CN111989550B - 光检测装置以及激光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光检测装置以及激光装置。具备：多个第一光纤(3)；光合并器(10)，其在一个端面连接各个第一光纤(3)的一个端面；第二光纤(5)，它的一个端面与光合并器(10)的另一个端面连接；第一光检测器(21)，其检测在至少一个第一光纤(3)中传播的光的强度；第二光检测器(22)，其检测在第二光纤(5)中传播的光的瑞利散射；以及计算部，其根据第一光检测器(21)的检测结果及第二光检测器(22)的检测结果来计算在第一光纤(3)或者第二光纤(5)中沿着规定的方向传播的光的强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种光检测装置以及具备该光检测装置的激光装置。
背景技术
光纤激光装置能够获得聚光性优良、功率密度高且光束点较小的光，因此可用于激光加工领域、医疗领域等各种领域。为了利用这种高效的激光装置实现良好的加工品质，需要准确地检测在光纤中传播的光的强度。
例如，下述专利文献1记载了一种光纤激光装置，其通过检测从光纤彼此之间的连接部漏出的光而来推定在光纤中传播的光的强度。另外，下述专利文献2记载了一种传感器单元，其通过检测在光纤中传播的光的瑞利散射来推定在光纤中传播的光的强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/073952号公报
专利文献2：国际公开第2014/035505号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
在上述专利文献1所记载的光纤激光装置中，利用来自光纤彼此之间的连接部的漏光，并且在该漏光被向光纤外取出时会产生热。这样的发热会随着在光纤中传播的光的能量升高而更加显著。因此，在上述专利文献1所记载的光纤激光装置中，随着在光纤中传播的光的能量升高，在检测器以及到检测器为止的路径中热的影响变大，具有如下倾向，即：检测结果与根据该检测结果推定的在光纤中传播的光的强度之间的关系失去线性。因此，难以准确地检测在光纤中传播的光的强度。
另外，在上述专利文献2所记载的传感器单元中，对在光纤中传播的光的瑞利散射进行检测，但是瑞利散射会全方位地产生，因此难以判别是在光纤中向哪个方向传播的光的瑞利散射。因此，就上述专利文献2所记载的传感器单元而言，难以高精度地检测在光纤中沿着规定的方向传播的光的强度。尤其是在金属加工等的高反射材料的加工中，能够产生向与激光的输出方向相反的方向传播的反射光，因此难以高精度地检测在光纤中沿着规定的方向传播的光的强度。
因此，本发明的目的在于，提供一种光检测装置以及具备该光检测装置的激光装置，其能够使对于在光纤中沿着规定的方向传播的光的强度进行检测的检测精度提高。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明的光检测装置的特征在于，具备：多个第一光纤；光合并器，其在一个端面连接各个所述第一光纤的一个端面；第二光纤，它的一个端面与所述光合并器的另一个端面连接；第一光检测器，其检测在至少一个所述第一光纤中传播的光的强度；第二光检测器，其检测在所述第二光纤中传播的光的瑞利散射；以及计算部，其根据所述第一光检测器的检测结果及所述第二光检测器的检测结果来计算在所述第一光纤或者所述第二光纤中沿着规定的方向传播的光的强度。
在上述本发明的光检测装置中，在光合并器的一个端面连接多个第一光纤，并在光合并器的另一个端面连接第二光纤。这样，当多个第一光纤与第二光纤经由光合并器光学地耦合时，则会产生从多个第一光纤向第二光纤传播的光的比例与从第二光纤向多个第一光纤传播的光的比例的差异。也就是说，容易使光从光合并器的连接第二光纤侧的端面向第二光纤的纤芯传播，但是光难以从光合并器的连接第一光纤侧的端面向第一光纤的纤芯传播。这是因为，当在光合并器的端面连接多个第一光纤时，来自第二光纤侧的光会向在光合并器的端面上彼此相邻的第一光纤的间隙以及第一光纤的包层入射。另外，第一光检测器检测在至少一个第一光纤中传播的光的强度。在光向多个第一光纤传播的情况下，只要能够知道在至少一个第一光纤中传播的光的强度，就能够通过累积计算来推定在多个第一光纤中传播的光的强度。另外，第二光检测器通过检测在第二光纤中传播的光的瑞利散射来检测在第二光纤中传播的光的强度。在这样以夹持光合并器的方式配置的第一光检测器及第二光检测器的检测结果中会产生由上述比例的差异引起的差异。该检测结果的差异与从第一光纤向第二光纤侧传播的光的强度以及从第二光纤向第一光纤侧传播的光的强度有关。因此，计算部能够根据第一光检测器的检测结果及第二光检测器的检测结果来计算从第一光纤向第二光纤侧传播的光的强度或者从第二光纤向第一光纤侧传播的光的强度。也就是说，计算部能够计算在第一光纤或者第二光纤中沿着规定的方向传播的光的强度。
另外，在上述本发明的光检测装置中，至少第二光检测器检测瑞利散射。因此，与如上述专利文献1记载的光纤激光装置那样检测漏光的情况相比，即使在第二光纤中传播的光的强度较强的情况下，也能够确保检测结果与根据该检测结果推定的在第二光纤中传播的光的强度之间的关系的线性。此外，对于使用第一光检测器来检测在第一光纤中传播的光的强度的检测方法没有特别限定。相对于在多个第一光纤中传播的光向第二光纤入射的情况而言，在各个第一光纤中传播的光的强度比在第二光纤中传播的光的强度弱。因此，即使在例如第一光检测器检测漏光的情况下，也容易确保检测结果与根据该检测结果推定的在第一光纤中传播的光的强度之间的关系的线性。因此，上述本发明的光检测装置能够提高对于在光纤中沿着规定的方向传播的光的强度进行检测的检测精度。
另外，优选地，所述第一光检测器检测在全部的所述第一光纤中传播的光的强度。
如上所述，通过第一光检测器检测在至少一个第一光纤中传播的光的强度，从而能够推定在多个第一光纤中传播的光的强度。但是，在光向多个第一光纤传播的情况下，通过第一光检测器检测在全部的第一光纤中传播的光的强度，从而不必如上述那样推定在多个第一光纤中传播的光的强度，容易检测在多个第一光纤中传播的光的强度。另外，在相对于第一光检测器所采用传感器的大小而言第一光纤足够细的情况下，能够使多个第一光纤并列从而利用一个传感器检测在全部的第一光纤中传播的光的强度，并容易进行该传感器的配置。
另外，优选地，在多个所述第一光纤其中一部分的所述第一光纤的另一个端面光学地耦合光源，在多个所述第一光纤其中另一部分的所述第一光纤的所述另一个端面不连接光源，所述第一光检测器检测在不与所述光源连接的所述第一光纤中传播的光的强度。
当在多个第一光纤其中一部分的第一光纤的另一个端面光学地耦合光源并且光源射出光时，来自第二光纤侧的光仅向不与光源连接的第一光纤传播。在这种情况下，相对于第二光检测器检测在第二光纤中向双方向传播的光的强度的情况而言，第一光检测器检测在第一光纤中从第二光纤侧传播的光的强度。因此，容易根据第一光检测器的检测结果与第二光检测器的检测结果的差分来计算在第一光纤及第二光纤中沿着规定的方向传播的光的强度。
另外，优选地，所述第一光检测器检测从不与所述光源连接的所述第一光纤的所述另一个端面射出的光的强度。
通过检测从第一光纤的端面射出的光的强度，从而容易准确地检测在第一光纤中从第二光纤侧传播的光的强度。
另外，优选地，在各个所述第一光纤的另一个端面光学地耦合光源，各个所述光源在射出光的状态和不射出光的状态之间进行切换，所述第一光检测器在至少一个所述光源为射出光的状态时，检测在与不射出光的状态的所述光源光学地耦合的所述第一光纤中传播的光的强度。
在各个第一光纤的另一个端面光学地耦合光源，并且各个光源在射出光的状态和不射出光的状态之间进行切换的情况下，可以考虑至少一个光源射出光而其它光源不射出光的情况。此时，多个第一光纤其中一部分的第一光纤成为向光合并器侧传播光的状态，另一部分的第一光纤成为不向光合并器侧传播光的状态。在这种情况下，在与不射出光的状态的光源光学地耦合的第一光纤中，不向光合并器侧传播光且仅传播来自第二光纤侧的光。通过第一光检测器检测在不向光合并器侧传播光的第一光纤中传播的光的强度，从而第一光检测器检测在第一光纤中从第二光纤侧传播的光的强度。因此，容易根据第一光检测器的检测结果与第二光检测器的检测结果的差分来计算在第一光纤及第二光纤中沿着规定的方向传播的光的强度。
另外，优选地，在所述第二光纤设置包层模消除器，所述第二光检测器比所述包层模消除器靠向所述光合并器侧配置。
从第二光纤射出并返回至第二光纤的光中成为包层模光的比例不确定，该包层模光可能成为对于第二光检测器的检测结果而言的不确定要素。通过使第二光检测器比包层模消除器靠向光合并器侧设置，从而能够使从第二光纤射出并返回至第二光纤的光中的包层模光通过该包层模消除器而向第二光纤的外侧放出。因此，能够容易地通过第二光检测器准确地检测在第二光纤中传播的光的强度。
另外，为了解决上述技术问题，本发明的激光装置的特征在于，具备：上述任一的光检测装置；以及光源，其射出向至少一个第一光纤的另一个端面入射的光。
(三)有益效果
如上所述，根据上述本发明的光检测装置，能够使对于在光纤中沿着规定的方向传播的光的强度进行检测的检测精度提高。因此，采用具备该光检测装置的激光装置，能够提高基于在光纤中传播的光的强度进行的控制的准确性。
如上所述，根据本发明，可提供一种光检测装置以及具备该光检测装置的激光装置，其能够使对于在光纤中沿着规定的方向传播的光的强度进行检测的检测精度提高。
附图说明
图1是概要地示出本发明第一实施方式的激光装置的图。
图2是将图1所示的光纤与光合并器的连接部放大示出的立体图。
图3是概要地示出图1所示的光检测装置的剖视图。
图4是与图3同样地示出本发明第二实施方式的光检测装置的图。
图5是与图1同样地示出本发明第三实施方式的激光装置的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的光检测装置以及激光装置的优选实施方式详细地进行说明。
(第一实施方式)
图1是概要地示出本发明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作为主要的结构而具备：多个光源2、多个第一光纤3、光检测装置4、第二光纤5、以及控制部CP。
各个光源2是射出规定波长的信号光的激光装置，例如是光纤激光装置、固体激光装置。在光源2为光纤激光装置的情况下，是谐振器型的光纤激光装置、或者MO-PA(MasterOscillator Power Amplifier：主振功率放大器)型的光纤激光装置。从各个光源2射出的光例如是1070nm波长的光。在各个光源2连接有对从光源2射出的光进行传播的第一光纤3。
各个第一光纤3的一个端面连接于光合并器10的一个端面，第一光纤3的另一个端面与光源2光学地耦合。因此，第一光纤3是用于将光源2射出的光向光合并器10输入的输入用光纤。
图2是将图1所示的光纤与光合并器的连接部放大示出的立体图。
如图2所示，在本实施方式的情况下，一条第一光纤3连接于光合并器10的一个端面的中心。另外，其它六条第一光纤3以在该一条第一光纤3的周围环绕的方式配置，并连接于光合并器10的一个端面。
各个第一光纤3具有：纤芯31、包围纤芯31的包层32、以及包覆包层32的外周面的包覆层33。此外，在图2中为了方便而仅示出一个第一光纤3的包覆层33，对于其它的第一光纤3而言切断了光合并器10侧的相反侧。另外，在各个第一光纤3的光合并器10侧的端部剥离包覆层33。
在第一光纤3中，纤芯31的折射率比包层32的折射率高。例如，可采用添加了使折射率提高的锗(Ge)等掺杂剂的石英来形成纤芯31，并采用纯粹的石英来形成包层32。也可以采用未添加掺杂剂的纯粹的石英来形成纤芯31，并采用添加有使折射率降低的氟(F)等掺杂剂的石英来形成包层32。包覆层33由折射率比包层32低的材料构成。作为构成包覆层33的材料，例如可举出紫外线固化性树脂。
图3是概要地示出图1所示的光检测装置的剖视图。如图3所示，本实施方式的光检测装置4作为主要的结构而具备：多个第一光纤3、光合并器10、第二光纤5、第一光检测器21、第二光检测器22、第一AD转换部23、第二AD转换部24、以及计算部25。
本实施方式的光合并器10是外径在第一光纤3侧的一部分恒定而在第二光纤5侧的另一部缩径的锥形光纤。即，光合并器10由外径恒定的非缩径部13和锥形部14构成，该锥形部14与非缩径部13一体地形成，并随着远离该非缩径部13而外径缩小。在这样的光合并器10中，在非缩径部13侧的一个端面熔接各个第一光纤3的一个端面，并在锥形部14侧的另一个端面熔接第二光纤5的一个端面。
另外，本实施方式的光合并器10具有纤芯-包层结构。即，本实施方式的光合并器10具有纤芯11及包层12，其中，纤芯11光学地耦合多个第一光纤3以及第二光纤5；包层12包围纤芯11且折射率比纤芯11低。光合并器10的折射率没有特别限定，但是从抑制从第一光纤3向光合并器10的纤芯11入射的光的反射的观点考虑，优选为，纤芯11的折射率是与第一光纤3的中心轴附近为相同程度的折射率。例如，光合并器10的纤芯11由与第一光纤3的纤芯31相同的材料构成，光合并器10的包层12由与第一光纤3的包层32相同的材料构成。
但是，光合并器10也可以不具有纤芯-包层结构，而是光合并器10整体成为传播光的部位。在这种情况下，可以认为光合并器10的整体由纤芯11构成，并可以认为光合并器10周围的空气是包层。另外，在这种情况下，光合并器10例如整体由与第一光纤3的纤芯31相同的材料构成。
此外，光检测装置4所具有的第一光纤3可以是光学地耦合光源2的上述第一光纤3的一部分，也可以是与上述第一光纤3光学地耦合的与上述第一光纤3同样结构的另一光纤。
第二光纤5是用于使从光合并器10射出的光向后级输出的输出用光纤。第二光纤5具有：纤芯51、包围纤芯51的包层52、以及包覆包层52的外周面的包覆层53。例如，第二光纤5的纤芯51由与第一光纤3的纤芯31相同的材料构成，第二光纤5的包层52由与第一光纤3的包层32相同的材料构成，第二光纤5的包覆层53由与第一光纤3的包覆层33相同的材料构成。另外，本实施方式的第二光纤5为多模光纤。
在本实施方式的情况下，第二光纤5的纤芯51的直径与光合并器10的纤芯11的锥形部14侧的端面的直径相同，第二光纤5的包层52的外径与光合并器10的包层12的锥形部14侧的端面的外径相同。而且，第二光纤5与光合并器10以中心轴一致的方式熔接彼此的端面。此外，在第二光纤5中与光合并器10熔接的端面附近剥离了包覆层53。
另外，本实施方式的第二光纤5具有包层模消除器55。包层模消除器55设置于第二光纤5的包层52的外侧。包层模消除器55只要构成为能够使在包层52中传播的包层模光向第二光纤5的外侧放出则没有特别限定。就本实施方式的包层模消除器55而言，其通过在包层52的外侧间断地设置多个高折射率部55h而构成，该高折射率部55h由折射率比包层52高的树脂构成。
此外，虽然在图1中没有在第二光纤5的与光合并器10侧为相反侧的端面特别进行任何连接，但是也可以在第二光纤5的与光合并器10侧为相反侧的端面连接其它的光纤、直径比第二光纤5的纤芯51的直径大的玻璃棒等。
第一光检测器21比光合并器10靠向来自光源2的光的传播方向的上游侧配置，第二光检测器22比光合并器10靠向来自光源2的光的传播方向的下游侧配置。在本实施方式中，第一光检测器21配置于一个第一光纤3的外侧，并检测在一个第一光纤3中传播的光的瑞利散射。另外，第二光检测器22配置于第二光纤5的外侧，并检测在第二光纤5中传播的光的瑞利散射。这样的第一光检测器21及第二光检测器22分别由例如光电二极管构成。
另外，本实施方式的第二光检测器22比包层模消除器55靠向光合并器10侧配置，并与包层模消除器55隔热地配置。通过使第二光检测器22与包层模消除器55隔热地配置，从而能够抑制第二光检测器22受到在包层模消除器55中产生的热的影响。
此外，由于瑞利散射会全方位地产生，因此仅检测瑞利散射难以判别是在光纤中向哪个方向传播的光的瑞利散射。例如将激光装置1用于金属加工等的高反射材料的加工时，沿着与从第二光纤5射出的光的输出方向相反的方向传播的反射光有时也会向第二光纤5传播。在这种情况下，能够通过本实施方式的光检测装置4如后面详细说明的那样，提高对于向第一光纤3及第二光纤5的双方向传播的各光的强度进行检测的检测精度。
第一AD转换部23对来自第一光检测器21的信号进行AD转换并向计算部25发送。另外，第二AD转换部24对来自第二光检测器22的信号进行AD转换并向计算部25发送。
计算部25基于经由第一AD转换部23发送的第一光检测器21的检测结果、以及经由第二AD转换部24发送的第二光检测器22的检测结果进行计算，从而如在后面进行说明的那样来推定在第一光纤3中传播的光的强度以及在第二光纤5中传播的光的强度。
图1所示的控制部CP基于来自计算部25的信号，如在后面进行说明的那样对光源2进行控制。此外，计算部25、第一AD转换部23、以及第二AD转换部24也可以作为控制部CP的一部分。也就是说，计算部25、第一AD转换部23、以及第二AD转换部24的其中至少一个与控制部CP可以一体地由一个CPU构成。
接着，对本实施方式的激光装置1及光检测装置4的动作及作用进行说明。
首先，当从各个光源2射出光时，该光经由第一光纤3从光合并器10的一个端面向纤芯11入射。从第一光纤3向光合并器10的纤芯11入射的光到达光合并器10的锥形部14。在该锥形部14中，光的至少一部分在光合并器10的纤芯11与包层12的界面上发生反射并传播。每当该反射重复发生时，会由于锥形形状的光合并器10的纤芯11的外周面而使光的发散角变大。也就是说，在光合并器10的纤芯11的外周面发生反射的光的相对于光合并器10的轴向的角度变大。而且，在锥形部14中传播的光从光合并器10的射出面即锥形部14侧的端面以规定的发散角射出，并从第二光纤5的一个端面向纤芯51入射并在第二光纤5中传播。这样，从光源2射出的光依次在第一光纤3、光合并器10、以及第二光纤5中传播，并从第二光纤5的另一个端面射出。
如上所述从第二光纤5的另一个端面射出的光可向加工对象物等照射。另外，向加工对象物等照射的光的一部分会在加工对象物等的表面发生反射，并且该反射光的一部分会返回至第二光纤5。在以下的说明中，有时将从第一光纤3朝向第二光纤5侧的方向称为正向，并将从第二光纤5朝向第一光纤3侧的方向称为反向。
在各个第一光纤3中沿着正向传播的光通过光合并器10而高效地向第二光纤5入射。因此，在下面的计算中忽视在第一光纤3中沿着正向传播的光的损失。如果将在第一光纤3中沿着正向传播的光的强度设定为Pf，并将在第二光纤5中沿着反向传播的光的强度设定为Pr，则能够利用下述式(1)来表示根据第二光检测器22所检测的瑞利散射而求出的光的强度M2。
M2＝NPf+Pr···(1)
其中，N是对来自光源2的光进行传播的第一光纤3的数量。在本实施方式中，如果设定为全部的第一光纤3与光源2连接，且来自光源2的光在全部的第一光纤3中传播，则N＝7。此外，虽然这里假设为在全部的第一光纤3中从光源2传播相同程度的强度的光，但是当在各个第一光纤3中传播的光的强度不同时，则可以将Pf乘以适当的系数来进行计算。
另一方面，虽然也存在在第二光纤5中沿着反向传播的光的一部分经由光合并器10向第一光纤3入射的情况，但是其它的部分不会向第一光纤3入射。因此，如果将在第二光纤5中沿着反向传播的光的向第一光纤3入射的光的比例设定为α，则能够利用下述式(2)来表示根据第一光检测器21所检测的瑞利散射而求出的光的强度M1。即，可以将在第一光纤3中沿着反向传播的光的强度设定为αPr。
M1＝Pf+αPr···(2)
第一光检测器21的检测结果经由第一AD转换部23向计算部25输入，第二光检测器22的检测结果经由第二AD转换部24向计算部25输入。并且，在计算部25中进行上述的式(1)、式(2)的计算。并且，根据上述的式(1)、式(2)，可以如下述的式(3)、式(4)那样，求出在第一光纤3中沿着正向传播的光的强度Pf、以及在第二光纤5中沿着反向传播的光的强度Pr。
Pr＝(M2-NM1)/(1-Nα)···(3)
Pf＝(αM2-M1)/(Nα-1)···(4)
上述的α可以通过预先进行使光在第一光纤3及第二光纤5中沿着反向传播的试验而获得。具体而言，首先配置热量计，该热量计测量从第一光纤3的上游侧的端面射出的光的能量。并且，使光从第二光纤5的下游侧沿着反向传播，可以将这样向第二光纤5入射的光的能量和热量计所测量的能量的比值设定为α。
另外，当考虑在第一光纤3中沿着正向传播的光在从利用第一光检测器21检测强度的部位传播到利用第二光检测器22检测强度的部位为止的期间发生损失的情况时，则能够如以下这样进行考虑。能够利用下述式(5)来表示根据第二光检测器22所检测的瑞利散射而求出的光的强度M2。在此，β是沿着正向传播的光从利用第一光检测器21检测强度的部位传播到利用第二光检测器22检测强度的部位的比例。即，能够将在第二光纤5中沿着正向传播的光的强度设定为NβPf。
M2＝NβPf+Pr···(5)
而且，根据上述的式(2)、式(5)，可以如下述的式(6)、式(7)那样，求出在第一光纤3中沿着正向传播的光的强度Pf、以及在第二光纤5中沿着反向传播的光的强度Pr。
Pr＝(αM2-NM1)/(Nαβ-1)···(6)
Pf＝(NβM1-M2)/(Nαβ-1)···(7)
上述的β可以通过预先进行使光在第一光纤3及第二光纤5中沿着正向传播的试验而获得。具体而言，首先配置热量计，该热量计测量从第二光纤5的下游侧的端面射出的光的能量。并且，使光从第一光纤3的上游侧沿着正向传播，可以将这样向第一光纤3入射的光的能量和热量计所测量的能量的比值设定为β。
在如上所述通过计算部25求出正向的光的强度Pf以及反向的光的强度Pr之后，能够基于该计算结果并通过控制部CP对激光装置1进行规定的控制。例如，能够进行根据正向的光的强度Pf对来自光源2的输出进行调整的控制，或者进行当反向的光的强度Pf超过容许值时停止从激光装置1射出光的控制。另外，控制部CP也可以在未图示的显示装置上显示警告，或者从未图示的扬声器发出警告声。
如上所述，本实施方式的光检测装置4具备：多个第一光纤3；光合并器10，其在一个端面连接各个第一光纤3的一个端面；以及第二光纤5，它的一个端面与光合并器10的另一个端面连接。另外，本实施方式的光检测装置4具备：第一光检测器21，其检测在一个第一光纤3中传播的光的强度；第二光检测器22，其检测在第二光纤5中传播的光的瑞利散射；以及计算部25。
在这样的本实施方式的光检测装置4中，如果经由光合并器10将多个第一光纤3与第二光纤5光学地耦合，则会产生从多个第一光纤3向第二光纤5传播的光的比例与从第二光纤5向多个第一光纤3传播的光的比例的差异。也就是说，容易使光从光合并器10的连接第二光纤5侧的端面向第二光纤5的纤芯51传播，但是光难以从光合并器10的连接第一光纤3侧的端面向第一光纤3的纤芯31传播。这是因为，当在光合并器10的端面连接多个第一光纤3时，则来自第二光纤5侧的光会向在光合并器10的端面上彼此相邻的第一光纤3的间隙以及第一光纤3的包层32入射。
另外，本实施方式的第一光检测器21检测在一个第一光纤3中传播的光的强度。在光向多个第一光纤3传播的情况下，只要能够知道在至少一个第一光纤3中传播的光的强度，就能够通过累积计算来推定在多个第一光纤3中传播的光的强度。另外，第二光检测器22通过检测在第二光纤5中传播的光的瑞利散射来检测在第二光纤5中传播的光的强度。在这样以夹持光合并器10的方式配置的第一光检测器21及第二光检测器22的检测结果中会产生由上述比例的差异引起的差异。该检测结果的差异与从第一光纤3向第二光纤5侧传播的光的强度以及从第二光纤5向第一光纤3侧传播的光的强度有关。因此，计算部25能够如上所述根据第一光检测器21的检测结果及第二光检测器22的检测结果来计算从第一光纤3向第二光纤5侧传播的光的强度或者从第二光纤5向第一光纤3侧传播的光的强度。也就是说，计算部25能够计算在第一光纤3或者第二光纤5中沿着规定的方向传播的光的强度。
另外，在本实施方式的光检测装置4中，至少第二光检测器22检测瑞利散射。因此，与如上述专利文献1记载的光纤激光装置那样检测漏光的情况相比，即使在第二光纤5中传播的光的强度较强，也能够确保检测结果与根据该检测结果推定的在第二光纤5中传播的光的强度之间的关系的线性。此外，对于使用第一光检测器21来检测在第一光纤3中传播的光的强度的检测方法没有特别限定。因此，例如第一光检测器21可以对在第一光纤3中传播的光的瑞利散射进行检测，也可以直接检测从第一光纤3分支的光。相对于在多个第一光纤3中传播的光向第二光纤5入射的情况而言，在各个第一光纤3中传播的光的强度比在第二光纤5中传播的光的强度弱。因此，即使在例如第一光检测器21检测漏光的情况下，也容易确保检测结果与根据该检测结果推定的在第一光纤3中传播的光的强度之间的关系的线性。因此，本实施方式的光检测装置4能够提高对于在光纤中沿着规定的方向传播的光的强度进行检测的检测精度。
另外，在本实施方式的光检测装置4中，在第二光纤5设置包层模消除器55，第二光检测器22比包层模消除器55靠向光合并器10侧配置。从第二光纤5射出并返回至第二光纤5的光的成为包层模光的比例不确定，该包层模光可能成为相对于第二光检测器22的检测结果而言的不确定要素。通过使第二光检测器22比包层模消除器55靠向光合并器10侧设置，从而能够使从第二光纤5射出并返回至第二光纤5的光中的包层模光通过该包层模消除器55而向第二光纤5的外侧放出。因此，能够容易地通过第二光检测器22准确地检测在第二光纤5中传播的光的强度。
另外，本实施方式的激光装置1具备：上述光检测装置4；以及光源2，其射出向各个第一光纤3的另一个端面入射的光。如上所述，根据本实施方式的光检测装置4，能够使对于在光纤中沿着规定的方向传播的光的强度进行检测的检测精度提高。因此，根据本实施方式的具备光检测装置4的激光装置1，能够提高基于在光纤中传播的光的强度进行的控制的准确性。
(第二实施方式)
接着，参照图4对本发明的第二实施方式详细地进行说明。并且，除了特别进行说明的情况之外，对于与第一实施方式相同或者同等的结构要素标记相同的附图标记并省略重复的说明。
图4是与图3同样地示出本发明第二实施方式的光检测装置的图。如图4所示，与上述第一实施方式的光检测装置4的区别在于，本实施方式的光检测装置4的第一光检测器21对在全部的第一光纤3中传播的光的强度进行检测。
通过如上述第一实施方式那样第一光检测器21对在至少一个第一光纤3中传播的光的强度进行检测，从而能够推定在多个第一光纤3中传播的光的强度。但是，在光向多个第一光纤3传播的情况下，通过第一光检测器21检测在全部的第一光纤3中传播的光的强度，从而不必如上述那样推定在多个第一光纤3中传播的光的强度，容易检测在多个第一光纤3中传播的光的强度。另外，在相对于第一光检测器21所采用的传感器的大小而言第一光纤3足够细的情况下，能够使多个第一光纤并列而利用一个传感器检测在全部的第一光纤3中传播的光的强度，并容易进行该传感器的配置。
此外，由于在本实施方式中第一光检测器21对在全部的第一光纤3中传播的光的强度进行检测，因此在上述的式(1)～(7)中，将Pf设定为在全部的第一光纤3中传播的光的强度的总和并设定为N＝1来进行计算。
(第三实施方式)
接着，参照图5对本发明的第三实施方式详细地进行说明。并且，除了特别进行说明的情况之外，对于与第一实施方式相同或者同等的结构要素标记相同的附图标记并省略重复的说明。
图5是与图1同样地示出本发明第三实施方式的激光装置的图。如图5所示，在本实施方式的激光装置1所具备的光检测装置4中，在多个第一光纤3其中一部分的第一光纤3的另一个端面光学地耦合光源2，在多个第一光纤3其中另一部分的第一光纤3的另一个端面不连接光源2。另外，第一光检测器21检测在不连接光源2的第一光纤3中传播的光的强度。
在图5中示出了在与光合并器10的纤芯11的中心连接的第一光纤3的另一个端面不连接光源2并在其它的第一光纤3的另一个端面上连接光源2的例子。但是，也可以在与光合并器10的纤芯11的中心连接的第一光纤3以外的其它一个第一光纤3的另一个端面不连接光源2，也可以在多个第一光纤3的另一个端面不连接光源2。
当在多个第一光纤3其中一部分的第一光纤3的另一个端面光学地耦合光源2并且光源2射出光时，来自第二光纤5侧的光仅向不与光源2连接的第一光纤3传播。在这种情况下，相对于第二光检测器22检测在第二光纤5中向双方向传播的光的强度的情况而言，第一光检测器21检测在第一光纤3中从第二光纤5侧传播的光的强度。即，在本实施方式中，可以在上述的式(2)中设定为Pf＝0来进行计算。因此，容易根据第一光检测器21的检测结果与第二光检测器22的检测结果的差分来计算在第一光纤3及第二光纤5中沿着规定的方向传播的光的强度。
另外，优选本实施方式的第一光检测器21检测从不与光源2连接的第一光纤3的另一个端面射出的光的强度。在这种情况下，第一光检测器21例如是直接检测从第一光纤3的另一个端面射出的光的光电二极管。通过检测从第一光纤3的端面射出的光的强度，从而容易准确地检测在第一光纤3中从第二光纤5侧传播的光的强度。
以上对本发明以实施方式为例进行了说明，但是本发明不限于此。
例如，在上述实施方式中对从光源2射出的光在与光源2连接的全部的第一光纤3中传播的情况进行了说明。但是，也可以在各个第一光纤3的另一个端面光学地耦合光源2，并使各个光源2在射出光的状态和不射出光的状态之间进行切换。此时，多个第一光纤3可在向光合并器10侧传播光的状态和不传播光的状态之间进行切换。即，对各个光源2单独地控制光的射出和停止，可以为，使来自光源2的光向与多个光源2连接的各个第一光纤3其中一部分的第一光纤3传播，而不使来自光源2的光向另一部分的第一光纤3传播。在这种情况下，优选第一光检测器21在至少一个光源2为射出光的状态时，检测在与不射出光的状态的光源2光学地耦合的第一光纤3中传播的光的强度。即，优选检测在不向光合并器10侧传播光的第一光纤3中传播的光的强度。为了检测这样在第一光纤3中传播的光的强度，例如对各个第一光纤3设置检测在第一光纤3中传播的光的强度的第一光检测器21。并且，仅使多个第一光检测器21中的、检测在与不射出光的状态的光源2光学地耦合的第一光纤3中传播的光的强度的第一光检测器21工作。在这种情况下，优选第一光检测器21检测在第一光纤3中传播的光的瑞利散射。
如上所述，在多个第一光纤3其中一部分的第一光纤3成为向光合并器10侧传播光的状态，而另一部分的第一光纤3成为不向光合并器10侧传播光的状态的情况下，来自第二光纤5侧的光仅向不向光合并器10侧传播光的第一光纤3传播。通过第一光检测器21检测在不向光合并器10侧传播光的第一光纤3中传播的光的强度，从而第一光检测器21检测在第一光纤3中从第二光纤5侧传播的光的强度。因此，与上述第三实施方式同样地，容易根据第一光检测器21的检测结果与第二光检测器22的检测结果的差分来计算在第一光纤3及第二光纤5中沿着规定的方向传播的光的强度。
另外，与光合并器10的一个端面连接的第一光纤3的数量只要是多个则没有特别限定。并且，第一光检测器21只要检测在至少一个第一光纤3中传播的光的强度即可。
另外，在上述实施方式中举出在第二光纤5设置包层模消除器55且第二光检测器22比包层模消除器55靠向光合并器10侧配置的例子进行了说明。但也可以是包层模消除器在第二光纤5上比第二光检测器22靠向光合并器10侧设置，并且包层模消除器也可以设置于第一光纤3。
如上所述，根据本发明，可提供一种光检测装置以及激光装置，其能够使对于在光纤中沿着规定的方向传播的光的强度进行检测的检测精度提高，可期待在光纤激光装置、光纤通信等领域中应用。
附图标记说明
1-激光装置；2-光源；3-第一光纤；4-光检测装置；5-第二光纤；10-光合并器；21-第一光检测器；22-第二光检测器；25-计算部；CP-控制部。
Claims (8)
1.一种光检测装置，其特征在于，具备：
多个第一光纤；
光合并器，其在一个端面连接各个所述第一光纤的一个端面；
第二光纤，它的一个端面与所述光合并器的另一个端面连接；
第一光检测器，其检测在至少一个所述第一光纤中传播的光的强度；
第二光检测器，其检测在所述第二光纤中传播的光的瑞利散射；以及
计算部，其根据所述第一光检测器的检测结果、所述第二光检测器的检测结果以及在所述第二光纤中向第一光纤侧传播的光中向所述第一光纤入射的光的比例，来计算在所述第一光纤或者所述第二光纤中沿着规定的方向传播的光的强度。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，
所述第一光检测器检测在全部的所述第一光纤中传播的光的强度。
3.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，
在多个所述第一光纤其中一部分的所述第一光纤的另一个端面光学地耦合光源，
在多个所述第一光纤其中另一部分的所述第一光纤的所述另一个端面不连接光源，
所述第一光检测器检测在不与所述光源连接的所述第一光纤中传播的光的强度。
4.根据权利要求3所述的光检测装置，其特征在于，
所述第一光检测器检测从不与所述光源连接的所述第一光纤的所述另一个端面射出的光的强度。
5.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，
在各个所述第一光纤的另一个端面光学地耦合光源，
各个所述光源在射出光的状态和不射出光的状态之间进行切换，
所述第一光检测器在至少一个所述光源为射出光的状态时，检测在与不射出光的状态的所述光源光学地耦合的所述第一光纤中传播的光的强度。
6.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，
所述计算部根据所述第一光检测器的检测结果、所述第二光检测器的检测结果、在所述第二光纤中向第一光纤侧传播的光中向所述第一光纤入射的光的比例以及从所述第一光检测器检测光的强度的部位到所述第二光检测器检测光的强度的部位传播的光的比例，来计算在所述第一光纤或者所述第二光纤中沿着规定的方向传播的光的强度。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的光检测装置，其特征在于，
在所述第二光纤设置包层模消除器，
所述第二光检测器比所述包层模消除器靠向所述光合并器侧配置。
8.一种激光装置，其特征在于，具备：
权利要求1至7的任一项所述的光检测装置；以及
光源，其射出向至少一个所述第一光纤的另一个端面入射的光。
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