CN115917892A - 光纤激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的光纤激光装置具备由偏振保持光纤构成的第1光纤(30)、第2光纤(40)及第3光纤(50)。第1光纤(30)具有至少1个第1部分(31)、及与第1部分(31)交互地配置的至少2个第2部分(32)。相邻的第1部分(31)与第2部分(32)以在连接部位处第1部分(31)的快轴(31X1)与第2部分(32)的慢轴(32X2)一致的方式相互连接。第1部分(31)的总长度等于第2部分(32)的总长度。第1光纤(30)的模场直径小于第2光纤(40)的模场直径及第3光纤(50)的模场直径的各个。

Description

光纤激光装置
技术领域
本公开的一方面涉及一种光纤激光装置。
背景技术
作为光纤激光装置，已知使用光纤的非线性效应产生锁模，由此产生超短脉冲激光(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：欧洲专利申请公开第3300191号
发明内容
发明想要解决的课题
在如上述的光纤激光装置中，为了产生充分的非线性效应，需要使用某程度以上的长度的光纤。因此，共振器长变长，而难以提高(高重复化)输出光的频率。另外，为了使锁模自行开始，而需要充分提高共振器的内部功率密度，若光纤短，则与光纤长的情况相比用于获得充分的非线性效应的内部功率密度变高，而需要较高的激发功率。另外，对于光纤激光装置而言，要求输出良好的波形的光。
本公开的一方面的目的在于提供一种光纤激光装置，其能够输出良好的波形的光，且能够谋求高重复化或低激发功率化。
解决课题的技术手段
本公开的一方面的光纤激光装置具备：第1光纤，其由偏振保持光纤构成；第2光纤，其由偏振保持光纤构成，且连接于第1光纤的一端；及第3光纤，其由偏振保持光纤构成，且连接于第1光纤的另一端，第1光纤具有至少1个第1部分、及与第1部分交互地配置的至少2个第2部分，相邻的第1部分与第2部分以在连接部位处第1部分的快轴与第2部分的慢轴一致的方式相互连接，第1部分的长度等于第2部分的总长度，第1光纤的模场直径小于第2光纤的模场直径及第3光纤的模场直径的各个。
在该光纤激光装置中，第1光纤具有至少1个第1部分、及与第1部分交互地配置的至少2个第2部分。相邻的第1部分与第2部分以在连接部位处第1部分的快轴与第2部分的慢轴一致的方式相互连接。通过在这样的第1光纤中使光通过，而可产生锁模。另外，第1部分的总长度等于第2部分的总长度。由此，可补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。另外，第1光纤具有至少1个第1部分及至少2个第2部分。由此，例如与第1光纤仅包含2个光纤要素的情况相比，能够抑制因沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的相互作用而输出光的波形紊乱。其结果为，能够输出良好的波形的光。另外，第1光纤的模场直径小于第2光纤的模场直径及第3光纤的模场直径的各个，而第1光纤的非线性效应提高。由此，可缩短第1光纤，从而能够谋求高重复化及低激发功率化。这样，根据该光纤激光装置，能够输出良好的波形的光，且能够谋求高重复化及低激发功率化。
也可以是，第2光纤及第3光纤的至少一者通过熔接而连接于第1光纤。该情况下，能够削减部件数目，且能够将制造容易化。
也可以是，第2光纤具有第1部分及第2部分，第2光纤的第1部分以在连接部位处第2光纤的第1部分的快轴与第1光纤的慢轴一致的方式连接于第1光纤的一端，第2光纤的第2部分以在连接部位处第2光纤的第2部分的快轴与第2光纤的第1部分的快轴之间的角度成为除0度或90度以外的角度的方式连接于第2光纤的第1部分。将具有互不相同的模场直径的偏振保持光纤彼此，以彼此的快轴间的角度成为除0度或90度以外的角度的方式进行连接比较困难，而有成品率降低的风险。相对于此，在该结构中，具有互不相同的模场直径的第1光纤与第2光纤以彼此的快轴与慢轴一致的方式(彼此的快轴间的角度成为90度的方式)连接。由此，能够将第1光纤与第2光纤之间的连接容易化，而能够提高成品率。
也可以是，第3光纤具有第1部分及第2部分，第3光纤的第1部分以在连接部位处第3光纤的第1部分的快轴与第1光纤的快轴一致的方式连接于第1光纤的另一端，第3光纤的第2部分以在连接部位处第3光纤的第2部分的快轴与第3光纤的第1部分的快轴之间的角度成为除0度或90度以外的角度的方式连接于第3光纤的第1部分。该情况下，能够将第1光纤与第3光纤之间的连接容易化，而能够进一步提高成品率。
也可以是，第2光纤的第1部分的长度等于第3光纤的第1部分的长度。该情况下，可针对第2光纤的第1部分、及第3光纤的第1部分，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
也可以是，第2光纤具有第1部分，第2光纤的第1部分以在连接部位处第2光纤的第1部分的快轴与第1光纤的慢轴一致的方式连接于第1光纤的一端，第3光纤具有第1部分，第3光纤的第1部分以在连接部位处第3光纤的第1部分的快轴与第1光纤的快轴一致的方式，连接于第1光纤的另一端，第2光纤的第1部分的长度等于第3光纤的第1部分的长度。该情况下，可将第1光纤与第2光纤之间的连接、及第1光纤与第3光纤之间的连接容易化。另外，可针对第2光纤的第1部分、及第3光纤的第1部分，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
本公开的一方面的光纤激光装置还具备第1桥接光纤，其由偏振保持光纤构成，且连接于第1光纤与第2光纤之间，并且第1桥接光纤的模场直径大于第1光纤的模场直径，且小于第2光纤的模场直径。若将具有互不相同的模场直径的偏振保持光纤彼此连接，则在连接部位处容易产生损失。相对于此，在该结构中，在第1光纤与第2光纤之间，连接有具有较第1光纤的模场直径更大且较第2光纤的模场直径更小的模场直径的第1桥接光纤。由此，能够降低连接部位处的损失。
本公开的一方面的光纤激光装置还具备第2桥接光纤，其由偏振保持光纤构成，且连接于第1光纤与第3光纤之间，并且第2桥接光纤的模场直径大于第1光纤的模场直径，且小于第3光纤的模场直径。该情况下，能够进一步降低连接部位处的损失。
也可以是，第1光纤总计具有偶数个第1部分及第2部分，连接部位处的第1桥接光纤的快轴与第1光纤的快轴之间的角度、和连接部位处的第2桥接光纤的快轴与第1光纤的快轴之间的角度的差为90度。该情况下，能够针对第1桥接光纤及第2桥接光纤，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
也可以是，第1光纤总计具有奇数个第1部分及第2部分，连接部位处的第1桥接光纤的快轴与第1光纤的快轴之间的角度、和连接部位处的第2桥接光纤的快轴与第1光纤的快轴之间的角度的差为0度。该情况下，可针对第1桥接光纤及第2桥接光纤，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
也可以是，连接部位处的第1桥接光纤的快轴与第2光纤的快轴之间的角度、和连接部位处的第2桥接光纤的快轴与第3光纤的快轴之间的角度的差为0度。该情况下，也可以是，针对第2光纤及第3光纤，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
也可以是，第1桥接光纤的长度等于第2桥接光纤的长度。该情况下，能够针对第1桥接光纤及第2桥接光纤，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
也可以是，本公开的一方面的光纤激光装置还具备：光源，其输出激发光；及光纤，其吸收激发光，且放出激光，激光由第1光纤、第2光纤及第3光纤导光。该情况下，能够输出良好的波形的光，且能够谋求高重复化及低激发功率化。
发明的效果
根据本公开的一方面，能够提供一种光纤激光装置，其能够输出良好的波形的光，且能够谋求高重复化或低激发功率化。
附图说明
图1是实施方式的光纤激光装置的结构图。
图2是第1光纤的截面图。
图3是锁模部的示意图。
图4是示出脉冲波形及瞬时波长的图。
图5是示出光谱波形及相位的图。
图6的(a)及(b)是示出频谱的图。
图7是第1变形例的光纤激光装置的结构图。
图8是第1变形例的锁模部的示意图。
图9是用于说明桥接光纤的连接方式的图。
图10是示出通过图7的结构而取得的光谱波形的图。
图11的(a)及(b)是示出通过图7的结构而取得的频谱的图。
图12是比较例的光纤激光装置的结构图。
图13是示出通过图12的结构而取得的光谱波形的图。
图14的(a)及(b)是示出通过图12的结构而取得的频谱的图。
图15是第2变形例的光纤激光装置的结构图。
图16是示出通过图15的结构而取得的光谱波形的图。
图17是示出通过图15的结构而取得的脉冲波形及瞬时波长的图。
图18是示出在图15的结构中产生锁模的角度区域的图。
图19是第3变形例的光纤激光装置的结构图。
图20是示出通过图19的结构而取得的光谱波形的图。
图21的(a)及(b)是示出通过图19的结构而取得的频谱的图。
具体实施方式
以下，对于本公开的一实施方式，一边参照附图一边详细地进行说明。在以下的说明中，对于同一或相当要素使用同一符号，且省略重复的说明。
[光纤激光装置]
如图1所示光纤激光装置1具备：光源11、WDM(Wavelength DivisionMultiplexing)(波分复用)耦合器12、掺杂光纤13、隔离器14、锁模部15、偏振控制器16、偏光片17、输出耦合器18、及ASE(Amplified Spontaneous Emission，放大自发放射)(自发放射放大光)滤波器19。另外，光纤激光装置1还具备用于将这些要素彼此连接的多个光纤21～28。锁模部15具有：第1光纤30、第2光纤40、及第3光纤50。
掺杂光纤13、光纤21～28、第1光纤30、第2光纤40及第3光纤50的各个由偏振保持(PM：Polarization Maintaining)光纤构成。偏振保持光纤是通过在相互正交的快轴与慢轴之间使折射率不同，而提高所传送的光的偏振面保持特性的光纤。在该例中，掺杂光纤13、光纤21～28、第1光纤30、第2光纤40及第3光纤50的各个由使用光弹性效果的应力施加型的偏振保持光纤构成，也可由具有非轴对称的芯形状的构造型的偏振保持光纤构成。
图2是第1光纤30的截面图。第1光纤30具有相互正交的快轴X1及慢轴X2。第1光纤30具备：芯30a、包层30b、及一对应力施加材30c。芯30a位于第1光纤31的中心。芯30a的折射率高于包层30b的折射率。包层30b包围芯30a。一对应力施加材30c以在慢轴X2上位于芯30a的两侧的方式配置于包层30b内。
在第1光纤30中，利用应力施加材30c的热收缩率大于包层30b的热收缩率而对芯30a作用拉伸应力，由此使芯30a具有双折射率性。通过其折射率差，当在第1光纤30内传递光的情况下，沿着快轴X1传递的成分较沿着慢轴X2传递的成分更快地传递。关于掺杂光纤13、光纤21～28、第2光纤40及第3光纤50也具有与第1光纤30同样的截面结构。
再次参照图1，光源11输出激发光L1。光源11例如是输出979nm的波长的激光的激光二极管。WDM耦合器12对自光源11经由光纤21输入的激发光L1进行反射并输出至光纤22，且使经由光纤28输入的信号光L2透过并输出至光纤22。
掺杂光纤13吸收经由光纤22输入的激发光L1，并放出激光(信号光L2)。在掺杂光纤13中，所放出的信号光L2经由光纤23输入至隔离器14。掺杂光纤13例如是在芯中添加有铒(Er)的掺铒光纤(EDF：Erbium-Doped Fiber)，放出1.5μm频带的波长的激光。掺杂光纤13也可为在芯中添加有镱(Yb)的掺镱光纤。该情况下，掺杂光纤13放出1.0μm频带的波长的激光。
隔离器14使光沿自掺杂光纤13朝向锁模部15的正向传递，另一方面，不使光沿与正向相反的方向传递。锁模部15自光的传递方向上的上游侧起依次具有第2光纤40、第1光纤30、第3光纤50，通过这些光纤对信号光L2进行导光。对于锁模部15的详情将在后文描述。
偏振控制器16具有用于对自锁模部15输出的信号光L2的偏光状态进行调整的机构。偏振控制器16例如构成为包含可旋转地被保持的λ/4波长板16a及λ/2波长板16b。自偏振控制器16输出的信号光L2经由光纤24输入至偏光片17。偏光片17使在光纤24内传递的信号光L2中沿着慢轴传递的成分透过，另一方面，使沿着快轴传递的成分反射。
输出耦合器18将自偏光片17经由光纤25输入的信号光L2以特定的比率进行分割，将信号光L2的一部分输出至光纤26，将其余部分输出至光纤27。例如，输出耦合器18将信号光L2的25％输出至光纤26，将其余的75％输出至光纤27。输出至光纤26的信号光L2，例如作为输出光被输出至外部。也可在输出耦合器18设置隔离器，使得经由光纤26进入的来自外部的返回光不返回至共振器内。该情况下，能够抑制起因于返回光而共振器中的振荡变得不稳定。
ASE滤波器19使在光纤27中传递的信号光L2中仅特定的波长范围的成分透过并输出至光纤28。在该例中，ASE滤波器19仅使1545nm以上的波长的光透过。由此，能够抑制在1530nm附近的波长区域的振荡。
如以上所述光纤激光装置1具备由偏振保持光纤构成的环状的共振器即全偏振保持光纤共振器(振荡器)。在光纤激光装置1中，通过在锁模部15中产生锁模，而输出例如脉宽为50飞秒至10皮秒的超短脉冲激光。
[锁模部]
如图1及图3所示锁模部15具有：第1光纤30、连接于第1光纤30的一端的第2光纤40、及连接于第1光纤30的另一端的第3光纤50。如后述在图1所示的锁模部15及图3所示的锁模部15中，结构稍许不同。
第1光纤30具有第1部分31及2个第2部分32。第1部分31及2个第2部分32的各个由偏振保持光纤构成。第1部分31及2个第2部分32交互地配置。2个第2部分32分别连接于第1部分31的两端。
各第2部分32以在连接部位C1处第2部分32的快轴32X1与第1部分31的慢轴31X2一致的方式连接于第1部分31。换言之，各第2部分32与第1部分31之间的连接部位C1处的第2部分32的快轴32X1与第1部分31的快轴31X1之间的角度成为90度。各第2部分32例如通过熔接而直接连接于第1部分31。再者，图3中以在光纤彼此之间空开间隙的方式绘制，但实际上光纤彼此无间隙地连接。所谓“快轴与慢轴(或快轴)一致”是指在自光的传递方向(光纤的延伸方向)观察的情况下快轴与慢轴一致(沿着慢轴)的意思。
第1部分31的总长度L31等于第2部分32的总长度L32。总长度L31、L32是第1光纤30的沿着延伸方向(光的传递方向)的长度。第2部分32的总长度L32是将各第2部分32的长度L32a相加所得的长度。在“第1部分31的总长度L31等于第2部分32的总长度L32”中，包含在总长度L31与总长度L32之间存在可容许的略微的误差的情况。可容许的误差的大小根据例如是否产生锁模而设定。可容许的误差为例如拍长(2mm的程度)以下。所谓拍长是双折射的大小的指标，且是在快轴中传递的光与在慢轴中传递的光的相位差为2π的距离。或者，可容许的误差为5mm以下。关于这点，针对后述的第2光纤40的第1部分41的长度L41及第3光纤50的第1部分51的长度L51、以及第1桥接光纤60的长度L60及第2桥接光纤70的长度L70也相同。
第2光纤40具有第1部分41及第2部分42。第1部分41以在连接部位C2处第1部分41的快轴41X1与第2部分32的慢轴32X2一致的方式，连接于第1光纤30的第2部分32。换言之，第1部分41与第2部分32之间的连接部位C2处的第1部分41的快轴41X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度成为90度。第1部分41例如通过熔接而直接连接于第2部分32。
第2部分42以在连接部位C3处第2部分42的快轴42X1与第1部分41的快轴41X1之间的角度成为除0度或90度以外的角度θ1的方式，连接于第1部分41的一端。即，角度θ1不是0度也不是90度。角度θ1为除45度以外的角度。角度θ1可如后述那样以产生锁模的方式例如实验性地设定。角度θ1是自光的传递方向(第1光纤30及第2光纤40的延伸方向)观察时的角度。关于这点，针对后述的角度θ2也相同。第2部分42例如通过熔接而直接连接于第1部分41。第2部分42的另一端连接于上述的隔离器14。
在图3所示的锁模部15中，第3光纤50具有第1部分51及第2部分52。第1部分51以在连接部位C4处第1部分51的快轴51X1与第2部分32的快轴32X1一致的方式，连接于第1光纤30的第2部分32。换言之，第1部分51与第2部分32之间的连接部位C4处的第1部分51的快轴51X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度成为0度。连接部位C4处的第1部分51的快轴51X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度，与连接部位C2处的第2光纤40的第1部分41的快轴41X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度相差90度。第1部分51例如通过熔接而直接连接于第2部分32。
第2部分52以在连接部位C5处第2部分52的快轴52X1与第1部分51的快轴51X1之间的角度成为除0度或90度以外的角度θ2的方式，连接于第1部分51的一端。即，角度θ2不是0度也不是90度。角度θ2是除45度以外的角度，例如是在角度θ1加上90度所得的角度。第2部分52的一端例如通过熔接而直接连接于第1部分51。第2部分52的另一端连接于上述偏光片17。
第2光纤40的第1部分41的长度L41等于第3光纤50的第1部分51的长度L51。长度L41、L51是沿着第2光纤40及第3光纤50的延伸方向(光的传递方向)的长度。
在图1所示的锁模部15中，第3光纤50仅具有第1部分51。第1部分51的一端连接于第2部分32，第1部分51的另一端连接于上述偏振控制器16。在图3所示的锁模部15中，通过连接部位C5处的第1部分51的快轴51X1与第2部分52的快轴52X1之间的角度为角度θ2，而对光的偏光状态进行调整。相对于此，在图1所示的锁模部15中，通过具备可旋转的波长板的偏振控制器16，而与图3所示的锁模部15同样地对光的偏光状态进行调整。这样，第3光纤50的第2部分52可置换成使用了波长板的调整机构。
第1光纤30的模场直径(MFD：Mode Field Diameter)小于第2光纤40的MFD及第3光纤50的MFD的各个。所谓模场直径是表示在光纤内传递的光自芯朝包层漏出的程度的指标。例如，可通过使光入射至光纤的一端且自另一端取得所出射的光的像，而计测模场直径。第1光纤30的MFD例如为2μm～4μm。第2光纤40及第3光纤50的MFD例如为4μm～10μm。MFD遍及第1光纤30的整体相同。关于这点，针对第2光纤40及第3光纤50也相同。在偏振保持光纤中，MFD越小，则非线性效应越大。即，第1光纤30包含非线性效应较构成第2光纤40及第3光纤50的偏振保持光纤更高的高非线形光纤。再者，第1光纤30的芯径也可小于第2光纤40的芯径及第3光纤50的芯径的各个，也可为这些以上。所谓第1光纤30的芯径，如图2所示是构成第1光纤30的偏振保持光纤的芯30a的直径D。所谓第2光纤40及第3光纤50的芯径是构成这些的偏振保持光纤的芯30a的直径D。
[作用及效果]
如以上所说明在光纤激光装置1中，第1光纤30具有第1部分31、及与第1部分31交互地配置的2个第2部分32。相邻的第1部分31与第2部分32，以在连接部位C1处第1部分31的快轴31X1与第2部分32的慢轴32X2一致的方式相互连接。通过在这样的第1光纤30中使光通过，且在后段设置必要的光学元件(例如偏光片17)，而可产生锁模。
即，连接部位C3处的第2光纤40的第2部分42的快轴42X1与第2光纤40的第1部分41的快轴41X1之间的角度，成为除0度或90度以外的角度θ1。由此，在第2部分42中传递的光在入射至第1部分41时，分成沿着第1部分41的快轴41X1传递的成分与沿着第1部分41的慢轴41X2传递的成分。由于角度θ1设为除45度以外的角度，因此沿着快轴41X1传递的成分的强度与沿着慢轴41X2传递的成分的强度互不相同。在偏振保持光纤内传递的光的强度越高，则接收越大的非线性效应。因此，在沿着快轴41X1传递的成分与沿着慢轴41X2传递的成分之间产生不同大小的非线性效应。自第1部分41输出的光经第1光纤30、及第3光纤50的第1部分51导光，而到达第3光纤50的第2部分52。在该导光的期间，也与在第1部分41内传递时同样地，在沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分中接收不同大小的非线性效应。连接部位C5处的第1部分51的快轴51X1与第2部分52的快轴52X1之间的角度成为除0度或90度以外的角度θ2。或者，在图1所示的锁模部15中，光的偏光状态被偏振控制器16同样地调整。由此，在光自第1部分51入射至第2部分52时，在各轴中传递着的成分相互合成，通过非线性效应的差而产生相位差。因根据强度的高低而相位差不同，因此可通过提高高强度的光的透过率同时降低低强度的光的透过率而产生锁模。
此处，在偏振保持光纤内传递光的情况下，通过折射率差，而在沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间产生传递速度的差。关于这点，在光纤激光装置1中，第1部分31的总长度L31等于第2部分32的总长度L32。即，以沿着快轴传递的距离与沿着慢轴传递的长度成为相等的方式设定第1部分31及第2部分32的长度。由此，可补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
另外，在光纤激光装置1中，第1光纤30具有第1部分31及2个第2部分32。由此，例如与第1光纤30仅包含2个光纤要素的情况相比，能够抑制因沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的相互作用而输出光的波形紊乱。其结果为，能够输出良好的波形的光。
即，即便在第1光纤30仅包含以相互的快轴间的角度成为90度的方式连接的2个光纤要素的情况下，仍可产生锁模。然而，存在下述情况，即：因在光纤要素内先行传递的成分的后侧部分与在光纤要素内推迟传递的成分的前侧部分彼此相互作用(相互相位调制)，而输出光的波形紊乱。相对于此，在光纤激光装置1中，第1光纤30具有第1部分31及2个第2部分32。由此，可缩短在传递速度上产生有差的距离，而能够抑制因传递速度差所致的波形的紊乱。即，通过第1部分31的前侧部分而补偿在上游侧的第2部分32产生的时间差，通过下游侧的第2部分32而补偿在第1部分31的后侧部分产生的时间差。由此，能够抑制输出光的波形紊乱，而能够输出良好的波形的光(交叉接续(Cross splicing)法)。
另外，在光纤激光装置1中，第1光纤30的MFD小于第2光纤40的MFD及第3光纤50的MFD的各个，而第1光纤30的非线性效应提高。由此，可缩短第1光纤30，而能够谋求高重复化。另外，能够降低为了使锁模自发开始所需的激发功率。以上，根据光纤激光装置1，能够输出良好的波形的光，且能够谋求高重复化及低激发功率化。另外，在使用了半导体可饱和吸收镜(SESAM：Semiconductor Saturable Absorber Mirror)的光纤激光装置中，半导体可饱和吸收镜易受到光损伤，寿命的偏差较大，因此会发生问题，但在光纤激光装置1中，由于不使用半导体可饱和吸收镜，因此可避免这样的情况。
第2光纤40及第3光纤50通过熔接而连接于第1光纤30。由此，与在空间上使用光学元件(透镜等)结合的情况相比，可削减部件数目，且可将制造容易化。通常，在将具有互不相同的MFD的偏振保持光纤彼此通过熔接进行连接时，起因于MFD的差异及加热时的容易变形度的差异，而在连接部位处易产生损失。这样的损失会导致于在共振器内周绕的光中产生噪声、畸变等的不稳定性。在光纤激光装置1中，在考虑了这样的点后，将第2光纤40及第3光纤50通过熔接而连接于第1光纤30，而谋求部件数目的削减及制造的容易化。
另外，在光纤激光装置1中，第2光纤40的第1部分41以在连接部位C2处第1部分41的快轴41X1与第2部分32的慢轴32X2一致的方式连接于第1光纤30的第2部分32，第2光纤40的第2部分42以在连接部位C3处第2部分42的快轴42X1与第1部分41的快轴41X1之间的角度θ1成为除0度或90度以外的角度的方式连接于第1部分41。将具有互不相同的MFD的偏振保持光纤彼此以彼此的快轴间的角度成为除0度或90度以外的角度的方式进行连接比较困难，且有成品率降低的风险。关于这点，在将具有互不相同的MFD的偏振保持光纤彼此通过熔接而连接的情况下，特别明显。这是因为在快轴间的角度为除0度或90度以外的角度时，需要在未取得应力的对称性的状态下熔接，且因掺杂剂及构造不同而加热时的变形方式不同的缘故。例如，在快轴间的角度为除0度或90度以外的角度的情况下，与快轴间的角度为0度或90度的情况相比，成功概率低，成品率为50％以下。相对于此，在光纤激光装置1中，具有互不相同的MFD的第1光纤30与第2光纤40以彼此的快轴与慢轴一致的方式(彼此的快轴间的角度成为90度的方式)连接。由此，可将第1光纤30与第2光纤40之间的连接容易化，且能够提高成品率。该能够提高成品率的作用效果，在如本实施方式那样将第1光纤30与第2光纤40通过熔接而连接的情况下，尤为明显。再者，在如连接部位C3、C5那样将具有同一MFD的偏振保持光纤彼此进行连接的情况下，即便快轴间的角度为除0度或90度以外的角度，成功概率也高，且成品率大致为100％。
第3光纤50的第1部分51以在连接部位C4处第1部分51的快轴51X1与第2部分32的快轴32X1一致的方式连接于第1光纤30的第2部分32，第3光纤50的第2部分52以在连接部位C5处第2部分52的快轴52X1与第1部分51的快轴51X1之间的角度θ2成为除0度或90度以外的角度的方式连接于第1部分51。由此，可将第1光纤30与第3光纤50之间的连接容易化，且能够进一步提高成品率。该能够提高成品率的作用效果，在如本实施方式那样将第1光纤30与第3光纤50通过熔接而连接的情况下，尤为明显。
第2光纤40的第1部分41的长度L41等于第3光纤50的第1部分51的长度L51。由此，针对第1部分41及第1部分51，可补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
[实施例]
通过图1所示的光纤激光装置1进行了锁模振荡。以输出1.5μm频带的波长的激光的方式构成光纤激光装置1。第1光纤30的MFD设为4.9μm左右。第1光纤30的长度设为2m左右。第2光纤40及第3光纤50的MFD设为10.1μm左右。共振器整体的色散值为-0.014ps2。锁模的自发开始时的激发功率(光源11的输出功率)为105mW左右。
通过频率解析光闸法(FROG：Frequency-Resolved Optical Gating)对输出光的脉宽进行了测定。图4是示出脉冲波形及瞬时波长的图。
图5是示出光谱波形及相位的图。如图4所示输出了具有良好的波形的超短脉冲波。脉宽为127fs。如图5所示光谱带宽为32nm，而获得充分的光谱带宽。由于在形成有光谱的山峰的波长区域，相位变低，因此可知脉宽被良好地压缩。
使用高频光谱分析仪对输出光的频谱进行了测定。图6的(a)及图6的(b)是示出频谱的图。在图6的(a)中，横轴的刻度间隔为100kHz，在图6的(b)中，横轴的刻度间隔为100MHz。在两者的图中，纵轴的刻度间隔为10dB。图6的(a)及图6的(b)是示出频谱的图。输出光的重复频率为40.6MHz。如图6的(a)所示输出光的频谱的S/N比为70dB以上。如图6的(b)所示即便将频带扩宽至1GHz，峰值的高度仍一致，而获得充分的频率稳定性。
[第1变形例]
在图7及图8所示的第1变形例的光纤激光装置1A中，锁模部15还具备第1桥接光纤60、及第2桥接光纤70。
第1桥接光纤60由偏振保持光纤构成，且连接于第1光纤30的第2部分32与第2光纤40的第1部分41之间。第1桥接光纤60的一端以在连接部位C6处第1桥接光纤60的快轴60X1与第2部分32的慢轴32X2一致的方式连接于第2部分32。第1桥接光纤60的另一端以在连接部位C7处第1桥接光纤60的快轴60X1与第1部分41的快轴41X1一致的方式连接于第1部分41。第1桥接光纤60例如通过熔接而直接连接于第2部分32及第1部分41。
第2桥接光纤70由偏振保持光纤构成，且连接于第1光纤30的第2部分32与第3光纤50的第1部分51之间。第2桥接光纤70的一端以在连接部位C8处第2桥接光纤70的快轴70X1与第2部分32的快轴32X1一致的方式连接于第2部分32。第2桥接光纤70的另一端以在连接部位C9处第2桥接光纤70的快轴70X1与第1部分51的快轴51X1一致的方式连接于第1部分51。第2桥接光纤70例如通过熔接而直接连接于第2部分32及第1部分51。
第1桥接光纤60的长度L60等于第2桥接光纤70的长度L70。长度L60、L70是第1桥接光纤60及第2桥接光纤70的沿着延伸方向(光的传递方向)的长度。
第1桥接光纤60的MFD大于第1光纤30的MFD，且小于第2光纤40的MFD。第2桥接光纤70的MFD大于第1光纤30的MFD，且小于第3光纤50的MFD。第1桥接光纤60的MFD例如等于第2桥接光纤70的MFD。第1桥接光纤60及第2桥接光纤70的MFD例如为4μm～5μm。
在第1变形例中，在隔离器14与锁模部15之间设置偏振控制器90。偏振控制器90具有用于对输入至锁模部15的信号光L2的偏光状态进行调整的机构。偏振控制器90例如构成为包含可旋转地被保持的λ/4波长板90a及λ/2波长板90b。在图7所示的例中，偏振控制器16与偏光片17作为1个要素而一体地构成。偏振控制器16仅包含λ/2波长板16b。
根据第1变形例，也与上述实施方式同样地，能够输出良好的波形的光，且能够谋求高重复化及低激发功率化。另外，在第1变形例中，具有大于第1光纤30的MFD且小于第2光纤40的MFD的MFD的第1桥接光纤60，连接于第1光纤30与第2光纤40之间。由此，能够降低第1光纤30与第2光纤40之间的连接部位的损失。
具有大于第1光纤30的MFD且小于第3光纤50的MFD的MFD的第2桥接光纤70，连接于第1光纤30与第3光纤50之间。由此，可进一步降低连接部位处的损失。
第1桥接光纤60以在连接部位C6处第1桥接光纤60的快轴60X1与第2部分32的慢轴32X2一致的方式，连接于第1光纤30的第2部分32，第2桥接光纤70以在连接部位C8处第2桥接光纤70的快轴70X1与第2部分32的快轴32X1一致的方式，连接于第2部分32。第1桥接光纤60的长度L60等于第2桥接光纤70的长度L70。由此，可针对第1桥接光纤60及第2桥接光纤70，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
第1变形例也可如图9所示那样构成。在该例中，在连接部位C6处第1桥接光纤60的快轴60X1与第2部分32的快轴32X1一致，在连接部位C7处第1桥接光纤60的快轴60X1与第1部分41的慢轴41X2一致。在连接部位C8处第2桥接光纤70的快轴70X1与第2部分32的慢轴32X2一致，在连接部位C9处第2桥接光纤70的快轴70X1与第1部分51的慢轴51X2一致。在该情况下，也可补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。即，在如图9那样第1光纤30具有总计奇数个第1部分31及第2部分32的情况下(例如，具有1个第1部分31及2个第2部分32的情况下)，若连接部位C6处的第1桥接光纤60的快轴60X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度、和连接部位C8处的第2桥接光纤70的快轴70X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度之间的差为90度，则可针对第1桥接光纤60及第2桥接光纤70，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。另外，该情况下，若连接部位C7处的第1桥接光纤60的快轴60X1与第1部分41的快轴41X1之间的角度、和连接部位C9处的第2桥接光纤70的快轴70X1与第1部分51的快轴51X1之间的角度之间的差为0度，则可针对第1部分41及第1部分51，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。另一方面，在与图9不同、而第1光纤30具有总计偶数个第1部分31及第2部分32的情况下(例如，具有2个第1部分31及2个第2部分32的情况下)，若连接部位C6处的第1桥接光纤60的快轴60X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度、和连接部位C8处的第2桥接光纤70的快轴70X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度之间的差为0度，则可针对第1桥接光纤60及第2桥接光纤70，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。该情况下也是，若连接部位C7处的第1桥接光纤60的快轴60X1与第1部分41的快轴41X1之间的角度、和连接部位C9处的第2桥接光纤70的快轴70X1与第1部分51的快轴51X1之间的角度之间的差为0度，则可针对第1部分41及第1部分51，补偿沿着快轴传递的成分与沿着慢轴传递的成分之间的传递速度的差。
对于第1变形例的实施例进行说明。通过图7所示的光纤激光装置1A进行了锁模振荡。以输出1.5μm频带的波长的激光的方式构成光纤激光装置1A。第1光纤30的MFD设为4μm左右。第1光纤30的长度设为1.5m左右。第2光纤40及第3光纤50的MFD设为10.1μm左右。共振器整体的色散值为-0.081ps2。在将第1光纤30与第2光纤40通过熔接而直接连接的情况下，连接部位处的损失为0.8dB。当在第1光纤30与第2光纤40之间连接有第1桥接光纤60的情况下，损失为0.4dB。由此可知，通过设置第1桥接光纤60而能够降低连接部位处的损失。
图10是示出光谱形状的图，图11的(a)及图11的(b)是示出频谱的图。在图11的(a)中，横轴的刻度间隔为200kHz，在图11的(b)中，横轴的刻度间隔为100MHz。在两者的图中，纵轴的刻度间隔为10dB。如图10所示光谱带宽为6.9nm，而获得充分的光谱带宽。在图11的(a)中，输出光的重复频率为36.1MHz。输出光的频谱的S/N比为70dB以上。如图11的(b)所示即便将频带扩宽至1GHz，峰值的高度仍一致，而获得充分的频率稳定性。
[比较例]
在图12所示的比较例的光纤激光装置100中，锁模部115包含3个光纤要素115a，该光纤要素115a由具有同一MFD的偏振保持光纤构成。在锁模部115的一端连接有偏振控制器116，在锁模部115的另一端连接有偏振控制器117。将这样的比较例的光纤激光装置100与实施方式的光纤激光装置1同样地，构成为以40MHz左右的重复频率输出1.5μm频带的波长的激光。光纤要素115a的MFD设为10.1μm左右。锁模部115的总长度设为2m左右。共振器整体的色散值为-0.110ps2。
图13是示出光谱形状的图，图14的(a)及图14的(b)是示出频谱的图。在图14的(a)中，横轴的刻度间隔为200kHz，在图14的(b)中，横轴的刻度间隔为100MHz。在两者的图中，纵轴的刻度间隔为10dB。如图13所示光谱带宽为5.8nm。在图14的(a)中，输出光的重复频率为40.9MHz。输出光的频谱的S/N比为70dB以上。如图14的(b)所示即便将频带扩宽至1GHz，峰值的高度仍一致，而获得充分的频率稳定性。
如上述在图1所示的光纤激光装置1中，锁模的自发开始时的激发功率为105mW左右。另一方面，在图12所示的比较例的光纤激光装置100中，锁模的自发开始时的激发功率为225mW左右。这样，满足两者的条件，而在将光纤长度设为2m、将重复频率设为40MHz左右的情况下，在图1所示的光纤激光装置1中，可以图12所示的比较例的光纤激光装置100的大约一半的激发功率使超短脉冲激光振荡。
[第2变形例]
在图15所示的第2变形例的光纤激光装置1B中，与第1变形例同样地，在隔离器14与锁模部15之间设置偏振控制器90。偏振控制器16与偏光片17作为1个要素而一体地构成。第2光纤40仅具有第1部分41。第1部分41的一端连接于第1光纤30的第2部分32，第1部分41的另一端连接于偏振控制器90。根据这样的第2变形例，也与上述实施方式同样地，能够输出良好的波形的光，且能够谋求高重复化及低激发功率化。
[锁模条件]
使用图15所示的结构对产生锁模的条件进行了确认。使用偏振控制器90对输入至位于最上游侧的第2光纤40(以下也称为“入口侧光纤”)的光的偏光状态进行调整，且使用偏振控制器16对位于最下游侧的第3光纤50(以下也称为“出口侧光纤”)的输出端处的光的偏光状态进行调整，并对产生锁模的角度区域进行了确认。再者，为了易于理解角度区域而提高了激发功率进行确认，但在实际的动作时角度有可能偏移。
图16是示出光谱形状的图，图17是示出脉冲波形及瞬时波长的图。在图16及图17中，示出将入口侧光纤的旋转角度(快轴与慢轴之间的角度)设为12度(192度)，将出口侧光纤的旋转角度设为100度时的结果。如图16所示光谱带宽为50nm。如图17所示脉宽为635fs。在图17中，横轴的刻度间隔为200fs。
图18是示出产生了锁模的角度区域。在图18中，纵轴的刻度间隔为10度，横轴的刻度间隔为2度。经着色的区域表示在与该区域对应的角度的组合中产生了锁模。自图18可知，在在入口侧光纤的旋转角度上加上90度所得的角度与出口侧光纤的旋转角度成为相等的角度区域的附近，存在产生锁模的区域。可基于这样的实验结果，设定入口侧光纤及出口侧光纤的旋转角度。另外，可通过使用该实验结果，以产生锁模的方式设定上述的连接部位C3、C4处的角度θ1、θ2。
[第3变形例]
图19所示的第3变形例的光纤激光装置1C构成为输出1.0μm频带的波长的激光。第1光纤30的MFD设为3.5μm左右。第1光纤30的长度设为6m左右。第2光纤40及第3光纤50的MFD设为6.9μm左右。共振器整体的色散值为0.304ps2。在光纤激光装置1C中，设置带通滤波器BF而取代ASE滤波器19。在输出1.0μm频带的激光的情况下，由于色散值为正常色散，且脉冲继续扩展，因此需要通过带通滤波器BF限制脉冲的扩展。根据这样的第3变形例，也与上述实施方式同样地，能够输出良好的波形的光，且能够谋求高重复化及低激发功率化。
图20是示出光谱形状的图，图21的(a)及图21的(b)是示出频谱的图。如图20所示光谱带宽为10.9nm，而获得充分的光谱带宽。在图21的(a)中，输出光的重复频率为19.9MHz。输出光的频谱的S/N比为70dB以上。如图21的(b)所示即便将频带扩宽至1GHz，峰值的高度仍一致，而获得充分的频率稳定性。
本公开并不限于上述实施方式及变形例。在上述实施方式中，也可以是，第2光纤40仅具有第2部分42，第2部分42以第2部分42的快轴42X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度成为除0度或90度以外的角度θ1的方式，连接于第1光纤30的第2部分32。同样地，也可以是，第3光纤50仅具有第2部分52，第2部分52以第2部分52的快轴52X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度成为除0度或90度以外的角度θ2的方式连接于第2部分32。
在上述实施方式中，连接部位C2处的第1部分41的快轴41X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度(第1角度)为90度，连接部位C4处的第1部分51的快轴51X1与第2部分32的快轴32X1之间的角度(第2角度)为0度，但也可与其相反，第1角度为0度，第2角度为90度。即，只要第1角度与第2角度相差90度即可。该情况下，也与上述实施方式同样地，能够输出良好的波形的光，且能够谋求高重复化及低激发功率化。换言之，在上述实施方式中，也可将第2光纤40视为第3光纤，且将第3光纤50视为第2光纤。同样地，在第1变形例中，也可将第2光纤40视为第3光纤，将第3光纤50视为第2光纤，将第1桥接光纤60视为第2桥接光纤，将第2桥接光纤70视为第1桥接光纤。
第1光纤30也可具有2个以上的第1部分31。该情况下，多个第1部分31及多个第2部分32交互地(交替地)配置。该情况下也是，相邻的第1部分31与第2部分32以在连接部位处第2部分32的快轴32X1与第1部分31的慢轴31X2一致的方式相互连接。在第1光纤30具有2个以上的第1部分31的情况下，第1部分31的总长度L31为将各第1部分31的长度相加所得的长度。第1光纤30也可具有3个以上的第2部分32。
符号说明
1、1A、1B、1C…光纤激光装置；11…光源；30…第1光纤；31…第1部分；32…第2部分；40…第2光纤；41…第1部分；42…第2部分；50…第3光纤；51…第1部分；52…第2部分；60…第1桥接光纤；70…第2桥接光纤；L1…激发光；31X1、32X1、41X1、42X1、51X1、52X1、60X1、70X1、X1…快轴；32X2、X2…慢轴；C1、C2、C4、C6、C8…连接部位；θ1、θ2…角度。

Claims (13)

1.一种光纤激光装置，其中，
具备：第1光纤，其由偏振保持光纤构成；
第2光纤，其由偏振保持光纤构成，且连接于所述第1光纤的一端；及
第3光纤，其由偏振保持光纤构成，且连接于所述第1光纤的另一端，
所述第1光纤具有至少1个第1部分、及与所述第1部分交互地配置的至少2个第2部分，
相邻的所述第1部分与所述第2部分，以在连接部位处所述第1部分的快轴与所述第2部分的慢轴一致的方式，相互连接，
所述第1部分的总长度等于所述第2部分的总长度，
所述第1光纤的模场直径小于所述第2光纤的模场直径及所述第3光纤的模场直径的各个。
2.如权利要求1所述的光纤激光装置，其中，
所述第2光纤及所述第3光纤中的至少一者，通过熔接而连接于所述第1光纤。
3.如权利要求1或2所述的光纤激光装置，其中，
所述第2光纤具有第1部分、及第2部分，
所述第2光纤的所述第1部分，以在连接部位处所述第2光纤的所述第1部分的快轴与所述第1光纤的慢轴一致的方式，连接于所述第1光纤的所述一端，
所述第2光纤的所述第2部分，以在连接部位处所述第2光纤的所述第2部分的快轴与所述第2光纤的所述第1部分的快轴之间的角度成为除0度或90度以外的角度的方式，连接于所述第2光纤的的所述第1部分。
4.如权利要求3所述的光纤激光装置，其中，
所述第3光纤具有第1部分、及第2部分，
所述第3光纤的所述第1部分，以在连接部位处所述第3光纤的所述第1部分的快轴与所述第1光纤的快轴一致的方式，连接于所述第1光纤的所述另一端，
所述第3光纤的所述第2部分，以在连接部位处所述第3光纤的所述第2部分的快轴与所述第3光纤的所述第1部分的快轴之间的角度成为除0度或90度以外的角度的方式，连接于所述第3光纤的所述第1部分。
5.如权利要求4所述的光纤激光装置，其中，
所述第2光纤的所述第1部分的长度等于所述第3光纤的所述第1部分的长度。
6.如权利要求1或2所述的光纤激光装置，其中，
所述第2光纤具有第1部分，
所述第2光纤的所述第1部分，以在连接部位处所述第2光纤的所述第1部分的快轴与所述第1光纤的慢轴一致的方式，连接于所述第1光纤的所述一端，
所述第3光纤具有第1部分，
所述第3光纤的所述第1部分，以在连接部位处所述第3光纤的所述第1部分的快轴与所述第1光纤的快轴一致的方式，连接于所述第1光纤的所述另一端，
所述第2光纤的所述第1部分的长度等于所述第3光纤的所述第1部分的长度。
7.如权利要求1所述的光纤激光装置，其中，
还具备：第1桥接光纤，其由偏振保持光纤构成，且连接于所述第1光纤与所述第2光纤之间，
所述第1桥接光纤的模场直径大于所述第1光纤的模场直径，且小于所述第2光纤的模场直径。
8.如权利要求7所述的光纤激光装置，其中，
还具备：第2桥接光纤，其由偏振保持光纤构成，且连接于所述第1光纤与所述第3光纤之间，
所述第2桥接光纤的模场直径大于所述第1光纤的模场直径，且小于所述第3光纤的模场直径。
9.如权利要求8所述的光纤激光装置，其中，
所述第1光纤具有总计偶数个所述第1部分及所述第2部分，
连接部位处的所述第1桥接光纤的快轴与所述第1光纤的快轴之间的角度、和连接部位处的所述第2桥接光纤的快轴与所述第1光纤的快轴之间的角度的差为90度。
10.如权利要求8所述的光纤激光装置，其中，
所述第1光纤具有总计奇数个所述第1部分及所述第2部分，
连接部位处的所述第1桥接光纤的快轴与所述第1光纤的快轴之间的角度、和连接部位处的所述第2桥接光纤的快轴与所述第1光纤的快轴之间的角度的差为0度。
11.如权利要求9或10所述的光纤激光装置，其中，
连接部位处的所述第1桥接光纤的快轴与所述第2光纤的快轴之间的角度、和连接部位处的所述第2桥接光纤的快轴与所述第3光纤的快轴之间的角度的差为0度。
12.如权利要求8至11中任一项所述的光纤激光装置，其中，
所述第1桥接光纤的长度等于所述第2桥接光纤的长度。
13.如权利要求1至12中任一项所述的光纤激光装置，其中，
还具备：光源，其输出激发光；及
光纤，其吸收所述激发光，且放出激光，
所述激光由所述第1光纤、所述第2光纤及所述第3光纤导光。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1072801B (de) 1954-04-29 1960-01-07 Westinghouse Electric Corporation, East Pittsburgh. Pa. (V. St. A.j Form- und Überzugsmasse
JP2005203430A (ja) * 2004-01-13 2005-07-28 Mitsubishi Cable Ind Ltd 光ファイバレーザ及びそれを用いたレーザ光生成方法
JP4043463B2 (ja) * 2004-09-02 2008-02-06 沖電気工業株式会社 光スイッチ
US8213070B2 (en) * 2009-05-06 2012-07-03 Sandia Corporation Wave-plate structures, power selective optical filter devices, and optical systems using same
US20120275477A1 (en) * 2011-04-28 2012-11-01 Martin Ole Berendt Suppression of coherence effects in fiber lasers
US9300108B2 (en) * 2011-08-18 2016-03-29 Ipg Photonics Corporation High power fiber pump source with high brightness, low-noise output in about 974-1030 nm wavelength
PL235842B1 (pl) * 2016-09-26 2020-11-02 Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Nasycalny absorber i sposób synchronizacji modów w laserze
WO2019023015A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 Imra America, Inc. MULTI PULSE AMPLIFICATION

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