特許 7190065 発光装置、光源ユニット、光源装置、および光ファイバレーザ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-06

(45)【発行日】2022-12-14

(54)【発明の名称】発光装置、光源ユニット、光源装置、および光ファイバレーザ

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02253 20210101AFI20221207BHJP

   H01S 3/067 20060101ALI20221207BHJP

   H01S 3/0941 20060101ALI20221207BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02253

H01S3/067

H01S3/0941

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021562759

(86)(22)【出願日】2020-12-04

(86)【国際出願番号】 JP2020045326

(87)【国際公開番号】W WO2021112248

(87)【国際公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-06-24

(31)【優先権主張番号】P 2019221501

(32)【優先日】2019-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石毛 悠太

(72)【発明者】

【氏名】ガイダーチ ガーボル

(72)【発明者】

【氏名】中角 真也

【審査官】百瀬 正之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１８４７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０７１５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１８６７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２３５０５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－００６６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－０５３９６０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－１３０６６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－２９４９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１９９６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３５８９００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０４３７５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０８７９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５０８４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５１６４７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

Ｈ０１Ｓ ３／００－３／３０

Ｇ０２Ｂ ６／２６－６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０－６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２－６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

速軸と遅軸とを有しレーザ光を出射する発光素子と、
前記発光素子を収容し、前記発光素子から出射されたレーザ光を通す窓が設けられたケースと、
当該ケース外に設けられ、一つの前記発光素子からのレーザ光のみが入射する入射面と出射面とを有した一つの光学素子として構成され、前記窓を通り進むにつれて速軸方向でのビーム幅が拡がるレーザ光が前記入射面に入射し、前記出射面から進むにつれて前記速軸方向でのビーム幅が狭まるレーザ光を出射する第一光学素子と、
前記第一光学素子を経由したレーザ光を、前記速軸方向でのビーム幅が前記第一光学素子の入射面における前記速軸方向でのビーム幅よりも狭い状態で、前記速軸方向でコリメートし、前記第一光学素子による前記速軸方向でのレーザ光の集束点よりも当該第一光学素子の近くに位置された、第二光学素子と、
前記第一光学素子を経由し進むにつれて遅軸方向でのビーム幅が拡がるレーザ光を前記遅軸方向でコリメートする第三光学素子と、を備えた、発光装置。

【請求項2】

前記第一光学素子は、少なくとも前記速軸方向において凸レンズであり、
前記第二光学素子は、少なくとも前記速軸方向において凹レンズである、請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記第一光学素子は、レーザ光の速軸方向と交差した仮想中心面に対する面対称形状を有したレンズである、請求項１または２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記第一光学素子は、レーザ光の光軸に沿う中心軸に対する軸対称形状を有したレンズである、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の発光装置。

【請求項5】

前記第三光学素子は、前記第一光学素子と前記第二光学素子との間に位置された、請求項４に記載の発光装置。

【請求項6】

レーザ光の光軸方向に略沿う表面を有したベースを備え、
前記第一光学素子および前記第二光学素子は、前記表面上に位置し、
前記第一光学素子および前記第二光学素子のうち少なくとも一方は、前記表面から突出した突出部に、接合部を介して固定された、請求項１～５のうちいずれか一つに記載の発光装置。

【請求項7】

前記第一光学素子および前記第二光学素子のうち少なくとも一方は、前記突出部に、複数箇所でそれぞれ前記接合部を介して固定された、請求項６に記載の発光装置。

【請求項8】

前記接合部は、前記光軸に沿う方向において、前記第一光学素子および前記第二光学素子のうち少なくとも一方と、前記突出部との間に介在した、請求項６または７に記載の発光装置。

【請求項9】

前記接合部は、前記光軸と交差する方向において、前記第一光学素子および前記第二光学素子のうち少なくとも一方と、前記突出部との間に介在した、請求項６～８のうちいずれか一つに記載の発光装置。

【請求項10】

前記突出部は、前記発光素子である、請求項６～９のうちいずれか一つに記載の発光装置。

【請求項11】

前記接合部に向かう前記レーザ光の漏れ光を遮る遮蔽部を備えた、請求項６～１０のうちいずれか一つに記載の発光装置。

【請求項12】

前記遮蔽部は、前記漏れ光を当該漏れ光の入射方向の反対方向から外れた方向に反射する反射部を有した、請求項１１に記載の発光装置。

【請求項13】

前記遮蔽部は、前記漏れ光のエネルギを吸収する吸収部を有した、請求項１１または１２に記載の発光装置。

【請求項14】

前記第一光学素子は、前記発光素子に固定された、請求項１～１３のうちいずれか一つに記載の発光装置。

【請求項15】

前記ケースは気密封止されている、請求項１～１４のうちいずれか一つに記載の発光装置。

【請求項16】

請求項１～１５のうちいずれか一つに記載の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を一つの光ファイバの入力部へ導く光学部品と、
を備えた、光源ユニット。

【請求項17】

前記光源ユニットは、
第一方向に向けてレーザ光を出射する前記発光素子と、当該発光素子からのレーザ光を前記第一方向に向けて透過する前記第一光学素子および前記第二光学素子と、を含む第一サブユニットと、
前記第一サブユニットから前記第一方向に離れて位置し、前記第一方向の反対方向に向けてレーザ光を出射する前記発光素子と、当該発光素子からのレーザ光を前記第一方向の反対方向に向けて透過する前記第一光学素子および前記第二光学素子と、を含む第二サブユニットと、
前記第一サブユニットからの前記レーザ光の漏れ光および前記第二サブユニットからの前記レーザ光の漏れ光のうち少なくとも一方の漏れ光を遮蔽する遮蔽部と、
を備えた、
請求項１６に記載の光源ユニット。

【請求項18】

前記遮蔽部は、前記第一サブユニットと前記第二サブユニットとの間に位置した、請求項１７に記載の光源ユニット。

【請求項19】

請求項１６～１８のうちいずれか一つに記載の光源ユニットを備えた、光源装置。

【請求項20】

請求項１９に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射されたレーザ光を増幅する光増幅ファイバと、
を備えた、光ファイバレーザ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置、光源ユニット、光源装置、および光ファイバレーザに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、速軸と遅軸とを有する発光素子、速軸方向にコリメートするレンズ、および遅軸方向にコリメートするレンズを備え、発光素子から出射された光を速軸方向にコリメートした後、遅軸方向にコリメートする発光装置が、知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開２０１８／００３１８５０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、発光素子が気密封止されたケース内に収容されるとともに、速軸方向にコリメートするレンズがケース外に配置された構成にあっては、発光素子からの光が速軸方向に比較的大きな角度で拡がった状態でコリメートされるため、速軸方向におけるビーム幅が大きくなってしまうという問題があった。

【0005】

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、発光素子がケース内に収容されるとともに、発光素子から出射された光をコリメートするレンズがケース外に設けられた構成において、ビーム径をより小さくすることが可能な、発光装置、光源ユニット、光源装置、および光ファイバレーザを得ること、である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の発光装置は、例えば、速軸と遅軸とを有しレーザ光を出射する発光素子と、前記発光素子を収容し、前記発光素子から出射されたレーザ光を通す窓が設けられたケースと、当該ケース外に設けられ、前記窓を通ったレーザ光を速軸方向で集束する第一光学素子と、前記第一光学素子を経由したレーザ光を、前記速軸方向でのビーム幅が前記第一光学素子の入射面における前記速軸方向でのビーム幅よりも狭い状態で、前記速軸方向でコリメートし、前記第一光学素子による前記速軸方向でのレーザ光の集束点よりも当該第一光学素子の近くに位置された、第二光学素子と、を備える。

【0007】

前記発光装置では、前記第一光学素子は、少なくとも前記速軸方向において凸レンズであり、前記第二光学素子は、少なくとも前記速軸方向において凹レンズであってもよい。

【0008】

前記発光装置では、前記第一光学素子は、レーザ光の速軸方向と交差した仮想中心面に対する面対称形状を有したレンズであってもよい。

【0009】

前記発光装置では、前記第一光学素子は、レーザ光の光軸に沿う中心軸に対する軸対称形状を有したレンズであってもよい。

【0010】

前記発光装置は、前記第一光学素子を経由したレーザ光を遅軸方向でコリメートする第三光学素子を備えてもよい。

【0011】

前記発光装置では、前記第三光学素子は、前記第一光学素子と前記第二光学素子との間に位置されてもよい。

【0012】

前記発光装置は、レーザ光の光軸方向に略沿う表面を有したベースを備え、前記第一光学素子および前記第二光学素子は、前記表面上に位置し、前記第一光学素子および前記第二光学素子のうち少なくとも一方は、前記表面から突出した突出部に、接合部を介して固定されてもよい。

【0013】

前記発光装置では、前記第一光学素子および前記第二光学素子のうち少なくとも一方は、前記突出部に、複数箇所でそれぞれ前記接合部を介して固定されてもよい。

【0014】

前記発光装置では、前記接合部は、前記光軸に沿う方向において、前記第一光学素子および前記第二光学素子のうち少なくとも一方と、前記突出部との間に介在してもよい。

【0015】

前記発光装置では、前記接合部は、前記光軸に沿う方向と交差する方向において、前記第一光学素子および前記第二光学素子のうち少なくとも一方と、前記突出部との間に介在してもよい。

【0016】

前記発光装置では、前記突出部は、前記発光素子であってもよい。

【0017】

前記発光装置は、前記接合部に向かう前記レーザ光の漏れ光を遮る遮蔽部を備えてもよい。

【0018】

前記発光装置では、前記遮蔽部は、前記漏れ光を当該漏れ光の入射方向の反対方向から外れた方向に反射する反射部を有してもよい。

【0019】

前記発光装置では、前記遮蔽部は、前記漏れ光のエネルギを吸収する吸収部を有してもよい。

【0020】

前記発光装置では、前記第一光学素子は、前記発光素子に固定されてもよい。

【0021】

前記発光装置では、前記ケースは気密封止されてもよい。

【0022】

また、本発明の光源ユニットは、例えば、前記発光装置と、前記発光装置から出射された光を一つの光ファイバの入力部へ導く光学部品と、を備える。

【0023】

前記光源ユニットは、第一方向に向けてレーザ光を出射する前記発光素子と、当該発光素子からのレーザ光を前記第一方向に向けて透過する前記第一光学素子および前記第二光学素子と、を含む第一サブユニットと、前記第一サブユニットから前記第一方向に離れて位置し、前記第一方向の反対方向に向けてレーザ光を出射する前記発光素子と、当該発光素子からのレーザ光を前記第一方向の反対方向に向けて透過する前記第一光学素子および前記第二光学素子と、を含む第二サブユニットと、前記第一サブユニットからの前記レーザ光の漏れ光および前記第二サブユニットからの前記レーザ光の漏れ光のうち少なくとも一方の漏れ光を遮蔽する遮蔽部と、を備えてもよい。

【0024】

前記光源ユニットでは、前記遮蔽部は、前記第一サブユニットと前記第二サブユニットとの間に位置してもよい。

【0025】

また、本発明の光源装置は、例えば、前記光源ユニットを備える。

【0026】

また、本発明の光ファイバレーザは、例えば、前記光源装置と、前記光源装置から出射されたレーザ光を増幅する光増幅ファイバと、を備える。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、発光素子がケース内に収容されるとともに、発光素子から出射された光をコリメートするレンズがケース外に設けられた構成において、ビーム径をより小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、第１実施形態の発光装置の例示的かつ模式的な側面図である。

【図2】図２は、第１実施形態の発光装置の例示的かつ模式的な平面図である。

【図3】図３は、第２実施形態の発光装置の例示的かつ模式的な側面図である。

【図4】図４は、第２実施形態の発光装置の例示的かつ模式的な平面図である。

【図5】図５は、第３実施形態の発光装置の例示的かつ模式的な側面図である。

【図6】図６は、第３実施形態の発光装置の例示的かつ模式的な平面図である。

【図7】図７は、第４実施形態の光源ユニットの例示的かつ模式的な平面図である。

【図8】図８は、図７のVIII－VIII断面図である。

【図9】図９は、第４実施形態の光源ユニットの一部の例示的かつ模式的な平面図であって、第一光学素子の取付構造を示す図である。

【図10】図１０は、第４実施形態の光源ユニットの一部の例示的かつ模式的な平面図であって、第二光学素子の取付構造を示す図である。

【図11】図１１は、第５実施形態の光源ユニットの一部の例示的かつ模式的な平面図であって、第一光学素子の取付構造を示す図である。

【図12】図１２は、第５実施形態の光源ユニットの一部の例示的かつ模式的な背面図であって、第一光学素子の取付構造を示す図である。

【図13】図１３は、第６実施形態の光源ユニットの一部の例示的かつ模式的な背面図であって、第一光学素子の取付構造を示す図である。

【図14】図１４は、第７実施形態の光源ユニットの一部の例示的かつ模式的な平面図である。

【図15】図１５は、第７実施形態の光源ユニットに含まれる遮蔽部の例示的かつ模式的な側面図である。

【図16】図１６は、第８実施形態の光源ユニットに含まれる遮蔽部の例示的かつ模式的な側面図（一部断面図）である。

【図17】図１７は、第９実施形態の光源ユニットの一部の例示的かつ模式的な平面図である。

【図18】図１８は、第９実施形態の光源ユニットに含まれる遮蔽部の例示的かつ模式的な側面図である。

【図19】図１９は、第１０実施形態の光源ユニットの一部の例示的かつ模式的な平面図である。

【図20】図２０は、第１１実施形態の光源装置の例示的な構成図である。

【図21】図２１は、第１２実施形態の光ファイバレーザの例示的な構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

【0030】

以下に示される複数の実施形態は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。

【0031】

本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。

【0032】

また、各図において、Ｘ方向を矢印Ｘで表し、Ｙ方向を矢印Ｙで表し、Ｚ方向を矢印Ｚで表す。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに互いに直交している。

【0033】

なお、図１～６，１４において、レーザ光Ｌの光路は、実線の矢印で示されている。

【0034】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の発光装置１Ａを示す側面図であり、図２は、発光装置１Ａを示す平面図である。

【0035】

［発光装置の構成］
図１，２に示されるように、発光装置１Ａは、発光モジュール１０と、第一光学素子４１Ａと、第二光学素子４２Ａと、第三光学素子４３Ａと、を備えている。

【0036】

発光モジュール１０は、発光ユニット３０と、当該発光ユニット３０を収容したケース２０と、を有している。

【0037】

ケース２０は、直方体状の箱であり、発光ユニット３０を収容している。ケース２０は、壁部材２１と、窓部材２２と、を有している。壁部材２１は、例えば金属材料で作られている。

【0038】

また、ケース２０は、ベース２１ａを有している。ベース２１ａは、Ｚ方向と交差した板状の形状を有している。ベース２１ａは、例えば、壁部材２１の一部（底壁）である。ベース２１ａは、例えば、無酸素銅のような、熱伝導率が高い金属材料で作られている。無酸素銅は、銅系材料の一例である。なお、ベース２１ａは、壁部材２１とは別に設けられてもよい。

【0039】

壁部材２１のＸ方向の端部には、開口部２１ｂが設けられている。開口部２１ｂには、レーザ光Ｌを透過する窓部材２２が取り付けられている。窓部材２２は、Ｘ方向と交差しかつ直交している。発光ユニット３０からＸ方向に出射されたレーザ光Ｌは、窓部材２２を通過して、発光装置１Ａの外へ出る。レーザ光Ｌは、発光装置１ＡからＸ方向に出射される。窓部材２２は、窓の一例である。

【0040】

壁部材２１（ケース２０）を構成する複数の部材（不図示）の境界部分、ならびに壁部材２１と窓部材２２との間の境界部分などは、気体が通過できないようにシールされている。すなわち、ケース２０は、気密封止されている。なお、窓部材２２は、壁部材２１の一部でもある。

【0041】

発光ユニット３０は、サブマウント３１と、発光素子３２と、を有している。

【0042】

サブマウント３１は、例えば、Ｚ方向と交差するとともに直交した板状の形状を有している。サブマウント３１は、例えば、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）や、セラミック、ガラスのような、熱伝導率が比較的高い絶縁材料で作られうる。サブマウント３１上には、発光素子３２に電力を供給する電極として、メタライズ層（不図示）が形成されている。

【0043】

図１，２に示されるように、サブマウント３１は、ベース２１ａの頂面２１ｃ上に実装されている。発光素子３２は、サブマウント３１の頂面３１ａ上に実装されている。すなわち、発光素子３２は、サブマウント３１を介してベース２１ａに実装されている。

【0044】

発光素子３２は、例えば、速軸（ＦＡ）と遅軸（ＳＡ）とを有した半導体レーザ素子である。発光素子３２は、Ｘ方向に延びた細長い形状を有している。発光素子３２は、Ｘ方向の端部に設けられた出射開口（不図示）から、Ｘ方向に、レーザ光Ｌを出射する。発光ユニット３０は、発光素子３２の速軸がＺ方向に沿い、かつ遅軸がＹ方向に沿うよう、実装される。Ｚ方向は速軸方向の一例であり、Ｙ方向は、遅軸方向の一例である。

【0045】

［各光学素子の構成および配置］
発光素子３２から出射されたレーザ光Ｌは、第一光学素子４１Ａ、第二光学素子４２Ａ、および第三光学素子４３Ａをこの順に経由し、少なくともＺ方向およびＹ方向でコリメートされる。第一光学素子４１Ａ、第二光学素子４２Ａ、および第三光学素子４３Ａは、いずれもケース２０外に設けられている。

【0046】

本実施形態では、第一光学素子４１Ａ、第二光学素子４２Ａ、および第三光学素子４３Ａは、Ｘ方向にこの順に並んでおり、いずれもレンズである。発光素子３２から出射されたレーザ光Ｌは、第一光学素子４１Ａ、第二光学素子４２Ａ、および第三光学素子４３Ａを、この順に通過する。また、発光素子３２から出て、第一光学素子４１Ａ、第二光学素子４２Ａ、および第三光学素子４３Ａを通過する迄の間、レーザ光Ｌの光軸は直線状であり、レーザ光Ｌの速軸方向はＺ方向に沿い、かつレーザ光Ｌの遅軸方向はＹ方向に沿う。

【0047】

第一光学素子４１Ａは、窓部材２２からＸ方向に僅かに離間するか、あるいは窓部材２２に対してＸ方向に接している。

【0048】

第一光学素子４１Ａには、窓部材２２を通過したレーザ光Ｌが入射する。図１に示されるように、第一光学素子４１Ａは、少なくともＺ方向において、レーザ光Ｌを集束する。第一光学素子４１Ａは、少なくともＺ方向において凸レンズ、言い換えると少なくともＹ方向と直交する断面において凸レンズである。

【0049】

本実施形態では、第一光学素子４１Ａは、一例として、Ｚ方向と交差しかつ直交した平面としての仮想中心面Ｖｃ１に対する面対称形状を有している。第一光学素子４１Ａの入射面４１ａおよび出射面４１ｂは、Ｙ方向に沿う母線を有しＹ方向に延びた柱面を有している。入射面４１ａは、Ｘ方向の反対方向に凸の凸曲面である。また、出射面４１ｂは、Ｘ方向に凸の凸曲面である。出射面４１ｂは、入射面４１ａよりも大きく突出している。第一光学素子４１Ａは、シリンドリカルレンズである。

【0050】

図１に示されるように、第一光学素子４１Ａからのレーザ光ＬのＺ方向のビーム幅Ｗｚは、Ｘ方向に進むにつれて狭くなる。第二光学素子４２Ａには、第一光学素子４１Ａを経由して少なくともＺ方向において集束されている先細りのレーザ光Ｌが入射する。なお、ビーム幅は、レーザ光のビームプロファイルにおいて、光強度が所定値以上となる領域の幅である。所定値は、例えばピークの光強度の１／ｅ^２である。

【0051】

第二光学素子４２Ａは、レーザ光Ｌを、Ｚ方向におけるビーム幅Ｗｚ２が、第一光学素子４１Ａへの入射面４１ａでのＺ方向におけるビーム幅Ｗｚ１よりも小さい状態で、Ｚ方向においてコリメートする。第二光学素子４２Ａは、少なくともＺ方向において凹レンズ、言い換えると少なくともＹ方向と直交する断面において凹レンズである。第二光学素子４２Ａは、コリメートレンズとも称されうる。

【0052】

本実施形態では、第二光学素子４２Ａは、一例として、Ｚ方向と交差しかつ直交した平面としての仮想中心面Ｖｃ２に対する面対称形状を有している。第二光学素子４２Ａの入射面４２ａおよび出射面４２ｂは、Ｙ方向に沿う母線を有しＹ方向に延びた柱面を有している。入射面４２ａは、Ｘ方向の反対方向に凸の凸曲面である。また、出射面４２ｂは、Ｘ方向に凹の凹曲面である。Ｙ方向から見た場合、出射面４２ｂのＺ方向の中央部は、Ｚ方向の両端部よりもＸ方向の反対側に位置している。

【0053】

また、第二光学素子４２Ａは、第一光学素子４１Ａによるレーザ光ＬのＺ方向の集束点Ｐｃｚよりも第一光学素子４１Ａの近くに位置されている。

【0054】

図２に示されるように、発光素子３２から出射され第一光学素子４１Ａおよび第二光学素子４２Ａを経由したレーザ光ＬのＹ方向のビーム幅Ｗｙは、Ｘ方向に進むにつれて拡がる。第三光学素子４３Ａには、第二光学素子４２Ａを経由してＹ方向において拡がっている先太りのレーザ光Ｌが入射する。第三光学素子４３Ａは、レーザ光Ｌを、Ｙ方向においてコリメートする。第三光学素子４３Ａは、少なくともＹ方向において凸レンズ、言い換えると少なくともＹ方向と直交する断面において凸レンズである。第二光学素子４２Ａは、コリメートレンズとも称されうる。

【0055】

本実施形態では、第三光学素子４３Ａは、一例として、Ｙ方向と交差しかつ直交した平面としての仮想中心面Ｖｃ３に対する面対称形状を有している。第三光学素子４３Ａの入射面４３ａおよび出射面４３ｂは、Ｚ方向に沿う母線を有しＺ方向に延びた柱面を有している。入射面４３ａは、Ｘ方向と直交する平面である。また、出射面４３ｂは、Ｘ方向に凸の凸曲面である。

【0056】

以上説明したように、本実施形態では、第一光学素子４１Ａは、ケース２０外に設けられ、ケース２０に設けられた窓部材１１（窓）を通ったレーザ光Ｌを、Ｚ方向（速軸方向）で集束する。そして、第二光学素子４２Ａは、第一光学素子４１Ａを経由したレーザ光Ｌを、Ｚ方向でのビーム幅Ｗｚ２が第一光学素子４１Ａの入射面４１ａにおけるＺ方向でのビーム幅Ｗｚ１よりも小さい状態で、Ｚ方向においてコリメートする。

【0057】

図１に示されるように、発光素子３２から出射されたレーザ光ＬのＺ方向のビーム幅は、Ｘ方向に進むにつれて拡がる。このため、仮に、第一光学素子４１Ａが配置されず、当該第一光学素子４１Ａが設けられている位置に、当該第一光学素子４１Ａに替えて、Ｚ方向にコリメートするコリメートレンズ（不図示）が配置された場合、図１中に二点鎖線で示されるように、より広いビーム幅Ｗｚ１でコリメートされたレーザ光Ｌｖが得られる。これに対し、本実施形態では、第一光学素子４１Ａを経由することによりＺ方向に集束されているレーザ光Ｌを、Ｚ方向のビーム幅Ｗｚ２が第一光学素子４１Ａの入射面４１ａにおけるＺ方向のビーム幅Ｗｚ１よりも狭い状態で、第二光学素子４２Ａによってコリメートする。したがって、本実施形態によれば、コリメートされたレーザ光ＬのＺ方向におけるビーム幅Ｗｚｃを、より小さくすることができる。

【0058】

また、本実施形態では、第二光学素子４２Ａは、第一光学素子４１Ａによるレーザ光ＬのＺ方向の集束点Ｐｃｚよりも第一光学素子４１Ａの近くに位置されている。

【0059】

仮に、第二光学素子４２Ａが、集束点Ｐｃｚよりも第一光学素子４１Ａの遠くに位置された場合、第一光学素子４１Ａと第二光学素子４２Ａとの間のレーザ光Ｌの光路上に、集束点Ｐｃｚが出現することになる。この場合、エネルギ密度の高い集束点Ｐｃｚにおいて塵芥が集積するなどの不都合が生じる虞がある。この点、本実施形態では、第二光学素子４２Ａが集束点Ｐｃｚよりも第一光学素子４１Ａの近くに位置されているため、レーザ光Ｌが集束点Ｐｃｚに到達する前に第二光学素子４２Ａによってコリメートされる。すなわち、本実施形態によれば、レーザ光Ｌの光路上に集束点Ｐｃｚが出現しないため、当該集束点Ｐｃｚによる不都合が生じるのを、回避することができる。

【0060】

また、本実施形態では、第一光学素子４１Ａは、少なくともＺ方向において凸レンズであり、第二光学素子４２Ａは、少なくともＺ方向において凹レンズである。

【0061】

このような構成によれば、第一光学素子４１Ａおよび第二光学素子４２Ａを、比較的簡素な構成によって実現することができる。

【0062】

また、本実施形態では、第一光学素子４１Ａは、Ｚ方向と交差した仮想中心面Ｖｃ１に対する面対称形状を有したレンズである。

【0063】

このような構成によれば、第一光学素子４１Ａを、比較的簡素な構成によって実現することができる。

【0064】

また、本実施形態では、発光装置１Ａは、第一光学素子４１Ａを経由したレーザ光ＬをＹ方向（遅軸方向）でコリメートする第三光学素子４３Ａを備えている。

【0065】

このような構成によれば、レーザ光ＬをＹ方向においてもコリメートすることができる。

【0066】

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の発光装置１Ｂを示す側面図であり、図４は、発光装置１Ｂを示す平面図である。

【0067】

図３を図１と比較し、かつ図４を図２と比較すれば明らかとなるように、本実施形態では、第三光学素子４３Ｂの位置が、上記第１実施形態の第三光学素子４３Ａの位置と相違している。具体的に、第１実施形態では、第三光学素子４３Ａは、第二光学素子４２Ａに対して第一光学素子４１Ａとは反対側に位置されているのに対し、本実施形態では、第三光学素子４３Ｂは、第二光学素子４２Ａに対して第一光学素子４１Ａに近い位置、すなわち第一光学素子４１Ａと第二光学素子４２Ａとの間に、位置されている。

【0068】

なお、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様に、第三光学素子４３Ｂは、一例として、Ｙ方向と交差しかつ直交した平面としての仮想中心面Ｖｃ３に対する面対称形状を有している。第三光学素子４３Ｂの入射面４３ａおよび出射面４３ｂは、Ｚ方向に沿う母線を有しＺ方向に延びた柱面を有している。入射面４３ａは、Ｘ方向と直交する平面である。また、出射面４３ｂは、Ｘ方向に凸の凸曲面である。

【0069】

また、本実施形態における第一光学素子４１Ａおよび第二光学素子４２Ａの構成および配置は、上記第１実施形態と同様である。

【0070】

以上のように、本実施形態では、第三光学素子４３Ｂは、第一光学素子４１Ａと第二光学素子４２Ａとの間に位置されている。図３に示されるように、本実施形態では、第三光学素子４３Ｂは、第一光学素子４１Ａと第二光学素子４２Ａとの間に位置されているため、ビーム幅Ｗｙがより狭い状態で、レーザ光ＬをＹ方向にコリメートすることができる。したがって、本実施形態によれば、コリメートされたレーザ光ＬのＹ方向におけるビーム幅Ｗｙｃを、より小さくすることができる。

【0071】

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態の発光装置１Ｃを示す側面図であり、図６は、発光装置１Ｃを示す平面図である。

【0072】

図６を図２と比較し、かつ図５を図１と比較すれば明らかとなるように、本実施形態では、第一光学素子４１Ｃの構成が、上記第１実施形態の第一光学素子４１Ａの構成と相違している。具体的に、第１実施形態では、第一光学素子４１Ａは、Ｚ方向と交差しかつ直交した平面としての仮想中心面Ｖｃ１に対する面対称形状を有したレンズであるのに対し、本実施形態では、第一光学素子４１Ｃは、光軸に沿う中心軸Ａｘに対する軸対称形状を有したレンズである。

【0073】

第一光学素子４１Ｃは、中心軸Ａｘ周りの回転体として構成される。第一光学素子４１Ｃは、当該中心軸ＡｘがＸ方向に沿うとともにレーザ光Ｌの光軸と重なるように配置される。第一光学素子４１Ｃの入射面４１ａおよび出射面４１ｂは、それぞれ、Ｘ方向に延びた中心軸Ａｘ周りの回転面を有している。出射面４１ｂは、Ｘ方向に凸の凸曲面である。出射面４１ｂは、入射面４１ａよりも大きく突出している。

【0074】

また、本実施形態でも、第二光学素子４２Ａは、第一光学素子４１Ｃによるレーザ光ＬのＺ方向の集束点Ｐｃｚよりも第一光学素子４１Ｃの近くに位置されている。

【0075】

なお、図６に示されるように、第一光学素子４１Ｃと第二光学素子４２Ａとの間に、レーザ光ＬのＹ方向における集束点Ｐｃｙが出現するが、当該集束点Ｐｃｙでのエネルギ密度はそれほど高くないため、塵芥の集積のような問題は生じ無い。

【0076】

以上のように、本実施形態では、第一光学素子４１Ｃは、レーザ光Ｌの光軸に沿う中心軸Ａｘに対する軸対称形状を有したレンズである。

【0077】

本実施形態によれば、レーザ光Ｌが、Ｚ方向とＹ方向との間の方向においても集束されるため、レーザ光Ｌの収差が小さくなるという効果が得られる。また、本実施形態によれば、第一光学素子４１Ｃを、比較的簡素な構成によって実現することができる。

【0078】

［第４実施形態］
［光源ユニットの構成］
図７は、複数の第３実施形態の発光装置１Ｃを備えた第４実施形態の光源ユニット１００Ａ（１００）の平面図であり、図８は、図７のVIII－VIII断面図である。なお、図８において、光フィルタ１０２、ミラー１０３、および集光レンズ１０４，１０５は、側面図として示されている。

【0079】

光源ユニット１００Ａには、一例として、第３実施形態の発光装置１Ｃが実装されている。光源ユニット１００Ａは、ベース１０１と、複数の発光装置１Ｃと、複数のミラー１０３と、集光レンズ１０４，１０５と、光フィルタ１０２と、ハウジングベース１０６と、光ファイバ１０７と、を備えている。光フィルタ１０２、ミラー１０３、および集光レンズ１０４，１０５は、光学部品の一例である。各発光装置１Ｃは、発光モジュール１０と、第一光学素子４１Ｃと、第二光学素子４２Ａと、第三光学素子４３Ａと、を含む。

【0080】

ミラー１０３は、発光装置１ＣからのＸ方向に進む光を、Ｙ方向に反射する。ミラー１０３は、偏向部品の一例である。ミラー１０３で反射された光は、集光レンズ１０４，１０５で集光される。

【0081】

ここで、図７に示されるように、発光装置１Ｃ（すなわち、発光モジュール１０、第一光学素子４１Ｃ、第二光学素子４２Ａ、および第三光学素子４３Ａ）とミラー１０３とを含むサブユニット１００ａは、Ｙ方向に略等間隔で並んでいる。また、図８に示されるように、複数のサブユニット１００ａは、互いにＺ方向にずれて配置されている。集光レンズ１０４に近いほど、サブユニット１００ａのベース１０１の底面１０１ａからのＺ方向の距離が短くなるよう、構成されている。したがって、図８に示されるように、ベース１０１の表面１０１ｂには、Ｙ方向に向かうにつれてＺ方向の反対方向にずれる段差が設けられている。各段差は、Ｚ方向と交差しかつ直交し、Ｘ方向およびＹ方向に略沿って延びている。サブユニット１００ａは、表面１０１ｂの各段差上に実装されている。

【0082】

このような構成において、各サブユニット１００ａ（各ミラー１０３）からの光は、集光レンズ１０４の入射面で、Ｚ方向に等間隔で並ぶ。各サブユニット１００ａからの光は、集光レンズ１０４、光フィルタ１０２、および集光レンズ１０５を経由して、光ファイバ１０７の入力部１０７ａへ入力される。光ファイバ１０７は、ハウジングベース１０６に設けられたファイバ支持部１０６ａに支持されている。

【0083】

なお、光源ユニット１００Ａの発光装置１Ｃは、他の実施形態の発光装置１Ａ，１Ｂに置き換え可能である。

【0084】

図９は、第一光学素子４１Ｃの取付構造を示す平面図である。図９に示されるように、第一光学素子４１Ｃは、発光モジュール１０のケース２０に接合部５０を介して固定されている。このような構成により、ケース２０を利用して、第一光学素子４１Ｃの取付構造を、比較的簡素な構成によって実現することができる。ケース２０を有した発光モジュール１０は、表面１０１ｂ上に取り付けられており、当該表面１０１ｂからＺ方向に突出している。発光モジュール１０は、突出部の一例である。また、接合部５０は、固定部とも称されうる。Ｚ方向は、表面１０１ｂと交差した方向の一例である。

【0085】

接合部５０は、例えば、合成樹脂材料で作られた接着剤である。接合部５０は、電磁波硬化性の接着剤や、熱硬化性の接着剤であってもよい。

【0086】

接合部５０は、ケース２０のＹ方向両側の側面２１ｄとＸ方向の前面２１ｅとの間の角部２１ｆと、第一光学素子４１Ｃのレーザ光の光路から外れた周縁部との間に介在し、当該角部２１ｆと周縁部とを接合している。

【0087】

ケース２０と第一光学素子４１Ｃとは、複数箇所において、それぞれ接合部５０を介して接合されている。図９に示される二つの接合部５０は、Ｙ方向に互いに離間している。また、図９に示される二つの接合部５０のうち少なくとも一つからＺ方向の反対方向に離れた位置にも接合部５０（不図示）が存在し、ケース２０と第一光学素子４１Ｃとが三つまたは四つの接合部５０によって接合されている。なお、図９に示される二つの接合部５０のうち少なくとも一つがＺ方向の反対方向に或る程度の長さだけ延びていてもよい。この場合、ケース２０と第一光学素子４１Ｃとが二つの接合部５０によって接合されている。したがって、ケース２０と第一光学素子４１Ｃとは二つ以上の接合部５０によって接合されうる。

【0088】

仮に、第一光学素子４１Ｃが、当該第一光学素子４１Ｃとベース１０１の表面１０１ｂとの間に介在する接合部５０のみによって片持ち支持された場合、第一光学素子４１ＣのＺ方向に対する微少な傾き（倒れ）によって、第一光学素子４１Ｃからのレーザ光の光軸が、Ｘ方向に対してＺ方向またはＺ方向の反対方向にずれてしまう虞がある。この場合、各サブユニット１００ａ（各ミラー１０３）からの光が、集光レンズ１０４の所期の位置からＺ方向に外れた位置に入射し、レーザ光のＺ方向の収束性が低くなる虞がある。

【0089】

この点、本実施形態では、第一光学素子４１Ｃは、接合部５０を介して発光モジュール１０のケース２０と接合されている。このような構成によれば、ケース２０が第一光学素子４１Ｃを支持することができるため、第一光学素子４１ＣのＺ方向に対する傾きを抑制することができ、レーザ光のＺ方向の傾き、ひいては空間結合されたレーザ光のＺ方向の収束性の低下を、抑制することができる。

【0090】

また、上述したように、本実施形態では、第一光学素子４１Ｃとケース２０とは、Ｚ方向に離れた複数の接合部５０を介して接合されている。このような構成によれば、第一光学素子４１ＣのＺ方向に対する傾きをより一層抑制することができ、レーザ光のＺ方向の傾き、ひいてはレーザ光の収束性の低下を、より一層抑制することができる。ベース１０１は、ベースの一例であり、表面１０１ｂは、第一面の一例である。

【0091】

また、本実施形態では、接合部５０は、中心軸Ａｘ（光軸）に沿う方向（Ｘ方向）において、第一光学素子４１Ｃとケース２０との間に介在している。このような構成により、仮に接合部５０の収縮や膨張等が生じた場合にあっても、第一光学素子４１Ｃはケース２０に対して相対的にＸ方向に平行移動しやすくなる。言い換えると、第一光学素子４１Ｃは傾き難くなる。

【0092】

また、本実施形態では、複数の接合部５０は、互いに中心軸Ａｘを挟んで配置されている。複数の接合部５０が互いに中心軸Ａｘを挟んで配置されるとは、中心軸Ａｘに沿う方向（Ｘ方向）に見た場合に、複数の接合部５０が中心軸Ａｘを通る仮想直線（仮想平面、不図示）を挟んで互いに反対側に配置されることを意味する。このような構成により、仮に接合部５０の収縮や膨張等が生じた場合にあっても、第一光学素子４１ＣはＸ方向に平行移動しやすくなる。言い換えると、第一光学素子４１Ｃは傾き難くなる。また、本実施形態では、複数の接合部５０は、Ｘ方向に見た場合に、中心軸Ａｘの周りの２箇所以上に配置されうる。このような構成により、仮に接合部５０の収縮や膨張等が生じた場合にあっても、第一光学素子４１Ｃはケース２０に対して相対的に並進運動しやすくなる。言い換えると、第一光学素子４１Ｃは傾き難くなる。

【0093】

また、接合部５０は、Ｘ方向と交差する仮想平面、例えばＹＺ平面に沿って、所要の面積をもって広がってもよい。この場合、仮に接合部５０の収縮や膨張等が生じた場合にあっても、当該面積が広いほど、第一光学素子４１Ｃはケース２０に対して相対的に並進運動しやすくなる。言い換えると、第一光学素子４１Ｃは傾き難くなる。

【0094】

図１０は、第二光学素子４２Ａの取付構造を示す平面図である。図１０に示されるように、第二光学素子４２Ａは、表面１０１ｂからＺ方向に突出したポスト１０１ｃに、接合部５０を介して取り付けられている。ポスト１０１ｃは、一例として、四角柱状の形状を有しているが、円柱状など、他の形状を有してもよい。ポスト１０１ｃは、突出部の一例である。ポスト１０１ｃは、第二光学素子４２Ａに対してＹ方向の両側に配置されている。

【0095】

また、本実施形態では、図１０に示される接合部５０からＺ方向の反対方向に離れた位置にも接合部５０（不図示）が存在し、二つの接合部５０によってポスト１０１ｃと第二光学素子４２Ａとが接合されている。

【0096】

ポスト１０１ｃは、ベース１０１の表面１０１ｂ上に、例えば接着剤やはんだのような接合材を介して取り付けられてもよいし、溶接されてもよいし、ねじのような固定具を介して取り付けられてもよいし、ベース１０１と一体に構成されてもよい。接着剤は、電磁波硬化性の接着剤や、熱硬化性の接着剤であってもよい。

【0097】

このような構成によれば、ポスト１０１ｃが第二光学素子４２Ａを支持することができるため、第二光学素子４２ＡのＺ方向に対する傾きを抑制することができ、レーザ光のＺ方向の傾き、ひいては空間結合されたレーザ光のＺ方向の収束性の低下を、抑制することができる。なお、第三光学素子４３Ａも、ポスト１０１ｃと同様のポスト（不図示）によって支持されてもよい。

【0098】

［第５実施形態］
図１１は、第５実施形態の光源ユニット１００Ｂ（１００）の一部の平面図であって、第一光学素子４１Ｃの取付構造を示す図である。また、図１２は、第一光学素子４１Ｃおよびポスト１０１ｃ、すなわち第一光学素子４１Ｃの取付構造を、Ｘ方向に見た背面図である。図１１，１２に示される第一光学素子４１Ｃの取付構造を除き、光源ユニット１００Ｂは、第４実施形態の光源ユニット１００Ａと同様の構成を備えている。

【0099】

図１１，１２に示されるように、本実施形態では、第一光学素子４１Ｃは、表面１０１ｂからＺ方向に突出したポスト１０１ｃに、複数の接合部５０を介して接合されている。ポスト１０１ｃは、第二光学素子４２Ａに対してＹ方向の両側に配置されている。各ポスト１０１ｃにおいて、二つの接合部５０が、Ｚ方向に離間して配置されている。各ポスト１０１ｃにおける接合部５０の数は、二つには限定されず、三つであってもよい。また、図１２に示されるように、二つの接合部５０は、ポスト１０１ｃの上端と下端とに配置されているが、これには限定されず、ポスト１０１ｃの上端および下端から離れた位置に配置されてもよい。

【0100】

また、第一光学素子４１Ｃは、Ｘ方向（光軸方向）の中央部において、光軸の径方向外側に張り出した張出部４１ｄを有しており、接合部５０は、当該張出部４１ｄのＸ方向の反対方向の端面４１ｄ１とポスト１０１ｃとの間に介在している。このような構成により、接合部５０がレーザ光の光路に干渉するのを抑制することができる。

【0101】

本実施形態によっても、ポスト１０１ｃが第一光学素子４１Ｃを支持することができるため、第一光学素子４１ＣのＺ方向に対する傾きを抑制することができ、レーザ光のＺ方向の傾き、ひいては空間結合されたレーザ光のＺ方向の収束性の低下を、抑制することができる。

【0102】

［第６実施形態］
図１３は、第６実施形態の第一光学素子４１Ｃおよびポスト１０１ｃ、すなわち第一光学素子４１Ｃの取付構造を、Ｘ方向に見た背面図である。図１３に示される第一光学素子４１Ｃの取付構造を除き、光源ユニット１００Ｃ（１００）は、第４実施形態の光源ユニット１００Ａと同様の構成を備えている。

【0103】

図１３に示されるように、本実施形態では、Ｚ方向に延びた接合部５０によって、第一光学素子４１Ｃとポスト１０１ｃとが接合されている。本実施形態のようにＺ方向に延びた接合部５０によって第一光学素子４１Ｃとポスト１０１ｃ（突出部）とを接合することにより、複数の接合部５０を有しない構成においても、第一光学素子４１ＣのＺ方向に対する傾きを抑制することができ、レーザ光のＺ方向の傾き、ひいては空間結合されたレーザ光のＺ方向の収束性の低下を、抑制することができる。接合部５０のＺ方向の長さは、第一光学素子４１Ｃの傾きを抑制できる長さであれば良く、第一光学素子４１ＣのＺ方向の長さの１／４以上であることが好ましく、１／３以上であることがさらに好ましい。また、接合部５０の延びる方向は、Ｚ方向には限定されない。

【0104】

また、本実施形態では、接合部５０は、中心軸Ａｘと交差するＹ方向において、第二光学素子４２Ａとポスト１０１ｃとの間に介在している。このような構成により、仮に接合部５０の収縮や膨張等が生じた場合にあっても、第二光学素子４２Ａはポスト１０１ｃに対して相対的にＹ方向に平行移動しやすくなる。言い換えると、第二光学素子４２Ａは傾き難くなる。

【0105】

［第７実施形態］
図１４は、第７実施形態の光源ユニット１００Ｄ（１００）の概略構成図であって、光源ユニット１００Ｄの内部をＺ方向の反対方向に見た平面図である。

【0106】

図１４に示されるように、光源ユニット１００Ｄは、ベース１０１と、当該ベース１０１に固定された光ファイバ１０７と、それぞれ発光装置１Ｃおよびミラー１０３を含む複数のサブユニット１００ａと、複数のサブユニット１００ａからのレーザ光を合成する光合成部１０８と、を有している。

【0107】

光ファイバ１０７は、出力光ファイバであって、その端部（不図示）を支持するファイバ支持部１０６ａを介して、ベース１０１と固定されている。

【0108】

ファイバ支持部１０６ａは、ベース１０１の一部として当該ベース１０１と一体的に構成されてもよいし、ベース１０１とは別部材として構成されたファイバ支持部１０６ａが、例えばねじのような固定具を介してベース１０１に取り付けられてもよい。

【0109】

ベース１０１は、ここでは、上記第４実施形態のハウジングベース１０６に相当する部位も含むものとする。ベース１０１は、例えば、銅系材料やアルミニウム系材料のような、熱伝導率が高い材料で作られる。また、ベース１０１は、カバー（不図示）で覆われている。光ファイバ１０７、サブユニット１００ａ、光合成部１０８、およびファイバ支持部１０６ａは、ベース１０１とカバーとの間に形成された収容室内に収容され、封止されている。

【0110】

ベース１０１の表面１０１ｂには、上記第４実施形態と同様に、Ｙ方向に向かうにつれてサブユニット１００ａの位置がＺ方向の反対方向にずれる段差（図８参照）が設けられている。複数のサブユニット１００ａがＹ方向に所定間隔（例えば一定間隔）で並ぶアレイＡ１，Ａ２のそれぞれについて、サブユニット１００ａは、各段差上に配置されている。したがって、アレイＡ１に含まれるサブユニット１００ａのＺ方向の位置は、Ｙ方向に向かうにつれてＺ方向の反対方向にずれるとともに、アレイＡ２に含まれるサブユニット１００ａのＺ方向の位置も、Ｙ方向に向かうにつれてＺ方向の反対方向にずれている。

【0111】

複数のサブユニット１００ａの発光モジュール１０から出力されたレーザ光は、光合成部１０８によって合成される。光合成部１０８は、コンバイナ１０８ａ、ミラー１０８ｂ、および１／２波長板１０８ｃ等の光学部品を有している。

【0112】

ミラー１０８ｂは、アレイＡ１のサブユニット１００ａからのレーザ光を１／２波長板１０８ｃを介してコンバイナ１０８ａに向かわせる。１／２波長板１０８ｃは、アレイＡ１からの光の偏波面を回転させる。アレイＡ２のサブユニット１００ａからのレーザ光は、コンバイナ１０８ａに直接入力される。

【0113】

コンバイナ１０８ａは、二つのアレイＡ１，Ａ２からの光を合成して集光レンズ１０４に向けて出力する。コンバイナ１０８ａは、偏波合成素子とも称されうる。

【0114】

また、ベース１０１には、サブユニット１００ａ（発光モジュール１０）や、ファイバ支持部１０６ａ、集光レンズ１０４，１０５、コンバイナ１０８ａ等を冷却する冷媒通路１０９が設けられている。冷媒通路１０９では、例えば、冷却液のような冷媒が流れる。冷媒通路１０９は、例えば、ベース１０１の各部品の実装面の近く、例えば直下またはその近傍を通り、冷媒通路１０９の内面および冷媒通路１０９内の冷媒（不図示）は、冷却対象の部品や部位、すなわち、サブユニット１００ａ（発光モジュール１０）や、ファイバ支持部１０６ａ、集光レンズ１０４，１０５、コンバイナ１０８ａ等と、熱的に接続されている。ベース１０１を介して冷媒と部品や部位との間で熱交換が行われ、部品が冷却される。なお、冷媒通路１０９の入口１０９ａおよび出口１０９ｂは、一例として、ベース１０１のＹ方向の反対方向の端部に設けられているが、他の位置に設けられてもよい。

【0115】

図１４に示されるように、アレイＡ１のサブユニット１００ａ１（１００ａ）においては、Ｘ１方向に向かうレーザ光がミラー１０３でＹ方向に反射され、アレイＡ２のサブユニット１００ａ２（１００ａ）においては、Ｘ１方向とは反対方向のＸ２方向に向かうレーザ光がミラー１０３でＹ方向に反射される。サブユニット１００ａ１は、第一サブユニットの一例であり、サブユニット１００ａ２は、第二サブユニットの一例である。また、Ｘ１方向は第一方向の一例であり、Ｘ２方向は、第一方向の反対方向の一例である。

【0116】

このようにアレイＡ１のサブユニット１００ａ１とアレイＡ２のサブユニット１００ａ２とで、レーザ光が互いに対向する方向に進む場合、アレイＡ１，Ａ２のうち一方のアレイのサブユニット１００ａ内で他方のアレイに近づく方向に進むレーザ光の漏れ光が、当該他方のアレイのサブユニット１００ａ内のレーザ光に干渉する虞がある。また、上記第４～第６実施形態のように、第一光学素子４１Ｃや、第二光学素子４２Ａ、第三光学素子４３Ａ等の光学部品が、接合部５０を介してベース１０１と接合されている場合、当該接合部５０に漏れ光が照射されると、当該接合部５０が損傷してしまう虞もある。漏れ光は、例えば、各光学部品において不本意に反射したり透過したりするレーザ光に由来する。

【0117】

そこで、本実施形態では、アレイＡ１とアレイＡ２との間に、漏れ光を遮る遮蔽部１０１ｄ１が設けられている。

【0118】

図１５は、遮蔽部１０１ｄ１の側面図である。遮蔽部１０１ｄ１は、表面１０１ｂからＺ方向に突出している。遮蔽部１０１ｄ１のＺ方向の頂部の位置、すなわち表面１０１ｂからの高さは、破線の矢印で示される漏れ光Ｌｌを遮断するのに十分な高さに設定されている。例えば、遮蔽部１０１ｄ１のＺ方向の頂部の位置は、少なくともサブユニット１００ａ内に含まれる第一光学素子４１Ｃ、第二光学素子４２Ａ、第三光学素子４３ＡのＺ方向の頂部の位置と同じかあるいはよりＺ方向の前方に位置している。

【0119】

遮蔽部１０１ｄ１は、ベース１０１の表面１０１ｂ上に、例えば接着剤やはんだのような接合材を介して取り付けられてもよいし、溶接されてもよいし、ねじのような固定具を介して取り付けられてもよいし、ベース１０１と一体に構成されてもよい。接着剤は、電磁波硬化性の接着剤や、熱硬化性の接着剤であってもよいし、熱伝導率が比較的高い接着剤であるのが好ましい。

【0120】

また、本実施形態では、遮蔽部１０１ｄ１は、Ｘ１方向の端部およびＸ２方向の端部に、反射面１０１ｄａを有している。反射面１０１ｄａは、漏れ光Ｌｌの入射方向の反対方向から外れた方向に、漏れ光Ｌｌを反射する。すなわち、Ｘ２方向に進む漏れ光Ｌｌが入射する反射面１０１ｄａは、当該漏れ光Ｌｌを、Ｘ１方向から外れた方向、言い換えるとＸ１方向と傾斜した方向に反射する。また、Ｘ１方向に進む漏れ光Ｌｌが入射する反射面１０１ｄａは、当該漏れ光Ｌｌを、Ｘ２方向から外れた方向、言い換えるとＸ２方向と傾斜した方向に反射する。すなわち、反射面１０１ｄａは、いずれも、漏れ光ＬｌをＸ１方向またはＸ２方向から反らす。これにより、漏れ光Ｌｌの反射面１０１ｄａでの反射光が、サブユニット１００ａ内で伝送されるレーザ光に干渉するのを抑制することができる。なお、反射面１０１ｄａは、Ｚ方向に向かうにつれてＸ１方向およびＸ２方向のうち一方に向かうように傾斜しているが、傾斜方向はこれには限定されない。また、反射面１０１ｄａは、例えば、曲面であってもよい。また、曲面である場合、反射面１０１ｄａは、球面状であってもよいし、円筒面状であってもよい。

【0121】

［第８実施形態］
図１６は、第８実施形態の光源ユニット１００Ｅ（１００）に含まれる遮蔽部１０１ｄ２の側面図（一部断面図）である。図１５に示される遮蔽部１０１ｄ１に替えて図１６に示される遮蔽部１０１ｄ２が設けられている点を除き、光源ユニット１００Ｅは、第７実施形態の光源ユニット１００Ｄと同様の構成を備えている。

【0122】

ただし、本実施形態では、遮蔽部１０１ｄ２の反射面１０１ｄａには、例えば黒色塗料のような、レーザ光のエネルギを熱エネルギに変換する塗料が塗られている。この場合、反射面１０１ｄａは、レーザ光のエネルギを吸収する吸収面として機能する。反射面１０１ｄａは、吸収面の一例である。このような構成によれば、反射面１０１ｄａにおける反射光の強度をより低くすることができるため、反射光が光源ユニット１００Ｄ内の他の部位に与える悪影響をより小さくすることができる。

【0123】

また、図１６に示されるように、ベース１０１には、遮蔽部１０１ｄ１とＺ方向に重なるように、冷媒Ｃが流れる冷媒通路１０９が設けられている。冷媒通路１０９は、冷媒通路１０９の入口１０９ａから出口１０９ｂまでの間の一部の区間が、遮蔽部１０１ｄ２に対してＺ方向と重なる位置を通るように設けられている。当該区間において、冷媒通路１０９は、例えば、遮蔽部１０１ｄ２に沿ってＹ方向に延びている。

【0124】

遮蔽部１０１ｄ２およびベース１０１は、例えば、銅系材料やアルミニウム系材料のような、熱伝導率が高い材料で作られており、遮蔽部１０１ｄ２と冷媒通路１０９の内面および冷媒Ｃとが熱的に接続されている。よって、本実施形態によれば、遮蔽部１０１ｄ２およびベース１０１を介して冷媒Ｃと遮蔽部１０１ｄ２との間で熱交換が行われ、漏れ光Ｌｌのエネルギに基づく熱が生じた遮蔽部１０１ｄ２が冷却され、遮蔽部１０１ｄ２および当該遮蔽部１０１ｄ２の周辺の温度が上昇するのを抑制することができる。

【0125】

［第９実施形態］
図１７は、第９実施形態の光源ユニット１００Ｆ（１００）に含まれるサブユニット１００ａ１（１００ａ）の平面図である。図１４に示されるサブユニット１００ａに替えて、図１７に示されるサブユニット１００ａが設けられている点を除き、光源ユニット１００Ｆは、第７実施形態の光源ユニット１００Ｄと同様の構成を備えている。なお、図１７には、アレイＡ１のサブユニット１００ａ１が示されているが、アレイＡ２のサブユニット１００ａ２も、図１７と同様の構成、すなわち、図１７の構成と鏡像関係にある構成を有している。

【0126】

図１７に示されるように、第二光学素子４２Ａは、ポスト１０１ｃに、接合部５０を介して接合されている。なお、ポスト１０１ｃは、第二光学素子４２Ａに対して、Ｙ方向の両側に設けられているが、片側のみに設けられてもよい。

【0127】

そして、接合部５０に対してＸ１方向に離れた位置に、遮蔽部１０１ｄ３が設けられている。このような構成により、アレイＡ１，Ａ２のうち一方のアレイのサブユニット１００ａに含まれる接合部５０に、アレイＡ１，Ａ２のうち他方のアレイのサブユニット１００ａからの漏れ光Ｌｌが照射され、これにより当該接合部５０が損傷するのを、抑制することができる。本実施形態によれば、遮蔽部１０１ｄ３を、よりコンパクトな構成によって実現できる。

【0128】

図１８は、遮蔽部１０１ｄ３の側面図である。図１８に示されるように、本実施形態でも、遮蔽部１０１ｄ３は、上記第７実施形態と同様の反射面１０１ｄａを有している。反射面１０１ｄａによる漏れ光Ｌｌの反射方向は、上記第７実施形態と同様である。これにより、反射面１０１ｄａでの漏れ光Ｌｌの反射光がサブユニット１００ａ内で伝送されるレーザ光に干渉するのを、抑制することができる。なお、遮蔽部１０１ｄ３は、第８実施形態と同様の構成を有し、吸収部として機能してもよい。

【0129】

［第１０実施形態］
図１９は、第１０実施形態の光源ユニット１００Ｇ（１００）に含まれるサブユニット１００ａの平面図である。図１４に示されるサブユニット１００ａに替えて、図１９に示されるサブユニット１００ａが設けられている点を除き、光源ユニット１００Ｇは、第７実施形態の光源ユニット１００Ｄと同様の構成を備えている。なお、図１９には、アレイＡ１のサブユニット１００ａ１が示されているが、アレイＡ２のサブユニット１００ａ２も、図１７と同様の構成、すなわち、図１９の構成と鏡像関係にある構成を有している。

【0130】

図１９に示されるように、第二光学素子４２Ａは、遮蔽部１０１ｄ３に、接合部５０を介して接合されている。また、接合部５０は、遮蔽部１０１ｄ３に対して漏れ光の反対側に設けられている。よって、本実施形態でも、遮蔽部１０１ｄ３は、接合部５０に向かう漏れ光Ｌｌを遮っている。すなわち、遮蔽部１０１ｄ３は、第９実施形態の構成におけるポスト１０１ｃと遮蔽部１０１ｄ３とを機能的に統合したものであると言える。本実施形態によっても、遮蔽部１０１ｄ３により、アレイＡ１，Ａ２のうち一方のアレイのサブユニット１００ａに含まれる接合部５０に、アレイＡ１，Ａ２のうち他方のアレイのサブユニット１００ａからの漏れ光Ｌｌが照射され、これにより当該接合部５０が損傷するのを、抑制することができる。本実施形態によれば、接合部５０への漏れ光Ｌｌの照射を抑制できるとともに第二光学素子４２Ａの傾きを抑制することができる構成を、より簡素な構成によって実現することができる。

【0131】

［第１１実施形態］
［光源装置、光ファイバレーザの構成］
図２０は、上記第４～第１０実施形態のいずれかの光源ユニット１００が実装された第１１実施形態の光源装置１１０の構成図である。光源装置１１０は、励起光源として、複数の光源ユニット１００を備えている。複数の光源ユニット１００から出射された光（レーザ光）は、光ファイバ１０７を介して光結合部としてのコンバイナ９０に伝搬される。光ファイバ１０７の出力端は、複数入力１出力のコンバイナ９０の複数の入力ポートにそれぞれ結合されている。なお、光源装置１１０は、複数の光源ユニット１００を有するものに限定されるものではなく、少なくとも１つの光源ユニット１００を有していればよい。

【0132】

［第１２実施形態］
図２１は、図２０の光源装置１１０が実装された光ファイバレーザ２００の構成図である。光ファイバレーザ２００は、図２０に示された光源装置１１０およびコンバイナ９０と、希土類添加光ファイバ１３０と、出力側光ファイバ１４０と、を備える。希土類添加光ファイバ１３０の入力端及び出力端には、それぞれ高反射ＦＢＲ１２０，１２１（fiber brag grating）が設けられている。

【0133】

コンバイナ９０の出力端には、希土類添加光ファイバ１３０の入力端が接続され、希土類添加光ファイバ１３０の出力端には、出力側光ファイバ１４０の入力端が接続されている。なお、複数の光源ユニット１００から出力されるレーザ光を希土類添加光ファイバ１３０に入射させる入射部は、コンバイナ９０に換えて他の構成を使用してもよい。例えば、複数の光源ユニット１００における出力部の光ファイバ１０７を並べて配置し、複数の光ファイバ１０７から出力されたレーザ光を、レンズを含む光学系等の入射部を用いて、希土類添加光ファイバ１３０の入力端に入射させるように構成してもよい。希土類添加光ファイバ１３０は、光増幅ファイバの一例である。

【0134】

上述した光源ユニット１００、光源装置１１０、および光ファイバレーザ２００によれば、発光装置１Ｃあるいは発光装置１Ａ，１Ｂを有することにより、ビームの幅あるいは光径をより小さくできる等の利点が得られる。

【0135】

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

【0136】

例えば、第一光学素子、第二光学素子、第三光学素子は、実施形態に開示されたものには限定されず、例えば、ミラー、プリズム、または回折光学素子のような、光を反射、屈折、または回折させる他の光学素子であってもよい。なお、回折光学素子は、例えば、周期の異なる複数の回折格子を複合して一体に構成したものである。

【0137】

また、発光素子から第三光学素子を出るまでの光路の光軸は、直線状である必要は無く、適宜屈曲されてもよい。

【0138】

また、光源におけるサブユニットや、発光モジュール、各光学素子、光合成部、各光学部品、突出部、遮蔽部等の配置は、上記実施形態には限定されない。また、漏れ光の進行方向も、上述した方向には限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0139】

本発明は、発光装置、光源ユニット、光源装置、および光ファイバレーザに適用することができる。

【符号の説明】

【0140】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…発光装置
１０…発光モジュール（突出部）
１１…窓部材
２０…ケース
２１…壁部材
２１ａ…ベース
２１ｂ…開口部
２１ｃ…頂面
２１ｄ…側面
２１ｅ…前面
２１ｆ…角部
２２…窓部材
３０…発光ユニット
３１…サブマウント
３１ａ…頂面
３２…発光素子
４１Ａ，４１Ｃ…第一光学素子
４１ａ…入射面
４１ｂ…出射面
４１ｄ…張出部
４１ｄ１…端面
４２Ａ…第二光学素子
４２ａ…入射面
４２ｂ…出射面
４３Ａ，４３Ｂ…第三光学素子
４３ａ…入射面
４３ｂ…出射面
５０…接合部
９０…コンバイナ
１００，１００Ａ～１００Ｇ…光源ユニット
１００ａ…サブユニット
１００ａ１…サブユニット（第一サブユニット）
１００ａ２…サブユニット（第二サブユニット）
１０１…ベース
１０１ａ…底面
１０１ｂ…表面
１０１ｃ…ポスト（突出部）
１０１ｄ１，１０１ｄ２，１０１ｄ３…遮蔽部
１０１ｄａ…反射面（吸収面）
１０２…光フィルタ
１０３…ミラー
１０４，１０５…集光レンズ
１０６…ハウジングベース
１０６ａ…ファイバ支持部
１０７…光ファイバ
１０７ａ…入力部
１０８…光合成部
１０８ａ…コンバイナ
１０８ｂ…ミラー
１０８ｃ…１／２波長板
１０９…冷媒通路
１０９ａ…入口
１０９ｂ…出口
１１０…光源装置
１２０，１２１…高反射ＦＢＲ
１３０…希土類添加光ファイバ
１４０…出力側光ファイバ
２００…光ファイバレーザ
Ａｘ…中心軸
Ａ１，Ａ２…アレイ
Ｃ…冷媒
Ｌ…レーザ光
Ｌｖ…レーザ光
Ｌｌ…漏れ光
Ｐｃｙ…集束点
Ｐｃｚ…集束点
Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３…仮想中心面
Ｗｚ，Ｗｚ１，Ｗｚ２…ビーム幅
Ｗｙｃ…（コリメートされた）ビーム幅
Ｗｚｃ…（コリメートされた）ビーム幅
Ｘ…方向
Ｘ１…方向（第一方向）
Ｘ２…方向（第一方向の反対方向）
Ｙ…方向
Ｚ…方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】