(57)【要約】  レーザ装置は、それぞれがレーザ光を出力する複数の光源素子と、各前記レーザ光の光路に配置され、所定の波長帯域の光を選択的に透過する波長選択手段と、前記波長選択手段を透過した光が入力されるように配置され、前記入力された光のうちの一部を前記波長選択手段に向けて反射し、残りを透過する一部透過反射体と、を備え、前記波長選択手段が、各前記光源素子から出力された各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記一部透過反射体が、前記透過した各レーザ光の一部を反射し、前記波長選択手段が、前記反射した各レーザ光の一部を透過して、出力された前記各光源素子に戻すことによって、前記各光源素子が、前記波長選択手段の透過する波長帯域内の波長で優先的に発振する。
2017134911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがレーザ光を出力する複数の光源素子と、
各前記レーザ光の光路に配置され、所定の波長帯域の光を選択的に透過する波長選択手段と、
前記波長選択手段を透過した光が入力されるように配置され、前記入力された光のうちの一部を前記波長選択手段に向けて反射し、残りを透過する一部透過反射体と、
を備え、
前記波長選択手段が、各前記光源素子から出力された各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記一部透過反射体が、前記透過した各レーザ光の一部を反射し、前記波長選択手段が、前記反射した各レーザ光の一部を透過して、出力された前記各光源素子に戻すことによって、前記各光源素子が、前記波長選択手段の透過する波長帯域内の波長で優先的に発振する
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
それぞれがレーザ光を出力する複数の光源素子と、
各前記レーザ光が入力されるように配置され、前記入力された光のうちの一部を、前記各レーザ光の進行方向に対して角度を成す方向に反射して分岐し、残りを透過する一部分岐体と、
前記反射して分岐された各前記レーザ光の残りの光路に配置され、所定の波長帯域の光を選択的に透過する波長選択手段と、
前記波長選択手段を透過した光が入力されるように配置され、前記入力された光を前記波長選択手段に向けて反射する反射体と、
を備え、
前記一部分岐体が、各前記光源素子から出力された各レーザ光の一部を分岐し、前記波長選択手段が、前記分岐した各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記反射体が、前記透過した各レーザ光の一部を前記波長選択手段に向けて反射し、前記波長選択手段が、前記反射した各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記一部分岐体が、前記透過した各レーザ光の一部を反射して、出力された前記各光源素子に戻すことによって、前記各光源素子が、前記波長選択手段の透過する波長帯域内の波長で優先的に発振する
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
前記各光源素子が、所望の波長で優先的に発振するように、前記波長選択手段を回転させる回転機構をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記各光源素子はマルチモードレーザであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記各光源素子は半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記波長選択手段はバンドパスフィルタにより構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記波長選択手段は長波長パスフィルタと短波長パスフィルタとを組み合わせることにより構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記各レーザ光をコリメートするコリメートレンズをさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のレーザ装置。
【請求項９】
光ファイバと、前記各レーザ光を前記光ファイバに光学的に結合させる集光レンズとをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記光ファイバはマルチモードファイバであることを特徴とする請求項９に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
それぞれが互いに波長の異なるレーザ光を出力する複数の光源素子と、
各前記レーザ光のそれぞれの光路に配置され、それぞれが所定の波長帯域の光を選択的に透過する複数の波長選択手段と、
各前記波長選択手段を透過した光が入力されるようにそれぞれ配置され、各前記入力された光のうちの一部を前記各波長選択手段に向けて反射し、残りを透過する複数の一部透過反射体と、
各前記一部透過反射体の後段に配置され、前記各レーザ光を合波する波長合波手段と、
を備え、
前記各波長選択手段が、各前記光源素子から出力された各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記各一部透過反射体が、前記透過した各レーザ光の一部を反射し、前記各波長選択手段が、前記反射した各レーザ光の一部を透過して、出力された前記各光源素子に戻すことによって、前記各光源素子が、前記各波長選択手段の透過する波長帯域内の波長でそれぞれ優先的に発振する
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１２】
それぞれが互いに波長の異なるレーザ光を出力する複数の光源素子と、
各前記レーザ光が入力されるようにそれぞれ配置され、各前記入力された光のうちの一部を、前記各レーザ光の進行方向に対して角度を成す方向に反射して分岐し、残りを透過する複数の一部分岐体と、
各前記反射して分岐された各前記レーザ光の残りの光路にそれぞれ配置され、それぞれが所定の波長帯域の光を選択的に透過する複数の波長選択手段と、
各前記波長選択手段を透過した各光が入力されるようにそれぞれ配置され、各前記入力された光を前記各波長選択手段に向けて反射する複数の反射体と、
各前記一部分岐体の後段に配置され、前記各レーザ光を合波する波長合波手段と、
を備え、
前記各一部分岐体が、各前記光源素子から出力された各レーザ光の一部を分岐し、前記各波長選択手段が、各前記分岐した各レーザ光の一部を選択的に透過し、各前記反射体が、各前記透過した各レーザ光の一部を前記各波長選択手段に向けて反射し、前記各波長選択手段が、各前記反射した各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記各一部分岐体が、各前記透過した各レーザ光の一部を反射して、出力された前記各光源素子に戻すことによって、前記各光源素子が、前記各波長選択手段の透過する波長帯域内の波長でそれぞれ優先的に発振する
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１３】
前記各光源素子のレーザが、所望の波長で優先的に発振するように前記各波長選択手段をそれぞれ回転させる複数の回転機構をさらに備えることを特徴とする請求項１１または１２に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記各光源素子はマルチモードレーザであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記載のレーザ装置。
【請求項１５】
光ファイバと、前記波長合波手段により合波された前記各レーザ光を前記光ファイバに光学的に結合させるレンズとをさらに備えることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一つに記載のレーザ装置。
【請求項１６】
前記光ファイバはマルチモードファイバであることを特徴とする請求項１５に記載のレーザ装置。
【請求項１７】
前記波長合波手段は回折格子を備えることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一つに記載のレーザ装置。
【請求項１８】
前記波長合波手段は少なくとも１つの波長合波フィルタを備えることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一つに記載のレーザ装置。
【請求項１９】
それぞれが互いに波長の異なるレーザ光を出力する複数の光源モジュールと、
各前記レーザ光を合波する波長合波手段と、
複数の光源モジュールと前記波長合波手段との間に配置され、前記各レーザ光を前記波長合波手段に集光するレンズと、
前記波長合波手段の後段に配置された第１反射体と、
前記第１反射体の後段に配置された第２反射体と、
前記第１反射体と前記第２反射体との間に配置された利得媒体と、
を備え、
前記利得媒体は、前記各レーザ光により光励起されて発光し、
前記第１反射体は、前記各レーザ光を透過し、
前記第１反射体と前記第２反射体とは、前記利得媒体が発光する光を反射し、前記利得媒体が発光する光に対して光共振器を構成する
ことを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば加工用に用いられるレーザ装置として、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光を集光して対象物に照射する構成のレーザ装置が開発されている。このような構成のレーザ装置は、ＤＤＬ（Direct  Diode  Laser）とも呼ばれる。【０００３】
半導体レーザ素子などの光源素子のレーザ発振波長は、素子製造時に所望の波長に正確に制御することは困難である。しかしながら、レーザ装置においては、光源素子のレーザ発振波長を所望の波長に制御することが求められる場合がある。たとえば、レーザ装置の用途によっては、レーザ光に許容される波長範囲が狭かったり、使用上最適な波長範囲が異なったりする場合がある。また、複数の光源素子のそれぞれから出力された互いに波長の異なるレーザ光を合波してレーザ装置から出力する場合には、各光源素子のレーザ発振波長を所望の波長に制御する必要がある。【０００４】
特許文献１には、複数の半導体レーザ素子のそれぞれから出力された、互いに波長の異なるレーザ光を、波長合波素子としての回折格子で合波して出力するレーザ装置が開示されている。このレーザ装置では、各レーザ光の一部を半導体レーザ素子のそれぞれに帰還させるための外部共振器を構成する反射体が、回折格子の後段に設けられており、これにより各半導体レーザ素子のレーザ発振波長が所望の波長に固定（ロック）される。【０００５】
特許文献２には、外部共振器を構成する反射体として、所定の波長帯域の光を選択的に反射する体積ブラッググレーティング（ＶＢＧ：Volume  Bragg  Grating）を用いる構成が開示されている。この構成では、各半導体レーザ素子のレーザ発振波長はＶＢＧの反射波長にロックされる。【０００６】
また、特許文献３には、所定の波長帯域の光を選択的に透過するバンドパスフィルタを、半導体レーザ素子と、外部共振器を構成する一部透過反射体との間に配置し、バンドパスフィルタの透過波長において波長ロックを行う構成が開示されている。ここで、一部透過反射体とは、入力された光のうちの一部を透過し、残りを反射する機能を有する反射体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／０１１１８５０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１６／０１７２８２３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００１／００２６５７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、レーザ装置においては、光源素子のレーザ発振波長を所望の波長に制御することが求められる場合がある。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光源素子のレーザ発振波長を所望の波長に制御することが好適にできるレーザ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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るレーザ装置は、それぞれがレーザ光を出力する複数の光源素子と、各前記レーザ光の光路に配置され、所定の波長帯域の光を選択的に透過する波長選択手段と、前記波長選択手段を透過した光が入力されるように配置され、前記入力された光のうちの一部を前記波長選択手段に向けて反射し、残りを透過する一部透過反射体と、を備え、前記波長選択手段が、各前記光源素子から出力された各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記一部透過反射体が、前記透過した各レーザ光の一部を反射し、前記波長選択手段が、前記反射した各レーザ光の一部を透過して、出力された前記各光源素子に戻すことによって、前記各光源素子が、前記波長選択手段の透過する波長帯域内の波長で優先的に発振することを特徴とする。【００１１】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、それぞれがレーザ光を出力する複数の光源素子と、各前記レーザ光が入力されるように配置され、前記入力された光のうちの一部を、前記各レーザ光の進行方向に対して角度を成す方向に反射して分岐し、残りを透過する一部分岐体と、前記反射して分岐された各前記レーザ光の残りの光路に配置され、所定の波長帯域の光を選択的に透過する波長選択手段と、前記波長選択手段を透過した光が入力されるように配置され、前記入力された光を前記波長選択手段に向けて反射する反射体と、を備え、前記一部分岐体が、各前記光源素子から出力された各レーザ光の一部を分岐し、前記波長選択手段が、前記分岐した各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記反射体が、前記透過した各レーザ光の一部を前記波長選択手段に向けて反射し、前記波長選択手段が、前記反射した各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記一部分岐体が、前記透過した各レーザ光の一部を反射して、出力された前記各光源素子に戻すことによって、前記各光源素子が、前記波長選択手段の透過する波長帯域内の波長で優先的に発振することを特徴とする。【００１２】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記各光源素子が、所望の波長で優先的に発振するように、前記波長選択手段を回転させる回転機構をさらに備えることを特徴とする。【００１３】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記各光源素子はマルチモードレーザであることを特徴とする。【００１４】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記各光源素子は半導体レーザ素子であることを特徴とする。【００１５】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記波長選択手段はバンドパスフィルタにより構成されていることを特徴とする。【００１６】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記波長選択手段は長波長パスフィルタと短波長パスフィルタとを組み合わせることにより構成されていることを特徴とする。【００１７】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記各レーザ光をコリメートするコリメートレンズをさらに備えることを特徴とする。【００１８】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、光ファイバと、前記各レーザ光を前記光ファイバに光学的に結合させる集光レンズとをさらに備えることを特徴とする。【００１９】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記光ファイバはマルチモードファイバであることを特徴とする。【００２０】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、それぞれが互いに波長の異なるレーザ光を出力する複数の光源素子と、各前記レーザ光のそれぞれの光路に配置され、それぞれが所定の波長帯域の光を選択的に透過する複数の波長選択手段と、各前記波長選択手段を透過した光が入力されるようにそれぞれ配置され、各前記入力された光のうちの一部を前記各波長選択手段に向けて反射し、残りを透過する複数の一部透過反射体と、各前記一部透過反射体の後段に配置され、前記各レーザ光を合波する波長合波手段と、を備え、前記各波長選択手段が、各前記光源素子から出力された各レーザ光の一部を選択的に透過し、各前記一部透過反射体が、前記透過した各レーザ光の一部を反射し、前記各波長選択手段が、前記反射した各レーザ光の一部を透過して、出力された前記各光源素子に戻すことによって、前記各光源素子が、前記各波長選択手段の透過する波長帯域内の波長でそれぞれ優先的に発振することを特徴とする。【００２１】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、それぞれが互いに波長の異なるレーザ光を出力する複数の光源素子と、各前記レーザ光が入力されるようにそれぞれ配置され、各前記入力された光のうちの一部を、前記各レーザ光の進行方向に対して角度を成す方向に反射して分岐し、残りを透過する複数の一部分岐体と、各前記反射して分岐された各前記レーザ光の残りの光路にそれぞれ配置され、それぞれが所定の波長帯域の光を選択的に透過する複数の波長選択手段と、各前記波長選択手段を透過した各光が入力されるようにそれぞれ配置され、各前記入力された光を前記各波長選択手段に向けて反射する複数の反射体と、各前記一部分岐体の後段に配置され、前記各レーザ光を合波する波長合波手段と、を備え、前記各一部分岐体が、各前記光源素子から出力された各レーザ光の一部を分岐し、前記各波長選択手段が、各前記分岐した各レーザ光の一部を選択的に透過し、各前記反射体が、各前記透過した各レーザ光の一部を前記各波長選択手段に向けて反射し、前記各波長選択手段が、各前記反射した各レーザ光の一部を選択的に透過し、前記各一部分岐体が、各前記透過した各レーザ光の一部を反射して、出力された前記各光源素子に戻すことによって、前記各光源素子が、前記各波長選択手段の透過する波長帯域内の波長でそれぞれ優先的に発振することを特徴とする。【００２２】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記各光源素子が、所望の波長で優先的に発振するように前記各波長選択手段をそれぞれ回転させる複数の回転機構をさらに備えることを特徴とする。【００２３】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記各光源素子はマルチモードレーザであることを特徴とする。【００２４】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、光ファイバと、前記波長合波手段により合波された前記各レーザ光を前記光ファイバに光学的に結合させるレンズとをさらに備えることを特徴とする。【００２５】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記光ファイバはマルチモードファイバであることを特徴とする。【００２６】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記波長合波手段は回折格子を備えることを特徴とする。【００２７】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記波長合波手段は少なくとも１つの波長合波フィルタを備えることを特徴とする。【００２８】
本発明の一態様に係るレーザ装置は、それぞれが互いに波長の異なるレーザ光を出力する複数の光源モジュールと、各前記レーザ光を合波する波長合波手段と、複数の光源モジュールと前記波長合波手段との間に配置され、前記各レーザ光を前記波長合波手段に集光するレンズと、前記波長合波手段の後段に配置された第１反射体と、前記第１反射体の後段に配置された第２反射体と、前記第１反射体と前記第２反射体との間に配置された利得媒体と、を備え、前記利得媒体は、前記各レーザ光により光励起されて発光し、前記第１反射体は、前記各レーザ光を透過し、前記第１反射体と前記第２反射体とは、前記利得媒体が発光する光を反射し、前記利得媒体が発光する光に対して光共振器を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、光源素子のレーザ発振波長を所望の波長に制御することが好適にできるレーザ装置を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施形態１に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示すレーザ装置の主要部の模式的な構成図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に示すレーザ装置の主要部の模式的な構成図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１に示すレーザ装置における波長ロックの原理を説明する模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１に示すレーザ装置における波長ロックの原理を説明する模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施形態２に係るレーザ装置の主要部の模式的な構成図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施形態２に係るレーザ装置の主要部の模式的な構成図である。
【図５】図５は、図４Ａ、４Ｂに示すレーザ装置における波長ロックの原理を説明する模式図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施形態２の変形例に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施形態２の変形例に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図７】図７は、実施形態３に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図８】図８は、実施形態４に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施形態５に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施形態６に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図１０】図１０は、実施形態７に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図１１】図１１は、実施形態８に係るレーザ装置の波長合成モジュールの模式的な構成図である。
【図１２】図１２は、光ファイバ配置部の模式的な構成図である。
【図１３】図１３は、光ファイバ配置部の他の例の模式的な構成図である。
【図１４】図１４は、出力部の模式的な構成図である。
【図１５】図１５は、実施形態９に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施形態１０に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施形態１０に係るレーザ装置の模式的な構成図である。
【図１７】図１７は、アナモルフィック光学系を設ける構成の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、図面を参照して本発明に係るレーザ装置の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図中、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の直交座標系であるＸＹＺ座標系を適宜用いて方向を説明する。
【００３２】
(実施形態１)
図１は、実施形態１に係るレーザ装置の模式的な構成図である。レーザ装置１００は、筐体１と、載置台２と、６つのサブマウント３と、光源素子である６つの半導体レーザ素子４と、６つの第１シリンドリカルレンズ５と、６つの第２シリンドリカルレンズ６と、６つの反射ミラー７と、所定の波長帯域の光を選択的に透過する波長選択手段であるバンドパスフィルタ８と、一部透過反射体であるパーシャルミラー９と、第３シリンドリカルレンズ１０と、第４シリンドリカルレンズ１１と、光ファイバ１２と、光ファイバ載置台１３と、後述する回転機構と、を備えている。
【００３３】
筐体１は、レーザ装置１００の構成要素を収容する。載置台２は、筐体１内の底面に配置され、その表面に６つのテラス状の載置面２ａを有する。６つのサブマウント３は、それぞれ載置台２の載置面２ａに載置されている。
【００３４】
６つの半導体レーザ素子４は、いずれもマルチモードレーザであり、それぞれサブマウント３に載置されており、それぞれＸ方向にレーザ光を出力する。なお、各半導体レーザ素子４は、レーザ光の出力側の端面に低反射率膜が形成され、出力側の端面とは反対側の後端面には高反射率膜が形成されている。低反射率膜と高反射率膜とが光共振器を構成している。６つの第１シリンドリカルレンズ５は、それぞれ載置面２ａにおいて半導体レーザ素子４に対してＸ方向側に載置されている。６つの第２シリンドリカルレンズ６は、それぞれ載置面２ａにおいて第１シリンドリカルレンズ５に対してＸ方向側に載置されている。６つの反射ミラー７は、それぞれ載置面２ａにおいて第２シリンドリカルレンズ６に対してＸ方向側に載置されている。
【００３５】
バンドパスフィルタ８、パーシャルミラー９、第３シリンドリカルレンズ１０、第４シリンドリカルレンズ１１は、筐体１内において反射ミラー７に対してＹ方向側にこの順番で配置されている。光ファイバ１２は、マルチモードファイバであり、第４シリンドリカルレンズ１１のＹ方向側においてその一端部が筐体１内に挿入されており、光ファイバ載置台１３に載置されている。
【００３６】
図２Ａ、２Ｂは、レーザ装置１００の主要部の模式的な構成図である。図２Ａはレーザ装置１００をＺ方向に見た図であり、図２Ｂはレーザ装置１００をＺ方向と垂直の方向から見た図であって、説明のために半導体レーザ素子４から出力される光路に沿って各構成要素を配列するように図示している。また、図面の簡略化のため、半導体レーザ素子４、第１シリンドリカルレンズ５、第２シリンドリカルレンズ６、反射ミラー７はそれぞれ４つのみ図示している。
【００３７】
図２Ａ、２Ｂに示すように、各半導体レーザ素子４はそれぞれマルチモードレーザであり、後述する原理により波長ロックされたレーザ光Ｌ１を出力する。レーザ光の波長はたとえば９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲にあるが、特に限定はされない。各第１シリンドリカルレンズ５は各レーザ光Ｌ１をＺ方向においてコリメートする。各第２シリンドリカルレンズ６は各レーザ光Ｌ１をＹ方向においてコリメートする。これにより各レーザ光Ｌ１は略コリメート光となる。すなわち一組の第１シリンドリカルレンズ５と第２シリンドリカルレンズ６とがコリメートレンズとして機能する。各反射ミラー７は各レーザ光Ｌ１をＹ方向に反射する。ここで、図１、図２Ｂに示すように、６つの半導体レーザ素子４は載置台２によってＺ方向における位置が互いに異なるように配置される。したがって、或る半導体レーザ素子４から出力されるレーザ光Ｌ１は同じ載置面２ａに載置された反射ミラー７によって反射されるが、他の載置面２ａに載置された反射ミラー７とは干渉せずにバンドパスフィルタ８に到達する。
【００３８】
波長ロックのためのバンドパスフィルタ８、パーシャルミラー９は各レーザ光Ｌ１の光路に配置されている。バンドパスフィルタ８、パーシャルミラー９の機能については後に詳述する。第３シリンドリカルレンズ１０は、パーシャルミラー９から出力された各レーザ光Ｌ１をＺ方向において集光する。第４シリンドリカルレンズ１１は各レーザ光Ｌ１をＸ方向において集光し、光ファイバ１２に光学的に結合させる。すなわち一組の第３シリンドリカルレンズ１０と第４シリンドリカルレンズ１１とが集光レンズとして機能する。光ファイバ１２は各レーザ光Ｌ１を伝搬する。伝搬された各レーザ光Ｌ１は所望の用途（レーザ加工等）に使用される。
【００３９】
（実施形態１における波長ロックの原理）
図３Ａ、Ｂを参照して、実施形態１に係るレーザ装置１００における波長ロックの原理を説明する。まず図３Ａを参照して説明を行う。図３Ａ中、一組の第１シリンドリカルレンズ５と第２シリンドリカルレンズ６とをコリメートレンズ１４として示している。また、一組の第３シリンドリカルレンズ１０と第４シリンドリカルレンズ１１とをコリメートレンズ１６として示している。
【００４０】
半導体レーザ素子４は、出力波長スペクトルＳ１で示されるレーザ光Ｌ２を出力する。半導体レーザ素子４から出力されたレーザ光Ｌ２は、コリメートレンズ１４によってコリメートされ、バンドパスフィルタ８に入力する。バンドパスフィルタ８は、出力波長スペクトルＳ１と波長軸上で重なる透過波長スペクトルＳ２を有する。したがって、バンドパスフィルタ８は、レーザ光Ｌ２の一部であり、透過波長スペクトルＳ２と重なるレーザ光Ｌ３のみを選択的に透過する。パーシャルミラー９は、透過したレーザ光Ｌ３の一部をレーザ光Ｌ４として反射する。反射したレーザ光Ｌ４は再びバンドパスフィルタ８を透過して、コリメートレンズ１４により集光されて、出力された半導体レーザ素子４に戻ることによって帰還する。これにより、バンドパスフィルタ８とパーシャルミラー９とは波長選択性のある外部共振端として機能し、半導体レーザ素子４の低反射率膜と高反射率膜との組み合わせで複合共振器として機能する。その結果、半導体レーザ素子４は、バンドパスフィルタ８の透過する波長帯域内の波長で優先的に発振する。その結果、半導体レーザ素子４のレーザ発振波長はバンドパスフィルタ８の透過する波長帯域内の波長にロックされる。半導体レーザ素子４は波長ロックされたレーザ光Ｌ１を出力する。なお、出力波長スペクトルＳ３はレーザ光Ｌ１の出力スペクトルを示す。
【００４１】
図１、２Ａ、２Ｂにも示すように、レーザ装置１００では、６つの半導体レーザ素子４に対して共通のバンドパスフィルタ８とパーシャルミラー９とを用いているので、６つの半導体レーザ素子４に対して図３Ａで示す波長ロックが行われる。これにより、６つの半導体レーザ素子４のレーザ発振波長を一括して同じ波長にロックできる。
【００４２】
さらに、図３Ａに示すように、レーザ装置１００は、各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長が所望の波長にロックされるようにバンドパスフィルタ８を回転させる回転機構１５を備えている。回転機構１５は、図３Ｂに示すように、バンドパスフィルタ８を載置する回転台１５ａと、回転台１５ａをＺ軸に平行な軸回りに回転駆動させる駆動機構１５ｂとを備えている。駆動機構１５ｂは外部から入力される制御信号によって制御され、回転台１５ａを所望の角度だけ回転させる。
【００４３】
バンドパスフィルタ８を回転させると、バンドパスフィルタ８の光入射面の法線Ｎと、入射されるレーザ光Ｌ２との角度（入射角）θが変化するので、透過波長スペクトルＳ２も波長軸上で移動する。なお、透過波長スペクトルＳ２は、入射角θを大きくすると短波長側に移動し、入射角θを小さくすると長波長側に移動する。したがって、入射角θの調整によって、各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長を所望の波長にロックすることができ、かつロック波長を各半導体レーザ素子４のレーザ発振可能波長帯域のうち共通する帯域内で変更することができる。なお、ロック波長を変更しない場合には回転機構１５は削除してもよい。この場合、レーザ装置１００の組み立て時に、透過波長スペクトルＳ２のピーク波長が所望の波長になるように、バンドパスフィルタ８の角度を調整して固定すればよい。
【００４４】
なお、バンドパスフィルタ８の光入射面によってレーザ光Ｌ２の一部がレーザ光Ｌ５として反射して迷光となる場合があるので、レーザ光Ｌ５を処理する処理部をレーザ装置１００に設けることが好ましい。処理部は、たとえば、レーザ光Ｌ５を吸収してその光エネルギーを熱エネルギーへ変換処理する、公知の構成のものを用いることができる。
【００４５】
このレーザ装置１００では、各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長を所望の波長に一括してロック制御することが好適にできる。また、レーザ装置１００は、レーザ装置１００からバンドパスフィルタ８とパーシャルミラー９と回転機構１５とを削除した構成のレーザ装置に、バンドパスフィルタ８とパーシャルミラー９と回転機構１５とを追加実装するだけで構成でき、かつ追加実装前のレーザ装置におけるレーザ光の光路をほとんど変化させないので、実装におけるアラインメント作業が容易である。また、追加する構成要素の占める体積は比較的小さいので、レーザ装置１００の大型化は抑制される。なお、バンドパスフィルタ８の角度を変更するとレーザ光の光路がわずかにシフトする。コリメートレンズ１６を透過すると光路シフトは角度変化に変換されるが、殆ど悪影響はない程度である。特に、光ファイバ１２はマルチモードファイバであってコア径と開口数が大きいので、光路の変化による結合損失の増加は殆どない。さらに、バンドパスフィルタ８の厚さを薄くすることで、光路の変化を低減することができる。
【００４６】
また、バンドパスフィルタ８を誘電体多層膜で構成すれば、蒸着により作製が可能なので、一括製造による低コスト化が可能となる。また、バンドパスフィルタ８の透過波長帯域のピークにバラツキがあったとしても、バンドパスフィルタ８の角度調整でピークのバラツキを吸収することができるので、製造歩留まりが高くなる。また、バンドパスフィルタ８によって、各半導体レーザ素子４から出力されるＡＳＥ（Amplified  Spontaneous  Emission）光がカットされるので、意図しない波長の光が出力されることを防止できる。
【００４７】
なお、一部透過反射体として、パーシャルミラー９の替りに、光ファイバ１２の出力端を用い、当該出力端からの戻り光を利用してもよい。たとえば、光ファイバ１２の出力端に反射防止コートを設けない場合、ガラスと空気の境界で４％のフレネル反射が発生する。この反射光を活用して各半導体レーザ素子４へ光を帰還させてもよい。光ファイバ１２に誘電体多層膜コートを施すことにより、所望の反射率を実現することで戻り光の強度を調整してもよい。光ファイバの出力端を反射端として利用すると、パーシャルミラー９が不要になり、アライメントも容易になる。
【００４８】
なお、レーザ装置１００において、更に各半導体レーザ素子４からのレーザ光を偏波合成する手段を設けてもよい。たとえば、複数の半導体レーザ素子４からなるレーザ素子群からのレーザ光を一括で波長ロックし、偏波が直交する波長ロックされたレーザ素子群からのレーザ光を偏波合成してもよい。また、偏波が直交するレーザ素子群からのレーザ光を偏波合成してから、波長ロックが機能するように構成してもよい。
【００４９】
(実施形態２)
つぎに、実施形態２について説明する。実施形態２に係るレーザ装置も、実施形態１に係るレーザ装置１００と同様の、筐体、載置台、６つのサブマウント、６つの半導体レーザ素子、６つの第１シリンドリカルレンズ、６つの第２シリンドリカルレンズ、６つの反射ミラー、バンドパスフィルタ、第３シリンドリカルレンズ、第４シリンドリカルレンズ、光ファイバ、光ファイバ載置台、および回転機構を備えているが、さらに追加の構成要素を備えている。以下では実施形態２に係るレーザ装置のレーザ装置１００との主な相違点について説明する。
【００５０】
図４Ａ、４Ｂは、実施形態２に係るレーザ装置２００の主要部の模式的な構成図である。図４Ａはレーザ装置２００をＺ方向に見た図であり、図４Ｂはレーザ装置２００をＺ方向と垂直の方向から見た図であって、説明のために半導体レーザ素子４から出力される光路に沿って各構成要素を配列するように図示している。また、図面の簡略化のため、半導体レーザ素子４、第１シリンドリカルレンズ５、第２シリンドリカルレンズ６、反射ミラー７はそれぞれ４つのみ図示している。
【００５１】
図４Ａ、４Ｂに示すように、レーザ装置２００は、レーザ装置１００への追加構成要素として、一部分岐体であるタップミラー２１、反射体である反射ミラー２２、および迷光処理部２３を備える。
【００５２】
各半導体レーザ素子４は後述する原理により波長ロックされたレーザ光Ｌ１を出力する。各第１シリンドリカルレンズ５、各第２シリンドリカルレンズ６により各レーザ光Ｌ１は略コリメート光となる。各反射ミラー７は各レーザ光Ｌ１をＹ方向に反射する。ここで、図４Ｂに示すように、或る半導体レーザ素子４から出力されるレーザ光Ｌ１は同じ載置面２ａ（図１参照）に載置された反射ミラー７によって反射されるが、他の載置面２ａに載置された反射ミラー７とは干渉せずにタップミラー２１に到達する。
【００５３】
波長ロックのためのタップミラー２１、バンドパスフィルタ８、反射ミラー２２のうち、タップミラー２１は、各レーザ光Ｌ１の光路に配置されている。タップミラー２１は、各レーザ光Ｌ１のうちの一部を、進行方向に対して角度を成す方向（本実施形態２では進行方向に直角の−Ｘ方向）に反射して分岐し、残りを透過する。バンドパスフィルタ８、反射ミラー２２は、タップミラー２１に対して、タップミラー２１が各レーザ光Ｌ１のうちの一部を反射する方向（本実施形態２では−Ｘ方向）にこの順で配置されている。迷光処理部２３はタップミラー２１を挟んでバンドパスフィルタ８の反対側に配置されている。第３シリンドリカルレンズ１０、第４シリンドリカルレンズ１１は集光レンズとして各レーザ光Ｌ１を光ファイバ１２に光学的に結合させる。光ファイバ１２は各レーザ光Ｌ１を伝搬する。伝搬された各レーザ光Ｌ１は所望の用途に使用される。
【００５４】
（実施形態２における波長ロックの原理）
図５および図３Ａを参照して、実施形態２に係るレーザ装置２００における波長ロックの原理を説明する。図５中、第３シリンドリカルレンズ１０と第４シリンドリカルレンズ１１とを集光レンズ２４として示している。
【００５５】
半導体レーザ素子４は、出力波長スペクトルＳ１（図３Ａ参照）で示されるレーザ光Ｌ２を出力する。半導体レーザ素子４から出力されたレーザ光Ｌ２は、コリメートレンズ１４によってコリメートされ、タップミラー２１に入力する。タップミラー２１は、レーザ光Ｌ２のうちの一部をレーザ光Ｌ６としてバンドパスフィルタ８に向けて反射して分岐し、残りを透過する。バンドパスフィルタ８は、出力波長スペクトルＳ１と波長軸上で重なる透過波長スペクトルＳ２を有する。したがって、バンドパスフィルタ８は、レーザ光Ｌ６の一部であり、透過波長スペクトルＳ２と重なるレーザ光Ｌ７のみを選択的に透過する。反射ミラー２２は、透過したレーザ光Ｌ７が入力され、これをレーザ光Ｌ８としてバンドパスフィルタ８に向けて反射する。反射したレーザ光Ｌ８は再びバンドパスフィルタ８を選択的に透過してタップミラー２１に到達する。タップミラー２１は、レーザ光Ｌ２のうちの一部をレーザ光Ｌ９としてコリメートレンズ１４に向けて反射して分岐し、残りをレーザ光Ｌ１０として透過する。レーザ光Ｌ９は、コリメートレンズ１４により集光されて、出力された半導体レーザ素子４に帰還する。このように、バンドパスフィルタ８と反射ミラー２２とは波長選択性のある外部共振端として機能し、半導体レーザ素子４のレーザ発振波長はバンドパスフィルタ８の透過する波長帯域内の波長にロックされる。半導体レーザ素子４は波長ロックされたレーザ光Ｌ１を出力する。
【００５６】
図４Ａ、４Ｂにも示すように、レーザ装置２００では、６つの半導体レーザ素子４に対して共通のバンドパスフィルタ８と反射ミラー２２とを用いているので、６つの半導体レーザ素子４のレーザ発振波長を一括して同じ波長にロックできる。
【００５７】
さらに、図５に示すように、レーザ装置２００も、バンドパスフィルタ８を回転させる回転機構１５を備えている。これにより、各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長を所望の波長にロックすることができ、かつロック波長を各半導体レーザ素子４のレーザ発振可能波長帯域のうち共通する帯域内で変更することができる。なお、ロック波長を変更しない場合には回転機構１５は削除してもよい。
【００５８】
なお、迷光処理部２３は、タップミラー２１を透過したレーザ光Ｌ１０が迷光とならないように処理する。
【００５９】
このレーザ装置２００では、各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長を所望の波長に一括してロック制御することが好適にできる。また、レーザ装置２００は、レーザ装置２００からタップミラー２１とバンドパスフィルタ８と反射ミラー２２と回転機構１５とを削除した構成のレーザ装置に、タップミラー２１とバンドパスフィルタ８と反射ミラー２２と回転機構１５とを追加実装するだけで構成でき、かつ追加実装前のレーザ装置におけるレーザ光の光路をほとんど変化させないので、実装におけるアラインメント作業が容易である。また、追加する構成要素の占める体積は比較的小さいので、レーザ装置２００の大型化は抑制される。特に、レーザ装置２００では、タップミラー２１によりレーザ光Ｌ１の一部をその光路の外部に引き出して、バンドパスフィルタ８と反射ミラー２２とで波長ロックするようにしている。したがって、レーザ光Ｌ１の光路に配置する構成要素はタップミラー２１だけでよいので、コリメートレンズ１４と集光レンズ２４との距離が小さくても追加実装が容易である。また、レーザ装置２００では、迷光となりうるレーザ光Ｌ１０の出力方向をレーザ光Ｌ１の光路と直角方向にできるので、迷光処理部２３を配置するスペースを大きくできるため、迷光処理が容易である。
【００６０】
なお、実施形態２では、バンドパスフィルタ８と反射ミラー２２とをタップミラー２１に対して−Ｘ方向に配置しているが、＋Ｘ方向に配置してもよい。また、図６Ａ、６Ｂに示す実施形態２の変形例に係るレーザ装置２００Ａのように、バンドパスフィルタ８と反射ミラー２２とをタップミラー２１に対して−Ｚ方向に配置してもよいし、＋Ｚ方向に配置してもよい。
【００６１】
なお、実施形態１と２のレーザ装置１００と２００において、偏波合成手段を内部に設けてもよい。各偏波のレーザ光を一括で波長ロックしてから偏波合成してもよいし、偏波合成してから波長ロックが機能するように構成してもよい。
【００６２】
（実施形態３）
図７は、実施形態３に係るレーザ装置の模式的な構成図である。レーザ装置３００は、４つのレーザモジュール３１と、レンズ３２と、波長合波手段である透過型の回折格子３３と、レンズ３４と、マルチモードファイバである光ファイバ３５と、を備えている。
【００６３】
各レーザモジュール３１は、半導体レーザ素子４、第１シリンドリカルレンズ５、第２シリンドリカルレンズ６、バンドパスフィルタ８、パーシャルミラー９、および回転機構１５を備えている。これにより、各レーザモジュール３１において、バンドパスフィルタ８が、各半導体レーザ素子４から出力された各レーザ光の一部を選択的に透過し、各パーシャルミラー９が、透過した各レーザ光の一部を反射し、各バンドパスフィルタ８が、反射した各レーザ光の一部を透過して、各半導体レーザ素子４に帰還させることによって、各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長が、各バンドパスフィルタ８の透過する波長帯域内の波長にそれぞれロックされる。すなわち、各レーザモジュール３１では実施形態１と同様の原理で波長ロックが実現される。
【００６４】
ただし、レーザ装置３００においては、各半導体レーザ素子４は、互いに波長の異なるレーザ光を出力する。各バンドパスフィルタ８が選択的に透過する波長帯域も、対応する半導体レーザ素子４の出力するレーザ光の波長に対応させてある。これにより、各レーザモジュール３１は、互いに波長が異なるλ１、λ２、λ３、λ４（λ１＞λ２＞λ３＞λ４）であるレーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を出力する。ここで、図７に示すように、レーザモジュール３１の配列する方向をＸ軸とする。各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４はＸ軸と垂直な方向に進行するが、それぞれの光路のＸ座標をＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４とする。Ｘ１、Ｘ２＞０、Ｘ３、Ｘ４＜０とする。
【００６５】
レンズ３２は焦点距離がｆであり、光軸がＸ軸と垂直であり、かつＸ座標がゼロとなるように各パーシャルミラー９の後段に配置されている。レンズ３２は各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を回折格子３３に集光する。回折格子３３は各パーシャルミラー９の後段かつレンズ３２の後段に配置されており、各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を回折する。
【００６６】
ここで、回折格子３３に集光する波長λ１のレーザ光Ｌ３１とレンズ３２の光軸との成す角度をβ１とすると、β１＝ａｔａｎ（Ｘ１／ｆ）である。同様に、波長λｎ（ｎ＝２、３、４）のレーザ光とレンズ３２の光軸との成す角度をβｎとすると、βｎ＝ａｔａｎ（Ｘｎ／ｆ）である。そして、レンズ３２の光軸と回折格子３３の主面の法線との成す角度をα０、回折格子３３のピッチをΛ、回折格子３３からの回折角をγ、回折の次数を１として、
ｓｉｎ（α０＋βｎ）−ｓｉｎγ
＝ｓｉｎ（α０＋ａｔａｎ（Ｘｎ／ｆ））−ｓｉｎγ＝λｎ／Λ
が成立するように各レーザモジュール３１のレーザ発振波長と各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４の光路の位置を調整することにより、各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４の一次回折光の回折角がいずれもγとなる。したがって、レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４は回折格子３３によって波長合波される。レンズ３４は合波されたレーザ光Ｌ３５を光ファイバ３５に光学的に結合させる。
【００６７】
このレーザ装置３００では、各レーザモジュール３１において各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長が正確に所望の波長にロックされる。具体的には、各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４の波長λ１、λ２、λ３、λ４は精密に（たとえば０．２ｎｍの範囲で）この波長に制御される。その結果、各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４の波長がずれてしまって回折格子３３によってレーザ光Ｌ３６のように回折されてしまい、光ファイバ３５に結合しないことが防止される。すなわち、このレーザ装置３００では、異なるレーザ発振波長に制御された各半導体レーザ素子４からの各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を波長合波することが好適にできる。
【００６８】
また、このレーザ装置３００は、クロストークによって各半導体レーザ素子４に対して本来帰還すべき波長とは異なる波長のレーザ光が帰還し、意図しない波長でロックされることが防止される。なお、意図しないロック波長となった場合、そのレーザ光は回折格子３３によって合波されないので問題となる。なお、特許文献１では、このようなクロストークによる意図しないロック波長となることを抑制するために、アパーチャを備えるロッキングアームを設けているが、この場合、所望の波長のレーザ光のみをアパーチャに透過させようとすると、ロッキングアームが長くなり、光学系が大型化するので、小型化には適さないものとなる。
【００６９】
（実施形態４）
図８は、実施形態４に係るレーザ装置の模式的な構成図である。レーザ装置４００は、４つのレーザモジュール３１と、４つのレンズ４１と、波長合波手段である波長合波器４２と、レンズ４３と、マルチモードファイバである光ファイバ４４と、を備えている。
【００７０】
各レーザモジュール３１は、実施形態１と同様の原理で波長ロックが実現され、互いに波長が異なるλ１、λ２、λ３、λ４であるレーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を出力する。各レンズ４１は各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を略コリメートする。
【００７１】
波長合波器４２は、短波長パスフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを備える。短波長パスフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、所定の波長よりも短波長の光を低損失で透過し、長波長の光を低損失で反射させるフィルタである。短波長パスフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、波長合波フィルタとして、各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を順番に合波する。具体的には、短波長パスフィルタ４２ａは、レーザ光Ｌ３１を透過させてレーザ光Ｌ３２を反射させることによりレーザ光Ｌ３１とＬ３２とを合波する。スペクトルＳ３１、Ｓ３２はそれぞれレーザ光Ｌ３１、Ｌ３２のスペクトルを示している。つづいて、短波長パスフィルタ４２ｂは、レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２を透過させてレーザ光Ｌ３３を反射させることによりレーザ光Ｌ３１、Ｌ３２とＬ３３を合波する。スペクトルＳ３３はレーザ光Ｌ３３のスペクトルを示している。短波長パスフィルタ４２ｃは、レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３を透過させてレーザ光Ｌ３４を反射させることによりレーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を合波する。スペクトルＳ３４はレーザ光Ｌ３４のスペクトルを示している。
【００７２】
このように波長合波器４２により合波されてレーザ光Ｌ４１が生成する。レンズ４３は、レーザ光Ｌ４１を集光して光ファイバ４４に光学的に結合させる。
【００７３】
このレーザ装置４００では、各レーザモジュール３１において各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長が正確に所望の波長にロックされる。具体的には、各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４の波長λ１、λ２、λ３、λ４は精密に（たとえば０．２ｎｍの範囲で）この波長に制御される。その結果、各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４の波長がずれてしまって短波長パスフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃのいずれかによって過剰な損失を受けることが防止される。さらには、回転機構１５によって各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４の波長を変更することができるので、各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４の波長間隔をより狭くしたり広くしたりすることもできる。また、このレーザ装置４００では、異なるレーザ発振波長に制御された各レーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を波長合波することが好適にできる。
【００７４】
なお、レーザ装置４００では、４つのレーザ光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４を合波するために、波長合波器４２は３つの波長合成フィルタ（短波長パスフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を備えているが、２つのレーザ光を合波するためには波長合波器は１つでよい。すなわち、複数のレーザ光を合波するためには波長合波器は少なくとも１つの波長合波フィルタを備える必要がある。また、波長合波フィルタとして短波長パスフィルタの代わりに長波長パスフィルタやバンドパスフィルタを用いてもよい。なお、実施形態３、４のレーザ装置３００、４００において、レーザモジュール３１の代わりに、半導体レーザ素子４、第１シリンドリカルレンズ５、第２シリンドリカルレンズ６、タップミラー２１、バンドパスフィルタ８、反射ミラー２２および回転機構１５を備え、実施形態２と同様の原理で波長ロックを実現するように構成されたレーザモジュールを用いてもよい。これにより、各レーザモジュールにおいて、各タップミラー２１が、各半導体レーザ素子４から出力された各レーザ光の一部を分岐し、各バンドパスフィルタ８が、分岐した各レーザ光の一部を選択的に透過し、各反射ミラー２２が、透過した各レーザ光の一部を各バンドパスフィルタ８に向けて反射し、各バンドパスフィルタ８が、反射した各レーザ光の一部を選択的に透過し、各タップミラー２１が、透過した各レーザ光の一部を反射して、出力された各半導体レーザ素子４に戻すことによって、各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長が、各バンドパスフィルタ８の透過する波長帯域内の波長にそれぞれロックされる。すなわち、各レーザモジュールでは実施形態２と同様の原理で波長ロックが実現される。
【００７５】
（実施形態５、６）
図９Ａ、９Ｂは、実施形態５、６に係るレーザ装置の模式的な構成図である。図９Ａは実施形態５に係るレーザ装置５００を示し、図９Ｂは実施形態６に係るレーザ装置６００を示している。
【００７６】
はじめに、レーザ装置５００について説明する。レーザ装置５００は、複数（本実施形態では３以上）のレーザモジュール３１と、波長合波手段である波長合波器５１と、光分岐器５２と、パワーモニタを備える制御器５３と、を備えている。
【００７７】
各レーザモジュール３１は、波長が互いに異なるレーザ光Ｌ１を出力する。波長合波器５１は、たとえば実施形態４の波長合波器４２と同様に複数の短波長パスフィルタで構成されており、各レーザ光Ｌ１を合波してレーザ光Ｌ５１として出力する。光分岐器５２はたとえばタップミラーで構成されており、レーザ光Ｌ５１の一部をレーザ光Ｌ５２として反射して分岐し、残りをレーザ光Ｌ５３として透過する。なお、波長合波器５１は、たとえば回折格子を利用してもよい。
【００７８】
制御器５３は、光電素子とＡ／Ｄ変換器とマイクロコンピュータとを備えている。光電素子は、たとえばフォトダイオードであり、レーザ光Ｌ５２を受光してそのパワーに応じた電流信号をＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器はアナログ信号である電流信号をデジタル信号に変換してマイクロコンピュータに出力する。マイクロコンピュータは、入力されたデジタル信号と、内部に記憶されたプログラムおよびデータと、を用いて所定の演算処理を行い、生成した制御信号を各レーザモジュール３１の回転機構１５に出力する。各回転機構１５は制御信号に応じて回転し、これに伴って各バンドパスフィルタ８も回転する。各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長は各バンドパスフィルタ８の透過波長帯域に応じた波長となる。
【００７９】
レーザ装置５００では、制御器５３は、受光するレーザ光Ｌ５２のパワーが最大になるように各回転機構１５に制御信号を出力する。これにより、レーザ装置５００では、各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長は、出力されるレーザ光Ｌ５３のパワーが最大となるようにフィードバック制御される。
【００８０】
つぎに、レーザ装置６００について説明する。レーザ装置６００は、複数（本実施形態では３以上）のレーザモジュール３１と、波長合波手段である波長合波器６１と、光分岐器６２と、スペクトルモニタを備える制御器６３と、を備えている。
【００８１】
各レーザモジュール３１は、波長が互いに異なるレーザ光Ｌ１を出力する。波長合波器６１は、たとえば波長合波器４２と同様に複数の短波長パスフィルタで構成されており、各レーザ光Ｌ１を合波してレーザ光Ｌ６１として出力する。光分岐器６２はたとえばタップミラーで構成されており、レーザ光Ｌ６１の一部をレーザ光Ｌ６２として反射して分岐し、残りをレーザ光Ｌ６３として透過する。なお、波長合波器５１は、たとえば回折格子を利用してもよい。
【００８２】
制御器６３は、スペクトルモニタとマイクロコンピュータとを備えている。スペクトルモニタは、レーザ光Ｌ６２を受光してそのスペクトル波形の情報を取得するように構成されている。このスペクトル波形は、各レーザ光Ｌ１の波長の情報を含むものである。スペクトルモニタは、スペクトル波形の情報を含むデータ信号をマイクロコンピュータに出力する。マイクロコンピュータは、入力されたデータ信号と、内部に記憶されたプログラムおよびデータと、を用いて所定の演算処理を行い、生成した制御信号を各レーザモジュール３１の回転機構１５に出力する。各回転機構１５は制御信号に応じて回転し、これに伴って各バンドパスフィルタ８も回転する。各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長は各バンドパスフィルタ８の透過波長帯域に応じた波長となる。
【００８３】
レーザ装置６００では、制御器６３は、各レーザ光Ｌ１の波長が所望のレーザ発振波長になるように各回転機構１５に制御信号を出力する。これにより、レーザ装置６００では、各半導体レーザ素子４のレーザ発振波長は、所望の波長になるようにフィードバック制御される。
【００８４】
なお、上記実施形態３〜６では、各レーザモジュール３１を、実施形態１と同様の原理で波長ロックが実現されるように構成したが、実施形態２と同様の原理で波長ロックが実現されるように構成してもよい。この場合、各レーザモジュールは、パーシャルミラーを備えず、タップミラーとバンドパスフィルタと反射ミラーとを備える構成にする。
【００８５】
（実施形態７）
図１０は、実施形態７に係るレーザ装置の模式的な構成図である。実施形態７に係るレーザ装置７００は、光源モジュールである４つのレーザモジュール７１０と、４つの光ファイバ７２０と、波長合成モジュール７３０と、を備える。
【００８６】
各レーザモジュール７１０は、半導体レーザ素子４と同様の構成の４つの半導体レーザ素子７１１ａおよび４つの半導体レーザ素子７１１ｂと、８つのコリメートレンズ７１２と、８つの反射ミラー７１３と、反射ミラー７１４と、偏波コンバイナ７１５と、集光レンズ７１６とを備える。
【００８７】
まず、レーザモジュール７１０に着目して説明する。４つの半導体レーザ素子７１１ａは互いに同一波長、同一方向の直線偏波のレーザ光Ｌ７１ａをそれぞれ出力する。４つの半導体レーザ素子７１１ｂは互いに同一波長、同一方向の直線偏波のレーザ光Ｌ７１ｂをそれぞれ出力する。各コリメートレンズ７１２は各レーザ光Ｌ７１ａ、各レーザ光Ｌ７１ｂを略コリメートする。各反射ミラー７１３は各レーザ光Ｌ７１ａ、各レーザ光Ｌ７１ｂを同一方向に反射する。ここで、実施形態１の場合と同様に、各半導体レーザ素子７１１ａは互いに高さが異なるように配置されており、各半導体レーザ素子７１１ｂは互いに高さが異なるように配置されているので、反射された各レーザ光Ｌ７１ａ、各レーザ光Ｌ７１ｂは反射された反射ミラー７１３以外の反射ミラー７１３に干渉しないようになっている。
【００８８】
各レーザ光Ｌ７１ａは偏波コンバイナ７１５に入力される。各レーザ光Ｌ７１ｂは反射ミラー７１４で反射されて偏波コンバイナ７１５に入力される。偏波コンバイナ７１５は各レーザ光Ｌ７１ａ、各レーザ光Ｌ７１ｂを偏波合成してレーザ光Ｌ７２として出力する。集光レンズ７１６はレーザ光Ｌ７２を光ファイバ７２０に光学的に結合させ、レーザモジュール７１０から出力する。
【００８９】
ここで、各レーザモジュール７１０から出力されるレーザ光は互いに波長が異なるので、区別のためにレーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５とする。各光ファイバ７２０は各レーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５を波長合成モジュール７３０に伝送する。
【００９０】
波長合成モジュール７３０は、筐体７３１と、光ファイバ配置部７３２と、集光レンズ７３３と、波長合波手段である透過型の回折格子７３４と、パーシャルミラー７３５と、アラインメントミラー７３６と、集光レンズ７３７と、出力部７３８と、遮光蓋７３９と、出力光ファイバ７４０と、光吸収層７４１と、を備える。
【００９１】
筐体７３１は、波長合成モジュール７３０の構成要素を収容する。また、波長合成モジュール７３０には、各光ファイバ７２０における各レーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５の出力側の先端が導入されている。光ファイバ配置部７３２は、導入された各光ファイバ７２０を互いに平行になるようにアレイ状に配列するものである。
【００９２】
集光レンズ７３３は、各レーザモジュール７１０と回折格子７３４との間に配置されており、各光ファイバ７２０から出力された各レーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５を回折格子７３４に集光する。
【００９３】
ここで、実施形態３の場合と同様に、集光レンズ７３３の光軸と回折格子７３４の主面の法線との成す角度、回折格子７３４のピッチ、ならびに各レーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５の波長（レーザ発振波長）および光路の位置関係が調整されており、各レーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５の一次回折光の回折角が一致する。したがって、レーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５は回折格子７３４によって合波され、レーザ光Ｌ７６となる。
【００９４】
パーシャルミラー７３５は、レーザ光Ｌ７６が垂直反射するように配置されており、レーザ光Ｌ７６の一部を回折格子７３４に反射する。反射したレーザ光は光の相反性により回折格子７３４によってレーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５の波長成分にそれぞれ分光され、出力されたレーザモジュール７１０の半導体レーザ素子７１１ａおよび７１１ｂに帰還する。たとえば、レーザ光Ｌ７２の波長成分に分光された、反射したレーザ光は、レーザ光Ｌ７２を出力した半導体レーザ素子７１１ａおよび７１１ｂに帰還する。これにより、パーシャルミラー７３５は、半導体レーザ素子７１１ａおよび７１１ｂの高反射率膜との組み合わせで外部共振端として機能する。その結果、半導体レーザ素子７１１ａおよび７１１ｂのレーザ発振波長は、反射して帰還してきたレーザ光の波長にロックされる。これによりレーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５の波長もロックされ、波長が安定する。
【００９５】
アラインメントミラー７３６は、パーシャルミラー７３５から出力されたレーザ光Ｌ７６を集光レンズ７３７側に反射する。集光レンズ７３７は、出力部７３８を介してレーザ光Ｌ７６を集光し、出力光ファイバ７４０に光学的に結合させる。出力光ファイバ７４０は、マルチモードファイバであり、合波された高パワーのレーザ光Ｌ７６を出力する。
【００９６】
なお、遮光蓋７３９は迷光等の余計な光が外部に出力されることを防止するために設けられている。また、光吸収層７４１は、筐体７３１の内面に設けられ、光吸収性の表面処理が施された層またはメッキ層である。光吸収層７４１は、迷光等の余計な光を吸収することによって、意図しない場所での発熱を防止する。
【００９７】
このレーザ装置７００では、波長ロックのためのパーシャルミラー７３５と、レーザ光Ｌ７６の出力光ファイバ７４０への光路のアラインメントのためのアラインメントミラー７３６と、を別個に備えるので、波長ロックを好適に実現しつつ、光路のアラインメントを容易に実施でき、組み立てが容易である。
【００９８】
（実施形態８）
つぎに、実施形態８に係るレーザ装置について説明する。実施形態８に係るレーザ装置は、実施形態７に係るレーザ装置とは波長合成モジュールの構成のみが異なるので、以下では波長合成モジュールの構成について説明する。
【００９９】
図１１は、実施形態８に係るレーザ装置の波長合成モジュールの模式的な構成図である。この波長合成モジュール８３０は、実施形態７に係るレーザ装置７００の波長合成モジュール７３０の構成において、集光レンズ７３７を削除し、コリメートレンズ８３１、第１反射体である反射ミラー８３２、利得媒体８３３、第２反射体である反射ミラー８３４、集光レンズ８３５を追加した構成を有する。以下では追加した構成について主に説明する。なお、本実施形態８の構成では、コリメートレンズ８３１を追加しているが、必須の要素ではないので、追加しない構成としてもよい。
【０１００】
コリメートレンズ８３１は、回折格子７３４の後段に配置されている。反射ミラー８３２は、コリメートレンズ８３１の後段に配置されている。反射ミラー８３４は、反射ミラー８３２の後段に配置されている。利得媒体８３３は、反射ミラー８３２と反射ミラー８３４との間に配置されている。集光レンズ８３５は、反射ミラー８３４の後段に配置されている。
【０１０１】
コリメートレンズ８３１は、アラインメントミラー７３６で反射されたレーザ光Ｌ７６を略コリメート光として反射ミラー８３２に出力する。反射ミラー８３２は、レーザ光Ｌ７６を透過する。
【０１０２】
利得媒体８３３は、レーザ光Ｌ７６により光励起されて発光する特性を有している。そして、反射ミラー８３２と反射ミラー８３４とは、利得媒体８３３が発光する光を反射し、利得媒体８３３が発光する光に対して光共振器を構成する。その結果、利得媒体８３３が発光する光がレーザ発振し、これにより生成されたレーザ光Ｌ８１が反射ミラー８３４から集光レンズ８３５側に出力する。
【０１０３】
つづいて、集光レンズ８３５は、出力部７３８を介してレーザ光Ｌ８１を集光し、出力光ファイバ７４０に光学的に結合させる。出力光ファイバ７４０は、レーザ光Ｌ８１を出力する。
【０１０４】
ここで、レーザ光Ｌ８１をレーザ発振させるためのレーザ光Ｌ７６、反射ミラー８３２、利得媒体８３３、反射ミラー８３４の特性について例示する。レーザ光Ｌ７６は、レーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５が合波されたものであるが、レーザ光Ｌ７２、Ｌ７３、Ｌ７４、Ｌ７５の波長はたとえば９４０ｎｍ付近である９００ｎｍ〜９８０ｎｍの範囲にある。この場合、反射ミラー８３２は９００ｎｍ〜９８０ｎｍの波長範囲の光を透過する特性とする。また、利得媒体８３３は、たとえばセラミックに形成したＹｂ：ＹＡＧロッドである。この場合、利得媒体８３３はレーザ光Ｌ７６により光励起されて波長１０３０ｎｍを含む波長帯で発光する。
【０１０５】
さらに、上記の場合、反射ミラー８３２は、１０３０ｎｍの波長の光を９５％以上の反射率で反射する特性とする。また、反射ミラー８３４は、１０３０ｎｍの波長の光を１０％程度の反射率で反射し、９００ｎｍ〜９８０ｎｍの波長範囲の光を透過するとする。これにより、レーザ光Ｌ８１は１０３０ｎｍの波長でレーザ発振する。なお、反射ミラー８３４は、１０３０ｎｍの波長の光および９００ｎｍ〜９８０ｎｍの波長範囲の光を１０％程度の反射率で反射し、残りを透過するような波長依存性の無い反射率を有するものでもよい。
【０１０６】
実施形態８に係るレーザ装置では、合波された高パワーのレーザ光Ｌ７６で光励起した利得媒体８３３と反射ミラー８３２、８３４が構成する光共振器により、高パワーのレーザ光Ｌ８１を出力することができる。
【０１０７】
なお、上記実施形態７、８では、レーザモジュール７１０の数は４つであるが、レーザモジュール７１０の数は複数であれば特に限定されない。
【０１０８】
（光ファイバ配置部の構成例）
つぎに、実施形態７、８に係るレーザ装置に用いることが可能な光ファイバ配置部の構成例について説明する。図１２は、光ファイバ配置部の模式的な構成図である。光ファイバ配置部７３２は、基部７３２ａと抑え部７３２ｂとを備えている。なお、図１２では、レーザモジュール７１０の数は６つであり、これに対応して光ファイバ７２０も６本ある場合を示している。
【０１０９】
基部７３２ａは、空冷や水冷などの冷却構造を備えている。抑え部７３２ｂは、基部７３２ａの上面に配設される。抑え部７３２ｂの底面には、複数のＶ溝７３２ｂａがアレイ状に形成されている。各光ファイバ７２０は、レーザ光の出力側において、被覆７２０ａが除去されてガラス部７２０ｂが露出している。各光ファイバ７２０は、露出したガラス部７２０ｂにおいて、抑え部７３２ｂの各Ｖ溝７３２ｂａと基部７３２ａの上面とで挟持され、抑え部７３２ｂと基部７３２ａとが接着剤で接着されることにより固定される。
【０１１０】
また、抑え部７３２ｂの前面７３２ｂｂには、高反射率膜が形成されており、かつ後述するように所定の方向に傾斜している。
【０１１１】
各光ファイバ７２０は、被覆７２０ａが除去されてガラス部７２０ｂが露出していることにより、クラッドモードのレーザ光が漏洩し、光ファイバ配置部７３２を加熱させる。しかし、基部７３２ａが冷却構造を備えているので、光ファイバ配置部７３２の過度の温度上昇は防止される。
【０１１２】
また、実施形態７で説明したように、パーシャルミラー７３５によってレーザ光の一部が戻り光としてレーザモジュール７１０に帰還する。このとき、戻り光が光ファイバ７２０に結合せず、光ファイバ７２０の周囲に位置する光ファイバ配置部７３２の前面７３２ｂｂに到達する場合がある。しかし、このような戻り光は、前面７３２ｂｂに高反射率膜が形成され、かつ傾斜していることにより、各光ファイバ７２０の延伸方向とは垂直方向に反射される。これにより、戻り光が迷光となってレーザ装置の動作に悪影響を及ぼすことが防止される。
【０１１３】
なお、光ファイバ配置部７３２において、抑え部７３２ｂの前面７３２ｂｂに、高反射率膜の代わりに光遮蔽膜を設け、戻り光が迷光となることを防止してもよい。この場合、光遮蔽膜はたとえば光吸収性の膜で構成することができる。また、光遮蔽膜を設ける場合には前面７３２ｂｂは傾斜していなくてもよい。
【０１１４】
図１３は、光ファイバ配置部の他の例の模式的な構成図である。この光ファイバ配置部７３２Ａは、光ファイバ７２０を２次元アレイ状に配列できるように構成されている。光ファイバ配置部７３２Ａは、多芯キャピラリやＭＴフェルールの成形品を用いて構成することができる。また、光ファイバ配置部７３２Ａにおいても、冷却構造を設けたり、戻り光を各光ファイバ７２０の延伸方向とは垂直方向に反射する面や光を遮蔽する面を設けたりしてもよい。
【０１１５】
（出力部の構成例）
つぎに、実施形態７、８に係るレーザ装置に用いることが可能な出力部の構成例について説明する。図１４は、出力部の模式的な構成図である。出力部７３８は、エンドキャップ７３８ａと、ガラスキャピラリ７３８ｂと、光吸収体７３８ｃと、筐体７３８ｄと、複数の接着層７３８ｅとを備えている。以下では、実施形態７に係るレーザ装置７００に用いる場合について説明する。
【０１１６】
エンドキャップ７３８ａは、石英ガラスからなる円柱状の部材であり、筐体７３８ｄの一端において内孔に接着層７３８ｅにより固定されている。エンドキャップ７３８ａのレーザ光Ｌ７６が入力する端面７３８ａａには反射防止膜が形成されている。エンドキャップ７３８ａの端面７３８ａａとは反対側の端面には、出力光ファイバ７４０の被覆が除去されてガラス部７４０ａが露出した側の一端が融着接続されている。
【０１１７】
ガラスキャピラリ７３８ｂは、石英ガラスからなる円筒状の部材であり、筐体７３８ｄの他の一端において円筒状の光吸収体７３８ｃの内孔に接着層７３８ｅにより固定されている。ガラスキャピラリ７３８ｂの内孔には出力光ファイバ７４０のガラス部７４０ａが接着層７３８ｅにより固定されている。光吸収体７３８ｃはたとえば金属で構成されており、筐体７３８ｄの内孔に接着層７３８ｅにより固定されている。
【０１１８】
集光レンズ７３７により集光されたレーザ光Ｌ７６はエンドキャップ７３８ａを介して出力光ファイバ７４０に結合される。ここで、エンドキャップ７３８ａの直径は出力光ファイバ７４０のコア径より大きい。その結果、エンドキャップ７３８ａにレーザ光Ｌ７６が入力する場合にその端面７３８ａａにおける光のパワー密度が小さくなり、反射防止膜の過度の温度上昇や熱による損傷が防止される。
【０１１９】
出力光ファイバ７４０に結合されたレーザ光Ｌ７６の多くはコア部を伝搬するが、一部はクラッドモードとしてクラッド部を伝搬する。クラッドモードの光は、ガラスキャピラリ７３８ｂとの間にある、空気よりも屈折率が高い接着層７３８ｅに達すると、そこでクラッド部の外部に漏れ、漏れ光となる。漏れ光はガラスキャピラリ７３８ｂを通って光吸収体７３８ｃに到達し、そこで熱に変換される。これにより漏れ光が出力光ファイバ７４０の被覆に到達して被覆を焼損することが防止される。このようなクラッドモードの光を漏れ光とする構造はクラッドモードストリッパ構造とも呼ばれる。
【０１２０】
また、筐体７３８ｄは空冷や水冷などの冷却構造を備えており、光吸収体７３８ｃの過度の温度上昇は防止される。
【０１２１】
（実施形態９）
図１５は、実施形態９に係るレーザ装置の模式的な構成図である。実施形態９に係るレーザ装置９００は、複数（本実施形態では２つ）のレーザモジュール９１０で構成されるレーザモジュール群９２０と、集光レンズ９３０と、波長合波手段として機能する波長分散素子である透過型の回折格子９４０と、出力部９５０と、を備えている。
【０１２２】
各レーザモジュール９１０は、筐体に収容された、複数（本実施形態では４つ）の半導体レーザ素子９１１ａ、９１１ｂと、偏波合成素子９１２と、部分返還素子９１３と、空間合成素子９１４と、を備えている。
【０１２３】
半導体レーザ素子９１１ａ、９１１ｂは同一波長のレーザ光Ｌ９１ａ、Ｌ９１ｂを出力する。偏波合成素子９１２は、各半導体レーザ素子９１１ａから出力された４つの直線偏波のレーザ光と、各半導体レーザ素子９１１ｂから出力された４つの直線偏波のレーザ光とを偏波合成し、偏波合成されたレーザ光Ｌ９２を部分返還素子９１３へ出力する。たとえば、偏波合成素子９１２は波長板を備えており、各半導体レーザ素子９１１ｂから出力されたレーザ光Ｌ９１ｂを波長板に通すことで、レーザ光Ｌ９１ａに対して直交する偏波にすることで、偏波合成をすることができる。
【０１２４】
部分返還素子９１３は、パーシャルミラーで構成されており、入力されたレーザ光Ｌ９２ａ、Ｌ９２ｂの一部を、出力された半導体レーザ素子９１１ａ、９１１ｂに帰還させ、残りを空間合成素子９１４に出力する。これによりレーザ光Ｌ９１ａ、Ｌ９１ｂの波長がロックされ、波長が安定する。空間合成素子９１４は入力されたレーザ光Ｌ９２ａ、Ｌ９２ｂを空間的に合成して、空間合成されたレーザ光Ｌ９３として出力する。
【０１２５】
各レーザモジュール９１０が出力する、空間合成されたレーザ光Ｌ９３、Ｌ９４は互いに波長が異なる。集光レンズ９３０はレーザ光Ｌ９３、Ｌ９４を回折格子９４０に集光する。
【０１２６】
ここで、実施形態３の場合と同様に、集光レンズ９３０の光軸と回折格子９４０の主面の法線との成す角度、回折格子９４０のピッチ、ならびに各レーザ光Ｌ９３、Ｌ９４の波長および光路の位置関係が調整されており、各レーザ光Ｌ９３、Ｌ９４の一次回折光の回折角が一致する。したがって、レーザ光Ｌ９３、Ｌ９４は回折格子９４０によって合波され、レーザ光Ｌ９５となる。レーザ光Ｌ９５は出力部９５０を介してレーザ装置９００から出力される。出力部９５０は、たとえばマルチモード光ファイバである。レーザ光Ｌ９５の光路に合わせて出力部９５０を調芯するため、出力部９５０に調芯用ステージを設けてもよい。また、出力部９５０は高温になるので、冷却機構を設けてもよい。
【０１２７】
なお、本実施形態９では、部分返還素子９１３はレーザモジュール９１０の筐体内にあるが、筐体外にあってもよい。また、本実施形態９では、部分返還素子９１３は偏波合成素子９１２の後段にあるが、前段にあってもよい。
【０１２８】
（実施形態１０）
図１６Ａ、１６Ｂは、実施形態１０に係るレーザ装置の模式的な構成図である。実施形態１０に係るレーザ装置１０００は、複数のレーザモジュール１０１０、１０２０、１０３０と、第１シリンドリカルレンズ１０４０と、波長合波手段として機能する波長分散素子である回折格子１０５０と、部分返還素子１０６０と、第２シリンドリカルレンズ１０７０と、出力部１０８０とを備えている。なお、図１６Ａは、レーザ装置１０００を回折格子１０５０よる光の分散方向に垂直な方向から見た図であり、図１６Ｂは、分散方向に平行な方向から見た図である。なお、実際には回折格子１０５０において光路は曲げられる。したがって、分散方向に垂直な方向から見た場合に、第１シリンドリカルレンズ１０４０から第２シリンドリカルレンズ１０７０までの各素子は回折格子１０５０の前後で角度を持って配置されるが、図１６Ａにおいては、説明の簡略化のために各素子を直列に配置して示している。
【０１２９】
また、本実施形態１０では、各レーザモジュール１０１０は分散方向において略同じ位置にあり、図１６Ａにおいて紙面奥行き方向に配列しているが、説明のために紙面に平行な方向に配列して図示している。同様に、各レーザモジュール１０２０、１０３０も、分散方向において略同じ位置にあるが、説明のために紙面に平行な方向に配列して図示している。ただし、各レーザモジュール１０１０、１０２０、１０３０は分散方向において互いに異なる位置にある。
【０１３０】
各レーザモジュール１０１０は、たとえば実施形態９に係るレーザ装置９００のレーザモジュール９１０と同様の構成を有しており、互いに略同じ波長のレーザ光Ｌ１０１を出力する。各レーザモジュール１０２０も、たとえば実施形態９に係るレーザ装置９００のレーザモジュール９１０と同様の構成を有しており、互いに略同じ波長のレーザ光Ｌ１０２を出力する。各レーザモジュール１０３０も、たとえば実施形態９に係るレーザ装置９００のレーザモジュール９１０と同様の構成を有しており、互いに略同じ波長のレーザ光Ｌ１０３を出力する。ただし、レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３は互いに波長が異なる。たとえば、レーザ光Ｌ１０１は最も波長が短く、レーザ光Ｌ１０３は最も波長が長い。
【０１３１】
各レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３は、光ファイバによって伝送されて、第１シリンドリカルレンズ１０４０に入力される。このとき、各レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３の光路は、互いに平行であり、かつ第１シリンドリカルレンズ１０４０の光軸と平行である。
【０１３２】
第１シリンドリカルレンズ１０４０は、各レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３を分散方向において集光し、回折格子１０５０に入力させる。
【０１３３】
ここで、実施形態３の場合と同様に、第１シリンドリカルレンズ１０４０の光軸と回折格子１０５０の主面の法線との成す角度、回折格子１０５０のピッチ、ならびに各レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３の波長および光路の位置関係が調整されており、各レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３の一次回折光の回折角が一致する。したがって、各レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３は回折格子１０５０によって、分散方向において光路が一致するように回折される。
【０１３４】
部分返還素子１０６０は、パーシャルミラーで構成されており、入力された各レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３の一部を、各レーザモジュール１０１０、１０２０、１０３０内の出力された半導体レーザ素子に帰還させ、残りを第２シリンドリカルレンズ１０７０に出力する。これによりレーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３の波長がロックされ、波長が安定する。
【０１３５】
第２シリンドリカルレンズ１０７０は、各レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３を分散方向と垂直方向において集光する。これにより、各レーザ光Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３は合波され、レーザ光Ｌ１０４となる。レーザ光Ｌ１０４は出力部１０８０を介してレーザ装置１０００から出力される。
【０１３６】
ところで、実施形態３、７、８、９、１０のように、回折格子を備える構成の場合、回折格子への光の入射角と回折角とが異なる場合、回折後の光のビームの楕円率が１からずれることとなる。特に、回折格子が反射型の場合、入射角と回折角とが異なるので問題となる。そこで、アナモルフィックプリズムやシリンドリカルレンズで構成されるアナモルフィック光学系を用いることで、楕円率を１とすることができる。図１７は、アナモルフィック光学系を設ける構成の模式図である。光ファイバ１１０１、１１０２、１１０３は、レーザモジュールから出力された互いに波長の異なるレーザ光Ｌ１１１、Ｌ１１２、Ｌ１１３を集光レンズ１１１０に出力する。集光レンズ１１１０はレーザ光Ｌ１１１、Ｌ１１２、Ｌ１１３を回折格子１１２０に集光する。回折格子１１２０は、レーザ光Ｌ１１１、Ｌ１１２、Ｌ１１３を同じ回折角で出力することによりこれらを合波する。なお、集光レンズ１１１０と光ファイバ１１０１、１１０２、１１０３の先端との距離、および集光レンズ１１１０と回折格子１１２０の光ファイバ１１０１、１１０２、１１０３の回折面への入射点との距離はいずれも集光レンズ１１１０の焦点距離ｆとされている。
【０１３７】
ここで、回折格子１１２０よる光の分散方向において、回折格子１１２０による回折直前におけるレーザ光Ｌ１１２のビームＢ１のビーム半径をω１とする。また、回折直後におけるレーザ光Ｌ１１２のビームＢ２のビーム半径をω２とする。また、回折格子１１２０の回折面の法線をＮとする。また、レーザ光Ｌ１１２の回折格子１１２０への入射角をαとし、回折角をβとする。すると、回折格子１０５０によりレーザ光Ｌ１１２のビームの変換率ｍは、以下の式で表される。
ｍ＝ω２／ω１＝ｃｏｓβ／ｃｏｓα
【０１３８】
しかし、図１７に示すように、レーザ光Ｌ１１２の光路にアナモルフィック光学系１１３０を設けることにより、アナモルフィック光学系１１３０から出力されたビームＢ３の分散方向におけるビーム径をω１に変換できるので、楕円率を１に戻すことができる。
【０１３９】
なお、上記実施形態では波長選択手段はバンドパスフィルタであるが、波長選択手段として長波長パスフィルタと短波長パスフィルタとを組み合わせることにより構成されるものを用いてもよい。
【０１４０】
なお、上記実施形態では、回折格子として透過型を利用したり反射型を利用したりしているが、どちらかに限定されるものではない。
【０１４１】
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
以上のように、本発明にレーザ装置は、例えば加工用レーザの分野に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【０１４３】
１、７３１、７３８ｄ  筐体
２  載置台
２ａ  載置面
３  サブマウント
４、７１１ａ、７１１ｂ、９１１ａ、９１１ｂ  半導体レーザ素子
５、１０４０  第１シリンドリカルレンズ
６、１０７０  第２シリンドリカルレンズ
７、２２、７１３、７１４、８３２、８３４  反射ミラー
８  バンドパスフィルタ
９、７３５  パーシャルミラー
１０  第３シリンドリカルレンズ
１１  第４シリンドリカルレンズ
１２、３５、４５、７２０、１１０１、１１０２、１１０３  光ファイバ
１３  光ファイバ載置台
１４、１６、７１２、８３１  コリメートレンズ
１５  回転機構
１５ａ  回転台
１５ｂ  駆動機構
２１  タップミラー
２３  迷光処理部
２４、７１６、１１１０  集光レンズ
３１、７１０、９１０、１０１０、１０２０、１０３０  レーザモジュール
３２、４１  レンズ
３３、７３４、９４０、１０５０、１１２０  回折格子
３４  レンズ
４２、５１、６１  波長合波器
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ  短波長パスフィルタ
４３、４４  シリンドリカルレンズ
５２、６２  光分岐器
５３、６３  制御器
７３３、７３７、８３５、９３０  集光レンズ
１００、２００、２００Ａ、３００、４００、５００、６００、７００、９００、１０００  レーザ装置
７１２  コリメートレンズ
７１５  偏波コンバイナ
７２０ａ  被覆
７２０ｂ、７４０ａ  ガラス部
７３０、８３０  波長合成モジュール
７３２、７３２Ａ  光ファイバ配置部
７３２ａ  基部
７３２ｂ  抑え部
７３２ｂａ  Ｖ溝
７３２ｂｂ  前面
７３６  アラインメントミラー
７３８、９５０、１０８０  出力部
７３８ａ  エンドキャップ
７３８ａａ  端面
７３８ｂ  ガラスキャピラリ
７３８ｃ  光吸収体
７３８ｅ  接着層
７３９  遮光蓋
７４０  出力光ファイバ
７４１  光吸収層
８３３  利得媒体
９１２  偏波合成素子
９１３、１０６０  部分返還素子
９１４  空間合成素子
９２０  レーザモジュール群
１１３０  アナモルフィック光学系
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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