CN101569066A - 光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

光纤激光器具有:输出信号光的信号光源;以及稀土类元素掺杂光纤,其对来自所述信号光源的所述信号光进行放大并输出,所述光纤激光器具备:拉曼放大光纤,其作为将所述稀土类元素掺杂光纤的输出光输出至外部的光传送路径的一部分进行配置;以及波长选择元件,其设置在从所述拉曼放大光纤至所述信号光源的光传送路径中,使在所述拉曼放大光纤中产生的斯托克斯光无法透过。

Description

光纤激光器
技术领域
本发明涉及对光纤激光器的激光振荡特性以及针对返回光的特性变动进行改良的光纤激光器,以往,这种激光器例如用于金属或塑料等的切断、开孔加工或者表面印字(做标记)等。
本申请主张于2007年2月9日提出申请的日本特愿第2007-30274号以及于2007年8月22日提出申请的日本特愿第2007-216473号的优先权,在此援用其内容。
背景技术
作为用于金属或塑料等的切断、开孔加工或者表面印字(做标记)等的激光器,利用光纤激光器。在专利文献1中,详细记载了该光纤激光器的使用方法。
图5是示出专利文献1中记载的光纤激光器的基本结构的图,该光纤激光器形成为如下结构:利用BS将信号光源Is(脉冲光)和激发光源Ps(CW光)合波,并使其射入掺杂稀土类元素的双包层光纤1,其结果得到了输出脉冲峰值功率为数百~数MW的高能量脉冲放大光。
并且,在专利文献2中详细记载了基于脉冲光的受激拉曼散射的斯托克斯光的使用方法。图6是示出在专利文献2中所说明的利用拉曼散射的斯托克斯光的光脉冲发生器2的结构图。该光脉冲发生器2使波长1.32μm的从Nd:YAG激光器3输出的1kW的脉冲光射入到长度1.7km的光纤4中,仅将所产生的多个斯托克斯光(参照图7)中的第二斯托克斯光(波长1.49μm)利用分光器5取出,得到大约1W的输出。
专利文献1:日本特许第3567233号公报
专利文献2:日本特开昭58-70140号公报
专利文献3:日本特许第2753539号公报
非专利文献1:G.Bouwmans,“Fabrication and characterization of anall solid 2D photonic bandgap fiber with a low loss region(<20dB/km)around 1550nm”,OPTICS EXPRESS 17,vol.13,No.21,2005,pp8452-8459
如图8所示,以往的光纤激光器构成为具有:作为光放大介质的稀土掺杂光纤10;在该稀土掺杂光纤10的射入端设置的光合波器13;以及以能够利用该光合波器13将光射入到稀土掺杂光纤10内的方式设置的作为信号光源的光脉冲发生器11和激发光源12。使从光脉冲发生器11输出的脉冲通过光合波器13射入稀土掺杂光纤10,同时,利用从激发光源12通过光合波器13射入的激发光使其在稀土掺杂光纤10中被放大而形成高峰值功率的脉冲并输出。在这种结构的情况下,在将脉冲光照射到金属等以高百分率反射输出光的被加工物14上的情况下,存在反射光的一部分在稀土掺杂光纤10中被再结合,并一边朝相反方向行进一边被放大,对光脉冲发生器11造成损害的问题。
并且,在专利文献3中记载了将光隔离器安装在光放大器的输出部的结构。如果以该结构作为参考,如图9所示,形成将光隔离器15设置在稀土掺杂光纤10的输出侧的结构,则能够利用光隔离器15隔断来自金属等被加工物14的反射光,其结果是能够保护光脉冲发生器11。但是,在专利文献3中,并未记载利用光隔离器抑制来自被加工物的反射光的情况。
但是,近年来,光纤激光器的改良不断进行,有可能出现输出的平均功率超过1W的情况,光隔离器相对于光输入功率的耐久性将成为问题。为了实现能够耐受高光功率的光隔离器,需要进行光隔离器内的光学部件的表面涂层处理的改良和抑制各部分的发热等的改良,从而对激光器产品的成本造成重大的影响。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而做出的,其目的在于提供一种具有下述功能的光纤激光器:即使光功率较高、也能够抑制由返回光产生的对光源的损坏。
为了达成所述目的,本发明的第一方式提供下述的光纤激光器,所述光纤激光器具有:输出信号光的信号光源;以及稀土类元素掺杂光纤,其对来自所述信号光源的所述信号光进行放大并输出,其中,所述光纤激光器具备:拉曼放大光纤,其作为将所述稀土类元素掺杂光纤的输出光输出至外部的光传送路径的一部分进行配置;以及波长选择元件,其设置在从所述拉曼放大光纤至所述信号光源的光传送路径中,使在所述拉曼放大光纤中产生的斯托克斯光无法透过。
在本发明的第一方式的所述光纤激光器中,优选信号光源是光纤激光器。
在本发明第一方式的所述光纤激光器中,信号光源也可以是Q开关脉冲光源。
并且,本发明的第二方式提供下述的光纤激光器,所述光纤激光器具有:输出信号光的信号光源;以及稀土掺杂光纤,其对来自所述信号光源的所述信号光进行放大并输出,其中,所述光纤激光器具备:拉曼放大光纤,其作为将所述信号光源的所述输出光引导至所述稀土掺杂光纤的一端的光传送路径的一部分进行配置;以及波长选择元件,其设置在从所述拉曼放大光纤至所述信号光源的光传送路径中,使在所述拉曼放大光纤中产生的斯托克斯光无法透过。
并且,本发明的第三方式提供下述的光纤激光器,所述光纤激光器具备:输出信号光的信号光源;拉曼放大光纤,其作为将所述信号光源的所述输出光输出至外部的光传送路径的一部分进行配置;以及波长选择元件,其设置在从所述拉曼放大光纤至所述信号光源的光传送路径中,使在所述拉曼放大光纤中产生的斯托克斯光无法透过。
在本发明的光纤激光器中,优选所述拉曼放大光纤是光子带隙光纤,该光子带隙不包含所述信号光的二次斯托克斯光的波长。
并且,在本发明的光纤激光器中,优选稀土掺杂光纤是掺杂稀土类元素的双包层光纤。
本发明的光纤激光器具有以下结构:在稀土掺杂光纤的射入侧和射出侧中的至少一个上连接有拉曼放大用光纤,且在该拉曼放大用光纤的光源侧设有波长选择元件,所述波长选择元件将对射入拉曼放大用光纤中的返回光进行波长转换而成的斯托克斯光取出至光放大系统外部,当输出光被金属等被加工物反射并射入拉曼放大用光纤中时,该返回光在拉曼放大用光纤内被波长转换成斯托克斯光,从拉曼放大用光纤输出的斯托克斯光通过波长选择元件被取出至光放大系统外部,从而防止光源不会由于放大后的返回光而受到损伤,能够实现光纤激光器的寿命延长。
附图说明
图1是示出本发明的光纤激光器的第一实施方式的结构图。
图2是示出本发明的光纤激光器的第二实施方式的结构图。
图3是示出本发明的光纤激光器的第三实施方式的结构图。
图4是示出基于在本发明的实施例1中使用的拉曼放大用光纤的波长转换的结果的曲线图。
图5是示出专利文献1中记载的以往的光纤激光器的结构图。
图6是示出专利文献2中记载的以往的光纤激光器的结构图。
图7是示出专利文献2中记载的激发光和斯托克斯光的波长的图。
图8是示出以往的一般的光纤激光器的结构图。
图9是示出为了隔断返回光而使用了光隔离器的光纤激光器的结构图。
图10是在本发明的实施例2中制作的光纤激光器的结构图。
图11是在本发明的实施例3、4中使用的PBGF的剖面图。
图12是在本发明的实施例3、4中使用的PBGF的径向的折射率分布。
图13是在本发明的实施例3中制作的光纤激光器的结构图。
图14是在本发明的实施例3中制作的光纤激光器的结构图。
图中标号说明:
20、30、40、50、60、70:光纤激光器;21:稀土掺杂光纤;22:光脉冲发生器(信号光源);23:激发光源;24:拉曼放大用光纤;25:波长合分波器(波长选择元件);26:光合波器;27:谐振器;28A、28B:反射镜;52:连续光发生器;64:PBGF。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是,本发明并不限于以下的各个实施方式,例如也可以对这些实施方式的构成要素彼此进行适当地组合。
图1是示出本发明的光纤激光器的第一实施方式的图。本实施方式的光纤激光器20构成为具有:作为光放大介质的稀土掺杂光纤21;以能够使信号光射入到该稀土掺杂光纤的射入侧的方式连接的作为信号光源的光脉冲发生器22;以能够经由光合波器26使激发光射入到稀土掺杂光纤21的射入侧的方式连接的激发光源23;在设置于稀土掺杂光纤21的射入侧的光合波器25和光脉冲发生器22之间设置的拉曼放大用光纤24;以及作为波长选择元件的波长合分波器25,其设置在拉曼放大用光纤24的光脉冲发生器22侧,对射入拉曼放大用光纤24的返回光进行波长转换形成斯托克斯光并取出至光放大系统外部。并且,不使用在图9所示的以往的装置中使用的光隔离器15。
在本实施方式的光纤激光器20中,作为光放大介质即稀土掺杂光纤21,优选使用掺杂稀土类元素的双包层光纤,该掺杂稀土类元素的双包层光纤包括掺杂有稀土类元素例如镱(Yb)、铒(Er)、铥(Tm)、钕(Nd)、镨(Pr)等稀土类元素的芯部;包围芯部的外周的第一包层;以及包围第一包层的第二包层。在该掺稀土类元素的双包层光纤中,从光脉冲发生器22产生的信号光射入芯部,同时,来自激发光源23的激发光射入第一包层。该激发光激发芯部内的稀土类离子,激发的稀土类离子对射入芯部的信号光进行放大。信号光一边被放大一边在该掺稀土类元素的双包层光纤中传输,并作为放大后的脉冲光输出至外部。
接下来,对设置在稀土掺杂光纤21的射入侧和光脉冲发生器22之间的拉曼放大用光纤24进行说明。本实施方式所涉及的拉曼放大用光纤24是当射入光功率大的返回光时产生受激拉曼散射的光纤,并无特殊限制,可以从以往公知的拉曼放大用光纤中适当选择进行使用。该拉曼放大用光纤24的芯部直径以及长度根据返回光的光功率决定。
来自脉冲发生器22的信号光经由光合波器25射入拉曼放大用光纤24中。另一方面,在稀土掺杂光纤21中被放大后的光功率大的输出光的一部分在被加工物14发生反射并再次射入稀土掺杂光纤21中。该返回光在稀土掺杂光纤21中被放大,并作为光功率大的返回光射入拉曼放大用光纤24中。该返回光的光功率比信号光大。即,该拉曼放大用光纤24的芯部直径以及长度以下述方式决定:对光功率弱的信号光以不引起受激拉曼散射的方式直接传输,并且,对光功率大的返回光引起受激拉曼散射。
在本实施方式的光纤激光器20中,设置在拉曼放大用光纤24和光源即光脉冲发生器22之间的作为波长选择元件的波长合分波器25例如具有以下功能即可:使从光脉冲发生器22产生的信号光透射(或者反射)并射入拉曼放大用光纤24中,另一方面,使从光拉曼放大用光纤24朝向光脉冲发生器22的波长被转换后的返回光(斯托克斯光)反射(或者透射)并将其取出至光放大系统外部,期望使用从以往公知的波长合分波器中选择能够将波长不同的信号光和斯托克斯光充分分离的波长合分波器。
在本实施方式的光纤激光器20中,设置在拉曼放大用光纤24和稀土掺杂光纤21之间的光合波器26能够使来自光脉冲发生器22的信号光和来自激发光源23的激发光射入稀土掺杂光纤21中即可,能够使用以往公知的各种光合波器。
并且,作为光源的光脉冲发生器22优选为光纤激光器,尤其优选为Q开关脉冲光源。
并且,光源也未必是发生脉冲光的光源,也可以使用发生连续光的光源。
对于按照上述方式构成的本实施方式的光纤激光器20,使激发光从激发光源23经由光合波器26射入稀土掺杂光纤21中,同时,使信号光从光脉冲发生器22通过波长合分波器25、拉曼放大用光纤24、以及光合波器26射入稀土掺杂光纤21中,由此,信号光一边被放大一边传输,并输出放大后的高功率脉冲光。进而,将输出的高功率脉冲光照射至被加工物14的预定位置,作为进行切断、开孔加工或者对表面印字(做标记)等加工的光纤激光器利用。
在被加工物14为金属等的情况下,存在照射的高功率脉冲光的一部分在被加工物14被反射而作为返回光射入稀土掺杂光纤21的输出侧的情况。当返回光通过稀土掺杂光纤21和光合波器26射入拉曼放大用光纤24内并朝向光脉冲发生器22侧传输时,引起受激拉曼散射,产生波长与信号光不同的斯托克斯光。波长转换后的斯托克斯光从拉曼放大用光纤24的光源侧输出并进入波长合分波器25,在此处被反射,并被取出至光放大系统外部。
这样,对于本实施方式的光纤激光器20,当输出光在金属等被加工物14被反射并射入拉曼放大用光纤24中时,该返回光在拉曼放大用光纤24内被波长转换而成为斯托克斯光,从拉曼放大用光纤24输出的斯托克斯光通过波长合分波器25被取出至光放大系统外部。由此,能够防止光源由于放大后的返回光受到损伤,能够实现光纤激光器的寿命延长。
图2是示出本发明的光纤激光器的第二实施方式的图。本实施方式的光纤激光器30构成为具有与上述的第一实施方式的光纤激光器20相同的构成要素,对相同的构成要素赋予相同的标号。
本实施方式的光纤激光器30与第一实施方式的光纤激光器20不同点在于:将稀土掺杂光纤21配置在光脉冲发生器22侧、并将波长合分波器25和拉曼放大用光纤24设置在稀土掺杂光纤21的输出侧。
本实施方式所涉及的拉曼放大用光纤24是当光功率大的稀土掺杂光纤21的输出光射入时产生受激拉曼散射的光纤,并无特殊限定,能够从以往公知的拉曼放大用光纤中适当选择进行使用。该拉曼放大用光纤24的芯部直径以及长度根据稀土掺杂光纤21的输出光的光功率决定。
在本实施方式的光纤激光器30中,与第一实施方式的光纤激光器20相同,从光脉冲发生器22产生的信号光在稀土掺杂光纤21内被放大。进而,放大后的高功率信号光在拉曼放大用光纤24内朝向射出端传播时,通过受激拉曼散射被转换成斯托克斯光并输出。该输出光在被加工物14反射并再次射入拉曼放大用光纤24中。该返回光是波长转换后的斯托克斯光,因此当在拉曼放大用光纤24中传输并进入波长合分波器25时被反射、并被取出至光放大系统外部。
本实施方式的光纤激光器30能够得到与上述的第一实施方式的光纤激光器20同样的效果。
图3是示出本发明的光纤激光器的第三实施方式的图。本实施方式的光纤激光器40构成为具有:作为光放大介质的稀土掺杂光纤21;以能够使光经由光合波器26射入该稀土掺杂光纤21的射入侧的方式连接的激发光源23;以使稀土掺杂光纤21作为谐振器27发挥功能的方式设置在稀土掺杂光纤21的两侧的反射镜28A、28B;与稀土掺杂光纤21的输出侧连接的拉曼放大用光纤24;以及设置在拉曼放大用光纤24的稀土掺杂光纤21侧的波长合分波器25。
对于本实施方式的光纤激光器40,通过使光从激发光源23经由光合波器26射入稀土掺杂光纤21的射入侧,光通过由稀土掺杂光纤21和设置在其两侧的反射镜28A、28B构成的谐振器27被放大,放大后的高功率光通过反射镜28B、波长合分波器25、以及拉曼放大用光纤24输出,并照射至被加工物14。
对于本实施方式的光纤激光器40,与上述的第二实施方式的光纤激光器30相同,在稀土掺杂光纤21内被放大后的高功率信号光在拉曼放大用光纤24内朝向射出端传播时,通过受激拉曼散射被转换成斯托克斯光并输出。该输出光在被加工物14被反射并再次射入拉曼放大用光纤24中。该返回光是波长转换后的斯托克斯光,因此当在拉曼放大用光纤24中传输并进入波长合分波器25时被反射、并被取出至光放大系统外部。
本实施方式的光纤激光器40能够得到与上述的第一实施方式的光纤激光器20同样的效果。
实施例1
制作图1所示的结构的光纤激光器20。
作为拉曼放大用光纤24使用芯部直径4μm、包层直径125μm的光纤。使来自光脉冲发生器22的射出光脉冲(波长1030nm、峰值功率80W)射入该拉曼放大用光纤24中。另一方面,由被加工物反射、并在稀土掺杂光纤21内被放大后的返回光射入拉曼放大用光纤24时的峰值功率为160W。使拉曼放大用光纤24的长度为50m,从而来自光脉冲发生器22的射出光脉冲不会引起受激拉曼散射,仅对于返回光脉冲引起基于受激拉曼散射的波长变换。通过使用该拉曼放大光纤24,当在稀土掺杂光纤21内被放大后的高峰值功率返回光在拉曼放大用光纤24中朝向光脉冲发生器22传播时会引起受激拉曼散射。图4中示出射入该拉曼放大用光纤24中的返回光和由该返回光产生的受激拉曼散射光的光谱。
如图4所示,射入的波长1030nm的光功率通过受激拉曼散射变换成波长1090nm并输出。
如图1所示,激发光源23是使半导体激光的输出光与多模光纤耦合而成的,能够通过光纤输出波长915nm、输出3W的光。
光合波器26是在作为稀土掺杂光纤21使用的芯部掺Yb的双包层光纤的芯部和包层中将信号光和激发光有效地结合的元件,能够低损失地结合来自作为激发光源23使用的六台半导体激光器的光和来自拉曼放大用光纤的光。
在通过该元件之后,脉冲光功率降低1dB,但是激发光功率几乎不受损失,能够得到18W。
作为稀土掺杂光纤21使用芯部掺Yb的双包层光纤,芯部直径为14μm,包层直径为200μm,长度为10m,镱对芯部的掺杂浓度为10000ppm。通过利用该光纤对脉冲光进行放大,输出脉冲峰值功率10kW,平均输出功率10W的脉冲激光。
在该光纤输出端附近设置数值孔径(NA)0.4的凸透镜,来对表面进行了镜面处理的不锈钢钢材进行孔加工。
在不锈钢钢材表面的脉冲光的聚光点直径为200μm的程度的情况下,特别是激光的动作并无特殊变化,但是在将聚光点直径限制至100μm以下的条件下,返回光量明显增加,观察到了认为是由返回光引起的波长合分波器25的温度上升(大约3℃)。但是,光脉冲发生器22的动作完全不受影响,返回光全部在波长合分波器25的内部被抑制。
实施例2
代替图1所示的实施例1的光纤激光器的脉冲发生器22,使用连续光发生器52,制作图10所示的结构的光纤激光器50。并且,当作为激发光源23使用十九台每台能够输出8W的半导体激光器,通过光合波器26后的激发光功率能够得到150W时,在稀土掺杂光纤21的输出侧能够得到平均输出功率为80W的CW激光。
在该输出CW激光的该光纤输出端附近设置数值孔径(NA)0.4的凸透镜,来对表面进行了镜面处理的不锈钢钢材进行孔加工。
与实施例1的情况相同,在将聚光点直径限制至100μm以下的条件下,观察到了由返回光引起的波长合分波器25的温度上升(大约15℃),但是,光脉冲发生器22的动作和稀土掺杂光纤21的输出完全不受影响,返回光在波长合分波器的内部被抑制。
实施例3
在图1所示的实施例1的光纤激光器中,当由被加工物14反射的返回光射入拉曼放大用光纤24并朝向光脉冲发生器22传播时,会引起受激拉曼散射而产生波长与信号光不同的斯托克斯光,但是信号光的功率并不完全被转换至斯托克斯光,一部分仍以信号光波长从拉曼放大用光纤24输出,因此在波长合分波器25中不能完全将返回光除去。并且,根据返回光的功率的不同,如图7所示有时会产生高次斯托克斯光,从而提高了对波长合分波器所要求的性能,对光纤激光器的成本造成影响。
因此,在本实施例中,作为图1所示的实施例1的光纤激光器的拉曼放大用光纤24使用光子带隙光纤(PBGF:photonic bandgap fiber)64,制作如图13所示的光纤激光器60。PBGF例如在非专利文献1中公开。
图11中示出在本实施例中使用的PBGF64的剖面图,图12中示出其径向的折射率分布。该PBGF64在中心具有与纯石英玻璃相同的低折射率的区域64a,在其周围通过添加锗(Ge)等形成折射率高的部分64b,该折射率高的部分以三角格子状的周期构造排列。通过调整折射率高的部分的直径和间隔,能够在期望的波段形成光子带隙。当使光射入该PBGF64的低折射率的区域64a中时,光子带隙的波段的光无法在配置为周期构造的折射率高的部分64b中传播,因此被封闭在低折射率的区域64a中并传播。从传播原理上来看与在以往的光通信等中使用的光纤不同。对于其他的波长范围的光,在周期构造中也能够传播,因此直接扩展至光纤整面并放射。即,对于光子带隙的波长范围的光来说,是低折射率的区域作为芯部发挥功能、高折射率的区域作为包层发挥功能的光纤。
在本实施例中,使用以返回光(信号光)及其一次斯托克斯光双方的波长范围包含在光子带隙中、二次斯托克斯光的波长范围在光子带隙之外的方式制作的PBGF64。通过将该PBGF64作为拉曼放大用光纤使用,返回光及其一次斯托克斯光被封闭在芯部区域并传播,一次斯托克斯光被拉曼散射而产生的二次斯托克斯光不在芯部区域传输、在受激拉曼散射之前就被放出至芯部区域之外。由此能够高效地从返回光朝一次斯托克斯光进行波长转换,能够高效地除去返回光。并且,由于波长合分波器仅将一次斯托克斯光的波长取出至放大系统外部即可,因此能够使用成本较低的部件。
与实施例1相同,在输出平均输出功率为10W的脉冲激光的光纤输出端附近设置数值孔径(NA)0.4的凸透镜,来对表面进行了镜面处理的不锈钢钢材进行孔加工。
在不锈钢钢材表面的脉冲光聚光点直径为200μm的程度的情况下,激光的动作并无特殊变化。但是,在将聚光点直径缩小至100μm以下的条件下,返回光量明显增加,观察到了认为是由返回光引起的波长合分波器25的温度上升(大约5℃),但是光脉冲发生器22的动作完全不受影响,返回光全部在波长合分波器25的内部被抑制。并且,由于波长合分波器25的温度上升比实施例1高,在PBGF64内能够高效地从返回光向一次斯托克斯光转换,因此可以知晓利用波长合分波器25除去至放大系统外部的光量增多。
实施例4
制作图14所示的光纤激光器70。与图13所示的光纤激光器60在以下点不同:通过将PBGF64连接在稀土掺杂光纤21的射出侧,在从稀土掺杂光纤21射出并被射入PBGF64的激光到达PBGF64的射出端为止的期间内,通过受激拉曼散射转换成一次斯托克斯光的波长的激光并射出。通过形成这样的结构,返回光仅具有一次斯托克斯光的波长成分,能够高效地除去返回光。
进一步,如果以使从PBGF64射出的激光的波长在稀土掺杂光纤21的放大波段之外的方式选择信号波长和PBGF64的光学特性,则不会出现返回光在稀土掺杂光纤内一边被放大一边传播的情况。因此,能够降低返回光的功率,因此能够构成可靠性更高的光纤激光器。
在本实施例中,使从脉冲发生器22产生的信号光波长为1090nm,并以信号光波长(1090nm)及其一次斯托克斯光(波长在1145nm附近)包含在光子带隙的波段中、且在PBGF64的芯部区域传播的方式制作PBGF64。通过这样构成,能够从PBGF64的射出端得到波长1145nm的激光。
与实施例1相同,以使平均输出功率为10W的方式进行调整,并在输出脉冲激光的光纤输出端附近设置数值孔径(NA)0.4的凸透镜,来对表面进行了镜面处理的不锈钢钢材进行开孔加工。
在将聚光点直径缩小至100μm以下的条件下,虽然返回光量明显增加,但是并未观察到认为是由返回光引起的波长合分波器25的温度上升。这是因为,返回光的波长为1145nm、在掺Yb的光纤(稀土掺杂光纤21)的放大区域之外,因此返回光在掺Yb的光纤内传播时不会被放大,与上述的实施例相比返回光的功率自身降低。并且,完全不对光脉冲发生器22的动作造成影响,返回光在波长合分波器25的内部全部被抑制。

Claims (7)

1、一种光纤激光器,具有:输出信号光的信号光源;以及稀土类元素掺杂光纤,其对来自所述信号光源的所述信号光进行放大并输出,其中,所述光纤激光器具备:
拉曼放大光纤,其作为将所述稀土类元素掺杂光纤的输出光输出至外部的光传送路径的一部分进行配置;以及
波长选择元件,其设置在从所述拉曼放大光纤至所述信号光源的光传送路径中,使在所述拉曼放大光纤中产生的斯托克斯光无法透过。
2、根据权利要求1所述的光纤激光器,其中,
所述信号光源是光纤激光器。
3、根据权利要求1所述的光纤激光器,其中,
所述信号光源是Q开关脉冲光源。
4、一种光纤激光器,具有:输出信号光的信号光源;以及稀土掺杂光纤,其对来自所述信号光源的所述信号光进行放大并输出,其中,所述光纤激光器具备:
拉曼放大光纤,其作为将所信号光源的所述输出光引导至所述稀土掺杂光纤的一端的光传送路径的一部分进行配置;以及
波长选择元件,其设置在从所述拉曼放大光纤至所述信号光源的光传送路径中,使在所述拉曼放大光纤中产生的斯托克斯光无法透过。
5、一种光纤激光器,具备:
输出信号光的信号光源;
拉曼放大光纤,其作为将所述信号光源的所述输出光输出至外部的光传送路径的一部分进行配置;以及
波长选择元件,其设置在从所述拉曼放大光纤至所述信号光源的光传送路径中,使在所述拉曼放大光纤中产生的斯托克斯光无法透过。
6、根据权利要求1~5中的任一项所述的光纤激光器,其中,
所述拉曼放大光纤是光子带隙光纤,该光子带隙不包含所述信号光的二次斯托克斯光的波长。
7、根据权利要求1~5中的任一项所述的光纤激光器,其中,
稀土掺杂光纤是掺杂稀土类元素的双包层光纤。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102823085A (zh) * 2010-03-26 2012-12-12 株式会社藤仓 激光装置
CN106575848A (zh) * 2014-07-04 2017-04-19 古河电气工业株式会社 光纤激光装置
CN107231820A (zh) * 2016-01-26 2017-10-03 株式会社藤仓 光纤激光器系统、制造方法以及加工方法
CN109980494A (zh) * 2019-03-21 2019-07-05 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种拉曼光的监控方法及光纤激光装置
US10522967B2 (en) 2016-01-26 2019-12-31 Fujikura Ltd. Fiber laser system, fiber laser system production method, and processing method
US11451006B2 (en) * 2018-03-30 2022-09-20 Fujikura Ltd. Fiber laser device, production method for fiber laser device, and setting method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9347271B2 (en) * 2008-10-17 2016-05-24 Foro Energy, Inc. Optical fiber cable for transmission of high power laser energy over great distances
EP2381543B1 (en) 2008-12-26 2019-07-10 Fujikura Ltd. Fiber laser apparatus
IL221918A (en) * 2012-09-12 2016-11-30 V-Gen Ltd Optically isolated
WO2024028972A1 (ja) * 2022-08-02 2024-02-08 三菱電機株式会社 開口数可変装置、レーザ装置およびレーザ加工機

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3657554A (en) * 1969-06-30 1972-04-18 Ibm Super-radiant short pulse laser
JPS5870140A (ja) 1981-10-21 1983-04-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光フアイバ破断点検出装置
DE3919673A1 (de) * 1989-06-16 1991-01-03 Uranit Gmbh Verfahren zur konversion von laserstrahlung in einen anderen wellenlaengenbereich durch ramanstreuung und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens
JP2753539B2 (ja) 1989-07-28 1998-05-20 日本電信電話株式会社 光ファイバ増幅器
US5272717A (en) * 1992-01-17 1993-12-21 Hughes Aircraft Company Single focus backward Raman laser
US5867305A (en) 1996-01-19 1999-02-02 Sdl, Inc. Optical amplifier with high energy levels systems providing high peak powers
JP4637306B2 (ja) 1999-03-30 2011-02-23 パナソニック株式会社 ウィンドウ表示装置
GB9907655D0 (en) * 1999-04-01 1999-05-26 Secr Defence A photonic crystal fibre and a method for its production
US6885683B1 (en) * 2000-05-23 2005-04-26 Imra America, Inc. Modular, high energy, widely-tunable ultrafast fiber source
JP2002006348A (ja) * 2000-06-21 2002-01-09 Mitsubishi Electric Corp 光増幅器
JP3961266B2 (ja) * 2001-11-07 2007-08-22 三菱電機株式会社 光増幅装置
US6556342B1 (en) * 2002-05-31 2003-04-29 Corning Incorporated Thulium doped fiber pump for pumping Raman amplifiers
JP2004163558A (ja) * 2002-11-12 2004-06-10 Mitsubishi Electric Corp 光波長変換装置
JP4405250B2 (ja) * 2003-08-28 2010-01-27 日本電信電話株式会社 信号光反射阻止回路および光伝送システム
US20050078714A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 Hiroshi Komine High power fiber laser with eye safe wavelengths
KR100535772B1 (ko) * 2003-12-26 2005-12-09 한국전자통신연구원 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치및 그 방법
CN1274070C (zh) * 2004-04-12 2006-09-06 武汉华工飞腾光子科技有限公司 波长可调谐的喇曼光纤激光器
US7420994B2 (en) * 2005-03-04 2008-09-02 Corning Incorporated Pulsed cascaded Raman laser
US7283712B2 (en) * 2005-05-03 2007-10-16 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Gas filled hollow core chalcogenide photonic bandgap fiber Raman device and method
CN1770573A (zh) * 2005-09-08 2006-05-10 中国计量学院 光纤拉曼放大受激布里渊散射梳状光源
JP2007221037A (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Fujikura Ltd 光増幅器、ファイバレーザ及び反射光除去方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102823085A (zh) * 2010-03-26 2012-12-12 株式会社藤仓 激光装置
CN102823085B (zh) * 2010-03-26 2014-06-18 株式会社藤仓 激光装置
CN106575848A (zh) * 2014-07-04 2017-04-19 古河电气工业株式会社 光纤激光装置
CN106575848B (zh) * 2014-07-04 2019-11-26 古河电气工业株式会社 光纤激光装置
CN107231820A (zh) * 2016-01-26 2017-10-03 株式会社藤仓 光纤激光器系统、制造方法以及加工方法
CN107231820B (zh) * 2016-01-26 2019-07-16 株式会社藤仓 光纤激光器系统、制造方法以及加工方法
US10522967B2 (en) 2016-01-26 2019-12-31 Fujikura Ltd. Fiber laser system, fiber laser system production method, and processing method
US11451006B2 (en) * 2018-03-30 2022-09-20 Fujikura Ltd. Fiber laser device, production method for fiber laser device, and setting method
CN109980494A (zh) * 2019-03-21 2019-07-05 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种拉曼光的监控方法及光纤激光装置

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