(57)【要約】【課題】意図しない共振の発生を抑制できる半導体レーザ装置の製造方法等を提供する。【解決手段】本開示に係る半導体レーザ装置１００の製造方法は、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光を波長分散素子１４２で重畳させて、複数の半導体発光素子１２１と部分反射ミラー１５０との間で当該光を共振させる共振ステップと、部分反射ミラー１５０から出射される光、及び、波長分散素子１４２から出射される光の少なくとも一方を検出して、検出結果に基づいて当該共振が安定するように波長分散素子１４２を基台１４１に固定する固定態様を調整する調整ステップと、を含む。【選択図】図６
2020145291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する複数の増幅部と、
前記複数の増幅部のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子、及び、前記波長分散素子から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラーを有する外部共振器と、
を備える半導体レーザ装置の製造方法であって、
前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を前記波長分散素子で重畳させて、前記複数の増幅部と前記部分反射ミラーとの間で当該光を共振させる共振ステップと、
前記部分反射ミラーから出射される光、及び、前記波長分散素子から出射される光の少なくとも一方を検出して、検出結果に基づいて前記共振が安定するように前記波長分散素子を基台に固定する固定態様を調整する調整ステップと、を含む
半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２】
前記波長分散素子は、前記基台に載置されており、且つ、上面視で長尺であり、
前記固定態様は、前記波長分散素子の上面における長手方向の一端部と他端部とを下方に押し付けることで、前記波長分散素子を前記基台に固定する態様であり、
前記調整ステップでは、前記一端部と前記他端部とのそれぞれの前記波長分散素子を基台に押し付ける押圧力を調整する
請求項１に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項３】
光を出射する複数の増幅部と、
前記複数の増幅部のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子、及び、前記波長分散素子から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラーを有する外部共振器と、
前記波長分散素子が載置される基台と、
前記波長分散素子を前記基台に押圧することで固定する押圧部と、を備え、
前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光は、前記波長分散素子で重畳されており、
前記波長分散素子は、第１方向に延在する溝が前記第１方向に直交する方向に複数並んで設けられた回折格子を有し、
前記押圧部は、前記波長分散素子を前記第１方向と平行な方向に押圧することで、前記波長分散素子を前記基台に固定する
半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記押圧部は、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光が前記波長分散素子で重畳されることで形成されている光スポットの前記第１方向に平行な方向において、前記波長分散素子を１箇所で押圧することで、前記波長分散素子を前記基台に固定する
請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記押圧部は、一端が前記基台に固定され、他端が前記波長分散素子を押圧する板ばねである
請求項３又は４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
複数の増幅部と、
前記複数の増幅部のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子、及び、前記波長分散素子から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラーを有する外部共振器と、
前記波長分散素子が載置された基台と、
前記波長分散素子を前記基台に固定する接着剤と、を備え、
前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光は、前記波長分散素子で重畳されており、
前記波長分散素子は、第１方向に延在する溝が前記第１方向に直交する方向に複数並んで設けられた回折格子を有し、
前記接着剤は、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光が前記波長分散素子で重畳されることで形成されている光スポットの前記第１方向と平行な方向において、前記基台と前記波長分散素子とに接着されている
半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記外部共振器は、さらに、前記複数の増幅部と前記波長分散素子との間に、前記複数の増幅部のそれぞれから出射された光を前記波長分散素子で重畳させる結合光学系を備える
請求項３〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記複数の増幅部を有する半導体発光素子アレイを備える
請求項３〜７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記外部共振器は、さらに、前記速軸コリメータレンズと前記波長分散素子との間に、前記複数の増幅部と等しいピッチで配列された、前記速軸コリメータレンズから出射された光の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える複数の９０°像回転光学系を有する９０°像回転光学系アレイを備える
請求項３〜８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、半導体レーザ装置の製造方法、及び、半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光素子の外部で共振させる外部共振器型の半導体レーザ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されている従来の半導体レーザ装置は、第１の半導体発光素子と、第２の半導体発光素子と、波長分散素子と、部分反射ミラーと、を備える。
【０００４】
第１の半導体発光素子の第１の発光点、及び、第２の半導体発光素子の第２の発光点それぞれから出射された光は、波長分散素子の波長分散効果により、１つのビームに重畳されて部分反射ミラーに照射される。
【０００５】
部分反射ミラーに照射された光は、一部が透過して、正規発振出力ビーム（レーザ光）として部分反射ミラーから出射される。また、残りの一部は、部分反射ミラーで反射される。
【０００６】
部分反射ミラーで反射された光は、第１の発光点及び第２の発光点から部分反射ミラーへ向かう光と同じ光路で逆向きに伝播して、第１の発光点及び第２の発光点に戻る。これにより、第１の半導体発光素子及び第２の半導体発光素子と、部分反射ミラーとの間で、波長分散素子を介して外部レーザ共振器（外部共振器）が形成される。
【０００７】
部分反射ミラーを透過して出射されるレーザ光は、第１の発光点及び第２の発光点からの２つの光が波長分散素子によって重畳されて１つの光路を通過するレーザ光である。そのため、従来の半導体レーザ装置は、半導体発光素子が１つの場合と比べて、第１の半導体発光素子及び第２の半導体発光素子によって、輝度を約２倍にできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第６２８９６４０号
【特許文献２】特開２０００−１３７１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
外部共振器が形成されている状態（つまり、光の共振が発生している状態）では、部分反射ミラーと波長分散素子との間で１つの光路上で正規発振出力ビームが共振するように、第１の発光点及び第２の発光点から出射されるそれぞれの光の波長が自動的に決定される。
【００１０】
ここで、波長分散素子を用いて２つの光を合波させる（つまり、２つの光を１つの光路上を通過するようにさせる）場合、回折格子のピッチが光の熱及び／又は外乱によってサブミクロンのオーダで変化すると、部分反射ミラーから半導体発光素子に帰還する光の波長は、大きくずれてしまう。当該光の波長がずれると、第１の半導体発光素子及び第２の半導体発光素子の間で相互にビームが入射及び出射する光路が形成されて、その光路で意図しない光の共振が発生する場合がある。
【００１１】
これにより、レーザ光のＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）境域を越えてしまい、部分反射ミラーと半導体発光素子との間で意図している共振が発生しない、及び／又は、当該共振が不安定になる虞がある。また、このような場合、意図しない共振が発生することで、部分反射ミラーから出射されるレーザ光の光出力が低下する虞がある。
【００１２】
本開示は、意図しない共振の発生を抑制できる半導体レーザ装置の製造方法等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の一態様に係る半導体レーザ装置の製造方法は、光を出射する複数の増幅部と、前記複数の増幅部のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子、及び、前記波長分散素子から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラーを有する外部共振器と、を備える半導体レーザ装置の製造方法であって、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を前記波長分散素子で重畳させて、前記複数の増幅部と前記部分反射ミラーとの間で当該光を共振させる共振ステップと、前記部分反射ミラーから出射される光、及び、前記波長分散素子から出射される光の少なくとも一方を検出して、検出結果に基づいて前記共振が安定するように前記波長分散素子を基台に固定する固定態様を調整する調整ステップと、を含む。
【００１４】
また、本開示の一態様に係る半導体レーザ装置は、光を出射する複数の増幅部と、前記複数の増幅部のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子、及び、前記波長分散素子から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラーを有する外部共振器と、前記波長分散素子が載置される基台と、前記波長分散素子を前記基台に押圧することで固定する押圧部と、を備え、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光は、前記波長分散素子で重畳されており、前記波長分散素子は、第１方向に延在する溝が前記第１方向に直交する方向に複数並んで設けられた回折格子を有し、前記押圧部は、前記波長分散素子を前記第１方向と平行な方向に押圧することで、前記波長分散素子を前記基台に固定する。
【００１５】
また、本開示の一態様に係る半導体レーザ装置は、複数の増幅部と、前記複数の増幅部のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子、及び、前記波長分散素子から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラーを有する外部共振器と、前記波長分散素子が載置された基台と、前記波長分散素子を前記基台に固定する接着剤と、を備え、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光は、前記波長分散素子で重畳されており、前記波長分散素子は、第１方向に延在する溝が前記第１方向に直交する方向に複数並んで設けられた回折格子を有し、前記接着剤は、前記速軸コリメータレンズから出射された複数の光が前記波長分散素子で重畳されることで形成されている光スポットの前記第１方向と平行な方向において、前記基台と前記波長分散素子とに接着されている。
【発明の効果】
【００１６】
本開示の一態様に係る半導体レーザ装置の製造方法等によれば、意図しない共振の発生を抑制できる半導体レーザ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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における光の共振を説明するための概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１に係る半導体レーザ装置が備える合波部を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施の形態１に係る半導体レーザ装置が備える合波部を示す正面図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置が備える半導体素子ユニットの製造工程を示す斜視図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置が備える光学ユニットを示す分解斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施の形態２に係る半導体レーザ装置が備える合波部を示す斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施の形態２に係る半導体レーザ装置が備える合波部を示す正面図である。
【図９】図９は、実施の形態３に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３に係る半導体レーザ装置が備える合波部を示す正面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態４に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、実施の形態４に係る半導体レーザ装置が備える増幅部を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、実施の形態４に係る半導体レーザ装置における光の共振を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
また、本明細書及び図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態では、Ｙ軸方向を鉛直方向とし、Ｙ軸に垂直な方向（ＸＺ平面に平行な方向）を水平方向としている。
【００２２】
また、以下で説明する実施の形態において、Ｙ軸正方向を上方と記載し、Ｙ軸負方向を下方と記載する場合がある。
【００２３】
また、以下で説明する実施の形態において、「上面視」とは、ベースの主面の法線方向から当該主面を見たときのことをいう。
【００２４】
（実施の形態１）
［構成］
＜全体構成＞
図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００を示す概略斜視図である。図２は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００における光の共振を説明するための概略図である。
【００２５】
半導体レーザ装置１００は、外部共振器４００を用いてレーザ光３１０を出射する外部共振器型のレーザ装置である。半導体レーザ装置１００は、例えば、対象物をレーザ加工する加工機器の光源として利用される。
【００２６】
半導体レーザ装置１００は、ベース１１０と、複数の半導体素子ユニット１２０と、結合光学系１３０と、合波部１４０と、部分反射ミラー１５０と、を備える。
【００２７】
ベース１１０は、半導体レーザ装置１００が備える各種構成要素が載置される台である。具体的には、ベース１１０の主面１１１（ベース１１０の上面）には、半導体素子ユニット１２０と、結合光学系１３０と、合波部１４０と、部分反射ミラー１５０とが載置されている。
【００２８】
なお、ベース１１０に採用される材料は、特に限定されない。ベース１１０に採用される材料は、例えば、金属材料でもよいし、樹脂材料でもよいし、セラミック材料でもよい。
【００２９】
また、ベース１１０の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、ベース１１０は、上面視で矩形である。また。半導体素子ユニット１２０が載置される部分は、他部よりもＹ軸正方向側に高くなっている。
【００３０】
半導体素子ユニット１２０は、光を出射する半導体発光素子（増幅部）１２１を有する光源部である。複数の半導体素子ユニット１２０（具体的には、複数の半導体発光素子１２１）のそれぞれから出射された光は、速軸コリメータレンズ１６３、９０°像回転光学系１６２、結合光学系１３０、及び、合波部１４０を介して、部分反射ミラー１５０に照射される。部分反射ミラー１５０に照射された光は、一部が透過して正規発振出力ビーム（レーザ光３１０）として部分反射ミラー１５０から出射され、他部が反射されて部分反射ミラー１５０から出射されて反射光３２０となる。
【００３１】
部分反射ミラー１５０で反射された反射光３２０は、半導体素子ユニット１２０（具体的には、半導体発光素子１２１）から部分反射ミラー１５０へ向かう光と同じ光路で逆向きに伝播する。例えば、図２には、半導体発光素子１２１から部分反射ミラー１５０へ向かう光を実線の矢印で示し、部分反射ミラー１５０から半導体発光素子１２１へ向かう光を破線の矢印で示している。
【００３２】
これにより、半導体発光素子１２１と、部分反射ミラー１５０との間で、結合光学系１３０、合波部１４０が有する波長分散素子１４２、９０°像回転光学系１６２、及び、速軸コリメータレンズ１６３を介して、光の共振が発生する、言い換えると、外部レーザ共振器（外部共振器）が形成される。共振された光は、レーザ光３１０として部分反射ミラー１５０から一部がレーザ光３１０として出射される。
【００３３】
なお、半導体レーザ装置１００が出射するレーザ光３１０の波長は、任意に設定されてよい。
【００３４】
本実施の形態では、半導体レーザ装置１００は、３つの半導体素子ユニット１２０を備える。３つの半導体素子ユニット１２０は、それぞれ、部分反射ミラー１５０との間で、結合光学系１３０、合波部１４０等を介して光を共振させる半導体発光素子１２１を１つずつ有する。
【００３５】
また、半導体発光素子１２１は、外部共振器４００との間で光の共振が発生されることにより、レーザ光を出射する。このとき、本実施の形態では、半導体発光素子１２１は、Ｙ軸方向が速軸となるように、レーザ光を出射する。
【００３６】
結合光学系１３０は、３つの半導体素子ユニット１２０からそれぞれ出射された光を合波部１４０が有する波長分散素子１４２の同じ位置に重畳して照射させるための光学素子である。本実施の形態では、結合光学系１３０は、１つの凸レンズである。結合光学系１３０は、３つの半導体素子ユニット１２０からそれぞれ出射された光を波長分散素子１４２に集光させる。
【００３７】
結合光学系１３０は、外部共振器４００によって発生される、共振した光の光路上であって、複数の半導体発光素子１２１と波長分散素子１４２との間に配置されている。本実施の形態では、結合光学系１３０は、速軸コリメータレンズ１６３と波長分散素子１４２との間に配置されている。より具体的には、結合光学系１３０は、９０°像回転光学系１６２と波長分散素子１４２との間に配置されている。
【００３８】
なお、本実施の形態では、半導体レーザ装置１００は、結合光学系１３０として１つの凸レンズを備えるが、半導体レーザ装置１００が備える結合光学系１３０のレンズの形状、レンズの数等は、特に限定されない。
【００３９】
合波部１４０は、結合光学系１３０から出射された互いに異なる光路を通過する光を１つの光路を通過するように合波して出射する波長分散素子１４２を有する光学部材である。合波部１４０は、回折格子が形成された波長分散素子１４２を有し、波長分散素子１４２によって、異なる方向から入射された、互いに波長が異なる光をそれぞれ異なる角度に屈折させて出射することで、それぞれが互いに異なる光路を通過する複数の光を１つの光路を通過するように合波して出射する。
【００４０】
複数の半導体素子ユニット１２０と部分反射ミラー１５０との間で光の共振が発生されている状態では、部分反射ミラー１５０と合波部１４０との間では、１つの光路を光が通過して光の共振が発生されるように、複数の半導体素子ユニット１２０のそれぞれが出射する光の波長が自動的に決定される。また、複数の半導体素子ユニット１２０それぞれから出射される光は、それぞれ互いに異なる方向から合波部１４０（より具体的には、波長分散素子１４２）に入射されるために、複数の半導体素子ユニット１２０それぞれから出射される光の波長は、それぞれ互いに異なる波長となる。
【００４１】
そのため、合波部１４０は、複数の半導体素子ユニット１２０のそれぞれから出射された光であって、互いに異なる方向から入射され、且つ、互いに波長が異なる光を、１つの光路を通過するように合波して出射する。
【００４２】
部分反射ミラー１５０は、一部の光を透過して出射し、且つ、他部の光を反射して出射する光学部材である。具体的には、部分反射ミラー１５０は、合波部１４０で合波された光における総光出力の数％〜数十％を反射させ、残りの数％〜数十％を透過させる。
【００４３】
なお、部分反射ミラー１５０の光反射率は、特に限定されない。例えば、部分反射ミラーの光反射率は、５０％以上でもよいし、５０％未満でもよい。
【００４４】
本実施の形態では、図２に示すように、速軸コリメータレンズ１６３、９０°像回転光学系１６２、波長分散素子１４２、及び、部分反射ミラー１５０によって、外部共振器４００が形成されている。言い換えると、外部共振器４００は、速軸コリメータレンズ１６３、９０°像回転光学系１６２、波長分散素子１４２、及び、部分反射ミラー１５０を有する。
【００４５】
９０°像回転光学系１６２は、半導体発光素子１２１から出射された光のスポットを９０°回転させる光学素子である。具体的には、９０°像回転光学系１６２は、速軸コリメータレンズ１６３から出射された光の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える。９０°像回転光学系１６２は、例えば、ＢＴＵ（Ｂｅａｍ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｌｅｎｓ  Ｕｎｉｔ）である。また、例えば、９０°像回転光学系１６２は、特開２０００−１３７１３９に開示されている光学的光束変換器でもよい。
【００４６】
９０°像回転光学系１６２は、光学ホルダ１６１に一部が固定されており、他の一部が速軸コリメータレンズ１６３に固定されている。
【００４７】
速軸コリメータレンズ１６３は、半導体発光素子１２１から出射された光のうちの速軸方向の光をコリメートするレンズである。
【００４８】
半導体発光素子１２１から出射された光は、速軸コリメータレンズ１６３によって速軸方向に広がる光がコリメートされて平行光となり、さらに、９０°像回転光学系１６２によって光のスポットが９０°回転される。言い換えると、半導体発光素子１２１から出射された光は、９０°像回転光学系１６２によって速軸と遅軸とが入れ替えられる。そのため、例えば、半導体発光素子１２１から出射された光は、光学ユニット１６０を通過することで、水平方向にコリメートされ、且つ、鉛直方向が遅軸方向となった光となる。
【００４９】
＜合波部＞
続いて、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、合波部１４０の構成について、詳細に説明する。図３Ａは、合波部１４０を示す斜視図である。図３Ｂは、合波部１４０を示す正面図である。
【００５０】
なお、図３Ｂは、波長分散素子１４２における、半導体素子ユニット１２０から出射された光が入射される側の面の法線方向から、合波部１４０を見た場合を示す図である。
【００５１】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、合波部１４０は、基台１４１と、波長分散素子１４２と、押圧部１４３と、調整ねじ２１２と、コイルばね１４６と、を備える。
【００５２】
基台１４１は、波長分散素子１４２が載置される台である。基台１４１は、波長分散素子１４２を任意の高さに固定する。基台１４１は、ベース１１０の主面１１１に載置され、ベース１１０に固定されている。
【００５３】
なお、基台１４１は、接着剤等によりベース１１０に固定されていてもよいし、ベース１１０と一体的に形成されていてもよい。
【００５４】
また、基台１４１に採用される材料は、特に限定されない。基台１４１に採用される材料は、例えば、金属材料でもよいし、セラミック材料でもよい。
【００５５】
波長分散素子１４２は、回折格子が形成された光学素子である。具体的には、波長分散素子１４２は、第１方向に延在する溝が第１方向に直交する方向に複数並んで設けられた回折格子を有する。本実施の形態では、第１方向は、Ｙ軸方向である。
【００５６】
波長分散素子１４２には、例えば、中央部に複数の半導体素子ユニット１２０のそれぞれから出射された光が照射される。そのため、波長分散素子１４２の中央部には、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光が重畳されることで形成された１つの光スポット３００が位置する。波長分散素子１４２は、複数の半導体素子ユニット１２０のそれぞれから出射された光を合波して、１つの光路を通過するように、部分反射ミラー１５０に向けて出射する。
【００５７】
なお、光スポット３００では、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光の光軸が波長分散素子１４２で重なっているとよい。また、光スポット３００では、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光の光スポット３００が完全に重畳している必要はなく、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光それぞれの少なくとも一部の光が重畳されていればよい。
【００５８】
また、波長分散素子１４２は、部分反射ミラー１５０で反射された反射光３２０を、半導体素子ユニット１２０のそれぞれに向けて出射する。具体的には、波長分散素子１４２は、半導体素子ユニット１２０のそれぞれから出射された光の元の光路を通過するように、反射光３２０を分波して半導体素子ユニット１２０のそれぞれに向けて出射する。
【００５９】
波長分散素子１４２は、回折格子が形成され、且つ、透光性を有する材料であればよい。波長分散素子１４２は、例えば、樹脂材料、ガラス等で形成される。
【００６０】
なお、例えば、図１に示すように、本実施の形態では、波長分散素子１４２は、光を透過する透過型のタイプであるが、光を反射する反射型のタイプでもよい。
【００６１】
また、波長分散素子１４２に形成される回折格子が有する溝のピッチは、特に限定されない。当該ピッチは、レーザ光３１０が所望の波長となるように、任意に形成されればよい。
【００６２】
押圧部１４３は、基台１４１に波長分散素子１４２を押圧することで、波長分散素子１４２を基台１４１に固定する。具体的には、押圧部１４３は、波長分散素子１４２を第１方向と平行な方向に押圧することで、波長分散素子１４２を基台１４１に固定する。押圧部１４３は、例えば、板ばねである。
【００６３】
押圧部１４３は、上面視でＴ字となっており、上面視で波長分散素子１４２の長尺な方向と平行な方向に長尺となっている。押圧部１４３は、一端が調整ねじ２１２によって基台１４１に固定されており、他端には平板状の押圧部１４３の面から波長分散素子１４２に向かって突出した凸部１４５が形成されている。波長分散素子１４２は、凸部１４５に押圧されることで、基台１４１に押圧されて固定されている。
【００６４】
また、基台１４１には、溝部１４７が形成されている。調整ねじ２１２は、溝部１４７に嵌合されて基台１４１に固定されている。
【００６５】
また、溝部１４７には、調整ねじ２１２の周囲を囲むように、コイルばね１４６が配置されている。調整ねじ２１２とコイルばね１４６とに挟まれることで、押圧部１４３は、基台１４１から外れないように支持されている。
【００６６】
本実施の形態では、基台１４１には２つの溝部１４７が形成されている。２つの溝部１４７には、調整ねじ２１２とコイルばね１４６とがそれぞれ配置されている。２つの溝部１４７のそれぞれに配置された調整ねじ２１２とコイルばね１４６とは、それぞれ押圧部１４３を支持している。波長分散素子１４２は、２つの押圧部１４３のそれぞれの凸部１４５によって、上部から押圧されて基台１４１に固定されている。調整ねじ２１２の締結度合いを調整されることで、調整ねじ２１２に固定されている押圧部１４３による波長分散素子１４２への押圧力は、調整される。
【００６７】
このように、半導体レーザ装置１００が備える合波部１４０は、波長分散素子１４２の両端の上面から板ばね（押圧部１４３）にて押圧して波長分散素子１４２を固定している。また、合波部１４０は、板ばねの他端を支持している調整ねじ（調整ねじ２１２）を回転させることにより、波長分散素子１４２への押圧力を変更可能な構成となっている。
【００６８】
＜半導体素子ユニット＞
続いて、図４及び図５を参照しながら、半導体素子ユニット１２０の構成について、詳細に説明する。
【００６９】
図４は、半導体素子ユニット１２０の製造工程を示す斜視図である。
【００７０】
図４の（ａ）に示すように、まず、半導体発光素子１２１と、サブマウント１２２と、第１ベースブロック１２３と、を準備する。
【００７１】
半導体発光素子１２１は、半導体素子ユニット１２０における、光を出射する光源である。また、部分反射ミラー１５０と半導体発光素子１２１との間で、光の共振は、発生される。
【００７２】
本実施の形態では、半導体発光素子１２１は、１つの発光点を有し、１箇所から光を出射する。
【００７３】
また、半導体発光素子１２１に採用される材料は、特に限定されない。
【００７４】
半導体発光素子１２１は、サブマウント１２２に載置されている。
【００７５】
サブマウント１２２は、半導体発光素子１２１が載置され、第１ベースブロック１２３に載置される部材である。
【００７６】
サブマウント１２２は、半導体発光素子１２１の放熱性を高める役割を担う。また、サブマウント１２２は、半導体発光素子１２１と第１ベースブロック１２３との熱膨張率の差により半導体発光素子１２１が破壊されることを抑制する。
【００７７】
サブマウント１２２に採用される材料は、特に限定されない。サブマウント１２２に採用される材料は、例えば、セラミック材料等である。
【００７８】
第１ベースブロック１２３は、半導体発光素子１２１が載置されたサブマウント１２２が載置されるブロックである。第１ベースブロック１２３は、ベース１１０の主面１１１に載置される。
【００７９】
第１ベースブロック１２３には、後述する第２ベースブロック１２５を第１ベースブロック１２３に固定するためのねじが嵌合される孔２００、２０１、２０２、２０３が上面に形成されている。
【００８０】
次に、図４の（ｂ）に示すように、第１ベースブロックの上面に、絶縁シート１２４を配置する。
【００８１】
絶縁シート１２４は、第１ベースブロック１２３上に第２ベースブロック１２５を配置した際に、第１ベースブロック１２３と第２ベースブロック１２５とを電気的に絶縁するシートである。
【００８２】
絶縁シート１２４は、電気的な絶縁性を有していればよく、任意の材料が採用されてよい。
【００８３】
また、絶縁シート１２４には、孔２００、２０１、２０２、２０３の位置に合わせて貫通孔が形成されている。
【００８４】
次に、図４の（ｃ）に示すように、第１ベースブロック１２３上に第２ベースブロック１２５を配置する。具体的には、第２ベースブロック１２５は、第１ベースブロック１２３とともに絶縁シート１２４を挟むように、絶縁シート１２４を介して第１ベースブロック１２３上に配置される。
【００８５】
第２ベースブロック１２５は、第１ベースブロック１２３に絶縁シート１２４を介して載置されるブロックである。第２ベースブロック１２５には、孔２００、２０１、２０２、２０３の位置に合わせて貫通孔が形成されている。当該貫通孔には、例えば、ねじ２１０、２１１が配置される。第１ベースブロック１２３と第２ベースブロック１２５とは、ねじ２１０、２１１によって固定されている。
【００８６】
第１ベースブロック１２３及び第２ベースブロック１２５は、例えば、金属材料、セラミック材料等で形成される。
【００８７】
次に、図４の（ｄ）に示すように、第２ベースブロック１２５の側面に光学ユニット１６０を固定する。
【００８８】
光学ユニット１６０は、半導体発光素子１２１から出射された光の配光を制御する光学系である。光学ユニット１６０は、半導体素子ユニット１２０における、半導体発光素子１２１が出射した光が照射される位置に配置される。
【００８９】
図５は、光学ユニット１６０を示す分解斜視図である。
【００９０】
光学ユニット１６０は、光学ホルダ１６１と、９０°像回転光学系１６２と、速軸コリメータレンズ１６３と、を有する。
【００９１】
光学ホルダ１６１は、９０°像回転光学系１６２と速軸コリメータレンズ１６３とを半導体発光素子１２１の光出射側に固定するための部材である。本実施の形態では、光学ホルダ１６１は、第２ベースブロック１２５に一部が固定されており、且つ、９０°像回転光学系１６２に他の一部が固定されている。
【００９２】
光学ホルダ１６１に採用される材料は、例えば、ガラス、金属材料等である。
【００９３】
［製造方法］
続いて、図６を参照しながら、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００の製造方法について説明する。
【００９４】
図６は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００９５】
まず、複数の半導体発光素子１２１のそれぞれから光を出射させて、当該複数の光を速軸コリメータレンズ１６３に入射させる（ステップＳ１０１）。
【００９６】
次に、複数の半導体発光素子１２１のそれぞれから入射されて速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光を波長分散素子１４２で重畳させる（ステップＳ１０２）。これにより、ステップＳ１０２では、波長分散素子１４２からは１つの光路上を通過する光が部分反射ミラー１５０に照射させることになる。これにより、複数の半導体発光素子１２１と部分反射ミラー１５０との間で複数の半導体発光素子１２１のそれぞれから出射された光を共振させる。
【００９７】
次に、部分反射ミラー１５０から出射される光、及び、波長分散素子１４２から出射される光の少なくとも一方を検出する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３では、例えば、図示しない光検出器を用いて、光強度及び波長分布の少なくとも一方を検出する。
【００９８】
次に、ステップＳ１０３での光の検出結果に基づいて複数の半導体発光素子１２１と部分反射ミラー１５０との間で発生している光の共振が安定するように、波長分散素子１４２を基台１４１に固定する固定態様を調整する（ステップＳ１０４）。
【００９９】
本実施の形態では、固定態様は、例えば、波長分散素子１４２の上面における長手方向の一端部と他端部とを押圧部１４３によって下方に押し付けることで、波長分散素子１４２を基台１４１に固定する態様である。そのため、本実施の形態では、例えば、ステップＳ１０４では、波長分散素子１４２の上面における長手方向一端部と他端部とのそれぞれを押圧する押圧部１４３の波長分散素子１４２を基台１４１に押し付ける押圧力を調整する。より具体的には、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で検出している光の光強度が安定するように、波長分散素子１４２の上面における長手方向一端部と他端部とのそれぞれを押圧する押圧部１４３の波長分散素子１４２を基台１４１に押し付ける押圧力を調整する。
【０１００】
なお、光の共振の安定度合いは、任意に定められてよい。例えば、ステップＳ１０４では、所定の経過時間に対して、ステップＳ１０３で検出している光出力が所望の光出力の±１０％以内となるように、波長分散素子１４２を基台１４１に固定する固定態様を調整することで、複数の半導体発光素子１２１と部分反射ミラー１５０との間で発生している光の共振が安定させる。
【０１０１】
［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の製造方法は、光を出射する複数の半導体発光素子１２１と、複数の半導体発光素子１２１のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ１６３、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子１４２、及び、波長分散素子１４２から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラー１５０を有する外部共振器４００と、を備える半導体レーザ装置の製造方法である。実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００の製造方法は、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光を波長分散素子１４２で重畳させて、複数の半導体発光素子１２１と部分反射ミラー１５０との間で当該光を共振させる共振ステップと、部分反射ミラー１５０から出射される光、及び、波長分散素子１４２から出射される光の少なくとも一方を検出して、検出結果に基づいて当該共振が安定するように波長分散素子１４２を基台１４１に固定する固定態様を調整する調整ステップと、を含む。
【０１０２】
このような製造方法によれば、波長分散素子１４２を用いて２つの光を合波させる、つまり、２つの光を１つの光路上を通過するようにさせる場合に、例えば、波長分散素子１４２の回折格子のピッチが所望の条件から変化した場合においても、波長分散素子１４２の固定態様を調整することで、２つの半導体発光素子１２１の間で相互に光が入射及び出射する光路が形成されることを防ぐことができる。
【０１０３】
例えば、波長分散素子１４２に形成されている回折格子の凹凸構造のピッチ（言い換えると、第１方向に直交する方向に配列されている溝のピッチ）が、初期値で０．６２５μｍであり、且つ、共振している光の波長が０．９７６μｍであるとする。この場合に、熱、外力等の影響を受けて、波長分散素子１４２に形成されている回折格子の凹凸構造のピッチが、０．６６７μｍとなるようにゆがんだとする。このとき、共振している光の波長は、１．０４１μｍとなる。これにより、光のＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）境域を越えてしまい、部分反射ミラー１５０と半導体発光素子１２１との間で意図している共振が発生しない、及び／又は、当該共振が不安定になる虞がある。また、このような場合、意図しない共振が発生することで、部分反射ミラー１５０から出射されるレーザ光３１０の光出力が低下する虞がある。
【０１０４】
ここで、上記の通り、波長分散素子１４２に形成されている回折格子がわずかでもゆがんだ場合、共振している光の波長は、大きく変化する。つまり、波長分散素子１４２に形成されている回折格子を意図的にわずかにゆがませることで、共振している光の波長を、所望の値に調整することができる。そのため、このような製造方法によれば、意図しない共振の発生を抑制できる半導体レーザ装置１００を製造することができる。
【０１０５】
また、例えば、波長分散素子１４２は、基台１４１に載置されており、且つ、上面視で長尺である。また、固定態様は、例えば、波長分散素子１４２の上面における長手方向の一端部と他端部とを下方に押し付けることで、波長分散素子１４２を基台１４１に固定する態様である。また、上記調整ステップ（ステップＳ１０４）では、波長分散素子１４２の上面における長手方向の一端部と他端部とのそれぞれの波長分散素子１４２を基台１４１に押し付ける押圧力を調整する。
【０１０６】
このような製造方法によれば、押圧力を調整することで、波長分散素子１４２（具体的には、波長分散素子１４２の回折格子）のゆがみ度合いを調整することができる。そのため、半導体発光素子１２１から出射された光が所望の位置からわずかにずれた位置で波長分散素子１４２に照射されている場合においても、押圧力を調整することで、波長分散素子１４２の回折格子のゆがみ度合いを調整することで、半導体発光素子１２１と部分反射ミラー１５０との間での光の共振を適切に発生させることができる。
【０１０７】
また、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００は、光を出射する複数の半導体発光素子１２１と、複数の半導体発光素子１２１のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ１６３、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子１４２、及び、波長分散素子１４２から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラー１５０を有する外部共振器４００と、波長分散素子１４２が載置される基台１４１と、波長分散素子１４２を基台１４１に押圧することで固定する押圧部１４３と、を備える。速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光は、波長分散素子１４２で重畳されている。波長分散素子１４２は、第１方向に延在する溝が前記第１方向に直交する方向に複数並んで設けられた回折格子を有する。押圧部１４３は、波長分散素子１４２を第１方向と平行な方向に押圧することで、波長分散素子１４２を基台１４１に固定する。
【０１０８】
本実施の形態では、半導体レーザ装置１００は、光を出射する３つの半導体発光素子１２１と、３つの半導体発光素子１２１のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートしてそれぞれが光を出射する３つの速軸コリメータレンズ１６３、３つの速軸コリメータレンズ１６３のそれぞれから出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子１４２、及び、波長分散素子１４２から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラー１５０を有する外部共振器４００を備える。
【０１０９】
このような構成によれば、押圧部１４３によって適切な押圧力で波長分散素子１４２を押圧させることで、波長分散素子１４２（具体的には、波長分散素子１４２の回折格子）のゆがみ度合いを調整することができる。そのため、半導体発光素子１２１から出射された光が所望の位置からわずかにずれた位置で波長分散素子１４２に照射されている場合においても、押圧力を調整することで、波長分散素子１４２の回折格子のゆがみ度合いを調整することで、半導体発光素子１２１と部分反射ミラー１５０との間での光の共振を適切に発生させることができる。
【０１１０】
また、例えば、押圧部１４３は、一端が基台１４１に固定され、他端が波長分散素子１４２を押圧する板ばねである。
【０１１１】
このような構成によれば、簡便な構成で押圧部１４３によって適切な押圧力で波長分散素子１４２を押圧させることができる。また、例えば、押圧部１４３が板ばねである場合、板ばねの他端を基台１４１に固定するための調整ねじ２１２の締結度合いを調整することで、簡便な構成で押圧部１４３による波長分散素子１４２への押圧力を調整できる。
【０１１２】
また、例えば、外部共振器４００は、さらに、複数の半導体発光素子１２１と波長分散素子１４２との間に、複数の半導体発光素子１２１のそれぞれから出射された光を波長分散素子１４２で重畳させる結合光学系１３０を備える。本実施の形態では、結合光学系１３０は、速軸コリメータレンズ１６３と波長分散素子１４２との間に、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光を波長分散素子１４２で１つの光スポット３００となるように重畳させる。
【０１１３】
このような構成によれば、例えば、結合光学系１３０によって複数の半導体発光素子１２１のそれぞれから出射された光を集光できるため、複数の半導体発光素子１２１と波長分散素子１４２との距離を近づけても、複数の半導体発光素子１２１のそれぞれから出射された光を波長分散素子１４２で１つの光スポット３００にしやすくなる。そのため、このような構成によれば、半導体レーザ素子１００は、小型化され得る。
【０１１４】
（実施の形態２）
続いて、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との差異点を中心に説明する。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と同様の構成について同様の符号を付し、説明を一部省略又は簡略化する場合がある。
【０１１５】
［構成］
図７は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１００ａを示す斜視図である。
【０１１６】
半導体レーザ装置１００ａは、ベース１１０と、複数の半導体素子ユニット１２０と、結合光学系１３０と、合波部１４０ａと、部分反射ミラー１５０と、を備える。実施の形態２に係る半導体レーザ装置１００ａは、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００と、合波部１４０の構成が異なる。
【０１１７】
図８Ａは、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１００ａが備える合波部１４０ａを示す斜視図である。図８Ｂは、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１００ａが備える合波部１４０ａを示す正面図である。
【０１１８】
合波部１４０ａは、基台１４１ａと、波長分散素子１４２と、押圧部１４３ａと、調整ねじ２１２と、を備える。
【０１１９】
基台１４１ａは、波長分散素子１４２が載置される台である。基台１４１ａは、波長分散素子１４２を任意の高さに固定する。基台１４１ａは、ベース１１０の主面１１１に載置され、ベース１１０に固定されている。
【０１２０】
なお、基台１４１ａは、接着剤等によりベース１１０に固定されていてもよいし、ベース１１０と一体的に形成されていてもよい。
【０１２１】
また、基台１４１ａは、部分反射ミラー１５０に向けて波長分散素子１４２が光を出射する側の面に、傾斜部１４８を有する。
【０１２２】
傾斜部１４８は、基台１４１ａに形成された傾斜面である。傾斜部１４８は、例えば、波長分散素子１４２における光を出射する側の面に対して上面視で傾斜している。波長分散素子１４２からは、複数の半導体発光素子１２１からの複数の光が合波された光が上面視で波長分散素子１４２における光を出射する側の面に対して法線方向から傾斜するように屈折して出射される。そのため、基台１４１ａのサイズによっては、波長分散素子１４２から部分反射ミラー１５０に向けて出射された光が基台１４１ａに照射されてしまう場合がある。そこで、基台１４１ａが傾斜部１４８を有することで、波長分散素子１４２から部分反射ミラー１５０に向けて出射された光が基台１４１ａに照射されてしまうことを抑制できる。
【０１２３】
押圧部１４３ａは、基台１４１ａに波長分散素子１４２を押圧することで、波長分散素子１４２を基台１４１ａに固定するための部材である。具体的には、押圧部１４３ａは、板ばねである。
【０１２４】
押圧部１４３ａは、上面視でＴ字となっており、上面視で波長分散素子１４２の長尺な方向と平行な方向に長尺となっている。押圧部１４３ａは、一端が調整ねじ２１２によって基台１４１ａに固定されており、他端には平板状の押圧部１４３ａの面から波長分散素子１４２に向かって突出した凸部１４５ａが形成されている。波長分散素子１４２は、凸部１４５ａに押圧されることで、基台１４１に押圧されて固定されている。
【０１２５】
本実施の形態では、基台１４１ａには、１つの調整ねじ２１２によって、１つの押圧部１４３ａが支持されている。波長分散素子１４２は、１つの押圧部１４３ａの凸部１４５ａによって、上部から押圧されて基台１４１ａに固定されている。
【０１２６】
また、押圧部１４３ａは、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光が波長分散素子１４２で重畳されることで形成されている光スポット３００の第１方向（Ｙ軸方向）に平行な方向において、波長分散素子１４２を１箇所で押圧することで、波長分散素子１４２を基台１４１ａに固定する。本実施の形態において、光スポット３００は、正面視で波長分散素子１４２の中央部に位置する。そのため、本実施の形態では、押圧部１４３ａは、上面視で波長分散素子１４２の長手方向における中央部において、波長分散素子１４２を１箇所で押圧することで、波長分散素子１４２を基台１４１ａに固定している。例えば、押圧部１４３ａは、複数の半導体発光素子１２１からの複数の光が重畳される光スポット３００の上方で、波長分散素子１４２を下方に押圧する。
【０１２７】
［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１００ａは、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００の構成から、押圧部１４３ａの構成が異なる。具体的には、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１００ａでは、押圧部１４３ａは、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光が波長分散素子１４２で重畳されることで形成されている光スポット３００の第１方向に平行な方向において、波長分散素子１４２を１箇所で押圧することで、波長分散素子１４２を基台１４１ａに固定する。
【０１２８】
このような構成によれば、押圧部１４３ａによって光スポット３００の中央から左右方向（例えば、図８Ｂに示すスポット３００の紙面左右方向）に均等に波長分散素子１４２の回折格子の溝のピッチがずれることとなる。そのため、押圧によって波長分散素子１４２を支持する場合に、複数の半導体発光素子１２１と部分反射ミラー１５０との間で共振している光に影響を与えることを抑制できる。
【０１２９】
（実施の形態３）
続いて、実施の形態３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３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との差異点を中心に説明する。実施の形態３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と同様の構成について同様の符号を付し、説明を一部省略又は簡略化する場合がある。
【０１３０】
［構成］
図９は、実施の形態３に係る半導体レーザ装置１００ｂを示す斜視図である。
【０１３１】
半導体レーザ装置１００ｂは、ベース１１０と、複数の半導体素子ユニット１２０と、結合光学系１３０と、合波部１４０ｂと、部分反射ミラー１５０と、を備える。実施の形態３に係る半導体レーザ装置１００ｂは、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００と、合波部１４０ｂの構成が異なる。
【０１３２】
図１０は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１００ａが備える合波部１４０ａを示す正面図である。なお、図１０は、波長分散素子１４２における、部分反射ミラー１５０に向けて光を出射する側の面を見た図である。
【０１３３】
合波部１４０ｂは、基台１４１ｂと、波長分散素子１４２と、接着剤２２０と、を備える。
【０１３４】
基台１４１ｂは、波長分散素子１４２が載置される台である。基台１４１ｂは、波長分散素子１４２を任意の高さに固定する。基台１４１ｂは、ベース１１０の主面１１１に載置され、ベース１１０に固定されている。
【０１３５】
なお、基台１４１ｂは、接着剤等によりベース１１０に固定されていてもよいし、ベース１１０と一体的に形成されていてもよい。
【０１３６】
また、基台１４１ｂは、部分反射ミラー１５０に向けて波長分散素子１４２が光を出射する側が、開口となっている。また、基台１４１ｂは、当該開口を囲む部分であって、部分反射ミラー１５０に向けて波長分散素子１４２が光を出射する側の部分に傾斜部１４８ａを有する。
【０１３７】
傾斜部１４８ａは、基台１４１ｂに形成された傾斜面である。傾斜部１４８ａは、例えば、波長分散素子１４２における光を出射する側の面に対して上面視で傾斜している。波長分散素子１４２からは、複数の半導体発光素子１２１からの複数の光が合波された光が上面視で波長分散素子１４２における光を出射する側の面に対して法線方向から傾斜するように屈折して出射される。そのため、基台１４１ｂのサイズによっては、波長分散素子１４２から部分反射ミラー１５０に向けて出射された光が基台１４１ｂに照射されてしまう場合がある。そこで、基台１４１ｂが傾斜部１４８ａを有することで、波長分散素子１４２から部分反射ミラー１５０に向けて出射された光が基台１４１ｂに照射されてしまうことを抑制できる。
【０１３８】
接着剤２２０は、波長分散素子１４２を基台１４１ｂに固定するための部材である。
【０１３９】
また、接着剤２２０は、正面視した場合（例えば、図１０に示すように波長分散素子１４２の光出射面の法線方向から波長分散素子１４２を見た場合）、波長分散素子１４２の長手方向における中央部において、波長分散素子１４２と基台１４１ｂとを接着している。例えば、接着剤２２０は、複数の半導体発光素子１２１からの複数の光が重畳される光スポット３００の上方及び下方の２か所で、波長分散素子１４２と基台１４１ｂとを接着している。
【０１４０】
具体的には、接着剤２２０は、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光が波長分散素子１４２で重畳されることで形成されている光スポット３００の第１方向と平行な方向において、基台１４１ｂと波長分散素子１４２とに接着されている。
【０１４１】
本実施の形態では、接着剤２２０は、光スポット３００の鉛直方向の上下に、光スポット３００に対して対称となる位置に配置されている。
【０１４２】
接着剤２２０に採用される材料は、特に限定されない。接着剤２２０は、例えば、熱硬化性樹脂でもよいし、熱可塑性樹脂でもよいし、紫外線硬化樹脂でもよい。本実施の形態では、接着剤２２０には、紫外線硬化樹脂が採用されている。
【０１４３】
［効果等］
以上説明したように、実施の形態３に係る半導体レーザ装置１００ｂは、例えば、図２に示す実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００の構成と同様に、光を出射する複数の半導体発光素子１２１と、複数の半導体発光素子１２１のそれぞれから出射された光の速軸方向をそれぞれコリメートして複数の光を出射する速軸コリメータレンズ１６３、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光を透過又は反射して当該複数の光が１つの光路を通過するように出射する波長分散素子１４２、及び、波長分散素子１４２から出射された光の一部を透過し、且つ、他部を反射する部分反射ミラー１５０を有する外部共振器４００と、を備える。また、実施の形態３に係る半導体レーザ装置１００ｂは、さらに、波長分散素子１４２が載置される基台１４１ｂと、波長分散素子１４２を基台１４１ｂに固定する接着剤２２０と、を備える。速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光は、波長分散素子１４２で重畳されている。また、波長分散素子１４２は、第１方向に延在する溝が第１方向に直交する方向に複数並んで設けられた回折格子を有する。ここで、接着剤２２０は、速軸コリメータレンズ１６３から出射された複数の光が波長分散素子１４２で重畳されることで形成されている光スポット３００の第１方向と平行な方向において、基台１４１ｂと波長分散素子１４２とに接着されている。
【０１４４】
このような構成によれば、接着剤２２０によって波長分散素子１４２に力が加わった場合においても、光スポット３００の中央から左右方向（例えば、図１０に示すスポット３００の紙面左右方向）に均等に波長分散素子１４２の回折格子の溝のピッチがずれることとなる。そのため、押圧によって波長分散素子１４２を支持する場合に、複数の半導体発光素子１２１と部分反射ミラー１５０との間で共振している光に影響を与えることを抑制できる。
【０１４５】
（実施の形態４）
続いて、実施の形態４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４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との差異点を中心に説明する。実施の形態４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と同様の構成について同様の符号を付し、説明を一部省略又は簡略化する場合がある。
【０１４６】
［構成］
図１１は、実施の形態４に係る半導体レーザ装置１００ｃを示す斜視図である。
【０１４７】
半導体レーザ装置１００ｃは、ベース１１０と、１つの半導体素子ユニット１２０ａと、結合光学系１３０と、合波部１４０と、部分反射ミラー１５０と、を備える。実施の形態４に係る半導体レーザ装置１００ｃは、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００と、半導体素子ユニット１２０ａの構成が異なる。
【０１４８】
図１２は、実施の形態４に係る半導体レーザ装置１００ｃが備える増幅部１２１ａを示す斜視図である。なお、図１２においては、半導体素子ユニット１２０ａが備える構成要素のうちの複数の増幅部１２１ａ（半導体発光素子アレイ１９０）と、速軸コリメータレンズ１６３と、複数の９０°像回転光学系１６２ａ（９０°像回転光学系アレイ１７０）とを、示し、他の構成要素については図示を省略している。また、図１２では、速軸コリメータレンズ１６３と９０°像回転光学系アレイ１７０とを離間して配置しているが、接触していてもよい。図１３は、実施の形態４に係る半導体レーザ装置１００ｃにおける光の共振を説明するための概略図である。
【０１４９】
半導体素子ユニット１２０ａでは、実施の形態１に係る半導体素子ユニット１２０から、半導体発光素子１２１が半導体発光素子アレイ１９０となり、９０°像回転光学系１６２が９０°像回転光学系アレイ１７０となっている。他の構成要素については、例えば、図４に示す半導体素子ユニット１２０と同様の構成となっている。
【０１５０】
半導体発光素子アレイ１９０は、複数の増幅部１２１ａを有する半導体発光素子である。半導体発光素子アレイ１９０は、複数の増幅部１２１ａのそれぞれから速軸コリメータレンズ１６３に向けて光を出射する。言い換えると、半導体発光素子アレイ１９０は、速軸コリメータレンズ１６３に向けて複数の光を出射する。
【０１５１】
このように、本開示に係る半導体レーザ装置は、光を出射する複数の増幅部を備えていればよく、例えば、図２に示すように複数の半導体発光素子１２１により複数の増幅部が実現されてもよいし、図１２に示すように半導体発光素子アレイ１９０により複数の増幅部１２１ａが実現されてもよい。また、本開示に係る半導体レーザ装置は、１以上の速軸コリメータレンズ１６３を有していればよく、１つの増幅部に対して１つの速軸コリメータレンズ１６３を備えてもよいし、複数の増幅部に対して１つの速軸コリメータレンズを備えてもよい。
【０１５２】
９０°像回転光学系アレイ１７０は、９０°像回転光学系１６２ａを複数備えるアレイレンズである。具体的には、９０°像回転光学系アレイ１７０は、９０°像回転光学系１６２ａを増幅部１２１ａと同じ数だけ備える。
【０１５３】
９０°像回転光学系アレイ１７０は、図２に示す９０°像回転光学系１６２と同様に、速軸コリメータレンズ１６３と波長分散素子１４２との間に配置される。
【０１５４】
ここで、９０°像回転光学系アレイ１７０は、複数の９０°像回転光学系１６２ａを、複数の増幅部１２１ａと等しいピッチで備える。言い換えると、９０°像回転光学系アレイ１７０は、複数の９０°像回転光学系１６２ａを、複数の増幅部１２１ａの発光点３３０と等しいピッチで備える。つまり、外部共振器４００ａは、図１３に示すように、速軸コリメータレンズ１６３と波長分散素子１４２との間に、複数の増幅部１２１ａと等しいピッチで配列された、速軸コリメータレンズ１６３から出射された光の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える複数の９０°像回転光学系１６２ａを有する９０°像回転光学系アレイ１７０を備える。ここで、例えば、複数の９０°像回転光学系１６２ａのピッチとは、複数の９０°像回転光学系１６２ａの中心間距離である。ここで、中心とは、例えば、９０°像回転光学系１６２ａの上面視における中心、又は、９０°像回転光学系アレイ１７０の光出射面の法線方向から９０°像回転光学系アレイ１７０を見た場合における９０°像回転光学系１６２ａの中心である。
【０１５５】
［効果等］
以上説明したように、実施の形態４に係る半導体レーザ装置１００ｃは、例えば、半導体レーザ装置１００の構成おいて、複数の半導体発光素子１２１の代わりに、複数の増幅部１２１ａを有する半導体発光素子アレイ１９０を備える。
【０１５６】
このような構成によれば、複数の半導体発光素子１２１の位置調整（光学調整）をする場合と比較して、複数の増幅部１２１ａの相対位置が変わらないために、光学調整が簡便になる。
【０１５７】
また、例えば、実施の形態４に係る半導体レーザ装置１００ｃが備える外部共振器４００ａは、さらに、速軸コリメータレンズ１６３と波長分散素子１４２との間に、複数の増幅部１２１ａと等しいピッチで複数の９０°像回転光学系１６２ａを有する９０°像回転光学系アレイ１７０を備える。
【０１５８】
複数の増幅部１２１ａからは、互いに平行な光が出射される。そのため、９０°像回転光学系アレイ１７０が複数の増幅部１２１ａと等しいピッチで配列された、速軸コリメータレンズ１６３から出射された光の速軸方向と遅軸方向とを入れ替える複数の９０°像回転光学系１６２ａを有することで、複数の増幅部１２１ａから出射される光をそれぞれ、簡便な調整で複数の９０°像回転光学系１６２ａそれぞれに入射させることができる。
【０１５９】
（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の製造方法等について、各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態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。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本開示の半導体レーザ装置は、例えば、レーザ加工に用いられる加工装置の光源として利用される。
【符号の説明】
【０１６１】
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  半導体レーザ装置
１１０  ベース
１１１  主面
１２０、１２０ａ  半導体素子ユニット
１２１  半導体発光素子（増幅部）
１２１ａ  増幅部
１２２  サブマウント
１２３  第１ベースブロック
１２４  絶縁シート
１２５  第２ベースブロック
１３０  結合光学系
１４０、１４０ａ、１４０ｂ  合波部
１４１、１４１ａ、１４１ｂ  基台
１４２  波長分散素子
１４３、１４３ａ  押圧部
１４５、１４５ａ  凸部
１４６  コイルばね
１４７  溝部
１４８、１４８ａ  傾斜部
１５０  部分反射ミラー
１６０  光学ユニット
１６１  光学ホルダ
１６２、１６２ａ  ９０°像回転光学系
１６３  速軸コリメータレンズ
１７０  ９０°像回転光学系アレイ
１９０  半導体発光素子アレイ
２００、２０１、２０２、２０３  孔
２１０、２１１  ねじ
２１２  調整ねじ
２２０  接着剤
３００  光スポット
３１０  レーザ光
３２０  反射光
３３０  発光点
４００、４００ａ  外部共振器
【図１】
2020145291.tif 000003
【図２】
2020145291.tif 000004
【図３Ａ】
2020145291.tif 000005
【図３Ｂ】
2020145291.tif 000006
【図４】
2020145291.tif 000007
【図５】
2020145291.tif 000008
【図６】
2020145291.tif 000009
【図７】
2020145291.tif 000010
【図８Ａ】
2020145291.tif 000011
【図８Ｂ】
2020145291.tif 000012
【図９】
2020145291.tif 000013
【図１０】
2020145291.tif 000014
【図１１】
2020145291.tif 000015
【図１２】
2020145291.tif 000016
【図１３】
2020145291.tif 000017