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JP7070215B2 - 光源モジュール - Google Patents
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Description

本発明は、複数の光源からの光を合波する場合に、光源の温度変動および波長変動を抑制した光学系を備えた光源モジュールに関する。
ダイレクトダイオードレーザは、複数の半導体レーザの複数のレーザ光を一つのファイバにレンズを用いて合波することで高出力化したレーザである（特許文献１）。従来のダイレクトダイオードレーザは、波長が赤外域の０．８μｍ以上の半導体レーザを用いるのが一般的である。近年、可視域、特に青色の半導体レーザの高出力化が進み、可視光ダイレクトダイオードレーザの開発が行われている。
ダイレクトダイオードレーザでは、図１０に示すように、複数の半導体レーザ１ａ～１ｃからのビームをコリメートレンズ２ａ～２ｃで平行光に変換し、縮小光学系３を通過した後、集光レンズ４でファイバ５に集光・合波する。
半導体レーザは、電流が流れると、温度が上昇してレーザの中心波長は、図１１に示すように、長波長側にシフトする。一般に、レンズは、図１２に示すように、波長に対して屈折率が異なる。このため、半導体レーザの長波長シフトが起きると、特にコリメートレンズにおいて色収差が発生し、図１３に示すように、集光レンズを通過した後のビームの集光位置が変化してしまう。この色収差により、ファイバ結合率が変化するため、ファイバからの出力が温度・波長変動とともに変化してしまう。
従来の赤外レーザでは、波長に対してレンズの屈折率変化が小さい。例えば、図１２では、波長が０．８μｍ以上であるため，色収差によるファイバ結合率の変化は小さい。
特開２００５－１１４９７７号公報
しかしながら、可視から紫外（０．３μｍ～０．５５μｍ）での半導体レーザでは、レンズの波長に対する屈折率変化が大きい、即ちレンズの波長分散が大きいため、従来使用するレンズでは、色収差の効果が無視できない。
図１４に半導体レーザの波長シフトに対して、ファイバ出力の変動を計算した例を示す。図１４から、波長が長くなると、出力変動が大きくなることがわかる。また、ｖｄはコリメートレンズのアッベ数で、一般にｖｄの値が５０以上のレンズは、低分散レンズであり、アッべ数ｖｄの値が５０以下のレンズは、高分散レンズとなる。図１４ではアッべ数ｖｄが小さくなる、即ちレンズの波長分散が大きくなると、出力変動が増えることがわかる。なお、アッべ数ｖｄは下記の式で表される。
ｖｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
Ｎｄは波長０．５８７５６１８μｍでの屈折率、ＮＦは波長０．４８６１３２７μｍでの屈折率、ＮＣは波長０．６５６２７２５μｍでの屈折率である。各波長は、複数の半導体レーザの波長である。
本発明の課題は、可視光ダイレクトダイオードレーザの出力変動を小さくすることができる光源モジュールを提供する。
本発明に係る光源モジュールの請求項１は、互いに異なる０．３μｍ～０．５５μｍの複数の波長を有する複数のレーザ光を出力する複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源に対向して配置され、前記複数のレーザ光源からのレーザ光を平行光に変換する、複数のコリメートレンズからなる複数の平行光レンズと、前記複数の平行光レンズで平行光にされた複数のレーザ光を縮小させる凸レンズと凹レンズとを有する縮小光学系と、前記縮小光学系で縮小された複数のレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズとを備え、前記複数の平行光レンズは、前記平行光レンズの焦点距離と前記縮小光学系の縮小倍率と前記集光レンズの焦点距離とに基づく横倍率αの値と、前記複数のレーザ光源の波長の変化量Δλの値と、前記ファイバのコア径dとに応じて、前記複数の波長に対する前記平行光レンズでの複数の屈折率に基づくアッベ数ｖｄを変えたレンズからなり、Δλ＞１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞１３８．５５×α／ｄ－５．６３５４、１．０×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞９６．４４×α／ｄ－３．３８７８、０．７５×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．０×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞７６．２２×α／ｄ－４．００７、０＜Δλ≦０．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞６６．１９×α／ｄ－１１．８２３とすることで、前記ファイバの出力変動を５％以下に抑制することを特徴とする。なお、縮小光学系は、凸レンズと凹レンズとの組み合わせ以外にも、アナモルフィックプリズム等を用いてもよい。
請求項２は、互いに異なる０．３μｍ～０．５５μｍの複数の波長を有する複数のレーザ光を出力する複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源に対向して配置され、前記複数のレーザ光源からのレーザ光を平行光に変換する複数の平行光レンズと、前記複数の平行光レンズで変換された複数のレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズとを備え、前記複数の平行光レンズは、複数のコリメートレンズからなり、前記ファイバの出力変動を所定値以下に抑制するように、前記コリメートレンズの焦点距離と前記集光レンズの焦点距離とに基づく横倍率αの値と前記複数のレーザ光源の波長の変化量Δλ〔μｍ〕の値と前記ファイバのコア径dとに応じて、記複数の波長に対する前記コリメートレンズでの複数の屈折率に基づくアッベ数ｖｄを変えたレンズからなり、Δλ＞１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞１３８．５５×α／ｄ－５．６３５４、１．０×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞９６．４４×α／ｄ－３．３８７８、
０．７５×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．０×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞７６．２２×α／ｄ－４．００７、０＜Δλ≦０．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞６６．１９×α／ｄ－１１．８２３とすることで、前記ファイバの出力変動を５％以下に抑制することを特徴とする。
請求項３では、前記複数の平行光レンズは、前記複数のレーザ光源から出射されたファスト方向のビームを平行光にするファスト軸コリメートレンズとスロー方向のビームを平行光にするスロー軸コリメートレンズからなることを特徴とする。
請求項４は、互いに異なる０．３μｍ～０．５５μｍの複数の波長を有する複数のレーザ光を出力する複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源に対向して配置され、前記複数のレーザ光源からのレーザ光を平行光に変換する複数の平行光レンズと、前記複数の平行光レンズで変換された複数のレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズとを備え、前記複数の平行光レンズは、前記平行光レンズの焦点距離と前記集光レンズの焦点距離とに基づく横倍率αの値と、前記複数のレーザ光源の波長の変化量Δλ〔μｍ〕の値と前記ファイバのコア径dとに応じて、前記複数の波長に対する前記平行光レンズでの複数の屈折率に基づくアッベ数ｖｄを変えたレンズで且つ前記複数のレーザ光源から出射されたファスト方向のビームを平行光にするファスト軸コリメートレンズとスロー方向のビームを平行光にするスロー軸コリメートレンズからなり、Δλ＞１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞１３８．５５×α／ｄ－５．６３５４、１．０×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞９６．４４×α／ｄ－３．３８７８、０．７５×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．０×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞７６．２２×α／ｄ－４．００７、０＜Δλ≦０．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞６６．１９×α／ｄ－１１．８２３とすることで、前記ファイバの出力変動を５％以下に抑制することを特徴とする。
請求項５は、請求項１乃至請求項４のいずかれ１項記載の光源モジュールを光源モジュールユニットとして複数備え、前記複数の光源モジュールユニットに対向して配置され、前記複数の光源モジュールユニットからの複数のレーザ光を平行光に変換する複数の第２の平行光レンズと、変換された複数のレーザ光を集光して第２のファイバに結合する第２の集光レンズとを備えることを特徴とする。
請求項６では、前記複数の第２の平行光レンズは、前記第２のファイバの出力変動を所定値以下に抑制するように、前記第２の平行光レンズの焦点距離と前記第２の集光レンズの焦点距離とに基づく横倍率αの値と、前記複数のレーザ光源の波長の変化量Δλの値とに応じて、前記複数の波長に対する前記第２の平行光レンズでの複数の屈折率に基づく第２のアッベ数ｖｄが設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、可視光ダイレクトダイオードレーザの出力変動を小さくすることができる。
半導体レーザからのビームの拡がりの様子を示す図で、（ａ）はファスト方向の拡がりを示し、（ｂ）はスロー方向の拡がりを示す。 本発明の実施例１の光源モジュールの構成図で、ＦＡＣレンズとＳＡＣレンズとを用いた場合のビームのファイバ結合を示し、（ａ）はファスト方向を示す図、（ｂ）はスロー方向を示す図である。 本発明の実施例１の第１の変形例の光源モジュールの構成図で、単一のコリメートレンズを用いた場合のビームのファイバ結合を示し、（ａ）はファスト方向を示す図、（ｂ）はスロー方向を示す図である。 本発明の実施例１の第２の変形例の光源モジュールの構成図で、ファスト方向に対して配置された複数の半導体レーザからのビームのファイバ結合を示す図である。 ファイバコア径ｄが１００μｍでエミッタサイズｗｆが０．９μｍの場合にコリメートレンズのアッベ数とファスト方向の横倍率αに対して、ファイバ出力変動が５％となる場合のグラフである。 ファイバコア径ｄが１００μｍでエミッタサイズｗｆが０．９μｍの場合にコリメートレンズのアッベ数とファスト方向の横倍率αに対して、ファイバ出力変動が５％以下となる領域を示す図である。 ファイバコア径ｄが１００μｍでエミッタサイズｗｆが０．９μｍの場合にコリメートレンズのアッベ数とファスト方向の横倍率αに対して、ファイバ出力変動が５％となる場合のグラフである。 コリメートレンズのアッベ数と横倍率αをファイバコアで規格化した値に対して、ファイバ出力変動が５％となる場合のグラフである。 本発明の実施例２の光源モジュールの構成図である。 従来のダイレクトダイオードレーザの構成を示す図である。 半導体レーザの温度に対する中心波長のシフトを示す図である。 硝子の波長に対する屈折率分散の一例を示す図である。 半導体レーザの短波長から長波長へのシフトによる集光位置のずれを示す図である。 半導体レーザの波長シフトに伴うファイバ出力の変動の計算例を示す図である。
（実施例１）
図１は、半導体レーザからのビームの拡がりの様子を示す図で、（ａ）はファスト方向の拡がりを示し、（ｂ）はスロー方向の拡がりを示す。ファスト方向は、スロー方向に対して、広がり角が大きいことがわかる。
図２は、本発明の実施例１の光源モジュールの構成図で、ＦＡＣ（Fast Axis Collimators)レンズとＳＡＣ（Slow Axis Collimators)レンズとを用いた場合のビームのファイバ結合を示す。光源モジュールは、半導体レーザ１、ＦＡＣレンズ２１、ＳＡＣレンズ２２、凸レンズ３ａ、凹レンズ３ｂ、集光レンズ４、ファイバ５を備える。凸レンズ３ａと凹レンズ３ｂは、縮小光学系３を構成する。
図２（ａ）はファスト方向に対して、半導体レーザ１からのビームをファイバ５に結合する光学系を示す。ＦＡＣレンズ２１は、半導体レーザ１からのビームのファスト方向を平行光にする。縮小光学系３は、ＦＡＣレンズ２１からのビームを縮小する。集光レンズ４は、縮小光学系３からのビームを集光してファイバ５に結合する。
図２（ｂ）では、スロー方向に対して、半導体レーザ１からのビームをファイバ５に結合する光学系を示す。ＳＡＣレンズ２２は、半導体レーザ１からのビームをスロー方向に対して平行光にし、集光レンズ４はビームを集光してファイバ５に結合する。図２ではビームをファスト軸方向、スロー軸方向、別々のレンズで平行光にしたが、図３に示すように、単一のコリメートレンズ２５で半導体レーザ１からのビームを平行光にし、ファイバ５に結合することもできる。
ダイレクトダイオードレーザは、一般にファスト方向、スロー方向に複数の半導体レーザからのビームをファイバに結合することで高出力化する。例えば、図４はファスト方向に３個の半導体レーザ１ａ～１ｃと３個のＦＡＣレンズ２１又は３個のコリメートレンズ２５を配置し、ファイバ５に結合した場合を示す。
半導体レーザ１ａ～１ｃは、本発明の複数のレーザ光源に対応し、複数のレーザ光を出射する。半導体レーザ１ａ～１ｃの各々は、波長が０．３μｍ～０．５５μｍの半導体レーザからなる。３個のＦＡＣレンズ２１又は３個のコリメートレンズ２５は、複数の半導体レーザ１ａ～１ｃに対向して配置され、複数の半導体レーザ１ａ～１ｃからの複数のレーザ光を平行光にする。集光レンズ４は、凹レンズ３ｂで縮小された複数のレーザ光を集光してファイバ５に結合する。
図３（ａ）では、半導体レーザ１ａ～１ｃの波長が長波長にシフトした場合の集光位置のずれを示した。短波長のビームに対し、半導体レーザ１ａ～１ｃの波長が長くなると、Δl分だけ、集光位置がずれる。一般にΔlは、横倍率αの2乗に比例し、

Figure 0007070215000001
となる。図３（ａ）の光学系では、コリメートレンズ２５又はＦＡＣレンズ２１の焦点距離をＦｆ、縮小光学系３の縮小倍率をＦ１／Ｆ２、 集光レンズ４の焦点距離をＦ３とすると、

Figure 0007070215000002
となる。
ここで、Ａ(≧１)は、ビームの集光位置での収差によるビームの広がりを表す係数で、Ａ＝１の場合は理想的な無収差の光学系を表す。（１）式からレンズの横倍率αが大きいほど、色収差による集光位置の変化が大きくなることがわかる。
半導体レーザ１ａ～１ｃの波長の変化よりコリメートレンズ２５の屈折率が変化した場合、集光レンズ４の焦点距離Ｆｆの変化量δＦｆは一般に

Figure 0007070215000003
となる。（３）式から、アッベ数ｖｄが大きいとＦｆの変化量が小さくなる。Ｆｆの変化量が小さいと、（１）（２）式からΔlの変化量が小さくなることがわかる。従って、色収差によるΔlを小さくするためには、アッベ数ｖｄの大きなコリメートレンズ２５を用いる必要がある。
Δlが変化するとファイバへのビームの結合効率が変化し、ファイバ出力が変動する。このため、ファイバ出力変動を小さくするためには、コリメートレンズ２５のアッベ数ｖｄを大きくする必要がある。
ファイバコア径ｄ＝１００μｍ、ファストエミッタサイズｗｆ＝０．９μｍとし、各横倍率αに対して、ファイバ出力が小さくなるアッベ数ｖｄを計算により求めた。図５は０．４４８μｍの半導体レーザの波長を＋１．００ｎｍ長波長シフトした場合に、ファイバ出力の変動が５％となるアッベ数ｖｄと横倍率αの関係を示すグラフである。
例えば、横倍率α ＝６４．８、アッベ数ｖｄ＝６２．１としたときに、ファイバ出力が１００Ｗであるとする。このとき、半導体レーザの波長が０．４４８μｍから０．４４９μｍにシフトすると、ファイバ出力が１００Ｗから９５Ｗに低下する（５％変動する）ことを示す。ファイバ出力変動を５％以下にするためには、図６の網部で示す領域のアッベ数ｖｄをもつコリメートレンズ２５を用いればよい。従って、
ｖｄ＞０．９６４４×α －３．３８７８
を満たすアッベ数ｖｄをもつコリメートレンズ２５を用いる必要がある。なおコリメートレンズ２５は、ＦＡＣレンズ２１又は単レンズのどちらでもよい。
図７は図５のΔλ＝＋１．００ｎｍに加えて、＋０．５ｎｍ、＋０．７５ｎｍ、＋１．５ｎｍの場合に、ファイバ出力変動が５％となるアッベ数ｖｄとαの関係を計算したグラフである。
Δλが大きくなるにつれて、ｖｄ／αの傾きが大きくなり、ファイバ出力変動を小さくするために、アッベ数ｖｄの大きいレンズを使用する必要がある。
レーザ加工用に用いる青（０．４４８μｍ）のダイレクトダイオードレーザでは、ファイバ５の出力変動がおよそ５％以下であることが求められる。従って、出力変動を５％以下に抑制するためには、半導体レーザの波長変動Δλと横倍率αに対して、図６のグラフを用いてアッベ数ｖｄを決定する必要がある。以下に、グラフから求めたアッベ数ｖｄの使用可能範囲を示す。
（１） Δλ＞１．５×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞１．３８５５×α－５．６３５４とする。
（２）１．０×１０－３μｍ＜Δλ≦１．５×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞０．９６４４×α－３．３８７８とする。
（３）０．７５×１０－３μｍ＜Δλ≦１．０×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞０．７６２２×α－４．００７とする。
（４）０＜Δλ≦０．５×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞０．６６１９×α－１１．８２３とする。
図７は径ｄ＝１００μｍ、ファストエミッタサイズｗｆ＝０．９μｍとした場合に計算したグラフであるが、一般にファイバコア径は、使用する半導体レーザのエミッタサイズや個数により決定される。
そこで、ファイバコア径ｄの大きさで、図７の値を規格化すると、図８に示すようになる。ここでα×ｗｓ＜ｄ、α×ｗｆ＜ｄとし、グラフから求めたアッベ数ｖｄの使用可能範囲（ファイバ出力変動が５％以下）は以下のようになる。
（１）Δλ＞１．５×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞１３８．５５×α／ｄ－５．６３５４とする。
（２）１．０×１０－３μｍ＜Δλ≦１．５×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞９６．４４×α／ｄ－３．３８７８とする。
（３）０．７５×１０－３μｍ＜Δλ≦１．０×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞７６．２２×α／ｄ－４．００７とする。
（４）０＜Δλ≦０．５×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞６６．１９×α／ｄ－１１．８２３とする。
このように実施例１の光源モジュールによれば、ファイバ５の出力変動を所定値（５％）以下に抑制するように、コリメートレンズ２５又はＦＡＣレンズ２１又はＳＡＣレンズ２２は、そのレンズ２１，２２，２５の焦点距離と縮小光学系３の縮小倍率と集光レンズ４の焦点距離とに基づく横倍率αの値と、複数の半導体レーザ１ａ～１ｃの波長の変化量Δλの値とに応じて、複数の波長に対するレンズ２１，２２，２５での複数の屈折率に基づくアッベ数ｖｄが設定されているので、可視光ダイレクトダイオードレーザの出力変動を小さくすることができる。
また、Δλ＞１．５×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞１３８．５５×α／ｄ－５．６３５４とし、１．０×１０－３μｍ＜Δλ≦１．５×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞９６．４４×α／ｄ－３．３８７８とし、０．７５×１０－３μｍ＜Δλ≦１．０×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞７６．２２×α／ｄ－４．００７とし、０＜Δλ≦０．５×１０－３μｍのとき、コリメートレンズ２５のアッベ数をｖｄ＞６６．１９×α／ｄ－１１．８２３に設定することで、ファイバ出力変動を５％以下に抑制することができる。
なお、実施例１の図２～図４において、縮小光学系３を設けない実施例でも本発明は適用できる。
例えば、図３又は図４に示す構成に対して、縮小光学系３を設けず且つコリメートレンズ２５を用いた場合には、コリメートレンズ２５は、ファイバの出力変動を所定値以下に抑制するように、コリメートレンズ２５の焦点距離と集光レンズ４の焦点距離とに基づく横倍率αの値と、半導体レーザ１の波長の変化量Δλの値とに応じて、複数の波長に対するコリメートレンズ２５での複数の屈折率に基づく第２のアッベ数ｖｄを変えたレンズを用いる。
このように、縮小光学系３を設けない場合でも、コリメートレンズ２５のアッベ数ｖｄを上述したように設定することで、ファイバ出力変動を５％以下に抑制することができる。
また、図２又は図４に示す構成に対して、縮小光学系３を設けず且つＦＡＣレンズ２３とＳＡＣレンズ２４を用いた場合には、ＦＡＣレンズ２３とＳＡＣレンズ２４は、ファイバの出力変動を所定値以下に抑制するように、ＦＡＣレンズ２３とＳＡＣレンズ２４の焦点距離と集光レンズ４の焦点距離とに基づく横倍率αの値と、半導体レーザ１の波長の変化量Δλの値とに応じて、複数の波長に対するＦＡＣレンズ２３とＳＡＣレンズ２４での複数の屈折率に基づく第２のアッベ数ｖｄを変えたレンズを用いる。
このように、縮小光学系３を設けない場合でも、ＦＡＣレンズ２３とＳＡＣレンズ２４のアッベ数ｖｄを上述したように設定することで、ファイバ出力変動を５％以下に抑制することができる。
（実施例２）
図９は、本発明の実施例２の光源モジュールの構成図である。実施例２の光源モジュールは、図２又は図３に示す実施例１の光源モジュールを光源モジュールユニットとし、３個の光源モジュールユニットＡ，Ｂ，Ｃを備えている。
なお、光源モジュールユニットの数は３個に限定されることなく、２個又は４個以上であってもよい。
さらに、実施例２の光源モジュールは、光源モジュールユニットＡ，Ｂ，Ｃに対向して配置され、コリメートレンズ２６ａ～２６ｃと、集光レンズ４０とを備える。なお、ミラー２７ａ～２７ｄにより、ビーム同士の間隔を狭くしてあるが、場合により、縮小光学系を用いてもよい。
コリメートレンズ２６ａ～２６ｃは、本発明の第２の平行光レンズに対応し、光源モジュールユニットＡ，Ｂ，Ｃからのレーザ光を平行光に変換する。集光レンズ４０は、本発明の第２の集光レンズに対応し、変換された複数のレーザ光を集光して第２のファイバ５０に結合する。
また、コリメートレンズ２６ａ～２６ｃは、コリメートレンズ２６ａ～２６ｃの焦点距離と集光レンズ４０の焦点距離とに基づく横倍率αの値と、半導体レーザの波長の変化量Δλの値とに応じて、複数の波長に対するコリメートレンズ２６ａ～２６ｃでの複数の屈折率に基づく第２のアッベ数ｖｄを変えたレンズからなる。
このように実施例２の光源モジュールによれば、光源モジュールユニットＡ，Ｂ，Ｃからのレーザ光を集光してファイバ５０に結合するので、さらに、レーザ出力の高出力化を実現することができる。
また、光源モジュールユニットＡ，Ｂ，Ｃの各々及びコリメートレンズ２６ａ～２６ｃと集光レンズ４０とからなる光源モジュールにおいて、ＦＡＣレンズ２１ａ～２１ｃ、コリメートレンズ２６ａ～２６ｃアッベ数ｖｄを実施例１で既に述べた値に設定することで、ファイバ出力変動を５％以下に抑制することができる。
本発明は、光結合装置に適用可能である。
１ａ～１ｃ 半導体レーザ
２ａ～２ｃ コリメートレンズ
３ 縮小光学系
３ａ，３１ 凸レンズ
３ｂ，３２ 凹レンズ
４，４０ 集光レンズ
５，５ａ～５ｃ，５０ ファイバ
２１，２１ａ～２１ｃ ＦＡＣレンズ
２２ ＳＡＣレンズ
２６ａ～２６ｃ コリメートレンズ

Claims (6)

  1. 互いに異なる０．３μｍ～０．５５μｍの複数の波長を有する複数のレーザ光を出力する複数のレーザ光源と、
    前記複数のレーザ光源に対向して配置され、前記複数のレーザ光源からのレーザ光を平行光に変換する、複数のコリメートレンズからなる複数の平行光レンズと、
    前記複数の平行光レンズで平行光にされた複数のレーザ光を縮小させる凸レンズと凹レンズとを有する縮小光学系と、
    前記縮小光学系で縮小された複数のレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズとを備え、
    前記複数の平行光レンズは、前記平行光レンズの焦点距離と前記縮小光学系の縮小倍率と前記集光レンズの焦点距離とに基づく横倍率αの値と、前記複数のレーザ光源の波長の変化量Δλの値と、前記ファイバのコア径dとに応じて、前記複数の波長に対する前記平行光レンズでの複数の屈折率に基づくアッベ数ｖｄを変えたレンズからなり、
    Δλ＞１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞１３８．５５×α／ｄ－５．６３５４、
    １．０×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞９６．４４×α／ｄ－３．３８７８、
    ０．７５×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．０×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞７６．２２×α／ｄ－４．００７、
    ０＜Δλ≦０．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞６６．１９×α／ｄ－１１．８２３とすることで、前記ファイバの出力変動を５％以下に抑制することを特徴とする光源モジュール。
  2. 互いに異なる０．３μｍ～０．５５μｍの複数の波長を有する複数のレーザ光を出力する複数のレーザ光源と、
    前記複数のレーザ光源に対向して配置され、前記複数のレーザ光源からのレーザ光を平行光に変換する複数の平行光レンズと、
    前記複数の平行光レンズで変換された複数のレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズとを備え、
    前記複数の平行光レンズは、複数のコリメートレンズからなり、前記ファイバの出力変動を所定値以下に抑制するように、前記コリメートレンズの焦点距離と前記集光レンズの焦点距離とに基づく横倍率αの値と前記複数のレーザ光源の波長の変化量Δλ〔μｍ〕の値と前記ファイバのコア径dとに応じて、前記複数の波長に対する前記コリメートレンズでの複数の屈折率に基づくアッベ数ｖｄを変えたレンズからなり、
    Δλ＞１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞１３８．５５×α／ｄ－５．６３５４、
    １．０×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞９６．４４×α／ｄ－３．３８７８、
    ０．７５×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．０×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞７６．２２×α／ｄ－４．００７、
    ０＜Δλ≦０．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞６６．１９×α／ｄ－１１．８２３とすることで、前記ファイバの出力変動を５％以下に抑制することを特徴とする光源モジュール。
  3. 前記複数の平行光レンズは、前記複数のレーザ光源から出射されたファスト方向のビームを平行光にするファスト軸コリメートレンズとスロー方向のビームを平行光にするスロー軸コリメートレンズからなることを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
  4. 互いに異なる０．３μｍ～０．５５μｍの複数の波長を有する複数のレーザ光を出力する複数のレーザ光源と、
    前記複数のレーザ光源に対向して配置され、前記複数のレーザ光源からのレーザ光を平行光に変換する複数の平行光レンズと、
    前記複数の平行光レンズで変換された複数のレーザ光を集光してファイバに結合する集光レンズとを備え、
    前記複数の平行光レンズは、前記平行光レンズの焦点距離と前記集光レンズの焦点距離とに基づく横倍率αの値と、前記複数のレーザ光源の波長の変化量Δλ〔μｍ〕の値と前記ファイバのコア径dとに応じて、前記複数の波長に対する前記平行光レンズでの複数の屈折率に基づくアッベ数ｖｄを変えたレンズで且つ前記複数のレーザ光源から出射されたファスト方向のビームを平行光にするファスト軸コリメートレンズとスロー方向のビームを平行光にするスロー軸コリメートレンズからなり、
    Δλ＞１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞１３８．５５×α／ｄ－５．６３５４、
    １．０×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞９６．４４×α／ｄ－３．３８７８、
    ０．７５×１０ －３ μｍ＜Δλ≦１．０×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞７６．２２×α／ｄ－４．００７、
    ０＜Δλ≦０．５×１０ －３ μｍのとき、ｖｄ＞６６．１９×α／ｄ－１１．８２３とすることで、前記ファイバの出力変動を５％以下に抑制することを特徴とする光源モジュール。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずかれ１項記載の光源モジュールを光源モジュールユニットとして複数備え、
    前記複数の光源モジュールユニットに対向して配置され、前記複数の光源モジュールユニットからの複数のレーザ光を平行光に変換する複数の第２の平行光レンズと、
    変換された複数のレーザ光を集光して第２のファイバに結合する第２の集光レンズとを備えることを特徴とする光源モジュール。
  6. 前記複数の第２の平行光レンズは、前記第２のファイバの出力変動を所定値以下に抑制するように、前記第２の平行光レンズの焦点距離と前記第２の集光レンズの焦点距離とに基づく横倍率αの値と、前記複数のレーザ光源の波長の変化量Δλの値とに応じて、前記複数の波長に対する前記第２の平行光レンズでの複数の屈折率に基づく第２のアッベ数ｖｄが設定されていることを特徴とする請求項５記載の光源モジュール。
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