(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のレーザダイオードと光ファイバとを備えたレーザモジュールにおいて、部品数を減らす。【解決手段】レーザモジュール１は、光ファイバＯＦと、高さが上記光ファイバに近づくにしたがって階段状に低くなるように構成されている各サブ載置面ＳＳｉに搭載され、その位置が高い順にｉ＝１，２，・・・，ｎと順位付けられたｎ個のレーザダイオードＬＤｉと、各レーザダイオードＬＤｉからの光路の途中に配置され、且つ、その反射面により当該光路を折り曲げる軸外楕円ミラーＭｉと、を備えている。【選択図】図１
2019175944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアを備えている光ファイバと、
ｎ個（ｎは、２以上の整数）のレーザダイオードＬＤｉであって、各レーザダイオードＬＤｉの出射端面から上記コアの入射端面までの光路の長さである光路長ＬＯｉの長い順にｉ＝１，２，・・・，ｎと順位付けられたｎ個のレーザダイオードＬＤｉと、
上記光路の途中に配置され、且つ、その反射面ＲＳｉにより当該光路を折り曲げる軸外楕円ミラーＭｉと、を備えている、
ことを特徴とするレーザモジュール。
【請求項２】
各レーザダイオードＬＤｉにより出射されたそれぞれのレーザ光ＬＢｉは、Ｆ軸ＦＡｉ及びＳ軸ＳＡｉを有し、
Ｆ軸ＦＡｉに沿った方向から平面視したときの各反射面ＲＳｉの形状は、第１焦点ＦＰ１ｉ及び第２焦点ＦＰ２ｉを有する仮想楕円Ｅｉにより規定されており、
各軸外楕円ミラーＭｉは、それぞれの第２焦点ＦＰ２ｉが上記コアの入射端面の近傍に位置するように配置されており、
各レーザダイオードＬＤｉは、該レーザダイオードＬＤｉの出射端面の近傍に、対応する軸外楕円ミラーＭｉの第１焦点ＦＰ１ｉが位置するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】
各レーザダイオードＬＤｉの光源中心から出射された光線をレーザ光ＬＢｉの主光線として、
各軸外楕円ミラーＭｉは、それぞれの反射面ＲＳｉに入射する上記主光線と、それぞれの反射面ＲＳｉから出射する上記主光線とのなす角が略直角となるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザモジュール。
【請求項４】
各反射面ＲＳｉにおいて上記主光線を反射する点を反射点ＲＰｉとして、各第１焦点ＦＰ１ｉと各反射点ＲＰｉと間の距離である第１距離Ｄ１ｉの各々は、何れも等しく、
各反射点ＲＰｉと各第２焦点ＦＰ２ｉと間の距離である第２距離Ｄ２ｉの各々は、ｉが大きくなるにしたがって短くなる、
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザモジュール。
【請求項５】
互いに対応するレーザダイオードＬＤｉと軸外楕円ミラーＭｉとがそれぞれに固定されているｎ個の板状部材Ｐｉと、
各板状部材Ｐｉがそれぞれに固定されているｎ個のサブ載置面ＳＳｉを含む載置面Ｓを有し、且つ、上記光ファイバが直接又は間接的に固定されている基板と、を更に備え、
載置面Ｓは、各サブ載置面ＳＳｉの高さが上記光ファイバに近づくにしたがって階段状に低くなるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のレーザモジュール。
【請求項６】
各レーザダイオードＬＤｉにより出射されたそれぞれのレーザ光ＬＢｉは、Ｆ軸ＦＡｉ及びＳ軸ＳＡｉを有し、
各レーザダイオードＬＤｉと各軸外楕円ミラーＭｉとの途中にそれぞれが配置されたｎ個のＦ軸コリメートレンズＦＬｉであって、各レーザ光ＬＢｉのうち各反射面ＲＳｉに入射するレーザ光ＬＢｉである入射光をＦ軸ＦＡｉに沿ってコリメートするｎ個のＦ軸コリメートレンズＦＬｉと、
各軸外楕円ミラーＭｉと上記コアの上記入射端面との途中に配置された集光レンズであって、各レーザ光ＬＢｉのうち各反射面ＲＳｉにより反射されたレーザ光ＬＢｉである各出射光を上記コアの上記入射端面の近傍に集光する集光レンズと、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のレーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザダイオードと光ファイバとを備えたレーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザの励起光源として、複数のレーザダイオードと光ファイバとを備えたレーザモジュールが広く用いられている。このようなレーザモジュールにおいては、複数のレーザダイオードから出力されたレーザ光が光ファイバに入力される。このようなレーザモジュールを用いることによって、単一のレーザダイオードからは得ることのできないハイパワーなレーザ光を得ることができる。従来のレーザモジュールとしては、図４に示すレーザモジュール１０１（特許文献１参照）が代表的である。
【０００３】
図４に示すレーザモジュール１０１では、７個のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ７から出力されたレーザ光を、７個の平面ミラーＭ１〜Ｍ７を用いて光ファイバＯＦに導いている。すなわち、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ７から出力されたレーザ光と、光ファイバＯＦ内を伝搬するレーザ光とは、これらの光学部品を介して光学的に結合している。そのうえで、光ファイバＯＦ内を伝搬するレーザ光は、レーザモジュール１０１の出力レーザ光となる。なお、図４には、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ７から出力されたレーザ光の主光線のみを破線にて図示している。
【０００４】
このように構成されたレーザモジュール１０１によれば、各レーザダイオードＬＤｉから出力されるレーザ光の約７倍のパワーを有する出力レーザ光を得ることができる。
【０００５】
また、レーザモジュール１０１は、Ｆ軸コリメートレンズＦＬ１〜ＦＬ７、Ｓ軸コリメートレンズＳＬ１〜ＳＬ７と、集光レンズＦＬとを、更に備えている。Ｆ軸コリメートレンズＦＬ１〜ＦＬ７、Ｓ軸コリメートレンズＳＬ１〜ＳＬ７は、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ７から出射されたレーザ光を、該レーザ光のＦ軸及びＳ軸の各々に沿った方向にコリメートする。平面ミラーＭ１〜Ｍ７は、平面からなる反射面を有する。平面ミラーＭ１〜Ｍ７の各反射面は、Ｆ軸コリメートレンズＦＬ１〜ＦＬ７、Ｓ軸コリメートレンズＳＬ１〜ＳＬ７によってコリメートされた光を光ファイバＯＦの方向へ反射する。集光レンズＦＬは、平面ミラーＳＭ１〜ＳＭ７によって反射された光を集光し、光ファイバＯＦに導いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２３５９４３号公報（２０１３年１１月２１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のレーザモジュール１０１は、上述したように、Ｆ軸コリメートレンズＦＬ１〜ＦＬ７、Ｓ軸コリメートレンズＳＬ１〜ＳＬ７と、集光レンズＦＬとを必要とする。また、従来のレーザモジュール１０１を製造する際には、これらのレンズ群の位置及び向きを調整する調整工程と、これらのレンズ群を基板に対して固定する固定工程が必要となる。従来のレーザモジュール１０１よりもレンズ群の数を減らすことができれば、レンズ群を製造するためのコストを削減できることに加えて、調整工程及び固定工程を実施するためのコストを削減できる。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、複数のレーザダイオードと光ファイバとを備えたレーザモジュールにおいて、レンズ群の数を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るレーザモジュールは、コアを備えている光ファイバと、ｎ個（ｎは、２以上の整数）のレーザダイオードＬＤｉであって、各レーザダイオードＬＤｉの出射端面から上記コアの入射端面までの光路の長さである光路長ＬＯｉの長い順にｉ＝１，２，・・・，ｎと順位付けられたｎ個のレーザダイオードＬＤｉと、上記光路の途中に配置され、且つ、その反射面ＲＳｉにより当該光路を折り曲げる軸外楕円ミラーＭｉと、を備えている、ことを特徴とする。
【００１０】
軸外楕円ミラーＭｉは、その反射面ＲＳｉを規定する楕円の第１焦点から発せられた光を、当該楕円の第２焦点に結像させることができる。したがって、上記のように構成された本レーザモジュールは、従来のレーザモジュールが備えていたコリメートレンズの少なくとも一部を省略することができる。換言すれば、本レーザモジュールは、従来のレーザモジュールと比較して、レンズ群の数を減らすことができる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係るレーザモジュールにおいて、各レーザダイオードＬＤｉにより出射されたそれぞれのレーザ光ＬＢｉは、Ｆ軸ＦＡｉ及びＳ軸ＳＡｉを有し、Ｆ軸ＦＡｉに沿った方向から平面視したときの各反射面ＲＳｉの形状は、第１焦点ＦＰ１ｉ及び第２焦点ＦＰ２ｉを有する仮想楕円Ｅｉにより規定されており、各軸外楕円ミラーＭｉは、それぞれの第２焦点ＦＰ２ｉが上記コアの入射端面の近傍に位置するように配置されており、各レーザダイオードＬＤｉは、該レーザダイオードＬＤｉの出射端面の近傍に、対応する軸外楕円ミラーＭｉの第１焦点ＦＰ１ｉが位置するように配置されている、ことが好ましい。
【００１２】
上記の構成によれば、各軸外楕円ミラーＭｉの第１焦点ＦＰ１ｉ近傍から出射された各レーザ光ＬＢｉは、そのＳ軸ＳＡｉに沿った方向において各軸外楕円ミラーＭｉの第２焦点ＦＰ２ｉに結像される。すなわち、各レーザ光ＬＢｉは、コアの入射端面の近傍において、コアの内部を伝搬するモードと結合する。このように、本レーザモジュールは、従来のレーザモジュールが備えていたＳ軸コリメートレンズを省略することができるので、そのレンズ群の数を減らしつつ、各レーザダイオードＬＤｉにより出射されたレーザ光をより確実にコアに入射させることができる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係るレーザモジュールにおいて、各レーザダイオードＬＤｉの光源中心から出射された光線をレーザ光ＬＢｉの主光線として、各軸外楕円ミラーＭｉは、それぞれの反射面ＲＳｉに入射する上記主光線と、それぞれの反射面ＲＳｉから出射する上記主光線とのなす角が略直角となるように配置されている、ことが好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦを配置するときに定めるべき設計パラメータの数を減らすことができる。また、軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦを配置する位置が明確になる。そのため、本レーザモジュールの設計を容易にすることができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係るレーザモジュールにおいて、各反射面ＲＳｉにおいて上記主光線を反射する点を反射点ＲＰｉとして、各第１焦点ＦＰ１ｉと各反射点ＲＰｉと間の距離である第１距離Ｄ１ｉの各々は、何れも等しく、各反射点ＲＰｉと各第２焦点ＦＰ２ｉと間の距離である第２距離Ｄ２ｉの各々は、ｉが大きくなるにしたがって短くなる、ことが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦを配置するときに定めるべき設計パラメータの数を更に減らすことができる。また、軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦを配置する位置が更に明確になる。そのため、本レーザモジュールの設計を更に容易にすることができる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係るレーザモジュールは、互いに対応するレーザダイオードＬＤｉと軸外楕円ミラーＭｉとがそれぞれに固定されているｎ個の板状部材Ｐｉと、各板状部材Ｐｉがそれぞれに固定されているｎ個のサブ載置面ＳＳｉを含む載置面Ｓを有し、且つ、上記光ファイバが直接又は間接的に固定されている基板と、を更に備え、載置面Ｓは、各サブ載置面ＳＳｉの高さが上記光ファイバに近づくにしたがって階段状に低くなるように構成されている、ことが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、各サブ載置面ＳＳｉの高さが異なっており、その各サブ載置面ＳＳｉに、レーザダイオードＬＤｉと軸外楕円ミラーＭｉとが固定されている板状部材Ｐｉが固定されているため、各軸外楕円ミラーＭｉにより折り曲げられた各光路は、光路の途中で互いに交差することなくコアの入射端面に至ることができる。
【００１９】
そのうえで、上記のように構成された本レーザモジュールは、予めレーザダイオードＬＤｉと軸外楕円ミラーＭｉとを板状部材Ｐｉ上の所定の位置に固定しておき、板状部材Ｐｉとコアの入射端面との相対位置を調整しながら、板状部材Ｐｉをサブ載置面ＳＳｉに固定する固定工程を採用することができる。この固定工程によれば、レーザダイオードＬＤｉの位置と軸外楕円ミラーＭｉの位置とを別個に位置を調整しながら基板に固定する工程を採用しなくても、基板に対するレーザダイオードＬＤｉの位置、及び、軸外楕円ミラーＭｉの位置の各々を定めることができる。したがって、本レーザモジュールは、板状部材Ｐｉを備えていない従来のレーザモジュールと比較して、レーザダイオードＬＤｉ及び軸外楕円ミラーＭｉの位置調整が容易になる。
【００２０】
また、本発明の一態様に係るレーザモジュールにおいて、各レーザダイオードＬＤｉにより出射されたそれぞれのレーザ光ＬＢｉは、Ｆ軸ＦＡｉ及びＳ軸ＳＡｉを有する。本発明の一態様に係るレーザモジュールは、各レーザダイオードＬＤｉと各軸外楕円ミラーＭｉとの途中にそれぞれが配置されたｎ個のＦ軸コリメートレンズＦＬｉであって、各レーザ光ＬＢｉのうち各反射面ＲＳｉに入射するレーザ光ＬＢｉである入射光をＦ軸ＦＡｉに沿ってコリメートするｎ個のＦ軸コリメートレンズＦＬｉと、各軸外楕円ミラーＭｉと上記コアの上記入射端面との途中に配置された集光レンズであって、各レーザ光ＬＢｉのうち各反射面ＲＳｉにより反射されたレーザ光ＬＢｉである各出射光を上記コアの上記入射端面の近傍に集光する集光レンズと、を更に備えている、ことが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、各レーザ光ＬＢｉは、そのＦ軸ＦＡｉに沿った方向の成分であるＦ軸成分が、Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉ及び集光レンズを介して、コアの入射端面の近傍に結像される。すなわち、各レーザ光ＬＢｉにおいて、Ｓ軸ＳＡｉに沿った方向の成分であるＳ軸成分及びＦ軸成分の双方は、コアの入射端面の近傍において、コアの内部を伝搬するモードと結合する。したがって、本レーザモジュールは、そのレンズ群の数を減らしつつ、レーザダイオードＬＤｉと光ファイバとの間におけるレーザ光ＬＢｉの結合効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一態様によれば、複数のレーザダイオードと光ファイバとを備えたレーザモジュールにおいて、レンズ群の数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザモジュールの斜視図である。
【図２】図１に示したレーザモジュールの三面図である。
【図３】図１に示したレーザモジュールが備えている軸外楕円ミラーの反射点と、該軸外楕円ミラーの反射面を規定する楕円の第１焦点及び第２焦点を示す平面図である。
【図４】従来のレーザモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔第１の実施形態〕
（レーザモジュールの構成）
本発明の第１の実施形態に係るレーザモジュール１の構成ついて、図１〜図３を参照して説明する。
【００２５】
図１は、レーザモジュール１の斜視図である。
【００２６】
図２は、レーザモジュール１の三面図（平面図、正面図、及び左側面図）である。なお、図２に示したレーザモジュール１において、（１）ｙ軸負方向側に位置するｚｘ平面に沿った側面をレーザモジュール１の正面と呼び、（２）ｘ軸正方向側に位置するｙｚ平面に沿った側面をレーザモジュール１の左側面と呼ぶ。
【００２７】
図３は、レーザモジュール１が備えている軸外楕円ミラーＭｉの反射点ＲＰｉと、軸外楕円ミラーＭｉの反射面ＲＳｉを規定する楕円Ｅｉの第１焦点ＦＰ１ｉ及び第２焦点ＦＰ２ｉを示す平面図である。図３には、各レーザダイオードＬＤｉ、各Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉ、及び集光レンズＦＬの図示を省略している。また、図３においては、ｉが１〜７である単位光学系の各軸外楕円ミラーＭｉのうち、軸外楕円ミラーＭ１，Ｍ４，Ｍ７を代表例として、代表例の反射面である反射面ＲＳ１，ＲＳ４，ＲＳ７の一部の形状と、反射面ＲＳ１，ＲＳ４，ＲＳ７を規定する仮想的な楕円Ｅ１，Ｅ４，Ｅ７とを図示するに留めている。これは、図面が煩雑になることによってレーザモジュール１の構成が分かりにくくなることを避けるためである。なお、図３に図示していない仮想的な楕円Ｅ２，Ｅ３，Ｅ５，Ｅ６についても、第１焦点ＦＰ１ｉ、第２焦点ＦＰ２ｉ、及び反射点ＲＰｉが与えられているため、対応する楕円Ｅｉが定められることは自明である。各楕円Ｅｉは、請求の範囲に記載された仮想楕円Ｅｉの例である。
【００２８】
レーザモジュール１は、図１に示すように、７つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ７と、７つのＦ軸コリメ−トレンズＦＬ１〜ＦＬ７と、７つの軸外楕円ミラーＭ１〜Ｍ７と、７つの板状部材Ｐ１〜Ｐ７と、１つの集光レンズＦＬと、１つの光ファイバＯＦと、を備えている。板状部材Ｐ１〜Ｐ７及び集光レンズＦＬは、レーザモジュール１の筐体の底板Ｂに固定されている。底板Ｂは、特許請求の範囲に記載の基板である。レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ７、Ｆ軸コリメートレンズＦＬ１〜ＦＬ７及び軸外楕円ミラーＭ１〜Ｍ７は、板状部材Ｐ１〜Ｐ７に固定されている。なお、図１において、Ｆ軸コリメートレンズＦＬ１〜ＦＬ７を板状部材Ｐ１〜Ｐ７に固定する固定部材の図示は、省略している。
【００２９】
以降、７個のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ７の各々を、レーザダイオードＬＤｉ（ｉは、１≦ｉ≦７の自然数）とも記載する。また、Ｆ軸コリメ−トレンズＦＬ１〜ＦＬ７の各々を、Ｆ軸コリメ−トレンズＦＬｉ（ｉは、１≦ｉ≦７の自然数）とも記載する。また、軸外楕円ミラーＭ１〜Ｍ７の各々を、軸外楕円ミラーＭｉ（ｉは、１≦ｉ≦７の自然数）とも記載する。また、板状部材Ｐ１〜Ｐ７の各々を、板状部材Ｐｉ（ｉは、１≦ｉ≦７の自然数）とも記載する。また、互いにｉが同じ数であるレーザダイオードＬＤｉ、Ｆ軸コリメ−トレンズＦＬｉ、及び軸外楕円ミラーＭｉのことを、互いに対応するレーザダイオードＬＤｉ、Ｆ軸コリメ−トレンズＦＬｉ、及び軸外楕円ミラーＭｉと称する。
【００３０】
（光ファイバＯＦ）
光ファイバＯＦは、コアＣＯ及びクラッドを備えている。光ファイバＯＦは、レーザモジュール１の筐体の側壁を貫通し、コアＣＯの入射端面ＣＯＩを含む端部がレーザモジュール１の筐体内に引き込まれている。コアＣＯは、入射端面ＣＯＩの位置が変動しないように、筐体の側壁に対して固定されており、筐体の側壁は、底板Ｂに対して固定されている。したがって、レーザモジュール１において、光ファイバＯＦは、底板Ｂに対して間接的に固定されている。なお、レーザモジュール１において、光ファイバＯＦを固定する態様は特に限定されるものではない。例えば、光ファイバＯＦは、底板Ｂに対して直接固定されていてもよい。なお、図１において、レーザモジュール１の筐体の側壁と、筐体の側壁に光ファイバＯＦを固定するための固定部材の図示は、省略している。
【００３１】
（底板Ｂ）
底板Ｂは、互いに対向し且つ互いに平行な一対の主面と、４つの側面とにより構成されている。以下において、底板Ｂの互いに対向する一対の主面のうち、図１に図示した座標系においてｚ軸正方向側の主面を載置面Ｓと呼ぶ。載置面Ｓは、少なくとも７個のサブ載置面ＳＳｉを含む。各サブ載置面ＳＳｉは、図示した座標系におけるｘｙ平面に沿った平面（本実施形態では平行な平面）であり、光ファイバＯＦの入射端面ＣＯＩに近づくにしたがって、その高さが階段状に低くなるように構成されている。換言すれば、底板Ｂは、入射端面ＣＯＩから最も遠くに位置するサブ載置面ＳＳ１の高さが最高となり、入射端面ＣＯＩに近づくにしたがって、サブ載置面ＳＳｉの高さが段々と低くなり、入射端面ＣＯＩの最も近くに位置するサブ載置面ＳＳ７の高さが最低となるように構成されている。
【００３２】
サブ載置面ＳＳ１〜ＳＳ６の各々の形状は、平面視した場合に、それぞれ、長辺がｙ軸方向に沿い（本実施形態では平行であり）、短辺がｘ軸方向に沿う（本実施形態では平行である）長方形である。サブ載置面ＳＳ７の形状は、サブ載置面ＳＳ１〜ＳＳ６の各々の形状と同様に、長辺がｙ軸方向に沿い（本実施形態では平行であり）、短辺がｘ軸方向に沿う（本実施形態では平行である）長方形である。しかし、サブ載置面ＳＳ７は、その短辺の長さが、サブ載置面ＳＳ１〜ＳＳ６の各々の短辺よりも長い。なお、サブ載置面ＳＳ７の短辺の長さは、集光レンズＦＬを配置するｘ軸方向における位置（具体的には軸外楕円ミラーＭ７からの距離）、及び、集光レンズＦＬの焦点距離に応じて、適宜定めることができる。場合によって、レーザモジュール１は、サブ載置面ＳＳ７のｘ軸方向に沿った辺の長さがサブ載置面ＳＳ７のｙ軸方向に沿った辺の長さを上回る構成を採用してもよい。ただし、レーザモジュール１をよりコンパクトに構成するという観点では、サブ載置面ＳＳ７のｘ軸方向に沿った辺の長さがサブ載置面ＳＳ７のｙ軸方向に沿った辺の長さを下回る構成が好ましい。
【００３３】
各サブ載置面ＳＳｉの上には、それぞれ、板状部材Ｐｉが固定されている。図１に示すように、レーザモジュール１において、サブ載置面ＳＳ１〜ＳＳ６の各々は、それぞれの多くの部分（本実施形態においては全部）が板状部材Ｐ１〜Ｐ６により覆われており、サブ載置面ＳＳ７は、その一部が板状部材Ｐ７により覆われている。板状部材Ｐｉは、互いに対応するレーザダイオードＬＤｉとＦ軸コリメ−トレンズＦＬｉと軸外楕円ミラーＭｉとを固定するサブマウントとして機能する。
【００３４】
（板状部材Ｐｉ）
板状部材Ｐｉは、互いに対向し且つ互いに平行な一対の主面と、４つの側面とにより構成されている。板状部材Ｐｉの互いに対向する一対の主面のうち、図１に図示した座標系においてｚ軸正方向側の主面を板状部材Ｐｉの上面と呼ぶ。本実施形態では、板状部材Ｐｉの上面の形状及びサイズは、サブ載置面ＳＳ１〜ＳＳ６の形状及びサイズに等しい。すなわち、板状部材Ｐｉの上面の形状は、平面視した場合に、それぞれ、長辺がｙ軸方向に沿い（本実施形態では平行であり）、短辺がｘ軸方向に沿う（本実施形態では平行である）長方形である。ただし、板状部材Ｐｉの載置面の形状及びサイズは、これに限定されない。
【００３５】
板状部材Ｐｉの上面には、レーザダイオードＬＤｉが１つずつ固定されている。各レーザダイオードＬＤｉは、その出射端面から光ファイバＯＦを構成するコアＣＯの入射端面ＣＯＩまでの光路の長さである光路長ＬＯｉの長い順に、ｉ＝１，２，・・・，６，７と順位付けされている。すなわち、レーザダイオードＬＤ１は、入射端面ＣＯＩから最も離れた位置に固定され、光路長ＬＯ１が最も長い。また、レーザダイオードＬＤ７は、入射端面ＣＯＩの最も近い位置に載置され、光路長ＬＯ７が最も短い。
【００３６】
板状部材Ｐｉの載置面には、レーザダイオードＬＤｉに加えて、レーザダイオードＬＤｉに対応するＦ軸コリメートレンズＦＬｉ及び軸外楕円ミラーＭｉが更に載置されている。（１）１つの板状部材Ｐｉに載置されたレーザダイオードＬＤｉ、Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉ及び軸外楕円ミラーＭｉと、（２）集光レンズＦＬと、（３）光ファイバＯＦとは、レーザ光ＬＢｉと光ファイバＯＦ内を伝搬するレーザ光とを結合する単位光学系であって、ｉが１〜７である場合の単位光学系を構成する。
【００３７】
（レーザダイオードＬＤｉ）
レーザダイオードＬＤｉは、レーザ光ＬＢｉを出力する光源である。レーザ光ＬＢｉは、レーザ光ＬＢ１〜ＬＢ７の各々を一般化した場合の呼称である。本実施形態においては、図示した座標系において、活性層がｘｙ平面と平行になるように、かつ、出射端面がｚｘ平面と平行になるように配置されたレーザダイオードを、レーザダイオードＬＤｉとして用いる。レーザダイオードＬＤｉからは、進行方向がｙ軸正方向に一致し、Ｆ軸（ファスト軸）ＦＡｉがｚ軸と平行であり、Ｓ軸（スロー軸）ＳＡｉがｘ軸と平行であるレーザ光ＬＢｉが出力される。すなわち、レーザ光ＬＢｉのうち拡がり角が０°であるレーザ光ＬＢｉの進行方法は、ｙ軸正方向に一致している。
【００３８】
なお、上述したように、各レーザダイオードＬＤｉは、何れも活性層がｘｙ平面と平行になるように、且つ、出射端面がｚｘ平面と平行になるように配置されている。そのため、各レーザ光ＬＢｉのＦ軸ＦＡｉは、互いに平行であり、各レーザ光ＬＢｉのＳ軸ＳＡｉは、互いに平行である。そこで、以下では、ｉに応じてＦ軸ＦＡｉを区別せず、単に、Ｆ軸ＦＡと記載する（図１参照）。同様に、Ｓ軸ＳＡｉを単にＳ軸ＳＡと記載する。
【００３９】
これらの各レーザダイオードＬＤｉは、それぞれ、上述したように高さが互いに異なるサブ載置面ＳＳｉに固定された板状部材Ｐｉの上面に載置されている。また、これらのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ７は、各レーザダイオードＬＤｉの出射端面が特定のｚｘ平面と平行な平面上（すなわち板状部材Ｐｉの上面上）に位置するように配置されている。したがって、各レーザ光ＬＢｉの主光線の光軸は、サブ載置面ＳＳｉ及び板状部材Ｐｉの上面に沿っている（本実施形態においては平行である）。なお、本明細書において、レーザ光ＬＢｉの主光線とは、レーザ光ＬＢｉのニアフィールドパターンにおいて長軸と短軸とが交差する点である光源中心から出射され、且つ、拡がり角が０°である方向（すなわちｙ軸方向）に伝搬する光線のことを指す。
【００４０】
各レーザ光ＬＢｉの光路の途中には、Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉが配置されている。本実施形態において、Ｆ軸コリメートレンズＦＬ１〜ＦＬ７は、同一の構成を有する。本実施形態においては、図１に図示した座標系において、平坦面（入射面）がｙ軸負方向を向き、湾曲面（出射面）がｙ軸正方向を向くように配置された平凸シリンドリカルレンズを、Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉとして利用する。本実施形態において、Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉは、レーザダイオードＬＤｉの出射端面に対して、その平坦面（入射面）が対向するように、且つ、レーザダイオードＬＤｉの出射端面に対して、その平坦面（入射面）が近接するように配置されている。Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉは、ｙｚ平面に平行な断面のｙ軸正方向側の外縁が円弧を描くように配置されており、レーザ光ＬＢｉのＦ軸方向の広がりをコリメートする。
【００４１】
（軸外楕円ミラーＭｉ）
Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉを透過したレーザ光ＬＢｉの光路上には、軸外楕円ミラーＭｉが配置されている。軸外楕円ミラーＭｉは、レーザ光ＬＢｉを反射することによってレーザダイオードＬＤｉからコアＣＯの入射端面ＣＯＩまでの光路を折り曲げる反射面ＲＳｉを有する。
【００４２】
軸外楕円ミラーＭｉの反射面ＲＳｉにより反射されたレーザ光ＬＢｉの光路上には、集光レンズＦＬが配置されている。集光レンズＦＬは、各反射面ＲＳｉにより反射されたレーザ光ＬＢｉである各出射光をコアＣＯの入射端面ＣＯＩの近傍に集光し、コアＣＯに導く。すなわち、各レーザ光ＬＢｉは、コアＣＯの入射端面ＣＯＩの近傍において、コアの内部を伝搬するモードと結合する。
【００４３】
軸外楕円ミラーＭｉは、その反射面ＲＳｉを規定する楕円の第１焦点から発せられた光を、当該楕円の第２焦点に結像させることができる。したがって、レーザモジュール１は、図４に示す従来のレーザモジュール１０１が備えていたＦ軸コリメートレンズＦＬｉ及びＳ軸コリメートレンズＳＬｉのうち、少なくともＳ軸コリメートレンズＳＬｉを省略することができる。換言すれば、レーザモジュール１は、従来のレーザモジュール１０１と比較して、レンズ群の数を減らすことができる。
【００４４】
各反射面ＲＳｉの形状は、Ｆ軸ＦＡｉに沿った方向（図２に図示した座標系におけるｚ軸正方向）から平面視した場合に、楕円Ｅｉの輪郭の一部により規定されている。換言すれば、ｘｙ平面に沿った平面による断面における各反射面ＲＳｉの曲率は、楕円Ｅｉの輪郭の一部により規定されている。以下において、楕円Ｅｉが有する２つの焦点を第１焦点ＦＰ１ｉ及び第２焦点ＦＰ２ｉと称する。
【００４５】
なお、本実施形態のレーザモジュール１においては、Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉによりＦ軸方向ＦＡに関してコリメートされたレーザ光ＬＢｉが入射光として反射面ＲＳｉに入射し、反射面ＲＳｉにより反射されたレーザ光ＬＢｉである反射光は、集光レンズＦＬによって入射端面ＣＯＩに向かって集光される。したがって、本実施形態において、反射面ＲＳｉの法線を含み且つｚ軸と平行な平面による断面における各反射面ＲＳｉは、直線により構成されており曲率をもたない。別の言い方をすれば、反射面ＲＳｉの法線は、常にｘｙ平面に沿っている（本実施形態では平行である）。
【００４６】
（好ましい構成）
各軸外楕円ミラーＭｉは、それぞれの第２焦点ＦＰ２ｉがコアＣＯの入射端面ＣＯＩの近傍に位置するように配置されている。より好ましくは、各軸外楕円ミラーＭｉは、それぞれの第２焦点ＦＰ２ｉが入射端面ＣＯＩの中心の近傍に位置するように配置されている。図２に示したレーザモジュール１は、このより好ましい構成を採用している。したがって、図２の平面図においては、ｉに応じて第２焦点ＦＰ２ｉを区別せず、単に第２焦点ＦＰ２と記載している。
【００４７】
また、各レーザダイオードＬＤｉは、該レーザダイオードＬＤｉの出射端面の近傍に、対応する楕円Ｅ１の第１焦点ＦＰ１ｉが位置するように配置されている。より好ましくは、各レーザダイオードＬＤｉは、そのレーザ光ＬＢｉのニアフィールドパターン（レーザダイオードＬＤｉの出射端面におけるレーザ光ＬＢｉのフィールドパターン）におけるＦ軸ＦＡとＳ軸ＳＡとの交点と、対応する楕円Ｅ１の第１焦点ＦＰ１ｉとが一致するように配置されている。図２に示したレーザモジュール１は、このより好ましい構成を採用している。
【００４８】
上記の構成によれば、各軸外楕円ミラーＭｉの第１焦点ＦＰ１ｉの近傍から出射された各レーザ光ＬＢｉは、そのＳ軸ＳＡｉに沿った方向において各軸外楕円ミラーＭｉの第２焦点ＦＰ２ｉに結像される。すなわち、各レーザ光ＬＢｉは、コアＣＯの入射端面ＣＯＩの近傍において、コアの内部を伝搬するモードと結合する。このように、レーザモジュール１は、従来のレーザモジュール１０１が備えていたレンズ群の数を減らしつつ、各レーザダイオードＬＤｉにより出射されたレーザ光を確実にコアに入射させることができる。
【００４９】
レーザモジュール１において、各レーザダイオードＬＤｉにより出射されたそれぞれのレーザ光ＬＢｉのうち、各レーザダイオードＬＤｉの光源中心から出射された光線をレーザ光ＬＢｉの主光線とする。本実施形態のレーザモジュール１において、図２に示すように、各軸外楕円ミラーＭｉは、反射面ＲＳｉに入射する主光線と、反射面ＲＳｉから出射する主光線とのなす角（すなわち上記主光線に対する軸外し角）が直角、すなわち９０°となるように構成されている。
【００５０】
上記の構成によれば、軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦを配置するときに定めるべき設計パラメータの数を減らすことができる。また、軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦを配置する位置が明確になる。そのため、レーザモジュール１の設計を容易にすることができる。
【００５１】
なお、レーザモジュール１において、上記主光線に対する軸外し角は、直角に限定されるものではなく、任意に定めることができる。しかし、レーザ光ＬＢｉのファーフィールドパターンにおける対称性を高めるという観点では、上記主光線に対する軸外し角は、（１）９０°であることが最も好ましく、（２）９０°を中心に±０．５°の範囲内に含まれていることがより好ましい。請求の範囲に記載の略直角とは、９０°を中心に±０．５°の範囲内に含まれる角度のことを指す。
【００５２】
また、本実施形態のレーザモジュール１においては、上記主光線に対する軸外し角が、各レーザ光ＬＢｉにおいて等しくなるように軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦが配置されている。この構成によれば、上記主光線に対する軸外し角が、各レーザ光ＬＢｉにおいて等しくない場合と比べて軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦを配置するときの作業がより一層容易になる。ただし、本発明の一態様において、上記主光線に対する軸外し角は、略直角になっていれば好ましいが、各レーザ光ＬＢｉにおいて異なっていてもよい。
【００５３】
レーザモジュール１において、各反射面ＲＳｉにおいて上記主光線を反射する点を反射点ＲＰｉとする。そのうえで、本実施形態のレーザモジュール１の各単位光学系においては、図３に示すように、（１）第１焦点ＦＰ１ｉと反射点ＲＰｉと間の距離である第１距離Ｄ１ｉの各々は、何れも等しく、（２）反射点ＲＰｉと第２焦点ＦＰ２ｉと間の距離である第２距離Ｄ２ｉの各々は、ｉが大きくなるにしたがって短くなり、且つ、（３）第１焦点ＦＰ１ｉと第２焦点ＦＰ２ｉと間の距離である焦点間距離Ｄ１２ｉの各々は、ｉが大きくなるにしたがって短くなるように構成されている。
【００５４】
各レーザダイオードＬＤｉの出射端面から光ファイバＯＦを構成するコアＣＯの入射端面ＣＯＩまでの光路の長さである光路長ＬＯｉは、第１距離Ｄ１ｉと第２距離Ｄ２ｉとの和により得られる。レーザモジュール１において、各光路長ＬＯｉは、ｉが大きくなるにしたがって短くなるので、第１距離Ｄ１ｉの各々を何れも等しく設定した場合、第２距離Ｄ２ｉの各々は、ｉが大きくなるにしたがって短くなる。また、上述したように、上記主光線に対する軸外し角は、何れも等しくなるように（本実施形態では９０°となるように）構成されているため、焦点間距離Ｄ１２ｉの各々は、ｉが大きくなるにしたがって短くなる。
【００５５】
上記の構成によれば、軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦを配置するときに定めるべき設計パラメータの数を更に減らすことができる。また、軸外楕円ミラーＭｉ、レーザダイオードＬＤｉ、及び光ファイバＯＦを配置する位置が更に明確になる。そのため、レーザモジュール１の設計を更に容易にすることができる。
【００５６】
また、上述したように、本実施形態のレーザモジュール１は、ｎ個の板状部材Ｐｉとｎ個のサブ載置面ＳＳｉを含む載置面Ｓを有する底板Ｂとを備え、載置面Ｓは、各サブ載置面ＳＳｉの高さが上記光ファイバに近づくにしたがって階段状に低くなるように構成されている。
【００５７】
各サブ載置面ＳＳｉの高さが異なっており、その各サブ載置面ＳＳｉの上に、板状部材Ｐｉが固定されているため、各軸外楕円ミラーＭｉにより折り曲げられた各光路は、互いに交差することなくコアＣＯの入射端面ＣＯＩに至ることができる。
【００５８】
そのうえで、上記のように構成された本レーザモジュールは、その製造方法において、予めレーザダイオードＬＤｉと軸外楕円ミラーＭｉとを板状部材Ｐｉ上の所定の位置に固定しておき、板状部材ＰｉとコアＣＯの入射端面ＣＯＩとの相対位置を調整しながら、板状部材Ｐｉをサブ載置面ＳＳｉに固定する固定工程を採用することができる。この固定工程によれば、レーザダイオードＬＤｉの位置と軸外楕円ミラーＭｉの位置とを別個に位置を調整しながら基板に固定する工程を採用しなくても、基板に対するレーザダイオードＬＤｉの位置、及び、軸外楕円ミラーＭｉの位置の各々を定めることができる。したがって、レーザモジュール１は、板状部材Ｐｉを備えていないレーザモジュール１０１と比較して、レーザダイオードＬＤｉ及び軸外楕円ミラーＭｉの位置調整が容易になる。
【００５９】
また、上述したように、本実施形態のレーザモジュール１は、各サブ載置面ＳＳｉの形状として長方形を採用し、且つ、板状部材Ｐｉの上面の形状としてサブ載置面ＳＳ１〜ＳＳ６の上面の形状と合同な長方形を採用している。そのうえで、図１に示すように、板状部材Ｐｉのｘ軸負方向側の長辺が、サブ載置面ＳＳｉとサブ載置面ＳＳｉ＋１との間に位置するｙｚ平面に沿った（本実施形態においては平行な）側壁に接するように、各板状部材Ｐｉは、各サブ載置面ＳＳｉに固定されている。このｙｚ平面に沿った側壁は、サブ載置面ＳＳｉのｘ軸負方向側の長辺とサブ載置面ＳＳｉ＋１のｘ軸正方向側の長辺とを接続する壁である。なお、底板Ｂの形状を階段と見做した場合に、各サブ載置面ＳＳｉは踏み板の上面（踏み面）に対応し、上述したｙｚ平面に沿った側壁は、蹴込み板の表面に対応する。
【００６０】
この構成によれば、上述した固定工程の途中において、板状部材ＰｉとコアＣＯの入射端面ＣＯＩとの相対位置を調整するときに、板状部材Ｐｉを動かし得る方向がｙ軸に沿った方向に規制される。したがって、レーザモジュール１は、レーザダイオードＬＤｉ及び軸外楕円ミラーＭｉの位置調整が更に容易になる。
【００６１】
また、上述したように、本実施形態のレーザモジュール１は、ｎ個のＦ軸コリメートレンズＦＬｉと、集光レンズＦＬとを備えている。
【００６２】
この構成によれば、各レーザ光ＬＢｉは、そのＦ軸ＦＡに沿った方向の成分であるＦ軸成分が、Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉ及び集光レンズを介して、コアＣＯの入射端面ＣＯＩの近傍に結像される。すなわち、各レーザ光ＬＢｉにおいて、Ｓ軸ＳＡに沿った方向の成分であるＳ軸成分及びＦ軸成分の双方は、入射端面ＣＯＩの近傍において、コアＣＯの内部を伝搬するモードと結合する。したがって、レーザモジュール１は、そのレンズ群の数を減らしつつ、レーザダイオードＬＤｉと光ファイバとの間におけるレーザ光ＬＢｉの結合効率を高めることができる。
【００６３】
（変形例）
【００６４】
なお、本実施形態では、各レーザダイオードＬＤｉの近傍であって、各レーザダイオードＬＤｉの後段に各Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉが配置されているレーザモジュール１について説明した。しかし、本発明の変形例に係るレーザモジュール１では、各Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉを省略してもよい。
【００６５】
各Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉを省略する場合には、集光レンズＦＬを備えている構成と、集光レンズＦＬも併せて省略する構成とが考えられる。以下では、各Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉを省略し、且つ、集光レンズＦＬを備えている構成を第１の変形例のレーザモジュール１とし、各Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉ及び集光レンズＦＬを省略した構成を第２の変形例のレーザモジュール１とする。
【００６６】
図１〜図３に図示したレーザモジュール１が備えている各軸外楕円ミラーＭｉは、反射面ＲＳｉの法線を含み且つｚ軸と平行な平面による断面における各反射面ＲＳｉは、直線により構成されており曲率をもたないように構成されていた。
【００６７】
これに対して、第１の変形例のレーザモジュール１が備えている各軸外楕円ミラーＭｉにおいて、反射面ＲＳｉの法線を含み且つｚ軸と平行な平面による断面における各反射面ＲＳｉの曲率は、各レーザダイオードＬＤｉにより出射された各レーザ光ＬＢｉのＦ軸ＦＡ方向の広がりをコリメートするように定められていればよい。
【００６８】
また、第２の変形例のレーザモジュール１が備えている各軸外楕円ミラーＭｉにおいて、反射面ＲＳｉの法線を含み且つｚ軸と平行な平面による断面における各反射面ＲＳｉの形状は、各レーザ光ＬＢｉのＦ軸ＦＡ方向に着目して、各レーザダイオードＬＤｉにより出射された各レーザ光ＬＢｉを、該軸外楕円ミラーＭｉに対応する楕円Ｅｉの第２焦点ＦＰ２ｉ（換言すればコアＣＯの入射端面ＣＯＩ）において結像させるように構成されていればよい。
【００６９】
なお、各レーザ光ＬＢｉにおけるＦ軸ＦＡ方向の広がりは、Ｓ軸方向の広がりと比較して大きい。そのため、第１の変形例及び第２の変形例のレーザモジュール１における第１距離Ｄ１ｉは、図１〜図３に図示したレーザモジュール１における第１距離Ｄ１ｉよりも短いことが好ましい。第１距離Ｄ１ｉを短く設定することによって、各反射点ＲＰｉにおける各レーザ光ＬＢｉのファーフィールドパターンを各反射面ＲＳｉの範囲内に収めることができる。
【００７０】
また、第１の変形例のレーザモジュール１と第２の変形例のレーザモジュール１とを比較した場合、反射面ＲＳｉの法線を含み且つｚ軸と平行な平面による断面における各反射面ＲＳｉの曲率は、第２の変形例のレーザモジュール１の方が大きくなる。これは、第１の変形例のレーザモジュール１における反射面ＲＳｉは、各レーザ光ＬＢｉのＦ軸ＦＡ方向の広がりをコリメートするように定められているのに対し、第ｉの変形例のレーザモジュール１における反射面ＲＳｉは、各レーザ光ＬＢｉのＦ軸ＦＡ方向に着目して、各レーザダイオードＬＤｉにより出射された各レーザ光ＬＢｉを第２焦点ＦＰ２ｉに集光するように定められているためである。
【００７１】
第１の変形例のレーザモジュール１によれば、図４に示したレーザモジュール１０１と比較して、レーザ光ＬＢｉの結合効率を犠牲にすることなく、各Ｓ軸コリメートレンズＳＬｉ及び各Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉを省略することができる。また、第２の変形例のレーザモジュール１によれば、図４に示したレーザモジュール１０１と比較して、レーザ光ＬＢｉの結合効率を犠牲にすることなく、各Ｓ軸コリメートレンズＳＬｉ、各Ｆ軸コリメートレンズＦＬｉ、及び集光レンズＦＬを省略することができる。
【符号の説明】
【００７２】
ＯＦ  光ファイバ
ＣＯ  コア
ＣＯＩ  入射端面
ＬＯｉ  光路長
ＬＤｉ  レーザダイオード
Ｍｉ  軸外楕円ミラー
ＦＡｉ，ＦＡ  Ｆ軸
ＳＡｉ，ＳＡ  Ｓ軸
ＦＰ１ｉ  第１焦点
ＦＰ２ｉ，ＦＰ２  第２焦点
ＲＳｉ  反射面
Ｄ１ｉ  第１距離
Ｄ２ｉ  第２距離
Ｄ１２ｉ  焦点間距離
Ｐｉ  板状部材
Ｂ  底板（基板）
Ｓ  載置面
ＳＳｉ  サブ載置面
ＦＬｉ  Ｆ軸コリメートレンズ
ＦＬ  集光レンズ
【図１】
2019175944.tif 000003
【図２】
2019175944.tif 000004
【図３】
2019175944.tif 000005
【図４】
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