CN103620492A

CN103620492A - 光源装置及加工方法

Info

Publication number: CN103620492A
Application number: CN201280027266.4A
Authority: CN
Inventors: 玉置忍; 角井素贵
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2014-03-05
Also published as: JPWO2012165588A1; EP2717095A4; EP2717095A1; WO2012165588A1; JP5975026B2; US20120305806A1; US8705912B2

Abstract

该光源装置具有MOPA构造且设有种子光源、脉冲发生器、中间光学放大器、末级光学放大器、输送光纤和光输出端。所述输送光纤为在位于芯部周围的芯部围绕部分中具有光子带隙（PBG）结构的PBG光纤。具有在PBG光纤的高损耗带中的波长的光被输入到PGBF中。

Description

光源装置及加工方法

技术领域

本发明涉及光源装置及加工方法。

背景技术

输出激光的光源装置已用于诸如加工和医疗用途等各种用途，并且通常需要具有高的激光输出功率和高的光束品质。在众多光源装置中已获得关注的光纤激光器光源装置使用芯部掺杂有诸如Yb、Er和Tm等各种稀土元素作为放大介质的放大光纤。

在光纤激光器光源装置中，采用借助放大光纤将从种子光源（seed light source）输出的种子光放大的MOPA（主振功率放大器）构造等，能够提高激光输出功率。另外，光纤激光器光源装置对在放大光纤的芯部中传播的光进行放大，以使输出激光的光束品质高。因此，光纤激光器光源装置优选地用于加工用途等。

通常地，从光源装置输出的激光的光束横截面中的光强度分布期望地为高斯分布或接近高斯分布的形式。随着输出激光的光强度分布变得接近高斯分布，输出激光的光束品质变高。随着输出激光的光束品质变高，能够通过透镜系统使得激光的光束直径变小，从而可以进行高品质加工。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请（PCT申请的翻译）公报No.2008-509006

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的发明人已经考察了上述现有技术，结果发现了下述问题。

即，如上所述，随着输出激光的光强度分布变得更接近高斯分布，能够利用透镜系统使得激光的光束直径缩窄。在该情况下，高品质加工是可能的，然而，待加工目标上的激光照射的扫描次数会增加并且照射时间会变得更长。例如，如上面列出的专利文献1中所述，通常，当将环形加工施加到待加工目标时，需要沿着环扫描激光照射位置。

如果实现光功率在光束横截面的周边部分处比在光束横截面的中心部分处更高的具有环形光强度分布的激光，则环形加工是容易的。然而，尚未得到容易地实现具有这种环形光强度分布的激光的装置。

已经开发了本发明以消除上述问题。本发明的目的是提供一种如下的光源装置：其能够容易地获得光功率在光束横截面的周边部分处比在光束横截面的中心部分处高的具有环形光强度分布的输出光。

解决问题的手段

作为第一方案，根据本发明的光源装置包括：第一光源单元，其输出具有主输出波长λ1的单模光；以及输送光纤，来自所述第一光源单元的输出光在被放大之后输入到所述输送光纤中。在第一方案中，所述输送光纤的位于芯部周围的芯部围绕部分具有光子带隙结构，作为根据光纤横截面中的输出光传播区域的纵向上的变化的功率传输损耗特性，所述输送光纤的所述芯部中具有基本恒定为第一值的第一波长带以及损耗比所述第一波长带中的损耗高的第二波长带。所述波长λ1存在于所述第二波长带中。此外，所述输送光纤的弯曲状态被设定成使得从所述输送光纤输出的具有所述波长λ1的光在所述芯部围绕部分中变成环形光强度分布。

作为可应用于第一方案的第二方案，根据本发明的光源装置还可以包括第二光源单元，所述第二光源单元输出具有主输出波长λ2的光。在第二方案中，所述波长λ2存在于所述第一波长带中。对具有所述波长λ1的光和具有所述波长λ2的光进行多路复用，并且多路复用的光被输入到所述输送光纤中。

作为可应用于第一方案和第二方案中至少一个方案的第三方案，所述输送光纤的长度和弯曲状态中的至少一项可以被设定成使得在所述波长λ1处的功率传输损耗变成比所述第一值高3dB以上的值。

可选地，作为第四方案，根据本发明的光源装置包括：第一光源单元，其输出具有主输出波长λ1的单模光；以及输送光纤，来自所述第一光源单元的具有所述波长λ1的输出光在被放大之后输入到所述输送光纤中，并且当具有所述波长λ1的输出光传播穿过所述输送光纤时，所述输送光纤产生具有波长λ_R的拉曼散射光。在第四方案中，所述输送光纤的位于芯部周围的芯部围绕部分具有光子带隙结构，作为根据光纤横截面中的输出光传播区域的纵向上的变化的功率传输损耗特性，所述输送光纤的所述芯部中具有基本恒定为第一值的第一波长带以及损耗比所述第一波长带中的损耗高的第二波长带。具有所述波长λ_R的光存在于所述第二波长带中。此外，所述输送光纤的弯曲状态被设定成使得从所述输送光纤输出的具有所述波长λ_R的光在所述芯部围绕部分中变成环形光强度分布。

作为可应用于第四方案的第五方案，在根据本发明的光源装置中，所述输送光纤的长度和弯曲状态中的至少一项可以被设定成使得在所述波长λ_R处的功率传输损耗变成比所述第一值高3dB以上的值。

作为可应用于第一方案至第五方案中至少任一个方案的第六方案，所述第一波长带与所述第二波长带相比可以位于较短波长侧。相反，作为可应用于第一方案至第五方案中至少任一个方案的第七方案，所述第一波长带与所述第二波长带相比可以位于较长波长侧。在第六方案和第七方案中，表示短波长带和长波长带之间的边界的波长（下文称为截止波长）被调节为功率传输损耗特性具有比第一值仅高3dB的损耗的波长。

作为可应用于第一方案至第七方案中至少任一个方案或两个以上方案的组合的第八方案，根据本发明的加工方法为使用根据上述本发明的光源装置的方法。加工方法准备所述光源装置，并且通过用从所述光源装置的输送光纤的输出端输出的具有环形光强度分布的光照射待加工目标来加工所述待加工目标。

作为可应用于第八方案的第九方案，所述输送光纤可以被设定成使得在所述输送光纤的弯曲状态被改变之前从所述输送光纤的输出端输出的光的强度分布不是环形的，并且在所述输送光纤的弯曲状态被改变之后从所述输送光纤的输出端输出的光的强度分布变成环形的。

本发明的效果

依照本发明，能够容易地获得光功率在光束横截面的周边部分处比在光束横截面的中心部分处高的具有环形光强度分布的输出光。

附图说明

图1是示出根据本发明的光源装置的第一实施例的构造的示意图；

图2是示出根据比较例的光源装置的光输出端处的输出光的NFP的示意图，该比较例使用具有常规构造的单模光纤作为输送光纤15；

图3是示出PBGF的横截面的示意图；

图4是示出PBGF的折射率分布的示意图；

图5是示出PBGF的功率传输损耗特性的实例的示意图；

图6是示出当具有比截止波长短的波长的光输入到PBGF中时PBGF中的光传播图像的示意图；

图7中的（a）是示出输入到图6示出的PBGF中的光的输入区域图像的示意图，并且图7中的（b）是示出从图6示出的PBGF输出的光的输出区域图像的示意图；

图8是示出PBGF的功率传输损耗特性的另一实例的示意图；

图9是示出由于SRS带来的频移量和拉曼增益之间的关系的曲线图；

图10是用于对图5所示的PBGF的功率传输损耗特性和截止波长的位置之间的关系进行说明的示意图；

图11是用于对图8所示的PBGF的功率传输损耗特性和截止波长的位置之间的关系进行说明的示意图；

图12是示出根据本发明的光源装置的第二实施例的构造的示意图；以及

图13是示出从根据图12所示的第二实施例的光源装置中的光源输出的光波的波长λ1和λ2与输送光纤的截止波长λ_C之间的关系的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对实施本发明的方式进行详细说明。在附图的说明中，彼此相同的部件由相同的附图标记表示，并且省略重复的说明。

（第一实施例）

图1是示出根据本发明的光源装置的第一实施例的构造的示意图。光源装置1具有MOPA构造，并且包括种子光源11、脉冲发生器12、中间光学放大器13、末级光学放大器14、输送光纤15和光输出端16。种子光源11包括半导体激光器，经从脉冲发生器12输出的脉冲信号直接调制，并且输出脉冲光。从种子光源10输出的脉冲光作为种子光输入中间光学放大器13，并且中间光学放大器13将种子光放大。末级光学放大器14将从中间光学放大器13输出的脉冲光进一步放大。输送光纤15使从末级光学放大器14输出的脉冲光从输入端传播到输出端16，然后传播的脉冲光通过输出端16输出到输送光纤15的外部。光源单元20包括从种子光源11到放大光纤21的光学元件，并且从光学放大光纤输出单模的主输出光。光源单元20可以不是使用图1所示的种子光源的MOPA类型，并且可以为固态激光器或Q开关型。

末级光学放大器14包括放大光纤21、泵浦光源22和光学耦合器23。放大光纤21为芯部掺杂有用作活性物质的稀土元素（例如，Yb、Er、Nd、Tm、Ho、Tb等）的光纤。从泵浦光源22经由光耦合器23输入的泵浦光对放大光纤21进行泵浦，并且放大光纤21放大从中间光学放大器13放大且穿过光耦合器23之后的光。

优选地，放大光纤21为具有芯部、第一包层和第二包层的双包层光纤。芯部的折射率高于第一包层的折射率，并且第一包层的折射率高于第二包层的折射率。在该情况下，在芯部内引导将要放大的光，并且在芯部和第一包层两者的内部引导泵浦光。泵浦光源22输出具有能够对放大光纤21中掺杂的稀土元素进行泵浦的波长的泵浦光。优选地，泵浦光源22为半导体激光器。

在种子光源11和末级光学放大器14之间的光路中，可以设置多级的中间光学放大器13，或者可以不设置中间光学放大器13，可以设置多个泵浦光源22，并且在该情况下，优选地使用光组合器（optical combiner）作为光耦合器23。在图1中，示出了正向泵浦结构，然而，可以使用反向泵浦结构或者可以使用双向泵浦结构。为了防止该光返回，可以设置光隔离器。

放大光纤21中泵浦光的吸收是由放大光纤21的特性决定的，并且主要根据模场直径、第一包层的直径和芯部中稀土元素的掺杂浓度而变化。例如，在掺杂浓度为大约10000ppm、模场直径为大约7μm、第一包层直径为大约130μm以及长度为5m的Yb掺杂光纤中，泵浦波长915nm带中的大约2.4dB的泵浦光被吸收。在上述实例中，应用915nm带（915±20nm）作为泵浦波长，然而，可应用940nm带（940±5nm）或976nm带（976±5nm）作为泵浦波长。

在使用具有常规构造的单模光纤作为输送光纤15的比较例的情况下（光源装置具有图1所示的结构而无上述输送光纤），在光输出端16处输出光的近场图案（NFP）为如图2所示的图案。图2是示出根据比较例的光源装置中的光输出端16处的输出光的NFP的示意图，该比较例使用具有常规构造的单模光纤作为输送光纤15。如图2所示，在该比较例中，在光输出端16处输出光的光强度分布为高斯分布或接近高斯分布。

另一方面，在根据本实施例的光源装置中，使用在位于芯部周围的芯部围绕部分处具有光子带隙结构的光子带隙光纤（PBGF）作为输送光纤15。存在各种PBGF构造，并且在图3和图4中示出了实例。图3是示出PBGF的横截面的示意图。图4是示出PBGF的折射率分布的示意图。

在与光纤轴线垂直的横截面中，PBGF包括芯部31、围绕芯部31的低折射率区域32以及低折射率区域32中以固定周期二维地排列的多个高折射率区域33。低折射率区域32的折射率低于芯部31的折射率，并且高折射率区域33的折射率高于芯部31的折射率。各区域的折射率、芯部31的直径d0、高折射率区域33的直径d1以及高折射率区域33的配置周期Λ等决定了PBGF的特性，并且使PBGF具有芯部传播光的波长分离功率和滤波功能。

利用波长分离或滤波功能截止的芯部传播光的波长分量被限制在位于芯部31周围的芯部围绕部分内，而不泄漏到包层，并且传播到PBGF的输出端。已经耦合到芯部围绕部分的光不会再次耦合到芯部。

当芯部31的相对折射率差△1为0.19%，低折射率区域32的相对折射率差△2为0.04%，高折射率区域33的相对折射率差△3为1.00%，芯部31的直径d0为10μm，高折射率区域33的直径d1为8.4μm，并且高折射率区域33的配置周期Λ为14μm时，在该情况下PBGF的功率传输损耗特性如图5所示。在图5所示的PBGF的功率传输损耗特性中，较短波长侧（第一波长带）的损耗比截止波长λ_C处的损耗小，并且较长波长侧（第二波长带）的损耗比截止波长λ_C处的损耗大。

作为根据PBGF的光纤横截面中的传播区域转移的功率传输损耗特性，截止波长λ_C的一侧（较短波长侧）为具有基本恒定的低损耗的低损耗带，而截止波长λ_C的另一侧（较长波长侧）为具有高损耗的高损耗带。截止波长λ_C表示低损耗带和高损耗带之间的边界波长，且定义为损耗比在所使用的光纤的低损耗带中呈现基本恒定值的损耗多3dB的波长。

PBGF的功率传输损耗特性根据光纤长度、弯曲直径和缠绕数等而变化。在图5所示的特性实例中，在大约1030至1060nm的波长处，芯部传播光的损耗低且大约为0.5dB。然而，从大约1080nm起，损耗增大。这不是光纤本身的背景损耗（background loss），而是由于芯部传播光的功率移至芯部围绕部分而引起的。图5所示的特性表示在具有滤波功能的PBGF中，作为滤波功能，使比截止波长λ_C长的波长侧的传播光传播到输出端。

当使用具有图5所示的功率传输损耗特性的PBGF并且具有1100nm波长的激光输入到该PBGF中时，大约20dB的光在PBGF的芯部围绕部分中传播。通过进一步增大截止比率，能够进一步增加在芯部围绕部分中传播的光。利用这种效应，在PBGF的输出端处，光几乎不在芯部传播部分中传播，并且强激光在芯部围绕部分中传播，并且能够在输出端获得环形光强度分布。

图6是示出当具有比截止波长短的波长的光输入到PBGF中时PBGF中的光传播图像的示意图。图7中的（a）是示出输入到图6所示的PBGF中的光的输入区域图像的示意图，并且图7中的（b）是示出从图6所示的PBGF输出的光的输出区域图像的示意图。以单模输入到图6所示的芯部区域中的光（图7中的（a））不能在芯部分中保持具有比截止波长长的波长的输入光，并且由于PBGF的带隙结构而被引导到高折射率区域。因此，在高折射率区域中传播的输入光被与高折射率区域的外侧附近的低折射率区域的界面反射。另一方面，高折射率区域的折射率比高折射率区域的内侧附近的芯部区域的折射率高，使得在高折射率区域中传播的输入光也被与芯部的界面反射。结果，在芯部分中引导的光传输到高折射率区域，并且光的横截面变成如图7中的（b）所示的环形。

在上文给出的说明中，描述了环形光强度分布，然而，在PBGF中传播的光的功率在芯部中心部分中不可能完全变成零，从而对芯部中心部分中的功率和芯部围绕部分中的功率进行相互比较，并且当芯部围绕部分中的功率为芯部中心部分中的功率的两倍以上时，光强度分布被定义为环形的。芯部围绕部分中传播的光的传播面积在横截面图中是大的，使得上述两倍以上的值是通过将芯部中心部分中的传播功率与芯部围绕部分中的累积总传播功率进行比较而得到的值。

在图5所示的PBGF的功率传输损耗特性中，比截止波长λ_C短的波长侧为具有基本恒定的低损耗的低损耗带，并且比截止波长λ_C长的波长侧为具有高损耗的高损耗带，并且将要从种子光源11输出的光的波长位于比截止波长λ_C长的波长侧。另一方面，图8中所示的PBGF的功率传输损耗特性也是可能的。具体地，在图8所示的功率传输损耗特性中，比截止波长λ_C长的波长侧（第一波长带）为具有基本恒定的低损耗的低损耗带，并且比截止波长短的波长侧（第二波长带）为具有高损耗的高损耗带，并且在该情况下，将要从种子光源11输出的光的波长位于比截止波长λ_C短的波长侧。能够通过改变弯曲状态来实现具有这样的功率传输损耗特性的PBGF。然而，作为实例，在具有图3所示的横截面和图4所示的折射率分布的PBGF中，当芯部31的相对折射率差△1为1.00%，低折射率区域32的相对折射率差△2为-0.36%，高折射率区域33的相对折射率差△3为3.00%，芯部31的直径d0为2.3μm，高折射率区域33的直径d1为5.4μm，并且高折射率区域33的配置周期Λ为9.0μm时，在该情况下PBGF的功率传输损耗特性如图8所示。

将PBGF的截止波长λ_C、比PBGF的截止波长λ_C短的波长侧的功率传输损耗L_短、比PBGF的截止波长λ_C长的波长侧的功率传输损耗L_长以及将要从种子光源11输出的光的波长λ1之间的关系规划为：当L_短<L_长时，λ_C<λ1，而当L_短>L_长时，λ1<λ_C。

上文对PBGF的截止波长为1080nm且波长为高损耗带中的1100nm的光输入到PBGF中的情况进行了说明。然而，即使当将要输入到PBGF的光的波长短于1100nm时，仍可以获得相同的效果。接着，将对当将要输入到PBGF中的光的波长短于截止波长λ_C时获得具有环形光强度分布的输出光进行说明。

当高功率光输入到光纤中时，在光纤中发生作为非线性光学现象的激励拉曼散射（SRS），并且产生一阶拉曼散射光，一阶拉曼散射光的峰值处于从输入光波长向较长波长侧偏移了大约13THz的波长。图9是示出根据SRS的频移量和拉曼增益之间的关系的曲线图。拉曼偏移量取决于传播材料。此处，示出了使用熔融石英的实例。

随着输入光功率增加，以及随着拉曼阈值变低，更易于出现高阶拉曼分量。在下文中，通过施加仅出现一阶拉曼分量的限制来进行说明。当具有大约1060nm波长的光输入到由石英玻璃制成的光纤中时，一阶拉曼分量的峰值波长为大约1110nm。

因此，即使当输入光波长λ1短于PBGF的截止波长λ_C时，一阶拉曼分量（或高阶拉曼分量）的波长λ_R变得比截止波长λ_C长，并且拉曼散射光的功率借助PBGF向芯部围绕部分偏移。具体地，芯部传播光的功率小，并且芯部围绕部分中传播的光的功率强。当因此发生非线性光学现象时，即使输入光波长λ1短于PBGF的截止波长λ_C，也能够获得具有环形光强度分布的输出光。

通过还考虑到在PBGF中发生拉曼散射的情况，将PBGF的截止波长λ_C、比PBGF的截止波长λ_C短的波长侧的功率传输损耗L_短、比PBGF的截止波长λ_C长的波长侧的功率传输损耗L_长、将要从种子光源11输出的光的波长λ1以及拉曼散射光的波长λ_R之间的关系规划如下。首先，λ1<λ_R。表达包括PBGF的截止波长λ_C的关系，当L_短<L_长时，λ1<λ_C<λ_R或者λ_C<λ1<λ_R，而当L_短>L_长时，λ1<λ_C<λ_R或者λ1<λ_R<λ_C。具体地，波长λ1和波长λ_R中的两个或任一个位于高损耗带中，并且将要从PBGF的输出端输出的具有在高损耗带中的波长的光的强度分布变成环形。

在将要从PBGF的输出端输出的光的环形强度分布中，该环的中心部分的孔直径对应于PBGF的芯部直径。因此，也能够实现如下加工，例如获得仅中心部分面积小的加工形状。

图10和图11示出了根据用于PBGF的设计的波长特性。具体地，图10是用于对图5所示的PBGF的功率传输损耗特性和截止波长的位置之间的关系进行说明的示意图。在图10中，示意性地示出了波长特性。作为PBGF的特征，低损耗带和高损耗带构成了周期性结构，并且可以相对于具体波长来确定损耗配置。作为本发明中将要放大的光的实例，使用1064nm带的光。此处，针对1064nm的波长，将对功率传输损耗特性和截止波长的位置进行说明。

如图10所示，具有图5的功率传输损耗特性的PBGF被设计为使得低损耗带布置在1064nm的波长处。用作将要放大的光的具有1064nm波长的光在放大光纤中被放大，并且然后增强其光功率。在放大处理中，已知的是，光在光纤中传播的过程中，可能发生拉曼现象。拉曼现象是使输入光的光功率能量向长波长侧偏移的现象，并且偏移光出现在相对于拉曼泵浦波长的长波长侧。对于将要放大的光的1064nm波长，在1110nm附近出现一阶拉曼偏移光。这表示从Ge-Si预制件获得的光纤的拉曼偏移量，并且该量不同于从另一预制件获得的光纤的量。为了防止由于拉曼现象而发生能量偏移的光在芯部中传播，具有图10所示的功率传输损耗特性的光纤为有效光纤，并且因此如下的PBGF是合适的：其在相对于1064nm的长波长侧具有损耗增加的趋势。在图10中，“截止波长”被定义为转移到高损耗带的波长的阈值。在本发明中，用语“截止波长”表示从低损耗带增加3dB的波长。如上所述，将对低损耗带和高损耗带构成周期性结构的点进行说明。在该情况下，有可能存在各自对应“截止波长”的多个波长。

另一方面，图11是用于对图8所示的PBGF的功率传输损耗特性和截止波长的位置之间的关系进行说明的示意图，并且通过改变PBGF的设计将高损耗带布置在1064nm处。与图10的情况类似，图11的情况也采用了周期性结构。通过改变PBGF的设计，能够看出，固定波长处的高损耗或低损耗根据PBGF来确定。在图11的实例的情况下，1064nm带布置在高损耗带中，并且在该情况下截止波长表示长波长侧的波长。这是使具有1064nm波长的光的分布为环面形分布来作为PBGF之后的光束传播。如上所述，将要放大的光传播通过光纤而发生拉曼现象，但是因为具有1064nm波长的光不会传播通过芯部，因而不会发生由光传播通过芯部而造成的从1064nm偏移的一阶拉曼偏移。从图11中能够看出，截止波长相对于1064nm波长布置在长波长侧。如上所述，在图11中，由于1064nm波长布置在高损耗带，所以当从长波长侧的低损耗带向短波长侧看去时，将损耗增加3dB的波定义为截止波长。

另外，在图10和图11中，即使在PBGF的设计中限定截止波长的位置和3dB增加量，也可能误解成在具有周期性结构的PBGF中存在多个截止波长。因此，将“截止波长”更清楚地定义如下。也就是，在应当在PBGF的芯部中传播的波长λ_B布置在PBGF的波长特性的低损耗带中的情况下，对于向布置在λ_B的长波长侧的高损耗带增加的损耗增加斜率，最接近λ_B波长且增加量为3dB的波长定义为“截止波长”。另外，在不应在PBGF的芯部中传播的波长λ_B布置在PBGF的波长特性的高损耗带中的情况下，对于自布置在λ_B的长波长侧的低损耗带向短波长带增加的损耗增加斜率，最接近λ_B波长且增加量为3dB的波长定义为“截止波长”。

（第二实施例）

在上述第一实施例中，对获得环形光强度分布的情况进行了说明，然而，具有彼此不同波长的光波分别以环形分布在光束横截面中也是可能的，并且利用这些具有不同波长的光波来进行加工。图12是示出根据本发明的光源装置的第二实施例的构造的示意图。图13是示出从根据第二实施例的光源装置2的光源41和42输出的光波的波长λ1和λ2与输送光纤46的截止波长λ_C之间的关系的示意图。光源装置2的输送光纤46也是PBGF。

在光源装置2中，从用作第一光源单元的光源41输出的具有高斯强度分布的波长为λ1（例如1064nm）的光被反射镜43反射，然后输入到光多路复用器44中。从用作第二光源单元的光源42输出的具有高斯强度分布的波长为λ2（例如532nm）的光也输入到光多路复用器44中。具有波长λ1的光和具有波长λ2的光由光多路复用器44复用，并且该多路复用光穿过透镜45然后经由输入端输入到用作PBGF的输送光纤46中。不同于第一实施例的光源单元，第二光源单元不假定放大光纤21的存在，因此第二光源单元的输出模不限于单模。

波长λ1位于PBGF的高损耗带中，并且波长λ2位于PBGF的低损耗带中。具体地，PBGF的截止波长λ_C位于波长λ1和波长λ2之间。在PBGF的输出端处，具有波长λ2的光从芯部输出，并且具有波长λ1的光从芯部围绕部分输出。

光源41和42可以为光纤激光器光源，或者可以为固态激光器光源。当从光源41和42输出的光波在空间中传播时，输出的光波优选地为准直光波，并且当光波由光多路复用器44多路复用时，优选地利用多路复用元件进行多路复用。在光纤输送的情况下，在保持光纤输送的同时耦合光波的装置是优选的。通过将波长λ1和λ2的多路复用光经由透镜系统45输入到PBGF中，能够获得上述效果。在该构造中，能够分别用具有不同光束形状（以及不同波长）的光波来加工不同的区域。

通过使用根据本实施例的光源装置1或2，用从光源装置的输送光纤（PBGF）的输出端输出的具有环形光强度分布的光照射待加工目标，能够对待加工目标进行加工。此时，优选的是输送光纤的长度或弯曲状态被设定成使得波长λ1的功率传输损耗变成比低损耗带中的损耗高3dB以上的值。另外，优选的是输送光纤被设定成使得在输送光纤的弯曲状态改变之前，从输送光纤的输出端输出的光的强度分布不是环形的，并且在输送光纤的弯曲状态改变之后，从输送光纤的输出端输出的光的强度分布变成环形的。

附图标记的说明

1，2：光源装置；11：种子光源；12：脉冲发生器；13：中间光学放大器；14：末级光学放大器；15：输送光纤；16：光输出端；21：放大光纤；22：泵浦光源；23：光耦合器；31：芯部；32：低折射率区域；33：高折射率区域；41，42：光源；43：反射镜；44：光多路复用器；45：透镜；以及46：光纤

Claims

1.一种光源装置，包括：

第一光源单元，其输出具有主输出波长λ1的单模光；以及

输送光纤，来自所述第一光源单元的输出光在被放大之后输入到所述输送光纤中，

其中所述输送光纤的位于其芯部周围的芯部围绕部分具有光子带隙结构，作为根据光纤横截面中的输出光传播区域的纵向上的变化的功率传输损耗特性，所述输送光纤的所述芯部中具有基本恒定为第一值的第一波长带以及损耗比所述第一波长带中的损耗高的第二波长带，

所述波长λ1存在于所述第二波长带中，并且

所述输送光纤的弯曲状态被设定成使得从所述输送光纤输出的具有所述波长λ1的光在所述芯部围绕部分中变成环形光强度分布。

2.根据权利要求1所述的光源装置，还包括第二光源单元，所述第二光源单元输出具有主输出波长λ2的光，

其中所述波长λ2存在于所述第一波长带中，并且

对具有所述波长λ1的光和具有所述波长λ2的光进行多路复用，并且多路复用的光被输入到所述输送光纤中。

3.根据权利要求1所述的光源装置，其中，所述输送光纤的长度和弯曲状态中的至少一项被设定成使得在所述波长λ1处的功率传输损耗变成比所述第一值高3dB以上的值。

4.一种光源装置，包括：

第一光源单元，其输出具有主输出波长λ1的单模光；以及

输送光纤，来自所述第一光源单元的输出光在被放大之后输入到所述输送光纤中，并且当具有所述波长λ1的输出光传播穿过所述输送光纤时，所述输送光纤产生具有波长λ_R的拉曼散射光，

所述波长λ_R存在于所述第二波长带中，并且

所述输送光纤的弯曲状态被设定成使得从所述输送光纤输出的具有所述波长λ_R的光在所述芯部围绕部分中变成环形光强度分布。

5.根据权利要求4所述的光源装置，其中，所述输送光纤的长度和弯曲状态中的至少一项被设定成使得在所述主输出波长λ_R处的功率传输损耗变成比所述第一值高3dB以上的值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光源装置，其中，所述第一波长带与所述第二波长带相比位于较短波长侧。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的光源装置，其中，所述第一波长带与所述第二波长带相比位于较长波长侧。

8.一种加工方法，包括如下步骤：

准备根据权利要求1至7中任一项所述的光源装置；以及

通过用从所述光源装置的输送光纤的输出端输出的具有环形光强度分布的光照射待加工目标来加工所述待加工目标。

9.根据权利要求8所述的加工方法，其中，所述输送光纤被设定成使得在所述输送光纤的弯曲状态被改变之前从所述输送光纤的输出端输出的光的强度分布不是环形的，但是在所述输送光纤的弯曲状态被改变之后从所述输送光纤的输出端输出的光的强度分布变成环形的。