CN104169763B - 光纤光学系统及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光纤光学系统及其制造方法。在具备作为对光进行增强的双包层光纤的第3光纤(13)和作为传输由第3光纤(13)增强了的光的单包层光纤的第5光纤(15)的光纤放大器(1)中，在第3光纤(13)与第5光纤(15)之间，插入作为三重包层光纤的第4光纤(14)。

Description

光纤光学系统及其制造方法
技术领域
本发明涉及光纤放大器、光纤激光器等包括增强用双包层光纤和传输用单包层光纤的光纤光学系统。另外，还涉及其制造方法。
背景技术
包括增强信号光的双包层光纤(以下也记载为“增强用双包层光纤”)和传输由该增强用双包层光纤增强了的信号光的单包层光纤(以下也记载为“传输用单包层光纤”)的光纤光学系统被广泛地使用。光纤放大器、光纤激光器等是这样的光纤光学系统的代表例。
图13是表示以往的典型的光纤放大器5的结构的框图。如图13所示，光纤放大器5是由多个光纤构成的光纤光学系统。在以下的说明中，将构成光纤放大器5的光纤划分成4个区间，并将这些4个区间分别记载为第1光纤51、第2光纤52、第3光纤53、第4光纤54。另外，设第1光纤51与第2光纤52之间的熔接点为P2、第2光纤52与第3光纤53之间的熔接点为P3、第3光纤53与第4光纤54之间的熔接点为P4。
第1光纤51是用于取入信号光的光纤，由单包层光纤构成。在第1光纤51的入射端P1连接有信号光源(未图示)。经由入射端P1从信号光源射入至第1光纤51的信号光在第1光纤51中传播之后，经由熔接点P2射入至第2光纤52。
第2光纤52是用于取入激发光的光纤，在第2光纤52插入有与1个以上(在图13所示的例中为6个)的激发光源55连接了的泵浦合束器56。第2光纤52之中，从熔接点P2至泵浦合束器56的区间由单包层光纤构成，从泵浦合束器56至熔接点P3的区间由双包层光纤构成。经由熔接点P2从第1光纤51射入至第2光纤52的纤芯的信号光在第2光纤52中传播之后，经由熔接点P3射入至第3光纤53。另一方面，经由泵浦合束器56从激发光源55射入至第2光纤52的第1包层的激发光在第2光纤52中传播之后，经由熔接点P3射入至第3光纤53。
第3光纤53是用于增强信号光的光纤，由双包层光纤构成。即，是增强用双包层光纤。第3光纤53具有由添加了稀土类等活性元素的纤芯53a、包围纤芯53a的第1包层53b1、包围第1包层53b1的第2包层53b2、包围第2包层53b2的覆盖物53c构成的截面结构(参照图14)。经由熔接点P3从第2光纤52射入至第3光纤53的激发光在第3光纤53的第1包层53b1中传播之后，经由熔接点P4射入至第4光纤54。纤芯53a中所添加的活性元素通过该激发光转移至粒子数反转状态。另一方面，经由熔接点P3从第2光纤52射入至第3光纤53的信号光在第3光纤53的纤芯53a中传播之后，经由熔接点P4射入至第4光纤54。第3光纤53的纤芯53a中所添加的活性元素通过该信号光而引起受激发射。因为通过激发光活性元素保持在粒子数反转状态，所以从活性元素受激发射的光子数大于活性元素所吸收的光子数。即，射入至第3光纤53的信号光在第3光纤53的纤芯53a中传播的过程中被增强。
第4光纤54是用于传输增强后的信号光的光纤，由单包层光纤构成。即，是传输用单包层光纤。经由熔接点P4从第3光纤53射入至第4光纤54的信号光在第4光纤54的纤芯54a中传播之后，从第4光纤54的输出端P5输出。
这样，在将作为传输用单包层光纤的第4光纤54与作为增强用双包层光纤的第3光纤53熔接的情况下，在熔接点P4产生以下那样的问题。
即，在熔接点P4中在第3光纤53与第4光纤54之间产生了轴向偏移的情况下，如图14所示，由第3光纤53的纤芯53a增强了的信号光La1～La2的一部分射入至第4光纤54的包层54b。另外，如图14所示，没有被活性元素吸收而剩余的残留激发光Lb也射入至第4光纤54的包层54b。射入至第4光纤54的包层54b的信号光La2及残留激发光Lb在第4光纤54的包层54b中传播的过程中使覆盖物54c发热。因该热，覆盖物54c劣化，最坏的情况下，存在导致第4光纤54断裂的可能性。尤其是，在近年的高输出光纤放大器中，在第4光纤54的包层54b中传播的信号光La2的功率成为数十W级，因而这样的问题比较深刻。
其中，增强用双包层及传输用单包层光纤的纤芯直径通常为10μm左右。因此，即使只有稍微的轴向偏移，信号光也会从增强用双包层光纤的纤芯射入至传输用单包层光纤的包层。另外，在增强用双包层光纤中，为了实施偏斜措施而将纤芯的形状设为多边形，而在传输用单包层光纤中，将纤芯的形状设为圆形的情况较多。在这样的情况下，因在熔接点的纤芯形状不一致，从而信号光变得易于从增强用双包层光纤的纤芯射入至传输用单包层光纤的包层。
作为用于解决这样的问题的技术，列举有专利文献1～4所记载的技术。
在专利文献1中记载有如下技术：用由高导热材料构成的块覆盖双包层光纤与单包层光纤之间的熔接点，并在该块与各光纤之间的间隙填充透明树脂，从而将刚射入至单包层光纤之后的残留激发光转换成热。作为该透明树脂，使用折射率比单包层光纤的包层的折射率更高的树脂。另外，在专利文献2中也记载了如下技术：用高折射率树脂覆盖双包层光纤与单包层光纤之间的熔接点，并用散热板转换成热的技术。
另外，在专利文献3中记载有通过在与双包层光纤熔接连接的单包层光纤上安装引导部件而除去在单包层光纤的包层中传播的残留激发光的技术。作为该引导部件，使用折射率比单包层光纤的包层的折射率高且与单包层光纤密接的筒状的部件。
另外，在专利文献4中记载有用于除去从双包层保偏光纤射入至单模保偏光纤的包层的残留漏光的技术。作为用于除去残留漏光的结构，使用以30mm直径卷绕将覆盖物除去了10cm左右后的单模保偏光纤并固定于金属板的结构。
专利文献1：日本公开专利公报“日本特开2008－310277号公报”(2008年12月25日公开)
专利文献2：日本公开专利公报“日本特开2007－271786号公报”(2007年10月18日公开)
专利文献3：日本公开专利公报“日本特开2008－268747号公报”(2008年11月6日公开)
专利文献4：日本公开专利公报“日本特开2010－56265号公报”(2010年3月11日公开)
然而，在通过如专利文献1～2所记载的技术那样用高折射率树脂覆盖双包层光纤与单包层光纤之间的熔接点，并且使刚射入至单包层光纤的包层之后的残留激发光漏出的技术中，存在以下那样的问题。
即，例如在如图15所示那样用高折射率树脂57覆盖了图14所示的熔接点P4的情况下，除了射入至第4光纤54的包层54b的残留激发光Lb之外，射入至第4光纤54的包层54b的信号光La2也从第4光纤54漏出。换言之，除去射入至第4光纤54的纤芯54a的信号光La1之外，所有的射入至第4光纤54的光均在熔接点P4的附近从第4光纤54漏出。因此，在熔接点P4的附近产生大量的热，从而该处理所需要的散热机构不得不成为大规模。另外，在没有设置充分的散热机构的情况下，有可能导致第4光纤54的覆盖物的劣化、第4光纤54的断裂。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于实现一种不设置大规模的散热机构也比以往可靠性高的光纤光学系统。
为了解决上述课题，本发明所涉及的光纤光学系统具备：双包层光纤，对光进行增强；单包层光纤，传输由上述双包层光纤增强了的光；以及三重包层光纤，被插入在上述双包层光纤与上述单包层光纤之间。
另外，为了解决上述课题，本发明所涉及的光纤光学系统的制造方法包括：将对光进行增强的双包层光纤与三重包层光纤的一端连接的工序，以及将传输由上述双包层光纤增强了的光的单包层光纤与上述三重包层光纤的另一端连接的工序。
根据本发明，能够实现即使不设置大规模的散热机构也比以往可靠性高的光纤光学系统。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的光纤放大器的整体像的框图。
图2是表示图1的光纤放大器所具备的散热部的结构的三视图。
图3是表示图1的光纤放大器所具备的第3光纤(双包层光纤)及第4光纤(三重包层光纤)的结构的截面图。
图4是表示图1的光纤放大器所具备的第4光纤(三重包层光纤)及第5光纤(单包层光纤)的结构的截面图。
图5(a)是表示图3的熔接点附近的信号光的传播方式的示意图。图5(b)是表示图3的熔接点附近的激发光的传播方式的示意图。
图6(a)是表示图4的熔接点附近的信号光的传播方式的示意图。图6(b)是表示图4的熔接点附近的激发光的传播方式的示意图。
图7是表示作为图1的光纤放大器所具备的第4光纤的结构例第4光纤由3根三重包层光纤构成的情况的图。
图8是表示本发明的实施方式所涉及的光纤激光器(正向激励型)的整体像的框图。
图9是表示本发明的实施方式所涉及的另一光纤激光器(双向激励型)的整体像的框图。
图10是表示图9的光纤激光器所具备的第3光纤(双包层光纤)与第4光纤(三重包层光纤)之间的熔接点附近的信号光及激发光的传播形态的示意图。
图11是表示图9的光纤激光器所具备的第4光纤(三重包层光纤)与第5光纤(三重包层光纤)之间的熔接点附近的信号光及激发光的传播形态的示意图。
图12是表示图9的光纤激光器所具备的第5光纤(三重包层光纤)与第6光纤(单包层光纤)之间的熔接点附近的信号光及激发光的传播形态的示意图。
图13是表示以往的光纤放大器的整体像的框图。
图14是表示图13的光纤放大器所具备的第3光纤(双包层光纤)与第4光纤(单包层光纤)之间的熔接点附近的信号光及激发光的传播形态的示意图。其中，涉及该熔接点没有被埋设在高折射率树脂中的情况。
图15是表示图13的光纤放大器所具备的第3光纤(双包层光纤)与第4光纤(单包层光纤)之间的熔接点附近的信号光及激发光的传播形态的示意图。其中，涉及该熔接点被埋设在高折射率树脂中的情况。
具体实施方式
在本说明书中，将构成多包层光纤的包层的各层从内周侧起依次记载为第1包层、第2包层、第3包层。即，没有特别注明时，第1包层意味着最内周的包层，第2包层意味着从内周侧开始数的第2层的包层，第3包层意味着从内周侧开始数的第3层的包层。另外，没有特别注明时，设第1包层的折射率比纤芯的折射率低，第2包层的折射率比第1包层的折射率低，第3包层的折射率比第2包层的折射率低。
<第1实施方式>
当基于图1～图7对本发明的第1实施方式所涉及的光纤光学系统进行的说明时，内容如下。其中，本实施方式所涉及的光纤光学系统构成光纤放大器，所以在以下将其记载为光纤放大器。
[光纤放大器的整体像]
首先，参照图1对本实施方式所涉及的光纤放大器1的整体像进行说明。图1是表示光纤放大器1的整体像的框图。
如图1所示，光纤放大器1是由多个光纤构成的光纤光学系统。在以下的说明中，将构成光纤放大器1的光纤划分成5个区间，并分别将这些5个区间记载为第1光纤11、第2光纤12、第3光纤13、第4光纤14、第5光纤15。另外，设第1光纤11与第2光纤12之间的熔接点为P2、第2光纤12与第3光纤13之间的熔接点为P3、第3光纤13与第4光纤14之间的熔接点为P4。
第1光纤11是用于取入信号光的光纤，由单包层光纤或双包层光纤构成。在第1光纤11的入射端P1连接有信号光源(未图示)。经由入射端P1从信号光源射入至第1光纤11的信号光在第1光纤11中传播之后，经由熔接点P2射入至第2光纤12。
第2光纤12是用于取入激发光的光纤，在第2光纤12中，连接有1个以上(在图1所示的例中为6个)的激发光源16的泵浦合束器17被插入。第2光纤12中，从熔接点P2至泵浦合束器17的区间由单包层光纤构成，从泵浦合束器17至熔接点P3的区间由双包层光纤构成。经由熔接点P2从第1光纤11射入至第2光纤12的纤芯的信号光在第2光纤12中传播之后，经由熔接点P3射入至第3光纤13。另一方面，经由泵浦合束器17从激发光源16射入至第2光纤12的第1包层的激发光在第2光纤12中传播之后，经由熔接点P3射入至第3光纤13。
第3光纤13是用于增强信号光的增强用光纤，由双包层光纤构成。在第3光纤13的纤芯13a(参照图3)中添加有稀土类等活性元素。经由熔接点P3从第2光纤12射入至第3光纤13的激发光在第3光纤13的第1包层13b1(参照图3)中传播之后，经由熔接点P4射入至第4光纤14。添加于纤芯13a的活性元素通过该激发光而转移至粒子数反转状态。另一方面，经由熔接点P3从第2光纤12射入至第3光纤13的信号光在第3光纤13的纤芯13a中传播之后，经由熔接点P4射入至第4光纤14。添加于第3光纤13的纤芯13a的活性元素通过该信号光而引起受激发射。因为通过激发光活性元素保持在粒子数反转状态，所以从活性元素受激发射的光子数大于活性元素所吸收的光子数。即，射入至第3光纤13的信号光在第3光纤13的纤芯13a中传播的过程中被增强。其中，关于第3光纤13的结构，将通过改变参照的附图而之后叙述。
第4光纤14及第5光纤15是用于传输增强后的信号光的传输用光纤。第4光纤14由三重包层光纤构成，第5光纤15由单包层光纤构成。即，相对于在以往的光纤放大器5中使用单包层光纤(第4光纤54)来作为传输用光纤，在本实施方式的光纤放大器1中，使用三重包层光纤(第4光纤14)和单包层光纤(第5光纤15)作为传输用光纤。再换一种说法为：在本实施方式的光纤放大器1中，在增强用双包层光纤(第3光纤13)与传输用单包层光纤(第5光纤15)之间插入三重包层光纤(第4光纤14)。在增强用双包层光纤与传输用单包层光纤之间插入三重包层光纤只能是指三重包层光纤的一端与增强用双包层光纤连接、三重包层光纤的另一端与传输用单包层光纤连接。其中，关于第4光纤14及第5光纤15的结构，将通过改变参照的附图而之后叙述。
在第3光纤13与第4光纤14之间不存在轴向偏移的情况下，经由熔接点P4从第3光纤13的纤芯13a射入至第4光纤14的信号光耦合到第4光纤14的纤芯14a(参照图3)。另一方面，在第3光纤13与第4光纤14之间存在轴向偏移的情况下，经由熔接点P4从第3光纤13的纤芯13a射入至第4光纤14的信号光耦合到第4光纤14的纤芯14a及第1包层14b1(参照图3)。
然后，耦合到第4光纤14的纤芯14a的信号光(以下也记载为“纤芯模式信号光”)在第4光纤14的纤芯14a中传播之后，经由熔接点P5射入至第5光纤15。这样射入至第5光纤15的纤芯模式信号光耦合到第5光纤15的纤芯15a(参照图4)。然后，耦合到第5光纤15的纤芯15a的纤芯模式信号光在第5光纤15的纤芯15a中传播之后，从输出端P6向外部输出。
另一方面，与第4光纤14的第1包层14b1耦合的信号光(以下也记载为“包层模式信号光”)在第4光纤14的第1包层14b1中传播之后，经由熔接点P5射入至第5光纤15。这样射入至第5光纤15的包层模式信号光耦合到第5光纤15的包层15b(参照图4)。然后，耦合到第5光纤15的包层15b的包层模式信号光在熔接点P5的附近向第5光纤15的外部漏出。从第5光纤15漏出的包层模式信号光由散热部19转换成热。
经由熔接点P4从第3光纤13的第1包层13b1射入至第4光纤14的残留激发光(在第3光纤13中未被活性元素吸收而剩余的激发光)耦合到第4光纤14的第1包层14b1及第2包层14b2。
耦合到第4光纤14的第1包层14b1的残留激发光在第4光纤14的第1包层14b1中传播之后，经由熔接点P5射入至第5光纤15。这样射入至第5光纤15的残留激发光耦合到第5光纤15的包层15b。然后，耦合到第5光纤15的包层15b的残留激发光在熔接点P5的附近向第5光纤15的外部漏出。从第5光纤15漏出的残留激发光由散热部19转换成热。
另一方面，耦合到第4光纤14的第2包层14b2的残留激发光在熔接点P4的附近向第4光纤14的外部漏出。在熔接点P4的附近从第4光纤14漏出的残留激发光由散热部18转换成热。关于散热部18的结构例，通过改变参照的附图而之后叙述。
这样，在本实施方式的光纤放大器1中，采用如下结构：在散热部18中将残留激发光的一部分转换成热，在散热部19中将剩余的残留激发光和包层模式信号光转换成热。由此，与在单个散热部中将残留激发光和包层模式信号光转换成热的结构相比，能够抑制散热部18～19各个中的发热量。
[散热部的结构例]
接下来，参照图2对设置在熔接点P4的散热部18的结构例进行说明。图2是表示该散热部18的结构例的三视图。
如图2所示，散热部18由金属板18a和高折射率树脂18b构成。在金属板18a的上表面形成有从一端面至另一端面的与纵轴平行的槽。第3光纤13及第4光纤14嵌入至该槽。而且，为了使射入至第2包层14b2的包层模式信号光漏出，如图2所示，第4光纤14的熔接点P4附近被埋设在该槽中所填充的高折射率树脂18b中。这里，作为散热部18的高折射率树脂18b，使用折射率比第4光纤14的第2包层14b2的折射率高的树脂。另一方面，为了避免在第1包层13b1中传播的残留激发光的漏出，如图2所示，第3光纤13的熔接点P4附近被置于空气(折射率比第1包层13b1的折射率低)中。此外，也可以采用将第3光纤13的熔接点P4附近埋设在上述槽中所填充的低折射率树脂(折射率比第3光纤13的第1包层13b1的折射率低的树脂)中的结构。
第4光纤14在熔接点P4的附近，覆盖物14c及第3包层14b3被除去，从而第2包层14b2露出。因此，经由熔接点P4射入至第4光纤14的第2包层14b2的残留激发光在熔接点P4的附近向高折射率树脂18b漏出，在金属板18a中被转换成热。如果使散热器等与金属板18a的下表面接触，则能够实现更高效的散热。
其中，关于设置在熔接点P5的散热部19，能够与设置在熔接点P4的散热部18相同地构成。作为散热部19的高折射率树脂19b，使用折射率比第5光纤15的包层15b的折射率高的树脂即可。此外，因为残留激发光已经被从第4光纤14的第2包层14b2除去，所以在散热部19中，也可以采用不仅将第5光纤15的熔接点P5附近也将第4光纤14的熔接点P5附近埋设于高折射率树脂19b中的结构。
[第3光纤及第4光纤的结构]
接下来，参照图3及图5对第3光纤13及第4光纤14的结构和在熔接点P4的附近的信号光及激发光的传播形态进行说明。图3是表示第3光纤13及第4光纤14的结构的截面图，图5是表示在熔接点P4的附近的信号光及激发光的传播方式的示意图。其中，在图3中，除了第3光纤13及第4光纤14的纵截面(与纵轴平行的截面)及横截面(与纵轴垂直的截面)之外，还示出了第3光纤13及第4光纤14的折射率分布。
第3光纤13如上述所述是双包层光纤，其横截面具有由(1)圆板(直径D0)状的纤芯13a、(2)包围纤芯13a的圆环(外径D1)状的第1包层13b1、(3)包围第1包层13b1的圆环(外径D2)状的第2包层13b2、以及(4)包围第2包层13b2的圆环状的覆盖物13c构成的4层结构。纤芯13a及第1包层13b1由玻璃构成，第2包层13b2及覆盖物13c由树脂(例如，聚合物树脂)构成。在熔接点P4的附近，采用除去树脂制的第2包层13b2及覆盖物13c而使玻璃制的第1包层13b1露出的结构。
在第3光纤13中，第1包层13b1的折射率比纤芯13a的折射率低。由此，实现将光封闭于纤芯13a。另外，在第3光纤13中，第2包层13b2的折射率比第1包层13b1的折射率低。由此，实现将光封闭于第1包层13b1。此外，在第3光纤13中，覆盖物13c即使为不透明或透明，折射率也比第2包层13b2的折射率高。因此，覆盖物13c不是实现将光封闭于第2包层13b2的部件，从而在这个意义上不能被视为第3包层。
第4光纤14如上述所述是三重包层光纤，其横截面具有由(1)圆板(直径T0)状的纤芯14a、(2)包围纤芯14a的圆环(外径T1)状的第1包层14b1、(3)包围第1包层14b1的圆环(外径T2)状的第2包层14b2、(4)包围第2包层14b2的圆环(外径T3)状的第3包层14b3、以及(5)包围第3包层14b3的圆环状的覆盖物14c构成的5层结构。纤芯14a、第1包层14b1及第2包层14b2由玻璃构成，第3包层14b3及覆盖物14c由树脂(例如，聚合物树脂)构成。在熔接点P4的附近，采用除去树脂制的第3包层14b3和覆盖物14c而使玻璃制的第2包层14b2露出的结构。
在第4光纤14中，第1包层14b1的折射率比纤芯14a的折射率低。由此，实现将光封闭于纤芯14a。另外，在第4光纤14中，第2包层14b2的折射率比第1包层14b1的折射率低。由此，实现将光封闭于第1包层14b1。并且，在第4光纤14中，第3包层14b3的折射率比第2包层13b2的折射率低。由此，实现将光封闭于第2包层14b2。此外，覆盖物14c即使为不透明或透明，折射率也比第3包层14b3的折射率高。因此，覆盖物14c不是实现将光封闭于第3包层14b3的部件，从而在这个意义上不能被视为第4包层。
在本实施方式中，如图3所示，采用使第3光纤13的纤芯直径(与纤芯13a的直径同义)D0与第4光纤14的纤芯直径(与纤芯14a的直径同义)T0一致且使第3光纤13的第1包层外径(与第1包层13b1的外径同义)D1与第4光纤14的第2包层外径(与第2包层14b2的外径同义)T2一致的结构。因此，在第3光纤13的纤芯直径D0与第3光纤13的第1包层外径D1与第4光纤14的第1包层外径T1之间，不等式D0<T1<D1成立。
这里，不等式D0<T1意味着：在熔接点P4，第3光纤13的纤芯13a包含于由第4光纤14纤芯14a和第1包层14b1构成的区域，且不与第4光纤14的第2包层14b2相交(重叠)。通过该包含关系，保证经由熔接点P4从第3光纤13的纤芯13a射入至第4光纤14的信号光耦合到第4光纤14的纤芯14a或第1包层14b1中的任一方。即，保证不耦合到第4光纤14的第2包层14b2。
因此，如图5(a)所示，从第3光纤13的纤芯13a射入至第4光纤14的信号光La1～La2，其一部分射入至第4光纤14的纤芯14a，剩余的部分射入至第4光纤14的第1包层14b1。射入至第4光纤14的纤芯14a的信号光La1成为在第4光纤14的纤芯14a中传播的纤芯模式信号光，射入至第4光纤14的第1包层14b1的信号光La2成为在第4光纤14的第1包层14b1中传播的包层模式信号光。即，从第3光纤13的纤芯13a射入至第4光纤14的信号光La1～La2不会射入至第4光纤14的第2包层14b2，也不会在熔接点P4的附近从第4光纤14漏出。
另外，不等式T1<D1意味着：在熔接点P4，第3光纤13的第1包层13b1不包含于第4光纤14的第1包层14b1，且与第4光纤14的第1包层14b1及第2包层14b2这双方均相交(重叠)。通过该包含关系，保证经由熔接点P4从第3光纤13的第1包层13b1射入至第4光纤14的残留激发光耦合到第4光纤的第1包层14b1及第2包层14b2这双方。
因此，如图5(b)所示，从第3光纤13的第1包层13b1射入至第4光纤14的残留激发光Lb1～Lb2，其一部分射入至第4光纤14的第1包层14b1，剩余的部分射入至第4光纤14的第2包层14b2。相对于射入至第4光纤14的第1包层14b1的残留激发光Lb1在第4光纤14的第1包层14b1中传播，射入至第4光纤14的第2包层14b2的残留激发光Lb2从第4光纤14向高折射率树脂18b漏出。而且，从第4光纤14向高折射率树脂18b漏出了的残留激发光Lb2在与高折射率树脂18b一起构成散热部18的金属板18a中被转换成热。
其中，在如本实施方式那样，在熔接点P4中第3光纤13的纤芯13a包含于第4光纤14的纤芯14a的情况下，可知如下内容。即，如果在第3光纤13与第4光纤14之间不存在轴向偏移，则经由熔接点P4从第3光纤13的纤芯13a射入至第4光纤14的信号光全部耦合到第4光纤14的纤芯14a。因此，该情况下，耦合到第4光纤14的第1包层14b1的信号光能够被看作是因第3光纤13与第4光纤14之间的轴向偏移而产生的。在与图1相关的说明中，将包层模式信号光作为因第3光纤13与第4光纤14之间的轴向偏移而引起的信号光进行了说明，正是这个原因。
[第4光纤及第5光纤的结构]
接下来，参照图4及图6对第4光纤14及第5光纤15的结构和在熔接点P5的附近的信号光及激发光的传播形态进行说明。图4是表示第4光纤14及第5光纤15的结构的截面图，图6是表示在熔接点P5的附近的信号光及激发光的传播方式的示意图。其中，在图4中，除了第4光纤14及第5光纤15的纵截面(与纵轴平行的截面)及横截面(与纵轴垂直的截面)之外，还示出了第4光纤14及第5光纤15的折射率分布。
关于第4光纤14的结构正如参照图3已经进行了说明的那样，所以在这里不重复该说明。其中，在熔接点P5的附近，也采用除去树脂制的第3包层14b3和覆盖物14c而使玻璃制的第2包层14b2露出的结构。
第5光纤15如上述所述是单包层光纤，其横截面具有由(1)圆板(直径S0)状的纤芯15a、(2)包围纤芯15a的圆环(外径S1)状的包层15b以及(3)包围包层15b的圆环状的覆盖物15c构成的3层结构。纤芯15a及包层15b由玻璃构成，覆盖物15c由树脂(例如，聚合物树脂)构成。在熔接点P5的附近，采用除去树脂制的覆盖物15c而使包层15b露出的结构。
在第5光纤15中，包层15b的折射率比纤芯15a的折射率低。由此，实现将光封闭于纤芯15a。此外，覆盖物15c即使为不透明或透明，折射率也比包层15b的折射率高。因此，覆盖物15c不是实现将光封闭于包层15b的部件，从而在这个意义上不能被视为第2包层。
在本实施方式中，如图4所示，采用(a)使第4光纤14的纤芯直径T0与第5光纤15的纤芯直径(与纤芯15a的直径同义)S0一致且(b)使第4光纤14的第2包层外径T2与第5光纤15的包层外径(与包层15b的外径同义)S1一致的结构。因此，在第4光纤14的纤芯直径T0及第1包层外径T1和第5光纤15的纤芯直径S0之间，不等式T0≤S0<T1成立。
这里，不等式T0≤S0意味着：在熔接点P5，第4光纤14的纤芯14a包含于第5光纤15的纤芯15a，且不与第5光纤15的包层15b相交。通过该包含关系，只要在第4光纤14与第5光纤15之间不产生轴向偏移，就能保证经由熔接点P5从第4光纤14的纤芯14a射入至第5光纤15的信号光耦合到第5光纤15的纤芯15a。即，保证不耦合到第5光纤15的包层15b。
因此，如图6(a)所示，在第4光纤14的纤芯14a中传播的纤芯模式信号光La1射入至第5光纤15的纤芯15a。即，在第4光纤14的纤芯14a中传播的纤芯模式信号光La1不会射入至第5光纤15的包层15b，也不会在熔接点P5的附近从第4光纤14漏出。
另外，不等式S0<T1意味着：在熔接点P5，第4光纤14的第1包层14b1不包含于第5光纤15的纤芯15a且与第5光纤15的包层15b相交(重叠)。通过该包含关系，保证经由熔接点P5从第4光纤14的第1包层14b1射入至第5光纤15的信号光及残留激发光耦合到第5光纤15的包层15b。
因此，如图6(a)所示，在第4光纤14的第1包层14b1中传播的包层模式信号光La2射入至第5光纤15的包层15b。而且，射入至第5光纤15的包层15b的包层模式信号光La2从第5光纤15向高折射率树脂19b漏出，并在与该高折射率树脂19b一起构成散热部19的金属板中被转换成热。
同样，如图6(b)所示，在第4光纤14的第1包层14b1中传播的残留激发光Lb1射入至第5光纤15的包层15b。然后，射入至第5光纤15的包层15b的残留激发光Lb1从第5光纤15向高折射率树脂19b漏出，并在与该高折射率树脂19b一起构成散热部19的金属板中被转换成热。
此外，在因轴向偏移而在第4光纤14的纤芯14a与第5光纤15的包层15b之间产生了相交的情况下，在第4光纤14的纤芯14a中传播的纤芯模式信号光La1的一部分射入至第5光纤15的包层15b。该情况下，射入至第5光纤15的包层15b的纤芯模式信号光La1与射入至第5光纤15的包层15b的包层模式信号光La2及残留激发光Lb1相同，从第5光纤15向高折射率树脂19b漏出，并在与该高折射率树脂19b一起构成散热部19的金属板中被转换成热。
[基于残留激发光的发热量的分配]
在散热部19及散热部18中，分别存在与残留激发光Lb1及残留激发光Lb2相对应的发热。因此，如果改变残留激发光Lb1的功率p1与残留激发光Lb2的功率p2之比p1：p2，则能够改变在散热部19中的发热量q1与在散热部18中的发热量q2之比q1：q2。这里，残留激发光Lb1是指射入至第4光纤14的残留激发光之中射入至第1包层14b1的激发光，残留激发光Lb2是指射入至第4光纤14的残留激发光之中射入至第2包层14b2的激发光。
然而，残留激发光Lb1与残留激发光Lb2之间的功率比p1/p2大致与第4光纤14的第1包层14b1与第2包层14b2之间的截面积比s1/s2成比例。例如，如果第1包层14b1的截面积s1是第2包层14b2的截面积s2的1/2，则残留激发光Lb1的功率p1也为残留激发光Lb2的功率p2的约1/2，在散热部19中的发热量q1也为在散热部18中的发热量q2的约1/2。因此，当制造光纤放大器1时，若基于在散热部18及散热部19中所允许的发热量来设定截面积比s1/s2，则能够实现可靠性高的光纤放大器1。
此外，严格地说，功率比p1/p2与截面积比s1/s2不成比例。因为功率比p1/p2还依赖于残留激发光的传播角分布(例如，即使传播角大的残留激发光射入至第1包层14b1，也不会在第1包层14b1与第2包层14b2之间的边界面发生全反射，而向第2包层14b2漏出)。但是，残留激发光的传播角分布对功率比p1/p2产生的影响与截面积比s1/s2对功率比p1/p2产生的影响相比十分的小。因此，在散热设计时，即使假定功率比p1/p2与截面积比s1/s2成比例也没问题。
此外，在用第1包层的截面积不同的(更具体地说，第1包层外径逐渐减少)多个三重包层光纤构成第4光纤14的情况下，能够更加阶段性地除去射入至第4光纤14的残留激发光。
例如，如图7所示，在用3根三重包层光纤TCF1～TCF3构成第4光纤14的情况下，除了熔接点P4及熔接点P5之外，在熔接点Q1及熔接点Q2也能除去残留激发光。这里，熔接点Q1是第1三重包层光纤TCF1与第2三重包层光纤TCF2熔接连接的点，在熔接点Q1，第1三重包层光纤TCF1的第1包层的横截面与第2三重包层光纤TCF2的第1包层及第2包层这双方的横截面交错。另外，熔接点Q2是第2三重包层光纤TCF2与第3三重包层光纤TCF3熔接连接的点，在熔接点Q2，第2三重包层光纤TCF2的第1包层的横截面与第3三重包层光纤TCF3的第1包层及第2包层这双方的横截面交错。
其中，在图7中，三重包层光纤TCF1～TCF3的涂黑部分表示第1包层。另外，熔接点Q1埋设在折射率比第2三重包层光纤TCF2的第2包层的折射率高的高折射率树脂(未图示)中，熔接点Q2埋设在折射率比第3三重包层光纤TCF3的第2包层的折射率高的高折射率树脂(未图示)中。
若设第1三重包层光纤TCF1中的第1包层的截面积为A1、设第2三重包层光纤TCF2中的第1包层的截面积为A2、设第3三重包层光纤TCF3中的第1包层的截面积为A3，则射入至第1三重包层光纤TCF1的第1包层的残留激发光的(A1－A2)/A1在熔接点Q1被除去，射入至第2三重包层光纤TCF2的第1包层的残留激发光的(A2－A3)/A2在熔接点Q1被除去。
<第2实施方式>
当基于图8对本发明的第2实施方式所涉及的光纤光学系统进行说明时内容如下。其中，本实施方式所涉及的光纤光学系统构成光纤激光器，所以在以下将其记载成光纤激光器。
图8是表示本实施方式所涉及的光纤激光器2的结构的框图。如图8所示，光纤激光器2是由光纤21～25构成的正向激励光纤激光器。
构成光纤激光器2的第1光纤21(单包层光纤或双包层光纤)、第2光纤22(单包层光纤及双包层光纤)、第3光纤23(双包层光纤)、第4光纤24(三重包层光纤)、以及第5光纤25(单包层光纤)分别与先前说明了的构成光纤放大器1的第1光纤11、第2光纤12、第3光纤13、第4光纤14、以及第5光纤15相对应。
光纤激光器2与光纤放大器1的不同点在于：在第1光纤21插入有光纤布拉格光栅20a这一点、以及在第4光纤24插入有光纤布拉格光栅20b这一点。在光纤激光器2中，光纤布拉格光栅20a作为反射镜发挥作用，光纤布拉格光栅20b作为半透明反射镜发挥作用。由此，具有特定波长的信号光在2个光纤布拉格光栅20a～20b之间被递归地增强，从而实现激光振荡。
残留激发光的一部分在第3光纤23与第4光纤24之间的熔接点P4从第4光纤24漏出并在散热部28中被转换成热这一点，与光纤放大器1相同。另外，剩余的残留激发光和包层模式信号光在第4光纤24与第5光纤25之间的熔接点P5从第5光纤25漏出并在散热部29中被转换成热这一点，也与光纤放大器1相同。即，在本实施方式的光纤激光器2中，也采用在散热部28中将残留激发光的一部分转换成热、在散热部29中将剩余的残留激发光和包层模式信号光转换成热的结构。
通过实验已确认：在采用上述结构的情况下，当输出300W的激光时，能够将散热部28的温度抑制在约55℃、将散热部29的温度抑制在约45℃。根据为了进行对照而进行的实验，若在单个散热部中将包层模式信号光和残留激发光转换成热，则该散热部的温度上升至接近100℃。即，通过实验已确认：根据上述结构，能够将2个散热部28～29的温度抑制为比上述单个散热部的温度更低。
在2个光纤布拉格光栅20a～20b所夹持的区间，向外部漏出的光仅为残留激发光，所以通过导入作为三重包层光纤的第4光纤24，不会产生光纤激光器2的效率下降、或振荡的信号光的质量下降。
<第3实施方式>
若基于图9～图12对本发明的第3实施方式所涉及的光纤光学系统进行说明，则内容如下。其中，本实施方式所涉及的光纤光学系统构成光纤激光器，所以在以下将其记载为光纤激光器。
[光纤激光器的结构]
首先，参照图9对本实施方式所涉及的光纤激光器3的结构进行说明。图9是表示本实施方式所涉及的光纤激光器3的结构的框图。
如图9所示，光纤激光器3是由多个光纤构成的双向激励光纤激光器。在以下的说明中，将构成光纤激光器3的光纤划分成7个区间，分别将这些7个区间记载为第1光纤31、第2光纤32、第3光纤33、第4光纤34、第5光纤35、第6光纤36、第7光纤37。另外，将第1光纤31与第2光纤32之间的熔接点设为P2，将第2光纤32与第3光纤33之间的熔接点设为P3，将第3光纤33与第4光纤34之间的熔接点设为P4，将第4光纤34与第5光纤35之间的熔接点设为P5，将第5光纤35与第6光纤36之间的熔接点设为P6，将第6光纤36与第7光纤37之间的熔接点设为P7。
在光纤激光器3中，被插入在第2光纤32的光纤布拉格光栅32x(作为高反射镜发挥作用)与被插入在第6光纤36的光纤布拉格光栅36x(作为低反射镜发挥作用)之间的区间(包括作为增强用光纤发挥作用的第4光纤34)构成法布里－珀罗谐振器。关于由该法布里－珀罗谐振器振荡了的信号光，其大部分在透过光纤布拉格光栅36x之后朝向出射点P8传输，但其一部分在透过光纤布拉格光栅32x之后朝向终端点P1传输。后者的信号光(以下也记载为“后向信号光”)的强度比前者的信号光(以下也记载为“前向信号光”)的强度小，但若推进光纤激光器3的高输出化，则基于后向信号光的发热也变得不容忽视。因此，在本实施方式中，关于朝向出射点P8传输的前向信号光以及朝向终端点P1传输的后向信号光这双方，通过应用本发明来使散热位置分散。关于残留激发光的散热也相同。
第1光纤31是单包层光纤，用于传输由第4光纤34增强了的后向信号光。经由熔接点P2从第2光纤32射入至第1光纤31的后向信号光在第1光纤31中传播之后，从终端点P1向外部输出。
第2光纤32是三重包层光纤，用于与第1光纤31一起传输由第4光纤34增强了的后向信号光。在第2光纤32中插入有作为高反射镜发挥作用的光纤布拉格光栅32x。经由熔接点P3从第3光纤33射入至第2光纤32的纤芯的后向信号光的一部分在透过光纤布拉格光栅32x之后经由熔接点P2射入至第1光纤31。另一方面，经由熔接点P3从第3光纤33射入至第2光纤32的纤芯的后向信号光的剩余部分在由光纤布拉格光栅32x反射之后经由熔接点P3射入至第3光纤33。
第3光纤33是三重包层光纤，用于与第1光纤31及第2光纤32一起传输由第4光纤34增强了的后向信号光。经由熔接点P4从第4光纤34射入至第3光纤33的后向信号光在第3光纤33的纤芯中传播之后，经由熔接点P3射入至第2光纤32。在该第3光纤33中插入有与1个以上(在图9所示的例中为6个)的激发光源33y连接的泵浦合束器33x。经由泵浦合束器33x从激发光源33y射入至第3光纤33的激发光在第3光纤33中传播之后，经由熔接点P4射入至第4光纤34。
第4光纤34是双包层光纤，在其纤芯34a(参照图10)中添加有稀土类等活性元素。经由熔接点P4从第3光纤33射入至第4光纤34的激发光在第4光纤34的第1包层34b1(参照图10)中传播之后，经由熔接点P5射入至第5光纤35。纤芯35a中所添加的活性元素通过该激发光转移至粒子数反转状态。转移至粒子数反转状态的活性元素通过自发放射光而引起连锁的受激发射。即，在第4光纤34中，自发放射光的一部分成为信号光，该信号光在第4光纤34的纤芯34a中传播的过程中被增强。
第5光纤35是三重包层光纤，用于传输由第4光纤34增强了的前向信号光。经由熔接点P5从第4光纤34射入至第5光纤35的前向信号光在第5光纤35的纤芯35a(参照图10)中传播之后，经由熔接点P6射入至第6光纤36。在该第5光纤35中插入有与1个以上(在图9所示的例中为6个)的激励光源35y连接的泵浦合束器35x。经由泵浦合束器35x从激励光源35y射入至第5光纤35的激发光在第5光纤35中传播之后，经由熔接点P5沿逆向射入至第4光纤34。此外，关于包层模式信号光及残留激发光的传播形态，通过改变参照的附图而之后叙述。
第6光纤36是三重包层光纤，用于与第5光纤35一起传输由第4光纤34增强了的前向信号光。在第6光纤36中插入有作为低反射镜发挥作用的光纤布拉格光栅36x。因此，经由熔接点P6从第5光纤35射入至第6光纤36的纤芯36a(参照图11)的前向信号光的一部分在透过光纤布拉格光栅36x之后，经由熔接点P7射入至第7光纤37。另一方面，经由熔接点P6从第5光纤35射入至第6光纤36的纤芯36a的前向信号光的剩余部分在由光纤布拉格光栅36x反射之后，经由熔接点P6沿逆向射入至第5光纤35。此外，关于包层模式信号光及残留激发光的传播形态，通过改变参照的附图而之后叙述。
第7光纤37是单包层光纤，用于与第5光纤35及第6光纤36一起传输由第4光纤34增强了的前向信号光。经由熔接点P7从第6光纤36射入至第7光纤37的前向信号光在第7光纤37的纤芯37a(参照图12)中传播之后，从出射点P8向外部输出。此外，关于包层模式信号光及残留激发光的传播形态，通过改变参照的附图而之后叙述。
此外，在熔接点P6、P7、P3、P2中分别设置有散热部38、39、40、41。这些散热部38～41的结构，任一个均与图2所示的散热部18的结构相同。关于这些散热部38～41所担当的功能，通过改变参照的附图而之后叙述。
[信号光及激发光的传播形态]
接下来，参照图10～图12对信号光及激发光的传播形态进行说明。其中，在以下，对从第4光纤34朝向出射点P8传播的前向信号光及前向激发光进行说明，但对于从第4光纤34朝向终端点P1传播的后向信号光及后向激发光可以认为相同。
图10是表示第4光纤34与第5光纤35之间的熔接点P5附近的信号光及激发光的传播形态的示意图。图10(a)是与信号光相关的图，图10(b)是与激发光相关的图。
第4光纤34是双包层光纤，其横截面如图10所示具有由(1)纤芯34a、(2)包围纤芯34a的第1包层34b1、(3)包围第1包层34b1的第2包层34b2以及(4)包围第2包层34b2的覆盖物34c构成的4层结构。纤芯34a及第1包层34b1由玻璃构成，第2包层34b2及覆盖物34c由树脂(例如，聚合物树脂)构成。在熔接点P5的附近，采用除去树脂制的第2包层34b2及覆盖物34c而使玻璃制的第1包层34b1露出的结构。
另一方面，第5光纤35是三重包层光纤，其横截面如图10所示具有由(1)纤芯35a、(2)包围纤芯35a的第1包层35b1、(3)包围第1包层35b1的第2包层35b2、(4)包围第2包层35b2的第3包层35b3以及(5)包围第3包层35b3的覆盖物35c构成的5层结构。纤芯35a、第1包层35b1及第2包层35b2由玻璃构成，第3包层35b3及覆盖物35c由树脂(例如，聚合物树脂)构成。在熔接点P5的附近，采用除去树脂制的第3包层35b3和覆盖物35c而使玻璃制的第2包层35b2露出的结构。
对于在第4光纤34的纤芯34a中传播的信号光La1～La2而言，如图10(a)所示，在第4光纤34与第5光纤35之间产生轴向偏移的情况下，其一部分(La1)射入至第5光纤35的纤芯35a，剩余的部分(La2)射入至第5光纤35的第1包层35b1。这样，信号光La1～La2没有射入至第5光纤35的第2包层35b2是因为：在熔接点P5，第4光纤34的纤芯34a的横截面包含于由第5光纤35的纤芯35a及第1包层35b1构成的区域的横截面。
射入至第5光纤35的纤芯3a的信号光La1成为在第5光纤35的纤芯35a中传播的纤芯模式信号光，射入至第5光纤35的第1包层35b1的信号光La2成为在第5光纤35的第1包层35b1中传播的包层模式信号光。
另一方面，对于在第4光纤34的第1包层34b1中传播的残留激发光Lb1～Lb2而言，如图10(b)所示，其一部分(Lb1)射入至第5光纤35的第1包层35b1，剩余的部分(Lb2)射入至第5光纤35的第2包层35b2。这样，残留激发光Lb1～Lb2射入至第5光纤35的第1包层35b1及第2包层35b2这双方是因为：在熔接点P5，第4光纤34的第1包层34b1的横截面与第5光纤35的第1包层35b1及第2包层35b2这双方的横截面交错(重叠)。
射入至第5光纤35的第1包层35b1的残留激发光Lb1在第5光纤35的第1包层35b1中传播，射入至第5光纤35的第2包层35b2的残留激发光Lb2在第5光纤35的第2包层35b2中传播。这里，射入至第5光纤35的第2包层35b2的残留激发光Lb2不从第5光纤35漏出是因为：熔接点P5没有被埋设在高折射率树脂中，熔接点P5被折射率比第5光纤35的第2包层35b2的折射率低的空气包围。另外，不将熔接点P5埋设在高折射率树脂中的理由是：激发光从激发光源35y经由泵浦合束器35x入射至第5光纤35的第2包层35b2，若将熔接点P5埋设于高折射率树脂，则该激发光会漏出。
此外，第4光纤34与第3光纤33之间的熔接点P4附近的信号光及激发光的传播形态，除了其传播方向相反外，其余与在这里所说明的相同。
图11是表示第5光纤35与第6光纤36之间的熔接点P6附近的信号光及激发光的传播形态的示意图。图11(a)是与信号光相关的图，图11(b)是与激发光相关的图。
第6光纤36是三重包层光纤，其横截面如图11所示具有由(1)纤芯36a、(2)包围纤芯36a的第1包层36b1、(3)包围第1包层36b1的第2包层36b2、(4)包围第2包层36b2的第3包层36b3以及(5)包围第3包层36b3的覆盖物36c构成的5层结构。纤芯36a、第1包层36b1及第2包层36b2由玻璃构成，第3包层36b3及覆盖物36c由树脂(例如，聚合物树脂)构成。在熔接点P5的附近，采用除去树脂制的第3包层36b3和覆盖物36c而使玻璃制的第2包层36b2露出的结构。第6光纤36的纤芯直径、第1包层外径及第2包层外径分别与第5光纤35的纤芯直径、第1包层外径及第2包层外径相同。
如图11(a)所示，在第5光纤35的纤芯35a中传播的纤芯模式信号光La1直接射入至第6光纤36的纤芯36a。这是因为第5光纤35的纤芯直径与第6光纤36的纤芯直径相同。另外，如图11(a)所示，在第5光纤35的第1包层35b1中传播的包层模式信号光La2直接射入至第6光纤36的第1包层36b1。这是因为第5光纤35的第1包层外径与第6光纤36的第1包层外径相同。这样，在第5光纤35中传播的信号光La1～La2不从第6光纤36漏出而在第6光纤36中传播。
此外，在第5光纤35与第6光纤36之间产生了轴向偏移的情况下，在第5光纤35的纤芯35a中传播的纤芯模式信号光La1也射入至第6光纤36的第1包层36b1。但是，即使在该情况下，在第5光纤35的纤芯35a中传播的纤芯模式信号光La1也不会射入至第6光纤36的第2包层36b2。这是因为第5光纤35的纤芯35a的横截面有足够的余量地包含于由第6光纤36的纤芯36a及第1包层36b1构成的区域的横截面。因此，即使在第5光纤35与第6光纤36之间产生了轴向偏移，在第5光纤35的纤芯35a中传播的纤芯模式信号光La1也不会在熔接点P6的附近从第6光纤36漏出。
另一方面，在第5光纤35与第6光纤36之间产生了轴向偏移的情况下，在第5光纤35的第1包层35b1中传播的包层模式信号光La2也射入至第6光纤36的第2包层36b2。因此，在该情况下，在第5光纤35的第1包层35b1中传播的包层模式信号光La2有可能在熔接点P6的附近从第6光纤36漏出。在高功率光纤中，基于该漏出的发热有时会成为问题。但是，该漏出能够通过使第6光纤36的第1包层外径比第5光纤35的第1包层外径大来避免。换言之，通过在熔接点P6中，使第5光纤35的第1包层35b1的横截面有足够的余量地包含于由第6光纤36的纤芯36a及第1包层36b1构成的区域的横截面，能够避免。
如图11(b)所示，在第5光纤35的第1包层35b1中传播的残留激发光Lb1直接射入至第6光纤36的第1包层36b1。这是因为第5光纤35的第1包层外径与第6光纤36的第1包层外径相同。另外，如图11(b)所示，在第5光纤35的第2包层35b2中传播的残留激发光Lb2直接射入至第6光纤36的第2包层36b2。这是因为第5光纤35的第2包层外径与第6光纤36的第2包层外径相同。而且，射入至第6光纤36的第2包层36b2的残留激发光Lb2向折射率比第6光纤36的第2包层36b2的折射率高的高折射率树脂38b漏出，并在与高折射率树脂38b一起构成散热部38的金属板中被转换成热。
此外，第3光纤33与第2光纤32之间的熔接点P3附近的信号光及激发光的传播形态，除了其传播方向相反之外，其余与在这里所说明的相同。
图12是表示第6光纤36与第7光纤37之间的熔接点P7的附近的信号光及激发光的传播形态的示意图。图12(a)是与信号光相关的图，图12(b)是与激发光相关的图。
第7光纤37是单包层光纤，其横截面具有由(1)纤芯37a、(2)包围纤芯37a的包层37b以及(3)包围包层37b的覆盖物37c构成的3层结构。纤芯37a及包层37b由玻璃构成，覆盖物37c由树脂(例如，聚合物树脂)构成。在熔接点P7的附近，采用除去树脂制的覆盖物37c而使包层37b露出的结构。
如图12(a)所示，在第6光纤36的纤芯36a中传播的纤芯模式信号光La1射入至第7光纤37的纤芯37a。即，在第6光纤36的纤芯36a中传播的纤芯模式信号光La1既不射入至第7光纤37的包层37b，也不在熔接点P7的附近从第7光纤37漏出。这是因为：在熔接点P7，第6光纤36的纤芯36a包含于第7光纤37的纤芯37a且不与第7光纤37的包层37b相交。
另一方面，如图12(a)所示，在第6光纤36的第1包层36b1中传播的包层模式信号光La2射入至第7光纤37的包层37b。而且，射入至第7光纤37的包层37b的包层模式信号光La2向折射率比第7光纤37的包层37b的折射率高的高折射率树脂39b漏出，并在与高折射率树脂39b一起构成散热部39的金属板中被转换成热。
同样地，如图12(b)所示，在第6光纤36的第1包层36b1中传播的残留激发光Lb1射入至第7光纤37的包层37b。而且，射入至第7光纤37的包层37b的残留激发光Lb1向折射率比第7光纤37的包层37b的折射率高的高折射率树脂39b漏出，并在与高折射率树脂39b一起构成散热部39的金属板中被转换成热。
此外，在因轴向偏移而在第6光纤36的纤芯36a与第7光纤37的包层37b之间产生相交的情况下，在第6光纤36的纤芯36a中传播的纤芯模式信号光La1的一部分射入至第7光纤37的包层37b。在该情况下，射入至第7光纤37的包层37b的纤芯模式信号光La1与射入至第7光纤37的包层37b的包层模式信号光La2及残留激发光Lb1相同，从第7光纤37向高折射率树脂39b漏出，并在与该高折射率树脂39b一起构成散热部39的金属板中被转换成热。
此外，第2光纤32与第1光纤31之间的熔接点P2附近的信号光及激发光的传播形态，除了其传播方向相反之外，其余与在这里所说明的相同。
如以上所述，在本实施方式的光纤激光器3中，采用在散热部38及散热部40中将残留激发光的一部分转换成热，在散热部39及散热部41中将剩余的残留激发光和包层模式信号光转换成热的结构。由此，与在单个散热部中将残留激发光和包层模式信号光转换成热的结构相比，能够抑制在4个散热部38～41的各个中的发热量。
<总结>
如以上所述，上述各实施方式所涉及的光纤光学系统的特征在于：具备对光进行增强的双包层光纤以及传输由上述双包层光纤增强了的光的单包层光纤，并且在上述双包层光纤与上述单包层光纤之间插入有三重包层光纤。
根据上述结构，能够使由上述双包层光纤增强了的光(例如，信号光)、用于由上述双包层光纤对光(例如，信号光)进行增强的光(例如，激发光)的一部分射入至上述三重包层光纤的第1包层。即使在上述双包层光纤与上述三重包层光纤之间的连接点附近上述三重包层光纤的第3包层被除去，射入至上述三重包层光纤的第1包层的光也不从上述三重包层光纤漏出，并在上述三重包层光纤的第1包层中传播之后，射入至上述单包层光纤。因此，根据上述结构，能够避免所有射入至上述三重包层光纤的光在与上述双包层光纤之间的连接点附近从上述三重包层光纤漏出。因此，能够使该光纤光学系统中的光的漏出位置分散，能够将各漏出位置中的发热量抑制得较小。由此，能够实现比以往可靠性高的光纤光学系统。
优选：在上述光纤光学系统中，在上述双包层光纤与上述三重包层光纤之间的连接点，上述双包层光纤的纤芯的截面包含于由上述三重包层光纤的纤芯和第1包层构成的区域的截面。这里，“截面”是指由上述双包层光纤与上述三重包层光纤之间的边界面构成的截面(例如，横截面)。
根据上述结构，能够使在上述双包层光纤的纤芯中传播的光射入至上述三重包层光纤的纤芯或第1包层中的任意一方。因此，能够避免从上述双包层光纤的纤芯射入至上述三重包层光纤的光在与上述双包层光纤之间的连接点附近从上述三重包层光纤漏出。
优选：在上述光纤光学系统中，在上述双包层光纤与上述三重包层光纤之间的连接点，上述双包层光纤的第1包层的截面与上述三重包层光纤的第1包层及第2包层这双方的截面交错。这里，“截面”是指由上述双包层光纤与上述三重包层光纤之间的边界面构成的截面(例如，横截面)。
根据上述结构，能够使在上述双包层光纤的第1包层中传播的光射入至上述三重包层光纤的第1包层及第2包层这双方。射入至上述三重包层光纤的第1包层的光，在与上述双包层光纤之间的连接点附近不从上述三重包层光纤漏出，并且在上述三重包层光纤的第1包层中传播之后，射入至上述单包层光纤。另一方面，射入至上述三重包层光纤的第2包层的光在与上述双包层光纤之间的连接点附近从上述三重包层光纤漏出。因此，根据上述结构，能够使在上述双包层光纤的包层中传播的光在上述双包层光纤与上述三重包层光纤之间的连接点及上述三重包层光纤与上述单包层光纤之间的连接点分散并漏出。其中，上述结构对功率大的激发光在上述双包层光纤的第1包层中传播的情况尤其有效。
优选：在上述光纤光学系统中，在上述三重包层光纤与上述单包层光纤之间的连接点，上述三重包层光纤的第1包层的截面与上述单包层光纤的包层的截面交错。这里，“截面”是指由上述三重包层光纤与上述单包层光纤之间的边界面构成的截面(例如，横截面)。
根据上述结构，能够使在上述三重包层光纤的第1包层中传播的光射入至上述单包层光纤的包层。射入至上述单包层光纤的包层的光在与上述三重包层光纤之间的连接点附近，从上述单包层光纤漏出。因此，根据上述结构，能够使在上述三重包层光纤的第1包层中传播的光在与上述三重包层光纤之间的连接点附近从上述单包层光纤漏出。其中，上述结构对由上述双包层光纤增强了的光(例如，信号光)在上述三重包层光纤的第1包层中传播的情况尤其有效。这是因为：在上述三重包层光纤的第1包层中传播的光有可能使在上述三重包层光纤的纤芯中传播的光的质量(例如，信号质量)下降，因而优选在从上述单包层光纤的输出端输出之前除去。
优选：在上述光纤光学系统中，在上述双包层光纤与上述单包层光纤之间插入有第1包层的截面积不同的多个三重包层光纤，上述多个三重包层光纤按照各三重包层光纤的第1包层的截面与连接于该三重包层光纤的与上述双包层光纤侧相反的一侧的三重包层光纤的第1包层及第2包层这双方的截面交错的方式连接。这里，“截面”是指由上述三重包层光纤彼此的边界面构成的截面(例如，横截面)。
根据上述结构，能够将射入至上述多个三重包层光纤之中最靠近上述双包层光纤的三重包层光纤的光在上述多个三重包层间的各连接点阶段性的除去。
上述光纤光学系统例如能够构成光纤放大器。或者，能够构成光纤激光器。这些装置比以往的装置可靠性高。
另外，上述各实施方式所涉及的光纤光学系统的制造方法的特征在于：包括在对光进行增强的双包层光纤与传输由上述双包层光纤增强了的光的单包层光纤之间插入三重包层光纤的插入工序。
根据上述结构，能够制造比以往可靠性高的光纤光学系统。
优选：上述光纤光学系统的制造方法还包括基于在上述双包层光纤与上述三重包层光纤之间的连接点所允许的发热量及在上述三重包层光纤与上述单包层光纤之间的连接点所允许的发热量来设定上述三重包层光纤的第1包层的截面积与上述三重包层光纤的第2包层的截面积之比的设定工序。
根据上述结构，能够容易地将在上述双包层光纤与上述三重包层光纤之间的连接点的发热量及在上述三重包层光纤与上述单包层光纤之间的连接点的发热量抑制在允许量以下。
<追加事项>
本发明并不局限于上述实施方式，能够在技术方案所示的范围内进行各种改变。即，关于组合在技术方案所示的范围内进行了适当改变的技术手段而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围内。例如，在上述实施方式中，设纤芯及包层各层的外周为圆形，但是本发明并不局限于此。即，纤芯及包层各层的外周为圆形以外的形状、例如多边形，当然，这也包含于本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明能够广泛地应用于光纤放大器、光纤激光器等具备增强用双包层光纤和传输用单包层光纤的光纤光学系统。
附图标记说明：
1…光纤放大器；11…第1光纤；12…第2光纤；13…第3光纤(双包层光纤)；14…第4光纤(三重包层光纤)；15…第5光纤(单包层光纤)；16…激发光源；17…泵浦合束器；18…散热部；19…散热部；2…光纤激光器(正向激励)；21…第1光纤；22…第2光纤；23…第3光纤(双包层光纤)；24…第4光纤(三重包层光纤)；25…第5光纤(单包层光纤)；26…激发光源；27…泵浦合束器；28…散热部；29…散热部；20a…光纤布拉格光栅；20b…光纤布拉格光栅；3…光纤放大器(双向激励)；31…第1光纤(单包层光纤)；32…第2光纤(三重包层光纤)；33…第3光纤(三重包层光纤)；34…第4光纤(双包层光纤)；35…第5光纤(三重包层光纤)；36…第6光纤(三重包层光纤)；37…第7光纤(单包层光纤)；38～41…散热部；33x、35x…泵浦合束器；33y、35y…激发光源；32x、36x…光纤布拉格光栅。

Claims (7)

1.一种光纤光学系统，其特征在于，具备：
双包层光纤，对光进行增强；
单包层光纤，传输由所述双包层光纤增强了的光；以及
三重包层光纤，被插入在所述双包层光纤与所述单包层光纤之间，
所述三重包层光纤由第1包层的截面积不同的多个三重包层光纤构成，
所述多个三重包层光纤按照如下方式连接：各三重包层光纤的第1包层的截面与连接于该三重包层光纤的与所述双包层光纤侧相反一侧的三重包层光纤的第1包层及第2包层这双方的截面交错。
2.根据权利要求1所述的光纤光学系统，其特征在于，
在所述双包层光纤与所述三重包层光纤之间的连接点中，所述双包层光纤的纤芯的截面包含于由所述三重包层光纤的纤芯和所述三重包层光纤的第1包层构成的区域的截面。
3.根据权利要求1或2所述的光纤光学系统，其特征在于，
在所述双包层光纤与所述三重包层光纤之间的连接点中，所述双包层光纤的第1包层的截面与所述三重包层光纤的第1包层及第2包层这双方的截面交错。
4.根据权利要求1或2所述的光纤光学系统，其特征在于，
在所述三重包层光纤与所述单包层光纤之间的连接点中，所述三重包层光纤的第1包层的截面与所述单包层光纤的包层的截面交错。
5.根据权利要求1或2所述的光纤光学系统，其特征在于，
该光纤光学系统构成光纤放大器。
6.根据权利要求1或2所述的光纤光学系统，其特征在于，
该光纤光学系统构成光纤激光器。
7.一种光纤光学系统的制造方法，其特征在于，包括：
将对光进行增强的双包层光纤与三重包层光纤的一端连接的工序；以及
将传输由所述双包层光纤增强了的光的单包层光纤与所述三重包层光纤的另一端连接的工序，
还包括基于在所述双包层光纤与所述三重包层光纤之间的连接点所允许的发热量及在所述三重包层光纤与所述单包层光纤之间的连接点所允许的发热量来设定所述三重包层光纤的第1包层的截面积与所述三重包层光纤的第2包层的截面积之比的设定工序。
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