(57)【要約】【課題】  複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザビームを合波して出力する合波レーザ装置を、小型化可能とし、長期信頼性のあるものとすると共に安価に構成する。【解決手段】  複数の半導体レーザ素子LD1〜４と、該複数の半導体レーザ素子LD1〜４から出射されたレーザビームB1〜４をそれぞれコリメートすると共に集光する４つのレンズ11〜14と、各レーザビームB1〜４をそれぞれ反射する反射面を側面21〜24として有する正四角錐の光学部材20と、光学部材20で反射されたレーザビームの集光位置に入射端面31が配置された１本のマルチモード光ファイバ33とを備え、半導体レーザ素子LD1〜４、光ファイバ33、光学部材20およびレンズ11〜14が、各半導体レーザLD1〜４から出射されたレーザビームＢ1〜４が光学部材20のそれぞれ異なる側面21〜24に入射し、該異なる側面21〜24に入射したレーザビームがそれぞれ反射されて光ファイバ33の入射端面31に集光される位置にそれぞれ配置する。【選択図】          図１
2007065600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザと、
１本のマルチモード光ファイバと、
角錘面状の反射面を有する光学部材を備え、
前記半導体レーザ、前記光ファイバおよび前記光学部材が、前記複数の半導体レーザから出射されるレーザビームが前記光学部材のそれぞれ異なる側面に入射し、該異なる側面から入射した複数のレーザビームが該側面で反射されて前記光ファイバの入射端面に集光される位置に配置されていることを特徴とする合波レーザ装置。
【請求項２】
前記複数の半導体レーザ素子が、個別に気密封止されたパッケージ内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の合波レーザ装置。
【請求項３】
前記光ファイバの入射端面に接触するように配置された透明部材を備え、
前記複数のレーザビームが前記透明部材を介して前記光ファイバの入射端面に集光されるものであり、
前記透明部材の、前記レーザビームが入射する入射面における該レーザビームの光パワー密度が、10Ｗ／ｍｍ2以下であることを特徴とする請求項１または２記載の合波レーザ装置。
【請求項４】
前記光学部材を内包する、光出射窓を有する筐体を備え、
前記透明部材が、前記光出射窓を覆うように配置され、
前記光ファイバが、前記筐体の外部に該筐体に対して着脱自在とされていることを特徴とする請求項３記載の合波レーザ装置。
【請求項５】
前記光学部材を内包する、光出射窓を有する筐体と、
前記光出射窓を覆うように配置された透明部材とを備え、
前記光ファイバが、前記筐体の外部に前記透明部材に前記入射端面が接触するように配置されており、
前記複数のレーザビームが前記透明部材を介して前記光ファイバの入射端面に集光されるものであり、
前記光ファイバおよび前記透明部材が、前記筐体に対して着脱自在とされていることを特徴とする請求項１または２記載の合波レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合波レーザ装置に関し、特に、複数の半導体レーザから発せられたレーザビームを光ファイバを利用して合波する合波レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、紫外域のレーザービームを発生させる装置として、半導体レーザー励起固体レーザーから発せられた赤外光を紫外域の第３高調波に変換する波長変換レーザーや、エキシマレーザーや、Ａｒレーザーが実用に供されている。
【０００３】
このような波長のレーザービームを発する光源は、３５０〜４２０ｎｍの紫外領域を含んだ所定の波長域（以下「紫外域」という）に感度を有する感光材料を露光する露光装置において、露光用光源として適用することも考えられている。その場合の露光用光源は、当然ながら、感光材料を感光させるのに十分な出力を備えることが求められる。
【０００４】
しかし上記エキシマレーザーは、装置が大型で、コストやメンテナンスコストも高いという問題がある。
【０００５】
また、赤外光を紫外域の第３高調波に変換する波長変換レーザーは、波長変換効率が非常に低いことから、高出力を得るのは極めて困難になっている。現在のところは、３０Ｗの半導体レーザーで固体レーザー媒質を励起して１０Ｗの基本波（波長１０６４ｎｍ）を発振させ、それを３Ｗの第２高調波（波長５３２ｎｍ）に変換し、それら両者の和周波である１Ｗの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を得る、というのが現在の実用レベルである。その場合の半導体レーザーの電気−光効率は５０％程度であり、そして紫外光への変換効率は１．７％程度と非常に低いものとなっている。そしてこのような波長変換レーザーは、高価な光波長変換素子を用いるために、コストがかなり高いものとなっている。
【０００６】
またＡｒレーザーは電気−光効率が０．００５％と非常に低く、寿命が１０００時間程度と非常に短いという問題がある。
【０００７】
これらを解決し、高出力を得ることができる低コストかつ高寿命のレーザ装置として、複数の半導体レーザ素子からのレーザビームを合波して出力する合波レーザ装置が提案されている。例えば、特許文献１には、１次元状に並べられた複数の半導体レーザをからのレーザビームを光ファイバに集光して合波させる合波レーザ装置が提案されている。また、特許文献２には複数の半導体レーザを二次元状、具体的には円周状に並べて配設し、複数の半導体レーザからの光を１本の光ファイバに集光して合波させる合波レーザ装置が提案されている。
【０００８】
一方、青色・紫外領域の短波長のレーザ、あるいは高出力のレーザ装置において、光パワー密度が高い状態にある光学部品の表面に有機物等の付着物が堆積し、光学部品の透過率の低下、あるいは破壊などの現象が生じやすいという問題が知られている。この光学部品のレーザビーム入射端面への付着物としては、空気中の塵埃の集塵効果によるもの、周辺あるいは空気中に揮発している有機物がレーザ光と化学反応した結果の堆積物・付着物などが知られている。この問題は、出力の大きい合波レーザ装置においては特に顕著になるものと考えられる。
【特許文献１】特開2004-77779号公報
【特許文献２】特開2003-347647号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および特許文献２の装置は、複数の半導体レーザ、光ファイバの先端およびレーザビームを光ファイバに集光する光学系が、気密封止された比較的大型のパッケージ内に配置された構成となっており、汚染物質の付着を効果的に抑制することができるが、このような気密封止パッケージは特注品となる場合が多く、コスト高になる虞がある。
【００１０】
そこで、コスト高となる大型の気密封止パッケージを備えない構造とするため、例えば、特許文献２の装置において、個々にＣＡＮパッケージに実装された半導体レーザ素子を用い、円周状に配置した構成とすることも考えられる。しかしながら、例えば、外径直径が5.6ｍｍのＣＡＮパッケージを円周状に４つ配列した場合、結合効率を高めるためにはコリメートレンズとして直径φが８ｍｍ程度のものを要する。このとき、４つの半導体レーザからの４本ビーム束の直径は、20ｍｍにもなる。このコリメートレーザビームをＮＡ（開口）＝0.2のファイバに集光させる場合、焦点距離50ｍｍの集光レンズとする必要がある。そのため、レーザ装置としてのサイズが大きくなりがちである。このようにモジュールとしてサイズが大きくなってしまい、結果として十分な低コスト化を図ることができない虞がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、小型かつ高出力が得られる低コストの合波レーザ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の合波レーザ装置は、複数の半導体レーザと、
１本のマルチモード光ファイバと、
角錘面状の反射面を有する光学部材を備え、
前記半導体レーザ、前記光ファイバおよび前記光学部材が、前記複数の半導体レーザから出射されるレーザビームが前記光学部材のそれぞれ異なる側面に入射し、該異なる側面から入射した複数のレーザビームが該側面で反射されて前記光ファイバの入射端面に集光される位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
角錘面状の反射面を有する光学部材とは、側面がミラーで構成された角垂体部材、あるいは角錘体形状の凹部を有し、角錘体形状の側面が反射面となっているプリズムなどである。
【００１４】
なお、複数の半導体レーザ素子は、個別に気密封止されたパッケージ内に配置されていることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の合波レーザ装置は、光ファイバの入射端面に接触するように配置された透明部材を備え、複数のレーザビームが透明部材を介して光ファイバの入射端面に集光されるものであり、透明部材の、レーザビームが入射する入射面における該レーザビームの光パワー密度が、10Ｗ／ｍｍ2以下であることが望ましい。
【００１６】
また、このとき、光学部材を内包する、光出射窓を有する筐体を備え、透明部材が、前記光出射窓を覆うように配置され、光ファイバが、前記筐体の外部に該筐体に対して着脱自在とされていることが望ましい。
【００１７】
あるいは、本発明の合波レーザ装置は、光学部材を内包する、光出射窓を有する筐体と、光出射窓を覆うように配置された透明部材とを備え、光ファイバが、筐体の外部に透明部材に入射端面が接触するように配置されており、複数のレーザビームが透明部材を介して光ファイバの入射端面に集光されるものであり、光ファイバおよび透明部材が、筐体に対して着脱自在とされていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の合波レーザ装置は、角錘面状の反射面を有するミラーまたはプリズムからなる光学部材を備え、半導体レーザ素子からのレーザビームの光路を反射させ、光ファイバの入射端面に集光させているため、レーザビームの光路を直線状ではなく折り返すことにより、焦点距離の短い集光レンズを使用することができ、結果として装置全体を小型化することが可能となる。
【００１９】
複数の半導体レーザ素子はそれぞれ個別に気密封止されたパッケージ内に配置することができ、装置全体を大きな気密パッケージで覆う必要がなく、高価な気密パッケージを使わないためコストを抑制することができる。個々の半導体レーザを気密封止するためのパッケージは市販の安価なＣＡＮパッケージなどを用いることができる。
【００２０】
また、紫外領域の合波レーザ装置においては、ファイバ入射端面でのパワー密度が高くなるためファイバ入射端面が汚染される問題があるが、本発明の合波レーザ装置において、光ファイバの入射端面が透明部材に接触するように配置構成すれば、光ファイバの入射端面と透明部材はフィジカルコンタクトしているので光ファイバの入射端面への汚染がなく、大気と接する透明部材のビーム入射面のパワー密度は光ファイバの入射端面におけるパワー密度と比較して低いため、該透明部材の入射端面への汚染物質の付着は抑制されたものとなり、結果として装置の劣化を抑制することができる。またその透明部材のレーザビームが入射する入射面における光パワー密度が、10Ｗ／ｍｍ2以下であれば、透明部材の入射面への汚染物質の付着をより効果的に抑制することができ、より高寿命化を図ることができる。
【００２１】
また、本発明の合波レーザ装置は、光ファイバの入射端面に接触させられる透明部材と、光ファイバとが、光学部材を内包する筐体に対して着脱自在とされていれば、透明部材のレーザビームが入射する面に汚染物質が付着、堆積した場合や、透明部材と光ファイバの入射端面との間に塵埃等が介在した場合にも透明部材を容易にクリーニングもしくは交換することができるため、装置劣化を抑制し、高寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態の図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明の第１の実施の形態による合波レーザ装置について説明する。図１はその概略構成を示す側面図であり、図２は、光学部材および半導体レーザ素子の位置関係およびレーザビーム光路を概略的に示す平面図である。
【００２４】
本実施形態の合波レーザ装置１は、４つの半導体レーザ素子LD1〜４と、該４つの半導体レーザ素子LD1〜４から出射されたレーザビームB1〜４をそれぞれコリメートすると共に集光する４つのレンズ11〜14と、各レーザビームB1〜４をそれぞれ反射する反射面を側面21〜24として有する正四角錐の光学部材20と、光学部材20で反射されたレーザビームの集光位置に入射端面31が配置された１本のマルチモード光ファイバ33とを備えており、４つの半導体レーザ素子LD1〜４、光ファイバ33、光学部材20およびレンズ11〜14が、各半導体レーザLD1〜４から出射されたレーザビームＢ1〜４が光学部材20のそれぞれ異なる側面21〜24に入射し、該異なる側面21〜24に入射したレーザビームがそれぞれ反射されて光ファイバ33の入射端面31に集光される位置にそれぞれ配置されている。
【００２５】
光学部材20は図３に示す正四角錘形状の部材であり、その４つの側面21〜24はミラーで構成されており入射してくる光を反射する反射面である。この光学部材20は筐体15内に配置されており、筐体15の、光学部材20の頂点25上方の箇所にはレーザビームが出射する出射窓16が開口されている。また筐体15は、各半導体レーザ素子からのレーザビームが透過し、光学部材20に入射するよう側壁が光透過部材で構成されている。
【００２６】
それぞれの半導体レーザ素子LD1〜４は、脱気処理後、不活性ガスを充填し気密封止されたＣＡＮパッケージＣ1〜Ｃ4内に配置されており、各半導体レーザからのレーザビームが光学部材20の４つの側面21〜24にそれぞれ入射される位置に配置されている（図２参照）。
【００２７】
コリメートおよび集光を行う各レンズ11〜14は、各ＣＡＮパッケージＣ1〜Ｃ４の光出射窓外側に配置されている。
【００２８】
筐体15の、出射窓16の外側には、透明部材30が該窓16を覆うように固定されており、さらにこの透明部材30を囲むようにして光ファイバ33の先端に取り付けられたフェルール35を受容するレセプタクル36が固定されている。
【００２９】
光ファイバ33の入射端面31を含む先端部はフェルール35に挿入されており、このフェルール35ごと、レセプタクル36に嵌合するコネクタ38に取り付けられている。フェルール35はレセプタクル36の内スリーブ36ａに受容され、レセプタクル36の外スリーブ36ｂとコネクタ38とには互いに係合する係合部36ｃおよび38ｃが設けられた構成である。
【００３０】
コネクタ38は、レセプタクル36と嵌合時にフェルール35を透明部材30の接触面30ａに押圧するバネ39を備えており、レセプタクル36にコネクタ38を接続すると、フェルール35はバネ39により所定の圧力を受けて透明部材30に押しつけられ、押圧接触された状態で保持固定される。
【００３１】
レセプタクル36が筐体15に固定されているため、集光点と、フェルール35を受容するレセプタクル36の内スリーブ36ａの位置は変化することがなく、光ファイバ33や半導体レーザＬＤを交換しても集光点と光ファイバ33の入射端面31の位置精度が維持され、高効率結合を得ることができる。
【００３２】
本合波レーザ装置１においては、各半導体レーザ素子LD1〜４から出射されたレーザビームＢ１〜４がレンズ11〜14を経て光学部材20の各側面21〜24に入射され、該側面21〜24で反射されて光学部材頂点25側へ進行方向が変えられ、透明部材30を介して該透明部材30に接触して配置されている光ファイバ33の入射端面31で集光する。該入射端面31から光ファイバ33内に入射したレーザビームはファイバ33内を伝播し、合波されたレーザビームが光ファイバ33の図示しない出射端面から出射される。
【００３３】
各ＣＡＮパッケージＣ1〜4内に250ｍＷのレーザチップを備えているとすると、本合波レーザ装置は４つの半導体レーザ素子を備えているため、出力は１Ｗとなる。
【００３４】
本実施形態の合波レーザ装置のように、レーザビームを反射する光学部材30を備え、レーザビームの光路を折り返すことにより、直線状で集光させる場合よりも焦点距離が短い集光レンズを用いることができるようになり、光路長を短くすることができ、全体として装置を小型化することができる。
【００３５】
具体的な例として、半導体レーザ素子ＬＤ1〜4として250mWの半導体レーザをφ5.6ｍｍのＣＡＮパッケージに実装し電気抵抗溶接によって密封したものを用い、各CAN パッケージＣ1〜4の光出射窓の外側に配置されているレンズ11〜14の、チップ側のＮＡが0.6、ファイバ側のＮＡが0.13であるとき、レンズ中心と発光点までの距離は、３ｍｍ、レンズ中心とファイバ入射点の集光点までの距離は、13.5ｍｍとなる。これは、既述のように、特許文献２記載の装置において、φ5.6ｍｍのＣＡＮパッケージを４つ備えた構成の場合に焦点距離が50ｍｍであったことと比較すると格段に短いものである。
【００３６】
なお、ＣＡＮパッケージＣ1〜4は、内部の揮発成分を除去するため脱気処理を施した上で気密封止されたものであるため、汚染物質の半導体レーザ素子端面への付着を抑制することができる。また、使用時において光ファイバ33の入射端面31は透明部材30に接触させて押圧固定されているので、入射端面31は透明部材30により保護された状態となり汚染物質が付着しない。したがって、装置の長期に亘って信頼性の高いものとすることができる。
【００３７】
さらに、半導体レーザ素子を気密封止するＣＡＮパッケージは市販の安価なものを用いることができ、一方、筐体15は気密封止する必要はないため、筐体が高価なものとなることもなく合波レーザ装置を安価に構成することができる。
【００３８】
なお、本合波レーザ装置１において、駆動時における、透明部材30の光ビーム入射面30ｂにおける光パワー密度を10Ｗ／ｍｍ2以下とすることにより、透明部材30の入射面30ｂへの有機物等の汚染物質は抑制されるため、装置のさらなる高寿命化を図ることができる。
【００３９】
図４は、透明部材30の光ビーム入射面30ｂにおける光パワー密度と、レーザモジュールの寿命との関係を示すデータである。ここで、寿命は、レーザモジュールの出力パワーが、初期出力パワーの６０％になった時点で定義している。パワー密度が10Ｗ／ｍｍ2のとき18000時間の寿命が、パワー密度が大きくなるにつれて短くなることが明らかである。すなわち、透明部材の光ビーム入射面における光パワー密度を10Ｗ／ｍｍ2以下とすることにより、18000時間程度以上の寿命を得ることができると考えられ、製品の寿命として十分な長さを達成することができる。
【００４０】
透明部材の光ビーム入射面における光パワー密度を10Ｗ／ｍｍ2以下とするための具体的例を説明する。
【００４１】
光ファイバのＮＡが0.22、集光ビームの入射ＮＡが0.2、各半導体レーザ素子の出力は250ｍＷであるとする。ここでは、４つの半導体レーザ素子からの光を合波するため、出力は１Ｗである。ファイバのビーム入射端面を保護する透明部材30として、屈折率1.5のガラスを使用するものとする。このとき、ガラス内部の集光ビームのＮＡは、0.127となる。ファイバ保護ガラスである透明部材30の板厚が１ｍｍのとき、該透明部材30のビーム入射面における光パワー密度が10Ｗ／ｍｍ2となる。すなわち、上記条件の場合、透明部材30の板厚を１ｍｍ以上とすることにより、透明部材の光ビーム入射面における光パワー密度を10Ｗ／ｍｍ2以下とすることができる。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態による合波レーザ装置について説明する。図５はその概略構成を示す側面図であり、図６は、図５に示す合波レーザ装置のコネクタ非装着時の構成を示す側面図である。なお、図５および図６において、第１の実施形態と同一の要素には同一符号を付し詳細な説明を省略し、主として第１の実施形態と異なる点を説明する（以下において同様とする）。
【００４３】
本実施形態の合波レーザ装置２においては、筐体15の出射窓16の部分に該出射窓16よりも径の大きい開口部17が形成されており、この開口部17に透明部材30が挿入されている。開口部17は透明部材保持部を構成するものである。図６に示すように、透明部材30はレセプタクル36の内スリーブ36ａ内を貫通可能な大きさであり、筐体15に対して着脱可能である。透明部材30は円柱状のガラスブロックであり、窓16、保持部17はいずれも円筒状とされている。保持部17の径は窓16の径よりも若干広くなっており、この段差部分16ａがストッパとなって透明部材30の光軸方向の位置が規制される。
【００４４】
レセプタクル36にコネクタ38を接続すると、フェルール35はバネ39により所定の圧力を受けて透明部材30に押しつけられ、接触固定されるが、このとき、このフェルール35による押圧と筐体10の透明部材保持部16の段差部分16ａとにより透明部材30の光学軸方向位置が一義的に定められる。したがって、透明部材が筐体に対して固定されていなくても光学のずれ等の問題は生じない。
【００４５】
透明部材30が着脱自在であるため、長時間の駆動の後、透明部材30の光ビームＢの入射面30ｂに汚染物質が付着した場合もしくは、透明部材30の光ファイバ接触面30ａと光ファイバ33との間に塵埃等が付着した場合、透明部材30のクリーニングもしくは透明部材30の交換を容易に行うことができる。
【００４６】
本実施形態の合波レーザ装置２においても、第１の実施形態の合波レーザ装置１と同様に小型化の効果を得ることができ、また、透明部材30が汚染された場合には、取り外してクリーニングもしくは交換が容易にできるため長期信頼性を得ることもできる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施形態の合波レーザ装置について説明する。第３の実施形態の合波レーザ装置３の側断面図を図７に示す。本実施形態の合波レーザ装置３は、レーザビームを反射して光路を変化させる、角錘面状の反射面を有する光学部材がプリズム40から構成されている点で上記実施形態と異なる。
【００４８】
プリズム40は、図８に斜視図を示すように、四角柱の底面に正四角錐形の凹部50が設けられた形状を有する。四角柱の外側面41〜44から入射したレーザビームは四角錘50の側面に相当する面45〜48で反射してその進行方向が四角柱の上面49向きに変えられる。
【００４９】
プリズム40は、上面49のレーザ光集光位置に開口56を有する筐体55内に配置されており、光ファイバ33は、筐体55の開口56から挿入されて入射端面31がプリズム40の上面49に接触するように配置されている。半導体レーザ素子LD1〜4、レンズ11〜14、プリズム40および光ファイバ.33は、半導体レーザLD1〜4からのレーザビームＢ1〜４がそれぞれレンズ11〜14、プリズム40を経て光ファイバ33の入射端面31（プリズム上面49）で集光する位置関係に配置されている。
【００５０】
本合波レーザ装置３においては、各半導体レーザ素子LD1〜４から出射されたレーザビームＢ１〜４がレンズ11〜14を経てプリズム40の各側面41〜44に入射され、角錘体状の凹部の側面45〜49で反射されてプリズムの上面49側へ進行方向が変えられ、プリズム上面49と接触いている光ファイバ33の入射端面31で集光する。該入射端面31から光ファイバ33内に入射したレーザビームはファイバ33内を伝播し、合波されたレーザビームが光ファイバ33の図示しない出射端面から出射される。
【００５１】
本実施形態においても上記実施形態と同様に装置小型化の効果を得ることができ、また、各半導体レーザ素子がＣＡＮパッケージ内に配置されており、光ファイバ.33の入射端面31はプリズム40の上面49に押圧接触されて保持固定されて、駆動時に光パワー密度の高い部分における汚染物質の付着が防止されており、長期信頼性を得ることができる。
【００５２】
なお、上記各実施形態においては正四角錘の光学部材もしくは正四角錘の凹部を有する光学部材としたが、三角錐、五角錐など種々の多角錘の光学部材を用いることができる。ｎ角錘を用いた場合、ｎ個の半導体レーザ素子からのレーザビームを合波する装置を構成することができる。
【００５３】
８角錐の光学部材を備えた合波レーザ装置を本発明の第４の実施形態として説明する。図９はその概略構成を示す側面図であり、図１０は、光学部材および半導体レーザ素子の位置関係およびレーザビーム光路を概略的に示す平面図である。
【００５４】
図９および図１０に示すように、本実施形態の合波レーザ装置４は、８つの半導体レーザ素子LD11〜18と、該８つの半導体レーザ素子LD11〜18から出射されたレーザビームB11〜18をそれぞれコリメートすると共に集光する８つのレンズ51〜58と、各レーザビームB11〜18をそれぞれ反射する反射面を側面61〜68として有する八角錘形状の光学部材60を備えている。
【００５５】
光学部材60は八角錐形状の部材であり、その８つの側面61〜68はミラーで構成されており入射してくる光を反射する反射面である。
【００５６】
それぞれの半導体レーザ素子LD11〜18は、脱気処理後、不活性ガスを充填し気密封止されたＣＡＮパッケージＣ11〜Ｃ18内に配置されており、各半導体レーザからのレーザビームが光学部材60の８つの側面61〜68にそれぞれ入射される位置に配置されている（図１０参照）。コリメートおよび集光を行う各レンズ51〜58は、各ＣＡＮパッケージＣ11〜Ｃ18の光出射窓外側に配置されている。
【００５７】
その他の構成は第１の実施形態の構成とほぼ同様である。
【００５８】
本合波レーザ装置４においては、各半導体レーザ素子LD11〜18から出射されたレーザビームＢ11〜18がレンズ11〜18を経て光学部材60の各側面61〜68に入射され、該側面61〜68で反射されて光学部材頂点側へ進行方向が変えられ、透明部材30を介して該透明部材30に接触して配置されている光ファイバ33の入射端面31で集光する。該入射端面31から光ファイバ33内に入射したレーザビームはファイバ33内を伝播し、合波されたレーザビームが光ファイバ33の図示しない出射端面から出射される。
【００５９】
各ＣＡＮパッケージＣ11〜18内に250ｍＷのレーザチップを備えているとすると、本合波レーザ装置は８つの半導体レーザ素子を備えているため、出力は２Ｗとなる。
【００６０】
本合波レーザ装置４においては８本のレーザビームＢ11〜18を集光するため、駆動時における、透明部材30の光ビーム入射面30ｂにおける光パワー密度を10Ｗ／ｍｍ2以下とするためには、第1の実施形態の場合と比較して透明部材30の厚みを厚くする必要がある。  具体的な例として、第1の実施形態の場合と同様に、光ファイバのＮＡが0.22、集光ビームの入射ＮＡが0.2、各半導体レーザ素子の出力は250ｍＷであり、ファイバのビーム入射端面を保護する透明部材30として、屈折率1.5のガラスを使用するものとする。このとき、250ｍＷの半導体レーザ素子からのレーザビームを８本合波するため出力は２Ｗとなる。透明部材として板厚が1.4ｍｍのガラスを用いたとき、透明部材のビーム入射面におけるパワー密度が10Ｗ／ｍｍ2となる。すなわち、上記条件の場合、透明部材30の板厚を1.4ｍｍ以上とすることにより、透明部材の光ビーム入射面における光パワー密度を10Ｗ／ｍｍ2以下とすることができ、透明部材のビーム入射面の汚染を防止することが可能となり、経時信頼性が高いレーザを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施形態の合波レーザ装置の側断面図
【図２】図１の合波レーザ装置の光路を示す平面図
【図３】角錐面を有する光学部材の斜視図
【図４】光入射端面におけるパワー密度と寿命の関係を示すグラフ
【図５】第２の実施形態の合波レーザ装置の側断面図
【図６】第２の実施形態の合波レーザ装置のコネクタ非装着状態を示す側面図
【図７】第３の実施形態の合波レーザ装置の側断面図
【図８】角錐面を有する光学部材の斜視図
【図９】第４の実施形態の合波レーザ装置の一部側断面図
【図１０】図１の合波レーザ装置の光路を示す平面図
【符号の説明】
【００６２】
１、２、３、４    合波レーザ装置
11、12、13、14    レンズ
15    筐体
16    出射窓
17    透明部材保持部
20    光学部材
21、22、23、24    反射面
30    透明部材
31    光ファイバの入射端面
33    光ファイバ
35    フェルール
36    レセプタクル
38    コネクタ
39    バネ
40    プリズム
Ｂ１〜４    レーザビーム
Ｃ１〜４    ＣＡＮパッケージ
ＬＤ１〜４    半導体レーザ素子
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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