CN109478755A - 放大用光纤以及激光装置 - Google Patents

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Abstract

一种放大用光纤以及激光装置，具备：纤芯(11)，其添加有活性元素；内侧包层(12)，其包围纤芯(11)且折射率比纤芯(11)低；以及外侧包层(13)，其包围内侧包层(12)且折射率比内侧包层(12)低，内侧包层(12)被附加有以纤芯(11)的中心轴为中心的扭转，在与长度方向垂直的剖面中，内侧包层(12)的外周是多边形的角形成圆角的形状，在将该多边形的顶点的数量设为n，将内侧包层(12)的外周的外接圆C2的直径设为d2，将内侧包层(12)的外周的内切圆C1的直径设为d1时，由下述式(1)以及下述式(2)定义的方角度c为0.15以上且0.8以下。A＝cos(π/n)···(1)c＝{1‑(d1/d2)}/(1‑A)···(2)。

Description

放大用光纤以及激光装置
技术领域
本发明涉及可抑制偏模(Skew mode)的产生的放大用光纤以及激光装置。
背景技术
光纤激光装置由于可获得聚光性优秀、功率密度高且成为较小的光束光点的光，所以在激光加工领域、医疗领域等各种领域中使用。在这样的光纤激光装置中，使用具有添加有稀土元素的纤芯的稀土类添加光纤。另外，对于用于光纤激光装置的稀土类添加光纤而言，为了使更多的激励光向纤芯入射，一般使用双包层构造。双包层构造的稀土类添加光纤具有：添加有稀土元素的纤芯、包围纤芯的内侧包层、以及包围内侧包层的外侧包层，外侧包层比内侧包层折射率低。入射至内侧包层的激励光的至少一部分在内侧包层与外侧包层的界面中向纤芯侧反射而入射至纤芯，对添加于纤芯的稀土元素进行激励。
但是，在上述那样的双包层构造的稀土类添加光纤中，在内侧包层的剖面形状为圆形的情况下，有时激励光在内侧包层与外侧包层的界面以恒定的角度持续反射，激励光未入射至纤芯而在内侧包层传播。将像这样不通过纤芯而在包层传播的光称为偏斜光。若产生偏斜光，则入射至纤芯的激励光变少，因此添加于纤芯的稀土元素难以被激励。
作为用于抑制偏模的产生的技术，例如，下述专利文献1公开有：具有剖面形状为多边形的包层的光纤以中心轴作为中心而扭转固定的技术。认为通过多边形的包层像这样扭转而固定，从而在包层传播的激励光在包层的外周面一边改变反射角一边重复反射，进而容易入射至纤芯。
专利文献1:日本特开2001-13346号公报
如上述那样具有剖面形状为多边形的包层的光纤一般通过对成为包层部分的剖面形状为多边形的光纤用母材进行拉制而制成。其中，有时由于进行拉制时的热而使角变圆，使包层的剖面形状接近圆形。若像这样包层的剖面形状接近圆形，则即使如上述专利文献1所记载的光纤那样对包层施加扭转，有时也无法如期望的那样抑制偏模。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供可更加抑制偏模的产生的放大用光纤以及激光装置。
为了解决上述课题，本发明的放大用光纤的特征在于，具备：纤芯，其添加有活性元素；内侧包层，其包围上述纤芯且折射率比上述纤芯低；以及外侧包层，其包围上述内侧包层且折射率比上述内侧包层低，上述内侧包层被附加有以上述纤芯的中心轴为中心的扭转，在与长度方向垂直的剖面中，上述内侧包层的外周是将多边形的角形成为圆角的形状，在将上述多边形的顶点的数量设为n，将上述内侧包层的外周的外接圆的直径设为d2，将上述内侧包层的外周的内切圆的直径设为d1时，由下述式(1)以及下述式(2)定义的方角度c为0.15以上且0.8以下。
A＝cos(π/n)···(1)
c＝{1-(d1/d2)}/(1-A)···(2)
另外，本发明的激光装置的特征在于，具备上述放大用光纤；和至少一个光源，其射出在上述放大用光纤传播的光。
内侧包层的外周的外接圆是在与光纤的长度方向垂直的剖面中成为可在内侧包含有内侧包层的圆中的最小面积的圆，由于如上述那样内侧包层的外周是多边形的角形成为圆角的形状，所以该外接圆与内侧包层的外周的各倒角的顶点相接。另外，内侧包层的外周的内切圆是在与光纤的长度方向垂直的剖面中成为在比内侧包层的外周靠内侧形成的圆中的最大面积的圆，该内切圆与内侧包层的外周的各边相切。此外，上述内切圆的直径d1以及外接圆的直径d2在与光纤的长度方向垂直的任意的一剖面中求出。
对于上述放大用光纤而言，内侧包层夹设于折射率比内侧包层高的纤芯与折射率比内侧包层低的外侧包层，能够使入射至内侧包层的激励光入射至纤芯。另外，本发明者们发现：即使在与长度方向垂直的剖面中的内侧包层的外周成为多边形的角形成为圆角的形状的情况下，只要上述方角度c为0.15以上，则通过如上述那样扭转内侧包层便可抑制偏模的产生。若可抑制偏模的产生，则入射至内侧包层的激励光容易入射至添加有活性元素的纤芯，从而容易使在纤芯传播的光放大。
此外，A等于精确的正多边形的内切圆的直径与外接圆的直径之比(内切圆的直径/外接圆的直径)。因此，假设在内侧包层的外周为精确的正多边形的情况下，由于d1/d2＝A，所以方角度c为1。另外，假设在内侧包层的外周为圆形的情况下，由于d1/d2＝1，所以方角度c为0。这样方角度c为0以上且1以下的数值，且意味着：在方角度c接近1的情况下，内侧包层的外周接近精确的正多边形，在方角度c接近0的情况下，内侧包层的外周接近圆形。因此，从抑制偏模的产生的观点出发，优选方角度c尽可能接近1。但是，本发明者们发现：即使方角度c为0.8以下，也可通过如上述那样扭转内侧包层来抑制偏模的产生。另外，在使方角度c成为0.8以下的情况下，能够使拉制光纤用母材时的加热温度一定程度变高，因此可抑制添加于纤芯的活性元素结晶。通过像这样抑制活性元素的结晶，从而可抑制放大用光纤的传输损耗增大。特别是对于为了高输出化而将活性元素以高浓度添加于纤芯的放大用光纤而言，抑制活性元素的结晶较有效。
另外，更优选上述方角度c为0.25以上。
在方角度c为0.25以上的情况下，通过如上述那样扭转内侧包层可更加抑制偏模的产生。
另外，优选在将与长度方向平行的方向上的每1m长度的上述扭转的旋转数设为N时，下述式(3)成立，更优选下述式(4)成立。
c×N≥0.75···(3)
c×N≥2.5···(4)
只要方角度c如上述那样为0.15以上，则即使在方角度c以一定程度较小的情况下，通过上述扭转的旋转数N增加而满足上述式(3)的条件，便可抑制偏模的产生。另外，通过满足上述式(4)的条件，可更加抑制偏模的产生。另外，在方角度c以一定程度较大的情况下，即使上述扭转的旋转数N减少，通过满足上述式(3)的条件，也可抑制偏模的产生。通过将上述扭转的旋转数N减少，从而在放大用光纤的制造时将上述那样的扭转施加于内侧包层的情况下，可抑制放大用光纤的制造误差等。以下，有时将与放大用光纤长度方向平行的方向上的每1m长度的内侧包层所被实施的扭转的旋转数简称为“扭转量N”。
如以上那样根据本发明，提供可抑制偏模的产生的放大用光纤以及激光装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的激光装置的示意图。
图2是表示图1所示的放大用光纤的与长度方向垂直的剖面的状况的图。
图3是表示本发明的第二实施方式所涉及的激光装置的示意图。
图4是表示放大用光纤的长度与被放大用光纤吸收的光的量的关系的图表。
图5是表示偏斜抑制指数相对于方角度c与扭转量N的积的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的放大用光纤以及激光装置的优选的实施方式详细地进行说明。将以下所例示的实施方式解释是为了使本发明容易理解，而不是为了限定本发明。本发明能够不脱离其主旨而进行变更、改进。此外，为了容易理解，有时各个图的比例尺与以下的说明所记载的比例尺不同。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式的激光装置的图。如图1所示，本实施方式的激光装置1具备：放大用光纤10、激励光源20、合光器40、连接于放大用光纤10的一侧的光纤35、设置于光纤35的第一FBG(Fiber Bragg Grating光纤布拉格光栅)31、连接于放大用光纤10的另一侧的光纤36、以及设置于光纤36的第二FBG32作为主要的结构。另外，在激光装置1中，由放大用光纤10、第一FBG31以及第二FBG32构成谐振器。
激励光源20由多个激光二极管21构成，在本实施方式中，激光二极管21例如是以GaAs系半导体作为材料的法布里珀罗型半导体激光器，射出中心波长为915nm的激励光。另外，激励光源20的各个激光二极管21连接于光纤25，从激光二极管21射出的激励光例如作为多模光在光纤25传播。
图2是表示图1所示的放大用光纤10的与长度方向垂直的剖面的状况的图。如图2所示，放大用光纤10成为具备：纤芯11、无间隙地包围纤芯11的外周面的内侧包层12、覆盖内侧包层12的外周面的外侧包层13、以及覆盖外侧包层13的包覆层14作为主要结构的所谓的双包层构造。内侧包层12的折射率低于纤芯11的折射率，外侧包层13的折射率低于内侧包层12的折射率。
作为构成纤芯11的材料，例如可举出：添加有使折射率上升的锗(Ge)等元素、以及通过从激励光源20射出的激励光而被激励的镱(Yb)等活性元素的石英。作为这样的活性元素，可举出稀土元素，作为稀土元素，除上述Yb之外还可举出：铥(Tm)、铈(Ce)、钕(Nd)、铕(Eu)、铒(Er)等。而且，作为活性元素，除了稀土元素之外，还可举出铋(Bi)等。
内侧包层12被附加有以纤芯11的中心轴作为中心的扭转。另外，在与长度方向垂直的剖面中，内侧包层12的外周成为多边形的角形成圆角的形状。本实施方式的内侧包层12的外周成为正七边形的角形成圆角的形状。具体而言，对于与长度方向垂直的剖面的内侧包层12的外周而言，以下述式(1)以及下述式(2)定义的方角度c为0.15以上且0.8以下。此处，n是多边形的顶点的数量，在本实施方式中如上述那样n＝7。另外，d2是内侧包层12的外周的外接圆C2的直径，d1是内侧包层12的外周的内切圆C1的直径。
A＝cos(π/n)···(1)
c＝{1-(d1/d2)}/(1-A)···(2)
作为构成这样的内侧包层12的材料，例如，可举出：未添加有任何掺杂剂的纯石英。此外，也可以在内侧包层12的材料添加使折射率降低的氟(F)等元素。
外侧包层13由树脂或者石英构成。作为这样的树脂，例如可举出：紫外线固化树脂，作为石英，例如可举出：以使折射率比内侧包层12进一步变低的方式添加有使折射率降低的氟(F)等掺杂剂的石英。
作为构成包覆层14的材料，例如可举出：紫外线固化树脂，在外侧包层13为树脂的情况下，成为与构成外侧包层的树脂不同的紫外线固化树脂。
连接于放大用光纤10的一侧的光纤35具备：未添加有活性元素的纤芯、无间隙地包围该纤芯的外周面的内侧包层、覆盖该内侧包层的外周面的外侧包层、以及覆盖外侧包层的包覆层作为主要的结构。光纤35的纤芯除了未添加有活性元素之外，形成为与放大用光纤10的纤芯11大致相同的结构。光纤35的纤芯与放大用光纤10的纤芯11连接，光纤35的内侧包层与放大用光纤10的内侧包层12连接。另外，在光纤35的纤芯设置有作为第一反射镜的第一FBG31。这样，第一FBG31设置于放大用光纤10的一侧。第一FBG31沿着光纤35的长度方向周期性地重复折射率变高的部分，并构成为：通过调整该周期，对成为激励状态的放大用光纤10的活性元素所释放出的光中的至少一部分波长的光进行反射。第一FBG31的反射率高于后述的第二FBG32的反射率，优选将活性元素所释放出的光中所希望波长的光反射90％以上，更优选反射99％以上。另外，在如上述那样活性元素为镱的情况下，第一FBG31所反射的光的波长例如成为1090nm。
连接于放大用光纤10的另一侧的光纤36具备：未添加有活性元素的纤芯、无间隙地包围该纤芯的外周面的包层、以及覆盖该包层的外周面的包覆层作为主要的结构。光纤36的纤芯与放大用光纤10的纤芯11连接，光纤36的包层与放大用光纤10的内侧包层12连接。另外，在光纤36的纤芯设置有作为第二反射镜的第二FBG32。这样第二FBG32设置于放大用光纤10的另一侧。第二FBG32沿着光纤36的长度方向以恒定的周期重复折射率变高的部分，并构成为：对第一FBG31所反射的光中的至少一部分波长的光以比第一FBG31低的反射率进行反射。第二FBG32对第一FBG31所反射的光中的至少一部分波长的光优选以5％～50％的反射率进行反射，更优选以5％～10％的反射率进行反射。另外，在本实施方式中，在光纤36的与放大用光纤10侧相反一侧的另一端未特别连接有任何部件，但也可以连接有玻璃棒等。
合光器40将各个光纤25的纤芯与光纤35的内侧包层连接。因此，从各个激光二极管21射出的激励光所传播的光纤25与放大用光纤10的内侧包层12经由光纤35的内侧包层而在光学上耦合。
接下来，对本实施方式的激光装置1的动作和作用进行说明。
首先，若激励光从激励光源20的各个激光二极管21射出，则该激励光经由光纤35的内侧包层而入射至放大用光纤10的内侧包层12。内侧包层12夹设于折射率比内侧包层12高的纤芯11与折射率比内侧包层12低的外侧包层13之间，入射至内侧包层12的激励光主要在内侧包层12传播而入射至纤芯11。像这样入射至纤芯11的激励光对添加于纤芯11的活性元素进行激励。成为激励状态的活性元素释放出特定波长的自发辐射光。例如在活性元素为镱的情况下，此时的自发辐射光是包含1090nm的波长且具有恒定的波长带域的光。该自发辐射光在放大用光纤10的纤芯11传播，一部分波长的光被第一FBG31反射，像这样被反射的光中的第二FBG32所反射的波长的光被第二FBG32反射，在谐振器内往复。而且，当被第一FBG31以及第二FBG32反射的光在放大用光纤10的纤芯11传播时，产生受激辐射而将该光放大，在谐振器内的增益和损耗相等时成为激光振荡状态。而且，在第一FBG31与第二FBG32之间共振的光中的一部分光透过第二FBG32而从光纤36的端部射出。
另外，对于放大用光纤10而言，如上述那样，在与长度方向垂直的剖面中，内侧包层12的外周是多边形的角形成圆角的形状。即，内侧包层12的外周面具有角度不同的多个面而构成。另外，内侧包层12被附加有以纤芯11的中心轴作为中心的扭转。在这样的内侧包层12传播的激励光容易一边在内侧包层12与外侧包层13的界面改变反射角一边依次反射，从而可抑制偏模的产生。因此，对于放大用光纤10而言，激励光容易入射至纤芯11，添加于纤芯11的活性元素容易被激励，因此在纤芯11传播的光容易放大。
另外，内侧包层12如上述那样，方角度c为0.15以上且0.8以下。本发明者们发现：即使在与长度方向垂直的剖面中的内侧包层12的外周为多边形的角形成圆角的形状的情况下，只要上述方角度c为0.15以上，则也可通过在内侧包层12附加上述那样的扭转而抑制偏模的产生。从更容易抑制偏模的产生的观点出发，优选方角度c为0.25以上。
此外，方角度c在为圆的情况下成为0，在为精确的正多边形的情况下成为1。因此，从抑制偏模的产生的观点出发，优选方角度c尽可能接近1。但是，本发明者们发现：即使方角度c为0.8以下，也可通过在内侧包层12附加上述那样的扭转从而抑制偏模的产生。另外，在使方角度c为0.8以下的情况下，能够使拉制光纤用母材时的加热温度以一定程度变高，因此可抑制添加于纤芯11的活性元素结晶。通过像这样可抑制活性元素的结晶，从而可抑制放大用光纤10的传输损耗增大。特别是对于为了高输出化而将活性元素以高浓度添加于纤芯的放大用光纤10而言，抑制活性元素的结晶较有效。
另外，将与长度方向平行的方向上的每1m长度的内侧包层12所附加的扭转的旋转数设为N时，优选下述式(3)成立，更优选下述式(4)成立。
c×N≥0.75···(3)
c×N≥2.5···(4)
若方角度c如上述那样为0.15以上，则即使方角度c以一定程度较小的情况下，也可通过扭转量N增加来满足上述式(3)的条件，从而可抑制偏模的产生。另外，通过满足上述式(4)的条件，从而可进一步抑制偏模的产生。另外，在方角度c以一定程度较大的情况下，即使扭转量N减少，也可通过满足上述式(3)的条件，从而可抑制偏模的产生。通过减少扭转量N，从而在放大用光纤10的制造时使光纤用母材旋转而将上述那样的扭转附加于内侧包层12的情况下，可抑制放大用光纤10的制造误差等。另外，通过减少扭转量N，可抑制如上述那样制造放大用光纤10时纺线速度降低，因此容易制造内侧包层12具有扭转的放大用光纤10。从这样的观点出发，扭转量N的上限优选为30以下，更优选为15以下。因此，由于如上述那样方角度c的上限为0.8，因此优选c×N的上限为24以下，更优选为12以下。
另外，附加于内侧包层12的扭转优选为永久扭转。此处，永久扭转是指不是在制造出未扭转的光纤后施加的扭转而是在光纤的制造时施加的扭转。由于附加于内侧包层12的扭转是永久扭转，从而可抑制以扭转为起因的弹性应力而使纤芯11的折射率不均匀地变动的情况。因此，在纤芯11传播的光以多模进行传播的情况下，可抑制模耦合。
此外，如上述那样在使光纤用母材旋转而制造放大用光纤10时，有时纤芯11稍微成为螺旋状而偏心。该情况下，优选纤芯11相对于上述内切圆C1的中心的偏心量为5μm以下。通过像这样抑制纤芯11的偏心量，可容易使放大用光纤10与其他的光纤连接。
(第二实施方式)
接下来，参照图3对本发明的第二实施方式详细地进行说明。此外，针对与第一实施方式相同或者同等的构成要素，除了特别进行说明的情况之外，有时标注相同的附图标记而省略重复的说明。
图3是表示本实施方式的激光装置的图。如图3所示，本实施方式的激光装置2在成为MO-PA(Master Oscillator Power Amplifier)型的光纤激光装置这点上与第一实施方式的激光装置1不同。因此，本实施方式的激光装置2具备：种子光源70以及连接于种子光源70的光纤30。
种子光源70例如由激光二极管、光纤激光器等构成。光纤30具备：未添加有活性元素的纤芯、无间隙地包围该纤芯的外周面的包层、以及覆盖该包层的外周面的包覆层作为主要的结构。从种子光源70射出的种子光在光纤30的纤芯传播。
在本实施方式中，在合光器50中，各个光纤25与光纤30一起连接于放大用光纤10的一端。具体而言，以使光纤30的纤芯与放大用光纤10的纤芯11在光学上耦合的方式将放大用光纤10的纤芯11与光纤30的纤芯连接。因此，从种子光源70射出的种子光经由光纤30的纤芯而入射至放大用光纤10的纤芯11并在纤芯11传播。另外，以使各个光纤25的纤芯与放大用光纤10的内侧包层12在光学上耦合的方式将各个光纤25的纤芯与放大用光纤10的内侧包层12连接。因此，激励光源20的各个激光二极管21所射出的激励光经由光纤25而入射至放大用光纤10的内侧包层12，主要在内侧包层12传播，对添加于纤芯11的活性元素进行激励。因此，在纤芯11传播的种子光由于成为激励状态的活性元素的受激辐射而放大，被放大的种子光从放大用光纤10作为输出光而射出。从放大用光纤10射出的光与第一实施方式同样经由光纤36而射出。
在本实施方式中，通过使用放大用光纤10，也可抑制偏模的产生。
以上，以上述实施方式作为例子对本发明进行了说明，但本发明不限定于这些。例如，在上述实施方式中，示出在与长度方向垂直的剖面中内侧包层12的外周为正七边形的角形成圆角的形状的例子进行了说明。但是，只要在与长度方向垂直的剖面中，内侧包层12的外周是多边形的角形成圆角的形状则未特别限定，例如也可以是正六边形、正八边形等的角形成圆角的形状。
实施例
以下，列举实施例以及比较例对本发明更具体地进行说明，本发明不限定于以下的实施例。
＜实施例1＞
通过以下的方法制成与上述放大用光纤10相同的光纤。首先，准备由玻璃构成的光纤用母材，该光纤用母材具有与构成放大用光纤10的纤芯11以及内侧包层12相同的折射率分布。即，准备与长度方向垂直的剖面形状为正七边形的光纤用母材，该光纤用母材通过以成为内侧包层12的材料无间隙地包围成为纤芯11的圆柱状的材料的外周面而成。接下来，以使长度方向成为垂直的方式悬架该光纤用母材。而且，将光纤用母材配置于拉丝炉，对光纤用母材的下端部进行加热。接下来，从被加热的光纤用母材的下端部将熔融的玻璃以规定的拉制速度从拉丝炉拉出并冷却。此时，以使方角度c成为0.55的方式对拉制张力进行调整。另外，通过一边使光纤用母材以中心轴为中心旋转一边对光纤用母材进行拉制，从而对内侧包层12附加扭转。通过在拉制中使光纤用母材的旋转速度变化，从而如下述表1所示使扭转量N变化。其后，通过利用由紫外线固化树脂等构成的外侧包层13以及包覆层14来覆盖内侧包层12的外周面，从而制成实施例1的放大用光纤。此外，纤芯与内侧包层的相对折射率差为0.12％。
将与长度方向垂直的剖面中的光纤用母材的外周形状(内侧包层的外周形状)、内侧包层的与长度方向垂直的剖面的方角度c、内侧包层的扭转量N、以及c×N的值同以下进行说明的其他的实施例以及比较例一起汇总示出于下述表1。
＜比较例1＞
除了在拉制时未对光纤用母材施加旋转以外，其他与实施例1同样地制成放大用光纤。
＜实施例2＞
除了使方角度c为0.25，使扭转量N如下述表1所示变化以外，其他与实施例1同样地制成放大用光纤。
＜实施例3＞
除了使方角度c为0.15，使扭转量N如下述表1所示变化以外，其他与实施例1同样地制成放大用光纤。
＜实施例4＞
除了使与长度方向垂直的剖面中的光纤用母材的外周形状成为正六边形，使方角度c为0.34，使扭转量N如下述表1所示变化以外，其他与实施例1同样地制成放大用光纤。
＜比较例2＞
除了在拉制时未对光纤用母材施加旋转以外，其他与实施例4同样地制成放大用光纤。
＜实施例5＞
除了使与长度方向垂直的剖面的光纤用母材的外周形状成为正八边形，使方角度c为0.64，使扭转量N如下述表1所示变化以外，其他与实施例1同样地制成放大用光纤。
＜比较例3＞
除了在拉制时未对光纤用母材施加旋转以外，其他与实施例5同样地制成放大用光纤。
＜比较例4～6＞
除了使方角度c为0.09，使扭转量N如下述表1所示变化以外，其他与实施例1同样地制成放大用光纤。
(偏模抑制效果的评价)
针对上述的实施例以及比较例的放大用光纤，通过以下说明的方法对偏模的抑制效果进行了评价。
偏模抑制效果的评价通过如以下那样定义偏斜抑制指数γ来进行。偏斜抑制指数γ通过下述式(5)来定义。
γ＝αL/αS···(5)
这里，αL以及αS如以下那样求出。首先，将放大用光纤卷绕为内径成为130mm的螺旋状。以下，将像这样以螺旋状卷绕的光纤称为光纤线圈。通过像这样使放大用光纤以螺旋状卷绕，从而难以产生微弯曲，进而难以产生基于微弯曲的偏模的抑制效果。因此，认为通过以下的方法而评价出的偏模的抑制效果几乎未受到微弯曲的影响。
接下来，在光纤线圈中的内周侧的端入射波长915nm的光，通过功率表对从光纤线圈中的外周侧的端射出的光进行了测量。通过预先测量入射至光纤线圈的光的功率，从而根据入射至光纤线圈的光的功率与从光纤线圈中的外周侧的端射出的光的功率的差，能够求出光纤线圈的光的损耗即被放大用光纤吸收的光的量。
接下来，将光纤线圈从外周侧的端切断而使其变短，改变放大用光纤的长度，通过与上述相同的方法求出被放大用光纤吸收的光的量。由此，能够如图4所示的图表那样求出与放大用光纤的长度对应的光的吸收量。针对各个放大用光纤，作成图4所示那样的图表，作为经过节点的二次函数的近似曲线而求出下述式(6)。
y＝ax2+bx+c···(6)
这里，认为优选放大用光纤中的光的吸收量至少为21dB左右，因此使y＝21时的x的值为L，αL如下述式(7)那样定义。
αL＝21/L···(7)
另一方面，αs为不产生偏模的情况下的被放大用光纤吸收的光的量。即，αs能够成为放大用光纤较短的情况下的每单位长度的光的吸收量，能够用下述式(8)来表示。
通过如上述那样定义的γ进行了各个放大用光纤偏模抑制效果的评价。表1以及图5示出其结果。图5是表示偏斜抑制指数相对于方角度c与扭转次数N的积的关系的图表。图5中，横轴是长方角度c与扭转量N的积，纵轴是偏斜抑制指数γ。
表1
由表1以及图5可见，在使方角度c为0.09的比较例4～6中，即使对内侧包层施加扭转，偏斜抑制指数γ的值也未变化。另一方面，在使方角度c为0.15以上的实施例1～5中，通过对内侧包层施加扭转从而偏斜抑制指数γ变高。因此，可知：通过使内侧包层的方角度c成为规定的值以上，在对内侧包层附加扭转时容易抑制偏模的产生。另外，通过进行比较例1与实施例1的比较、比较例2与实施例4的比较、以及比较例3与实施例5的比较可见，在方角度c为规定的值以上的情况下，偏斜抑制指数γ伴随着扭转量N的增加而变大。并且，由图5可见，在方角度c为规定的值以上的情况下，直至方角度c与扭转次数N的积变大为一定程度为止偏斜抑制指数γ与该积大致成正比例。
如以上说明那样，根据本发明，可提供能够抑制偏模的产生的放大用光纤，可期待在加工设备、医疗用激光装置等领域中利用。
附图标记说明
1、2...激光装置；10...放大用光纤；11...纤芯；12...内侧包层；13...外侧包层；14...包覆层；20...激励光源；21...激光二极管；31...第一FBG；32...第二FBG；40、50...合光器；70...种子光源。

Claims (5)

1.一种放大用光纤，其特征在于，具备：
纤芯，其添加有活性元素；
内侧包层，其包围所述纤芯且折射率比所述纤芯低；以及
外侧包层，其包围所述内侧包层且折射率比所述内侧包层低，
所述内侧包层被附加有以所述纤芯的中心轴为中心的扭转，
在与长度方向垂直的剖面中，所述内侧包层的外周是将多边形的角形成为圆角的形状，
在将所述多边形的顶点的数量设为n，将所述内侧包层的外周的外接圆的直径设为d2，将所述内侧包层的外周的内切圆的直径设为d1时，由下述式(1)以及下述式(2)定义的方角度c为0.15以上且0.8以下，
A＝cos(π/n)...(1)
c＝{1-(d1/d2)}/(1-A)...(2)。
2.根据权利要求1所述的放大用光纤，其特征在于，
所述方角度c为0.25以上。
3.根据权利要求1或2所述的放大用光纤，其特征在于，
在将与长度方向平行的方向上的每1m长度的所述扭转的旋转数设为N时，下述式(3)成立，
c×N≥0.75...(3)。
4.根据权利要求3所述的放大用光纤，其特征在于，
下述式(4)成立，
c×N≥2.5...(4)。
5.一种激光装置，其特征在于，具备：
权利要求1～4中任一项所述的放大用光纤；和
至少一个光源，其射出在所述放大用光纤传播的光。
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