(57)【要約】【課題】出力特性の劣化を抑制し、且つ、半導体レーザ素子におけるレーザ光の出射端面への付着物の付着を抑制できる半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ装置１００は、互いに光軸３２が平行な複数のレーザ光３０を出射する出射端面７を有する半導体レーザ素子１０と、出射端面７と対向して設けられる光学部材２０と、を備える。光学部材２０は、複数のレーザ光３０を透過する透光部２１と、半導体レーザ素子１０と対向する対向面２３に、上面視で、複数のレーザ光３０のうちの隣り合うレーザ光３０の光軸３２の間に設けられ、透光部２１よりも反射率の高い反射部２２と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに光軸が平行な複数のレーザ光を出射する出射端面を有する半導体レーザ素子と、
前記出射端面と対向して設けられる光学部材と、を備え、
前記光学部材は、前記複数のレーザ光を透過する透光部と、前記半導体レーザ素子と対向する対向面に、上面視で、前記複数のレーザ光のうちの隣り合うレーザ光の光軸の間に設けられ、前記透光部よりも反射率の高い反射部と、を有する
半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子は、前記複数のレーザ光のうちの隣り合うレーザ光における前記光軸の間に、上面視で前記光軸に対して傾斜した傾斜面が設けられた凹部を有し、
前記反射部は、上面視で、前記凹部と対向する位置に設けられる
請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記反射部は、前記光軸に対して傾斜した傾斜面が設けられている
請求項１又は２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記反射部は、上面視で、それぞれが前記光軸に対して傾斜した２つの傾斜面からなる三角形状、前記光軸に対して傾斜した傾斜面が湾曲している半円形状、又は、それぞれが前記光軸に対して傾斜した２つの傾斜面を有する台形形状である
請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記反射部は、前記対向面に配置された反射膜である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記反射膜は、金属膜である
請求項５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記光学部材は、ＢＴＵ（Ｂｅａｍ  Ｔｗｉｓｔｅｒ  Ｌｅｎｓ  Ｕｎｉｔ）である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工用のレーザ光を出射する半導体レーザ素子を備える半導体レーザ装置がある。また、ケイ素及び酸素を骨格とする化合物、より具体的には、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有する化合物であるシロキサン（Ｓｉｌｏｘａｎｅ）等の付着物が、半導体レーザ素子におけるレーザ光の出射端面に付着することが知られている。その付着物により、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の出力（つまり、出力特性）が低下する。また、このような付着物は、半導体レーザ装置の動作時間とともに出射端面への付着量が増えるので、半導体レーザ装置の信頼性に悪影響を与える。
【０００３】
特許文献１には、半導体レーザ素子のレーザ光の出射端面の付着物を取り除く手法が開示されている。特許文献１に開示されている半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、当該半導体レーザ素子のレーザ光の出射端面に形成された付着防止膜と、を備える。付着防止膜は、高いエネルギーの光が照射されることで、付着物を分解して除去する。
【０００４】
また、特許文献１に開示されている半導体レーザ装置は、さらに、反射鏡と波長変換器とを備える。反射鏡は、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の一部を反射して、付着防止膜に照射する。波長変換器は、付着防止膜が活性化できるエネルギーまで半導体レーザ素子の光のエネルギーを高める役目を担う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６７１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている半導体レーザ装置では、付着物を分解除去する付着防止膜を、半導体レーザ素子の出射端面に形成しなければならない問題がある。この付着防止膜のため、半導体レーザ素子におけるレーザ光の出射端面では、反射率が変化する。反射率は、半導体レーザ素子におけるレーザ光の出力特性に影響を及ぼす。そのため、付着防止膜によって所望のレーザ光の出力特性が得られなくなってしまう問題がある。
【０００７】
本開示は、出力特性の劣化を抑制し、且つ、半導体レーザ素子におけるレーザ光の出射端面への付着物の付着を抑制する半導体レーザ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る半導体レーザ装置は、互いに光軸が平行な複数のレーザ光を出射する出射端面を有する半導体レーザ素子と、前記出射端面と対向して設けられる光学部材と、を備え、前記光学部材は、前記複数のレーザ光を透過する透光部と、前記半導体レーザ素子と対向する対向面に、上面視で、前記複数のレーザ光のうちの隣り合うレーザ光の光軸の間に設けられ、前記透光部よりも反射率の高い反射部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一態様に係る半導体レーザ装置によれば、出力特性の劣化を抑制し、且つ、半導体レーザ素子におけるレーザ光の出射端面への付着物の付着を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置を示す上面図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置が備える光学部材の部分拡大平面図である。
【図４】図４は、実施の形態１の変形例１に係る半導体レーザ装置を示す上面図である。
【図５】図５は、実施の形態１の変形例１に係る半導体レーザ装置が備える光学部材を示す部分拡大斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態１の変形例２に係る半導体レーザ装置を示す上面図である。
【図７】図７は、実施の形態１の変形例３に係る半導体レーザ装置を示す上面図である。
【図８】図８は、実施の形態１の変形例３に係る半導体レーザ装置が備える光学部材を示す部分拡大斜視図である。
【図９】図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線における、実施の形態１の変形例３に係る半導体レーザ装置が備える光学部材を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置を示す上面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置が備える半導体レーザ素子が有する凹部から出射された自然放出光を説明するための部分拡大上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本開示の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本開示は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素について説明される。
【００１２】
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、実質的に同一の構成に対する重複説明は省略又は簡略化する場合がある。
【００１３】
また、以下の実施の形態において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではない。また、「上方」及び「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに密着して配置されて２つの構成要素が接する場合にも適用される。
【００１４】
また、以下で説明する実施の形態において、Ｚ軸正方向を上方とし、Ｘ軸正方向を半導体レーザ素子からレーザ光が出射される方向として記載する場合がある。
【００１５】
また、以下で説明する実施の形態において、「上面視」とは、半導体レーザ素子に設けられたリッジ部側から、半導体レーザ装置を見たときのことをいう。また、以下で説明する実施の形態において、「側面視」とは、半導体レーザ素子が有する基板に積層されたクラッド層、活性層等の積層方向に直交し、且つ、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の光軸に直交する方向から、半導体レーザ装置を見たときのことをいう。
【００１６】
また、以下の実施の形態において、「平行」等の記載をする場合がある。例えば、「平行」とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば、数％程度の差異を含むことも意味する。「直交」、数値等の他の表現についても同様である。
【００１７】
（実施の形態１）
［構成］
まず、図１〜図３を参照しながら、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の構成について説明する。
【００１８】
図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００を示す上面図である。なお、図２に示すリッジ部６には、断面を示すものではないが、説明のためにハッチングを付して示している。図３は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００が備える光学部材２０の部分拡大平面図（具体的には、対向面２３の法線方向から光学部材２０を見た部分拡大図）である。
【００１９】
半導体レーザ装置１００は、レーザ光３０を出射する。半導体レーザ装置１００は、例えば、レーザ加工する加工機器の光源として利用される。
【００２０】
半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ素子１０と、光学部材２０と、を備える。半導体レーザ素子１０と光学部材２０とは、例えば、図示しない筐体に収容されている。
【００２１】
半導体レーザ素子１０は、レーザ光３０を出射する光源である。具体的には、半導体レーザ素子１０は、互いに光軸３２が平行な複数のレーザ光３０を出射する出射端面７を有する光源である。より具体的には、半導体レーザ素子１０は、複数のリッジ部６（言い換えると、リッジストライプ又はエミッタ（導波路））を有し、互いに光軸３２が平行な複数のレーザ光３０を出射する出射端面７を有する半導体レーザアレイ素子（ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）アレイ）である。本実施の形態では、半導体レーザ素子１０は、９つのリッジ部６を有する。そのため、本実施の形態では、半導体レーザ素子１０は、互いに光軸３２が平行な９つのレーザ光３０を、リッジ部６の下方に位置する活性層４における出射端面７から光学部材２０へ向けて出射する。
【００２２】
半導体レーザ素子１０は、例えば、窒化物半導体素子である。
【００２３】
半導体レーザ素子１０は、基板２と、第１クラッド層３と、活性層４と、第２クラッド層５と、を備える。
【００２４】
基板２は、上面にレーザ光３０を出射する活性層４を含む半導体層が形成される成長基板である。基板２は、例えば、ｎ−ＧａＮ基板である。
【００２５】
第１クラッド層３及び第２クラッド層５は、活性層４で生成されたレーザ光３０を活性層４に閉じ込めるための半導体層である。第１クラッド層３及び第２クラッド層５は、活性層４を上下から挟むように基板２上に層状に配置されている。
【００２６】
第１クラッド層３は、例えば、ｎ−ＡｌＧａＮからなる半導体層である。また、第２クラッド層５は、例えば、ｐ−ＡｌＧａＮからなる半導体層である。
【００２７】
活性層４は、レーザ光３０を生成する半導体層である。活性層４は、例えば、量子井戸構造を有するＩｎＧａＮからなる層である。
【００２８】
基板２、第１クラッド層３、活性層４、及び、第２クラッド層５は、この順に層状に配置されている。つまり、半導体レーザ素子１０は、基板２、第１クラッド層３、活性層４、及び、第２クラッド層５がこの順に積層された半導体素子である。本実施の形態では、ｎ−ＧａＮからなる基板２上に、ｎ−ＡｌＧａＮからなる第１クラッド層３、ＩｎＧａＮからなる量子井戸構造を有する活性層４、及び、ｐ−ＡｌＧａＮからなる第２クラッド層５がこの順に積層されて形成されることで、半導体レーザ素子１０となっている。
【００２９】
なお、電子オーバーフロー抑制層、光ガイド層、コンタクト層等の半導体レーザ素子１０が有する構成要素の一部の図示は、省略している。
【００３０】
また、半導体レーザ素子１０は、上部にリッジ部６を有する。具体的には、第２クラッド層５には、上部にリッジ部６が形成されている。
【００３１】
リッジ部６は、図示しない金属配線等を介して外部から電力が供給される半導体層である。リッジ部６に電力が供給されることで、半導体レーザ素子１０は、出射端面７からレーザ光３０を出射する。より具体的には、リッジ部６に電力が供給されることで、リッジ部６の下方に位置する活性層４は、出射端面７からレーザ光３０を出射する。つまり、リッジ部６の下方が、レーザ光３０を出射するエミッタとして機能する。リッジ部６には、例えば、図示しない外部商用電源から電力が供給される金属配線等と接続される図示しない電極層が形成されている。
【００３２】
半導体レーザ素子１０におけるレーザ発振は、上面視でリッジ部６と重なる位置に位置する活性層４で生じる。本実施の形態では、半導体レーザ素子１０の発振波長、つまり、レーザ光３０の中心波長は、４０５ｎｍである。活性層４でレーザ発振されることにより、半導体レーザ素子１０における出射端面７からレーザ光３０が光学部材２０に向けて出射される。
【００３３】
また、半導体レーザ素子１０は、レーザ光３０ではない自然放出光３１を出射する。自然放出光３１の中心波長は、レーザ光３０の中心波長と同様である。例えば、レーザ光３０の中心波長が４０５ｎｍである場合、自然放出光３１の中心波長は、４０５ｎｍである。
【００３４】
また、自然放出光３１は、出射端面７からレーザ光３０よりも広い配光角で出射される。そのため、自然放出光３１は、レーザ光３０よりも対向面２３において広い範囲に照射される。
【００３５】
また、自然放出光３１は、レーザ光３０よりも広い波長範囲の光を含む。言い換えると、自然放出光３１は、レーザ光３０よりも半値幅が広い。そのため、自然放出光３１は、レーザ光３０よりも短波長側の光を多く含む。
【００３６】
自然放出光３１は、光学部材２０が有する反射部２２によって反射されて、出射端面７に照射される。本実施の形態では、自然放出光３１が反射部２２によって反射されることで、出射端面７には、自然放出光３１のうちのレーザ光３０の中心波長よりも短波長の光である紫外領域の光が照射される。
【００３７】
光学部材２０は、半導体レーザ素子１０から出射されたレーザ光３０の配光を制御する。光学部材２０は、例えば、半導体レーザ素子１０から出射されたレーザ光３０を透過し、且つ、自然放出光３１を反射する光学素子である。本実施の形態では、光学部材２０は、レーザ光３０のスポット形状を変更させるＢＴＵ（Ｂｅａｍ  Ｔｗｉｓｔｅｒ  Ｌｅｎｓ  Ｕｎｉｔ）である。より具体的には、光学部材２０は、レーザ光３０のスポット形状を変更させる、透光性を有するＢＴＵの対向面２３に、自然放出光３１を反射する反射膜が反射部２２として形成された光学素子である。レーザ光３０は、例えば、ＢＴＵを通過する際に、レーザ光３０が所定の角度（例えば、９０°）回転することで、スポット形状が変化する。
【００３８】
光学部材２０は、レーザ光３０が透過される透光部２１と、半導体レーザ素子１０から出射された自然放出光３１を反射する反射部２２と、を有する。
【００３９】
透光部２１は、レーザ光３０を透過する透光性を有する。具体的には、透光部２１は、半導体レーザ素子１０から出射されたレーザ光３０を透光する。透光部２１に採用される材料は、レーザ光３０を透過する透光性を有していればよく、特に限定されない。透光部２１に採用される材料は、例えば、樹脂材料、ガラス材料等である。
【００４０】
反射部２２は、入射される自然放出光３１を反射する光反射性を有する。具体的には、反射部２２は、透光部２１よりも自然放出光３１に対して高い反射率（光反射率）を有する。より具体的には、反射部２２は、レーザ光３０の中心波長よりも短波長側で、透光部２１よりも高い反射率を有する。反射部２２は、半導体レーザ素子１０から出射された自然放出光３１を、出射端面７に向けて反射する。反射部２２は、例えば、９０％以上の自然放出光３１を反射する光反射性を有する。
【００４１】
反射部２２は、光学部材２０の対向面２３に配置されている。具体的には、反射部２２は、上面視で、複数のレーザ光３０のうちの隣り合うレーザ光３０の光軸３２の間に設けられている。例えば、反射部２２は、レーザ光３０の光軸３２上に位置しない箇所に設けられている。
【００４２】
レーザ光３０が通過する光路（光軸）上に反射部２２が位置していると、半導体レーザ装置１００から出射されるレーザ光３０の光出力が低減する。ここで、光学部材２０においてレーザ光３０が通過しない光軸３２以外の表面にＡｇ等の反射部２２を設けることにより、レーザ光３０が出射される出射端面７から出射される自然放出光３１を光学部材２０の表面、より具体的には、光学部材２０における半導体レーザ素子１０と対向する面である対向面２３に設けた反射部２２で反射し、半導体レーザ素子１０の出射端面７に照射することができる。
【００４３】
反射部２２は、例えば、対向面２３に配置されたＡｇ等の金属膜である。なお、反射部２２は、透光部２１よりも高い反射率を有していればよい。反射部２２は、例えば、透光部２１の対向面２３に形成された、自然放出光３１を反射（より具体的には、散乱（拡散））させる微細な凹凸形状でもよい。反射部２２が凹凸形状を有することで、反射部２２に入射された自然放出光３１は、散乱されて少なくとも一部が出射端面７へ反射される。このような構成によれば、反射部２２として金属膜等の反射部材を設けることなく、光学部材２０で自然放出光３１を反射させることができる。例えば、シボ加工処理等によって対向面２３に微小な凹凸形状を形成することで、透光部２１の対向面２３に光拡散性を持たせた反射部２２が形成されてもよい。また、例えば、反射部２２は、金属部材ではなく、誘電体多層膜等の複数の層からなる積層構造体でもよい。
【００４４】
また、反射部２２の形状は、膜状である必要はなく、特に限定されない。反射部２２の形状は、例えば、対向面２３に配置された柱状のＡｇ等の金属部材でもよい。
【００４５】
本実施の形態では、反射部２２は、例えば、図３に示すように、透光部２１の対向面２３に配置された、側面視で光軸３２に直交する方向（より具体的には、Ｚ軸方向）に延在する金属膜である。
【００４６】
半導体レーザ素子１０は、レーザ光３０を出射するとともに、自然放出光３１もあわせて出射する。ここで、自然放出光３１は、レーザ光３０よりも広い出射角度で出射される。そのため、光学部材２０では、レーザ光３０を透光部２１で透過し、レーザ光３０よりも広い出射角度で出射された自然放出光３１を、対向面２３上の光軸３２の周縁に配置された反射部２２で反射する。
【００４７】
［効果等］
以上説明したように、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００は、互いに光軸３２が平行な複数のレーザ光３０を出射する出射端面７を有する半導体レーザ素子１０と、出射端面７と対向して設けられる光学部材２０と、を備える。光学部材２０は、複数のレーザ光３０を透過する透光部２１と、半導体レーザ素子１０と対向する対向面２３に、上面視で、複数のレーザ光３０のうちの隣り合うレーザ光３０の光軸３２の間に設けられ、透光部２１よりも反射率の高い反射部２２と、を有する。
【００４８】
半導体レーザ素子１０は、気密封止（いわゆるキャップ封止）することなく大気にさらされた状態でレーザ発振すると、出射端面７にシロキサン等の付着物が付着する。そこで、半導体レーザ装置１００は、自然放出光３１を用いて、付着物を分解する。
【００４９】
光学部材２０が有する反射部２２で反射された自然放出光３１は、出射端面７におけるレーザ光３０が出射される箇所（より具体的には、出射端面７におけるリッジ部６の下方に位置する活性層４）に照射される。具体的には、反射部２２は、半導体レーザ装置１００から出射された自然放出光３１を出射端面７におけるレーザ光３０が出射される箇所に照射されるような形状で光学部材２０の対向面２３に位置している。これにより、出射端面７におけるレーザ光３０の活性層４には、自然放出光３１が照射される。半導体レーザ装置１００は、反射部２２によって反射した自然放出光３１によって、大気中に存在し、且つ、半導体レーザ素子１０におけるレーザ光３０の出射端面７に付着する可能性のある、ケイ素と酸素とを骨格とする化合物（具体的には、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有する化合物）であるシロキサン（Ｓｉｌｏｘａｎｅ）等の付着物を分解する。
【００５０】
従来、光ディスク等に用いられる単一又は複数のリッジ部６を有する半導体レーザ素子１０は、レーザ光３０の出射端面７にシロキサン等の付着物が付着することを抑制するために、窒素、酸素等を含む雰囲気で筐体に気密封止する。
【００５１】
ここで、半導体レーザ素子１０に高出力でレーザ光３０を出力させる場合、半導体レーザ素子１０の発熱量が大きくなる。そのため、半導体レーザ素子１０に高出力でレーザ光３０を出力させる場合、半導体レーザ素子１０を冷却のための冷却機構が必要となるときがある。また、半導体レーザ素子１０に高出力でレーザ光３０を出力させるために、複数のリッジ部６を有する半導体レーザ素子１０が半導体レーザ装置１００に用いられる場合がある。複数のリッジ部６を有する半導体レーザ素子１０は、リッジ部６を１つ有する半導体レーザ素子よりも、サイズが大きくなる。
【００５２】
以上の観点から、半導体レーザ素子に高出力でレーザ光を出力させる場合、半導体レーザ装置１００が大きすぎるために、キャップ封止が困難となる。キャップ封止が行われていない半導体レーザ装置１００が有する半導体レーザ素子１０は、レーザ光３０の出射端面７が大気にされられるために、出射端面７に付着物が付着しやすくなる。
【００５３】
そこで、半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ素子１０の出射端面７からレーザ光３０以外に出射される自然放出光３１をレーザ光３０の出射端面７に照射する。これにより、出射端面７にシロキサン等の付着物が付着することを抑制することができる。また、自然放出光３１を用いてシロキサン等の付着物が出射端面７に付着することを抑制しているために、従来のように、出射端面７に付着物を分解除去するための付着防止膜を形成する必要がない。これにより、半導体レーザ装置１００によれば、付着防止膜による出力特性の劣化を抑制し、且つ、半導体レーザ素子１０におけるレーザ光３０の出射端面７への付着物の付着を抑制することができる。
【００５４】
また、例えば、反射部２２は、対向面２３に配置された反射膜である。
【００５５】
このような構成によれば、例えば、対向面２３に自然放出光３１を反射させるための微細な凹凸形状を形成するよりも簡便に反射部２２を対向面２３に形成できる。
【００５６】
また、例えば、上記反射膜は、金属膜である。
【００５７】
このような構成によれば、対向面２３に自然放出光３１を反射させるための誘電体多層膜等の反射膜を形成するよりも簡便に反射部２２を対向面２３に形成できる。
【００５８】
また、例えば、光学部材２０は、ＢＴＵである。
【００５９】
このような構成によれば、ＢＴＵによってレーザ光３０が回転することで、スポット形状を所望のスポット形状に成形できる。特に、半導体レーザ装置１００が備える半導体レーザ素子１０のような半導体レーザアレイ素子である場合、半導体レーザ素子１０から出射される複数のレーザ光３０を集光する前に複数のレーザ光３０のスポット形状を揃える場合が多い。そのため、光学部材２０をＢＴＵとすることで、光学部材２０は、自然放出光３１を出射端面７に反射し、且つ、複数のレーザ光３０のスポット形状を揃えることができる。
【００６０】
［変形例］
以下、図４〜図９を参照しながら、半導体レーザ装置が備える光学部材の変形例について説明する。なお、以下で説明する変形例１〜３については、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００とは、半導体レーザ装置が備える光学部材が異なる。そのため、以下で説明する変形例１〜３については、光学部材を中心に説明し、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００と実質的に同一の構成については同一の符号を付し、説明を簡略化又は省略する場合がある。
【００６１】
＜変形例１＞
図４は、実施の形態１の変形例１に係る半導体レーザ装置１０１を示す上面図である。図５は、実施の形態１の変形例１に係る光学部材２０ａを示す部分拡大斜視図である。なお、図４に示すリッジ部６には、断面を示すものではないが、説明のためにハッチングを付して示している。
【００６２】
半導体レーザ装置１０１は、半導体レーザ素子１０と、光学部材２０ａと、を備える。
【００６３】
光学部材２０ａは、透光部２１と、反射部２２ａとを有する。
【００６４】
反射部２２ａは、半導体レーザ素子１０から出射された自然放出光３１を反射する光反射性を有する。反射部２２ａは、半導体レーザ素子１０から出射された自然放出光３１を、出射端面７に向けて反射する。反射部２２ａは、光学部材２０ａの対向面２３に配置されている。
【００６５】
また、反射部２２ａは、上面視で光軸３２に対して傾斜している傾斜面（第２傾斜面）２４を有する。本変形例１では、反射部２２ａは、光学部材２０を上面視した場合に、２つの傾斜面２４によって形成された、半導体レーザ素子１０に向けて頂点が突出している三角形状となっている。また、反射部２２ａは、Ｚ軸方向に長尺な三角柱となっている。
【００６６】
このように、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００が備える光学部材２０が有する反射部２２と異なり、反射部２２ａは、出射端面７に向けて尖った凸形状となっている。
【００６７】
このような構成によれば、傾斜面２４の傾斜角度を好適に設定することで、効果的に自然放出光３１を出射端面７に反射させることができる。
【００６８】
また、例えば、上面視で反射部２２ａを三角形状とすることで、特に、上面視で光学部材２０ａの端部に位置する反射部２２ａは、自然放出光３１を、レーザ光３０が出射された位置に反射させることができる。そのため、このような構成によれば、さらに多くの自然放出光３１を出射端面７に反射させることができる。なお、三角形状は、自然放出光３１を出射端面７のレーザ光３０の出射部分に反射させるのが目的であることから、三角形状の頂点を面取りした台形形状としてもよい。このように、反射部は、上面視で、それぞれが光軸３２に対して傾斜した２つの傾斜面を有する台形形状でもよい。
【００６９】
反射部２２ａは、例えば、自然放出光３１を反射する光反射性を有するＡｇ等の金属部材である。
【００７０】
＜変形例２＞
図６は、実施の形態１の変形例２に係る半導体レーザ装置１０２を示す上面図である。なお、図６に示すリッジ部６には、断面を示すものではないが、説明のためにハッチングを付して示している。
【００７１】
光学部材２０ｂは、透光部２１と、反射部２２ｂとを有する。
【００７２】
反射部２２ｂは、半導体レーザ素子１０から出射された自然放出光３１を反射する光反射性を有する。反射部２２ｂは、半導体レーザ素子１０から出射された自然放出光３１を、出射端面７に向けて反射する。反射部２２ｂは、光学部材２０ｂの対向面２３に配置されている。
【００７３】
また、反射部２２ｂは、光軸３２に対して傾斜した傾斜面（第２傾斜面）２５が湾曲している半円形状である。具体的には、反射部２２ｂは、光学部材２０を上面視した場合に、半導体レーザ素子１０に向けて頂点が突出している半円形状となっている。また、反射部２２ｂは、Ｚ軸方向に長尺な半円柱となっている。
【００７４】
このような構成によれば、上面視で反射部２２を三角形状とすることと同様に、特に、上面視で光学部材２０ｂの端部に位置する反射部２２ｂは、自然放出光３１を自然放出光３１が出射された位置に反射させることができる。そのため、このような構成によれば、さらに多くの自然放出光３１を出射端面７に反射させることができる。
【００７５】
反射部２２ｂは、例えば、自然放出光３１を反射する光反射性を有するＡｇ等の金属部材である。
【００７６】
なお、例えば、変形例１及び変形例２では、反射部２２ａ、２２ｂの形状を、出射端面７に向けて尖った凸形状としていたが、これに限定されない。例えば、透光部２１における対向面２３の一部に、出射端面７に向けて尖った凸部を形成し、当該凸部に反射部となるＡｇ等の金属膜等の光反射性を有する反射膜を形成してもよい。さらには、出射端面７に向けて自然放出光３１を反射させるのが目的であることから、凸部は、レーザ光３０の出射方向（本実施の形態では、Ｘ軸正方向）に凹んだ凹部としてもよい。
【００７７】
＜変形例３＞
図７は、実施の形態１の変形例３に係る半導体レーザ装置１０３を示す上面図である。図８は、実施の形態１の変形例３に係る半導体レーザ装置１０３が備える光学部材２０ｃを示す部分拡大斜視図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線における、実施の形態１の変形例３に係る半導体レーザ装置１０３が備える光学部材２０ｃを示す断面図である。なお、図７に示すリッジ部６には、断面を示すものではないが、説明のためにハッチングを付して示している。
【００７８】
光学部材２０ｃは、レーザ光３０が出射される方向に対向面２３が凹んだ形状となっている。言い換えると、光学部材２０ｃは、透光部２１におけるレーザ光３０が通過する部分の周囲に、出射端面７側に向けて尖った凸部２７を有する。
【００７９】
光学部材２０ｃは、透光部２１と、反射部２２ｃと、を有する。
【００８０】
反射部２２ｃは、半導体レーザ素子１０から出射された自然放出光３１を反射する光反射性を有する。反射部２２ｃは、半導体レーザ素子１０から出射された自然放出光３１を、出射端面７に向けて反射する。反射部２２ｃは、光学部材２０ｂの対向面２３に配置されている。より具体的には、反射部２２ｃは、透光部２１におけるレーザ光３０が通過する部分の周囲に、出射端面７側に向けて尖った凸部２７に膜状に形成されている。
【００８１】
また、反射部２２ｃは、透光部２１におけるレーザ光３０が通過する部分の周囲に形成されている。このように、反射部２２ｃは、自然放出光３１をより多く反射させるために、隣りあうレーザ光３０の光軸３２の間だけでなく、透光部２１におけるレーザ光３０が通過する部分の上下にも配置されていてもよい。言い換えると、反射部２２ｃは、上面視でレーザ光３０と重なる位置であって、且つ、側面視でレーザ光３０と重ならない位置に配置されてもよい。
【００８２】
また、反射部２２ｃは、光軸３２に対して傾斜面であって、法線方向が出射端面７に向く傾斜面（第２傾斜面）２６を有する。自然放出光３１は、傾斜面２６に照射されることにより、反射されて出射端面７に照射される。
【００８３】
（実施の形態２）
続いて、図１０及び図１１を参照しながら、実施の形態２に係る半導体レーザ装置について説明する。なお、実施の形態２に係る半導体レーザ装置の説明においては、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００と実質的に同一の構成については同一の符号を付し、説明を一部簡略化又は省略する場合がある。
【００８４】
［構成］
図１０は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０４を示す上面図である。図１１は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０４が備える半導体レーザ素子１１が有する凹部８から出射された自然放出光３１を説明するための部分拡大上面図である。なお、図１０及び図１１に示すリッジ部６には、断面を示すものではないが、説明のためにハッチングを付して示している。
【００８５】
実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０４は、半導体レーザ素子１１と、光学部材２０と、を備える。実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０４は、半導体レーザ装置１００が備える半導体レーザ素子１０とは形状の異なる半導体レーザ素子１１を有する。
【００８６】
半導体レーザ素子１１は、レーザ光３０を出射する光源である。具体的には、半導体レーザ素子１１は、互いに光軸３２が平行な複数のレーザ光３０を出射する出射端面７を有する光源である。より具体的には、半導体レーザ素子１１は、複数のリッジ部６を有し、互いに光軸３２が平行な複数のレーザ光３０を出射する出射端面７を有する半導体レーザアレイ素子である。半導体レーザ素子１１は、例えば、窒化物半導体素子である。
【００８７】
なお、図示しないが、半導体レーザ素子１１は、例えば、図１に示す半導体レーザ素子１０と同様に、基板２と、第１クラッド層３と、活性層４と、第２クラッド層５と、を備える。
【００８８】
また、半導体レーザ素子１１は、出射端面７に凹部８を有する。
【００８９】
凹部８は、出射端面７に形成された、上面視で半導体レーザ素子１１からレーザ光３０が出射される方向とは反対側に向かって凹んだ凹状部分である。凹部８は、例えば、上面視で光軸３２に対して傾斜した傾斜面（第１傾斜面）８ａを有する。本実施の形態では、凹部８は、２つの傾斜面８ａによって形成されている。凹部８（具体的には、傾斜面８ａ）からもまた、自然放出光３１が出射される。凹部８は、隣り合うリッジ部６の間に設けられている。傾斜面８ａは、例えば、法線方向が反射部２２に向かうように形成されている。
【００９０】
また、凹部８は、半導体レーザ素子１１が有する、図示しない、基板２と、第１クラッド層３と、活性層４と、第２クラッド層５との全てに設けられている。
【００９１】
光学部材２０は、出射端面７と対向して設けられ、複数のレーザ光３０を透過する透光部２１と、半導体レーザ素子１０と対向する対向面２３に、上面視で、複数のレーザ光３０のうちの隣り合うレーザ光３０の光軸３２の間に設けられ、透光部２１よりも反射率の高い反射部２２と、を有する。
【００９２】
なお、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０４が備える光学部材２０には、例えば、図４に示す光学部材２０ａが採用されてもよいし、図６に示す光学部材２０ｂが採用されてもよいし、図８に示す光学部材２０ｃが採用されてもよい。このように、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０４が備える光学部材２０には、実施の形態１の変形例１〜３に係る半導体レーザ装置が備える光学部材が採用されてもよい。
【００９３】
［効果等］
以上説明したように、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０４は、互いに光軸３２が平行な複数のレーザ光３０を出射する出射端面７を有する半導体レーザ素子１１と、出射端面７と対向して設けられる光学部材２０と、を備える。光学部材２０は、複数のレーザ光３０を透過する透光部２１と、半導体レーザ素子１１と対向する対向面２３に、上面視で、複数のレーザ光３０のうちの隣り合うレーザ光３０の光軸３２の間に設けられ、透光部２１よりも反射率の高い反射部２２と、を有する。
【００９４】
ここで、半導体レーザ素子１１は、複数のレーザ光３０のうちの隣り合うレーザ光３０における光軸３２の間に、上面視で光軸３２に対して傾斜した傾斜面８ａが設けられた凹部８を有する。反射部２２は、上面視で、対向面２３における凹部８と対向する位置に設けられる。
【００９５】
半導体レーザ装置１０４は、半導体レーザ素子１１の出射端面７のリッジ部６の部分に凹部８が設けられ、凹部８から放出された自然放出光３１が光学部材２０の反射部２２に集中し、且つ、反射部２２で反射した自然放出光３１が、半導体レーザ素子１１が出射したレーザ光３０の光軸３２に位置するレーザ光３０の出射部分（活性層４における出射端面７）に集中するような構成となっている。
【００９６】
例えば、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００が備える光学部材２０の構成においては、光学部材２０の平坦な対向面２３に膜状の反射部２２が設けられている。そのため、半導体レーザ素子１０における出射端面７の法線方向に出射された自然放出光３１は、反射部２２において出射端面７の法線方向と平行な方向に正反射されるために、半導体レーザ素子１０における出射端面７の、特にレーザ光３０が出射されるリッジ部６の下方に効率よく照射されない。
【００９７】
一方、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０４が備える半導体レーザ素子１１は、傾斜面８ａからも自然放出光３１が出射される。傾斜面８ａから出射される自然放出光３１の多くは、レーザ光３０の光軸３２（言い換えると、反射部２２の法線方向、又は、対向面２３の法線方向）に対して上面視で傾斜して傾斜面８ａから出射される。これにより、傾斜面８ａから出射される自然放出光３１の多くは、例えばレーザ光３０の光軸３２に対して上面視で傾いて（言い換えると、交差するように）反射部２２で反射されるため、出射端面７における、特にレーザ光３０が出射されるリッジ部６の下方に効率よく照射される。そのため、このような構成によれば、半導体レーザ素子１１におけるレーザ光３０の出射端面７へのシロキサン等の付着物の付着をさらに抑制できる。
【００９８】
（その他の実施の形態）
以上、本開示の実施の形態に係る半導体レーザ装置について、各実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施の形態に施したもの、又は、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【００９９】
例えば、上記実施の形態では、半導体レーザ素子１０、１１は、９つのリッジ部６を有する。しかしながら、半導体レーザ素子１０、１１が有するリッジ部６の数は、８以下でもよいし、１０以上でもよい。
【０１００】
また、例えば、上記実施の形態では、反射部の形状は、膜状、上面視で三角形状、上面視で半円形状である場合を示している。しかしながら、反射部の形状は、これらに限定されるものではない。反射部は、半導体レーザ素子１０、１１から出射された自然放出光３１を出射端面７へ反射できる形状であればよい。反射部の形状は、例えば、上面視で四角形等の多角形でもよい。また、反射部の形状は、延在方向に一様な形状でなくてもよい。反射部は、例えば、三角錐、円錐等でもよい。
【０１０１】
また、例えば、上記実施の形態では、光学部材２０〜２０ｃは、レンズ等の１つの光学部材に反射部が形成されている場合を示している。しかしながら、光学部材２０〜２０ｃは、１つの光学部材に反射部か形成されている必要はなく、複数の光学部材に反射部が形成された部材であってもよい。例えば、光学部材は、レーザ光３０を透過する複数の透光部と、隣り合う複数の透光部の間に配置され、自然放出光３１を反射する反射部と、を有してもよい。
【０１０２】
また、例えば、上記実施の形態では、凹部８は、半導体レーザ装置１１が有する、基板２と、第１クラッド層３と、活性層４と、第２クラッド層５との全てに設けられている。凹部は、例えば、第１クラッド層３と、活性層４と、第２クラッド層５とに形成され、基板２には形成されていなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本開示の半導体レーザ装置は、レーザ光を出射する光出射面が設けられている固体半導体レーザ素子を有する装置に適用でき、例えば、レーザ加工用途に用いられる加工装置の光源として適用される。
【符号の説明】
【０１０４】
２  基板
３  第１クラッド層
４  活性層
５  第２クラッド層
６  リッジ部
７  出射端面
８  凹部
８ａ  傾斜面（第１傾斜面）
１０、１１  半導体レーザ素子
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  光学部材
２１  透光部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  反射部
２３  対向面
２４、２５、２６  傾斜面（第２傾斜面）
２７  凸部
３０  レーザ光
３１  自然放出光
３２  光軸
１００、１０１、１０２、１０３、１０４  半導体レーザ装置
【図１】
2020113672.tif 000003
【図２】
2020113672.tif 000004
【図３】
2020113672.tif 000005
【図４】
2020113672.tif 000006
【図５】
2020113672.tif 000007
【図６】
2020113672.tif 000008
【図７】
2020113672.tif 000009
【図８】
2020113672.tif 000010
【図９】
2020113672.tif 000011
【図１０】
2020113672.tif 000012
【図１１】
2020113672.tif 000013