JP2015173194A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ビーム品質を向上可能な半導体レーザ装置を提供する
【解決手段】 半導体レーザ装置１は、スロー軸方向の拡がり角がθ_Ｓ（＞４°）であるレーザ光ＬＢ１を出射する活性層２がスロー軸方向に沿って並設されてなる半導体レーザアレイ３と、スロー軸方向の一方の側に進行する第１の部分光ＬＢ３を、反射面７で反射し活性層２に帰還させる平面反射ミラー６と、スロー軸方向の他方の側に進行する第２の部分光ＬＢ５の複数のモード光のうちの一部のモード光を、反射面９で反射し活性層２に帰還させる平面反射ミラー８と、を備え、平面反射ミラー６は、ＹＺ平面に対して反射面７が２°以上且つ（θ_Ｓ／２）未満の角度をなすように配置され、平面反射ミラー８は、ＹＺ平面に対して反射面９が（−θ_Ｓ／２）よりも大きく且つ−２°以下の角度をなすように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部共振器型の半導体レーザ装置に関する。

従来、外部共振器型の半導体レーザ装置として、例えば特許文献１に示されるように、複数の活性層がスロー軸方向に並設された半導体レーザアレイと、各活性層から出射されたレーザ光をスロー軸方向と直交する面内でコリメートするコリメートレンズと、コリメートレンズから出射されたレーザ光のうちのスロー軸方向の一方の側に進行する部分光を反射し各活性層に帰還させる第１の光学素子と、コリメートレンズから出射されたレーザ光のうちのスロー軸方向の他方の側に進行する部分光を反射し各活性層に帰還させる第２の光学素子と、を備えたものが知られている。

特開２００７−２０７８８６号公報

上述した特許文献１記載の半導体レーザ装置では、第１の光学素子の反射面を各活性層の光軸に直交する面から数°傾けて配置することで、半導体レーザアレイから出射されるレーザ光のスロー軸方向の拡がり角を小さくすることが図られている。また、特許文献１記載の半導体レーザ装置では、第１及び第２の光学素子として、特定波長のレーザ光を反射する波長選択素子を用いることにより、半導体レーザアレイから出射されるレーザ光のスペクトル幅を小さくすることが図られている。

このように、上述したような半導体レーザ装置においては、例えばスロー軸方向の広がり角を小さくしたり、スペクトル幅を小さくしたりするなど、ビーム品質の向上が求められている。

本発明は、ビーム品質を向上可能な半導体レーザ装置を提供することを目的とする。

本発明の半導体レーザ装置は、スロー軸方向の拡がり角がθ_Ｓ（＞４°）であるレーザ光を出射する複数の活性層がスロー軸方向に沿って並設されてなる半導体レーザアレイと、活性層のそれぞれから出射されたレーザ光を、スロー軸方向と直交する面内でコリメートするコリメートレンズと、コリメートレンズから出射されたレーザ光のそれぞれのスロー軸方向の一方の側に進行する第１の部分光を、第１の反射面で反射し、コリメートレンズを介して活性層のそれぞれに帰還させる第１の光学素子と、コリメートレンズから出射されたレーザ光のそれぞれのスロー軸方向の他方の側に進行する第２の部分光の複数のモード光のうちの一部のモード光を、第２の反射面で反射し、コリメートレンズを介して活性層のそれぞれに帰還させる第２の光学素子と、を備え、第１の光学素子は、活性層の光軸方向と直交する面に対して第１の反射面が２°以上且つ（θ_Ｓ／２）未満の角度をなすように配置され、第２の光学素子は、活性層の光軸方向と直交する面に対して第２の反射面が（−θ_Ｓ／２）よりも大きく且つ−２°以下の角度をなすように配置されていることを特徴とする。

この半導体レーザ装置によれば、第１の部分光は、第１の光学素子における第１の反射面で反射され、コリメートレンズを介して各活性層に帰還させられる。また、第２の部分光の一部は、第２の光学素子における第２の反射面で反射され、コリメートレンズを介して各活性層に帰還させられる。これにより、レーザ光は、第１の光学素子と第２の光学素子とを往復しながら活性層で増幅されることになる。このとき、第１の反射面が２°以上且つ（θ_Ｓ／２）未満の角度をなすとともに、第２の反射面が（−θ_Ｓ／２）よりも大きく且つ−２°以下の角度をなしているため、増幅されたレーザ光のスロー軸方向の拡がり角を小さくすることが可能となる。さらに、第２の反射面では、第２の部分光の複数モード光のうちの一部のモード光が反射されるので、当該一部のモード光が選択的に増幅される。これにより、レーザ光のスロー軸方向の拡がり角をさらに小さくすることができる。このように、この半導体レーザ装置によれば、ビーム品質を向上させることができる。

また、本発明の半導体レーザ装置では、第１の光学素子は、第１の部分光のうち特定波長の光を、第１の反射面で選択的に反射してコリメートレンズを介して活性層のそれぞれに帰還させる波長選択素子であってもよい。これにより、特定波長のレーザ光が活性層で増幅されながら、少なくとも第１の光学素子と活性層との間を往復することになる。したがって、外部に出力されるレーザ光のスペクトル幅を狭くすることができる。

本発明の半導体レーザ装置では、第２の光学素子は、第２の部分光の複数のモード光のうちの０次モード光を第２の反射面で反射してコリメートレンズを介して活性層のそれぞれに帰還させるように、０次モード光の光路上に配置されていてもよい。これにより、０次モード光を効率的に増幅させることができる。

本発明によれば、ビーム品質を向上可能な半導体レーザ装置を提供することができる。

一実施形態に係る半導体レーザ装置を模式的に示した斜視図である。 図１に示された半導体レーザ装置におけるレーザアレイの正面図である。 （ａ）は図１に示された半導体レーザ装置の部分平面図である。（ｂ）は同部分側面図である。 図１に示された半導体レーザ装置の平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１に示された半導体レーザ装置の各所におけるビームプロファイルを示す図である。 図１に示された半導体レーザ装置の変形例を模式的に示した斜視図である。 半導体レーザスタックを模式的に示した斜視図である。

以下、本発明に係る半導体レーザ装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。便宜上、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。各図の寸法比は説明のために誇張している部分があり、必ずしも実際の寸法比とは一致しない。なお、以下の図面には、直交座標系Ｃが示されている。

図１及び図２に示されるように、半導体レーザ装置１は、Ｘ軸方向を光軸方向とし、Ｙ軸方向をスロー軸方向とし、且つＺ軸方向をファースト軸方向とする複数の活性層２が、スロー軸方向に沿って並設されてなる半導体レーザアレイ３を備えている。半導体レーザアレイ３は、スロー軸方向に細長い直方体形状をなし、スロー軸方向に所定の長さＬ１（例えば約１０ｍｍ）を有している。活性層２は、スロー軸方向に沿って所定のピッチｄ（例えば約２００μｍ〜５００μｍ）で配列されている。活性層２は、スロー軸方向に所定の幅Ｌ２（例えば約１００μｍ〜２００μｍ）、ファースト軸方向に所定の厚さＬ３（例えば約１μｍ）を有している。

図３に示されるように、各活性層２の前端面２ａは、半導体レーザアレイ３の前端面３ａに達している。各活性層２の前端面２ａには、反射低減膜（ＡＲ（Anti Reflection）膜）が形成されている。一方、各活性層２の後端面２ｂは、半導体レーザアレイ３の後端面３ｂに達している。各活性層２の後端面２ｂには、高反射膜（ＨＲ（High Reflection）膜）が形成されている。

各活性層２の前端面２ａから前方に出射されたレーザ光ＬＢ１は、活性層２の光軸Ｏを中心として、スロー軸方向にθ_Ｓ、ファースト軸方向にθ_Ｆの拡がり角を有している。スロー軸方向の拡がり角θ_Ｓは、例えば４°よりも大きい（一例として８°〜１０°）。ファースト軸方向の拡がり角θ_Ｆは、例えば３０°〜４０°である。このように、各活性層２から出射されたレーザ光においては、ファースト軸方向の拡がり角θ_Ｆが相対的に大きいことから、ファースト軸方向の拡がり角θ_Ｆを抑えるために、半導体レーザアレイ３の前方にコリメートレンズ５が配置されている。

コリメートレンズ５は、例えば、スロー軸方向に細長い形状をなすシリンドリカルレンズである。コリメートレンズ５は、例えば、活性層２の光軸方向に約０．４ｍｍの長さ、スロー軸方向に約１２ｍｍの長さ、ファースト軸方向に約０．６ｍｍの長さを有している。コリメートレンズ５は、ファースト軸方向と直交する面（すなわち、ＸＹ平面）内では屈折作用を有していないが、スロー軸方向と直交する面（すなわち、ＺＸ平面）内では屈折作用を有している。つまり、コリメートレンズ５は、半導体レーザアレイ３の各活性層２から出射されたレーザ光ＬＢ１をスロー軸方向と直交する面内で屈折させて、ファースト軸方向に平行化されたレーザ光ＬＢ２を出射する。

図４に示されるように、コリメートレンズ５の前方側には、光軸Ｏに対して、スロー軸方向の一方の側（実施形態ではレーザ光の出射方向に向かって左側）に平面反射ミラー（第１の光学素子）６が配置されている。平面反射ミラー６は、コリメートレンズ５から出射されたレーザ光ＬＢ２のそれぞれのスロー軸方向の一方の側に進行する第１の部分光ＬＢ３を、反射面（第１の反射面）７で反射し、レーザ光ＬＢ４としてコリメートレンズ５を介して活性層２のそれぞれに帰還させる。

第１の部分光ＬＢ３は、レーザ光ＬＢ２の全体のうち、半導体レーザアレイ３におけるスロー軸方向の最も一方の端部側に配置された活性層２からスロー軸方向の一方の側に進行するレーザ光ＬＢ３１と、半導体レーザアレイ３におけるスロー軸方向の最も他方の端部側に配置された活性層２からスロー軸方向の一方の側に進行するレーザ光ＬＢ３２との間の領域を進行するレーザ光である。

より具体的には、例えば、レーザ光ＬＢ２のスロー軸方向の拡がり角θ_Ｓを８°〜１０°とすると、レーザ光ＬＢ３１，ＬＢ３２は、それぞれ、活性層２の光軸に対してスロー軸方向の一方の側に４°〜５°傾いて進行する。第１の部分光ＬＢ３は、そのようなレーザ光ＬＢ３１，ＬＢ３２に対応する一対の平行線で規定される範囲内を進行するレーザ光である。したがって、第１の部分光ＬＢ３は、所定の幅Ｗ１をもって進行する。第１の部分光ＬＢ３の幅Ｗ１は、半導体レーザアレイ３におけるスロー軸方向の最も一方の端部側に配置された活性層２と最も他方の端部側に配置された活性層２との間のピッチに相当する。

平面反射ミラー６の反射面７は、第１の部分光ＬＢ３を９０％以上の反射率で反射する性質を有する。また、平面反射ミラー６における反射面７の幅は、第１の部分光ＬＢ３の幅Ｗ１よりも大きく、例えば約１２ｍｍとなっている。

平面反射ミラー６は、反射面７のスロー軸方向の中心から半導体レーザアレイ３の前端面３ａ（活性層２の前端面２ａ）までの距離Ｓ１が下記式（１）を充足するように配置される。これにより平面反射ミラー６の反射面７と各活性層２の前端面２ａとの間でタルボット共振器が構成される。
Ｓ１＝（１／４）Ｚｔ、（１／２）Ｚｔ、Ｚｔ、．．． ・・・（１）
ここで、Ｚｔはタルボット距離であり、下記式（２）で表わされる。
Ｚｔ＝２ｄ^２／λ ・・・（２）
ここで、λは半導体レーザアレイ３から出射されるレーザ光ＬＢ１の中心波長であり、ｄは前述した半導体レーザアレイ３における活性層２のピッチｄである。本実施形態では、例えば、中心波長λを約９２７ｎｍとし、ピッチｄを約５００μｍとしたとき、Ｓ１＝（１／４）Ｚｔ≒１３５ｍｍの位置に反射面７が配置される。

また、コリメートレンズ５の前方側には、光軸Ｏに対して、スロー軸方向の他方の側（実施形態ではレーザ光の出射方向に向かって右側）に平面反射ミラー（第２の光学素子）８が配置されている。平面反射ミラー８は、コリメートレンズ５から出射されたレーザ光ＬＢ２のそれぞれのスロー軸方向の他方の側に進行する第２の部分光ＬＢ５の一部を、反射面（第２の反射面）９で反射し、コリメートレンズ５を介して活性層２のそれぞれに帰還させる。

第２の部分光ＬＢ５は、レーザ光ＬＢ２の全体のうち、半導体レーザアレイ３におけるスロー軸方向の一方の端部に配置された活性層２からスロー軸方向の他方の側に進行するレーザ光ＬＢ５１と、半導体レーザアレイ３におけるスロー軸方向の他方の端部に配置された活性層２からスロー軸方向の他方の側に進行するレーザ光ＬＢ５２との間の領域を進行するレーザ光である。

より具体的には、例えば、レーザ光ＬＢ２のスロー軸方向の拡がり角θ_Ｓを８°〜１０°とすると、レーザ光ＬＢ５１，ＬＢ５２は、それぞれ、活性層２の光軸に対してスロー軸方向の他方の側に４°〜５°傾いて進行する。第２の部分光ＬＢ５は、そのようなレーザ光ＬＢ５１，ＬＢ５２に対応する一対の平行線で規定される範囲内を進行するレーザ光である。したがって、第２の部分光ＬＢ５は、所定の幅Ｗ２をもって進行する。第２の部分光ＬＢ５の幅Ｗ２は、半導体レーザアレイ３におけるスロー軸方向の最も一方の端部側に配置された活性層２と最も他方の端部側に配置された活性層２との間のピッチに相当する。

平面反射ミラー８の反射面９は、第２の部分光ＬＢ５の幅Ｗ２よりも狭い幅となるように形成されている。したがって、反射面９は、第２の部分光ＬＢ５のうちの一部のみを反射する。本実施形態では、平面反射ミラー８の反射面９は、例えば約５００μｍの幅を有し、第２の部分光ＬＢ５の幅方向の略中央に配置されている。これにより、平面反射ミラー８の反射面９は、第２の部分光ＬＢ５の幅方向の中央部分の光のみを反射できる。平面反射ミラー８の反射面９は、照射された光を１０％〜３０％程度の反射率で反射し、残りを外部に透過する性質を有する。

平面反射ミラー８は、反射面９のスロー軸方向の中心から半導体レーザアレイ３の前端面３ａ（活性層２の前端面２ａ）までの距離Ｓ２が下記式（３）を充足するように配置される。これにより平面反射ミラー８の反射面９と各活性層２の前端面２ａとの間でタルボット共振器が構成される。
Ｓ２≧（１／４）Ｚｔ ・・・（３）
本実施形態において、反射面９が配置される距離Ｓ２は、半導体レーザアレイ３の前端面３ａ（活性層２の前端面２ａ）から約１３５ｍｍであり、平面反射ミラー６と同距離となっている。

平面反射ミラー６は、活性層２の光軸方向と直交する面（すなわち、ＹＺ平面）に対して反射面７が（ファースト軸方向を回転軸として）角度θ_１をなすように配置されている。また、平面反射ミラー８は、活性層２の光軸方向と直交する面に対して反射面７が（ファースト軸方向を回転軸として）角度θ_２をなすように配置されている。ここで、角度θ_１は２°以上且つ（θ_Ｓ／２）未満となっており、角度θ_２は（−θ_Ｓ／２）よりも大きく且つ−２°以下となっている。より具体的には、例えば、拡がり角θ_Ｓを１０°とすると、角度θ_１は２°以上且つ５°未満となり、角度θ_２は−５°よりも大きく且つ−２°以下となる。一例として、角度θ_１は２°以上３°以下であり、角度θ_２は−３°以上−２°以下である。なお、角度θ_１の絶対値と角度θ_２の絶対値とは、互いに等しくすることができる。

以上のように構成された半導体レーザ装置１の動作について説明する。

まず、半導体レーザアレイ３の各活性層２から前方にレーザ光ＬＢ１が出射される。このレーザ光ＬＢ１は、例えば、活性層２の光軸を中心として、スロー軸方向に８°〜１０°程度の拡がり角θ_Ｓを有しており、ファースト軸方向に３０°〜４０°程度の拡がり角θ_Ｆを有している。各活性層２から出射されたレーザ光ＬＢ１は、コリメートレンズ５に入射して、スロー軸方向と直交する面内で平行化される。これにより、スロー軸方向の拡がり角θ_Ｓが８°〜１０°であり、且つファースト軸方向の拡がり角θ_Ｆが略０°であるレーザ光ＬＢ２がコリメートレンズ５から前方に出射されることになる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、半導体レーザ装置１の各所におけるレーザ光のビームプロファイルを表したものであり、横軸がレーザ光のスロー軸方向における中心からの距離を示し、縦軸がレーザ光の強度を示している。図５（ａ）に示されるように、レーザ光ＬＢ２のビームプロファイルは、顕著なピークが現れないなだらかな形状となっている。このときのレーザ光ＬＢ２のスロー軸方向の拡がり角は、上述したとおり、例えば８°〜１０°である。なお、レーザ光ＬＢ２のスペクトル幅は数ｎｍ程度となっている。

図４に示されるように、コリメートレンズ５から出射された各レーザ光ＬＢ２のうちのスロー軸方向の一方の側に進行して平面反射ミラー６の反射面７に略垂直に入射した第１の部分光ＬＢ３は、反射面７で略正反対向きに反射される。そして、反射面７で反射されたレーザ光ＬＢ４は活性層２から反射面７に至った光路を逆向きに進行して、各活性層２に帰還させられる。これにより、各活性層２に帰還させられたレーザ光ＬＢ４は、活性層２で増幅されて、活性層２から前方に再び出射されることになる。このように、各活性層２から出射されたレーザ光ＬＢ１の一部が活性層２で増幅されながら、平面反射ミラー６と活性層２との間を往復する。このとき、反射面７と半導体レーザアレイ３の活性層２とが上記のような関係になっているため、レーザ光ＬＢ４は、スロー軸方向の拡がり角が小さくなる。

図５（ｂ）に示されるように、平面反射ミラー６と活性層２との間を往復したレーザ光ＬＢ４のビームプロファイルは、中心部分から外側に向かって強度が低くなるような複数のピークを有している。レーザ光ＬＢ４のスロー軸方向の中心部分のピークＰ０は、０次モード光Ｍ０に起因したピークであり、そのピークＰ０の両側のピークＰ１は、１次モード光に起因したピークである。また、ピークＰ１の外側には２次モード光に起因した一対のピークＰ２が現れている。そして、ピークＰ２の外側には顕著なピークが表れておらず、速やかに減衰している。このようなビームプロファイルを有するレーザ光ＬＢ４のスロー軸方向の拡がり角は、レーザ光ＬＢ１のスロー軸方向の拡がり角に比べて小さくなっており、例えば約１°程度である。

図４に示されるように、平面反射ミラー６と活性層２との間を往復して増幅されたレーザ光ＬＢ４のうちの一部は、第２の部分光ＬＢ５として、スロー軸方向の他方の側に進行する。平面反射ミラー８が配置されている位置は、第２の部分光ＬＢ５の光路の幅方向の略中央であり、０次モード光Ｍ０の光路上となっている。そのため、第２の部分光ＬＢ５の複数モードのうち、主に０次モード光Ｍ０が、反射面９に略垂直に入射して略正反対向きに反射され、各活性層２に帰還させられる。これにより、各活性層２に帰還させられた第２の部分光ＬＢ５は、０次モード光Ｍ０を中心として、各活性層２で増幅されて、活性層２から前方に再び出射されることになる。

これにより、非常に高いコヒーレント性の第２の部分光ＬＢ５が得られることになる。そして、第２の部分光ＬＢ５のうち平面反射ミラー８で反射されなかったレーザ光ＬＢ６が外部に出力される。図５（ｃ）に示されるように、外部に出力されるレーザ光ＬＢ６のビームプロファイルでは、０次モード光Ｍ０に起因した中心部分のピークＰ０が選択的に増幅される結果、そのピークＰ０の強度と１次モード光に起因したピークＰ１の強度との差が大きくなっている。また、２次モード光に起因したピーク（図５（ｂ）のピークＰ２）が現れておらず、ピークＰ１の外側において速やかに減衰している。このようなビームプロファイルを有するレーザ光ＬＢ６の拡がり角は、平面反射ミラー６と活性層２との間を往復したレーザ光ＬＢ４（すなわち、平面反射ミラー６と活性層２との間を往復した後に初めて反射面９に到達する第２の部分光ＬＢ５）のスロー軸方向の拡がり角よりもさらに小さくなっており、例えば約０．３°以下である。

以上説明したように、半導体レーザ装置１では、第１の部分光ＬＢ３は、平面反射ミラー６における反射面７で反射され、コリメートレンズ５を介して各活性層２に帰還させられる。また、第２の部分光ＬＢ５の一部は、平面反射ミラー８における反射面９で反射され、コリメートレンズ５を介して各活性層２に帰還させられる。これにより、レーザ光は、平面反射ミラー６と平面反射ミラー８とを往復しながら活性層２で増幅されることになる。

このとき、反射面７が２°以上且つ（θ_Ｓ／２）未満の角度をなすとともに、平面反射ミラー８が（−θ_Ｓ／２）よりも大きく且つ−２°以下の角度をなしているため、増幅されたレーザ光ＬＢ４及び第２の部分光ＬＢ５のスロー軸方向の拡がり角を小さくすることが可能となる。さらに、反射面９では、第２の部分光ＬＢ５の複数モード光のうち、主に０次モード光Ｍ０が反射されるので、０次モード光Ｍ０が選択的に増幅される。これにより、レーザ光ＬＢ６のスロー軸方向の拡がり角をさらに小さくすることができる（すなわち、非常に高いコヒーレント性のビームが得られる）。このように、この半導体レーザ装置１によれば、ビーム品質を向上させることができる。

また、半導体レーザ装置１では、平面反射ミラー８が、主に０次モード光Ｍ０を反射面９で反射するように、０次モード光Ｍ０の光路上（第２の部分光ＬＢ５の光路の幅方向の略中心）に配置されているので、０次モード光Ｍ０を効率的に増幅させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、コリメートレンズ５から出射されたレーザ光ＬＢ２のスロー軸方向の一方の側に進行する第１の部分光ＬＢ３を平面反射ミラー６の反射面７で反射させる例を示したが、これに限定されない。図６に示されるように、平面反射ミラー６に代えて、第１の部分光ＬＢ３のうち特定波長のレーザ光ＬＢ１４を、反射面（第１の反射面）１７で選択的に反射し、コリメートレンズ５を介して各活性層２に帰還させる波長選択素子（第１の光学素子）１６を用いてもよい。

例えば、波長選択素子１６は、特定波長（例えばレーザ光ＬＢ１４の中心波長（例えば９２７ｎｍ程度））のレーザ光を高い反射率（例えば、９０％以上の反射率）でブラッグ反射し、それ以外の波長のレーザ光を殆ど反射しないという特性を有している。このような波長選択素子として、ＰＤ−ＬＤ Ｉｎｃ．製のＬｕｘｘＭａｓｔｅｒ^ＴＭ（Volume Bragg Grating）が知られている。

この場合、特定波長のレーザ光ＬＢ１４が活性層２で増幅されながら、波長選択素子１６と活性層２との間を往復することになる。これにより、スロー軸方向の他方側に進行するレーザ光ＬＢ１５のスペクトル幅も狭くなる。したがって、外部に出力されるレーザ光Ｌ１６のコヒーレント性を高めるとともに、レーザ光Ｌ１６のスペクトル幅を狭くすることが可能となる。

また、波長選択素子１６として、反射型回折格子を用いてもよい。反射型回折格子は、表面に反射膜が形成されたガラス基板上に、断面鋸歯状の平行な溝が多数形成されて構成されるものである。反射型回折格子は、入射されるレーザ光ＬＢ１４に対する角度を微調整することで、レーザ光ＬＢ１４の中心波長を選択的に反射することができる。したがって、外部に出力されるレーザ光Ｌ１６のコヒーレント性を高めるとともに、中心波長の波長成分を選択的に増幅することによってレーザ光Ｌ１６のスペクトル幅を狭くできる。

また、上記実施形態においては、単一の半導体レーザアレイ３を備える例を示したが、これに限定されない。例えば、図７に示されるように、半導体レーザアレイ３に代えて、半導体レーザスタック１３を用いてもよい。半導体レーザスタック１３は、ファースト軸方向に積層される複数の半導体レーザアレイ３を備えるとともに、隣接する半導体レーザアレイ３，３の間に、半導体レーザアレイ３を冷却するためのヒートシンク１４を備えている。

この場合、各半導体レーザアレイ３の前方にコリメートレンズ５を配置するとともに、積層された全ての半導体レーザアレイ３にわたって延在するように平面反射ミラー６（反射面７）及び平面反射ミラー８（反射面９）を構成することができる。このように、半導体レーザアレイ３がスタック状に構成されることで、スロー軸方向の拡がり角が小さいレーザ光ＬＢ６が各積層部分から出力されるため、全体として拡がり角が小さく、光強度が強いレーザ光を得ることができる。

また、コリメートレンズ５から出射されたレーザ光ＬＢ２のスロー軸方向の他方の側に進行する第２の部分光ＬＢ５を平面反射ミラー８の反射面９で反射させる例を示したが、これに限定されない。例えば、平面反射ミラー８に代えて、上述したような機能をもつ波長選択素子を利用してもよい。このように、平面反射ミラー８に代えて、波長選択素子を用いることで、出力されるレーザ光のスペクトル幅を狭くすることができる。

また、上記の各実施形態は、特に矛盾や問題がない限り、互いの構成を流用することができる。例えば、平面反射ミラー６に代えて波長選択素子１６を利用するとともに、平面反射ミラー８に代えて波長選択素子を利用してもよい。また、半導体レーザアレイ３に代えて半導体レーザスタック１３を利用するとともに、平面反射ミラーに代えて波長選択素子を利用してもよい。

また、平面反射ミラー８が、第２の部分光ＬＢ５の複数のモード光のうちの０次モード光を主に反射する例を示したがこれに限定されない。平面反射ミラー８は、第２の部分光ＬＢ５の複数のモード光のうちの一部のモード光を反射面９で反射する構成であればよく、例えば、１次モード光を主に反射してもよいし、０次モード光と１次モード光との両方を反射してもよい。

１…半導体レーザ装置、２…活性層、３…半導体レーザアレイ、５…コリメートレンズ、６…平面反射ミラー（第１の光学素子）、７…反射面（第１の反射面）、８…平面反射ミラー（第２の光学素子）、９…反射面（第２の反射面）、１６…波長選択素子（第１の光学素子）、１７…反射面（第１の反射面）、ＬＢ３…第１の部分光、ＬＢ５…第２の部分光、Ｍ０…０次モード光（一部のモード光）。

Claims (3)

1. スロー軸方向の拡がり角がθ_Ｓ（＞４°）であるレーザ光を出射する複数の活性層が前記スロー軸方向に沿って並設されてなる半導体レーザアレイと、
   前記活性層のそれぞれから出射されたレーザ光を、前記スロー軸方向と直交する面内でコリメートするコリメートレンズと、
   前記コリメートレンズから出射されたレーザ光のそれぞれの前記スロー軸方向の一方の側に進行する第１の部分光を、第１の反射面で反射し、前記コリメートレンズを介して前記活性層のそれぞれに帰還させる第１の光学素子と、
   前記コリメートレンズから出射されたレーザ光のそれぞれの前記スロー軸方向の他方の側に進行する第２の部分光の複数のモード光のうちの一部のモード光を、第２の反射面で反射し、前記コリメートレンズを介して前記活性層のそれぞれに帰還させる第２の光学素子と、を備え、
   前記第１の光学素子は、前記活性層の光軸方向と直交する面に対して前記第１の反射面が２°以上且つ（θ_Ｓ／２）未満の角度をなすように配置され、
   前記第２の光学素子は、前記活性層の光軸方向と直交する面に対して前記第２の反射面が（−θ_Ｓ／２）よりも大きく且つ−２°以下の角度をなすように配置されている、
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記第１の光学素子は、前記第１の部分光のうち特定波長の光を、前記第１の反射面で選択的に反射して前記コリメートレンズを介して前記活性層のそれぞれに帰還させる波長選択素子である、ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 前記第２の光学素子は、前記第２の部分光の複数のモード光のうちの０次モード光を前記第２の反射面で反射して前記コリメートレンズを介して前記活性層のそれぞれに帰還させるように、前記０次モード光の光路上に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザ装置。
   
   

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