(57)【要約】【課題】複数のレーザアレイからのレーザ光を合成して高い出力を得るように具体的な構成で製造されたレーザ装置を提供する。【解決手段】金属製のベース９上に、第１出力レーザ光を出力する第１レーザユニット３と、第１レーザユニットとは異なる厚さの搭載部を有し、第１出力レーザ光と垂直な方向に第２出力レーザ光を出力する第２レーザユニット４とをそれぞれ絶縁シート１３，２１を介して実装し、第２出力レーザ光の進行方向を第１出力レーザ光と同一方向へ反射させるミラー４２を実装し、第１及び第２レーザユニット３，４を配線で電気的に直列に接続することでレーザ装置１を構成する。これによって、複数のレーザアレイからのレーザ光を合成して、充分に高い出力を得る場合でも、冷却を好適になし、作業者が装置と接触したときに感電してしまうことを防止することができる。【選択図】図１
2008053380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のベースを底面とするケースと、
前記ケース内で前記ベースに載置された所定の厚さの第１の搭載部上に、複数の第１のレーザダイオードをアレイ状に配列した第１のレーザアレイを搭載することにより構成された第１のレーザユニットと、
前記ケース内で前記ベースに載置された前記第１の搭載部とは異なる厚さの第２の搭載部上に、複数の第２のレーザダイオードをアレイ状に配列した第２のレーザアレイを搭載することにより構成され、前記複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸を含む第１の配列面と平行な第２の配列面に前記複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸が含まれ、かつ、前記複数の第１レーザダイオードの出力レーザ光と異なる方向に前記複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光が伝播するようにされた第２のレーザユニットと、
前記ベースの裏側に設けられ、前記ベースを介して前記第１及び第２のレーザユニットを冷却する冷却手段と、
前記複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸上であって、前記複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸と最近接する位置に設けられ、前記複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の進行方向を前記複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光と同一方向へ変更させる光路変更素子と、
前記ケースから絶縁され、前記第１及び第２のレーザアレイ同士を電気的に直列に接続する配線と、
を備え、
前記第１及び第２のレーザユニットのそれぞれは、厚さ方向に伸縮可能な素材からなり、前記第１及び第２の搭載部と前記ベースとの間、または、前記第１及び第２の搭載部の前記レーザアレイ側部分と前記ベース側部分との間に介在された絶縁シートを有していることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を前記第１及び第２の配列面と直交する方向にコリメートする第１の光学素子と、
前記第１の光学素子から出射された前記複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を、それぞれの光軸を中心として９０°回転させる光路変換素子と、
前記光路変換素子から出射された前記複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を、それぞれ前記第１及び第２の配列面と直交する方向にコリメートする第２の光学素子と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の搭載部の少なくとも一方は、前記レーザアレイ側にサブマウントを有するとともに、前記ベース側に所定厚さのスペーサを有することを特徴とする請求項１または２記載のレーザ装置。
【請求項４】
進行方向が同一とされた前記複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を集光するための集光素子を更に備えることを特徴とする請求項１〜３記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記配線は、架空構造とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記絶縁シートは、薄膜のカーボングラファイト層と、薄膜のポリエチレンテレフタレート層の積層構造からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記ケースは前記ベース上に設けられた側面壁を有し、前記ベースと前記側面壁とが接触する部分には無端の封止用リングが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記第１及び第２のレーザユニットを前記ベースに向かって締め付けることにより、前記絶縁シートの前記厚さ方向の変形量を調節するネジ部材を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項９】
複数の第１のレーザダイオードをアレイ状に配列した第１のレーザアレイと、
複数の第２のレーザダイオードをアレイ状に配列することにより構成され、前記複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸を含む第１の配列面と一定の距離をあけて平行な第２の配列面に前記複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸が含まれ、かつ、前記複数の第１レーザダイオードの出力レーザ光と異なる方向に前記複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光が伝播するようにされた第２のレーザアレイと、
前記複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を前記第２の配列面と直交する方向にコリメートする第１の光学素子と、
前記第１の光学素子から出射された前記複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を、それぞれの光軸を中心として９０°回転させる光路変換素子と、
前記光路変換素子から出射された前記複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を、それぞれ前記第１及び第２の配列面と直交する方向にコリメートする第２の光学素子と、
前記複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸上であって、前記複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸と最近接する位置に設けられ、前記複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の進行方向を前記複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光と同一方向へ変更させる光路変更素子と、
を備え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、レーザダイオードを用いた高出力のレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ装置として、二つのレーザアレイからのレーザ光を合成させるものであって、一方のレーザアレイからのレーザ光を直進させ、他方のレーザアレイからのレーザ光を偏光ビームスプリッタ（光路変更素子）で９０°偏光させることによって、合成させた２方向からのレーザ光で固体レーザ素子を励起するものが知られている（例えば、特許文献１）。このようなレーザ装置によれば、複数のレーザ光を合成することにより、高い出力を得ることができる。
【特許文献１】特開平４−７８１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複数のレーザアレイからのレーザ光を合成する従来方式のレーザ装置では、さらに高い出力が得られる構成とした場合に、例えばレーザアレイの冷却を好適になし得ない点や、作業者が装置と接触したときに感電してしまう点で問題が生じる。このため、複数のレーザアレイからのレーザ光を合成して、充分に高い出力を得ることのできるレーザ装置を、具体的に構成することができなかった。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決した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】
【０００５】
本発明に係るレーザ装置によれば、金属製のベースを底面とするケースと、ケース内でベースに載置された所定の厚さの第１の搭載部上に、複数の第１のレーザダイオードをアレイ状に配列した第１のレーザアレイを搭載することにより構成された第１のレーザユニットと、ケース内でベースに載置された第１の搭載部とは異なる厚さの第２の搭載部上に、複数の第２のレーザダイオードをアレイ状に配列した第２のレーザアレイを搭載することにより構成され、複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸を含む第１の配列面と平行な第２の配列面に複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸が含まれ、かつ、複数の第１レーザダイオードの出力レーザ光と異なる方向に複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光が伝播するようにされた第２のレーザユニットと、ベースの裏側に設けられ、ベースを介して第１及び第２のレーザユニットを冷却する冷却手段と、複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸上であって、複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸と最近接する位置に設けられ、複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の進行方向を複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光と同一方向へ変更させる光路変更素子と、ケースから絶縁され、第１及び第２のレーザアレイ同士を電気的に直列に接続する配線と、を備え、第１及び第２のレーザユニットのそれぞれは、厚さ方向に伸縮可能な素材からなり、第１及び第２の搭載部とベースとの間、または、第１及び第２の搭載部のレーザアレイ側部分とベース側部分との間に介在された絶縁シートを有していることを特徴とする。
【０００６】
このレーザ装置によれば、厚さの異なる第１及び第２の搭載部によって第１及び第２のレーザアレイのレーザ出力位置の高さが異なるようにされているため、一方の出力レーザ光が干渉されることなく、他方の出力レーザ光の光路が干渉されるように光路変更素子を設置できるので、異なる２つの方向から伝播してきたレーザ光の光軸を並行かつ近接させることができる。
【０００７】
ここで、第１及び第２のレーザアレイは互いに電気的に直列に接続されるので、小さな電流で大きなレーザ強度を得ることができる。また、絶縁シートによりレーザアレイとベースとが絶縁され、レーザユニット間の配線もケースと絶縁されているため、大きなレーザ強度を得るためにレーザアレイに含まれるレーザダイオードの数を多くしてレーザユニット間の配線に高電圧をかけた場合でも、ケースあるいはベースの帯電を防止できる。また、変形可能な絶縁シートによってレーザアレイとベースとの間の部品同士の密着性が高まり、熱伝導性が向上するため、大きなレーザ強度を得るために大電力でレーザアレイを駆動した場合でも、冷却手段によって効率よく冷却できる。以上により、冷却や感電の問題を克服しつつ、多数のレーザダイオードを発光駆動して、一つの方向に揃えられた強力なレーザ光として出力できるレーザ装置を具体的に構成することができる。
【０００８】
本発明に係るレーザ装置において、複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を第１及び第２の配列面と直交する方向にコリメートする第１の光学素子と、第１の光学素子から出射された複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を、それぞれの光軸を中心として９０°回転させる光路変換素子と、光路変換素子から出射された複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を、それぞれ第１及び第２の配列面と直交する方向にコリメートする第２の光学素子と、を更に備えてもよい。
【０００９】
これによれば、一定の拡がりを持って出力されたそれぞれの出力レーザ光を、レーザダイオードの配列面方向及び配列面と垂直な方向にコリメートすることにより、隣り合うレーザダイオードの出力レーザ光同士の交差を防止できる。これによって、レーザダイオードを高密度で実装し、それぞれのレーザアレイの出力を高くすることができる。
【００１０】
本発明に係るレーザ装置において、第１及び第２の搭載部の少なくとも一方は、レーザアレイ側にサブマウントを有するとともに、ベース側に所定厚さのスペーサを有することが好ましく、これによれば、それぞれのレーザユニットで同一のサブマウントを使用した場合でも、スペーサを替えるだけで搭載部の厚さを調整できる。
【００１１】
本発明に係るレーザ装置において、進行方向が同一とされた複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を集光するための集光素子を更に備えてもよく、これによれば、例えば光ファイバなどへ容易にレーザ光を導入することができ、また、配線は、架空構造とされていることが好ましく、これによれば、各レーザアレイに安定して高圧電流を流すことができる。
【００１２】
本発明に係るレーザ装置において、絶縁シートとして、薄膜のカーボングラファイト層と、薄膜のポリエチレンテレフタレート層の積層構造からなるものが挙げられ、また、ケースはベース上に設けられた側面壁を有し、ベースと側面壁とが接触する部分には無端の封止用リングが設けられていることが好ましく、これによれば、ケース内の気密性を高めることができる。
【００１３】
本発明に係るレーザ装置において、第１及び第２のレーザユニットをベースに向かって締め付けることにより、絶縁シートの厚さ方向の変形量を調節するネジ部材を更に備えてもよく、これによれば、容易な締め付け作業のみでそれぞれのレーザユニットにおけるレーザ出力位置を微調整できるため、光学素子の組み合わせのみでは補正不可能であるような出力レーザ光ごとの光軸のずれを精度よく補正できる。
【００１４】
本発明に係るレーザ装置によれば、複数の第１のレーザダイオードをアレイ状に配列した第１のレーザアレイと、複数の第２のレーザダイオードをアレイ状に配列することにより構成され、複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸を含む第１の配列面と一定の距離をあけて平行な第２の配列面に複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸が含まれ、かつ、複数の第１レーザダイオードの出力レーザ光と異なる方向に複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光が伝播するようにされた第２のレーザアレイと、複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を第２の配列面と直交する方向にコリメートする第１の光学素子と、第１の光学素子から出射された複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を、それぞれの光軸を中心として９０°回転させる光路変換素子と、光路変換素子から出射された複数の第１及び第２のレーザダイオードの出力レーザ光を、それぞれ第１及び第２の配列面と直交する方向にコリメートする第２の光学素子と、複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸上であって、複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光の光軸と最近接する位置に設けられ、複数の第２のレーザダイオードの出力レーザ光の進行方向を複数の第１のレーザダイオードの出力レーザ光と同一方向へ変更させる光路変更素子と、を備える。
【００１５】
このレーザ装置によれば、第１及び第２のレーザダイオードから一定の拡がりを持って出力されたそれぞれの出力レーザ光を、レーザダイオードの配列面方向及び配列面と垂直な方向にコリメートすることにより、隣り合うレーザダイオードの出力レーザ光同士の交差を防止することができる。これによって、レーザダイオードを高密度に実装し、それぞれのレーザアレイの出力を高くすることができる。そして、第１及び第２のレーザダイオードのレーザ出力光の光軸を含む第１及び第２の配列面位置が一定の距離だけ離れるようにされているため、一方の出力レーザ光が干渉されることなく、他方の出力レーザ光の光路が干渉されるように光路変更素子を設置できるので、異なる２つの方向から伝播してきたレーザ光の光軸を並行かつ近接させることができる。以上により、高密度に実装された多数のレーザダイオードを発光駆動して、一つの方向に揃えられた強力なレーザ光として出力できるレーザ装置を具体的に構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るレーザ装置によれば、具体的な構成で、複数のレーザ光を合成して高い出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るレーザ装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るレーザ装置１におけるケース２の側面壁２ｂの一部と上面壁を切断し、その内部の概略構成を示した斜視図である。図１に示すように、レーザ装置１は、ケース２の内部に第１及び第２レーザユニット３，４と、それらに対応した光学素子等が収容されて構成されており、第１レーザユニット３から出射される第１出力レーザ光と、第２レーザユニット４から出射される第２出力レーザ光を合成しケース２の外部へ出射するものである。
【００１９】
ケース２は、その内部が密閉空間とされた直方体状の箱体であり、矩形板状のベース９に四方を取り囲む側面壁２ｂを設け、その側面壁２ｂの上端側を上面壁（図示せず）で覆うことにより構成されている。側面壁２ｂと、ベース９及び上面壁とが接触する部分にはそれぞれ無端の封止リング（図示せず）が設けられ、ケース２内の気密性が高められている。また、レーザ装置１の電極側の側面壁２ｂにはケース２内部から見て右側から順番にボルト形状の電極端子６，７，８が固定されており、電極側の側面壁２ｂと向かい合う出力側の側面壁（図示せず）からは合成されたレーザ光が出射される。
【００２０】
長方形状のベース９は、銅などの熱伝導性の高い材料からなり、裏面９ｂには、ベース９を介してレーザユニット３，４を冷却するためのペルチェ冷却器（冷却手段）１１が裏面９ｂ全体を覆うように設けられる。ベース９の上面９a上の電極端子６寄りの位置には、出力側の側面壁方向に第１出力レーザ光を出射する第１レーザユニット３が載置され、出力側の側面壁寄り且つ電極端子８寄りの位置には、第１出力レーザ光の進行方向と直交する方向へ第２出力レーザ光を出射する第２レーザユニット４が載置されている。
【００２１】
第１レーザユニット３は、直方体状の第１台座（第１の搭載部のレーザアレイ側部分）１４と、図示されないサブマウントを介して上面１４aに搭載された第１レーザアレイ１６と、ベース９の上面に配置されたスペーサ（第１の搭載部のベース側部分）１２と、第１台座１４の下面とスペーサ１２の上面との間に介在された第１絶縁シート１３とによって構成されている。第１レーザアレイ１６は、第１台座１４の上面１４aにおける出力側縁部１４ｂに搭載され、更に、その出力光の進行方向の前方には各光学素子が配置されている。
【００２２】
第１台座１４とスペーサ１２の間に介在された第１絶縁シート１３は、薄膜のカーボングラファイト層と、薄膜のポリエチレンテレフタレート層の積層構造によって形成され、熱伝達性と弾力性が高くされている。第１絶縁シート１３の高い熱伝導性により、第１レーザアレイ１６をペルチェ冷却器１１によって効率よく冷却できる。更に、高い弾力性によって、スペーサ１２と第１台座１４との密着性が高まり、部品間の熱伝導性を向上させて冷却効率をさらに向上させることができる。
【００２３】
第１レーザユニット３は、第１台座１４の上面１４aから開けられたネジ穴にネジを挿通してなる第１ネジ部（ネジ部材）１５により、第１台座１４をベース９に対して締め付けることによって固定されている。更に、第１ネジ部１５の締め付け具合によって第１絶縁シート１３の厚さ方向の変形量を調節できるため、第１レーザユニット３のレーザ出力位置を微調整することができる。この第１ネジ部１５によって、光学素子の組み合わせのみでは補正不可能なレーザ光の光軸のずれを精度よく補正できる。
【００２４】
第２レーザユニット４は、直方体状の第２台座（第２の搭載部）２２と、図示されないサブマウントを介して上面２２aに搭載された第２レーザアレイ２４と、その下面とベース９の上面との間に介在された第２絶縁シート（絶縁シート）２１によって構成されている。第２レーザアレイ２４は、第２台座２２の上面２２aにおける出力側縁部２２ｂに搭載され、その前方には各光学素子が配置されているが、その出力光の進行方向は第１レーザアレイ１６からの出力光と直交している。
【００２５】
第２レーザユニット４が第１レーザユニット３と異なる点は、第１に、第２絶縁シートの下面にスペーサが設けられていないこと、第２に、第２レーザアレイ２４からの出力光の進行方向が第１レーザアレイ１６からの出力光と直交していることである。したがって、第２絶縁シート２１や第２ネジ部２３は、第１レーザユニット３のものと同様のものが使用され、上述と同様の作用効果を奏することができる。
【００２６】
第１台座１４の上面１４aには第１レーザアレイ１６に電流を供給する長尺の電極板２８が配置され、その電極板２８と電極端子６とが長方形状で架空の配線板２９によって電気的に接続される。また、第２台座２２の上面２２aには同じく電極板３１が配置され、電極板３１と第１台座１４の上面１４aとがＬ字型板状で架空の配線板３２により電気的に接続される。更に、第２台座２２の上面２２aと側面壁２ｂの電極端子８とが長尺で架空の配線板３３により電気的に接続される。そして、電極端子８がプラス極、電極端子６がマイナス極となるようにケース２の外側で半導体用電源などの駆動用電源（図示せず）に接続される。
【００２７】
以上のように、第１レーザユニット３の第１レーザアレイ１６を構成する多数のレーザダイオードと、第２レーザユニット４の第２レーザアレイ１６を構成する多数のレーザダイオードとは、互いに電気的に直列に接続される。これによって、レーザアレイやレーザダイオードを並列接続する場合よりも少ない電流でレーザダイオードを発光駆動できるので、レーザ装置１の全体として大きなレーザ強度を得ることができる。
【００２８】
なお、第１及び第２レーザアレイ１６，２４を構成するレーザダイオードが多数の場合は、直列接続されたレーザダイオードの数に比例して供給電圧も高圧化するが、配線板２９，３２，３３はいずれも架空状態で掛け渡すように配線されているため、第１及び第２レーザアレイ１６，２４に安定して高圧電流を流すことができる。
【００２９】
また、ケース２における側面壁２ｂ及び上面壁を金属以外の材料により形成することで、第１及び第２レーザアレイ１６，２４を接続する配線とベース９とを絶縁できる。あるいは、それらを金属により形成する場合は、電極端子６，８と電極側の側面壁２ｂとの間に絶縁性の部材を介在させることによって、ケース２における側面壁２ｂ及び上面壁が帯電するのを防止できる。更に、前述のとおり絶縁シート１３及び絶縁シート２１により第１及び第２レーザアレイ１６，２４のそれぞれとベース９とが絶縁されている。以上によって、レーザユニット同士を直列接続したことにともない高電圧をかけた場合であっても、作業者が誤ってケース２あるいはベース９に接触して感電することを防止することができる。更に、それぞれの部品から第１及び第２レーザアレイ１６，２４に与える電気的影響を減少させることもできる。
【００３０】
ベース９の上面９aには、第１出力レーザ光の進行方向前側で第１レーザユニット３と隣合うように第１コリメートレンズ搭載部３６が設けられる。この第１コリメートレンズ搭載部３６は直方体形状をなし、その上面には第１出力レーザ光をコリメートする第１コリメートレンズ（第２の光学素子）３７が配置されている。これと同様に、ベース９の上面９aには、第２レーザユニット４に対応する第２コリメートレンズ搭載部３８が設けられ、この上面に第２コリメートレンズ（第２の光学素子）３９が配置されている。
【００３１】
ベース９の上面９aには、第１コリメートレンズ３７の出射光と第２コリメートレンズ３９の出射光とが交差する位置にミラー搭載部４１が設けられ、この上面にはミラー（光路変更素子）４２が設けられている。ここで、第１コリメートレンズ３７の出射光の高さ位置はスペーサ１２の厚さ分だけ第２コリメートレンズ３９の出射光の高さ位置よりも高くなっている。そこで、ミラー４２の高さ方向のサイズを調整することで、第２コリメートレンズ３９からの出射された第２出力レーザ光を出力側の側面壁へ向かって反射させつつ、第１出力レーザ光はミラー４２の上方を通過させ、結果的に双方の出力レーザ光を実質的に一つのレーザ光に揃えることができる。
【００３２】
ベース９の上面９aには、第１出力レーザ光の進行方向前側でミラー搭載部４１と隣合うように集光レンズ搭載部４０が設けられる。この集光レンズ搭載部４０の上面には、第１及び第２出力レーザ光を集光するための集光レンズ（集光素子）４３が設けられる。なお、集光されたレーザ光は出力側の側面壁に設けられた図示されないファイバ入力端を介してバンドル型の光ファイバ束に導入される。
【００３３】
電極側の側面壁２ｂの電極端子７には、取り合い用のコネクター４４が接続されており、このコネクター４４には、第１台座１４中に設けられたペルチェ冷却器１１制御用の図示されない測温体（Pt１００）、第１及び第２レーザアレイ１６，２４の第２レーザダイオード２４aの発光状況を確認するための受光素子４６、ケース２内の気密性を確認するための湿度測定素子４７、及び第１コリメートレンズ搭載部３６内部に配置された図示されない赤色ガイド光用レーザダイオードが電気的に接続されている。なお、赤色ガイド光用レーザダイオードから出力されたガイド光は、ミラー搭載部４１に設けられた図示されない貫通穴を通過して、集光レンズ４３で第１及び第２出力レーザ光とともに集光されることとなる。
【００３４】
以上のように構成されたレーザ装置１の光学系についての詳細な説明を、図２を参照しながら行う。
【００３５】
図２は、第１及び第２レーザユニット３，４から出射された第１及び第２出力レーザ光７０，８０が集光レンズ４３に集光されるまでの経路を示した模式図である。
【００３６】
第１レーザアレイ１６は長手方向の寸法が１cm程度の直方体であり、第１出力レーザ光７０を出力する複数（図２では５つ）の第１レーザダイオード１６aをアレイ状に配列させて形成されている。この第１レーザダイオード１６aの発光出力端面のサイズは１００μm×１μm程度であり、５００μm程度の間隔で形成されている。なお、各第１レーザダイオード１６aからの出力光の各光軸を含む面（これを「第１配列面」と呼ぶ。）はベース９の上面９aと平行となる。また、第１出力レーザ光７０は、第１レーザダイオード１６aの配列方向にそれぞれ４度、配列方向と直交する方向にそれぞれ１５度拡がった状態で出力される。
【００３７】
第１台座１４上には、第１出力レーザ光７０を第１配列面と直交する方向にコリメートするコリメートレンズ（第１の光学素子）１７が、第１レーザダイオード１６aに近接するように設けられている。このコリメートレンズ１７は第１レーザダイオード１６a一つに対して一つずつ配列されており、その寸法は、アレイ方向へ１．２mm程度、それと直交する方向へ０．６mm程度、光軸方向へ０．２mm程度であり、そのレーザ出射面は凸の湾曲面とされている。
【００３８】
第１台座１４上のコリメートレンズ１７の出射面側には、それぞれの第１出力レーザ光７０をその光軸中心に９０度回転させる第１光路変換素子（光路変換素子）１８が設けられている。第１光路変換素子１８の寸法は、アレイ方向へ１２ｍｍ程度、これと直交する方向へ１．５ｍｍ程度、光軸方向へ１．５ｍｍ程度であり、レーザ入射面及び出射面には直径０．５ｍｍの半円柱が第１レーザダイオード１６aの配列方向に向かって、レーザダイオード１６aの一つに対して一つずつ配列されるとともに、いずれの面も配列方向と直交する方向に４５度の傾斜が設けられている。
【００３９】
コリメートレンズ１７によって第１配列面と垂直な方向にコリメートされた第１出力レーザ光７０は第１光路変換素子１８によって交軸を中心として９０°回転することとなるので、出射される第１出力レーザ光７０は、第１配列面と垂直な方向に拡がっているとともに第１配列面方向にコリメートされた状態となっている。
【００４０】
第１コリメートレンズ３７は、第１出力レーザ光７０を第１配列面と直交する方向にコリメートするものであり、その寸法は、アレイ方向へ１２mm程度、これと直交する方向へ３mm程度、光軸方向へ０．５mm程度であり、そのレーザ出射面は凸の湾曲面とされている。第１光路変換素子１８から出射された第１出力レーザ光７０は、第１コリメートレンズ３７によって第１配列面と垂直な方向にコリメートされるため、結果として、いずれの方向においてもコリメートされた状態で集光レンズ４３に向かうこととなる。
【００４１】
以上のような光学系によって、隣に配列された第１レーザダイオードからのレーザ光同士が、レーザ出力時の拡がりによって互いに交差してしまうことを防止することができる。これによって、第１レーザアレイ１６において第１レーザダイオードを高密度に実装できるので、第１レーザアレイ１６の全体としてのレーザ出力を高強度にすることができる。
【００４２】
第２レーザユニット４側の構成と機能は、前述した第１レーザユニット３側の構成および機能と実質的に同一であり、
第２レーザアレイ２４は第１レーザアレイ１６と、第２出力レーザ光８０は第１出力レーザ光７０と、第２レーザダイオード２４aは第１レーザダイオード１６aと、コリメートレンズ２６はコリメートレンズ１７と、第２光路変換素子２７は第１光路変換素子とそれぞれ対応している。両者が異なる点は、第２出力レーザ光８０の進行方向が第１出力レーザ光７０と直交するようにされている点と、方向スペーサが設けられていない分だけ第２出力レーザ光８０の出力位置が低くされている点と、第２出力レーザ光８０がミラー４２によって第１出力レーザ光７０と同一方向へ反射され、集光レンズ４３へ向かう点である。
【００４３】
なお、第２配列面と第１配列面との間には、第１レーザユニット４におけるスペーサ１２の厚み分だけの間隔が設けられている。このように、スペーサ１２を用いることによって、第１レーザユニット３と第２レーザユニット４とで、サブマウント付の同一の台座を使用した場合でも、スペーサ１２を替えるだけで容易に第１及び第２配列面同士の間隔を調整することができる。
【００４４】
また、ミラー４２は、第２出力レーザ光８０の光軸上であって第１及び第２出力レーザ光７０，８０が最近接する位置に設けられており、それによって、配列面と垂直な方向から見たときに、第２出力レーザ光８０は、第１出力レーザ光７０と交差する位置で反射され、第１出力レーザ光７０と重なるようにされて集光レンズ４３へ向かうこととなる。
【００４５】
以上のような光学系の構成によって、第１及び第２レーザアレイ１６，２４のレーザ出力位置の高さが異なるようにされているため、第１出力レーザ光７０が干渉されることなく、第２出力レーザ光８０の進行方向を変更するようにミラー４２を設置できるので、異なる方向から伝播してきた２つのレーザ光の光軸を並行かつ近接させることができる。
【００４６】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４７】
例えば、図３に示すような構成としてもよい。この図３に示すレーザ装置が上述のレーザ装置１と異なる点は、第２レーザユニット４の隣に第３レーザユニット５１、第３コリメートレンズ５２、ミラー５３を配置することにより、３つのレーザユニットからなるレーザ装置としている点である。このとき、スペーサによって、第３レーザユニット５１、第２レーザユニット４、第１レーザユニット３の順番で高さ位置を高くしてゆき、それに伴ってコリメートレンズ及びミラーの高さ位置も調節する。また、それぞれのレーザユニットを電気的に直列に接続する。
【００４８】
また、ミラー４２をはさんで第２レーザユニット４の反対側の位置に第３レーザユニット５１を配置してもよい。このとき、第３レーザユニット５１は第２レーザユニット４の方向へレーザ光を出力し、ミラー５３をミラー４２と交差させるようにして配置する。
【００４９】
また、レーザユニットは２つ、３つに限らず更に増加させてもよい。
【００５０】
また、レーザユニットにおけるレーザアレイは一つに限らず、複数のレーザアレイを積層させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ装置のケースの側面壁の一部と上面壁を切断し、その内部の概略構成を示した斜視図である。
【図２】第１及び第２レーザユニットから出射された第１及び第２出力レーザ光が集光レンズに集光されるまでの経路を示した模式図である。
【図３】変形例に係るレーザ装置を示す図であり、図１に相当する斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…レーザ装置、２…ケース、３…第１レーザユニット、４…第２レーザユニット、９…ベース、１１…ペルチェ冷却器（冷却手段）、１２…スペーサ（第１の搭載部のベース側部分）、１３，２１…第１，第２絶縁シート（絶縁シート）、１４…第１台座（第１の搭載部のレーザアレイ側部分）、１５，２３…第１，第２ネジ部（ネジ部材）、１６…第１レーザアレイ、１６a…第１レーザダイオード、１７，２６…コリメートレンズ（第１の光学素子）、１８，２７…第１，第２光路変換素子、２２…第２台座（第２の搭載部）、２４…第２レーザアレイ、２４a…第２レーザダイオード、２９，３２，３３…配線板（配線）、３７，３９…第１，第２コリメートレンズ（第２の光学素子）、４２…ミラー（光路変更素子）、４３…集光レンズ（集光素子）、７０…第１出力レーザ光、８０…第２出力レーザ光。
【図１】
2008053380.tif 000003
【図２】
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【図３】
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