特許 7504702 半導体レーザ装置及びレーザ装置

(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】2024-06-14

(45)【発行日】2024-06-24

(54)【発明の名称】半導体レーザ装置及びレーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02208 20210101AFI20240617BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20240617BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20240617BHJP

   H01S 3/067 20060101ALI20240617BHJP

   H01S 3/0941 20060101ALI20240617BHJP

   H01S 5/02253 20210101ALI20240617BHJP

   H01S 5/02255 20210101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02208

H01S5/40

G02B6/42

H01S3/067

H01S3/0941

H01S5/02253

H01S5/02255

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020131813

(22)【出願日】2020-08-03

(65)【公開番号】P2022028425

(43)【公開日】2022-02-16

【審査請求日】2023-06-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126882

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 光永

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】高橋 行彦

【審査官】佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００１９５７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１４７４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００３１８５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－２１６１７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の段部を有する階段状のマウント部材と、
前記マウント部材の段部の各々に複数搭載された、第１方向に向けてレーザ光を射出する半導体レーザ素子と、
前記マウント部材の段部の各々に前記半導体レーザ素子に対応して複数設けられ、対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光をコリメートしつつ前記第１方向と交差する第２方向に向けて反射するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系によって反射されたレーザ光を合成する合成光学系と、
を備え、
前記第１方向は、前記段部の表面と、前記複数の段部のうちの互いに隣り合った２つの段部の間に位置する段差面との双方に沿う方向である、
半導体レーザ装置。

【請求項2】

前記マウント部材の段部の各々に複数設けられる前記コリメート光学系の少なくとも１つは、
対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向の成分をコリメートする第１コリメートレンズと、
対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の前記第２方向の成分をコリメートしつつ前記第２方向に向けて反射するコリメートミラーと、
を備える、請求項１記載の半導体レーザ装置。

【請求項3】

前記マウント部材の段部の各々に複数設けられる前記コリメート光学系の残りの少なくとも１つは、
対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の前記第３方向の成分をコリメートする第１コリメートレンズと、
対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の前記第２方向の成分をコリメートする第２コリメートレンズと、
前記第２コリメートレンズでコリメートされたレーザ光を前記第２方向に向けて反射する反射ミラーと、
を備える請求項２記載の半導体レーザ装置。

【請求項4】

前記半導体レーザ素子は、前記第２方向に直線状に配列されている、請求項３記載の半導体レーザ装置。

【請求項5】

前記マウント部材の段部の各々に複数設けられる前記コリメート光学系は、前記第１コリメートレンズと、前記コリメートミラーとをそれぞれ備えており、
前記半導体レーザ素子は、レーザ光の射出端から前記コリメートミラーまでの距離が同じになるように配置されている、
請求項２記載の半導体レーザ装置。

【請求項6】

複数の段部を有する階段状のマウント部材と、
前記マウント部材の段部の各々に搭載された第１半導体レーザ素子と、
前記マウント部材の段部の各々に搭載された第２半導体レーザ素子と、
前記マウント部材の段部の各々に前記第１半導体レーザ素子に対応して設けられた第１ファスト軸コリメートレンズと、
前記マウント部材の段部の各々に前記第２半導体レーザ素子に対応して設けられた第２ファスト軸コリメートレンズと、
前記マウント部材の段部の各々に前記第１半導体レーザ素子に対応して設けられた、スロー軸コリメートミラーと、
前記マウント部材の段部の各々に前記第２半導体レーザ素子に対応して設けられた、スロー軸コリメートレンズと、
前記マウント部材の段部の各々に前記第２半導体レーザ素子に対応して設けられた反射ミラーと、
前記スロー軸コリメートミラー及び前記反射ミラーで反射されたレーザ光を合成する合成光学系と、
を備える半導体レーザ装置。

【請求項7】

前記合成光学系は、前記スロー軸コリメートミラー及び前記反射ミラーの何れか一方で反射されたレーザ光の偏光状態を変える偏光素子と、
前記偏光素子を介したレーザ光と、前記スロー軸コリメートミラー及び前記反射ミラーの何れか他方で反射されたレーザ光とを合成する偏光合波光学系と、
を備える請求項６記載の半導体レーザ装置。

【請求項8】

前記合成光学系で合成されたレーザ光を、光ファイバのコアに集光する集光光学系を備える、請求項１から請求項７の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８の何れか一項に記載の半導体レーザ装置と、
前記半導体レーザ装置から出力されるレーザ光を光学的に結合させるコンバイナと、
前記コンバイナで結合されたレーザ光を外部に出力する出力端と、
を備えるレーザ装置。

【請求項10】

請求項１から請求項８の何れか一項に記載の半導体レーザ装置と、
コアに希土類が添加された増幅用ファイバと、
前記半導体レーザ装置から出力されるレーザ光を励起光として前記増幅用ファイバに結合させるコンバイナと、
前記増幅用ファイバで増幅された光を外部に出力する出力端と、
を備えるレーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザ装置及びレーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体レーザ装置は、概して、半導体レーザ素子、コリメートレンズ、及び集光光学系を備えており、半導体レーザから射出されたレーザ光を、コリメートレンズによってコリメートした後に集光光学系によって集光して外部に出力する。高出力が要求される半導体レーザ装置は、要求される出力に応じた数だけ半導体レーザ素子及びコリメートレンズが設けられる。

【0003】

以下の特許文献１，２には、階段状に形成されたマウントの各段部に、半導体レーザ素子並びにＦ軸（ファスト軸）コリメートレンズ及びＳ軸（スロー軸）コリメートレンズが１つずつ設けられた半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置では、各段部に設けられた半導体レーザ素子から射出されたレーザ光を、各段部に設けられたコリメートレンズで個別にコリメートした後に、集光光学系によって集光して１本の光ファイバに結合させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－８５４９３号公報

【文献】特開２０１６－１６４６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述した特許文献１，２に開示された半導体レーザ装置において、高出力化のために半導体レーザ素子の実装数を増やそうとすると、マウントの段部の数を増加させる必要がある。すると、半導体レーザ装置の高さ方向の寸法が大きくなってしまうという問題がある。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高さ方向の寸法を小さくしつつ高出力化が可能な半導体レーザ装置及び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、本発明の第１態様による半導体レーザ装置（１，２）は、複数の段部（ＳＴ）を有する階段状のマウント部材（１０）と、前記マウント部材の段部の各々に複数搭載された、第１方向（＋Ｚ方向）に向けてレーザ光を射出する半導体レーザ素子（１１）と、前記マウント部材の段部の各々に前記半導体レーザ素子に対応して複数設けられ、対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光をコリメートしつつ前記第１方向と交差する第２方向（＋Ｘ方向）に向けて反射するコリメート光学系（１２、１３）と、前記コリメート光学系によって反射されたレーザ光を合成する合成光学系（１４）と、を備える。

【0008】

本発明の第１態様による半導体レーザ装置では、複数の段部を有する階段状のマウント部材の段部の各々に、第１方向に向けてレーザ光を射出する半導体レーザ素子が複数搭載されており、マウント部材の段部の各々に、半導体レーザ素子に対応するコリメート光学系が複数設けられている。マウント部材の段部の各々に複数搭載された半導体レーザ素子から射出されたレーザ光は、それぞれ対応するコリメート光学系でコリメートされつつ第１方向と交差する第２方向に向けて反射され、合成光学系で合成される。本発明の第１態様による半導体レーザ装置では、マウント部材の段部に複数の半導体レーザ素子を搭載することにより、段部の数を少なくすることができるため、高さ方向の寸法を小さくしつつ高出力化が可能である。

【0009】

また、本発明の第１態様による半導体レーザ装置は、前記マウント部材の段部の各々に複数設けられる前記コリメート光学系の少なくとも１つ（１２）は、対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向（Ｙ方向）の成分をコリメートする第１コリメートレンズ（１２ａ）と、対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の前記第２方向の成分をコリメートしつつ前記第２方向に向けて反射するコリメートミラー（１２ｂ）と、を備える。

【0010】

また、本発明の第１態様による半導体レーザ装置は、前記マウント部材の段部の各々に複数設けられる前記コリメート光学系の残りの少なくとも１つ（１３）は、対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の前記第３方向の成分をコリメートする第１コリメートレンズ（１３ａ）と、対応する前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の前記第２方向の成分をコリメートする第２コリメートレンズ（１３ｂ）と、前記第２コリメートレンズでコリメートされたレーザ光を前記第２方向に向けて反射する反射ミラー（１３ｃ）と、を備える。

【0011】

また、本発明の第１態様による半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子が、前記第２方向に直線状に配列されている。

【0012】

或いは、本発明の第１態様による半導体レーザ装置は、前記マウント部材の段部の各々に複数設けられる前記コリメート光学系が、前記第１コリメートレンズ（１２ａ、１３ａ）と、前記コリメートミラー（１２ｂ、１３ｄ）とをそれぞれ備えており、前記半導体レーザ素子が、レーザ光の射出端から前記コリメートミラーまでの距離が同じになるように配置されている。

【0013】

上記課題を解決するために、本発明の第２態様による半導体レーザ装置（１）は、複数の段部（ＳＴ）を有する階段状のマウント部材（１０）と、前記マウント部材の段部の各々に搭載された第１半導体レーザ素子（１１ａ）と、前記マウント部材の段部の各々に搭載された第２半導体レーザ素子（１１ｂ）と、前記マウント部材の段部の各々に前記第１半導体レーザ素子に対応して設けられた第１ファスト軸コリメートレンズ（１２ａ）と、前記マウント部材の段部の各々に前記第２半導体レーザ素子に対応して設けられた第２ファスト軸コリメートレンズ（１３ａ）と、前記マウント部材の段部の各々に前記第１半導体レーザ素子に対応して設けられた、スロー軸コリメートミラー（１２ｂ）と、前記マウント部材の段部の各々に前記第２半導体レーザ素子に対応して設けられた、スロー軸コリメートレンズ（１３ｂ）と、前記マウント部材の段部の各々に前記第２半導体レーザ素子に対応して設けられた反射ミラー（１３ｃ）と、前記スロー軸コリメートミラー及び前記反射ミラーで反射されたレーザ光を合成する合成光学系（１４）と、を備える。

【0014】

また、本発明の第２態様による半導体レーザ装置は、前記合成光学系が、前記スロー軸コリメートミラー及び前記反射ミラーの何れか一方で反射されたレーザ光の偏光状態を変える偏光素子（１４ａ）と、前記偏光素子を介したレーザ光と、前記スロー軸コリメートミラー及び前記反射ミラーの何れか他方で反射されたレーザ光とを合成する偏光合波光学系（１４ｂ、１４ｃ）と、を備える。

【0015】

また、本発明の第１，第２態様による半導体レーザ装置は、前記合成光学系で合成されたレーザ光を、光ファイバのコアに集光する集光光学系（１５）を備える。

【0016】

本発明の第１態様によるレーザ装置（７０）は、上記の何れかに記載の半導体レーザ装置（１、２）と、前記半導体レーザ装置から出力されるレーザ光を光学的に結合させるコンバイナ（７２）と、前記コンバイナで結合されたレーザ光を外部に出力する出力端（７４）と、を備える。

【0017】

本発明の第２態様によるレーザ装置（６０）は、上記の何れに記載の半導体レーザ装置（１、２）と、コアに希土類が添加された増幅用ファイバ（６４）と、前記半導体レーザ装置から出力されるレーザ光を励起光として前記増幅用ファイバに結合させるコンバイナ（６２）と、前記増幅用ファイバで増幅された光を外部に出力する出力端（６７）と、を備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、高さ方向の寸法を小さくしつつ高出力化が可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。

【図3】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の側面図である。

【図4】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の特徴部分を抜き出した平面図である。

【図5】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。

【図6】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の特徴部分を抜き出した平面図である。

【図7】光モジュールの第１構成例を示す側面透視図である。

【図8】光モジュールの第２構成例を示す斜視図である。

【図9】第２構成例に係る光モジュールの平面透視図である。

【図10】図８，図９に示す光モジュールを複数備える光モジュールユニットを示す斜視図である。

【図11】本発明の第１実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。

【図12】本発明の第２実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して本発明の実施形態による半導体レーザ装置及びレーザ装置について詳細に説明する。尚、以下では理解を容易にするために、図中に設定したＸＹＺ直交座標系（原点の位置は適宜変更する）を必要に応じて参照しつつ各部材の位置関係について説明する。また、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、必要に応じて各部材の寸法を適宜変えて図示している。

【0021】

〔半導体レーザ装置〕
〈第１実施形態〉
図１は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の斜視図であり、図２は、同半導体レーザ装置の平面図であり、図３は、同半導体レーザ装置の側面図である。また、図４は、同半導体レーザ装置の特徴部分を抜き出した平面図である。図１～図３に示す通り、本実施形態の半導体レーザ装置１は、マウント１０（マウント部材）、２Ｎ個（本実施形態ではＮ＝６）の半導体レーザ素子１１、Ｎ個のコリメート光学系１２、Ｎ個のコリメート光学系１３、合成光学系１４、及び集光光学系１５を備える。このような半導体レーザ装置１は、２Ｎ個の半導体レーザ素子１１から射出されるレーザ光を、光ファイバＦＢを介して外部に出力するものである。

【0022】

尚、図１～図３中に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｚ軸の＋Ｚ方向（第１方向）が半導体レーザ素子１１から射出されるレーザ光の射出方向に設定されている。また、このＸＹＺ直交座標系のＸ軸（第２方向）は、半導体レーザ素子１１のｐｎ接合面に平行な方向（スロー軸）と平行になるよう設定され、Ｙ軸（第３方向）は、半導体レーザ素子１１のｐｎ接合面に垂直な方向（ファスト軸）と平行になるよう設定されている。

【0023】

マウント１０は、上述した半導体レーザ素子１１、コリメート光学系１２、コリメート光学系１３、合成光学系１４、及び集光光学系１５が搭載される第１面１０ａと、その反対側の面である第２面１０ｂとを有する平面形状が矩形形状の略板状部材である。マウント１０の第１面１０ａには、Ｎ個の段部ＳＴが階段状に形成されており、第２面１０ｂは平面とされている。

【0024】

マウント１０に形成された段部ＳＴは、－Ｘ方向に進むにつれて＋Ｙ方向に進むように（高くなるように）に構成されている。言い換えると、マウント１０に形成された段部ＳＴは、＋Ｘ方向に進むにつれて－Ｙ方向に進むように（低くなるように）に構成されている。段部ＳＴのＹ方向の間隔は、ある段部ＳＴに設けられたコリメート光学系１２，１３が、他の段部ＳＴに設けられたコリメート光学系１２，１３を介したレーザ光を遮らないように調整されている。

【0025】

マウント１０は、半導体レーザ素子１１の放熱効率を高めるために熱伝導率が高く、且つ温度変化によって生ずる応力を極力低減するために熱膨張率が小さい材料を用いて形成される。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス、或いはモリブデン（Ｍｏ）等の金属が適している。

【0026】

半導体レーザ素子１１は、レーザ光の射出端を＋Ｚ側に向けてマウント１０の段部ＳＴの－Ｚ側に２個ずつ搭載されている。半導体レーザ素子１１をマウント１０の段部ＳＴの各々に２個ずつ搭載するのは、半導体レーザ素子１１が搭載される段部ＳＴの数を減らすことによって半導体レーザ装置１の高さ方向（Ｙ方向）の寸法を小さくするためである。半導体レーザ素子１１は、Ｚ方向におけるレーザ光の射出端の位置が一致するように、Ｘ方向に直線状に配列されている。尚、半導体レーザ素子１１は、直列接続されている。

【0027】

半導体レーザ素子１１は、不図示の駆動回路から駆動電流が供給された場合に、レーザ光を＋Ｚ方向に向けて射出する。半導体レーザ素子１１から射出されるレーザ光の波長は、例えば０．９μｍ帯である。尚、マウント１０の１つの段部ＳＴに搭載された２つの半導体レーザ素子１１を区別する必要がある場合には、各々を「半導体レーザ素子１１ａ」，「半導体レーザ素子１１ｂ」という。「半導体レーザ素子１１ａ」は、射出したレーザ光がコリメート光学系１２によってコリメートされるものであり、「半導体レーザ素子１１ｂ」は、射出したレーザ光がコリメート光学系１３によってコリメートされるものである。

【0028】

コリメート光学系１２は、半導体レーザ素子１１ａ（第１半導体素子）に対応して設けられており、対応する半導体レーザ素子１１ａから射出されるレーザ光をコリメートしつつ＋Ｘ方向に向けて反射する。コリメート光学系１２は、コリメートレンズ１２ａ（第１コリメートレンズ、第１ファスト軸コリメートレンズ）及びコリメートミラー１２ｂ（スロー軸コリメートミラー）を備える。

【0029】

コリメートレンズ１２ａは、半導体レーザ素子１１ａの＋Ｚ側に配置されており、半導体レーザ素子１１ａから射出されるレーザ光のファスト軸の成分をコリメートするＦＡＣレンズ（ファスト軸コリメートレンズ）である。尚、コリメートレンズ１２ａは、半導体レーザ素子１１ａから射出されるレーザ光のスロー軸の成分をコリメートしない。

【0030】

コリメートミラー１２ｂは、コリメートレンズ１２ａの＋Ｚ側であって、半導体レーザ素子１１ａの射出端から一定の距離だけ離れた位置に配置されている。コリメートミラー１２ｂは、コリメートレンズ１２ａを介したレーザ光のスロー軸の成分をコリメートしつつ、＋Ｘ方向に向けて反射する。コリメートミラー１２ｂは、例えば、図４に示す通り、反射面が放射面（ＺＸ平面における断面形状が放物線となる面）とされたミラーである。尚、コリメートミラー１２ｂは、半導体レーザ素子１１ａから射出されるレーザ光のファスト軸の成分をコリメートしない。

【0031】

コリメート光学系１３は、半導体レーザ素子１１ｂ（第２半導体素子）に対応して設けられており、対応する半導体レーザ素子１１ｂから射出されるレーザ光をコリメートしつつ＋Ｘ方向に向けて反射する。コリメート光学系１３は、コリメートレンズ１３ａ（第１コリメートレンズ、第２ファスト軸コリメートレンズ）、コリメートレンズ１３ｂ（第２コリメートレンズ、スロー軸コリメートレンズ）、及び反射ミラー１３ｃを備える。

【0032】

コリメートレンズ１３ａは、半導体レーザ素子１１ｂの＋Ｚ側に配置されており、半導体レーザ素子１１ｂから射出されるレーザ光のファスト軸の成分をコリメートするＦＡＣレンズ（ファスト軸コリメートレンズ）である。尚、コリメートレンズ１３ａは、コリメートレンズ１２ａと同様に、半導体レーザ素子１１ｂから射出されるレーザ光のスロー軸の成分をコリメートしない。

【0033】

コリメートレンズ１３ｂは、コリメートレンズ１３ａの＋Ｚ側であって、半導体レーザ素子１１ｂの射出端から一定の距離だけ離れた位置に配置されている。この距離は、半導体レーザ素子１１ａの射出端からコリメートミラー１２ｂまでの距離と同程度の距離である。コリメートレンズ１３ｂは、コリメートレンズ１３ａを介したレーザ光のスロー軸の成分をコリメートする。尚、コリメートレンズ１３ｂは、コリメートミラー１２ｂと同様に、半導体レーザ素子１１ｂから射出されるレーザ光のファスト軸の成分をコリメートしない。

【0034】

反射ミラー１３ｃは、コリメートレンズ１３ｂの＋Ｚ側に配置されており、コリメートレンズ１３ｂを介したレーザ光を＋Ｘ方向に向けて反射する。ここで、反射ミラー１３ｃは、反射ミラー１３ｃで＋Ｘ方向に反射されたレーザ光が、コリメートミラー１２ｂで遮られることがないように、コリメートミラー１２ｂよりも＋Ｚ側に配置されている。尚、反射ミラー１３ｃは、図４に示す通り、Ｚ軸からＸ軸の方向に４５°の傾きをもって配置された平面状の反射面を有するミラーである。

【0035】

合成光学系１４は、マウント１０の＋Ｚ側における第１面１０ａ上に設けられ、コリメート光学系１２（コリメートミラー１２ｂ）によって反射されたレーザ光と、コリメート光学系１３（反射ミラー１３ｃ）によって反射されたレーザ光とを合成する。合成光学系１４は、例えば、１／２波長板１４ａ（偏光素子）、反射ミラー１４ｂ（偏光合波光学系）、及び偏光ビームスプリッタ１４ｃ（偏光合波光学系）を備えており、上記のレーザ光を偏波合成する。

【0036】

１／２波長板１４ａは、マウント１０の第１面１０ａにおいて、コリメートミラー１２ｂの＋Ｘ側に配置されており、コリメートミラー１２ｂで反射されたレーザ光の偏光状態を変える。例えば、コリメートミラー１２ｂで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光の偏光状態がＺ軸に平行な直線偏光であるとすると、１／２波長板１４ａは、偏光方向を９０°回転させて偏光状態がＹ軸に平行な直線偏光に変える。

【0037】

反射ミラー１４ｂは、１／２波長板１４ａの＋Ｘ側に配置されており、１／２波長板１４ａを介したレーザ光を＋Ｚ方向に向けて反射する。尚、反射ミラー１４ｂは、図４に示す通り、Ｘ軸からＺ軸の方向に４５°の傾きをもって配置された平面状の反射面を有するミラーである。

【0038】

偏光ビームスプリッタ１４ｃは、マウント１０の第１面１０ａにおいて、反射ミラー１３ｃの＋Ｘ側であって、反射ミラー１４ｂの＋Ｚ側の位置に配置されている。偏光ビームスプリッタ１４ｃは、入射する光をその偏光状態に応じて透過又は反射させる。例えば、偏光ビームスプリッタ１４ｃは、Ｚ軸に平行な直線偏光を透過させ、Ｙ軸に平行な直線偏光を反射させる。

【0039】

ここで、コリメートミラー１２ｂ及び反射ミラー１３ｃで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光の偏光状態が共にＺ軸に平行な直線偏光であったとする。コリメートミラー１２ｂで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光は、１／２波長板１４ａでＹ軸に平行な直線偏光にされてから反射ミラー１４ｂで反射されて偏光ビームスプリッタ１４ｃに入射するため、偏光ビームスプリッタ１４ｃで反射されて＋Ｘ方向に進む。一方、反射ミラー１３ｃで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１４ｃを透過して＋Ｘ方向に進む。このようにして、コリメートミラー１２ｂ及び反射ミラー１３ｃでＸ方向に向けて反射されたレーザ光が合成される。

【0040】

集光光学系１５は、マウント１０の第１面１０ａ上において、合成光学系１４と光ファイバＦＢの入射端面との間に配置され、合成光学系１４で合成されたレーザ光を光ファイバＦＢのコアに集光する。集光光学系１５は、シリンドリカルレンズ１５ａ及びシリンドリカルレンズ１５ｂを備える。シリンドリカルレンズ１５ａは、合成光学系１４が備える偏光ビームスプリッタ１４ｃの＋Ｘ側に配置されており、合成光学系１４で合成されたレーザ光のファスト軸の成分（Ｙ方向の成分）を集光する。シリンドリカルレンズ１５ｂは、シリンドリカルレンズ１５ａの＋Ｘ側に配置されており、シリンドリカルレンズ１５ａを介したレーザ光のスロー軸の成分（Ｚ方向の成分）を集光する。

【0041】

尚、光ファイバＦＢは、半導体レーザ素子１１から射出されるレーザ光の進行方向に対して直交する向きに配置され、その入射端面が、例えば、シリンドリカルレンズ１５ｂの焦点位置に配置されるよう位置決めされる。この光ファイバＦＢは、半導体レーザ素子１１の各々から射出されるレーザ光を、半導体レーザ装置１の外部に導くものである。尚、光ファイバＦＢとしては、用途に応じて任意のものを用いることができる。例えば、シングルコアファイバ、マルチコアファイバ、シングルクラッドファイバ、ダブルクラッドファイバ、その他の光ファイバを用いることができる。

【0042】

以上説明したコリメート光学系１２，１３、合成光学系１４、及び集光光学系１５に設けられる透過型の光学部品におけるレーザ光の入射面及び射出面には、誘電体多層膜による反射防止コート(ＡＲコート）が形成されている。また、コリメート光学系１２，１３、合成光学系１４、及び集光光学系１５に設けられる反射型の光学部品の反射面には、誘電体多層膜又は金属薄膜による反射コートが形成されている。

【0043】

例えば、コリメート光学系１２のコリメートレンズ１２ａ、コリメート光学系１３のコリメートレンズ１３ａ，１３ｂ、合成光学系１４の１／２波長板１４ａ及び偏光ビームスプリッタ１４ｃ、並びに集光光学系１５のシリンドリカルレンズ１５ａ，１５ｂにおけるレーザ光の入射面及び射出面には反射防止コートが形成されている。また、コリメート光学系１２のコリメートミラー１２ｂ、コリメート光学系１３の反射ミラー１３ｃ、及び合成光学系１４の反射ミラー１４ｂの反射面には、反射コートが形成されている。

【0044】

上記構成の半導体レーザ装置１に対し、不図示の駆動回路から駆動電流が供給されると、供給された駆動電流は直列接続された半導体レーザ素子１１に流れ、これら半導体レーザ素子１１から＋Ｚ方向に向けてレーザ光が射出される。半導体レーザ素子１１のうち、半導体レーザ素子１１ａから＋Ｚ方向に向けて射出されたレーザ光は、図４に示す通り、コリメート光学系１２をなすコリメートレンズ１２ａに入射してファスト軸の成分がコリメートされる。コリメートレンズ１２ａを介したレーザ光は、コリメート光学系１２をなすコリメートミラー１２ｂに入射してスロー軸の成分がコリメートされつつ＋Ｘ方向に向けて反射される。

【0045】

半導体レーザ素子１１のうち、半導体レーザ素子１１ｂから＋Ｚ方向に向けて射出されたレーザ光は、図４に示す通り、コリメート光学系１３をなすコリメートレンズ１３ａに入射してファスト軸の成分がコリメートされる。コリメートレンズ１３ａを介したレーザ光は、コリメート光学系１３をなすコリメートレンズ１３ｂに入射してスロー軸の成分がコリメートされる。コリメートレンズ１３ｂを介したレーザ光は、コリメート光学系１３をなす反射ミラー１３ｃによって＋Ｘ方向に向けて反射される。

【0046】

コリメート光学系１２のコリメートミラー１２ｂで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光が、合成光学系１４の１／２波長板１４ａに入射すると偏光状態が変わる。１／２波長板１４ａを介したレーザ光は、反射ミラー１４ｂで反射されて偏光ビームスプリッタ１４ｃに入射して＋Ｘ方向に向けて反射される。これに対し、コリメート光学系１３の反射ミラー１３ｃで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１４ｃを透過して＋Ｘ方向に進む。このようにして、コリメートミラー１２ｂ及び反射ミラー１３ｃでＸ方向に向けて反射されたレーザ光が合成される。

【0047】

合成光学系１４で合成されたレーザ光は、集光光学系１５に入射し、シリンドリカルレンズ１５ａによってファスト軸の成分（Ｙ方向の成分）が集光され、シリンドリカルレンズ１５ｂによってスロー軸の成分（Ｚ方向の成分）が集光される。このように集光されたレーザ光は、光ファイバＦＢの入射端面からコア内に入射し、コアを伝播する。このようにして、半導体レーザ素子１１の各々から射出されたレーザ光は、光ファイバＦＢを介して半導体レーザ装置１の外部に導かれる。

【0048】

以上の通り、本実施形態では、マウント１０に設けられた段部ＳＴの各々に、＋Ｚ方向に向けてレーザ光を射出する半導体レーザ素子１１ａ，１１ｂを搭載し、半導体レーザ素子１１ａ，１１ｂに対応してコリメート光学系１２，１３をそれぞれ設けている。そして、コリメート光学系１２，１３によって＋Ｘ方向に反射されたレーザ光を合成光学系１４で合成し、集光光学系１５で集光して光ファイバＦＢのコアに入射させている。これにより、マウント１０の段部ＳＴの数を減らすことができるため、高さ方向の寸法を小さくしつつ高出力化が可能である。

【0049】

〈第２実施形態〉
図５は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。また、図６は、同半導体レーザ装置の特徴部分を抜き出した平面図である。尚，図５，６においては、図１～図４に示した構成に相当する構成については同一の符号を付してある。本実施形態の半導体レーザ装置２が図１～図４に示す半導体レーザ装置１と異なる点は、コリメート光学系１３の構成及び半導体レーザ素子１１ｂの配置である。

【0050】

図５，６に示す通り、本実施形態の半導体レーザ装置２に設けられるコリメート光学系１３は、コリメート光学系１２と同様の構成であり、コリメートレンズ１３ａ及びコリメートミラー１３ｄを備える。コリメートミラー１３ｄは、図１～図４に示すコリメートミラー１２ｂと同様のものであり、コリメートレンズ１３ａを介したレーザ光のスロー軸の成分をコリメートしつつ、＋Ｘ方向に向けて反射する。

【0051】

コリメートミラー１３ｄは、コリメートレンズ１３ａの＋Ｚ側であって、半導体レーザ素子１１ｂの射出端から一定の距離だけ離れた位置に配置されている。コリメートミラー１３ｄがコリメートミラー１２ｂと同じ特性を有するものである場合には、スロー軸の成分をコリメートするために必要となる光源（点光源）までの距離は同じになる。このため、半導体レーザ素子１１ｂは、半導体レーザ素子１１ｂの射出端からコリメートミラー１３ｄまでの距離が、半導体レーザ素子１１ａの射出端からコリメートミラー１２ｂまでの距離と同じになるように配置されている。

【0052】

以上の通り、本実施形態の半導体レーザ装置２は、コリメート光学系１３の構成及び半導体レーザ素子１１ｂの配置が異なるだけであり、その他は図１～図４に示す半導体レーザ装置１と同様である。このため、本実施形態においても、マウント１０の段部ＳＴの数を減らすことができ、高さ方向の寸法を小さくしつつ高出力化が可能である。また、本実施形態では、コリメート光学系１３がコリメートレンズ１３ａ及びコリメートミラー１３ｄから構成されており、図１～４に示すコリメートレンズ１３ｂが不要になるため、第１実施形態よりも光学部材の数を減らすことができる。その結果、光学部材の実装、調心等に要する工数を低減することが可能になる。

【0053】

〔光モジュール〕
以上説明した第１実施形態による半導体レーザ装置１及び第２実施形態による半導体レーザ装置２は、取り扱いを容易にするため、信頼性を向上させるため、堅牢性を高めるため、その他の目的で筐体に収容されてモジュール化されることが多い。以下、半導体レーザ装置をモジュール化した光モジュールの構成例について説明する。

【0054】

〈第１構成例〉
図７は、光モジュールの第１構成例を示す側面透視図である。第１構成例に係る光モジュールＭ１は、前述した第１実施形態による半導体レーザ装置１を筐体に収容してモジュール化したものである。尚、光モジュールＭ１は、前述した第２実施形態による半導体レーザ装置２を筐体に収容してモジュール化したものであっても良い。

【0055】

光モジュールＭ１は、筐体本体２１、蓋部材２２、及び一対のコネクタ２３を備える概ね直方体形状のモジュールである。筐体本体２１は、半導体レーザ装置１のマウント１０と、マウント１０と一体となってマウント１０の外周を囲う枠体２４とからなる。枠体２４は、放熱効率を高めるために熱伝導率が高い銅（Ｃｕ）等の金属で形成されている。尚、枠体２４の表面には、ハンダの濡れ性をよくするために、金メッキが施されているのが望ましい。

【0056】

枠体２４は、蓋部材２２が配置される側（＋Ｙ側）の端部において、内周面側に全周に亘って切り欠き２４ａを有する。この切り欠き２４ａに蓋部材２２の外周部が嵌められる。また、枠体２４には、光ファイバＦＢを筐体本体２１の内側から筐体本体２１の外側に導出するための貫通孔、一対のコネクタ２３を筐体本体２１の内側から筐体本体２１の外側に導出するための貫通孔が形成されている。

【0057】

また、枠体２４は、蓋部材２２が配置される側とは反対側（－Ｙ側）の端部において、±Ｚ方向に張り出す張出部２４ｂを有する。図７では、－Ｚ方向に張り出す３つの張出部２４ｂが示されている。この張出部２４ｂは、ボルトＢＴ１の挿通孔を有しており、ボルト締結により枠体２４を支持部材に固定するために用いられる。

【0058】

蓋部材２２は、平面視形状が枠体２４の平面視形状と同様の形状であり、平面視での大きさが枠体２４の平面視での大きさよりも僅かに小さな矩形形状の板状部材である。蓋部材２２は、枠体２４と同様に、放熱効率を高めるために熱伝導率が高い銅（Ｃｕ）等の金属で形成されている。蓋部材２２の外周部が、枠体２４の切り欠き２４ａに嵌められると、半導体レーザ装置１の各種光学部品は、筐体本体２１と蓋部材２２とによって仕切られる空間に収容される。

【0059】

一対のコネクタ２３は、半導体レーザ装置１に設けられた複数の半導体レーザ素子１１に対して駆動電流を供給するものである。前述の通り、複数の半導体レーザ素子１１は直列接続されている。このため、一対のコネクタ２３の一方は、外部から供給される駆動電流を筐体本体２１の内部に供給するコネクタであり、他方は、直列接続された半導体レーザ素子１１を流れた駆動電流を、外部に導くコネクタである。

【0060】

このような構成の光モジュールＭ１は、例えば、図７に示す通り、ボルトＢＴ１によって冷却板ＣＰ等の冷却機構にボルト締結された状態で用いられる。一対のコネクタ２３を介して半導体レーザ素子１１に駆動電流が供給されると、半導体レーザ素子１１からはレーザ光が射出され、半導体レーザ素子１１は発熱する。半導体レーザ素子１１から発せられた熱は、筐体本体２１（マウント１０及び枠体２４）を介して冷却板ＣＰに伝わる。このようにして半導体レーザ素子１１の放熱が行われる。

【0061】

〈第２構成例〉
図８は、光モジュールの第２構成例を示す斜視図であり、図９は、同光モジュールの平面透視図である。第２構成例に係る光モジュールＭ２は、前述した第１実施形態による半導体レーザ装置１を筐体に収容して水冷可能なようにモジュール化したものである。尚、光モジュールＭ２は、前述した第２実施形態による半導体レーザ装置２を筐体に収容して水冷可能なようにモジュール化したものであっても良い。

【0062】

光モジュールＭ２は、筐体本体３１、第１蓋部材（図示省略）、第２蓋部材３２、及び一対のコネクタ３３を備える概ね直方体形状のモジュールである。筐体本体３１は、半導体レーザ装置１のマウント１０と、マウント１０と一体となってマウント１０の外周を囲う枠体３４とからなる。筐体本体３１の一部をなすマウント１０の第２面１０ｂ側（図１，図３参照）には、図９に示す通り、冷却媒体（例えば、温調された冷却水）を循環させるための流路ＷＰ１が形成されている。この流路ＷＰ１は、複数回折れ曲がって延在し、一方の端部に入口Ｅ１を有するとともに他方の端部に出口Ｅ２を有する流路である。

【0063】

筐体本体３１の一部をなす枠体３４は、放熱効率を高めるために熱伝導率が高い銅（Ｃｕ）等の金属で形成されている。尚、枠体３４の表面には、ハンダの濡れ性をよくするために、金メッキが施されているのが望ましい。枠体３４は、第１蓋部材（図７に示す蓋部材２２と同様の部材）が配置される側（＋Ｙ側）の端部において、内周面側に全周に亘って切り欠き３４ａを有する。この切り欠き３４ａに第１蓋部材の外周部が嵌められる。

【0064】

また、枠体３４には、光ファイバＦＢを筐体本体３１の内側から筐体本体３１の外側に導出するための貫通孔、一対のコネクタ３３を筐体本体３１の内側から筐体本体３１の外側に導出するための貫通孔が形成されている。加えて、枠体３４には、流路ＷＰ１の入口Ｅ１に取り付けられる継手３５を配置するための貫通孔、流路ＷＰ１の出口Ｅ２に取り付けられる継手３６を配置するための貫通孔が形成されている。

【0065】

第２蓋部材３２は、例えば、枠体３４と同様の金属で形成された三角柱状体である。この第２蓋部材３２は、マウント１０の第２面１０ｂ側に形成された流路ＷＰ１を覆った状態で、筐体本体３１に形成される凹部３１ａに嵌め込まれて筐体本体３１にリン銅ロウ、銀ロウ等の接着剤等により固定される。流路ＷＰ１が第２蓋部材３２で覆われることにより、流路ＷＰ１からの冷却媒体の漏洩が抑制される。

【0066】

一対のコネクタ３３は、半導体レーザ装置１に設けられた複数の半導体レーザ素子１１に対して駆動電流を供給するものである。前述の通り、複数の半導体レーザ素子１１は直列接続されている。このため、一対のコネクタ３３の一方は、外部から供給される駆動電流を筐体本体３１の内部に供給するコネクタであり、他方は、直列接続された半導体レーザ素子１１を流れた駆動電流を，外部に導くコネクタである。

【0067】

このような構成の光モジュールＭ２は、例えば、冷却媒体が継手３５を介して流路ＷＰ１の入口Ｅ１に供給されつつ、流路ＷＰ１を循環した冷却媒体が出口Ｅ２から継手３６を介して外部に排出される状態で用いられる。一対のコネクタ３３を介して半導体レーザ素子１１に駆動電流が供給されると、半導体レーザ素子１１からはレーザ光が射出され、半導体レーザ素子１１は発熱する。半導体レーザ素子１１から発せられた熱は、マウント１０を介して冷却媒体に伝わる。このようにして半導体レーザ素子１１の放熱が行われる。

【0068】

図１０は、図８，図９に示す光モジュールを複数備える光モジュールユニットを示す斜視図である。尚、図１０では、一部を断面図として図示している。図１０に示す光モジュールユニットＭＵは、複数（図１０に示す例では、１２個）の光モジュールＭ２と、マニホールド４０とを備える。複数の光モジュールＭ２は、互いに隣り合うものが互いに離間するように、高さ方向（Ｙ方向）に並列されている。光モジュールＭ２の各々は、ボルトＢＴ２によってマニホールド４０に固定されている。

【0069】

図１０に示す通り、マニホールド４０は、冷却媒体が流通する第１流路４１と第２流路４２とが内部に形成された略直方体形状の部材である。第１流路４１は、光モジュールＭ２の流路ＷＰ１に供給される冷却媒体が流通する流路である。第２流路４２は、光モジュールＭ２の流路ＷＰ１を流通した後の冷却媒体が流通する流路である。

【0070】

第１流路４１は、Ｙ方向に延びる直線状の流路である。第１流路４１の長手方向の中央部の側面には貫通孔が形成されており、この貫通孔に継手５１が取り付けられている。継手５１は筒状に形成されており、継手５１を介して外部から冷却媒体が第１流路４１へ流入する。また、第１流路４１の継手５１が設けられる側とは反対側の側面には、複数の貫通孔４３が形成されている。光モジュールＭ２の各々に取り付けられた継手３５がそれぞれの貫通孔４３に挿入されることによって、第１流路４１と光モジュールＭ２の流路ＷＰ１の入口Ｅ１とが接続される。即ち、光モジュールＭ２の各々が有する流路ＷＰ１は、第１流路４１によって並列に接続される。

【0071】

第２流路４２は、第１流路４１と平行して形成されたＹ方向に延びる直線状の流路である。第２流路４２の長手方向の中央部の側面には貫通孔が形成されており、この貫通孔に継手５２が取り付けられている。継手５２は筒状に形成されており、継手５２を介して冷却媒体が第２流路４２から外部へ流出する。また、第２流路４２の継手５２が設けられる側とは反対側の側面には、複数の貫通孔４４形成されている。光モジュールＭ２の各々に取り付けられた継手３６がそれぞれの貫通孔４４に挿入されることによって、第２流路４２と光モジュールＭ２の流路ＷＰ１の出口Ｅ２とが接続される。即ち、光モジュールＭ２の各々が有する流路ＷＰ１は、第２流路４２によって並列に接続される。

【0072】

このような構成の光モジュールユニットＭＵでは、例えば、外部から供給される冷却媒体が継手５１を介してマニホールド４０の第１流路４１に流入する。第１流路４１に流入した冷却媒体は、第１流路４１に形成された複数の貫通孔４３に挿入された継手３５を介して、各光モジュールＭ２の流路ＷＰ１の入口Ｅ１に供給される。入口Ｅ１に供給された冷却媒体は、各光モジュールＭ２の流路ＷＰ１を循環して出口Ｅ２から排出される。出口Ｅ２から排出された冷却媒体は、マニホールド４０の第２流路４２に形成された複数の貫通孔４４に挿入された継手３６を介して第２流路４２に流入する。第２流路４２に流入した冷却媒体は、継手５２を介して外部に流出する。

【0073】

光モジュールユニットＭＵは、上述の通り、冷却媒体が、各光モジュールＭ２の流路ＷＰ１を循環している状態で用いられる。光モジュールユニットＭＵに設けられた各光モジュールＭ２に設けられた一対のコネクタ３３を介して半導体レーザ素子１１に駆動電流が供給されると、半導体レーザ素子１１からはレーザ光が射出され、半導体レーザ素子１１は発熱する。半導体レーザ素子１１から発せられた熱は、マウント１０を介して冷却媒体に伝わる。このようにして、各光モジュールＭ２において半導体レーザ素子１１の放熱が行われる。

【0074】

〔レーザ装置〕
〈第１実施形態〉
図１１は、本発明の第１実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。図１１に示す通り、本実施形態のレーザ装置６０は、励起光源６１、コンバイナ６２、共振器用ファイバ６３、増幅用ファイバ６４、共振器用ファイバ６５、デリバリファイバ６６、及び出力端６７を備える。このようなレーザ装置６０は、いわゆる前方励起型のファイバレーザ装置である。

【0075】

ここで、共振器用ファイバ６３、増幅用ファイバ６４、及び共振器用ファイバ６５は、共振器Ｒを構成している。共振器Ｒは、励起光源６１が出力する励起光によってレーザ光である信号光を生成する。尚、本明細書では、増幅用ファイバ６４から見て、励起光源６１側を「前方」といい、出力端６７側を「後方」という場合がある。

【0076】

また、図１１では、各種ファイバの融着接続部を×印で示している。この融着接続部は、実際には、補強部（図示省略）の内部に配置されて保護される。補強部は、例えば、光ファイバを収容可能な溝が形成されたファイバ収容体と、融着接続部がファイバ収容体の溝に収容された状態で各種ファイバをファイバ収容体に固定する樹脂とを備えるものである。尚、図１１以外の図においても、各種ファイバの融着接続部を×印で示している。

【0077】

励起光源６１は、複数の光モジュールユニットＭＵを備えており、励起光（前方励起光）を出力する。光モジュールユニットＭＵは、例えば、図１０に示すものを用いることができる。励起光源６１に設けられる光モジュールユニットＭＵの数は、レーザ装置６０の出力端６７から出力されるレーザ光のパワーに応じて任意の数とすることができる。コンバイナ６２は、励起光源６１に設けられた光モジュールユニットＭＵの各々が出力した励起光を、共振器Ｒの前方の端部（共振器用ファイバ６３の前方の端部）に結合させる。

【0078】

共振器用ファイバ６３の前方の端部は、コンバイナ６２に融着接続されており、共振器用ファイバ６３の後方の端部は、増幅用ファイバ６４の前方の端部に融着接続されている。共振器用ファイバ６３のコア内には、ＨＲ－ＦＢＧ（High Reflectivity-Fiber Bragg Grating）６３ａが形成されている。ＨＲ－ＦＢＧ６３ａは、励起状態にされた増幅用ファイバ６４の活性元素が放出する光のうち、信号光の波長の光をほぼ１００％の反射率で反射するように調整されている。ＨＲ－ＦＢＧ６３ａは、その長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分が繰り返される構造となっている。

【0079】

増幅用ファイバ６４は、１種類又は２種類以上の活性元素が添加されたコアと、コアを覆う第１クラッドと、第１クラッドを覆う第２クラッドと、第２クラッドを覆う保護被覆とを有する。つまり、増幅用ファイバ６４は、ダブルクラッドファイバである。コアに添加される活性元素としては、例えばエルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、或いはネオジム（Ｎｄ）等の希土類元素が使用される。これらの活性元素は、励起状態で光を放出する。

【0080】

コア及び第１クラッドとしてはシリカガラス等を用いることができる。第２クラッドとしては、ポリマー等の樹脂を用いることができる。保護被覆としては、アクリル樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。増幅用ファイバ６４は、シングルモードファイバである。尚、増幅用ファイバ６４として、マルチモードファイバやフューモードファイバを用いることもできる。フューモードファイバが伝播するモードの数は、例えば、２以上２５以下である。

【0081】

共振器用ファイバ６５の前方の端部は、増幅用ファイバ６４の後方の端部に融着接続されており、共振器用ファイバ６５の後方の端部は、デリバリファイバ６６の前方の端部に融着接続されている。共振器用ファイバ６５のコア内には、ＯＣ－ＦＢＧ（Output Coupler-Fiber Bragg Grating）６５ａが形成されている。ＯＣ－ＦＢＧ６５ａは、ＨＲ－ＦＢＧ６３ａとほぼ同様の構造を有しているが、ＨＲ－ＦＢＧ６３ａよりも低い反射率で、光を反射するように調整されている。例えば、ＯＣ－ＦＢＧ６５ａは、信号光の波長の光に対する反射率が１０～２０％程度となるように調整されている。

【0082】

増幅用ファイバ６４内では、ＨＲ－ＦＢＧ６３ａ及びＯＣ－ＦＢＧ６５ａで反射した信号光が、増幅用ファイバ６４の長手方向で往復する。信号光は、この往復に伴って増幅されてレーザ光となる。このように、共振器Ｒ内では、光が増幅されて信号光（レーザ光）が生成される。

【0083】

デリバリファイバ６６は、共振器Ｒ内で生成されたレーザ光を伝送する。デリバリファイバ６６は、コアと、コアを囲うクラッドと、クラッドを覆う被覆と備える。デリバリファイバ６６としては、例えば、シングルモードファイバを用いることができる。尚、デリバリファイバ６６は、例えば、マルチモードファイバであっても、フューモードファイバであっても良い。

【0084】

出力端６７は、デリバリファイバ６６の後方の端部に接続されており、デリバリファイバ６６によって伝送されてきたレーザ光を射出する。出力端６７は、デリバリファイバ６６によって伝送されてきたレーザ光を透過する柱状体（光透過柱状部材）を備える。この部材は、いわゆるエンドキャップと呼ばれる。

【0085】

本実施形態のレーザ装置６０は、例えば、図１０に示す光モジュールユニットＭＵを複数備える。各々の光モジュールユニットＭＵは、例えば、高さ方向の寸法を小さくしつつ高出力化が可能な第１実施形態の半導体レーザ装置１をモジュール化した光モジュールＭ２を複数備えている。このため、本実施形態のレーザ装置６０では、励起光源６１を小型化しつつ高出力化が可能である。

【0086】

〈第２実施形態〉
図１２は、本発明の第２実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。図１２に示す通り、本実施形態のレーザ装置７０は、レーザ光源７１、コンバイナ７２、デリバリファイバ７３、及び出力端７４を備える。

【0087】

レーザ光源７１は、複数の光モジュールユニットＭＵを備えており、レーザ光を出力する。光モジュールユニットＭＵは、例えば、図１０に示すものを用いることができる。レーザ光源７１に設けられる光モジュールユニットＭＵの数は、レーザ装置７０の出力端７４から出力されるレーザ光のパワーに応じて任意の数とすることができる。コンバイナ７２は、レーザ光源７１に設けられた光モジュールユニットＭＵの各々が出力したレーザ光を、デリバリファイバ７３に結合させる。

【0088】

デリバリファイバ７３は、コンバイナ７２で結合されたレーザ光を伝送する。デリバリファイバ７３は、コアと、コアを囲うクラッドと、クラッドを覆う被覆と備える。デリバリファイバ７３としては、例えば、シングルモードファイバを用いることができる。尚、デリバリファイバ７３は、例えば、マルチモードファイバであっても、フューモードファイバであっても良い。出力端７４は、デリバリファイバ７３の後方の端部に接続されており、デリバリファイバ７３によって伝送されてきたレーザ光を射出する。

【0089】

本実施形態のレーザ装置７０は、例えば、図１０に示す光モジュールユニットＭＵを複数備える。各々の光モジュールユニットＭＵは、例えば、高さ方向の寸法を小さくしつつ高出力化が可能な第１実施形態の半導体レーザ装置１をモジュール化した光モジュールＭ２を複数備えている。このため、本実施形態のレーザ装置７０では、レーザ光源７１を小型化しつつ高出力化が可能である。

【0090】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、マウント１０に６段の段部ＳＴが形成されている例について説明した。しかしながら、マウント１０に形成される段部ＳＴは、６段より少なくても良く、６段より多くても良い。

【0091】

また、上記実施形態では、マウント１０に設けられた段部ＳＴの各々に半導体レーザ素子１１が２つずつ搭載されている例について説明した。しかしながら、マウント１０に設けられた段部ＳＴの各々には、３つ以上の半導体レーザ素子１１が搭載されていても良い。尚、マウント１０の段部ＳＴの各々に３つ以上の半導体レーザ素子１１が搭載されている場合であっても、各々の半導体レーザ素子１１から射出されたレーザ光は、合成光学系１４で１つに合成されることになる。

【0092】

また、上述した実施形態では、合成光学系１４が、コリメート光学系１２（コリメートミラー１２ｂ）によって反射されたレーザ光と、コリメート光学系１３（反射ミラー１３ｃ）によって反射されたレーザ光とを偏波合成する例について説明した。しかしながら、合成光学系１４が行うレーザ光の合成方法は、偏波合成に制限される訳ではなく、波長合成等の他の合成方法を用いることができる。

【0093】

また、上述した第１実施形態では、半導体レーザ装置１に設けられたコリメートミラー１２ｂで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光の偏光方向を１／２波長板１４ａによって変え、反射ミラー１３ｃで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光と合成する例について説明した。しかしながら、これとは逆に、半導体レーザ装置１に設けられた反射ミラー１３ｃで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光の偏光方向を１／２波長板１４ａによって変え、コリメートミラー１２ｂで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光と合成するようにしても良い。

【0094】

同様に、上述した第２実施形態では、半導体レーザ装置２に設けられたコリメートミラー１２ｂで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光の偏光方向を１／２波長板１４ａによって変え、コリメートミラー１３ｄで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光と合成する例について説明した。しかしながら、これとは逆に、半導体レーザ装置２に設けられたコリメートミラー１３ｄで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光の偏光方向を１／２波長板１４ａによって変え、コリメートミラー１２ｂで＋Ｘ方向に向けて反射されたレーザ光と合成するようにしても良い。

【0095】

また、図１１に示すレーザ装置６０及び図１２に示すレーザ装置７０は、１つの出力端６７，７４を有するものであったが、出力端６７，７４の先にさらに光ファイバ等を接続してもよい。また、出力端６７，７４の先にビームコンバイナを接続し、複数のレーザ装置からのレーザ光を束ねるように構成されていてもよい。

【0096】

また、レーザ装置は、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）方式のファイバレーザ装置であっても良い。更に、レーザ装置は、半導体レーザ（ＤＤＬ：Direct Diode Laser）やディスクレーザのように、共振器が光ファイバ以外で構成され、共振器から射出されるレーザ光を光ファイバに集光するレーザ装置であっても良い。

【符号の説明】

【0097】

１，２…半導体レーザ装置、１０…マウント、１１…半導体レーザ素子、１２…コリメート光学系、１２ａ…コリメートレンズ、１２ｂ…コリメートミラー、１３…コリメート光学系、１３ａ，１３ｂ…コリメートレンズ、１３ｃ…反射ミラー、１３ｄ…コリメートミラー、１４…合成光学系、１４ａ…１／２波長板、１４ｂ…反射ミラー、１４ｃ…偏光ビームスプリッタ、１５…集光光学系、６０…レーザ装置、６２…コンバイナ、６４…増幅用ファイバ、６７…出力端、７０…レーザ装置、７２…コンバイナ、７４…出力端、ＳＴ…段部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】