(57)【要約】      （修正有）【課題】光結合効率、製造性、接続性および取り扱い性の低下を抑制できる半導体レーザモジュールを提供すること。【解決手段】半導体レーザモジュールは、コア部１２１ａと、コア部の外周に形成されたクラッド部１２１ｂとを有する光ファイバ１２０と、レーザ光をマルチモードで出力する半導体レーザ素子１１５と、レーザ光を光ファイバの端面に結合させる結合光学系と、を備え、光ファイバは、長手方向においてコア径が略一定の第１定径部１２１と、第１定径部よりも端面の側に位置し、長手方向において端面の側から第１定径部に向かってコア部の断面積が縮小するテーパ形状を有する第１テーパ部１２２とを備え、端面におけるコア部の面積が第１定径部におけるコア部の断面積よりも大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と、前記コア部の外周に形成されたクラッド部とを有する光ファイバと、
レーザ光をマルチモードで出力する半導体レーザ素子と、
前記レーザ光を前記光ファイバの端面に結合させる結合光学系と、
を備え、
前記光ファイバは、長手方向においてコア径が略一定の第１定径部と、前記第１定径部よりも前記端面の側に位置し、長手方向において前記端面の側から前記第１定径部に向かってコア部の断面積が縮小するテーパ形状を有する第１テーパ部とを備え、前記端面におけるコア部の面積が前記第１定径部におけるコア部の断面積よりも大きいことを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
前記光ファイバは、前記第１定径部と前記第１テーパ部との間に位置し、長手方向において前記第１テーパ部から前記第１定径部に向かってコア部の断面積が拡大するテーパ形状を有する第２テーパ部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項３】
前記光ファイバは、前記第１テーパ部よりも前記端面の側に位置し、長手方向においてコア径が略一定の第２定径部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項４】
前記第１テーパ部が前記端面を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項５】
前記第２定径部が前記端面を含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項６】
前記半導体レーザ素子と、前記結合光学系と、前記光ファイバの前記第１テーパ部の少なくとも一部とを収容する筐体をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
【請求項７】
複数の前記半導体レーザ素子を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
加工や溶接といった産業分野においても、半導体レーザモジュールが用いられている。半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を光ファイバに結合させる部分の構成として、光ファイバの外周に光ファイバを固定するガラスキャピラリを設け、ガラスキャピラリの外周にガラスキャピラリを固定する光吸収体を設ける構成が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０３７７２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
産業分野において、光源のレーザ光の高パワー化が求められている。高パワー化の方法として、特許文献１の構成において半導体レーザ素子の数を増加させる方法がある。また、他の方法として、半導体レーザ素子においてレーザ光を生成する部分である活性層のストライプ幅を拡大し、個々の半導体レーザ素子から出力されるレーザ光を高パワー化する方法がある。
【０００５】
しかしながら、上記の各方法では、レーザ光のビーム径が拡大するので、レーザ光を、光ファイバの小断面積のコアに光結合させる難易度が高くなる。その結果、光結合効率の低下や製造性の低下が発生する場合がある。一方、光ファイバを、コア径が大きい光ファイバに置き換えれば、光結合の難易度は低下する。しかしながら、光ファイバを、コア径が大きい光ファイバに置き換えると、置き換える前と比較して、他の光ファイバとの接続性が低下したり、取り扱い性が低下したりする場合がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光結合効率、製造性、接続性および取り扱い性の低下を抑制できる半導体レーザモジュール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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、コア部と、前記コア部の外周に形成されたクラッド部とを有する光ファイバと、レーザ光をマルチモードで出力する半導体レーザ素子と、前記レーザ光を前記光ファイバの端面に結合させる結合光学系と、を備え、前記光ファイバは、長手方向においてコア径が略一定の第１定径部と、前記第１定径部よりも前記端面の側に位置し、長手方向において前記端面の側から前記第１定径部に向かってコア部の断面積が縮小するテーパ形状を有する第１テーパ部とを備え、前記端面におけるコア部の面積が前記第１定径部におけるコア部の断面積よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記光ファイバは、前記第１定径部と前記第１テーパ部との間に位置し、長手方向において前記第１テーパ部から前記第１定径部に向かってコア部の断面積が拡大するテーパ形状を有する第２テーパ部をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記光ファイバは、前記第１テーパ部よりも前記端面の側に位置し、長手方向においてコア径が略一定の第２定径部をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第１テーパ部が前記端面を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第２定径部が前記端面を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体レーザ素子と、前記結合光学系と、前記光ファイバの前記第１テーパ部の少なくとも一部とを収容する筐体をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、複数の前記半導体レーザ素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体レーザモジュールにおける光結合効率、製造性、接続性および取り扱い性の低下を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態１に係る半導体レーザモジュールの模式的な平面図である。
【図２】図２は、図１に示す半導体レーザモジュールの光結合に関する部分の模式図である。
【図３】図３は、光ファイバの他の構成を説明する図である。
【図４】図４は、光ファイバのさらに他の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複説明を適宜省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る半導体レーザモジュールの模式的な平面図である。半導体レーザモジュール１００は、筐体であるパッケージ１０１と、パッケージ１０１の内部に順に積載されたＬＤ高さ調整板１０２と、サブマウント１０３−１〜１０３−６と、６つの半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６とを備える。パッケージ１０１は、蓋を備えるが、図１においては説明のために図示を省略している。半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６に電流を注入するリードピン１０５を備える。そして、半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６が出力するレーザ光の光路上に順に配置された以下の光学素子を備える。すなわち、第１レンズ１０６−１〜１０６−６、第２レンズ１０７−１〜１０７−６、ミラー１０８−１〜１０８−６、第３レンズ１０９、光フィルタ１１０、および第４レンズ１１１である。これらの光学素子は、それぞれパッケージ１０１の内部に固定されている。さらに、半導体レーザモジュール１００は、光ファイバ１２０を備える。
【００１８】
半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６は、ＬＤ高さ調整板１０２によってパッケージ１０１の底面から互いに異なる高さに配置されている。さらに、第１レンズ１０６−１〜１０６−６、第２レンズ１０７−１〜１０７−６、ミラー１０８−１〜１０８−６は、それぞれ対応する１つの半導体レーザ素子と同じ高さに配置されている。また、パッケージ１０１には、ルースチューブ１１３が設けられ、ルースチューブ１１３の一部を覆うように、パッケージ１０１の一部にブーツ１１２が外嵌されている。光ファイバ１２０は、ブーツ１１２およびルースチューブ１１３に挿通された状態で、その一端部がパッケージ１０１内に導入されている。
【００１９】
各半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６は、リードピン１０５から電力を供給されてレーザ光を出力する。出力された各レーザ光は、それぞれ第１レンズ１０６−１〜１０６−６および第２レンズ１０７−１〜１０７−６によって、略平行光とされる。つぎに、各レーザ光は、対応する高さに配置された１つのミラー１０８−１〜１０８−６によって、光ファイバ１２０の方向に反射される。そして、各レーザ光は、第３レンズ１０９および第４レンズ１１１によって集光される。すなわち、第１レンズ１０６−１〜１０６−６、第２レンズ１０７−１〜１０７−６、ミラー１０８−１〜１０８−６、第３レンズ１０９および第４レンズ１１１は、各レーザ光を光ファイバ１２０の端面に結合させる結合光学系を構成している。
【００２０】
光ファイバ１２０は、結合された各レーザ光を半導体レーザモジュール１００の外部に出力する。
【００２１】
つぎに、半導体レーザモジュール１００の各構成要素についてより詳細に説明する。筐体であるパッケージ１０１は、内部の温度上昇を抑制するため、熱伝導性のよい材料からなることが好ましく、各種金属からなる金属部材であってよい。
【００２２】
ＬＤ高さ調整板１０２は、上述したように、パッケージ１０１内に固定されており、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６の高さを調節し、半導体レーザ素子１０４−１〜６が出力するレーザ光の光路が互いに干渉しないようにしている。なお、ＬＤ高さ調整板１０２は、パッケージ１０１と一体として構成されていてもよい。
【００２３】
サブマウント１０３−１〜１０３−６は、ＬＤ高さ調整板１０２上に固定されており、載置された半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６の放熱を補助する。そのため、サブマウント１０３−１〜１０３−６は、熱伝導性のよい材料からなることが好ましく、各種金属からなる金属部材であってよい。
【００２４】
半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６は、レーザ光をマルチモードで出力する。半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６は、マルチモードのレーザ光の光強度が、１Ｗ以上、さらには、１０Ｗ以上の高出力な半導体レーザ素子である。本実施形態において、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６の出力するレーザ光の光強度は、たとえば１１Ｗである。また、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６は、たとえば、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長のレーザ光を出力する。ただし、レーザ光の波長や強度は特に限定されない。
【００２５】
リードピン１０５は、不図示のボンディングワイヤを介して半導体レーザ素子１０４−１〜６に電力を供給する。供給する電力は、一定の電圧であってよいが、変調電圧であってもよい。
【００２６】
第１レンズ１０６−１〜１０６−６は、たとえば焦点距離が０．３ｍｍのシリンドリカルレンズである。第１レンズ１０６−１〜１０６−６は、対応する１つの半導体レーザ素子の出力光を鉛直方向に略平行光とする位置に配置される。
【００２７】
第２レンズ１０７−１〜１０７−６は、たとえば焦点距離が５ｍｍのシリンドリカルレンズである。第２レンズ１０７−１〜１０７−６は、半導体レーザ素子の出力光を水平方向に略平行光とする位置に配置される。
【００２８】
ミラー１０８−１〜１０８−６は、各種の金属膜、または誘電体膜を備えるミラーであってよく、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６の出力するレーザ光の波長において、反射率が高いほど好ましい。また、ミラー１０８−１〜１０８−６は、対応する１つの半導体レーザ素子のレーザ光を光ファイバ１２０に好適に結合するように、反射方向を微調整することができる。
【００２９】
第３レンズ１０９と第４レンズ１１１とは、たとえばそれぞれ焦点距離が１２ｍｍ、５ｍｍの互いに曲率が直交したシリンドリカルレンズであり、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−１６が出力したレーザ光を集光し、光ファイバ１２０に結合させる。第３レンズ１０９と第４レンズ１１１とは、たとえば半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６が出力したレーザ光の光ファイバ１２０への結合効率が所定値以上となるように、光ファイバ１２０に対する位置が調整されている。
【００３０】
光フィルタ１１０は、たとえば波長１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍの光を反射し、９００ｎｍ〜１０００ｎｍの光を透過するローパスフィルタである。その結果、光フィルタ１１０は、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６が出力したレーザ光を透過するとともに、波長１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍの光が半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６に外部から照射されることを防止する。また、光フィルタ１１０は、光フィルタ１１０でわずかに反射された半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６の出力レーザ光が半導体レーザ素子１０４−１〜６に戻らないように、レーザ光の光軸に対して角度をつけて配置されている。光フィルタ１１０の通過波長として、１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍとしたが、この波長に限定するものではない。また、光フィルタ１１０は必ずしも必要ではない。
【００３１】
光ファイバ１２０は、コア部と、コア部の外周に形成されたクラッド部とを有する石英ガラス系材料からなる光ファイバである。
【００３２】
ブーツ１１２は、光ファイバ１２０を挿通されており、光ファイバ１２０の曲げによる損傷を防止する。ブーツ１１２は、金属製のブーツであってよいが、材料は特に限定されず、ゴムや各種の樹脂、プラスチックなどであってもよい。ただし、ブーツ１１２は必ずしも必要ではない。
【００３３】
ルースチューブ１１３は、光ファイバ１２０を挿通されており、光ファイバ１２０の曲げによる損傷を防止する。さらに、ルースチューブ１１３は、光ファイバ１２０と固着され、その結果、光ファイバ１２０に対して長手方向に引っ張る力が加えられた場合に、光ファイバ１２０の位置がずれることを防止する構成であってもよい。ただし、ルースチューブ１１３は必ずしも必要ではない。
【００３４】
（光結合に関する部分の構成）
つぎに、図２を参照して、半導体レーザモジュール１００の光結合に関する部分の構成について具体的に説明する。なお、集光部１１４は、第３レンズ１０９と第４レンズ１１１とによって構成されるものであり、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−１６が出力した各レーザ光を集光し、光ファイバ１２０に結合させるものである。また、光源１１５は、半導体レーザ素子１０４−１〜１０４−６、第１レンズ１０６−１〜１０６−６、第２レンズ１０７−１〜１０７−６、およびミラー１０８−１〜１０８−６を一つの要素として示したものである。図２では、光源１１５からの６つのレーザ光のビーム束を、１つのレーザ光Ｌのビームとして示している。したがって、レーザ光Ｌのビーム径は、個々のレーザ光のビーム径よりも大きい。ここで、レーザ光のビーム径は、ピークを含み、ピーク強度の１／ｅ２以上の強度の領域の径として定義する場合がある。本実施形態のレーザ光Ｌのビームのように、複数のレーザ光のビームを含む場合は、ビームが円形でないので、ピークを含み、ピーク強度の１／ｅ２以上の強度の領域を包含する最小の円の直径をビーム径と定義する。なお、レーザ光Ｌの波長はたとえば９１５ｎｍである。
【００３５】
光ファイバ１２０は、端面１２０ａを有している。また、光ファイバ１２０は、第１定径部１２１と、第１テーパ部１２２とを備えている。第１テーパ部１２２は、第１定径部１２１よりも端面１２０ａの側に位置する。本実施形態では、端面１２０ａは第１テーパ部１２２に含まれている。また、第１定径部１２１は半導体レーザモジュール１００の外部まで延伸している。第１定径部１２１のうち、少なくとも半導体レーザモジュール１００の外部に延伸している部分には不図示の被覆が形成されている。
【００３６】
第１定径部１２１は、コア部１２１ａと、コア部１２１ａの外周に形成されたクラッド部１２１ｂとを有する。コア部１２１ａは、長手方向においてコア径が略一定である。コア径はたとえば１００μｍであり、クラッド径は１２５μｍである。第１定径部１２１の開口数（ＮＡ）は、たとえば０．１５〜０．２２である。
【００３７】
第１テーパ部１２２は、コア部１２２ａと、コア部１２２ａの外周に形成されたクラッド部１２２ｂとを有する。第１テーパ部１２２は、長手方向において端面１２０ａの側から第１定径部１２１に向かってコア部１２２ａの断面積が縮小するテーパ形状を有する。なお、本実施形態ではコア部１２２ａのコア径が長手方向において線形に縮小しているが、非線形に縮小していてもよいし、線形であって変化率が段階的に変化していてもよい。コア部１２２ａの光軸とコア部１２２ａとクラッド部１２２ｂとの境界面との成す角をテーパ角θとすると、テーパ角θは、コア部１２２ａの断面積の収縮によってレーザ光Ｌに過度の損失が発生しない程度にすることが好ましい。第１テーパ部１２２のＮＡは、たとえば０．１５〜０．２２であり、第１定径部１２１のＮＡと同じでもよい。
【００３８】
端面１２０ａにおけるコア部１２２ａの面積は、第１定径部１２１におけるコア部１２１ａの断面積よりも大きい。また、第１定径部１２１と隣接している箇所における、第１テーパ部１２２のコア部１２２ａの断面積は、第１定径部１２１におけるコア部１２１ａの断面積と略等しい。たとえば、端面１２０ａにおけるコア部１２１ａのコア径は２００μｍであり、面積は約３１４１６μｍ２である。たとえば、第１定径部１２１におけるコア部１２１ａのコア径は１００μｍであり、断面積は約７８５４μｍ２である。
【００３９】
このように、端面１２０ａにおけるコア部１２１ａの面積が、第１定径部１２１におけるコア部１２１ａの断面積よりも大きい。その結果、ビーム径が比較的大きいレーザ光Ｌを端面１２０ａに結合させ易くなり、光結合効率の低下や半導体レーザモジュール１００の製造性の低下が抑制される。しかも、半導体レーザモジュール１００の外部まで延伸している第１定径部１２１は、一般的に使用される、たとえばコア径１００μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡが０．１５〜０．２２のマルチモード光ファイバと同じ特性を有する。その結果、他の光ファイバに接続する際の接続損失は、通常の融着接続機を用いて容易に実現される通常程度の値であり、取り扱い性も通常の通りである。
【００４０】
以上説明したように、半導体レーザモジュール１００は、光結合効率、製造性、接続性および取り扱い性の低下を抑制できるので、高パワー化に適する。
【００４１】
（光ファイバの他の構成）
図３は、光ファイバの他の構成を説明する図である。光ファイバ１３０は、実施形態１に係る半導体レーザモジュール１００において光ファイバ１２０に置き換えることができる。光源１１５および集光部１１４は図２に示したものと同じなので、説明を省略する。
【００４２】
光ファイバ１３０は、コア部と、コア部の外周に形成されたクラッド部とを有する石英ガラス系材料からなり、端面１３０ａを有している。また、光ファイバ１３０は、第１定径部１３１と、第１テーパ部１３２と、第２テーパ部１３３とを備えている。第１テーパ部１３２は、第１定径部１３１よりも端面１３０ａの側に位置する。本実施形態では、端面１３０ａは第１テーパ部１３２に含まれている。第２テーパ部１３３は、第１定径部１３１と第１テーパ部１３２との間に位置する。また、光ファイバ１３０は、第１定径部１３１が半導体レーザモジュール１００の外部まで延伸するように用いられる。第１定径部１３１のうち、少なくとも半導体レーザモジュール１００の外部に延伸している部分には不図示の被覆が形成されている。
【００４３】
第１定径部１３１は、コア部１３１ａと、コア部１３１ａの外周に形成されたクラッド部１３１ｂとを有する。コア部１３１ａは、長手方向においてコア径が略一定である。コア径はたとえば１００μｍであり、クラッド径は１２５μｍである。第１定径部１３１のＮＡは、たとえば０．１５〜０．２２である。
【００４４】
第１テーパ部１３２は、コア部１３２ａと、コア部１３２ａの外周に形成されたクラッド部１３２ｂとを有する。第１テーパ部１３２は、長手方向において端面１３０ａの側から第１定径部１３１に向かってコア部１３２ａの断面積が縮小するテーパ形状を有する。なお、本実施形態ではコア部１３２ａのコア径が長手方向において線形に縮小しているが、非線形に縮小していてもよいし、線形であって変化率が段階的に変化していてもよい。コア部１３２ａのテーパ角は、コア部１３２ａの断面積の収縮によってレーザ光Ｌに過度の損失が発生しない程度にすることが好ましい。第１テーパ部１３２のＮＡは、たとえば０．１５〜０．２２であり、第１定径部１３１のＮＡと同じでもよい。
【００４５】
第２テーパ部１３３は、コア部１３３ａと、コア部１３３ａの外周に形成されたクラッド部１３３ｂとを有する。第２テーパ部１３３は、長手方向において第１テーパ部１３２から第１定径部１３１に向かってコア部１３３ａの断面積が拡大するテーパ形状を有する。なお、本実施形態ではコア部１３３ａのコア径が長手方向において線形に拡大しているが、非線形に拡大していてもよいし、線形であって変化率が段階的に変化していてもよい。コア部１３３ａのテーパ角は、コア部１３３ａの断面積の収縮によってレーザ光Ｌに過度の損失が発生しない程度にすることが好ましい。第２テーパ部１３３のＮＡは、たとえば０．１５〜０．２２であり、第１定径部１３１のＮＡと同じでもよい。
【００４６】
端面１３０ａにおけるコア部１３２ａの面積は、第１定径部１３１におけるコア部１３１ａの断面積よりも大きい。また、隣接している箇所における第１テーパ部１３２のコア部１３２ａの断面積と第２テーパ部１３３のコア部１３３ａの断面積とは略等しい。また、第１定径部１３１と隣接している箇所における、第２テーパ部１３３のコア部１３３ａの断面積は、第１定径部１３１におけるコア部１３１ａの断面積と略等しい。
【００４７】
たとえば、端面１３０ａにおけるコア部１３１ａのコア径は２００μｍであり、面積は約３１４１６μｍ２である。たとえば、隣接している箇所における第１テーパ部１３２のコア部１３２ａと第２テーパ部１３３のコア部１３３ａとのコア径は８０μｍであり、断面積は約５０２７μｍ２である。たとえば、第１定径部１３１と隣接している箇所における第２テーパ部１３３のコア部１３３ａのコア径は１００μｍであり、断面積は約７８５４μｍ２である。
【００４８】
このように、端面１３０ａにおけるコア部１３１ａの面積が、第１定径部１３１におけるコア部１３１ａの断面積よりも大きい。その結果、ビーム径が比較的大きいレーザ光Ｌを端面１３０ａに結合させ易くなり、光結合効率の低下や半導体レーザモジュール１００の製造性の低下が抑制される。しかも、半導体レーザモジュール１００の外部まで延伸している第１定径部１３１は、一般的に使用される、たとえばコア径１００μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡが０．１５〜０．２２のマルチモード光ファイバと同じ特性を有する。その結果、他の光ファイバに接続する際の接続損失は、通常の融着接続機を用いて容易に実現される通常程度の値であり、取り扱い性も通常の通りである。
【００４９】
また、第１テーパ部１３２はコア部１３２ａの断面積が第１定径部１３１におけるコア部１３１ａの断面積よりも縮小されているので、伝搬しているレーザ光ＬにおいてＮＡが大きい成分が増加する場合がある。しかし、第２テーパ部１３３においてコア部１３３ａの断面積が第１定径部１３１のコア部１３１ａの断面積と略同じにまで拡大しているので、そのようなＮＡが大きい成分は減少する。その結果、第１定径部１３１が曲げられた場合に、レーザ光Ｌの一部がクラッド部１３１ｂに漏洩して放射損失が発生することを抑制または防止できる。
【００５０】
以上説明したように、光ファイバ１３０を用いた場合も、半導体レーザモジュール１００における光結合効率、製造性、接続性および取り扱い性の低下を抑制でき、さらにコア部の断面積の縮小による放射損失が発生することを抑制または防止できるので、高パワー化に適する。
【００５１】
（光ファイバのさらに他の構成）
図４は、光ファイバのさらに他の構成を説明する図である。光ファイバ１４０は、実施形態１に係る半導体レーザモジュール１００において光ファイバ１２０に置き換えることができる。光源１１５および集光部１１４は図２に示したものと同じなので、説明を省略する。
【００５２】
光ファイバ１４０は、コア部と、コア部の外周に形成されたクラッド部とを有する石英ガラス系材料からなり、端面１４０ａを有している。また、光ファイバ１４０は、第１定径部１４１と、第１テーパ部１４２と、第２定径部１４３とを備えている。第１テーパ部１４２は、第１定径部１４１よりも端面１４０ａの側に位置する。第２定径部１４３は、第１テーパ部１４２よりも端面１４０ａの側に位置する。本実施形態では、端面１４０ａは第２定径部１４３に含まれている。また、光ファイバ１４０は、第１定径部１４１が半導体レーザモジュール１００の外部まで延伸するように用いられる。第１定径部１４１のうち、少なくとも半導体レーザモジュール１００の外部に延伸している部分には不図示の被覆が形成されている。
【００５３】
第１定径部１４１は、コア部１４１ａと、コア部１４１ａの外周に形成されたクラッド部１４１ｂとを有する。コア部１４１ａは、長手方向においてコア径が略一定である。コア径はたとえば１００μｍであり、クラッド径は１２５μｍである。第１定径部１４１のＮＡは、たとえば０．１５〜０．２２である。
【００５４】
第１テーパ部１４２は、コア部１４２ａと、コア部１４２ａの外周に形成されたクラッド部１４２ｂとを有する。第１テーパ部１４２は、長手方向において端面１４０ａの側から第１定径部１４１に向かってコア部１４２ａの断面積が縮小するテーパ形状を有する。なお、本実施形態ではコア部１４２ａのコア径が長手方向において線形に縮小しているが、非線形に縮小していてもよいし、線形であって変化率が段階的に変化していてもよい。コア部１４２ａのテーパ角は、コア部１４２ａの断面積の収縮によってレーザ光Ｌに過度の損失が発生しない程度にすることが好ましい。第１テーパ部１４２のＮＡは、たとえば０．１５〜０．２２であり、第１定径部１３１のＮＡと同じでもよい。
【００５５】
第２定径部１４３は、コア部１４３ａと、コア部１４３ａの外周に形成されたクラッド部１４３ｂとを有する。コア部１４３ａは、長手方向においてコア径が略一定である。第２定径部１４３のＮＡは、たとえば０．１５〜０．２２であり、第１定径部１３１のＮＡと同じでもよい。
【００５６】
端面１４０ａにおけるコア部１４３ａの面積は、第１定径部１４１におけるコア部１４１ａの断面積よりも大きい。また、第２定径部１４３と隣接している箇所における、第１テーパ部１４２のコア部１４２ａの断面積は、コア部１４３ａの断面積と略等しい。また、第１定径部１４１と隣接している箇所における、第１テーパ部１４２のコア部１４２ａの断面積は、第１定径部１４１におけるコア部１４１ａの断面積と略等しい。
【００５７】
たとえば、端面１４０ａにおけるコア部１４３ａのコア径は２００μｍであり、面積は約３１４１６μｍ２である。たとえば、第１定径部１４１におけるコア部１４１ａのコア径は１００μｍであり、断面積は約７８５４μｍ２である。
【００５８】
このように、端面１４０ａにおけるコア部１４３ａの面積が、第１定径部１４１におけるコア部１４１ａの断面積よりも大きい。その結果、ビーム径が比較的大きいレーザ光Ｌを端面１４０ａに結合させ易くなり、光結合効率の低下や半導体レーザモジュール１００の製造性の低下が抑制される。しかも、半導体レーザモジュール１００の外部まで延伸している第１定径部１４１は、一般的に使用される、たとえばコア径１００μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡが０．１５〜０．２２のマルチモード光ファイバと同じ特性を有する。その結果、他の光ファイバに接続する際の接続損失は、通常の融着接続機を用いて容易に実現される通常程度の値であり、取り扱い性も通常の通りである。
【００５９】
以上説明したように、光ファイバ１４０を用いた場合も、半導体レーザモジュール１００における光結合効率、製造性、接続性および取り扱い性の低下を抑制できるので、高パワー化に適する。
【００６０】
なお、上記実施形態では、コア部の断面形状は円形であるが、楕円などの他の形状でもよい。楕円の場合、その長軸や短軸の方向は、レーザ光のビーム形状に応じて、光結合効率が高くなるように設定することが好ましい。
【００６１】
また、上記実施形態では、６個の半導体レーザ素子を備えるが、半導体レーザ素子の数は特に限定されない。たとえば、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光のパワーが１０Ｗ程度であり、半導体レーザモジュールから１００Ｗ程度のレーザ光を出力させたい場合、半導体レーザ素子の数は少なくとも１０個程度である。なお、一般に、半導体レーザ素子の数が増加するほど、光ファイバの端面に結合させるべきレーザ光のビーム径は大きくなるので、それに応じて端面におけるコア部の面積を設定することが好ましい。また、半導体レーザ素子は１つでもよい。半導体レーザ素子において活性層のストライプ幅を拡大してレーザ光を高パワー化するほど、光ファイバの端面に結合させるべきレーザ光のビーム径は大きくなるので、それに応じて端面におけるコア部の面積を設定することが好ましい。また、半導体レーザ素子の数の増加と活性層のストライプ幅の拡大とを組み合わせてもよく、それに応じて端面におけるコア部の面積を設定することが好ましい。
【００６２】
また、上記実施形態では、第１定径部として、コア径が１００μｍであり、クラッド径が１２５μｍであり、ＮＡが０．１５〜０．２２である構成を例示したが、これらの値には限定されない。たとえば、第１定径部のクラッド径が１００μｍ〜１５０μｍであってもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子と、結合光学系と、光ファイバの第１テーパ部の全部が筐体に収容されているが、第１テーパ部の一部が筐体に収容され、残部が筐体の外部に突出していてもよい。また、光ファイバが第２定径部を備える場合は、第２定径部の少なくとも一部が筐体に収容され、第１テーパ部の全体が筐体の外部に位置していてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、レーザ光の波長はたとえば９１５ｎｍであるが、通常の光ファイバが問題なく使用可能である可視光帯から２μｍ帯までのいずれの波長の光であってもよい。たとえば、半導体レーザ素子として、９００ｎｍ帯、６５０ｎｍ帯、４００ｎｍ帯など、赤外、可視域、紫外域に近い青色等の各波長帯のレーザ光を出力する素子も使用可能である。
【００６５】
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、図３に示す光ファイバの構成と、図４に示す光ファイバの構成とを組み合わせてもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１００  半導体レーザモジュール
１０１  パッケージ
１０２  ＬＤ高さ調整板
１０３−１〜１０３−６  サブマウント
１０４−１〜１０４−６  半導体レーザ素子
１０５  リードピン
１０６−１〜１０６−６  第１レンズ
１０７−１〜１０７−６  第２レンズ
１０８−１〜１０８−６  ミラー
１０９  第３レンズ
１１０  光フィルタ
１１１  第４レンズ
１１２  ブーツ
１１３  ルースチューブ
１１４  集光部
１１５  光源
１２０、１３０、１４０  光ファイバ
１２０ａ、１３０ａ、１４０ａ  端面
１２１、１３１、１４１  第１定径部
１２１ａ、１２２ａ、１３１ａ、１３２ａ、１３３ａ、１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ  コア部
１２１ｂ、１２２ｂ、１３１ｂ、１３２ｂ、１３３ｂ、１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂ  クラッド部
１２２、１３２、１４２  第１テーパ部
１３３  第２テーパ部
１４３  第２定径部
Ｌ  レーザ光
θ  テーパ角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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