DE112021006793T5

DE112021006793T5 - Halbleiterlaservorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Halbleiterlaservorrichtung

Info

Publication number: DE112021006793T5
Application number: DE112021006793.1T
Authority: DE
Inventors: Hideo Yamaguchi; Masaharu Fukakusa
Original assignee: Panasonic Holdings Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2023-11-09
Also published as: US20230333396A1; JPWO2022153707A1; WO2022153707A1

Abstract

Eine Halbleiterlaservorrichtung (1) wird von einer Steuerung (80) gesteuert und enthält eine Mehrzahl an optischen Verstärkern, die jeweils einen Lichtstrahl emittieren, ein Beugungsgitter (50), das den Lichtstrahl von jedem der Mehrzahl an optischen Verstärkern empfängt, und einen Drehspiegel, der drehbar ist und in einem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an optischen Verstärkern und dem Beugungsgitter (50) angeordnet ist. Die Steuerung (80) dreht den Drehspiegel entsprechend einem Strom, der auf die Mehrzahl an optischen Verstärkern angewendet wird, und ein Einfallswinkel des Lichtstrahls auf dem Beugungsgitter (50) ändert sich entsprechend dem angewendeten Strom.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterlaservorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Halbleiterlaservorrichtung.
[Technischer Hintergrund]
Üblicherweise wird eine Vielfalt an Produkten unter Verwendung von Laserlicht verarbeitet, das von einer Halbleiterlaservorrichtung emittiert wird. Es besteht Bedarf an solch einer Halbleiterlaservorrichtung, die Licht mit einer höheren Ausgabeleistung emittiert, um die Verarbeitungsqualität zu erhöhen.
Die in Patentliteratur (PTL) 1 beschriebene Halbleiterlaservorrichtung zielt darauf ab, Emissionslicht einer höheren Ausgabeleistung zu erhalten, indem eine Mehrzahl an Lichtstrahlen, die von entsprechenden Halbleiterlaserelementen unterschiedlicher Emissionswellenlängen emittiert werden, unter Verwendung eines Beugungsgitters kombiniert werden.
[Zitationsl iste]
[Patentliteratur]
Japanische Ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2016-54295
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technische Aufgabe]
In der in PTL 1 beschriebenen Halbleiterlaservorrichtung sind die Einfallswinkel der Lichtstrahlen auf dem Beugungsgitter entsprechend der Wellenlängen dieser Lichtstrahlen eingestellt, um die Effizienz des Kombinierens der Mehrzahl an Lichtstrahlen durch das Beugungsgitter zu optimieren. Jedoch ändert sich die Wellenlänge eines Lichtstrahls, den ein Halbleiterlaserelement emittiert, entsprechend des auf dieses Halbleiterlaserelement angewendeten Stroms. Somit ändert sich, wenn sich der auf ein Halbleiterlaserelement angewendete Strom ändert, auch der optimale Einfallswinkel eines Lichtstrahls auf ein Beugungsgitter. Somit nimmt, wenn sich der auf jedes Halbleiterlaserelement angewendete Strom ändert, die Effizient des Kombinierens einer Mehrzahl an Lichtstrahlen durch ein Beugungsgitter ab.
Die vorliegende Offenbarung soll solche Umstände angehen und ist darauf gerichtet, eine Halbleiterlaservorrichtung und so weiter bereitzustellen, die fähig ist, zu verhindern, dass die Effizienz des Kombinierens einer Mehrzahl an Lichtstrahlen durch ein Beugungsgitter abnimmt.
[Lösung der Aufgabe]
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen ist ein Aspekt einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Halbleiterlaservorrichtung, die von einer Steuerung gesteuert wird, und die Halbleiterlaservorrichtung enthält: eine Mehrzahl von optischen Verstärkern, die jeweils einen Lichtstrahl emittieren; ein Beugungsgitter, das die Lichtstrahlen von jeder der Mehrzahl an optischen Verstärkern empfängt, und einen Drehspiegel, der drehbar ist und in einem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an optischen Verstärkern und dem Beugungsgitter angeordnet ist, wobei die Steuerung den Drehspiegel entsprechend einem Strom dreht, der auf die Mehrzahl an optischen Verstärkern angewendet wird, und ein Einfallswinkel des Lichtstrahls auf das Beugungsgitter sich entsprechend dem angewendeten Strom ändert.
Zudem, um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist ein Aspekt eines Verfahrens zum Steuern einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Verfahren zum Steuern einer Halbleiterlaservorrichtung, die eine Mehrzahl an optischen Verstärkern, die jeweils einen Lichtstrahl emittieren, ein Beugungsgitter, das die Lichtstrahlen von jedem der Mehrzahl an optischen Verstärkern empfängt, und einen Drehspiegel, der drehbar ist und in einem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an optischen Verstärkern und dem Beugungsgitter angeordnet ist, enthält, und das Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung enthält: Bestimmen eines Stroms, der auf die Mehrzahl an optischen Verstärkern anzuwenden ist; und Drehen des Drehspiegels entsprechend dem angewendeten Strom, wobei ein Einfallswinkel des Lichtstrahls auf dem Beugungsgitter sich entsprechend dem angewendeten Strom ändert.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Die vorliegende Offenbarung kann eine Halbleiterlaservorrichtung und so weiter bereitstellen, die fähig ist, zu verhindern, dass die Effizienz des Kombinierens einer Mehrzahl an Lichtstrahlen durch ein Beugungsgitter abnimmt.
[Kurze Beschreibung von Zeichnungen]

[1] 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
[2] 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines Halbleiterlaserelements gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
[3] 3 ist ein schematisches Diagramm, das eine schnelle Achsenrichtung und eine langsame Achsenrichtung eines von einem Halbleiterlaserelement gemäß Ausführungsform 1 emittierten Lichtstrahls darstellt.
[4] 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration eines zweiten Spiegels gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
[5] 5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer optischen Ausgabe und dem Drehwinkel eines vierten Spiegels einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
[6] 6 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer optischen Ausgabe und einem Strom darstellt, der auf eine Mehrzahl an optischen Verstärkern einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 1 angewendet wird.
[7] 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren des Steuerns einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
[8] 8 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 2 darstellt
[9] 9 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 3 darstellt.
[10] 10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 4 darstellt.
[11] 11 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Lasereinheit gemäß Ausführungsform 4 darstellt.
[12] 12 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines Halbleiterlaserarrays gemäß Ausführungsform 4 darstellt.
[13] 13 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 5 darstellt.
[14] 14 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 6 darstellt.
[15] 15 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 7 darstellt.
[16] 16 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 8 darstellt.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
Im Folgenden werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die unten beschriebenen Ausführungsformen nur spezifische Beispiele der vorliegenden Offenbarung darstellen. Somit sind die numerischen Werte, die Formen, die Materialien, die Bestandselemente, die Anordnungspositionen und die Verbindungsarten der Bestandselemente, und so weiter, die gemäß der folgenden Ausführungsformen dargestellt sind, lediglich Beispiele und sind nicht vorgesehen, die vorliegende Offenbarung zu beschränken.
Zudem sind die Zeichnungen schematische Diagramme und stellen nicht notwendigerweise exakte Abbildungen dar. Somit stimmen die Skalen und so weiter nicht notwendigerweise unter den Zeichnungen überein. In den angefügten Zeichnungen sind im Wesentlichen identische Bestandteile mit identischen Bezugszeichen versehen, und wiederholende Beschreibung davon wird weggelassen oder vereinfacht.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Ausdrücke „über“ und „unter“ nicht nur als Ausdrücke, die jeweils eine Aufwärtsrichtung (vertikal über) oder eine Abwärtsrichtung (vertikal unter) im Sinn einer absoluten räumlichen Identifizierung anzeigen, verwendet, sondern auch als Ausdrücke, die relative Positionsverhältnisse auf Grundlage der Reihenfolge, in der Schichten aufeinander in einer geschichteten Struktur gestapelt sind, definieren. Zudem werden die Ausdrücke „über“ und „unter“ nicht nur in einem Fall, in dem zwei betroffene Bestandselemente mit einem dazwischen bereitgestellten Raum angeordnet sind und mit einem zwischen diesen beiden Bestandelementen befindlichen anderen Bestandselement, verwendet, sondern auch in einem Fall, in dem zwei betroffene Bestandselemente so angeordnet sind, dass sie miteinander in Kontakt sind.
[Ausführungsform 1]
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 1 und ein Verfahren des Steuerns der Halbleiterlaservorrichtung werden beschrieben.
[1-1. Gesamtkonfiguration]
Zuerst wird eine Gesamtkonfiguration einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 1 und die unten beschriebenen Zeichnungen zeigen die X-Achse, die Y-Achse, und die Z-Achse, die zueinander orthogonal sind.
Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung, die eine Mehrzahl an Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 kombiniert und den kombinierten Lichtstrahl ausgibt. Wie in 1 dargestellt enthält Halbleiterlaservorrichtung 1 eine Mehrzahl an Lasermodulen CP1 bis CP8, erste Spiegel MR11 bis MR18, zweiten Spiegel MR2, dritten Spiegel MR4, vierten Spiegel MR4, und Beugungsgitter 50. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält Halbleiterlaservorrichtung 1 ferner Steuerung 80, Stromquelle 82, Antriebsvorrichtungen ST3 und ST4, Schnelle-Achse-Kollimatorlinsen FAC1 bis FAC 8, und Wärmesenken HS1 und HS2.
Jedes der Lasermodule CP1 bis CP8 ist ein Modul, das ein Halbleiterlaserelement enthält. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält jedes der Lasermodule CP1 bis CP8 ein CAN Paket und ein Halbleiterlaserelement. Lasermodule CP1 bis CP4 sind auf Wärmesenke HS1 angeordnet, und Lasermodule CP5 bis CP8 sind auf Wärmesenke HS2 angeordnet. Mit dieser Konfiguration kann Wärme, die in Lasermodulen CP1 bis CP8 erzeugt wird, zu Wärmesenken HS1 und HS2 abgeführt werden. Es gibt keine bestimmte Beschränkung der Konfiguration von Wärmesenken HS1 und HS2. Wärmesenken HS1 und HS2 können, zum Beispiel, jeweils eine Wärmeabführplatte sein, die durch ein plattenförmiges Metallelement oder dergleichen gebildet wird.
Ein Halbleiterlaserelement, das in jedem der Lasermodule CP1 bis CP8 enthalten ist, wird mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration von Halbleiterlaserelement 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 3 ist ein schematisches Diagramm, das eine schnelle Achsenrichtung und eine langsame Achsenrichtung eines Lichtstrahls darstellt, der von Halbleiterlaserelement 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform emittiert wird.
Halbleiterlaserelement 11 ist ein Beispiel eines optischen Verstärkers, der einen Lichtstrahl emittiert. Wie in 2 dargestellt enthält Halbleiterlaserelement 11 Substrat 114, N-Typ-Mantelschicht 112, aktive Schicht 111, P-Typ-Mantelschicht 113, Kontaktschicht 115, Elektroden 116P und 116N, und Isolationsschicht 120.
Substrat 114 ist ein plattenförmiges Substrat, mit einer auf seiner einen Hauptoberfläche beschichteten Halbleiterschicht und mit auf seiner anderen Hauptoberfläche angeordneten Elektrode 116N. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist Substrat 114 ein N-Typ-Halbleitersubstrat. N-Typ-Mantelschicht 112 ist eine N-Typ-Halbleiterschicht, die über Substrat 114 angeordnet ist. N-Typ-Mantelschicht 112 weist einen Brechungsindex auf, der geringer ist als der Brechungsindex von aktiver Schicht 111. Aktive Schicht 111 ist eine Lichtemissionsschicht, die über N-Typ-Mantelschicht 112 angeordnet ist. P-Typ-Mantelschicht 113 ist eine P-Typ-Halbleiterschicht, die über aktiver Schicht 111 angeordnet ist. P-Typ-Mantelschicht 113 weist einen Brechungsindex auf, der geringer ist als der Brechungsindex von aktiver Schicht 111. Kontaktschicht 115 ist eine P-Typ-Halbleiterschicht, die einen ohmschen Kontakt mit Elektrode 116P bildet.
Isolationsschicht 120 ist eine dielektrische Schicht, die elektrische Isolation zwischen Elektrode 116P und Kontaktschicht 115 bereitstellt. Ein Schlitz, der sich in die Y-Achsenrichtung erstreckt, ist an der Mitte von Isolationsschicht 120 gebildet. Kontaktschicht 115 und Elektrode 116P sind innerhalb des Schlitzes in Isolationsschicht 120 miteinander in Kontakt. Diese Konfiguration bildet ein Strominjektionsgebiet, in dem ein Strom von Elektrode 116P zu Kontaktschicht 115 injiziert wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Strominjektionsgebiet gebildet, das sich in die Y-Achsenrichtung erstreckt. Ein Strom wird in aktive Schicht 111, die unter dem Schlitz in Isolationsschicht 120 angeordnet ist, injiziert. Der Bereich innerhalb aktiver Schicht 111, in den ein Strom injiziert wird, bildet Lichtemissionsgebiet 117.
Abmessung W1 von Lichtemissionsbereich 117 in der Z-Achsenrichtung (d.h., in der Richtung parallel zu den Hauptoberflächen von aktiver Schicht 11 und senkrecht zu der Längsrichtung des Strominjektionsbereichs) ist größer als Abmessung W2 von Lichtemissionsbereich 117 in der X-Achsenrichtung (d.h., in der Richtung, in der aktive Schicht 111 beschichtet ist). In Halbleiterlaserelement 11 wird die Z-Achsenrichtung als eine langsame Achsenrichtung bezeichnet, und die X-Achsenrichtung wird als eine schnelle Achsenrichtung bezeichnet. In 3 entspricht Achse 118a der schnellen Achse, und Achse 118b entspricht der langsamen Achse. Wie in 3 gezeigt ist der Divergenzwinkel in der schnellen Achsenrichtung des Lichtstrahls, der von Lichtemissionsbereich 117 emittiert wird, größer als sein Divergenzwinkel in der langsamen Achsenrichtung. Somit ist die Form des Schnitts von Lichtstrahl B20, der von Lichtemissionsbereich 117 emittiert wird, elliptisch, wie in 3 dargestellt.
Eine der Endoberflächen von Halbleiterlaserelement 11 in der Y-Achsenrichtung ist Vorderseiten-Endoberfläche 11 F, und die andere Endoberfläche von Halbleiterlaserelement 11 ist Rückseiten-Endoberfläche 11R. Vorderseiten-Endoberfläche 11 F ist eine Endoberfläche, die einen niedrigen optischen Reflexionsgrad aufweist, und ein Lichtstrahl wird von Lichtemissionsbereich 117 auf Vorderseiten-Endoberfläche 11 F emittiert. Der Reflexionsgrad von Vorderseiten-Endoberfläche 11F ist, zum Beispiel, niedriger oder gleich 10%. Ein dielektrischer Mehrschichtfilm oder dergleichen kann auf Vorderseiten-Endoberfläche 11F gebildet sein, um den Reflexionsgrad in Bezug auf einen Lichtstrahl, der von Lichtemissionsbereich 117 emittiert wird, zu verringern. Rückseiten-Endoberfläche 11 F ist eine Endoberfläche, die einen optischen Reflexionsgrad aufweist, der höher ist als der optische Reflexionsgrad von Vorderseiten-Endoberfläche 11 F. Der Reflexionsgrad von Rückseiten-Endoberfläche 11 R ist, zum Beispiel, höher als oder gleich 90%. Ein dielektrischer Mehrschichtfilm oder dergleichen kann auf Rückseiten-Endoberfläche 11R gebildet sein, um den Reflexionsgrad in Bezug auf einen Lichtstrahl, der von Lichtemissionsbereich 117 emittiert wird, zu erhöhen.
Halbleiterlaserelemente 11, die in jeweiligen Lasermodulen CP1 bis CP8, die in 1 dargestellt sind, enthalten sind, emittieren Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen. Zwei beliebige benachbarte Halbleiterlaserelemente 11 in Lasermodulen CP1 bis CP8 emittieren Lichtstrahlen mit Wellenlängen, die sich, zum Beispiel, um wenige Nanometer unterscheiden. Die Wellenlänge eines Lichtstrahls, der von jedem Halbleiterlaserelement 11 emittiert wird, ist, zum Beispiel, eingestellt auf länger als oder gleich ungefähr 390 nm und kürzer oder gleich ungefähr 450 nm.
Es gibt keine bestimmte Beschränkung der Halbleitermaterialien, die die Halbleiterschichten jedes Halbleiterlaserelements 11 bilden. Beispiele von Halbleitermaterialien, die genutzt werden können, enthalten einen nitridbasierten Halbleiter.
Mit Rückbezug auf 1 sind Lasermodule CP1 bis CP8 linear und einander benachbart in der X-Achsenrichtung angeordnet. Erste Spiegel MR11 bis MR18 sind in bestimmten Abständen in der Y-Achsenrichtung von entsprechenden Lasermodulen CP1 bis CP8 angeordnet. Erste Spiegel MR11 bis MR18 sind an Positionen angeordnet, wo erste Spiegel MR11 bis MR18 Vorderseiten-Endoberflächen 11F von entsprechenden Halbleiterlaserelementen 11, die in Lasermodulen CP1 bis CP8 enthalten sind, gegenüberstehen. Mit anderen Worten, erste Spiegel MR11 bis MR18 sind in optischen Achsen von Lichtstrahlen angeordnet, die von entsprechenden Halbleiterlaserelementen 11 emittiert werden, die in Lasermodulen CP1 bis CP8 enthalten sind.
Schnelle-Achse-Kollimatorlinsen FAC1 bis FAC8 sind in entsprechenden optischen Achsen zwischen Lasermodulen CP1 bis CP8 und ersten Spiegeln MR11 bis MR18 angeordnet. Jede der Schnelle-Achse-Kollimatorlinsen FAC1 bis FAC8 ist ein Beispiel einer Kollimatorlinse, die einen Lichtstrahl, der von jedem der Mehrzahl an optischen Verstärkern emittiert werden, bündelt, und Schnelle-Achse-Kollimatorlinsen FAC1 bis FAC8 halten die Lichtstrahlen davon ab, in der schnellen Achsenrichtung zu divergieren. Mit dieser Konfiguration fallen die Lichtstrahlen, die von Lasermodulen CP1 bis CP8 emittiert werden und durch Schnelle-Achse-Kollimatorlinsen FAC1 bis BAC8 transmittiert wird, auf entsprechende erste Spiegel MR11 bis MR18. Insbesondere sind Schnelle-Achse-Kollimatorlinsen FAC1 bis FAC8 in der Umgebung von entsprechenden Lasermodulen CP1 bis CP8 angeordnet. Diese Konfiguration kann die Größe in der schnellen Achsenrichtung der Lichtstrahlen, die von Lasermodulen CP1 bis CP8 emittiert werden, regulieren. Zylindrische Linsen können, zum Beispiel, als die Schelle-Achse-Kollimatorlinsen FAC1 bis FAC8 verwendet werden.
Hierbei können Langsame-Achse-Kollimatorlinsen, die als ein anderes Beispiel von Kollimatorlinsen dienen können, die Lichtstrahlen, die von den entsprechenden optischen Verstärkern emittiert werden, bündeln, zum Beispiel in den entsprechenden optischen Achsen zwischen Schnelle-Achse-Kollimatorlinsen FAC1 bis FAC8 und ersten Spiegeln MR11 bis MR18 angeordnet sein. Eine Langsame-Achse-Kollimatorlinse hält einen Lichtstrahl davon ab, in der langsamen Achsenrichtung zu divergieren.
Erste Spiegel MR11 bis MR18 weisen jeweils eine flache reflektierende Oberfläche auf und sind so angeordnet, dass sie in Bezug auf die entsprechenden optischen Achsen geneigt sind. Mit dieser Konfiguration reflektieren erste Spiegel MR11 bis MR18 die Lichtstrahlen von entsprechenden Lasermodulen CP1 bis CP8 in Richtung zweitem Spiegel MR2. Erste Spiegel MR11 bis MR14 sind so angeordnet, dass sie in der Y-Achsenrichtung kaskadiert sind, um zu verhindern, dass erste Spiegel MR11 bis MR14 Lichtstrahlen, die von anderen ersten Spiegeln reflektiert werden, blockieren. Wie bei ersten Spiegeln MR11 bis MR14 sind erste Spiegel MR15 bis MR18 so angeordnet, dass sie in der Y-Achsenrichtung kaskadiert sind.
Erste Spiegel MR11 bis MR14 sind so angeordnet, dass ihre jeweiligen reflektierenden Oberflächen entlang einer Parabel in einer Ebene parallel zu der XY-Ebene aufgereiht sind. Zudem sind erste Spiegel MR15 bis MR18 so angeordnet, dass ihre jeweiligen reflektierenden Oberflächen entlang einer Parabel in einer Ebene parallel zu der XY-Ebene aufgereiht sind. Hierbei ist eine Parabel nicht auf eine Parabel im mathematisch strengem Sinn beschränkt und umfasst eine Position, die gering von der Parabel abweicht. Zum Beispiel ist eine Position, die von einer Parabel im mathematisch strengem Sinn um einen Abstand abweicht, der in etwa die Größe der reflektierenden Oberfläche jedes ersten Spiegels ist, auch durch die Parabel umfasst.
Die reflektierenden Oberflächen von entsprechenden ersten Spiegeln MR11 bis MR14 sind mit unterschiedlichen Winkeln geneigt, und die reflektierenden Oberflächen von entsprechenden ersten Spiegeln MR15 bis MR18 sind mit unterschiedlichen Winkeln geneigt.
Zweiter Spiegel MR2 ist ein Spiegel, auf dem die Lichtstrahlen, die von entsprechenden ersten Spiegeln MR11 bis MR18 reflektiert wurden, einfallen, und der diese Lichtstrahlen in Richtung des dritten Spiegels MR3 reflektiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform liegt die Position von zweitem Spiegel MR2 in der X-Achsenrichtung zwischen der Position von Lasermodul CP4 in der X-Achsenrichtung und der Position von Lasermodul CP5 in der X-Achsenrichtung. Nun wird eine Konfiguration von zweitem Spiegel MR2 mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration von zweitem Spiegel MR2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 4 dargestellt, enthält zweiter Spiegel MR2 Spiegel MR21 bis MR28 in der gleichen Anzahl wie die Anzahl an Lasermodulen CP1 bis CP8. Die von den in 1 dargestellten Spiegeln MR11 bis MR18 reflektierten Lichtstrahlen fallen auf entsprechende in 4 dargestellte Spiegel MR21 bis MR28 des zweiten Spiegels MR2. Spiegel MR21 bis MR28 von zweitem Spiegel MR2 sind jeweils ein flacher Spiegel und reflektieren die darauf fallenden Lichtstrahlen in Richtung dritter Spiegel MR3. Die reflektierenden Oberflächen von entsprechenden Spiegeln MR21 bis MR24 von zweitem Spiegel MR2 sind mit unterschiedlichen Winkeln geneigt, und die reflektierenden Oberflächen von entsprechenden Spiegeln MR25 bis MR28 von zweitem Spiegel sind mit unterschiedlichen Winkeln geneigt.
Mit Rückbezug auf 1 ist dritter Spiegel MR3 ein Spiegel, auf den die von Spiegeln MR21 bis MR28 des zweiten Spiegels M2 reflektierten Lichtstrahlen einfallen, und der diese Lichtstrahlen in Richtung vierter Spiegel MR4 reflektiert. Dritter Spiegel M3 ist beispielsweise ein flacher Spiegel. Dritter Spiegel MR3 wird von Antriebsvorrichtung ST3 gehalten. Antriebsvorrichtung ST3 dreht dritten Spiegel M3, indem sie von Steuerung 80 gesteuert wird. So wie dritter Spiegel MR3 dreht ändern sich der Einfallswinkel jedes Lichtstrahls auf der reflektierenden Oberfläche von drittem Spiegel MR3 und der Reflexionswinkel jedes Lichtstrahls von der reflektierenden Oberfläche von drittem Spiegel MR3. Mit solchen Änderungen ändert sich auch der Einfallswinkel von jedem Lichtstrahl auf viertem Spiegel MR4.
Vierter Spiegel MR4 ist ein Spiegel, auf den die von drittem Spiegel MR3 reflektierten Lichtstrahlen einfallen, und der diese Lichtstrahlen in Richtung Beugungsgitter 50 reflektiert. Die Mehrzahl an Lichtstrahlen, die von viertem Spiegel MR4 reflektiert werden, fallen unter verschiedenen Einfallswinkeln auf Beugungsgitter 50. Vierter Spiegel MR4 ist beispielsweise ein flacher Spiegel. Vierter Spiegel MR4 wird von Antriebsvorrichtung ST4 gehalten. Antriebsvorrichtung ST4 dreht vierten Spiegel MR4, indem sie von Steuerung 80 gesteuert wird. So wie vierter Spiegel MR4 dreht ändern sich der Einfallswinkel von jedem Lichtstrahl auf der reflektierenden Oberfläche von viertem Spiegel MR4 und der Reflexionswinkel von jedem Lichtstrahl von der reflektierenden Oberfläche von viertem Spiegel MR4. Mit solchen Änderungen ändern sich auch die Einfallswinkel von jedem Lichtstrahl auf Beugungsgitter 50.
Wie oben beschrieben ist dritter Spiegel MR3 ein Beispiel eines ersten Drehspiegels, der gedreht werden kann, und der in einem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an Hableiterlaserelementen 11, die als die Mehrzahl an optischen Verstärkern dienen, und Beugungsgitter 50 angeordnet ist. Vierter Spiegel MR4 ist ein Beispiel eines zweiten Drehspiegels, der gedreht werden kann, und der in einem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11, die als die Mehrzahl an optischen Verstärkern dienen, und Beugungsgitter 50 angeordnet ist.
Beugungsgitter 50 ist ein optisches Element, auf das die Lichtstrahlen von den jeweiligen optischen Verstärkern einfallen. Die Lichtstrahlen von den jeweiligen optischen Verstärkern fallen auf Beugungsgitter 50 an der im Wesentlichen gleichen Position ein und werden durch Beugungsgitter 50 gebeugt. Beugungsgitter 50 beugt die einfallenden Lichtstrahlen entsprechend deren Wellenlängen. Somit können, da die Einfallswinkel angemessen entsprechend den Wellenlängen der entsprechenden Lichtstrahlen eingestellt sind, die Lichtstrahlen von Beugungsgitter 50 beim im Wesentlichen gleichen Emissionswinkel (d.h., dem gleichen Beugungswinkel) emittiert werden. Mit anderen Worten, Beugungsgitter 50 kann die Mehrzahl an Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen kombinieren. Insbesondere sind die optischen Achsen der Lichtstrahlen von Beugungsgitter 50 abgeglichen. Diese Konfiguration erzeugt Emissionslicht L10. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform fallen die Mehrzahl an Lichtstrahlen auf Beugungsgitter 50 so ein, dass die schnelle Achsenrichtung jedes der Mehrzahl an Lichtstrahlen mit der Richtung übereinstimmt, in die die Gitter in Beugungsgitter 50 aufgereiht sind. Zudem sind die Mehrzahl an Lichtstrahlen in der schnellen Achsenrichtung aufgereiht. Diese Konfiguration kann die Strahlgröße jedes der Mehrzahl an Lichtstrahlen, die von Beugungsgitter 50 zu kombinieren sind, in der Richtung verringern, in der die Gitter aufgereiht sind. Hierbei kann ein Verringern der Größe jedes Lichtstrahls in der Richtung, in der die Gitter in Beugungsgitter 50 aufgereiht sind, die Effizienz des Kombinierens der Lichtstrahlen erhöhen. Somit ermöglicht Abgleichen der schnellen Achsenrichtung, in der die Größe jedes Lichtstrahls verringert werden kann, mit der Richtung, in der die Gitter in Beugungsgitter 50 aufgereiht sind, die Effizienz des Kombinierens der Mehrzahl an Lichtstrahlen zu erhöhen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Teil der Lichtstrahlen, die auf Beugungsgitter 50 einfallen, gebeugt, um Emissionslicht L10 zu bilden. Unterdessen wird ein anderer Teil der Lichtstrahlen, die auf Beugungsgitter 50 einfallen, reflektiert und kehrt zu Halbleiterlaserelement 11 über vierten Spiegel MR4, dritten Spiegel MR3, zweiten Spiegel MR2, und erste Spiegel MR11 bis MR18 zurück. Mit anderen Worten, Beugungsgitter 50 und Rückseiten-Endoberfläche 11 R von entsprechenden Halbleiterlaserelementen 11 bilden externe Resonatoren, und die Lichtstrahlen oszillieren innerhalb dieser externen Resonatoren, um Laserlichtstrahlen zu bilden. Die Wellenlänge des in jedem Halbleiterlaserelement 11 verstärkten Lichtstrahls ist durch den Einfallswinkel des Lichtstrahls auf Beugungsgitter 50 und die Verstärkungsfaktorcharakteristik dieses Halbleiterlaserelements 11 in Bezug auf die Wellenlänge bestimmt. Somit werden Laserlichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen durch jeweilige Halbleiterlaserelemente 11 erzeugt. Auf diese Weise werden die von entsprechenden Halbleiterlaserelementen 11 erzeugten Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 kombiniert, und die kombinierten Lichtstrahlen werden als Emissionslicht L10 ausgegeben, das die Laserlichtstrahlen einer Mehrzahl an Wellenlängen enthält.
Stromquelle 82 ist eine Gleichstrom-Stromquelle, die elektrische Leistung an jede der Lasermodule CP1 bis CP8 liefert. Insbesondere wendet Stromquelle 82 einen Gleichstrom auf jedes der Halbleiterelemente 11 an, die in entsprechenden Lasermodulen CP1 bis CP8 enthalten sind. Acht Halbleiterlaserelemente 11, die in entsprechenden Lasermodulen CP1 bis CP8 enthalten sind, sind beispielsweise elektrisch in Reihe geschaltet, und der gleiche Strom wird auf diese acht Halbleiterlaserelemente 11 angewendet. Der auf die Halbleiterlaserelemente 11 angewendete Strom von Stromquelle 82 wird von Steuerung 80 gesteuert.
Steuerung 80 ist eine Vorrichtung, die Halbleiterlaservorrichtung 1 steuert. Steuerung 80 steuert Stromquelle 82 und Antriebsvorrichtungen ST3 und ST4. Insbesondere, indem Stromquelle 82 gesteuert wird, steuert Steuerung 80 den Strom, der auf Halbleiterlaserelemente 11 angewendet wird, die als die optischen Verstärker dienen. Unterdessen, indem Antriebsvorrichtungen ST3 und ST4 gesteuert werden, steuert Steuerung 80 die Drehwinkel (d.h., die Winkel relativ zu den optischen Achsen) von drittem Spiegel MR3 und viertem Spiegel MR4, die als die Drehspiegel dienen. Hierbei wird, dass Steuerung 80 dritten Spiegel MR3 und vierten Spiegel MR4 dreht, indem Antriebsvorrichtungen ST3 und ST4 gesteuert werden, auch so bezeichnet, dass Steuerung 80 dritten Spiegel MR3 und vierten Spiegel MR4 dreht. Steuerung 80 dreht dritten Spiegel MR3 und vierten Spiegel MR4, die als die Drehspiegel dienen, entsprechend dem Strom, der auf die Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11 angewendet wird, die als die Mehrzahl an optischen Verstärkern dienen. Die Details der Steuerung von Halbleiterlaservorrichtung 1 durch Steuerung 80 werden später beschrieben. Steuerung 80 kann zum Beispiel durch einen Mikrocomputer implementiert sein. Ein Mikrocomputer ist eine integrierte Einzelchip-Halbleiterschaltung, die enthält: einen Speicher, wie einen Festwertspeicher (Englisch: read only memory; ROM) oder einen Direktzugriffsspeicher (Englisch: random access memory; RAM), der ein Programm speichert; einen Prozessor (zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)), der das Programm ausführt, einen Timer; und eine Eingabe- und Ausgabeschaltung, die zum Beispiel einen analog-zu-digital (A/D)-Wandler oder einen digital-zu-analog (D/A)-Wandler enthält. Hierbei kann Steuerung 80 durch Verwendung von, zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, einem Personal Computer oder einer anderen elektrischen Schaltung als einem Mikrocomputer implementiert sein.
[1-2. Beziehung zwischen Angewendetem Strom und Emissionslicht]
Als nächstes wird eine Beziehung zwischen Emissionslicht L10 und dem Strom, der auf die Mehrzahl an Halbleiterlaserelemente 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird, mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der optischen Ausgabe und dem Drehwinkel von viertem Spiegel MR4 von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der in 5 gezeigte Graph enthält Linien, die den jeweiligen Fällen entsprechen, in denen der auf die Halbleiterlaserelemente 11 angewendete Strom 20 A, 30A, 40 A, und 60 A ist. Die horizontale Achse des in 5 gezeigten Graphs stellt den Drehwinkel von viertem Spiegel MR4 dar, und die vertikale Achse stellt die optische Ausgabe dar. Hierbei ist der Drehwinkel von viertem Spiegel MR4, der entlang der horizontalen Achse gezeigt ist, so eingestellt, dass der Winkel Null Grad ist, wenn die optische Ausgabe maximiert ist, wobei der angewendete Strom 60 A ist.
Wie in 5 dargestellt ändert sich der Drehwinkel von viertem Winkel MR4, der die optische Ausgabe maximiert, entsprechend dem angewendeten Strom. Ein Grund hierfür kann wie folgt erklärt werden. Insbesondere, so wie die Temperatur von Halbleiterlaserelementen 11 mit einem Anstieg des angewendeten Stroms ansteigt, verschieben sich die Wellenlängen der von Halbleiterlaserelementen 11 emittierten Lichtstrahlen, das heißt, die Wellenlänge von verstärkter spontaner Emission (ASE) verschiebt sich in Richtung der Seite längerer Wellenlänge. Mit anderen Worten, die optimalen Werte der Einfallswinkel der Mehrzahl an Lichtstrahlen auf Beugungsgitter 50 ändern sich entsprechend der Wellenlängen der Mehrzahl an Lichtstrahlen von der Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11. Hierbei sind die optimalen Werte von Einfallswinkeln die Einfallswinkel, die die Effizienz des Kombinierens der Mehrzahl an Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 maximieren. In dem in 5 dargestellten Beispiel nimmt der Drehwinkel von viertem Winkel MR4, der die optische Ausgabe maximiert, so ab, wie die Wellenlängen der Mehrzahl an Lichtstrahlen länger werden (siehe die Wellenlängenachse, die unter der horizontalen Achse in 5 gezeigt ist).
Steuerung 80 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dreht dritten Spiegel MR3 und vierten Spiegel MR4, die als die Drehspiegel dienen, entsprechend dem angewendeten Strom. Zum Beispiel enthält Steuerung 80 eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen dem angewendeten Strom und dem Winkel jedes Drehspiegels anzeigt, der die optische Ausgabe maximiert, und auf Grundlage dieser Tabelle steuert Steuerung 80 den Winkel jedes Drehspiegels entsprechend dem angewendeten Strom.
Mit dieser Konfiguration ändert sich der Einfallswinkel von jedem Lichtstrahl auf Beugungsgitter 50 entsprechend dem angewendeten Strom. Somit kann selbst in einem Fall, in dem sich der angewendete Strom ändert, verhindert werden, dass die Effizienz des Kombinierens der Mehrzahl an Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 abnimmt. Um spezifischer zu sein, der Einfallswinkel von jedem Lichtstrahl auf Beugungsgitter 50 nimmt zu, so wie der angewendete Strom zunimmt. Auf diese Weise nehmen, entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, die Einfallswinkel der Lichtstrahlen auf Beugungsgitter 50 mit einer Zunahme der Wellenlängen der Lichtstrahlen von Halbleiterlaserelementen 11, die mit einer Zunahme des angewendeten Stroms auftritt, zu. Diese Konfiguration kann jede Abnahme der Effizienz des Kombinierens der Mehrzahl an Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 unterdrücken, die mit einer Zunahme der Wellenlängen der Lichtstrahlen auftreten könnte.
Zudem ändern, entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, dritter Spiegel MR3 und vierter Spiegel MR4, die als die Drehspiegel dienen, die Einfallswinkel, mit denen die Lichtstrahlen darauf auftreffen, so dass der Beugungswinkel der Lichtstrahlen von Beugungsgitter 50 beibehalten werden kann. Mit dieser Konfiguration wird der Beugungswinkel konstant gehalten, selbst wenn sich die Wellenlängen der Lichtstrahlen auf Grund einerÄnderung des angewendeten Stroms ändern, und somit kann verhindert werden, dass die Effizienz des Kombinierens der Mehrzahl an Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 abnimmt.
Diese vorteilhaften Wirkungen von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden mit Bezug auf 6 beschrieben. 6 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der optischen Ausgabe und dem auf die Mehrzahl an optischen Verstärkern von Halbleiterlaservorrichtung 1 angewendeten Strom gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 6 zeigt auch eine Beziehung zwischen der optischen Ausgabe und dem auf eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel angewendeten Strom. Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel ist eine Halbleiterlaservorrichtung, die eine Konfiguration aufweist, die ähnlich zu der Konfiguration der Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, außer dass die Drehwinkel von drittem Spiegel MR3 und viertem Spiegel MR4 in der Halbleiterlaservorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel auf die Winkel festgesetzt sind, die die optische Ausgabe optimieren, wobei der angewendete Strom 60 A ist.
Da der Winkel von viertem Spiegel MR4 in der Halbleiterlaservorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel festgesetzt ist, nimmt die Effizienz des Kombinierens einer Mehrzahl an Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 in anderen Fällen als dem Fall ab, in dem der angewendete Strom 60 A ist, und somit kann die maximale Ausgabe, die in 5 gezeigt ist, nicht beibehalten werden. Im Gegensatz dazu, da vierter Spiegel MR4 entsprechend dem angewendetem Strom in Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gedreht wird, kann verhindert werden, dass die Effizienz des Kombinierens einer Mehrzahl an Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 abnimmt. Entsprechend kann, wie in 6 dargestellt, die maximale optische Ausgabe in 5 in jedem der Fälle der angewendeten Ströme erhalten werden.
Zudem, wie in 6 dargestellt, kann die optische Ausgabe von etwa 6W, zum Beispiel, mit einem angewendeten Strom von etwa 20 A in Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten werden. Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel benötigt jedoch einen angewendeten Strom von etwa 30 A, um eine optische Ausgabe von etwa 6 W zu erhalten. Auf diese Weise kann die vorliegende Ausführungsform verhindern, dass die Effizienz des Kombinierens von Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 abnimmt, und kann somit Stromverbrauch verringern.
[1-3. Steuerverfahren]
Als nächstes wird ein Verfahren zum Steuern von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 7 beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Wie in 7 dargestellt bestimmt Steuerung 80 zuerst den auf Halbleiterlaserelemente 11, die als die Mehrzahl von Verstärkern dienen, anzuwendenden Strom (S10). Steuerung 80 bestimmt den anzuwendenden Strom beispielsweise auf Grundlage eines Signals, das von außerhalb durch einen Nutzer oder dergleichen eingegeben wird.
Dann bestimmt Steuerung 80 den Winkel jedes Drehwinkels auf Grundlage des in Schritt S10 bestimmten anzuwendenden Stroms (S20). Um spezifischer zu sein, Steuerung 80 bestimmt den Winkel jedes Drehspiegels (dritter Spiegel MR3 und vierter Spiegel MR4) so, dass die maximale optische Ausgabe mit dem in Schritt S10 bestimmten anzuwendenden Strom erreicht werden kann, auf Grundlage der Beziehung zwischen dem angewendeten Strom und dem Winkel jedes Drehspiegels, der die optische Ausgabe maximiert.
Dann dreht Steuerung 80 jeden Drehspiegel so, dass die Winkel von jeweiligen Drehspiegeln mit den Winkeln der Drehspiegel, die in Schritt S20 bestimmt wurden, übereinstimmen (S30). Um spezifischer zu sein, indem Antriebsvorrichtung ST3 gesteuert wird, dreht Steuerung 80 dritten Spiegel MR3 so, dass der Winkel von drittem Spiegel MR3 mit dem in Schritt S20 bestimmten Winkel von drittem Spiegel MR3 übereinstimmt. Zudem, indem Antriebsvorrichtung ST4 gesteuert wird, dreht Steuerung 80 vierten Spiegel MR4 so, dass der Winkel von viertem Spiegel mit dem in Schritt S20 bestimmten Winkel von viertem Spiegel übereinstimmt. Mit diesem Vorgehen ändert sich der Einfallswinkel von jedem Lichtstrahl auf Beugungsgitter 50 entsprechend dem angewendeten Strom.
Dann wendet Steuerung 80 den Strom auf die Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11 an, die als die Mehrzahl an optischen Verstärkern dienen (S40). Um spezifischer zu sein, indem Stromquelle 82 gesteuert wird, wendet Steuerung 80 den in Schritt S10 bestimmten anzuwendenden Strom auf die Mehrzahl an Halbleiterlaserelemente 11 an.
Wie oben beschrieben kann Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechend dem angewendeten Strom so gesteuert werden, dass verhindert wird, dass die Effizienz des Kombinierens von Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50 abnimmt.
[Ausführungsform 2]
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 2 und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung wird beschrieben werden. Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 darin, dass die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Teilreflexionsspiegel enthält, der als ein Ausgabekoppler fungiert. Im Folgenden wird die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung mit Bezug auf 8 beschrieben, wobei sich die Beschreibung auf die Unterschiede zu Ausführungsform 1 konzentriert.
8 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration von Halbleiterlaservorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 8 dargestellt, enthält Halbleiterlaservorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Teilreflexionsspiegel 60, zusätzlich zu Bestandselementen ähnlich zu den Bestandselementen von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1.
Teilreflexionsspiegel 60 ist ein Spiegel, der einen Teil des Lichts von Beugungsgitter 50 transmittiert und einen anderen Teil dieses Lichts reflektiert. Teilreflexionsspiegel 60 bildet externe Resonatoren mit Rückseiten-Endoberflächen 11R von jeweiligen Halbleiterlaserelementen 11, die in Lasermodulen CP1 bis CP8 von Halbleiterlaservorrichtung 101 enthalten sind, und fungiert als ein Ausgabekoppler. Teilreflexionsspiegel 60 ist, zum Beispiel, ein flacher Spiegel. Hierbei kann Teilreflexionsspiegel 60 stattdessen ein konkaver Spiegel sein.
Halbleiterlaservorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bietet vorteilhafte Wirkungen ähnlich zu denen, die von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 geboten werden. Zudem kann, da Halbleiterlaservorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Teilreflexionsspiegel 60 enthält, der als ein Ausgabekoppler fungiert, die Flexibilität beim Entwerfen, zum Beispiel, des Reflexionsgrads oder der Krümmung des Ausgabekopplers erhöht werden, im Vergleich zu einem Fall, in dem Beugungsgitter 50 als ein Ausgabekoppler verwendet wird.
[Ausführungsform 3]
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 3 und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung wird beschrieben. Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von Halbleiterlaservorrichtung 101 gemäß Ausführungsform 2 dadurch, dass die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein optisches Kopplungssystem enthält. Im Folgenden wird die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung mit Bezug auf 9 beschrieben, wobei sich die Beschreibung auf die Unterschiede zu Ausführungsform 2 konzentriert.
9 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration von Halbleiterlaservorrichtung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 9 dargestellt, enthält Halbleiterlaservorrichtung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform optisches Kopplungssystem 70, zusätzlich zu Bestandselementen ähnlich zu den Bestandselementen von Halbleiterlaservorrichtung 101 gemäß Ausführungsform 2.
Optisches Kopplungssystem 70 ist ein optisches System, das Lichtstrahlen, die von der Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11 emittiert werden, die als die Mehrzahl an optischen Verstärkern dienen, auf Beugungsgitter 50 überlagert. Optisches Kopplungssystem 70 ist in einem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an optischen Verstärkern und Beugungsgitter 50 angeordnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist optisches Kopplungssystem 70 eine zylindrische Linse und ist in einem optischen Weg zwischen viertem Spiegel MR4 und Beugungsgitter 50 angeordnet.
Halbleiterlaservorrichtung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bietet vorteilhafte Wirkungen ähnlich zu denen, die von Halbleiterlaservorrichtung 101 gemäß Ausführungsform 2 geboten werden. Zudem, da Halbleiterlaservorrichtung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform optisches Kopplungssystem 70 enthält, kann die Flexibilität beim Entwerfen, zum Beispiel, der Konfiguration jedes Spiegels oder der optischen Weglänge zwischen Beugungsgitter 50 und Halbleiterlaserelementen 11 erhöht werden.
[Ausführungsform 4]
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 4 und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung wird beschrieben. Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 darin, dass die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Halbleiterlaserarray enthält, das als optischer Verstärker dient. Im Folgenden wird Halbleiterlaservorrichtung 301 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ein Verfahren zum Steuern von Halbleiterlaservorrichtung 301 mit Bezug auf 10 beschreiben, wobei die Beschreibung sich auf die Unterschiede zu Ausführungsform 1 konzentriert.
10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration von Halbleiterlaservorrichtung 301 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 10 dargestellt, enthält Halbleiterlaservorrichtung 301 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Lasereinheiten LU1 bis LU8, erste Spiegel MR11 bis MR18, zweiten Spiegel MR2, dritten Spiegel MR3, vierten Spiegel MR4, und Beugungsgitter 50. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält Halbleiterlaservorrichtung 301 ferner Steuerung 80, Stromquelle 82, Antriebsvorrichtungen ST3 und ST4, und Wärmesenken HS1 und HS2.
Lasereinheiten LU1 bis LU8 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden mit Bezug auf 11 beschrieben. 11 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration von Lasereinheit LU1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 11 dargestellt, enthält Lasereinheit LU1 Halbleiterlaserarray 311, Schnelle-Achse-Kollimatorlinse FAC, Optisches System mit 90-Grad-Bilddrehung BT, Wärmeableitungsblock BL, und Langsame-Achse-Kollimatorlinse SAC.
Halbleiterlaserarray 311 ist ein lichtemittierendes Halbleiterelement, das eine Mehrzahl an optischen Verstärkern enthält. Eine Konfiguration von Halbleiterlaserarray 311 wird mit Bezug auf 12 beschrieben. 12 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration von Halbleiterlaserarray 311 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 12 dargestellt, ist Halbleiterlaserarray 311 ein Element, in dem eine Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11 in einem Array angeordnet sind. Jedes der Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11 weist eine Konfiguration ähnlich zu der Konfiguration von Halbleiterlaserelement 11 gemäß Ausführungsform 1 auf. Halbleiterlaserarray 311 enthält eine Mehrzahl an Lichtemissionsbereichen 117, die in der Langsame-Achse-Richtung aufgereiht sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11 auf einem gemeinsamen Substrat 320 angeordnet. Obwohl 12 ein Beispiel darstellt, in dem Halbleiterlaserarray 311 vier Halbleiterlaserelemente 11 enthält, ist die Anzahl an Halbleiterlaserelementen 11, die in Halbleiterlaserarray enthalten sind, nicht auf vier begrenzt. Es ist ausreichend, dass zwei oder mehr Halbleiterlaserelemente 11 in Halbleiterlaserarray 311 enthalten sind. Zudem können, in Halbleiterlaserarray 311, die Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11 integral gebildet sein oder können voneinander getrennt sein.
Mit Rückbezug auf 11 ist Schnelle-Achse-Kollimatorlinse FAC ein Beispiel einer Kollimatorlinse, die einen Lichtstrahl, der von einem optischen Verstärker emittiert wird, bündelt, und Schnelle-Achse-Kollimatorlinse FAC verhindert, dass ein Lichtstrahl in der schnellen Achsenrichtung divergiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform verhindert Schnelle-Achse-Kollimatorlinse FAC, dass ein Lichtstrahlen, die von Halbleiterlaserelement 11, das als ein optischer Verstärker dient, emittiert werden, in der schnellen Achsenrichtung divergieren. Eine zylindrische Linse kann, zum Beispiel, als die schnelle-Achse-Kollimatorlinse FAC verwendet werden.
Optisches System mit 90-Grad-Bilddrehung BT ist ein optisches System, das in einem optischen Weg zwischen Schnelle-Achse-Kollimatorlinse FAC und Beugungsgitter 50 angeordnet ist, und das zwischen der schnellen Achsenrichtung und der langsamen Achsenrichtung des Lichtstrahls von Schnelle-Achse-Kollimatorlinse FAC wechselt. Optisches System mit 90-Grad-Bilddrehung BT wechselt zwischen der schnellen Achsenrichtung und der langsamen Achsenrichtung des Lichtstrahls, indem das Bild des einfallenden Lichtstrahls um 90 Grad um die optische Achse gedreht wird. Da Halbleiterlaservorrichtung 301 gemäß der vorliegenden Ausführungsform optisches System mit 90-Grad-Bilddrehung BT enthält, kann Halbleiterlaservorrichtung 301 eine Mehrzahl an Lichtstrahlen, die in der langsamen Achsenrichtung aufgereiht sind, in eine Mehrzahl an Lichtstrahlen konvertieren, die in der schnellen Achsenrichtung aufgereiht sind. Diese Konfiguration ermöglicht es, eine Mehrzahl an Lichtstrahlen in der schnellen Achsenrichtung aufzureihen. Entsprechend können die Richtung, in die eine Mehrzahl an Lichtstrahlen aufgereiht sind, und die schnelle Achsenrichtung der Lichtstrahlen in Übereinstimmung gebracht werden mit der Richtung, in die die Gitter in Beugungsgitter 50 aufgereiht sind. Diese Konfiguration kann die Effizienz des Kombinierens einer Mehrzahl an Lichtstrahlen durch Beugungsgitter 50, wie gemäß Ausführungsform 1 beschrieben, erhöhen.
Langsame-Achse-Kollimatorlinse SAC ist ein Beispiel einer Linse, die einen Lichtstrahl, der von einem optischen Verstärker emittiert wird, bündelt, und Langsame-Achse-Kollimatorlinse SAC verhindert, dass ein Lichtstrahl in der langsamen Achsenrichtung divergiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform verhindert Langsame-Achse-Kollimatorlinse SAC, dass ein von optisches System mit 90-Grad-Bilddrehung BT emittierter Lichtstrahl in der langsamen Achsenrichtung divergiert. Eine zylindrische Linse kann zum Beispiel als Langsame-Achse-Kollimatorlinse SAC verwendet werden.
Wärmeableitungsblock BL ist ein Metallblock, in dem Halbleiterlaserarray 311 angeordnet ist, und Wärmeableitungsblock BL leitet Wärme, die in Halbleiterlaserarray 311 erzeugt wird, ab. Wärmeableitungsblock BL ist zum Beispiel aus einem Metall gebildet, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, wie z.B. Kupfer.
In 10 gezeigte Lasereinheiten LU2 bis LU8 weisen jeweils eine Konfiguration ähnlich zu der Konfiguration von Lasereinheit LU1, die in 11 gezeigt ist, auf. Lasereinheiten LU1 bis LU4 sind auf Wärmesenke HS1 angeordnet, und Lasereinheiten LU5 bis LU8 sind auf Wärmesenke HS2 angeordnet.
Ein Strom wird von Stromquelle 82 auf Halbleiterlaserarray 311, das in jedem der Lasereinheiten LU1 bis LU8 enthalten ist, angewendet, wie der Strom auf Halbleiterlaserelemente 11, die in entsprechenden Lasermodulen CP1 bis CP8 gemäß Ausführungsform 1 enthalten sind, angewendet wird.
Da Halbleiterlaservorrichtung 301 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben konfiguriert ist, bietet Halbleiterlaservorrichtung 301 vorteilhafte Wirkungen ähnlich zu denen, die von Halbleiterlaservorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 geboten werden. Zudem enthält Halbleiterlaservorrichtung 301 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl an Halbleiterlaserarrays 311, und die Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11 in jedem Halbleiterlaserarray 311 werden als die Mehrzahl an optischen Verstärkern verwendet. Diese Konfiguration ermöglicht es, die optischen Verstärker in hoher Dichte anzuordnen. Entsprechend kann Halbleiterlaservorrichtung 301 einer verringerten Größe und einer höheren Ausgabeleistung erreicht werden.
[Ausführungsform 5]
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 5 und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung werden beschrieben. Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von Halbleiterlaservorrichtung 301 gemäß Ausführungsform 4 darin, dass die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Teilreflexionsspiegel enthält, der als ein Ausgabekoppler wirkt. Im Folgenden wird eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung mit Bezug auf 13 beschrieben, wobei die Beschreibung sich auf die Unterschiede zu Ausführungsform 4 konzentriert.
13 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration von Halbleiterlaservorrichtung 401 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 13 dargestellt, enthält Halbleiterlaservorrichtung 401 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Teilreflexionsspiegel 60, zusätzlich zu Bestandselementen ähnlich zu den Bestandselementen von Halbleiterlaservorrichtung 301 gemäß Ausführungsform 4.
So wie Teilreflexionsspiegel 60 gemäß Ausführungsform 2 ist Teilreflexionsspiegel 60 ein Spiegel, der einen Teil des Lichts von Beugungsgitter 50 transmittiert und einen anderen Teil dieses Lichts reflektiert. Teilreflexionsspiegel 60 bildet externe Resonatoren mit Rückseiten-Endoberflächen 11R von jeweiligen Halbleiterlaserelementen 11, die in Lasereinheiten LU1 bis LU8 von Halbleiterlaservorrichtung 401 enthalten sind, und fungiert als ein Ausgabekoppler.
Halbleiterlaservorrichtung 401 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bietet vorteilhafte Wirkungen ähnlich zu denen, die von Halbleiterlaservorrichtung 301 gemäß Ausführungsform 4 geboten werden. Zudem, da Halbleiterlaservorrichtung 401 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Teilreflexionsspiegel 60 enthält, der als ein Ausgabekoppler fungiert, kann die Flexibilität beim Entwerfen, zum Beispiel, des Reflexionsgrads oder der Krümmung des Ausgabekopplers erhöht werden, im Vergleich zu einem Fall, in dem Beugungsgitter 50 als ein Ausgabekoppler verwendet wird.
[Ausführungsform 6]
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 6 und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung wird beschrieben. Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von Halbleiterlaservorrichtung 401 gemäß Ausführungsform 5 darin, dass die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein optisches Kopplungssystem enthält. Im Folgenden wird die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung mit Bezug auf 14 beschrieben, wobei die Beschreibung sich auf die Unterschiede zu Ausführungsform 5 konzentriert.
14 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration von Halbleiterlaservorrichtung 501 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 14 dargestellt, enthält Halbleiterlaservorrichtung 501 gemäß der vorliegenden Ausführungsform optisches Kopplungssystem 70, zusätzlich zu Bestandselementen ähnlich zu den Bestandselementen von Halbleiterlaservorrichtung 401 gemäß Ausführungsform 5.
Wie bei optischem Kopplungssystem 70 gemäß Ausführungsform 3 ist optisches Kopplungssystem 70 ein optisches System, das Lichtstrahlen, die von der Mehrzahl an Halbleiterlaserelementen 11 emittiert werden, die als die Mehrzahl an optischen Verstärkern dienen, auf Beugungsgitter 50 überlagert. Optisches Kopplungssystem 70 ist in einem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an optischen Verstärkern und Beugungsgitter 50 angeordnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist optisches Kopplungssystem 70 eine zylindrische Linse und ist in einem optischen Weg zwischen viertem Spiegel MR4 und Beugungsgitter 50 angeordnet.
Halbeiterlaservorrichtung 501 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bietet vorteilhafte Wirkungen ähnlich zu denen, die von Halbleiterlaservorrichtung 401 gemäß Ausführungsform 5 geboten werden. Zudem, da Halbleiterlaservorrichtung 501 gemäß der vorliegenden Ausführungsform optisches Kopplungssystem 70 enthält, kann die Flexibilität beim Entwerfen, zum Beispiel, der Konfiguration von jedem Spiegel oder der optischen Weglänge zwischen Beugungsgitter 50 und Halbleiterlaserarrays 311 erhöht werden.
[Ausführungsform 7]
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 7 und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung werden beschrieben. Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von Halbleiterlaservorrichtung 501 gemäß Ausführungsform 6 darin, dass die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform hauptsächlich ein einziges Halbleiterlaserarray enthält. Im Folgenden wird die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung mit Bezug auf 15 beschrieben, wobei die Beschreibung sich auf die Unterschiede zu Ausführungsform 6 konzentriert.
15 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration von Halbleiterlaservorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 15 dargestellt, enthält Halbleiterlaservorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einzelne Lasereinheit LU1, Spiegel MR5, dritten Spiegel MR3, vierten Spiegel MR4, und Beugungsgitter 50. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält Halbleiterlaservorrichtung 601 Steuerung 80, Stromquelle 82, Antriebseinheiten ST3 und ST4, Teilreflexionsspiegel 60, und optisches Kopplungssystem 70.
Lasereinheit LU 1 weist eine Konfiguration ähnlich zu der Konfiguration von Lasereinheit LU 1 gemäß einer von Ausführungsformen 4 bis 6 auf. Ein Strom wird auf Lasereinheit LU1 von Stromquelle 82 angewendet.
Spiegel MR5 ist ein Spiegel, der eine Konfiguration ähnlich zu der Konfiguration von, zum Beispiel, einem der ersten Spiegel MR11 bis MR18 gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 6 aufweist. Spiegel MR5 empfängt eine Mehrzahl an Lichtstrahlen, die von Lasereinheit LU1 emittiert werden, und reflektiert die Mehrzahl an Lichtstrahlen in Richtung dritter Spiegel MR3. Spiegel MR5 wird verwendet, um den Raum, der von Halbleiterlaservorrichtung 601 einzunehmen ist, zu verringern. Mit anderen Worten, da Halbleiterlaservorrichtung 601 Spiegel MR5 enthält, kann der Raum effektiv genutzt werden. Hierbei muss Halbleiterlaservorrichtung 601 Spiegel MR5 nicht enthalten.
Andere Bestandselemente von Halbleiterlaservorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen Konfigurationen ähnlich zu den entsprechenden Bestandselementen von Halbleiterlaservorrichtung 501 gemäß Ausführungsform 6 auf.
Halbleiterlaservorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bietet vorteilhafte Wirkungen ähnlich zu denen, die von Halbleiterlaservorrichtung 501 gemäß Ausführungsform 6 geboten werden.
[Ausführungsform 8]
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsform 8 und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung wird beschrieben. Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von Halbleiterlaservorrichtung 501 gemäß Ausführungsform 6 darin, dass die Position auf Beugungsgitter 50, an der eine Mehrzahl von Lichtstrahlen aufeinander überlagert werden, in der Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform variiert werden kann. Im Folgenden wird die Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ein Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung mit Bezug auf 16 beschrieben, wobei die Beschreibung sich auf die Unterschiede zu Ausführungsform 6 konzentriert.
16 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration von Halbleiterlaservorrichtung 701 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 16 dargestellt, unterscheidet sich Halbleiterlaservorrichtung 701 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von Halbleiterlaservorrichtung 501 gemäß Ausführungsform 6 in der Konfiguration der Antriebseinheiten ST73 und ST74.
Antriebsvorrichtung ST73 dreht dritten Spiegel MR3, indem sie von Steuerung 80 gesteuert wird, und bewegt die Position von drittem Spiegel MR3. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewegt Antriebseinheit ST73 die Position von drittem Spiegel MR3 in der Richtung der optischen Achse.
Antriebsvorrichtung ST74 dreht vierten Spiegel MR4, indem sie von Steuerung 80 gesteuert wird, und bewegt die Position von viertem Spiegel MR4. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewegt Antriebsvorrichtung ST74 die Position von viertem Spiegel MR4 in der Richtung der optischen Achse.
Auf diese Weise, indem Antriebsvorrichtungen ST72 und ST74 gesteuert werden, bewegt Steuerung 80 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Positionen von drittem Spiegel MR3 und viertem Spiegel MR4, die als die Drehspiegel dienen. Hierbei wird, dass Steuerung 80 die Positionen von drittem Spiegel MR3 und viertem Spiegel MR4 bewegt, indem Antriebsvorrichtungen ST73 und ST74 gesteuert werden, auch so formuliert, dass Steuerung 80 die Positionen von drittem Spiegel MR3 und viertem Spiegel MR4 bewegt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform macht es das Bewegen der Positionen von drittem Spiegel MR3 und viertem Spiegel MR4 möglich, die Position auf Beugungsgitter 50, an der die Mehrzahl an Lichtstrahlen, die von viertem Spiegel MR4 reflektiert werden, aufeinander überlagert werden, zu bewegen. Obwohl sowohl die Position von drittem Spiegel MR3 als auch die Position von viertem Spiegel MR4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewegt werden können, kann nur die Position von einem von drittem Spiegel MR3 und viertem Spiegel MR4 beweglich gemacht werden.
Wie oben beschrieben, bewegt Steuerung 80, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Positionen der Drehspiegel, und die Position auf Beugungsgitter 50, an der die Mehrzahl an Lichtstrahlen, die von entsprechenden optischen Verstärkern emittiert werden, aufeinander überlagert werden, wird mit der Bewegung der Positionen der Drehspiegel bewegt. Auf das Beugungsgitter 50 wird an der Position, an der eine Mehrzahl an Lichtstrahlen aufeinander überlagert werden, eine intensive Wärmebelastung ausgeübt, und somit ist Beugungsgitter 50 anfällig für Beschädigung. Jedoch, da die vorliegende Ausführungsform erlaubt, dass die Position, an der eine Mehrzahl an Lichtstrahlen aufeinander überlagert werden, bewegt wird, kann eine Situation vermieden werden, in der eine intensive Wärmebelastung fortdauernd an einer spezifischen Position auf Beugungsgitter 50 ausgeübt wird. Entsprechend kann Beschädigung an Beugungsgitter 50 verringert werden.
[Abwandlungen und Andere]
Soweit wurden die Halbleiterlaservorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung und die Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtungen auf Grundlage der Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Zum Beispiel, obwohl die Halbleiterlaservorrichtung 80 gemäß der vorstehenden Ausführungsformen Steuerung 80 enthalten, muss eine Halbleiterlaservorrichtung Steuerung 80 nicht enthalten. Mit anderen Worten, Steuerung 80 kann eine Halbleiterlaservorrichtung von außerhalb der Halbleiterlaservorrichtung steuern.
Zudem, obwohl sowohl dritter Spiegel MR3 als auch vierter Spiegel MR4 gemäß der vorstehenden Ausführungsformen gedreht werden, kann einer von drittem Spiegel MR3 und viertem Spiegel MR4 gedreht werden. Zudem können erste Spiegel MR11 bis MR18, Spiegel MR21 bis MR28 von zweitem Spiegel MR2, oder Spiegel MR5 gedreht werden, zum Beispiel.
Zudem kann, obwohl ein Transmissions-Beugungsgitter als Beugungsgitter 50 gemäß der vorstehenden Ausführungsformen verwendet wird, ein Reflexions-Beugungsgitter stattdessen als Beugungsgitter 50 verwendet werden.
Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung auch eine Ausführungsform, die durch verschiedene Modifikationen, die sich ein Fachmann an den vorstehenden Ausführungsformen vorstellen kann, erhalten wird, oder eine Ausführungsform, die durch eine beliebige Kombination der Bestandselemente und Funktionen der vorstehenden Ausführungsformen innerhalb des Anwendungsbereichs erreicht wird, die nicht vom Geist der vorliegenden Offenbarung abweicht.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann zum Beispiel auf eine Lichtquelle einer Laserverarbeitungsvorrichtung oder dergleichen als eine Lichtquelle hoher Ausgabeleistung und hoher Effizienz angewendet werden.
[Bezugszeichenliste]

1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701: Halbleiterlaservorrichtung
11: Halbleiterlaserelement
11 F: Vorderseiten-Endoberfläche
11 R: Rückseiten-Endoberfläche
50: Beugungsgitter
60: Teilreflexionsspiegel
70: optisches Kopplungssystem
80: Steuerung
82: Stromquelle
111: aktive Schicht
112: N-Typ-Mantelschicht
113: P-Typ-Mantelschicht
114: Substrat
115: Kontaktschicht
116N, 116P: Elektrode
117: Lichtemissionsbereich
118a, 118b: Achse
120: Isolationsschicht
311: Halbleiterlaserarray
320: gemeinsames Substrat
B20: Lichtstrahl
BL: Wärmeableitungsblock
BT: Optisches System mit 90-Grad-Bilddrehung
CP1, CP2,: CP3, CP4, CP5, CP6, CP7, CP8 Lasermodul
FAC, FAC1, FAC2, FAC3, FAC4, FAC5, FAC6, FAC7, FAC8: Schnelle-Achse-Kollimatorlinse
HS1, HS2: Wärmesenke
L10: Emissionslicht
LU1, LU2, LU3, LU4, LU5, LU6, LU7, LU8: Lasereinheit
MR11, MR12, MR13, MR14, MR15, MR16, MR17, MR18: erster Spiegel
MR2: zweiter Spiegel
MR5, MR21, MR22, MR23, MR24, MR25, MR26, MR27, MR28: Spiegel
MR3: dritter Spiegel
MR4: vierter Spiegel
SAC: Langsame-Achse-Kollimatorlinse
ST3, ST4, ST73, ST74: Antriebsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201654295 [0004]

Claims

Halbleiterlaservorrichtung, die von einer Steuerung gesteuert wird, wobei die Halbleiterlaservorrichtung umfasst: eine Mehrzahl an optischen Verstärkern, die jeweils einen Lichtstrahl emittieren; ein Beugungsgitter, das den Lichtstrahlen von jedem der Mehrzahl an optischen Verstärkern empfängt; und ein Drehspiegel, der drehbar ist und in einem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an optischen Verstärkern und dem Beugungsgitter angeordnet ist, wobei die Steuerung den Drehspiegel entsprechend einem Strom dreht, der auf die Mehrzahl an optischen Verstärkern angewendet wird, und ein Einfallswinkel des Lichtstrahls auf dem Beugungsgitter sich entsprechend dem angewendeten Strom ändert.
Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einfallswinkel auf dem Beugungsgitter mit einem Anstieg des angewendeten Stroms ansteigt.
Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Drehspiegel den Einfallswinkel ändert, um einen Beugungswinkel des Lichtstrahls von dem Beugungsgitter beizubehalten.
Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerung eine Position des Drehspiegels bewegt, und eine Position auf dem Beugungsgitter, an der die Lichtstrahlen, die von jedem der Mehrzahl an optischen Verstärkern emittiert wird, überlagert wird, mit einer Bewegung der Position des Drehspiegels bewegt wird.
Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: ein optisches Kopplungssystem, das den Lichtstrahl, der von jedem der Mehrzahl an optischen Verstärkern emittiert wird, auf dem Beugungsgitter überlagert, wobei das optische Kopplungssystem in dem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an optischen Verstärkern und dem Beugungsgitter angeordnet ist.
Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: ein oder mehrere Halbleiterlaserarrays, wobei das eine oder die mehreren Halbleiterlaserarrays die Mehrzahl an optischen Verstärkern enthalten.
Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Kollimatorlinse, die den Lichtstrahl, der von jedem der Mehrzahl an optischen Verstärkern emittiert wird, bündelt.
Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend: ein optisches System mit 90-Grad-Bilddrehung, das in einem optischen Weg zwischen der Kollimatorlinse und dem Beugungsgitter angeordnet ist und zwischen einer schnellen Achsenrichtung und einer langsamen Achsenrichtung des Lichtstrahls wechselt.
Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend: einen Teilreflexionsspiegel, der einen Teil des Lichtstrahls von dem Beugungsgitter transmittiert und einen anderen Teil des Lichtstrahls reflektiert.
Verfahren zum Steuern einer Halbleiterlaservorrichtung, wobei die Halbleiterlaservorrichtung enthält: eine Mehrzahl an optischen Verstärkern, die jeweils einen Lichtstrahl emittieren; ein Beugungsgitter, das den Lichtstrahlen von jedem der Mehrzahl an optischen Verstärkern empfängt; und ein Drehspiegel, der drehbar ist und in einem optischen Weg zwischen der Mehrzahl an optischen Verstärkern und dem Beugungsgitter angeordnet ist, wobei das Verfahren zum Steuern der Halbleiterlaservorrichtung umfasst: Bestimmen eines Stroms, der auf die Mehrzahl an optischen Verstärkern anzuwenden ist; und Drehen des Drehspiegels entsprechend dem angewendeten Strom, wobei ein Einfallswinkel des Lichtstrahls auf dem Beugungsgitter sich entsprechend dem angewendeten Strom ändert.