JP2005209948A - ファイバーレーザの光ファイバー固着方法とそのレーザ媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】
ファイバーレーザの光ファイバーの固着を容易にし、ファイバーレーザの高出力化を可能にするファイバーレーザの光ファイバー固着方法とレーザ媒体とを提供する。
【解決手段】
低融点ガラス部材５０に、レーザ活性媒質としてネオジウムイオンがドープされた光ファイバー５１を螺旋状に巻き付ける。次いで、低融点ガラス部材５０を加熱することにより溶融し、その後硬化させて低融点ガラス部材５０と光ファイバー５１とを固着一体化する。次いで、表面を滑らかに研摩してファイバーレーザのレーザ媒体５００を製造する。低融点ガラス部材５０の軟化点は、樹脂よりも高く光ファイバーよりも低い。また、低融点ガラス部材５０の屈折率は、光ファイバー５１のクラッドの屈折率よりも小さい。
【選択図】図５

Description

本発明は、ファイバーレーザの製造方法に関し、特にファイバーレーザの光ファイバー固着方法とそのレーザ媒体に関する。

レーザ加工の分野において、高出力かつ高ビーム品質のレーザ装置としてファイバーレーザの開発が行なわれている。ファイバーレーザは、光ファイバーのコアにレーザ活性媒質としてエルビウム（Ｅｒ）イオンやネオジウム（Ｎｄ）イオンなどの希土類イオンをドープし、そのコアを覆うクラッドに励起光を入射し、コアを励起することにより、光ファイバー自体がレーザ発振するレーザ装置である。
以下に記述する「光ファイバー」は、特に断りがない限り希土類イオンがドープされた、レーザ発振が可能な光ファイバーを指す。

光ファイバーの励起方法としては、励起光を光ファイバーの長手方向の端面より入射する端面励起と、励起光を光ファイバーの側面より照射する側面励起とがある。
端面励起は、励起が容易であるという反面、端面の面積が小さいので、ファイバーレーザを高出力化するのに十分な励起光を入射することができない。また、端面より入射した励起光が光ファイバー内を伝搬する間に、クラッドとその外側との境界において全反射の条件を満たさない一部の励起光がクラッドの外側に漏れて損失となるなど、端面励起はファイバーレーザの高出力化には適していない。

また、端面励起の光ファイバーを複数本バンドルしてバンドルファイバーとし、それぞれの光ファイバーより出力されるレーザ光を集約して高出力化することも考えられるが、集めたレーザ光はコヒーレントでないため、高ビーム品質のレーザ光を得ることは困難である。

一方、側面励起は、例えば一本の光ファイバーを管状部材に螺旋状に巻き付けて光ファイバー層を形成し、その光ファイバー層の側面に励起光を照射させるので、励起光を照射する面積が大きく、また、励起光の高出力化も可能であることから、ファイバーレーザの高出力化を実現する励起方法とされている。さらに一本の光ファイバーから出力されるレーザ光であるので高ビーム品質でもある。

そこで、特許文献１では、光ファイバーを管状部材に螺旋状に巻き付けて光ファイバー層を形成し、その光ファイバー層をアクリル系紫外線硬化型樹脂により固着する側面励起のファイバーレーザの製造方法を提案している。

特開２００２−２６４３２号公報

しかし、光ファイバー層を固着する樹脂の耐熱温度が低いことから、励起光を高出力化すると、樹脂の吸熱・発熱作用のため、樹脂を励起光により焼損させるという問題点があり、ファイバーレーザを高出力化することが困難となっていた。

また、特許文献１では、光ファイバー層を水平方向に保持するとともに、その光ファイバー層の長手方法の軸回りに回転させながら上方より液状の樹脂を滴下していたので、樹脂の粘度により樹脂が下方に垂れるなどして樹脂が均一に光ファイバー層に付着しないといった製造上の問題点も推定される。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて、励起光を高出力化しても光ファイバー層を固着する物質が励起光により焼損することがなく、また、光ファイバー層の固着が容易なファイバーレーザの光ファイバー固着方法と、その光ファイバー固着方法によるファイバーレーザのレーザ媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の第１の発明は、請求項１に記載された通りのファイバーレーザの光ファイバー固着方法である。
請求項１に記載のファイバーレーザの光ファイバー固着方法は、レーザ活性物質を含むコアとクラッドとを有する光ファイバーを繰り返し折り返して、または螺旋状に巻回して光ファイバー層を形成し、当該光ファイバー層を固着物質により固着してレーザ媒体とするファイバーレーザの光ファイバー固着方法において、
軟化点が前記光ファイバーと略同一または高い高融点ガラス部材の外周面に前記光ファイバー層を形成し、当該光ファイバー層の固着物質として軟化点が樹脂よりも高くかつ前記光ファイバーよりも低い低融点ガラス部材を使用して前記光ファイバー層を当該低融点ガラス部材により覆い、次いで当該低融点ガラス部材を加熱することにより溶融し、その後当該低融点ガラス部材を硬化させて前記光ファイバー層を固着することを特徴とする。

前記低融点ガラスとは、一般的には軟化点が６００°C以下であるガラスをいうが、本願では、軟化点が６００°Ｃ以下、かつ、樹脂の一般的な軟化点（約２００°Ｃ）よりも高い、好ましくは３００°Ｃ以上の範囲にあるガラスを指す。

前記光ファイバーの軟化点は、前記低融点ガラスよりも高いので、当該光ファイバーを軟化させることなく、当該低融点ガラス部材を加熱し溶融することが可能になる。

前記高融点ガラス部材の外周面に前記光ファイバー層を形成することにより、当該光ファイバー層の形状を当該高融点ガラス部材の形状に沿って維持することができる。また、当該高融点ガラス部材の形状を変更することにより、当該光ファイバー層の形状を自在に変更することも可能となる。これにより、前記レーザ媒体内の励起光の集中の度合いに応じて、当該光ファイバー層の形状を所望の形状に変更することも可能となる。

前記高融点ガラス部材の軟化点は、前記光ファイバーと略同一または高いので、当該光ファイバー層を固着する際に軟化することがなく、また、励起光を高出力化しても励起光の熱により光ファイバー層を覆う固着物質が軟化することがないので、当該光ファイバー層の形状を安定に保つことができる。

また、本発明の第２の発明は、請求項２に記載された通りのファイバーレーザの光ファイバー固着方法である。
請求項２に記載されるファイバーレーザの光ファイバー固着方法は、レーザ活性物質を含むコアとクラッドとを有する光ファイバーを繰り返し折り返しまたは螺旋状に巻回して形成した光ファイバー層と固着物質とを固着一体化してレーザ媒体とするファイバーレーザの光ファイバー固着方法において、当該固着物質として軟化点が樹脂よりも高くかつ前記光ファイバーよりも低い低融点ガラス部材を使用し、当該低融点ガラス部材を加熱することにより溶融し、その後当該低融点ガラス部材を硬化させて前記光ファイバー層と当該低融点ガラス部材とを固着一体化することを特徴とする。

当該低融点ガラス部材の定義は、段落番号００１２に記載の低融点ガラスと同じであるので、ここでは省略する。
当該低融点ガラス部材の軟化点は、樹脂よりも高いので励起光を高出力化しても、当該低融点ガラス部材が軟化することはない。
また、前記光ファイバーの軟化点は、当該低融点ガラス部材の軟化点よりも高いので、当該光ファイバーを軟化させることなく、前記光ファイバー層を当該低融点ガラス部材により固着一体化することが可能となる。

また、本発明の第３の発明は、請求項３に記載された通りのファイバーレーザの光ファイバー固着方法である。
請求項３に記載されるファイバーレーザの光ファイバー固着方法は、請求項１又は２に記載のファイバーレーザの光ファイバー固着方法において、
前記低融点ガラス部材の屈折率は前記光ファイバーのクラッドの屈折率よりも小さいか同等であることを特徴とする。

当該低融点ガラス部材の屈折率を、前記光ファイバーのクラッドの屈折率よりも小さいか同等に、好ましくはより小さくすることにより、当該クラッドと当該低融点ガラス部材との境界において励起光が全反射し易くなり、励起光を当該クラッド内により閉じ込め、前記コアをより励起することが可能となる。

また、本発明の第４の発明は、請求項４に記載された通りのファイバーレーザの光ファイバー固着方法である。
請求項４に記載されるファイバーレーザの光ファイバー固着方法は、請求項１乃至３に記載のいずれかのファイバーレーザの光ファイバー固着方法であって、前記低融点ガラス部材は粉末状であることを特徴とする。

当該粉末状の低融点ガラス部材の軟化点は、段落番号００１２に記載の低融点ガラス部材と同じであるので省略する。
当該低融点ガラス部材は粉末状であるので、前記光ファイバー層の隙間に入り込み、より堅固に当該光ファイバー層を固着することが可能となる。また、自在な形状を有する光ファイバー層に対して、より容易に当該光ファイバー層を固着することが可能となる。

また、本発明の第５の発明は、請求項５に記載された通りのファイバーレーザのレーザ媒体である。
請求項５に記載されるファイバーレーザのレーザ媒体は、レーザ活性物質を含むコアとクラッドとを有する光ファイバーを繰り返し折り返して、または螺旋状に巻回して光ファイバー層を形成し、当該光ファイバー層を固着物質により固着してレーザ媒体とするファイバーレーザのレーザ媒体において、軟化点が当該光ファイバーと略同一または高い高融点ガラス部材の外周面に形成された前記光ファイバー層と、当該光ファイバー層の前記固着物質として軟化点が樹脂よりも高くかつ前記光ファイバーよりも低い低融点ガラス部材を使用し、当該低融点ガラス部材の屈折率が前記光ファイバーのクラッドの屈折率よりも小さいか同等であることを特徴とする。

また、本発明の第６の発明は、請求項６に記載された通りのファイバーレーザのレーザ媒体である。
請求項６に記載されるファイバーレーザのレーザ媒体は、レーザ活性物質を含むコアとクラッドとを有する光ファイバーを繰り返し折り返しまたは螺旋状に巻回して形成した光ファイバー層と固着物質とを固着一体化してレーザ媒体とするファイバーレーザのレーザ媒体において、当該固着物質として低融点ガラス部材を使用し、当該低融点ガラス部材と当該光ファイバー層とが固着一体化したレーザ媒体であって、当該低融点ガラス部材の軟化点は樹脂よりも高くかつ前記光ファイバーよりも低く、当該低融点ガラス部材の屈折率は前記光ファイバーのクラッドの屈折率よりも小さいか同等であることを特徴とする。

当該低融点ガラス部材及び当該光ファイバー及び当該低融点ガラス部材の屈折率の説明は、それぞれ段落番号００１２、００１３、００１９の記載と同じであるので省略する。

また、本発明の第７の発明は、請求項７に記載された通りのファイバーレーザのレーザ媒体である。
請求項７に記載されるファイバーレーザのレーザ媒体は、請求項５または６に記載のファイバーレーザのレーザ媒体おいて、前記レーザ媒体の表面は研摩されていることを特徴とする。

前記光ファイバー層と前記低融点ガラス部材とが固着一体化したレーザ媒体の表面は、当該低融点ガラス部材の加熱および溶融および硬化により、凸凹形状となっている。表面に凸凹があると、当該レーザ媒体の内から外に向かって伝搬する励起光が乱反射するので、励起光が当該レーザ媒体の外に漏れやすく損失となる。当該レーザ媒体の表面を滑らかな面に研摩することにより、励起光の乱反射を防止し、励起光を当該レーザ媒体内に閉じ込めることが可能となる。

請求項１に記載のファイバーレーザの光ファイバー固着方法によれば、高融点ガラス部材に光ファイバー層を形成し、当該光ファイバー層を低融点ガラス部材により覆い、当該低融点ガラス部材を加熱により溶融して、その後硬化させることにより当該光ファイバー層を低融点ガラス部材により固着するので、光ファイバー層を容易に固着することが可能となり、また、励起光を高出力化しても励起光により光ファイバー層を固着する物質（低融点ガラス部材）を焼損させることがない。さらに、一本の光ファイバーからレーザ光を出力させているので、高ビーム品質のレーザ光を得ることも可能となる。

請求項２に記載のファイバーレーザの光ファイバー固着方法によれば、前記低融点ガラス部材に前記光ファイバー層を形成し、あるいは前記光ファイバー層に前記低融点ガラス部材を密着または堆積し、当該低融点ガラス部材を加熱することにより溶融し、その後硬化させることにより、当該光ファイバー層と当該低融点ガラス部材とを固着一体化するので、光ファイバー層を容易に固着することが可能となり、また、励起光を高出力化しても励起光により光ファイバー層を固着する物質（低融点ガラス部材）を焼損させることがない。さらに、一本の光ファイバーからレーザ光を出力させているので、高ビーム品質のレーザ光を得ることも可能となる。

請求項３に記載のファイバーレーザの光ファイバー固着方法によれば、前記低融点ガラス部材の屈折率は前記光ファイバーのクラッドの屈折率よりも小さいか同等なので、当該クラッドと当該低融点ガラス部材との境界において励起光が全反射し易くなり、励起光が当該クラッドにより閉じ込められ、その結果励起光を高出力化しファイバーレーザを高出力化することが可能となる。

請求項４に記載のファイバーレーザの光ファイバー固着方法によれば、前記低融点ガラス部材は粉末状であるので、当該低融点ガラス部材を当該光ファイバー層に容易に密着、堆積することが可能となり、当該光ファイバー層をより容易に固着することが可能となる。

請求項５に記載のファイバーレーザのレーザ媒体によれば、前記高融点ガラス部材に前記光ファイバー層が形成され、当該光ファイバー層が前記低融点ガラス部材により固着されるので、励起光を高出力化しても当該光ファイバー層を固着する物質（低融点ガラス部材）が励起光により焼損することがなく、励起光を高出力化して、ファイバーレーザを高出力化することが可能となる。

請求項６に記載のファイバーレーザのレーザ媒体によれば、前記光ファイバー層を固着する物質は、軟化点が樹脂よりも高く当該光ファイバーよりも低い低融点ガラス部材であるので、励起光を高出力化しても当該光ファイバー層を固着する物質（低融点ガラス部材）が励起光により焼損することがない。
さらに、当該低融点ガラス部材の屈折率は、前記クラッドの屈折率よりも小さいか同等なので、当該クラッドと当該低融点ガラス部材との境界において励起光が全反射がし易くなり、その結果励起光を高出力化しファイバーレーザをより高出力化することが可能となる。

請求項７に記載のファイバーレーザのレーザ媒体によれば、前記低融点ガラス部材と前記光ファイバー層とが固着一体化したレーザ媒体の表面は、滑らかな面に研摩されているので、励起光の乱反射がなくなり励起光の外部への漏れがなくなることより、ファイバーレーザをより高出力化することが可能となる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
●[第１の実施形態（図１、図２）]
図１は、本発明の第１の実施形態を示した説明図である。また、図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態の図１（ｅ）に示されるＡ−Ａ断面とその各部材についての軟化点及び屈折率を示した説明図である。

図１および図２に基づき、高融点ガラス部材１０に光ファイバー１１を螺旋状に巻回して光ファイバー層を形成し、当該光ファイバー層を粉末状の低融点ガラス部材１３にて固着するファイバーレーザの光ファイバー固着方法を説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、円柱状の高融点ガラス部材１０の外周面上に光ファイバー１１を螺旋状に巻回して光ファイバー層を形成する。
この時、後に粉末状の低融点ガラス部材１３にて固着する際に、低融点ガラス部材１３がこの隙間に入り込み易いように光ファイバー１１を少し隙間を開けて巻回する。これにより、光ファイバー層と低融点ガラス部材１３とをより堅固に固着することができる。

高融点ガラス部材１０は、円柱状のものを使用したが、円筒状あるいは管状のように内部が空洞であってもよい。

光ファイバー１１及び高融点ガラス部材１０は、図２（ｂ）に示すように低融点ガラス部材１３を加熱する時に軟化しないように、軟化点が低融点ガラス部材１３よりも高いものを使用する。本実施形態においては、軟化点が１５００°Cである石英系の光ファイバーを使用している。また、この光ファイバー１１屈折率は、コア１１ａが１．５、クラッド１１ｂが１．４９である。

高融点ガラス部材１０は、軟化点がコア１１ａおよびクラッド１１ｂと同等か高いものを使用する。また、高融点ガラス部材１０の屈折率は、クラッド１１ｂと高融点ガラス部材１０との境界において全反射が成立するように、クラッド１１ｂよりも小さいものを選定する。

また、コア１１ａの直径は１２μ、クラッド１１ｂの直径は１２３μであり、シングルモードの光ファイバーである。コア１１ａには、レーザ活性物質としてネオジウム（Nｄ）イオンがドープされている。

次いで、図１（ｂ）に示すように、粉末状の低融点ガラス部材１３が飛散しないように、前記光ファイバー層に管状ガラス部材１２を被せる。このとき、管状ガラス部材１２の中心を高融点ガラス部材１０の中心に一致させる。
管状ガラス部材１２の軟化点は、低融点ガラス部材１３を加熱した際に軟化しないように、コア１１ａおよびクラッド１１ｂと同等である。また、管状ガラス部材１２の屈折率は、クラッド１１ｂよりも小さい。

次いで、図示しない平板状ガラス部材を、管状ガラス部材１２の底に粉末状の低融点ガラス部材１３がこぼれないように当接する。
平板状ガラス部材は、低融点ガラス部材１３を加熱した際に軟化しないように高融点のガラス部材を使用する。

次いで、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、粉末状の低融点ガラス部材１３を高融点ガラス部材１０と管状ガラス部材１２との隙間に堆積させ、光ファイバー層全体を覆う。

図２（ｂ）に示すように、低融点ガラス部材１３は段落番号００１２にて定義されたもの、本実施形態では軟化点が樹脂よりも高くかつ光ファイバーよりも低い４５０°Ｃ、屈折率がクラッド１１ｂよりも小さい１．４８を選定する。
各部材の屈折率は、励起光が全反射するように光ファイバー１１の中心から外側に向かって小さくなるようにする。つまり、光ファイバー１１のコア１１ａの屈折率が最も大きく、次にクラッド１１ｂ、次に低融点ガラス部材１３、次に高融点ガラス部材１０または管状ガラス部材１２とする。

次いで、図１（ｅ）に示すように、高融点ガラス部材１０と管状ガラス部材１２との間に堆積した低融点ガラス部材１３を側面より全周に渡って均等に加熱１４し、低融点ガラス部材１３を溶融させる。その後、低融点粉末ガラス部材１３を徐々に冷却して硬化させ、高融点ガラス部材１０と管状ガラス部材１２との間の光ファイバー層を低融点ガラス部材１３により固着する。
以上により、図１（ｆ）に示すように、ファイバーレーザのレーザ媒体１００を製造する。

図２（ａ）に示すように、高融点ガラス部材１０の一方の端面より入射した励起光は、全反射によりレーザ媒体１００の内部に閉じ込められ、光ファイバー１１を側面より励起する。

一本の光ファイバー１１を、円柱状の高融点ガラス部材１０に螺旋状に巻き付けて光ファイバー層を形成し、粉末状の低融点ガラス部材１３により光ファイバー層を固着してレーザ媒体を製造するので、レーザ媒体の製造が容易であり、励起光を高出力化しても固着物質（低融点ガラス部材）の焼損がなく、ファイバーレーザを高出力化するとともに、高ビーム品質のレーザ光を得ることができる。

第１の実施形態においては、粉末状の低融点ガラス部材１３を堆積するようにしたが、低融点ガラス部材をあらかじめ加熱溶融し、上方より高融点ガラス部材１０と管状ガラス部材１２との隙間に流し込んでも良い。
また、高融点ガラス部材１０にあらかじめ螺旋状の溝を加工し、その溝に沿って光ファイバー１１を巻回することにより、より固着を堅固ににしても良い。

●[第２の実施形態（図３、図４）]
図３は、本発明の第２の実施形態を示した概略図である。図４は、当該第２の実施形態の製造方法をＢ−Ｂ断面について示した説明図である。
図３は、平板状の高融点ガラス部材３０の表面に形成した光ファイバー層を低融点ガラス部材３２により固着したファイバーレーザのレーザ媒体である。図４は、図３に示されるレーザ媒体の光ファイバー固着方法の説明図である。

図４に基づき、図３に示す第２の実施形態を説明する。
図４（ａ）に示すように、平板状の高融点ガラス部材３０の上面に、１本の光ファイバー３１を隙間を空けて複数回折り返し光ファイバー層を形成する。
高融点ガラス部材３０の軟化点は、低融点ガラス部材３２よりも高く、光ファイバー３１と同等である。また、高融点ガラス部材３０の屈折率は、クラッド３１ｂよりも小さく、さらに低融点ガラス部材３２よりも小さい。

次いで、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、粉末状の低融点ガラス部材３２を、前記光ファイバー層の上面に堆積する。低融点ガラス部材３２は、粉末状であるので光ファイバー３１の隙間に入り込み堆積する。
低融点ガラス部材３２の軟化点と屈折率は、それぞれ前記第１の実施形態と同じであるので、ここでは省略する。

次いで、図４（ｄ）に示すように、光ファイバー層に堆積した低融点ガラス部材３２を、上方より均等に加熱することにより溶融し、その後徐々に冷して硬化させることにより光ファイバー層を低融点ガラス部材３２により固着する。

低融点ガラス部材３２により固着された光ファイバー層内に励起光を入射することにより、低融点ガラス部材３２の中に励起光を閉じ込め、光ファイバー３１を側面から励起することができる。
つまり、低融点ガラス部材３２の底面は、低融点ガラス部材３２よりも屈折率の小さな高融点ガラス部材３０と接触しており、残りの面は同様に屈折率の小さな空気で覆われているので、それぞれの境界において全反射が成立し、励起光を高融点ガラス部材３０内に閉じ込むことができる。

本発明の第２の実施形態によれば、高融点ガラス部材３０の上面に、１本の光ファイバーを間隔を空けて複数回折り返して光ファイバー層を形成し、その光ファイバー層を粉末状の低融点ガラス部材３２により固着するので、レーザ媒体３００を容易に製造することができ、また、励起光を低融点ガラス部材３２の中に閉じ込め光ファイバー３１の側面より励起するので、励起光を高出力化してファイバーレーザを高出力化することが可能になる。さらに、１本の光ファイバーから出力されるレーザ光であるので高ビーム品質でもある。

第２の実施形態においては、固着物質として粉末状の低融点ガラスを使用したが、板状の低融点ガラスを光ファイバー層に載せ、これを溶融、硬化させても良い。また、光ファイバー層と高融点ガラス部材３０とを、高融点ガラス部材の壁により囲み、その中に上方より液状の低融点ガラス部材を流し込んでもよい。

●[第３の実施形態（図５）]
図５は、本発明の第３の実施形態を示した説明図である。
図５は、光ファイバー５１と低融点ガラス部材５０とを固着一体化するファイバーレーザのレーザ固着方法の説明図である。

以下に図５に基づき、本発明の第３の実施形態を説明する。
図５（ａ）に示すように、円柱状の低融点ガラス部材５０に、光ファイバー５１を螺旋状に巻き付け光ファイバー層を形成する。
低融点ガラス部材の軟化点は、樹脂よりも高く光ファイバー５１よりも低いものとする。また、低融点ガラス部材の屈折率は、光ファイバー５１のクラッドよりも小さいものとする。

次いで、図５（ｂ）に示すように、低融点ガラス部材５０を側方より加熱することにより溶融し、その後徐々に冷して硬化させ、図５（ｃ）に示すように、低融点ガラス部材５０と光ファイバー５１とを固着一体化する。
図５（ｃ）において形成されたレーザ媒体の表面は、加熱および溶融および硬化により凹凸形状を成している。

次いで、図５（ｄ）に示すように、レーザ媒体の表面を円筒研磨して、滑らかな面に仕上げてレーザ媒体５００を製造する。
レーザ媒体５００の表面は、滑らかな面に研磨されているので、励起光の乱反射がなく励起光の損失を低減できる。

レーザ媒体５００は、低融点ガラス部材５０よりも屈折率の小さな空気で覆われているので、低融点ガラス部材５０と空気との境界において全反射の条件が成立し、励起光をレーザ媒体５００の中に閉じ込めことができ、これにより励起光を高出力化し、高出力化した励起光により光ファイバー５１を側面から励起することが可能になる。

本発明の第３の実施形態によれば、低融点ガラス部材５０に一本の光ファイバー５１を螺旋状に巻き付け光ファイバー層を形成し、低融点ガラス部材５０と光ファイバー層とを固着一体化させレーザ媒体とし、レーザ媒体の表面を研磨するので、レーザ媒体が容易に製造でき、励起光を高出力化しても焼損することがなく、ファイバーレーザの高出力化が可能となる。また、一本の光ファイバーから出力されるレーザ光であるので高ビーム品質でもある。

図６は、第３の実施形態の図５（ｄ）において、端面を斜めに切断したレーザ媒体の概略図である。
斜面５５の角度θは、励起源５６より出射された励起光がレーザ媒体５００内において全反射となるような角度φで入射する時、その角度φに垂直となるようにする。これにより、励起光が全反射となるように入射するので、レーザ媒体５００における損失を低減できる。

本発明の第３の実施形態では、レーザ媒体５００の表面を研磨して励起光の乱反射を防止するようにしたが、ＡＲコーティング（全反射コーティング）を励起光が入射する面以外の面に施して、より励起光をレーザ媒体５００内に閉じ込めてもよい。

●[第４の実施形態]
本発明の第４の実施形態を説明する。
本発明の第4の実施形態は、第２の実施形態において、高融点ガラス部材３０の代わりに、低融点ガラス部材を使用し、その上面に第２の実施形態と同様の光ファイバー層を形成し、第３の実施形態のように低融点ガラス部材と光ファイバー層とを固着一体化しレーザ媒体を製造するものである。

本発明の第4の実施形態によれば、低融点ガラス部材と光ファイバー層とが固着一体化されてレーザ媒体が製造されるので、レーザ媒体を容易に製造することができ、励起光を高出力化しても焼損することがなくファーバーレーザを高出力化することが可能となる。また、一本の光ファーバーからレーザ光が出力されるので高ビーム品質でもある。

●[第５の実施形態]
本発明の第５の実施形態は、単体の螺旋状の光ファイバー層と低融点ガラス部材とを固着一体化するものである。
まず、光ファイバーを螺旋状に巻き光ファイバー層を形成する。次いで、この光ファイバー層に粉末状の低融点ガラス部材をふりかけ、光ファイバー層と低融点ガラス部材とを接触させる。次いで、加熱し、溶融し、硬化させて、光ファイバー層と低融点ガラス部材とを固着一体化する。

第５の実施形態によれば、光ファイバー層と低融点ガラス部材とから容易にファイバーレーザのレーザ媒体を製造することが可能となる。
また、低融点ガラス部材を固着物質として使用しているので、励起光による焼損がなく、ファイバーレーザを高出力がすることが可能となる。さらに、一本の光ファイバーから出力されるレーザ光であるので高ビーム品質である。

本発明の「ファイバーレーザの光ファイバー固着方法とそのレーザ媒体」は、本発明の要旨を変更しない範囲で変更、追加、削除が可能である。
また、光ファイバー層の形状は、実施の形態の説明に限定されるものではない。
本実施の形態に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

本発明の「ファイバーレーザの光ファイバー固着方法とそのレーザ媒体」にて製造したレーザ媒体は、レーザ加工装置等、レーザ光を用いた種々の装置に適用できる。

本発明の第１の実施形態を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態のＡ−Ａ断面ついて軟化点及び屈折率を示した説明図である。 本発明の第２の実施形態を示した概略図である。 本発明の第２の実施形態の製造方法をＢ−Ｂ断面について示した説明図である。 本発明の第３の実施形態を説明した説明図である。 本発明の第３の実施形態において斜面を設けた概略図である。

符号の説明

１００ レーザ媒体
１０ 円柱ガラス部材
１１ 光ファイバー
１１ａ コア
１１ｂ クラッド
１２ 管状ガラス部材
１３ 低融点粉末ガラス
３００ レーザ媒体
３０ 平板状ガラス部材
３１ 光ファイバー
３１ａ コア
３１ｂ クラッド
３２ 低融点粉末ガラス
５００ レーザ媒体
５０ 低融点ガラス部材
５１ 光ファイバー
５５ 斜面
５６ 励起光源
５７ 励起光

Claims (7)

1. レーザ活性物質を含むコアとクラッドとを有する光ファイバーを繰り返し折り返して、または螺旋状に巻回して光ファイバー層を形成し、当該光ファイバー層を固着物質により固着してレーザ媒体とするファイバーレーザの光ファイバー固着方法において、
   軟化点が前記光ファイバーと略同一または高い高融点ガラス部材の外周面に前記光ファイバー層を形成し、
   当該光ファイバー層の固着物質として軟化点が樹脂よりも高くかつ前記光ファイバーよりも低い低融点ガラス部材を使用して前記光ファイバー層を当該低融点ガラス部材により覆い、
   次いで当該低融点ガラス部材を加熱することにより溶融し、
   その後当該低融点ガラス部材を硬化させて前記光ファイバー層を固着することを特徴とするファイバーレーザの光ファイバー固着方法。
2. レーザ活性物質を含むコアとクラッドとを有する光ファイバーを繰り返し折り返しまたは螺旋状に巻回して形成した光ファイバー層と固着物質とを固着一体化してレーザ媒体とするファイバーレーザの光ファイバー固着方法において、
   当該固着物質として軟化点が樹脂よりも高くかつ前記光ファイバーよりも低い低融点ガラス部材を使用し、当該低融点ガラス部材を加熱することにより溶融し、
   その後当該低融点ガラス部材を硬化させて前記光ファイバー層と当該低融点ガラス部材とを固着一体化することを特徴とするファイバーレーザの光ファイバー固着方法。
3. 請求項１又は２に記載のファイバーレーザの光ファイバー固着方法において、
   前記低融点ガラス部材の屈折率は前記光ファイバーのクラッドの屈折率よりも小さいか同等であることを特徴とするファイバーレーザの光ファイバー固着方法。
4. 請求項１乃至３に記載のいずれかのファイバーレーザの光ファイバー固着方法であって、前記低融点ガラス部材は粉末状であることを特徴とするファイバーレーザの光ファイバー固着方法。
5. レーザ活性物質を含むコアとクラッドとを有する光ファイバーを繰り返し折り返して、または螺旋状に巻回して光ファイバー層を形成し、当該光ファイバー層を固着物質により固着してレーザ媒体とするファイバーレーザのレーザ媒体において、
   軟化点が当該光ファイバーと略同一または高い高融点ガラス部材の外周面に形成された前記光ファイバー層と、
   当該光ファイバー層の前記固着物質として軟化点が樹脂よりも高くかつ前記光ファイバーよりも低い低融点ガラス部材を使用し、
   当該低融点ガラス部材の屈折率が前記光ファイバーのクラッドの屈折率よりも小さいか同等であることを特徴とするファイバーレーザのレーザ媒体。
6. レーザ活性物質を含むコアとクラッドとを有する光ファイバーを繰り返し折り返しまたは螺旋状に巻回して形成した光ファイバー層と固着物質とを固着一体化してレーザ媒体とするファイバーレーザのレーザ媒体において、
   当該固着物質として低融点ガラス部材を使用し、
   当該低融点ガラス部材と当該光ファイバー層とが固着一体化したレーザ媒体であって、当該低融点ガラス部材の軟化点は樹脂よりも高くかつ前記光ファイバーよりも低く、
   当該低融点ガラス部材の屈折率は前記光ファイバーのクラッドの屈折率よりも小さいか同等であることを特徴とするファイバーレーザのレーザ媒体。
7. 請求項５または６に記載のファイバーレーザのレーザ媒体おいて、前記レーザ媒体の表面は研摩されていることを特徴とするファイバーレーザのレーザ媒体。
   
   
   

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