(57)【要約】【課題】レーザ光の出射効率を損なうことなく、半導体レーザ素子の出射端面に生じた異物を除去することが可能なレーザ発光装置を提供する。【解決手段】レーザ発光装置１００は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子１０と、半導体レーザ素子１０の出射端面１６から所定の距離をおいて配置された光学ユニット１１０と、光学ユニット１１０に設けられ、レーザ光の波長帯を含む第１波長帯の光を透過し、少なくとも、第１波長帯に近接する第２波長帯の光を反射する反射膜１０１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】
レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子の出射端面から所定の距離をおいて配置された光学ユニットと、
前記光学ユニットに設けられ、前記レーザ光の波長帯を含む第１波長帯の光を透過し、少なくとも、前記第１波長帯に近接する第２波長帯の光を反射する反射膜と、を備える、
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ発光装置において、
前記第２波長帯は、前記半導体レーザ素子から自然放出により生じる自然放出光の波長帯を含む、
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーザ発光装置において、
前記半導体レーザ素子は、青色波長帯のレーザ光を出射する、
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザ発光装置において、
前記半導体レーザ素子は、窒化物半導体により構成される、
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載のレーザ発光装置において、
前記半導体レーザ素子は、複数の導波路に基づいて前記出射端面から複数の前記レーザ光を出射する、
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載のレーザ発光装置において、
前記反射膜は、前記光学ユニットの入射面に設けられている、
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載のレーザ発光装置において、
前記光学ユニットは、前記レーザ光を所定の方向に集光させるシリンドリカルレンズと、前記シリンドリカルレンズを透過した前記レーザ光を光軸まわりに回転させる光学素子と、を備える、
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載のレーザ発光装置において、
前記反射膜は、誘電体多層膜により構成される、
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載のレーザ発光装置において、
前記反射膜の透過波長帯幅は、５０ｎｍ以下である、
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を出射するレーザ発光装置に関し、たとえば、製品の加工等に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を出射するレーザ発光装置が、様々な製品の加工に用いられている。この種のレーザ発光装置では、加工品質を高めるために、レーザ光の出力が高いレベルに設定される。レーザ発光装置には、光源として、半導体レーザ素子が用いられる。半導体レーザ素子からレーザ光を安定的に出力させることにより、レーザ発光装置の品質を高めることができる。
【０００３】
以下の特許文献１には、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鏡で出射端面へと反射させることにより、出射端面に付着した有機物を除去するレーザ発光装置が記載されている。ここでは、半導体レーザ素子の出射端面に、予め、ＴｉＯ２膜が形成される。反射鏡で反射されるレーザ光により、ＴｉＯ２膜において光触媒反応が生じ、出射端面に付着した有機物が分解除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６７１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のレーザ発光装置では、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の一部が、後段側に出力されずに、反射鏡により出射端面に戻される。このため、レーザ発光装置におけるレーザ光の出射効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
かかる課題に鑑み、本発明は、レーザ光の出射効率を損なうことなく、半導体レーザ素子の出射端面に生じた異物を除去することが可能なレーザ発光装置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】
本発明の主たる態様に係るレーザ発光装置は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の出射端面から所定の距離をおいて配置された光学ユニットと、前記光学ユニットに設けられ、前記レーザ光の波長帯を含む第１波長帯の光を透過し、少なくとも、前記第１波長帯に近接する第２波長帯の光を反射する反射膜と、を備える。
【０００８】
一般に、半導体レーザ素子からは、レーザ発振に基づくレーザ光だけでなく、自然放出に基づく自然放出光（ＬＥＤ光）が出射される。ここで、自然放出光の中心波長は、レーザ光の中心波長とほぼ同じであるが、自然放出光の波長帯幅は、レーザ光の波長帯幅よりも広い。したがって、半導体レーザ素子から出射される光には、レーザ光の波長帯よりも短い波長帯の自然放出光と、レーザ光の波長帯よりも長い波長帯の自然放出光とが含まれる。
【０００９】
本態様に係るレーザ発光装置において、反射膜は、レーザ光の波長帯を含む第１波長帯の光を透過し、第１波長帯に近接する第２波長帯の光を反射するように構成される。これにより、半導体レーザ素子から出射された大部分のレーザ光は、反射膜に遮られることなく光学ユニットを経てレーザ発光装置から出射される。一方、半導体レーザ素子から出射された自然放出光の一部は、反射膜により反射され、半導体レーザ素子の出射端面に照射される。これにより、出射端面に生じた異物が除去される。このように、本態様に係るレーザ発光装置によれば、レーザ光とは異なる自然放出光が異物の除去に用いられるため、レーザ光の出射効率を損なうことなく、半導体レーザ素子の出射端面に生じた異物を除去することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のとおり、本発明によれば、レーザ光の出射効率を損なうことなく、半導体レーザ素子の出射端面に生じた異物を除去することが可能なレーザ発光装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は、実施形態に係るレーザ発光装置を側方から見た場合の構成を模式的に示す側面図である。図１（ｂ）は、実施形態に係るレーザ発光装置を上方から見た場合の構成を模式的に示す上面図である。
【図２】図２（ａ）は、実施形態に係る半導体レーザ素子に印加される電流と、半導体レーザ素子から出射される光のパワーとの関係を模式的に示すグラフである。図２（ｂ）は、実施形態に係るレーザ光の波長帯、自然放出光の波長帯、および反射膜のバンドパス特性を模式的に示すグラフである。図２（ｃ）は、実施形態に係る反射膜の反射率を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、実施形態に係るレーザ発光装置を側方から見た場合の詳細な構成を模式的に示す側面図である。図３（ｂ）は、実施形態に係るレーザ発光装置を上方から見た場合の詳細な構成を模式的に示す上面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、変更例に係るレーザ発光装置を側方から見た場合の詳細な構成を模式的に示す側面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、変更例に係る反射膜のバンドパス特性を模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｘ軸方向は、導波路における光の伝搬方向であり、Ｙ軸方向は、導波路の幅方向である。Ｚ軸方向は、半導体レーザ素子１０を構成する各層の積層方向である。
【００１４】
＜実施形態＞
図１（ａ）は、レーザ発光装置１００を側方から（Ｙ軸正方向に）見た場合の構成を模式的に示す側面図である。図１（ｂ）は、レーザ発光装置１００を上方から（Ｚ軸負方向に）見た場合の構成を模式的に示す上面図である。
【００１５】
レーザ発光装置１００は、たとえば、レーザ光により製品を加工するためのレーザ加工装置の光源として用いられる。レーザ発光装置１００は、半導体レーザ素子１０と、光学ユニット１１０と、を備える。
【００１６】
半導体レーザ素子１０は、レーザ光を出射する光源である。半導体レーザ素子１０は、基板１１と、第１クラッド層１２と、活性層１３と、第２クラッド層１４と、を備える。基板１１、第１クラッド層１２、活性層１３、および第２クラッド層１４は、この順に、Ｚ軸正方向に向かって積層している。なお、図１（ａ）、（ｂ）では、電子オーバーフロー抑制層、光ガイド層、コンタクト層、電極層など、半導体レーザ素子１０が有する構成要素の一部の図示が、便宜上、省略されている。
【００１７】
基板１１は、上面に半導体層が形成される成長基板である。基板１１は、たとえば、ｎ−ＧａＮ基板である。第１クラッド層１２と第２クラッド層１４は、活性層１３を上下から（Ｚ軸負側およびＺ軸正側から）挟むように、基板１１上に層状に配置されている。第１クラッド層１２と第２クラッド層１４は、活性層１３で生成されたレーザ光を活性層１３に閉じ込めるための半導体層である。第１クラッド層１２は、たとえば、ｎ−ＡｌＧａＮからなる半導体層である。第２クラッド層１４は、たとえば、ｐ−ＡｌＧａＮからなる半導体層である。活性層１３は、レーザ光を生成する半導体層である。活性層１３は、たとえば、量子井戸構造を有するＩｎＧａＮからなる層である。
【００１８】
また、第２クラッド層１４の上部（Ｚ軸正側の部分）には、９個のリッジ部１５が形成されている。リッジ部１５は、Ｚ軸正方向に突出するとともにＸ軸方向に延びた突条部である。９個のリッジ部１５は、Ｙ軸方向に所定の間隔を空けて並んでいる。リッジ部１５に電力が供給されると、リッジ部１５の下方（Ｚ軸負方向）に位置する活性層１３においてレーザ発振が生じる。リッジ部１５は、リッジ部１５に対応する活性層１３において光をＸ軸方向に沿って導く導波路を形成する。
【００１９】
出射端面１６は、半導体レーザ素子１０のＸ軸正側の端部に形成されており、Ｙ−Ｚ平面に平行な面である。レーザ光は、各リッジ部１５に対応する活性層１３のＸ軸正側に位置する出射端面１６から、Ｘ軸正方向に出射される。本実施形態では、リッジ部１５が９個設けられているため、出射端面１６から９つのレーザ光が出射される。９つのレーザ光の光軸は、いずれもＸ軸に平行であり、Ｙ軸方向に所定の間隔を開けて並んでいる。また、本実施形態では、半導体レーザ素子１０の発振波長（レーザ光の中心波長）は、４０５ｎｍである。
【００２０】
光学ユニット１１０は、半導体レーザ素子１０の出射端面１６から出射された９つのレーザ光に対して、所定の光学作用を付与する。光学ユニット１１０が付与する光学作用は、たとえば、光を収束させる作用、光の像を回転させる作用、光の進行方向を変化させる作用、光の偏光方向を変化させる作用、所定波長の光を遮断または透過させる作用、所定の偏光方向の光を遮断または透過させる作用、などである。光学ユニット１１０は、複数の光学部材により構成されてもよく、単一の光学部材により構成されてもよい。
【００２１】
ここで、半導体レーザ素子１０からは、レーザ光だけではなく、自然放出に基づくいわゆる自然放出光（ＬＥＤ光）も出射される。
【００２２】
図２（ａ）は、半導体レーザ素子１０に印加される電流と、半導体レーザ素子１０から出射される光のパワーとの関係を模式的に示すグラフである。
【００２３】
半導体レーザ素子１０の駆動が開始され、印加される電流が０から徐々に大きくなると、電流値に合わせて自然放出光が半導体レーザ素子１０から出射される。電流値が所定の閾値Ｉｔｈに到達すると、レーザ発振が生じて半導体レーザ素子１０からレーザ光が出射される。その後、電流が大きくなるにつれて、半導体レーザ素子１０から出射されるレーザ光のパワーが急上昇する。自然放出光は、半導体レーザ素子１０が駆動している間、半導体レーザ素子１０から継続して出射される。電流の増加に伴い、自然放出光の強度も増加する。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）に戻り、本実施形態では、出射端面１６から出射された自然放出光の一部を出射端面１６に戻すよう、光学ユニット１１０の入射面１１０ａに反射膜１０１が設けられている。具体的には、反射膜１０１の透過波長帯は、反射膜１０１がレーザ光の大部分を透過し自然放出光の一部を反射するよう設定されている。これにより、出射端面１６から出射されたレーザ光の大部分は、反射膜１０１を透過し、光学ユニット１１０を通過して、レーザ発光装置１００から出射される。一方、出射端面１６から出射された自然放出光の一部は、反射膜１０１により反射され、出射端面１６に照射される。
【００２５】
図２（ｂ）は、レーザ光の波長帯、自然放出光の波長帯、および反射膜１０１のバンドパス特性を模式的に示すグラフである。図２（ｂ）において、横軸は波長を示しており、縦軸は反射膜１０１の反射率を示している。なお、レーザ光の波長帯および自然放出光の波長帯については、縦軸は出射強度を示している。
【００２６】
レーザ光の中心波長は、４０５ｎｍであり、レーザ光の波長帯は、Ｒ１である。レーザ光の波長帯Ｒ１は、たとえば、出射強度がピーク（中心波長におけるレーザ光の強度レベル）の１／ｅ２以上である波長の範囲として定義され得る。あるいは、波長帯Ｒ１は、ピークの半値幅の範囲として定義されてもよく、出射強度がピークの１／１０の範囲として定義されてもよい。波長帯Ｒ１の幅は、５ｎｍ以下である。
【００２７】
一方、自然放出光の中心波長は、レーザ光とほぼ同じであり、自然放出光の波長帯は、Ｒ２である。自然放出光の波長帯Ｒ２は、たとえば、出射強度がピーク（中心波長におけるレーザ光の強度レベル）の１／ｅ２以上である波長の範囲として定義され得る。あるいは、波長帯Ｒ２は、ピークの半値幅の範囲として定義されてもよく、出射強度がピークの１／１０の範囲として定義されてもよい。波長帯Ｒ２の幅は、６０ｎｍ程度である。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、自然放出光の波長帯Ｒ２の幅は、レーザ光の波長帯Ｒ１の幅よりも広い。このため、レーザ光がほぼ含まれず自然放出光のみが含まれる波長帯Ｒ２１、Ｒ２２が存在することになる。したがって、反射膜１０１は、レーザ光の波長帯Ｒ１を含む波長帯Ｒ３（第１波長帯）において反射率が低くなり、波長帯Ｒ３に近接する波長帯Ｒ３１、Ｒ３２（第２波長帯）、すなわち、ほぼ自然放出光のみが含まれる波長帯Ｒ２１、Ｒ２２において反射率が高くなるように構成される。これにより、反射膜１０１は、レーザ光を透過し、自然放出光の一部を反射するようになる。
【００２９】
このような反射膜１０１は、誘電体多層膜により構成される。反射膜１０１は、たとえば蒸着装置やスパッタ装置によって、低屈折率の膜としてたとえばＳｉＯ２を１０層、高屈折率の膜としてたとえばＺｒＯ２を１０層、交互に積層することにより形成される。これにより、たとえば、図２（ｃ）に示すように、反射膜１０１の透過波長幅（反射膜１０１の反射率が低下する範囲の幅）を、５０ｎｍ以下に設定できる。また、レーザ光の波長帯Ｒ１を含む波長帯Ｒ３（４０５ｎｍ付近）において、反射膜１０１の反射率を１０％以下と低く設定でき、ほぼ自然放出光のみが含まれる波長帯Ｒ２１、Ｒ２２（３７０ｎｍ〜３８０ｎｍ付近および４２０ｎｍ〜４３０ｎｍ付近）において、反射膜１０１の反射率を１０〜９９％程度に高く設定できる。図２（ｃ）に示すように反射膜１０１の反射率が設定されると、反射膜１０１は、レーザ光の大部分を透過し、自然放出光の一部を確実に反射できる。
【００３０】
なお、反射膜１０１の反射率は、レーザ光の波長帯Ｒ１において１０％以下、かつ、ほぼ自然放出光のみが含まれる波長帯Ｒ２１、Ｒ２２において９０％以上であるのが好ましい。また、反射膜１０１の透過波長幅は、レーザ光の波長帯Ｒ１を含む波長帯Ｒ３である限りにおいて、５０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以下であるとよい。これにより、反射膜１０１に対してレーザ光をほぼ透過させつつ、より多くの自然放出光を反射膜１０１で反射させて半導体レーザ素子１０の出射端面１６に導くことができる。
【００３１】
また、反射膜１０１を構成する低屈折率の膜および高屈折率の膜は、レーザ光の波長帯Ｒ１において光を反射および吸収しない膜であれば、誘電体、半導体、金属膜のいずれでもよい。また、低屈折率の膜および高屈折率の膜は、何層積層してもよい。誘電体は、酸化膜、窒化膜、また、材料は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉのいずれを使用してもよい。
【００３２】
＜実施形態の効果＞
実施形態によれば、以下の効果が奏される。
【００３３】
図２（ｂ）に示したように、半導体レーザ素子１０の出射端面１６から出射される光には、レーザ光だけでなく、自然放出光（ＬＥＤ光）が含まれる。自然放出光の中心波長は、レーザ光の中心波長とほぼ同じであるが、自然放出光の波長帯Ｒ２の幅は、レーザ光の波長帯Ｒ１の幅よりも広い。したがって、半導体レーザ素子１０の出射端面１６から出射される光には、レーザ光の波長帯Ｒ１よりも短い波長帯Ｒ２１の自然放出光と、レーザ光の波長帯Ｒ１よりも長い波長帯Ｒ２２の自然放出光とが含まれる。
【００３４】
実施形態のレーザ発光装置１００において、反射膜１０１は、レーザ光の波長帯Ｒ１を含む波長帯Ｒ３（第１波長帯）の光を透過し、少なくとも、波長帯Ｒ３（第１波長帯）に近接する波長帯Ｒ３１、Ｒ３２（第２波長帯）の自然放出光を反射するように構成される。これにより、半導体レーザ素子１０から出射された大部分のレーザ光は、反射膜１０１に遮られることなく光学ユニット１１０を経てレーザ発光装置１００から出射される。一方、半導体レーザ素子１０から出射された波長帯Ｒ３１、Ｒ３２の自然放出光は、反射膜１０１により反射され、半導体レーザ素子１０の出射端面１６に照射される。これにより、出射端面１６に生じた異物が除去される。このように、本実施形態によれば、レーザ光とは異なる自然放出光が異物の除去に用いられるため、レーザ光の出射効率を損なうことなく、半導体レーザ素子１０の出射端面１６に生じた異物を除去することができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、自然放出光の一部を出射端面１６へと反射させるために反射鏡を別途設ける必要がないため、レーザ発光装置１００を簡素に構成できる。また、半導体レーザ素子１０と光学ユニット１１０との間に反射鏡を別途設ける必要がないため、光学ユニット１１０を出射端面１６に近い位置に配置することができる。これにより、光学ユニット１１０を適切な位置に容易に配置できる。
【００３６】
また、半導体レーザ素子１０は、窒化物半導体で構成されることにより、青色波長帯のレーザ光（たとえば、中心波長が４０５ｎｍのレーザ光）を出射する。このように半導体レーザ素子１０が青色波長帯のレーザ光を出射する場合、レーザ発光装置１００から出射されるレーザ光のパワー（エネルギー）を高めることができるため、レーザ発光装置１００を加工用として利用することができる。
【００３７】
なお、青色波長帯は、必ずしも、中心波長が４０５ｎｍであるとして定義されるものではなく、たとえば、中心波長が３６０〜４８０ｎｍとして定義され得る。
【００３８】
このように、レーザ光の波長帯が短い場合、半導体レーザ素子１０から出射される自然放出光の波長帯も短くなる。したがって、半導体レーザ素子１０の出射端面１６には、高エネルギーの自然放出光が照射される。このように、高エネルギーの自然放出光が出射端面１６に照射されることにより、出射端面１６に生じた異物を、円滑に、除去できる。
【００３９】
また、本実施形態では、反射膜１０１で反射された自然放出光が、波長変換素子を介することなく、直接、半導体レーザ素子１０の出射端面１６に照射される。このため、自然放出光に波長変換素子による減衰が生じることがなく、高いパワーのまま自然放出光を出射端面１６に導くことができる。これにより、ＴｉＯ２等の光触媒膜を出射端面１６に設けることなく、自然放出光の照射のみにより、出射端面１６に生じた異物を除去できる。
【００４０】
また、光触媒膜を省略できるため、半導体レーザ素子１０の構成を簡素化でき、結果、レーザ発光装置１００の構成を簡素化できる。また、出射端面１６に光触媒膜がないため、出射端面１６における反射率が意図せず変化してしまうことにより、半導体レーザ素子１０から出射されるレーザ光の特性が意図せず変化してしまうことを回避できる。
【００４１】
なお、ＴｉＯ２膜は、必ずしも省略されなくてもよく、出射端面１６に設けられてもよい。
【００４２】
また、青色波長帯のレーザ光を出射する半導体レーザ素子１０では、出射端面１６に、シロキサン（Siloxane）等の有機物が異物として生じやすい。しかしながら、上記のように、半導体レーザ素子１０から出射される光には、青色波長帯の自然放出光が含まれる。したがって、青色波長帯の自然放出光の一部を反射膜１０１により出射端面１６へと反射させることにより、出射端面１６に生じたシロキサン等の有機物を円滑に除去できる。
【００４３】
また、半導体レーザ素子に１個または数個の導波路が設けられた従来のレーザ発光装置の場合、半導体レーザ素子に対してキャップシールが施されることにより、半導体レーザ素子の出射端面が保護される。この場合、キャップシールにより半導体レーザ素子の出射端面に異物が堆積することが防止される。
【００４４】
これに対し、本実施形態の半導体レーザ素子１０の場合、複数のリッジ部１５により複数の導波路が設けられている。この場合、従来のレーザ発光装置に使用されるキャプシールを設置することができない。このようにキャップシールが省略されると、半導体レーザ素子１０の出射端面１６において異物が堆積しやすくなる。しかしながら、本実施形態によれば、キャップシールが省略されたとしても、自然放出光の一部が出射端面１６に照射されるため、出射端面１６に生じた異物を除去できる。
【００４５】
また、このように、複数の導波路に基づいて出射端面１６から複数のレーザ光が出射される場合、出射端面１６に生じた異物には、複数の導波路からの自然放出光が重畳して照射される。このため、異物に対してより強い自然放出光が照射される。よって、出射端面１６から異物をより円滑に除去できる。
【００４６】
また、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、反射膜１０１が、光学ユニット１１０の入射面１１０ａ（出射端面１６に向かい合う面）に設けられている。これにより、反射膜１０１が他の場所（たとえば、光学ユニット１１０の出射面など）に設けられる場合に比べて、より多くの自然放出光を出射端面１６に戻すことができるため、出射端面１６に生じた異物を効率よく除去できる。
【００４７】
また、図２（ｃ）に示したように、反射膜１０１の透過波長幅（反射膜１０１の反射率が低い範囲の幅）が、５０ｎｍ以下に設定される。これにより、反射膜１０１でレーザ光が遮断されることを抑制しながら、より多くの自然放出光を反射膜１０１により反射させて出射端面１６に導くことができる。よって、出射端面１６に生じた異物を効率よく除去できる。
【００４８】
＜実施形態の詳細な構成＞
次に、図３（ａ）、（ｂ）を参照して、実施形態のレーザ発光装置１００の詳細な構成について説明する。
【００４９】
図３（ａ）、（ｂ）は、実施形態のレーザ発光装置１００の詳細な構成を模式的に示す図である。図３（ａ）は、レーザ発光装置１００を側方から（Ｙ軸正方向に）見た場合の構成を模式的に示す側面図である。図３（ｂ）は、レーザ発光装置１００を上方から（Ｚ軸負方向に）見た場合の構成を模式的に示す上面図である。
【００５０】
レーザ発光装置１００は、半導体レーザ素子１０および光学ユニット１１０に加えて、スロー軸シリンドリカルレンズ１２０と集光レンズ１３０を備える。光学ユニット１１０は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１と像回転レンズ１１２を備える。反射膜１０１は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１の入射面に設けられている。
【００５１】
半導体レーザ素子１０の出射端面１６から出射されたレーザ光は、反射膜１０１を透過し、ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１に入射する。
【００５２】
ここで、半導体レーザ素子１０の活性層１３（図１（ａ）参照）に垂直な方向の軸はファスト軸と称され、活性層１３に平行な方向の軸はスロー軸と称される。出射端面１６から出射されたレーザ光は、スロー軸方向よりもファスト軸方向の広がり角が大きい。このため、出射端面１６から出射されたビームの形状は、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。半導体レーザ素子１０の９個のリッジ部１５は、スロー軸に平行な方向（Ｙ軸方向）に並ぶように配置されている。
【００５３】
ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１の入射面は、Ｙ−Ｚ平面に平行な平面であり、ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１の出射面は、Ｘ−Ｚ平面に平行な方向にのみ湾曲した曲面である。ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１の出射面の母線は、Ｙ軸に平行である。ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１は、反射膜１０１を透過したレーザ光をファスト軸方向（Ｚ軸方向）に収束させて、ファスト軸方向のレーザ光の広がりをほぼ平行な状態に調整する。
【００５４】
像回転レンズ１１２は、ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１を透過したレーザ光を光軸まわりに約９０°回転させる。これにより、レーザ光のファスト軸は、Ｚ軸に平行な方向からＹ軸に平行な方向に変換され、レーザ光のスロー軸は、Ｙ軸に平行な方向からＺ軸に平行な方向に変換される。このように、レーザ光のファスト軸とスロー軸の方向が入れ替わると、レーザ光のスロー軸方向が、出射端面１６から出射されたレーザ光の並び方向に平行な状態から垂直な状態へと変換される。このため、レーザ光の広がり方向は、レーザ光の並び方向に垂直な方向になる。これにより、スロー軸シリンドリカルレンズ１２０に向かう９つのビームがＹ軸方向に互いに干渉することが抑制される。
【００５５】
スロー軸シリンドリカルレンズ１２０の入射面は、Ｙ−Ｚ平面に平行な平面であり、スロー軸シリンドリカルレンズ１２０の出射面は、Ｘ−Ｚ平面に平行な方向にのみ湾曲した曲面である。スロー軸シリンドリカルレンズ１２０の出射面の母線は、Ｙ軸に平行である。スロー軸シリンドリカルレンズ１２０は、像回転レンズ１１２を透過したレーザ光をスロー軸方向（Ｚ軸方向）に収束させて、スロー軸方向のレーザ光の広がりをほぼ平行な状態に調整する。
【００５６】
こうして、ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１およびスロー軸シリンドリカルレンズ１２０を透過したレーザ光は、ほぼ平行光となって集光レンズ１３０に入射する。
【００５７】
集光レンズ１３０は、スロー軸シリンドリカルレンズ１２０を透過したレーザ光を所定の位置に収束させる。
【００５８】
レーザ発光装置１００は、加工装置等の内部に光源として設置される。レーザ発光装置１００は、加工装置等が備える光ファイバー２００の入射端に、集光レンズ１３０の収束位置が位置付けられるよう、加工装置等の内部に設置される。
【００５９】
図３（ａ）、（ｂ）に示すようにレーザ発光装置１００が構成される場合も、出射端面１６から出射された光に含まれる自然放出光の一部が、反射膜１０１によって反射され出射端面１６に戻される。これにより、出射端面１６に生じた異物が除去される。よって、レーザ光の出射効率を損なうことなく、半導体レーザ素子１０の出射端面１６に生じた異物を除去することができる。
【００６０】
また、半導体レーザ素子１０から出射されたレーザ光が平行光化され、集光レンズ１３０により光ファイバー２００の入射端に収束されるため、半導体レーザ素子１０から出射されたレーザ光を、加工装置等において効率よく利用できる。
【００６１】
＜その他の変更例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施形態の他に、種々の変更が可能である。
【００６２】
たとえば、上記実施形態では、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、反射膜１０１は、光学ユニット１１０の入射面１１０ａに設けられたが、光学ユニット１１０の出射面に設けられてもよく、光学ユニット１１０内に設けられてもよい。
【００６３】
たとえば、図３（ａ）、（ｂ）に示した具体的構成の場合、反射膜１０１は、図４（ａ）に示すように、ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１の出射面に設けられてもよく、図４（ｂ）に示すように、像回転レンズ１１２の入射面に設けられてもよく、図４（ｃ）に示すように、像回転レンズ１１２の出射面に設けられてもよい。ただし、反射膜１０１が光学ユニット１１０の入射面（ファスト軸シリンドリカルレンズ１１１の入射面）に設けられるほうが、より多くの自然放出光を出射端面１６に戻すことができるため、出射端面１６に生じた異物をより効率よく除去できる。
【００６４】
また、上記実施形態では、図２（ｂ）を参照して説明したように、反射膜１０１は、レーザ光の波長帯Ｒ１において反射率が低くなり、自然放出光のみが含まれる波長帯Ｒ２１、Ｒ２２において反射率が高くなるように構成された。しかしながら、これに限らず、反射膜１０１は、自然放出光のみが含まれる波長帯Ｒ２１、Ｒ２２のいずれか一方において反射率が高くなるように構成されてもよく、波長帯Ｒ２１、Ｒ２２内の一部の波長帯において反射率が高くなるように構成されてもよい。
【００６５】
たとえば、図５（ａ）に示すように、反射膜１０１が、レーザ光の波長帯Ｒ１を含む波長帯Ｒ３に対して短波長側で近接する波長帯Ｒ３１以下においてのみ反射率が高くなるよう構成されてもよい。また、図５（ｂ）に示すように、反射膜１０１が、レーザ光の波長帯Ｒ１を含む波長帯Ｒ３に対して長波長側で近接する波長帯Ｒ３２以上においてのみ反射率が高くなるよう構成されてもよい。ただし、波長帯Ｒ３１において反射率が高くなるほうが、短い波長帯である波長帯Ｒ２１の自然放出光が出射端面１６に戻されるため、出射端面１６に生じた異物を効率よく除去できる。また、上記実施形態のように、波長帯Ｒ３１、Ｒ３２において反射率が高められることにより、なるべく多くの自然放出光が反射膜１０１で反射されるほうが、より多くの自然放出光を出射端面１６に照射できるため、出射端面１６に生じた異物を効率よく除去できる。
【００６６】
また、反射膜１０１の反射率は、少なくとも、波長帯Ｒ３１、Ｒ３２において高ければよく、たとえば、図５（ｃ）に示すように、波長帯Ｒ３１、Ｒ３２よりも外側の範囲において、反射膜１０１の反射率が低下してもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、図２（ｂ）に示したように、レーザ光の波長帯Ｒ１を含む波長帯Ｒ３（第１波長帯）と、波長帯Ｒ３に近接する波長帯Ｒ３１、Ｒ３２（第２波長帯）との間に隙間が設けられたが、波長帯Ｒ３と波長帯Ｒ３１、Ｒ３２との間に隙間がなく、波長帯Ｒ３と波長帯Ｒ３１が隣接し、波長帯Ｒ３と波長帯Ｒ３２が隣接してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子１０は、窒化物半導体により構成され、青色波長帯（波長４０５ｎｍ付近）のレーザ光を出射した。しかしながら、これに限らず、半導体レーザ素子１０は、ＡｌＧａＩｎＮ系材料により構成され、赤色波長帯（たとえば波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ付近）のレーザ光を出射してもよく、ＧａＡｓ系材料により構成され、赤外波長帯（たとえば７５０ｎｍ〜１０００ｎｍ付近）のレーザ光を出射してもよい。また、半導体レーザ素子１０は、緑色波長帯や紫外波長帯のレーザ光を出射してもよい。
【００６９】
なお、半導体レーザ素子１０が青色波長帯より長い波長帯のレーザ光を出射する場合も、出射端面１６に異物が生じる可能性がある。しかし、レーザ光の波長帯が長くなると、自然放出光の波長帯も長くなる。このため、反射膜１０１で反射されて出射端面１６に戻される自然放出光の波長は、青色波長帯より長い波長帯となる。自然放出光の波長帯が長くなるに伴い、自然放出光による異物の除去作用が低下する。このため、レーザ光の波長帯が青色波長帯より長い場合は、自然放出光のみにより、出射端面１６に生じた異物を円滑に除去できない可能性がある。したがって、レーザ光の出射波長帯が青色波長帯より長い場合、適宜、出射端面１６に、ＴｉＯ２膜等の光触媒反応を生じさせる光触媒膜を設けてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態の半導体レーザ素子１０には、９個のリッジ部１５が形成されたが、半導体レーザ素子１０に形成されるリッジ部１５の数は、８以下でもよく、１０以上でもよい。
【００７１】
また、上記実施形態のレーザ発光装置１００は、レーザ光により製品を加工するためのレーザ加工装置の光源として用いられることに限らず、他の用途の光源として用いられてもよい。たとえば、レーザ発光装置１００は、産業用照明、施設照明、車載用ヘッドランプ、レーザアニールなどの産業用のレーザ機器、レーザディスプレイ、および、プロジェクターなどの画像表示装置、などの半導体レーザ応用システムの光源として用いられてもよい。レーザ発光装置１００は、特にワット級の大出力の光源を必要とする装置に用いるのが好適である。
【００７２】
この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  半導体レーザ素子
１６  出射端面
１００  レーザ発光装置
１０１  反射膜
１１０  光学ユニット
１１０ａ  入射面
１１１  ファスト軸シリンドリカルレンズ（シリンドリカルレンズ）
１１２  像回転レンズ（光学素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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