を示す模式図である。

【図2】図２は、実施の形態１に係るレーザユニットの構成を示す断面図である。

【図3】図３は、実施の形態１に係る半導体レーザアレイの構成を示す模式的な斜視図である。

【図4】図４は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の構成の一例を示す模式的な斜視図である。

【図5】図５は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子が出射する光の速軸方向及び遅軸方向を示す模式図である。

【図6】図６は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の制御方法を示すフローチャートである。

【図7】図７は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置の全体構成を示す模式図である。

【図8】図８は、実施の形態３に係る半導体レーザ装置の全体構成を示す模式図である。

【図9】図９は、実施の形態４に係る半導体レーザ装置の全体構成を示す模式図である。

【図10】図１０は、実施の形態４に係る第二ミラーの構成を示す模式図である。

【図11】図１１は、実施の形態５に係る半導体レーザ装置の全体構成を示す模式図である。

【図12】図１２は、実施の形態６に係る半導体レーザ装置の全体構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

また、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」及び「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに接する状態で配置される場合にも適用される。

【0015】

（実施の形態１）
実施の形態１に係る半導体レーザ装置について説明する。

【0016】

［１－１．全体構成］
まず、本実施の形態に係る半導体レーザ装置の全体構成について図１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装置１の全体構成を示す模式図である。なお、図１及び以下に示す各図には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。

【0017】

本実施の形態に係る半導体レーザ装置１は、外部共振器を備えるレーザ装置であり、複数の光を回折格子５０によって合成し、合成された光を出射する。図１に示されるように、半導体レーザ装置１は、レーザユニットＬＵと、回折格子５０と、遮光部材８３とを備える。本実施の形態では、半導体レーザ装置１は、結合光学系７０と、部分反射ミラー６０と、カップリングレンズ９０と、光ファイバ９２と、制御器８０と、電源８２と、駆動装置８４とをさらに備える。

【0018】

レーザユニットＬＵは、複数の光を出射する複数の光増幅部を有するユニットである。レーザユニットＬＵの構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係るレーザユニットＬＵの構成を示す断面図である。図２には、レーザユニットＬＵの光軸に平行で、かつ、複数の光増幅部の配列方向に垂直な断面が示されている。図２に示されるように、レーザユニットＬＵは、半導体レーザアレイ１１０と、サブマウント１５と、金属層１６と、上部基台１７と、下部基台１８と、ヒートシンク１９と、光学タブＴＢと、９０°像回転光学系ＢＴと、速軸コリメータレンズＦＡＣとを有する。

【0019】

半導体レーザアレイ１１０は、複数の光増幅部を有する半導体発光素子である。半導体レーザアレイ１１０の構成について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る半導体レーザアレイ１１０の構成の一例を示す模式的な斜視図である。図３に示されるように、半導体レーザアレイ１１０は、複数の半導体レーザ素子１１がアレイ状に配列された素子である。半導体レーザアレイ１１０は、複数の発光領域１１７を有する。複数の半導体レーザ素子１１の各々が光増幅部に相当する。本実施の形態では、複数の半導体レーザ素子１１は、共通基板１３０上に配置される。なお、図３においては、半導体レーザアレイ１１０が４個の半導体レーザ素子１１を有する例が示されているが、半導体レーザアレイ１１０が有する半導体レーザ素子１１の個数は４個に限定されない。半導体レーザアレイ１１０が有する半導体レーザ素子１１の個数は、２個以上であればよい。また、半導体レーザアレイ１１０は、複数の半導体レーザ素子１１が一体的に形成されていてもよいし、互いに分離されていてもよい。

【0020】

ここで、半導体レーザアレイ１１０が有する半導体レーザ素子１１について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１１の構成を示す模式的な斜視図である。図５は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１１が出射する光の速軸方向及び遅軸方向を示す模式図である。

【0021】

半導体レーザ素子１１は、光を出射する光増幅部の一例であり、図４に示されるように、基板１１４と、Ｎ型クラッド層１１２と、活性層１１１と、Ｐ型クラッド層１１３と、コンタクト層１１５と、電極１１６Ｐ及び１１６Ｎと、絶縁層１２０とを有する。

【0022】

基板１１４は、一方の主面に半導体層が積層され、他方の主面に電極１１６Ｎが配置される板状の基材である。本実施の形態では、基板１１４は、Ｎ型の半導体基板である。Ｎ型クラッド層１１２は、基板１１４の上方に配置され、活性層１１１より屈折率が低いＮ型の半導体層である。活性層１１１は、Ｎ型クラッド層１１２の上方に配置される発光層である。Ｐ型クラッド層１１３は、活性層１１１の上方に配置され、活性層１１１より屈折率が低いＰ型の半導体層である。コンタクト層１１５は、電極１１６ＰとオーミックコンタクトするＰ型の半導体層である。

【0023】

絶縁層１２０は、電極１１６Ｐとコンタクト層１１５とを電気的に絶縁する誘電体層である。絶縁層１２０の中央にはＹ軸方向に延びるスリットが形成されている。絶縁層１２０のスリット内において、コンタクト層１１５と電極１１６Ｐとがコンタクトする。これにより、電極１１６Ｐからコンタクト層１１５に電流が注入される電流注入領域が形成される。本実施の形態では、Ｙ軸方向に延びる電流注入領域が形成される。絶縁層１２０のスリットの下方に配置される活性層１１１に電流が注入される。活性層１１１のうち電流が注入される領域が発光領域１１７を形成する。

【0024】

発光領域１１７のＸ軸方向（つまり、活性層１１１の主面に平行で、かつ、電流注入領域の長手方向に対して垂直な方向）における寸法Ｗ１は、発光領域１１７のＺ軸方向（つまり、活性層１１１の積層方向）における寸法Ｗ２より長い。半導体レーザ素子１１において、Ｘ軸方向は、遅軸（スロー軸）方向と称され、Ｚ軸方向は、速軸（ファスト軸）方向と称される。図５において、軸１１８ａは速軸を示し、軸１１８ｂは遅軸を示す。図５に示されるように、発光領域１１７から出射された光の速軸方向における広がり角は、遅軸方向における広がり角より大きい。このため、図５に示されるように発光領域１１７から出射される光Ｂ２０の断面形状は、楕円となる。図４に示されるように、半導体レーザアレイ１１０では、複数の半導体レーザ素子１１は、遅軸方向（つまり、Ｘ軸方向）に配列されている。

【0025】

図５に示される半導体レーザ素子１１のＹ軸方向の一方の端面がフロント側端面１１Ｆであり、他方の端面がリア側端面１１Ｒである。フロント側端面１１Ｆは、光の反射率が低い端面であり、フロント側端面１１Ｆの発光領域１１７から光が出射される。フロント側端面１１Ｆの反射率は例えば１０％以下である。フロント側端面１１Ｆには、発光領域１１７から出射される光に対する反射率を低減するための誘電体多層膜などが形成されていてもよい。リア側端面１１Ｒは、フロント側端面１１Ｆより光の反射率が高い端面である。リア側端面１１Ｒの反射率は例えば９０％以上である。リア側端面１１Ｒには、発光領域１１７から出射される光に対する反射率を高めるための誘電体多層膜などが形成されていてもよい。

【0026】

半導体レーザアレイ１１０が有する複数の半導体レーザ素子１１は、互いに異なる波長の光を出射する。隣り合う二つの半導体レーザ素子１１が出射する光の波長は、例えば、数ｎｍ程度互いに異なっている。半導体レーザ素子１１が出射する光の波長は、例えば、３９０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下程度に設定される。

【0027】

半導体レーザ素子１１の各半導体層を形成する半導体材料は特に限定されない。各半導体材料として、例えば、窒化物系半導体などを用いることができる。

【0028】

図２に戻り、サブマウント１５は、半導体レーザアレイ１１０が配置される放熱部材である。サブマウント１５は、例えば、金属材料などの熱伝導率が高い材料で形成される。

【0029】

上部基台１７は、下部基台１８の上方に配置され、半導体レーザアレイ１１０を下部基台１８とともに挟み込んでいる基台である。なお、上部基台１７と半導体レーザアレイ１１０との間に金属層１６が挿入される。

【0030】

下部基台１８は、半導体レーザアレイ１１０がサブマウント１５を介して実装される基台である。半導体レーザアレイ１１０は、下部基台１８の上面に実装されている。

【0031】

また、上部基台１７及び下部基台１８に採用される材料は、特に限定されない。上部基台１７及び下部基台１８に採用される材料は、例えば、金属材料でもよいし、樹脂材料でもよいし、セラミック材料でもよい。

【0032】

また、上部基台１７及び下部基台１８の形状は、特に限定されない。

【0033】

なお、上部基台１７と下部基台１８とは電気的に絶縁されていてもよい。上部基台１７と下部基台１８との間には、例えば、図示しない電気的に絶縁性を有する絶縁材が配置されている。絶縁材は、例えば、絶縁シートである。絶縁シートは、電気的な絶縁性を有していればよく、任意の材料が採用されてよい。

【0034】

ヒートシンク１９は、下部基台１８が載置され、下部基台１８の熱を放熱させるための台である。ヒートシンク１９に採用される材料は、特に限定されない。ヒートシンク１９に採用される材料は、例えば、金属でもよいし、セラミックでもよい。また、ヒートシンク１９には、水等の液体を通過させるための流路が設けられていてもよい。当該流路に水等の液体を流すことで、ヒートシンク１９の放熱性は、向上され得る。

【0035】

光学タブＴＢは、光学素子を保持する保持部材である。本実施の形態では、光学タブＴＢは、９０°像回転光学系ＢＴを保持する。また、光学タブＴＢは、９０°像回転光学系ＢＴを介して速軸コリメータレンズＦＡＣを保持する。本実施の形態では、光学タブＴＢは、上部基台１７に固定される。光学タブＴＢは、例えば、図２に示されるように、接着剤ＡＢを用いて上部基台１７に接着される。

【0036】

９０°像回転光学系ＢＴは、光の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える光学系である。本実施の形態では、９０°像回転光学系ＢＴは、速軸コリメータレンズＦＡＣと回折格子５０との間の光路上に配置され、速軸コリメータレンズＦＡＣから出射された複数の光の各々の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える。９０°像回転光学系ＢＴは、入射した光の像を光軸を中心に９０°回転させることで光の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える。本実施の形態に係るレーザユニットＬＵは、９０°像回転光学系ＢＴを備えることで、遅軸方向に配列された複数の光を、速軸方向に配置された複数の光に変換することができる。このように、複数の光を速軸方向に配列することができる。したがって、回折格子５０の格子の配列方向と、複数の光の配列方向及び光の速軸方向とを一致させることが可能となる。これにより、回折格子５０において、格子の配列方向における合成される複数の光のビーム径を小さくすることができる。ここで、回折格子５０において、格子の配列方向における光の径を小さくするほど合成効率を高めることができる。したがって、回折格子５０における格子の配列方向と、光の径を小さくできる速軸方向とを一致させることで、複数の光の合成効率を高めることができる。

【0037】

速軸コリメータレンズＦＡＣは、半導体レーザアレイ１１０から出射された複数の光の各々をコリメートするコリメータレンズの一例であり、複数の光の各々の速軸方向における発散を抑制する。速軸コリメータレンズＦＡＣは、半導体レーザアレイ１１０の各フロント側端面１１Ｆの近傍に配置される。これにより、半導体レーザアレイ１１０から出射された光の速軸方向における寸法を抑制できる。本実施の形態では、速軸コリメータレンズＦＡＣは、９０°像回転光学系ＢＴに固定される。これにより、速軸コリメータレンズＦＡＣと、９０°像回転光学系ＢＴとの相対位置の変動を抑制できる。速軸コリメータレンズＦＡＣとして、例えばシリンドリカルレンズを用いることができる。

【0038】

図１に戻り、結合光学系７０は、レーザユニットＬＵから出射された複数の光を回折格子５０で重畳させる光学系である。結合光学系７０は、レーザユニットＬＵが有する速軸コリメータレンズＦＡＣと回折格子５０との間の光路上に配置される。本実施の形態では、結合光学系７０は、シリンドリカルレンズである。

【0039】

回折格子５０は、複数の光増幅部の各々からの光が入射され、入射された複数の光が１つの光路上を伝搬するように当該複数の光を出射する光学素子である。複数の光増幅部の各々からの光は、回折格子５０のほぼ同一の位置に入射し、回折される。回折格子５０は、入射した各光を波長に応じて回折する。このため、各光の波長に応じて入射角度を適切に定めることで、各光の回折格子５０に対する出射角度（つまり、回折角度）をほぼ同一にすることができる。つまり、回折格子５０によって、複数の互いに波長の異なる光を合成することができる。すなわち、回折格子５０から出射された各光は、互いに光軸が整合される。なお、本実施の形態では、回折格子５０として反射型の回折格子を用いる例を示すが、回折格子５０として透過型の回折格子を用いてもよい。

【0040】

本実施の形態では、回折格子５０における格子の配列方向と、複数の光の速軸方向とが一致するように、複数の光が回折格子５０に入射される。また、複数の光は、速軸方向に配列される。これにより、回折格子５０において、格子の配列方向における合成される複数の光のビーム径を小さくすることができる。上述したとおり、回折格子５０における格子の配列方向と、光の径を小さくできる速軸方向とを一致させることで、複数の光の合成効率を高めることができる。

【0041】

部分反射ミラー６０は、回折格子５０から出射された光の一部を透過し、かつ、他の一部を反射するミラーである。部分反射ミラー６０は、レーザユニットＬＵに含まれる複数の半導体レーザ素子１１のリア側端面１１Ｒとの間で外部共振器を構成し、出力カプラとして機能する。当該外部共振器内で複数の光が共振することにより部分反射ミラー６０からレーザ光である出射光が出射する。部分反射ミラー６０は、例えば、平面ミラーである。なお、部分反射ミラー６０は、凹面ミラーであってもよい。

【0042】

カップリングレンズ９０は、部分反射ミラー６０から出射された出射光を光ファイバ９２に結合するレンズである。カップリングレンズ９０は、部分反射ミラー６０から出射された出射光を光ファイバ９２の端面に集光することで、出射光を光ファイバ９２に入射する。カップリングレンズ９０として、例えば、球面レンズを用いることができる。

【0043】

光ファイバ９２は、部分反射ミラー６０から出射された出射光を伝搬する導光部材である。

【0044】

電源８２は、レーザユニットＬＵに電力を供給する直流電源である。具体的には、電源８２は、レーザユニットＬＵに含まれる半導体レーザアレイ１１０に直流電流を印加する。電源８２から半導体レーザアレイ１１０への印加電流は、制御器８０によって制御される。

【0045】

遮光部材８３は、複数の光増幅部と回折格子５０の間の光路上に挿脱自在に保持される部材である。遮光部材８３は、光路上に挿入されることで、複数の光増幅部からの光を遮断する。これにより、外部共振器内で光が共振するのを妨げることができる。遮光部材８３は、その配置位置を光路上の非共振位置及び光路から外れた共振位置に切り替え自在に保持される。遮光部材８３は、光路から外れた共振位置に保持される場合に、複数の光が外部共振器内において共振することを妨げない。一方、遮光部材８３は、光路上の非共振位置に保持される場合に、複数の光を遮ることで、複数の光が外部共振器において共振することを妨げる。遮光部材８３として、例えば、金属などの光を反射、散乱、又は吸収する部材を用いることができる。遮光部材８３が共振位置に保持される状態は、半導体レーザ装置１の外部共振器内において複数の光が共振する共振状態の一例である。遮光部材８３が非共振位置に保持される状態は、半導体レーザ装置１の外部共振器内において複数の光が共振しない非共振状態の一例である。本実施の形態に係る遮光部材８３は、共振状態と、非共振状態とを切り替える切替装置の一例である。

【0046】

駆動装置８４は、遮光部材８３を光路上に挿脱自在に保持する装置である。駆動装置８４は、遮光部材８３を、共振位置又は非共振位置で保持する。駆動装置８４は、遮光部材８３の位置を移動させることで、遮光部材８３を共振位置又は非共振位置に配置する。駆動装置８４として、例えば、遮光部材８３を平行移動させる移動ステージを用いることができる。駆動装置８４は、制御器８０によって制御される。

【0047】

制御器８０は、半導体レーザ装置１を制御する機器である。本実施の形態では、制御器８０は、電源８２と、駆動装置８４とを制御する。具体的には、制御器８０は、電源８２を制御することで、複数の光増幅部である半導体レーザアレイ１１０への印加電流を制御する。また、制御器８０は、駆動装置８４を制御することで、半導体レーザ装置１の共振状態と、非共振状態とを切り替える。具体的には、制御器８０は、駆動装置８４を制御することで、遮光部材８３の位置を制御する。なお、制御器８０が、駆動装置８４を制御することによって、遮光部材８３の位置を切り替えることを、制御器８０が、遮光部材８３の位置を切り替えるとも表現する。制御器８０は、複数の光の光軸が安定していない場合に、遮光部材８３が非共振位置で保持されるように駆動装置８４を制御する。一方、制御器８０は、複数の光の光軸が安定している場合に、遮光部材８３が共振位置で保持され得るように駆動装置８４を制御する。制御器８０による制御方法の詳細については、後述する。制御器８０は、例えば、マイコンによって実現できる。マイコンは、プログラムが格納されたＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリと、プログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ）と、タイマと、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器などを含む入出力回路とを有する１チップの半導体集積回路である。なお、制御器８０は、マイコン以外のパーソナルコンピュータ、電気回路などを用いて実現されてもよい。

【0048】

［１－２．制御方法］
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１の制御方法について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１の制御方法を示すフローチャートである。

【0049】

本実施の形態に係る半導体レーザ装置１では、半導体レーザアレイ１１０に電流を印加する場合に、電流を印加する前と比較して温度が上昇する。このため、半導体レーザアレイ１１０の各半導体層などが膨張し、半導体レーザアレイ１１０から出射される光の光軸が変動し得る。また、半導体レーザアレイ１１０から放出される熱に起因して、半導体レーザアレイ１１０からの熱が伝導するサブマウント１５、金属層１６、上部基台１７、及び下部基台１８も膨張し得る。このため、上部基台１７に固定される光学タブＴＢ、９０°像回転光学系ＢＴ、速軸コリメータレンズＦＡＣと、半導体レーザアレイ１１０から出射される複数の光との相対位置が移動し得る。以上のように、半導体レーザ装置１においては、半導体レーザアレイ１１０への電流印加開始から半導体レーザ装置１内の各構成要素の温度が安定するまで、半導体レーザアレイ１１０が出射する複数の光の光軸が安定しない。このように複数の光の光軸が安定していない場合、回折格子５０に入射される複数の光の位置が変動し得る。このため、回折格子５０上で、複数の光が重畳されない場合がある。これに伴い、半導体レーザ装置１から出射される出射光のビーム品質が低下する。また、半導体レーザ装置１から出射される出射光の光軸も変動し得るため、出射光を光ファイバ９２に入射する際に、光軸が変動することで、光ファイバ９２の端面を劣化させる場合がある。そこで、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１の制御方法においては、以上の問題を解決するために、以下に示すような制御を行う。

【0050】

図６に示されるように、まず、制御器８０は、半導体レーザ装置１を非共振状態に維持する（Ｓ１０）。本実施の形態では、制御器８０は、駆動装置８４を制御することで、遮光部材８３を非共振位置に保持する。

【0051】

続いて、制御器８０は、複数の光増幅部に電流を印加する（Ｓ２０）。本実施の形態では、制御器８０は、電源８２を制御することで、レーザユニットＬＵの半導体レーザアレイ１１０に電流を印加する。これに伴い、半導体レーザアレイ１１０から複数の光が出射されるが、遮光部材８３が非共振位置に保持されているため、複数の光は遮光部材８３によって遮光される。このため、外部共振器内で、複数の光が共振しない。

【0052】

続いて、制御器８０は、複数の光の光軸が安定したか否かを判定する（Ｓ３０）。本実施の形態では、制御器８０は、半導体レーザアレイ１１０へ電流の印加を開始してからの経過時間を測定し、所定の暖機時間を経過するまで、複数の光の光軸は安定していないと判定し、暖機時間を経過した後に、複数の光の光軸が安定したと判定する。ここで、暖機時間は、半導体レーザ装置１の構成に応じて適宜決定される。暖機時間は、例えば、半導体レーザ装置１の実験に基づいて決定されてもよい。また、暖機時間は、半導体レーザアレイ１１０への印加電流の大きさに応じて変化してもよい。

【0053】

制御器８０は、光軸が安定していないと判定した場合（Ｓ３０でＮｏ）、ステップＳ３０に戻る。一方、制御器８０は、光軸が安定したと判定した場合（Ｓ３０でＹｅｓ）、半導体レーザ装置１から出射光を出射する出射指示の有無を判定する（Ｓ４０）。ここで、出射指示の有無は、例えば、ユーザによって制御器８０の外部から入力される出射開始信号の有無によって判定されてもよいし、制御器８０の内部で生成される出射開始信号の有無に基づいて決定されてもよい。

【0054】

制御器８０は、出射指示がなかったと判定した場合（Ｓ４０でＮｏ）、ステップＳ４０に戻る。一方、制御器８０は、出射指示があったと判定した場合（Ｓ４０でＹｅｓ）、半導体レーザ装置１を共振状態に切り替える（Ｓ５０）。つまり、制御器８０は、駆動装置８４を制御することで、遮光部材８３を移動させて、共振位置で保持する。これにより、複数の光が外部共振器内で共振する。これに伴い、部分反射ミラー６０から出射光が出射される。

【0055】

続いて、制御器８０は、出射停止指示の有無を判定する（Ｓ６０）。ここで、出射停止指示の有無は、例えば、ユーザによって制御器８０の外部から入力される出射停止信号の有無によって判定されてもよいし、制御器８０の内部で生成される出射停止信号の有無に基づいて決定されてもよい。

【0056】

制御器８０は、出射停止指示がなかったと判定した場合（Ｓ６０でＮｏ）、ステップＳ６０に戻る。一方、制御器８０は、出射停止指示があったと判定した場合（Ｓ６０でＹｅｓ）、半導体レーザ装置１を非共振状態に切り替える（Ｓ７０）。つまり、制御器８０は、駆動装置８４を制御することで、遮光部材８３を移動させて、非共振位置で保持する。これにより、複数の光の共振が停止する。これに伴い、部分反射ミラー６０から出射光が出射されなくなる。

【0057】

続いて、ステップＳ４０に戻り、上述した半導体レーザ装置１の制御が継続される。

【0058】

本実施の形態に係る半導体レーザ装置１では、以上のように、半導体レーザアレイ１１０が出射する複数の光の光軸が安定した後に、複数の光を外部共振器で共振させて、出射光を出射する。このため、半導体レーザ装置１では、複数の光を、回折格子５０上で重畳させることができるため、安定化されたビーム品質の出射光を出射することができる。また、半導体レーザ装置１では、複数の光の光軸が安定化されているため、光軸が安定化された出射光を出射できる。

【0059】

また、本実施の形態では、遮光部材８３は、重畳されていない複数の光が伝搬する光軸上の位置に挿入されるため、遮光部材８３に入射する光の単位面積当たりの強度を低減できる。したがって、遮光部材８３の複数の光による損傷を軽減できる。

【0060】

（実施の形態２）
実施の形態２に係る半導体レーザ装置について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、共振状態と非共振状態とを回折格子５０を用いて切り替える点において、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ装置について、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１との相違点を中心に図７を用いて説明する。

【0061】

図７は、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１０１の全体構成を示す模式図である。図７に示されるように、半導体レーザ装置１０１は、レーザユニットＬＵと、回折格子５０とを備える。本実施の形態では、半導体レーザ装置１０１は、結合光学系７０と、部分反射ミラー６０と、カップリングレンズ９０と、光ファイバ９２と、制御器１８０と、電源８２と、駆動装置５２と、ビームダンパ１８３とをさらに備える。

【0062】

本実施の形態に係る回折格子５０は、回動自在に保持される。より詳しくは、回折格子５０は、共振角度及び非共振角度に切り替え自在に保持される。回折格子５０が共振角度に保持される場合に、回折格子５０は、半導体レーザアレイ１１０からの複数の光が外部共振器によって形成される１つの光路上を伝搬するように出射する。また、回折格子５０が非共振角度に保持される場合に、回折格子５０は、複数の光が外部共振器によって形成される光路と異なる光路上を伝搬するように出射する。本実施の形態では、回折格子５０は、駆動装置５２に保持され、駆動装置５２によって回動される。本実施の形態に係る回折格子５０は、半導体レーザ装置１０１の共振状態と、非共振状態とを切り替える切替装置の一例である。

【0063】

駆動装置５２は、回折格子５０を回動自在に保持する装置である。駆動装置５２は、回折格子５０を、共振角度又は非共振角度で保持する。駆動装置５２は、回折格子５０を回動することで、回折格子５０を共振角度又は非共振角度で保持する。駆動装置５２として、例えば、回折格子５０を回動する回動ステージを用いることができる。駆動装置５２は、制御器１８０によって制御される。

【0064】

制御器１８０は、半導体レーザ装置１０１を制御する機器である。本実施の形態では、制御器１８０は、電源８２と、駆動装置５２とを制御する。具体的には、制御器１８０は、電源８２を制御することで、複数の光増幅部である半導体レーザアレイ１１０への印加電流を制御する。また、制御器１８０は、駆動装置５２を制御することで、半導体レーザ装置１０１の共振状態と、非共振状態とを切り替える。具体的には、制御器１８０は、駆動装置５２を制御することで、回折格子５０の回動角度を制御する。なお、制御器１８０が、駆動装置５２を制御することによって、回折格子５０の回動角度を切り替えることを、制御器１８０が、回折格子５０の回動角度を切り替えるとも表現する。制御器１８０は、複数の光の光軸が安定していない場合に、回折格子５０が非共振角度で保持されるように駆動装置５２を制御する。一方、制御器１８０は、複数の光の光軸が安定している場合に、回折格子５０が共振角度で保持され得るように駆動装置５２を制御する。

【0065】

ビームダンパ１８３は、回折格子５０が非共振角度で保持される場合に、回折格子５０から出射される光が入射する機器である。

【0066】

本実施の形態に係る半導体レーザ装置１０１においても、制御器１８０は、半導体レーザ装置１０１の半導体レーザアレイ１１０から出射された複数の光の光軸が安定していないと判定した場合には、制御器１８０は、半導体レーザ装置１０１を非共振状態に維持する。一方、制御器１８０は、半導体レーザ装置１０１の半導体レーザアレイ１１０から出射された複数の光の光軸が安定していると判定した場合には、制御器１８０は、出射開始信号などに基づいて、半導体レーザ装置１０１を共振状態に切り替える。

【0067】

これにより、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１０１においても、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１と同様の効果が奏される。また、本実施の形態では、外部共振器内に遮光部材などを挿入する必要がないため、外部共振器内の構成を簡素化することができる。

【0068】

（実施の形態３）
実施の形態３に係る半導体レーザ装置について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、複数の光の光軸が安定したか否かを判定する手段において、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ装置について、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１との相違点を中心に図８を用いて説明する。

【0069】

図８は、本実施の形態に係る半導体レーザ装置２０１の全体構成を示す模式図である。図８に示されるように、半導体レーザ装置２０１は、レーザユニットＬＵと、回折格子５０と、遮光部材８３とを備える。本実施の形態では、半導体レーザ装置２０１は、結合光学系７０と、部分反射ミラー６０と、カップリングレンズ９０と、光ファイバ９２と、制御器２８０と、電源８２と、駆動装置８４と、ビームスプリッタ８５と、ビームモニタ８６とをさらに備える。

【0070】

ビームスプリッタ８５は、複数の光増幅部と回折格子５０との間の光路上に配置され、半導体レーザアレイ１１０から出射される複数の光が入射され、複数の光の一部を反射する光学素子である。ビームスプリッタ８５は、例えば、１％程度の反射率を有する部分反射ミラーである。ビームスプリッタ８５は、光軸に対して傾斜して配置される。具体的には、ビームスプリッタ８５は、反射光がビームモニタ８６に入射するように、光軸に対して傾斜して配置される。

【0071】

ビームモニタ８６は、複数の光の光軸の位置をモニタする検出器である。ビームモニタ８６は、ビームスプリッタ８５からの反射光の光路上に配置され、当該反射光の位置を検出することで複数の光の光軸の位置をモニタする。ビームモニタ８６は、複数の光の光軸の位置に対応する信号を制御器２８０に出力する。ビームモニタ８６として、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどの撮像装置を用いることができる。

【0072】

制御器２８０は、半導体レーザ装置２０１を制御する機器である。本実施の形態では、制御器２８０は、電源８２と、駆動装置８４とを制御する。本実施の形態に係る制御器２８０は、ビームモニタ８６から複数の光の光軸の位置に対応する信号を受信し、当該信号に基づいて、複数の光の光軸の位置が安定したか否かを判定する。制御器２８０は、例えば、所定の時間にわたって、複数の光の光軸の位置の変動量が所定の値以下である場合に、複数の光の光軸の位置が安定したと判定してもよい。制御器２８０は、複数の光の光軸の位置が安定したか否かを判定する方法以外については、実施の形態１に係る制御器８０と同様に制御を行う。

【0073】

本実施の形態に係る半導体レーザ装置２０１においても、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１と同様の効果が奏される。また、本実施の形態では、ビームモニタ８６を用いて複数の光の光軸の位置をモニタできるため、複数の光の光軸の位置が安定したか否かを確実に判定することができる。

【0074】

（実施の形態４）
実施の形態４に係る半導体レーザ装置について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、主に、複数の光増幅部、及び、外部共振器内の光学系の構成において、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ装置について、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１との相違点を中心に図８を用いて説明する。

【0075】

図９は、本実施の形態に係る半導体レーザ装置３０１の全体構成を示す模式図である。図９に示されるように、半導体レーザ装置３０１は、複数のレーザユニットＬＵ１～ＬＵ８と、回折格子５０と、遮光部材８３とを備える。本実施の形態では、半導体レーザ装置３０１は、第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１８と、第二ミラーＭＲ２と、第三ミラーＭＲ３と、第四ミラーＭＲ４と、制御器３８０と、電源８２と、駆動装置８４とをさらに備える。

【0076】

レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８は、複数の光を出射する複数の光増幅部の一例である。レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８の各々は、実施の形態１に係るレーザユニットＬＵと同様の構成を有する。レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８は、Ｘ軸方向に直線状に配列され、Ｙ軸方向に複数の光を出射する。レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８の各々には、電源８２から電流が印加される。例えば、レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８は、直列に接続されて、各レーザユニットに同一の電流が印加される。電源８２からレーザユニットＬＵ１～ＬＵ８への印加電流は、制御器３８０によって制御される。

【0077】

第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１８は、それぞれ、レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８からＹ軸方向に離隔して配置される。第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１８の各々は、レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８の各々に含まれる複数の半導体レーザ素子１１のフロント側端面１１Ｆと対向する位置に配置される。つまり、第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１８の各々は、レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８の各々に含まれる複数の半導体レーザ素子１１から出射される複数の光の光軸上に配置される。

【0078】

第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１８の反射面は、平面であり、光軸に対して傾斜して配置されている。これにより、第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１８は、それぞれ、レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８からの光を第二ミラーＭＲ２に向けて反射する。第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１４は、互いに他の第一ミラーで反射した光を遮ることを抑制するために、互いにＹ軸方向にシフトして配置される。第一ミラーＭＲ１５～ＭＲ１８も、第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１４と同様に、互いにＹ軸方向にシフトして配置される。

【0079】

第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１４は、反射面がＸＹ平面に平行な平面上において、放物線上に並ぶように配置される。また、第一ミラーＭＲ１５～ＭＲ１８は、反射面がＸＹ平面に平行な平面上において、放物線上に並ぶように配置される。なお、ここで、放物線上とは、数学的に厳密な放物線上に限定されず、放物線上からわずかにずれた位置も含まれる。例えば、数学的に厳密な放物線から、各第一ミラーの反射面の寸法程度ずれた位置も放物線上に含まれる。

【0080】

第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１４の反射面の傾き角は、互いに異なり、第一ミラーＭＲ１５～ＭＲ１８の反射面の傾き角は、互いに異なる。

【0081】

第二ミラーＭＲ２は、第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１８で反射した光が入射され、第三ミラーＭＲ３に向けて反射するミラーである。本実施の形態では、第二ミラーＭＲ２のＸ軸方向の位置は、レーザユニットＬＵ４のＸ軸方向の位置とレーザユニットＬＵ５のＸ軸方向の位置との間である。以下、第二ミラーＭＲ２の構成について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態に係る第二ミラーＭＲ２の構成を示す模式図である。図１０に示されるように、第二ミラーＭＲ２は、レーザユニットＬＵ１～ＬＵ８と同数のミラーＭＲ２１～ＭＲ２８を有する。図９に示される第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１８で反射した光は、それぞれ、図１０に示される第二ミラーＭＲ２のミラーＭＲ２１～ＭＲ２８に入射される。第二ミラーＭＲ２のミラーＭＲ２１～ＭＲ２８は、それぞれ、平面ミラーであり、入射された光を第三ミラーＭＲ３に向けて反射する。第二ミラーＭＲ２のミラーＭＲ２１～ＭＲ２４の反射面の傾き角は、互いに異なり、第二ミラーＭＲ２のミラーＭＲ２５～ＭＲ２８の反射面の傾き角は、互いに異なる。

【0082】

図９に示される第三ミラーＭＲ３は、第二ミラーＭＲ２のミラーＭＲ２１～ＭＲ２８で反射した光が入射され、第四ミラーＭＲ４に向けて反射するミラーである。第三ミラーＭＲ３は、例えば、平面ミラーである。

【0083】

第四ミラーＭＲ４は、第三ミラーＭＲ３で反射した光が入射され、回折格子５０に向けて反射するミラーである。第四ミラーＭＲ４で反射された複数の光は、互いに異なる入射角度で回折格子５０に入射する。第四ミラーＭＲ４は、例えば、平面ミラーである。

【0084】

回折格子５０は、実施の形態１に係る回折格子５０と同様に、複数の光増幅部の各々からの光が入射され、入射された複数の光が１つの光路上を伝搬するように当該複数の光を出射する光学素子である。本実施の形態では、回折格子５０は、出力カプラとしての機能も有する。つまり、回折格子５０に入射する光の一部が回折されて出射光となる。また、回折格子５０に入射する光の他の一部は、反射されて、第四ミラーＭＲ４、第三ミラーＭＲ３、第二ミラーＭＲ２、及び第一ミラーＭＲ１１～ＭＲ１８を介してレーザユニットＬＵ１～ＬＵ８に戻る。つまり、回折格子５０と、各レーザユニットに含まれる半導体レーザ素子１１のリア側端面１１Ｒとが外部共振器を形成し、当該外部共振器内で光が発振することでレーザ光が生成される。本実施の形態では、回折格子５０は、透過型の回折格子であり、回折された出射光は、回折格子５０を透過する。なお、本実施の形態に係る半導体レーザ装置３０１において、回折格子５０として、反射型の回折格子を用いてもよい。

【0085】

遮光部材８３は、実施の形態１に係る遮光部材８３と同様の構成を有する。本実施の形態では、遮光部材８３は、第二ミラーＭＲ２と、第三ミラーＭＲ３との間の光路上に挿脱自在に保持される。遮光部材８３は、駆動装置８４によって保持される。

【0086】

駆動装置８４は、実施の形態１に係る駆動装置８４と同様の構成を有する。駆動装置８４は、制御器３８０によって制御される。

【0087】

制御器３８０は、半導体レーザ装置３０１を制御する機器である。本実施の形態では、制御器３８０は、電源８２と、駆動装置８４とを制御する。本実施の形態に係る制御器３８０は、実施の形態１に係る制御器８０と同様に制御を行う。

【0088】

本実施の形態に係る半導体レーザ装置３０１においても、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１と同様の効果が奏される。また、半導体レーザ装置３０１においては、複数のレーザユニットＬＵ１～ＬＵ８を備えるため、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１より高い光出力を得ることができる。

【0089】

なお、本実施の形態では、回折格子５０を出力カプラとして用いたが、回折格子５０を出力カプラとして用いずに、実施の形態１などと同様に、部分反射ミラーを出力カプラとして用いてもよい。つまり、回折格子５０から出射される光の光路上に部分反射ミラーを配置し、当該部分反射ミラーと、各レーザユニットに含まれる半導体レーザ素子１１のリア側端面１１Ｒとで外部共振器を形成してもよい。このような構成を有する半導体レーザ装置によっても、上記半導体レーザ装置３０１と同様の効果が奏される。

【0090】

（実施の形態５）
実施の形態５に係る半導体レーザ装置について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、主に、複数の光増幅部の構成において、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ装置について、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１との相違点を中心に図１１を用いて説明する。

【0091】

図１１は、本実施の形態に係る半導体レーザ装置４０１の全体構成を示す模式図である。図１１に示されるように、半導体レーザ装置４０１は、複数のレーザモジュールＣＰと、回折格子５０と、遮光部材８３とを備える。本実施の形態では、半導体レーザ装置４０１は、速軸コリメータレンズＦＡＣと、結合光学系７０と、部分反射ミラー６０と、カップリングレンズ９０と、光ファイバ９２と、制御器４８０と、電源４８２と、駆動装置８４とをさらに備える。

【0092】

複数のレーザモジュールＣＰは、複数の光を出射する複数の光増幅部の一例である。本実施の形態では、複数のレーザモジュールＣＰの各々は、ＣＡＮパッケージと、半導体レーザ素子１１とを含む。半導体レーザ素子１１は、図４及び図５に示される実施の形態１に係る半導体レーザ素子１１と同様の構成を有し、一つの光を出射する。複数のレーザモジュールＣＰは、Ｘ軸方向に配列されている。複数のレーザモジュールＣＰの各々に含まれる半導体レーザ素子１１は、速軸方向がＸ軸方向と平行になるように配置される。

【0093】

複数のレーザモジュールＣＰの各々には、電源４８２から電流が印加される。例えば、複数のレーザモジュールＣＰは、直列に接続されて、電源４８２から各レーザモジュールＣＰに同一の電流が印加される。電源４８２から複数のレーザモジュールＣＰへの印加電流は、制御器４８０によって制御される。

【0094】

速軸コリメータレンズＦＡＣは、複数のレーザモジュールＣＰから出射された複数の光の各々をコリメートするコリメータレンズの一例であり、複数の光の各々の速軸方向における発散を抑制する。

【0095】

遮光部材８３は、実施の形態１に係る遮光部材８３と同様の構成を有する。本実施の形態では、遮光部材８３は、速軸コリメータレンズＦＡＣと、回折格子５０との間の光路上に挿脱自在に保持される。遮光部材８３は、駆動装置８４によって保持される。

【0096】

駆動装置８４は、実施の形態１に係る駆動装置８４と同様の構成を有する。本実施の形態では、駆動装置８４は、制御器４８０によって制御される。

【0097】

制御器４８０は、半導体レーザ装置４０１を制御する機器である。本実施の形態では、制御器４８０は、電源４８２と、駆動装置８４とを制御する。制御器４８０は、制御対象である電源４８２が異なる点以外は、実施の形態１に係る制御器８０と同様に制御を行う。

【0098】

本実施の形態に係る半導体レーザ装置４０１においても、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１と同様の効果が奏される。

【0099】

（実施の形態６）
実施の形態６に係る半導体レーザ装置について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、共振状態と非共振状態とを回折格子５０を用いて切り替える点において、実施の形態５に係る半導体レーザ装置４０１と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ装置について、実施の形態５に係る半導体レーザ装置４０１との相違点を中心に図１２を用いて説明する。

【0100】

図１２は、本実施の形態に係る半導体レーザ装置５０１の全体構成を示す模式図である。図１２に示されるように、半導体レーザ装置５０１は、複数のレーザモジュールＣＰと、回折格子５０とを備える。本実施の形態では、半導体レーザ装置５０１は、結合光学系７０と、部分反射ミラー６０と、カップリングレンズ９０と、光ファイバ９２と、制御器５８０と、電源４８２と、駆動装置５２と、ビームダンパ１８３とをさらに備える。

【0101】

本実施の形態に係る回折格子５０は、実施の形態２に係る回折格子５０と同様に、回動自在に保持される。より詳しくは、回折格子５０は、共振角度及び非共振角度に切り替え自在に保持される。本実施の形態では、回折格子５０は、駆動装置５２に保持され、駆動装置５２によって回動される。

【0102】

駆動装置５２は、実施の形態２に係る駆動装置５２と同様の構成を有する。本実施の形態では、駆動装置５２は、制御器５８０によって制御される。

【0103】

制御器５８０は、半導体レーザ装置５０１を制御する機器である。本実施の形態では、制御器５８０は、電源４８２と、駆動装置５２とを制御する。制御器５８０は、制御対象である電源４８２が異なる点以外は、実施の形態２に係る制御器１８０と同様に制御を行う。

【0104】

本実施の形態に係る半導体レーザ装置５０１においても、実施の形態５に係る半導体レーザ装置４０１と同様の効果が奏される。

【0105】

（変形例など）
以上、本開示に係る半導体レーザ装置について、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。

【0106】

例えば、上記各実施の形態では、制御器は、半導体レーザ装置に含まれるが、制御器は、半導体レーザ装置に含まれなくてもよい。言い換えると、制御器は、半導体レーザ装置の外部から半導体レーザ装置を制御してもよい。

【0107】

また、上記実施の形態１～３、５、及び６では、半導体レーザ装置は、部分反射ミラー６０を備えたが、例えば、回折格子５０が出力カプラとして機能し得る場合などには、部分反射ミラー６０を備えなくてもよい。

【0108】

例えば、上記各実施の形態では、半導体レーザ装置は、制御器を備えるが、半導体レーザ装置は、制御器を備えなくてもよい。言い換えると、制御器は、半導体レーザ装置の外部から半導体レーザ装置を制御してもよい。

【0109】

また、上記各実施の形態では、半導体レーザ装置は、カップリングレンズ９０及び光ファイバ９２を備えたが、半導体レーザ装置は、カップリングレンズ９０及び光ファイバ９２を備えなくてもよい。

【0110】

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。

【0111】

例えば、実施の形態４に係る半導体レーザ装置３０１において、実施の形態２と同様に、回折格子５０を回動することによって、共振状態及び非共振状態を切り替える構成を用いてもよい。

【0112】

また、実施の形態２及び６においては、回折格子５０を回動することによって、共振状態と、非共振状態とを切り替えたが、外部共振器内の他の光学素子を回動することによって、共振状態と、非共振状態とを切り替えてもよい。つまり、本開示に係る半導体レーザ装置は、複数の光増幅部と回折格子５０の間の光路上に配置され、複数の光が入射される光学素子を備え、当該光学格子は、共振角度及び非共振角度に切り替え自在に保持されてもよい。当該光学素子が共振角度に保持される場合に、複数の光が外部共振器によって形成される１つの光路上を伝搬するように複数の光を出射し、非共振角度に保持される場合に、複数の光が外部共振器によって形成される光路と異なる光路上を伝搬するように複数の光を出射してもよい。当該光学素子は、共振状態と、非共振状態とを切り替える切替装置の一例である。例えば、実施の形態４に係る第三ミラーＭＲ３、第四ミラーＭＲ４などの光学素子が、共振角度及び非共振角度に切り替え自在に保持されてもよい。

【0113】

また、実施の形態２、４、５、及び６に係る発明において、実施の形態３に係る半導体レーザ装置２０１で用いられる複数の光の光軸が安定したか否かを判定する手段を用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0114】

本開示の半導体レーザ装置は、ビーム品質及び光軸が安定化された高出力な光源として、例えば、レーザ加工機などの光源に適用できる。

【符号の説明】

【0115】

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ 半導体レーザ装置
１１ 半導体レーザ素子
１１Ｆ フロント側端面
１１Ｒ リア側端面
１５ サブマウント
１６ 金属層
１７ 上部基台
１８ 下部基台
１９ ヒートシンク
５０ 回折格子
５２、８４ 駆動装置
６０ 部分反射ミラー
７０ 結合光学系
８０、１８０、２８０、３８０、４８０、５８０ 制御器
８２、４８２ 電源
８３ 遮光部材
８５ ビームスプリッタ
８６ ビームモニタ
９０ カップリングレンズ
９２ 光ファイバ
１１０ 半導体レーザアレイ
１１１ 活性層
１１２ Ｎ型クラッド層
１１３ Ｐ型クラッド層
１１４ 基板
１１５ コンタクト層
１１６Ｎ、１１６Ｐ 電極
１１７ 発光領域
１１８ａ、１１８ｂ 軸
１２０ 絶縁層
１３０ 共通基板
１８３ ビームダンパ
ＡＢ 接着剤
Ｂ２０ 光
ＢＴ ９０°像回転光学系
ＣＰ レーザモジュール
ＦＡＣ 速軸コリメータレンズ
ＬＵ、ＬＵ１、ＬＵ２、ＬＵ３、ＬＵ４、ＬＵ５、ＬＵ６、ＬＵ７、ＬＵ８ レーザユニット
ＭＲ１１、ＭＲ１２、ＭＲ１３、ＭＲ１４、ＭＲ１５、ＭＲ１６、ＭＲ１７、ＭＲ１８ 第一ミラー
ＭＲ２ 第二ミラー
ＭＲ２１、ＭＲ２２、ＭＲ２３、ＭＲ２４、ＭＲ２５、ＭＲ２６、ＭＲ２７、ＭＲ２８ ミラー
ＭＲ３ 第三ミラー
ＭＲ４ 第四ミラー
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【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】