CN102844942A - 光强度监控电路以及光纤激光器系统 - Google Patents

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Abstract

光纤激光器系统包括：包含光纤激光器（11）的光纤激光器装置（10）、激光输出端部（20）、连结光纤激光器装置（10）以及激光输出端部（20）的传输光纤（30）。传输光纤（30）由双包层光纤构成。在传输光纤（30）的输出端侧设置有SFBG（31），其反射在传输光纤（30）的纤芯中传播的激光的一部分，来耦合成沿逆向在第一包层中传播的反向包层模。而且，在传输光纤（30）的输入端侧设置有反向包层模光检测部（32），其检测利用SFBG（31）耦合成反向包层模的反向包层模光的强度。

Description

光强度监控电路以及光纤激光器系统
技术领域
本发明涉及光纤激光器的光强度监控方法，尤其涉及即使高输出光在传输光纤中传播时，也能够完成光强度以及断线的检测的光强度监控器。
背景技术
在使用激光进行材料加工的情况下，根据要加工的材料有时以数瓦的程度的激光输出就足以应对，但要加工厚的金属之类时需要千瓦级的激光输出。作为金属加工用激光器，有YAG激光器、CO2激光器、准分子激光器、光纤激光器等。其中，光纤激光器具有高效率、高增益、良好的光束品质，且元件的绝大多数由光纤构成，所以也作为维护性良好的激光光源而备受注目。
在光纤激光器中，激光传播的路径也全部是光纤，例如还能够自由地改变连接激光器的输出端部和光纤激光器主体的传输光纤的长度，因此还存在下述优点，即能够不移动主体，而仅移动输出端部的位置来进行材料加工。
由此，传输光纤需要在某种程度上自由地移动，因此，与装置主体相比，有可能光纤的断线概率高。在传输光纤中产生了断线的情况下，有时高输出的光会从断线位置进行辐射，该被辐射的光贯通保护传输光纤的软管等。该情况下，有可能光会向周围漏出。
由此，从安全性的观点来看，需要检测传输光纤的断线。另外，为了使加工稳定，所照射的激光输出的稳定性也很重要，需要能够提供恒定的激光输出的光强度监控电路。
作为现有技术，如专利文献1所示，存在下述光监控设备，即在光纤的纤芯部设置倾斜型布拉格光栅来将纤芯的导波光的一部分向光纤的外部辐射，并利用受光元件检测辐射出的光。另外，专利文献2公开了用熔接点附近的另一光纤检测从光纤的熔接点漏出的散射光的方法。
专利文献1：日本国公开专利公报“特开平11－133255号公报（1999年5月21日公开）”
专利文献2：日本国公开专利公报“特开2006－292674号公报（2006年10月26日公开）”
在专利文献1中，利用设置在光纤的输出端侧的倾斜型布拉格光栅将在纤芯中传导的光的一部分向光纤的外部辐射，并利用受光元件检测辐射出的光，从而监控光强度。然而，若采用这样的构成，则需要将受光元件等设置在输出端侧，从而存在输出端部变大这一问题。而且，还存在与主体侧的通信也变为复杂的构成（例如在保护软管内穿入传输由受光元件生成的光电流用的电气布线等）这一问题。
另外，在专利文献2中，通过另一光纤监控来自熔接点的散射光，但在谋求灵活性的传输光纤中不优选存在熔接点、加强部。另外，在传输光纤的输出侧配置这样的光监控设备的情况下，与专利文献1同样，存在输出端部变大这一问题。
发明内容
本申请发明是鉴于上述的课题而提出的，其目的在于提供无需使输出端部形成为复杂的构成，就能够高精度地检测在传输光纤中传播的激光的光强度，也能够检测激光传播的路径的断线的光强度监控电路。
为了解决上述课题，本发明的光强度监控电路的特征在于，具备：传输光纤，其由以第一包层覆盖纤芯的周围、进而以第二包层覆盖第一包层的周围的双包层光纤构成；反射单元，其设置在上述传输光纤的输出端侧，反射在上述传输光纤的上述纤芯中传播的激光的一部分，来耦合成沿逆向在上述第一包层中传播的反向包层模；以及检测单元，其设置在上述传输光纤的输入端侧，检测利用上述反射单元耦合为反向包层模的反向包层模光的强度。
根据上述的构成，在纤芯中传播的激光的一部分通过设置在上述传输光纤的输出端侧的反射单元而变为反向包层模光，并返回到输入侧，利用设置在传输光纤的输入端侧的上述检测单元来检测该反向包层模光的强度。由此，无需在传输光纤的输出端侧进行从输出端部出射的激光强度的检测、传输光纤的断线的检测，能够防止输出端部大到必要以上，防止与主体侧的通信成为复杂的构成。
本发明的光强度监控电路无需在传输光纤的输出端侧进行从输出端部出射的激光强度的检测、传输光纤的断线的检测，能够防止输出端部大到必要以上，防止与主体侧的通信成为复杂的构成。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的图，是表示安装了光强度监控电路的光纤激光器系统的概略构成的图。
图2是表示在图1所示的光纤激光器系统中使用的传输光纤的概略构成的图。
图3是表示形成于图2所示的传输光纤的倾斜的光纤布拉格光栅的图。
图4是表示在图1所示的光纤激光器系统中使用的反向包层模光检测部的一个构成例的图。
图5是表示在图4所示的反向包层模光检测部中使用的方向性耦合器的构成的图。
图6是表示在图1所示的光纤激光器系统中使用的反向包层模光检测部的其他构成例的图。
图7是表示光纤断线面上的入射角和菲涅尔反射率的关系的图表。
图8是表示光纤的断线面以一定的角度发生了断线时，反射光成为反向包层模时的菲涅尔反射的图。
图9是表示光纤的断线面以一定的角度发生了断线时，反射光成为反向纤芯模时的菲涅尔反射的图。
图10是表示光纤的断线面以一定的角度发生了断线时，反射光成为辐射模时的菲涅尔反射的图。
图11是表示光纤的断线面不以一定的角度发生了断线时的菲涅尔反射的图。
图12是表示在图1所示的光纤激光器系统中使用的反向包层模光检测部的又一构成例的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示安装了本实施方式的光强度监控电路（以下，称为本光强度监控电路）的光纤激光器系统的概略构成的图。
图1所示的光纤激光器系统包括：包含光纤激光器11的光纤激光器装置10、激光输出端部20和连接光纤激光器装置10以及激光输出端部20的传输光纤30。其中，由于光纤激光器11是公知的构成，因此在此省略光纤激光器11的详细的说明。
本光强度监控电路构成为：使传输光纤30为双包层光纤，在传输光纤30中设置倾斜的光纤布拉格光栅（以下，记为SFBG；反射单元）31和反向包层模光检测部32。SFBG31被设置在传输光纤30的输出端侧，使在传输光纤30的纤芯中传导的激光的一部分耦合成反向包层模。反向包层模光检测部（检测单元）32是检测反向包层模光的强度的单元，设置在传输光纤30的输入端侧。而且，传输光纤30被保护软管33覆盖。此外，SFBG31设置在传输光纤30的输出端侧包括SFBG31在传输光纤30的输出端附近作为其一部分被设置的情况和SFBG31与传输光纤30的输出端部连接的情况。同样，反向包层模光检测部32设置在传输光纤30的输入端侧包括在传输光纤30的输入端附近作为其一部分设置的情况和与传输光纤30的输入端部连接的情况。
本光强度监控电路使激光的一部分从传输光纤30的激光输出端部20侧（输出端侧）返回到光纤激光器装置10侧（输入端侧）来进行检测，从而进行激光强度的检测以及传输光纤30的断线检测。由此，根据受光单元的受光灵敏度适当地设定反射率，从而即使激光为高输出的激光也能够监控激光强度。另外，传输光纤30的激光输出端部20无需大到必要以上，与光纤激光器装置10侧的通信也无需为复杂的构成。以下详细说明其理由。
如图2所示，本光强度监控电路使传输光纤30为双包层光纤，传输光纤30具有纤芯30A、折射率低于纤芯30A的折射率的第一包层30B和折射率低于第一包层30B的折射率的第二包层30C。即，传输光纤30以第一包层30B覆盖纤芯30A的周围，进而以第二包层30C覆盖第一包层30B的周围。而且，在传输光纤30的纤芯30A中设置SFBG31。
如图3所示，SFBG31按照使垂直于产生折射率上升的面的方向向光纤的轴（长边轴）倾斜（倾斜角：θ）的方式形成。SFBG31使产生折射率上升的面倾斜，因此可抑制从沿顺向传播的正向纤芯模向沿逆向传播的反向纤芯模的耦合，促进从沿顺向传播的正向纤芯模向沿逆向传播的反向包层模的耦合。其中，耦合为反向包层模的正向纤芯模的波长由光栅周期（Λ）决定。
其中，为了利用SFBG31耦合成反向包层模，纤芯的折射率n、激光的波长λB、光栅周期Λ以及倾斜角θ需要满足下式所示的布拉格条件。
N×（λB/n）＝2Λcosθ（N为整数）
另外，SFBG31的反射率R和倾斜角θ的关系由下式表示。
R＝tanh2（πLΔnη/λB）
＝tanh2（（πLΔnη/2nΛcosθ）×N）
其中，L：光栅长度，
η：纤芯的封闭率
Δn：折射率增加量。
耦合成反向包层模的光（以下称为“反向包层模光”）被封闭在第一包层30B内，沿着纤芯中传播的激光的逆向在第一包层30B内传播。该反向包层模光能够通过设置在传输光纤30的输入端侧的反向包层模光检测部32来检测其激光强度。
作为反向包层模光检测部32的一个构成例，可以举出如图4所示的构成，即包括方向性耦合器32A和光检测器32B（例如，光电二极管）。方向性耦合器利用下述现象，即通常在光仅入射至具有两个接近的纤芯的光纤的一个纤芯的情况下，伴随着光的传播，光也会移至另一个纤芯内。其中，如图5所示，在此使用的方向性耦合器32A使传输光纤30的第一包层30B接近另一光纤的纤芯。由此，传输光纤30的纤芯30A的激光直接透过，而第一包层30B中传播的反向包层模光从图5中的A的方向向另一光纤耦合。与另一光纤耦合的光向图5中的B方向传播，最终被光检测器32B检测。通过以上的构成，能够检测激光强度。其中，在方向性耦合器32A中，另一光纤的纤芯的折射率被设定为比传输光纤30的第二包层30C的折射率小。
另外，作为本发明的反向包层模光检测部32的其他构成例，可以举出图6所示的构成。在图6的构成中，除去传输光纤30的输入端附近的第二包层30C，用折射率比传输光纤30的第一包层30B的折射率高的高折射率介质32D包围该除去部分和检测用光纤32C的端部。此时，检测用光纤32C的端部与传输光纤30平行。由此，能够利用高折射率介质32D使从传输光纤30的输入端附近漏出的光与检测用光纤32C耦合，能够利用光检测器32B来进行检测。根据以上的构成，也能够检测激光强度。
另外，作为本发明的反向包层模光检测部32的又一构成例，可以列举图12所示的构成。在图12的构成中，除去双包层传输光纤30的输入端附近的第二包层30C，用折射率比第一包层30B的折射率高的高折射率介质32D包围该除去部分。而且，在高折射率介质32D之中或者之外配置光检测器32B。由此，能够使光检测器32B的受光面直接检测被高折射率介质32D散射的反向包层模光。根据以上的构成，也能够检测激光强度。
反向包层模光检测部32的上述3个构成例在不直接借助纤芯中传播的激光来检测激光强度的方面具有以下的优点。即，在使用借助纤芯的传播光的方向性耦合器的情况下，由于激光为高输出，所以为激光的监控而耦合的光的比例可以非常小。然而，制作那样的耦合比小的方向性耦合器，必须使方向性耦合器的纤芯部延伸。在使纤芯部进行了延伸的情况下，产生相当的延伸部处的损耗，由于激光为高输出，因此即使微小的损耗，被释放出的能量的绝对值也大，可以认为因该释放出的能量产生的发热会烧毁方向性耦合器。本实施方式的反向包层模光检测部32不使纤芯的光耦合而使包层的光耦合，因此不必有这样的担心。
而且，上述光纤激光器系统也可以在比SFBG31靠近输出侧处设置隔离度30dB以上的光隔离器。
实际上用光纤激光器装置进行材料加工的情况下，从输出端部出射的激光被材料吸收，但一部分被反射（反射率因材料而异）。反射的激光在输出端部与纤芯以及第一包层再次耦合而返回到光纤激光器主体。
该情况下，反向包层模检测器会检测1）因SFBG产生的反向包层模光，2）由于瑞利散射而耦合为反向包层模的光，进而3）来自材料的反射光。并且，上述1）～3）的光全部为与激光相同的波长。
因此，在检测到上述3）的光的情况下，会检测到比通常的1）＋2）的反射量大的反射光量，所以会预测到即使没有断线也会错误地判断为断线的情况。因此，需要极力减少3）的影响。光隔离器为了阻止来自材料的反射光返回到传输光纤中，减少3）的影响而设置。当来自材料的反射光因镜面反射（反射率为100％）而返回时，在隔离度20dB的情况下，检测器中的1）＋2）的反射率最大会增大1％。在隔离度30dB的情况下，最大也不过会增大0.1％，因此将1）＋2）的反射率例如设置为0.5％左右的情况下也能够正确地进行断线检测的判断。
接着，对传输光纤30的断线检测方法进行说明。传输光纤30的断线能够根据反向包层模光的反射率（即，反射量）的预先确定的假定值发生的变化来判断。即，在不发生断线的状态下，通过检测到激光强度和基于SFBG的反射率的反向包层模光的强度而判断为正常。另一方面，在发生了断线的状态下，在传输光纤30的断线面产生菲涅尔反射，因此反向包层模光的强度产生变化，根据该变化量能够判断断线。
例如，假设激光输出为X［W］，SFBG的反射率为R时，反向包层模光强度为RX［W］。在该光全部被检测单元检测到的情况下，若激光发生某种程度的变动（X±x［W］），则检测单元在R（X±x）［W］的变动内检测到光强度。将比该范围具有余量的范围（±y：其中y＞x）设为阈值，当检测量变动出该阈值外的情况下，即为R（X＋y）［W］以上或者R（X－y）［W］以下时，判断为断线。而且，还考虑到因瑞利散射引起的反射光强度以及激光输出的温度依赖性，来设定上述阈值，从而能够更准确地判断断线。
如下，对根据反向包层模光的检测结果来判别传输光纤30是否断线的方法更详细地进行说明。
在传输光纤30断线时，在断线的光纤的剖面产生菲涅尔反射。由于菲涅尔反射而耦合为包层模的光的比例根据断线的光纤的端面状态而变化。图8～10是表示光纤的（纤芯部的）断线面以一定的角度发生了断线，并且该角度分别不同时的菲涅尔反射的图。其中，在此，为了使说明简单，在纤芯中传播的光被假定为与纤芯的光轴平行前进的光线。
如图8所示，在断线面的角度α具有某范围的情况下，被菲涅尔反射的光耦合为反向包层模。在此，断线面的角度α是断线面和与纤芯的光轴垂直的面所成的角（或者，是断线面的法线和纤芯的光轴所成的角）。然而，当断线面的角度α为此外的范围时，被耦合为反向纤芯模（参照图9）或者成为辐射模（参照图10）。被菲涅尔反射的光耦合成反向包层模的断线面的角度α处于满足下述的（1）式的范围。
（1/2）×θco＜θi＝α＜（1/2）×θcl    ...（1）
在此，θi为菲涅尔反射时的入射角，与断线面的角度相等。θco是由纤芯的NA（孔径）决定的临界角，θcl是由第一包层的NA决定的临界角。例如，当纤芯中NA为0.21、折射率为1.5，第一包层中NA为0.46、折射率为1.45时，耦合为反向包层模的断线面的角度α为约8.0°到约18.2°。当2α＜θco时，被菲涅尔反射的光与纤芯耦合，当2α＞θcl时，向光纤外辐射。由此，在不满足上述（1）式的范围内，反向包层模光检测部32检测不到因菲涅尔反射产生的光（但会检测到因瑞利散射耦合为反向包层模耦合的光）。由此，通过使SFBG31的反射率大于因菲涅尔反射能够耦合为反向包层模的断线面的角度的范围内的最大的菲涅尔反射率，能够根据反射率的变化来判别有无断线。
如上所述，在具有NA为0.21、折射率为1.5的纤芯和NA为0.46、折射率为1.45的第一包层的光纤的情况下，耦合为反向包层模的断线面的角度α为约8.0°到约18.2°。而且，此时的菲涅尔反射率在产生菲涅尔反射的断线面为玻璃和空气的界面的情况下，如图7所示大致为4％。换句话说，使传输光纤30中的SFBG31的反射率大于4％，当反射率为4％以下时，可视为传输光纤30发生了断线。
在基于图8～10的上述说明中，假定光纤的断线面是一致的情况，但实际产生断线时的端面为更复杂的形状。图11表示光纤的断线面包括断线面的角度为α1的第一断线面和断线面的角度为α2的第二断线面的情况。在图11中，设第一断线面和第二断线面被通过光纤剖面的中心点的分界线等分。另外，设图11中的全部菲涅尔反射光分别被等分为从第一断线面耦合为包层模的光和从第二断线面向光纤的外部辐射的光。由此，可认为此时在光纤的端面全部的因菲涅尔反射耦合为包层模的反射率为2％左右。
若拓展上述的想法，考虑断线面的端面状态为更复杂的形状的情况，则能够容易理解因菲涅尔反射耦合为包层模的光的反射率具有0～4％的变动幅度。即，如果使SFBG31的反射率大于4％，则在反射率为4％以下时能够可靠地检测出传输光纤30的断线。
其中，光纤断线的情况下的断线面处的反射率不限于保持恒定的值。例如，在光纤断线的情况下，最初产生小的龟裂，该龟裂发展而直至完全断线，因此从断线的初始状态直至最终的断线为止的期间内，端面形状发生变化。或者，如本实施方式那样，如果激光为高输出，则光纤断线后端面形状也由于因激光产生的热等发生变化。如果端面形状发生变化，则伴随该变化，因菲涅尔反射产生的反射率发生变动，因此即使将SFBG的反射率设定在菲涅尔反射率的变动幅度内，实际上也能够检测光纤的断线。
在将SFBG的反射率设定在菲涅尔反射率的变动幅度内的情况下，检测在光纤的断线过程中发生变动的反射率，在与正常时的变动幅度为一定以上时检测出断线即可。此时的变动幅度最好以光纤激光器的输出稳定性为基础求出。即，如果求出第一包层30B中传播的反向包层模光的强度与传输光纤30的纤芯30A中传播的激光的强度的比例，则能够将反射率的变化作为与正常时的变动幅度进行检测。要注意的是，SFBG的反射率需要比因瑞利散射耦合为反向包层模的耦合率大。其中，在此，反射率表示反射为反向包层模的光相对于原来的激光的比例，耦合率表示耦合为反向包层模的光相对于原来的激光的比例。在SFBG之后光纤发生断线，进而菲涅尔反射完全没有耦合为包层模光的情况下，反向包层模光为仅因瑞利散射产生的反向包层模光。此种情况是因为：若SFBG的反射率与因瑞利散射耦合为反向包层模的耦合率相比相当小，则与断线前检测到的因瑞利散射产生的反向包层模光的差别难以知晓。但是，因瑞利散射产生的反向包层模光实际上不太大，如果SFBG的反射率为1％左右，则可以认为因SFBG产生的反向包层模光和因瑞利散射产生的反向包层模光能够充分被识别。
如上述那样，将SFBG的反射率设定在菲涅尔反射率的变动幅度内也能够检测到光纤的断线，但是，为了能够可靠地检测断线，优选使SFBG31的反射率比菲涅尔反射的反射率大。而且，即使在将SFBG的反射率设定得比菲涅尔反射率大的情况下，如果能够减小菲涅尔反射率，则也能够减小SFBG的反射率。如果减小SFBG的反射率，则取出为监控用的激光的比例变小，所以能够增大输出的激光的比例，结果，会提高激光的输出效率，因而优选。
为了减小菲涅尔反射，能够通过使断线时的与光纤端面接触的介质的折射率接近光纤的纤芯（在此为玻璃；折射率1.5）的折射率来实现。在到目前为止的说明中，假设断线时的与光纤端面接触的介质为空气（折射率1），但若使该介质例如为水（折射率1.33），则从图7可知，能够将菲涅尔反射率减小到1％以下。为了将其具体实施，在图1的构成中，采用以水充满保护软管33中，以水包围传输光纤30的周边等的构成即可。其中，断线时的与光纤端面接触的介质不限定于上述那样的水，只要是具有折射率比空气更接近光纤的纤芯的折射率的流体介质即可。
其中，若光纤激光器的激光强度发生变化则反向包层模光检测时的光强度也变化。由此，若预先测量出激光强度和反向包层模光检测时的光强度的比率，则能够用因SFBG产生的反射光、菲涅尔反射光、因瑞利散射产生的反射光来区别检测时的光。
如上所述，本发明的光强度监控电路的特征在于，具备：传输光纤，其由以第一包层覆盖纤芯的周围、进而以第二包层覆盖第一包层的周围的双包层光纤构成；反射单元，其设置在上述传输光纤的输出端侧，反射在上述传输光纤的上述纤芯中传播的激光的一部分，来耦合成沿逆向在上述第一包层中传播的反向包层模；以及检测单元，其设置在上述传输光纤的输入端侧，检测利用上述反射单元耦合成反向包层模的反向包层模光的强度。
根据上述的构成，在纤芯中传播的激光的一部分通过设置在上述传输光纤的输出端侧的反射单元而作为反向包层模光返回到输入侧，通过设置在传输光纤的输入端侧的上述检测单元来检测该反向包层模光的强度。由此，无需在传输光纤的输出端侧进行由输出端部出射的激光强度的检测、传输光纤的断线的检测，能够防止输出端部大到必要以上、与主体侧的通信变为复杂的构成。
另外，在上述光强度监控电路中，优选上述反射单元是被倾斜的光纤布拉格光栅。根据上述的构成，能够不使传输光纤的构成变得复杂，能够容易地形成上述反射单元。
另外，在上述光强度监控电路中，上述检测单元能够构成为由方向性耦合器和光检测器组成，其中，上述方向性耦合器仅耦合在上述第一包层中传播的反向包层模光，上述光检测器接收利用上述方向性耦合器耦合的反向包层模光。或者，在上述光强度监控电路中，上述检测单元能够构成为具备：上述传输光纤的输入端附近的除去了上述第二包层的部分；检测用光纤；高折射率介质，其是折射率比上述传输光纤的第一包层的折射率高的介质，通过包围上述传输光纤的除去了上述第二包层的部分和上述检测用光纤的端部来使从上述传输光纤的除去了上述第二包层的部分漏出的光耦合到上述检测用光纤；以及光检测器，其接收耦合到上述检测用光纤中的光。
或者，在上述光强度监控电路中，上述检测单元能够构成为具备：上述传输光纤的输入端附近的除去了上述第二包层的部分；高折射率介质，其是折射率比上述传输光纤的第一包层的折射率高的介质，通过包围上述传输光纤的除去了上述第二包层的部分来使从上述传输光纤的除去了上述第二包层的部分漏出的光发生散射；以及光检测器，其接收被上述高折射率介质散射的光。
根据上述的构成，不直接经由在纤芯中传播的激光就能够检测激光强度。
另外，上述光强度监控电路能够构成为在比上述反射单元靠近输出端侧处具备光隔离器。
另外，上述光强度监控电路能够构成为：上述反射单元的反射率比在上述传输光纤的断线边界面产生的菲涅尔反射耦合为反向包层模的耦合率大。
根据上述的构成，上述检测单元在检测到的反向包层模光的反射率小于上述反射单元的反射率时，能够可靠地检测上述传输光纤的断线。
另外，上述光强度监控电路能够采用以下构成：上述传输光纤被配置在保护软管中，而且，上述保护软管中被流体介质充满，该流体介质的折射率比空气接近上述传输光纤的纤芯的折射率。
根据上述构成，在上述传输光纤发生了断线时，断线时的与光纤端面接触的介质为上述流体介质。上述流体介质具有比空气接近上述传输光纤的纤芯折射率的折射率，所以和断线时的与光纤端面接触的介质为空气的情况相比，能够减少断线面处的菲涅尔反射。如果断线面处的菲涅尔反射小，则即使上述反射单元的反射率小也能够进行断线检测，因此能够减小取出为监控用的激光的比例，能够增大所输出的激光的比例，结果，能够提高激光的输出效率。
另外，上述光强度监控电路能够采用以下构成：上述反射单元的反射率比耦合为上述传输光纤的反向包层模的瑞利散射的耦合率大，上述检测单元检测在第一包层中传播的反向包层模光的强度的随时间的变动。
根据上述的构成，通过检测反向包层模光的强度的随时间的变动，能够检测在光纤的断线过程中发生变动的反射率，即使将上述反射单元的反射率设定在菲涅尔反射率的变动幅度内，也能够在检测上述随时间的变动中，与正常时的变动幅度为一定以上时检测断线。即，通过将上述反射单元的反射率设定在菲涅尔反射率的变动幅度内，能够减少取出为监控用的激光的比例，增大输出的激光的比例，结果，能够提高激光的输出效率。
本发明不限于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内能够进行各种变更，通过适当组合在不同的实施方式中分别公开的技术特征而得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
本发明可提供即使高输出光在传输光纤中传播那样的情况下，也能够检测激光强度以及断线的光强度监控器，其能够用于光纤激光器系统。
附图标记说明
10光纤激光器装置；11光纤激光器；20激光输出端部；30传输光纤；30A  纤芯；30B  第一包层；30C  第二包层；31被倾斜的光纤布拉格光栅（反射单元）；32反向包层模光检测部（检测单元）；32A  方向性耦合器；32B  光检测器；32C  检测用光纤；32D  高折射率介质；33保护软管。

Claims (10)

1.一种光强度监控电路，其特征在于，具备：
传输光纤，其由以第一包层覆盖纤芯的周围、进而以第二包层覆盖第一包层的周围的双包层光纤构成；
反射单元，其设置在所述传输光纤的输出端侧，反射在所述传输光纤的所述纤芯中传播的激光的一部分，来耦合成沿逆向在所述第一包层中传播的反向包层模；以及
检测单元，其设置在所述传输光纤的输入端侧，检测利用所述反射单元耦合为反向包层模的反向包层模光的强度。
2.根据权利要求1所述的光强度监控电路，其特征在于，
所述反射单元是被倾斜的光纤布拉格光栅。
3.根据权利要求1或2所述的光强度监控电路，其特征在于，
所述检测单元由方向性耦合器和光检测器构成，其中，所述方向性耦合器仅耦合在所述第一包层中传播的反向包层模光，所述光检测器接收利用所述方向性耦合器耦合的所述反向包层模光。
4.根据权利要求1或2所述的光强度监控电路，其特征在于，
所述检测单元具备：
所述传输光纤的输入端附近的除去了所述第二包层的部分；
检测用光纤；
高折射率介质，其是折射率比所述传输光纤的第一包层的折射率高的介质，通过包围所述传输光纤的除去了所述第二包层的部分和所述检测用光纤的端部来使从所述传输光纤的除去了所述第二包层的部分漏出的光耦合到所述检测用光纤；以及
光检测器，其接收耦合到所述检测用光纤中的光。
5.根据权利要求1或2所述的光强度监控电路，其特征在于，
所述检测单元具备：
所述传输光纤的输入端附近的除去了所述第二包层的部分；
高折射率介质，其是折射率比所述传输光纤的第一包层的折射率高的介质，通过包围所述传输光纤的除去了所述第二包层的部分来使从所述传输光纤的除去了所述第二包层的部分漏出的光发生散射；以及
光检测器，其接收被所述高折射率介质散射的光。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的光强度监控电路，其特征在于，
在比所述反射单元靠近输出端侧处具备光隔离器。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的光强度监控电路，其特征在于，
所述反射单元的反射率比在所述传输光纤的断线边界面产生的菲涅尔反射耦合为反向包层模的耦合率大。
8.根据权利要求7所述的光强度监控电路，其特征在于，
所述传输光纤被配置在保护软管中，而且，所述保护软管中被流体介质充满，该流体介质的折射率比空气接近所述传输光纤的纤芯的折射率。
9.根据权利要求1～6中任意一项所述的光强度监控电路，其特征在于，
所述反射单元的反射率比耦合为所述传输光纤的反向包层模的瑞利散射的耦合率大，
所述检测单元检测在第一包层中传播的反向包层模光的强度相对于在所述传输光纤的纤芯中传播的激光的强度的随时间的变化。
10.一种光纤激光器系统，其包括：光纤激光器装置、激光输出端部和连接所述光纤激光器装置以及所述激光输出端部的传输光纤，其特征在于，
所述光纤激光器系统具备所述权利要求1～9中任意一项所记载的光强度监控电路。
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