(57)【要約】【課題】発振条件の自由度が高いレーザー光発生装置の提供。【解決手段】面発光レーザー素子２１を有する光源部２と、光源部２の射出するレーザー光Ｌを増幅して射出する光増幅部３と、光源部２の発光面を制御するための制御部９と、を有し、面発光レーザー素子２１は、活性層２１２と、活性層２１２を挟んで形成された一対の反射層２１１、２１３と、活性層２１２と反射層２１１、２１３とが主面２１０ａ上に形成された基板２１０と、を有し、基板２１０は、基板２１０の主面２１０ａが（１００）面から所定の角度で傾斜したＧａＡｓ基板であり、光増幅部３は、前記発光面から入射するレーザー光Ｌを合成してレーザー光束として射出するレーザー光発生装置。【選択図】図８
2017157742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光レーザー素子を有する光源部と、
前記光源部の射出するレーザー光を増幅して射出する光増幅部と、
前記光源部の発光面を制御するための制御部と、
を有し、
前記面発光レーザー素子は、活性層と、前記活性層を挟んで形成された一対の反射層と、前記活性層と前記反射層とが主面上に形成された基板と、を有し、
前記基板は、当該基板の前記主面が（１００）面から所定の角度で傾斜したＧａＡｓ基板であり、
前記光増幅部は、前記発光面から入射する前記レーザー光を合成してレーザー光束として射出するレーザー光発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザー光発生装置であって、
前記角度は５°〜２０°の間であることを特徴とするレーザー光発生装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーザー光発生装置であって、
前記角度は１５°であることを特徴とするレーザー光発生装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載のレーザー光発生装置であって、
前記活性層は、ＩｎＧａＡｓ材料を含むことを特徴とするレーザー光発生装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載のレーザー光発生装置であって、
前記面発光レーザー素子は、前記レーザー光の射出側が前記基板側よりも狭いメサ構造を有し、前記メサ構造の端部に矩形の前記発光面が形成されることを特徴とするレーザー光発生装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載のレーザー光発生装置であって、
前記面発光レーザー素子の前記発光点の前記射出面側には、誘電体材料を用いた異方性フィルタが形成されていることを特徴とするレーザー光発生装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載のレーザー光発生装置であって、
前記面発光レーザー素子は前記発光点が複数形成されている面発光レーザーアレイであることを特徴とするレーザー光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光発生装置において、高速変調制御可能な半導体レーザーをシードレーザーの光源とする光源部（ＭＯ部）と、低出力のシードレーザー光を増幅して高パワーのレーザー光束とする光増幅部（ＰＡ部）とを備えた制御方式が知られている（特許文献１〜３等参照）。
このようなＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  ａｎｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）方式のレーザー光発生装置において、シードレーザーのパルス波形、繰り返し周波数等の発振条件が最終的な出力レーザー光束の特性に大きく寄与する。
そのため、特にレーザー光を用いて材料加工などに用いるレーザー光発生装置においては、短パルスやバーストパルスなど、複雑で制御性の高い、高速変調可能なシードレーザーが求められている。またこのような出力レーザーの制御性を向上するために、基板部分の配向方向を制御する技術が知られている（例えば特許文献４等参照）。
しかしながら、従来の端面発光レーザーをシードレーザーとして用いる場合には、出力されるレーザー光の断面強度分布が楕円であったり、高密度化が困難なことにより、複数チャンネルのシードレーザーの発振条件を高精度に制御するのは困難であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、発振条件の制御性が高いレーザー光発生装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するため、本発明のレーザー光発生装置は、レーザー光を出力する複数の発光点を有する光源部と、前記光源部の前記複数の発光点側の面に向けて設けられ、複数の前記レーザー光が入射される入射面と、前記レーザー光を増幅して射出する出射面と、を備える光増幅部と、前記光源部のそれぞれの発光点を制御するための制御部と、を有し、前記光増幅部は、前記複数の発光点から入射するそれぞれの前記レーザー光を合成してレーザー光束として射出する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のレーザー光発生装置によれば、レーザー光の発振条件の制御性が高い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態にかかるレーザー光発生装置の全体構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示した光源部の構成の一例を示す模式図である。
【図３】図１に示した制御部の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図１に示した制御部の制御時の動作の一例を示す模式図である。
【図５】図１に示したレーザー光発生装置の変形例の動作を示す模式図である。
【図６】レーザー光発生装置の比較例を示す図である。
【図７】図１に示したメサ構造の構成の一例を示す図である。
【図８】図７に示すレーザー素子の構成の一例を示す断面図である。
【図９】図７に示すレーザー素子の構成の一例を示す拡大図である。
【図１０】図９に示す異方性フィルタの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（概要）
以下、本発明の実施形態の一例を図面を用いて説明する。
図１には、第１の実施形態に係るレーザー光発生装置としてのレーザー装置２００が示されている。
レーザー装置２００は、シードレーザーＬ１〜Ｌｎを出力するｎ個のレーザー素子２１を有する光源部２と、光源部２から照射されたシードレーザーＬ１〜Ｌｎを増幅するための光増幅器３と、光源部２と光増幅器３とを制御するための制御部９と、を有している。
以降、シードレーザーＬ１〜Ｌｎを特に区別する必要のないときには、シードレーザーＬとの文言を用いる。
レーザー装置２００は、シードレーザーＬを光増幅器３の入射面３１に入射させるためにシードレーザーＬを偏向する第１導光光学系４と、光増幅器３の出射面３２から出射したレーザー光束Ｌ’を照射対象へと照射するための第２導光光学系５と、を有している。
なお、本明細書では、シードレーザーＬの光軸に平行な方向を＋Ｚ方向として、ＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明する。
【０００８】
制御部９は、光源部２から射出されるシードレーザーＬのパルス波形、繰り返し周波数等の発振条件を制御する発振条件制御部９２と、光増幅器３に入射したシードレーザーＬを増幅させるための増幅条件を制御する増幅条件制御部９３と、を有している。
【０００９】
レーザー装置２００の動作について簡単に説明する。
光源部２は、発振条件制御部９２に与えられた所定の発振条件に従って、レーザー素子２１それぞれからシードレーザーＬを＋Ｚ方向に射出する。
シードレーザーＬは、光増幅器３の入射面３１に向かって第１導光光学系４によって偏向される。
【００１０】
光増幅器３は、増幅条件に従って、一方の端面すなわち入射面３１から入射したシードレーザーＬを増幅し、出射面３２からレーザー光束Ｌ’として射出する。
【００１１】
光増幅器３によって増幅されたレーザー光束Ｌ’は、第２導光光学系５によって偏向及び／又は収束されて、照射対象に向けて照射される。
【００１２】
なお、ここではレーザー装置２００は、光源部２から光増幅器３への入射効率を向上させる目的で、第１導光光学系４を用いたが、かかる構成に限定されるものではなく、例えば光ファイバなどを用いて光源部２と光増幅器３とを直接つなぐ構成でも良い。
あるいは、第１導光光学系４は、集光性を備えた複数の光学部材等によって構成された集光光学系でも良い。
【００１３】
（詳細）
以下、かかるレーザー装置２００の各部の構成について詳細に説明する。
【００１４】
光源部２は、図２に示すように、＋Ｚ方向側の面に５行５列、２５個の発光点が２次元的に配列されたＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ＬＡＳＥＲ）方式の面発光レーザーアレイである。
レーザー素子２１は、複数のシードレーザーＬを出力する種光源すなわち発光点としての機能を有している。
シードレーザー光Ｌの波長は、１０６０ｎｍ付近であり、シングルモード出力であることが望ましい。
【００１５】
光増幅器３は、レーザー素子２１から入射する複数のシードレーザーＬ１〜Ｌｎを合成してレーザー光束Ｌ’として射出するレーザーアンプとしての機能を有する光増幅部としての機能を有している。
光増幅器３は、図１に示すように石英ガラスを主成分とするコア部に、活性物質として希土類Ｙｂがドープされた３つの光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃを有している。
光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃのそれぞれには、励起光結合光学素子として波長分割多重（ＷＤＭ＝Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）カプラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃが−Ｚ側の端部に取り付けられている。
光ファイバ増幅器３３ａと、ＷＤＭカプラ３４ａとは１組の増幅器として動作し、光増幅器３において最上流に配置された第１段増幅器としての機能を有している。
同様に、光ファイバ増幅器３３ｂと、ＷＤＭカプラ３４ｂとが１組の第２段増幅器として、光ファイバ増幅器３３ｃとＷＤＭカプラ３４ｂとが１組の第３段増幅器として、それぞれ動作する。
第１段増幅器と、第２段増幅器と、第３段増幅器とは、図１に示したように直列に連結された態様で、光増幅器３を形成している。
【００１６】
ＷＤＭカプラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、入力された複数の波長、波形の光を合成する合成部としての機能と、入力された複数の波長、波形の光を波長ごとに分割する分波部としての機能とを有している。
すなわち、シードレーザーＬ１〜Ｌｎは、最も−Ｚ方向側に配置されたＷＤＭカプラ３４ａを通過することで、それぞれの波形が合成された合成波となって光ファイバ増幅器３３ａに入射されて増幅される。
ＷＤＭカプラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、シードレーザーＬとともに、後述する増幅条件制御部９３からの増幅条件に基づいて、励起光源９３４から入射する励起光Ｐを光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃのそれぞれに入射させる。
光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、励起光ＰによってＹｂが励起されて生じる誘導放出により利得波長帯域である波長１０６０ｎｍ付近の光を増幅する。
なお、励起光Ｐの波長は、活性物質の種類に合わせて変更することが望ましいが、本実施形態では特にＹｂの吸収帯のある波長９７５ｎｍの励起光Ｐを用いる。
【００１７】
本実施形態では、光増幅器３は３つの光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃが直列に連結して配置されるとしたが、少なくとも１つの光ファイバ増幅器とＷＤＭカプラとを用いて、出射されたレーザー光束Ｌ’を用いるとしても良い。
あるいは、光増幅器３はさらに多数の、例えば任意のｎ個の光ファイバ増幅器を連結して１つの光増幅部として機能するようなレーザーアンプであってもいい。
また、最も光軸方向下流側すなわち＋Ｚ方向側に配置された光ファイバ増幅器３５の＋Ｚ方向側の端部に、異なる方式のメインアンプを設けても良い。
なお、励起光Ｐの分離のために、光増幅器３の終端部すなわち＋Ｚ方向側の端部には、励起光Ｐを分離する分離部としてＷＤＭカプラ３４ｄが設けられている。
【００１８】
本実施形態では、光源部２はＶＣＳＥＬ方式の面発光レーザー素子を備えているが、かかる構成に限定されるものではなく、レーザー素子２１と端面発光型レーザー素子２２とをそれぞれ複数有していても良い。あるいは、複数の光源部２と、それぞれの光源部２に対応する光増幅器３とを並列に備え、光増幅器３の終端にビームコンバイナを設けても良い。
かかる構成により、レーザー光束Ｌ’の出力を増大させることができる。
【００１９】
増幅条件制御部９３は、図３に示すように、１段目の光ファイバ増幅器３３ａに取り付けられたＷＤＭカプラ３４ａに供給される励起光Ｐを制御する第１段増幅器用ＬＤドライバ９３１を有している。
増幅条件制御部９３は同様に、２段目の光ファイバ増幅器３３ｂに取り付けられたＷＤＭカプラ３４ｂに供給される励起光Ｐを制御する第２段増幅器用ＬＤドライバ９３２を有している。
増幅条件制御部９３は同様に、３段目の光ファイバ増幅器３３ｂに取り付けられたＷＤＭカプラ３４ｂに供給される励起光Ｐを制御する第３段増幅器用ＬＤドライバ９３３を有している。
第１段増幅器用ＬＤドライバ９３１と、第２段増幅器用ＬＤドライバ９３２と、第３段増幅器用ＬＤドライバ９３３とは、それぞれ独立して動作可能であり、互いに異なる増幅条件で増幅するように、異なる励起光Ｐを出射するとしても良い。
本実施形態では励起光Ｐを出射する励起ＬＤとして、励起光源９３４を用いている。
なお、第１段増幅器用ＬＤドライバ９３１と、第２段増幅器用ＬＤドライバ９３２と、第３段増幅器用ＬＤドライバ９３３とがそれぞれの増幅条件に応じて励起光Ｐを出射するとしてもいいし、外部に別途励起光源９３４を用意しても良い。
【００２０】
発振条件制御部９２は、図３に示すように、光源部２から出射されるシードレーザーＬ１〜Ｌｎの波形を制御する第１シードＬＤ制御部９２１〜第ｎシードＬＤ制御部９２ｎを有している。
第１シードＬＤ制御部９２１〜第ｎシードＬＤ制御部９２ｎは、互いに独立して動作するが、機能は略同一であるので、ここでは特に第１シードＬＤ制御部９２１についてのみ図４を用いて説明する。
第１シードＬＤ制御部９２１は、シードレーザーＬ１のパルス幅Ｔ１と、パルス波高値Ｉ１と、パルスの立ち上がりタイミングであるパルスディレイＤ１と、を設定する任意波形ジェネレータとしての機能を有している。
第２シードＬＤ制御部９２２〜第ｎシードＬＤ制御部９２ｎも同様の機能を備えている。したがって、光増幅器３においてシードレーザーＬ１〜Ｌｎが合成されたときには、図４に模式的に例示したように、レーザー光束Ｌ’の波形は、シードレーザーＬ１〜Ｌｎの合成波となる。
【００２１】
ところで、図６に従来例として示すように、いわゆる端面レーザー５０２ａをアレイ状に配置して種光源５０２として用いるとともに、光ファイバ増幅器５０３をアンプとして用いたＭＯＰＡ方式のレーザー装置５００を考える。
レーザー装置５００では、端面レーザー５０２ａの発光点を近づけることが難しく、従ってレーザー装置５００の小型化が困難であった。
また、端面レーザー５０２ａの発光点を近づけることが難しいために、１つの光ファイバ増幅器５０３に対して複数のシードレーザーＬを入力することが困難であり、シードレーザーＬの合成によるパルス形状の詳細な制御が難しかった。
【００２２】
かかる問題を解決するために、シードレーザーＬを異なる光ファイバ増幅器５０３で増幅したあとにコンバイナ５０４で合成する方法も考えられるが、例えば光ファイバ増幅器５０３ごとの微小な性能差や同期の問題が、最終的な出力波形に影響しやすくなる。
【００２３】
このように端面レーザーでは、短パルス化や多チャンネル化が難しく、ドライバ間の同期の問題もあり、特に精度の求められる加工分野、医療分野などで用いられるレーザー加工装置に応用するには、より高精度の制御が可能なレーザー装置が求められていた。
【００２４】
本実施形態におけるレーザー光束Ｌ’の出力波形の制御について詳細に述べる。
【００２５】
制御部９は、発振条件制御部９２を用いて、シードレーザーＬ１〜Ｌｎまでの発振条件を制御する。
具体的には、図４に既に示したように、シードレーザーＬ１〜Ｌｎのパルスディレイを、基準となる任意の基準時間Ｄ０から遅らせる又は早めるように設定することで、シードレーザーＬ１〜Ｌｎの合成波の形状を制御する。
シードレーザーＬ１〜Ｌｎは、ＷＤＭカプラ３４ａにより合成された後に単一の光ファイバ増幅器３３ａによって増幅される。
【００２６】
このように、複数のシードレーザーＬ１〜Ｌｎを単一の光ファイバ増幅器３３ａを用いて増幅することで、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。
【００２７】
本実施形態では、レーザー装置２００は、シードレーザーＬを出力する複数のレーザー素子２１を有する光源部２と、光源部２のそれぞれのレーザー素子２１を制御するための制御部９と、を有している。
すなわち、本実施形態のレーザー光発生装置たるレーザー装置２００は、レーザー光たるシードレーザーＬを出力する複数の発光点としてのレーザー素子２１を有する光源部２と、光源部２のそれぞれの発光点を制御するための制御部と、を有している。
【００２８】
レーザー装置２００はまた、光源部２の＋Ｚ方向側の面、言い換えると「複数の発光点側の面」に向けて設けられ、シードレーザーＬ１〜Ｌｎが入射される入射面３１と、シードレーザーＬを増幅して射出する出射面３２と、を備える光増幅器３を有している。
光増幅器３は、レーザー素子２１から入射するそれぞれのシードレーザーＬ１〜Ｌｎを合成してレーザー光束Ｌ’として射出する。従って、光増幅器３は、複数の発光点から入射するそれぞれのレーザー光を合成してレーザー光束として射出する。
かかる構成により、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。
【００２９】
レーザー装置２００は、光増幅器３を構成する直列に配置された光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃを有している。
かかる構成により、段階的に波高Ｉ、言い換えると出力を向上させるから、パルス幅Ｔへの影響を抑えながらも、効率よくシードレーザーＬを増幅する。
【００３０】
光源部２は、レーザー素子２１が、シードレーザーＬの光軸Ｚ方向に対して垂直なＸＹ平面に２次元配列されたＶＣＳＥＬ方式の面発光レーザー素子を有している。
かかる構成により、レーザー素子２１の集積度の向上が容易であり、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。
【００３１】
レーザー素子２１のそれぞれの発光点の詳細な構成について説明する。
レーザー素子２１は、図７、図８に示すように、半導体基板部たる基板２１０と、基板２１０上に形成された下側反射層２１１と、活性層２１２と、上側反射層２１３と、電流狭窄層２１４と、を有している。
レーザー素子２１は、レーザー素子２１に電圧を印加するための正負一対の電極を構成するｐ側電極２１５と、ｎ側電極２１６と、を有している。
なお、ここで図７にＡ−Ａ’として２点鎖線で示した位置における断面図を図８として示している。
【００３２】
基板２１０は、下側反射層２１１と当接している側の表面である主面２１０ａにおいて、基板２１０を構成するＧａＡｓの結晶配向方向が、（１００）面から１５°で傾斜したｎ型のＧａＡｓ基板であり、いわゆる傾斜基板である。
すなわち、主面２１０ａは、ＧａＡｓの結晶配向方向に対して傾斜している。
【００３３】
主面２１０ａは、（１００）面に対して（１１１）の方向に向かって１５°傾斜しているものが特に望ましいが、例えば５°〜２０°の範囲であっても良く、また、その他の傾斜基板であっても良い。
【００３４】
下側反射層２１１は、ｎ側ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）であり、上側反射層２１３とともに活性層２１２を挟んで一対の反射層を形成する。
下側反射層２１１は、基板２１０の＋Ｚ側の面に積層されて、低屈折率層と高屈折率層とが、それぞれ活性層２１２の発振波長λに対して光学的厚さがλ／４になるように交互に単数あるいは複数組み合わされて形成された反射層である。
下側反射層２１１には、例えば低屈折率層にｎ−ＡｌＡｓ、高屈折率層にｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓなどを用いて良い。なお、かかる構成に限定されるものではない。
【００３５】
上側反射層２１３は、活性層２１２の＋Ｚ方向側に積層されて、低屈折率層と高屈折率層とが、それぞれ活性層２１２の発振波長λに対して光学的厚さがλ／４になるように交互に単数あるいは複数組み合わされて形成された反射層である。
上側反射層２１３には、例えば低屈折率層にｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ、高屈折率層にｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓなどを用いて良い。なお、かかる構成に限定されるものではない。
【００３６】
活性層２１２は、ＩｎＧａＡｓ材料を含んで形成された量子井戸構造を備えた活性領域である。
活性層２１２の±Ｚ方向の両側には、スペーサ層を設けることが望ましい。
ところで、本実施形態に示すように、短パルス幅でのシードレーザーＬの制御を行うためには、シード光源として用いられるレーザー素子２１の時間応答性を向上させる必要がある。かかる時間応答性の向上のためには、緩和振動周波数を大きくする方法が知られている。緩和振動周波数は、活性層２１２の材質によって決まる微分利得ｄｇ／ｄｎの１／２乗に比例する。
そこで本実施形態では、活性層２１２にＩｎＧａＡｓを材料として用いている。かかる構成により、高い微分利得が得られてシードレーザーＬの短パルス化に寄与する。
【００３７】
電流狭窄層２１４は、Ａｌを含有する被選択酸化層を選択的に酸化することで、Ａｌが酸化され絶縁された酸化領域２１４ｂと、酸化領域２１４ｂに囲繞された略正方形状あるいは矩形の電流通過領域２１４ａとが形成された酸化狭窄層である。
電流通過領域２１４ａは、ｐ側電極２１５と、ｎ側電極２１６とに電圧を印化した時に選択的に駆動電流が流れ込むことで、活性層２１２に流入する電流密度を向上させる。
【００３８】
ｐ側電極２１５と、ｎ側電極２１６とには、それぞれ駆動用に制御部９が接続されて、印加される電圧に応じてレーザー素子２１を駆動してシードレーザーＬが出射される。
なお、図８に示すように、ｎ側電極２１６は、ｐ側電極２１５の少なくとも３辺を取り囲むように形成されるとともに、基板２１０の−Ｚ方向側の面にも当接した態様で形成されている。
ｎ側電極２１６を、基板２１０の−Ｚ方向側の面に当接した態様で形成することにより、レーザー素子２１の実装にハンダを用いることができて、低コスト化に寄与する。
また、ｎ側電極２１６が、＋Ｚ方向側から見てｐ側電極２１５の少なくとも３辺を取り囲むように形成されることで、駆動電流のパスが形成されやすく、よりレーザー素子２１の時間応答性が向上する。
【００３９】
ところで、図８に破線で示した部分を図９に拡大して示すように、活性層２１２の−Ｚ方向側の端部の幅ｗ１は、上側反射層２１３の＋Ｚ方向側の端部の幅ｗ２よりも大きい。すなわち、レーザー素子２１は、シードレーザーＬの射出側である＋Ｚ方向側が基板側よりも狭いメサ構造を有している。
また、メサ構造の端部に形成される面２１８は、＋Ｚ方向側から見たときに図１０に示すように矩形の発光面を形成している。言い換えると、メサ構造の形状はシードレーザーＬの射出方向側から見たときに矩形である。あるいは面２１８は、シードレーザーＬの射出面であって、ｐ側電極２１５によって囲まれた領域である。
【００４０】
かかるメサ構造について説明する。
既に述べたように、本実施形態において基板２１０の主面２１０ａは傾斜基板である。
このような傾斜基板を用いた場合には、基板２１０上にエピタキシャル成長する結晶面も傾斜するため、図９のＸＹ平面の酸化速度において異方性を持つ。
したがって、通常のＶＣＳＥＬレーザーに用いるように、＋Ｚ方向からみたときに円形の円錐台様のメサ構造を形成すると、ＯＡ形状は綺麗な円形になりにくい。
また、ＯＡ形状が楕円になった場合には、長径方向に複数モードのシードレーザーＬが発振するおそれがある。
そこで、メサ構造の形状が＋Ｚ方向側から見たときに矩形となるように形成することで、ＯＡ形状も発光面と同様の矩形となり、シングルモード制御を容易にして、精度良く一様なシードレーザーＬが発振される。
【００４１】
また、メサ構造の＋Ｚ方向側の端部、上側反射層２１３よりも＋Ｚ方向側には、異方性フィルタ２１７が形成されている。
異方性フィルタ２１７は、誘電体材料としてＳｉＮを含んだ透明な誘電体膜である。
異方性フィルタ２１７は、発振波長λに対して光学的な長さがλ／２になるような厚みｄ１を有する第１フィルタ部２１７ａと、光学的な長さが３λ／４になるような厚みｄ２を有する第２フィルタ部２１７ｂと、を有している。
【００４２】
かかる構成により、第２フィルタ部２１７ｂを透過するシードレーザーＬの反射率は、第１フィルタ部２１７ａを透過するシードレーザーＬの反射率よりも低くなる。
シードレーザーＬの基本横モードの光出力は、面２１８の中心において最も大きく、周辺部では低下する傾向が知られている。一方、シードレーザーＬの高次横モードの光出力は、面２１８の周辺部で最も大きく、面２１８の中心に近づくにつれて低下する。
【００４３】
そこで、異方性フィルタ２１７の光学的な長さを変化させることで、基本横モードに対する反射率を低下させることなく、高次横モードの反射率を低下させることができる。
かかる異方性フィルタ２１７により、高次の横モードの発振が抑制される。
【００４４】
本実施形態では、レーザー素子２１は、活性層２１２と、活性層２１２を挟んで形成された上側反射層２１３と、下側反射層２１１と、基板２１０と、を有している。
また、基板２１０は、基板２１０の主面２１０ａが（１００）面から所定の角度で傾斜したＧａＡｓ基板である。
基板２１０の主面２１０ａが、（１００）面から傾斜することで、活性層２１２から発振されるシードレーザーＬの異方性が向上され、シードレーザーＬの偏光比が高められる。したがって、かかる構成により、効率よくＭＯＰＡ方式により増幅したレーザー光束Ｌ’を波長変換可能になる。
【００４５】
また、本実施形態では、レーザー素子２１は、シードレーザーＬの＋Ｚ方向側が−Ｚ方向側よりも狭いメサ構造を有し、メサ構造の端部に矩形の発光面２１８が形成される。
かかる構成により、高次モードのシードレーザーＬが発振されにくくなり、シードレーザーＬの偏光制御及びシングルモードでの制御が容易になる。
【００４６】
また、本実施形態では、発光面２１８の射出面側には、誘電体材料を用いた異方性フィルタ２１７が形成されている。
かかる構成によれば、高次の横モードの発振が抑制される。
【００４７】
本実施形態における制御部９は、シードレーザーＬ１〜Ｌｎを互いに独立したパルス発振となるように光源部２を制御する。
かかる構成により、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形をシードレーザーＬ１〜Ｌｎの合成波の波形とすることができて、レーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。
【００４８】
（変形例）
本発明の実施形態の変形例として、シードレーザーＬ１〜Ｌｎのうち、シードレーザーＬｎをパルス波形ではなく連続発振（ＤＣ）とした場合のレーザー装置２００について説明する。
かかる変形例においては、連続発振を行うシードレーザーＬｎの制御を行う第ｎシードＬＤ制御部９２ｎ’以外の構成については、既に説明した実施形態と同一であるため、同一の符号をつけて説明を省略する。
【００４９】
第ｎシードＬＤ制御部９２ｎ’は、シードレーザーＬｎの波高Ｉｎのみを決定する波高決定部３００を有している。
言い換えると、本変形例における第ｎシードＬＤ制御部９２ｎ’は、シードレーザーＬｎのパルス幅を無限大とし、Ｄｕｔｙを１００（％）とするような制御を行う。
このとき、第ｎシードＬＤ制御部９２ｎ’は、連続発振制御部としての機能を有している。
かかる構成により、シードレーザーＬのうち少なくとも１つが連続発振となるので、最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の単位時間当たりの入射エネルギーを大きくするとともに、より波形の制御の自由度が向上する。
【００５０】
なお、連続発振のＤＣ波とするシードレーザーＬの数を限定するものではなく、光増幅器３に入射する複数のシードレーザーＬを連続発振にするとしても良い。
【００５１】
あるいは、第１シードＬＤ制御部９２１〜第ｎシードＬＤ制御部９２ｎ’までを同期して駆動し、単一の波形を増幅して射出するとしても良い。
【００５２】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５３】
例えば、上記実施形態において、レーザー装置２００は、金属を加工するパルスレーザー加工機に用いても良いし、レーザーメスなどの医療用機器に用いても良い。
【００５４】
また、上記実施形態においてはレーザー素子２１は複数発光点を有するレーザーアレイであるとしたが、単数発光点でも良い。
【００５５】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
２      光源部
３      光増幅部
９      制御部
２１    発光点（レーザー素子）
３１    入射面
３２    出射面
９２    発振条件制御部
９３    増幅条件制御部
９２ｎ’  連続発振制御部（第ｎシードＬＤ制御部）
２１０      基板
２１０ａ    主面
２１１    反射層（下側反射層）
２１２    活性層
２１３    反射層（上側反射層）
２１７    異方性フィルタ
２１８    発光面（面）
Ｌ、Ｌ１〜Ｌｎ   レーザー光（シードレーザー）
Ｌ’    レーザー光束
２００  レーザー光発生装置（レーザー装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特許第５５９５７４０号公報
【特許文献２】特許第５６５４６４９号公報
【特許文献３】特許第５７１３５４１号公報
【特許文献４】特許第５２６１７５４号公報
【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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