JP2010262993A - Fiber laser, and optical combiner and optical fiber used therefor - Google Patents

Fiber laser, and optical combiner and optical fiber used therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress breakage of an excitation light source due to return light of a fiber laser. <P>SOLUTION: The fiber laser is constituted such that excitation lights from a plurality of excitation light sources are incident on an incident end surface 34 of an optical fiber 30 through a projection end surface 22a of an optical combiner 20, and laser light is propagated in a core 31a of the optical fiber 30 toward the incident end surface 34. At least on one of the projection end surface 22a of the optical combiner 20 and the incidence end surface 34 of the optical fiber 30, a concave portion 35 is formed so as to correspond to the core 31a of the optical fiber 30. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ファイバレーザ、並びにそれに用いられる光コンバイナ及び光ファイバに関する。   The present invention relates to a fiber laser, and an optical combiner and optical fiber used therefor.

複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して光ファイバの入射端面に入射するように構成されたファイバレーザが知られている（例えば、特許文献１）。   There is known a fiber laser configured such that excitation light from a plurality of excitation light sources is incident on an incident end face of an optical fiber via an emission end face of an optical combiner (for example, Patent Document 1).

特開２００７−１６３６５０号公報JP 2007-163650 A

ところで、上記のような構成のファイバレーザでは、光ファイバのコアを発振するレーザ光の少なくとも一部がいわゆる戻り光として入射端面から出射し、それによって励起光源が破壊してしまうという問題がある。   By the way, in the fiber laser configured as described above, there is a problem that at least a part of the laser light that oscillates the core of the optical fiber is emitted from the incident end face as so-called return light, thereby destroying the excitation light source.

本発明の課題は、ファイバレーザにおける戻り光による励起光源の破損の発生を抑制することである。   The subject of this invention is suppressing generation | occurrence | production of the failure | damage of the excitation light source by the return light in a fiber laser.

本発明のファイバレーザは、複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して光ファイバの入射端面に入射すると共に、該光ファイバのコアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するように構成されたものであって、上記光コンバイナの出射端面及び上記光ファイバの入射端面のうち少なくとも一方には、該光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されている。   In the fiber laser of the present invention, pumping light from a plurality of pumping light sources is incident on the incident end face of the optical fiber via the exit end face of the optical combiner, and the laser light propagates through the core of the optical fiber toward the incident end face. A recess is formed on at least one of the output end face of the optical combiner and the incident end face of the optical fiber so as to correspond to the core of the optical fiber.

本発明の光コンバイナは、複数の励起光源からの励起光を、コアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するように構成された光ファイバの入射端面に入射させるファイバレーザ用のものであって、上記光コンバイナの出射端面に上記光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されている。   The optical combiner of the present invention is for a fiber laser that makes excitation light from a plurality of excitation light sources incident on an incident end face of an optical fiber configured to propagate the laser beam toward the incident end face. A recess is formed on the exit end face of the optical combiner so as to correspond to the core of the optical fiber.

本発明の光ファイバは、複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して入射すると共に、コアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するファイバレーザ用のものであって、入射端面にコアに対応するように凹部が形成されている。   The optical fiber of the present invention is for a fiber laser in which pumping light from a plurality of pumping light sources enters through the exit end face of the optical combiner and laser light propagates toward the entrance end face of the core. A recess is formed on the end surface so as to correspond to the core.

本発明によれば、光コンバイナの出射端面及び光ファイバの入射端面のうち少なくとも一方には、光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されているので、光ファイバのコアを入射端面に向かってレーザ光、つまり、いわゆる戻り光が伝播しても、それが凹部表面で反射等して励起光源への入射が制限され、結果として、戻り光による励起光源の破損の発生を抑制することができる。   According to the present invention, since at least one of the exit end face of the optical combiner and the entrance end face of the optical fiber is formed with a recess corresponding to the core of the optical fiber, the core of the optical fiber faces the entrance end face. Even if laser light, that is, so-called return light propagates, it is reflected by the concave surface and the like, so that incidence on the excitation light source is limited, and as a result, the occurrence of damage to the excitation light source due to return light can be suppressed. it can.

実施形態１に係るファイバレーザの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a fiber laser according to Embodiment 1. FIG. 光コンバイナの出射端面とダブルクラッドファイバの入射端面との間に間隙が設けられ、その間隙にレンズが配置された構成を示す図である。It is a figure which shows the structure by which the clearance gap was provided between the output end surface of the optical combiner, and the incident end surface of the double clad fiber, and the lens was arrange | positioned in the clearance gap. （ａ）〜（ｃ）は、実施形態１に係るファイバレーザにおける光コンバイナとダブルクラッドファイバとを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す要部断面図である。(A)-(c) is principal part sectional drawing which shows the structure which the optical combiner and double clad fiber in the fiber laser which concerns on Embodiment 1 were melt-connected or butt-connected. （ａ）〜（ｃ）は、実施形態２に係るファイバレーザにおける光コンバイナとダブルクラッドファイバとを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す要部断面図である。(A)-(c) is principal part sectional drawing which shows the structure which the optical combiner and double clad fiber in the fiber laser which concerns on Embodiment 2 were melt-connected or butt-connected. 実施形態３に係るファイバレーザにおける光コンバイナとダブルクラッドファイバとを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the structure which the optical combiner and double clad fiber in the fiber laser which concerns on Embodiment 3 were fusion-connected or butt-connected. 変形例のファイバレーザの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fiber laser of a modification.

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.

（実施形態１）
図１は実施形態１に係るファイバレーザＬを示す。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows a fiber laser L according to the first embodiment.

実施形態１に係るファイバレーザＬは、複数の励起光源１０、光コンバイナ２０、及びダブルクラッドファイバ３０を備えている。   The fiber laser L according to the first embodiment includes a plurality of excitation light sources 10, an optical combiner 20, and a double clad fiber 30.

励起光源１０としては、例えば、波長１．５μｍ、０．９８μｍ、０．９０μｍ、０．８０μｍ、０．６７μｍなどの光を発するＬＤ（レーザダイオード）等が挙げられる。   Examples of the excitation light source 10 include an LD (laser diode) that emits light having a wavelength of 1.5 μm, 0.98 μm, 0.90 μm, 0.80 μm, 0.67 μm, and the like.

光コンバイナ２０は複数の励起用光ファイバ心線２１で構成されている。複数の励起用光ファイバ心線２１のそれぞれは、一端部において、心線先端から被覆層が所定長だけ剥がされて励起用光ファイバが露出しており、光コンバイナ２０は、複数本の励起用光ファイバの一端部が例えば最密状に束ねられると共に溶融一体化した出射端部２２に構成されている。   The optical combiner 20 is composed of a plurality of optical fiber cores 21 for excitation. In each of the plurality of optical fiber cores 21 for excitation, the coating layer is peeled from the tip of the core wire by a predetermined length at one end portion to expose the optical fiber for excitation, and the optical combiner 20 includes a plurality of optical fibers for excitation. For example, one end portion of the optical fiber is bundled in a close-packed manner and is configured as an exit end portion 22 that is fused and integrated.

複数の励起用光ファイバ心線２１のそれぞれは、励起用光ファイバとそれを被覆するように設けられた被覆層とを有する。励起用光ファイバ心線２１は、例えば、心線長が１〜１０ｍ（出射端部２２を含む）、及び心線径が２４０〜２６０μｍである。励起用光ファイバ心線２１の本数は例えば３〜１０本である。   Each of the plurality of excitation optical fiber cores 21 has an excitation optical fiber and a coating layer provided so as to cover the excitation optical fiber. The excitation optical fiber core wire 21 has, for example, a core wire length of 1 to 10 m (including the emission end 22) and a core wire diameter of 240 to 260 μm. The number of the excitation optical fiber core wires 21 is 3 to 10, for example.

各励起用光ファイバは、例えば石英ガラスで形成されており、ファイバ中心の高屈折率のコアとその周りを被覆するように設けられた低屈折率のクラッドとを有する。各励起用光ファイバは、ゲルマニウム（Ｇｅ）等がドープされて高屈折率化した石英でコアが形成され且つ純粋石英でクラッドが形成されたものであってもよく、また、純粋石英でコアが形成され且つフッ素等がドープされて低屈折率化した石英でクラッドが形成されたものであってもよい。各励起用光ファイバは、一般的には、マルチモードファイバであり、例えば、被覆層が剥がされて露出した部分のファイバ長が０．５〜５ｍｍ、ファイバ径が１２３〜１２７μｍ、及びコア径が８０〜１１５μｍである。なお、複数の励起用光ファイバは、ファイバ径が均一に構成されていてもよく、また、相互に異なって構成されていてもよい。複数の励起用光ファイバは、コア径が均一に構成されていてもよく、また、相互に異なって構成されていてもよい。   Each pumping optical fiber is made of, for example, quartz glass, and has a high refractive index core at the center of the fiber and a low refractive index clad provided so as to cover the periphery thereof. Each pumping optical fiber may have a core made of quartz doped with germanium (Ge) or the like to have a high refractive index and a cladding made of pure quartz, or a core made of pure quartz. The clad may be formed of quartz which is formed and doped with fluorine or the like to reduce the refractive index. Each excitation optical fiber is generally a multimode fiber. For example, the fiber length of the portion exposed by peeling off the coating layer is 0.5 to 5 mm, the fiber diameter is 123 to 127 μm, and the core diameter is 80-115 μm. The plurality of pumping optical fibers may be configured with a uniform fiber diameter, or may be configured differently. The plurality of pumping optical fibers may be configured to have a uniform core diameter, or may be configured to be different from each other.

被覆層は、例えば、紫外線硬化型樹脂、シリコン樹脂、ナイロン樹脂等で形成されており、単一層で構成されていてもよく、また、複数層で構成されていてもよい。被覆層の層厚さは例えば５５〜６５μｍである。   The coating layer is made of, for example, an ultraviolet curable resin, a silicon resin, a nylon resin, or the like, and may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers. The layer thickness of the coating layer is, for example, 55 to 65 μm.

出射端部２２は、複数本の励起用光ファイバが一体化しており、その中を複数の励起用光ファイバのそれぞれのコアが長さ方向に延び、出射端面２２ａにおいて、複数の励起用光ファイバのコアが露出している。   The exit end 22 is formed by integrating a plurality of pumping optical fibers, in which the cores of the plurality of pumping optical fibers extend in the length direction. The core is exposed.

ダブルクラッドファイバ３０は、ファイバ本体３１とそれを被覆するように設けられた被覆層３２とを有する。ダブルクラッドファイバ３０は、例えば、ファイバ長が３〜４０ｍ、及びファイバ径が３００〜２０００μｍである。   The double clad fiber 30 has a fiber main body 31 and a coating layer 32 provided so as to cover it. The double clad fiber 30 has, for example, a fiber length of 3 to 40 m and a fiber diameter of 300 to 2000 μm.

ファイバ本体３１は、ファイバ中心のコア３１ａと、それを被覆するように設けられた第１クラッド３１ｂと、それをさらに覆うように設けられた第２クラッド３１ｃとを有する。   The fiber body 31 includes a core 31a at the center of the fiber, a first cladding 31b provided so as to cover the core 31a, and a second cladding 31c provided so as to further cover the core.

コア３１ａは、例えば、光増幅成分として希土類元素等がドープされた石英で形成されている。希土類元素としては、例えば、イッテルビウム（Ｙｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ネオジム（Ｎｄ）等が挙げられる。希土類元素は、単一種がドープされていてもよく、また、複数種がドープされていてもよい。希土類元素のドープ量は例えば１０００〜２００００ｐｐｍである。コア３１ａにはその他にＰｒ（プラセオジウム）等がドープされていてもよい。コア径は例えば２０〜６０μｍである。コア３１ａの第１クラッド３１ｂに対する比屈折率は例えば０．０３〜０．３％である。また、コア３１ａにはファイバグレーティング等の光発振手段３３が設けられている。   The core 31a is made of, for example, quartz doped with a rare earth element as an optical amplification component. Examples of rare earth elements include ytterbium (Yb), erbium (Er), neodymium (Nd), and the like. The rare earth element may be doped with a single species or may be doped with a plurality of species. The doping amount of the rare earth element is, for example, 1000 to 20000 ppm. In addition, Pr (praseodymium) or the like may be doped into the core 31a. The core diameter is, for example, 20 to 60 μm. The relative refractive index of the core 31a with respect to the first cladding 31b is, for example, 0.03 to 0.3%. The core 31a is provided with an optical oscillation means 33 such as a fiber grating.

第１クラッド３１ｂは、コア３１ａよりも低屈折率であり、例えば純粋石英で形成されている。第１クラッド３１ｂの外径は例えば１２５〜６００μｍである。   The first cladding 31b has a lower refractive index than the core 31a, and is made of, for example, pure quartz. The outer diameter of the first cladding 31b is, for example, 125 to 600 μm.

第２クラッド３１ｃは、第１クラッド３１ｂよりもさらに低屈折率であり、例えば、低屈折樹脂等で形成されていてもよく、純粋石英に、各々、コア３１ａに沿って延びる細孔がコア３１ａを囲うように配設された構造であってもよい。第２クラッド３１ｃの外径は例えば１５０〜６５０μｍである。第２クラッド３１ｃの第１クラッド３１ｂに対する比屈折率差は例えば３〜１０％である。   The second clad 31c has a lower refractive index than that of the first clad 31b, and may be formed of, for example, a low-refractive resin or the like, and pores extending along the core 31a are formed in the pure quartz in the core 31a. It may be a structure arranged so as to surround. The outer diameter of the second cladding 31c is, for example, 150 to 650 μm. The relative refractive index difference between the second cladding 31c and the first cladding 31b is, for example, 3 to 10%.

被覆層３２は、例えば、低屈折シリコーン樹脂、フッ素樹脂等で形成されている。被覆層３２は、単一層で構成されていてもよく、また、複数層を積層して構成されていてもよい。被覆層３２の厚さは例えば６０〜６００μｍである。   The covering layer 32 is made of, for example, a low refractive silicone resin, a fluororesin, or the like. The coating layer 32 may be configured by a single layer or may be configured by stacking a plurality of layers. The thickness of the coating layer 32 is, for example, 60 to 600 μm.

そして、実施形態１に係るファイバレーザＬでは、光コンバイナ２０から延びる複数の光ファイバ心線２１のそれぞれの心線端に励起光源１０が接続されており、光コンバイナ２０及びダブルクラッドファイバ３０は、励起光源１０からの励起光が前者の出射端面２２ａから後者の入射端面３４の第１クラッド３１ｂに入射するように配置されている。光コンバイナ２０及びダブルクラッドファイバ３０は、前者の出射端面２２ａと後者の入射端面３４とが融着接続されていてもよく、また、前者の出射端面２２ａと後者の入射端面３４とが機械的に突き合わせ接続されていてもよく、さらに、図２に示すように、前者の出射端面２２ａと後者の入射端面３４との間に間隙が設けられ、その間隙にレンズ４０が配置された構成であってもよい。   And in the fiber laser L which concerns on Embodiment 1, the excitation light source 10 is connected to each core wire end of the some optical fiber core wire 21 extended from the optical combiner 20, The optical combiner 20 and the double clad fiber 30 are as follows. The excitation light from the excitation light source 10 is arranged so as to enter the first cladding 31b of the latter incident end face 34 from the former emission end face 22a. In the optical combiner 20 and the double clad fiber 30, the former exit end face 22a and the latter entrance end face 34 may be fusion-connected, and the former exit end face 22a and the latter entrance end face 34 are mechanically connected. Further, as shown in FIG. 2, a gap is provided between the former emission end face 22a and the latter incident end face 34, and a lens 40 is disposed in the gap. Also good.

以上の構成の実施形態１に係るファイバレーザＬは、複数の励起光源１０のそれぞれから励起光を発し、光コンバイナ２０によりそれらの励起光をまとめてダブルクラッドファイバ３０の第２クラッド３１ｃで囲われた部分であるコア３１ａ及び第１クラッド３１ｂに入射する。このとき、コア３１ａに入射する励起光は、一部がファイバグレーティングなどの光発振手段３３によってコア３１ａ内を発振し、また、光増幅成分の希土類元素を基底状態から励起状態にする。そして、希土類元素が励起状態から基底状態に戻る際の誘導放出により、光を見掛けの上で増幅してレーザ光とし、光発振手段３３を透過する一部分をダブルクラッドファイバ３０の出射端面２２ａから出射する。   The fiber laser L according to the first embodiment having the above configuration emits pumping light from each of the plurality of pumping light sources 10, and the pumping light is collected by the optical combiner 20 and surrounded by the second cladding 31 c of the double-clad fiber 30. It is incident on the core 31a and the first clad 31b which are the portions. At this time, a part of the excitation light incident on the core 31a oscillates in the core 31a by the optical oscillation means 33 such as a fiber grating, and changes the rare earth element of the light amplification component from the ground state to the excited state. Then, by the stimulated emission when the rare earth element returns from the excited state to the ground state, the light is apparently amplified to be laser light, and a part that passes through the light oscillation means 33 is emitted from the emission end face 22a of the double clad fiber 30. To do.

図３（ａ）〜（ｃ）は実施形態１に係るファイバレーザＬにおける光コンバイナ２０とダブルクラッドファイバ３０とを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す。   3A to 3C show a structure in which the optical combiner 20 and the double clad fiber 30 in the fiber laser L according to the first embodiment are fusion-connected or butt-connected.

この実施形態１に係るファイバレーザＬでは、ダブルクラッドファイバ３０の入射端面３４に、コア３１ａに対応するように凹部３５が形成されている。上記の通り、レーザ光の光発振手段３３を透過する一部分はダブルクラッドファイバ３０の出射端面２２ａから出射されるが、レーザ光の光発振手段３３を透過する他の一部分はダブルクラッドファイバ３０のコア３１ａを入射端面３４に向かって伝播する。かかるレーザ光が光コンバイナ２０を介して励起光源１０に入射されると、励起光源１０の破壊を招く虞があるが、実施形態１に係るファイバレーザＬによれば、ダブルクラッドファイバ３０の入射端面３４に、ダブルクラッドファイバ３０のコア３１ａに対応するように凹部３５が形成されているので、ダブルクラッドファイバ３０のコア３１ａを入射端面３４に向かってレーザ光、つまり、いわゆる戻り光が伝播しても、それが凹部３５の表面で反射等して励起光源１０への入射が制限され、結果として、戻り光による励起光源１０の破損の発生を抑制することができる。   In the fiber laser L according to the first embodiment, a concave portion 35 is formed on the incident end face 34 of the double clad fiber 30 so as to correspond to the core 31a. As described above, a part of the laser light oscillating means 33 that passes through the light emitting means 33 is emitted from the exit end face 22a of the double clad fiber 30, but the other part of the laser light oscillating means 33 that passes through the core of the double clad fiber 30. 31a propagates toward the incident end face 34. When such laser light is incident on the excitation light source 10 via the optical combiner 20, the excitation light source 10 may be destroyed. However, according to the fiber laser L according to the first embodiment, the incident end face of the double clad fiber 30. 34, since the recess 35 is formed so as to correspond to the core 31a of the double clad fiber 30, laser light, that is, so-called return light propagates through the core 31a of the double clad fiber 30 toward the incident end face 34. However, it is reflected on the surface of the concave portion 35 and the incidence on the excitation light source 10 is limited, and as a result, the occurrence of damage to the excitation light source 10 due to the return light can be suppressed.

凹部３５の大きさは、コア３１ａの一部分に対応するように設けられていてもよく、また、コア３１ａの全体に対応するように設けられていてもよい。但し、励起光源１０への戻り光の入射をより効果的に規制する観点からは後者が好ましい。凹部３５の深さは例えば５〜６０μｍである。   The size of the recess 35 may be provided so as to correspond to a part of the core 31a, or may be provided so as to correspond to the entire core 31a. However, the latter is preferable from the viewpoint of more effectively restricting the incident return light to the excitation light source 10. The depth of the recess 35 is, for example, 5 to 60 μm.

凹部３５の形状としては、例えば、図３（ａ）に示すような楔形形状であってもよく、また、図３（ｂ）に示すような円錐型形状であってもよく、さらに、図３（ｃ）に示すような略半楕円球状であってもよい。但し、コア３１ａ中心の光強度が最も強くなるので、それを効果的に反射するという観点から、凹部３５のダブルクラッドファイバ３０のコア３１ａに対応する面がコア３１ａの軸方向に対して傾斜した面であることが好ましく、具体的には、図３（ａ）に示すような楔形形状が好ましい。この場合、コア３１ａの軸方向に対して傾斜した面の傾斜角度θは３０〜６０°であることが好ましい。例えば、コア３１ａの屈折率が１．４６であるとすると、ｓｉｎθ＝１／１．４６であるθ＝４３．２°であるので、これより傾斜角度が大きければ、殆ど全ての戻り光がダブルクラッドファイバ３０側に反射されることとなる。   The shape of the recess 35 may be, for example, a wedge shape as shown in FIG. 3A, may be a conical shape as shown in FIG. A substantially semi-elliptical sphere as shown in FIG. However, since the light intensity at the center of the core 31a is the strongest, the surface corresponding to the core 31a of the double clad fiber 30 of the recess 35 is inclined with respect to the axial direction of the core 31a from the viewpoint of effectively reflecting it. It is preferably a surface, and specifically, a wedge shape as shown in FIG. In this case, the inclination angle θ of the surface inclined with respect to the axial direction of the core 31a is preferably 30 to 60 °. For example, if the refractive index of the core 31a is 1.46, since θ = 43.2 ° where sin θ = 1 / 1.46, if the inclination angle is larger than this, almost all the return light is doubled. The light is reflected on the clad fiber 30 side.

凹部３５は、ダブルクラッドファイバ３０の入射端面３４を鏡面研磨した後、マイクロバイト等による機械加工やフッ酸溶液を用いた選択的なエッチング加工することにより形成することができる。   The concave portion 35 can be formed by mirror-polishing the incident end face 34 of the double clad fiber 30 and then performing mechanical processing using a micro tool or the like or selective etching processing using a hydrofluoric acid solution.

凹部３５の表面は反射膜３６で被覆されていることが好ましい。これにより、より効果的に戻り光を反射させることができる。反射膜３６としては、例えば、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ）膜、硫化亜鉛（ＺｎＳ）膜、酸化珪素（ＳｉＯ２）膜などの誘電体膜や金属膜等が挙げられる。反射膜３６の透過率は０〜１０％であることが好ましく、０〜１％であることがより好ましい。反射膜３６の膜厚は例えば０．５〜１０μｍである。凹部３５の表面への反射膜３６の形成は、例えば、スパッタリング等による成膜の後に研磨により不要部分を除去することにより行うことができる。 The surface of the recess 35 is preferably covered with a reflective film 36. Thereby, return light can be reflected more effectively. Examples of the reflective film 36 include a dielectric film such as a titanium oxide (TiO) film, a zinc sulfide (ZnS) film, and a silicon oxide (SiO 2 ) film, a metal film, and the like. The transmittance of the reflective film 36 is preferably 0 to 10%, and more preferably 0 to 1%. The film thickness of the reflective film 36 is, for example, 0.5 to 10 μm. The reflective film 36 can be formed on the surface of the recess 35 by, for example, removing unnecessary portions by polishing after film formation by sputtering or the like.

（実施形態２）
図４（ａ）〜（ｃ）は実施形態２に係るファイバレーザＬにおける光コンバイナ２０とダブルクラッドファイバ３０とを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は実施形態１と同一符号で示す。 (Embodiment 2)
4A to 4C show a structure in which the optical combiner 20 and the double clad fiber 30 in the fiber laser L according to the second embodiment are fusion-connected or butt-connected. In addition, the part of the same name as Embodiment 1 is shown with the same code | symbol as Embodiment 1. FIG.

この実施形態２に係るファイバレーザＬでは、光コンバイナ２０の出射端面２２ａに、ダブルクラッドファイバ３０のコア３１ａに対応するように凹部２３が形成されている。実施形態１での記載の通り、レーザ光の光発振手段３３を透過する一部分はダブルクラッドファイバ３０の出射端面２２ａから出射されるが、レーザ光の光発振手段３３を透過する他の一部分はダブルクラッドファイバ３０のコア３１ａを入射端面３４に向かって伝播する。かかるレーザ光が光コンバイナ２０を介して励起光源１０に入射されると、励起光源１０の破壊を招く虞があるが、実施形態２に係るファイバレーザＬによれば、光コンバイナ２０の出射端面２２ａに、ダブルクラッドファイバ３０のコア３１ａに対応するように凹部２３が形成されているので、いわゆる戻り光がダブルクラッドファイバ３０のコア３１ａを伝播して入射端面３４から出射しても、それが光コンバイナ２０の凹部２３の表面で反射等して励起光源１０への入射が制限され、結果として、戻り光による励起光源１０の破損の発生を抑制することができる。   In the fiber laser L according to the second embodiment, a recess 23 is formed on the emission end face 22a of the optical combiner 20 so as to correspond to the core 31a of the double clad fiber 30. As described in the first embodiment, a part of the laser light transmitting means 33 that passes through the light emitting means 33 is emitted from the emitting end face 22a of the double clad fiber 30, while the other part of the laser light transmitting means 33 that passes through the double light is used as the double light. It propagates through the core 31 a of the clad fiber 30 toward the incident end face 34. When such laser light is incident on the excitation light source 10 via the optical combiner 20, the excitation light source 10 may be destroyed. However, according to the fiber laser L according to the second embodiment, the emission end face 22 a of the optical combiner 20. In addition, since the recess 23 is formed so as to correspond to the core 31a of the double clad fiber 30, even if so-called return light propagates through the core 31a of the double clad fiber 30 and is emitted from the incident end face 34, it is not reflected in the light. Incidence to the excitation light source 10 is limited by reflection on the surface of the concave portion 23 of the combiner 20, and as a result, occurrence of damage to the excitation light source 10 due to return light can be suppressed.

凹部２３の大きさは、コア３１ａの一部分に対応するように設けられていてもよく、また、コア３１ａの全体に対応するように設けられていてもよい。但し、励起光源１０への戻り光の入射をより効果的に規制する観点からは後者が好ましい。凹部２３の深さは例えば５〜６０μｍである。   The size of the recess 23 may be provided so as to correspond to a part of the core 31a, or may be provided so as to correspond to the entire core 31a. However, the latter is preferable from the viewpoint of more effectively restricting the incident return light to the excitation light source 10. The depth of the recess 23 is, for example, 5 to 60 μm.

凹部２３の形状としては、例えば、図４（ａ）に示すような楔形形状であってもよく、また、図４（ｂ）に示すような円錐型形状であってもよく、さらに、図４（ｃ）に示すような略半楕円球状であってもよい。但し、コア３１ａ中心の光強度が最も強くなるので、それを効果的に反射するという観点から、凹部２３のダブルクラッドファイバ３０のコア３１ａに対応する面がコア３１ａの軸方向に対して傾斜した面であることが好ましく、具体的には、図４（ａ）に示すような楔形形状が好ましい。この場合、戻り光が空間から凹部２３の表面に入射するため、全反射することはないが、光コンバイナ２０の出射端面２２ａにおける開口数（ＮＡ）以上となる傾斜角度が好ましく、コア３１ａの軸方向に対して傾斜した面の傾斜角度θは１０〜３０°であることが好ましい。例えば、光コンバイナ２０の出射端面２２ａにおける開口数（ＮＡ）が０．５及び光コンバイナ２０の出射端面２２ａ部分の屈折率が１．４５６であるとすると、０．５＝１．４５６×ｓｉｎθであるθ＝２０．１°であるので、これより傾斜角度が大きければ、殆ど全ての戻り光が光コンバイナ２０の外部に放出されることとなる。   The shape of the recess 23 may be, for example, a wedge shape as shown in FIG. 4A, may be a conical shape as shown in FIG. A substantially semi-elliptical sphere as shown in FIG. However, since the light intensity at the center of the core 31a is the strongest, the surface corresponding to the core 31a of the double clad fiber 30 of the recess 23 is inclined with respect to the axial direction of the core 31a from the viewpoint of effectively reflecting it. It is preferably a surface, and specifically, a wedge shape as shown in FIG. In this case, since the return light is incident on the surface of the recess 23 from the space, it does not totally reflect, but an inclination angle equal to or greater than the numerical aperture (NA) in the emission end face 22a of the optical combiner 20 is preferable, and the axis of the core 31a The inclination angle θ of the surface inclined with respect to the direction is preferably 10 to 30 °. For example, assuming that the numerical aperture (NA) at the exit end face 22a of the optical combiner 20 is 0.5 and the refractive index of the exit end face 22a portion of the optical combiner 20 is 1.456, 0.5 = 1.456 × sin θ. Since some θ = 20.1 °, if the inclination angle is larger than this, almost all the return light is emitted to the outside of the optical combiner 20.

凹部２３は、ダブルクラッドファイバ３０の入射端面３４を鏡面研磨した後、マイクロバイト等による機械加工やフッ酸溶液を用いた選択的なエッチング加工することにより形成することができる。   The concave portion 23 can be formed by mirror-polishing the incident end face 34 of the double clad fiber 30 and then performing mechanical processing using a micro tool or the like or selective etching processing using a hydrofluoric acid solution.

凹部２３の表面は反射膜２４で被覆されていることが好ましい。これによりより効果的に戻り光の光コンバイナ２０への入射を規制することができる。反射膜２４としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ）膜、硫化亜鉛（ＺｎＳ）膜、酸化珪素（ＳｉＯ２）膜などの誘電体膜や金属膜等が挙げられる。反射膜２４の透過率は０〜１０％であることが好ましく、０〜１％であることがより好ましい。反射膜２４の膜厚は例えば０．２〜１０μｍである。凹部２３の表面への反射膜２４の形成は、例えば、スパッタリング等による成膜の後に研磨により不要部分を除去することにより行うことができる。 The surface of the recess 23 is preferably covered with a reflective film 24. As a result, it is possible to more effectively restrict the return light from entering the optical combiner 20. Examples of the reflective film 24 include a dielectric film such as a titanium oxide (TiO) film, a zinc sulfide (ZnS) film, and a silicon oxide (SiO 2 ) film, a metal film, and the like. The transmittance of the reflective film 24 is preferably 0 to 10%, and more preferably 0 to 1%. The film thickness of the reflective film 24 is, for example, 0.2 to 10 μm. The reflective film 24 can be formed on the surface of the recess 23 by removing unnecessary portions by polishing after film formation by sputtering or the like, for example.

その他の構成、及び作用効果は実施形態１と同一である。   Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.

（実施形態３）
図５は実施形態３に係るファイバレーザＬにおける光コンバイナ２０とダブルクラッドファイバ３０とを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は実施形態１と同一符号で示す。 (Embodiment 3)
FIG. 5 shows a structure in which the optical combiner 20 and the double clad fiber 30 in the fiber laser L according to the third embodiment are fusion-connected or butt-connected. In addition, the part of the same name as Embodiment 1 is shown with the same code | symbol as Embodiment 1. FIG.

実施形態３に係るファイバレーザＬでは、ダブルクラッドファイバ３０及び光コンバイナ２０の両方に凹部２３，３５が設けられているので、これら両方の凹部２３，３５による戻り光の励起光源１０への入射規制効果を得ることができる。   In the fiber laser L according to the third embodiment, since the concave portions 23 and 35 are provided in both the double clad fiber 30 and the optical combiner 20, the incident light is prevented from being incident on the excitation light source 10 by both the concave portions 23 and 35. An effect can be obtained.

その他の構成、及び作用効果は実施形態１と同一である。   Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.

（その他の実施形態）
上記実施形態１〜３では、光コンバイナ２０からダブルクラッドファイバ３０に励起光を入射する構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図６に示すように、それらの間に他のダブルクラッドファイバ等の他の光ファイバ５０が介設された構成であってもよく、その他の光ファイバ５０の入射端面５１に凹部が形成されていてもよい。 (Other embodiments)
In the first to third embodiments, the pump light is incident on the double clad fiber 30 from the optical combiner 20, but the present invention is not particularly limited thereto, and as shown in FIG. A configuration in which another optical fiber 50 such as a double clad fiber is interposed may be employed, and a concave portion may be formed on the incident end face 51 of the other optical fiber 50.

本発明は、ファイバレーザ、並びにそれに用いられる光コンバイナ及び光ファイバについて有用である。   The present invention is useful for fiber lasers and optical combiners and optical fibers used therefor.

Ｌ ファイバレーザ
１０ 励起光源
２０ 光コンバイナ
２１ 励起用光ファイバ心線
２２ 出射端部
２２ａ 出射端面
２３，３５ 凹部
２４，３６ 反射膜
３０ ダブルクラッドファイバ
３１ ファイバ本体
３１ａ コア
３１ｂ 第１クラッド
３１ｃ 第２クラッド
３２ 被覆層
３３ 光発振手段
３４，５１ 入射端面
４０ レンズ
５０ 他の光ファイバ L fiber laser 10 excitation light source 20 optical combiner 21 excitation optical fiber core wire 22 emission end 22a emission end 23, 35 recess 24, 36 reflective film 30 double clad fiber 31 fiber body 31a core 31b first clad 31c second clad 32 Covering layer 33 Optical oscillation means 34, 51 Incident end face 40 Lens 50 Other optical fiber

Claims (6)

複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して光ファイバの入射端面に入射すると共に、該光ファイバのコアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するように構成されたファイバレーザであって、
上記光コンバイナの出射端面及び上記光ファイバの入射端面のうち少なくとも一方には、該光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されているファイバレーザ。 A fiber laser configured such that pumping light from a plurality of pumping light sources is incident on an incident end surface of an optical fiber via an output end surface of an optical combiner, and laser light propagates through the core of the optical fiber toward the incident end surface. Because
A fiber laser in which a concave portion is formed on at least one of the emission end face of the optical combiner and the incident end face of the optical fiber so as to correspond to the core of the optical fiber. 請求項１に記載されたファイバレーザにおいて、
上記凹部の表面が誘電体反射膜で被覆されているファイバレーザ。 The fiber laser of claim 1, wherein
A fiber laser in which the surface of the recess is coated with a dielectric reflecting film. 請求項１又は２に記載されたファイバレーザにおいて、
上記凹部の上記光ファイバのコアに対応する面が該コアの軸方向に対して傾斜した面であるファイバレーザ。 The fiber laser according to claim 1 or 2,
A fiber laser in which a surface of the recess corresponding to the core of the optical fiber is inclined with respect to the axial direction of the core. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたファイバレーザにおいて、
上記光ファイバは、コアと、該コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２クラッドと、を有し、該コアに光発振手段が設けられたダブルクラッドファイバであるファイバレーザ。 The fiber laser according to any one of claims 1 to 3,
The optical fiber includes a core, a first clad provided so as to cover the core, and a second clad provided so as to cover the first clad, and optical oscillation means is provided in the core. A fiber laser which is a double clad fiber provided with 複数の励起光源からの励起光を、コアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するように構成された光ファイバの入射端面に入射させるファイバレーザ用の光コンバイナであって、
上記光コンバイナの出射端面に上記光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されている光コンバイナ。 An optical combiner for a fiber laser that makes excitation light from a plurality of excitation light sources incident on an incident end face of an optical fiber configured to propagate a laser beam toward the incident end face of a core,
An optical combiner in which a concave portion is formed on the emission end face of the optical combiner so as to correspond to the core of the optical fiber. 複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して入射すると共に、コアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するファイバレーザ用の光ファイバであって、
入射端面にコアに対応するように凹部が形成されている光ファイバ。 An optical fiber for a fiber laser in which pumping light from a plurality of pumping light sources is incident through the emission end face of the optical combiner and laser light propagates toward the incident end face of the core,
An optical fiber in which a concave portion is formed on the incident end surface so as to correspond to the core.
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