JP2005340742A - ファイバレーザ発振装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて比較的容易に実現することが可能であるとともに、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を提供する。
【解決手段】レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って円柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を出射する励起光出射手段とを備え、円柱状の光ファイバは、径方向に対してレンズ効果を備えた焦点距離を有しており、励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ励起光出射手段と光ファイバの中心との距離が焦点距離となるように配置し、励起光出射手段から出射された励起光を、光ファイバを通過させて長軸方向において平行光に変換して再度光ファイバに入射する。
【選択図】 図２
【解決手段】レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って円柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を出射する励起光出射手段とを備え、円柱状の光ファイバは、径方向に対してレンズ効果を備えた焦点距離を有しており、励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ励起光出射手段と光ファイバの中心との距離が焦点距離となるように配置し、励起光出射手段から出射された励起光を、光ファイバを通過させて長軸方向において平行光に変換して再度光ファイバに入射する。
【選択図】 図２
Description
本発明は、レーザ活性物質を含むコア部材を内部に有している光ファイバに励起光を入射し、コア部材の内部でレーザ光を発生及び増幅させるファイバレーザ発振装置に関する。
従来より、比較的ビーム品質の劣る励起光を用いて非常に高品質のレーザ光を高効率で得ることができる種々のファイバレーザ発振装置が提案されている。
図９（Ａ）に示すファイバレーザ発振装置（端面励起型ファイバレーザ発振装置）に用いられる一般的な光ファイバ１０は、断面の中心にコア部材１２（シングルモードのレーザ光を透過させ、希土類元素（Ｎｄ、Ｅｒ）等がドープされた直径２〜１２［μｍ］程度のファイバ形状の部材）を有している。そして、コア部材１２の周囲に、コア部材１２よりも低い屈折率を持つ第１クラッド部材１４（励起光Ｌｉｎを透過させる部材）を有することで、出力レーザ光Ｌｏｕｔをコア部材１２内に閉じ込めている。更に第１クラッド部材１４の周囲に、第１クラッド部材１４の屈折率よりも低い屈折率を持つ第２クラッド部材１６を有することで、励起光Ｌｉｎを第１クラッド部材１４内に閉じ込めている。
そして、この光ファイバ１０に入射された励起光Ｌｉｎがコア部材１２を通ると（コア部材１２に衝突すると）コア部材１２内の希土類元素が励起されて出力レーザ光Ｌｏｕｔが発生し、コア部材１２内にはシングルモードの出力レーザ光Ｌｏｕｔが残る。この出力レーザ光Ｌｏｕｔは、小径（コア部材１２の径に依存する）であり、かつ広がり角が小さい（出力レーザ光Ｌｏｕｔの波長、コア部材１２及び第１クラッド部材１４の屈折率等に依存する）ため、ビーム品質が非常に高い（出力レーザ光Ｌｏｕｔのビーム品質は、出射光の半径と、出射光の広がり角の半角との積で表され、この積が小さい程ビーム品質が高い）。そして出力レーザ光Ｌｏｕｔは種々の用途に用いることが可能であり、高出力化が望まれている。
図９（Ａ）に示すファイバレーザ発振装置（端面励起型ファイバレーザ発振装置）に用いられる一般的な光ファイバ１０は、断面の中心にコア部材１２（シングルモードのレーザ光を透過させ、希土類元素（Ｎｄ、Ｅｒ）等がドープされた直径２〜１２［μｍ］程度のファイバ形状の部材）を有している。そして、コア部材１２の周囲に、コア部材１２よりも低い屈折率を持つ第１クラッド部材１４（励起光Ｌｉｎを透過させる部材）を有することで、出力レーザ光Ｌｏｕｔをコア部材１２内に閉じ込めている。更に第１クラッド部材１４の周囲に、第１クラッド部材１４の屈折率よりも低い屈折率を持つ第２クラッド部材１６を有することで、励起光Ｌｉｎを第１クラッド部材１４内に閉じ込めている。
そして、この光ファイバ１０に入射された励起光Ｌｉｎがコア部材１２を通ると（コア部材１２に衝突すると）コア部材１２内の希土類元素が励起されて出力レーザ光Ｌｏｕｔが発生し、コア部材１２内にはシングルモードの出力レーザ光Ｌｏｕｔが残る。この出力レーザ光Ｌｏｕｔは、小径（コア部材１２の径に依存する）であり、かつ広がり角が小さい（出力レーザ光Ｌｏｕｔの波長、コア部材１２及び第１クラッド部材１４の屈折率等に依存する）ため、ビーム品質が非常に高い（出力レーザ光Ｌｏｕｔのビーム品質は、出射光の半径と、出射光の広がり角の半角との積で表され、この積が小さい程ビーム品質が高い）。そして出力レーザ光Ｌｏｕｔは種々の用途に用いることが可能であり、高出力化が望まれている。
また、励起光Ｌｉｎは一般的には半導体レーザが用いられるが、半導体レーザは長軸方向と短軸方向に広がりながら進行し、長軸方向における広がり角の半角は約４０［°］（図１１（Ｄ）のθｆａ）、短軸方向における広がり角の半角は約３．５［°］（図１１（Ｅ）のθｓａ）である。この励起光Ｌｉｎを光ファイバに入射する場合、一般的にはコリメートレンズを用いて長軸方向に集光して長軸方向において平行光にし、短軸方向は広がり角が小さいため特に集光等を行わずに光ファイバに入射している。
また、一般的な半導体レーザアレイでは、短軸方向においては、各発光部３２の幅（図１１（Ｃ）中のＤｓｗ）は約０．２［ｍｍ］であり、短軸方向における隣り合う発光部３２の間隔（図１１（Ｃ）中のＤｓｄ）は約０．２［ｍｍ］であり、長軸方向における隣り合う発光部３２の間隔（図１１（Ｃ）中のＤｆｐ）は約２［ｍｍ］である。
また一般的な半導体レーザには、発光部３２を２次元的に配列したスタック型レーザダイオード（図１１（Ａ））や、発光部３２を短軸方向に一列に配置したアレイ型レーザダイオード（図１１（Ｂ））等が用いられる。
また、一般的な半導体レーザアレイでは、短軸方向においては、各発光部３２の幅（図１１（Ｃ）中のＤｓｗ）は約０．２［ｍｍ］であり、短軸方向における隣り合う発光部３２の間隔（図１１（Ｃ）中のＤｓｄ）は約０．２［ｍｍ］であり、長軸方向における隣り合う発光部３２の間隔（図１１（Ｃ）中のＤｆｐ）は約２［ｍｍ］である。
また一般的な半導体レーザには、発光部３２を２次元的に配列したスタック型レーザダイオード（図１１（Ａ））や、発光部３２を短軸方向に一列に配置したアレイ型レーザダイオード（図１１（Ｂ））等が用いられる。
なお、一般的な光ファイバ１０では、より高品質なレーザ光を得るためにコア部材１２の径は約２〜１２［μｍ］に設定されており、第１クラッド部材１４の径は約数１００〜数１０００［μｍ］に設定されている。
従って、図９（Ａ）の例に示す端面励起型ファイバレーザ発振装置では、励起光Ｌｉｎを入射する第１クラッド部材１４の端面の面積が小さいため、比較的大出力の出力レーザ光Ｌｏｕｔを発生させることは非常に困難である。また、第１クラッド部材１４の断面積に対するコア部材１２の断面積が非常に小さく、励起光Ｌｉｎがコア部材１２を通る確率もあまり高くなく、発振効率が高くない。
なお、励起光Ｌｉｎは比較的ビーム品質が劣るので、コア部材１２に衝突するように狙って入射することは非常に困難である。
従って、図９（Ａ）の例に示す端面励起型ファイバレーザ発振装置では、励起光Ｌｉｎを入射する第１クラッド部材１４の端面の面積が小さいため、比較的大出力の出力レーザ光Ｌｏｕｔを発生させることは非常に困難である。また、第１クラッド部材１４の断面積に対するコア部材１２の断面積が非常に小さく、励起光Ｌｉｎがコア部材１２を通る確率もあまり高くなく、発振効率が高くない。
なお、励起光Ｌｉｎは比較的ビーム品質が劣るので、コア部材１２に衝突するように狙って入射することは非常に困難である。
特許文献１に示す従来技術では、図９（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、コア部材１２を平面上に並べて配置し、更に上面にプリズム４ａ及び４ｂを配置して、当該プリズム４ａ及び４ｂを介して、より大きな面積から励起光Ｌｉｎを入射（光ファイバの端面からでなく側面から励起光を入射）するようにして、出力レーザ光Ｌｏｕｔを大出力化するレーザ光発生装置が提案されている。なお、特許文献１に示す従来技術では、入射された励起光Ｌｉｎを、クラッド部材１４とガラス平板１７との境界で反射させて、励起光Ｌｉｎをクラッド部材１４に閉じ込めるように、励起光Ｌｉｎの入射角、プリズム４ａの屈折率等を調整している。
また、特許文献２に示す従来技術では、図１０（Ａ）に示すように、第１クラッド部材１４における励起光Ｌｉｎの入射端面Ｔａ側の第１クラッド部材１４を円錐状に形成し、端面の面積を大きくしてより多くの励起光を入射するようにして、出力レーザ光Ｌｏｕｔを大出力化するレーザ光発生装置が提案されている。なお、特許文献２に示す従来技術では、励起光Ｌｉｎの出射手段にレーザダイオード１１０を用い、コリメートレンズ１２０にて励起光Ｌｉｎを平行光に変換している。
また、特許文献３に示す従来技術では、図１０（Ｂ）に示すように、コア部材１２を平面に渦巻き状に配置し、コア部材１２を略円柱状（円盤状）の第１クラッド部材１４内に収めている。そして第１クラッド部材１４の上下の底面に第２クラッド部材１６（低屈折率層）を形成している。更に、第１クラッド部材１４の側面には励起光Ｌｉｎを第１クラッド部材１４内に導入するレンズダクトＬＤを複数設けている。そして、渦巻き状のコア部材１２の一方の終端にはミラー４４が設けられ、他方の終端からは出力レーザ光Ｌｏｕｔが出力される。このように、レンズダクトＬＤからより多くの励起光Ｌｉｎを導入して、大出力の出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ることができる光ファイバレーザ装置が提案されている。
特開２００１−１５８３５号公報
特公平６−１４５６６号公報
特開２００１−１１９０８４号公報
一般的にファイバレーザ発振装置に用いる光ファイバ１０において、クラッド部材１４の直径は数１００〜数１０００［μｍ］である。
従来の端面励起型ファイバレーザ発振装置（図９（Ａ））の励起光Ｌｉｎに半導体レーザを用いた場合、比較的大きな出力の励起光をファイバ端面Ｔａに集光することは困難であり（半導体レーザは一般的にビーム品質が悪く集光性が比較的悪いため）、大出力の出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置の実現が困難である。
特許文献１に記載の従来技術（図９（Ｂ）及び（Ｃ））では、平面上に並べたコア部材１２をクラッド部材で覆った特殊な形状に形成した光ファイバが必要である。また、特殊な形状の光ファイバの側面に加工を施してプリズム４ａ及び４ｂを配置し、プリズム４ａ及び４ｂに所定の角度で平行光の励起光Ｌｉｎを入射しなければならない。励起光に半導体レーザを用いる場合、励起光を平行光に変換するコリメートレンズが必要である。このため、大出力の出力レーザ光を得ることができるが、ファイバレーザ発振装置の製作が困難であり、実現が困難である。
従来の端面励起型ファイバレーザ発振装置（図９（Ａ））の励起光Ｌｉｎに半導体レーザを用いた場合、比較的大きな出力の励起光をファイバ端面Ｔａに集光することは困難であり（半導体レーザは一般的にビーム品質が悪く集光性が比較的悪いため）、大出力の出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置の実現が困難である。
特許文献１に記載の従来技術（図９（Ｂ）及び（Ｃ））では、平面上に並べたコア部材１２をクラッド部材で覆った特殊な形状に形成した光ファイバが必要である。また、特殊な形状の光ファイバの側面に加工を施してプリズム４ａ及び４ｂを配置し、プリズム４ａ及び４ｂに所定の角度で平行光の励起光Ｌｉｎを入射しなければならない。励起光に半導体レーザを用いる場合、励起光を平行光に変換するコリメートレンズが必要である。このため、大出力の出力レーザ光を得ることができるが、ファイバレーザ発振装置の製作が困難であり、実現が困難である。
特許文献２に記載の従来技術（図１０（Ａ））では、励起光に半導体レーザを用いているが、励起光を平行光に変換するコリメートレンズが必要である。また、光ファイバ１０における励起光を入射する端面Ｔａ部分を円錐状に形成する必要があり、特殊な形状に形成した光ファイバが必要である。また、光ファイバにおける励起光の入射端面Ｔａ側を円錐状にする場合、円錐の中心角と長さ等に限界があり（励起光Ｌｉｎが反射する毎に光ファイバの長手軸方向となす角度が大きくなっていくため）、端面Ｔａの大きさに限界がある。このため、大出力の出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置の実現が困難である。
特許文献３に記載の従来技術（図１０（Ｂ））では、渦巻き状にコア部材を配置した光ファイバの円周の外側から円の中心に向けて励起光を入射する必要があるため、より大きな出力レーザ光を得るためにはより多くの励起光の光源を円周に沿って配置する必要がある。より多くの励起光源を配置するためには、より大きな円周を形成する必要があり、装置が大型化する可能性がある。また、渦巻き状にコア部材を配置した特殊な形状及び構成にした光ファイバが必要である。このため、大出力の出力レーザ光を得ることができるが、ファイバレーザ発振装置の製作が困難であり、実現が困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて比較的容易に実現することが可能であるとともに、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を提供することを課題とする。
特許文献３に記載の従来技術（図１０（Ｂ））では、渦巻き状にコア部材を配置した光ファイバの円周の外側から円の中心に向けて励起光を入射する必要があるため、より大きな出力レーザ光を得るためにはより多くの励起光の光源を円周に沿って配置する必要がある。より多くの励起光源を配置するためには、より大きな円周を形成する必要があり、装置が大型化する可能性がある。また、渦巻き状にコア部材を配置した特殊な形状及び構成にした光ファイバが必要である。このため、大出力の出力レーザ光を得ることができるが、ファイバレーザ発振装置の製作が困難であり、実現が困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて比較的容易に実現することが可能であるとともに、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのファイバレーザ発振装置である。
請求項１に記載のファイバレーザ発振装置では、レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って円柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置である。
円柱状の光ファイバは、径方向に対してレンズ効果を備えた焦点距離を有しており、光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ励起光出射手段と光ファイバの中心との距離が焦点距離となるように配置する。
そして励起光出射手段から出射された励起光を、光ファイバを通過させて長軸方向において平行光に変換して再度光ファイバに入射する構成を有する。
請求項１に記載のファイバレーザ発振装置では、レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って円柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置である。
円柱状の光ファイバは、径方向に対してレンズ効果を備えた焦点距離を有しており、光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ励起光出射手段と光ファイバの中心との距離が焦点距離となるように配置する。
そして励起光出射手段から出射された励起光を、光ファイバを通過させて長軸方向において平行光に変換して再度光ファイバに入射する構成を有する。
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのファイバレーザ発振装置である。
請求項２に記載のファイバレーザ発振装置は、請求項１に記載のファイバレーザ発振装置であって、一部が直線状に配置された光ファイバが、複数本平行に且つ同一平面上に配置されるように、１本の光ファイバを用いて配置する。
そして光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と直線状に配置した光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ前記平面上に、且つ光ファイバの側面に対して垂直な方向に、出射された励起光が複数本平行に配置された光ファイバに順次入射されるように配置する。
そして励起光出射手段から１番目に近い光ファイバの中心までの距離を光ファイバの焦点距離に設定し、ｎを自然数とした場合、励起光出射手段から２ｎ番目に近い光ファイバの中心と２ｎ＋１番目に近い光ファイバの中心との距離を光ファイバの焦点距離の２倍に設定する。
請求項２に記載のファイバレーザ発振装置は、請求項１に記載のファイバレーザ発振装置であって、一部が直線状に配置された光ファイバが、複数本平行に且つ同一平面上に配置されるように、１本の光ファイバを用いて配置する。
そして光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と直線状に配置した光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ前記平面上に、且つ光ファイバの側面に対して垂直な方向に、出射された励起光が複数本平行に配置された光ファイバに順次入射されるように配置する。
そして励起光出射手段から１番目に近い光ファイバの中心までの距離を光ファイバの焦点距離に設定し、ｎを自然数とした場合、励起光出射手段から２ｎ番目に近い光ファイバの中心と２ｎ＋１番目に近い光ファイバの中心との距離を光ファイバの焦点距離の２倍に設定する。
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりのファイバレーザ発振装置である。
請求項３に記載のファイバレーザ発振装置では、レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って円柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置である。
円柱状の光ファイバは、径方向に対してレンズ効果を備えた焦点距離を有しており、光ファイバの少なくとも一部を直線状に配置する。
そして光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と直線状に配置した光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ励起光出射手段と光ファイバの中心との距離が焦点距離となるように、且つ光ファイバの側面に対して垂直な方向に配置する。
また直線状に配置した光ファイバに対して励起光出射手段と反対側に、クラッド部材の屈折率以上の屈折率を有し、且つ励起光の長軸方向において光ファイバの径以下の厚さを有する導光部材を備える。そして導光部材は、励起光出射手段から出射されて光ファイバを通過してきた励起光を１回または複数回反射させて、励起光の進行方向を直線状に配置した光ファイバの長手軸方向に対して所定角度以下となるように変換して光ファイバに再度入射することが可能な反射面を有している。
請求項３に記載のファイバレーザ発振装置では、レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って円柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置である。
円柱状の光ファイバは、径方向に対してレンズ効果を備えた焦点距離を有しており、光ファイバの少なくとも一部を直線状に配置する。
そして光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と直線状に配置した光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ励起光出射手段と光ファイバの中心との距離が焦点距離となるように、且つ光ファイバの側面に対して垂直な方向に配置する。
また直線状に配置した光ファイバに対して励起光出射手段と反対側に、クラッド部材の屈折率以上の屈折率を有し、且つ励起光の長軸方向において光ファイバの径以下の厚さを有する導光部材を備える。そして導光部材は、励起光出射手段から出射されて光ファイバを通過してきた励起光を１回または複数回反射させて、励起光の進行方向を直線状に配置した光ファイバの長手軸方向に対して所定角度以下となるように変換して光ファイバに再度入射することが可能な反射面を有している。
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりのファイバレーザ発振装置である。
請求項４に記載のファイバレーザ発振装置は、レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を発光部から出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置であって、光ファイバの少なくとも一部を直線状に配置する。
そして光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と直線状に配置した光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ直線状に配置した光ファイバの長手軸方向と励起光の進行方向とが所定角度以下となるように配置する。
また励起光出射手段から光ファイバまでの間に、クラッド部材の屈折率以上の屈折率を有し、且つ励起光の長軸方向において光ファイバの径以下且つ発光部の長軸方向の長さ以上の厚さを有し、且つ励起光の短軸方向において発光部の短軸方向の長さ以上の幅を有する導光平板を備える。そして導光平板における励起光の長軸方向に対して垂直な面を、導光平板の屈折率よりも小さな屈折率を有する部材または励起光を全反射する部材で覆う。
請求項４に記載のファイバレーザ発振装置は、レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を発光部から出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置であって、光ファイバの少なくとも一部を直線状に配置する。
そして光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と直線状に配置した光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ直線状に配置した光ファイバの長手軸方向と励起光の進行方向とが所定角度以下となるように配置する。
また励起光出射手段から光ファイバまでの間に、クラッド部材の屈折率以上の屈折率を有し、且つ励起光の長軸方向において光ファイバの径以下且つ発光部の長軸方向の長さ以上の厚さを有し、且つ励起光の短軸方向において発光部の短軸方向の長さ以上の幅を有する導光平板を備える。そして導光平板における励起光の長軸方向に対して垂直な面を、導光平板の屈折率よりも小さな屈折率を有する部材または励起光を全反射する部材で覆う。
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりのファイバレーザ発振装置である。
請求項５に記載のファイバレーザ発振装置は、レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を発光部から出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置であって、励起光出射手段の発光部から出射される励起光を、励起光を全反射する部材にて少なくとも長軸方向に対して囲み、囲んだ空間内に光ファイバを配置する。
請求項５に記載のファイバレーザ発振装置は、レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を発光部から出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置であって、励起光出射手段の発光部から出射される励起光を、励起光を全反射する部材にて少なくとも長軸方向に対して囲み、囲んだ空間内に光ファイバを配置する。
請求項１に記載のファイバレーザ発振装置を用いれば、第１の実施の形態及び第２の実施の形態に示すように、円柱形状の光ファイバをシリンドリカルレンズに見立てて、集光用等のレンズを必要とすることなく、長軸方向において励起光を平行光に変換することができる。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
また、請求項２に記載のファイバレーザ発振装置によれば、第１の実施の形態に示すように、光ファイバを平行に並べて配置するだけで、励起光を効率的に光ファイバに入射してコア部材を励起することが可能である。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
また、請求項３に記載のファイバレーザ発振装置によれば、第２の実施の形態に示すように、導光部材を用いて、励起光を効率的に光ファイバに入射してコア部材を励起することが可能である。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
また、請求項４に記載のファイバレーザ発振装置によれば、第３の実施の形態に示すように、導光平板を用いて、励起光を効率的に光ファイバに入射してコア部材を励起することが可能である。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
また、請求項５に記載のファイバレーザ発振装置によれば、第４の実施の形態に示すように、励起光を全反射する部材を用いて、励起光を効率的に光ファイバに入射してコア部材を励起することが可能である。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
これにより、一般的な形状の光ファイバと一般的な励起光を用いて、より多くの励起光を入射することが可能であり、より高出力な出力レーザ光を得ることができるファイバレーザ発振装置を比較的容易に実現することが可能である。
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。以降の説明において、特に断りがない限り、励起光Ｌｉｎの進行方向をＺ軸方向、励起光Ｌｉｎの長軸方向をＸ軸方向、励起光Ｌｉｎの短軸方向をＹ軸方向とする。
●［第１の実施の形態（図１、図２）］
図１及び図２は、一般的な形状の光ファイバ１０（円柱形状の光ファイバ）、一般的な励起光出射手段３０（例えば半導体レーザであり、この場合、図１１（Ｂ）に示すアレイ型レーザダイオード）を用いて構成したファイバレーザ発振装置の例である。
本実施の形態では、円柱状の光ファイバ１０をシリンドリカルレンズに見立てて、当該光ファイバ１０そのものを利用してより多くの励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射している。
光ファイバ１０は、レーザ活性物質（Ｎｄ、Ｅｒ等の希土類元素）を含む柱状のコア部材１２を長手軸方向に含んでいる。また光ファイバ１０は、当該コア部材１２の屈折率よりも小さな屈折率を有する（第１）クラッド部材１４にてコア部材１２の周囲を覆って円柱状に形成されている。
●［第１の実施の形態（図１、図２）］
図１及び図２は、一般的な形状の光ファイバ１０（円柱形状の光ファイバ）、一般的な励起光出射手段３０（例えば半導体レーザであり、この場合、図１１（Ｂ）に示すアレイ型レーザダイオード）を用いて構成したファイバレーザ発振装置の例である。
本実施の形態では、円柱状の光ファイバ１０をシリンドリカルレンズに見立てて、当該光ファイバ１０そのものを利用してより多くの励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射している。
光ファイバ１０は、レーザ活性物質（Ｎｄ、Ｅｒ等の希土類元素）を含む柱状のコア部材１２を長手軸方向に含んでいる。また光ファイバ１０は、当該コア部材１２の屈折率よりも小さな屈折率を有する（第１）クラッド部材１４にてコア部材１２の周囲を覆って円柱状に形成されている。
本実施の形態で用いる励起光出射手段３０には、発光部３２が短軸方向（Ｙ軸方向）に１行のみ形成されたアレイ型レーザダイオード（図１１（Ｂ）参照）を用いており、各発光部３２から出射される励起光Ｌｉｎは、長軸方向と短軸方向に広がりながら進行する。
光ファイバ１０の一方の端面１０ａからは、出力レーザ光が出射される。また、光ファイバ１０の他方の端面にはファイバコネクタβを介してファイバブラッググレーティング（特定の波長の光（この場合、出力レーザ光Ｌｏｕｔ）を反射する回折格子であり、以下ＦＢＧαと記載する）を接続する。ＦＢＧαは、光ファイバ１０の他方の端面側に進む出力レーザ光Ｌｏｕｔを反射して、出力レーザ光Ｌｏｕｔの進行方向を、光ファイバ１０の一方の端面１０ａ側にする。
なお出力レーザ光を、光ファイバ１０の一方の端面１０ａ側と光ファイバ１０の他方の端面側との双方から取り出す場合、ファイバコネクタβ及びＦＢＧαを省略すればよい。なお、ＦＢＧα及びファイバコネクタβを、光ファイバ１０の他方の端に設けない場合では、光ファイバ１０の両端から出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ることができるが、本実施の形態を含む以降の実施の形態では、光ファイバ１０の他方の端にＦＢＧα及びファイバコネクタβを設けて出力レーザ光Ｌｏｕｔを反射させて、一方の端（１０ａ側）から出力レーザ光Ｌｏｕｔを取り出すことで、より強度の大きい出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ている。
なお、図２（Ａ）に示す断面図は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す平面２Ａによる断面図を示している。
光ファイバ１０の一方の端面１０ａからは、出力レーザ光が出射される。また、光ファイバ１０の他方の端面にはファイバコネクタβを介してファイバブラッググレーティング（特定の波長の光（この場合、出力レーザ光Ｌｏｕｔ）を反射する回折格子であり、以下ＦＢＧαと記載する）を接続する。ＦＢＧαは、光ファイバ１０の他方の端面側に進む出力レーザ光Ｌｏｕｔを反射して、出力レーザ光Ｌｏｕｔの進行方向を、光ファイバ１０の一方の端面１０ａ側にする。
なお出力レーザ光を、光ファイバ１０の一方の端面１０ａ側と光ファイバ１０の他方の端面側との双方から取り出す場合、ファイバコネクタβ及びＦＢＧαを省略すればよい。なお、ＦＢＧα及びファイバコネクタβを、光ファイバ１０の他方の端に設けない場合では、光ファイバ１０の両端から出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ることができるが、本実施の形態を含む以降の実施の形態では、光ファイバ１０の他方の端にＦＢＧα及びファイバコネクタβを設けて出力レーザ光Ｌｏｕｔを反射させて、一方の端（１０ａ側）から出力レーザ光Ｌｏｕｔを取り出すことで、より強度の大きい出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ている。
なお、図２（Ａ）に示す断面図は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す平面２Ａによる断面図を示している。
第１の実施の形態では、光ファイバ１０の一部が直線状となるように（図１（Ｂ）における直線配置部Ｌｓ）、１本の光ファイバ１０を螺旋状に周回させて（図１（Ａ）参照）、または平面上に折り返して（図２（Ｂ）参照）配置する。このとき、直線状に配置された直線配置部Ｌｓでは、光ファイバ１０が複数本平行に、且つ同一平面上に配置される。
そして、直線配置部Ｌｓに垂直な方向から、且つ励起光Ｌｉｎの長軸方向と光ファイバ１０の長手軸方向とが垂直となるように、且つ前記平面上（光ファイバ１０が複数本平行に配置された平面）に励起光出射手段３０を配置する。更に、直線配置部Ｌｓに複数本平行に配置された光ファイバ１０に、励起光Ｌｉｎが順次入射されるように配置する。
そして、直線配置部Ｌｓに垂直な方向から、且つ励起光Ｌｉｎの長軸方向と光ファイバ１０の長手軸方向とが垂直となるように、且つ前記平面上（光ファイバ１０が複数本平行に配置された平面）に励起光出射手段３０を配置する。更に、直線配置部Ｌｓに複数本平行に配置された光ファイバ１０に、励起光Ｌｉｎが順次入射されるように配置する。
そして、図２（Ａ）に示すように、励起光出射手段３０から１番目に近い光ファイバ１０の中心までの距離を、光ファイバ１０の焦点距離ｆに設定する。これにより、励起光出射手段３０から出射され、１番目の光ファイバ１０に入射されたがコア部材１２を励起せずに通り抜けた励起光Ｌｉｎは、１番目の光ファイバ１０を通過すると平行光（長軸方向において平行光）に変換される。
２ｎ−１番目（ｎは自然数）に励起光出射手段３０に近い光ファイバ１０の中心と２ｎ番目に励起光出射手段３０に近い光ファイバ１０の中心との間の距離Ｌｐ（１番目と２番目の間の距離、３番目と４番目の間の距離等）は、平行光に変換された励起光Ｌｉｎが伝播される距離であるため、任意の距離に設定すればよい。
２ｎ−１番目（ｎは自然数）に励起光出射手段３０に近い光ファイバ１０の中心と２ｎ番目に励起光出射手段３０に近い光ファイバ１０の中心との間の距離Ｌｐ（１番目と２番目の間の距離、３番目と４番目の間の距離等）は、平行光に変換された励起光Ｌｉｎが伝播される距離であるため、任意の距離に設定すればよい。
そして、２ｎ番目（ｎは自然数）に励起光出射手段３０に近い光ファイバ１０の中心と２ｎ＋１番目に励起光出射手段３０に近い光ファイバ１０の中心との間の距離（２番目と３番目、４番目と５番目等）を、光ファイバ１０の焦点距離ｆの２倍（ｆ＋ｆ）に設定する。これにより、２ｎ番目の光ファイバ１０に入射された平行光の励起光Ｌｉｎは当該２ｎ番目の光ファイバ１０を通過して焦点距離ｆの位置に集光された後、更に焦点距離ｆを進むと２ｎ＋１番目の光ファイバ１０を通過して平行光に変換される。２ｎ＋１番目の光ファイバ１０に入射される励起光Ｌｉｎの状態は、１番目の光ファイバ１０に入射される励起光Ｌｉｎと同様であり、２ｎ＋１番目の光ファイバ１０のコア部材１２を励起せずに通り抜けた励起光Ｌｉｎは、２ｎ＋１番目の光ファイバ１０を通過すると平行光（長軸方向において平行光）に変換される。以降、２ｎ番目の光ファイバ１０と２ｎ＋１番目の光ファイバ１０とで同様のことが繰り返されるので説明を省略する。
また、励起光Ｌｉｎは、光ファイバ１０とほぼ直交する方向に伝播する（励起光Ｌｉｎの短軸方向の広がり角は小さいため）。
また、励起光Ｌｉｎは、光ファイバ１０とほぼ直交する方向に伝播する（励起光Ｌｉｎの短軸方向の広がり角は小さいため）。
なお、各光ファイバ１０の位置（１番目の位置、２番目の位置等）は、位置決め用のＶ溝を設けた配置補助部材４０等を用いて容易に構成することが可能である。
以上に説明したように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０、一般的な励起光出射手段３０を用いて、１本の光ファイバ１０に次々と励起光Ｌｉｎを入射することが可能であり、より高出力の出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ることができる。
なお、本実施の形態では、励起光出射手段３０を４つ用いた例を示しているが、直線配置部Ｌｓの長さを調節すれば励起光出射手段３０の数を自由に調整することができ、所望する出力の調節が容易である（励起光出射手段３０の数を増やせば出力がより向上する）。
また、励起光Ｌｉｎが順次入射されるように平行に配置する光ファイバ１０の数も自由に調節することができ、効率の調整も容易である（平行に配置する本数を増やせば、励起に使用されない励起光Ｌｉｎを減少させるため効率がより向上する）。
以上に説明したように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０、一般的な励起光出射手段３０を用いて、１本の光ファイバ１０に次々と励起光Ｌｉｎを入射することが可能であり、より高出力の出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ることができる。
なお、本実施の形態では、励起光出射手段３０を４つ用いた例を示しているが、直線配置部Ｌｓの長さを調節すれば励起光出射手段３０の数を自由に調整することができ、所望する出力の調節が容易である（励起光出射手段３０の数を増やせば出力がより向上する）。
また、励起光Ｌｉｎが順次入射されるように平行に配置する光ファイバ１０の数も自由に調節することができ、効率の調整も容易である（平行に配置する本数を増やせば、励起に使用されない励起光Ｌｉｎを減少させるため効率がより向上する）。
また、図２（Ａ）に示した、各光ファイバ１０を通過する際の励起光Ｌｉｎの長軸方向（Ｘ軸方向）の幅が、コア部材１２の径とほぼ等しくすることが好ましい。コア部材１２の径の方が小さい場合は、コア部材１２を励起しない（通過しない）励起光Ｌｉｎが増加して効率が悪くなる。また、コア部材１２の方が大きい場合は、励起に使用されない励起光Ｌｉｎはなくなるが、太いコア部材１２では出力レーザ光Ｌｏｕｔのビーム品質が低下するため、より細いコア部材１２を用いた方がビーム品質をより向上させることができるためである。これには、コア部材１２の径、クラッド部材１４の径及び屈折率等（焦点距離を決める要素）を適切に設定すればよい。
また他の例としては、図２（Ｂ）に示すように１本の光ファイバ１０を、ＹＺ平面（励起光Ｌｉｎの短軸方向と進行方向とを含む面）においてＺ軸方向（励起光Ｌｉｎの進行方向）に複数本の光ファイバが平行となるように折り返して並べた状態の光ファイバを（各光ファイバ１０の間隔は、上記に説明した間隔に設定している）、更にＸ軸方向（長軸方向）に複数段形成する。そして励起光発光手段３０に発光部３２が２次元状に配置されたスタック型レーザダイオード（図１１（Ａ）参照）を用い、長軸方向と光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように配置し、光ファイバの各段の間隔をスタック型レーザダイオードの長軸方向における発光部の間隔と一致させる。すなわち、図２（Ｂ）に示す状態の励起光発光手段３０及び光ファイバ１０の直線配置部Ｌｓを、Ｘ軸方向に複数段積み重ねた状態にすることで、更に高出力な出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ることができる。
このように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０と、一般的な励起光出射手段３０とを用い、励起光Ｌｉｎを平行光に変換するコリメートレンズ等を用いずに、比較的簡単な構成にてより高出力なファイバレーザ発振装置を実現することができる。
このように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０と、一般的な励起光出射手段３０とを用い、励起光Ｌｉｎを平行光に変換するコリメートレンズ等を用いずに、比較的簡単な構成にてより高出力なファイバレーザ発振装置を実現することができる。
●［第２の実施の形態（図３、図４）］
図３及び図４は、一般的な形状の光ファイバ１０（円柱形状の光ファイバ）、一般的な励起光出射手段３０（例えば半導体レーザであり、この場合、図１１（Ｂ）に示すアレイ型レーザダイオード）を用いて構成したファイバレーザ発振装置の例である。
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、円柱状の光ファイバ１０をシリンドリカルレンズに見立てて、当該光ファイバ１０そのものを利用してより多くの励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射している。
第２の実施の形態において、光ファイバ１０、励起光出射手段３０、ＦＢＧα、ファイバコネクタβ等は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。第２の実施の形態では、光ファイバ１０を通過してきた励起光Ｌｉｎの進行方向を変換して光ファイバ１０に再度入射する導光部材５０を用いている点が第１の実施の形態とは異なる。なお、円柱状の光ファイバ１０をシリンドリカルレンズに見立てて当該光ファイバ１０そのものを利用してより多くの励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射している点は同様である。
図３及び図４は、一般的な形状の光ファイバ１０（円柱形状の光ファイバ）、一般的な励起光出射手段３０（例えば半導体レーザであり、この場合、図１１（Ｂ）に示すアレイ型レーザダイオード）を用いて構成したファイバレーザ発振装置の例である。
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、円柱状の光ファイバ１０をシリンドリカルレンズに見立てて、当該光ファイバ１０そのものを利用してより多くの励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射している。
第２の実施の形態において、光ファイバ１０、励起光出射手段３０、ＦＢＧα、ファイバコネクタβ等は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。第２の実施の形態では、光ファイバ１０を通過してきた励起光Ｌｉｎの進行方向を変換して光ファイバ１０に再度入射する導光部材５０を用いている点が第１の実施の形態とは異なる。なお、円柱状の光ファイバ１０をシリンドリカルレンズに見立てて当該光ファイバ１０そのものを利用してより多くの励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射している点は同様である。
第２の実施の形態では、図３（Ａ）に示すように光ファイバ１０の一部が直線状となるように（図３（Ａ）における直線配置部Ｌｓ）、１本の光ファイバ１０を配置する。
そして、直線配置部Ｌｓに垂直な方向から、且つ励起光Ｌｉｎの長軸方向と光ファイバ１０の長手軸方向とが垂直となるように、励起光出射手段３０を配置する。このとき、図４（Ｂ）に示すように励起光出射手段３０と光ファイバ１０の中心までの距離が光ファイバ１０の焦点距離ｆとなるように配置する。更に、光ファイバ１０の直線配置部Ｌｓに対して励起光出射手段３０の反対側に、励起光Ｌｉｎを通過及び反射等させる導光部材５０を備える。
導光部材５０は、光ファイバ１０を通過して長軸方向において平行光に変換された励起光Ｌｉｎを１回または複数回反射させて、励起光Ｌｉｎの進行方向を、光ファイバ１０の長手軸方向に対して所定角度以下となるように変換して光ファイバ１０の側面から入射することが可能な反射面Ｍ１（及びＭ２）を有するとともに、クラッド部材１４の屈折率以上の屈折率を有している。
また、図４（Ｂ）に示すように導光部材５０は略三角形の板状の部材であり、光ファイバ１０と接触する面は、光ファイバ１０が隙間無く接触できるように凹部が形成されている。導光部材５０の形状における各角度θ１及びθ２（図３（Ｂ）参照）については以下に説明する。
なお、図３（Ｂ）は図３（Ａ）における「３Ｂ」部分を拡大した図を示しており、図４（Ａ）は図３（Ｂ）における「４Ａ」部分を拡大した図を示している。
そして、直線配置部Ｌｓに垂直な方向から、且つ励起光Ｌｉｎの長軸方向と光ファイバ１０の長手軸方向とが垂直となるように、励起光出射手段３０を配置する。このとき、図４（Ｂ）に示すように励起光出射手段３０と光ファイバ１０の中心までの距離が光ファイバ１０の焦点距離ｆとなるように配置する。更に、光ファイバ１０の直線配置部Ｌｓに対して励起光出射手段３０の反対側に、励起光Ｌｉｎを通過及び反射等させる導光部材５０を備える。
導光部材５０は、光ファイバ１０を通過して長軸方向において平行光に変換された励起光Ｌｉｎを１回または複数回反射させて、励起光Ｌｉｎの進行方向を、光ファイバ１０の長手軸方向に対して所定角度以下となるように変換して光ファイバ１０の側面から入射することが可能な反射面Ｍ１（及びＭ２）を有するとともに、クラッド部材１４の屈折率以上の屈折率を有している。
また、図４（Ｂ）に示すように導光部材５０は略三角形の板状の部材であり、光ファイバ１０と接触する面は、光ファイバ１０が隙間無く接触できるように凹部が形成されている。導光部材５０の形状における各角度θ１及びθ２（図３（Ｂ）参照）については以下に説明する。
なお、図３（Ｂ）は図３（Ａ）における「３Ｂ」部分を拡大した図を示しており、図４（Ａ）は図３（Ｂ）における「４Ａ」部分を拡大した図を示している。
図４（Ｂ）に示すように、励起光出射手段３０から出射された励起光Ｌｉｎは、発光部３２から中心までの距離が焦点距離ｆに配置された光ファイバ１０により、当該光ファイバ１０を通過すると平行光（長軸方向において平行光）に変換される。そして平行光に変換された励起光Ｌｉｎは、導光部材５０内に入射される。
すると図３（Ｂ）に示すように、導光部材５０に入射された励起光Ｌｉｎは、角度θ２に設けられた導光部材５０の反射面Ｍ１にて反射され（導光部材５０の反射面Ｍ１に、励起光Ｌｉｎを全反射する反射膜等を形成しておくことが好ましい）、進行方向が光ファイバ１０の長手軸方向と平行な方向に変換される（この場合、θ２は約４５［°］に設定されている）。
すると図３（Ｂ）に示すように、導光部材５０に入射された励起光Ｌｉｎは、角度θ２に設けられた導光部材５０の反射面Ｍ１にて反射され（導光部材５０の反射面Ｍ１に、励起光Ｌｉｎを全反射する反射膜等を形成しておくことが好ましい）、進行方向が光ファイバ１０の長手軸方向と平行な方向に変換される（この場合、θ２は約４５［°］に設定されている）。
そして図４（Ａ）に示すように、長手軸方向と平行な方向に進行する励起光Ｌｉｎは、角度θ１に設けられた導光部材の反射面Ｍ２にて反射され（導光部材５０の反射面Ｍ２に、反射膜等を形成しておくことが好ましい）、光ファイバ１０の側面に対して入射角θｉｎとなる進行方向に変換される。
なお、θ１の角度は、以下に説明する入射角θｉｎと出射角θｏｕｔ、屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３に基づいて適切な値が選定される。
また、長軸方向における導光部材５０の厚さｔ５０は、励起光Ｌｉｎを再度光ファイバ１０に入射する際、入射されずに反射してしまう励起光Ｌｉｎを抑制するために（図４（Ｂ）において、光ファイバ１０の外周面に対して入射角が大きな角度になると入射されずに反射してしまう可能性があるため）、光ファイバ１０の径ｄ１０より小さいことが好ましい。
なお、θ１の角度は、以下に説明する入射角θｉｎと出射角θｏｕｔ、屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３に基づいて適切な値が選定される。
また、長軸方向における導光部材５０の厚さｔ５０は、励起光Ｌｉｎを再度光ファイバ１０に入射する際、入射されずに反射してしまう励起光Ｌｉｎを抑制するために（図４（Ｂ）において、光ファイバ１０の外周面に対して入射角が大きな角度になると入射されずに反射してしまう可能性があるため）、光ファイバ１０の径ｄ１０より小さいことが好ましい。
ここで、コア部材１２の屈折率をｎ１、クラッド部材１４の屈折率をｎ２、導光部材５０の屈折率をｎ３とすると、ｎ１（コア部材１２の屈折率）＞ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）、ｎ３（導光部材５０の屈折率）≧ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）に設定する。
本実施の形態ではｎ３（導光部材５０の屈折率）＞ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）に設定しており、図４（Ａ）において、θｉｎ（励起光Ｌｉｎの入射角）＜θｏｕｔ（励起光Ｌｉｎの出射角）になり、光ファイバ１０内で励起光Ｌｉｎの進行方向と、光ファイバ１０の長手軸方向とのなす角度がより小さくなり、励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０内により閉じ込め易くしている。
本実施の形態では、励起光出射手段３０を２つ用いた例を示しているが、直線配置部Ｌｓの長さを調節すれば励起光出射手段３０の数を自由に調整することができ、所望する出力の調節が容易である（励起光出射手段３０の数を増やせば出力がより向上する）。
また、隣り合う直線配置部Ｌｓの間隔Ｄ２は、入射された励起光Ｌｉｎがコア部材１２を励起して吸収されるために必要な距離よりも大きくすることが好ましい。
本実施の形態ではｎ３（導光部材５０の屈折率）＞ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）に設定しており、図４（Ａ）において、θｉｎ（励起光Ｌｉｎの入射角）＜θｏｕｔ（励起光Ｌｉｎの出射角）になり、光ファイバ１０内で励起光Ｌｉｎの進行方向と、光ファイバ１０の長手軸方向とのなす角度がより小さくなり、励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０内により閉じ込め易くしている。
本実施の形態では、励起光出射手段３０を２つ用いた例を示しているが、直線配置部Ｌｓの長さを調節すれば励起光出射手段３０の数を自由に調整することができ、所望する出力の調節が容易である（励起光出射手段３０の数を増やせば出力がより向上する）。
また、隣り合う直線配置部Ｌｓの間隔Ｄ２は、入射された励起光Ｌｉｎがコア部材１２を励起して吸収されるために必要な距離よりも大きくすることが好ましい。
また他の例としては、図４（Ｃ）に示すように導光部材５０の角度θ２を変更し、導光部材５０の角度θ２を図３（Ｂ）における角度θ２よりも小さく、且つ適切な値に設定することで、導光部材５０の反射面Ｍ１にて全反射させた励起光Ｌｉｎを、反射面Ｍ２に反射させることなく光ファイバ１０に入射させることも可能である。この場合、光ファイバ１０に対する励起光Ｌｉｎの入射角θｉｎ、及び出射角θｏｕｔは、図４（Ａ）に示す入射角θｉｎ、及び出射角θｏｕｔと同様であるので説明を省略する。
なお、本実施の形態では、励起光出射手段３０から出射されて光ファイバ１０を通過した励起光Ｌｉｎを長軸方向において平行光に変換したが、長軸方向において集光するように、励起光出射手段３０と光ファイバ１０の中心との距離を、焦点距離ｆよりもある程度大きくしてもよい。
なお、本実施の形態では、励起光出射手段３０から出射されて光ファイバ１０を通過した励起光Ｌｉｎを長軸方向において平行光に変換したが、長軸方向において集光するように、励起光出射手段３０と光ファイバ１０の中心との距離を、焦点距離ｆよりもある程度大きくしてもよい。
また、本実施の形態では、導光部材５０における光ファイバ１０の長手軸方向の長さをより短くするために、導光部材５０を２つに分離している。この長さが適切でないと、導光部材５０から光ファイバ１０に入射された励起光Ｌｉｎが、再度導光部材５０に入射されて反射面Ｍ２にて反射され、より小さな入射角θｉｎにて光ファイバ１０の側面に入射される。これを抑制するために、導光部材５０を２つに分離して、導光部材５０における光ファイバ１０の長手軸方向の長さをより短くしている。
なお、光ファイバ１０と導光部材５０との接触面（境界面）に、屈折率ｎ５に設定した光硬化樹脂やガラス前駆体（ｎ３（導光部材５０の屈折率）≧ｎ５≧ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）の関係に設定）を用いてもよい。
このように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０と、一般的な励起光出射手段３０とを用い、励起光Ｌｉｎを平行光に変換するコリメートレンズ等を用いずに、比較的簡単な構成にてより高出力なファイバレーザ発振装置を実現することができる。
なお、光ファイバ１０と導光部材５０との接触面（境界面）に、屈折率ｎ５に設定した光硬化樹脂やガラス前駆体（ｎ３（導光部材５０の屈折率）≧ｎ５≧ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）の関係に設定）を用いてもよい。
このように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０と、一般的な励起光出射手段３０とを用い、励起光Ｌｉｎを平行光に変換するコリメートレンズ等を用いずに、比較的簡単な構成にてより高出力なファイバレーザ発振装置を実現することができる。
●［第３の実施の形態（図５、図６）］
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、一般的な形状の光ファイバ１０（柱状の光ファイバ（円柱、四角柱等））、一般的な励起光出射手段３０（例えば半導体レーザであり、この場合、図１１（Ｂ）に示すアレイ型レーザダイオード）を用いて構成したファイバレーザ発振装置の例である。
本実施の形態では、光ファイバ１０をシリンドリカルレンズには見立てずに、光ファイバ１０の側面に接触させた導光平板６２を介して励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射する。従って、光ファイバ１０は円柱形状でなくてもよく、例えば矩形であってもよい。
また、本実施の形態において、ＦＢＧα、ファイバコネクタβは第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。なお、本実施の形態では、光ファイバ１０は円柱形状でなくてもよいが、円柱形状の光ファイバ１０を用いた例を説明する。
また、図５（Ｃ）は図５（Ａ）におけるＣＣ断面を示しており、図５（Ｂ）は図５（Ａ）における励起光出射手段３０、導光部材６０及び光ファイバ１０の接続部における斜視図を示している。
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、一般的な形状の光ファイバ１０（柱状の光ファイバ（円柱、四角柱等））、一般的な励起光出射手段３０（例えば半導体レーザであり、この場合、図１１（Ｂ）に示すアレイ型レーザダイオード）を用いて構成したファイバレーザ発振装置の例である。
本実施の形態では、光ファイバ１０をシリンドリカルレンズには見立てずに、光ファイバ１０の側面に接触させた導光平板６２を介して励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射する。従って、光ファイバ１０は円柱形状でなくてもよく、例えば矩形であってもよい。
また、本実施の形態において、ＦＢＧα、ファイバコネクタβは第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。なお、本実施の形態では、光ファイバ１０は円柱形状でなくてもよいが、円柱形状の光ファイバ１０を用いた例を説明する。
また、図５（Ｃ）は図５（Ａ）におけるＣＣ断面を示しており、図５（Ｂ）は図５（Ａ）における励起光出射手段３０、導光部材６０及び光ファイバ１０の接続部における斜視図を示している。
第３の実施の形態では、図５（Ａ）に示すように、光ファイバ１０の一部が直線状となるように（図５（Ａ）における直線配置部Ｌｓ）、１本の光ファイバ１０を配置する。
そして、励起光Ｌｉｎの長軸方向（Ｘ軸方向）と直線配置部Ｌｓにおける光ファイバ１０の長手軸方向とが垂直となるように（励起光Ｌｉｎの短軸方向と直線配置部Ｌｓの長手軸方向とが同一平面に存在するように）、且つ直線配置部Ｌｓにおける光ファイバ１０の長手軸方向と励起光Ｌｉｎの進行方向とが所定角度θ４以下となるように、励起光出射手段３０を配置する。
そして、図５（Ｃ）に示すように、発光部３２から光ファイバ１０までの間に、励起光出射手段３０の発光部３２から光ファイバ１０まで励起光Ｌｉｎを導くとともに、クラッド部材１４の屈折率以上の屈折率を有し、励起光Ｌｉｎの短軸方向において発光部３２の短軸方向の長さ以上の幅Ｗ６２を有し、励起光Ｌｉｎの長軸方向において光ファイバ１０の径ｄ１０（例えば約１２５［μｍ］）以下であり且つ発光部３２の長軸方向長さ以上（例えば約１［μｍ］）の厚さｔ６２を有する導光平板６２を配置する。
そして、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、励起光Ｌｉｎの長軸方向（Ｘ軸方向）に対して垂直となる導光平板６２の面を、導光平板６２の屈折率よりも小さな屈折率を有する部材または励起光Ｌｉｎを全反射する部材（封入部材６４）にて覆う。この封入部材６４にて、導光平板６２に入射された励起光Ｌｉｎを、長軸方向において導光平板６２内に閉じ込めている。
そして、励起光Ｌｉｎの長軸方向（Ｘ軸方向）と直線配置部Ｌｓにおける光ファイバ１０の長手軸方向とが垂直となるように（励起光Ｌｉｎの短軸方向と直線配置部Ｌｓの長手軸方向とが同一平面に存在するように）、且つ直線配置部Ｌｓにおける光ファイバ１０の長手軸方向と励起光Ｌｉｎの進行方向とが所定角度θ４以下となるように、励起光出射手段３０を配置する。
そして、図５（Ｃ）に示すように、発光部３２から光ファイバ１０までの間に、励起光出射手段３０の発光部３２から光ファイバ１０まで励起光Ｌｉｎを導くとともに、クラッド部材１４の屈折率以上の屈折率を有し、励起光Ｌｉｎの短軸方向において発光部３２の短軸方向の長さ以上の幅Ｗ６２を有し、励起光Ｌｉｎの長軸方向において光ファイバ１０の径ｄ１０（例えば約１２５［μｍ］）以下であり且つ発光部３２の長軸方向長さ以上（例えば約１［μｍ］）の厚さｔ６２を有する導光平板６２を配置する。
そして、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、励起光Ｌｉｎの長軸方向（Ｘ軸方向）に対して垂直となる導光平板６２の面を、導光平板６２の屈折率よりも小さな屈折率を有する部材または励起光Ｌｉｎを全反射する部材（封入部材６４）にて覆う。この封入部材６４にて、導光平板６２に入射された励起光Ｌｉｎを、長軸方向において導光平板６２内に閉じ込めている。
所定角度θ４は、光ファイバ１０の側面から入射された励起光Ｌｉｎが、光ファイバ１０内に閉じ込められる角度（光ファイバ１０内を全反射しながら伝播可能な角度）となるように設定する。なお、所定角度θ４は、クラッド部材１４の屈折率、及び導光平板６２の屈折率等により決定される。
また、コア部材の屈折率をｎ１、クラッド部材１４の屈折率をｎ２、導光平板６２の屈折率をｎ３、封入部材６４の屈折率をｎ４（全反射部材でない場合）とすると、ｎ３（導光平板６２の屈折率）＞ｎ４（封入部材６４の屈折率）、ｎ３（導光平板６２の屈折率）≧ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）、ｎ１（コア部材の屈折率）＞ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）に設定する。
また、コア部材の屈折率をｎ１、クラッド部材１４の屈折率をｎ２、導光平板６２の屈折率をｎ３、封入部材６４の屈折率をｎ４（全反射部材でない場合）とすると、ｎ３（導光平板６２の屈折率）＞ｎ４（封入部材６４の屈折率）、ｎ３（導光平板６２の屈折率）≧ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）、ｎ１（コア部材の屈折率）＞ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）に設定する。
本実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、ｎ３（導光平板６２の屈折率）＞ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）に設定しており、光ファイバ１０内で励起光Ｌｉｎの進行方向と、光ファイバ１０の長手軸方向とのなす角度がより小さくなり、励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０内により閉じ込め易くしている。
本実施の形態では、励起光出射手段３０を２つ用いた例を示しているが、直線配置部Ｌｓの長さを調節すれば励起光出射手段３０の数を自由に調整することができ、所望する出力の調節が容易である（励起光出射手段３０の数を増やせば出力がより向上する）。
また、隣り合う直線配置部Ｌｓの間隔Ｄ５は、入射された励起光Ｌｉｎがコア部材１２を励起して吸収されるために必要な距離よりも大きくすることが好ましい。
本実施の形態では、励起光出射手段３０を２つ用いた例を示しているが、直線配置部Ｌｓの長さを調節すれば励起光出射手段３０の数を自由に調整することができ、所望する出力の調節が容易である（励起光出射手段３０の数を増やせば出力がより向上する）。
また、隣り合う直線配置部Ｌｓの間隔Ｄ５は、入射された励起光Ｌｉｎがコア部材１２を励起して吸収されるために必要な距離よりも大きくすることが好ましい。
また他の例としては、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、励起光出射手段３０に発光部３２が２次元状に配置されたスタック型レーザダイオードを用い、光ファイバ１０及び導光部材６０（導光平板６２を封入部材６４で挟んだ部材）をスタック型レーザダイオードの長軸方向（Ｘ軸方向）の間隔に合わせて構成すると、１本の光ファイバ１０に、より多くの励起光Ｌｉｎを入射することが可能になり、より高出力の出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ることができる。なお、図６（Ｃ）に示す断面図は、図６（Ｂ）におけるＣＣ断面を示している。
また、図６（Ａ）及び（Ｂ）の例に示す構成では、光ファイバ１０を螺旋状に巻き、励起光出射手段３０及び導光部材６０を４組配置し、更に多くの励起光Ｌｉｎを入射することができる。
なお、光ファイバ１０と導光平板６２との接触面（境界面）に、屈折率ｎ５に設定した光硬化樹脂やガラス前駆体（ｎ３（導光平板６２の屈折率）≧ｎ５≧ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）の関係に設定）を用いてもよい。
このように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０と、一般的な励起光出射手段３０とを用い、励起光Ｌｉｎを平行光に変換するコリメートレンズ等を用いずに、比較的簡単な構成にてより高出力なファイバレーザ発振装置を実現することができる。
また、図６（Ａ）及び（Ｂ）の例に示す構成では、光ファイバ１０を螺旋状に巻き、励起光出射手段３０及び導光部材６０を４組配置し、更に多くの励起光Ｌｉｎを入射することができる。
なお、光ファイバ１０と導光平板６２との接触面（境界面）に、屈折率ｎ５に設定した光硬化樹脂やガラス前駆体（ｎ３（導光平板６２の屈折率）≧ｎ５≧ｎ２（クラッド部材１４の屈折率）の関係に設定）を用いてもよい。
このように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０と、一般的な励起光出射手段３０とを用い、励起光Ｌｉｎを平行光に変換するコリメートレンズ等を用いずに、比較的簡単な構成にてより高出力なファイバレーザ発振装置を実現することができる。
●［第４の実施の形態（図８、図９）］
図７（Ａ）及び（Ｂ）は、一般的な形状の光ファイバ１０（柱状の光ファイバ（円柱、四角柱等））、一般的な励起光出射手段３０（例えば半導体レーザであり、この場合、図１１（Ｂ）に示すアレイ型レーザダイオード）を用いて構成したファイバレーザ発振装置の例である。
本実施の形態では、光ファイバ１０をシリンドリカルレンズには見立てずに、光ファイバ１０を、励起光Ｌｉｎが全反射等しながら伝播している空間内に配置する。従って、光ファイバ１０は円柱形状でなくてもよく、例えば矩形であってもよい。以下、第３の実施の形態との相違点について説明する。
また、本実施の形態において、ＦＢＧα、ファイバコネクタβは第３の実施の形態と同様であるので説明を省略する。本実施の形態では、光ファイバ１０は円柱形状でなくてもよいが、円柱形状の光ファイバ１０を用いた例を説明する。
なお、図７（Ｂ）に示す断面図は、図７（Ａ）に示す平面７Ｂによる断面図を示している。
図７（Ａ）及び（Ｂ）は、一般的な形状の光ファイバ１０（柱状の光ファイバ（円柱、四角柱等））、一般的な励起光出射手段３０（例えば半導体レーザであり、この場合、図１１（Ｂ）に示すアレイ型レーザダイオード）を用いて構成したファイバレーザ発振装置の例である。
本実施の形態では、光ファイバ１０をシリンドリカルレンズには見立てずに、光ファイバ１０を、励起光Ｌｉｎが全反射等しながら伝播している空間内に配置する。従って、光ファイバ１０は円柱形状でなくてもよく、例えば矩形であってもよい。以下、第３の実施の形態との相違点について説明する。
また、本実施の形態において、ＦＢＧα、ファイバコネクタβは第３の実施の形態と同様であるので説明を省略する。本実施の形態では、光ファイバ１０は円柱形状でなくてもよいが、円柱形状の光ファイバ１０を用いた例を説明する。
なお、図７（Ｂ）に示す断面図は、図７（Ａ）に示す平面７Ｂによる断面図を示している。
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、励起光出射手段３０の発光部３２を、励起光Ｌｉｎを全反射する全反射部材７０にて、少なくとも励起光Ｌｉｎの長軸方向（Ｘ軸方向）に対して囲む（挟み込む）。全反射部材７０の間隔Ｄ７は、当該間隔内の空間に光ファイバ１０を配置可能な間隔であればよい。また空間Ｋ内では励起光Ｌｉｎが全反射等しながら伝播しており、光ファイバ１０はどのような形状、及びどのような方向に配置されていてもよい。例えば長軸方向に重なるように螺旋状に形成されていてもよい。
また、全反射部材７０にて囲まれた空間Ｋにおける励起光出射手段３０と反対側の面には、光ファイバ１０のコア部材１２を励起することなく通過してきた励起光Ｌｉｎを、再度光ファイバ１０に入射するために、全反射部材で形成した全反射壁７２を配置しておくことが好ましい。
なお、励起光Ｌｉｎの進行方向（Ｚ軸方向）における全反射部材７０の長さＤ８は、発光部３２から出射された励起光Ｌｉｎが、全反射壁７２に到達して発光部３２まで戻るまでに（発光部３２と全反射壁７２との間を往復するまでに）、空間Ｋ内に配置した光ファイバ１０のコア部材１２を励起して吸収される長さに設定すると、ファイバレーザ発振装置をより小型化することができる。
また、全反射部材７０にて囲まれた空間Ｋにおける励起光出射手段３０と反対側の面には、光ファイバ１０のコア部材１２を励起することなく通過してきた励起光Ｌｉｎを、再度光ファイバ１０に入射するために、全反射部材で形成した全反射壁７２を配置しておくことが好ましい。
なお、励起光Ｌｉｎの進行方向（Ｚ軸方向）における全反射部材７０の長さＤ８は、発光部３２から出射された励起光Ｌｉｎが、全反射壁７２に到達して発光部３２まで戻るまでに（発光部３２と全反射壁７２との間を往復するまでに）、空間Ｋ内に配置した光ファイバ１０のコア部材１２を励起して吸収される長さに設定すると、ファイバレーザ発振装置をより小型化することができる。
また他の例としては、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、励起光出射手段３０に発光部３２が２次元状に配置されたスタック型レーザダイオードを複数個用いて、円盤状に形成した全反射部材７０の中心から円周方向に励起光Ｌｉｎを放射状に出射するように、且つ円盤状の全反射部材７０の盤面と垂直な方向が励起光Ｌｉｎの長軸方向と一致するように、複数のスタック型レーザダイオードを配置する（図８（Ａ）に示す例では６個のスタック型レーザダイオードを配置している）。また、図７と同様に全反射壁７２も配置する。
図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す実施の形態では、励起光の進行方向は複数あるが、励起光出射手段３０の進行方向をＺ軸方向としている。
なお、図８（Ｂ）に示す断面図は図８（Ａ）におけるＢＢ断面を示しており、図８（Ｃ）に示す断面図は図８（Ｂ）に示す断面図における７Ｃ部の拡大図を示している。
図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す実施の形態では、励起光の進行方向は複数あるが、励起光出射手段３０の進行方向をＺ軸方向としている。
なお、図８（Ｂ）に示す断面図は図８（Ａ）におけるＢＢ断面を示しており、図８（Ｃ）に示す断面図は図８（Ｂ）に示す断面図における７Ｃ部の拡大図を示している。
そして図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、複数枚の全反射部材７０を励起光Ｌｉｎの長軸方向（Ｘ軸方向）に重ね、全反射部材７０と全反射部材７０とで形成される空間Ｋに光ファイバ１０が整然と配列されるように、各空間Ｋ内で光ファイバ１０を同心円上に複数回周回させて配置する。また、図８（Ｃ）に示すように、各空間Ｋに励起光出射手段３０の発光部３２（短軸方向（Ｙ軸方向）のグループ毎の発光部）が位置するように、全反射部材７０の間隔Ｄ７を設定する。なお、励起光Ｌｉｎの進行方向における全反射部材７０の長さＤ８の設定は、既に説明しているので説明を省略する。
図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す構成のファイバレーザ発振装置は、より多くの励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射することが可能であり、より高出力の出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ることが可能であるとともに、ファイバレーザ発振装置のサイズをより小さくすることができる。
図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す構成のファイバレーザ発振装置は、より多くの励起光Ｌｉｎを光ファイバ１０に入射することが可能であり、より高出力の出力レーザ光Ｌｏｕｔを得ることが可能であるとともに、ファイバレーザ発振装置のサイズをより小さくすることができる。
更に他の例としては、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すファイバレーザ発振装置を長軸方向（Ｘ軸方向）に複数段重ねた構成とする。この場合、励起光出射手段３０にはスタック型レーザダイオードを用い、図８（Ｃ）と同様に全反射部材７０と全反射部材７０とで形成される各空間Ｋに、発光部３２（短軸方向（Ｙ軸方向）のグループ毎の発光部）が位置するように構成する。
なお、光ファイバ１０は、全反射部材７０と全反射部材７０とで形成される空間Ｋ毎に異なる光ファイバ１０を用いてもよいし、１本の光ファイバ１０を全反射部材７０と全反射部材７０とで形成される全ての空間Ｋに配置するようにしてもよい。
また、全反射部材７０にはミラーを用いてもよい。また、空間Ｋをクラッド部材１４の屈折率と同等の屈折率の液体または樹脂等で充填し、クラッド部材１４の屈折率以下の屈折率を有して励起光Ｌｉｎを長軸方向に閉じ込めることが可能な部材を、全反射部材７０の代わりに用いてもよい。
このように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０と、一般的な励起光出射手段３０とを用い、励起光Ｌｉｎを平行光に変換するコリメートレンズ等を用いずに、比較的簡単な構成にてより高出力なファイバレーザ発振装置を実現することができる。
また、全反射部材７０にはミラーを用いてもよい。また、空間Ｋをクラッド部材１４の屈折率と同等の屈折率の液体または樹脂等で充填し、クラッド部材１４の屈折率以下の屈折率を有して励起光Ｌｉｎを長軸方向に閉じ込めることが可能な部材を、全反射部材７０の代わりに用いてもよい。
このように、本実施の形態では、一般的な光ファイバ１０と、一般的な励起光出射手段３０とを用い、励起光Ｌｉｎを平行光に変換するコリメートレンズ等を用いずに、比較的簡単な構成にてより高出力なファイバレーザ発振装置を実現することができる。
本発明のファイバレーザ発振装置は、本実施の形態で説明した形状、構成、構造、光ファイバ１０の配置方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施の形態の説明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。
本実施の形態では、励起光Ｌｉｎに半導体レーザを用いたが、励起光には種々のものを用いることができる。
また、光ファイバ１０の側面において、励起光Ｌｉｎが入射される部分に減反射コーティングを施すことにより、効率をより向上させることができる。
また、ＦＢＧα及びファイバコネクタβの代わりに、出力レーザ光Ｌｏｕｔを全反射するミラーを設けるようにしてもよい。
本実施の形態の説明に用いた光ファイバ１０は、コア部材１２と（第１）クラッド部材１４とで形成されたものを用いたが、コア部材１２と第１クラッド部材１４と第２クラッド部材１６とで形成された光ファイバを用いてもよい。
本実施の形態の説明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。
本実施の形態では、励起光Ｌｉｎに半導体レーザを用いたが、励起光には種々のものを用いることができる。
また、光ファイバ１０の側面において、励起光Ｌｉｎが入射される部分に減反射コーティングを施すことにより、効率をより向上させることができる。
また、ＦＢＧα及びファイバコネクタβの代わりに、出力レーザ光Ｌｏｕｔを全反射するミラーを設けるようにしてもよい。
本実施の形態の説明に用いた光ファイバ１０は、コア部材１２と（第１）クラッド部材１４とで形成されたものを用いたが、コア部材１２と第１クラッド部材１４と第２クラッド部材１６とで形成された光ファイバを用いてもよい。
本発明のファイバレーザ発振装置は、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。
１０ 光ファイバ
１２ コア部材
１４ クラッド部材
３０、３０ａ〜３０ｅ 励起光出射手段
３２ 発光部
５０、６０ 導光部材
６２ 導光平板
６４ 封入部材
７０ 全反射部材
７２ 全反射壁
ｆ 焦点距離
Ｌｓ 直線配置部
Ｋ 空間
α ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）
β ファイバコネクタ
１２ コア部材
１４ クラッド部材
３０、３０ａ〜３０ｅ 励起光出射手段
３２ 発光部
５０、６０ 導光部材
６２ 導光平板
６４ 封入部材
７０ 全反射部材
７２ 全反射壁
ｆ 焦点距離
Ｌｓ 直線配置部
Ｋ 空間
α ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）
β ファイバコネクタ
Claims (5)
- レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って円柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置であって、
円柱状の光ファイバは、径方向に対してレンズ効果を備えた焦点距離を有しており、
光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ励起光出射手段と光ファイバの中心との距離が焦点距離となるように配置し、
励起光出射手段から出射された励起光を、光ファイバを通過させて長軸方向において平行光に変換して再度光ファイバに入射する構成を有する、
ことを特徴とするファイバレーザ発振装置。 - 請求項１に記載のファイバレーザ発振装置であって、
一部が直線状に配置された光ファイバが、複数本平行に且つ同一平面上に配置されるように、１本の光ファイバを用いて配置し、
光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と直線状に配置した光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ前記平面上に、且つ光ファイバの側面に対して垂直な方向に、出射された励起光が複数本平行に配置された光ファイバに順次入射されるように配置し、
励起光出射手段から１番目に近い光ファイバの中心までの距離を光ファイバの焦点距離に設定し、ｎを自然数とした場合、励起光出射手段から２ｎ番目に近い光ファイバの中心と２ｎ＋１番目に近い光ファイバの中心との距離を光ファイバの焦点距離の２倍に設定する、
ことを特徴とするファイバレーザ発振装置。 - レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って円柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置であって、
円柱状の光ファイバは、径方向に対してレンズ効果を備えた焦点距離を有しており、
光ファイバの少なくとも一部を直線状に配置し、
光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と直線状に配置した光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ励起光出射手段と光ファイバの中心との距離が焦点距離となるように、且つ光ファイバの側面に対して垂直な方向に配置し、
直線状に配置した光ファイバに対して励起光出射手段と反対側に、クラッド部材の屈折率以上の屈折率を有し、且つ励起光の長軸方向において光ファイバの径以下の厚さを有する導光部材を備え、
導光部材は、励起光出射手段から出射されて光ファイバを通過してきた励起光を１回または複数回反射させて、励起光の進行方向を直線状に配置した光ファイバの長手軸方向に対して所定角度以下となるように変換して光ファイバに再度入射することが可能な反射面を有している、
ことを特徴とするファイバレーザ発振装置。 - レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を発光部から出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置であって、
光ファイバの少なくとも一部を直線状に配置し、
光ファイバに対する励起光出射手段の配置位置を、励起光の長軸方向と直線状に配置した光ファイバの長手軸方向とが垂直となるように、且つ直線状に配置した光ファイバの長手軸方向と励起光の進行方向とが所定角度以下となるように配置し、
励起光出射手段から光ファイバまでの間に、クラッド部材の屈折率以上の屈折率を有し、且つ励起光の長軸方向において光ファイバの径以下且つ発光部の長軸方向の長さ以上の厚さを有し、且つ励起光の短軸方向において発光部の短軸方向の長さ以上の幅を有する導光平板を備え、
導光平板における励起光の長軸方向に対して垂直な面を、導光平板の屈折率よりも小さな屈折率を有する部材または励起光を全反射する部材で覆う、
ことを特徴とするファイバレーザ発振装置。 - レーザ活性物質を含む柱状のコア部材を長手軸方向に含み、コア部材よりも小さな屈折率を有するクラッド部材にてコア部材の周囲を覆って柱状に形成された光ファイバと、短軸方向と長軸方向とに広がりながら進行する励起光を発光部から出射する励起光出射手段とを備えたファイバレーザ発振装置であって、
励起光出射手段の発光部から出射される励起光を、励起光を全反射する部材にて少なくとも長軸方向に対して囲み、囲んだ空間内に光ファイバを配置する、
ことを特徴とするファイバレーザ発振装置。
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| JP4144566B2 (ja) | 2008-09-03 |
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