(57)【要約】この発明は、小さい拡がり角を有するレーザ光を出射させ、さらには該レーザ光のスペクトル幅を狭くすることが可能な構造を有する半導体レーザ装置に関する。当該半導体レーザ装置は、半導体レーザアレイと、コリメータレンズと、少なくとも一部に反射機能を有する光学素子とを備える。半導体レーザアレイは、所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層を有する。コリメータレンズは、活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、所定平面に直交する第３方向に関してコリメートする。そして、光学素子は、コリメータレンズから出射された第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記活性層とともに構成するよう、コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する。
2005013446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層を有する半導体レーザアレイと、
前記活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、前記所定平面に直交する第３方向に関してコリメートするコリメータレンズと、そして、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に前記第１方向に直交する面に対して傾いた状態で配置されるとともに、前記コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する光学素子とを備えた半導体レーザ装置。
【請求項２】
所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層をそれぞれが有する複数の半導体レーザアレイが該所定平面に直交する第３方向に積層された半導体レーザアレイスタックと、
前記活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、前記所定平面に直交する第３方向に関してコリメートするコリメータレンズと、そして、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に前記第１方向に直交する面に対して傾いた状態で配置されるとともに、前記コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する光学素子とを備えた半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体レーザ装置において、
前記光学素子は、該コリメータレンズから前記反射部に到達した各光束の一部が前記活性層に帰還するよう配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を活性層とともに構成する。
【請求項４】
請求項１又は２記載の半導体レーザ装置は、さらに、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束の一部が垂直方向から到達するよう配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記光学素子とともに構成する波長選択素子であって、該垂直方向から到達した光のうち特定波長の光の一部を前記活性層へ帰還させるようブラッグ反射させる一方、該特定波長の光の残りを透過させる波長選択素子とを備える。
【請求項５】
請求項１又は２記載の半導体レーザ装置は、さらに、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束の一部を回折により反射させるよう配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記光学素子とともに構成する波長選択素子であって、該回折された光のうち特定波長を有する特定次数の回折光を前記活性層へ帰還させるよう回折反射させる一方、該特定波長を有する該特定次数以外の回折光を外部へ導く波長選択素子とを備える。
【請求項６】
請求項１又は２記載の半導体レーザ装置は、さらに、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束のうち前記光学素子の前記反射部で反射された一部が到達する位置に配置され、到達した光を該反射部を介して前記活性層に帰還させる波長選択素子であって、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記活性層とともに構成する波長選択素子を備える。
【請求項７】
請求項１又は２記載の半導体レーザ装置は、さらに、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束のうち前記光学素子の前記透過部を透過した一部が到達する位置に配置され、到達した光を該透過部を介して前記活性層に帰還させる波長選択素子であって、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記活性層とともに構成する波長選択素子を備える。
【請求項８】
所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層を有する半導体レーザアレイと、
前記活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、前記所定平面に直交する第３方向に関してコリメートするコリメータレンズと、そして、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を活性層とともに構成する光学素子であって、前記コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を前記活性層に帰還させるよう反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する光学素子とを備えた半導体レーザ装置。
【請求項９】
所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層をそれぞれが有する複数の半導体レーザアレイが該所定平面に直交する第３方向に積層された半導体レーザアレイスタックと、
前記活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、前記第３方向に関してコリメートするコリメータレンズと、そして、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を活性層とともに構成する光学素子であって、前記コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を前記活性層に帰還させるよう反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する光学素子とを備えた半導体レーザ装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の半導体レーザ装置において、
前記光学素子における前記反射部と前記透過部は、前記コリメータレンズに対面する面上に前記第２方向に沿って交互に配置されている。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体レーザ装置において、
前記光学素子は、その表面上において前記第２方向に沿って前記反射部と前記透過部とが交互に配置され、透光性材料からなる平板状基材を備える。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体レーザ装置において、
前記光学素子における前記平板状基材は、前記反射部に到達する各光束の少なくとも一部を該反射部に垂直入射させるよう、前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の光軸に垂直な面に対して傾けられた状態で配置されている。
【請求項１３】
請求項１１記載の半導体レーザ装置において、
前記反射部は、前記平板状基材の表面に形成された全反射膜を含む。
【請求項１４】
請求項１１記載の半導体レーザ装置において、
前記反射部は、前記平板状基材の表面に形成された回折格子を含む。
【請求項１５】
請求項１１記載の半導体レーザ装置において、
前記反射部は、前記平板状基材の表面に形成されたエタロンを含む。
【請求項１６】
請求項１１記載の半導体レーザ装置において、
前記透過部は、前記平板状基材の表面に形成された反射抑止膜を含む。
【請求項１７】
所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層を有する半導体レーザアレイと、
前記活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、前記所定平面に直交する第３方向に関してコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に配置されるとともに、前記コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を前記活性層に帰還させるよう反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する光学素子と、そして、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束の一部が垂直方向から到達するよう配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記光学素子とともに構成する波長選択素子であって、該垂直方向から到達した光のうち特定波長の光の一部を前記活性層へ帰還させるようブラッグ反射させる一方、該特定波長の光の残りを透過させる波長選択素子とを備えた半導体レーザ装置。
【請求項１８】
所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層をそれぞれが有する複数の半導体レーザアレイが該所定平面に直交する第３方向に積層された半導体レーザアレイスタックと、
前記活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、前記第３方向に関してコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に配置されるとともに、前記コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を前記活性層に帰還させるよう反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する光学素子と、そして、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束の一部が垂直方向から到達するよう配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記光学素子とともに構成する波長選択素子であって、該垂直方向から到達した光のうち特定波長の光の一部を前記活性層へ帰還させるようブラッグ反射させる一方、該特定波長の光の残りを透過させる波長選択素子とを備えた半導体レーザ装置。
【請求項１９】
所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層を有する半導体レーザアレイと、
前記活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、前記所定平面に直交する第３方向に関してコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に配置されるとともに、前記コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を前記活性層に帰還させるよう反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する光学素子と、そして、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束の一部を回折により反射させるよう配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記光学素子とともに構成する波長選択素子であって、該回折された光のうち特定波長を有する特定次数の回折光を前記活性層へ帰還させるよう回折反射させる一方、該特定波長を有する該特定次数以外の回折光を外部へ導く波長選択素子とを備えた半導体レーザ装置。
【請求項２０】
所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層をそれぞれが有する複数の半導体レーザアレイが該所定平面に直交する第３方向に積層された半導体レーザアレイスタックと、
前記活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、前記第３方向に関してコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に配置されるとともに、前記コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を前記活性層に帰還させるよう反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する光学素子と、そして、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束の一部を回折により反射させるよう配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記光学素子とともに構成する波長選択素子であって、該回折された光のうち特定波長を有する特定次数の回折光を前記活性層へ帰還させるよう回折反射させる一方、該特定波長を有する該特定次数以外の回折光を外部へ導く波長選択素子とを備えた半導体レーザ装置。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれか一項記載の半導体レーザ装置において、
前記光学素子は、前記コリメータレンズと前記波長選択素子との間に配置され、そして、
前記波長選択素子は、前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ光束のうち前記光学素子の前記透過部を透過した光を受光するよう配置されている。
【請求項２２】
請求項１７又は１８記載の半導体レーザ装置において、
前記波長選択素子は、前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ光束のうち前記光学素子の前記透過部に向かう光を受光するよう、前記コリメータレンズと前記光学素子との間に配置されている。
【請求項２３】
請求項１７〜２０のいずれか一項記載の半導体レーザ装置において、
前記光学素子は、その表面に前記反射部と前記透過部とが形成された透光性材料からなる平板状基材を備える。
【請求項２４】
請求項１７〜２０のいずれか一項記載の半導体レーザ装置において、
前記光学素子における前記反射部と前記透過部は、前記平板状基材の表面に前記第２方向に沿って交互に配置されている。
【請求項２５】
請求項１７〜２０のいずれか一項記載の半導体レーザ装置において、
前記光学素子における前記平板状基材は、前記反射部に到達する各光束の少なくとも一部を該反射部に垂直入射させるよう、前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の光軸に垂直な面に対して傾けられた状態で配置されている。
【請求項２６】
所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層を有する半導体レーザアレイと、
前記活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、前記所定平面に直交する第３方向に関してコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に前記第１方向に直交する面に対して傾いた状態で配置されるとともに、前記コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する光学素子と、そして、
前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束のうち一部が前記光学素子を介して到達する位置に配置され、到達した光を該光学素子を介して前記活性層に帰還させる波長選択素子であって、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を前記活性層とともに構成する波長選択素子を備える。
【請求項２７】
請求項２６記載の半導体レーザ装置において、
前記波長選択素子は、前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束のうち前記光学素子の前記反射部で反射された一部が到達する位置に配置され、到達した光を該反射部を介して前記活性層に帰還させる。
【請求項２８】
請求項２６記載の半導体レーザ装置において、
前記波長選択素子は、前記コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束のうち前記光学素子の前記透過部を透過した一部が到達する位置に配置され、到達した光を該透過部を介して前記活性層に帰還させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、複数のレーザ光源を有する半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、所定方向に沿って並列に配列された複数の活性層を有する半導体レーザアレイと、該複数の活性層から出射された複数の光束を活性層の配列方向と垂直な方向に関してコリメートするコリメータレンズと、該コリメータレンズによってコリメートされた光束を受光し、その光束の横断面をほぼ９０°回転させる光路変換素子とを備えた半導体レーザ装置が知られている（例えば、文献１：特許第３０７１３６０号公報参照）。【０００３】  図１Ａ及び１Ｂは、この文献１に記載された半導体レーザ装置における半導体レーザアレイ１０１の各活性層１０３から出射する光束の拡がり角を説明するための図である。ここで、図１Ａは、光束の拡がり角を示す側面図であり、図１Ｂは、光束の拡がり角を示す平面図である。なお、半導体レーザアレイのレーザ光出射方向をｘ軸方向とし、活性層の配列方向をｙ軸方向とし、ｘ軸方向及びｙ軸方向双方に垂直な方向をｚ軸方向として座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）が設定されている。各活性層から出射された光束のｚ軸方向の拡がり角は光軸１０５を中心として３０°〜４０°であり（図１Ａ）、ｙ軸方向の拡がり角は８〜１０°である（図１Ｂ）。上記文献１に記載された半導体レーザ装置は、コリメータレンズにより光束が垂直方向に関してコリメートされた後、光路変換素子によって光束断面が９０°回転させられることにより、隣り合う光束が交差しにくい構造になっている。
【発明の開示】
【０００４】  発明者らは、従来の半導体レーザ装置について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、一般に、レーザ装置から出射されるレーザ光は、各種応用を考慮すると、拡がり角が小さいことが要求され、また、スペクトル幅が狭いことが要求される。
【０００５】  しかしながら、上記文献１の半導体レーザ装置は、光路変換素子で光束断面を９０°回転させるだけなので、ｙ軸方向の拡がり角はそのままｚ軸方向の拡がり角となっている。最終的に半導体レーザ装置から出射されるレーザ光は、ｚ軸方向へ８〜１０°の拡がり角を有したままである。また、上記文献１の半導体レーザ装置は、半導体レーザアレイ１０１における各活性層１０３からの出射光のスペクトル幅が広いので、最終的に半導体レーザ装置から出射されるレーザ光のスペクトル幅も広い。
【０００６】  この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、小さい拡がり角を有するレーザ光を出射させ、さらには該レーザ光のスペクトル幅を狭くすることが可能な構造を有する半導体レーザ装置を提供することを目的としている。
【０００７】  上記目的を達成するため、この発明の半導体レーザ装置は、少なくとも、半導体レーザアレイ及び半導体レーザアレイスタックのいずれかと、コリメータレンズと、光学素子とを備える。上記半導体レーザアレイは、所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層を有する。また、上記半導体レーザアレイスタックは、所定平面上の第１方向に沿ってそれぞれ伸びかつ該第１方向と直交する第２方向に沿って該所定平面上に並列に配置された複数の活性層をそれぞれが有する複数の半導体レーザアレイが該所定平面に直交する第３方向に積層された構造を有する。上記コリメータレンズは、活性層からそれぞれ出射された複数の光束を、所定平面に直交する第３方向に関してコリメートする。そして、上記光学素子は、コリメータレンズから出射された第２方向に所定の拡がり角を持つ各光束の少なくとも一部が到達する位置に、第１方向に直交する面に対して傾いた状態で配置される。また、上記光学素子は、コリメータレンズに対面する面上に、該コリメータレンズから到達した各光束の一部を反射させる反射部と、該到達した各光束の残りを透過させる透過部とを有する。
【０００８】  上述のような構成において、上記光学素子は、コリメータレンズから反射部に到達した各光束の一部が活性層に帰還するよう配置されるのが好ましい。この場合、この光学素子と活性層との間で、該各光束の光軸からずれた共振光路（具体的には、活性層のレーザ光出射端面と対向する後方端面を経由する光学素子の反射面と該活性層のレーザ光出射端面との間の光路）を有する軸ずれ外部共振器が構成される。
【０００９】  この発明に係る半導体レーザ装置において、半導体レーザアレイの各活性層から出射される光束は、各活性層からは垂直方向（第３方向）に拡がっているが、コリメータレンズにより屈折されることで該垂直方向については略平行とされて、光学素子に到達する。光学素子に到達した光のうち反射部で反射された光の少なくとも一部は、該光を出射した活性層に帰還されるので、この構成により外部共振器が形成されて、活性層において誘導放出が起こり、レーザ発振が得られる。一方、光学素子の透過部を透過した光は、光学素子から外部へ出射される。
【００１０】  この発明に係る半導体レーザ装置において、上記光学素子の反射部と透過部との間の境界線は、第２方向に平行であってもよいし、該第２方向に垂直であってもよい。後者の場合、当該光学素子は、反射部と透過部とが該第２方向に沿って交互に設けられているのが好ましい。
【００１１】  また、この発明に係る半導体レーザ装置において、上記光学素子は、その表面上に反射部と透過部とが長手方向に沿って交互に形成された、活性層から出射される光に対して透明な透光性材料からなる平板状基材を備えるのが好ましい。この場合、光学素子自体が一体化されているので、光学素子の扱いが容易となり、当該半導体レーザ装置の組立てや光軸調整が容易になる。
【００１２】  この発明に係る半導体レーザ装置において、上記光学素子の透光性基材は、反射部に到達する光の少なくとも一部が該反射部に垂直入射するよう、コリメータレンズから出射される第２方向に拡がり角を持つ各光束の光軸に垂直な面に対して傾けられて設けられるのが好ましい。この場合、コリメータレンズから第２方向へ拡がって放射される光束のうち一部は、反射部に垂直入射して、入射経路とは逆の経路を辿って活性層に帰還される。この構成により外部共振器が形成されて、高効率のレーザ発振が得られる。
【００１３】  なお、上記光学素子の各反射部は、透光性基材の表面に形成された全反射膜、回折格子、又はエタロンを含む。一方、各透過部は、透光性基材の表面に形成された反射低減膜を含んでもよい。
【００１４】  この発明に係る半導体レーザ装置は、上記半導体レーザアレイ及び半導体レーザアレイスタックのいずれか、コリメータレンズ、少なくとも一部に反射機能を有する光学素子の他、波長選択素子をさらに備えてもよい。特に、上記波長選択素子は、コリメータレンズから出射された第２方向に拡がり角を持つ各光束の一部が垂直方向から到達するよう配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を光学素子とともに構成する。また、上記波長選択素子は、該垂直方向から到達した光のうち特定波長の光の一部を活性層へ帰還させるようブラッグ反射させる一方、該特定波長の光の残りを透過させる。
【００１５】  上述のような構造を有する半導体レーザ装置において、半導体レーザアレイの各活性層から出射される光束は、各活性層からは垂直方向（第３方向）に拡がって出射されるが、コリメータレンズにより屈折されることで該垂直向については略平行光とされて、光学素子又は波長選択素子に入射する。光学素子において、反射部で反射された光の少なくとも一部は、該光を出射した活性層に帰還される。あるいは、波長選択素子に入射した光のうち特定波長の光の一部は該波長選択素子によりブラッグ反射され、その反射光の少なくとも一部は、該光を出射した活性層に帰還される。これにより、光学素子の反射部と波長選択素子との間で外部共振器が形成され、その共振器の内部に位置する活性層において誘導放出が起こり、レーザ発振が得られる。一方、光学素子の透過部を透過した光は、当該半導体レーザ装置の出力光として外部へ出射される。
【００１６】  なお、この発明に係る半導体レーザ装置は、上述のようにブラッグ反射させる波長選択素子に替えて、回折により光を回折・反射させる波長選択素子を備えてもよい。すなわち、この波長選択素子は、コリメータレンズから出射された前記第２方向に拡がり角を持つ各光束の一部を回折により反射させるよう配置され、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器を光学素子とともに構成する。このような波長選択素子は、該回折された光のうち特定波長を有する特定次数の回折光を活性層へ帰還させるよう回折反射させる一方、該特定波長を有する該特定次数以外の回折光を外部へ導く。
【００１７】  上述のような構成を有する半導体レーザ装置において、半導体レーザアレイの各活性層から出射される光束は、各活性層からは垂直方向（第３方向）に拡がって出射されるが、コリメータレンズにより屈折されることで該垂直方向については略平行光とされて、光学素子に入射する。この光学素子において、反射部で反射された光の少なくとも一部は、該光を出射した活性層に帰還される。また、光学素子の透過部を透過した光は、回折により光を反射させることができる波長選択素子に入射する。波長選択素子に入射した光のうち特定波長の特定回折次数光は、該光を出射した活性層に帰還される。これにより、光学素子の反射部と波長選択素子との間で外部共振器が形成されて、その共振器の内部に位置する活性層において誘導放出が起こり、レーザ発振が得られる。一方、波長選択素子に入射した光のうち特定波長の特定回折次数光以外の回折光は、当該半導体レーザ装置の出力光として外部へ出射される。
【００１８】  この発明に係る半導体レーザ装置において、上記光学素子は、コリメータレンズと波長選択素子との間に設けられ、該波長選択素子は、コリメータレンズから光学素子の透過部に入射して該透過部を透過した光が到達する位置に配置されるのが好ましい。あるいは、ブラッグ反射させる波長選択素子は、コリメータレンズと光学素子との間に設けられ、コリメータレンズから光学素子の透過部に向かう光の光路上に配置されてもよい。これら何れの場合にも、光学素子の反射部と波長選択素子との間で外部共振器が形成されて、その共振器の内部に位置する活性層において誘導放出が起こり、レーザ発振が得られる。
【００１９】  上記光学素子は、単に反射ミラーが反射部となり、透過部として何ら媒質が設けられていなくてもよい。この場合、コリメータレンズから到達する光束の一部を反射するように該反射ミラーが配置され、該光束の残りが波長選択素子に入射する。
【００２０】  上記光学素子は、その表面に反射部と透過部が形成された、活性層から出射される光に対して透明な透光性材料からなる平板状基材を備えるのが好ましい。この場合、光学素子自体が一体化されているので、光学素子の扱いが容易となり、当該半導体レーザ装置の組立てや光軸調整が容易になる。
【００２１】  上記光学素子は、反射部と透過部とが第２方向（半導体レーザアレイにおいて複数の活性層が配列されている方向）に沿って交互に設けられているのが好ましい。
【００２２】  さらに、上記光学素子は、コリメータレンズから出射される各光束が反射部に垂直入射するよう、該各光束の光軸に垂直な面に対して反射部が傾けられた状態で配置されるのが好ましい。この場合、コリメータレンズから第２方向へ拡がって放射される光束のうち一部は、反射部に垂直入射して、入射経路とは逆の経路を辿って活性層に帰還される。これにより外部共振器が形成されて、高効率のレーザ発振が得られる。
【００２３】  また、この発明に係る半導体レーザ装置において、上記波長選択素子は、コリメータレンズから出射された第２方向に拡がり角を持つ各光束のうち一部が前記光学素子を介して到達する位置に配置されてもよく、この波長選択素子により、到達した光は光学素子を介して活性層に帰還する。
【００２４】  具体的に、上記波長選択素子は、コリメータレンズから出射された第２方向に拡がり角を持つ各光束のうち光学素子の反射部で反射された一部が到達する位置に配置され得る。この場合、到達した光は該反射部を介して活性層に帰還させる。一方、上記波長選択素子は、コリメータレンズから出射された第２方向に拡がり角を持つ各光束のうち光学素子の前記透過部を透過した一部が到達する位置に配置されてもよい。この場合、該波長選択素子に到達した光は該透過部を介して活性層に帰還させられる。この構成により、活性層とこの波長選択素子との間で、該各光束の光軸からずれた共振光路を有する軸ずれ外部共振器が構成される。
【００２５】  なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。
【００２６】  また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、この発明の思想及び範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】  図１Ａは、半導体レーザアレイの活性層から出射される光束の拡がり角を説明するための側面図であり、図１Ｂは、そのは平面図である。【００２８】  図２Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第１実施例の構成を示す平面図であり、図２Ｂは、その側面図である。【００２９】  図３は、半導体レーザアレイ及び該半導体レーザアレイから出射される光束を示す斜視図である。【００３０】  図４Ａは、半導体レーザアレイの前端面（光出射面）を示す図であり、図４Ｂは、活性層の前端面を示す図である。【００３１】  図５は、第１実施例に係る半導体レーザ装置に適用される半導体レーザアレイからの出射光の水平方向（ｙ軸方向）における光強度分布である。【００３２】  図６は、第１実施例に係る半導体レーザ装置に適用されるコリメータレンズの構成を示す斜視図である。【００３３】  図７は、第１実施例に係る半導体レーザ装置に適用される光学素子の構成を示す斜視図である。【００３４】  図８Ａは、活性層で発生した光束がコリメータレンズに入射する前の横断面（出射パターン）を示し、図８Ｂは、コリメータレンズを通過した後の光束の横断面を示している。【００３５】  図９は、第１実施例に係る半導体レーザ装置から出射される光束の水平方向（ｙ軸方向）における光強度分布である。【００３６】  図１０Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第２実施例の構成を示す平面図であり、図１０Ｂは、その側面図である。【００３７】  図１１は、半導体レーザアレイスタックの構成を示す斜視図である。【００３８】  図１２Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第３実施例の構成を示す平面図であり、図１２Ｂは、その側面図である。【００３９】  図１３は、第３実施例に係る半導体レーザ装置に適用される光学素子の構成を示す斜視図である。【００４０】  図１４Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第４実施例の構成を示す平面図であり、図１４Ｂは、その側面図である。【００４１】  図１５は、第４実施例に係る半導体レーザ装置に適用される波長選択素子の構成を示す斜視図である。【００４２】  図１６Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第５実施例の構成を示す平面図であり、図１６Ｂは、その側面図である。【００４３】  図１７Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第６実施例の構成を示す平面図であり、図１７Ｂは、その側面図である。【００４４】  図１８Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第７実施例の構成を示す平面図であり、図１８Ｂは、その側面図である。【００４５】  図１９Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第８実施例の構成を示す平面図であり、図１９Ｂは、その側面図である。【００４６】  図２０Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第９実施例の構成を示す平面図であり、図２０Ｂは、その側面図である。【００４７】  図２１Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第１０実施例の構成を示す平面図であり、図２１Ｂは、その側面図である。【００４８】  図２２Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第１１実施例の構成を示す平面図であり、図２２Ｂは、その側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】  以下、この発明に係る半導体レーザ装置の各実施例を、図２Ａ〜２Ｂ、３、４Ａ〜４Ｂ、５〜７、８Ａ〜８Ｂ、９、１０Ａ〜１０Ｂ、１１、１２Ａ〜１２Ｂ、１３、１４Ａ〜１４Ｂ、１５及び１６Ａ〜２２Ｂを用いて詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。【００５０】  （第１実施例）【００５１】  図２Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第１実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図２Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第１実施例に係る半導体レーザ装置１００は、半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５及び光学素子９を備える。半導体レーザアレイ３の活性層３ａが配列された方向をｙ軸方向（第２方向）とし、レーザ光が出射される方向をｘ軸方向（活性層３ａが伸びる第１方向）とし、その双方に垂直な方向をｚ軸方向（第３方向）として、座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）を設定し、以下の説明に用いる。【００５２】  図３は、半導体レーザアレイ３の構造を示す斜視図である。半導体レーザアレイ３は、ｙ軸方向に沿って並列に配列された複数の活性層３ａを有している。それぞれの活性層３ａからは光軸Ａに沿ってレーザ光の光束が出射される。ここで、光軸Ａは活性層３ａの中心を通りｘ軸に平行な軸である。図４Ａは、半導体レーザアレイ３の前端面（光出射面）を示し、図４Ｂは、活性層３ａの前端面を示す図である。半導体レーザアレイ３は、幅１ｃｍの間に活性層３ａが、５００μｍの間隔でｙ軸方向に一列に配列された構造を有している。その活性層３ａの断面は、１５０μｍの幅、１μｍの厚さを有している。また、半導体レーザアレイ３の前端面には反射率数％以下の反射膜がコーティングされている。【００５３】  １つの活性層３ａから出射されたレーザ光の光束Ｌ１は、光軸Ａを中心として、ｚ軸方向へ３０°〜４０°程度の拡がり角を有し、ｙ軸方向へ８°〜１０°程度の拡がり角を有している。図５は、活性層３ａから出射された光束Ｌ１のｙ軸方向における光強度分布である。グラフの横軸は光軸Ａからの角度を表し、縦軸はレーザ光束の光強度を表している。この図５に示された通り、強度分布は、ガウス分布とはならず、不規則な分布となっている。【００５４】  図６は、コリメータレンズ５の構造を示す斜視図である。コリメータレンズ５の前後のレンズ面は、ｙ軸方向に沿った母線をもつ円柱面である。コリメータレンズ５の寸法は、ｘ軸方向の長さが０．４ｍｍ〜１．５ｍｍであり、ｙ軸方向の長さが１２ｍｍであり、ｚ軸方向の長さが０．６ｍｍ〜１．５ｍｍである。コリメータレンズ５は、ｙ軸方向に沿って細長い形状をしている。【００５５】  コリメータレンズ５は、母線方向（ｙ軸方向）を含む面内では屈折作用を有しないが、母線に垂直な面内では屈折作用を有している。上述のように、活性層３ａから出射される光束の垂直方向（ｚ軸方向）の拡がり角が大きいので、該光束の集光効率を高めるためには、屈折作用を利用して光束の拡がりを抑える必要がある。コリメータレンズ５と半導体レーザアレイ３とは、コリメータレンズ５の母線と半導体レーザアレイ３のｚ軸方向とが直交するような位置関係に設置されている。このように設置されると、活��層３ａから出射された光束を、コリメータレンズ５の母線に垂直な面内で屈折させ、平行化することができる。すなわち、コリメータレンズ５は、各活性層３ａから出射された光束のｚ軸方向の成分を屈折させ、平行化する。また、この平行化を効率良く行うために、大きなＮＡ（例えばＮＡ≧０．５）で短焦点（例えばｆ≦１．５ｍｍ）のコリメータレンズ５の主点が、活性層３ａからのその焦点距離となるように配置されるのが好ましい。これにより、半導体レーザアレイ３の活性層３ａから出射される光束は、すべて一つのコリメータレンズ５に入射する。【００５６】  図７は、光学素子９の構成を示す斜視図である。この図７は、コリメータレンズ５の側から光学素子９を見たときの該光学素子９の斜視図である。光学素子９は、コリメータレンズ５によりｚ軸方向について平行化された各光束を受光し、各光束を反射する反射部９ａと該各光束を透過させる透過部９ｂとがｙ軸方向に沿って交互に設けられている。そして、光学素子９は、反射部９ａで反射された光の少なくとも一部を、該光を出射した活性層３ａに帰還させる。また、光学素子９は、透過部９ｂを透過した光を外部へ出射する。【００５７】  光学素子９は、ガラスや石英等の透光性材料からなる平板状基材９ｓを備え、該平板状基材９ｓの一方の面（コリメータレンズ５側の面）に、反射部９ａと透過部９ｂとがｙ軸方向に沿って交互に形成されている。反射部９ａ及び透過部９ｂそれぞれは、上記ｙ軸方向についての幅が一定でｚ軸方向に延びている。すなわち、光学素子９は、ストライプ状に配置された複数の反射部９ａを有するストライプミラーである。【００５８】  反射部９ａは、コリメータレンズ５から入射した光を高反射率（例えば９９．５％以上の反射率）で反射するのが好ましく、例えば、全反射膜、回折格子、又はエタロンが適している。透過部９ｂは、コリメータレンズ５から入射した光を高透過率（例えば９９．５％以上の透過率）で透過させるのが好ましく、例えば反射低減膜などが適している。また、基材９ｓの他方の面（コリメータレンズ５側とは反対側の面）には、反射低減膜９ｃが形成されるのが好ましい。【００５９】  互いに隣接する１対の反射部９ａ及び透過部９ｂは、１つの活性層３ａと対応しており、それら反射部９ａと透過部９ｂとの境界は、ｚ軸方向に平行であって、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束の横断面内にある。したがって、反射部９ａは、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束のうち一部の断面部分を、コリメータレンズ５へ向かって反射する。一方、透過部９ｂは、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束のうち、透過部９ｂへ入射する断面部分を透過させる。【００６０】  光学素子９は、コリメータレンズ５から出射される各光束の光軸に対して基材９ｓが垂直であってもよいが、コリメータレンズ５から出射される各光束の光軸に垂直な面に対して基材９ｓが角度αだけ傾けられて配置され、また、コリメータレンズ５から出射される光束のｙ軸方向の拡がり角βの２分の１より傾斜角αが小さいのが好ましい。この構成により、反射部９ａに入射する光の少なくとも一部が反射部９ａに垂直入射し、その反射光を入射経路とは逆の���路を辿って活性層３ａに帰還させることができる。反射部９ａのｙ軸方向の幅をＷＲとし、透過部９ｂのｙ軸方向の幅をＷＴとし、半導体レーザアレイ３における活性層３ａのｙ軸方向の活性層の周期をＷＬとすると、幅ＷＲと幅ＷＴとの和（ＷＲ＋ＷＴ）はＷＬ／ｃｏｓαと一致している。【００６１】  続いて、図２Ａ〜２Ｂ及び８Ａ〜８Ｂを用いて、第１実施例に係る半導体レーザ装置１００の動作について説明する。図８Ａは、活性層３ａで発生した光束がコリメータレンズ５に入射する前の横断面（出射パターン）を示し、図８Ｂは、活性層３ａから出射された光束がコリメータレンズ５を通過した後の当該光束の横断面を示す図である。【００６２】  半導体レーザアレイ３の各活性層３ａから光束Ｌ１がｘ軸方向へ出射される。この光束Ｌ１は、光軸（図２Ａ及び２Ｂ中の一点鎖線）を中心にして、ｙ軸方向において８°の拡がり角を有し、ｚ軸方向へ３０°の拡がり角を有している。活性層３ａの横断面の垂直方向（ｚ軸方向）の長さは、水平方向（ｙ軸方向）の長さの１００分の１〜２００分の１である。したがって、活性層３ａから出射する際は、光束Ｌ１の横断面は水平方向に細長い。活性層３ａから出射された光束は、コリメータレンズ５に到達するまでに拡がる（図８Ａ）。なお、コリメータレンズ５に入射する光束の横断面の垂直方向の長さは、コリメータレンズ５の焦点距離により決まる。【００６３】  活性層３ａから出射された光束Ｌ１は、コリメータレンズ５へ入射する。コリメータレンズ５は、ｙ軸に垂直な面（ｘｚ平面に平行な面）内で光束Ｌ１を屈折させ、その屈折させたものを光束Ｌ２としてｘ軸方向へ出射する。光束Ｌ２は、ｚ軸方向の拡がり角がほぼ０．２°となり、ｙ軸方向については屈折作用を受けない。すなわち、コリメータレンズ５から出射された後では水平方向の拡がり角が垂直方向の拡がり角より大きくなっているので、コリメータレンズ５から離れた位置での光束の横断面は、水平方向に細長い形状を有している（図８Ｂ）。コリメータレンズ５はｙ軸を含む面内においての屈折作用は有しないので、ｙ軸方向の拡がり角は光束Ｌ１と同様の角度である。【００６４】  コリメータレンズ５により屈折された光束Ｌ２は、隣接する光束同士が交差する前に光学素子９へ入射する。この光学素子９では、互いに隣接する反射部９ａと透過部９ｂとの間のｚ軸方向に延びる境界が光束Ｌ２の光路の横断面内にあるので、コリメータレンズ５から出射された光束Ｌ２のうち一部が反射部９ａに入射し、残部が透過部９ｂに入射する。また、反射部９ａに入射する光のうち少なくとも一部は、反射部９ａに垂直に入射する。【００６５】  光束Ｌ２のうち反射部９ａで反射された光は、活性層３ａから反射部９ａへ至った光路とは逆の向きを辿って活性層３ａへ帰還する。帰還した光束は、半導体レーザアレイ３の活性層３ａまで戻り、活性層３ａ内で増幅され、さらに、半導体レーザアレイ３の後方端面（反射面）を経由してレーザ光が出射される端面（出射面）に達する。この出射面に達した光のうち後方端面に向かって反射された光は、該後方端面を経由して再び活性層３ａからｘ軸方向へ出射される。出射された光束の一部は再び上記光路で光学素子９まで達し、反射部���ａで反射された一部のみが再び光路を逆向きに帰還し活性層３ａへ戻る。【００６６】  以上のように、反射部９ａと活性層３ａとの間で外部レーザ共振器が形成され、一部の光束が外部共振器で共振されて活性層３ａで誘導放出が起こる。これにより、誘導放出されるレーザ光の空間横モードは単一モードに近づく。一方、コリメータレンズ５から光学素子９の透過部９ｂに入射した光は、透過部９ｂを透過して、半導体レーザ装置１の外部へ出射される。これが当該半導体レーザ装置１００からの最終的な出力光となる。【００６７】  このように、第１実施例に係る半導体レーザ装置１００は、反射部９ａで反射される光束の光路を含む共振光路と、透過部９ｂを透過する光束の光路を含む出力光路とを備えることとなる。よって、当該半導体レーザ装置１００では、半導体レーザアレイ３の活性層３ａで発生した光が共振光路で共振することで空間横モードが単一モードに近づき、空間横モードが単一モードに近ついたことで拡がり角が小さくなったレーザ光を出力光路から外部へ出力することができる。したがって、当該半導体レーザ装置１００によれば、最終的な出力光の拡がり角を小さくすることができる。また、共振光路及び出力光路は、反射部９ａ及び透過部９ｂの配置によって分割されるので、ハーフミラー等を用いて共振光の光路と出力光の光路を形成する場合よりも強い共振光が得られ、強い出力光が得られる。【００６８】  透過部９ｂを透過した光束（当該半導体レーザ装置１００からの最終的な出力光）のｙ軸方向に関する光強度分布は、図９に示されたような分布となる。当該半導体レーザ装置１００からの最終的な出力光の光強度分布は、活性層３ａから出射される光束の光強度分布（図５参照）と比較して、ピークが１つとなり、かつ、ピークがより鋭くなっている。換言すると、当該半導体レーザ装置１００から出射されるレーザ光は拡がり角が小さくなっている。この拡がり角は、活性層３ａのサイズ等の諸条件によって異なるが、当該半導体レーザ装置１００の場合、０．５°〜１．５°程度となり、活性層３ａから出射される光束の拡がり角８°に比較して小さくなっている。【００６９】  光学素子９の傾き角度αを変化させると、上記強度分布のピーク位置及びピーク強度は変化する。当該半導体レーザ装置１００では、より高い強度の出力光を得るために、ピーク強度が最大となるような光学素子９の傾き角度を予め求め、求められた角度を設置角度αとして設定してもよい。【００７０】  また、光学素子９において、基材９ｓにの一方の面上に形成された回折格子又がエタロンを反射部９ａとして用いられる場合、該回折格子又はエタロンの反射波長選択機能により、当該半導体レーザ光源１００から出力されるレーザ光は、拡がり角が小さいだけでなく、波長帯域幅が狭くなる。【００７１】  （第２実施例）【００７２】  図１０Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置１１０の第２実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図１０Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第２実施例に係る半導体レーザ装置１１０は、半導体レーザアレイスタック４、コリメータレンズ５及び光学素子９を備える。【００７３】  図１１は、半導体レーザアレ��スタック４の構成を示す斜視図である。半導体レーザアレイスタック４は、この図１１に示されたように、複数の半導体レーザアレイ３と複数のヒートシンク４ｈとがｚ軸方向に沿って交互に配置された構造を有している。ヒートシンク４ｈは、半導体レーザアレイ３を冷却する。ヒートシンク４ｈは、銅製の平板状部材を組合わせて形成された冷却水路を有している。冷却水は、この冷却水路内を循環する。【００７４】  各半導体レーザアレイ３は、上述の第１実施例における半導体レーザアレイ３と同様の構成（図３、４Ａ及び４Ｂ）を有している。各コリメータレンズ５は、第１実施例におけるコリメータレンズ５（図６）と同様の構成を有している。また、各光学素子９は、第１実施例における光学素子９と同様の構成（図７）を有している。そして、半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５及び光学素子９それぞれの個数は同数であり、コリメータレンズ５は半導体レーザアレイ３と１対１に対応して設けられ、光学素子９はコリメータレンズ５と１対１に対応して設けられている。各組の半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５及び光学素子９は、上述の第１実施例と同様に配置されている。【００７５】  この第２実施例に係る半導体レーザ装置１１０では、半導体レーザアレイ３の活性層３ａで発生した光が共振光路で共振することで空間横モードが単一モードに近づき、空間横モードが単一モードに近ついたことで拡がり角が小さくなったレーザ光を出力光路から外部へ出力することができる。したがって、当該半導体レーザ装置１１０によれば、最終的な出力光の拡がり角を小さくすることができる。【００７６】  （第３実施例）【００７７】  図１２Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第３実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図１２Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第３実施例に係る半導体レーザ装置１２０は、上述の第２実施例に係る半導体レーザ装置１１０と比較すると、光学素子９を１つのみ備える点で相違する。この相違点を除き、当該半導体レーザ装置１２０の構成は上述の第２実施例に係る半導体レーザ装置１１０の構成とまったく同じであるので説明を省略する。【００７８】  図１３は、この第３実施例に係る半導体レーザ装置１２０に適用される光学素子９の構成を示す斜視図である。この図１３は、コリメータレンズ５の側から光学素子９を見たときの斜視図である。第３実施例に適用される光学素子９は、第１又は第２における光学素子と比較し、ｚ軸方向の幅が相違している。すなわち、この第３実施例に適用される光学素子９のｚ軸方向の長さは、半導体レーザアレイスタック４のｚ軸方向の長さと同程度以上とされている。そして、反射部９ａと透過部９ｂとがｙ軸方向に沿って交互に設けられていて、反射部９ａ及び透過部９ｂそれぞれはｚ軸方向に連続して延びている。【００７９】  この第３実施例に係る半導体レーザ装置１２０でも、上述の第２実施例に係る半導体レーザ装置１１０と同様に動作し、同様の効果が得られる。加えて、光学素子９が１つのみでよいので、当該半導体レーザ装置１２０の組立てや光軸調整が容易になる。【００８０】  （第４実施例）【００８１】  次に、この発明に係る半導���レーザ装置の第４実施例について説明する。図１４Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第４実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図１４Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０は、半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５、光学素子９及び波長選択素子１０を備える。【００８２】  半導体レーザアレイ３は、上述の第１実施例の半導体レーザアレイ３と同様の構造（図３、４Ａ、４Ｂ）を有する。半導体レーザアレイ３は、ｙ軸方向に沿って並列に配列された複数の活性層３ａを有している。それぞれの活性層３ａからは光軸Ａに沿ってレーザ光の光束が出射される。また、半導体レーザアレイ３は、幅１ｃｍの間に活性層３ａが、３００μｍ〜５００μｍの間隔でｙ軸方向に一列に配列された構造を有している。その活性層３ａの断面は、１００μｍ〜２００μｍの幅、１μｍの厚さを有している。また、半導体レーザアレイ３の前端面には反射率数％以下の反射低減膜がコーティングされている。【００８３】  コリメータレンズ５は、上述の第１実施例と同様の構造（図６）を有する。コリメータレンズ５の前後のレンズ面は、ｙ軸方向に沿った母線をもつ円柱面である。コリメータレンズ５の寸法は、ｘ軸方向の長さが０．４ｍｍ〜１．５ｍｍであり、ｙ軸方向の長さが１２ｍｍであり、ｚ軸方向の長さが０．６ｍｍ〜１．５ｍｍである。コリメータレンズ５は、ｙ軸方向に沿って細長い形状をしている。【００８４】  コリメータレンズ５は、母線方向（ｙ軸方向）を含む面内では屈折作用を有しないが、母線に垂直な面内では屈折作用を有している。上述のように、活性層３ａから出射される光束の垂直方向の拡がり角が大きいので、該光束の集光効率を高めるためには、屈折作用を利用して光束の拡がりを抑える必要がある。コリメータレンズ５と半導体レーザアレイ３とは、コリメータレンズ５の母線と半導体レーザアレイ３のｚ軸方向とが直交するような位置関係に設置されている。このように設置されると、活性層３ａから出射された光束を、コリメータレンズ５の母線に垂直な面内で屈折させ、平行化することができる。すなわち、コリメータレンズ５は、各活性層３ａから出射した光束のｚ軸方向の成分を屈折させ、平行化する。また、この平行化を効率良く行うために、大きなＮＡ（例えばＮＡ≧０．５）で短焦点（例えばｆ≦１．５ｍｍ）のコリメータレンズ５の主点は、活性層３ａからのその焦点距離となるように配置される。半導体レーザアレイ３の活性層３ａから出射される光束は、すべて一つのコリメータレンズ５に入射する。【００８５】  光学素子９も、上述の第１実施例と同様の構造（図７）を有する。この光学素子９は、コリメータレンズ５によりｚ軸方向について平行化された各光束を受光し、各光束を反射する反射部９ａと該各光束を透過する透過部９ｂとがｙ軸方向に沿って交互に設けられている。そして、光学素子９は、反射部９ａで反射された光の少なくとも一部を、該光を出射した活性層３ａに帰還させる。また、光学素子９は、透過部９ｂに入射した光を透過させる。【００８６】  光学素子９は、ガラスや石英等の透光性材料からなる平板状基材９ｓを備え、その一方の面（コリ��ータレンズ５側の面）に、反射部９ａと透過部９ｂとがｙ軸方向に沿って交互に形成されている。反射部９ａ及び透過部９ｂそれぞれは、上記ｙ軸方向についての幅が一定でｚ軸方向に延びている。すなわち、光学素子９は、ストライプ上に形成された複数の反射部９ａを有するストライプミラーである。【００８７】  反射部９ａは、コリメータレンズ５から入射した光を高反射率（例えば９９．５％以上の反射率）で反射するのが好ましく、例えば、全反射膜であるのが好ましい。透過部９ｂは、コリメータレンズ５から入射した光を高透過率（例えば９９．５％以上の透過率）で透過させるのが好ましく、例えば反射低減膜であるのが好ましい。また、基材９ｓの他方の面（コリメータレンズ５側とは反対側の面）には、反射低減膜９ｃが形成されているのが好ましい。【００８８】  互いに隣接する１対の反射部９ａ及び透過部９ｂは、１つの活性層３ａと対応しており、それら反射部９ａと透過部９ｂとの境界は、ｚ軸方向に平行であって、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束の横断面内にある。したがって、反射部９ａは、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束のうち一部の断面部分を、コリメータレンズ５側へ反射する。一方、透過部９ｂは、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束のうち、透過部９ｂへ入射する断面部分を透過させる。【００８９】  光学素子９は、コリメータレンズ５から出射される各光束の光軸に対して基材９ｓが垂直であってもよいが、コリメータレンズ５から出射される各光束の光軸に垂直な面に対して基材９ｓが角度αだけ傾けられて配置され、また、コリメータレンズ５から出射される光束のｙ軸方向の拡がり角βの２分の１より傾斜角αが小さいのが好ましい。このような構成により、反射部９ａに入射する光の少なくとも一部が反射部９ａに垂直入射あい、その反射光を、入射経路とは逆の経路を辿って活性層３ａに帰還させることができる。【００９０】  図１５は、この第４実施例に適用される波長選択素子１０の構成を示す斜視図である。波長選択素子１０は、厚み方向（略ｘ軸方向）に屈折率が周期的に分布しているもので、入射した光の一部をブラッグ反射させることができる。波長選択素子１０は、コリメータレンズ５から出力され光学素子９の透過部９ｂを透過した各光束を垂直入射させ、その垂直入射した光のうちブラッグ条件を満たす特定波長の光の一部を反射させる。そして、該波長選択素子１０は、その反射光の少なくとも一部を、該光を出射した活性層３ａに帰還させる一方、該特定波長の光の残部を透過させる。そして、光学素子９の反射部９ａと波長選択素子１０との間でレーザ共振器が構成されている。なお、このような波長選択素子１０として、例えば、ＰＤ−ＬＤ  Ｉｎｃ．製の製品ＬｕｘｘＭａｓｔｅｒＴＭが知られている。【００９１】  続いて、この第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０の動作について説明する。半導体レーザアレイ３の各活性層３ａから光束Ｌ１がｘ軸方向へ出射される。この光束Ｌ１は、光軸（図１４Ａ及び１４Ｂ中の一点鎖線）を中心にして、ｙ軸方向において８°の拡がり角を有し、ｚ軸方向へ３０°の拡がり角を有している。活性層３ａの横断面の垂直方向（ｚ軸���向）の長さは、水平方向（ｙ軸方向）の長さの１００分の１〜２００分の１である。したがって、活性層３ａから出射される際、光束Ｌ１の横断面は水平方向に細長い。活性層３ａから出射した光束は、コリメータレンズ５に到達するまでに拡がる。なお、コリメータレンズ５に入射する光束の横断面の垂直方向の長さは、コリメータレンズ５の焦点距離により決まる。【００９２】  活性層３ａから出射された光束Ｌ１は、コリメータレンズ５へ入射する。コリメータレンズ５は、ｙ軸に垂直な面（ｘｚ平面に平行な面）内で光束Ｌ１を屈折させ、その屈折させたものを光束Ｌ２としてｘ軸方向へ出射する。光束Ｌ２は、ｚ軸方向の拡がり角がほぼ０．２°となり、ｙ軸方向については屈折作用を受けない。すなわち、コリメータレンズ５から出射された後では水平方向の拡がり角が垂直方向の拡がり角より大きくなっているので、コリメータレンズ５から離れた位置での光束の横断面は、水平方向に細長い形状を有している。コリメータレンズ５はｙ軸を含む面内においての屈折作用は有しないので、ｙ軸方向の拡がり角は光束Ｌ１と同様の角度である。【００９３】  コリメータレンズ５により屈折されて出射された光束Ｌ２は、隣接する光束同士が交差する前に光学素子９へ入射する。光学素子９へ入射した光束のうち、反射部９ａに入射した光は該反射部９ａで反射され、透過部９ｂに入射した光は該透過部９ｂを透過する。【００９４】  コリメータレンズ５から光学素子９の反射部９ａで反射された光の少なくとも一部は、活性層３ａから光学素子９の反射部９ａへ至った光路とは逆の向きを辿って活性層３ａへ帰還する。帰還した光束は、半導体レーザアレイ３の活性層３ａまで戻り、活性層３ａ内で増幅され、さらに、半導体レーザアレイ３の後方端面（反射面）を経由してレーザ光が出射される端面（出射面）に達する。この出射面に到達した光のうち後方端面に向かって反射された光は、該後方端面を経由して再び活性層３ａからｘ軸方向へ出射される。出射された光束の一部は再び上記光路（共振光路）で光学素子９まで達する。【００９５】  一方、コリメータレンズ５から光学素子９の透過部９ｂを透過した光は、波長選択素子１０に入射する。波長選択素子１０に入射した光のうち特定波長の光の一部は波長選択素子１０によりブラッグ反射され、残りは波長選択素子１０を透過する。この反射光の少なくとも一部は、活性層３ａから波長選択素子１０へ至った光路とは逆の向きを辿って活性層３ａへ帰還する。帰還した光束は、半導体レーザアレイ３の活性層３ａまで戻り、活性層３ａ内で増幅され、さらに、半導体レーザアレイ３の後方端面（反射面）を経由してレーザ光が出射される端面（出射面）に達する。出射面に到達した光のうち後方端面に向かって反射された光は、該後方端面を経由して再び活性層３ａからｘ軸方向へ出射される。出射された光束の一部は再び上記光路で光学素子９まで達する。【００９６】  以上のように、光学素子９の反射部９ａと波長選択素子１０との間で外部レーザ共振器が構成されて、その共振器の内部に活性層３ａが位置しており、一部の光束が外部共振器で共振されて活性層３ａで誘導放出が起こる。これにより、誘導放出されるレーザ光の空間横モード���単一モードに近づく。一方、波長選択素子８を透過した光は、半導体レーザ装置１の外部へ出射される。これが半導体レーザ装置１からの最終的な出力光となる。【００９７】  このように、第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０は、光学素子９の反射部により反射される光束の光路を含む共振光路と、透過部を透過する光束の光路を含む出力光路とを備えることとなる。よって、当該半導体レーザ装置１３０では、半導体レーザアレイ３の活性層３ａで発生した光が共振光路で共振することで空間横モードが単一モードに近づき、空間横モードが単一モードに近ついたことで拡がり角が小さくなったレーザ光を出力光路から外部へ出力することができる。したがって、当該半導体レーザ装置１３０によれば、最終的な出力光の拡がり角を小さくすることができる。【００９８】  また、共振光路及び出力光路は、光学素子９における反射部９ａ及び透過部９ｂの配置によって分割されているので、ハーフミラー等を用いて共振光の光路と出力光の光路を形成する場合よりも強い共振光が得られ、強い出力光が得られる。【００９９】  さらに、この第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０は共振器の一方側に波長選択素子１０を備えているので、この波長選択素子１０により選択される特定波長の光が外部共振器により選択的に共振して、この特定波長の光が外部へ出力することができる。したがって、当該半導体レーザ装置１３０によれば、最終的な出力光のスペクトル幅を狭くすることができる。【０１００】  （第５実施例）【０１０１】  図１６Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第５実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図１６Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第５実施例に係る半導体レーザ装置１４０は、半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５、波長選択素子１０及び光学素子９を備える。【０１０２】  第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０（図１４Ａ及び１４Ｂ）と比較すると、この第２実施例に係る半導体レーザ装置１４０は、コリメータレンズ５と光学素子９との間に波長選択素子１０が設けられている点で相違する。この相違点を除き、当該半導体レーザ装置１４０の構成は上述の第１及び第４実施例に係る半導体レーザ装置１００、１３０の構成と同じであるので説明を省略する。【０１０３】  光学素子９は、コリメータレンズ５から出力されて波長選択素子１０を透過した光のうち反射部９ａに入射した光を反射させて活性層３ａへ帰還させる一方、透過部９ｂに入射した光を透過させて外部へ出力する。波長選択素子１０は、コリメータレンズ５から出力された光束を垂直入射させ、その垂直入射した光のうちブラッグ条件を満たす特定波長の光の一部を反射させて、その反射した光の少なくとも一部を、該光を出射した活性層３ａに帰還させ、該特定波長の光の残りを透過させる。【０１０４】  そして、光学素子９の反射部９ａと波長選択素子１０との間で外部レーザ共振器が構成される。その共振器の内部に活性層３ａが位置しており、一部の光束が外部共振器で共振されて活性層３ａで誘導放出が起こる。この第５実施例に係る半導体レーザ装置１４０でも、最終的な出力光は、拡がり角が小さく、スペクトル幅が狭くなる。【０１０５】  （第６実施例）【０１０６】  図１７Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第６実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図１７Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第６実施例に係る半導体レーザ装置１５０は、半導体レーザアレイスタック４、コリメータレンズ５、光学素子９及び波長選択素子１０を備える。【０１０７】  上述の第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０（図１４Ａ及び１４Ｂ）と比較すると、この第６実施例に係る半導体レーザ装置１５０は、複数の半導体レーザアレイ３を含む半導体レーザアレイスタック４を備える点、これに伴い光学素子９及び波長選択素子１０それぞれのｚ軸方向の寸法が大きい点で相違する。この相違点を除き、当該半導体レーザ装置１５０の構成は上述の第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０の構成と同じであるので説明を省略する。【０１０８】  半導体レーザアレイスタック４は、上述の第２実施例に適用された半導体レーザアレイスタック４と同様の構造（図１１）を有する。半導体レーザアレイスタック４は、図１１に示されたように、複数の半導体レーザアレイ３と複数のヒートシンク４ｈとがｚ軸方向に沿って交互に配置された構造を有している。ヒートシンク４ｈは、半導体レーザアレイ３を冷却する。ヒートシンク４ｈは、銅製の平板状部材を組み合わせて形成した冷却水路を有している。冷却水は、この冷却水路内を循環する。【０１０９】  各半導体レーザアレイ３は、第１実施の半導体レーザアレイ３と同様の構造（図３、４Ａ及び４Ｂ）を有している。各コリメータレンズ５も、第１実施例と同様の構造（図６）を有している。光学素子９は、第３実施例と同様の構造（図１３）を有するとともに、半導体レーザアレイスタック４のｚ軸方向の高さと同程度の高さを有している。さらに、波長選択素子１０は、第４実施例と略同様の構造（図１５）を有するとともに、半導体レーザアレイスタック４のｚ軸方向の高さと同程度の高さを有している。半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５、波長選択素子１０及び光学素子９は、上述の第４実施例と同様に配置されている。【０１１０】  この第６実施例に係る半導体レーザ装置１５０では、半導体レーザアレイ３の活性層３ａで発生した光が共振光路で共振することで空間横モードが単一モードに近づき、空間横モードが単一モードに近ついたことで拡がり角が小さくなったレーザ光を出力光路から外部へ出力することができる。したがって、当該半導体レーザ装置１５０によれば、最終的な出力光の拡がり角を小さくすることができる。また、当該半導体レーザ装置１５０によれば、波長選択素子１０が設けられることにより、最終的な出力光のスペクトル幅を小さくすることができる。【０１１１】  また、波長選択素子１０及び光学素子９が１組のみでもよいので、当該半導体レーザ装置１５０の組立てや光軸調整が容易になる。【０１１２】  （第７実施例）【０１１３】  図１８Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第７実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図１８Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第７実施例に係る半導体レーザ装置１６０は、半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５、光学素子９及び波長選択素子１０を備える。【０１１４】  第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０（図１４Ａ及び１４Ｂ）と比較すると、この第７実施例に係る半導体レーザ装置１６０は、波長選択素子１０が反射型のラマンナス回折格子素子である点で相違する。この相違点を除き、当該半導体レーザ装置１６０の構成は上述の第１及び第４実施例に係る半導体レーザ装置１００、１３０の構成と同じであるので説明を省略する。【０１１５】  この第７実施例における波長選択素子１０は、コリメータレンズ５によって屈折されて光学素子９の透過部９ｂを透過した各光束をラマンナス回折により反射させる。そして、この波長選択素子１０は、その回折光のうち特定波長の特定回折次数（例えば１次）の光を、該光を出射した活性層に帰還させる一方、特定波長の特定回折次数光以外の光（例えば０次回折光）を外部へ出力させる。【０１１６】  このような構造を有する第７実施例に係る半導体レーザ装置１６０において、半導体レーザアレイ３の各活性層３ａから出射される光束は、各活性層３ａからはｚ軸方向に拡がって出射するが、コリメータレンズ５により屈折されることでｚ軸方向については略平行光とされて、光学素子９に入射する。光学素子９では、各光束を反射する反射部９ａと該各光束を透過する透過部９ｂとが設けられている。光学素子９の反射部９ａで反射された光の少なくとも一部は、該光を出射した活性層３ａに帰還される。また、光学素子９の透過部９ｂを透過した光は、ラマンナス回折により光を反射させることができる波長選択素子１０に入射する。波長選択素子１０に入射した光のうち特定波長の特定回折次数の光は、該光を出射した活性層３ａに帰還される。この構成により、光学素子９の反射部９ａと波長選択素子１０との間で外部レーザ共振器が形成される。また、その共振器の内部に位置する活性層３ａにおいて誘導放出が起こり、レーザ発振が得られる。一方、波長選択素子１０に入射した光のうち特定波長の特定回折次数光以外の光は、当該半導体レーザ装置１６０の出力光として外部へ出射する。この半導体レーザ装置１６０でも、最終的な出力光は、拡がり角が小さく、スペクトル幅が狭くなる。【０１１７】  （第８実施例）【０１１８】  図１９Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第８実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図１９Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第８実施例に係る半導体レーザ装置１７０は、半導体レーザアレイスタック４、コリメータレンズ５、光学素子９及び波長選択素子１０を備える。【０１１９】  第６実施例に係る半導体レーザ装置１５０（図１７Ａ及び１７Ｂ）と比較すると、この第８実施例に係る半導体レーザ装置１７０は、波長選択素子１０が反射型のラマンナス回折格子素子である点で相違する。この相違点を除き、当該半導体レーザ装置１７０の構成は、上述の第６実施例に係る半導体レーザ装置１５０の構成と同じであるので説明を省略する。【０１２０】  この第８実施例における波長選択素子１０は、コリメータレンズ５によって屈折されて光学素子９の透過部９ｂを透過した各光束をラマンナス回折により反射させる。そして、該波長選択素子１０は、その���折光のうち特定波長の特定回折次数（例えば１次）の光を、該光を出射した活性層に帰還させる一方、特定波長の特定回折次数の光以外の光（例えば０次光）を外部へ出力させる。【０１２１】  このような半導体レーザ装置１７０において、半導体レーザアレイスタック４に含まれる各半導体レーザアレイ３は、上述の第７実施例に係る半導体レーザ装置１６０と同様に動作する。すなわち、光学素子９の透過部９ｂを透過した光は、ラマンナス回折により光を反射させることができる波長選択素子１０に入射する。波長選択素子１０に入射した光のうち特定波長の特定回折次数の光は、該光を出射した活性層３ａに帰還される。この構成により、光学素子９の反射部９ａと波長選択素子１０との間で外部レーザ共振器が形成される。また、その共振器の内部に位置する活性層３ａにおいて誘導放出が起こり、レーザ発振が得られる。一方、波長選択素子１０に入射した光のうち特定波長の特定回折次数の光以外の光は、当該半導体レーザ装置１７０の出力光として外部へ出射される。この半導体レーザ装置１７０でも、最終的な出力光は、拡がり角が小さく、スペクトル幅が狭くなる。【０１２２】  （変形例）【０１２３】  この発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述の第６実施例（図１７Ａ及び１７Ｂ）のように半導体レーザアレイスタック４が適用される場合、第５実施例（図１６Ａ及び１６Ｂ）のようにコリメータレンズ５と光学素子９との間に波長選択素子１０が設けられていてもよい。また、第６実施例において、光学素子９又は波長選択素子１０は、第４実施例と同様の寸法であってもよく、この場合、これら光学素子９又は波長選択素子１０は、個々の半導体レーザアレイ３に対応して設けられる。【０１２４】  （第９実施例）【０１２５】  図２０Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第９実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図２０Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第９実施例に係る半導体レーザ装置１８０は、第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０（図１４Ａ及び１４Ｂ）と同様に、半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５、光学素子９及び波長選択素子１０を備える。【０１２６】  しかしながら、第４実施例に係る半導体レーザ装置１３０（図１４Ａ及び１４Ｂ）と同様に比較すると、この第９実施例に係る半導体レーザ装置１８０は、光学素子９が半導体レーザアレイ３から出射される光束の光軸に直行する面に対して略４５°傾いている点、及び波長選択素子１０が光学素子９において反射された光が到達する位置に配置されている点において相違する。この相違点を除き、当該半導体レーザ装置１６０の構成は上述の第４〜第８実施例に係る半導体レーザ装置１３０〜１７０の構成と同じであるので説明を省略する。【０１２７】  この第９実施例における光学素子９は、上述の第１実施例と同様の構造（図７）を有する。この光学素子９は、コリメータレンズ５によりｚ軸方向について平行化された各光束を反射する反射部９ａと該各光束を透過する透過部９ｂとがｙ軸方向に沿って交互に設けられている。そして、光学素子９は、反射部９ａで反射された光の少なくとも一部を、波長選択素子１０に向かって反射する。また、光学素子９は、透過部９ｂに入射した光を透過させる。【０１２８】  互いに隣接する１対の反射部９ａ及び透過部９ｂは、１つの活性層３ａと対応しており、それら反射部９ａと透過部９ｂとの境界は、ｚ軸方向に平行であって、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束の横断面内にある。したがって、各光束の光軸に垂直な面に対して４５°傾けられた反射部９ａは、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束のうち一部の断面部分を、波長選択素子１０側へ反射する。一方、透過部９ｂは、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束のうち、透過部９ｂへ入射する断面部分を透過させる。【０１２９】  この第９実施例における波長選択素子１０は、光学素子９の反射部９ａで反射された各光束を再び該反射部９ａに向かって反射する。このとき、波長選択素子１０で反射された光は、光学素子９の反射部９ａを介して該光を出射した活性層に帰還する。【０１３０】  このような構造を有する第９実施例に係る半導体レーザ装置１８０において、半導体レーザアレイ３の各活性層３ａから出射される光束は、各活性層３ａからはｚ軸方向に拡がって出射するが、コリメータレンズ５により屈折されることでｚ軸方向については略平行光とされて、光学素子９に入射する。光学素子９では、各光束を反射する反射部９ａと該各光束を透過する透過部９ｂとが設けられている。光学素子９の反射部９ａで反射された光の少なくとも一部は、波長選択素子１０で再び反射部９ａに向かって反射され、該反射部９ａを介して該光を出射した活性層３ａに帰還される。また、光学素子９の透過部９ｂを透過した光は、外部に出射される。この構成により、波長選択素子１０と活性層３ａとの間で外部レーザ共振器が形成される。また、その共振器の内部に位置する活性層３ａにおいて誘導放出が起こり、レーザ発振が得られる。一方、光学素子９の透過部９ｂを透過した光は、当該半導体レーザ装置１８０の出力光として外部へ出射される。この半導体レーザ装置１８０でも、最終的な出力光は、拡がり角が小さく、スペクトル幅が狭くなる。【０１３１】  （第１０実施例）【０１３２】  図２１Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第１０実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図２１Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第１０実施例に係る半導体レーザ装置１９０は、半導体レーザアレイスタック４、コリメータレンズ５、光学素子９及び波長選択素子１０を備える。【０１３３】  上述の第９実施例に係る半導体レーザ装置１８０（図２０Ａ及び２１Ｂ）と比較すると、この第１０実施例に係る半導体レーザ装置１９０は、複数の半導体レーザアレイ３を含む半導体レーザアレイスタック４を備える点で相違する。この相違点を除き、当該半導体レーザ装置１９０の構成は上述の第９実施例に係る半導体レーザ装置１８０の構成と同じであるので説明を省略する。【０１３４】  半導体レーザアレイスタック４は、上述の第２実施例に適用された半導体レーザアレイスタック４と同様の構造（図１１）を有する。半導体レーザアレイスタック４は、図１１に示されたように、複数の半導体レーザアレイ３と複��のヒートシンク４ｈとがｚ軸方向に沿って交互に配置された構造を有している。ヒートシンク４ｈは、半導体レーザアレイ３を冷却する。ヒートシンク４ｈは、銅製の平板状部材を組み合わせて形成した冷却水路を有している。冷却水は、この冷却水路内を循環する。【０１３５】  各半導体レーザアレイ３は、第１実施の半導体レーザアレイ３と同様の構造（図３、４Ａ及び４Ｂ）を有している。各コリメータレンズ５も、第１実施例と同様の構造（図６）を有している。光学素子９は、第３実施例と同様の構造（図７）を有している。さらに、波長選択素子１０は、第４実施例と略同様の構造（図１５）を有している。半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５、波長選択素子１０及び光学素子９は、上述の第９実施例と同様に配置されている。【０１３６】  この第１０実施例に係る半導体レーザ装置１９０では、半導体レーザアレイ３の活性層３ａで発生した光が共振光路で共振することで空間横モードが単一モードに近づき、空間横モードが単一モードに近ついたことで拡がり角が小さくなったレーザ光を光学素子９の透過部９ｂを介して外部へ出力することができる。したがって、当該半導体レーザ装置１９０によれば、最終的な出力光の拡がり角を小さくすることができる。【０１３７】  （第１１実施例）【０１３８】  図２２Ａは、この発明に係る半導体レーザ装置の第１１実施例の構成を示す平面図（ｚ軸方向から見た図）であり、図２２Ｂは、その側面図（ｙ軸方向から見た図）である。この第１１実施例に係る半導体レーザ装置２００は、第９実施例に係る半導体レーザ装置１８０（図２０Ａ及び２０Ｂ）と同様に、半導体レーザアレイ３、コリメータレンズ５、光学素子９及び波長選択素子１０を備える。【０１３９】  しかしながら、第９実施例に係る半導体レーザ装置１８０（図２０Ａ及び２０Ｂ）と同様に比較すると、この第１１実施例に係る半導体レーザ装置２００は、波長選択素子１０が、光学素子９の透過部９ｂを透過した光が到達する位置に配置されている点、及び波長選択素子１０が光学素子９において反射された光が到達する位置に配置されている点において相違する。この相違点を除き、当該半導体レーザ装置１６０の構成は上述の第４〜第８実施例に係る半導体レーザ装置１３０〜１７０の構成と同じであるので説明を省略する。【０１４０】  この第１１実施例における光学素子９は、上述の第１実施例と同様の構造（図７）を有する。この光学素子９は、コリメータレンズ５によりｚ軸方向について平行化された各光束を反射する反射部９ａと該各光束を透過する透過部９ｂとがｙ軸方向に沿って交互に設けられている。そして、光学素子９は、反射部９ａで反射された光の少なくとも一部を、外部に向かって反射する。また、光学素子９は、透過部９ｂに入射した光を波長選択素子１０に向かって透過させる。【０１４１】  互いに隣接する１対の反射部９ａ及び透過部９ｂは、１つの活性層３ａと対応しており、それら反射部９ａと透過部９ｂとの境界は、ｚ軸方向に平行であって、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束の横断面内にある。したがって、各光束の光軸に垂直な面に対して４５°傾けられた反射部９ａは、コリメータレンズ５から光学素子９に���達する各光束のうち一部の断面部分を、外部に向かって反射する。一方、透過部９ｂは、コリメータレンズ５から光学素子９に到達する各光束のうち、透過部９ｂへ入射する断面部分を波長選択素子１０に向かって透過させる。【０１４２】  この第１１実施例における波長選択素子１０は、光学素子９の透過部９ｂを透過した各光束を再び該透過部９ｂに向かって反射する。このとき、波長選択素子１０で反射された光は、光学素子９の透過部９ｂを介して該光を出射した活性層に帰還する。【０１４３】  このような構造を有する第１１実施例に係る半導体レーザ装置２００において、半導体レーザアレイ３の各活性層３ａから出射される光束は、各活性層３ａからはｚ軸方向に拡がって出射するが、コリメータレンズ５により屈折されることでｚ軸方向については略平行光とされて、光学素子９に入射する。光学素子９では、各光束を反射する反射部９ａと該各光束を透過する透過部９ｂとが設けられている。光学素子９の透過部９ｂを透過した光の少なくとも一部は、波長選択素子１０で再び該透過部９ｂに向かって反射され、該透過部９ｂを介して該光を出射した活性層３ａに帰還される。また、光学素子９の反射部９ａで反射された光は、外部に出射される。この構成により、波長選択素子１０と活性層３ａとの間で外部レーザ共振器が形成される。また、その共振器の内部に位置する活性層３ａにおいて誘導放出が起こり、レーザ発振が得られる。一方、光学素子９の反射部９ａで反射された光は、当該半導体レーザ装置２００の出力光として外部へ出射される。この半導体レーザ装置２００でも、最終的な出力光は、拡がり角が小さく、スペクトル幅が狭くなる。【０１４４】  なお、上述の第１〜第１１実施例に係る半導体レーザ装置は、外部レーザ共振器からの出力光を集光する光学系（例えば、集光レンズ）をさらに備えてもよい。例えば、光導波路として光ファイバが用意された場合、外部レーザ共振器と光ファイバとの間の該外部レーザ共振器からの出力光が伝搬する光路上にこの光学系が配置されることにより、該外部レーザ共振器からの出力光は光ファイバの導波領域に効率的に導かれる。【０１４５】  以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】  この発明は、拡がり角の小さなレーザ光、更には拡がり角が小さくかつスペクトル幅の小さいレーザ光を出射させる半導体レーザ装置に適している。
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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