(57)【要約】【課題】レーザ切断やレーザ溶接といったレーザ加工において、高出力で高いビーム品質のレーザ光を得ることができる。【解決手段】本開示に係るレーザモジュールは、レーザダイオードと、第１のコリメートレンズと、ビームツイスタとを有する。レーザダイオードは、複数のエミッタを有し、発光面において複数のエミッタのそれぞれからレーザ光を出射する。第１のコリメートレンズは、レーザダイオードの発光面から第１の距離だけ離れて設けられ、レーザ光のファースト軸方向の拡がりを平行化する。ビームツイスタは、第１のコリメートレンズから第２の距離だけ離れて設けられ、レーザ光を約９０度旋回させる。また、発光面における、複数のエミッタの各々の幅は、５μｍ〜１２０μｍである。また、発光面における、複数のエミッタのピッチは、２９５μｍ〜３０５μｍである。【選択図】図１
2020061591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエミッタを有し、発光面において前記複数のエミッタのそれぞれからレーザ光を出射するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードの前記発光面から第１の距離だけ離れて設けられ、前記レーザ光のファースト軸方向の拡がりを平行化する第１のコリメートレンズと、
前記第１のコリメートレンズから第２の距離だけ離れて設けられ、前記レーザ光を約９０度旋回させるビームツイスタとを備え、
前記発光面における、前記複数のエミッタの各々の幅は、５μｍ〜１２０μｍであり、
前記発光面における、前記複数のエミッタのピッチは、２９５μｍ〜３０５μｍであるレーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はレーザモジュールに関し、特に、複数のエミッタが形成されたレーザダイオードを搭載したレーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ切断やレーザ溶接といったレーザ加工の分野では、レーザダイオードを用いたレーザモジュールにおいて、高出力で高いビーム品質のレーザ光を出力することが要求されている。
【０００３】
図２６を用いて、特許文献１に記載された従来のレーザエミッタモジュール９００について説明する。図２６は、従来のレーザエミッタモジュール９００の斜視図である。
【０００４】
図２６に示すように、従来のレーザエミッタモジュール９００は、５つのエミッタ９０１を有するレーザエミッタバー９０２と、ヒートシンク９０３と、ヒートシンクスペーサ９０４と、ファースト軸コリメータ９０５と、プリズム部材９０６と、ビームコンディショニング光学部材９０７とを有する。レーザエミッタバー９０２は、ヒートシンク９０３の上に固定され、ヒートシンク９０３はヒートシンクスペーサ９０４の上に固定される。また、ファースト軸コリメータ９０５およびビームコンディショニング光学部材９０７は、ヒートシンクスペーサ９０４の上に固定されたプリズム部材９０６に固定される。
【０００５】
ファースト軸コリメータ９０５は、エミッタ９０１から出力されたレーザ光をファースト軸方向においてコリメートする。また、ビームコンディショニング光学部材９０７としては、例えば、ビームツイスターが用いられ、入射されたレーザ光を約９０度回転させて出射する。
【０００６】
これにより、レーザ光の拡がり角が大きいファースト軸方向においてファースト軸コリメータ９０５によってレーザ光をファースト軸方向にコリメートし、ファースト軸とスロー軸とが入れ替わるようにレーザ光を９０度回転させることができる。このあと、レーザ光の拡がり角が比較的小さいスロー軸方向において、スロー軸コリメータ（図示せず）によってレーザ光をスロー軸方向においてコリメートし、レーザ光のコリメートを完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−９５９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のレーザエミッタモジュール９００のエミッタ９０１は、幅が約５０ミクロン〜３００ミクロン、空洞長が約０．５ｍｍ〜約５ｍｍという広い範囲で規定されており、エミッタ９０１のピッチ（配置間隔）については記載されていない。しかし、レーザ光の出力およびビーム品質はエミッタの幅およびピッチに大きく影響されるため、１つのレーザエミッタバーから高出力のレーザ光を、高いビーム品質で得るためには、このような広い範囲の開示だけでは、高出力で、かつ、高いビーム品質のレーザ光を得ることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本開示に係るレーザモジュールは、レーザダイオードと、第１のコリメートレンズと、ビームツイスタとを有する。レーザダイオードは、複数のエミッタを有し、発光面において複数のエミッタのそれぞれからレーザ光を出射する。第１のコリメートレンズは、レーザダイオードの発光面から第１の距離だけ離れて設けられ、レーザ光のファースト軸方向の拡がりを平行化する。ビームツイスタは、第１のコリメートレンズから第２の距離だけ離れて設けられ、レーザ光を約９０度旋回させる。また、発光面における、複数のエミッタの各々の幅は、５μｍ〜１２０μｍである。また、発光面における、複数のエミッタのピッチは、２９５μｍ〜３０５μｍである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本開示のレーザモジュールは、より詳細なエミッタの幅とピッチを規定することで、レーザ切断やレーザ溶接といったレーザ加工において、高出力で高いビーム品質のレーザ光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態におけるレーザモジュール１の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態におけるレーザモジュール１の水平斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態におけるレーザモジュール１の正面図である。
【図４】図４は、図３の点線における拡大図である。
【図５】図５は、実施の形態におけるレーザモジュール１の側面図である。
【図６】図６は、図５の点線における拡大図である。
【図７】図７は、実施の形態におけるファーストコリメートレンズ５０の斜視図である。
【図８】図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
【図９】図９は、実施の形態におけるビームツイスタ６０の部分斜視図である。
【図１０】図１０は、実施の形態におけるビームツイスタ６０の正面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態におけるビームツイスタ６０の背面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態におけるビームツイスタ６０を構成するシリンダ６１の斜視図である。
【図１３】図１３は、実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す側面図である。
【図１５】図１５は、実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す上面図である。
【図１６】図１６は、実施の形態におけるレーザモジュール１の寸法関係を説明するための上面および側面を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態におけるレーザダイオード１０が反った場合の、ビームツイスタ６０の正面図である。
【図１８】図１８は、実施の形態におけるレーザダイオード１０が反った場合の、ビームツイスタ６０の背面図である。
【図１９】図１９は、図１０のＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図である。
【図２０】図２０は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０の出射面における強度を示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０の出射面における強度を示すグラフである。
【図２２】図２２は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から５０ｍｍ離れた位置における強度を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から５０ｍｍ離れた位置における強度を示すグラフである。
【図２４】図２４は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置における強度を示す図である。
【図２５】図２５は、実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置における強度を示すグラフである。
【図２６】図２６は、従来のレーザエミッタモジュール９００の概略構成を示す斜視図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態）
以下、本開示の実施の形態について、図１〜図２５を用いて説明する。
【００１３】
１．レーザモジュール１の説明
図１は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の概略構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の水平斜視図である。図３は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の正面図である。図４は、図３の点線における拡大図である。図５は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の側面図である。図６は、図５の点線における拡大図である。
【００１４】
図１〜図６に示すように、本実施の形態のレーザモジュール１は、エミッタ１１からレーザ光を出力するレーザダイオード１０がサブマウント２０に搭載され、これらが下部電極ブロック３０と上部電極ブロック４０とによって挟まれている。下部電極ブロック３０および上部電極ブロック４０は、レーザダイオード１０を電源（図示せず）と接続するための電極の機能と、レーザダイオード１０が発生した熱を放出するためのラジエータの機能とを有する。
【００１５】
また、レーザダイオード１０の発光面は、下部電極ブロック３０および上部電極ブロック４０の側面とほぼ同一面となるように配置されている（図３および図４の正面、図５および図６の右端面に相当）。レーザダイオード１０の発光面には複数のエミッタ１１が配列されており、レーザダイオード１０に電流が流れると、発光面において、それぞれのエミッタ１１からレーザ光が出力される。レーザダイオード１０の幅、エミッタ１１の幅や数やピッチなどについては後で詳細に説明する。
【００１６】
レーザダイオード１０の発光面に向かい合うようにファーストコリメートレンズ５０（第１のコリ―メートレンズ）が所定の距離（第１の距離）だけ離れて配置されている。ファーストコリメートレンズ５０は、レーザダイオード１０から出力されたレーザ光のファースト軸方向の拡がりをコリメートする。ファーストコリメートレンズ５０は、平面と曲面とを有しており、本実施の形態では、ファーストコリメートレンズ５０の平面をレーザダイオード１０側に、ファーストコリメートレンズ５０の曲面をレーザダイオード１０とは反対側になるように配置する。なお、ファーストコリメートレンズ５０の曲面をレーザダイオード１０側に、ファーストコリメートレンズ５０の平面をレーザダイオード１０とは反対側になるように配置しても構わない。ファーストコリメートレンズ５０の構造及び配置については後で詳細に説明する。
【００１７】
ファーストコリメートレンズ５０から見てレーザダイオード１０とは反対側には、ビームツイスタ６０がファーストコリメートレンズ５０と所定の距離（第２の距離）だけ離れて配置されている。ビームツイスタ６０は、ファーストコリメートレンズ５０から出射されたレーザ光を約９０度旋回させる。ビームツイスタ６０の構造及び配置については後で詳細に説明する。なお、ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０とは、ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０との位置関係を規定するように、台座７０に固定されている。
【００１８】
以上のように、レーザダイオード１０から出射されたレーザ光を初めにファーストコリメートレンズ５０によってファースト軸方向でコリメートすることで、ファースト軸方向のレーザ光の拡がりを最小限に抑えることができる。さらに、ファーストコリメートレンズ５０から出射されたレーザ光をビームツイスタ６０によって旋回させることで、スロー軸方向の拡がりに関しても、隣接するエミッタ１１からのレーザ光の重なりを最小限に抑えて回避できる。これにより、複数のエミッタ１１の幅に応じて、ピッチ（配置間隔）を最小限にすることが可能となり、高いビーム品質で、高出力のレーザ光を出力することが可能となる。
【００１９】
２．ファーストコリメートレンズ５０の説明
次に、図７および図８を用いて、ファーストコリメートレンズ５０について説明する。図７は、本実施の形態におけるファーストコリメートレンズ５０の斜視図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
【００２０】
図７および図８に示すように、ファーストコリメートレンズ５０は、断面形状が片凸レンズである柱状の光学部材である。本実施の形態では、ファーストコリメートレンズ５０の上面の厚さｄ５１が０．０９８４ｍｍで、側面の高さｄ５２が０．２４４ｍｍで、中央の厚さｄ５３が０．１７００ｍｍで、側面の長さｄ５４が１２ｍｍである。なお、図８における上下方向をファーストコリメートレンズ５０の上下方向とし、図８における上下方向と紙面に垂直な方向を含む平面をファーストコリメートレンズ５０の側面とする。また、図８における左右方向をファーストコリメートレンズ５０の厚さ方向とし、上面と下面の中間を中央とする。ファーストコリメートレンズ５０の側面の長さとは、図８の紙面に垂直な方向の長さである。レーザダイオード１０からのすべてのレーザ光を透過させるために、ファーストコリメートレンズ５０の側面の長さｄ５４は、レーザダイオード１０の幅（発光面の長手方向の長さ）よりも長い。本実施の形態では、図８における右側面である、ファーストコリメートレンズ５０の曲面の曲率半径は０．１１８８ｍｍであり、曲面の端部と上面の鉛直方向とがなす角度ｄ５５は５２．２度である。そして、ファーストコリメートレンズ５０の屈折率は１．８５２８０である。前述のように、ファーストコリメートレンズ５０は、レーザダイオード１０の発光面の前に配置され、レーザダイオード１０のエミッタ１１から出射されたレーザ光をファースト軸方向でコリメートする。
【００２１】
３．ビームツイスタ６０の説明
次に、図９〜図１５を用いて、ビームツイスタ６０について説明する。図９は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０の部分斜視図である。図１０は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０の正面側（レーザ光の入射面側）の図である。図１１は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０の背面側（レーザ光の出射面側）の図である。図１２は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０を構成するシリンダ６１の斜視図である。図１３は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す斜視図である。図１４は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す側面図である。図１５は、本実施の形態におけるビームツイスタ６０によるレーザ光の光路を示す上面図である。
【００２２】
図９〜図１１に示すように、ビームツイスタ６０は、両面が凸レンズである複数のシリンダ６１を角度ｄ６２だけ傾けて重ねた光学部材である。本実施の形態では、角度ｄ６２は４５度であり、これによって、図１０および図１１に示すように、正面側から入射されたレーザ光を９０度傾けて背面側から出射する。すなわち、レーザ光のファースト軸方向とスロー軸方向を入れ替えることができる。図９の矢印はレーザ光の進行方向を示し、図１０はビームツイスタ６０を図９における左側から見た図であり、図１１は、ビームツイスタ６０を図９における右側から見た図である。図１２に示すように、本実施の形態では、レーザダイオード１０の発光面に対して垂直な方向におけるシリンダ６１の厚さｄ６４が１．５５ｍｍで、側面の高さｄ６３が０．２１２１ｍｍである。本実施の形態では、シリンダ６１の曲面の曲率半径は０．３５２ｍｍであり、シリンダ６１の屈折率は１．８５２８０である。なお、シリンダ６１の側面とは、レーザ光の入射面及び出射面の高さであり、側面の高さとは、図１２における紙面の上下方向におけるシリンダ６１の長さである。シリンダ６１の曲面とは、レーザ光の入射面及び出射面である。
【００２３】
そして、図１３〜図１５に示すように、シリンダ６１を４５度傾けて配置したビームツイスタ６０によって、正面（レーザダイオード１０に向かい合う面）から入射されたレーザ光は旋回するように屈折しながらビームツイスタ６０内を進み、９０度回転して背面（正面とは反対側の面）から出射される。これにより、レーザ光のファースト軸とスロー軸の位置が入れ替わる。なお、レーザ光は、ファースト軸方向はすでにコリメートされているが、スロー軸方向は拡がっている。
【００２４】
４．レーザモジュール１の各部の寸法
次に、図１６を用いて、各構成の寸法や数について説明する。図１６は、本実施の形態におけるレーザモジュール１の寸法関係を説明するための上面および側面を示す図である。
【００２５】
図１６に示すように、本実施の形態においては、エミッタ１１を５つ設けたレーザダイオード１０を用いて説明する。まず、レーザモジュール１の各部の寸法について、説明する。エミッタ１１同士のピッチをｄ１とし、本実施の形態では、３００μｍとする。なお、エミッタ１１のピッチとは、エミッタ１１の中心から、隣接するエミッタ１１の中心までの距離である。エミッタ１１のピッチは、約２９５μｍ〜約３０５μｍが好ましく、約２９８μｍ〜約３０２μｍがより好ましい。
【００２６】
次に、エミッタ１１の長さ（発光面に垂直な方向の長さ）をｄ２とし、本実施の形態では、６ｍｍとする。エミッタ１１の長さとは、エミッタ１１が延びる方向におけるレーザダイオード１０の長さと同じである。レーザダイオード１０の発光面とは反対の面はレーザ光が全反射するように端面処理が施されている。なお、本実施の形態では、エミッタ１１の発光面における幅（エミッタ１１が隣接する方向におけるエミッタ１１の長さ）は１０５μｍとする。エミッタ１１の長さは、約２ｍｍ〜約８ｍｍが好ましく、約４ｍｍ〜約７ｍｍがより好ましい。
【００２７】
次に、レーザダイオード１０の発光面とファーストコリメートレンズ５０との距離をｄ３とし、本実施の形態では、５０μｍとする。レーザダイオード１０の発光面とファーストコリメートレンズ５０との距離は、約３０μｍ〜約７０μｍが好ましく、約４０μｍ〜約６０μｍがより好ましい。なお、ファーストコリメートレンズ５０の側面の高さは、ファースト軸方向に拡がるレーザ光をすべて入射するのに十分な大きさである。さらに、ファーストコリメートレンズ５０の側面の長さは、レーザダイオード１０からのレーザ光をすべて入射するのに十分な大きさである。
【００２８】
次に、ファーストコリメートレンズ５０の厚さ（発光面に対して垂直な方向の厚さ）をｄ４とし、本実施の形態では、１７０．０μｍとする。ファーストコリメートレンズ５０の厚さは、約１００．０μｍ〜約２４０．０μｍが好ましく、約１２０．０μｍ〜約２２０．０μｍがより好ましい。なお、ファーストコリメートレンズ５０の位置は、ファーストコリメートレンズ５０の曲面による焦点距離とレーザ光のファースト軸方向の拡がりとによって決まる。そのため、ファーストコリメートレンズ５０をできるだけレーザダイオード１０の発光面に近づけるためには、図１６のように、ファーストコリメートレンズ５０の平面側をレーザダイオード１０側にする方が好ましい。
【００２９】
次に、ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０との距離をｄ５とし、本実施の形態では、２０μｍとする。ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０との距離は、０μｍ〜約６０μｍが好ましく、０μｍ〜約４０μｍがより好ましい。なお、ビームツイスタ６０の位置は、スロー軸方向の拡がりが続いていることから、ファーストコリメートレンズ５０にできるだけ近い方がよく、接触（距離が０μｍ）しても構わない。しかし、ビームツイスタ６０の複数のシリンダ６１の加工精度を考慮して、ファーストコリメートレンズ５０とビームツイスタ６０とを少し離すことが現実的である。
【００３０】
次に、ビームツイスタ６０の厚さ（発光面に対して垂直な方向における厚さ）をｄ６とし、本実施の形態では、１．５５ｍｍとする。ビームツイスタ６０の厚さは、約１．５３ｍｍ〜約１．５７ｍｍが好ましく、約１．５４ｍｍ〜約１．５６ｍｍがより好ましい。これは、レーザ光を内部で９０度回転させるために必要な距離であり、ビームツイスタ６０の両端面の曲率によって規定される。
【００３１】
また、１つのエミッタ１１の幅（隣接する方向の長さ）は、本実施の形態では１００μｍとし、約５μｍ〜約１２０μｍが好ましく、約７０μｍ〜約１１５μｍがより好ましい。また、１つのレーザダイオード１０に設けられるエミッタ１１の数は、本実施の形態では２０個とし、３〜３５個が好ましく、３〜２０個がより好ましい。
【００３２】
５．レーザダイオード１０の幅とレーザモジュール１の出力の関係
次に、レーザダイオード１０の幅とレーザ光の出力の合計（レーザモジュール１の出力）について、図１７および図１８を用いて説明する。図１７は、本実施の形態におけるレーザダイオード１０が反った場合の、ビームツイスタ６０の正面図である。図１８は、本実施の形態におけるレーザダイオード１０が反った場合の、ビームツイスタ６０の背面図である。なお、図１７および図１８では、ファースト軸方向がスロー軸方向よりも短いレーザ光を例として記載しているが、これに限らず、実際は、ファースト軸方向がスロー軸方向よりも長いレーザ光であっても構わない。
【００３３】
エミッタ１１のピッチが同じであると仮定すると、レーザダイオード１０の幅が大きいほど、エミッタ１１の数を多くでき、レーザ光の出力の合計は大きくなる。しかし、レーザダイオード１０は、製造過程でも反りが生じており、レーザ光を出力するために流される電流によって加熱されると、さらに反りが大きくなる。このレーザダイオード１０の反りが大きくなると、図１７および図１８に示すように、ビームツイスタ６０のそれぞれの曲面に対するレーザ光の位置ずれが生じることになる。そして、図１７および図１８の破線で囲んだ領域のレーザ光のように、ビームツイスタ６０の曲面内に収まらないレーザ光が発生する。これらのレーザ光は、ビームツイスタ６０の入射面でけられ、レーザモジュール１からは出力されない。レーザダイオード１０の反りによるこれらのレーザ光のロスを考慮すると、レーザダイオード１０の幅は８ｍｍ以下にする必要があり、６ｍｍ以下が好ましい。
【００３４】
６．エミッタ１１のピッチとレーザモジュール１の出力の関係
次に、エミッタ１１のピッチとレーザ光の出力の合計（レーザモジュール１の出力）について、図１９を用いて説明する。図１９は、図１０のＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図である。レーザダイオード１０の幅を６ｍｍと仮定し、エミッタ１１のピッチとレーザ光の出力の合計（レーザモジュール１の出力）について説明する。レーザダイオード１０の幅が一定であれば、エミッタ１１のピッチに反比例してエミッタ１１の数が決まる。例えば、エミッタ１１のピッチが２００μｍであれば、エミッタ１１の数は、３０個（６ｍｍ÷２００μｍ）となる。エミッタ１１のピッチが３００μｍであれば、エミッタ１１の数は、２０個（６ｍｍ÷３００μｍ）となる。エミッタ１１のピッチが５００μｍであれば、エミッタ１１の数は、１２個（６ｍｍ÷５００μｍ）となる。エミッタ１１の幅が等しいと仮定すると、エミッタ１１の数が多いほどレーザ光の出力の合計は大きくなる。しかし、エミッタ１１のピッチが小さすぎると、ビームツイスタ６０の曲面の加工精度の限界から、レーザ光は、ビームツイスタ６０の入射面でけられ、レーザモジュール１からは出力されない。図１９に示すように、ビームツイスタ６０の入射面及び反射面には、シリンダ６１の中央部のレンズ機能を有する有効領域Ａとレンズ機能を有しない無効領域Ｂが存在する。ビームツイスタ６０の無効領域Ｂの入射面に入射したレーザ光は入射面でけられることになる。ビームツイスタ６０の加工精度によるこれらのレーザ光のロスを考慮すると、エミッタ１１のピッチは２５０μｍ以上にする必要があり、３００μｍ以上が好ましい。
【００３５】
７．エミッタ１１の幅とレーザ光の出力の関係
次に、レーザダイオード１０の幅を６ｍｍ、エミッタ１１のピッチを３００μｍ、エミッタ１１の数を２０個と仮定し、エミッタ１１の幅とレーザ光の出力の合計（レーザモジュール１の出力）について説明する。エミッタ１１のピッチおよび数が一定であれば、エミッタ１１の幅に応じてエミッタ１１の出力が決まるため、レーザモジュール１からのレーザ光の出力が決まる。しかし、エミッタ１１の幅が大きくなると、隣接するエミッタ１１との距離が近くなり、スロー軸方向において、隣接するエミッタ１１からのレーザ光同士が重なりやすくなるとともに、ビームツイスタ６０のシリンダ６１の端部までレーザ光が入射されることになる。しかし、エミッタ１１の幅が大きすぎると、ビームツイスタ６０の曲面の加工精度の限界から、レーザ光は、ビームツイスタ６０の入射面でけられ、レーザモジュール１からは出力されない。この理由は、図１９を用いて説明した上記の理由と同様である。ビームツイスタ６０の加工精度によるレーザ光のロスを考慮すると、エミッタ１１の幅は１２０μｍ以下にする必要があり、１０５ｍ以下が好ましい。
【００３６】
８．結果の検証
本実施の形態のレーザモジュール１によるレーザ光について、図２０〜図２５を用いて説明する。図２０は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０の出射面における強度を示す図である。図２１は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０の出射面における強度を示すグラフである。図２２は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から５０ｍｍ離れた位置における強度を示す図である。図２３は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から５０ｍｍ離れた位置における強度を示すグラフである。図２４は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置における強度を示す図である。図２５は、本実施の形態におけるレーザモジュール１から出射されたレーザ光の、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置における強度を示すグラフである。
【００３７】
図２０〜図２５は、５つのエミッタ１１による５つのレーザ光でファースト軸方向のレーザ光の分離を確認したものである。図２０〜図２５に示すように、本実施の形態では、ビームツイスタ６０から６００ｍｍ離れた位置でもファースト軸方向においてレーザ光が分離されていることが確認された。これにより、レーザ光のビーム品質が高いことも確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本開示のレーザモジュールによれば、より詳細なエミッタ１１の幅とピッチを規定することで、レーザ切断やレーザ溶接といったレーザ加工において、高出力で高いビーム品質のレーザ光を得ることができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１  レーザモジュール
１０  レーザダイオード
１１  エミッタ
２０  サブマウント
３０  下部電極ブロック
４０  上部電極ブロック
５０  ファーストコリメートレンズ
６０  ビームツイスタ
６１  シリンダ
７０  台座
９００  レーザエミッタモジュール
９０１  エミッタ
９０２  レーザエミッタバー
９０３  ヒートシンク
９０４  ヒートシンクスペーサ
９０５  ファースト軸コリメータ
９０６  プリズム部材
９０７  ビームコンディショニング光学部材
【図１】
2020061591.tif 000003
【図２】
2020061591.tif 000004
【図３】
2020061591.tif 000005
【図４】
2020061591.tif 000006
【図５】
2020061591.tif 000007
【図６】
2020061591.tif 000008
【図７】
2020061591.tif 000009
【図８】
2020061591.tif 000010
【図９】
2020061591.tif 000011
【図１０】
2020061591.tif 000012
【図１１】
2020061591.tif 000013
【図１２】
2020061591.tif 000014
【図１３】
2020061591.tif 000015
【図１４】
2020061591.tif 000016
【図１５】
2020061591.tif 000017
【図１６】
2020061591.tif 000018
【図１７】
2020061591.tif 000019
【図１８】
2020061591.tif 000020
【図１９】
2020061591.tif 000021
【図２０】
2020061591.tif 000022
【図２１】
2020061591.tif 000023
【図２２】
2020061591.tif 000024
【図２３】
2020061591.tif 000025
【図２４】
2020061591.tif 000026
【図２５】
2020061591.tif 000027
【図２６】
2020061591.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月30日(2020.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエミッタを有し、発光面において前記複数のエミッタのそれぞれからレーザ光を出射するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードの前記発光面から第１の距離だけ離れて設けられ、前記レーザ光のファースト軸方向の拡がりを平行化する第１のコリメートレンズと、
前記第１のコリメートレンズから第２の距離だけ離れて設けられ、前記レーザ光を約９０度旋回させるビームツイスタとを備え、
前記レーザダイオードは、下部電極ブロックまたは上部電極ブロックに挟まれ、
前記第１のコリメートレンズと、前記ビームツイスタとは、台座に固定され、
前記台座は、前記上部電極ブロックまたは前記下部電極ブロックのいずれかに固定される、
レーザモジュール。