激光模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能够高效地射出光的激光模块。
【背景技术】
[0002] 光纤激光装置能够得到聚光性优越、功率密度高的较小的光束光斑，而且能够非 接触加工，从而在激光加工领域、医疗领域等各种领域中使用。特别是在加工领域、医疗领 域中使用的光纤激光装置中，能够实现高输出化。
[0003] 伴随着这样的光纤激光装置的高输出化，优选从用于光纤激光装置的激励光源也 能够射出功率大的光。一般激励光源构成为，从半导体激光元件射出的光入射至光纤，并从 该光纤将光射出。而且，为了从激励光源将功率大的光射出，将从多个半导体激光元件射出 的光聚集，并入射至光纤。
[0004] 下述专利文献1记载有能够用于这样的激励光源的激光模块。在专利文献1记载 的激光模块中，从多个半导体激光元件分别射出的激光成为相互平行的光，其后，利用一个 聚光透镜在光纤的端面聚光，并入射至光纤。
[0005] 专利文献1:日本特开2011-243717号公报
[0006] 在专利文献1记载的激光模块中，可以考虑增加半导体激光元件的数量，如上述 那样入射至光纤，由此使强度更强的光从光纤射出。但是在该情况下，半导体激光元件多个 并列，因此存在从在端处并列的半导体激光元件射出的光的入射角过大，而超过光纤的纤 芯的数值孔径（NAmumerical aperture)的情况。因此，在该激光模块中，存在从多个半导 体激光元件射出的光中，一部分光泄漏而无法在光纤中传播的问题。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的目的在于，提供能够将从多个半导体激光元件射出的光高效地射 出的激光模块。
[0008] 本发明者为了解决上述课题，为了不使入射至光纤的光超过纤芯的数值孔径而进 行了深入研宄。其结果，通常的光纤纤芯的光的入射面相对于光纤的轴线垂直，因此限定了 光相对于光纤的轴线的入射角度，着眼于该情况，促成了本发明。
[0009] 即，本发明的激光模块的特征在于，具备：多个激光元件；以及光纤，其具有供从 上述多个激光元件射出的光入射的纤芯，上述纤芯的光的入射面具有供从至少一个激光元 件射出的光入射的相互不平行的多个平面，从上述多个平面中的相对于上述光纤的轴线倾 斜的倾斜面向上述纤芯入射的光，从以下区域传播：即，该区域为：在沿着上述光纤的长边 方向的剖面观察的情况下，穿过向上述倾斜面入射的上述光的入射点且与上述轴线平行的 线与上述倾斜面形成锐角而包围的区域。
[0010] 入射面具有相互不平行的多个平面，因此入射面的至少一个平面成为相对于光纤 的轴线倾斜的倾斜面。向该倾斜面入射的光从上述的区域入射，由此与从相同的方向到达 相对于该轴线垂直的平面而入射至纤芯的光相比，入射后的行进方向更靠近光纤的轴线的 状态传播。因此，即使是在从相对于光纤的轴线垂直的面入射至纤芯的情况下超过了纤芯 的数值孔径的光，通过如上述那样从倾斜面入射至纤芯，能够抑制超过纤芯的数值孔径的 情况。因此能够抑制从多个半导体激光元件射出的光从光纤泄漏的情况，从而能够将光高 效地射出。
[0011] 此外，在纤芯的入射面具有多个倾斜面的情况下，能够抑制从各个倾斜面向纤芯 入射的各个光向包层泄露。这样通过将抑制了向包层泄露的光聚集多个，与仅使光入射至 与光纤的轴线垂直的入射面的情况相比，能够使作为入射至纤芯的光整体而强度更强的光 传播。
[0012] 另外，在纤芯的入射面仅具有一个倾斜面的情况下，在多个平面中，其他平面成为 与光纤垂直的垂直面。与以往的激光模块中的入射至光纤的光相同，能够使光从该垂直面 入射至纤芯。另一方面，抑制从倾斜面入射的光如上述那样向包层泄露。因此，与仅使光入 射至与光纤的轴线垂直的入射面的情况相比，能够使作为入射至纤芯的光整体强度更强的 光传播。
[0013] 另外，优选在沿着上述光纤的长边方向的剖面观察的情况下，将上述倾斜面与上 述轴线所成的锐角的大小设为Θ tapOT，将上述锐角的同位角即上述光轴与上述轴线所成的 角的大小设为Slight，将从上述倾斜面向上述纤芯入射的光相对于上述光轴的张角设为 Sangle的情况下，满足：
[0014] Θ light+ 9 9 taper?
[0015] 通过使光的光轴与光纤的轴线所成的角的大小Θ light与光相对于光轴的张角 Sangle相加的值，比倾斜面与光纤的轴线所成的角的大小Θ tape/j、，从而在从倾斜面入射至 纤芯的光中的至少在光轴上的光部分以及比光轴更靠倾斜面侧的光部分不会被其他平面 遮挡而到达倾斜面并入射至纤芯。因此，能够更高效地将光入射至光纤。
[0016] 另外，优选在沿着上述光纤的长边方向的剖面观察的情况下，将使光从与上述轴 线垂直的面向上述纤芯入射时光不从上述纤芯泄漏的光的最大的入射角度设为θ M的情 况下，满足：
[0017] ΘΝΑ< Θ taper〇
[0018] 倾斜面与光纤的轴线所成的角的大小Θ _^比光从与光纤的轴线垂直的面向纤芯 入射时光不从纤芯泄漏的光的最大的入射角亦即θΝΑ大，由此能够将在从相对于光纤的轴 线垂直的入射面向纤芯入射的情况下超过了纤芯的数值孔径的光可靠地传播至倾斜面。
[0019] 另外，优选在将上述光纤的上述纤芯的折射率设为，将上述光纤的包层的折 射率设为^lad的情况下，同时满足：
【主权项】
1. 一种激光模块，其特征在于， 具备： 多个激光元件；以及 光纤，其具有供从所述多个激光元件射出的光入射的纤芯， 所述纤芯的光的入射面具有供从至少一个激光元件射出的光入射的相互不平行的多 个平面， 从所述多个平面中的相对于所述光纤的轴线倾斜的倾斜面向所述纤芯入射的光，从以 下区域传播，即，该区域为：在沿着所述光纤的长边方向的剖面观察的情况下，穿过向所述 倾斜面入射的所述光的入射点且与所述轴线平行的线与所述倾斜面形成锐角而包围的区 域。
2. 根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于， 在沿着所述光纤的长边方向的剖面观察的情况下，将所述倾斜面与所述轴线所成的 锐角的大小设为Θ tap"，将所述锐角的同位角即所述光轴与所述轴线所成的角的大小设为 θlight，将从所述倾斜面向所述纤芯入射的光相对于所述光轴的张角设为θangle的情况下， 满足： 9 light+ 9 angle < 9 taper?
3. 根据权利要求2所述的激光模块，其特征在于， 在沿着所述光纤的长边方向的剖面观察的情况下，将使光从与所述轴线垂直的面向所 述纤芯入射时光不从所述纤芯泄漏的光的最大的入射角度设为ΘΝΑ的情况下，满足： ? NA*^ ? taper0
4. 根据权利要求2或3所述的激光模块，其特征在于， 在将所述光纤的所述纤芯的折射率设为n。^，将所述光纤的包层的折射率设为Ilcdad的 情况下，同时满足：
5. 根据权利要求4所述的激光模块，其特征在于， 从各所述平面入射至所述纤芯的光的各个光轴与所述轴线平行。
6. 根据权利要求1~5中任一项所述的激光模块，其特征在于， 对于从各所述平面向所述纤芯入射的各个光而言，从至少两个所述激光元件射出的各 个光通过聚光透镜在各个所述平面上聚光。
7. 根据权利要求6所述的激光模块，其特征在于， 在由所述聚光透镜聚光之前的各个光成为准直光， 各个所述准直光相互平行。
8. 根据权利要求1~7中任一项所述的激光模块，其特征在于， 所述多个平面中的一个平面是相对于所述轴线垂直的垂直面。
9. 根据权利要求1~8中任一项所述的激光模块，其特征在于， 所述多个平面中的至少两个平面分别是所述倾斜面，一个倾斜面与使另外的一个倾斜 面以所述轴线为基准旋转而得的面一致。
10. 根据权利要求1~9中任一项所述的激光模块，其特征在于， 所述平面是具有长边方向及短边方向的形状的平面，从所述激光元件射出的光以使慢 轴方向与所述平面的所述长边方向一致的方式从所述平面向所述纤芯入射。
【专利摘要】本发明提供一种激光模块(1)，其具备：多个激光元件(21)；以及光纤(10)，其具有供从多个激光元件(21)射出的光入射的纤芯(15)，纤芯(15)的光的入射面具有供从至少一个激光元件(21)射出的光入射的相互不平行的多个平面(15a～15c)，从多个平面(15a～15c)中的相对于光纤(10)的轴线CA倾斜的倾斜面(15b、15c)入射至纤芯(10)的光，从以下区域传播：在沿着光纤(10)的长边方向剖开的剖面观察的情况下，穿过向倾斜面(15b、15c)入射的光的入射点且与轴线CA平行的线与倾斜面(15b、15c)形成锐角而包围的区域。
【IPC分类】G02B27-09, G02B6-42, G02B27-10, G02B6-02
【公开号】CN104737049
【申请号】CN201380054089
【发明人】阪本真一
【申请人】株式会社藤仓
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年10月4日
【公告号】EP2910990A1, WO2014061474A1