JPH08307017A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
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- JPH08307017A JPH08307017A JP11291095A JP11291095A JPH08307017A JP H08307017 A JPH08307017 A JP H08307017A JP 11291095 A JP11291095 A JP 11291095A JP 11291095 A JP11291095 A JP 11291095A JP H08307017 A JPH08307017 A JP H08307017A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型でありながら、単位面積当たりの出力、
即ち輝度が高いレーザ装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 周期構造をなすアレイ状配列された半導体レ
ーザが設けられた半導体レーザアレイと、半導体レーザ
アレイに対向する位置に設けられるとともに、球面もし
くは光学的な収差を補正可能な非球面状の凸部が少なく
とも一方の端面に周期構造をなすように形成され、半導
体レーザにより並列に端面励起されるレーザ共鳴器アレ
イと、レーザ共鳴器アレイに対向する位置に設けられる
とともに、レーザ光を平行光に変換する複数の光学要素
が周期構造をなすように形成されたマイクロコリメート
レンズアレイと、マイクロコリメートレンズアレイに対
向する位置に設けられるとともに、出射された平行光群
を微小点に集光する集光レンズとを備えて構成した。
即ち輝度が高いレーザ装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 周期構造をなすアレイ状配列された半導体レ
ーザが設けられた半導体レーザアレイと、半導体レーザ
アレイに対向する位置に設けられるとともに、球面もし
くは光学的な収差を補正可能な非球面状の凸部が少なく
とも一方の端面に周期構造をなすように形成され、半導
体レーザにより並列に端面励起されるレーザ共鳴器アレ
イと、レーザ共鳴器アレイに対向する位置に設けられる
とともに、レーザ光を平行光に変換する複数の光学要素
が周期構造をなすように形成されたマイクロコリメート
レンズアレイと、マイクロコリメートレンズアレイに対
向する位置に設けられるとともに、出射された平行光群
を微小点に集光する集光レンズとを備えて構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ装置に関し、特
に半導体レーザ励起型のレーザ装置に関する。
に半導体レーザ励起型のレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザ装置は、切断、溶接、穴開
け等の加工分野や、外科出術等の医療分野で利用されて
きている。
け等の加工分野や、外科出術等の医療分野で利用されて
きている。
【０００３】加工分野のレーザ装置は、最近、ＹＡＧレ
ーザの比率が高まっており、高出力、高輝度化の要求に
伴い、ランプ励起から半導体レーザ励起へ、あるいは側
面励起から端面励起へと移行してきている。
ーザの比率が高まっており、高出力、高輝度化の要求に
伴い、ランプ励起から半導体レーザ励起へ、あるいは側
面励起から端面励起へと移行してきている。
【０００４】また、医療分野のレーザ装置は、病巣の除
去、痣の治療のほか、眼科手術にも利用されているが、
対象部位に応じて適切な波長を選択する必要があるた
め、例えば網膜凝固では、アルゴンレーザ、クリプトン
レーザ等の可視光レーザを利用するガスレーザ装置が使
用されている。
去、痣の治療のほか、眼科手術にも利用されているが、
対象部位に応じて適切な波長を選択する必要があるた
め、例えば網膜凝固では、アルゴンレーザ、クリプトン
レーザ等の可視光レーザを利用するガスレーザ装置が使
用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
な加工用ＹＡＧレーザは、多モード発振しているため、
たとえ理想的なレンズ系を用いても微小スポットに集光
することが困難で、パワー密度を上げることが困難であ
る。
な加工用ＹＡＧレーザは、多モード発振しているため、
たとえ理想的なレンズ系を用いても微小スポットに集光
することが困難で、パワー密度を上げることが困難であ
る。
【０００６】また、ガスレーザ装置は一般に大きくなる
ため、小型化には不適当である。本発明は、このような
事情に鑑みてなされたもので、小型でありながら、単位
面積当たりの出力、即ち輝度が高いレーザ装置を提供す
ることを課題とする。
ため、小型化には不適当である。本発明は、このような
事情に鑑みてなされたもので、小型でありながら、単位
面積当たりの出力、即ち輝度が高いレーザ装置を提供す
ることを課題とする。
【０００７】
＜本発明の第１のレーザ装置＞本発明の第１のレーザ装
置は、前記課題を解決するため、半導体レーザアレイ、
レーザ共鳴器アレイ、マイクロコリメートレンズアレイ
及び集光レンズを備えて構成されている（請求項１に対
応）。
置は、前記課題を解決するため、半導体レーザアレイ、
レーザ共鳴器アレイ、マイクロコリメートレンズアレイ
及び集光レンズを備えて構成されている（請求項１に対
応）。
【０００８】以下、各構成要素を説明する。 （半導体レーザアレイ）半導体レーザアレイには、周期
構造をなすアレイ状に配列された半導体レーザが設けら
れている。
構造をなすアレイ状に配列された半導体レーザが設けら
れている。
【０００９】半導体レーザアレイは、１次元、２次元の
いずれでも良く、１次元の端面発光型の半導体レーザア
レイバーやこれを積層させたもの、あるいは予め２次元
に配列させた面発光型半導体レーザアレイ等を例示でき
る。
いずれでも良く、１次元の端面発光型の半導体レーザア
レイバーやこれを積層させたもの、あるいは予め２次元
に配列させた面発光型半導体レーザアレイ等を例示でき
る。
【００１０】（レーザ共鳴器アレイ）レーザ共鳴器アレ
イは、前記半導体レーザアレイに対向する位置に設けら
れるとともに、球面状または光学的な収差を補正可能な
非球面状の凸部が少なくとも一方の端面に周期構造をな
すように形成され、前記半導体レーザアレイにより並列
に端面励起される。
イは、前記半導体レーザアレイに対向する位置に設けら
れるとともに、球面状または光学的な収差を補正可能な
非球面状の凸部が少なくとも一方の端面に周期構造をな
すように形成され、前記半導体レーザアレイにより並列
に端面励起される。
【００１１】レーザ共鳴器アレイは、例えば、Ｎｄ、Ｔ
ｍ、Ｈｏ、Ｅｒ等をドープしたレーザ媒質からなる結
晶、ガラス等を固体レーザ媒体の基板として、表面に微
小球面アレイを形成したものを例示できる。
ｍ、Ｈｏ、Ｅｒ等をドープしたレーザ媒質からなる結
晶、ガラス等を固体レーザ媒体の基板として、表面に微
小球面アレイを形成したものを例示できる。
【００１２】（マイクロコリメートレンズアレイ）マイ
クロコリメートレンズアレイは、前記レーザ共鳴器アレ
イに対向する位置に設けられるとともに、前記レーザ共
鳴器アレイで発振されたレーザ光を平行光に変換する複
数の光学要素が周期構造をなすように形成されている。
クロコリメートレンズアレイは、前記レーザ共鳴器アレ
イに対向する位置に設けられるとともに、前記レーザ共
鳴器アレイで発振されたレーザ光を平行光に変換する複
数の光学要素が周期構造をなすように形成されている。
【００１３】マイクロコリメートレンズアレイは、例え
ば球面レンズ・非球面レンズ、分布屈折型平板レンズ、
フレネルレンズ等をアレイ状に配置したものを例示でき
る。 （集光レンズ）集光レンズは、前記マイクロコリメート
レンズアレイに対向する位置に設けられるとともに、前
記マイクロコリメートレンズアレイから出射された平行
光群を微小点に集光する。
ば球面レンズ・非球面レンズ、分布屈折型平板レンズ、
フレネルレンズ等をアレイ状に配置したものを例示でき
る。 （集光レンズ）集光レンズは、前記マイクロコリメート
レンズアレイに対向する位置に設けられるとともに、前
記マイクロコリメートレンズアレイから出射された平行
光群を微小点に集光する。
【００１４】＜本発明の第２のレーザ装置＞本発明の第
２のレーザ装置は、前記課題を解決するため、前記レー
ザ共鳴器アレイは、前記半導体レーザアレイに対向する
固体レーザ媒体と、前記マイクロコリメートレンズアレ
イに対向する光学部材とを備え、前記光学部材は、前記
固体レーザ媒体から発振されるレーザ光に対する非線形
光学素子であるように構成されている（請求項２に対
応）。
２のレーザ装置は、前記課題を解決するため、前記レー
ザ共鳴器アレイは、前記半導体レーザアレイに対向する
固体レーザ媒体と、前記マイクロコリメートレンズアレ
イに対向する光学部材とを備え、前記光学部材は、前記
固体レーザ媒体から発振されるレーザ光に対する非線形
光学素子であるように構成されている（請求項２に対
応）。
【００１５】ここで固体レーザ媒体としては、例えば、
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶やＮｄ：ＹＶＯ4結晶等を例示でき
る。また光学部材としては、ＫＴＰやＫＮ等を例示でき
る。
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶やＮｄ：ＹＶＯ4結晶等を例示でき
る。また光学部材としては、ＫＴＰやＫＮ等を例示でき
る。
【００１６】＜本発明の第３のレーザ装置＞本発明の第
３のレーザ装置は、前記課題を解決するため、半導体レ
ーザアレイ、レーザ共鳴器アレイ、マイクロコリメート
レンズアレイ、集光レンズ及び光学部材を備えて構成さ
れている（請求項３に対応）。
３のレーザ装置は、前記課題を解決するため、半導体レ
ーザアレイ、レーザ共鳴器アレイ、マイクロコリメート
レンズアレイ、集光レンズ及び光学部材を備えて構成さ
れている（請求項３に対応）。
【００１７】以下、各構成要素を説明する。 （半導体レーザアレイ）半導体レーザアレイには、周期
構造をなすアレイ状に配列された半導体レーザが設けら
れている。
構造をなすアレイ状に配列された半導体レーザが設けら
れている。
【００１８】半導体レーザアレイは、１次元、２次元の
いずれでも良く、１次元の端面発光型の半導体レーザア
レイバーやこれを積層させたもの、あるいは予め２次元
に配列させた面発光型半導体レーザアレイ等を例示でき
る。
いずれでも良く、１次元の端面発光型の半導体レーザア
レイバーやこれを積層させたもの、あるいは予め２次元
に配列させた面発光型半導体レーザアレイ等を例示でき
る。
【００１９】（レーザ共鳴器アレイ）レーザ共鳴器アレ
イは、前記半導体レーザアレイに対向する位置に設けら
れるとともに、球面状または光学的な収差を補正可能な
非球面状の凸部が少なくとも一方の端面に周期構造をな
すように形成され、前記半導体レーザアレイにより並列
に端面励起される。
イは、前記半導体レーザアレイに対向する位置に設けら
れるとともに、球面状または光学的な収差を補正可能な
非球面状の凸部が少なくとも一方の端面に周期構造をな
すように形成され、前記半導体レーザアレイにより並列
に端面励起される。
【００２０】レーザ共鳴器アレイは、例えば、Ｎｄ、Ｔ
ｍ、Ｈｏ、Ｅｒ等をドープしたレーザ媒質からなる結
晶、ガラス等を固体レーザ媒体の基板として、表面に微
小球面アレイを形成したものを例示できる。なお、固体
レーザ媒体としては、例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶 やＮ
ｄ：ＹＡＧ結晶等を例示できる。
ｍ、Ｈｏ、Ｅｒ等をドープしたレーザ媒質からなる結
晶、ガラス等を固体レーザ媒体の基板として、表面に微
小球面アレイを形成したものを例示できる。なお、固体
レーザ媒体としては、例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶 やＮ
ｄ：ＹＡＧ結晶等を例示できる。
【００２１】（マイクロコリメートレンズアレイ）マイ
クロコリメートレンズアレイは、前記レーザ共鳴器アレ
イに対向する位置に設けられるとともに、前記レーザ共
鳴器アレイで発振されたレーザ光を平行光に変換する複
数の光学要素が周期構造をなすように形成されている。
クロコリメートレンズアレイは、前記レーザ共鳴器アレ
イに対向する位置に設けられるとともに、前記レーザ共
鳴器アレイで発振されたレーザ光を平行光に変換する複
数の光学要素が周期構造をなすように形成されている。
【００２２】マイクロコリメートレンズアレイは、例え
ば球面レンズ・非球面レンズ、分布屈折型平板レンズ、
フレネルレンズ等をアレイ状に配置したものを例示でき
る。 （集光レンズ）集光レンズは、前記マイクロコリメート
レンズアレイに対向する位置に設けられるとともに、前
記マイクロコリメートレンズアレイから出射された平行
光群を微小点に集光する。
ば球面レンズ・非球面レンズ、分布屈折型平板レンズ、
フレネルレンズ等をアレイ状に配置したものを例示でき
る。 （集光レンズ）集光レンズは、前記マイクロコリメート
レンズアレイに対向する位置に設けられるとともに、前
記マイクロコリメートレンズアレイから出射された平行
光群を微小点に集光する。
【００２３】（光学部材）光学部材は、前記レーザ共鳴
器アレイの前記マイクロコリメートレンズアレイに対向
する面に密着し、前記レーザ共鳴器アレイから発振され
るレーザ波長に対し光学的に透明でかつ高熱伝導性を有
する。
器アレイの前記マイクロコリメートレンズアレイに対向
する面に密着し、前記レーザ共鳴器アレイから発振され
るレーザ波長に対し光学的に透明でかつ高熱伝導性を有
する。
【００２４】光学部材としては、サファイアガラス等を
例示できる。
例示できる。
【００２５】
【作用】本発明の第１のレーザ装置によれば、半導体レ
ーザアレイにより、固体レーザ共鳴器アレイが並列に端
面励起されて、単一モード発振するレーザ光群が得られ
る。このレーザ光群は、マイクロコリメートレンズアレ
イを通過することで平行光群となる。そして、この平行
光群は、集光レンズを通過することで微小点（スポッ
ト）に集光される。
ーザアレイにより、固体レーザ共鳴器アレイが並列に端
面励起されて、単一モード発振するレーザ光群が得られ
る。このレーザ光群は、マイクロコリメートレンズアレ
イを通過することで平行光群となる。そして、この平行
光群は、集光レンズを通過することで微小点（スポッ
ト）に集光される。
【００２６】本発明の第２のレーザ装置によれば、光学
部材が非線形光学素子であることにより高調波変換作用
が行われ、可視光レーザや短波長レーザ等に対して、第
２高調波が発振されるようになる。例えば、固体レーザ
媒体としてＮｄ：ＹＡＧ結晶を使用するとともに、光学
部材としてＫＮを使用する場合には、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
からの発振波長１０６４ｎｍ、９４６ｎｍに対し、それ
ぞれ５３２ｎｍ、４７３ｎｍの第２高調波が発振される
ようになる。
部材が非線形光学素子であることにより高調波変換作用
が行われ、可視光レーザや短波長レーザ等に対して、第
２高調波が発振されるようになる。例えば、固体レーザ
媒体としてＮｄ：ＹＡＧ結晶を使用するとともに、光学
部材としてＫＮを使用する場合には、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
からの発振波長１０６４ｎｍ、９４６ｎｍに対し、それ
ぞれ５３２ｎｍ、４７３ｎｍの第２高調波が発振される
ようになる。
【００２７】本発明の第３のレーザ装置によれば、固体
レーザ媒体で蓄熱された熱が光学部材から放熱されるよ
うになる。例えば、固体レーザ媒体としてＮｄ：ＹＶＯ
4 結晶を使用するとともに、光学部材としてサファイア
ガラスを使用する場合には、サファイアガラスの熱伝導
率がＮｄ：ＹＶＯ4 結晶の熱伝導率よりも高いため、Ｎ
ｄ：ＹＶＯ4 結晶の蓄熱が緩和され、レーザ共鳴器アレ
イの放熱効果が高められる。
レーザ媒体で蓄熱された熱が光学部材から放熱されるよ
うになる。例えば、固体レーザ媒体としてＮｄ：ＹＶＯ
4 結晶を使用するとともに、光学部材としてサファイア
ガラスを使用する場合には、サファイアガラスの熱伝導
率がＮｄ：ＹＶＯ4 結晶の熱伝導率よりも高いため、Ｎ
ｄ：ＹＶＯ4 結晶の蓄熱が緩和され、レーザ共鳴器アレ
イの放熱効果が高められる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 《第１実施例の構成》図１は、第１実施例のレーザー装
置の構成図である。同図に示すように、第１実施例のレ
ーザ装置は、半導体レーザアレイ１０、固体レーザ共鳴
器アレイ２０、マイクロコリメートレンズアレイ３０及
び集光レンズ４０から構成されている。
する。 《第１実施例の構成》図１は、第１実施例のレーザー装
置の構成図である。同図に示すように、第１実施例のレ
ーザ装置は、半導体レーザアレイ１０、固体レーザ共鳴
器アレイ２０、マイクロコリメートレンズアレイ３０及
び集光レンズ４０から構成されている。
【００２９】以下、各構成要素を説明する。 （１）半導体レーザアレイ１０ 前記半導体レーザアレイ１０には、全長１ｃｍの半導体
レーザアレイバー上に５００μｍ間隔で配列された１８
個の半導体レーザ１１が並設されている。
レーザアレイバー上に５００μｍ間隔で配列された１８
個の半導体レーザ１１が並設されている。
【００３０】（２）固体レーザ共鳴器アレイ２０ 図２は、固体レーザ共鳴器アレイ２０の詳細構成図であ
る。同図に示すように、 前記固体レーザ共鳴器アレイ
２０は、前記半導体レーザアレイ１０に対向する位置に
設けられる固体レーザ媒体としてのＮｄ：ＹＶＯ4 結晶
２１、及び、前記マイクロコリメートレンズアレイ３０
に対向する位置に設けられる光学部材２３を有してい
る。
る。同図に示すように、 前記固体レーザ共鳴器アレイ
２０は、前記半導体レーザアレイ１０に対向する位置に
設けられる固体レーザ媒体としてのＮｄ：ＹＶＯ4 結晶
２１、及び、前記マイクロコリメートレンズアレイ３０
に対向する位置に設けられる光学部材２３を有してい
る。
【００３１】前記Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶２１は、厚さが１
ｍｍであり、前記半導体レーザアレイ１０に対向する端
面に、共鳴器を構成する微小球面２２が５００μｍ間隔
で１８個配列されている。なお、この微小球面２２は、
直径１５０μｍ、曲率半径１ｍｍで形成されている。
ｍｍであり、前記半導体レーザアレイ１０に対向する端
面に、共鳴器を構成する微小球面２２が５００μｍ間隔
で１８個配列されている。なお、この微小球面２２は、
直径１５０μｍ、曲率半径１ｍｍで形成されている。
【００３２】そして、この微小球面２２にはコーティン
グ２４が施されているが、このコーティング２４は、前
記半導体レーザ１１からの出射波長８０９ｎｍに対する
反射防止コーティング（以下、ＡＲコート）と、前記Ｎ
ｄ：ＹＶＯ4 結晶２１自体からの発振波長１０６４ｎｍ
に対する高反射コーティング（以下、ＨＲコート）との
二つのコーティングで構成されている。
グ２４が施されているが、このコーティング２４は、前
記半導体レーザ１１からの出射波長８０９ｎｍに対する
反射防止コーティング（以下、ＡＲコート）と、前記Ｎ
ｄ：ＹＶＯ4 結晶２１自体からの発振波長１０６４ｎｍ
に対する高反射コーティング（以下、ＨＲコート）との
二つのコーティングで構成されている。
【００３３】また、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶２１は、前記マ
イクロコリメートレンズアレイ３０に対向する端面に、
波長８０９ｎｍ及び波長１０６４ｎｍに対するＨＲコー
ティング２６が施されている。ただし、このＨＲコート
２６は、発振レーザの出力ミラーを兼ねているため、波
長１０６４ｎｍに対する反射率は９６％に調節されてい
る。
イクロコリメートレンズアレイ３０に対向する端面に、
波長８０９ｎｍ及び波長１０６４ｎｍに対するＨＲコー
ティング２６が施されている。ただし、このＨＲコート
２６は、発振レーザの出力ミラーを兼ねているため、波
長１０６４ｎｍに対する反射率は９６％に調節されてい
る。
【００３４】一方、前記光学部材２３は、厚さ３.０ ｍ
ｍのサファイアガラスでできており、前記半導体レーザ
アレイ１０に対向する端面及び前記マイクロコリメート
レンズアレイ３０に対向する端面を有しており、これら
の端面は、半導体レーザアレイ１０から出射された光軸
に対して垂直となるように設けられている。更に、それ
らの端面には、それぞれ、波長１０６４ｎｍに対するＡ
Ｒコート２７と２８が施されている。
ｍのサファイアガラスでできており、前記半導体レーザ
アレイ１０に対向する端面及び前記マイクロコリメート
レンズアレイ３０に対向する端面を有しており、これら
の端面は、半導体レーザアレイ１０から出射された光軸
に対して垂直となるように設けられている。更に、それ
らの端面には、それぞれ、波長１０６４ｎｍに対するＡ
Ｒコート２７と２８が施されている。
【００３５】そして、前記Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶２１と前
記光学部材２３とは、ＨＲコート２６及びＡＲコート２
７との間に設けられた接着剤２５で密着固定されて一体
化している。そして、その密着固定は、前記半導体レー
ザアレイ１１と光軸調整するように行われている。
記光学部材２３とは、ＨＲコート２６及びＡＲコート２
７との間に設けられた接着剤２５で密着固定されて一体
化している。そして、その密着固定は、前記半導体レー
ザアレイ１１と光軸調整するように行われている。
【００３６】（３）マイクロコリメートレンズアレイ３
０ 前記マイクロコリメートレンズアレイ３０は、厚さ０．
５ｍｍの石英ガラス基板であり、前記固体レーザ共鳴器
アレイ２０に対向する位置に設けられている。そして、
前記石英ガラス基板上には、口径４００μｍ、焦点距離
８５０μｍの非球面レンズが、フォトリソグラィとドラ
イエッチングを用いて周期５００μｍで１８個形成され
ている。
０ 前記マイクロコリメートレンズアレイ３０は、厚さ０．
５ｍｍの石英ガラス基板であり、前記固体レーザ共鳴器
アレイ２０に対向する位置に設けられている。そして、
前記石英ガラス基板上には、口径４００μｍ、焦点距離
８５０μｍの非球面レンズが、フォトリソグラィとドラ
イエッチングを用いて周期５００μｍで１８個形成され
ている。
【００３７】前記非球面レンズは、前記固体レーザ共鳴
器アレイ２０で発振されたレーザ光を平行光に変換す
る。 （４）集光レンズ４０ 前記集光レンズ４０は、ＮＡが０.３ で、焦点距離が１
６ｍｍのレンズであり、前記マイクロコリメートレンズ
アレイ３０に対向する位置に設けられるとともに、前記
マイクロコリメートレンズアレイ３０から出射された平
行光群をスポット径９０μｍに集光する。
器アレイ２０で発振されたレーザ光を平行光に変換す
る。 （４）集光レンズ４０ 前記集光レンズ４０は、ＮＡが０.３ で、焦点距離が１
６ｍｍのレンズであり、前記マイクロコリメートレンズ
アレイ３０に対向する位置に設けられるとともに、前記
マイクロコリメートレンズアレイ３０から出射された平
行光群をスポット径９０μｍに集光する。
【００３８】《第１実施例の変形》第１実施例におい
て、前記固体レーザ共鳴器アレイ２０の前記固体レーザ
媒体２１として、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶の代わりにＮｄ：
ＹＡＧ結晶を使用してもよい。
て、前記固体レーザ共鳴器アレイ２０の前記固体レーザ
媒体２１として、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶の代わりにＮｄ：
ＹＡＧ結晶を使用してもよい。
【００３９】《第１実施例の作用・効果》第１実施例に
よれば、半導体レーザアレイ１０が単一モードで発振す
るようにしたことと、半導体レーザアレイ１０、固体レ
ーザ共鳴器アレイ２０、マイクロコリメートレンズアレ
イ３０及び集光レンズ４０により集光光学系を構成した
ことにより、スポットサイズが微小になり、単位面積当
たりの出力が高められる。具体的には、固体レーザ共鳴
器アレイ２０の総出力が２５Ｗの時、１０６４ｎｍのレ
ーザ出力として１０Ｗが得られた。
よれば、半導体レーザアレイ１０が単一モードで発振す
るようにしたことと、半導体レーザアレイ１０、固体レ
ーザ共鳴器アレイ２０、マイクロコリメートレンズアレ
イ３０及び集光レンズ４０により集光光学系を構成した
ことにより、スポットサイズが微小になり、単位面積当
たりの出力が高められる。具体的には、固体レーザ共鳴
器アレイ２０の総出力が２５Ｗの時、１０６４ｎｍのレ
ーザ出力として１０Ｗが得られた。
【００４０】また、前記固体レーザ共鳴器アレイ２０で
は、前記Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶２１よりも光学部材２３の
方が熱伝導率が高いため、前記Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶２１
の放熱性が高められ、温度上昇が抑えられる。
は、前記Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶２１よりも光学部材２３の
方が熱伝導率が高いため、前記Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶２１
の放熱性が高められ、温度上昇が抑えられる。
【００４１】そして、前記固体レーザ媒体２１としてＮ
ｄ：ＹＶＯ4 結晶を使用した場合には、スポットサイズ
が１００μｍ以下となった。さらに、集光レンズ４０の
集束点に光ファイバーの入射端面を設ければ、固体レー
ザ共鳴器アレイ２０から発生した全てのレーザ光を１本
のファイバーで導くことが可能となり、対象とする物質
に大出力ビームを照射することが可能となる。
ｄ：ＹＶＯ4 結晶を使用した場合には、スポットサイズ
が１００μｍ以下となった。さらに、集光レンズ４０の
集束点に光ファイバーの入射端面を設ければ、固体レー
ザ共鳴器アレイ２０から発生した全てのレーザ光を１本
のファイバーで導くことが可能となり、対象とする物質
に大出力ビームを照射することが可能となる。
【００４２】《第２実施例》第２実施例は、固体レーザ
共鳴器アレイの他は、第１の実施例と同様に構成され
る。そこで、第１実施例と同一態様の部分には、同一番
号を付して説明を省略する。
共鳴器アレイの他は、第１の実施例と同様に構成され
る。そこで、第１実施例と同一態様の部分には、同一番
号を付して説明を省略する。
【００４３】図３は、第２実施例の固体レーザ共鳴器ア
レイ２００の詳細構成図である。同図に示すように、固
体レーザ共鳴器アレイ２００は、厚さ０.５ ｍｍのＮ
ｄ：ＹＡＧ結晶２０１と、光学部材として第２高調波変
換作用を有する厚さ３.０ ｍｍのＫＮｂＯ3 結晶２０２
とを備えて構成されている。そして、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
２０１とＫＮｂＯ3 結晶２０２とは、紫外線硬化型接着
剤２０３で接着されている。
レイ２００の詳細構成図である。同図に示すように、固
体レーザ共鳴器アレイ２００は、厚さ０.５ ｍｍのＮ
ｄ：ＹＡＧ結晶２０１と、光学部材として第２高調波変
換作用を有する厚さ３.０ ｍｍのＫＮｂＯ3 結晶２０２
とを備えて構成されている。そして、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
２０１とＫＮｂＯ3 結晶２０２とは、紫外線硬化型接着
剤２０３で接着されている。
【００４４】Ｎｄ：ＹＡＧ結晶２０１は、前記半導体レ
ーザ１１に対向する位置に設けられるが、その対向する
面には、光学コーティング２１１が施されている。この
光学コーティング２１１は、前記半導体レーザ１１から
の出射波長８０９ｎｍに対する反射防止コーティング
と、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶２０１自体からの発振波長９４６
ｎｍに対する高反射コーティングとを同時に満足してい
る。
ーザ１１に対向する位置に設けられるが、その対向する
面には、光学コーティング２１１が施されている。この
光学コーティング２１１は、前記半導体レーザ１１から
の出射波長８０９ｎｍに対する反射防止コーティング
と、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶２０１自体からの発振波長９４６
ｎｍに対する高反射コーティングとを同時に満足してい
る。
【００４５】一方、ＫＮｂＯ3 結晶２０２は、前記マイ
クロコリメートレンズアレイ３０に対向する位置に設け
られるが、その対向する面には、共鳴器を構成する微小
球面２０４がアレイ状に形成されている。また、その対
向する面には、波長９４６ｎｍに対する高反射コーティ
ングと、波長４７３ｎｍに反射防止コーティングとが施
されている。
クロコリメートレンズアレイ３０に対向する位置に設け
られるが、その対向する面には、共鳴器を構成する微小
球面２０４がアレイ状に形成されている。また、その対
向する面には、波長９４６ｎｍに対する高反射コーティ
ングと、波長４７３ｎｍに反射防止コーティングとが施
されている。
【００４６】即ち、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶２０１で光学コー
ティング２１１が施された端面とＫＮｂＯ3 結晶２０２
の微小球面２０４とで共鳴器が構成されている。また、
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶２０１と紫外線硬化型接着剤２０３と
の間には、波長９４６ｎｍに対する反射防止コーティン
グ２１３が施されている。
ティング２１１が施された端面とＫＮｂＯ3 結晶２０２
の微小球面２０４とで共鳴器が構成されている。また、
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶２０１と紫外線硬化型接着剤２０３と
の間には、波長９４６ｎｍに対する反射防止コーティン
グ２１３が施されている。
【００４７】そして、ＫＮｂＯ3 結晶２０２と紫外線硬
化型接着剤２０３との間には、波長９４６ｎｍに対する
反射防止コーティング２１４が施されている。 《第２実施例の作用・効果》第２実施例によれば、第１
実施例と同様に単位面積当たりの出力が高められ、具体
的には、固体レーザ共鳴器アレイ２０の総出力が２５Ｗ
の時、短波長である４７３ｎｍのレーザ出力として２５
０ｍＷが得られた。
化型接着剤２０３との間には、波長９４６ｎｍに対する
反射防止コーティング２１４が施されている。 《第２実施例の作用・効果》第２実施例によれば、第１
実施例と同様に単位面積当たりの出力が高められ、具体
的には、固体レーザ共鳴器アレイ２０の総出力が２５Ｗ
の時、短波長である４７３ｎｍのレーザ出力として２５
０ｍＷが得られた。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１から
第３のレーザ装置によれば、半導体レーザアレイが単一
モードで発振するようにしたことと、半導体レーザアレ
イ、レーザ共鳴器アレイ、マイクロコリメートレンズア
レイ及び集光レンズにより集光光学系を構成したことに
より、スポットサイズが微小になり、単位面積当たりの
出力が高められる。
第３のレーザ装置によれば、半導体レーザアレイが単一
モードで発振するようにしたことと、半導体レーザアレ
イ、レーザ共鳴器アレイ、マイクロコリメートレンズア
レイ及び集光レンズにより集光光学系を構成したことに
より、スポットサイズが微小になり、単位面積当たりの
出力が高められる。
【００４９】特に、第３のレーザ装置によれば、固体レ
ーザ媒体よりも熱伝導率の高い材料で光学部材が形成さ
れているため、固体レーザ媒体の放熱性が高められ、温
度上昇が抑えられる。
ーザ媒体よりも熱伝導率の高い材料で光学部材が形成さ
れているため、固体レーザ媒体の放熱性が高められ、温
度上昇が抑えられる。
【図１】 第１実施例のレーザ装置の構成図である。
【図２】 第１実施例の固体レーザ共鳴器アレイの詳細
構成図である。
構成図である。
【図３】 第２実施例の固体レーザ共鳴器アレイの詳細
構成図である。
構成図である。
１０・・・半導体レーザアレイ ２０・・・レーザ共鳴器アレイ（固体レーザ共鳴器アレ
イ） ２１・・・固体レーザ媒体 ２２・・・凸部（微小球面） ２５・・・光学部材 ３０・・・マイクロコリメートレンズアレイ ４０・・・集光レンズ
イ） ２１・・・固体レーザ媒体 ２２・・・凸部（微小球面） ２５・・・光学部材 ３０・・・マイクロコリメートレンズアレイ ４０・・・集光レンズ
Claims (3)
- 【請求項１】周期構造をなすアレイ状に配列された半導
体レーザが設けられた半導体レーザアレイと、 前記半導体レーザアレイに対向する位置に設けられると
ともに、球面状または光学的な収差を補正可能な非球面
状の凸部が少なくとも一方の端面に周期構造をなすよう
に形成され、前記半導体レーザにより並列に端面励起さ
れるレーザ共鳴器アレイと、 前記レーザ共鳴器アレイに対向する位置に設けられると
ともに、前記レーザ共鳴器アレイで発振されたレーザ光
を平行光に変換する複数の光学要素が周期構造をなすよ
うに形成されたマイクロコリメートレンズアレイと、 前記マイクロコリメートレンズアレイに対向する位置に
設けられるとともに、前記マイクロコリメートレンズア
レイから出射された平行光群を微小点に集光する集光レ
ンズとを備えたことを特徴とするレーザ装置。 - 【請求項２】前記レーザ共鳴器アレイは、前記半導体レ
ーザアレイに対向する固体レーザ媒体と、前記マイクロ
コリメートレンズアレイに対向する光学部材とを備え、 前記光学部材は、前記固体レーザ媒体から発振されるレ
ーザ光に対する非線形光学素子であることを特徴とする
請求項１に記載のレーザ装置。 - 【請求項３】周期構造をなすアレイ状に配列された半導
体レーザが設けられた半導体レーザアレイと、 前記半導体レーザアレイに対向する位置に設けられると
ともに、球面状または光学的な収差を補正可能な非球面
状の凸部が少なくとも一方の端面に周期構造をなすよう
に形成され、前記半導体レーザにより並列に端面励起さ
れるレーザ共鳴器アレイと、 前記レーザ共鳴器アレイに対向する位置に設けられると
ともに、前記レーザ共鳴器アレイで発振されたレーザ光
を平行光に変換する複数の光学要素が周期構造をなすよ
うに形成されたマイクロコリメートレンズアレイと、 前記マイクロコリメートレンズアレイに対向する位置に
設けられるとともに、前記マイクロコリメートレンズア
レイから出射された平行光群を微小点に集光する集光レ
ンズと、 前記レーザ共鳴器アレイの前記マイクロコリメートレン
ズアレイに対向する面に密着する光学部材とを備え、 前記光学部材は、前記レーザ共鳴器アレイから発振され
るレーザ波長に対し光学的に透明でかつ高熱伝導性を有
することを特徴とするレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11291095A JPH08307017A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11291095A JPH08307017A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08307017A true JPH08307017A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14598558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11291095A Pending JPH08307017A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08307017A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0867991A1 (en) * | 1997-03-27 | 1998-09-30 | Mitsui Chemicals, Inc. | Semiconductor laser light source and solid-state laser apparatus |
| US6754246B2 (en) | 2001-05-07 | 2004-06-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser light source apparatus |
| KR100852503B1 (ko) * | 2007-05-04 | 2008-08-18 | 삼성전기주식회사 | 라인 빔 발생기 및 이를 이용한 디스플레이 장치 |
| KR20240143537A (ko) * | 2023-03-24 | 2024-10-02 | 옵티시스 주식회사 | 다수의 발광 소자를 포함하는 발광 유닛 |
-
1995
- 1995-05-11 JP JP11291095A patent/JPH08307017A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0867991A1 (en) * | 1997-03-27 | 1998-09-30 | Mitsui Chemicals, Inc. | Semiconductor laser light source and solid-state laser apparatus |
| US6104741A (en) * | 1997-03-27 | 2000-08-15 | Mitsui Chemicals Inc. | Semiconductor laser light source and solid-state laser apparatus |
| US6754246B2 (en) | 2001-05-07 | 2004-06-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser light source apparatus |
| KR100852503B1 (ko) * | 2007-05-04 | 2008-08-18 | 삼성전기주식회사 | 라인 빔 발생기 및 이를 이용한 디스플레이 장치 |
| KR20240143537A (ko) * | 2023-03-24 | 2024-10-02 | 옵티시스 주식회사 | 다수의 발광 소자를 포함하는 발광 유닛 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040427 |