(57)【要約】【課題】出力ビーム束の高出力化と、該導光装置の小型化とを両立した導光装置を提供すること。【解決手段】導光装置１０が備えている合成光学系ＣＯｋは、（１）入力ビームＩ２ｋ−１を反射する第１ミラーＭｋ１と、（２）第１ミラーＭｋ１にて反射された入力ビームＩ２ｋ−１を反射する第２ミラーＭｋ２と、（３）入力ビームＩ２ｋを反射する第３ミラーＭｋ３と、（４）第２ミラーＭｋ２にて反射された入力ビームＩ２ｋ−１を透過するとともに、第３ミラーＭｋ３にて反射された入力ビームＩ２ｋを反射することによって、出力ビームＯｋを合成するコンバイナＣｋと、を含んでいる。【選択図】図１
2018066842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸が第１軸に沿う２ｎ個（ｎは自然数）の入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎからなる入力ビーム束を、光軸が第２軸に沿うｎ個の出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎからなる出力ビーム束に変換する導光装置において、
２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）から出力ビームＯｋを合成する合成光学系ＣＯｋであって、（１）入力ビームＩ２ｋ−１を第３軸に沿う方向に反射する第１ミラーＭｋ１と、（２）第１ミラーＭｋ１にて反射された入力ビームＩ２ｋ−１を第２軸に沿う方向に反射する第２ミラーＭｋ２と、（３）入力ビームＩ２ｋを第３軸に沿う方向に反射する第３ミラーＭｋ３と、（４）第２ミラーＭｋ２にて反射された入力ビームＩ２ｋ−１を透過するとともに、第３ミラーＭｋ３にて反射された入力ビームＩ２ｋを第２軸に沿う方向に反射することによって、出力ビームＯｋを合成するコンバイナＣｋと、を含む合成光学系ＣＯｋを備えている、
ことを特徴とする導光装置。
【請求項２】
前記ｎは２以上の自然数であり、
前記合成光学系ＣＯｋに入射する前記２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの各々は、それぞれ、波長が同一であり、且つ、偏波面が揃っており、
前記合成光学系ＣＯｋは、前記第１ミラーＭｋ１の前段又は前記第３ミラーＭｋ３の前段に配置された偏波回転素子を更に備え、
前記コンバイナＣｋは、偏波依存型ビームコンバイナである、
ことを特徴とする請求項１に記載の導光装置。
【請求項３】
前記合成光学系ＣＯｋに入射する前記２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの各々は、それぞれ、異なる波長を有し、
前記コンバイナＣｋは、ダイクロイックミラーである、
ことを特徴とする請求項１に記載の導光装置。
【請求項４】
前記第１ミラーＭｋ１及び前記第３ミラーＭｋ３の各々は、何れも、前記第１軸及び前記第２軸が張る特定の平面上に載置されており、
前記第２ミラーＭｋ２は、前記第１ミラーＭｋ１の上に載置されており、
前記コンバイナＣｋは、前記第３ミラーＭｋ３の上に載置されており、
前記２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの各々の前記光軸は、前記特定の平面と平行な平面内に並んでおり、
前記合成光学系ＣＯｋについて、前記第１ミラーＭｋ１を構成する反射面である第１反射面Ｐｋ１、前記第２ミラーＭｋ２を構成する反射面である第２反射面Ｐｋ２、前記第３ミラーＭｋ３を構成する反射面である第３反射面Ｐｋ３、及び、前記コンバイナＣｋを構成する合成面ＰｋＣの各々は、前記出力ビームＯｋの光軸が前記第２軸に一致するように調整されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の導光装置。
【請求項５】
前記第１反射面Ｐｋ１、及び、前記第３反射面Ｐｋ３の各々は、それぞれの法線ベクトルが前記第１軸及び前記第３軸が張る平面内に位置し、且つ、該法線ベクトルと前記第３軸との成す角が４５°であり、
前記第２反射面Ｐｋ２、及び、前記合成面ＰｋＣの各々は、それぞれの法線ベクトルが前記第３軸及び前記第２軸が張る平面内に位置し、且つ、該法線ベクトルと前記第３軸との成す角が４５°である、
ことを特徴とする請求項４に記載の導光装置。
【請求項６】
前記第１ミラーＭｋ１及び前記第３ミラーＭｋ３は、一体成形されている、
ことを特徴とする請求項４又は５の何れか１項に記載の導光装置。
【請求項７】
前記入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの各々の光軸は、それぞれ、等間隔に配置されており、
前記合成光学系ＣＯｋについて、第１反射面Ｐｋ１、第２反射面Ｐｋ２、第３反射面Ｐｋ３、及び合成面ＰｋＣは、前記出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎの各々の光軸が前記特定の平面に平行な平面内に等間隔で並ぶように調整されている、
ことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の導光装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の導光装置と、
前記入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの各々をそれぞれ出射するＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎと、
前記導光装置によって変換された出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎを結合される光ファイバと、
前記ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎと前記合成光学系ＣＯｋとの間に挿入されたコリメート光学系であって、Ｆ軸コリメートレンズＦＣ１，ＦＣ２，…，ＦＣ２ｎと、前記Ｆ軸コリメートレンズＦＣ１，ＦＣ２，…，ＦＣ２ｎの後段に配置されたＳ軸コリメートレンズＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣ２ｎと、によって構成されたコリメート光学系と、
前記導光装置と前記光ファイバとの間に挿入された集光レンズ系であって、Ｆ軸収束レンズと、該Ｆ軸収束レンズの後段に配置されたＳ軸収束レンズと、によって構成された収束光学系と、を備えている、
ことを特徴とするＬＤモジュール。
【請求項９】
その表面に、前記導光装置を構成する前記第１ミラーＭｋ１及び前記第３ミラーＭｋ３が載置された基板を更に備え、
前記ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの各々は、それぞれの活性層が該基板の前記表面に沿うように配置されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のＬＤモジュール。
【請求項１０】
請求項１に記載の導光装置を製造する製造方法であって、
合成光学系ＣＯｋの各々について、前記第１ミラーＭｋ１、前記第２ミラーＭｋ２、前記第３ミラーＭｋ３、及び前記コンバイナＣｋの向きを、（１）前記入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋから前記出力ビームＯｋを合成するように、且つ、（２）該出力ビームＯｋの光軸が前記第２軸と一致するように、調整する工程を含んでいる、
ことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の入力ビームからなる入力ビーム束を複数の出力ビームからなる出力ビーム束に変換する導光装置に関する。また、そのような導光装置を備えたＬＤモジュール、及び、そのような導光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバアンプやファイバレーザなどのファイバ光学系においては、複数のＬＤ（Laser Diode）などの光源から出射された複数のレーザビームを、１つの光ファイバに導く導光装置が用いられる。例えば、特許文献１の図１には、発振波長が０．８２μｍである２つのＬＤチップ（ＧａＡｌＡｓ−ＬＤ）から出射されたレーザビームと、発振波長が１．４８μｍである２つのＬＤチップ（ＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤ）から出射されたレーザビームと、ＤＦＢ形であるＬＤチップ（ＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤ）から出射されたレーザビームとをエルビウム添加光ファイバに導く導光装置（特許文献１における光増幅器の一部）が記載されている。
【０００３】
この光増幅器は、（１）２つのＧａＡｌＡｓ−ＬＤが出射する偏波面が異なる２つのレーザビーム同士を第１の合成ビームに偏波合成し、（２）２つのＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤが出射する偏波面が異なる２つのレーザビーム同士を第２の合成ビームに偏波合成し、（３）波長が異なる第１の合成ビームと第２の合成ビームとを第３の合成ビームに波長合成し、（４）波長が異なるＤＦＢ形であるＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤが出射するレーザビームと第３の合成ビームとを第４の合成ビームに波長合成し、（５）第４の合成ビームを対物レンズを用いてエルビウム添加光ファイバに導く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２３９２３７号公報（１９９０年９月２１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の図１に示されているように、この光増幅器において、一方のＧａＡｌＡｓ−ＬＤの光軸に沿う方向であってエルビウム添加光ファイバの光軸に沿う方向を第１の方向とすると、他方のＧａＡｌＡｓ−ＬＤの光軸は、第１の方向に対しておよそ直交する第２の方向に沿い、一方のＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤの光軸は、第１の方向に沿い、他方のＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤの光軸は、第２の方向に沿っている。また、この光増幅器において、第１の合成ビームの光軸は、第１の方向に沿い、第２の合成ビームの光軸は、第２の方向に沿い、ＤＦＢ形であるＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤの光軸は、第２の方向に沿っている。
【０００６】
そのうえで、２つのレーザビームを１つのレーザビームに合成する偏波ビームスプリッタ及びダイクロイックミラーの各々は、これらの２つの入力ビームの交点に配置され、一方の入力ビームを透過し、他方の入力ビームを直角に反射することによって１つの出力ビームに合成する。例えば、２つのＧａＡｌＡｓ−ＬＤが出射する２つのレーザビーム同士を第１の合成ビームに偏波合成する偏波ビームスプリッタは、これらの２つのレーザビーム同士の交点に配置され、一方のＧａＡｌＡｓ−ＬＤからのレーザビームを第１の方向に沿って透過させ、他方のＧａＡｌＡｓ−ＬＤからのレーザビームを第１の方向に沿うように反射させることによって、光軸が第１の方向に沿った第１の合成ビームを偏波合成する。なお、以下では、偏波ビームスプリッタ及びダイクロイックミラーのことをまとめてコンバイナと総称する。
【０００７】
上述のように、特許文献１の図１に図示された光増幅器は、上述の５つのレーザビーム（２つのＧａＡｌＡｓ−ＬＤが出射する２つのレーザビーム、２つのＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤが出射する２つのレーザビーム、及び、ＤＦＢ形であるＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤが出射するレーザビーム）を１つの出力ビームに合成することができる。しかしながら、この光増幅器は、各ＬＤチップの実装密度を高めることが難しいという課題、あるいは、小型化することが難しいという課題を有する。なぜならば、コンバイナが配置されている領域以外の領域において各ＬＤチップの光軸が交差しないように各ＬＤチップを特定の表面（例えば基板表面）上に配置しているため、各ＬＤチップの光軸が１つの光軸に沿うように各ＬＤチップを隣接して配置することができないためである。
【０００８】
また、ファイバアンプやファイバレーザなどのファイバ光学系において用いられる導光装置においては、その出力ビームあるいは出力ビーム束を高出力化することが強く望まれる。特許文献１に記載の光増幅器の構成をファイバアンプやファイバレーザなどのファイバ光学系において用いられる導光装置に適用する場合を考える。該導光装置において出力ビームの高出力化は、該導光装置に搭載するＬＤの数を増やすことによって実現される。しかし、該導光装置に搭載するＬＤの数を増やすためには、更なるＬＤを互いに隣接しないように配置することが求められ、結果として導光装置の大型化を招く。
【０００９】
以上のように、特許文献１に記載の光増幅器の構成をファイバアンプやファイバレーザなどのファイバ光学系において用いられる導光装置に適用した場合、出力ビーム束の高出力化と、該導光装置の小型化とを両立することが難しい。
【００１０】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の光源から出射された入力ビームからなる入力ビーム束を出力ビーム束に変換して光ファイバに導く導光装置において、出力ビーム束の高出力化と、該導光装置の小型化とを両立した導光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る導光装置は、光軸が第１軸に沿う２ｎ個（ｎは自然数）の入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎからなる入力ビーム束を、光軸が第２軸に沿うｎ個の出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎからなる出力ビーム束に変換する導光装置において、２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋ（ｋ＝１，２，…ｎ）から出力ビームＯｋを合成する合成光学系ＣＯｋであって、（１）入力ビームＩ２ｋ−１を第３軸に沿う方向に反射する第１ミラーＭｋ１と、（２）第１ミラーＭｋ１にて反射された入力ビームＩ２ｋ−１を第２軸に沿う方向に反射する第２ミラーＭｋ２と、（３）入力ビームＩ２ｋを第３軸に沿う方向に反射する第３ミラーＭｋ３と、（４）第２ミラーＭｋ２にて反射された入力ビームＩ２ｋ−１を透過するとともに、第３ミラーＭｋ３にて反射された入力ビームＩ２ｋを第２軸に沿う方向に反射することによって、出力ビームＯｋを合成するコンバイナＣｋと、を含む合成光学系ＣＯｋを備えている。
【００１２】
上記の構成によれば、本導光装置は、２ｎ個（ｎは自然数）の入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎからなる入力ビーム束を、ｎ個の出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎからなる出力ビーム束に変換したうえで、出力ビーム束を光ファイバに導くことができる。したがって、本導光装置は、出力ビーム束の高出力化を図ることができる。
【００１３】
また、本導光装置のコンバイナは、光軸が第１軸に沿う２ｎ個（ｎは自然数）の入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎからなる入力ビーム束を、光軸が第２軸に沿うｎ個の出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎからなる出力ビーム束に変換することができる。このように、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの光軸が何れも１つの軸である第１軸に沿っており、且つ、出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎの光軸が何れも１つの軸である第２軸に沿っている。そのため、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎ及び出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎを配置するときに、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの各々が交差しないように配慮する必要がなく、且つ、出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎの各々が交差しないように考慮する必要がない。したがって、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの光軸の各々を並列に配置することができるため、従来の導光装置（例えば特許文献１に記載された光増幅器）と比較して小型化することができる。
【００１４】
以上のように、本導光装置は、出力ビーム束の高出力化と、該導光装置の小型化とを両立することができる。
【００１５】
また、上記の構成によれば、本導光装置は、入力ビーム束から出力ビーム束に変換するときに、出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎの数を２ｎ個からｎ個に半減させる。したがって、本導光装置は、出力ビーム束が２ｎ個の出力ビームによって構成されている場合と比較して、出力ビーム束の幅を縮小できるという副次的な効果を奏する。
【００１６】
また、上記の構成によれば、本導光装置は、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎからなる入力ビーム束を、光軸が第２軸に沿うｎ個の出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎからなる出力ビーム束に変換するときに、合成光学系ＣＯｋを構成する第１ミラーＭｋ１、第２ミラーＭｋ２、第３ミラーＭｋ３、及びコンバイナＣｋの各々を調整することによって、出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎの光軸が第２軸に沿うように調整することができる。
【００１７】
一方、従来の導光装置においては、２つのレーザビーム（入力ビームに対応）を１つのレーザビーム（出力ビーム対応）に変換するために１つのコンバイナを用いる。したがって、この光増幅器においては、出力ビームの光軸を調整するためにコンバイナを調整することしかできない。
【００１８】
したがって、本導光装置は、従来の導光装置と比較して、出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎの光軸を調整する場合の自由度が高く、結果として、その調整を容易に行うことができるという副次的な効果を奏する。
【００１９】
本発明の一態様に係る導光装置において、前記ｎは２以上の自然数であり、前記合成光学系ＣＯｋに入射する前記２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの各々は、それぞれ、波長が同一であり、且つ、偏波面が揃っており、前記合成光学系ＣＯｋは、前記第１ミラーＭｋ１の前段又は前記第３ミラーＭｋ３の前段に配置された偏波回転素子を更に備え、前記コンバイナＣｋは、偏波依存型ビームコンバイナである、ことが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、本導光装置は、波長が同一であり、且つ、偏波面が揃った入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋから出力ビームＯｋを合成することによって、波長が単一な出力ビーム束を光ファイバに導くことができる。また、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの数には上限値がないため、出力ビーム束の出力を容易に高出力化することができる。
【００２１】
一方、従来の導光装置においては、波長が単一な出力ビーム（出力ビーム束）を得ようとした場合、出力ビームの出力を高出力化することが難しい。なぜなら、各入力ビームの出力が同一である場合、（１）出力ビームの出力は、入力ビームの数に依存し、（２）この導光装置において使用可能な入力ビームの数は、２を上限とするためである。この導光装置において、それ以上の数の入力ビームを用いるためには、コンバイナとしてダイクロイックミラーを使わざるを得ず、この場合は波長が単一な出力ビームを得ることができない。
【００２２】
したがって、本導光装置は、出力ビーム束のスペクトルの分布幅を従来の導光装置よりも狭めた出力ビーム束を光ファイバに導くことができ、且つ、容易に出力ビーム束の高出力化を図ることができる。
【００２３】
本発明の一態様に係る導光装置において、前記合成光学系ＣＯｋに入射する前記２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの各々は、それぞれ、異なる波長を有し、前記コンバイナＣｋは、ダイクロイックミラーであってもよい。
【００２４】
本発明の一態様に係る導光装置において２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの各々の波長が異なる構成を採用した場合、本導光装置は、コンバイナＣｋとしてダイクロイックミラーを採用することもできる。
【００２５】
本発明の一態様に係る導光装置において、前記第１ミラーＭｋ１及び前記第３ミラーＭｋ３の各々は、何れも、前記第１軸及び前記第２軸が張る特定の平面上に載置されており、前記第２ミラーＭｋ２は、前記第１ミラーＭｋ１の上に載置されており、前記コンバイナＣｋは、前記第３ミラーＭｋ３の上に載置されており、前記２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの各々の前記光軸は、前記特定の平面と平行な平面内に並んでおり、前記合成光学系ＣＯｋについて、前記第１ミラーＭｋ１を構成する反射面である第１反射面Ｐｋ１、前記第２ミラーＭｋ２を構成する反射面である第２反射面Ｐｋ２、前記第３ミラーＭｋ３を構成する反射面である第３反射面Ｐｋ３、及び、前記コンバイナＣｋを構成する合成面ＰｋＣの各々は、前記出力ビームＯｋの光軸が前記第２軸に一致するように調整されている、ことが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、凸レンズなどによって構成された収束光学系と組み合わせることによって精度良く収束することが可能な出力ビーム束を得ることができる。
【００２７】
本発明の一態様に係る導光装置において、前記第１反射面Ｐｋ１、及び、前記第３反射面Ｐｋ３の各々は、それぞれの法線ベクトルが前記第１軸及び前記第３軸が張る平面内に位置し、且つ、該法線ベクトルと前記第３軸との成す角が４５°であり、前記第２反射面Ｐｋ２、及び、前記合成面ＰｋＣの各々は、それぞれの法線ベクトルが前記第３軸及び前記第２軸が張る平面内に位置し、且つ、該法線ベクトルと前記第３軸との成す角が４５°である、ことが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、凸レンズなどによって構成された収束光学系と組み合わせることによって精度良く収束することが可能な出力ビーム束を、容易に得ることができる。
【００２９】
本発明の一態様に係る導光装置において、前記第１ミラーＭｋ１及び前記第３ミラーＭｋ３は、一体成形されていてもよい。
【００３０】
上記の構成によれば、第１ミラーＭｋ１と第３ミラーＭｋ３とが別体に形成されている場合と比較して、合成光学系における光軸調整を容易にできる。
【００３１】
本発明の一態様に係る導光装置において、前記入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの各々の光軸は、それぞれ、等間隔に配置されており、前記合成光学系ＣＯｋについて、第１反射面Ｐｋ１、第２反射面Ｐｋ２、第３反射面Ｐｋ３、及び合成面ＰｋＣは、前記出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎの各々の光軸が前記特定の平面に平行な平面内に等間隔で並ぶように調整されている、ことが好ましい。
ことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の導光装置。
【００３２】
上記の構成によれば、凸レンズなどによって構成された収束光学系と組み合わせて出力ビーム束を収束させるときの精度を更に高めることができる。
【００３３】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るＬＤモジュールは、上述した何れか一態様に係る導光装置と、前記入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの各々をそれぞれ出射するＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎと、前記導光装置によって変換された出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎを結合される光ファイバと、前記ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎと前記合成光学系ＣＯｋとの間に挿入されたコリメート光学系であって、Ｆ軸コリメートレンズＦＣ１，ＦＣ２，…，ＦＣ２ｎと、前記Ｆ軸コリメートレンズＦＣ１，ＦＣ２，…，ＦＣ２ｎの後段に配置されたＳ軸コリメートレンズＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣ２ｎと、によって構成されたコリメート光学系と、前記導光装置と前記光ファイバとの間に挿入された集光レンズ系であって、Ｆ軸収束レンズと、該Ｆ軸収束レンズの後段に配置されたＳ軸収束レンズと、によって構成された収束光学系と、を備えている。
【００３４】
上記の構成によれば、本発明の一態様に係る導光装置と同様の効果を奏する。
【００３５】
また、本ＬＤモジュールは、出力ビーム束が２ｎ個の出力ビームによって構成されている場合と比較して、幅が狭い出力ビーム束を得ることができるため、導光装置と光ファイバとの結合効率を向上させたり、収束光学系を構成するＦ軸収束レンズに起因する収差を抑制したり、Ｆ軸収束レンズから光ファイバまでの距離を短縮したりすることができる。
【００３６】
本発明の一態様に係るＬＤモジュールは、その表面に、前記導光装置を構成する前記第１ミラーＭｋ１及び前記第３ミラーＭｋ３が載置された基板を更に備え、前記ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの各々は、それぞれの活性層が該基板の前記表面に沿うように配置されている、ことが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの活性層と、基板とが接触する領域の面積を最大化することができる。したがって、ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎを効率良く冷却することができる。
【００３８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る製造方法は、上述した何れか一態様に係る導光装置を製造する製造方法であって、合成光学系ＣＯｋの各々について、前記第１ミラーＭｋ１、前記第２ミラーＭｋ２、前記第３ミラーＭｋ３、及び前記コンバイナＣｋの向きを、（１）前記入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋから前記出力ビームＯｋを合成するように、且つ、（２）該出力ビームＯｋの光軸が前記第２軸と一致するように、調整する工程を含んでいる。
【００３９】
上記の構成によれば、本発明の一態様に係る導光装置と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、複数の光源から出射された入力ビームからなる入力ビーム束を出力ビーム束に変換して光ファイバに導く導光装置において、出力ビーム束の高出力化と、該導光装置の小型化とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１に係るＬＤモジュールの斜視図である。
【図２】図１に示したＬＤモジュールの平面図である。
【図３】図１に示したＬＤモジュールが備えている単位光学系の斜視図である。
【図４】（ａ）は、図３に示した単位光学系に含まれる合成光学系を構成する第１〜第３ミラー及び偏波依存型ビームコンバイナの斜視図である。（ｂ）は、入力ビーム及び出力ビームのビームプロファイルを示す斜視図である。
【図５】図１に示したＬＤモジュールの製造方法のフローチャートである。
【図６】図６に示した製造方法を実施した後の出力ビーム束の断面図である。
【図７】本発明の実施形態２に係るＬＤモジュールが備えている単位光学系の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るＬＤモジュール１について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、ＬＤモジュール１の斜視図である。図２は、ＬＤモジュール１の平面図である。図３は、ＬＤモジュール１が備えている単位光学系Ｓｋの斜視図である。図４の（ａ）は、単位光学系Ｓｋに含まれている合成光学系ＣＯｋを構成する第１〜第３のミラーＭｋ１〜Ｍｋ３及び偏波依存型ビームコンバイナＣｋの斜視図である。図４の（ｂ）は、入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋ及び出力ビームＯｋの各々のビームプロファイルを示す斜視図である。
【００４３】
図１〜図２に示すように、ＬＤモジュール１は、２ｎ個のＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎ、及び光ファイバＯＦの他に、基板Ｂ、導光装置１０、コリメート光学系２０、及び収束光学系３０を備えている。
【００４４】
なお、以下において、基板Ｂの表面ＢＳの法線に沿う（本実施形態においては平行な）方向であって、基板Ｂの裏面から表面ＢＳに向かう方向をｚ軸正方向とする。なお、表面ＢＳは、基板Ｂを構成する２つの表面のうち、導光装置１０、コリメート光学系２０、及び収束光学系３０が載置されている側の表面である。表面ＢＳに沿い、ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの各々から出射されたレーザビーム（入力ビーム）の光軸に沿う（本実施形態においては平行な）方向であって、該レーザビームの伝搬方向をｘ軸正方向とする。表面ＢＳに沿い、且つ、ｘ軸に直交する方向をｙ軸とする。なお、上述したｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の各々が右手系の座標軸となるように、ｙ軸正方向を定める。ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の各々は、請求の範囲に記載の第１軸、第２軸、及び第３軸に対応する。
【００４５】
（ＬＤチップ）
ＬＤモジュール１は、２ｎ個（ｎは自然数）のＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋ，…，ＬＤ２ｎ−１，ＬＤ２ｎの各々から出射されたレーザビームを光ファイバＯＦに結合する。ここで、ｋは、ｋ＝１，２，…，ｎである。以下において、ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋ，…，ＬＤ２ｎ−１，ＬＤ２ｎを一般化してＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋと記載する。この一般化の仕方は、他の部材についても同様である。
【００４６】
本実施形態において、ＬＤモジュール１が備えるＬＤチップの個数２ｎは、１２である。しかし、ＬＤチップの個数２ｎは、これに限定されない。すなわち、ＬＤモジュール１が備えるＬＤチップの個数２ｎは、２以上の偶数から任意に選ぶことができる。
【００４７】
本実施形態において、ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋ，…，ＬＤ２ｎ−１，ＬＤ２ｎの各々は、同様に構成されている。したがって、ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋ，…，ＬＤ２ｎ−１，ＬＤ２ｎの各々が出射する入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｋ−１，Ｉ２ｋ，…，Ｉ２ｎ−１，Ｉ２ｎの波長は、同一である。
【００４８】
入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｋ−１，Ｉ２ｋ，…，Ｉ２ｎ−１，Ｉ２ｎ、すなわち入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの光軸がｘ軸方向及びｙ軸方向に沿う特定の平面に沿って等間隔に並ぶように、ＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋは、基板Ｂの表面ＢＳ上に載置されている。表面ＢＳは、請求の範囲に記載の特定の平面であり、本実施形態においては、ｘｙ平面と平行である。
【００４９】
ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋの各々は、表面ＢＳに沿った単一の平面内に配置された活性層を含む。換言すれば、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋの各々の活性層は、表面ＢＳからの高さが等しい単一の面内に配置されている。
【００５０】
ｘ軸正方向側から見た場合、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋの各々の活性層の形状は、ｙ軸方向に沿った方向が長手方向であり、且つ、ｚ軸方向に沿った方向が短手方向である略長方形である。このような活性層から出射された入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの各々は、出射された直後において、ｙ軸方向に沿った方向が長軸となり、且つ、ｚ軸に沿った方向が短軸となる楕円形のビームプロファイルを有する。そして、このような入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎから、導光装置１０によって変換された出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎは、長軸がｚ軸方向に沿い、短軸がｘ軸方向に沿った楕円形のビームプロファイルを有する。
【００５１】
なお、本実施形態において、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋの各々は、同様に構成されている。すなわち、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋの各々は、同じ波長を有し、且つ、偏波面が揃った入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋを出射する。
【００５２】
（導光装置１０）
次に導光装置について説明する。導光装置１０は、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋから出射された入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋからなる入力ビーム束ＩＢを、出力ビームＯｋからなる出力ビーム束ＯＢに変換する。上述したように、入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの光軸は、ｘ軸方向に沿っている（本実施形態では平行）。また、後述するように、出力ビームＯＢは、ｙ軸に沿っている（本実施形態では平行）。
【００５３】
導光装置１０は、基板Ｂの表面ＢＳ上に載置された、ｎ個の合成光学系ＣＯｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）を備えている。合成光学系ＣＯｋ＋１は、表面ＢＳ上において、合成光学系ＣＯｋをｘ軸正方向に並進し、且つ、ｙ軸正方向に並進した位置に配置されている。
【００５４】
図３に示すように、合成光学系ＣＯｋは、第１ミラーＭｋ１と、第２ミラーＭｋ２と、第３ミラーＭｋ３と、請求の範囲に記載のコンバイナである偏波依存型ビームコンバイナ（ＰＢＣ）Ｃｋと、偏光回転素子ＰＲｋとを含んでいる。以下において、偏波依存型ビームコンバイナＣｋのことをＰＢＣＣｋと記載する。
【００５５】
第１ミラーＭｋ１は、入力ビームＩ２ｋ−１をｚ軸に沿う方向に反射する第１反射面Ｐｋ１を有する。第１反射面Ｐｋ１は、ガラス（例えば石英ガラス）製の光学部材の研磨された斜面に反射膜（例えばアルミニウム製の薄膜）を形成することによって得られる。
【００５６】
第２ミラーＭｋ２は、第１ミラーＭｋ１にて反射された入力ビームＩ２ｋ−１をｙ軸に沿う方向に反射する第２反射面Ｐｋ２を有する。第２ミラーＭｋ２は、ガラス（例えば石英ガラス）製の光学部材（例えばプリズム）により構成されており、ｘｙ平面に沿った底面とｚｘ平面に沿った側面とは、何れも入力ビームＩ２ｋ−１を透過する。また、第２反射面Ｐｋ２は、上記底面及び上記側面の双方と交わる、研磨された斜面に反射膜（例えばアルミニウム製の薄膜）を形成することによって得られる。
【００５７】
偏光回転素子ＰＲｋは、第３ミラーＭｋ３の前段に配置されており、入力ビームＩ２ｋの偏波面を９０°回転させる。したがって、第３ミラーＭｋ３に入射する入力ビームＩ２ｋの偏波面は、第１ミラーＭｋ１に入射する入力ビームＩ２ｋ−１と比較して偏波面が９０°回転されている。
【００５８】
第３ミラーＭｋ３は、入力ビームＩ２ｋをｚ軸に沿う方向に反射する第３反射面Ｐｋ３を有する。ＰＢＣＣｋは、第２ミラーＭｋ２にて反射された入力ビームＩ２ｋ−１を透過するとともに、第３ミラーＭｋ３にて反射された入力ビームＩ２ｋをｙ軸に沿う方向に反射して出力ビームＯｋを合成するＰＢＣＣｋを有する。ＰＢＣＣｋの合成面ＰｋＣは、偏波面が所定の方向と平行な光を透過し、偏波面が該所定の方向とは直交した光を反射する。本実施形態において、合成面ＰｋＣは、入力ビームＩ２ｋ−１を透過し、その偏波面が入力ビームＩ２ｋ−１の偏波面と直交している入力ビームＩ２ｋを反射する。
【００５９】
なお、偏波回転素子ＰＲｋは、第３ミラーＭｋ３の前段ではなく、第１ミラーＭｋ１の前段に配置されていてもよい。ただし、その場合であっても、合成面ＰｋＣは、入力ビームＩ２ｋ−１を透過し、入力ビームＩ２ｋを反射するように構成されている。
【００６０】
合成光学系ＣＯｋについて、第１反射面Ｐｋ１、第２反射面Ｐｋ２、第３反射面Ｐｋ３、及び合成面ＰｋＣの各々は、出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎの各々の光軸が特定の平面に平行な平面内に等間隔で並ぶように光軸が調整されているとよい。この合成光学系ＣＯｋについての光軸調整について、図５を参照して後述する。
【００６１】
（コリメート光学系）
コリメート光学系２０は、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋと合成光学系ＣＯｋとの間に挿入されている。コリメート光学系２０は、（１）ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋの後段に配置されたＦ軸コリメートレンズＦＣ２ｋ−１，ＦＣ２ｋと、（２）Ｆ軸コリメートレンズＦＣ２ｋ−１，ＦＣ２ｋの後段、且つ、合成光学系ＣＯｋの前段に配置されたＳ軸コリメートレンズＳＣ２ｋ−１，ＳＣ２ｋと、によって構成されている。
【００６２】
Ｆ軸コリメートレンズＦＣ２ｋ−１，ＦＣ２ｋは、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋから出射された入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋのＦ軸方向の広がりをコリメートする。またＳ軸コリメートレンズＳＣ２ｋ−１，ＳＣ２ｋは、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋから出射された入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋのＳ軸方向の広がりをコリメートする。Ｆ軸コリメートレンズＦＣ２ｋ−１，ＦＣ２ｋ及びＳ軸コリメートレンズＳＣ２ｋ−１，ＳＣ２ｋを透過した後の入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋは、伝搬距離に関わらずビームスポットの形状及び大きさが一定に保たれた、いわゆるコリメートビームとなる。なお、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋから出射される入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋのＳ軸方向の広がりが十分に小さい場合、Ｓ軸コリメートレンズＳＣ２ｋ−１，ＳＣ２ｋは省略しても構わない。
【００６３】
（収束光学系）
収束光学系３０は、導光装置１０と光ファイバＯＰとの間に挿入された集光レンズ系である。収束光学系３０は、（１）合成光学系ＣＯｋの後段に配置されたＦ軸収束レンズＦＬと、（２）Ｆ軸収束レンズＦＬの後段、且つ、光ファイバＯＰの前段に配置されたＳ軸収束レンズＳＬと、によって構成されている。Ｆ軸収束レンズＦＬは、出力ビーム束を構成する各出力ビームＯｋを、ｚ軸方向のビーム径が光ファイバＯＦの入射端面において最小になる（好ましくは０になる）ように集束させる。また、Ｓ軸収束レンズＳＬは、出力ビーム束を構成する各出力ビームＯｋを、ビーム間隔が光ファイバＯＦの入射端面において最小になる（好ましくは０になる）ように、且つ、ｘ軸方向のビーム径が光ファイバＯＦの入射端面において最小になる（好ましくは０になる）ように収束させる。
【００６４】
（単位光学系の構成）
ＬＤモジュール１は、図３に示す単位光学系Ｓｋを繰り返し配置することによって得られる。図３に示すように、単位光学系Ｓｋは、上述したＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋと、Ｆ軸コリメートレンズＦＣ２ｋ−１，ＦＣ２ｋと、Ｓ軸コリメートレンズＳＣ２ｋ−１，ＳＣ２ｋと、合成光学系ＣＯｋとにより構成される。
【００６５】
第１ミラーＭｋ１及び第３ミラーＭｋ３の各々は、何れも、ｘ軸及びｙ軸が張る特定の平面、本実施形態においては基板Ｂの表面ＢＳに載置されている。第２ミラーＭｋ２は、第１ミラーＭｋ１の上に載置されており、ＰＢＣＣｋは、第３ミラーＭｋ３の上に載置されている。なお、第１ミラーＭｋ１及び第３ミラーＭｋ３は、一体成形されていてもよい。
【００６６】
また、上述したように、ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋは、活性層が基板Ｂの表面ＢＳに沿うように配置されている。したがって、２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの各々の光軸は、基板Ｂの表面ＢＳと平行な平面内に並んでいる。
【００６７】
合成光学系ＣＯｋについて、第１ミラーＭｋ１を構成する反射面である第１反射面Ｐｋ１、第２ミラーＭｋ２を構成する反射面である第２反射面Ｐｋ２、第３ミラーＭｋ３を構成する反射面である第３反射面Ｐｋ３、及び、ＰＢＣＣｋを構成する合成面ＰｋＣの各々は、出力ビームＯｋの光軸がｙ軸と平行になるように調整されている。
【００６８】
ＬＤチップＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋ、Ｆ軸コリメートレンズＦＣ２ｋ−１，ＦＣ２ｋ、Ｓ軸コリメートレンズＳＣ２ｋ−１，ＳＣ２ｋ、第１ミラーＭｋ１、第３ミラーＭｋ３、Ｆ軸集光レンズＦＬ、及びＳ軸集光レンズＳＬは、何れも、直接、又は、不図示のマウントを介して基板Ｂ上に載置され、完成時には固定（例えば接着固定）されている。
【００６９】
図４の（ａ）は、合成光学系ＣＯｋを構成する第１ミラーＭｋ１の反射面Ｐｋ１、第２ミラーＭｋ２の反射面Ｐｋ２、第３ミラーＭｋ３の反射面Ｐｋ３、及び、ＰＢＣＣｋの合成面ＰｋＣ示している。
【００７０】
第１反射面Ｐｋ１、及び、第３反射面Ｐｋ３の各々は、それぞれの法線ベクトルがｘ軸及びｚ軸が張る平面内に位置し、且つ、該法線ベクトルとｚ軸との成す角が４５°となるように構成されている。
【００７１】
第２反射面Ｐｋ２、及び、合成面ＰｋＣの各々は、それぞれの法線ベクトルがｙ軸及びｚ軸が張る平面内に位置し、且つ、該法線ベクトルとｚ軸との成す角が４５°となるように構成されている。
【００７２】
上述したように、入射ビームＩ２ｋ−１の光軸は、ｘ軸に沿っている（本実施形態では平行である）。したがって、入射ビームＩ２ｋ−１は、ｘ軸及びｙ軸が張る平面と平行な面（基板Ｂの表面ＢＳと平行な面）上をｘ軸と平行に伝搬し、第１ミラーＭｋ１の反射面Ｐｋ１に入射する。入射ビームＩ２ｋ−１は、反射面Ｐｋ１に反射され、光路をｚ軸に平行な方向に変えて第２ミラーＭｋ２に入射する。入射ビームＩ２ｋ−１は、第２ミラーＭｋ２の反射面Ｐｋ２に反射され、光路をｙ軸に平行な方向に変えてＰＢＣＣｋの合成面ＰｋＣに入射する。合成面ＰｋＣは、入射ビームＩ２ｋ−１を透過する。
【００７３】
上述したように、入射ビームＩ２ｋの光軸は、ｘ軸に沿っている（本実施形態では平行である）。したがって、入射ビームＩ２ｋは、ｘ軸及びｙ軸が張る平面と平行な面（基板Ｂの表面ＢＳと平行な面）上をｘ軸と平行に伝搬し、第３ミラーＭｋ３の反射面Ｐｋ３に入射する。入射ビームＩ２ｋは、反射面Ｐｋ３に反射され、光路をｚ軸に平行な方向に変えてＰＢＣＣｋの合成面ＰｋＣに入射する。合成面ＰｋＣは、入射ビームＩ２ｋを反射する。そして、合成面ＰｋＣは、透過した入射ビームＩ２ｋ−１と反射した入射ビームＩ２ｋとを合成して出力ビームＯｋを出力する。出力ビームＯｋの光軸は、ｙ軸に沿っている（本実施形態では平行である）。
【００７４】
このように合成光学系ＣＯｋは、光軸がｘ軸に沿った入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋによって構成された入力ビーム束ＩＢを光軸がｙ軸に沿った出力ビームＯｋによって構成された出力ビーム束ＯＢに変換することができる。そのため、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎ及び出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎを配置するときに、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの各々が交差しないように配慮する必要がなく、且つ、出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎの各々が交差しないように考慮する必要がない。
【００７５】
そのため、導光装置１０においては、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの光軸の各々を並列に配置することができる、すなわち、ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの各々を並列に配置することができる。そのため、導光装置１０は、従来の導光装置と比較してＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの実装密度を高めることができるので、従来の導光装置と比較して小型化することができる。
【００７６】
なお、上述したように、導光装置１０において、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの数は、２以上の偶数であればよい。上述した単位光学系Ｓｋをｎ個並列に並べることによって、導光装置１０は、２ｎ個（ｎは自然数）の入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎからなる入力ビーム束ＩＢを、ｎ個の出力ビームＯ１，Ｏ２，…，Ｏｎからなる出力ビーム束ＯＢに変換したうえで、出力ビーム束を光ファイバに導くことができる。したがって、導光装置１０は、出力ビーム束ＯＢの高出力を図ることができる。
【００７７】
なお、導光装置１０の出力ビーム束ＯＢの出力値の上限は、ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの数に依存する。ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの数を増加させればさせるほど導光装置のサイズは、徐々に大きくなる。この傾向は、導光装置１０及び従来の導光装置のいずれにおいても当てはまる。しかし、ＬＤチップの増加に伴いサイズが大きくなる度合いは、従来の導光装置と比較して、導光装置１０の方が少ない。
【００７８】
従来の導光装置では、対をなす１組のＬＤチップ（例えば特許文献１の第１図に記載のＧａＡｌＡｓ−ＬＤ３，３’）において、各々のＬＤチップから出射される入力ビームの光軸が互いに直交している。それに対して、導光装置１０では、合成光学系ＣＯｋを備えていることによって、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｎの光軸を全てｘ軸に沿わせることができる。したがって、ＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの数を増加させる場合であっても、該導光装置のサイズがいたずらに大きくなることを抑制することができる。
【００７９】
このように複数のＬＤチップを配置することにより出力ビームＯＢの高出力化を図る場合であっても、該導光装置のサイズがいたずらに大きくなることを防止することができる。したがって、出力ビームＯＢの高出力化を図れば図るほど、導光装置１０が奏する効果（出力ビーム束の高出力化と、該導光装置の小型化とを両立）は、より顕著になる。
【００８０】
以上のように、導光装置１０は、出力ビーム束ＯＢの高出力化と、小型化とを両立することができる。
【００８１】
また、入力ビームＩ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｋ−１，Ｉ２ｋ，…，Ｉ２ｎ−１，Ｉ２ｎの波長が単一であるため、導光装置１０は、搭載するＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｎの数をいくつにしようとも１つの波長成分からなる出力ビーム束ＯＢを出力することができる。したがって、導光装置１０は、１つの波長成分からなる出力ビーム束ＯＢを高出力化することができる。
【００８２】
一方、特許文献１の導光装置において、出力ビームを高出力化することと、出力ビームに含まれる波長成分の数を抑制することとは、トレードオフの関係にある。出力ビームに含まれる波長成分を１つに抑制する場合、該導光装置に搭載可能な光源の数は、２つに限定される。このことは、該導光装置の出力ビームの出力値が導光装置１０よりも低いことを意味する。
【００８３】
図４の（ｂ）は、入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋ及び出力ビームＯｋの各々のビームプロファイルを示す斜視図である。図４の（ｂ）において、第１〜第３の反射面Ｐｋ１〜Ｐｋ３及び合成面ＰｋＣの各々は、図示しておらず、入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋ及び出力ビームＯｋの光軸及びビームプロファイルのみを図示している。
【００８４】
上述の通り、Ａ１で示されるように、入力ビームＩ２ｋ−１は、出射された直後において、ｚ軸に沿った方向が長く、且つ、ｙ軸に沿った方向が短い楕円形のビームプロファイルを有する。Ａ２で示されるように、反射面Ｐｋ１に反射された入力ビームＩ２ｋ−１は、ｙ軸に沿った方向が長く、且つ、ｘ軸に沿った方向が短い楕円形のビームプロファイルを有する。またＡ３で示されるように、反射面Ｐｋ２に反射された入力ビームＩ２ｋ−１は、ｚ軸に沿った方向が長く、且つ、ｘ軸に沿った方向が短い楕円形のビームプロファイルを有する。入力ビームＩ２ｋ−１は、ｚ軸に沿った方向が長く、且つ、ｘ軸に沿った方向が短い楕円形のビームプロファイルで合成面ＰｋＣに入射する。
【００８５】
同様に、Ｂ１で示されるように、入力ビームＩ２ｋは、出射された直後において、ｚ軸に沿った方向が長く、且つ、ｙ軸に沿った方向が短い楕円形のビームプロファイルを有する。Ｂ２で示されるように、反射面Ｐｋ３に反射された入力ビームＩ２ｋは、ｙ軸に沿った方向が長く、且つ、ｘ軸に沿った方向が短い楕円形のビームプロファイルを有する。また合成面ＰｋＣに反射された入力ビームＩ２ｋは、ｚ軸に沿った方向が長く、且つ、ｘ軸に沿った方向が短い楕円形のビームプロファイルを有する。
【００８６】
Ｂ３で示されるように、合成面ＰｋＣに入射した入力ビームＩ２ｋ−１、及び合成面ＰｋＣに反射された入力ビームＩ２ｋの両方が、ｚ軸に沿った方向が長く、且つ、ｘ軸に沿った方向が短い楕円形のビームプロファイルを有するので、出力ビームＯｋが合成される。
【００８７】
（ＬＤモジュールの製造方法）
ＬＤモジュール１の製造方法について、図５を参照して説明する。
【００８８】
本製造方法は、合成光学系ＣＯｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）について、下記工程Ｔ１〜工程Ｔ８を、繰り返すことにより実現される。
【００８９】
第１ミラー回動工程Ｔ１は、ｚ軸を回転軸として第１ミラーＭｋ１を微小回転させることによって、ｘ軸を回転軸として出力ビームの伝搬方向を微小回転させる工程である。
【００９０】
第２ミラー回動工程Ｔ２は、ｚ軸を回転軸として第２ミラーＭｋ２を微小回転させることによって、ｚ軸を回転軸として出力ビームの伝搬方向を微小回転させる工程である。
【００９１】
第３ミラー回動工程Ｔ３は、ｚ軸を回転軸として第３ミラーＭｉ３を微小回転させることによって、ｘ軸を回転軸として出力ビームの伝搬方向を微小回転させる工程である。
【００９２】
コンバイナ回動工程Ｔ４は、ｚ軸を回転軸としてＰＢＣＣｋを微小回転させることによって、ｚ軸を回転軸として出力ビームの伝搬方向を微小回転させる工程である。
【００９３】
第１ミラー回動工程Ｔ１〜コンバイナ回動工程Ｔ４を実施することによって、出力ビーム束を構成する各出力ビームの伝搬方向をｙ軸方向と一致させるという第１の調整目標が達成される。
【００９４】
第１ミラー摺動工程Ｔ５は、ｘ軸と平行に第１ミラーＭｋ１を並進させることによって、ｘ軸と平行に出力ビームの光軸を並進させる工程である。
【００９５】
第２ミラー摺動工程Ｔ６は、ｙ軸と平行に第２ミラーＭｋ２を並進させることによって、ｚ軸と平行に出力ビームの光軸を並進させる工程である。
【００９６】
第３ミラー摺動工程Ｔ７は、ｘ軸と平行に第３ミラーＭｋ３を並進させることによって、ｘ軸と平行に出力ビームの光軸を並進させる工程である。
【００９７】
コンバイナ摺動工程Ｔ８は、ｙ軸と平行にＰＢＣＣｋを並進させることによって、ｚ軸と平行に出力ビームの光軸を並進させる工程である。
【００９８】
出力ビーム束を構成する各出力ビームＯｋの光軸をｘｚ面と平行な平面内に等間隔で並べることを第２の調整目標とする場合、第１ミラー摺動工程Ｔ５〜コンバイナ摺動工程Ｔ８において参照される調整目標値は、図６に示すように定めればよい。すなわち、Ｆ軸収束レンズＦＬより上流側のｘｚ面と平行な平面内において、各出力ビーム束のビームスポットがｘ軸上に等間隔に並ぶように定めればよい。図６においては、ｗ１２＝ｗ２３＝ｗ３４＝ｗ４５＝ｗ５６となればよい。
【００９９】
また、図６に示されるように、出力ビームＯｋの各々は、長手方向がｚ軸に沿った楕円形のビームプロファイルを有する。
【０１００】
このように、合成光学系ＣＯｋについて、第１反射面Ｐｋ１、第２反射面Ｐｋ２、第３反射面Ｐｋ３、及び合成面ＰｋＣの向きを調整し、（１）入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋから出力ビームＯｋを合成し、且つ、（２）出力ビームＯｋの光軸をｙ軸と一致させる。
【０１０１】
なお、第１ミラー摺動工程Ｔ５〜コンバイナ摺動工程Ｔ８は、図５に示したように、第１ミラー回動工程Ｔ１〜コンバイナ回動工程Ｔ４を実施することによって、出力ビーム束を構成する各出力ビームの伝搬方向を平行化した後で実施することが好ましい。ただし、第１ミラー回動工程Ｔ１〜コンバイナ回動工程Ｔ４の実施順序、並びに、第１ミラー摺動工程Ｔ５〜コンバイナ摺動工程Ｔ８の実施順序は、図５に示したものに限定されない。すなわち、第２ミラー回動工程Ｔ２を実施した後に第１ミラー回動工程Ｔ１を実施する構成を採用してもよいし、第２ミラー摺動工程Ｔ６を実施した後に第１ミラー摺動工程Ｔ５を実施する構成を採用してもよい。
【０１０２】
また、第１ミラーＭｋ１の基板Ｂへの固定、第２ミラーＭｋ２の第１ミラーＭｋ１への固定、第３ミラーＭｋ３の基板Ｂへの固定、及び、ＰＢＣＣｋの第３ミラーＭｋ３への固定に接着剤を用いる場合、これを以下のように行うことが好ましい。すなわち、第１ミラーＭｋ１の下面と基板Ｂの上面との間、第２ミラーＭｋ２の下面と第１ミラーＭｋ１の上面との間、第３ミラーＭｋ３の下面と基板Ｂの上面との間、及び、ＰＢＣＣｋの下面と第３ミラーＭｋ３の上面との間に接着剤を塗布した後、第１ミラー回動工程Ｔ１〜コンバイナ回動工程Ｔ４、及び第１ミラー摺動工程Ｔ５〜コンバイナ摺動工程Ｔ８を実施する。ただし、これらの工程を実施している間、及び、これらの工程を実施し終えてから接着剤の硬化が完了するまでの間、第１ミラーＭｋ１の下面と基板Ｂの上面とが平行になり、第２ミラーＭｋ２の下面と第１ミラーＭｋ１の上面とが平行になり、第３ミラーＭｋ３の下面と基板Ｂの上面とが平行になり、かつ、ＰＢＣＣｋの下面と第３ミラーＭｋ３の上面とが平行になる状態を保つ。これにより、第１ミラーＭｋ１の下面と基板Ｂの上面との間に形成される接着剤層、第２ミラーＭｋ２の下面と第１ミラーＭｋ１の上面との間に形成される接着剤層、第３ミラーＭｋ３の下面と基板Ｂの上面との間に形成される接着剤層、及び、ＰＢＣＣｋの下面と第３ミラーＭｋ３の上面との間に形成される接着剤層の厚みを均一化することができる。
【０１０３】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るＬＤモジュールについて、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るＬＤモジュール２が備えている単位光学系Ｓｋ’の斜視図である。
【０１０４】
図７に示すように、本実施形態に係るＬＤモジュール２は、第１の実施形態に係るＬＤモジュール１が備えていた導光装置１０及びＬＤチップＬＤ２ｋの各々を、それぞれ、導光装置１０’及びＬＤチップＬＤ２ｋ’に変更することによって得られる。ＬＤモジュール２において、導光装置１０’及びＬＤチップＬＤ２ｋ’以外の部材は、ＬＤモジュール１と同様に構成されている。したがって、本実施形態においては、導光装置１０’及びＬＤチップＬＤ２ｋ’について説明する。ＬＤモジュール１と同様に構成されている部材については、ＬＤモジュール１と同様の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０５】
（ＬＤチップ）
ＬＤモジュール２は、ＬＤモジュール１と同様に、１２個のＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２’，…，ＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋ’，…，ＬＤ２ｎ−１，ＬＤ２ｎ−１’を備えている。このうち、ｙ軸負方向側から数えて奇数番目に配置されるＬＤチップＬＤ１，…，ＬＤ２ｋ−１，…，ＬＤ２ｎ−１は、ＬＤモジュール１と同様に構成されている。一方、ｙ軸負方向側から数えて偶数番目に配置されるＬＤチップＬＤ２’，…，ＬＤ２ｋ’，…，ＬＤ２ｎ’は、ＬＤモジュール１のＬＤチップＬＤ２，…，ＬＤ２ｋ，…，ＬＤ２ｎと比較して、発振波長が短くなるように構成されている。すなわち、ＬＤチップＬＤ２’，…，ＬＤ２ｋ’，…，ＬＤ２ｎ’から出射される入力ビームＩ２’，…，Ｉ２ｋ’，…，Ｉ２ｎ’の波長λ２ｋ−１は、入力ビームＩ１，…，Ｉ２ｋ−１，…，Ｉ２ｎ−１の波長λ２ｋより短い。すなわち、合成光学系ＣＯｋに入射する２つの入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋの各々は、それぞれ、異なる波長を有する。
【０１０６】
本実施形態において、ＬＤモジュール２が備えるＬＤチップの個数２ｎは、２以上の偶数から任意に選ぶことができる。すなわち、ｎは自然数である。
【０１０７】
波長λ２ｋ−１及び波長λ２ｋは、後述するダイクロイックミラーＤＭｋの透過特性（裏返せば反射特性とも言える）に応じて定めればよい。例えば、コンバイナとして、立ち上がり波長が９１７ｎｍであり、立ち上がり領域（反射帯と透過帯とに挟まれた領域）の幅が１０ｎｍであるダイクロイックミラーＤＭｋを採用する場合、波長λ２ｋ−１と波長λ２ｋとの差分が１０ｎｍ以上となるように波長λ２ｋ−１及び波長λ２ｋを定めればよい。例えば、波長λ２ｋ−１を９２２ｎｍとし、波長λ２ｋを９１２ｎｍとすればよい。
【０１０８】
なお、ＬＤモジュール２をファイバレーザやファイバアンプなどに用いる場合、すなわち、ファイバレーザやファイバアンプなどが備えている増幅用光ファイバにＬＤモジュール２からの出力ビーム束ＯＢを導く場合、波長λ２ｋ−１と波長λ２ｋとの差分は、立ち上がり領域の幅以上となる波長領域において、できるだけ小さく設定することが好ましい。この差分が小さいほど、スペクトルの分布幅が狭い出力ビーム束ＯＢを増幅用光ファイバに導くことができ、増幅用光ファイバを励起する場合の効率を高めることができるためである。その理由は、以下の通りである。
【０１０９】
たとえば、増幅用光ファイバとして、Ｙｂイオンを添加した光ファイバを用いる場合、この光ファイバは、９１７ｎｍにピークを有する吸収係数を示す。したがって、この光ファイバを励起する場合、励起効率を考慮すると、励起光である出力ビーム束ＯＢの波長λ２ｋ−１，λ２ｋは、９１７ｎｍと等しいことが最も好ましく、９１７ｎｍと異なる場合には、各々ができるだけ９１７ｎｍに近い波長であることが好ましい。
【０１１０】
したがって、ＬＤモジュール１のように出力ビーム束ＯＢが１つの波長成分（λ２ｋ−１＝λ２ｋ）により構成されている場合、λ２ｋ−１＝λ２ｋ’＝９１７ｎｍであることが好ましい。一方、ＬＤモジュール２のように出力ビーム束ＯＢが２つの波長成分（λ２ｋ−１≠λ２ｋ’）により構成されている場合、波長λ２ｋ−１及び波長λ２ｋの各々は、（１）λｃ＜λ２ｋ−１であり、（２）λ２ｋ＜λｃであり、（３）λ２ｋ−１とλ２ｋとの差分（λ２ｋ−１−λ２ｋ）は、立ち上がり領域の幅以上となる波長領域において、できるだけ小さいことが好ましい。この構成を用いることによって、出力ビーム束ＯＢが２つの波長成分からなる場合であっても、励起効率の低下を抑制することができる。
【０１１１】
なお、近年では、立ち上がり領域の幅が１ｎｍ程度であるダイクロイックミラーも実現されている。このようなダイクロイックミラーをダイクロイックミラーＤＭｋとして採用することによって、励起効率の低下を更に抑制することができる。
【０１１２】
（導光装置）
導光装置１０’は、第１の実施形態において説明した導光装置１０に対して、以下の変更を施すことによって得られる。なお、導光装置１０’が備えている合成光学系ＣＯｋ’は、導光装置１０が備えている合成光学系ＣＯｋに対応する。
【０１１３】
（変更１）導光装置１０’が含むコンバイナとして、導光装置１０が含むコンバイナであるＰＢＣＣｋの代わりにダイクロイックミラーＤＭｋを採用する。
【０１１４】
（変更２）導光装置１０が備えていた偏波回転素子ＰＲ１，…，ＰＲｋ，…，ＰＲｎを省略する。
【０１１５】
（変更３）合成光学系ＣＯｋが含む第１ミラーＭｋ１及び第３ミラーＭｋ３の代わりに、合成光学系ＣＯｋ’では、立ち上げミラーＭｋ１３を採用する。
【０１１６】
すなわち、導光装置１０’において、上述した変更１〜３に関係しない部材は、導光装置１０と同様に構成されている。以下では、導光装置１０と同様に構成された部材に関しては、導光装置１０と同様の部材番号を付し、その説明を省略する。
【０１１７】
請求の範囲に記載のコンバイナであるダイクロイックミラーＤＭｋは、ガラス（例えば石英ガラス）製の光学部材であり、該ガラス部材の請求の範囲に記載の合成面ＰｋＣとして機能する界面に、（１）所定の波長より短い波長の光（入力ビーム）を反射し、且つ、（２）所定の波長以上より長い波長の光（入力ビーム）を透過する、反射・透過膜を形成したものである。本実施形態では、ダイクロイックミラーＤＭｋにおける請求の範囲に記載の合成面ＰｋＣのことを合成面ＰｋＣ’と称する。
【０１１８】
合成面ＰｋＣ’を構成する反射・透過膜としては、例えば誘電体多層膜を用いることができる。
【０１１９】
以下において、所定の波長より波長が短い波長領域であって、透過率が十分に低い波長領域を反射帯と称する。また、所定の波長より波長が長い波長領域であって、透過率が十分に高い波長領域を透過帯と称する。反射帯と透過帯との間には、上記所定の波長である立ち上がり波長を含む立ち上がり領域が存在する。この立ち上がり領域において、ダイクロイックミラーＤＭｋの透過率は、急激に高まる。なお、この所定の波長は、上述した中心波長λｃと一致していることが好ましい。
【０１２０】
ダイクロイックミラーＤＭｋは、光の偏波方向の違いではなく波長の違いに応じて、その光を透過させたり反射させたりする。ダイクロイックミラーＤＭｋの中には、透過率及び反射率の波長依存性が入射する光の偏光方向に対する依存性（偏光依存性）を示すものもある。導光装置１０’において採用するダイクロイックミラーＤＭｋが偏光依存性をもたない場合、導光装置１０’においては、導光装置１０が備えていた偏波回転素子ＰＲ１，…，ＰＲｋ，…，ＰＲｎを省略してもよい。一方、導光装置１０’において採用するダイクロイックミラーＤＭｋが偏光依存性を有する場合、導光装置１０’においても、導光装置１０が備えていた偏波回転素子ＰＲ１，…，ＰＲｋ，…，ＰＲｎを備えていることが好ましい。
【０１２１】
合成光学系ＣＯｋ’において、ダイクロイックミラーＤＭｋは、第２ミラーＭｋ２にて反射された入力ビームＩ２ｋ−１を透過するとともに、立ち上げミラーＭｋ１３にて反射された入力ビームＩ２ｋ’を第２軸に沿う方向に反射することによって、出力ビームＯｋを合成する。
【０１２２】
このように合成光学系ＣＯｋ’は、光軸がｘ軸に沿った入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋ’によって構成された入力ビーム束ＩＢを光軸がｙ軸に沿った出力ビームＯｋによって構成された出力ビーム束ＯＢに変換することができる。したがって、合成光学系ＣＯｋ’を備えた導光装置１０’は、第１の実施形態に係る導光装置１０と同様に出力ビーム束ＯＢの高出力化と、小型化とを両立することができる。
【０１２３】
また、導光装置１０’において、入力ビームＩ２ｋ−１，Ｉ２ｋ’の波長は、異なる。そのため、入力ビーム束ＩＢは、２つの波長成分からなる。したがって、入力ビーム束ＩＢから変換された出力ビーム束ＯＢは、２つの波長成分からなる。したがって、導光装置１０’は、２つの波長成分からなる出力ビーム束ＯＢを高出力化することができる。
【０１２４】
一方、特許文献１の導光装置において、出力ビームに含まれる波長成分を２つに抑制する場合、該導光装置に搭載可能な光源の数は、４つに限定される。このことは、該導光装置の出力ビームの出力値が導光装置１０’よりも低いことを意味する。
【０１２５】
また、ＬＤモジュール２において、合成光学系ＣＯｋ’は、第１ミラーＭｋ１及び第３ミラーＭｋ３の代わりに立ち上げミラーＭｋ１３を備えている。立ち上げミラーＭｋ１３は、第１ミラーＭｋ１及び第３ミラーＭｋ３と同様に、ガラス（例えば石英ガラス）製の光学部材である。立ち上げミラーＭｋ１３は、第１ミラーＭｋ１と第３ミラーＭｋ３とを１つの光学部材として一体成形したものである。立ち上げミラーＭｋ１３において、反射面Ｐｋ１３は、光軸がｘ軸（第１軸）に沿う入力ビームＩ２ｋ−１をｚ軸（第３軸）に沿う方向に反射するとともに、光軸がｘ軸（第１軸）に沿う入力ビームＩ２ｋをｚ軸（第３軸）に沿う方向に反射する。
【０１２６】
このように、立ち上げミラーＭｋ１３は、合成光学系ＣＯｋの第１ミラーＭｋ１及び第３ミラーＭｋ３に対応する。また、反射面Ｐｋ１３は、合成光学系ＣＯｋの第１反射面Ｐｋ１及び第３Ｐｋ３に対応する。
【０１２７】
上記の構成によれば、本実施形態に係る導光装置１０’は、第１の実施形態に係る導光装置１０と同様の効果を奏する。また、導光装置１０’を備えたＬＤモジュール２は、導光装置１０を備えたＬＤモジュール１と同様の効果を奏する。
【０１２８】
また、ＬＤモジュール２においては、第１ミラーＭｋ１及び第３ミラーＭｋ３の代わりに立ち上げミラーＭｋ１３を備えているため、図５に示した第１ミラー回動工程Ｔ１と第３ミラー回動工程Ｔ３とを一括して実施することができ、第１ミラー摺動工程Ｔ５と第３ミラー摺動工程ｔ７とを一括して実施することができる。したがって、導光装置１０’の調整工程を容易にすることができる。
【０１２９】
なお、本実施形態において、ダイクロイックミラーの一例であるキューブ状のプリズムによって構成されたダイクロイックミラーＤＭｋを採用している。しかし、ダイクロイックミラーＤＭｋの代わりに、ガラス板の一方の表面に多層誘電体膜が形成された板状のダイクロイックミラーを採用してもよい。
【０１３０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３１】
１，２  ＬＤモジュール
１０，１０’  導光装置
ＰＲ１，…，ＰＲｋ，…，ＰＲｎ  偏波回転素子
ＣＯ１，…，ＣＯｋ，…，ＣＯｋ  合成光学系
Ｍ１１，…，Ｍｋ１，…，Ｍｎ１  第１ミラー
Ｍ１２，…，Ｍｋ２，…，Ｍｎ２  第２ミラー
Ｍ１３，…，Ｍｋ３，…，Ｍｎ３  第３ミラー
Ｃ１，…，Ｃｋ，…，Ｃｎ  偏波依存型ビームコンバイナ（コンバイナ）
Ｐｋ１，Ｐｋ２，Ｐｋ３，ＰｋＣ  第１反射面，第２反射面、第３反射面，合成面
Ｍｋ１３  立ち上げミラー（第１ミラー及び第３ミラー）
Ｐｋ１３  反射面
ＤＭｋ  ダイクロイックミラー（コンバイナ）
ＰｋＣ’  合成面
２０  コリメート光学系
ＦＣ１，ＦＣ２，…，ＦＣ２ｋ−１，ＦＣ２ｋ，…，ＦＣ２ｎ−１，ＦＣ２ｎ  Ｆ軸コリメートレンズ
ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣ２ｋ−１，ＳＣ２ｋ，…，ＳＣ２ｎ−１，ＳＣ２ｎ  Ｓ軸コリメートレンズ
３０  収束光学系
ＦＬ  Ｆ軸収束レンズ
ＳＬ  Ｓ軸収束レンズ
Ｂ  基板
ＢＳ  表面（特定の平面）
ＬＤ１，ＬＤ２，…，ＬＤ２ｋ−１，ＬＤ２ｋ，…，ＬＤ２ｎ−１，ＬＤ２ｎ，ＬＤ２’，…，ＬＤ２ｋ’，…，ＬＤ２ｎ’  ＬＤチップ
Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉ２ｋ−１，Ｉ２ｋ，…，Ｉ２ｎ−１，Ｉ２ｎ  入力ビーム
ＩＢ  入力ビーム束
Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏ２ｋ−１，Ｏ２ｋ，…，Ｏ２ｎ−１，Ｏ２ｎ  出力ビーム
ＯＢ  出力ビーム束
ＯＦ  光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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