JP6073636B2 - レーザモジュール - Google Patents

Description

本発明は、光を効率良く出射することができるレーザモジュールに関する。

ファイバレーザ装置は、集光性に優れ、パワー密度が高い小さなビームスポットが得られ、更に、非接触加工が可能であることから、レーザ加工分野、医療分野等、様々な分野において用いられている。特に加工分野や医療分野において用いられるファイバレーザ装置においては、高出力化がなされている。

このようなファイバレーザ装置の高出力化に伴い、ファイバレーザ装置に用いる励起光源からもパワーの大きな光が出射されることが望まれている。一般的に励起光源は、半導体レーザ素子から出射する光が光ファイバに入射し、この光ファイバから光が出射する構成とされる。そして、励起光源からパワーの大きな光を出射するため、複数の半導体レーザ素子から出射する光を集光して、光ファイバに入射することが行われている。

下記特許文献１には、このような励起光源に用いることができるレーザモジュールが記載されている。特許文献１に記載のレーザモジュールでは、複数の半導体レーザ素子のそれぞれから出射するレーザ光が、互いに平行な光とされ、その後、一つの集光レンズにより光ファイバの端面に集光されて、光ファイバに入射されている。

特開２０１１−２４３７１７号公報

特許文献１に記載のレーザモジュールにおいて、半導体レーザ素子の数を増やして、上記のように光ファイバに入射することにより、より強度の大きな光を光ファイバから出射させることが考えられる。しかしこの場合、半導体レーザ素子が数多く並べられるため、端の方に並べられた半導体レーザ素子から出射する光の入射角が大きくなり過ぎて、光ファイバのコアの開口数（ＮＡ：numerical aperture）を超えてしまう場合がある。従って、このレーザモジュールにおいては、多数の半導体レーザ素子から出射する光の内、一部の光が漏えいすることで光ファイバを伝播することができないという問題があった。

そこで、本発明は、複数の半導体レーザ素子から出射する光を効率よく出射することができるレーザモジュールを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため光ファイバの入射する光がコアの開口数を超えないようにするため鋭意検討を行った。この結果、通常の光ファイバは、コアの光の入射面が光ファイバの軸線に対して垂直であるため、光ファイバの軸線に対する光の入射角度が限定されてしまうことに注目し、本発明をするに至った。

すなわち、本発明のレーザモジュールは、複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から出射する光が入射するコアを有する光ファイバと、を備え、前記コアの光の入射面は、少なくとも１つのレーザ素子から出射する光が入射する互いに非平行な複数の平面を有し、前記複数の平面のうち前記光ファイバの軸線に対して傾斜する傾斜面から前記コアに入射する光は、前記光ファイバの長手方向に沿った断面で見る場合に、前記傾斜面に入射する前記光の入射点を通り前記軸線に平行な線と前記傾斜面とが鋭角を成して囲む領域から伝播することを特徴とするものである。

入射面は互いに非平行な複数の平面を有するため、入射面の少なくとも１つの平面は、光ファイバの軸線に対して傾斜する傾斜面とされる。この傾斜面に入射する光が上記の領域から入射することにより、同じ方向から当該軸線に対して垂直な平面に到達してコアに入射する光よりも、入射後の進行方向が光ファイバの軸線により近づいた状態で伝播する。従って、光ファイバの軸線に対して垂直な面からコアに入射する場合にコアの開口数を超えてしまう光であっても、上記のように傾斜面からコアに入射することにより、コアの開口数を超えることが抑制できる。このため複数の半導体レーザ素子から出射する光が光ファイバから漏えいすることを抑制でき、光を効率よく出射することができる。

なお、コアの入射面が傾斜面を複数有する場合、それぞれの傾斜面からコアに入射するそれぞれの光が、クラッドに漏えいすることが抑制される。このようにクラッドに漏えいすることが抑制される光が複数集まることにより、光ファイバの軸線に垂直な入射面にのみ光を入射する場合よりも、コアに入射する光全体として強度のより大きな光を伝播させることができる。

また、コアの入射面が、傾斜面を１つのみ有する場合においては、複数の平面の内、他の平面が光ファイバに垂直な垂直面とされる。この垂直面からは、従来のレーザモジュールにおける光ファイバに入射する光と同様にして、コアに光を入射することができる。一方、傾斜面から入射する光は、上記のようにクラッドに漏えいすることが抑制される。従って、光ファイバの軸線に垂直な入射面にのみ光を入射する場合よりも、コアに入射する光全体としてより強度の大きな光を伝播することができる。

また、前記光ファイバの長手方向に沿った断面で見る場合において、前記傾斜面と前記軸線とがなす鋭角の大きさをθ_taperとし、前記鋭角の同位角であって、前記光軸と前記軸線とがなす角の大きさをθ_lightとし、前記傾斜面から前記コアに入射する光の前記光軸に対する広がり角をθ_angleとする場合、

を満たすことが好ましい。

光の光軸とファイバの軸線とがなす角の大きさθ_lightと、光の光軸に対する広がり角をθ_angleとを加えた大きさが、傾斜面と光ファイバの軸線とがなす角の大きさθ_taperよりも小さくされることで、傾斜面からコアに入射する光の内、少なくとも光軸上の光部分及び光軸よりも傾斜面側の光部分が、他の平面に遮られることなく傾斜面に到達してコアに入射する。従って、より効率良く光を光ファイバに入射することができる。

また、前記光ファイバの長手方向に沿った断面で見る場合において、前記軸線に垂直な面から前記コアに光を入射するときに前記コアから光が漏えいしない光の最大の入射角度をθ_NAとする場合、

を満たすことが好ましい。

傾斜面と光ファイバの軸線とがなす角の大きさθ_taperが、光ファイバの軸線に垂直な面からコアに光が入射するときに光がコアから漏えいしない光の最大の入射角であるθ_NAよりも大きくされることにより、光ファイバの軸線に対して垂直な入射面からコアに入射する場合にコアの開口数を超えてしまう光を傾斜面まで確実に伝播することができる。

さらに、前記光ファイバの前記コアの屈折率をｎ_coreとし、前記光ファイバのクラッドの屈折率をｎ_cladとする場合、

を全て満たすことが好ましい。

このような条件を満たすことにより、光ファイバが曲げられる等の条件とされない限り、入射後の光がクラッドに漏えいすることをより抑制することができる。

更に、それぞれの前記平面から前記コアに入射した光のそれぞれの光軸は、前記軸線と平行とされることが好ましい。

コアに入射後の光軸が光ファイバの軸線と平行にされることにより、入射後の光がクラッドに漏えいすることをより抑制することができる。従って、例えば、光ファイバが曲がっている領域においても、光がクラッドに漏えいすることをより抑制することができる。

また、それぞれの前記平面から前記コアに入射するそれぞれの光は、少なくとも２つの前記レーザ素子から出射するそれぞれの光が集光レンズによりそれぞれの前記平面上に集光されることが好ましい。

それぞれの平面に、複数のレーザ素子から出射する光を集光することにより、それぞれの平面から強度のより大きい光をコアに入射することができる。従って、強度のより大きい光を出射することができる。

また、この場合においては、前記集光レンズで集光される前のそれぞれの光はコリメート光とされ、それぞれの前記コリメート光は、互いに平行とされることが好ましい。

集光レンズにより集光する光が互いに平行な複数のコリメート光であることより、焦点をより小さくすることができる。従って、入射面を構成するそれぞれの平面が小さい場合であっても、より多くのレーザ素子から出射された光をコアに入射させることができる。従って、強度のより大きな光を光ファイバに入射させることができる。

また、前記複数の平面の内、１つの平面は、前記軸線に対して垂直な垂直面であることが好ましい。

入射面が軸線に対して垂直な垂直面を有することにより、光ファイバの軸線方向からも光をコアに入射させることができる。なお、軸線に対して垂直な平面には、このように光ファイバの軸線方向から光を入射させる他に、従来のレーザモジュールと同様にして、コアの開口数を超えない範囲で、軸線に対して傾斜した方向から光を入射させることもできる。従って、従来のレーザモジュールと同様にしてレーザ素子から出射する光を光ファイバに入射できることに加えて、上記のように傾斜面に光を入射することができるので、より多くの光を光ファイバに入射することができる。

また、前記複数の平面の内、少なくとも２つの平面がそれぞれ前記傾斜面であり、一つの傾斜面は他の一つの傾斜面を前記軸線を基準に回転させた面に一致することが好ましい。

このように一対の平面が軸線を基準として互いに回転した関係であることにより、一方の傾斜面からコアに入射する光を出射するレーザ素子を含む光学系と、他方の傾斜面からコアに入射する光を出射するレーザ素子を含む光学系とを光ファイバの軸線に対して回転させて配置することができる。従って、それぞれの光学系を配置する空間を効率的に利用でき、より多くのレーザ素子を配置することができる。

また、前記平面は長手方向と短手方向とを有する形状の平面であり、前記レーザ素子から出射する光は遅軸方向が前記平面の前記長手方向に一致して前記平面に入射することが好ましい。

レーザ素子から出射する光の光軸に垂直な断面での形状は、遅軸方向が長く、速軸方向が短い。従って、平面の長手方向と光の遅軸方向とを合わせることで、より効率的に光を入射させることができる。特に、それぞれの平面に少なくとも２つのレーザ素子から出射するそれぞれの光が集光レンズにより集光される場合においては、集光されるそれぞれの光の遅軸方向と平面の長手方向とが合わされることにより、光をより効率的に集光して入射させることができる。

以上のように、本発明によれば、複数の半導体レーザ素子から出射する光を効率よく出射することができるレーザモジュールが提供される。

本発明の第１実施形態に係るレーザモジュールを示す概念図である。 図１の光ファイバの一方の端部の様子を示す図である。 光ファイバに光が入射する様子を示す図である。 特定の集光レンズから出射した光がコアに入射する様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザモジュールを示す概念図である。 図５の光ファイバの一方の端部の様子を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るレーザモジュールを示す概念図である。 図７の光ファイバの一方の端部の様子を示す図である。

以下、本発明に係るレーザモジュールの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザモジュールを示す概念図である。図１に示すように、本実施形態のレーザモジュール１は、複数の光学部２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、それぞれの光学部２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射する光が入射する光ファイバ１０と、を主な構成として備える。なお、図１は、上述のようにレーザモジュール１の概念図であるため、各部材の配置や形状等は実際のレーザモジュールと異なっている場合があり、また、筐体等が省略されている。

本実施形態では、光学部２０ａ〜２０ｃは、それぞれ並列に配置されている。具体的には、光学部２０ｂ及び光学に２０ｃにより、光学部２０ａが挟まれるようにして、それぞれ配置されている。

光学部２０ａは、光を出射する複数のレーザ素子２１と、それぞれのレーザ素子２１に対応して設けられる複数のシリンドリカルレンズ２２と、それぞれのレーザ素子２１に対応して設けられ、シリンドリカルレンズ２２とは異なる形状の複数のシリンドリカルレンズ２３と、集光レンズ３０とを主な構成として備える。

それぞれのレーザ素子２１は、互いに同様の構成とされる半導体レーザ素子から成り、複数の半導体層が積層されて、これらの半導体層により共振構造が形成されている。そして、それぞれのレーザ素子２１は、光の出射面から、例えば波長が９００ｎｍ帯のレーザ光を出力する。なお、本実施形態のレーザ素子２１は、出力する光の強度が高くなるように、遅軸方向にマルチモードで光が発振する構成とされている。

また、それぞれのレーザ素子２１は、互いに出射する光が速軸方向に重なり遅軸方向に重ならないように配置され、それぞれのレーザ素子２１から出射される光は、それぞれの光の光軸が互いに平行となる方向に出射される。なお、図１においては、光学部２０ａのレーザ素子２１の数が３つの場合を示している。

それぞれのシリンドリカルレンズ２２は、略柱状の形状をしており、長手方向に沿って形成される一側面が平面とされている。さらに、この一側面の反対側に位置する他側面は、長手方向に平坦であり、この長手方向に垂直な断面において凸状に湾曲した形状とされている。この他側面がレンズ面となる。そして、それぞれのシリンドリカルレンズ２２は、それぞれのレーザ素子２１の光の出射面に平面である一側面が対向し、レンズ面である他側面がレーザ素子２１側と反対側を向いて、長手方向がレーザ素子２１の遅軸方向と合わされた状態で配置されている。なお、それぞれのシリンドリカルレンズ２２のレンズ面の湾曲の程度は、それぞれのレーザ素子２１から出射する光の速軸方向が、それぞれのシリンドリカルレンズ２２によってコリメートされる程度とされる。

それぞれのシリンドリカルレンズ２３は、略柱状の形状をしており、長手方向に沿って形成される一側面が平面とされている。さらに、この一側面の反対側に位置する他側面は、長手方向に凸状に湾曲した形状をしており、この長手方向に垂直な断面において平坦な形状とされている。この他側面がレンズ面とされている。そして、それぞれのシリンドリカルレンズ２３は、それぞれのシリンドリカルレンズ２２のレンズ面に一側面である平面が対向し、他側面であるレンズ面がシリンドリカルレンズ２２側と反対側を向いて、長手方向がシリンドリカルレンズ２２の長手方向と合わされた状態で配置されている。なお、それぞれのシリンドリカルレンズ２３のレンズ面の湾曲の程度は、シリンドリカルレンズ２２から出射する光の遅軸方向が、それぞれのシリンドリカルレンズ２３によりコリメートされる程度とされる。

集光レンズ３０は、凸レンズとされ、それぞれのシリンドリカルレンズ２３から出射した光が入射し、出射したそれぞれの光Ｌａが光ファイバ１０の一方の端部における略中心上に集光するように構成されている。

光学部２０ｂ及び光学部２０ｃは、それぞれ光学部２０ａと同様の構成を備える。ただし、光学部２０ｂは、集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｂが、光ファイバ１０の一方の端部において、中心よりも光学部２０ｃの集光レンズ３０側に集光する点において光学部２０ａと異なる。また、光学部２０ｃは、集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｃが、光ファイバ１０の一方の端部において、中心よりも光学部２０ｂの集光レンズ３０側に集光する点において光学部２０ａと異なる。光学部２０ｂ及び光学部２０ｃのそれぞれの集光レンズ３０は、上記のように光が集光するように、僅かに位置がずれた状態で配置されている。

図２は、図１の光ファイバ１０の一方の端部の様子を示す図である。光ファイバ１０は、図２に示すように、コア１５と、コア１５の外周面を隙間なく囲むクラッド１６とを有し、例えばマルチモードファイバとされる。コア１５は、クラッド１６よりも高い屈折率を有し、直径が例えば１０５μｍとされる。クラッド１６は、コア１５の外周面を隙間なく囲み、外形が例えば１２５μｍとされる。

また、光ファイバ１０は、コア１５の一方の端部に光の入射面が形成され、この入射面が互いに非平行な複数の平面から構成されている。本実施形態においては、コア１５の入射面が３つの平面１５ａ，１５ｂ、１５ｃから構成される例を示している。

中心の平面１５ａは、点線で示す長手方向ａｌ及び点線で示す短手方向ａｓを有する長細い形状の面であり、光ファイバ１０の軸線ＣＡに対して垂直な垂直面とされる。この平面１５ａの中心は、軸線ＣＡと平面１５ａとの交点と一致する。また、平面１５ｂは、点線で示す長手方向ｂｌ及び点線で示す短手方向ｂｓを有する長細い形状をしており、軸線ＣＡに対して傾斜する傾斜面とされている。同様に平面１５ｃは、長手方向及び短手方向を有する長細い形状をしており、軸線ＣＡに対して傾斜する傾斜面とされている。そして、二つの傾斜面である平面１５ｂ，１５ｃのうち、一つの平面１５ｂは、他の一つの平面１５ｃを軸線ＣＡを基準に回転させた面に一致している。すなわち平面１５ｂ，１５ｃは、軸線ＣＡに対して互い逆側に同じ角度傾斜している。また、平面１５ｂ，１５ｃは、それぞれ平面１５ａと隣り合い、平面１５ａを挟む位置に形成されており、軸線ＣＡから互いに逆側に同じ距離だけ離れている。平面１５ｂ，１５ｃが軸線ＣＡに対して傾斜する角度は、特に限定されないが、例えば８５°とされる。この場合、平面１５ａに対して、５°傾斜することになる。

このように光の入射面が平面１５ａ〜１５ｃから成る光ファイバ１０は、図１に示すように、光学部２０ａの集光レンズ３０に平面１５ａが対向し、光学部２０ｂの集光レンズ３０側に平面１５ｃが位置し、光学部２０ｃの集光レンズ３０側に平面１５ｂが位置して、さらに、光学部２０ｂからの光が平面１５ｂ上に集光し、光学部２０ｃからの光が平面１５ｃ上に集光するように配置される。

次に、レーザモジュール１の光学的な動作について説明する。

図１において破線で示すように、それぞれの光学部２０ａ〜２０ｃのそれぞれのレーザ素子２１から光が出射する。このとき、それぞれの光学部２０ａ〜２０ｃにおいて、それぞれのレーザ素子２１から出射する光は、光軸が互いに平行とされる。また、それぞれの光の波長は、例えば上述のように９００ｎｍ帯とされる。それぞれのレーザ素子２１から出射した光は、速軸方向及び遅軸方向に広がりながら伝播し、それぞれのシリンドリカルレンズ２２に入射する。そして、それぞれのシリンドリカルレンズ２２からは、速軸方向がコリメートされた光が出射する。次にシリンドリカルレンズ２２から出射したそれぞれの光は、速軸方向には広がらず遅軸方向に広がりながら伝播し、それぞれのシリンドリカルレンズ２３に入射する。そして、それぞれのシリンドリカルレンズ２３からは、遅軸方向がコリメートされた光が出射する。こうして、それぞれのシリンドリカルレンズ２３からは、速軸方向及び遅軸方向の双方がコリメートされた光が出射し、光学部２０ａ〜光学部２０ｃのそれぞれにおいて、シリンドリカルレンズ２３から出射したそれぞれの光は、互いに平行な光とされる。なお、図１において、この速軸方向及び遅軸方向の双方がコリメートされた光が示されており、速軸方向がＦで示され、遅軸方向がＳで示されている。次にシリンドリカルレンズ２３から出射したそれぞれの光は、集光レンズ３０に入射する。そして、それぞれの集光レンズ３０から光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃが出射し、これら光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは、光ファイバ１０のコア１５の入射面に向かって集光しながら伝播する。

図３は、光ファイバ１０に光が入射する様子を示す図である。図３において、光ファイバ１０は、図２の光ファイバ１０の軸線ＣＡを通り、平面１５ａ〜１５ｃの長手方向に垂直なＶ−Ｖ線における断面により示されている。なお、理解の容易のため、軸線ＣＡは、径方向に僅かにずらされて記載されている。

光学部２０ａの集光レンズ３０から出射した光Ｌａは、上述のように光ファイバ１０の一方の端部の略中心に集光するため、平面１５ａ上の略中心において集光する。このとき光Ｌａは、遅軸方向Ｓが、平面１５ａの長手方向ａｌに一致して、速軸方向Ｆが平面１５ａの短手方向ａｓに一致した状態で集光する。また、上述のように、光ファイバ１０が光学部２０ａの集光レンズ３０に平面１５ａが対向するように配置されているので、光Ｌａは、光軸ＣＬａが軸線ＣＡに沿って、平面１５ａからコア１５に入射する。コア１５に入射した光Ｌａは、コア１５の屈折率に基づいて屈折し、コア１５内を伝播する。

また、光学部２０ｂの集光レンズ３０から出射した光Ｌｂは、平面１５ｂ上に集光して平面１５ｂからコア１５に入射する。このとき光Ｌｂは、遅軸方向Ｓが、平面１５ｂの長手方向ｂｌに一致して、速軸方向Ｆが平面１５ｂの短手方向ｂｓに一致した状態で集光し、コア１５に入射する。また、上述のように光ファイバ１０は、平面１５ｂが光学部２０ｃの集光レンズ３０側を向いて配置され、光Ｌｂは、その全体が平面１５ｂの光ファイバ１０の軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いた方向から、平面１５ｂに到達して、コア１５に入射する。別言すれば、光Ｌｂは、光ファイバ１０の長手方向に沿った断面で見る場合に、傾斜面である平面１５ｂに入射する光の入射点ＩＰｂを通り軸線ＣＡに平行な線ＰＬｂと平面１５ｂとが鋭角を成して囲む領域Ｄｂから伝播する。従って、光Ｌｂの光軸ＣＬｂも平面１５ｂの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いている。コア１５に入射した光Ｌｂは、コア１５の屈折率に基づいて屈折し、コア１５内を伝播する。

また、光学部２０ｃの集光レンズ３０から出射した光Ｌｃは、平面１５ｃ上に集光し、平面１５ｃからコア１５に入射する。このとき光Ｌｃは、遅軸方向Ｓが、平面１５ｃの長手方向に一致して、速軸方向Ｆが平面１５ｃの短手方向に一致した状態で集光し、コア１５に入射する。また、上述のように光ファイバ１０は、平面１５ｃが光学部２０ｂの集光レンズ３０側を向いて配置され、光Ｌｃは、その全体が平面１５ｃの光ファイバ１０の軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いた方向から、平面１５ｃに到達して、コア１５に入射する。別言すれば、光Ｌｃは、光ファイバ１０の長手方向に沿った断面で見る場合に、傾斜面である平面１５ｃに入射する光の入射点ＩＰｃを通り軸線ＣＡに平行な線ＰＬｃと平面１５ｃとが鋭角を成して囲む領域Ｄｃから伝播する。従って、光Ｌｃの光軸ＣＬｃも平面１５ｃの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いている。コア１５に入射した光Ｌｃは、コア１５の屈折率に基づいて屈折し、コア１５内を伝播する。

次に、光ファイバ１０のコア１５に光が入射する様子について、より詳しく説明する。

図４は、特定の集光レンズ３０から出射した光がコア１５に入射する様子を示す図である。具体的には、光学部２０ｂの集光レンズ３０から出射した光Ｌｂが、平面１５ｂからコア１５に入射する様子を示す図である。ただし、図４では、理解の容易のため、光が入射する方向が図３と若干変えられている。

図４に示すように、平面１５ｂと光ファイバ１０の軸線ＣＡとがなす鋭角の大きさをθ_taperとし、この鋭角と同位角の関係にあり、光Ｌｂの光軸ＣＬｂと軸線ＣＡとがなす角の大きさをθ_lightとし、光Ｌｂの光軸ＣＬｂに対する広がり角の大きさをθ_angleとし、軸線ＣＡに垂直な面からコア１５に光を入射するときに光がコア１５から漏えいしない光の最大の入射角をθ_NAとする。この光の最大の入射角θ_NAは、軸線ＣＡに対する角度である。このθ_NAは、図４では示されていない。なお、平面１５ｂと軸線ＣＡとがなす鋭角という場合、図４に示すように平面１５ｂと軸線ＣＡとが直接交わっている必要はなく、平面１５ｂの延長と軸線ＣＡとが交わって鋭角を形成すれば良い。

このとき、θ_NAは、コア１５の屈折率ｎ_core及びクラッド１６の屈折率ｎ_cladを用いて下記式（１）のように表される。

そして、本実施形態ではθ_taperは、下記式（２）を満たす。

式（２）を満たすことにより、平面１５ｂの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に、θ_NAよりも大きな角度で傾いた方向から、光Ｌｂを平面１５ｂに伝播することができる。つまり、軸線ＣＡに対して垂直な面からコア１５に入射する場合にコアの開口数を超えてしまう光を平面１５ｂの傾きと同じ側に傾いた方向、すなわち領域Ｄｂから平面１５ｂまで伝播することができる。

また、光Ｌｂの最も平面１５ｂに近い部分と軸線ＣＡとがなす角の内、平面１５ｂと光ファイバ１０の軸線ＣＡとがなす上記鋭角と同位角の関係にある角の大きさは、図４に示すようにθ_light＋θ_angleで表すことができる。そして、本実施形態では、上述のように、光Ｌｂは、その全体が軸線ＣＡに対し平面１５ｂの傾いている側と同じ側から平面１５ｂに到達する。従って、θ_light＋θ_angleは、下記式（３）を満たす。

このように光軸ＣＬｂが平面１５ｂの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いている場合に、上記式（３）を満たすことにより、光Ｌｂの内、光軸ＣＬｂ上の光部分、及び、光軸ＣＬｂよりも平面１５ｂ側の光部分が、入射面の他の平面に遮られることなく、平面１５ｂの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いている方向から、平面１５ｂに到達してコア１５に入射することができる。すなわち光Ｌｂの内、少なくとも半分より大きな光部分が、平面１５ｂの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いている方向から、平面１５ｂに到達してコア１５に入射することができる。

さらに、光Ｌｂの最も平面１５ｂから遠い部分と軸線ＣＡとがなす角の内、平面１５ｂと光ファイバ１０の軸線ＣＡとがなす上記鋭角と同位角の関係にある角の大きさは、図４に示すようにθ_light−θ_angleで表すことができる。本実施形態においては、上述のように、光Ｌｂは、その全体が平面１５ｂの傾いている側と同じ側から平面１５ｂに到達するため、θ_light−θ_angleは、上記式（３）の他に更に下記式（４）を満たす。

別言すれば、この式（４）を満たすことにより、光Ｌｂ全体が、平面１５ｂの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いた方向から、平面１５ｂに到達してコア１５に入射することができるのである。

このように傾斜面である平面１５ｂが光ファイバ１０の軸線ＣＡに対して傾いている側と同じ側に傾いた方向から平面１５ｂに到達してコア１５に入射する光Ｌｂは、同じ方向から軸線ＣＡに対して垂直な平面に到達してコア１５に入射する光よりも、入射後の伝播方向が光ファイバ１０の軸線ＣＡにより近づく。例えば、図４に示すように、光軸ＣＬｂと平行な線ＣＬｂ’上の光が軸線ＣＡに垂直な平面１５ａに入射する場合、平面１５ｂに入射する光軸ＣＬｂ上の光は、線ＬＣｂ’上の光と比べて、コア１５に入射後の方向が、より軸線ＣＡの方向に近づいている。従って、光Ｌｂが、軸線ＣＡに対して垂直な平面からコア１５に入射する場合には、コア１５の開口数を超えてしまい、コア１５に入射後にクラッド１６に漏えいしてしまう角度で入射するとしても、光Ｌｂは、軸線ＣＡに対して平面１５ｂの傾いている側と同じ側から平面１５ｂに入射することにより、コア１５の開口数を超えることが抑制され、コア１５に入射後にクラッド１６に漏えいすることが抑制される。

また、光Ｌｃも、上述のように平面１５ｃが光ファイバ１０の軸線ＣＡに対して傾いている側と同じ側に傾いた方向から平面１５ｃに到達してコア１５に入射する。従って、光Ｌｃが、軸線ＣＡに対して垂直な平面からコア１５に入射する場合には、コア１５の開口数を超えてしまい、コア１５に入射後にクラッド１６に漏れてしまう角度で入射する光であっても、平面１５ｃの傾いている側と同じ側から平面１５ｃに入射することにより、コア１５の開口数を超えることが抑制され、入射後にクラッド１６に漏えいすることが抑制される。

つまり、光ファイバ１０の軸線ＣＡに対してより大きな角度に傾斜した方向から、コア１５に光Ｌｂ，Ｌｃを入射させても、入射後の光がクラッド１６に漏えいすることを抑制できるのである。

ここで、光ファイバ１０の軸線ＣＡと光Ｌｂ中の特定の光とがなす角度をθ_LDとすると、θ_LDは、下記式（５）を満たす。

また、図４に示すように、光Ｌｂ中の特定の光と平面１５ｂの垂線とがなす角の大きさをθ_airとし、この特定の光がコア１５に入射後にこの垂線となす角の大きさをθ_fiberとし、この特定の光がコア１５に入射後に軸線ＣＡに垂直な線となす角の大きさをθ_inputとする。なお、図４においては、光Ｌｂ中のこの特定の光が、光軸ＣＬｂ上の光である状態について示されている。

この場合θ_airは、下記式（６）を満たす。

なお、光Ｌｂは、軸線ＣＡに対して平面１５ｂの傾いている側と同じ側から平面１５ｂに入射するため、θ_airは、９０°より小さい角度となる。

次に、スネルの法則により、θ_fiberはコア１５の屈折率ｎ_coreを用いると、下記式（７）を満たす。

ところで、θ_inputは、上記の条件から下記式（８）のように書くことができる。

ここで特定の光がコア１５とクラッド１６で反射して、コア１５を伝播するためには、クラッド１６の屈折率をｎ_cladとして、下記式（９）を満たせばよい。

この式（９）に上記式（５）〜（８）を適用して、下記式（１０）及び式（１１）で示される条件を得る。

つまり、光Ｌｂが上記の式（１０）及び式（１１）を満たせば、光ファイバ１０が曲げられる等の条件とされない限り、入射後の光がクラッド１６に漏えいすることを防止することができる。

さらに、光Ｌｂが、式（１０），式（１１）を満たし、コア１５に入射後に、光軸が軸線ＣＡと平行とされれば、光ファイバ１０が曲がっている領域においても、光がコア１５の開口数を超えて、クラッド１６に漏えいすることをより抑制することができる。

また、上述のように、光Ｌｃも、平面１５ｃが軸線ＣＡに対して傾斜している側と同じ側に傾いた方向から伝播して、平面１５ｃからコア１５に入射する。従って、上記図４を用いた上記説明において、平面１５ｂを平面１５ｃと読み替え、光Ｌｂを光Ｌｃと読み替え、光軸ＣＬｂを光軸ＣＬｃと読み替えることができる。

以上説明したように、本実施形態のレーザモジュール１においては、光Ｌｂ，Ｌｃは、傾斜面である平面１５ｂ，１５ｃが光ファイバ１０の軸線ＣＡに対して傾いている側と同じ側に傾いた方向から伝播して、平面１５ｂ，１５ｃからコア１５に入射する。つまり、光Ｌｂ，Ｌｃは、それぞれ領域Ｄｂ，Ｄｃから平面１５ｂ，１５ｃからコア１５に入射する。従って、複数の半導体レーザ素子から出射する光Ｌｂ，Ｌｃは、軸線ＣＡに垂直な平面からコア１５に入射する場合と比べて、コア１５に入射後にクラッド１６に漏えいすることが抑制されている。このため、本実施形態のレーザモジュール１によれば、複数の半導体レーザ素子から出射する光を効率よく出射することができる。

また、本実施形態のレーザモジュール１は、上記式（２）を満たしているため、光ファイバの軸線に対して垂直な入射面からコアに光を入射する場合よりも、光ファイバ１０の軸線ＣＡに対してより大きな角度に傾斜した方向から、光Ｌｂ，Ｌｃをコア１５に入射させることができる。このため、より多くのレーザ素子２１を並べて、それぞれのレーザ素子２１から出射する光をコア１５に入射することができる。こうして、本実施形態のレーザモジュール１は、強度の大きな光を出射することができる。

更に本実施形態のレーザモジュール１では、光Ｌａが光ファイバ１０の軸線ＣＡに垂直な平面１５ａからコア１５に入射している。この光Ｌａは、従来の光ファイバに対する光の入射と同様にして入射することができる。従って、本実施形態のレーザモジュール１によれば、従来のレーザモジュールと同様にしてレーザ素子２１から出射する光を光ファイバ１０に入射して伝播させることができることに加えて、上記のように大きな角度から光Ｌｂ，Ｌｃを入射して伝播させることができるので、従来の光モジュールと比べて、より多くの光を光ファイバ１０に入射して伝播させることができ、より多くレーザ素子から出射した光を光ファイバ１０に入射して伝播させることができる。

なお、本実施形態においては、光Ｌｂの全体、及び光Ｌｃの全体が、それぞれ平面１５ｂ，１５ｃが光ファイバ１０の軸線ＣＡに対して傾いている側と同じ側に傾いた方向から伝播して、平面１５ｂ，１５ｃからコア１５に入射するものとした。しかし、光Ｌｂ，Ｌｃは、光軸ＣＬｂ，ＣＬｃが平面１５ｂ，１５ｃの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いた状態で伝播して、かつ、上記の式（３）を満たせば良い。つまり、光Ｌｂ，Ｌｃのそれぞれの内、光軸ＣＬｂ，ＣＬｃよりも平面１５ｂ，１５ｃから離れた少なくとも一部が、平面１５ｂ，１５ｃが光ファイバ１０の軸線ＣＡに対して傾いている側と同じ側に傾いた方向から伝播しなくても良い。この場合、光Ｌｂ，Ｌｃの内一部の光は、上記の式（４）を満たさない。この場合であっても、光Ｌｂ，Ｌｃのそれぞれにおいて、光軸ＣＬｂ，ＣＬｃ上の光部分、及び、光軸ＣＬｂ，ＣＬｃよりも平面１５ｂ，１５ｃ側の光部分は、平面１５ｂ，１５ｃが光ファイバ１０の軸線ＣＡに対して傾いている側と同じ側に傾いた方向から伝播する。つまり、光Ｌｂ，Ｌｃの内、それぞれ少なくとも半分より大きな光部分が、平面１５ｂ，１５ｃの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いた方向から平面１５ｂ，１５ｃに到達してコア１５に入射する。これらの光部分は、上記の説明からも明らかなように、大きな角度でコア１５に入射しても、軸線ＣＡに垂直な面からコア１５入射する場合と比べて、クラッド１６に漏えいすることが抑制される。このように少なくとも半分より大きな光部分がより大きな角度からコア１５に入射してもクラッド１６に漏えいすることが抑制される光Ｌｂ，Ｌｃが合わさることにより、コア１５に入射する光全体として見れば、従来の光モジュールと比べて、より大きな角度から光ファイバ１０に光を入射して、この光を伝播させることができる。従って、より多くのレーザ素子を並べて、それぞれのレーザ素子から出射する光を光ファイバ１０に入射して伝播することができる。

また、上述のように平面１５ｂ、１５ｃは、軸線ＣＡを基準として互いに対称な方向に傾斜する傾斜面とされている。従って、平面１５ｂからコア１５に入射する光を出射する光学部２０ｂと、平面１５ｃからコア１５に入射する光を出射する光学部２０ｃとを光ファイバ１０の軸線ＣＡに対して対称に配置することができる。従って、それぞれの光学部２０ｂ，２０ｃを配置する空間を効率的に利用でき、より多くのレーザ素子２１を配置することができる。

また、それぞれの平面１５ａ〜１５ｃは、細長い形状をしており、それぞれの光Ｌａ〜Ｌｃは、遅軸方向Ｓが平面１５ａ〜１５ｃの長手方向に一致し状態で、それぞれの平面からコア１５に入射している。通常、レーザ素子から出射する光の光軸に垂直な断面における形状は、遅軸方向が長く、速軸方向が短い。従って、本実施形態のように、それぞれの平面１５ａ〜１５ｃの長手方向と光の遅軸方向Ｓとを合わせることで、効率的に光Ｌａ〜Ｌｃをコア１５に入射させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５，図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図５は、本実施形態に係るレーザモジュールを示す概念図である。図５に示すように、本実施形態のレーザモジュール２は、光学部複数の光学部２０ｄ，２０ｅと、それぞれの光学部２０ｄ，２０ｅから出射する光が入射する光ファイバ１１を主な構成として備える。

本実施形態では、光学部２０ｄ及び光学部２０ｅは、それぞれ並列に配置されている。

光学部２０ｄ及び光学部２０ｅは、それぞれ第１実施形態の光学部２０ａと同様の構成を備える。ただし、光学部２０ｄは、集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｄが、光ファイバ１１の一方の端部において、中心よりも光学部２０ｅの集光レンズ３０側に集光する点において第１実施形態の光学部２０ａと異なる。また、光学部２０ｅは、集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｅが、光ファイバ１１の一方の端部において、中心よりも光学部２０ｄの集光レンズ３０側に集光する点において光学部２０ａと異なる。光学部２０ｄ及び光学部２０ｅのそれぞれの集光レンズ３０は、上記のように光が集光するように、僅かに位置がずれた状態で配置されている。なお、図５においては、それぞれの光学部２０ｄ，２０ｅを点線の四角で示し、それぞれの光学部２０ｄ，２０ｅにおいて、集光レンズ３０のみを記載している。

図６は、図５の光ファイバ１１の一方の端部の様子を示す図である。光ファイバ１１は、図６に示すように、断面における構造が第１実施形態の光ファイバ１０と同様であり、コア１５とクラッド１６とを有する。また、光ファイバ１１は、光が入射する一方の端部に形成される光の入射面の構造が第１実施形態の光ファイバ１０と異なり、コア１５の入射面が２つの平面１５ｄ，１５ｅから構成されている。

２つの平面１５ｄ，１５ｅは、軸線ＣＡと垂直に交わる線を境界線として互いに隣り合い、軸線ＣＡに対して、互いに対称な方向に傾斜する傾斜面とされている。また、平面１５ｄ，１５ｅは互いに合同の形状をしており、平面１５ｄ，１５ｅの境界線の方向が長手方向とされ、これと垂直な方向が短手方向とされる長細い形状をしている。こうして、二つの平面（傾斜面）１５ｄ，１５ｅのうち、一つの平面１５ｄは、他の一つの平面１５ｅを軸線ＣＡを基準に回転させた面に一致している。

このように光の入射面が平面１５ｄ，１５ｅから成る光ファイバ１１は、図５に示すように、光学部２０ｄの集光レンズ３０側に平面１５ｅが位置し、光学部２０ｅの集光レンズ３０側に平面１５ｄが位置して、さらに、光学部２０ｄからの光が平面１５ｄ上に集光し、光学部２０ｅからの光が平面１５ｅ上の集光するように配置されている。

そして、光学部２０ｄ，２０ｅの集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｄ，Ｌｅは、それぞれ平面１５ｄ，１５ｅ上に集光してそれぞれの平面１５ｄ，１５ｅからコア１５に入射する。このときそれぞれの光Ｌｄ，Ｌｅは、遅軸方向Ｓが、それぞれの平面１５ｄ，１５ｅの長手方向に一致して、速軸方向Ｆがそれぞれの平面１５ｄ，１５ｅの短手方向に一致した状態で集光し、コア１５に入射する。また、上述のように光ファイバ１１は、平面１５ｄが光学部２０ｅの集光レンズ３０側を向き、平面１５ｅが光学部２０ｄの集光レンズ３０側を向いて配置され、それぞれの光Ｌｄ，Ｌｅは、その全体がそれぞれの平面１５ｄ，１５ｅの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いた方向から、それぞれの平面１５ｄ，１５ｅに到達して、コア１５に入射する。つまり、光Ｌｄは、光ファイバ１１の長手方向に沿った断面で見る場合に、傾斜面である平面１５ｄに入射する光の入射点を通り軸線ＣＡに平行な線と平面１５ｄとが鋭角を成して囲む領域から伝播し、光Ｌｅは、光ファイバ１１の長手方向に沿った断面で見る場合に、傾斜面である平面１５ｅに入射する光の入射点を通り軸線ＣＡに平行な線と平面１５ｅとが鋭角を成して囲む領域から伝播する。

コア１５に入射したそれぞれの光は、コア１５の屈折率に基づいて屈折し、コア１５内を伝播する。

また、このように光Ｌｄ，Ｌｅは、平面１５ｄ，１５ｅが軸線ＣＡに対して傾斜している側と同じ側に傾いた方向から伝播して、それぞれの平面１５ｄ，１５ｅからコア１５に入射する。従って、第１実施形態における図４を用いた説明において、平面１５ｂを平面１５ｄ，１５ｅと読み替え、光Ｌｂを光Ｌｄ，Ｌｅと読み替え、光Ｌｄ，Ｌｅの光軸をそれぞれ光軸ＣＬｄ，ＣＬｅとする場合に、光軸ＣＬｂを光軸ＣＬｄ，ＣＬｅと読み替えることができる。なお、本実施形態では、光軸ＣＬｄ，ＣＬｅは特に図示されていない。

本実施形態のレーザモジュール２においては、光ファイバ１１のコア１５の入射面が軸線ＣＡに垂直な面を有していないが、光Ｌｄ，Ｌｅは、傾斜面である平面１５ｄ，１５ｅが光ファイバ１１の軸線ＣＡに対して傾いている側と同じ側に傾いた方向から伝播して、平面１５ｄ，１５ｅからコア１５に入射する。従って、第１実施形態において、光Ｌｂ，Ｌｃを光ファイバ１０の軸線ＣＡに対してより大きな角度に傾斜した方向からコア１５に入射させることができることと同様の考えにより、光Ｌｄ，Ｌｅを光ファイバ１１の軸線ＣＡに対してより大きな角度に傾斜した方向からコア１５に入射させることができる。このため、本実施形態のレーザモジュール２においても、より多くのレーザ素子２１を並べて、それぞれのレーザ素子２１から出射する光をコア１５に入射することができ、強度の大きな光を出射することができる。

また、上記のように第１実施形態における図４を用いた説明において、平面１５ｂを平面１５ｄ，１５ｅと読み替え、光Ｌｂを光Ｌｄ，Ｌｅと読み替え、光Ｌｄ，Ｌｅの光軸をそれぞれ光軸ＣＬｄ，ＣＬｅとして、光軸ＣＬｂを光軸ＣＬｄ，ＣＬｅと読み替える場合に、光軸ＣＬｄ，ＣＬｅが平面１５ｄ，１５ｅの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いた状態で伝播して、式（３）を満たせば良い。つまり、本実施形態においても第１実施形態と同様に、光Ｌｄ，Ｌｅのそれぞれの内、光軸ＣＬｄ，ＣＬｅよりも平面１５ｄ，１５ｅから離れた側の少なくとも一部が、光ファイバ１１の軸線ＣＡに対して傾いている側と同じ側に傾いた方向から伝播しなくても良い。この場合であっても、第１実施形態と同様の理由から、光Ｌｄ，Ｌｅの内、それぞれ少なくとも半分より大きな光部分がより大きな角度からコア１５に入射しても、クラッド１６に漏えいすることが抑制されるので、光Ｌｄ，Ｌｅが合わさることにより、コア１５に入射する光全体として、より大きな角度から光ファイバ１１に光を入射して、この光を伝播させることができる。また、この場合それぞれの光Ｌｄ，Ｌｅの開口数を上げることが可能であるため、光Ｌｄ，Ｌｅのそれぞれの集光部分での光路長を短くすることが可能となる。光路長を短くできることにより個々の光のばらつきが集光の精度に影響を及ぼすことを抑制でき、結果として更なるファイバ出力の改善に寄与することができる。

また、本実施形態によるレーザモジュール２によれば、光ファイバ１１のコア１５の光の入射面が、軸線ＣＡに垂直な垂直面を有しないため、光路長の同じビームを整列させることが可能になり、結果としてファイバ出力の改善に寄与することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７，図８を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図７は、本実施形態に係るレーザモジュールを示す概念図である。図７に示すように、本実施形態のレーザモジュール３は、光学部複数の光学部２０ｆ〜２０ｊと、それぞれの光学部２０ｆ〜２０ｊから出射する光が入射する光ファイバ１２を主な構成として備える。

本実施形態では、光学部２０ｆ，２０ｇ，２０ｈは、光学部２０ｆが光学部２０ｇ，２０ｈに挟まれるようにして、それぞれ並列に配置されている。また、光学部２０ｆ，２０ｉ，２０ｊは、光学部２０ｆが光学部２０ｉ，２０ｊに挟まれるようにして、光学部２０ｆ，２０ｇ，２０ｈの配列方向と直行する方向にそれぞれ並列に配置されている。

光学部２０ｆ〜２０ｊは、それぞれ第１実施形態の光学部２０ａと同様の構成を備える。ただし、光学部２０ｇは、集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｇが、光ファイバ１２の一方の端部において、中心よりも光学部２０ｈの集光レンズ３０側に集光する点において第１実施形態の光学部２０ａと異なり、光学部２０ｈは、集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｈが、光ファイバ１２の一方の端部において、中心よりも光学部２０ｇの集光レンズ３０側に集光する点において光学部２０ａと異なる。また、光学部２０ｉは、集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｉが、光ファイバ１１の一方の端部において、中心よりも光学部２０ｊの集光レンズ３０側に集光する点において第１実施形態の光学部２０ａと異なり、光学部２０ｊは、集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｊが、光ファイバ１２の一方の端部において、中心よりも光学部２０ｉの集光レンズ３０側に集光する点において光学部２０ａと異なる。光学部２０ｇ〜２０ｊのそれぞれの集光レンズ３０は、上記のように光が集光するように、僅かに位置がずれた状態で配置されている。なお、図７においても、図５と同様にして、それぞれの光学部２０ｆ〜２０ｊを点線の四角で示し、それぞれの光学部２０ｆ〜２０ｊにおいて集光レンズ３０のみを記載しており、また、図が煩雑となることを避けるため、それぞれの光学部２０ｆ〜２０ｊから出射する光を光軸上の光のみで示している。

図８は、本実施形態のレーザモジュール３に用いる光ファイバ１２の一方の端部の様子を示す図である。図８に示すように光ファイバ１２は、断面における構造が第１実施形態の光ファイバ１０と同様とされ、コア１５とクラッド１６とを有する。また、光ファイバ１２は、光が入射する一方の端部に形成される光の入射面の構造が第１実施形態の光ファイバ１０と異なり、コア１５の入射面が５つの平面１５ｆ〜１５ｊから構成されている。中心の平面１５ｆは、光ファイバ１２の軸線ＣＡに対して垂直な垂直面とされ、この平面１５ｆは、略正方形の形状をしており、第１実施形態における平面１５ａの長手方向の両端部を切り取った形状に一致している。また、２つの平面１５ｇ，１５ｈは、平面１５ｆに隣接して、互いに合同の形状をしており、それぞれ第１実施形態の平面１５ｂ，１５ｃの長手方向の両端部を切り取った形状に一致している。また、平面１５ｉ，１５ｊは、互いに合同の形状をしており、平面１５ｇ，１５ｈが軸線ＣＡを中心に９０°回転された形状とされている。つまり、それぞれの四つの平面１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ，１５ｊのうち、一つの傾斜面（例えば、１５ｇ）は、他の一つの傾斜面（１５ｈ，１５ｉ，１５ｊ）を軸線ＣＡを基準に回転させた面に一致している。

このように光の入射面が平面１５ｆ〜１５ｊから成る光ファイバ１２は、図７に示すように、光学部２０ｆの集光レンズ３０に平面１５ｆが対向し、光学部２０ｇの集光レンズ３０側に平面１５ｈが位置し、光学部２０ｈの集光レンズ３０側に平面１５ｇが位置し、光学部２０ｉの集光レンズ３０側に平面１５ｊが位置し、光学部２０ｊの集光レンズ３０側に平面１５ｉが位置して、さらに、光学部２０ｇからの光が平面１５ｇ上に集光し、光学部２０ｈからの光が平面１５ｈ上の集光し、光学部２０ｉからの光が平面１５ｉ上に集光し、光学部２０ｊからの光が平面１５ｊ上の集光するように配置されている。

そして、第１実施形態において、光学部２０ａの集光レンズ３０から出射した光が平面１５ａからコア１５に入射するのと同様にして、光学部２０ｆの集光レンズ３０から出射した光は、平面１５ｆからコア１５に入射する。また、光学部２０ｇ〜２０ｊの集光レンズ３０から出射したそれぞれの光Ｌｇ〜Ｌｊは、それぞれ平面１５ｇ〜１５ｊ上に集光して、それぞれの平面１５ｇ〜１５ｊからコア１５に入射する。上述のように光ファイバ１２は、平面１５ｇが光学部２０ｈの集光レンズ３０側を向き、平面１５ｈが光学部２０ｇの集光レンズ３０側を向き、平面１５ｉが光学部２０ｊの集光レンズ３０側を向き、平面１５ｊが光学部２０ｉの集光レンズ３０側を向いて配置され、それぞれの光Ｌｇ〜Ｌｊは、その全体がそれぞれの平面１５ｇ〜１５ｊの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いた方向から、それぞれの平面１５ｇ〜１５ｊに到達して、コア１５に入射する。つまり、光Ｌｇ〜Ｌｊは、光ファイバ１１の長手方向に沿った断面で見る場合に、それぞれ傾斜面である平面１５ｇ〜１５ｊに入射する光の入射点を通り軸線ＣＡに平行な線と平面１５ｇ〜１５ｊとが鋭角を成して囲む領域から伝播して、コア１５に入射する。

コア１５に入射したそれぞれの光は、コア１５の屈折率に基づいて屈折し、コア１５内を伝播する。

また、このようにそれぞれの光Ｌｇ〜Ｌｊは、上述のように、平面１５ｇ〜１５ｊが軸線ＣＡに対して傾斜している側と同じ側に傾いた方向から伝播して、それぞれの平面１５ｈ〜１５ｊからコア１５に入射する。従って、第１実施形態における図４を用いた説明において、平面１５ｂを平面１５ｇ〜１５ｊと読み替え、光Ｌｂを光Ｌｇ〜Ｌｊと読み替え、光Ｌｇ〜Ｌｊの光軸をそれぞれ光軸ＣＬｇ〜ＣＬｊとする場合に、光軸ＣＬｂを光軸ＣＬｇ〜ＣＬｊと読み替えることができる。なお、本実施形態では、光軸ＣＬｇ〜ＣＬｊは特に図示されていない。

本実施形態のレーザモジュール３によれば、第１実施形態のレーザモジュール１と比べてより多くの傾斜面から光を光ファイバ１２に入射することができる。従って、より強度の大きな光を出射することができる。

また、上記のように第１実施形態における図４を用いた説明において、平面１５ｂを平面１５ｇ〜１５ｊと読み替え、光Ｌｂを光Ｌｇ〜Ｌｊと読み替え、光Ｌｇ〜Ｌｊの光軸をそれぞれ光軸ＣＬｇ〜ＣＬｊとして、光軸ＣＬｂを光軸ＣＬｇ〜ＣＬｊと読み替える場合に、光軸ＣＬｇ〜ＣＬｊが平面１５ｇ〜１５ｊの軸線ＣＡに対する傾き側と同じ側に傾いた状態で伝播して、式（３）を満たせば良い。つまり、本実施形態においても第１実施形態と同様に、それぞれの光Ｌｇ〜Ｌｊの内、光軸ＣＬｇ〜ＣＬｊよりも平面１５ｇ〜１５ｊから離れた側の少なくとも一部が、平面１５ｇ〜１５ｊが光ファイバ１２の軸線ＣＡに対して傾いている側と同じ側に傾いた方向から伝播しなくても良い。この場合であっても、第１実施形態と同様の理由から、光Ｌｇ〜Ｌｊの内、それぞれ少なくとも半分より大きな光部分がより大きな角度からコア１５に入射しても、クラッド１６に漏えいすることが抑制されるので、光Ｌｇ〜Ｌｊが合わさることにより、コア１５に入射する光全体として、より大きな角度から光ファイバ１２に光を入射して、この光を伝播させることができる。

以上、本発明について、第１〜第３実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、第１〜第３実施形態の光ファイバ１０〜１２において、コア１５の入射面が複数の傾斜面を有していたが、本発明においては、コア１５の入射面は、１つの傾斜面と１つの垂直面のみからなっていても良い。このような例としては、第１実施形態のレーザモジュール１が、光学部２０ｃを備えておらず、光ファイバ１０のコア１５における光の入射面が、垂直面である平面１５ａ及び傾斜面である平面１５ｂのみを有している場合を挙げることができる。この場合、例えば、コア１５の入射面を光ファイバの軸線ＣＡに沿って見る場合に、平面１５ｃが形成されている領域まで平面１５ａが形成されていれば良い。そして、第１実施形態と同様に平面１５ａには、従来の光ファイバに対する光と同様にして光を入射することができる。また、平面１５ｂには、第１実施形態の光ファイバ１０の平面１５ｂに大きな角度から光を入射できる理由と同様の理由により、大きな角度から光を入射することができる。従って、垂直面に従来のレーザモジュールと同様にしてレーザ素子から出射する光を光ファイバに入射して伝播させることができることに加えて、傾斜面に大きな角度から光を入射して伝播させることができるので、従来の光モジュールと比べて、より多くレーザ素子から出射した光を光ファイバに入射して伝播させることができる。

また、上記実施形態において、それぞれの光Ｌａ〜Ｌｊは、複数のレーザ素子２１から出射されたレーザ光が、光ファイバのコア１５の入射面上に集光される光とされたが、それぞれの光Ｌａ〜Ｌｊは、それぞれ１つのレーザ素子２１から出射された光から構成されていても良い。

また、上記実施形態では、それぞれの光学部２０ａ〜２０ｊが、それぞれ集光レンズ３０を有していたが、レーザモジュール１〜３のそれぞれにおいて、それぞれの光学部が１つの集光レンズを共有する構成であっても良い。

また、上記実施形態では、それぞれの光学部が並列に配置されていたが、それぞれの光学部が出射する光が、上記実施形態と同様に光ファイバに入射すれば、それぞれの光学部の少なくとも一部が並列に配置されていなくても良い。

以上説明したように、本発明によれば、強度の大きな光を出射することができるレーザモジュールが提供され、ファイバレーザ装置や光ファイバ増幅器等の励起光源等に用いることができる。

１〜３・・・レーザモジュール
１０〜１２・・・光ファイバ
１５・・・コア
１５ａ〜１５ｊ・・・平面
１６・・・クラッド
２０ａ〜２０ｊ・・・光学部
２１・・・レーザ素子
２２，２３・・・シリンドリカルレンズ
３０・・・集光レンズ
ＣＡ・・・軸線

Claims (10)

1. 複数のレーザ素子と、
   前記複数のレーザ素子から出射する光が入射するコアを有する光ファイバと、
   を備え、
   前記コアの光の入射面は、少なくとも１つのレーザ素子から出射する光が入射する互いに非平行な複数の平面を有して凸状に形成され、
   前記複数の平面のうち前記光ファイバの軸線に対して傾斜する傾斜面から前記コアに入射する光は、前記光ファイバの長手方向に沿った断面で見る場合に、前記傾斜面に入射する前記光の入射点を通り前記軸線に平行な線と前記傾斜面とが鋭角を成して囲む領域から伝播する
   ことを特徴とするレーザモジュール。
2. 前記光ファイバの長手方向に沿った断面で見る場合において、前記傾斜面と前記軸線とがなす鋭角の大きさをθ_taperとし、前記鋭角の同位角であって、前記コアに入射する光の光軸と前記軸線とがなす角の大きさをθ_lightとし、前記傾斜面から前記コアに入射する光の前記光軸に対する広がり角をθ_angleとする場合、
   

   

   を満たすことを特徴とする請求項１に記載のレーザモジュール。
3. 前記光ファイバの長手方向に沿った断面で見る場合において、前記軸線に垂直な面から前記コアに光を入射するときに前記コアから光が漏えいしない光の最大の入射角度をθ_NAとする場合、
   

   

   を満たすことを特徴とする請求項２に記載のレーザモジュール。
4. 前記光ファイバの前記コアの屈折率をｎ_coreとし、前記光ファイバのクラッドの屈折率をｎ_cladとする場合、
   

   

   を全て満たすことを特徴とする請求項２または３に記載のレーザモジュール。
5. それぞれの前記平面から前記コアに入射した光のそれぞれの光軸は、前記軸線と平行とされることを特徴とする請求項４に記載のレーザモジュール。
6. それぞれの前記平面から前記コアに入射するそれぞれの光は、少なくとも２つの前記レーザ素子から出射するそれぞれの光が集光レンズによりそれぞれの前記平面上に集光されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザモジュール。
7. 前記集光レンズで集光される前のそれぞれの光はコリメート光とされ、
   それぞれの前記コリメート光は、互いに平行とされる
   ことを特徴とする請求項６に記載のレーザモジュール。
8. 前記複数の平面の内、１つの平面は、前記軸線に対して垂直な垂直面であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザモジュール。
9. 前記複数の平面の内、少なくとも２つの平面がそれぞれ前記傾斜面であり、一つの傾斜面は他の一つの傾斜面を前記軸線を基準に回転させた面に一致することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザモジュール。
10. 前記平面は長手方向と短手方向とを有する形状の平面であり、前記レーザ素子から出射する光は遅軸方向が前記平面の前記長手方向に一致して前記平面から前記コアに入射することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザモジュール。
    

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