激光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的一个方面涉及激光装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献1中公开有涉及固体激光的激发中使用的聚光装置的技术。图9是表示专利文献1中公开的聚光装置100的结构的立体图。如图9所示，聚光装置100包括两个光源106、两个光学系统112和聚光透镜114。光源106具有半导体激光阵列堆桟102和柱面透镜堆栈104。半导体激光阵列堆栈102通过具有多个发光区域的半导体激光阵列116层叠多个而成。柱面透镜堆栈104通过与半导体激光阵列116相同数量的柱面透镜118在层叠方向上排列而成，设置在半导体激光阵列堆栈102的多个发光区域的附近。此外，光学系统112具有棱镜108和110。棱镜108是三角柱状的直角棱镜，在侧面被施以全反射涂层。棱镜110是三角柱状的直角棱镜，在光入射面被施以反射防止涂层，在全反射面被施以高反射涂层。聚光透镜114在作为聚光装置100的激发对象的固体激光120内具有焦点。
[0003]在该聚光装置100，从半导体激光阵列堆栈102的各半导体激光阵列116的发光区域射出激光La1<3该激光Lai通过柱面透镜堆栈104的各柱面透镜118而被平行化，之后在棱镜108的两个侧面被反射，被分割为光束Lbi和光束Lc 10光束Lh在棱镜110的两个全反射面被反射，之后在棱镜108之上通过，与光束Lb:平行地相邻。之后，光束Lb:和Lc:根据需要通过反射镜122、124改变光路，之后通过聚光透镜114被聚光于固体激光120的内部。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2001-111147号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的问题
[0008]作为大输出的激光光源，使用具有多个发光区域的半导体激光阵列层叠多个而成的半导体激光阵列堆栈。半导体激光阵列堆栈例如作为具有激光介质的高能固体激光装置的激发光源来使用。在这样的半导体激光阵列堆栈中，为了提高激光量，能够使发光区域的数量增加，即层叠更多的半导体激光阵列和/或在各半导体激光阵列设置更多的发光区域。但是，发光区域的数量越增加则发热量也越增加。因而，从冷却装置的大型化或组装的成品率的观点出发，与将一个半导体激光阵列堆栈大型化相比，优选将适度大小的多个半导体激光阵列堆栈组合。
[0009]在将多个半导体激光阵列堆栈组合的情况下，需要将从多个半导体激光阵列堆栈射出的激光光束集中为单一的光束。但是，如果多个半导体激光阵列堆栈彼此相邻，则不易充分冷却，此外，为了充分冷却，不得不将冷却装置大型化。因而，优选将多个半导体激光阵列堆栈彼此的间隔适度空出地配置。在该情况下，需要将从多个半导体激光阵列堆栈分别射出的多个激光光束利用光学系统集中为一个。例如在图9所示的聚光装置100中，也利用棱镜108、110或反射镜122、124等的光学系统将从两个半导体激光阵列堆栈102射出的激光光束集中为一个。
[0010]但是，在专利文献1中公开的聚光装置100，多个激光光束使光轴一致并向单一的聚光透镜114入射。因而，例如如果在半导体激光阵列堆栈102的一部分发生劣化，则在作为照射对象物的固体激光120，与该劣化部分对应处的激光量会局部降低，损害照射对象物中的激光量的均匀性。
[0011]本发明的一个方面是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，提供不需要使多个半导体激光阵列堆栈彼此相邻，即使在半导体激光阵列堆栈的一部分发生劣化的情况下也能够保持照射对象物中的激光量的均匀性的激光装置。
[0012]解决问题的技术手段
[0013]本发明的一个方面所涉及的激光装置，包括:N个半导体激光阵列堆栈，从在规定方向上排列的两个以上的发光区域射出激光的多个半导体激光阵列使射出方向一致地在与规定方向和射出方向交叉的层叠方向上层叠而成，将从多个半导体激光阵列射出的激光作为一个光束而分别输出，其中，N为2以上的整数；第一准直部，进行包含于光束的激光的快轴方向的平行化；棱镜光学系统，使从N个半导体激光阵列堆栈分别输出并经过第一准直部后的光束透过，并且通过将该光束的光轴向与该光轴交叉的方向偏移(shift)而缩小光束彼此的间隔；和成像光学系统，使从N个半导体激光阵列堆栈分别输出的各光束在与慢轴方向交叉的面内按每束光束聚光，并且在该面内将各光束的光轴按每束光束进行偏向，成像光学系统以N个光束在规定位置上相互重叠的方式将各光束偏向，并且在成像光学系统与规定位置之间产生各光束的聚光点。
[0014]在该激光装置中，从N个半导体激光阵列堆栈射出的光束的光轴通过棱镜光学系统而被偏移，光束彼此的间隔缩小。此处，将光束的光轴偏移，例如是指使从棱镜光学系统射出的光束的光轴相对于向棱镜光学系统入射的光束的光轴大致平行并且向与该光轴交叉的方向移动。通过设置这样的棱镜光学系统，不需要使多个半导体激光阵列堆栈彼此相邻，就能够充分地进行冷却，还能够避免冷却装置的大型化。
[0015]此外，在该激光装置中，成像光学系统以在成像光学系统与规定位置之间产生各光束的聚光点的方式使各光束按每束光束聚光。由此，能够提高规定位置上的激光量的均匀性，例如能够对设置在规定位置的照射对象物赋予均匀的光强度的激光光束。再有，在该激光装置中，成像光学系统以使均匀的N个激光光束在规定位置上相互重叠的方式按每束光束进行偏向。由此，在规定位置上均匀地扩散的N个激光光束相互重叠，因此即使在任意的半导体激光阵列堆栈的一部分发生劣化并且该影响在一个激光光束产生，也能够利用其它激光光束保持光量的均匀性。
[0016]此外，激光装置也可以为如下方式:成像光学系统包括使从N个半导体激光阵列堆栈分别输出的各光束按每束光束聚光的N个成像透镜和使各光束的光轴按每束光束进行偏向的N个偏向光学元件。由此，能够实现上述的成像光学系统。
[0017]此外，激光装置也可以为如下方式:N个半导体激光阵列堆栈在层叠方向上排列而配置，棱镜光学系统使光束的光轴向层叠方向偏移。由这样的结构，能够在半导体激光阵列堆栈的层叠方向上空出适度的间隔并且配置N个半导体激光阵列堆栈。
[0018]此外，激光装置也可以为如下方式:包含一个或者多个半导体激光阵列堆栈的第一组和包含一个或者多个半导体激光阵列堆栈的第二组在规定方向上排列而配置，棱镜光学系统以使得从包含于第一组的半导体激光阵列堆栈射出的光束与从包含于第二组的半导体激光阵列堆桟射出的光束的间隔缩小的方式使该光束的光轴向规定方向偏移。
[0019]发明的效果
[0020]根据本发明的一个方面所涉及的激光装置，不需要使多个半导体激光阵列堆栈彼此相邻，即使在半导体激光阵列堆栈的一部分发生劣化的情况下也能够保持照射对象物的激光量的均匀性。
【附图说明】
[0021]图1是表示第一实施方式所涉及的激光装置的结构的平面图。
[0022]图2是表示激光装置所具备的半导体激光阵列堆栈的结构的立体图。
[0023]图3是表示第二实施方式所涉及的激光装置的结构的平面图。
[0024]图4是从Y轴方向看图3所示的激光装置时的侧面图。
[0025]图5是表示图3所示的激光装置的结构的立体图。
[0026]图6是表示第三实施方式所涉及的激光装置的结构的平面图。
[0027]图7是从Y轴方向看图6所示的激光装置时的侧面图。
[0028]图8是表示图6所示的激光装置的结构的立体图。
[0029]图9是表示专利文献1中公开的聚光装置的结构的立体图。
【具体实施方式】
[0030]以下，参照附图，对本发明的一个方面所涉及的激光装置的实施方式进行详细的说明。另外，在图面的说明中，对相同的要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。
[0031](第一实施方式)
[0032]图1是表示第一实施方式所涉及的激光装置1A的结构的平面图。此外，图2是表示激光装置1A所具备的半导体激光阵列堆栈LSi?LSN的结构的立体图。另外，为了容易理解，在图1和图2中表示XYZ直角坐标系。
[0033]如图1所示，本实施方式的激光装置1A包括N个(N为2以上的整数。在图中例示N = 4的情况)半导体激光阵列堆栈IA?LS 棱镜光学系统10A。半导体激光阵列堆栈ΙΑ?LS N在Y轴方向上相互空出间隔地排列配置。棱镜光学系统10A具有与这些半导体激光阵列堆栈IA?LS N—对一对应地设置的N个第一棱镜PA:?PA N和第二棱镜PB:?PBK(其中，K = N/2)。第一棱镜？六1?？六0口第二棱镜？81?？81(也分别在￥轴方向上排列配置。
[0034]如图2所示，半导体激光阵列堆栈LSi?LSN具有多个半导体激光阵列12。这些半导体激光阵列12分别具有在规定方向(在本实施方式中为X轴方向)上排列的两个以上的发光区域14，从这些发光区域14分别向某个光射出方向(在本实施方式中为Z轴方向)射出激光La。激光La的快轴方向沿着Y轴方向，慢轴方向沿着X轴方向。多个半导体激光阵列12使光射出方向一致地在与上述规定方向(X轴方向)和光射出方向(Z轴方向)交叉的层叠方向(在本实施方式中为Y轴方向)上层叠。半导体激光阵列堆桟ΙΑ?LS (^将从多个半导体激光阵列12射出的这些激光La作为一个光束而分别输出。
[0035]再次参照图1，从第η个(η为1以上N以下的整数)半导体激光阵列堆栈1^?输出的激光光束Ln通过准直透镜堆栈16。准直透镜堆栈16是本实施方式中的第一准直部，与各半导体