特許 7506170 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】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】レーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02251 20210101AFI20240618BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20240618BHJP

   H01S 5/02208 20210101ALI20240618BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20240618BHJP

   G02B 6/32 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02251

H01S5/40

H01S5/02208

G02B6/42

G02B6/32

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022557718

(86)(22)【出願日】2021-07-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-25

(86)【国際出願番号】 CN2021106107

(87)【国際公開番号】W WO2022012555

(87)【国際公開日】2022-01-20

【審査請求日】2022-09-22

(31)【優先権主張番号】102020118421.2

(32)【優先日】2020-07-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】511309609

【氏名又は名称】西安炬光科技股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＦＯＣＵＳＬＩＧＨＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】５６ Ｚｈａｎｇｂａ ６ｔｈ Ｒｏａｄ，Ｈｉｇｈ－Ｔｅｃｈ Ｚｏｎｅ，Ｘｉ’ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ，ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ミハイロフ アレクセイ

(72)【発明者】

【氏名】ザ チャン－エン

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０８２３３１８２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８２０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２５２９２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０７８８４８８５（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／２０３９９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２５９０９６２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９０６１８０２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／０２２５１

Ｈ０１Ｓ ５／０２２０８

Ｈ０１Ｓ ５／４０

Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／６４

Ｇ０２Ｂ ６／４３ － ６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ装置であり、
第１方向（Ｘ）に沿い少なくとも部分的に横並び配置されており、前記レーザ装置が動作しているときに光（２１）がそのレーザダイオード（３）から放射される複数個のレーザダイオード（３）と、
前記レーザダイオード（３）から放射された光（２１）をその内部に結合させうる光ファイバ（１５）と、
複数個のレーザダイオード（３）からの光（２１）を前記光ファイバ（１５）内へと少なくとも部分的に一緒に結合させうるよう、前記レーザ装置の動作中に、前記レーザダイオード（３）から放射された光（２１）同士を結合させる光学構造と、
を備えるレーザ装置であって、
前記レーザダイオード（３）が隣り合わせ配置されている方向に関する、それらレーザダイオード（３）のビームパラメタ積が、前記光ファイバ（１５）のビームパラメタ積よりも大きく、
前記レーザ装置が、２個のグループ（１，２）をなすレーザダイオード（３）を備え、各グループが複数個のレーザダイオード（３）を含んでおり、前記２個のグループ（１，２）のうち第１グループのレーザダイオード（３）が、前記第１方向（Ｘ）に沿い隣り合わせ配置されており、前記２個のグループ（１，２）のうち第２グループのレーザダイオード（３）が、第２方向（Ｙ）に沿い隣り合わせ配置されており、その第２方向（Ｙ）が前記第１方向（Ｘ）に対し垂直であって、
前記第１グループ（１）のレーザダイオード（３）により形成された、レーザダイオード（３）のローと、前記第２グループ（２）のレーザダイオード（３）により形成された、レーザダイオード（３）のローとが、互いに交差し、
変換装置（１０）を備え、その変換装置（１０）が、そのレーザ装置の動作中に、複数個のレーザダイオード（３）の結合光（２１）を前記第１及び／又は第２方向（Ｘ，Ｙ）に沿い少なくとも２個の部分に分岐させ、且つ前記第１及び／又は第２方向（Ｘ，Ｙ）に対し垂直な第３方向（Ｚ）に沿いそれら２個の部分を隣り合わせに並ばせることを特徴とするレーザ装置。

【請求項2】

請求項１に係るレーザ装置であって、前記変換装置（１０）が、複数枚の平行平面板、及び／又は、少なくとも１個の望遠鏡（１１，１１ａ，１１ｂ）を備えることを特徴とするレーザ装置。

【請求項3】

請求項１に係るレーザ装置であって、前記レーザダイオード（３）が横並び配置されている方向に関する、それらレーザダイオード（３）のビームパラメタ積が、光ファイバのビームパラメタ積の少なくとも２倍の大きさであることを特徴とするレーザ装置。

【請求項4】

請求項１に係るレーザ装置であって、前記レーザダイオード（３）が横並び配置されている方向がそれらレーザダイオード（３）の遅軸方向に相当することを特徴とするレーザ装置。

【請求項5】

請求項１に係るレーザ装置であって、前記レーザダイオード（３）により放射された光（２１）向けに遅軸平行光化レンズ（４）及び／又は速軸平行光化レンズを備えることを特徴とするレーザ装置。

【請求項6】

請求項２に係るレーザ装置であって、前記光学構造が複数個の鏡（７）を備え、個々のレーザダイオード（３）から放射された光（２１）がそれに割り当てられている鏡（７）により前記レーザ装置の動作中に伝搬方向が９０°変化するように反射されるよう、前記レーザダイオード（３）それぞれに鏡（７）が割り当てられていることを特徴とするレーザ装置。

【請求項7】

請求項６に係るレーザ装置であって、光（２１）の入射エリアが、第３方向（Ｚ）に沿い互いにずれるよう、ひいてはその第１及び／又は第２方向（Ｘ，Ｙ）に沿い隣り合わせ配置されている別々のレーザダイオード（３）により放射された光（２１）が、鏡（７）での反射後に前記第３方向（Ｚ）に沿い隣り合わせに並ぶよう、前記レーザ装置が設計されていることを特徴とするレーザ装置。

【請求項8】

請求項１に係るレーザ装置であって、前記光学構造が、前記レーザ装置の動作中に前記２個のグループ（１，２）のレーザダイオード（３）により放射された光（２１）同士を結合させるビーム結合器を、備えることを特徴とするレーザ装置。

【請求項9】

請求項８に係るレーザ装置であって、前記ビーム結合器が偏向キューブ（１９）又は鏡（９）として形成されていることを特徴とするレーザ装置。

【請求項10】

請求項２に係るレーザ装置であって、前記第３方向（Ｚ）に沿い横並び配置され複数個の第１グループ（１）をなしているレーザダイオード（３）を備え、及び／又は、前記第３方向（Ｚ）に沿い横並び配置され複数個の第２グループ（２）をなしているレーザダイオード（３）を備えることを、特徴とするレーザ装置。

【請求項11】

請求項２に係るレーザ装置であって、前記第３方向（Ｚ）に沿い横並び配置された複数個の光学装置を備えることを特徴とするレーザ装置。

【請求項12】

請求項１１に係るレーザ装置であって、その内部に前記レーザダイオード（３）及び前記光学装置が配置され且つその内部にて前記光ファイバ（１５）が支持されるハウジングを備えることを、特徴とするレーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前提部分に係るレーザ装置に関する。

【0002】

定義：レーザビーム、光ビーム、部分ビーム又はビームは、別様の明示がない限り、幾何光学系における理想化ビームではなく、無限小のビーム断面を有しておらず広がりのあるビーム断面を有している現実の光ビーム、例えばレーザビームを意味するものとする。

【背景技術】

【0003】

上述した種類のレーザ装置が特許文献１にて知られている。これに記載されているレーザ装置は、ロー（行）をなし横並び配置された複数個のレーザダイオードを備えている。それらレーザダイオードにより放射された光ビームが、光を９０°方向転換させる鏡にぶつかっている。各例では、傾斜平行平面板がレーザダイオードのうちあるものとそのレーザダイオードに係る鏡との間に設けられていて、それによって、そのレーザダイオードから放射された光が上方又は下方へと方向転換されている。それら鏡を、反射光の進展方向に沿い互いに段差付で前後並び配置することで、後方に配置された鏡に発する光が、更に前方に配置されている鏡の上方を通れるようにしている。全体として、それら鏡及び平行平面板の配置を通じ、諸レーザダイオードから放射されたレーザビームが互いに上下に配置され、その態で結合(combine)されている。このレーザ装置は、更に、諸レーザダイオードからの結合光(combined light)がその内部に結合(couple)される光ファイバを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２７８００８号明細書（Ａ１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

提示される発明の下地をなす課題は、上述した種類のレーザ装置であり、より大きな出射パワーを有するレーザビームを同等程度の設置スペースにて生成しうるものを、創出することにある。上述した種類のレーザ装置の発明であり、請求項１の特徴的構成を有するものによって、これが達成される。従属形式請求項はその発明の好適実施形態に関する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１では、レーザダイオードが横並び配置されている方向におけるそれらレーザダイオードのビームパラメタ積が、光ファイバのビームパラメタ積よりも大きくされる。例えば、レーザダイオードが横並び配置されている方向におけるそれらレーザダイオードのビームパラメタ積を、その光ファイバのビームパラメタ積の少なくとも２倍の大きさとすることができよう。従来技術のレーザ装置では、遅軸方向におけるそれらレーザダイオードのビームパラメタ積が、通常、その光ファイバのビームパラメタ積に等しくなるよう選定される。大きめなビームパラメタ積を有するレーザダイオードではパワーが大きめになる。従って、より大きなビームパラメタ積を有するレーザダイオードを選ぶことで、レーザ装置出射パワーの増大を、同サイズのレーザ装置で達成することができる。或いは、既知レーザ装置と同じ出射パワーを、より少数のレーザダイオード及び小型のレーザ装置で以て、達成することができる。

【0007】

請求項１に係るレーザ装置は、２個のグループをなすレーザダイオードを備え、各グループが複数個のレーザダイオードを含んでおり、それら２個のグループのうち第１グループのレーザダイオードが第１方向に沿い横並び配置されており、それら２個のグループのうち第２グループのレーザダイオードが第２方向に沿い横並び配置されており、その第２方向が第１方向とは異なっていて例えば第１方向に対し垂直なものである。２個のグループをなすレーザダイオードを設け、それらをロー状配置することで、それらレーザビームの出射パワーを、同等程度の設置スペースで以て増大させることができる。好ましくは、それらレーザダイオードが隣り合わせ配置されている方向を、それらレーザダイオードの遅軸方向に対応させる。更に好ましくは、本レーザ装置を、それらレーザダイオードにより放射されたビーム向けの、遅軸平行光化レンズ及び／又は速軸平行光化レンズを備えるものとする。例えば、ロー同士を向かい合わせるのではなく、それらローを互いに垂直に揃えることで、その遅軸平行光化レンズの有効焦点距離を長くすることができる。焦点距離を長くすることにより、遅軸方向に沿いそれらレーザダイオードにより放射された光ビームが、事実上、個々のレーザダイオードにより放射された光同士の結合中に発散しないように、することができる。この形態では結合中の損失が低減される。

【0008】

請求項１に係るレーザ装置は、変換装置を備え、その変換装置が、本レーザ装置の動作中に、複数個のレーザダイオード例えば全レーザダイオードの結合光を第１及び／又は第２方向に沿い少なくとも２個の部分に分岐させ、それら２個の部分を第３方向、例えばその第１及び／又は第２方向に対し垂直に揃えられた方向に沿い、隣り合わせ配置させる。こうした設計により、一方では、遅軸方向におけるそれらレーザダイオードのレーザビームのビームパラメタ積を小さくすることができ、例えば２部分分割時には半分にすることができる。結果として、そのレーザビームを、そもそも大きめなビームパラメタ積であるにもかかわらず、その光ファイバ内へと極力完全に結合させることができる。更に、長い有効焦点距離を有する速軸平行光化レンズをこうした設計において用いることで、それらレーザダイオードにより放射された光ビームが、事実上、速軸方向においても発散しないようにすることができる。この形態では損失が更に低減される。

【0009】

その変換装置を、複数枚の平行平面板を備え、及び／又は、少なくとも１個の望遠鏡例えば少なくとも１個のガリレイ望遠鏡を備えるものと、することができる。少なくとも１個の望遠鏡を用いることで、その結合レーザ輻射の遅軸方向・速軸方向間角度比又はサイズ比を好適なものとすることができ、ひいては光ファイバの入射面上における最適合焦が可能となる。

【0010】

第１グループのレーザダイオードにより形成されたレーザダイオードローと、第２グループのレーザダイオードにより形成されたレーザダイオードローとを、互いに交差させてもよい。ある種の設計のレーザ装置では、レーザダイオードロー同士を交差させうる可能性もあり、それによりレーザ装置設計に際する設計自由度が増加する。諸レーザダイオードローからその光学装置までの距離は、そのレーザ装置の光学的デザインが最適化されうるように選ぶことができる。これは、そのレーザ装置で以て達成可能な出射パワーを理論的最大値に近付けられることにつながる。これは、更に、通常は最適結合が必要となる低コスト光ファイバをも用いうることにつながる。低コスト光ファイバを用いることで、そのレーザ装置の製造コストを顕著に低減することができる。

【0011】

その光学構造を複数個の鏡が備わるものとし、個々のレーザダイオードにより放射された光が反射されるよう各レーザダイオードに鏡を割り当てること、またその反射を、それに割り当てられている鏡により本レーザ装置の動作中にそのビームの放射方向を例えば約９０°変化させる要領のものとすることができる。この場合、そのレーザ装置を、第１及び／又は第２方向に沿い隣り合わせ配置されている個々のレーザダイオード、例えば全レーザダイオードからの光の入射エリアを第３方向に沿い相互にずらすよう設計することで、第１及び／又は第２方向に沿い隣り合わせ配置されている別々のレーザダイオードから放射された光が、それらレーザダイオードに割り当てられている鏡での反射後、第３方向に沿い隣り合わせに並ぶようにすることができる。ローをなす個々のレーザダイオードから放射されたレーザビームが、こうして、その光学装置の働きで第３方向、例えば使用状態での鉛直方向に相当する方向に沿い互いに上下に並ぶこととなる。第３方向に沿ったこの鏡上光ずれは、例えば、傾斜平行平面板等の好適な光学素子をレーザダイオード・鏡間に設けることで達成することができる。これに代え、そうしたずれを、個々のレーザダイオードに係る速軸平行光化レンズの適切な位置決めにより達成することもできる。これに代え、第３方向に沿いグループ１のうち一つをなすレーザダイオードを、互いにずれた光出射領域を有するものとしてもよい。これは、例えば、第３方向に沿い別々な位置にそれらレーザダイオードを配置することで達成することができる。

【0012】

その光学装置を、本レーザ装置の動作中に２個のグループのレーザダイオードにより放射された光同士を結合させるビーム結合器が、備わるものとすることができる。そのビーム結合器を、例えば偏向キューブ又は鏡として設計することができる。そのレーザ装置を、第３方向に沿い横並び配置されており複数個の第１グループをなすレーザダイオードを備え、及び／又は、第３方向に沿い横並び配置されており複数個の第２グループをなすレーザダイオードを備えるものと、することができる。更に、そのレーザ装置を、第３方向に沿い横並び配置された複数個の光学装置を備えるものとしてもよい。この形態では、２本の個別レーザダイオードローからのレーザビーム同士を上下に並ぶ複数個の平面内で結合させることができ、且つ、全てのレーザダイオードからの放射レーザビームを光ファイバ内に一緒に結合させうるよう別々の平面からのレーザビーム同士を結合させることもできる。

【0013】

本レーザ装置を、その内部にレーザダイオード及び光学装置が配置され且つその内部にて光ファイバが保持されるハウジングを備えるものと、することができる。とりわけ、そのハウジングを、その上にそれらレーザダイオード及び光学系が実装されるベースプレートが、備わるものとするとよい。第３方向の向きをそのベースプレートに対し垂直にすることで、その第３方向が、そのレーザ装置の動作時における鉛直方向に概ね相当することとなる。本発明の更なる特徴及び長所は、好適実施形態についての後掲の記述及び添付図面を参照することで明らかとなろう。図には以下が示されている。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係るレーザ装置の第１実施形態の模式的上面図である。

【図2】本発明に係るレーザ装置の第２実施形態の模式的上面図であり光ビーム経路が示されている。

【図3】図２に係るレーザ装置の側面図である。

【図4】図２に係るレーザ装置に備わる望遠鏡の詳細図である。

【図5】本発明に係るレーザ装置の第３実施形態の模式的上面図である。

【図6】図５に係るレーザ装置の斜視図である。

【図7】図６の詳細図である。

【図8】本発明に係るレーザ装置の第１実施形態に備わる変換装置の手前におけるレーザ装置内光分布の断面図である。

【図9】本発明に係るレーザ装置の第１実施形態に備わる変換装置の第１部材を通過した後におけるレーザ装置内光分布の断面図である。

【図10】本発明に係るレーザ装置の第１実施形態に備わる変換装置を通過した後におけるレーザ装置内光分布の断面図である。

【図11】本発明に係るレーザ装置の第１実施形態の光ファイバ入射面上におけるレーザ装置内光分布の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図中、同一及び機能同一部材には同一参照符号で以てマーキングしてある。向きをわかりやすくするため、それら図面のうち幾枚かにデカルト座標系を描いてある。

【0016】

図１に示されている実施形態のレーザ装置は、専ら模式的に示されており且つそのレーザ装置の動作中に光を放射するレーザダイオード３をベースとした、２個のグループ１，２を備えている。第１グループ１をなすレーザダイオード３は第１方向Ｘに沿い横並び配置、第２グループ２をなすレーザダイオード３は第２方向Ｙに沿い横並び配置されており、その第２方向Ｙは第１方向Ｘに対し垂直に揃えられている。

【0017】

図１に描かれている例示的実施形態では、第１グループ１が、互いに等距離配置された３個のレーザダイオード３を含んでいる。更に、第２グループ２も、互いに等距離配置された３個のレーザダイオード３を含んでおり、第１グループ１におけるレーザダイオード３間距離と第２グループ２におけるレーザダイオード３間距離とが等しくなっている。

【0018】

明白な通り、グループ１，２当たり３個超又は３個未満のレーザダイオード３を設けることもできる。更に、第２グループ２内とは異なる個数のレーザダイオード３を第１グループ１内に設けることもできる。

【0019】

この場合、第１グループ１のレーザダイオード３の遅軸方向が第１方向Ｘ、即ち第１グループ１のレーザダイオード３が隣り合わせ配置されている方向Ｘに対し、平行となっている。更に、第２グループ２のレーザダイオード３の遅軸方向が第２方向Ｙ、即ち第２グループ２のレーザダイオード３が隣り合わせ配置されている方向Ｙに対し、平行となっている。それらレーザダイオード３の速軸方向は第３方向Ｚ、即ち第１，第２方向Ｘ，Ｙに対しそれぞれ垂直に揃えられた方向Ｚに対し平行となっている。

【0020】

本レーザ装置は、第３方向Ｚに関し、レーザダイオード３により放射された光の少なくとも部分的な平行光化用に、不図示の速軸平行光化レンズを備えている。このレーザ装置は、更に、第１方向Ｘに関し且つ第２方向Ｙに関し、レーザダイオード３により放射された光の少なくとも部分的な平行光化用に、遅軸平行光化レンズ４を備えている。このレーザ装置は、レーザダイオード３により放射された光がまず速軸平行光化レンズ内を通り、その上で遅軸平行光化レンズ４内を通るように、設計されている。

【0021】

本レーザ装置は、更に第１グループ５及び第２グループ６をなす鏡７を備えており、第１グループ５をなす鏡７が第１グループ１のレーザダイオード３に関連付けられ、また第２グループ６をなす鏡７が第２グループ２のレーザダイオード３に関連付けられている。具体的には、ある１個のレーザダイオード３により放射された光が厳密に１個の鏡７により反射されるよう、各鏡７が配置されている。

【0022】

この場合、速軸平行光化レンズ及びその後段の遅軸平行光化レンズ４が、レーザダイオード３・鏡７間に配置されている。

【0023】

第１グループ５の鏡７は、Ｚ方向（図示せず）に沿い互いにずらされている。更に、個々のレーザダイオード３から放射された第１グループ１のレーザビームが第１グループ５の鏡７上で占める入射エリアが、Ｚ方向に沿い互いにずれている。

【0024】

この形態では、例えば、図１中の第１グループ５のうち左側の鏡７を、中間の鏡７よりもＺ方向に沿い更に下方に配置することができ、更に、図１中の中間鏡７を右側の鏡７よりもＺ方向に沿い更に下方に配置することができる。同時に、個々のレーザダイオード３から放射された第１グループ１のレーザビームが第１グループ５の鏡７上で占める入射エリアが、Ｚ方向に沿い互いに応分だけずらし配置されていれば、図１中で左側にある鏡７からの反射光を、中間鏡のＺ方向下方を経て図１中の右側に通すことができる。同様に、図１中の左側鏡７により放射された光と、図１中の中央鏡７により放射された光とを、右側鏡７のＺ方向下方を経て図１中の右側に通すことができる。鏡７により反射されたレーザビームは、こうして、図１中の右側鏡７より後段ではＺ方向に沿い互いに上下に並ぶこととなる。

【0025】

同様に、第２グループ６の鏡７が、Ｚ方向（図示せず）に沿い互いにずらされている。更に、個々のレーザダイオード３から放射された第２グループ２のレーザビームが第２グループ６の鏡７上で占める入射エリアが、Ｚ方向に沿い互いにずれている。

【0026】

この形態では、例えば、図１中の第２グループ６のうち下側の鏡７を、中間の鏡７よりもＺ方向に沿い更に下方に配置することができ、更に、図１中の中間鏡７を図１中の上側の鏡７よりもＺ方向に沿い更に下方に配置することができる。同時に、個々のレーザダイオード３から放射された第２グループ１のレーザビームが第２グループ６の鏡７上で占める入射エリアが、Ｚ方向に沿い互いに応分だけずらして配置されていれば、図１中の下側鏡７からの反射光を、中間鏡のＺ方向下方を経て図１中の上側に通すことができる。同様に、図１中の下側鏡７により放射された光と、図１中の中間鏡７により放射された光とを、上側鏡７のＺ方向下方を経て図１中の上側に通すことができる。

【0027】

グループ１，２のうち一方をなす個々のレーザダイオード３により放射された光が鏡７上で占める入射エリアのずれは、例えば、それらレーザダイオード３とそれに割り当てられている鏡７との間に平行平面板その他の光学素子を配置し、個々のレーザダイオード３により放射された光をそれらによりＺ方向上方又は下方にずらすことによって、達成することができる。こうした設計は、例えば特許文献１に記載されている。

【0028】

これに代え、正又は負のＺ方向におけるそうしたずれを、個々のレーザダイオード３に係る速軸平行光化レンズの相応な位置決めにより、達成することもできる。

【0029】

これに代え、グループ１の一員たるレーザダイオード３を、Ｚ方向に沿い互いずれた光出射エリアを有するものにすることもできる。これは、例えば、それらレーザダイオードをＺ方向沿いの別々の位置に配置することで達成することができる。

【0030】

図１に示されているレーザ装置構造は、更に、鏡９として設計されたビーム結合器を備えている。鏡９は、第２グループ６の各鏡からの（鏡７を始点とする）光を、図１中でＸ方向に沿い右側へと反射させるよう、設計及び配置されている。鏡９は、更に、第１グループ５の各鏡からの（鏡７を始点とする）光を遮らず、図１中でＸ方向に沿い右側へと自鏡越しに通すよう、設計及び配置されている。これにより、第１グループ５の各鏡から来る（鏡７を始点とする）光が、鏡９のＺ方向上方又は下方を通ることとなる。これを可能にするため、第１グループ５の鏡並びに第１グループ１から来るレーザビームの入射エリアが、第２グループ６の鏡７並びに第２グループ２に発するレーザビームの入射エリアのＺ方向上方又は下方に配置されている。

【0031】

こうすることで、合計６本のレーザビーム、即ち鏡９により反射されたレーザビームと鏡９により通されたレーザビームとを、図１中の鏡９の右側にてＺ方向に沿い互いに上下に並べることが、達成される。図８に示すのは鏡９より後段にて諸レーザビームを過る断面であり、それらレーザビームの６個の強度分布域がＺ方向に沿い互いに上下に並んでいる。

【0032】

図１に示されているレーザ装置の構造内には更に変換構造１０、即ち６個のレーザダイオード３の結合光を第２方向Ｙに沿い２個の部分に分岐させそれら２個の部分を第３方向Ｚに沿い互いに上下に並べる構造がある。

【0033】

変換構造１０内にはその第１部材１１、即ち６個のレーザダイオード３の結合光をＹ方向に沿い２個の部分に分岐させそれら部分をＺ方向に沿い互いに上下に並べる部材がある。

【0034】

この目的のため、変換装置１０に備わる第１部材１１は、６個のレーザダイオード３の結合光をＹ方向に沿い２個の部分に分岐させ、それら部分をＺ方向に沿い互いにずらしている。これを図９中で看取することができる。この図に示されている６個の強度分布域８は、それぞれ、Ｙ方向に沿い２個の部分８ａ，８ｂに分割され、Ｚ方向に沿い相互にずらされている。

【0035】

第１部材１１は、例えば、図４に示されている２個の望遠鏡１１ａ及び１１ｂで構成されている。望遠鏡１１ａ及び１１ｂはガリレイ望遠鏡であり、実のところその望遠鏡１１ａ又は１１ｂは何らかの種類のアナモルフィック光学系の一部分となっている。望遠鏡１１ａ，１１ｂは、例えば、それらの上に射突する光の断面積を１．８なる縮小率で以て縮小させる縮小望遠鏡とすることができる。

【0036】

Ｚ方向に沿い互いに上下に並ぶ６本のレーザビームは、望遠鏡１１ａ，１１ｂ上に降りかかり、それら望遠鏡１１ａ，１１ｂにより１２本のレーザビームへと変換される。それら１２本のレーザビームはＺ方向に沿い互いに上下に並んでいるが、そのうち６本が他の６本からＹ方向に沿いずれてもいる（図９も参照されたい）。

【0037】

望遠鏡１１ａ，１１ｂに限らず、第１部材１１は、レーザダイオード３からの結合光をＹ方向に沿い２個の部分に分岐させそれら部分をＺ方向に沿いずらす、その他の光学部材を備えるものにすることもできる。例えば、相応に配置された平行平面板をこの目的で想定することもできる。例えば、２枚の別様に配置された平行平面板を、Ｙ方向に沿い隣り合わせ配置することができる。

【0038】

これに代え、望遠鏡及び平行平面板の双方を設け、望遠鏡にサイズ低減を担当させ且つ平行平面板に所望オフセットを担当させることもできる。

【0039】

変換構造１０はその第２部材１２、即ちＺ方向に沿い互いにずらされＹ方向に沿い隣り合わせ配置されている２個の光部分をＹ方向に沿い相対的にずらすことでそれら部分をＺ方向に沿い互いに上下に並ばせる部材をも、有している。これは図１０に示されており、そこでは強度分布の１２個の部分８ａ，８ｂがもはやＹ方向沿いでずれておらずＺ方向に沿い互いに上下に並んでいる。

【0040】

第２部材１２は、例えば２個の鏡１２ａ，１２ｂを有するものとすることができる。それら２個の鏡１２ａ，１２ｂのうち１個を、強度分布の２個の部分８ａ，８ｂのうち一方に割り当てることができる。例えば、鏡１２ａを鏡１２ｂに対しＺ方向上方にずらすことができ、ひいてはＺ方向にて光を構成している第１部分８ａが鏡１２の随所で鏡１２ａ上に射突するようにすることができる。

【0041】

本レーザ構造は更に集束光学系１３を備えており、それにより、変換構造１０から来る光を、同じくそのレーザ装置に備わる光ファイバ１５の入射面１４上へと、合焦させることができる。光ファイバ１５は、ホルダ１６により定位置に保持されている。

【0042】

ここで注記されるべきことに、遅軸方向におけるレーザダイオード３それぞれのビームパラメタ積は、光ファイバ１５のビームパラメタ積の約２倍以上の大きさである。変換装置１０にて遅軸方向におけるそれらレーザビームのビームパラメタ積が半減されるため、こうした比率であるにもかかわらず、それらレーザダイオード３により放射された光２１を、光ファイバ１５内へとほぼ完全に結合させることができる。

【0043】

図１１は光ファイバ１５の入射面１４上に入射した光の強度分布の断面を示す図であり、ここではその入射面１４の縁に参照符号１７が付されている。

【0044】

本レーザ構造は更にハウジングを備えており、そのうちのベースプレート１８、即ちその上に諸レーザダイオード３及び光学部材を実装しうるそれのみが示されている。ベースプレート１８は、例えば、それら複数個のレーザダイオード用の除熱板として働かせることができる。

【0045】

図２に係る第２構造では、諸レーザダイオード３により放射された光２１が明瞭化のため描かれている。この第２構造は、一方で、各グループ１，２が６個のレーザダイオード３を有している点で、図１に係るそれと異なっている。他方で、レーザダイオード３のグループ１，２をＸ方向沿い及びＹ方向沿いで互いに幾ばくかずらすことで、レーザダイオード３により形成されたローを互いに交差させている。

【0046】

レーザダイオード３のロー同士のこうした変位又はずれにより、例えば、本レーザ装置を設計する際にレンズ及び鏡により形成される光学システムのパラメタに対する、より良好な適合化が可能となる。例えば、鏡７からレーザダイオード３のローまでの距離の適切な選択により、遅軸平行光化レンズ４の所要焦点距離に影響を及ぼすことができる。その遅軸平行光化レンズ４の焦点距離が更にそのレーザ装置のサイズに関与する。

【0047】

更に、図２に示されている第２構造は、そのビーム結合器の設計が、図１に示されている構造とは異なっている。この構造でのビーム結合器は、鏡としてではなく偏向カプラ１９として設計されている。偏向カプラ１９は、ある第１偏向方向を有する光を遮らず、それ自体既知な要領で通す一方、それに対し垂直な偏向方向を有する光を反射させる。この目的を踏まえ、２個のグループ１，２から来る光の２本の経路のうち１本に沿い、その偏向カプラ１９よりも前段に、偏向回転子例えば半波長板を設けることができる。

【0048】

偏向カプラ１９を用いることで、第１グループ１のレーザダイオード３により放射されたレーザビームが、第２グループ２のレーザダイオード３により放射されたレーザビームに対し、Ｚ方向に沿い同じ高さに配置されるようにすることができる。即ち、第１グループ１のレーザダイオード３のうちある１個と、第２グループ２のレーザダイオード３のうちある１個とが、共に、図８中の各強度分布域８に寄与することとなる。

【0049】

第１及び第２構造例とは対照的に、図５に係る第３構造例は、Ｚ方向に沿い互いに上下に並ぶ６個の平面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ（図６参照）を有している。それら６個の平面のうち１個のみが図５に示されている。６個超又は６個未満の平面を設けることも全く可能である。

【0050】

これらの平面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆは、それぞれ、図５に示されている平面２２ａと同様に構成することができる。図５に示されているレーザ装置の平面２２ａの場合、それぞれ８個のレーザダイオード３からなる２個のグループ１，２が設けられている。この構造では、レーザダイオード３のグループ１，２が、図２に係る第２構造におけるそれよりも多少とも多く、互いに、Ｘ方向沿い及びＹ方向沿いでずらされている。

【0051】

図５に示されている平面２２ａにも、偏向カプラ１９がビーム結合器として設けられている。

【0052】

各平面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆの変換装置は、例えば第１望遠鏡１１ａを備えている。全平面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆにまとめて第２望遠鏡１１ｂを設け、合体したレーザビームが好適に整形されるようにすることができる。この変換装置は、更に、少なくとも１個の共通鏡１２（図６及び図７参照）を備えている。

【0053】

本レーザ構造は、更に、Ｚ方向に沿い互いに上下並び配置された６個の鏡２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを備えており、そのそれぞれにより、平面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆのレーザビームが、それらがもはや正のＸ方向即ち図５中の右側には伝搬せずＺ方向上方に伝搬するような要領で反射される。鏡２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、図５中の平面外観や、図６及び図７中に明瞭化のため付記されている投影２０ａ’，２０ｂ’，２０ｃ’，２０ｄ’，２０ｅ’，２０ｆ’から看取しうる通り、Ｘ方向沿い及びＹ方向沿いでも互いにずらされている。

【0054】

Ｚ方向上方に伝搬するレーザ輻射は、共通鏡１２により負のＹ方向、即ち図５中の下方へと方向転換される。その後は第２望遠鏡１１ｂを通り、集束光学系１３により光ファイバ１５の入射面１４上に合焦される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10-11】