(57)【要約】      （修正有）【課題】光学素子による整形後のレーザ光の特性を仕様に合わせつつ、歩留まり低下や工数増大が抑制され且つ長期信頼性が確保されたレーザ装置及びレーザ装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体レーザ１０と、半導体レーザ１０を搭載するレーザホルダ２０と、半導体レーザ１０の出射するレーザ光が入射し、レーザ光を整形する光学素子３０と、光学素子３０によって整形されたレーザ光が中空部を通過するように光学素子３０を保持する管形状の光学素子ホルダ４０と、一方の端部において中空部に光学素子ホルダ４０の少なくとも一部が嵌め合わされて光学素子ホルダ４０が固定されるとともに、他方の端部に歪み伝達防止溝が形成され他方の端部を接触面としてレーザホルダ２０に固定された管形状のスリーブホルダ５０とを備える。【選択図】図１
2015185721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザを搭載するレーザホルダと、
前記半導体レーザの出射するレーザ光が入射し、前記レーザ光を整形する光学素子と、
前記光学素子によって整形された前記レーザ光が中空部を通過するように前記光学素子を保持する管形状の光学素子ホルダと、
一方の端部において中空部に前記光学素子ホルダの少なくとも一部が嵌め合わされて前記光学素子ホルダが固定されるとともに、他方の端部に歪み伝達防止溝が形成され前記他方の端部を接触面として前記レーザホルダに固定された管形状のスリーブホルダと
を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記レーザホルダと前記スリーブホルダとの固定が、前記スリーブホルダの外側から溶接用レーザが照射されるレーザ溶接によって行われていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記歪み伝達防止溝の開口部が前記レーザホルダによって覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記歪み伝達防止溝の深さが、前記スリーブホルダの前記一方の端部から前記他方の端部までの距離の４０％〜６０％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記光学素子ホルダと前記スリーブホルダとの固定がレーザ溶接によって行われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記光学素子ホルダが磁性材料からなり、前記スリーブホルダが非磁性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項７】
半導体レーザが搭載されたレーザホルダ、及び前記半導体レーザから出射されるレーザ光を整形する光学素子を保持する管形状の光学素子ホルダを準備するステップと、
管形状のスリーブホルダの中空部に前記光学素子ホルダの少なくとも一部が嵌め合わされた状態で、前記光学素子ホルダと前記スリーブホルダの中空部が連続するように前記スリーブホルダの一方の端部に前記光学素子ホルダを配置するステップと、
前記スリーブホルダの他方の端部に、歪み伝達防止溝が形成された端面を接触面として前記レーザホルダを配置するステップと、
前記光学素子ホルダと前記スリーブホルダの位置を調整して光学調整するステップと、
前記レーザホルダと前記スリーブホルダとをレーザ溶接するステップと、
前記光学素子ホルダと前記スリーブホルダとをレーザ溶接するステップと
を含むことを特徴とするレーザ装置の製造方法。
【請求項８】
前記歪み伝達防止溝の開口部が前記レーザホルダによって覆われていることを特徴とする請求項７に記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項９】
前記レーザ光の光軸が上方を向くようにしながら、前記光学素子ホルダと前記スリーブホルダの位置を調整することを特徴とする請求項７又は８に記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項１０】
前記スリーブホルダの外側から且つ下方に向けて溶接用レーザを照射するレーザ溶接によって、前記レーザホルダと前記スリーブホルダとを溶接することを特徴とする請求項９に記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項１１】
前記光学素子ホルダが磁性材料からなり、且つ前記スリーブホルダが非磁性材料からなり、磁力を用いて前記光学素子ホルダを保持する冶具によって移動させることによって、前記光学素子ホルダの位置及び前記光学素子ホルダを嵌め合わされた前記スリーブホルダの位置を調整することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項１２】
前記光学素子によって整形された前記レーザ光をモニタしながら、前記光学素子ホルダと前記スリーブホルダの位置を調整して光学調整することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項１３】
前記歪み伝達防止溝の深さが、前記スリーブホルダの前記一方の端部から前記他方の端部までの距離の４０％〜６０％であることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載のレーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザと半導体レーザの出射光を整形する光学素子により構成されたレーザ装置及びレーザ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザから出射されたレーザ光は、レンズなどの光学素子によって平行、集光、発散光などに整形（以下において、「ビーム整形」という。）される。この際、レーザ光の広がり角やレンズの焦点距離などにより、半導体レーザと光学素子の間隔が数μｍ変化するだけでビーム整形後のレーザ光の特性が大きく変わることがある。このため、歩留まりが低下したり、対策のために工数が増大したりする。
【０００３】
レーザ光を光学素子によってビーム整形する際には、同一或いは様々な所定の整形後の仕様を正確に実現することが必要である。例えば、ＣＡＮタイプのパッケージに搭載された半導体レーザに予めレンズを固定したキャップを封止することで、ビーム整形後のレーザ光を正確に仕様に合わせて実現することが考えられる。しかし、半導体レーザのエミッション位置に個体差があることや、溶接によるキャップへのレンズの固定時に歪みが発生することなどにより、ビーム整形後のレーザ光を所定の仕様に合わせて常に正確に実現することは難しい。また、ホルダ類の加工精度をそれぞれ高めることによって仕様の正確な実現を図っても、コストや工数の増大や、誤差１〜２μｍの加工精度が要求されるための歩留まりの低下などを招く。
【０００４】
このため、溶接に伴う応力による歪みを光学素子ホルダのレンズ保持部分に影響させないようにしてレンズ位置を調整する方法などが提案されている（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１７８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、溶接時の歪みがレンズ保持部分に影響しない構成であってもレンズ固定時に歪みが生じたり、溶接時に発生する溶接スパッタによる汚染が半導体レーザやレーザ光の光路に配置される光学素子に悪影響を及ぼす場合がある。このため、長期信頼性が低下するおそれがある。
【０００７】
上記問題点に鑑み、本発明は、光学素子による整形後のレーザ光の特性を仕様に合わせつつ、歩留まり低下や工数増大が抑制され且つ長期信頼性が確保されたレーザ装置及びレーザ装置の製造方法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】
【０００８】
本発明の一態様によれば、（ア）半導体レーザと、（イ）半導体レーザを搭載するレーザホルダと、（ウ）半導体レーザの出射するレーザ光が入射し、レーザ光を整形する光学素子と、（エ）光学素子によって整形されたレーザ光が中空部を通過するように光学素子を保持する管形状の光学素子ホルダと、（オ）一方の端部において中空部に光学素子ホルダの少なくとも一部が嵌め合わされて光学素子ホルダが固定されるとともに、他方の端部に歪み伝達防止溝が形成され他方の端部を接触面としてレーザホルダに固定された管形状のスリーブホルダとを備えるレーザ装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、（ア）半導体レーザが搭載されたレーザホルダ、及び半導体レーザから出射されるレーザ光を整形する光学素子を保持する管形状の光学素子ホルダを準備するステップと、（イ）管形状のスリーブホルダの中空部に光学素子ホルダの少なくとも一部が嵌め合わされた状態で、光学素子ホルダとスリーブホルダの中空部が連続するようにスリーブホルダの一方の端部に光学素子ホルダを配置するステップと、（ウ）スリーブホルダの他方の端部に、歪み伝達防止溝が形成された端面を接触面としてレーザホルダを配置するステップと、（エ）光学素子ホルダとスリーブホルダの位置を調整して光学調整するステップと、（オ）レーザホルダとスリーブホルダとをレーザ溶接するステップと、（カ）光学素子ホルダとスリーブホルダとをレーザ溶接するステップとを含むレーザ装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光学素子による整形後のレーザ光の特性を仕様に合わせつつ、歩留まり低下や工数増大が抑制され且つ長期信頼性が確保されたレーザ装置及びレーザ装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレーザ装置の光学素子ホルダとスリーブホルダの例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るレーザ装置の光学素子の例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係るレーザ装置のスリーブホルダに形成された歪み伝達防止溝を示す模式図である。
【図５】レーザ装置のビーム特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係るレーザ装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。
【図８】本発明のその他の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
図１に示す本発明の実施形態に係るレーザ装置１は、図１に示すように、半導体レーザ１０と、半導体レーザ１０を搭載するレーザホルダ２０と、レーザ光を整形する光学素子３０と、光学素子３０を保持する管形状の光学素子ホルダ４０と、一方の端部に光学素子ホルダ４０が固定され、他方の端部でレーザホルダ２０に固定された管形状のスリーブホルダ５０とを備える。
【００１４】
図１に示したように、スリーブホルダ５０の中空部に光学素子ホルダ４０の一部が嵌め合わされた状態で、光学素子ホルダ４０がスリーブホルダ５０に固定されている。つまり、光学素子ホルダ４０の嵌め合わされた部分の外側がスリーブホルダ５０の中空部に内接して、光学素子ホルダ４０の外径部がスリーブホルダ５０の内部に固定されている。スリーブホルダ５０と光学素子ホルダ４０とは、内側の中空部が連続するように連結されている。光学素子ホルダ４０及びスリーブホルダ５０は、例えば図２に示すように円筒形状である。
【００１５】
一方、スリーブホルダ５０の他方の端部が、レーザホルダ２０に固定されている。レーザホルダ２０には開口部が設けられており、この開口部とスリーブホルダ５０の中空部とが連続している。レーザホルダ２０とスリーブホルダ５０との接触面には、図１に示すように歪み伝達防止溝１００が形成されている。つまり、歪み伝達防止溝１００が形成された端部を接触面として、スリーブホルダ５０がレーザホルダ２０に固定されている。スリーブホルダ５０の内径はレーザホルダ２０に設けられた開口部よりも大きく、スリーブホルダ５０の歪み伝達防止溝１００が形成された端面が、レーザホルダ２０の開口部の周囲を覆っている。つまり、歪み伝達防止溝１００の開口部はレーザホルダ２０によって完全に覆われている。そして、歪み伝達防止溝１００が形成された位置よりも外側でのレーザ溶接によって、レーザホルダ２０にスリーブホルダ５０が固定されている。なお、図２では歪み伝達防止溝１００の図示を省略している。
【００１６】
半導体レーザ１０から出射されたレーザ光は、レーザホルダ２０に設けられた開口部を通過して、スリーブホルダ５０の中空部に入射する。そこでレーザ光が光学素子３０に入射し、光学素子３０によってビーム整形される。ビーム整形されたレーザ光は、光学素子ホルダ４０の中空部からレーザ装置１の外部に出力光Ｌとして出力される。光学素子ホルダ４０は、レーザ光がその中空部を通過するように光学素子３０を保持している。
【００１７】
光学素子３０は、例えば図３に示すような、レンズ３１とレンズ３１を保持する保持枠３２が一体になった枠付きレンズである。図１に示したように、レンズ３１を保持する光学素子３０の保持枠３２がスリーブホルダ５０の中空部に内接している。
【００１８】
光学素子３０は、光学素子ホルダ４０によって保持されている。具体的には、光学素子ホルダ４０の半導体レーザ１０に対向する端面とレーザホルダ２０とに挟まれて、光学素子３０が固定されている。
【００１９】
図１に示したレーザ装置１では、ＹＡＧレーザを用いたレーザ溶接（以下において、「ＹＡＧ溶接」という。）を用いて、光学素子の固定が行われることが好ましい。例えば、レーザホルダ２０とスリーブホルダ５０をＹＡＧ溶接によって固定し、スリーブホルダ５０と光学素子ホルダ４０をＹＡＧ溶接によって固定する。図１に、レーザホルダ２０にスリーブホルダ５０を固定するレーザ溶接箇所をＳ１で示した。また、スリーブホルダ５０に光学素子ホルダ４０を固定するレーザ溶接箇所をＳ２で示した。
【００２０】
ＹＡＧ溶接による固定は、硬化に時間の必要な接着剤による固定のようには時間がかからず、強度が高く、経時変化がない。このため、ＹＡＧ溶接によれば、長期信頼性の高い固定を実現できる。その結果、レンズの光軸方向の精密な位置決めとその経時変化の制御、工程の簡略化、歩留まり低下の抑制などを行える。
【００２１】
なお、レーザホルダ２０と半導体レーザ１０との固定、光学素子３０と光学素子ホルダ４０との固定などにもＹＡＧ溶接などのレーザ溶接を採用可能である。或いは、レーザホルダ２０と半導体レーザ１０との固定や光学素子３０と光学素子ホルダ４０との固定は、接着剤とレーザ溶接によって行ってもよい。
【００２２】
スリーブホルダ５０をレーザホルダ２０にＹＡＧ溶接によって固定するときに、ＹＡＧ溶接に伴う応力が溶接箇所に発生する。しかし、レーザ装置１では、スリーブホルダ５０とレーザホルダ２０との接触面に、歪み伝達防止溝１００が形成されている。歪み伝達防止溝１００は歪み伝達阻止機構として機能し、溶接箇所から中空部に伝わる応力が緩和される。このため、ＹＡＧ溶接の際に溶接箇所に生じる歪みが、光学素子３０が嵌め合わされたスリーブホルダ５０の中空部に及ぼす影響が抑制される。
【００２３】
これに対し、スリーブホルダ５０とレーザホルダ２０との接触面に歪み伝達防止溝１００が形成されていない場合には、スリーブホルダ５０の溶接歪みによって中空部にも歪みが生じる。その結果、スリーブホルダ５０の中空部に嵌め合わされた光学素子ホルダ４０の位置調整をスムーズに行えなくなる。スリーブホルダ５０の内径に比べて外径の大きな金属ホルダで光学素子ホルダ４０を構成すれば歪みは緩和される。しかし、直径が５．６ｍｍや９ｍｍ程度のＣＡＮタイプのパッケージに搭載された小型の半導体レーザ１０を使用してレーザ装置１を構成する場合には、金属ホルダ類も小型であることが好ましい。
【００２４】
したがって、歪み伝達防止溝１００によって溶接歪みの影響をスリーブホルダ５０の中空部に及ぼさないようにするレーザ装置１が有効である。レーザ装置１では、光学素子ホルダ４０がスリーブホルダ５０の内径部を引っかかり無く移動し、スムーズに光学素子ホルダ４０の位置を調整することができる。
【００２５】
なお、歪み伝達防止溝１００が浅すぎる場合には、応力を緩和する機能が低い。一方、歪み伝達防止溝１００が深すぎると、スリーブホルダ５０の強度が低下するおそれがある。本発明者らが検討を重ねた結果、歪み伝達防止溝１００の深さは、スリーブホルダ５０の一方の端部から他方の端部までの距離、即ち光軸方向の長さの４０％〜６０％程度であることが好ましいという知見が得られた。例えば、スリーブホルダ５０の光軸方向の長さが３ｍｍ程度である場合には、歪み伝達防止溝１００の深さを１．５ｍｍ程度に設定する。
【００２６】
また、本発明者らの検討によれば、歪み伝達防止溝１００の幅は、スリーブホルダ５０の接触面の１／３程度に設定することが好ましい。例えば、図４に示すようにスリーブホルダ５０の接触面の幅Ｗ１が１．５〜２ｍｍ程度である場合には、歪み伝達防止溝１００の幅Ｗ２を０．５ｍｍ〜０．７ｍｍ程度に設定する。これにより、スリーブホルダ５０とレーザホルダ２０を安定して固定しつつ、レーザ溶接に伴う応力を緩和できる。
【００２７】
なお、図４では、歪み伝達防止溝１００が１本である例を示した。しかし、歪み伝達防止溝１００の本数は、スリーブホルダ５０とレーザホルダ２０との接続強度や応力緩和の効果が損なわれない範囲で、任意に設定可能である。また、歪み伝達防止溝１００の形状も任意に設定可能であり、例えば断面形状は矩形状に限られない。
【００２８】
ところで、光学素子ホルダ４０の固定時に歪みが生じることによって、ビーム整形後のレーザ光の特性（以下において「ビーム特性」という。）で最も精度が必要な光軸方向の半導体レーザ１０と光学素子３０間の距離が、調整時からズレずれてしまうことがある。例えば、すきま嵌めを行う機械加工の精度範囲内でも歪み量にばらつきがあり、５〜２０μｍ程度はズレてしまう。例えばｆａｓｔ角の広がりの大きい半導体レーザを焦点距離の短いレンズでコリメートする場合に、図５に示すように、半導体レーザとレンズの光軸方向の距離の誤差ｄが２μｍあるだけでビーム特性が大きく変動する。図５の横軸は光軸方向の距離Ｚであり、縦軸はレーザ光のビーム径Ｍである。その結果、これらの半導体レーザやレンズを用いて外部共振器を構成する際などには、フィードバック光量がばらつくことになり、レーザ装置の性能にも影響が及ぶ。
【００２９】
これに対し、本発明者らの検討によれば、距離の誤差が±１μｍ以内であればビーム特性のばらつきを許容範囲に抑制できる。レーザ装置１では、以下のようにして、半導体レーザ１０と光学素子３０間の距離の誤差を±１μｍ以内に設定する。
【００３０】
光学素子ホルダ４０のスリーブホルダ５０への固定時に発生する歪み量は、ビーム整形後のビーム特性を計測することによって定量的に得られる。このため、溶接出力などのレーザ溶接の条件による歪み量を予め測定する。このようにして、レーザ溶接の条件と歪み量の関係について取得された情報を、データベースのデータとして蓄積しておく。
【００３１】
そして、レーザ装置１の製造時において、データベースのデータを参照して、レーザ溶接の条件とビーム特性の測定により得られたデータに基づいて歪み量を予測する。そして、歪み量を考慮して光学素子３０の位置を決定する。即ち、光学調整後のレーザ溶接による歪み量を見越して光学素子３０の位置決めをした後、レーザ溶接による光学素子ホルダ４０の固定を行う。その結果、半導体レーザ１０と光学素子３０間の距離を±１μｍ以内の誤差で光学素子３０を固定できる。ビーム特性の計測には、ビームスキャンやＣＣＤカメラなどを使用可能である。光学素子３０の調整位置や溶接後の位置確認は、ビームスキャンやＣＣＤカメラで容易に行うことができる。
【００３２】
上記のようにして、光学素子ホルダ４０の光軸方向に沿った位置の最適化が行われる。
【００３３】
以下に、レーザ装置１の製造方法の例を説明する。なお、以下に述べるレーザ装置１の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００３４】
先ず、半導体レーザ１０が搭載されたレーザホルダ２０、及び光学素子３０を保持する光学素子ホルダ４０を準備する。
【００３５】
そして、スリーブホルダ５０の中空部に光学素子ホルダ４０の少なくとも一部が嵌め合わされた状態で、スリーブホルダ５０の一方の端部に光学素子ホルダ４０を配置する。このとき、光学素子ホルダ４０とスリーブホルダ５０の中空部が連続するように、スリーブホルダ５０と光学素子ホルダ４０を嵌め合わせる。
【００３６】
次に、スリーブホルダ５０の他方の端部にレーザホルダ２０を配置する。これにより、歪み伝達防止溝１００が形成された端面を接触面としてスリーブホルダ５０にレーザホルダ２０が接触する。
【００３７】
その後、光学素子ホルダ４０とスリーブホルダ５０の位置を調整して、光学調整が行われる。ここでの「光学調整」は、半導体レーザ１０の出射するレーザ光が光学素子３０に入射した後、光学素子ホルダ４０から一定の方向にレーザ光を所望のビーム特性で出力させる調整である。例えば、半導体レーザ１０から出射されたレーザ光の状態をモニタしながら光学調整を行う。
【００３８】
このとき、既に説明したように、レーザ溶接の条件と歪み量の関係について取得されたデータベースの情報を使用して、光学素子３０の光軸方向の歪み量を予測する。そして、歪み量を考慮して光学素子３０の位置を決定する。これにより、半導体レーザ１０と光学素子３０間の距離の誤差を±１μｍ以内に設定できる。
【００３９】
光学素子ホルダ４０とスリーブホルダ５０を一体として移動させて光軸方向と垂直な方向の光学調整を行った後、レーザホルダ２０とスリーブホルダ５０とをレーザ溶接する。次いで、光学素子ホルダ４０を移動させて光軸方向の光学調整を行った後、光学素子ホルダ４０とスリーブホルダ５０とをレーザ溶接する。これらのレーザ溶接は、スリーブホルダ５０の外側から溶接用レーザを照射されて行われる。以上により、レーザ装置１が完成する。
【００４０】
なお、上記のレーザ装置１の製造では、半導体レーザ１０の出射するレーザ光の光軸が上方を向くようにして光学調整を行うことが好ましい。即ち、図６に示すように、レーザホルダ２０上にスリーブホルダ５０と光学素子ホルダ４０を垂直に積んだ状態で光学調整を行う。これにより、レーザホルダ２０とスリーブホルダ５０とのレーザ溶接、及び光学素子ホルダ４０とスリーブホルダ５０とのレーザ溶接において、溶接用レーザの照射方向は下向きである。このため、溶接照射による危険性が回避される。また、溶接用レーザの照射方向が常に下向きであるため、レーザ装置１の製造工程がスムーズに進む。
【００４１】
レーザ装置１の製造では、スリーブホルダ５０と光学素子ホルダ４０の位置の光軸方向と垂直な方向に沿った調整、及び光学素子ホルダ４０の位置の光軸方向に沿った調整が必要である。光学素子ホルダ４０を磁性材料、スリーブホルダ５０を非磁性材料とすることにより、例えば以下のような方法によって位置を調整する。
【００４２】
レーザホルダ２０の外径を光学素子ホルダ４０の外径よりも大きくし、レーザ光を上向きに出射する。そして、磁石を含む可動式の冶具２００を使用することによって、図６に示すように、光学素子ホルダ４０のみを冶具２００に固定する。
【００４３】
光学素子ホルダ４０とスリーブホルダ５０とが嵌め合わされているため、磁力を用いて光学素子ホルダ４０を保持する冶具２００によって光学素子ホルダ４０とスリーブホルダ５０の位置の調整が可能である。このとき、冶具２００に固定されるのは光学素子ホルダ４０のみであって、非磁性材料であるスリーブホルダ５０は冶具２００にひきつけられることがない。このため、安定して光学素子ホルダ４０とスリーブホルダ５０を移動させることができる。また、スリーブホルダ５０をレーザホルダ２０に固定した後に、冶具２００によって光学素子ホルダ４０の位置の光軸方向の調整を容易に行える。
【００４４】
なお、冶具２００の光学素子ホルダ４０を固定する部分には、出力光Ｌの光軸に沿った空洞部が形成されている。そのため、図６に示したように、冶具２００の空洞部を通過した出力光Ｌの状態をモニタしながら、光学調整を行うことができる。
【００４５】
以上のように、光学素子ホルダ４０を磁性材料、スリーブホルダ５０を非磁性材料とすることによって、光学素子ホルダ４０とスリーブホルダ５０の位置の調整を１つの冶具２００で行える。例えば、磁性材料としてＳＵＳ４３０が使用可能であり、非磁性材料としてＳＵＳ３０３やＳＵＳ３０４を使用可能である。
【００４６】
なお、レーザ装置１の製造においては、レーザ溶接中に飛散するスラグや微粒子粒などの溶接スパッタによる光学素子への汚染を防止する必要がある。溶接スパッタによって光路を構成する光学素子が汚染されたり、金属ホルダ類などに付着した汚染物が温度変化や振動などによってレーザ装置の連続運転開始後に光学素子に移動したりすると、レーザ装置に悪影響を与える。その結果、特性や信頼性の劣化が生じる。光学素子や光路の周囲を気密化することによって連続運転開始後の異物混入は防止することができるが、この気密化によって溶接時の歪みが更に生じることになる。
【００４７】
レーザ溶接時の応力を緩和する目的で歪み伝達防止溝１００を形成することは有効であるが、歪み伝達防止溝１００の開口部が露出している場合には、歪み伝達防止溝１００の内部に溶接スパッタが侵入しやすい。製造後のクリーニング工程によって歪み伝達防止溝１００内部の溶接スパッタを排出させることは容易ではない。その結果、連続運転開始後にレーザ装置の光学素子が汚染される可能性が高くなる。
【００４８】
このため、レーザ装置１においては、スリーブホルダ５０とレーザホルダ２０との接触面によって歪み伝達防止溝１００の開口部が完全に覆われていることが好ましい。これにより、レーザ溶接時には歪み伝達防止溝１００の開口部が露出しておらず、歪み伝達防止溝１００の内部に溶接スパッタが侵入することが防止される。このために、レーザホルダ２０のスリーブホルダ５０と接触する面の面積は、歪み伝達防止溝１００が形成されたスリーブホルダ５０の端面の外形よりも大きく設定する。
【００４９】
以上に説明したように、レーザ装置１では、レーザ溶接時に溶接箇所から中空部に伝わる応力が、レーザホルダ２０との接触面でスリーブホルダ５０に形成された歪み伝達防止溝１００によって緩和される。更に、レーザ装置１の製造時には、レーザ溶接の条件と歪み量との関係を示すデータを用いて、レーザ溶接時の歪みを予め予測する。このため、半導体レーザ１０と光学素子３０間の距離の誤差を±１μｍ以内に抑制できる。その結果、例えばｆａｓｔ角の広がりの大きい半導体レーザ１０の出射するレーザ光を焦点距離の短い光学素子３０でビーム整形する場合においても、光学素子３０の位置が容易に微調整される。
【００５０】
上記のように、レーザ装置１では、光学素子３０の高精度な位置決めが可能であり、常に正確なビーム整形が行われる。このため、ビーム整形後のレーザ光を所定の仕様に合わせることが容易である。
【００５１】
また、レーザ装置１は、歪み伝達防止溝１００の開口部が外部に露出していない構造である。このため、溶接スパッタが歪み伝達防止溝１００内部に侵入することが阻止され、半導体レーザ１０や光学素子が汚染されることが抑制される。したがって、クリーニング工程が追加されることによる製造工程の増大や歩留まりの低下などが抑制される。また、経時変化が抑制され、長期信頼性が向上する。
【００５２】
＜変形例＞
上記では、歪み伝達防止溝１００の開口部がレーザホルダ２０によって完全に塞がれたレーザ装置１を説明した。しかし、歪み伝達防止溝１００の内部にスパッタ溶接などの不純物が侵入しない構造であれば、他の構造も採用可能である。
【００５３】
例えば図７に示すように、スリーブホルダ５０の内径が、レーザホルダ２０に設けられた開口部よりも小さい構造も採用可能である。この場合、歪み伝達防止溝１００の開口部が半導体レーザ１０と対向して露出している。しかし、スリーブホルダ５０の外径がレーザホルダ２０に設けられた開口部よりも広いことにより、図７に示した構造であっても、スリーブホルダ５０の外側に歪み伝達防止溝１００の開口部は露出しない。したがって、スリーブホルダ５０の外側から溶接用レーザを照射しても、歪み伝達防止溝１００に溶接スパッタが侵入しない。
【００５４】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５５】
例えば、上記ではレーザ光を出射する出射面と対向する底面で半導体レーザ１０がレーザホルダ２０に固定されている例を示した。しかし、例えば図８に示すように、半導体レーザ１０の側面がレーザホルダ２０に固定され、半導体レーザ１０の底面が露出されていてもよい。
【００５６】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１…レーザ装置
１０…半導体レーザ
２０…レーザホルダ
３０…光学素子
３１…レンズ
３２…保持枠
４０…光学素子ホルダ
５０…スリーブホルダ
１００…歪み伝達防止溝
２００…冶具
【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】
2015185721.tif 000007
【図６】
2015185721.tif 000008
【図７】
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【図８】
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