(57)【要約】【課題】半導体レーザの電流の動作点を高出力側にシフトすることができ、しかも半導体レーザ特有の楕円ビーム形状を改善することができる半導体レーザ装置。【解決手段】半導体レーザ１と、半導体レーザ１の光を平行光にするレンズ２と、レンズ２からの平行光を入射面がレーザ光に対してブリュースタ角以上になるように調整され、出射面がレーザ光に対してブリュースタ角になるように調整されたウェッジ基板３と、ウェッジ基板３の透過光を整形するビーム整形部４と、ビーム整形部４の透過光を分岐するビームスプリッタ５と、ビームスプリッタ５からの光を検出するフォトダイオード６と、フォトダイオード６で検出された光出力に基づき光出力が所定値になるように半導体レーザ１を制御するＡＰＣ制御部７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザの光を平行光にするレンズと、
前記レンズからの平行光を入射する入射面がレーザ光に対してブリュースタ角以上になるように調整され、出射面がレーザ光に対してブリュースタ角になるように調整されたウェッジ基板と、
前記ウェッジ基板の透過光を整形するビーム整形部と、
前記ビーム整形部の透過光を分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタからの光を検出する光検出部と、
前記光検出部で検出された光出力に基づき前記光出力が所定値になるように前記半導体レーザを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
ウェッジ基板は、ウェッジ角度が５度以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの光を出力する半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザを使用した半導体レーザ装置では、特性を安定化する観点から、アプリケーションによっては、半導体レーザの電流の動作点を制御する場合がある。
【０００３】
従来の光ファイバ出力型の半導体レーザ装置は、光ファイバに入射する前のレーザ光を部分的に遮光し、ＡＰＣ（オートパワーコントロール）駆動することにより、半導体レーザの電流の動作点を高出力側にシフトしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３８９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光ファイバ出力型ではない半導体レーザ装置の場合には、レーザ光が部分的に遮光されるため、半導体レーザ装置の出力光のビーム形状が影響を受けて、楕円ビームの形状がより悪くなる。
【０００６】
本発明の課題は、半導体レーザの動作点を高出力側にシフトすることができ、しかも半導体レーザ特有の楕円ビーム形状を改善することができ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】
【０００７】
本発明に係る半導体レーザ装置の請求項１は、半導体レーザと、前記半導体レーザの光を平行光にするレンズと、前記レンズからの平行光を入射する入射面がレーザ光に対してブリュースタ角以上になるように調整され、出射面がレーザ光に対してブリュースタ角になるように調整されたウェッジ基板と、前記ウェッジ基板の透過光を整形するビーム整形部と、前記ビーム整形部の透過光を分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタからの光を検出する光検出部と、前記光検出部で検出された光出力に基づき前記光出力が所定値になるように前記半導体レーザを制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、ウェッジ基板は、ウェッジ角度が５度以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ウェッジ基板は、レンズからの平行光を入射する入射面がレーザ光に対してブリュースタ角以上になるように調整されているので、基板に特殊なコーティングを施すことなく、１０％〜２０％の反射率を得ることができる。また、ウェッジ基板の入射面で反射された減光分だけ半導体レーザの動作点を高出力側にシフトすることができる。
【００１０】
また、出射面がレーザ光に対してブリュースタ角になるように調整されているので、出射面で反射することなく、ウェッジ基板からの光がビームスプリッタに入射される。
【００１１】
また、ウェッジ基板を使用しているため、水平方向のビーム幅を拡大することができ、半導体レーザの楕円ビーム形状を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１の半導体レーザ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例１の半導体レーザ装置に設けられたウェッジ基板に対するレーザ光の入射角と出射角とウェッジ角度を示す図である。
【図３】ウェッジ角度に対する反射率及びビーム倍率を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の半導体レーザ装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の半導体レーザ装置の構成図である。この半導体レーザ装置は、半導体レーザ１、レンズ２、ウェッジ基板３、ビーム整形部４、ビームスプリッタ５、フォトダイオード（ＰＤ）６、ＡＰＣ制御部７を備えている。
【００１４】
半導体レーザ１は、電流駆動によって注入された電子およびホールからなるキャリア注入によって励起され、注入された電子およびホールのキャリア対消滅の際に発生する誘導放出によって発生されたレーザ光を出力する。
【００１５】
レンズ２は、ガラス、プラスチック等からなり、半導体レーザ１に対向して配置され、半導体レーザ１からのレーザ光を平行光にして、ウェッジ基板３に導光する。
【００１６】
ウェッジ基板３は、合成石英タイプからなり、レーザの表面と裏面とに僅かなウェッジをつけることで、表面と裏面とによる反射ビームを分離させる。
【００１７】
図２に、ウェッジ基板３に対するレーザ光の入射角θ１と出射角θ２とウェッジ角度αを示す。ウェッジ角度αは、入射面３Ａ（表面）と出射面３Ｂ（裏面）とのなす角度である。入射角θ１は、入射面３Ａに対して垂直な法線と入射光とのなす角度である。出射角θ２は、出射面３Ｂに対して垂直な法線と出射光とのなす角度である。
【００１８】
（出射角θ２−入射角θ１）は、ビーム偏角δであり、ビーム偏角δは、ウェッジ基板３の屈折率ｎとウェッジ角度αを用いて式（１）から求めることができる。
δ＝（ｎ−１）α                …（１）
入射ビーム幅は、ｄ１であり、出射ビーム幅は、ｄ２であり、ビーム倍率は、ｄ２／ｄ１である。
【００１９】
ビーム整形部４は、ウェッジ基板３の透過光を整形する。ビームスプリッタ５は、ビーム整形部４の透過光を２分岐する。フォトダイオード（ＰＤ）６は、本発明の光検出部に対応し、ビームスプリッタ５からの光を検出する。
【００２０】
ＡＰＣ制御部７は、本発明の制御部に対応し、フォトダイオード（ＰＤ）６で検出された光出力に基づき光出力が所定値になるように半導体レーザ１の電流を制御する。
【００２１】
次に、このように構成された実施例１の半導体レーザ装置の動作を説明する。まず、半導体レーザ１の出射光は、レンズ２により平行光にされ、ウェッジ基板３に入射される。
【００２２】
ウェッジ基板３は、レンズ２からの平行光を入射する入射面がレーザ光に対してブリュースタ角以上になるように調整されているので、ウェッジ基板３に特殊なコーティングを施すことなく、１０％〜２０％の反射率を得ることができる。
【００２３】
また、ウェッジ基板３の出射面がレーザ光に対してブリュースタ角になるように調整されているので、出射面で反射することなく、ウェッジ基板３からの光がビームスプリッタ５に入射される。
【００２４】
ビームスプリッタ５で反射された光の一部は、フォトダイオード（ＰＤ）６で検出される。検出された信号は、ＡＰＣ制御部７に出力される。ＡＰＣ制御部７は、フォトダイオード（ＰＤ）６で検出された光出力に基づき光出力が所定値になるように半導体レーザ１の電流を制御する。
【００２５】
これにより、ウェッジ基板３の入射面で反射された減光分だけ半導体レーザ１の動作点を高出力側にシフトし、半導体レーザ１の特性安定化を図ることができる。
【００２６】
また、ウェッジ基板３を使用しているため、水平方向のビーム幅を拡大することができ、半導体レーザ１の楕円ビーム形状を改善することができる。
【００２７】
図３に、ウェッジ角度に対する反射率及びビーム倍率を示す。ここでは、Ｐ偏波で、硝材屈折率が１．６であるとした。図３からもわかるように、ウェッジ角度αを、５度以上とすることで、反射率が１０％以上となる。
【００２８】
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２の半導体レーザ装置の構成図である。この半導体レーザ装置は、半導体レーザ１、レンズ２、ウェッジ基板３ａ，３ｂ、ビーム整形部４、ビームスプリッタ５、フォトダイオード（ＰＤ）６、ＡＰＣ制御部７を備えている。
【００２９】
ウェッジ基板３ａは、レンズ２からの光を入射し、透過光をウェッジ基板３ｂに出射する。ウェッジ基板３ｂは、ウェッジ基板３ａからの光を入射し透過光をビーム整形部４に出射する。
【００３０】
ウェッジ基板３ａ，３ｂの機能は、実施例１のウェッジ基板３の機能と同じである。このため、ウェッジ基板３ａ，３ｂを設けることで、ウェッジ基板３ａ，３ｂに特殊なコーティングを施すことなく、２０％〜４０％の反射率を得ることができる。従って、実施例２の半導体レーザ装置の効果は、実施例１の半導体レーザ装置の効果よりも大となる。
【００３１】
なお、実施例１，２の半導体レーザ装置では、ウェッジ基板３を用いたが、ウェッジ基板３の代わりに、ウェッジ角度の付いたプリズムを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、レーザ光を利用した医用機器、分析計測機器に搭載される半導体レーザ装置全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  半導体レーザ
２  レンズ
３，３ａ，３ｂ  ウェッジ基板
４  ビーム整形部
５  ビームスプリッタ
６  フォトダイオード（ＰＤ）
７  ＡＰＣ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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