(57)【要約】【課題】  複数の半導体レーザを用いる場合でも、装置規模がそれほど大きくならないようにすることの可能なレーザ装置を提供する。【解決手段】  レーザ結晶６の側面方向から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、励起用の半導体レーザ光を出射する半導体レーザ１−１，１−２が複数設けられ、複数の半導体レーザ１−１，１−２の発光光軸は、その基本となる光軸に対し平行に設定されており、複数の半導体レーザ１−１，１−２のうちの少なくとも１つの半導体レーザからの半導体レーザ光の光路を基本となる光軸に対して変える光路変更手段７を有し、前記光路変更手段７によって光路が変更された半導体レーザ光は、前記レーザ結晶６の側面方向から、光路変更されない半導体レーザ光とは異なる角度でレーザ結晶６に入射する。【選択図】      図１
2006253491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ結晶の側面方向から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、励起用の半導体レーザ光を出射する半導体レーザが複数設けられ、複数の半導体レーザの発光光軸は、その基本となる光軸に対し平行に設定されており、複数の半導体レーザのうちの少なくとも１つの半導体レーザからの半導体レーザ光の光路を基本となる光軸に対して変える光路変更手段を有し、前記光路変更手段によって光路が変更された半導体レーザ光は、前記レーザ結晶の側面方向から、光路変更されない半導体レーザ光とは異なる角度でレーザ結晶に入射するようになっていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ装置において、半導体レーザ光をレーザ結晶に入射させるのに集光レンズが用いられ、前記光路変更手段を介して入射する半導体レーザ光については、前記光路変更手段とレーザ結晶との間に集光レンズが設けられていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
レーザ結晶の側面方向から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの複数の取付面のうちの少なくとも２つの取付面のそれぞれに対して１つずつ半導体レーザが配置され、各半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を１つのレンズ群でレーザ結晶に集光入射させるようになっていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
レーザ結晶の側面方向から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの互いに異なる面に半導体レーザとレーザ結晶がそれぞれ配置され、前記半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を前記レーザ結晶の側面方向から入射させるように半導体レーザ光を案内する案内手段が設けられていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５】
レーザ結晶の側面方向から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、複数の半導体レーザを所定基板の同一面に円弧状に互いに近づけて配置し、複数の半導体レーザからの各半導体レーザ光に対して１つの集光レンズで複数の半導体レーザの各々に対応したレーザ結晶に集光入射させるようになっていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項６】
請求項５記載のレーザ装置において、前記複数の半導体レーザは発光波長が互いに異なっており、発光効率の悪い半導体レーザとそれに対応するレーザ結晶とは、集光レンズの光軸上に配置されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載のレーザ装置において、集光レンズの光軸上にない半導体レンズとそれに対応したレーザ結晶の光軸上には、収差補正レンズが設けられていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項８】
請求項３または請求項４記載のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、水冷方式のものであることを特徴とするレーザ装置。
【請求項９】
請求項３または請求項４記載のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、ヒートパイプによる方式のものであることを特徴とするレーザ装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のレーザ装置が用いられていることを特徴とするレーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置およびレーザシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体レーザについて、レーザプリンタやレーザスキャンディスプレイ、プロジェクタ等に使用する目的から、レーザ装置の小型化が要求され、半導体レーザ（以下、ＬＤと表現する）励起の高出力固体レーザが開発されている。特に特許文献１や特許文献２（図９）にみられるように、レーザ結晶を薄型化し、レーザ結晶の側面方向（共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）からレーザ結晶に半導体レーザ光（ＬＤ光）を入射させて励起し、レーザ結晶近傍あるいはレーザ結晶に近接した共振器によりレーザ光を発生させる構成が、放熱効果が優れているため、採用され始めている。
【０００３】
しかしながら、ＬＤの発光性能には限界があるため、図１０に示すように、ＬＤ光を複数の方向から入射させ、必要な光量を得る場合が多い。つまり、複数のＬＤを用い、各ＬＤを様々な方向に配置している。しかしながら、複数のＬＤを用いる場合には、ＬＤ１個の場合と比較して、レーザ装置は大きくなるので、小型化が困難になる。また、従来では、発熱源であるＬＤやレーザ結晶を別々に冷却しており、冷却手段を別々に設けなければならないなどの不具合があった。
【０００４】
図８（ａ），（ｂ）はＬＤを２個用いた従来のレーザ装置の構成例を示す図である。なお、図８（ａ）は平面図（上面図）、図８（ｂ）は側面図である。
【０００５】
図８（ａ），（ｂ）のレーザ装置では、２個のＬＤ（１−１），（１−２）が用いられている。すなわち、ベース基板（１４）上には、レーザ結晶（６）を中心にして、対向する位置に、それぞれ、ＬＤ（１−１）とＬＤ（１−２）とが配置され、レーザ結晶（６）と各ＬＤ（１−１），（１−２）との間に、それぞれ、レンズ群（２−１），（２−２）が配置されている。ここで、各レンズ群（２−１），（２−２）は、ＬＤ光を平行光にするためのコリメートレンズとコリメート光を集光してレーザ結晶に入射させるための集光レンズから構成されている。図中点線で表してあるのはＬＤ光の光軸である。なお、図８（ｂ）において、（８−１），（８−２）はそれぞれＬＤ（１−１），（１−２）が取付けられるサブマウント、（９）はレーザ結晶（６）が取付けられるサブマウントである。
【０００６】
図８（ａ），（ｂ）のレーザ装置では、ＬＤ（１−１）から発せられたＬＤ光はレンズ群（２−１）のコリメートレンズにより平行光になり、レンズ群（２−１）の集光レンズによりレーザ結晶（６）の中心に集光する。対向するＬＤ（１−２）からのＬＤ光も同じようにレンズ群（２−２）によりレーザ結晶（６）の中心に集光する。このため、ＬＤ１個に比較し集光量は約２倍となり、約２倍の励起したレーザ光がレーザ結晶（６）から出力される。
【０００７】
このようにＬＤを２個にすることによりレーザ光の高出力化が図れるが、従来では、図８（ａ），（ｂ）のようにレーザ結晶（６）に対し２個のＬＤ（１−１），（１−２）を対向させるように配置しているので、レーザ装置が細長く、大きくなってしまう。また、冷却部も２個のＬＤ（１−１），（１−２）、レーザ結晶（６）と３箇所にも広がってしまい、効率よく冷却できない。
【特許文献１】特許第３５０３５８８号
【特許文献２】米国特許第５５５３０８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、複数の半導体レーザ（ＬＤ）を用いる場合でも（半導体レーザの個数が増えても）、装置規模がそれほど大きくならないようにすることの可能なレーザ装置およびレーザシステムを提供することを目的としている。
【０００９】
また、本発明は、発熱源である半導体レーザ（ＬＤ）やレーザ結晶を効率的に冷却することの可能なレーザ装置およびレーザシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、レーザ結晶の側面方向から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、励起用の半導体レーザ光を出射する半導体レーザが複数設けられ、複数の半導体レーザの発光光軸は、その基本となる光軸に対し平行に設定されており、複数の半導体レーザのうちの少なくとも１つの半導体レーザからの半導体レーザ光の光路を基本となる光軸に対して変える光路変更手段を有し、前記光路変更手段によって光路が変更された半導体レーザ光は、前記レーザ結晶の側面方向から、光路変更されない半導体レーザ光とは異なる角度でレーザ結晶に入射するようになっていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のレーザ装置において、半導体レーザ光をレーザ結晶に入射させるのに集光レンズが用いられ、前記光路変更手段を介して入射する半導体レーザ光については、前記光路変更手段とレーザ結晶との間に集光レンズが設けられていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３記載の発明は、レーザ結晶の側面方向から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの複数の取付面のうちの少なくとも２つの取付面のそれぞれに対して１つずつ半導体レーザが配置され、各半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を１つのレンズ群でレーザ結晶に集光入射させるようになっていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、レーザ結晶の側面方向から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの互いに異なる面に半導体レーザとレーザ結晶がそれぞれ配置され、前記半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を前記レーザ結晶の側面方向から入射させるように半導体レーザ光を案内する案内手段が設けられていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５記載の発明は、レーザ結晶の側面方向から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、複数の半導体レーザを所定基板の同一面に円弧状に互いに近づけて配置し、複数の半導体レーザからの各半導体レーザ光に対して１つの集光レンズで複数の半導体レーザの各々に対応したレーザ結晶に集光入射させるようになっていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載のレーザ装置において、前記複数の半導体レーザは発光波長が互いに異なっており、発光効率の悪い半導体レーザとそれに対応するレーザ結晶とは、集光レンズの光軸上に配置されることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項７記載の発明は、請求項５または請求項６記載のレーザ装置において、集光レンズの光軸上にない半導体レンズとそれに対応したレーザ結晶の光軸上には、収差補正レンズが設けられていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項８記載の発明は、請求項３または請求項４記載のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、水冷方式のものであることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項９記載の発明は、請求項３または請求項４記載のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、ヒートパイプによる方式のものであることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のレーザ装置が用いられていることを特徴とするレーザシステムである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１，請求項２記載の発明によれば、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、励起用の半導体レーザ光を出射する半導体レーザが複数設けられ、複数の半導体レーザの発光光軸は、その基本となる光軸に対し平行に設定されており、複数の半導体レーザのうちの少なくとも１つの半導体レーザからの半導体レーザ光の光路を基本となる光軸に対して変える光路変更手段を有し、前記光路変更手段によって光路が変更された半導体レーザ光は、前記レーザ結晶の側面方向から、光路変更されない半導体レーザ光とは異なる角度でレーザ結晶に入射するようになっているので、高出力を得るために複数の半導体レーザ（ＬＤ）を用いる場合にも、従来に比べて、複数の半導体レーザのレイアウトの自由度が上がり、装置規模が大きくなるのを防止できる（半導体レーザの個数が増えても、装置規模がそれほど大きくならないような光学レイアウトをとることができる）。
【００２１】
特に、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のレーザ装置において、半導体レーザ光をレーザ結晶に入射させるのに集光レンズが用いられ、前記光路変更手段を介して入射する半導体レーザ光については、前記光路変更手段とレーザ結晶との間に集光レンズが設けられているので、レーザ結晶への半導体レーザ光の集光位置を集光レンズの位置調整で微調整でき、実装精度の許容度を広げることができる。
【００２２】
また、請求項３記載の発明によれば、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの複数の取付面のうちの少なくとも２つの取付面のそれぞれに対して１つずつ半導体レーザが配置され、各半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を１つのレンズ群でレーザ結晶に集光入射させるようになっているので、複数の半導体レーザを１つの冷却手段で効率よく冷却でき、また、各半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を１つのレンズ群でレーザ結晶に集光入射させるようになっているので、コストダウン及び小型化が可能になる。
【００２３】
また、請求項４記載の発明によれば、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの互いに異なる面に半導体レーザとレーザ結晶がそれぞれ配置され、前記半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を前記レーザ結晶の側面方向から入射させるように半導体レーザ光を案内する案内手段が設けられているので、半導体レーザとレーザ結晶を１つの冷却手段で効率よく冷却できる。
【００２４】
また、請求項５記載の発明によれば、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、複数の半導体レーザを所定基板の同一面に円弧状に互いに近づけて配置するので、複数の半導体レーザを１つの冷却手段で効率よく冷却でき、また、複数の半導体レーザからの半導体レーザ光に対して１つの集光レンズで複数の半導体レーザの各々に対応したレーザ結晶に集光入射させるようになっているので、コストダウン及び小型化が可能になる。
【００２５】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項５記載のレーザ装置において、前記複数の半導体レーザは発光波長が互いに異なっており、発光効率の悪い半導体レーザとそれに対応するレーザ結晶とは、集光レンズの光軸上に配置されるので、変換効率の悪さを補なうことができる。
【００２６】
また、請求項７記載の発明によれば、請求項５または請求項６記載のレーザ装置において、集光レンズの光軸上にない半導体レンズとそれに対応したレーザ結晶の光軸上には、収差補正レンズが設けられているので、変換効率の減衰を防ぐことができる。
【００２７】
また、請求項８記載の発明によれば、請求項３または請求項４記載のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、水冷方式のものであるので、効率良く冷却を行なうことができる。
【００２８】
また、請求項９記載の発明によれば、請求項３または請求項４記載のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、ヒートパイプによる方式のものであるので、効率良く冷却することができる。
【００２９】
また、請求項１０記載の発明によれば、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のレーザ装置が用いられていることを特徴とするレーザシステムであるので、小型で扱いやすいレーザシステムが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３１】
（第１の形態）
本発明の第１の形態は、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、励起用の半導体レーザ光を出射する半導体レーザが複数設けられ、複数の半導体レーザの発光光軸は、その基本となる光軸に対し平行に設定されており、複数の半導体レーザのうちの少なくとも１つの半導体レーザからの半導体レーザ光の光路を基本となる光軸に対して変える光路変更手段を有し、前記光路変更手段によって光路が変更された半導体レーザ光は、前記レーザ結晶の側面方向から、光路変更されない半導体レーザ光とは異なる角度でレーザ結晶に入射するようになっていることを特徴としている。
【００３２】
なお、このレーザ装置は、レーザ結晶の近傍にあるいはレーザ結晶に近接した共振器（光共振器）により、レーザ結晶に入射した半導体レーザ光で励起共振してレーザ光を発光（出射）するようになっている。
【００３３】
本発明の第１の形態では、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、励起用の半導体レーザ光を出射する半導体レーザが複数設けられ、複数の半導体レーザの発光光軸は、その基本となる光軸に対し平行に設定されており、複数の半導体レーザのうちの少なくとも１つの半導体レーザからの半導体レーザ光の光路を基本となる光軸に対して変える光路変更手段を有し、前記光路変更手段によって光路が変更された半導体レーザ光は、前記レーザ結晶の側面方向から、光路変更されない半導体レーザ光とは異なる角度でレーザ結晶に入射するようになっているので、高出力を得るために複数の半導体レーザ（ＬＤ）を用いる場合にも、従来に比べて、複数の半導体レーザのレイアウトの自由度が上がり、装置規模が大きくなるのを防止できる（半導体レーザの個数が増えても、装置規模がそれほど大きくならないような光学レイアウトをとることができる）。
【００３４】
（第２の形態）
本発明の第２の形態は、第１の形態のレーザ装置において、半導体レーザ光をレーザ結晶に入射させるのに集光レンズが用いられ、前記光路変更手段を介して入射する半導体レーザ光については、前記光路変更手段とレーザ結晶との間に集光レンズが設けられていることを特徴としている。
【００３５】
本発明の第２の形態では、第１の形態のレーザ装置において、半導体レーザ光をレーザ結晶に入射させるのに集光レンズが用いられ、前記光路変更手段を介して入射する半導体レーザ光については、前記光路変更手段とレーザ結晶との間に集光レンズが設けられているので、レーザ結晶への半導体レーザ光の集光位置を集光レンズの位置調整で微調整でき、実装精度の許容度を広げることができる。
【００３６】
（第３の形態）
本発明の第３の形態は、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの複数の取付面のうちの少なくとも２つの取付面のそれぞれに対して１つずつ半導体レーザが配置され、各半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を１つのレンズ群でレーザ結晶に集光入射させるようになっていることを特徴としている。
【００３７】
なお、このレーザ装置は、レーザ結晶の近傍にあるいはレーザ結晶に近接した共振器（光共振器）により、レーザ結晶に入射した半導体レーザ光で励起共振してレーザ光を発光（出射）するようになっている。
【００３８】
本発明の第３の形態では、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの複数の取付面のうちの少なくとも２つの取付面のそれぞれに対して１つずつ半導体レーザが配置され、各半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を１つのレンズ群でレーザ結晶に集光入射させるようになっているので、複数の半導体レーザを１つの冷却手段で効率よく冷却でき、また、各半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を１つのレンズ群でレーザ結晶に集光入射させるようになっているので、コストダウン及び小型化が可能になる。
【００３９】
（第４の形態）
本発明の第４の形態は、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの互いに異なる面に半導体レーザとレーザ結晶がそれぞれ配置され、前記半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を前記レーザ結晶の側面方向から入射させるように半導体レーザ光を案内する案内手段が設けられていることを特徴としている。
【００４０】
なお、このレーザ装置は、レーザ結晶の近傍にあるいはレーザ結晶に近接した共振器（光共振器）により、レーザ結晶に入射した半導体レーザ光で励起共振してレーザ光を発光（出射）するようになっている。
【００４１】
本発明の第４の形態では、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、冷却手段を備えたサブマウントの互いに異なる面に半導体レーザとレーザ結晶がそれぞれ配置され、前記半導体レーザからの励起用の半導体レーザ光を前記レーザ結晶の側面方向から入射させるように半導体レーザ光を案内する案内手段が設けられているので、半導体レーザとレーザ結晶を１つの冷却手段で効率よく冷却できる。
【００４２】
（第５の形態）
本発明の第５の形態は、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、複数の半導体レーザを所定基板（例えばベース基板）の同一面に円弧状に互いに近づけて配置し、複数の半導体レーザからの各半導体レーザ光に対して１つの集光レンズで複数の半導体レーザの各々に対応したレーザ結晶に集光入射させるようになっていることを特徴としている。
【００４３】
なお、このレーザ装置は、レーザ結晶の近傍にあるいはレーザ結晶に近接した共振器（光共振器）により、レーザ結晶に入射した半導体レーザ光で励起共振してレーザ光を発光（出射）するようになっている。
【００４４】
本発明の第５の形態では、レーザ結晶の側面方向（光共振器による発光光軸に対して、垂直あるいは垂直に近い角度方向）から励起用の半導体レーザ光を入射させて励起し、光共振器によりレーザ出力を得るレーザ装置において、複数の半導体レーザを所定基板の同一面に円弧状に互いに近づけて配置するので、複数の半導体レーザを１つの冷却手段で効率よく冷却でき、また、複数の半導体レーザからの半導体レーザ光に対して１つの集光レンズで複数の半導体レーザの各々に対応したレーザ結晶に集光入射させるようになっているので、コストダウン及び小型化が可能になる。
【００４５】
（第６の形態）
本発明の第６の形態は、第５の形態のレーザ装置において、前記複数の半導体レーザは発光波長が互いに異なっており、発光効率の悪い半導体レーザとそれに対応するレーザ結晶とは、集光レンズの光軸上に配置されることを特徴としている。
【００４６】
本発明の第６の形態では、第５の形態のレーザ装置において、前記複数の半導体レーザは発光波長が互いに異なっており、発光効率の悪い半導体レーザとそれに対応するレーザ結晶とは、集光レンズの光軸上に配置されるので、変換効率の悪さを補なうことができる。
【００４７】
（第７の形態）
本発明の第７の形態は、第５または第６の形態のレーザ装置において、集光レンズの光軸上にない半導体レンズとそれに対応したレーザ結晶の光軸上には、収差補正レンズが設けられていることを特徴としている。
【００４８】
本発明の第７の形態では、第５または第６の形態のレーザ装置において、集光レンズの光軸上にない半導体レンズとそれに対応したレーザ結晶の光軸上には、収差補正レンズが設けられているので、変換効率の減衰を防ぐことができる。
【００４９】
（第８の形態）
本発明の第８の形態は、第３または第４の形態のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、水冷方式のものであることを特徴としている。
【００５０】
本発明の第８の形態では、第３または第４の形態のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、水冷方式のものであるので、効率良く冷却を行なうことができる。
【００５１】
（第９の形態）
本発明の第９の形態は、第３または第４の形態のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、ヒートパイプによる方式のものであることを特徴としている。
【００５２】
本発明の第９の形態では、第３または第４の形態のレーザ装置において、前記サブマウントの冷却手段は、ヒートパイプによる方式のものであるので、効率良く冷却することができる。
【００５３】
（第１０の形態）
本発明の第１０の形態は、第１乃至第９のいずれかの形態のレーザ装置が用いられていることを特徴とするレーザシステムである。
【００５４】
本発明の第１０の形態では、第１乃至第９のいずれかの形態のレーザ装置が用いられていることを特徴とするレーザシステムであるので、小型で扱いやすいレーザシステムが実現できる。
【００５５】
以下のように、本発明によれば、半導体レーザの数が増えてもそれほど大きくならないような光学レイアウト、および／または、効率的な冷却するためのレイアウトをとることができる。
【００５６】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００５７】
なお、以下の各実施例のレーザ装置は、半導体レーザ（ＬＤ）からの半導体レーザ（ＬＤ光）をレーザ結晶に集光するための集光レンズを少なくとも備え、レーザ結晶の近傍にあるいはレーザ結晶に近接した共振器（図示せず）により、レーザ結晶に入射したＬＤ光で励起共振してレーザ光を得るレーザ装置（固体レーザ）である。
【００５８】
一例として、ＬＤの発光波長を８０８ｎｍ、レーザ結晶をＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、共振器の反射面側反射率９９％透過側を３％とした場合、発光波長１０６４ｎｍのレーザ光を得ることができるレーザ装置である。
【実施例１】
【００５９】
実施例１は、第１の形態に対応している。
【００６０】
図１（ａ），（ｂ）は実施例１のレーザ装置を示す図である。なお、図１（ａ）は平面図（上面図）、図１（ｂ）は側面図である。
【００６１】
図１（ａ），（ｂ）を参照すると、ベース基板（１４）上には、レーザ結晶（６）と、２個のＬＤ（１−１），（１−２）と、各ＬＤ（１−１），（１−２）に対応したレンズ群（２），（３）と、レンズ群（３）からのＬＤ光の光路を変えるためのミラー（７）とが配置されている。
【００６２】
ここで、実施例１では、ＬＤ（１−１），レンズ群（２）とＬＤ（１−２），レンズ群（３）とは、図１（ａ）の図中上下に平行して配置されている。また、ＬＤ（１−１），（１−２）は、それぞれ、サブマウント（８−１），（８−２）を介して設置され、また、レーザ結晶（６）はサブマウント（９）を介して設置されている。また、各レンズ群（２），（３）は、ＬＤ光を平行光にするためのコリメートレンズとコリメート光を集光してレーザ結晶に入射させるための集光レンズとから構成されている。なお、ＬＤ（１−１）からレーザ結晶（６）までの光路長（光軸長）とＬＤ（１−２）からレーザ結晶（６）までの光路長（光軸長）とは異なっているので、レンズ群（２）とレンズ群（３）とでは、それぞれ最適になるよう焦点距離を変えてある。図中点線で表してあるのは、ＬＤ光の光軸（光路）である。
【００６３】
実施例１のレーザ装置では、一方のＬＤ（１−１）から発せられたＬＤ光は、レンズ群（２）で一度コリメートされ再びレーザ結晶中心でスポットが結ぶように集光されて、レーザ結晶（６）に入射する。また、他方のＬＤ（１−２）から発せられたＬＤ光は、レンズ群（３）で一度コリメートされ再びレーザ結晶中心でスポットが結ぶように集光され、ミラー（７）により９０゜光路が変えられてレーザ結晶（６）に入射する。
【００６４】
このように、２個のＬＤが用いられているので、ＬＤ１個の場合に比較して、レーザ結晶（６）への集光量は約２倍となり、約２倍の励起したレーザ光がレーザ結晶（６）から出力される。
【００６５】
さらに、この実施例１では、２個のＬＤ（１−１），（１−２）を平行に（並べて）配置しレーザ結晶入射直前に光路を変えるので、ＬＤの個数が２個になっても、従来に比べて（図８（ａ），（ｂ）の構成に比べて）、半導体レーザのレイアウトの自由度が上がり、装置規模が大きくなるのを防止できる。
【００６６】
なお、上述の例では、２個のＬＤを用いた場合を示したが、ＬＤの個数を２個以上にすることももちろん可能である。この場合、１つのＬＤについては光路（光軸）を変えず、他のＬＤについては光路（光軸）を変更する手段（例えばミラー）を設けることで、２個以上のＬＤを平行に（並べて）配置することができる。
【実施例２】
【００６７】
実施例２は、第２の形態に対応している。
【００６８】
図２（ａ），（ｂ）は実施例２のレーザ装置を示す図である。なお、図２（ａ）は平面図（上面図）、図２（ｂ）は側面図である。
【００６９】
図２（ａ），（ｂ）を参照すると、ベース基板（１４）上には、レーザ結晶（６）と、２個のＬＤ（１−１），（１−２）と、ＬＤ（１−１）に対応したレンズ群（２）と、ＬＤ（１−２）に対応したコリメートレンズ（４）と、コリメートレンズ（４）からのＬＤ光の光路を変えるためのミラー（７）と、ミラー（７）からのＬＤ光をレーザ結晶（６）に集光させるための集光レンズ（５）とが配置されている。
【００７０】
ここで、実施例１では、ＬＤ（１−１），レンズ群（２）とＬＤ（１−２），レンズ群（３）とは、図１（ａ）の図中上下に平行して配置されている。また、ＬＤ（１−１），（１−２）はそれぞれサブマウント（８−１），（８−２）を介して設置され、また、レーザ結晶（６）はサブマウント（９）を介して設置されている。また、レンズ群（２）は、ＬＤ（１−１）からのＬＤ光を平行光にするためのコリメートレンズとコリメート光を集光してレーザ結晶に入射させるための集光レンズとから構成されている。図中点線で表してあるのは、ＬＤ光の光軸（光路）である。
【００７１】
実施例２のレーザ装置では、一方のＬＤ（１−１）から発せられたＬＤ光はレンズ群（２）で一度コリメートされ再びレーザ結晶中心でスポットが結ぶように集光されて、レーザ結晶（６）に入射する。また、他方のＬＤ（１−２）から発せられたＬＤ光は、コリメートレンズ（４）で一度コリメートされ、ミラー（７）により９０゜光路が変えられた後、集光レンズ（５）により再びレーザ結晶中心でスポットが結ぶように集光されて、レーザ結晶（６）に入射する。
【００７２】
このように、２個のＬＤが用いられているので、ＬＤ１個の場合に比較して、レーザ結晶（６）への集光量は約２倍となり、約２倍の励起したレーザ光がレーザ結晶（６）から出力される。
【００７３】
さらに、この実施例２では、２個のＬＤ（１−１），（１−２）を平行に（並べて）配置しレーザ結晶入射直前に光路を変えるので、ＬＤの個数が２個になっても、従来に比べて（図８（ａ），（ｂ）の構成に比べて）、半導体レーザのレイアウトの自由度が上がり、装置規模が大きくなるのを防止できる。
【００７４】
さらに、実施例２では、他方のＬＤ（１−２）の光路に関して、コリメートレンズ（４）と集光レンズ（５）とを別々に配置して、コリメートレンズ（４）と集光レンズ（５）との間にミラー（７）を配置している構成によって、集光位置を集光レンズ（５）の位置調整で微調整できるので、実装精度の許容度が広がる。
【００７５】
なお、上述の例では、２個のＬＤを用いた場合を示したが、ＬＤの個数を２個以上にすることももちろん可能である。この場合、１つのＬＤについては光路（光軸）を変えず、他のＬＤについては光路（光軸）を変更する手段（例えばミラー）を設けることで、２個以上のＬＤを平行に（並べて）配置することができる。
【実施例３】
【００７６】
実施例３は、第３の形態に対応している。
【００７７】
図３（ａ），（ｂ）は実施例３のレーザ装置を示す図である。なお、図３（ａ）は平面図（上面図）、図３（ｂ）は側面図である。
【００７８】
図３（ａ），（ｂ）を参照すると、ベース基板（１４）上には、レーザ結晶（６）と、２個のＬＤ（１−１），（１−２）と、レンズ群（２）とが配置されている。
【００７９】
ここで、レンズ群（２）は、ＬＤ光を平行光にするためのコリメートレンズとコリメート光を集光してレーザ結晶に入射させるための集光レンズとから構成されている。図中点線で表してあるのはＬＤ光の光軸である。
【００８０】
また、実施例３では、２つのＬＤ（１−１），（１−２）はサブマウント（１０）の表裏に設置されており、サブマウント（１０）は図示していない水冷冷却構造またはヒートパイプ冷却構造により作られている。
【００８１】
実施例３のレーザ装置では、２つのＬＤ（１−１），（１−２）から発せられたＬＤ光は、１つのレンズ群（２）で一度コリメートされ再びレーザ結晶中心でスポットが結ぶように集光されて、レーザ結晶（６）に入射する。
【００８２】
このように、２個のＬＤが用いられているので、ＬＤ１個の場合に比較して、レーザ結晶（６）への集光量は約２倍となり、約２倍の励起したレーザ光がレーザ結晶（６）から出力される。
【００８３】
さらに、実施例３では、２つのＬＤ（１−１），（１−２）をサブマウント（１０）の表裏に配置するため、２つのＬＤ（１−１），（１−２）を冷却するのに冷却手段を１ヶ所にできるので、効率よく冷却できる。また、２つのＬＤ（１−１），（１−２）に対応するレンズ群を１つで共有できるので、コストダウン及び小型化が可能になる。
【００８４】
なお、上述の例では、２個のＬＤを用いた場合を示したが、ＬＤの個数を２個以上にすることももちろん可能である。この場合、上述の例では、サブマウントを例えば板状のものにし、その表裏に２個のＬＤを設けたが、２個以上のＬＤをサブマウントに配置する場合には、サブマウントを例えば柱状のものにすることで（例えば、３個のＬＤを配置するときには、サブマウントを三角柱のものにし、また、例えば、６個のＬＤを配置するときには、サブマウントを六角柱のものにすることで）、１つのサブマウントに２個以上のＬＤを配置することができる。
【実施例４】
【００８５】
実施例４は、第４の形態に対応している。
【００８６】
図４（ａ），（ｂ）は実施例４のレーザ装置を示す図である。なお、図４（ａ）は平面図（上面図）、図４（ｂ）は側面図である。
【００８７】
図４（ａ），（ｂ）を参照すると、ベース基板（１４）上には、レーザ結晶（６）と、ＬＤ（１）と、コリメートレンズ（４）と、２つのミラー（７）と、集光レンズ（５）とが配置されている。図中点線で表してあるのはＬＤ光の光軸である。
【００８８】
ここで、ＬＤ（１）とレーザ結晶（６）とは、サブマウント（１０）の表裏に配置されており、サブマウント（１０）は図示していない水冷冷却構造またはヒートパイプ冷却構造により作られている。また、コリメートレンズ（４）はレンズホルダ（１２）を介して設置され、また、ミラー（７）はミラーホルダ（１３）を介して設置され、また、集光レンズ（５）はレンズホルダ（１１）を介して設置されている。
【００８９】
実施例４のレーザ装置では、ＬＤ（１）から発せられたＬＤ光は、コリメートレンズ（４）で一度コリメートされ、２つのミラー（７）で反射され、集光レンズ（５）で再びレーザ結晶中心でスポットが結ぶように集光されて、レーザ結晶（６）に入射する。これにより、レーザ結晶（６）から励起されたレーザが出力される。
【００９０】
この実施例４では、ＬＤ（１）とレーザ結晶（６）とをサブマウント（１０）の表裏にするため、ＬＤ（１）とレーザ結晶（６）とを冷却するのに冷却手段を１ヶ所にできるので、効率よく冷却できる。
【００９１】
なお、上述の例では、サブマウントを例えば板状のものにし、その表裏にＬＤとレーザ結晶とを配置したが、サブマウントを例えば柱状のものにすることで（例えば、サブマウントを六角柱のものにすることで）、ＬＤとレーザ結晶とをサブマウントの複数（例えば６個）の面の任意の面に配置することもできる。また、上述の例では、１個のＬＤを用いた場合を示したが、ＬＤの個数を複数にすることもでき、この場合にも、サブマウントを例えば柱状のものにすることで（例えば、５個のＬＤを配置するときには、サブマウントを六角柱のものにすることで）、１つのサブマウントに複数のＬＤを配置することができる。
【実施例５】
【００９２】
実施例５は、第５，第６の形態に対応している。
【００９３】
図５は実施例５のレーザ装置を示す図（平面図）である。
【００９４】
図５を参照すると、ベース基板（１４）上には、集光レンズ（５）を中心にして、円弧状に発光波長の異なるＲＧＢ用ＬＤ（１ａ），（１ｂ），（１ｃ）が近づけて配置されている。ここで、Ｂ（青）用であるＬＤ（１ｂ）は、集光レンズ（５）の光軸上に配置され、Ｒ（赤）用であるＬＤ（１ａ）とＧ（緑）用であるＬＤ（１ｃ）とは、ＬＤ（ｂ）の両脇に配置されている。また、それぞれのＬＤ（１ａ），（１ｂ），（１ｃ）に対応させて、専用のコリメータレンズ：赤用（４ａ），青用（４ｂ），緑用（４ｃ）と、発光準位の異なる専用のレーザ結晶：赤用（６ａ），青用（６ｂ），緑用（６ｃ）とが配置されている。なお、ここで表現したＲＧＢの中では、Ｂ（青）が一番発光効率が悪い。
【００９５】
実施例５のレーザ装置では、それぞれのＬＤ（１ａ），（１ｂ），（１ｃ）から発せられたＬＤ光は、それぞれのコリメートレンズ（４ａ），（４ｂ），（４ｃ）により平行光になり、集光レンズ（５）によりそれぞれのレーザ結晶（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）の中心に集光される。
【００９６】
この実施例５では、同一基板上にＬＤを円弧状に近づけて配置しレーザ結晶も近傍に隣り合っているので、各ＬＤをまとめて、また各レーザ結晶をまとめて効率よく冷却できる。また、集光レンズも１つで共有できるので、コストダウン及び小型化が可能になる。さらに、３色の中で一番発光効率の悪い青を集光レンズの光軸上（収差による減衰が少ない光軸上）に配置しているので、変換効率の悪さを補なうことができる。
【実施例６】
【００９７】
実施例６は、第７の形態に対応するものである。
【００９８】
図６は実施例６のレーザ装置を示す図（平面図）である。
【００９９】
図６を参照すると、ベース基板（１４）上には、集光レンズ（５）を中心にして、円弧状に発光波長の異なるＲＧＢ用ＬＤ（１ａ），（１ｂ），（１ｃ）が近づけて配置されている。ここで、Ｂ（青）用であるＬＤ（１ｂ）は、集光レンズ（５）の光軸上に配置され、Ｒ（赤）用であるＬＤ（１ａ）とＧ（緑）用であるＬＤ（１ｃ）とはＬＤ（１ｂ）の両脇に配置されている。また、それぞれのＬＤ（１ａ），（１ｂ），（１ｃ）に対応させて、専用のコリメータレンズ：赤用（４ａ），青用（４ｂ），緑用（４ｃ）と、発光準位の異なる専用のレーザ結晶：赤用（６ａ），青用（６ｂ），緑用（６ｃ）とが配置されている。また、この実施例６では、赤用と緑用のＬＤ（１ａ），（１ｃ）に対応させて収差補正用のレンズ：赤用（１５ａ），緑用（１５ｃ）が設けられている。なお、ここで表現したＲＧＢの中では、Ｂ（青）が一番発光効率が悪い。
【０１００】
実施例６のレーザ装置では、それぞれのＬＤ（１ａ），（１ｂ），（１ｃ）から発せられたＬＤ光は、それぞれのコリメートレンズ（４ａ），（４ｂ），（４ｃ）により平行光になり、集光レンズ（５）によりそれぞれのレーザ結晶（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）の中心に集光する。この際、赤用と緑用に関しては、収差補正用のレンズ：赤用（１５ａ），緑用（１５ｃ）を通ってレーザ結晶（６ａ），（６ｃ）の中心に集光する。
【０１０１】
この実施例６では、同一基板上にＬＤを円弧状に近づけて配置し、レーザ結晶も近傍に隣り合っているので、各ＬＤをまとめて、また、各レーザ結晶をまとめて効率よく冷却できる。また、集光レンズも１つで共有できるので、コストダウン及び小型化が可能になる。さらに、赤用と緑用に関しては、ＬＤ（１ａ），（１ｃ）が集光レンズ（５）の光軸から多少ずれているため、それによって生じる収差を収差補正用のレンズ：赤用（１５ａ），緑用（１５ｃ）を通すことにより補正し、変換効率の減衰を防ぐことができる。
【実施例７】
【０１０２】
実施例７は、第１０の形態に対応している。
【０１０３】
図７は実施例７のレーザシステムを示す図である。
【０１０４】
図７を参照すると、実施例７のレーザシステムは、上述したような本発明のレーザ装置に、温度センサ、ＬＤドライバ、冷却手段、温度コントローラが組み込まれたシステムとして構成されている。
【０１０５】
実施例７のレーザシステムでは、ＬＤドライバによりレーザ装置を発光させ、冷却手段によりレーザ装置を冷却し、温度センサにより温度をモニタしながら、温度コントローラによりＬＤドライバと冷却手段をコントロールしながら温度をコントロールするようになっている。
【０１０６】
このように、本発明のレーザ装置を用いてシステム化することにより、小型で扱いやすいレーザシステムが実現できる。
【０１０７】
以上、本発明を述べてきたが、レーザ装置の冷却手段としては、空冷方式でも水冷方式でもヒートパイプ方式でも電子冷却方式（ペルチェ方式）でも良い。
【０１０８】
また、上述の実施例では、ＬＤが２個であるとして説明したが、前述したように、ＬＤの個数は、もっと多くてもかまわないし、また、ＬＤはＬＤアレイでもかまわない。さらに、上述の実施例では、レーザ結晶はＹＡＧとしたが、レーザ結晶は、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジウム：イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、Ｎｄ：ＹＶＯ４（ネオジウム：イットリウム・酸化バナジウム）、Ｙｂ：ＹＡＧ（イッテルビウム：イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４（ネオジウム：ガドニウム・酸化バナジウム）などでも良い。
【０１０９】
また、上述の各実施例はそれぞれ独立していなくても良く、互いに組み合わせたものにすることもできる。
【０１１０】
以上述べてきたように、本発明により、ＬＤの数が増えてもそれほど大きくならないようにでき、また、効率的な冷却することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、プリンタ用光源や光書き込み光源などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】実施例１のレーザ装置を示す図である。
【図２】実施例２のレーザ装置を示す図である。
【図３】実施例３のレーザ装置を示す図である。
【図４】実施例４のレーザ装置を示す図である。
【図５】実施例５のレーザ装置を示す図（平面図）である。
【図６】実施例６のレーザ装置を示す図（平面図）である。
【図７】実施例７のレーザシステムを示す図である。
【図８】ＬＤを２個用いた従来のレーザ装置の構成例を示す図である。
【図９】従来のレーザ装置を示す図である。
【図１０】従来のレーザ装置を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１，１−１，１−２        半導体レーザ（ＬＤ）
１ａ        ＬＤ（赤用）
１ｂ        ＬＤ（青用）
１ｃ        ＬＤ（緑用）
２          レンズ群
３          レンズ群
４          コリメートレンズ
４ａ        コリメートレンズ（赤用）
４ｂ        コリメートレンズ（青用）
４ｃ        コリメートレンズ（緑用）
５          集光レンズ
６          レーザ結晶
６ａ        レーザ結晶（赤用）
６ｂ        レーザ結晶（青用）
６ｃ        レーザ結晶（緑用）
７          ミラー
８−１，８−２      サブマウント
９          サブマウント
１０        サブマウント
１１        レンズホルダ
１２        レンズホルダ
１３        ミラーホルダ
１４        ベース基板
１５ａ      収差補正レンズ（赤用）
１５ｃ      収差補正レンズ（緑用）
【図１】
2006253491.tif 000003
【図２】
2006253491.tif 000004
【図３】
2006253491.tif 000005
【図４】
2006253491.tif 000006
【図５】
2006253491.tif 000007
【図６】
2006253491.tif 000008
【図７】
2006253491.tif 000009
【図８】
2006253491.tif 000010
【図９】
2006253491.tif 000011
【図１０】
2006253491.tif 000012