JP2012054349A

JP2012054349A - Fiber laser oscillation device

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Publication number: JP2012054349A
Application number: JP2010194686A
Authority: JP
Inventors: Shinji Okuma; 慎治大熊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-03-15

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber laser oscillation device that suppresses generation of an excessive peak by making optical intensity distribution of an emitting beam cross-section uniform.SOLUTION: A fiber laser oscillation device includes: a seed light source capable of emitting a seed light; an excitation light source capable of emitting an excitation light; and an optical fiber. The optical fiber has a core in which a rare-earth element capable of absorbing the excitation light is added, and at least an amplifying section capable of amplifying and emitting the seed light incident into the core. The optical fiber includes a first loop which has a first radius larger than a minimum bending radius and a second loop which has a second radius larger than the first radius of the first loop on the amplifying section.

Description

本発明の実施形態は、ファイバレーザ発振装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a fiber laser oscillation device.

レーザ発振装置は、高品質かつ高出力のビームを放出することが要求される。この場合、高品質のシード光をファイバ増幅器を用いて増幅すると、高出力ビームを得ることが容易となる。このようなファイバレーザ発振装置を用いると、レーザ発振装置を小型化することができる。 Laser oscillators are required to emit high quality and high power beams. In this case, when high-quality seed light is amplified using a fiber amplifier, it becomes easy to obtain a high-power beam. When such a fiber laser oscillation device is used, the laser oscillation device can be reduced in size.

ファイバレーザ発振装置において、シード光を入射する光ファイバのコア端面への入射角が僅かに変化しても、出射ビームの光強度分布が変化し、ピーク強度が過大となる問題がある。このような過大なピーク強度は、光部品の損傷や、増幅効率の低下を生じることがある。 In the fiber laser oscillation device, there is a problem that even if the incident angle to the core end face of the optical fiber to which the seed light is incident is slightly changed, the light intensity distribution of the outgoing beam is changed and the peak intensity is excessive. Such an excessive peak intensity may cause damage to optical components and a decrease in amplification efficiency.

特開２００４−１０９３７０号公報JP 2004-109370 A

出射ビーム断面の光強度分布が均一化され、過大なピークが抑制されたファイバレーザ発振装置を提供する。 Provided is a fiber laser oscillation device in which a light intensity distribution in a cross section of an outgoing beam is made uniform and an excessive peak is suppressed.

実施形態にかかるファイバレーザ発振装置は、シード光を放出可能なシード光源と、励起光を放出可能な励起光源と、光ファイバと、を有する。前記光ファイバは、前記励起光を吸収可能な希土類元素がコアに添加され、前記コアに導入された前記シード光を増幅して放出可能な増幅部を少なくとも有する。また、光ファイバには、最小曲げ半径よりも大きい第１の半径を有する第１のループと、前記第１のループの前記第１の半径よりも大きい第２の半径を有し前記増幅部に設けられた第２のループと、を含むことを特徴とする。 The fiber laser oscillation device according to the embodiment includes a seed light source capable of emitting seed light, an excitation light source capable of emitting excitation light, and an optical fiber. The optical fiber includes at least an amplifying unit that adds a rare earth element capable of absorbing the excitation light to a core and amplifies and emits the seed light introduced into the core. The optical fiber has a first loop having a first radius larger than a minimum bending radius and a second radius larger than the first radius of the first loop. And a second loop provided.

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態にかかるファイバレーザ発振装置の構成図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った光ファイバの模式断面図、である。FIG. 1A is a configuration diagram of a fiber laser oscillation device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of an optical fiber taken along line AA. 図２（ａ）は第１のループの光軸方向に沿った模式断面図、図２（ｂ）は、出射光の光強度分布を表す図である。FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the first loop along the optical axis direction, and FIG. 2B is a diagram showing the light intensity distribution of the emitted light. 図３（ａ）は比較例にかかるファイバレーザ発振装置の構成図、図３（ｂ）は光ファイバの模式断面図、図３（ｃ）、（ｄ）、及び（ｅ）は出射光の光強度分布を表す図、である。3A is a configuration diagram of a fiber laser oscillation device according to a comparative example, FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of an optical fiber, and FIGS. 3C, 3D, and 3E are light beams of emitted light. It is a figure showing intensity distribution. 第２の実施形態にかかるファイバレーザ発振装置の構成図である。It is a block diagram of the fiber laser oscillation apparatus concerning 2nd Embodiment. 第３の実施形態にかかるファイバレーザ発振装置の構成図である。It is a block diagram of the fiber laser oscillation apparatus concerning 3rd Embodiment.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態にかかるファイバレーザ発振装置の構成図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った光ファイバの模式断面図、である。
ファイバレーザ発振装置は、光ファイバ（増幅部）１０、シード光源１２、励起光源１４、１６、励起用光ファイバ１８、１９、入射光学部２０、及び出射光学部３０を有している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a configuration diagram of a fiber laser oscillation device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of an optical fiber taken along line AA.
The fiber laser oscillation device includes an optical fiber (amplifying unit) 10, a seed light source 12, excitation light sources 14 and 16, excitation optical fibers 18 and 19, an incident optical unit 20, and an output optical unit 30.

光ファイバ１０は、石英を含むコア６０にＴｍやＨｏなどの希土類元素が添加されており、励起光Ｇｅ１、Ｇｅ２を吸収し、シード光Ｇｓを増幅して、出射光Ｇｏを出力可能である。本図において、光ファイバ１０は、増幅部のみからなるものとする。また、光ファイバ１０をダブルクラッド構造とすると、シード光Ｇｓをコア６０に、励起光Ｇｅ１、Ｇｅ２を第１クラッド６２に、それぞれ効率よく閉じ込めることができる。例えば、コア６０の直径Ｍ１は４０μｍ、石英を含む第１クラッド６２の直径Ｍ２は２００μｍ、石英や樹脂を含む第２クラッド６４の直径Ｍ３は４００μｍ、などとできる。第２クラッド６４の周囲には、内部を保護するためにサポート６６が設けられる。 In the optical fiber 10, a rare earth element such as Tm or Ho is added to a core 60 containing quartz, and can absorb the pumping light Ge1 and Ge2, amplify the seed light Gs, and output the outgoing light Go. In this figure, it is assumed that the optical fiber 10 consists only of an amplifying unit. Further, when the optical fiber 10 has a double clad structure, the seed light Gs can be efficiently confined in the core 60 and the excitation light Ge1 and Ge2 can be confined in the first clad 62, respectively. For example, the diameter M1 of the core 60 can be 40 μm, the diameter M2 of the first cladding 62 containing quartz can be 200 μm, the diameter M3 of the second cladding 64 containing quartz or resin can be 400 μm, and so on. A support 66 is provided around the second cladding 64 to protect the inside.

シード光Ｇｓとしては、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ装置からのレーザ光を非線形結晶などを用いて波長変換した１９８０ｎｍの高品質のレーザ光を用いることができる。 As the seed light Gs, for example, a high-quality laser light of 1980 nm obtained by wavelength conversion of laser light from an Nd: YAG laser device using a nonlinear crystal or the like can be used.

また、励起光源１４、１６は、例えば並列接続された高出力半導体レーザモジュールなどとすることができる。高出力レーザ光を励起光Ｇｅ１、Ｇｅ２として用いると、希土類元素を励起することが容易となる。また、その波長は、希土類元素の吸収及び放出スペクトルの極大値のいずれかに対応するように選択する。励起光Ｇｅ１、Ｇｅ２の波長は、例えば８０８ｎｍ近傍とすることができる。 The excitation light sources 14 and 16 can be, for example, high-power semiconductor laser modules connected in parallel. When a high-power laser beam is used as the excitation light Ge1 or Ge2, it is easy to excite the rare earth element. Further, the wavelength is selected so as to correspond to either the maximum value of the absorption and emission spectrum of the rare earth element. The wavelengths of the excitation light Ge1 and Ge2 can be, for example, near 808 nm.

励起用光ファイバ１８、１９の直径を大きくしマルチモード伝送とすると、励起光源１４、１６との光結合が容易となる。光ファイバ１０の一方の端部から励起光を入射しても励起は可能である。もし、光ファイバ１０の両端部から励起光Ｇｅ１、Ｇｅ２をそれぞれ入射すると、励起エネルギーをより高め、高出力の増幅光を得ることが容易となる。 If the diameters of the pumping optical fibers 18 and 19 are increased and multimode transmission is performed, optical coupling with the pumping light sources 14 and 16 becomes easy. Excitation is possible even if excitation light is incident from one end of the optical fiber 10. If the pumping light Ge1 and Ge2 are respectively incident from both ends of the optical fiber 10, the pumping energy is further increased, and it becomes easy to obtain high-power amplified light.

入射光学部２０は、集光レンズ２１、２２、ダイクロイックミラー２３、ミラー２４、２５、を有する。励起光Ｇｅ１が励起用光ファイバ１８から出射すると広がり始めるが集光レンズ２１により平行光となる。他方、シード光Ｇｓは、ミラー２５、２４を介し、ダイクロイックミラー２３へ入射したのち反射されて光ファイバ１０の光軸５０に沿って進む。なお、光軸５０は、光ファイバ１０のコア６０の中心軸とする。 The incident optical unit 20 includes condenser lenses 21 and 22, a dichroic mirror 23, and mirrors 24 and 25. When the excitation light Ge 1 is emitted from the excitation optical fiber 18, the excitation light Ge 1 starts to spread but becomes parallel light by the condenser lens 21. On the other hand, the seed light Gs enters the dichroic mirror 23 via the mirrors 25 and 24, is reflected, and travels along the optical axis 50 of the optical fiber 10. The optical axis 50 is the central axis of the core 60 of the optical fiber 10.

集光レンズ２１、２２の中心軸は、光軸５０と一致するように配置される。励起光Ｇｅ１、Ｇｅ２はダイクロイックミラー２３を透過したのち集光レンズ２２により集光され、光ファイバ１０の第１クラッド６２へ入射する。なお、ダイクロイックミラー２３は、シード光Ｇｓを反射し、シード光Ｇｓの波長とは異なる波長を有する励起光Ｇｅ１を透過する光学特性を有する。このため、シード光Ｇｓと、励起光Ｇｅ１と、を光ファイバ１０へ入射させることができる。 The central axes of the condenser lenses 21 and 22 are arranged so as to coincide with the optical axis 50. The excitation lights Ge 1 and Ge 2 pass through the dichroic mirror 23, are then collected by the condenser lens 22, and enter the first cladding 62 of the optical fiber 10. The dichroic mirror 23 has an optical characteristic of reflecting the seed light Gs and transmitting the excitation light Ge1 having a wavelength different from the wavelength of the seed light Gs. Therefore, the seed light Gs and the excitation light Ge1 can be incident on the optical fiber 10.

光ファイバ１０の第１クラッド６２をマルチモード伝搬する励起光Ｇｅ１、Ｇｅ２は、コア６０と交差するとき、その一部がコア６０内に添加された希土類元素により吸収される。励起光Ｇｅ１、Ｇｅ２を吸収した希土類元素は励起され、誘導放出によりシード光Ｇｓを増幅する。すなわち、希土類元素は励起光Ｇｅ１、Ｇｅ２の発光波長の近傍に吸収スペクトルの極大値を有しており、シード光Ｇｓの波長の近傍に放出スペクトルの極大値を有する。光ファイバ１０は、所望の増幅出力となるようにその長さが決定される。 When the excitation light Ge 1 and Ge 2 propagating in the multimode through the first cladding 62 of the optical fiber 10 intersects the core 60, a part thereof is absorbed by the rare earth element added in the core 60. The rare earth elements that have absorbed the excitation lights Ge1 and Ge2 are excited and amplify the seed light Gs by stimulated emission. That is, the rare earth element has the maximum value of the absorption spectrum in the vicinity of the emission wavelengths of the excitation light Ge1 and Ge2, and has the maximum value of the emission spectrum in the vicinity of the wavelength of the seed light Gs. The length of the optical fiber 10 is determined so as to obtain a desired amplified output.

出射光学部３０は、集光レンズ３１、３２、及びダイクロイックミラー３３を有する。励起光Ｇｅ２は、励起用光ファイバ１９から出射すると広がり始めるが集光レンズ３２により平行光とされ、光軸５０に沿って光ファイバ１０の第１クラッド６２へ入射し、希土類元素を励起する。他方、出射光Ｇｏは、光ファイバ１０のコア６０から出射されると広がり始めるが集光レンズ３１により平行光とされダイクロイックミラー３３により略４５度の角度で反射され、光軸５０に対して９０度をなす方向に折り曲げられ、出射光Ｇｏとして取り出し可能となる。 The exit optical unit 30 includes condensing lenses 31 and 32 and a dichroic mirror 33. The excitation light Ge2 begins to spread when emitted from the excitation optical fiber 19, but is converted into parallel light by the condenser lens 32 and enters the first cladding 62 of the optical fiber 10 along the optical axis 50 to excite the rare earth element. On the other hand, the emitted light Go begins to spread when it is emitted from the core 60 of the optical fiber 10, but becomes parallel light by the condenser lens 31, reflected by the dichroic mirror 33 at an angle of approximately 45 degrees, and is 90 with respect to the optical axis 50. It is bent in a direction that makes a degree, and can be extracted as outgoing light Go.

第１の実施形態では、光ファイバ１０において、シード光Ｇｓが入射する側の端部近傍、出射光Ｇｏが出射する側の端部近傍、に第１のループ１０ａがそれぞれ設けられる。第１のループ１０ａの半径Ｒ１は、光ファイバ１０の最小（許容）曲げ半径よりも大きいものとする。最小曲げ半径は、光ケーブルが破断などを生じない曲げ可能な最小の半径として決められ、例えば１００ｍｍなどとされる。 In the first embodiment, in the optical fiber 10, the first loop 10a is provided near the end on the side where the seed light Gs is incident and near the end on the side where the emitted light Go is emitted. The radius R1 of the first loop 10a is assumed to be larger than the minimum (allowable) bending radius of the optical fiber 10. The minimum bend radius is determined as the minimum bendable radius at which the optical cable does not break or the like, and is, for example, 100 mm.

また、光ファイバ１０の長さを１０ｍなどとすると、所望の増幅出力を得るのが容易となる。この場合、光ファイバ１０に、例えば２５０〜５００ｍｍなどの範囲の半径Ｒ２を有する第２のループ１０ｂを設けると、ファイバレーザ発振装置を小型化しつつ、光ファイバ１０で発生した熱を放散することが容易となる。第１のループ１０ａの半径Ｒ１は、第２のループ１０ｂの半径よりも小さくされる。また、第１のループ１０ａの半径Ｒ１は、最小曲げ半径よりも大きければ、入射光学部２０の側と、出射光学部３０の側と、で異なっていてもよい。 Further, when the length of the optical fiber 10 is 10 m or the like, it is easy to obtain a desired amplified output. In this case, when the second loop 10b having a radius R2 in the range of 250 to 500 mm, for example, is provided in the optical fiber 10, heat generated in the optical fiber 10 can be dissipated while downsizing the fiber laser oscillation device. It becomes easy. The radius R1 of the first loop 10a is made smaller than the radius of the second loop 10b. Further, the radius R1 of the first loop 10a may be different between the incident optical unit 20 side and the output optical unit 30 side as long as it is larger than the minimum bending radius.

第１及び第２ループの形状は、円、楕円、またはそれらの変形であってもよい。ループの形状が円以外の場合、その半径は、ループの面積と等しい面積を有する円の半径として定義するものとする。 The shape of the first and second loops may be a circle, an ellipse, or a modification thereof. When the shape of the loop is other than a circle, the radius is defined as the radius of a circle having an area equal to the area of the loop.

図２（ａ）は第１のループの光軸方向に沿った模式断面図、図２（ｂ）は、出射増幅光の光強度分布を表す図である。
図２（ａ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った模式断面図である。なお、図２（ａ）において、コア６０の直径Ｍ１は、第１クラッド６２の直径Ｍ２に対して実際よりも大きい比率で示してある。光ファイバ１０がループを有する場合、その光軸５０はループの曲率に対応して曲がると考えて良い。光ファイバ１０のコア６０を伝搬するシード光Ｇｓが増幅されつつ、第１のループ１０ａ内で伝搬しかつ単位長当たりに反射される回数は、増幅光Ｇａがループ半径が大きい第２のループ１０ｂ内で伝搬しかつ単位長当たりで反射される回数よりも多くすることができる。 FIG. 2A is a schematic cross-sectional view along the optical axis direction of the first loop, and FIG. 2B is a diagram showing the light intensity distribution of the outgoing amplified light.
Fig.2 (a) is a schematic cross section along the BB line of FIG.1 (b). In FIG. 2A, the diameter M1 of the core 60 is shown in a larger ratio than the actual ratio to the diameter M2 of the first cladding 62. When the optical fiber 10 has a loop, the optical axis 50 may be considered to bend in accordance with the curvature of the loop. The number of times the seed light Gs propagating through the core 60 of the optical fiber 10 is amplified and propagated in the first loop 10a and reflected per unit length is the second loop 10b having a large loop radius. More than the number of times it propagates and is reflected per unit length.

図２（ｂ）において、縦軸は出射光Ｇｏの出射位置３５における相対光強度Ｉ（ｒ）、横軸はビーム径方向位置ｒ、である。このような光強度分布は、出射位置３５に設けたフォトディテクターなどにより測定可能である。本実施形態では、最小曲げ半径よりも大きい範囲内で、その半径Ｒ１を小さくするのに応じて、コア６０内で反射される回数が増加する。光ファイバ１０の最小曲げ半径が１００ｍｍの場合、第１のループ１０ａの半径Ｒ１は、例えば１５０〜２００ｍｍの範囲内とすることができる。 In FIG. 2B, the vertical axis represents the relative light intensity I (r) at the emission position 35 of the outgoing light Go, and the horizontal axis represents the beam radial direction position r. Such a light intensity distribution can be measured by a photodetector or the like provided at the emission position 35. In the present embodiment, the number of times of reflection in the core 60 increases as the radius R1 is reduced within a range larger than the minimum bending radius. When the minimum bending radius of the optical fiber 10 is 100 mm, the radius R1 of the first loop 10a can be set in a range of 150 to 200 mm, for example.

図３（ａ）は比較例にかかるファイバレーザ発振装置の構成図、図３（ｂ）は光ファイバの模式断面図、図３（ｃ）、（ｄ）、及び（ｅ）は出射光の光強度分布を表す図、である。
比較例における光ファイバ（増幅部）１１０は、ループ１１０ｂよりも半径が小さいループを端部近傍に有していない。光ファイバ１１０のコア端面１６０ａに対してシード光Ｇｓｓの入射角θｉは、初期調整において、増幅利得が高くなるように決定される。 3A is a configuration diagram of a fiber laser oscillation device according to a comparative example, FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of an optical fiber, and FIGS. 3C, 3D, and 3E are light beams of emitted light. It is a figure showing intensity distribution.
The optical fiber (amplifying unit) 110 in the comparative example does not have a loop having a radius smaller than that of the loop 110b in the vicinity of the end. The incident angle θi of the seed light Gss with respect to the core end surface 160a of the optical fiber 110 is determined so as to increase the amplification gain in the initial adjustment.

例えば、図３（ｂ）において、初期調整において実線のようにシード光Ｇｓｓの入射角θｉを設定しても、使用環境の温度変化により入射角θｉが破線のように変化する場合がある。この結果、初期調整時に図３（ｃ）のような均一な光強度分布を有していても、入射角θｉの変化など入射状態により、図３（ｄ）、図３（ｅ）のように、ビーム断面の横方向高次モードなどにより光強度が複数のピークを生じることがある。 For example, in FIG. 3B, even when the incident angle θi of the seed light Gss is set as shown by a solid line in the initial adjustment, the incident angle θi may change as shown by a broken line due to a temperature change in the use environment. As a result, even if it has a uniform light intensity distribution as shown in FIG. 3C at the time of initial adjustment, depending on the incident state such as a change in the incident angle θi, as shown in FIG. 3D and FIG. In some cases, the light intensity may have a plurality of peaks due to a high-order mode in the transverse direction of the beam cross section.

出射光は、非線形結晶などを用いて波長変換する場合がある。例えば、ＢａＢ_２Ｏ_４、ＬｉＢ_３Ｏ_５、ＢｉＢ_３Ｏ_６、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＴｉＯＰＯ_４などの非線形光学効果を利用すると、光パラメトリック発振による波長変換を行うことができる。すなわち、２個のミラーで形成される光共振器内に配置された非線形結晶において、１個の高いエネルギー（高周波数）のフォトンが、２個の低エネルギーのフォトンに分割されることにより波長変換が可能である。この場合、過大なピーク強度を有する出射光はこれらの非線形結晶に損傷を与えたり、光強度の変化により変換効率を低下させることがある。 The emitted light may be wavelength-converted using a nonlinear crystal or the like. For example, when nonlinear optical effects such as BaB ₂ O ₄ , LiB ₃ O ₅ , BiB ₃ O ₆ , LiNbO ₃ , KTiOPO ₄ are used, wavelength conversion by optical parametric oscillation can be performed. That is, in a nonlinear crystal arranged in an optical resonator formed by two mirrors, wavelength conversion is performed by dividing one high energy (high frequency) photon into two low energy photons. Is possible. In this case, the emitted light having an excessive peak intensity may damage these nonlinear crystals or reduce the conversion efficiency due to a change in the light intensity.

これに対して、本実施形態では、第１のループ１０ａを適正な半径Ｒ１及び適正な長さに設定し反射回数を増加することにより、コア６０内における光強度分布Ｉ（ｒ）を平均化することができる。このため、非線形結晶へ与える損傷が抑制され、励起強度も変化しない。その結果、変換効率が一定となり、波長変換出力の安定度が高められる。また、非線形結晶以外の光学部品の損傷が抑制され、光出力を安定化できる。 In contrast, in the present embodiment, the light intensity distribution I (r) in the core 60 is averaged by setting the first loop 10a to an appropriate radius R1 and an appropriate length and increasing the number of reflections. can do. For this reason, damage to the nonlinear crystal is suppressed, and the excitation intensity does not change. As a result, the conversion efficiency becomes constant and the stability of the wavelength conversion output is increased. Moreover, damage to optical components other than the nonlinear crystal is suppressed, and the light output can be stabilized.

また、第１のループ１０ａの半径Ｒ１を大きくするのに応じて、自然発光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission)成分が伝搬可能となる。このため、光ファイバ内に蓄積されたエネルギーがＡＳＥ成分となり、光ファイバを伝搬し無駄に消費される。ところが、第１のループ１０ａを設けることにより、ＡＳＥ成分の伝搬を抑制することができる。 Further, as the radius R1 of the first loop 10a is increased, an spontaneous emission (ASE) component can be propagated. For this reason, the energy accumulated in the optical fiber becomes an ASE component, which propagates through the optical fiber and is wasted. However, by providing the first loop 10a, propagation of the ASE component can be suppressed.

図４は、第２の実施形態にかかるファイバレーザ発振装置の構成図である。
光ファイバ１０の両端部近傍に最小曲げ半径よりも大きい半径を有する第１のループを設けることがスペース上で困難である場合、第２のループ１０ｂの近傍または中間領域に、最小曲げ半径よりも大きく第２のループ１０ｂよりも小さい半径Ｒ３を有する第１のループ１０ｃを設けてもよい。このようにすると、ファイバレーザ発振装置をさらに小型化することが容易となる。 FIG. 4 is a configuration diagram of the fiber laser oscillation device according to the second embodiment.
If it is difficult in space to provide the first loop having a radius larger than the minimum bending radius in the vicinity of both ends of the optical fiber 10, the second loop 10 b is positioned near or in the middle region than the minimum bending radius. A first loop 10c having a radius R3 that is large and smaller than the second loop 10b may be provided. This facilitates further downsizing the fiber laser oscillation device.

図５は、第３の実施形態にかかるファイバレーザ発振装置の構成図である。
シード光Ｇｓは、入射光学部２０を介して、シード光Ｇｓを増幅せずに伝送可能な光ファイバ（伝送部）１１へ入射する。光ファイバ１１は、最小曲げ半径よりも大きく、光ファイバ（増幅部）１０の第２のループ１０ｂの半径Ｒ２よりも小さい半径Ｒ４を有する第１のループ１１ａを有する。 FIG. 5 is a configuration diagram of a fiber laser oscillation device according to the third embodiment.
The seed light Gs enters the optical fiber (transmission unit) 11 through the incident optical unit 20 that can be transmitted without amplifying the seed light Gs. The optical fiber 11 has a first loop 11a having a radius R4 that is larger than the minimum bending radius and smaller than the radius R2 of the second loop 10b of the optical fiber (amplifying unit) 10.

また、シード光Ｇｓをコンバイナ４７の入力ポートに入射させる。コンバイナ４７の他の入力ポートへ、励起光Ｇｅ１が入力される。コンバイナ４７の出力ポートから出射されたシード光Ｇｓは，光ファイバ（増幅部）１０へ入射する。この場合にも、シード光Ｇｓの光強度が平均化され、増幅光Ｇａおよび出射光Ｇｏの光強度分布を均一にすることができる。 Further, the seed light Gs is incident on the input port of the combiner 47. Excitation light Ge 1 is input to the other input port of the combiner 47. The seed light Gs emitted from the output port of the combiner 47 enters the optical fiber (amplifying unit) 10. Also in this case, the light intensity of the seed light Gs is averaged, and the light intensity distributions of the amplified light Ga and the outgoing light Go can be made uniform.

なお、入射光学部２０を構成するミラー４３、出射光学部３０を構成するミラー４５は、励起光を透過する必要がないのでダイクロイックミラーのような波長選択性を有していなくともよい。また、第１のループ１１ａを有する光ファイバ（伝送部）１１を、光ファイバ（増幅部）１０と、出射光学部３０と、の間に設けてもよい。 Note that the mirror 43 constituting the incident optical unit 20 and the mirror 45 constituting the emission optical unit 30 do not need to transmit excitation light, and thus do not have to have wavelength selectivity like a dichroic mirror. Further, the optical fiber (transmission unit) 11 having the first loop 11 a may be provided between the optical fiber (amplification unit) 10 and the emission optical unit 30.

以上のように、第１〜第３の実施形態によれば、ビーム断面内の光強度分布において、光強度ピークの抑制が容易なファイバレーザ発振装置が提供される。このようなピーク強度が低減されたビームにより、光学部品の損傷などが抑制される。 As described above, according to the first to third embodiments, a fiber laser oscillation device that can easily suppress a light intensity peak in a light intensity distribution in a beam cross section is provided. Such a beam with reduced peak intensity suppresses damage to optical components.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０光ファイバ（増幅部）、１０ａ、１０ｃ第１のループ、１０ｂ第２のループ、１１光ファイバ（伝送部）、１２シード光源、１４、１６励起光源、６０コア、６２第１クラッド、６４第２クラッド、Ｇｓシード光、Ｇｅ１、Ｇｅ２励起光、Ｇａ増幅光、Ｇｏ出射光、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４第１のループの半径、Ｒ２第２のループの半径 10 optical fiber (amplifying unit), 10a, 10c first loop, 10b second loop, 11 optical fiber (transmission unit), 12 seed light source, 14, 16 excitation light source, 60 core, 62 first cladding, 64 first 2 cladding, Gs seed light, Ge1, Ge2 excitation light, Ga amplification light, Go emission light, R1, R3, R4 radius of first loop, radius of R2 second loop

Claims

A seed light source capable of emitting seed light;
An excitation light source capable of emitting excitation light;
A rare earth element capable of absorbing the excitation light is added to the core, and an optical fiber having at least an amplifying section capable of amplifying and emitting the seed light introduced into the core, wherein the first optical fiber is larger than a minimum bending radius. An optical fiber comprising: a first loop having a radius of: a second loop having a second radius larger than the first radius of the first loop and provided in the amplification unit;
A fiber laser oscillation device characterized by comprising:

The amplification unit is provided around the core and has a refractive index lower than the refractive index of the core, and is provided around the first cladding, the first cladding capable of guiding the excitation light, The fiber laser oscillation device according to claim 1, further comprising: a second cladding having a refractive index lower than the refractive index of the first cladding.

The fiber laser oscillation device according to claim 1, wherein the first loop is provided in the amplifying unit.

The number of times the amplified light of the seed light is reflected per unit length of the first loop is greater than the number of times the amplified light is reflected per unit length of the second loop. Item 4. The fiber laser oscillation device according to Item 3.

The optical fiber further includes a transmission unit capable of transmitting the seed light without amplifying,
The fiber laser oscillation device according to claim 1, wherein the first loop is provided in the transmission unit.