特許 7603452 レーザモジュール

(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】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】レーザモジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/32 20060101AFI20241213BHJP

   G02B 6/27 20060101ALI20241213BHJP

   G02B 6/34 20060101ALI20241213BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20241213BHJP

   H01S 5/02 20060101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

G02B6/32

G02B6/27

G02B6/34

G02B6/42

H01S5/02

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021002910

(22)【出願日】2021-01-12

(65)【公開番号】P2022108080

(43)【公開日】2022-07-25

【審査請求日】2023-10-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】平野 兼史

(72)【発明者】

【氏名】西尾 駿

【審査官】野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２８４７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３０７１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５７７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３７６６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１７１３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０８５５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００６７０１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－０９６０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０９８４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１０３３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０６１７２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／２６－６／２７

６／３０－６／３４

６／４２－６／４３

Ｈ０１Ｓ ３／００－３／０２

３／０４－３／０９５９

３／０９８－３／１０２

３／１０５－３／１３１

３／１３６－３／２１３

３／２３－４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１列に配置されていてビームを発する複数のエミッタを有するマルチエミッタレーザと、
前記マルチエミッタレーザが有する前記複数のエミッタが発する複数のビームを平行ビームにするコリメートレンズと、
対向している２個の平行な反射面を有しており、前記コリメートレンズによって前記平行ビームにされた前記複数のビームの一部を前記２個の反射面により２回反射して平行移動させて前記平行ビームにされた前記複数のビームを複数列の平行ビームに再配列する変位プリズムと、
光ファイバと、
前記変位プリズムによって再配列された前記複数列の平行ビームを前記光ファイバの端面に集光させる集光レンズとを備え、
前記マルチエミッタレーザの前記複数のエミッタの配列方向をｘ方向とし、
前記コリメートレンズによって前記平行ビームにされた前記複数のビームが前記変位プリズムに進行する方向をｚ方向とし、
前記ｘ方向および前記ｚ方向の双方と直交する方向をｙ方向として、
前記２個の反射面の各々は、前記ｘ方向および前記ｙ方向の双方について傾斜しており、
前記変位プリズムは、前記コリメートレンズによって前記平行ビームにされた前記複数のビームを複数のビーム群に分割し、前記複数のビーム群の各々を前記複数のビーム群のなかの他のビーム群と異なる光路に導き、
前記複数のビーム群のうちのひとつ以上のビーム群の光路に配置された偏光回転手段と、
偏光ビームスプリッタとを更に備え、
前記偏光回転手段は、配置された前記光路における前記ビーム群の偏光を回転し、
前記偏光ビームスプリッタは、前記偏光回転手段によって偏光が回転した前記ビーム群である偏光回転後ビーム群と、前記複数のビーム群のうちの前記偏光回転後ビーム群以外のひとつ以上のビーム群とを合成する
ことを特徴とするレーザモジュール。

【請求項2】

１列に配置されていてビームを発する複数のエミッタを有するマルチエミッタレーザと、
前記マルチエミッタレーザが有する前記複数のエミッタが発する複数のビームを平行ビームにするコリメートレンズと、
対向している２個の平行な反射面を有しており、前記コリメートレンズによって前記平行ビームにされた前記複数のビームの一部を前記２個の反射面により２回反射して平行移動させて前記平行ビームにされた前記複数のビームを複数列の平行ビームに再配列する変位プリズムと、
光ファイバと、
前記変位プリズムによって再配列された前記複数列の平行ビームを前記光ファイバの端面に集光させる集光レンズとを備え、
前記マルチエミッタレーザの前記複数のエミッタの配列方向をｘ方向とし、
前記コリメートレンズによって前記平行ビームにされた前記複数のビームが前記変位プリズムに進行する方向をｚ方向とし、
前記ｘ方向および前記ｚ方向の双方と直交する方向をｙ方向として、
前記２個の反射面の各々は、前記ｘ方向および前記ｙ方向の双方について傾斜しており、
前記変位プリズムは、前記コリメートレンズによって前記平行ビームにされた前記複数のビームを複数のビーム群に分割し、前記複数のビーム群の各々を前記複数のビーム群のなかの他のビーム群と異なる光路に導き、
前記変位プリズムでの前記２回反射によるｐ偏光とｓ偏光との位相差は、６°以下である
ことを特徴とするレーザモジュール。

【請求項3】

前記複数のビーム群の各々は、前記複数のエミッタの配列方向において前記複数のビーム群のなかの他のビーム群から離れている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザモジュール。

【請求項4】

前記複数のビーム群のうちのひとつ以上のビーム群の光路に配置された偏光回転手段と、
偏光ビームスプリッタとを更に備え、
前記偏光回転手段は、配置された前記光路における前記ビーム群の偏光を回転し、
前記偏光ビームスプリッタは、前記偏光回転手段によって偏光が回転した前記ビーム群である偏光回転後ビーム群と、前記複数のビーム群のうちの前記偏光回転後ビーム群以外のひとつ以上のビーム群とを合成する
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザモジュール。

【請求項5】

前記複数のビーム群の各々は、前記複数のエミッタの配列方向において前記複数のビーム群のなかの他のビーム群から離れており、
前記複数のビーム群のうちのひとつ以上のビーム群の光路に配置された偏光回転手段と、
偏光ビームスプリッタとを更に備え、
前記偏光回転手段は、配置された前記光路における前記ビーム群の偏光を回転し、
前記偏光ビームスプリッタは、前記偏光回転手段によって偏光が回転した前記ビーム群である偏光回転後ビーム群と、前記複数のビーム群のうちの前記偏光回転後ビーム群以外のひとつ以上のビーム群とを合成する
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザモジュール。

【請求項6】

前記コリメートレンズは、第１のシリンドリカルレンズと、第２のシリンドリカルレンズとを有し、
前記第１のシリンドリカルレンズ及び前記第２のシリンドリカルレンズは、前記マルチエミッタレーザが有する前記複数のエミッタの各々が発するビームについて、前記ビームの光軸に直交する面における直交する二つの軸の各々に進む光を平行にする
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザモジュール。

【請求項7】

前記マルチエミッタレーザが有する前記複数のエミッタの各々が発するビームを、光軸を中心に回転させるビーム回転手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光を出力するレーザモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ加工機及びレーザ溶接機では、レーザ光を所望の位置に導いたり、レーザ光を発振させて増幅させたりするため、光ファイバに結合されたレーザモジュールがよく用いられている。レーザモジュールを高出力かつ小型とするため、レーザ光源として、１チップのレーザダイオードが複数の発光点を持つマルチエミッタレーザが用いられることがある。発光点は、エミッタである。光ファイバには結合可能な入射角及び集光径の各々について上限があり、エミッタの数ひいては光出力に対する設計上の制約となっている。当該制約に対し、１列に並んだビームの配列を２組の鏡面対により２列以上に再配列することで光ファイバに結合可能な光出力を向上させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－６１７２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図１は、特許文献１が開示しているレーザモジュール１の構成を模式的に示す斜視図である。図１に示される通り、特許文献１のレーザモジュール１は、発光部２から出射したビームＢをコリメートレンズ３により平行ビームにし、第１のロンボイドプリズム４及び第２のロンボイドプリズム５によりビームＢを再配列する。第１のロンボイドプリズム４及び第２のロンボイドプリズム５をレーザモジュール１として組み立てる際、第１のロンボイドプリズム４及び第２のロンボイドプリズム５の各々の姿勢を調整するために第１のロンボイドプリズム４及び第２のロンボイドプリズム５の各々を把持したり、固定用の接着剤を塗布したりする工程及び作業に問題がある。

【0005】

第１のロンボイドプリズム４及び第２のロンボイドプリズム５の各々において、ビームＢの透過面及び反射面は把持及び接着剤の塗布のために用いることができず、把持及び接着剤の塗布のためには矢印６Ａ、矢印６Ｂ、矢印７Ａ及び矢印７Ｂで示された４個の面しか用いることができない。限られた当該４個の面を把持し、接着剤を塗布し、第１のロンボイドプリズム４及び第２のロンボイドプリズム５の各々を他の部材に接着剤により固定しようとすると、第１のロンボイドプリズム４及び第２のロンボイドプリズム５の各々を中空で把持するために組み立て装置の構成が複雑となり、生産性が悪くなる。また、精密な調整が必要となるため、発光させた状態でビームＢの進行方向を把握しながら調整する場合、把持用のアーム及び接着剤の各々とビームＢとの干渉を避ける必要があり、組み立て装置の構成が一層複雑となる。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、高出力かつ生産性が高いレーザモジュールを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るレーザモジュールは、１列に配置されていてビームを発する複数のエミッタを有するマルチエミッタレーザと、マルチエミッタレーザが有する複数のエミッタが発する複数のビームを平行ビームにするコリメートレンズと、対向している２個の平行な反射面を有しており、コリメートレンズによって平行ビームにされた複数のビームの一部を２個の反射面により２回反射して平行移動させて平行ビームにされた複数のビームを複数列の平行ビームに再配列する変位プリズムと、光ファイバと、変位プリズムによって再配列された複数列の平行ビームを光ファイバの端面に集光させる集光レンズとを有する。マルチエミッタレーザの複数のエミッタの配列方向をｘ方向とし、コリメートレンズによって平行ビームにされた複数のビームが変位プリズムに進行する方向をｚ方向とし、ｘ方向およびｚ方向の双方と直交する方向をｙ方向として、２個の反射面の各々は、ｘ方向およびｙ方向の双方について傾斜している。変位プリズムは、コリメートレンズによって平行ビームにされた複数のビームを複数のビーム群に分割し、複数のビーム群の各々を複数のビーム群のなかの他のビーム群と異なる光路に導く。本開示に係るレーザモジュールは、複数のビーム群のうちのひとつ以上のビーム群の光路に配置された偏光回転手段と、偏光ビームスプリッタとを更に有する。偏光回転手段は、配置された光路におけるビーム群の偏光を回転する。偏光ビームスプリッタは、偏光回転手段によって偏光が回転したビーム群である偏光回転後ビーム群と、複数のビーム群のうちの偏光回転後ビーム群以外のひとつ以上のビーム群とを合成する。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係るレーザモジュールは、高出力かつ生産性が高いという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】特許文献１が開示しているレーザモジュールの構成を模式的に示す斜視図

【図2】レーザ光を集める際の集光半角に対する輝度及びビームパラメータ積の保存則を説明するための第１図

【図3】レーザ光を集める際の集光半角に対する輝度及びビームパラメータ積の保存則を説明するための第２図

【図4】ビーム品質が光ファイバによって決まることを説明するための図

【図5】マルチエミッタレーザからのビームの光ファイバへの結合を説明するための図

【図6】最大受光角の範囲内におけるビームの空白領域を示す図

【図7】半導体レーザの速軸方向と遅軸方向とを示す図

【図8】ビームのシフトによりビーム空白領域を減らすことができることを示す図

【図9】実施の形態１に係るレーザモジュールの構成を模式的に示す斜視図

【図10】実施の形態１に係るレーザモジュールの構成を模式的に示す上面図

【図11】＋ｚ方向の側から－ｚ方向の側に向かって実施の形態１に係るレーザモジュールを見た場合の変位プリズムとビームとを示す図

【図12】＋ｘ方向の側から－ｘ方向の側に向かって実施の形態１に係るレーザモジュールを見た場合の変位プリズムとビームとを示す図

【図13】実施の形態２に係るレーザモジュールの構成を模式的に示す斜視図

【図14】実施の形態２に係るレーザモジュールの構成を模式的に示す上面図

【図15】－ｚ方向の側から＋ｚ方向の側に向かって実施の形態２に係るレーザモジュールを見た場合の変位プリズムを示す図

【図16】実施の形態２に係るレーザモジュールのビーム回転手段が有するビーム回転素子を説明するための第１図

【図17】実施の形態２に係るレーザモジュールのビーム回転手段が有するビーム回転素子を説明するための第２図

【図18】実施の形態２におけるビームを－ｚ方向の側から＋ｚ方向の側に向かって見た状況を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、実施の形態に係るレーザモジュールを図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

本開示の基本思想．
具体的な実施の形態を説明する前に、レーザ光による溶接又は切断の加工速度及び加工品質を決定するファクタであるビームの輝度及び品質と、ビームの輝度及び品質を向上させるための本開示の基本思想とを説明する。ビームの輝度及び品質を向上させることは、ビームの輝度及び品質の低下を抑制することを含む。

【0012】

空間を伝搬した後に集められるビームの輝度Ｂｒ０は、下記の式（１）で定義される。

【0013】

【数1】

【0014】

Ｐｗは光のパワーであり、ＡＦは集光スポットの面積であり、ΩＦは集光立体角である。集光立体角ΩＦは、広がり立体角である。ｗＦは集光スポットの半径であり、θＦは集光半角である。集光半角θＦは、広がり半角である。ＢＰＰ０は、ビームパラメータ積である。ビームパラメータ積ＢＰＰ０は、ビームの集光性の良さを表す指標である。ビームの集光性の良さは、ビーム品質を意味する。光の回折の原理より、同一のビームについては集光半角θＦと集光スポットの半径ｗＦとは反比例し、下記の式（２）が一定となる。式（２）におけるλは、光の波長である。

【0015】

【数2】

【0016】

すなわち、半径ｗＥおよび発散半角θＥが同一である発光点８からのレーザ光を集める場合、図２及び図３に示される通り、集光半角θＦを変えても集光スポットＦＳにおける輝度Ｂｒ０及びビームパラメータ積ＢＰＰ０は一定となり、一種の保存則が成り立つ。つまり、下記の式（３）の関係が成り立つ。図２は、レーザ光を集める際の集光半角に対する輝度及びビームパラメータ積の保存則を説明するための第１図である。図２は、レーザ光が集光半角θＦで集められる場合の図である。図３は、レーザ光を集める際の集光半角に対する輝度及びビームパラメータ積の保存則を説明するための第２図である。図３は、レーザ光が集光半角θＦ’で集められる場合の図である。図３では、集光スポットＦＳの半径はｗＦ’と記載されている。集光半角θＦについては、集光半角θＦ≒集光ＮＡである。

【0017】

【数3】

【0018】

Ｍ^２はビーム品質を無次元化した指標であり、常にＭ^２≧１である。ビームが理想的なＴＥＭ００ガウシアンビームである場合、Ｍ^２＝１となり、悪化要因としては、高次モード、マルチモード、収差、及びインコヒーレンシーがある。

【0019】

一般に、同一のパワーで比較すると、輝度が高い方が、一箇所に高パワーを集中させることができ、レーザ光による溶接及び切断の加工速度を向上させることができる。輝度を低下させることは低コストである一方、輝度を向上させることは例えばファイバレーザ発振又は波長多重が必要であるため高コストであるので、レーザモジュールにおいては極力、輝度を維持することが望ましい。

【0020】

次に、光ファイバへのビームの結合について説明する。コア半径がｗＣであって、最大受光角がθＣである光ファイバを考える。最大受光角θＣについては、最大受光角θＣ≒受光ＮＡである。光ファイバに損失なくビームを結合させるためには、下記の式（４）及び式（５）で表される条件が必要である。

【0021】

【数4】

【0022】

【数5】

【0023】

ビームが光ファイバの内部を伝搬した後に空間に出射するときのビーム品質は、入射ビームのビーム品質でなく、光ファイバによって決まる。図４は、ビーム品質が光ファイバ９によって決まることを説明するための図である。ファイバ出射ビームについては、集光スポットＦＳの半径がｗＣであって、広がり半角がθＣであり、ビームパラメータ積が下記の式（６）で表され、光ファイバ９への入射ビームＢのビームパラメータ積ＢＰＰ０がファイバ出射ビームの下限となる。ファイバ出射ビームは、光ファイバ９から出射するビームである。ファイバ出射ビームの輝度ＢｒＣは、下記の式（７）で表され、光ファイバ９への入射ビームＢの輝度Ｂｒ０がファイバ出射ビームの輝度の上限となる。以下では、ＢＰＰＣをファイバ結合ビームパラメータ積と称し、ＢｒＣをファイバ結合輝度と称する。

【0024】

【数6】

【0025】

【数7】

【0026】

エミッタの数がＮＥであるマルチエミッタレーザからのビームを光ファイバに結合させるレーザモジュールを考える。エミッタは、発光点である。図５は、マルチエミッタレーザからのビームＢの光ファイバへの結合を説明するための図である。図５に示される通り、１列に並んだＮＥ個のエミッタ１０の各々からのビームＢが他のエミッタ１０からのビームＢに混ざらないようにコリメートレンズ１１でコリメートされ、集光レンズ１２で集められ、ＮＥ個のビームＢが光ファイバに結合することを仮定する。図５では、ＮＥは３である。

【0027】

ＮＥ個のエミッタ１０の各々からのビームＢは他のエミッタ１０からのビームＢに対してインコヒーレントであるため、集光スポットＦＳの半径ｗＦは、単一のエミッタの場合と同じく、下記の式（８）で表される。

【0028】

【数8】

【0029】

ＮＥ個のエミッタ１０が１列に並んでいるため、光ファイバの最大受光角θＣについては、下記の式（９）で表される条件が必要となる。

【0030】

【数9】

【0031】

このため、ファイバ結合ビームパラメータ積ＢＰＰＣは、下記の式（１０）で表され、ビームパラメータ積ＢＰＰ０のＮＥ倍に悪化する。

【0032】

【数10】

【0033】

ファイバ結合輝度ＢｒＣは、下記の式（１１）で表され、輝度Ｂｒ０の１／ＮＥに低下する。この輝度の低下は、図６に示されるように、最大受光角θＣの範囲内に、ビームＢが存在しない「空白領域」が存在するためである。図６は、最大受光角θＣの範囲内におけるビームの空白領域を示す図である。

【0034】

【数11】

【0035】

光源が半導体レーザである場合、レーザ出射ビームのビーム品質は、光軸に直交する面における二つの直交する軸の各々の方向で異なっており、これも輝度を低下させる要因となる。レーザ出射ビームのビーム品質が光軸に直交する面における二つの直交する軸の各々の方向で異なることは、異方性と称される。図７は、半導体レーザ１３の速軸方向と遅軸方向とを示す図である。異方性の固有方向は、半導体ウェハの厚み方向と、エミッタ配列方向とである。半導体ウェハの厚み方向は速軸方向及びＦＡ方向であり、エミッタ配列方向は遅軸方向及びＳＡ方向である。エミッタ配列方向は、１列に配置されているエミッタ１４の配列方向である。図７には、ビームＢも示されている。

【0036】

ＦＡ方向のビームパラメータ積であるＢＰＰ０Ｆは、下記の式（１２）で表される。ＳＡ方向のビームパラメータ積であるＢＰＰ０Ｓは、下記の式（１３）で表される。ビームＢの輝度Ｂｒ０は下記の式（１４）で表される。

【0037】

【数12】

【0038】

【数13】

【0039】

【数14】

【0040】

ｗＦＦはＦＡ方向の集光スポットの半径であり、ｗＦＳはＳＡ方向の集光スポットの半径である。θＦＦはＦＡ方向の集光半角であり、θＦＳはＳＡ方向の集光半角である。集光半角は、広がり半角である。Ｍ２ＦはＦＡ方向のＭ^２値であり、Ｍ２ＳはＳＡ方向のＭ^２値である。

【0041】

一般に、ＳＡ方向のビーム品質はＦＡ方向のビーム品質より悪く、典型的には、Ｍ２Ｆ≒１、Ｍ２Ｓは５から１０程度である。

【0042】

ビーム品質に異方性があるビームを同一の集光半角θＦで集めると、集光スポットは、半径がｗＦＦ，ｗＦＳの楕円形となり、ビームを光ファイバの円形コアに結合させた際、ビームの輝度が低下する。集光スポットの形状を半径ｗＣの円形とするためには、下記の式（１５）及び式（１６）で表される条件が必要である。

【0043】

【数15】

【0044】

【数16】

【0045】

ここでは、光ファイバに損失なくビームを結合させるために必要な最大受光角を「必要受光角」と称する。マルチエミッタの半導体レーザでは、ＦＡ方向についての必要受光角θＣＦは下記の式（１７）で表され、ＳＡ方向について必要受光角θＣＳは下記の式（１８）で表される。

【0046】

【数17】

【0047】

【数18】

【0048】

θＣＦがθＣＳより小さいので、光ファイバの最大受光角θＣについては、下記の式（１９）で表される条件が必要となる。

【0049】

【数19】

【0050】

このため、ファイバ結合ビームパラメータ積ＢＰＰＣについては、下記の式（２０）で表される関係が得られる。ファイバ結合輝度ＢｒＣは、下記の式（２１）で表される。

【0051】

【数20】

【0052】

【数21】

【0053】

αθは必要受光角比であって、下記の式（２２）で表される。αθが小さいほど、正確にはαθが１から乖離するほど、ファイバ結合輝度は低下する。すなわち、半導体レーザにおけるＳＡ方向のビーム品質の悪さに加えて、半導体レーザがマルチエミッタであることにより、さらに輝度が低下する。

【0054】

【数22】

【0055】

マルチエミッタレーザに対してファイバ結合輝度の低下を抑制するためには、必要受光角比αθを１に近づけ、最大受光角θＣの内部でのビーム空白領域を減らせばよい。図８は、ビームＢのシフトによりビーム空白領域を減らすことができることを示す図である。図８における破線は、隠れ線である。図８に示されるように、エミッタ配列と直交する方向について空白領域があるのに対し、エミッタ配列の方向に並んだビームＢの一部をビーム変位手段１５により変位させることで、ビーム空白領域を減らすことができる。エミッタ配列に直交する方向はＦＡ方向であり、エミッタ配列の方向はＳＡ方向である。

【0056】

１列に配置されたＮＥ個のビームＢをＮＬ列のマトリクス状に再配列した場合、必要受光角比αθ’は下記の式（２３）で表される通りに改善される。

【0057】

【数23】

【0058】

αθ’が１に近いほどファイバ結合輝度の低下を抑制することができるため、目安としては、列数ＮＬが下記の式（２４）で表現される値に近いことが望ましい。式（２４）におけるＮＬＳを、標準列数と称することとする。

【0059】

【数24】

【0060】

ビーム変位手段１５は、平行な２個の反射面の対により実現することができる。

【0061】

なお、上述の説明では、ビームＢはマトリクス状に再配列されるが、例えば、ビームＢは千鳥状に再配列されてもよい。ビームＢのビーム形状が楕円形で、最大受光角の範囲が円形と仮定すると、ビームＢが千鳥状に再配列される場合、最大受光角の範囲及びビーム形状に対して空白領域をより小さくすることができる。

【0062】

実施の形態１．
図９は、実施の形態１に係るレーザモジュール５０の構成を模式的に示す斜視図である。図１０は、実施の形態１に係るレーザモジュール５０の構成を模式的に示す上面図である。レーザモジュール５０は、１列に配置されていてビームを発する複数のエミッタ５１Ｅ_ｉＥを有するマルチエミッタレーザ５１と、マルチエミッタレーザ５１が有する複数のエミッタ５１Ｅ_ｉＥが発する複数のビームを平行ビームにするコリメートレンズ５２とを有する。

【0063】

レーザモジュール５０は、変位プリズム５３を更に有する。変位プリズム５３は、対向している２個の平行な反射面を有する。変位プリズム５３は、コリメートレンズ５２によって平行ビームにされた複数のビームの一部を２個の反射面により２回反射して平行移動させて平行ビームにされた複数のビームを複数列の平行ビームに再配列する。変位プリズム５３が有する２個の反射面の各々は、ｘ方向とｙ方向の双方について傾斜している。レーザモジュール５０は、集光レンズ５４と、光ファイバ５５とを更に有する。集光レンズ５４は、変位プリズム５３によって再配列された複数列の平行ビームを光ファイバ５５の端面５５Ａに集光させる。以下に、レーザモジュール５０を構成する複数の構成要素の各々を更に説明する。

【0064】

マルチエミッタレーザ５１は、半導体レーザであり、ｘ方向に配列されたＮＥ個のエミッタ５１Ｅ_ｉＥを有する。ＮＥは、２以上の整数である。ｉＥは、１からＮＥまでの数である。図９及び図１０には、ＮＥ個のエミッタ５１Ｅ_ｉＥのうちのひとつのエミッタ５１Ｅ_１のみに符号が与えられている。ＮＥ個のエミッタ５１Ｅ_ｉＥは、１列に配列されている。マルチエミッタレーザ５１は、＋ｚ方向に向けてＮＥ個のビームＢ_ｉＥを発する。ｚ方向は、ｘ方向と直交する。図９及び図１０には、ＮＥ個のビームＢ_ｉＥのうちのひとつのビームＢ_１のみに符号が与えられている。

【0065】

コリメートレンズ５２は、ＦＡコリメートレンズ５２Ａと、ＳＡコリメートレンズ５２Ｂとを有し、ＮＥ個のビームＢ_ｉＥの各々を平行ビームにする。ＦＡコリメートレンズ５２Ａはシリンドリカルレンズであり、ＳＡコリメートレンズ５２ＢはＮＥ個のシリンドリカルレンズを有するレンズアレイである。つまり、コリメートレンズ５２は、第１のシリンドリカルレンズと、第２のシリンドリカルレンズとを有する。ＦＡコリメートレンズ５２Ａは第１のシリンドリカルレンズの例であり、ＳＡコリメートレンズ５２Ｂが有するＮＥ個のシリンドリカルレンズは第２のシリンドリカルレンズの例である。第１のシリンドリカルレンズ及び第２のシリンドリカルレンズは、マルチエミッタレーザ５１が有する複数のエミッタの各々が発するビームについて、ビームの光軸に直交する面における直交する二つの軸の各々に進む光を平行にする。

【0066】

コリメートレンズ５２がＦＡコリメートレンズ５２ＡとＳＡコリメートレンズ５２Ｂとを有するので、直交する２方向のビーム品質を考慮して、集光スポットが円形となるように、ＦＡコリメートレンズ５２Ａ及びＳＡコリメートレンズ５２Ｂの各々の焦点距離を設計することができる。その結果、レーザモジュール５０が出力する光の輝度が向上する。

【0067】

変位プリズム５３は、１個の単プリズム５３Ａと、ＮＰ個の単プリズム５３Ｄ_ｉＰとを有する。ＮＰは、ＮＥから１少ない数である。ｉＰは、１からＮＰまでの数である。単プリズム５３Ａには、反射面５３Ａ_ｉＰが形成されている。反射面５３Ａ_ｉＰは、ひとつの平面に位置している。単プリズム５３Ｄ_ｉＰには、反射面５３ＤＲ_ｉＰが形成されている。反射面５３Ａ_ｉＰは、反射面５３ＤＲ_ｉＰと平行である。変位プリズム５３により、ＮＥ個の平行ビームＢ_ｉＥのうち一部の位置が－ｘ方向及び－ｙ方向に平行移動され、ＮＥ個のビームＢ_ｉＥは、ＮＥ列に再配列される。例えば、ＮＥ個の平行ビームＢ_ｉＥは、変位プリズム５３により、ｙ方向のＮＥ列のビームに再配列される。ｙ方向は、ｘ方向及びｚ方向と直交する。変位プリズム５３については、後に更に説明する。

【0068】

集光レンズ５４は、ＮＥ個の平行ビームＢ_ｉＥを光ファイバ５５の端面５５Ａに集める。マルチエミッタレーザ５１、コリメートレンズ５２、変位プリズム５３、集光レンズ５４及び光ファイバ５５は、支持基材５６のひとつの平面に実装されてレーザモジュール５０を構成する。支持基材５６は、図１１及び図１２に示されている。支持基材５６は、レーザモジュール５０を構成する複数の構成要素のうちのひとつの構成要素である。

【0069】

次に、レーザモジュール５０の生産性を考慮した変位プリズム５３の構造を詳述する。図１１は、＋ｚ方向の側から－ｚ方向の側に向かって実施の形態１に係るレーザモジュール５０を見た場合の変位プリズム５３とビームＢ_ｉＥとを示す図である。図１１において、符号ｐＥはエミッタのピッチであり、符号ｐＬは再配列の列ピッチである。図１２は、＋ｘ方向の側から－ｘ方向の側に向かって実施の形態１に係るレーザモジュール５０を見た場合の変位プリズム５３とビームＢ_ｉＥとを示す図である。

【0070】

上述の通り、反射面５３Ａ_ｉＰは、ひとつの平面に位置する反射面であり、１個の単プリズム５３Ａに形成されている。図９には、反射面５３Ａ_４が示されている。図１１には、反射面５３Ａ_１，５３Ａ_２，５３Ａ_３，５３Ａ_４が示されている。単プリズム５３Ａの＋ｙ方向の面には、把持することが可能な把持部５３Ｂが設けられている。把持部５３Ｂは、組み立て装置の把持アームや接着剤が反射面５３Ａ_ｉＰに接触したりビームＢ_ｉＥと干渉したりすることなく組み立て時に把持されることを可能にする。単プリズム５３Ａの－ｙ方向の面には、支持基材５６に接着される接着部５３Ｃが設けられている。接着部５３Ｃは、ビームＢ_ｉＥと干渉すること無く接着剤が塗布されて支持基材５６に固定されることを可能にする。

【0071】

反射面５３ＤＲ_ｉＰは、ガラスによって構成されているＮＰ個の単プリズムのうちの単プリズム５３Ｄ_ｉＰに形成されている。図９には、反射面５３ＤＲ_４が示されている。単プリズム５３Ｄ_ｉＰの＋ｙ方向の面には、把持することが可能な把持部５３Ｅ_ｉＰが設けられている。図９、図１１及び図１２には、把持部５３Ｅ_４が示されている。把持部５３Ｅ_ｉＰは、組み立て装置の把持アームや接着剤が反射面５３ＤＲ_ｉＰに接触したりビームＢ_ｉＥと干渉したりすることなく組み立て時に把持されることを可能にする。単プリズム５３Ｄ_ｉＰの－ｙ方向の面には、支持基材５６に接着される接着部５３Ｆ_ｉＰが設けられている。図９、図１１及び図１２には、接着部５３Ｆ_４が示されている。接着部５３Ｆ_ｉＰは、ビームＢ_ｉＥと干渉すること無く接着剤が塗布されて支持基材５６に固定されることを可能にする。

【0072】

変位プリズム５３の構造が上述の構造であるため、製造者は、マルチエミッタレーザ５１を発光させた状態で、ビームＢ_ｉＥの進行方向を把握しながら各素子の位置及び角度の一方又は双方を精密に調整することができ、その結果、高出力かつ生産性が高いレーザモジュール５０を製造することができる。

【0073】

把持部５３Ｂ、接着部５３Ｃ、把持部５３Ｅ_ｉＰ及び接着部５３Ｆ_ｉＰは、ビームＢ_ｉＥの平行移動を１対のみの平行反射面で行なうことを可能にするレーザモジュール５０の特徴である。

【0074】

単プリズム５３Ａ及び単プリズム５３Ｄ_ｉＰの各々は、光損失を抑制するため、光学ガラスによって形成されている。反射面５３Ａ_ｉＰ及び反射面５３ＤＲ_ｉＰの各々は、誘電体多層膜によって形成されている全反射膜であることが望ましい。

【0075】

下記の表１は、実施の形態１に係る光学設計パラメータの一例を示している。

【0076】

【表1】

【0077】

標準列数ＮＬＳは、下記の式（２５）で表現される。

【0078】

【数25】

【0079】

実際の列数も、ＮＬ＝５とされている。

【0080】

平行ビームＢ_ｉＥのＦＡ方向の半径ｗＢＦは、下記の式（２６）で表現される。平行ビームＢ_ｉＥのＳＡ方向の半径ｗＢＳは、下記の式（２７）で表現される。

【0081】

【数26】

【0082】

【数27】

【0083】

光ファイバ５５の受光ＮＡ＝ＮＡＣを集光レンズ５４における有効径に換算して、換算によって得られたものを最大集光半径ｗＢＣとすると、下記の式（２８）が得られる。

【0084】

【数28】

【0085】

図１１に示される通り、ＮＥが５である半径ｗＢＦ，ｗＢＳの楕円ビームＢ_ｉＥがＦＡ方向に並んでいる場合、楕円ビームＢ_ｉＥは最大集光半径ｗＢＣの円をはみ出すが、変位プリズム５３により楕円ビームＢ_ｉＥがＳＡ方向にＮＬ＝５列に再配列されることで、楕円ビームＢ_ｉＥのすべては最大集光半径ｗＢＣの円内に収まる。光ファイバ５５の端面５５Ａにおける集光スポットＦＳの半径は、下記の式（２９）及び式（３０）で表現され、コア半径ｗＣより小さいため、ビームが損失なく光ファイバ５５に結合される。

【0086】

【数29】

【0087】

【数30】

【0088】

上述の通り、実施の形態１に係るレーザモジュール５０は、変位プリズム５３によってビームを再配列することができる。つまり、レーザモジュール５０は、マルチエミッタレーザ５１からの出射ビームに対するファイバ結合輝度を維持することができる。レーザモジュール５０は、ビームの平行シフトを２個の反射面で行うことから、レーザモジュール５０の組み立て時の把持部及び接着部を含む構造の設計の自由度を高くし、組み立て作業性を確保することができる。したがって、レーザモジュール５０は、高出力かつ生産性が高いという効果を奏する。

【0089】

なお、レーザモジュール５０は、マルチエミッタレーザ５１を冷却するための水冷ヒートシンクと、光ファイバ５５からの戻り光をカットするためのフィルタとのうちの一方又は双方といった公知の部品を更に有していてもよい。レーザモジュール５０が上述の公知の部品を有することにより、レーザモジュール５０の性能及び信頼性は向上する。

【0090】

マルチエミッタレーザ５１は、１個の半導体チップに複数のエミッタが形成されたものであってもよいし、複数の半導体チップが１列に配列されたものであってもよい。各素子の具体的な材料の選定は、コストと要求性能とのトレードオフが考慮されて行われる。レンズの選定についても、コストと要求性能とのトレードオフが考慮されて行われる。つまり、コストと要求性能とのトレードオフが考慮されて、平凸レンズと両面レンズとのうちの一方が選定され、球面レンズと非球面レンズとのうちの一方が選定される。

【0091】

実施の形態２．
図１３は、実施の形態２に係るレーザモジュール６０の構成を模式的に示す斜視図である。図１４は、実施の形態２に係るレーザモジュール６０の構成を模式的に示す上面図である。レーザモジュール６０は、マルチエミッタレーザ５１と、ＦＡコリメートレンズ５２Ａと、ビーム回転手段６１と、ＳＡコリメートレンズ５２Ｂと、変位プリズム６２と、１／２波長板６３と、合流ミラー６４と、偏光ビームスプリッタ６５と、集光レンズ５４と、光ファイバ５５と、支持基材５６とを有する。実施の形態２では、実施の形態１と同様な点については説明を省略する。

【0092】

変位プリズム６２は、コリメートレンズ５２によって平行ビームにされた複数のビームを複数のビーム群に分割し、複数のビーム群の各々を複数のビーム群のなかの他のビーム群と異なる光路に導く。コリメートレンズ５２は、ＦＡコリメートレンズ５２ＡとＳＡコリメートレンズ５２Ｂとを有する。つまり、レーザモジュール６０は、複数のビーム群の各々の光路を分離することにより、光路毎に別の光学素子を挿入することで、例えば偏光合成により高輝度化する等のように性能を向上させることができる。更に言うと、複数のビーム群の各々は、複数のエミッタの配列方向において複数のビーム群のなかの他のビーム群から離れている。

【0093】

実施の形態２における具体的では、変位プリズム６２は、単プリズム６２Ａ、単プリズム６２Ｄ_１及び単プリズム６２Ｄ_２を有する。単プリズム６２Ａには、反射面６２Ａ_１及び反射面６２Ａ_２が形成されている。反射面６２Ａ_１と反射面６２Ａ_２とは、ひとつの平面に位置していない。単プリズム６２Ｄ_１には、反射面６２ＤＲ_１が形成されている。反射面６２Ａ_１は、反射面６２ＤＲ_１と平行である。単プリズム６２Ｄ_２には、反射面６２ＤＲ_２が形成されている。反射面６２Ａ_２は、反射面６２ＤＲ_２と平行である。つまり、変位プリズム６２は、対向している２個の平行な反射面の組を２個有している。

【0094】

変位プリズム６２が有する反射面６２Ａ_１、反射面６２Ａ_２、反射面６２ＤＲ_１及び反射面６２ＤＲ_２の各々は、コリメートレンズ５２によって平行ビームにされた複数のビームが変位プリズム６２に進行する方向と直交する平面に対して傾斜している。反射面６２Ａ_１及び反射面６２ＤＲ_１により、平行ビームＢ_ｉＥのうち一部の位置が－ｘ方向及び－ｙ方向に平行移動され、反射面６２Ａ_２及び反射面６２ＤＲ_２により、平行ビームＢ_ｉＥのうち別の一部の位置が－ｘ方向及び－ｙ方向に平行移動される。これにより、平行ビームＢ_ｉＥは、ｙ方向については２列であって、ｘ方向については互いに離れた２つのビーム群Ｂｘとビーム群Ｂｙとに再配列される。

【0095】

図１５は、－ｚ方向の側から＋ｚ方向の側に向かって実施の形態２に係るレーザモジュール６０を見た場合の変位プリズム６２を示す図である。単プリズム６２Ａには、ビームＢ_ｉＥから見て＋ｙ方向に掴み把持が可能な把持部６２Ｂが設けられている。単プリズム６２Ａは、組み立て装置の把持アームや接着剤が反射面６２Ａ_１及び反射面６２Ａ_２に接触したりビームＢ_ｉＥと干渉したりすることなく組み立て時に把持されることを可能とする。単プリズム６２Ａには、－ｙ方向の面に、支持基材５６に接着される接着部６２Ｃが設けられている。単プリズム６２Ａは、ビームＢ_ｉＥと干渉すること無く接着剤が塗布されて支持基材５６に固定される。

【0096】

単プリズム６２Ｄ_１には、反射面６２ＤＲ_１から見て－ｘ方向に掴み把持が可能な把持部６２Ｅ_１が設けられている。単プリズム６２Ｄ_１は、組み立て装置の把持アームや接着剤が反射面６２ＤＲ_１に接触したりビームＢ_ｉＥと干渉したりすることなく組み立て時に把持されることを可能とする。単プリズム６２Ｄ_２には、反射面６２ＤＲ_２から見て＋ｘ方向に掴み把持が可能な把持部６２Ｅ_２が設けられている。単プリズム６２Ｄ_２は、組み立て装置の把持アームや接着剤が反射面６２ＤＲ_２に接触したりビームＢ_ｉＥと干渉したりすることなく組み立て時に把持されることを可能とする。単プリズム６２Ｄ_１の－ｙ方向の面に、支持基材５６に接着される接着部６２Ｆ_１が設けられている。単プリズム６２Ｄ_２の－ｙ方向の面に、支持基材５６に接着される接着部６２Ｆ_２が設けられている。単プリズム６２Ｄ_１及び単プリズム６２Ｄ_２は、ビームＢ_ｉＥと干渉すること無く接着剤が塗布されて支持基材５６に固定される。

【0097】

変位プリズム６２の構造が上述の構造であるため、製造者は、マルチエミッタレーザ５１を発光させた状態で、ビームＢ_ｉＥの進行方向を把握しながら各素子を精密に調整することにより、高性能なレーザモジュール６０を製造することができる。

【0098】

次に、ビーム回転手段６１の構成及び機能について説明する。ビーム回転手段６１は、マルチエミッタレーザ５１が有する複数のエミッタの各々が発するビームＢ_ｉＥを、光軸を中心に回転させる。具体的には、ビーム回転手段６１は、ＮＥ個のビーム回転素子６１_ｉＥを有しており、ビームＢ_ｉＥを、光軸を中心に９０°回転させる。

【0099】

図１６は、実施の形態２に係るレーザモジュール６０のビーム回転手段６１が有するビーム回転素子６１_ｉＥを説明するための第１図である。図１７は、実施の形態２に係るレーザモジュール６０のビーム回転手段６１が有するビーム回転素子６１_ｉＥを説明するための第２図である。ビーム回転素子６１_ｉＥは、図１６に示される通り、４５°方向に曲率を有する２枚のシリンドリカルレンズの組によって構成されている「ケプラー式の等倍ビームエキスパンダー」である。

【0100】

図１７に示される通り、ビームＢ_ｉＥは、ビーム回転素子６１_ｉＥを通過すると４５°方向に対して反転し、ｘ方向のビームプロファイルとｙ方向のビームプロファイルとが入れ替わる。つまり、ビームＢ_ｉＥは、ｘ方向について、ビーム品質Ｍ２Ｆ、ビーム半径ｗＢＦの平行ビームとなり、ｙ方向について、ビーム品質Ｍ２Ｓ、広がり半角θＬＳの拡散ビームとなる。

【0101】

変位プリズム６２でのビーム再配列における標準列数ＮＬＳは、ビーム回転手段６１が無い場合、下記の式（３１）で表され、ビーム回転手段６１が有る場合、下記の式（３２）で表される。

【0102】

【数31】

【0103】

【数32】

【0104】

ＮＬＳがＮＬＳＢより大きく、列数が比較的少なくて済むため、変位プリズム６２の反射面の配置及び把持部の構造についての設計が容易になる。更に言うと、ビーム回転手段６１は、ビームの配列をそのままにＦＡの方向とＳＡの方向とを入れ替えることにより、集光スポットを円形とするための集光ＮＡのＳＡとＦＡとの比をＮＥ×Ｍ２Ｆ／Ｍ２Ｓとし、当該比をビーム回転手段６１が存在しない場合の比であるＮＥ×Ｍ２Ｓ／Ｍ２Ｆより小さくする。つまり、ビーム回転手段６１により、変位プリズム６２がビームを再配列する際の最適な列数を小さくすることができ、反射面の配置、把持部及び接着部の構造の設計が容易になる。

【0105】

次に、偏光合成について説明する。偏光が９０°異なる二つのビームを、偏光ビームスプリッタ６５で１つのビームに合成することにより、輝度を２倍に向上することができる。

【0106】

マルチエミッタレーザ５１は半導体レーザであり、出射されるビームはＴＥ偏光である。つまり、出射されるビームはｘ方向に電界が振動するｘ偏光である。すべてのビームＢ_ｉＥはビーム群Ｂｘとビーム群Ｂｙとで半数ずつに分かれるが、ビーム群Ｂｘは、偏光を維持したまま偏光ビームスプリッタ６５に入射し、ビーム群Ｂｙは、１／２波長板６３により偏光の方向が回転させられてｙ偏光となり、偏光ビームスプリッタ６５に入射する。偏光ビームスプリッタ６５は、ｘ偏光を透過し、ｙ偏光を反射し、これによりビームが合成される。ｘ偏光はｐ偏光であり、ｙ偏光はｓ偏光である。

【0107】

１／２波長板６３は、複数のビーム群のうちのひとつ以上のビーム群の光路に配置された偏光回転手段の一例である。偏光回転手段は、配置された光路におけるビーム群の偏光を回転する。偏光ビームスプリッタ６５は、偏光回転手段によって偏光が回転したビーム群である偏光回転後ビーム群と、複数のビーム群のうちの偏光回転後ビーム群以外のひとつ以上のビーム群とを合成する。

【0108】

ビーム群Ｂｘとビーム群Ｂｙとのｘ方向の離隔により、ビーム群Ｂｙの光路に、１／２波長板６３及び合流ミラー６４を挿入して調整するための空間マージンが得られる。空間マージンが得られることは、生産性の向上に寄与する。

【0109】

変位プリズム６２でのビーム再配列における標準列数ＮＬＳは、偏光合成により、下記の式（３３）で表され、ビーム回転手段６１が組み合わされると、下記の式（３４）で表される値まで減少させることができる。

【0110】

【数33】

【0111】

【数34】

【0112】

変位プリズム６２による偏光間位相差が、偏光合成における光損失を生じることがある。

【0113】

平行ビームＢ_ｉＥのうちの一部は、変位プリズム６２の反射面６２Ａ_１、反射面６２Ａ_２、反射面６２ＤＲ_１及び反射面６２ＤＲ_２により２回反射される。図１８は、実施の形態２におけるビームＢ_ｉＥを－ｚ方向の側から＋ｚ方向の側に向かって見た状況を示す図である。変位プリズム６２に入射するビームはｘ偏光であるが、変位プリズム６２の入射面はｘ軸と垂直ではなく、入射面とｙ軸とがなす角度は傾斜θＰである。このため、ビームの電界ｅｘは、入射面に対してｐ偏光の成分ｅｐとｓ偏光の成分ｅｓとを有する。ｅｐ及びｅｓは、下記の式（３５）で表される。

【0114】

【数35】

【0115】

変位プリズム６２での２回の反射によるｐ偏光とｓ偏光との位相差をφＰとすると、下記の式（３６）が得られる。当該位相差は、偏光間位相差である。

【0116】

【数36】

【0117】

偏光間位相差φＰにより、ビームＢ_ｉＥは直線偏光から楕円偏光に変化する。ｘ方向の偏光成分ｅｘ’は下記の式（３７）で表され、ｙ方向の偏光成分ｅｙ’は下記の式（３８）で表される。

【0118】

【数37】

【0119】

【数38】

【0120】

光強度Ｉｘ’は下記の式（３９）で表され、光強度Ｉｙ’は下記の式（４０）で表される。

【0121】

【数39】

【0122】

【数40】

【0123】

偏光間位相差φＰにより、最初に存在しなかったｙ偏光成分Ｉｙ’が発生し、ｙ偏光成分Ｉｙ’は偏光合成において損失となる。当該損失は、「位相差損失」と称される。すなわち、ビーム群Ｂｘについては反射損失が生じ、ビーム群Ｂｙについて透過損失が生じる。ｙ偏光成分Ｉｙ’について、下記の式（４１）が得られる。

【0124】

【数41】

【0125】

式（４１）より、偏光間位相差φＰを６°以下とすることで、位相差損失を０．２７％以下に抑えることができ、位相差損失は、他の設計及び製造における損失と比べて無視できる範囲となる。また、反射１回あたりの偏光間位相差≦３°は、誘電体多層膜によって構成される全反射膜の要求仕様としてさほど厳しくなく、コストアップを抑えることに寄与する。

【0126】

なお、反射に対するＰ偏光の符号の定義によっては、偏光間位相差φＰに１８０°の相違が生じるが、当該相違は位相差損失の計算には影響しない。

【0127】

下記の表２は、実施の形態２に係る光学設計パラメータの一例を示している。

【0128】

【表2】

【0129】

標準列数は、下記の式（４２）で表され、実際の列数はＮＬ＝２とされる。

【0130】

【数42】

【0131】

平行ビームＢ_ｉＥのＦＡ方向の半径ｗＢＦは、下記の式（４３）で表される。平行ビームＢ_ｉＥのＳＡ方向の半径ｗＢＳは、下記の式（４４）で表される。

【0132】

【数43】

【0133】

【数44】

【0134】

光ファイバ５５に対する最大集光半径ｗＢＣは、下記の式（４５）で表される。

【0135】

【数45】

【0136】

図１５に示される通り、ＮＥ／２＝２０個の半径ｗＢＦ，ｗＢＳの楕円ビームは、変位プリズム６２によりＮＬ＝２列に再配列されることで、最大集光半径ｗＢＣの円内に収まる。また、光ファイバ５５の端面５５Ａにおける集光スポットの半径は、下記の式（４６）及び式（４７）で表され、コア半径ｗＣより短い。

【0137】

【数46】

【0138】

【数47】

【0139】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

【符号の説明】

【0140】

５０，６０ レーザモジュール、５１ マルチエミッタレーザ、５１Ｅ_ｉＥ エミッタ、５２ コリメートレンズ、５２Ａ ＦＡコリメートレンズ、５２Ｂ ＳＡコリメートレンズ、５３，６２ 変位プリズム、５３Ａ，５３Ｄ_ｉＰ，６２Ａ，６２Ｄ_１，６２Ｄ_２ 単プリズム、５３Ａ_ｉＰ，５３ＤＲ_ｉＰ，６２Ａ_１，６２Ａ_２，６２ＤＲ_１，６２ＤＲ_２ 反射面、５３Ｂ，５３Ｅ_ｉＰ，６２Ｂ，６２Ｅ_１，６２Ｅ_２ 把持部、５３Ｃ，５３Ｆ_ｉＰ，６２Ｃ，６２Ｆ_１，６２Ｆ_２ 接着部、５４ 集光レンズ、５５ 光ファイバ、５５Ａ 光ファイバの端面、５６ 支持基材、６１ ビーム回転手段、６１_ｉＥ ビーム回転素子、６３ １／２波長板、６４ 合流ミラー、６５ 偏光ビームスプリッタ、Ｂ_ｉＥ ビーム、Ｂｘ，Ｂｙ ビーム群。

【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】