JP2013197332A - Optical circuit device - Google Patents

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Hidenori Miyauchi
秀徳 宮内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical circuit device in which the cause of decrease in output from an optical fiber for amplification can be understood by an inexpensive configuration.SOLUTION: A fiber laser device 1 includes excitation light sources 20A, 20B for supplying exciting light, and an optical fiber 12 for amplification. A first rare earth element (Yb) emitting laser oscillation light by receiving the exciting light, and a second rare earth element (Er) emitting the monitor light having a wavelength different from that of the laser oscillation light are added to the optical fiber 12 for amplification. The fiber laser device 1 further includes a light separator 40 for separating the laser oscillation light from the light passed through the optical fiber 12 for amplification, a photo-detector 42 for detecting the intensity of the laser oscillation light, a light separator 60 for separating the monitor light from the light passed through the optical fiber 12 for amplification, a photo-detector 62 for detecting the intensity of the monitor light, and a photo-darkening detection unit 70 for detecting the photo-darkening by comparing a change in the intensity of laser oscillation light with a change in the intensity of monitor light.

Description

本発明は、光回路装置に係り、特にファイバレーザとして利用可能な光回路装置に関するものである。   The present invention relates to an optical circuit device, and more particularly to an optical circuit device that can be used as a fiber laser.

近年のファイバレーザの高出力化に伴って、ファイバレーザの利得媒体である希土類元素添加光ファイバへの励起光のパワーも大きくなっている。これに伴い、希土類元素添加光ファイバのコア損失が時間とともに増加し、ファイバレーザの出力が低下するフォトダークニングと呼ばれる現象が起きることが報告されている。フォトダークニング現象の詳細な原理は未だ解明されていないが、フォトダークニング現象は反転分布に依存しているという報告がある。   With the recent increase in the output power of fiber lasers, the power of pumping light to the rare earth element-doped optical fiber, which is a gain medium of the fiber laser, has also increased. Along with this, it has been reported that a core loss of a rare earth element-doped optical fiber increases with time and a phenomenon called photodarkening occurs in which the output of the fiber laser decreases. Although the detailed principle of the photodarkening phenomenon has not yet been elucidated, there are reports that the photodarkening phenomenon depends on the population inversion.

図1は、希土類元素添加光ファイバにおけるフォトダークニングによる損失を示すグラフである。破線は未使用のYb添加光ファイバの損失、実線はフォトダークニングが生じた場合のYb添加光ファイバの損失を示している。図1に示すように、フォトダークニングによる損失は、可視光の波長領域より短い波長になるほど増加する傾向がある。また、Ybを利得媒体としたファイバレーザの発振波長としてよく使われる1000nm程度の波長でも損失増加がみられる。   FIG. 1 is a graph showing loss due to photodarkening in a rare earth element-doped optical fiber. The broken line indicates the loss of the unused Yb-doped optical fiber, and the solid line indicates the loss of the Yb-doped optical fiber when photodarkening occurs. As shown in FIG. 1, the loss due to photodarkening tends to increase as the wavelength becomes shorter than the wavelength region of visible light. Further, an increase in loss is observed even at a wavelength of about 1000 nm which is often used as an oscillation wavelength of a fiber laser using Yb as a gain medium.

このように、フォトダークニングはファイバレーザの出力低下となる原因のひとつであるが、ファイバレーザの出力低下の原因としては、フォトダークニング以外にも、各光部品の損失増加や励起光源(半導体レーザ)の劣化および故障、出射光の光軸系のずれなどが考えられる。したがって、ファイバレーザの出力低下があった場合に、その原因がフォトダークニングであるか否かが判明するまでには、まず希土類元素添加光ファイバ以外の要素において異常や劣化がないことを確認し、その後、希土類元素添加光ファイバを装置から取り出し評価してその劣化を確認する必要があった。通常、高出力のファイバレーザでは、放熱のために希土類元素添加光ファイバを取り出しにくい構造になっており、希土類元素添加光ファイバを取り出すことが困難である場合が多い。このように、ファイバレーザの出力低下の原因の特定には多くの時間と手間が必要であった。   In this way, photodarkening is one of the causes of fiber laser output drop. In addition to photodarkening, photodarkening is also a cause of loss of optical components and pumping light sources (semiconductors). Laser) deterioration and failure, deviation of the optical axis system of the emitted light, and the like are conceivable. Therefore, when there is a decrease in the output of the fiber laser, it is first confirmed that there is no abnormality or deterioration in elements other than the rare earth element-doped optical fiber until it is determined whether the cause is photodarkening. After that, it was necessary to take out the rare earth element-doped optical fiber from the apparatus and evaluate it to confirm its deterioration. Normally, a high-power fiber laser has a structure in which it is difficult to take out a rare earth element-doped optical fiber for heat dissipation, and it is often difficult to take out a rare earth element doped optical fiber. As described above, much time and labor are required to identify the cause of the decrease in the output power of the fiber laser.

このようなフォトダークニングを検出する方法として、モニタリング光源からの光の強度を監視し、その光の強度の変動からフォトダークニングを検出する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この方法では、励起光源とは別にモニタリング光源として半導体レーザなどを接続する必要があり、モニタリング光源やその駆動回路、モニタリング光源へ電力を供給するためのハーネスなどを別途追加する必要が生じる。これにより、装置全体が大きくなってしまうだけでなく、装置の部品数や装置を作るための工数が増加するため、装置のコストが高くなってしまうという問題がある。   As a method for detecting such photodarkening, a method is known in which the intensity of light from a monitoring light source is monitored and photodarkening is detected from fluctuations in the intensity of the light (see, for example, Patent Document 1). . However, in this method, it is necessary to connect a semiconductor laser or the like as a monitoring light source separately from the excitation light source, and it is necessary to separately add a monitoring light source, a driving circuit thereof, a harness for supplying power to the monitoring light source, and the like. As a result, not only the entire apparatus becomes large, but also the number of parts of the apparatus and the man-hours for making the apparatus increase, resulting in a problem that the cost of the apparatus increases.

特開2010−263188号公報JP 2010-263188 A

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、増幅用光ファイバからの出力の低下の原因をコンパクトかつ安価な構成により把握することができる光回路装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and provides an optical circuit device capable of grasping the cause of a decrease in output from an amplification optical fiber with a compact and inexpensive configuration. With the goal.

本発明の第1の態様によれば、増幅用光ファイバからの出力の低下の原因をコンパクトかつ安価な構成により把握することができる光回路装置が提供される。この光回路装置は、励起光を供給する励起光源と増幅用光ファイバとを備えている。上記増幅用光ファイバには、上記励起光源から供給された励起光を受けてレーザ発振光を生ずる第1の希土類元素と、上記励起光の供給に起因してレーザ発振光とは異なる波長の監視光を生ずる第2の希土類元素とが添加される。また、上記光回路装置は、上記増幅用光ファイバを通過した光から上記レーザ発振光を分離する第1の光分離器と、上記第1の光分離器により分離されたレーザ発振光の光強度を検出する第1の光検出器と、上記増幅用光ファイバを通過した光から上記監視光を分離する第2の光分離器と、上記第2の光分離器により分離された監視光の光強度を検出する第2の光検出器と、上記第1の光検出器により検出されたレーザ発振光の光強度の変化と上記第2の光検出器により検出された監視光の光強度の変化とを比較してフォトダークニングを検出するフォトダークニング検出部とを備える。   According to the first aspect of the present invention, there is provided an optical circuit device capable of grasping the cause of a decrease in output from an amplification optical fiber with a compact and inexpensive configuration. This optical circuit device includes a pumping light source that supplies pumping light and an amplification optical fiber. The amplification optical fiber includes a first rare earth element that generates laser oscillation light upon receiving the excitation light supplied from the excitation light source, and a monitor having a wavelength different from that of the laser oscillation light due to the supply of the excitation light. A second rare earth element that produces light is added. The optical circuit device includes: a first optical separator that separates the laser oscillation light from the light that has passed through the amplification optical fiber; and a light intensity of the laser oscillation light separated by the first optical separator. A first light detector for detecting light, a second light separator for separating the monitoring light from the light passing through the amplification optical fiber, and light of the monitoring light separated by the second light separator A second photodetector for detecting the intensity; a change in the light intensity of the laser oscillation light detected by the first photodetector; and a change in the light intensity of the monitoring light detected by the second photodetector. And a photodarkening detector for detecting photodarkening.

本発明の第2の態様によれば、増幅用光ファイバからの出力の低下の原因をコンパクトかつ安価な構成により把握することができる光回路装置が提供される。この光回路装置は、励起光を供給する励起光源と増幅用光ファイバとを備えている。上記増幅用光ファイバには、上記励起光源から供給された励起光を受けてレーザ発振光を生ずる第1の希土類元素と、上記励起光の供給に起因してレーザ発振光とは異なる波長の監視光を生ずる第2の希土類元素とが添加される。また、上記光回路装置は、上記レーザ発振光が伝播する光路からの漏れ光の光強度を検出する第1の光検出器と、上記増幅用光ファイバを通過した光から上記監視光を分離する光分離器と、上記光分離器により分離された監視光の光強度を検出する第2の光検出器と、上記第1の光検出器により検出された漏れ光の光強度の変化と上記第2の光検出器により検出された監視光の光強度の変化とを比較してフォトダークニングを検出するフォトダークニング検出部とを備える。   According to the second aspect of the present invention, there is provided an optical circuit device capable of grasping the cause of the decrease in the output from the amplification optical fiber with a compact and inexpensive configuration. This optical circuit device includes a pumping light source that supplies pumping light and an amplification optical fiber. The amplification optical fiber includes a first rare earth element that generates laser oscillation light upon receiving the excitation light supplied from the excitation light source, and a monitor having a wavelength different from that of the laser oscillation light due to the supply of the excitation light. A second rare earth element that produces light is added. In addition, the optical circuit device separates the monitoring light from the first photodetector that detects the light intensity of leakage light from the optical path through which the laser oscillation light propagates, and the light that has passed through the amplification optical fiber. An optical separator; a second optical detector for detecting the optical intensity of the monitoring light separated by the optical separator; a change in the optical intensity of leaked light detected by the first optical detector; A photodarkening detection unit that detects a photodarkening by comparing the change in the light intensity of the monitoring light detected by the second photodetector.

上記漏れ光は、上記レーザ発振光が伝播する光路上に設けられた融着接続部における損失光であってもよく、紫外光が照射された光ファイバのコアから漏れる散乱光であってもよい。また、上記レーザ発振光が伝播する光路から上記第1の光検出器に入射する上記漏れ光のうち、上記レーザ発振光の波長の光を透過させつつ上記監視光の波長の光を遮断するフィルタを設けてもよい。   The leakage light may be loss light at the fusion splicing portion provided on the optical path through which the laser oscillation light propagates, or may be scattered light leaking from the core of the optical fiber irradiated with ultraviolet light. . In addition, a filter that blocks light having the wavelength of the monitoring light while transmitting light having the wavelength of the laser oscillation light among the leakage light incident on the first photodetector from the optical path through which the laser oscillation light propagates May be provided.

また、上記励起光の供給に起因した、上記第1の希土類元素から上記第2の希土類元素へのエネルギー遷移による上記第2の希土類元素の自然放出または誘導放出により生ずる光を上記監視光として用いることができる。あるいは、上記第1の希土類元素の吸収帯と上記第2の希土類元素の吸収帯とは互いに部分的に重複している場合に、上記励起光の供給に起因した、上記第2の希土類元素の自然放出または誘導放出により生ずる光を上記監視光として用いることができる。   Further, light generated by spontaneous emission or stimulated emission of the second rare earth element due to energy transition from the first rare earth element to the second rare earth element due to the supply of the excitation light is used as the monitoring light. be able to. Alternatively, when the absorption band of the first rare earth element and the absorption band of the second rare earth element partially overlap each other, the second rare earth element is caused by the supply of the excitation light. Light generated by spontaneous emission or stimulated emission can be used as the monitoring light.

上記監視光の波長が上記レーザ発振光の波長よりも長い場合に、上記フォトダークニング検出部は、上記第1の光検出器により検出された光強度の低下が上記第2の光検出器により検出された光強度の低下よりも大きい場合にフォトダークニングが生じていると判断してもよい。また、上記フォトダークニング検出部は、上記第1の光検出器により検出された光強度の低下と上記第2の光検出器により検出された光強度の低下との差に基づいてフォトダークニングの進行レベルを判断してもよい。   When the wavelength of the monitoring light is longer than the wavelength of the laser oscillation light, the photodarkening detection unit causes the light intensity decrease detected by the first photodetector to be reduced by the second photodetector. It may be determined that photodarkening has occurred when the detected decrease in light intensity is greater. Further, the photodarkening detection unit is configured to perform photodarkening based on a difference between a decrease in light intensity detected by the first photodetector and a decrease in light intensity detected by the second photodetector. The progress level may be determined.

さらに、上記光回路装置は、フォトダークニングが生じた上記増幅用光ファイバのコア損失を回復させるブリーチング光を照射可能なブリーチング光源と、上記フォトダークニング検出部によりフォトダークニングが検出されたことを受け、上記ブリーチング光源から上記ブリーチング光を上記増幅用光ファイバに供給するフォトブリーチング部とをさらに備えていてもよい。   Further, in the optical circuit device, photodarkening is detected by a bleaching light source capable of emitting bleaching light for recovering core loss of the optical fiber for amplification in which photodarkening has occurred, and the photodarkening detection unit. Accordingly, a photobleaching unit for supplying the bleaching light from the bleaching light source to the amplification optical fiber may be further provided.

ここで、上記励起光の供給に起因した、上記第1の希土類元素から上記第2の希土類元素へのエネルギー遷移による上記第2の希土類元素の自然放出または誘導放出により生ずる光を上記監視光として用いる場合には、上記第1の希土類元素としてYb、上記第2の希土類元素としてErを用いることができる。また、上記第1の希土類元素としてTm、上記第2の希土類元素としてHoを用いることができ、あるいは、上記第1の希土類元素としてYb、上記第2の希土類元素としてPrを用いることができる。   Here, light generated by spontaneous emission or stimulated emission of the second rare earth element due to energy transition from the first rare earth element to the second rare earth element due to the supply of the excitation light is used as the monitoring light. When used, Yb can be used as the first rare earth element, and Er can be used as the second rare earth element. Further, Tm can be used as the first rare earth element, and Ho can be used as the second rare earth element, or Yb can be used as the first rare earth element and Pr can be used as the second rare earth element.

また、上記励起光の供給に起因した、上記第2の希土類元素の自然放出または誘導放出により生ずる光を上記監視光として用いる場合には、上記第1の希土類元素としてYb、上記第2の希土類元素としてErを用いることができる。この場合には、上記励起光の波長を970nm〜980nmとすることが好ましい。   In addition, when light generated by spontaneous emission or stimulated emission of the second rare earth element resulting from the supply of the excitation light is used as the monitoring light, Yb is used as the first rare earth element, and the second rare earth element is used. Er can be used as the element. In this case, the wavelength of the excitation light is preferably 970 nm to 980 nm.

上記光回路装置は、上記フォトダークニング検出部の検出結果に基づいて上記励起光源の励起光の強度を制御する制御部をさらに備えていてもよい。   The optical circuit device may further include a control unit that controls the intensity of excitation light of the excitation light source based on a detection result of the photodarkening detection unit.

また、上記第2の希土類元素の濃度は上記第1の希土類元素の濃度よりも低いことが好ましい。また、上述した光分離器として、波長分割多重カプラ、タップカプラ、または波長分割多重カプラとタップカプラの組み合わせのいずれかを用いることができる。   The concentration of the second rare earth element is preferably lower than the concentration of the first rare earth element. Further, as the above-described optical separator, any of a wavelength division multiplex coupler, a tap coupler, or a combination of a wavelength division multiplex coupler and a tap coupler can be used.

本発明によれば、2種類の希土類元素が添加された増幅用光ファイバを用いることにより、レーザ発振光に加えてこれとは異なる波長を有する監視光を生じさせることができる。したがって、監視光用の光源を別に設けなくても監視光を生じさせることができ、部品数を増やすことも装置全体を大きくすることなく、出力低下の原因を把握することが可能となる。この結果、増幅用光ファイバの出力低下の原因を安価に把握することができる。   According to the present invention, by using an amplification optical fiber to which two kinds of rare earth elements are added, in addition to laser oscillation light, monitoring light having a different wavelength can be generated. Therefore, it is possible to generate monitoring light without providing a separate light source for monitoring light, and it is possible to grasp the cause of output decrease without increasing the number of parts or enlarging the entire apparatus. As a result, the cause of the output decrease of the amplification optical fiber can be grasped at low cost.

フォトダークニングによる損失の波長依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the wavelength dependence of the loss by photodarkening. 本発明の第1の実施形態における光回路装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical circuit device in the 1st Embodiment of this invention. 図2の光回路装置における増幅用光ファイバのエネルギー遷移図である。FIG. 3 is an energy transition diagram of an amplification optical fiber in the optical circuit device of FIG. 2. YbとErとが添加された光ファイバの損失波長特性を示す図である。It is a figure which shows the loss wavelength characteristic of the optical fiber to which Yb and Er were added. 本発明の第2の実施形態における光回路装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical circuit device in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における光回路装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical circuit device in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における光回路装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical circuit device in the 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る光回路装置の実施形態について図2から図7を参照して詳細に説明する。なお、図2から図7において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of an optical circuit device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 7, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図2は、本発明の第1の実施形態における光回路装置としてのファイバレーザ装置1の構成を示す模式図である。図2に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置1は、光共振器10と、光共振器10の一方から光共振器10に励起光を導入する複数の励起光源20Aと、励起光源20Aからの励起光を合波するコンバイナ22Aと、光共振器10の他方から光共振器10に励起光を導入する複数の励起光源20Bと、励起光源20Bからの励起光を合波するコンバイナ22Bとを備えている。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the fiber laser device 1 as the optical circuit device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the fiber laser device 1 according to the present embodiment includes an optical resonator 10, a plurality of pumping light sources 20A for introducing pumping light into the optical resonator 10 from one of the optical resonators 10, and a pumping light source 20A. A combiner 22A that combines the excitation light from the optical resonator 10, a plurality of excitation light sources 20B that introduce the excitation light from the other of the optical resonators 10, and a combiner 22B that combines the excitation light from the excitation light source 20B. It has.

光共振器10は、増幅用光ファイバ12と、増幅用光ファイバ12の一端に接続された高反射ファイバブラッググレーティング(Fiber Bragg Grating(FBG))14と、増幅用光ファイバ12の他端に接続された低反射FBG16とから構成されている。また、低反射FBG16から光共振器10の外部に延びる光路30の端部には、レーザ発振光を出射する光出射部32が設けられている。   The optical resonator 10 is connected to an amplification optical fiber 12, a highly reflective fiber Bragg grating (FBG) 14 connected to one end of the amplification optical fiber 12, and the other end of the amplification optical fiber 12. The low reflection FBG 16 is made up of. Further, a light emitting portion 32 that emits laser oscillation light is provided at an end portion of the optical path 30 that extends from the low reflection FBG 16 to the outside of the optical resonator 10.

本実施形態では、高反射FBG14側と低反射FBG16側の双方に励起光源20A,20Bとコンバイナ22A,22Bが設けられており、双方向励起型のファイバレーザ装置となっているが、高反射FBG14側と低反射FBG16側のいずれか一方にのみ励起光源とコンバイナを設置することとしてもよい。   In the present embodiment, the excitation light sources 20A and 20B and the combiners 22A and 22B are provided on both the high reflection FBG 14 side and the low reflection FBG 16 side, which is a bidirectional excitation type fiber laser device, but the high reflection FBG 14 It is good also as installing an excitation light source and a combiner only in any one of the side and the low reflection FBG16 side.

増幅用光ファイバ12のコアには少なくとも2種類の希土類元素が添加されており、本実施形態では、Yb(イッテルビウム)とEr(エルビウム)が添加された増幅用光ファイバ12が用いられる。この場合において、YbをErよりも非常に高い濃度で添加することが好ましい。例えば、YbとErの比率が30:1となるように添加する。なお、増幅用光ファイバ12は、内部クラッドと、内部クラッドの屈折率よりも低い外部クラッドとを備えたダブルクラッド構造を有することが好ましい。   At least two kinds of rare earth elements are added to the core of the amplification optical fiber 12, and in this embodiment, the amplification optical fiber 12 to which Yb (ytterbium) and Er (erbium) are added is used. In this case, it is preferable to add Yb at a concentration much higher than Er. For example, it adds so that the ratio of Yb and Er may be set to 30: 1. The amplification optical fiber 12 preferably has a double clad structure including an inner clad and an outer clad lower than the refractive index of the inner clad.

励起光源20A,20Bとしては、例えば、波長915nmの高出力マルチモード半導体レーザ(LD)を用いることができる。励起光源20Aからの励起光は、コンバイナ22Aにより合波され、高反射FBG14側から増幅用光ファイバ12に導入される。同様に、励起光源20Bからの励起光は、コンバイナ22Bにより合波され、低反射FBG16側から増幅用光ファイバ12に導入される。   As the excitation light sources 20A and 20B, for example, a high-power multimode semiconductor laser (LD) having a wavelength of 915 nm can be used. The excitation light from the excitation light source 20A is combined by the combiner 22A and introduced into the amplification optical fiber 12 from the highly reflective FBG 14 side. Similarly, the pumping light from the pumping light source 20B is combined by the combiner 22B and introduced into the amplification optical fiber 12 from the low reflection FBG 16 side.

本実施形態における高反射FBG14および低反射FBG16は、レーザ発振光の波長に対応させて1000nm〜1100nmの波長の光を反射するように構成されている。高反射FBG14の反射率は90%〜100%であることが好ましく、低反射FBG16の反射率は30%以下であることが好ましい。なお、本実施形態では、光共振器10内でレーザ発振させるための反射手段としてFBGを用いた例を説明するがミラーを反射手段として用いることもできる。   The high reflection FBG 14 and the low reflection FBG 16 in the present embodiment are configured to reflect light having a wavelength of 1000 nm to 1100 nm corresponding to the wavelength of the laser oscillation light. The reflectance of the high reflection FBG 14 is preferably 90% to 100%, and the reflectance of the low reflection FBG 16 is preferably 30% or less. In the present embodiment, an example in which FBG is used as the reflecting means for causing laser oscillation in the optical resonator 10 will be described. However, a mirror can also be used as the reflecting means.

このような構成において、励起光源20A,20Bから例えば915nmの波長の励起光を増幅用光ファイバ12に導入すると、増幅用光ファイバ12のYbが励起され、1000nm帯の波長の放出光を発する。このYb放出光は、所定の共振条件を満たすように配置された高反射FBG14および低反射FBG16により1000nm帯の波長でレーザ発振する。光共振器10内で生じたレーザ発振光は、その一部が低反射FBG16で反射して増幅用光ファイバ12に戻るが、そのほとんどが低反射FBG16を透過して光出射部32から出射される。   In such a configuration, when excitation light having a wavelength of, for example, 915 nm is introduced from the excitation light sources 20A and 20B into the amplification optical fiber 12, Yb of the amplification optical fiber 12 is excited, and emitted light having a wavelength of 1000 nm band is emitted. This Yb emission light is laser-oscillated at a wavelength of 1000 nm band by the high reflection FBG 14 and the low reflection FBG 16 arranged so as to satisfy a predetermined resonance condition. A part of the laser oscillation light generated in the optical resonator 10 is reflected by the low reflection FBG 16 and returns to the amplification optical fiber 12, but most of the laser oscillation light is transmitted through the low reflection FBG 16 and emitted from the light emitting unit 32. The

ここで、図2に示すように、本実施形態においては、光出射部32とコンバイナ22Bとの間に、光共振器10からの光のうち1000nm帯の光、すなわちレーザ発振光の一部を分離する第1の光分離器40が設けられている。この第1の光分離器40には第1の光検出器42が接続されており、この第1の光検出器42は、第1の光分離器40で分離されたレーザ発振光の光強度を検出するように構成されている。なお、第1の光分離器40としては、例えば波長分割多重(WDM)カプラやタップカプラ、あるいはこれらの組み合わせを用いることができ、第1の光検出器42としては例えばフォトディテクタを用いることができる。   Here, as shown in FIG. 2, in the present embodiment, a part of the 1000 nm band light, that is, a part of the laser oscillation light among the light from the optical resonator 10 is placed between the light emitting part 32 and the combiner 22B. A first light separator 40 for separation is provided. A first light detector 42 is connected to the first light separator 40, and the first light detector 42 has a light intensity of the laser oscillation light separated by the first light separator 40. Is configured to detect. As the first optical separator 40, for example, a wavelength division multiplexing (WDM) coupler, a tap coupler, or a combination thereof can be used, and as the first optical detector 42, for example, a photodetector can be used. .

ところで、本実施形態における増幅用光ファイバ12のコアには2種類の希土類元素Yb,Erが添加されている。図3は、この増幅用光ファイバ12のエネルギー遷移図である。図3に示すように、Yb3+5/2のエネルギー準位からEr3+411/2のエネルギー準位へエネルギー遷移が生じることが知られている(例えば、W.L.Barnes
et al. "Er3+-Yb3+ and Er3+ Doped Fiber
Lasers," Journal of Lightwave Technology, Vol. 7, No. 10, October 1989,
pp. 1461-1465)。このため、励起光源20A,20Bからの励起光によりYb3+のエネルギー準位を高くすると、一部のエネルギーがEr3+に遷移し、Er3+のエネルギー準位が411/2に励起される。励起されたEr3+は非放射過程で413/2に緩和し、1500nm帯の増幅された自然放出光(ASE)を発して基底状態415/2に遷移する。ここでは、このようにして放出されるErからの増幅された自然放出光または自然放出光により発生した誘導放出光を監視光と呼ぶこととする。
By the way, two kinds of rare earth elements Yb and Er are added to the core of the amplification optical fiber 12 in the present embodiment. FIG. 3 is an energy transition diagram of the amplification optical fiber 12. As shown in FIG. 3, it is known that an energy transition occurs from the energy level of 2 F 5/2 of Yb 3+ to the energy level of 4 I 11/2 of Er 3+ (for example, WLBarnes
et al. "Er 3+ -Yb 3+ and Er 3+ Doped Fiber
Lasers, "Journal of Lightwave Technology, Vol. 7, No. 10, October 1989,
pp. 1461-1465). Therefore, the excitation light source 20A, the higher the energy levels of Yb 3+ by the excitation light from 20B, part of the energy transitions to Er 3+, the energy levels of the Er 3+ is 4 I 11/2 Excited. The excited Er 3+ relaxes to 4 I 13/2 in a non-radiative process, emits amplified spontaneous emission (ASE) in the 1500 nm band, and transitions to the ground state 4 I 15/2 . Here, the spontaneous emission light amplified from Er thus emitted or the stimulated emission light generated by the spontaneous emission light is referred to as monitoring light.

このように、本実施形態においては、増幅用光ファイバ12に添加された希土類元素のうち、Ybはレーザ発振光の利得媒体として光を増幅する役割を有し、Erはレーザ発振光とは異なる波長の光を放出する役割を有する。このため、励起光源20A,20Bから励起光を増幅用光ファイバ12に供給することにより、Ybからは1000nm帯の波長のレーザ発振光が生じ、Erからは1500nm帯の監視光が生じる。ここで、高反射FBG14および低反射FBG16は、1500nm帯の光を反射するようには構成されていないため、監視光は高反射FBG14および低反射FBG16を透過する。   Thus, in the present embodiment, among the rare earth elements added to the amplification optical fiber 12, Yb has a role of amplifying light as a gain medium for laser oscillation light, and Er is different from laser oscillation light. It has a role of emitting light of a wavelength. Therefore, by supplying excitation light from the excitation light sources 20A and 20B to the amplification optical fiber 12, laser oscillation light having a wavelength of 1000 nm band is generated from Yb, and monitoring light of 1500 nm band is generated from Er. Here, since the high reflection FBG 14 and the low reflection FBG 16 are not configured to reflect 1500 nm band light, the monitoring light passes through the high reflection FBG 14 and the low reflection FBG 16.

ここで、図2に示すように、高反射FBG14から光共振器10の外部に延びる光路50の端部には、光共振器10からの光のうち1500nm帯の光、すなわち監視光の一部を分離する第2の光分離器60が設けられている。この第2の光分離器60には第2の光検出器62が接続されており、この第2の光検出器62は、第2の光分離器60で分離された監視光の光強度を検出できるようになっている。なお、第2の光分離器60としては、例えば波長分割多重(WDM)カプラやタップカプラ、あるいはこれらの組み合わせを用いることができ、第2の光検出器62としては例えばフォトディテクタを用いることができる。   Here, as shown in FIG. 2, at the end of the optical path 50 extending from the highly reflective FBG 14 to the outside of the optical resonator 10, 1500 nm band light out of the light from the optical resonator 10, that is, a part of the monitoring light. A second light separator 60 is provided for separating the two. A second light detector 62 is connected to the second light separator 60, and the second light detector 62 determines the light intensity of the monitoring light separated by the second light separator 60. It can be detected. As the second optical separator 60, for example, a wavelength division multiplexing (WDM) coupler, a tap coupler, or a combination thereof can be used, and as the second optical detector 62, for example, a photodetector can be used. .

図2に示すように、ファイバレーザ装置1は、第1の光検出器42および第2の光検出器62に接続されたフォトダークニング検出部70を備えている。フォトダークニング検出部70は、第1の光検出器42で検出されたレーザ発振光の光強度と、第2の光検出器62で検出された監視光の光強度とが入力される比較器を備えており、この比較器での比較結果に基づいてフォトダークニングを検出する。フォトダークニング検出部70は、入力されたレーザ発振光と監視光の光強度の変化をそれぞれ算出し、これらの変化の比較結果を利用して以下のようにフォトダークニングの検出を行う。   As shown in FIG. 2, the fiber laser device 1 includes a photodarkening detection unit 70 connected to the first photodetector 42 and the second photodetector 62. The photodarkening detection unit 70 is a comparator to which the light intensity of the laser oscillation light detected by the first light detector 42 and the light intensity of the monitoring light detected by the second light detector 62 are input. The photodarkening is detected based on the comparison result of the comparator. The photodarkening detection unit 70 calculates changes in the light intensity of the input laser oscillation light and monitoring light, and detects photodarkening using the comparison results of these changes as follows.

光ファイバにフォトダークニングが生じた場合、図1に示すように、短波長側の1000nm帯のレーザ出力には大きな損失が生じるが、1500nm帯の光には影響がほとんどみられない。したがって、フォトダークニングが生じた場合には、1000nm帯における出力低下の度合いと1500nm帯における出力低下の度合いとに差が生じる。すなわち、レーザ発振光と監視光の光強度の比率は通常一定になるが、増幅用光ファイバ12でフォトダークニングが生じた場合は、短波長であるレーザ発振光はフォトダークニングの影響を強く受け、長波長である監視光はその影響が小さいため、1000nm帯における出力低下の度合いが1500nm帯における出力低下の度合いよりも大きい場合にはフォトダークニングが生じていると推測できる。一方、1000nm帯と1500nm帯とで出力低下の度合いにあまり差がみられない場合には、その出力低下は波長依存性の低いものであると言えるので、その原因はフォトダークニング以外のもの(例えば励起光源の劣化など)であると判断できる。   When photodarkening occurs in the optical fiber, as shown in FIG. 1, a large loss occurs in the laser output in the 1000 nm band on the short wavelength side, but there is almost no effect on the light in the 1500 nm band. Therefore, when photodarkening occurs, there is a difference between the degree of output reduction in the 1000 nm band and the degree of output reduction in the 1500 nm band. That is, the ratio of the light intensity of the laser oscillation light and the monitoring light is usually constant. However, when photodarkening occurs in the amplification optical fiber 12, the laser oscillation light having a short wavelength strongly influences the photodarkening. Since the influence of the monitoring light having a long wavelength is small, it can be estimated that photodarkening occurs when the degree of output decrease in the 1000 nm band is larger than the degree of output decrease in the 1500 nm band. On the other hand, when there is not much difference in the degree of output reduction between the 1000 nm band and the 1500 nm band, it can be said that the output reduction is low in wavelength dependence, and the cause is other than photodarkening ( For example, it can be determined that the excitation light source is deteriorated.

本実施形態のフォトダークニング検出部70は、上述したフォトダークニングによる損失の波長依存性を利用してフォトダークニングを検出する。すなわち、フォトダークニング検出部70では、1000nm帯のレーザ発振光の光強度の変化と1500nm帯の監視光の光強度の変化とを比較し、レーザ発振光の光強度の低下が監視光の光強度の低下よりも大きい場合にフォトダークニングが生じていると判断する。さらに、フォトダークニング検出部70は、レーザ発振光の光強度の低下と監視光の光強度の低下との差が大きくなればなるほどフォトダークニングが進行していると判断する。   The photodarkening detection unit 70 of the present embodiment detects photodarkening using the wavelength dependence of the loss due to the above-described photodarkening. That is, the photodarkening detection unit 70 compares the change in the light intensity of the laser oscillation light in the 1000 nm band with the change in the light intensity of the monitor light in the 1500 nm band. If it is greater than the decrease in intensity, it is determined that photodarkening has occurred. Furthermore, the photodarkening detection unit 70 determines that photodarkening is progressing as the difference between the decrease in the light intensity of the laser oscillation light and the decrease in the light intensity of the monitoring light increases.

このように、本実施形態においては、2種類の希土類元素Yb,Erが添加された増幅用光ファイバ12を用いることにより、レーザ発振光に加えてこれとは異なる波長を有する監視光を生じさせることができる。したがって、監視光用の光源を別に設けなくても監視光を生じさせることができ、部品数を増やすことも装置全体を大きくすることなく出力低下の原因を把握することが可能となる。この結果、増幅用光ファイバ12の出力低下の原因を安価に把握することができる。   As described above, in this embodiment, by using the amplification optical fiber 12 to which two kinds of rare earth elements Yb and Er are added, in addition to the laser oscillation light, monitoring light having a wavelength different from this is generated. be able to. Therefore, it is possible to generate monitoring light without providing a separate light source for monitoring light, and it is possible to grasp the cause of output reduction without increasing the number of components and without enlarging the entire apparatus. As a result, the cause of the output decrease of the amplification optical fiber 12 can be grasped at low cost.

また、フォトダークニングによる損失の波長依存性を利用することで、出力低下の原因がフォトダークニングによるものか、その他の要因によるものかを容易に判断することができ、修理などの対応を迅速に行うことができる。また、ファイバレーザ装置1を光ファイバの評価試験に用いた場合には、フォトダークニングのレベルを容易に監視することが可能となる。   In addition, by utilizing the wavelength dependence of loss due to photodarkening, it is possible to easily determine whether the cause of output decrease is due to photodarkening or due to other factors. Can be done. When the fiber laser device 1 is used for an optical fiber evaluation test, the level of photodarkening can be easily monitored.

図2に示す例では、高反射FBG14から光共振器10の外部に延びる光路50上に第2の光分離器60が設けられていたが、第2の光分離器60の設置位置はこれに限られず、監視光が存在する場所であればどこであってもよい。例えば、低反射FBG16から延びる光路30上や光共振器10の内部に第2の光分離器60を設けることも可能である。   In the example shown in FIG. 2, the second optical separator 60 is provided on the optical path 50 extending from the highly reflective FBG 14 to the outside of the optical resonator 10, but the installation position of the second optical separator 60 is the same. It is not limited, and any location where monitoring light exists can be used. For example, the second optical separator 60 can be provided on the optical path 30 extending from the low reflection FBG 16 or inside the optical resonator 10.

上述したように、本実施形態では、増幅用光ファイバ12に添加する2種類の希土類元素として、励起光源から供給された励起光を受けてレーザ発振光を生ずるYb(第1の希土類元素)と、Ybからのエネルギー遷移によりレーザ発振光とは異なる波長の監視光を生ずるEr(第2の希土類元素)とを用いているが、これら第1の希土類元素と第2の希土類元素の組み合わせはこれに限られるものではない。同様の特性を有する希土類元素の組み合わせとしては、第1の希土類元素としてTm(ツリウム)、第2の希土類元素としてHo(ホルミウム)の組み合わせ、あるいは、第1の希土類元素としてYb(イッテルビウム)、第2の希土類元素としてPr(プラセオジム)の組み合わせなどが考えられる。   As described above, in the present embodiment, two types of rare earth elements added to the amplification optical fiber 12 are Yb (first rare earth element) that generates laser oscillation light upon receiving excitation light supplied from an excitation light source. , Er (second rare earth element) that generates monitoring light having a wavelength different from that of the laser oscillation light by energy transition from Yb is used. The combination of the first rare earth element and the second rare earth element is this. It is not limited to. As a combination of rare earth elements having similar characteristics, a combination of Tm (thulium) as the first rare earth element, a combination of Ho (holmium) as the second rare earth element, or Yb (ytterbium) as the first rare earth element, As the rare earth element 2, a combination of Pr (praseodymium) can be considered.

また、上述した実施形態では、励起光の供給により生ずるYbからErへのエネルギー遷移を利用してErから監視光を放出させたが、これ以外の方法によりErから監視光を生じさせることもできる。図4には、YbとErとが添加された光ファイバの損失波長特とErが添加された光ファイバの損失波長特性が示されているが、図4に示すように、実質的に970nm〜980nmの波長において両者の吸収帯が重複している。したがって、970nm〜980nmの波長の励起光を用いた場合には、YbとErの双方が自然放出と、自然放出に伴う誘導放出を生じ、Ybからは1000nm帯の光、Erからは1500nm帯の光をそれぞれ放出させることができ、Erの自然放出光と自然放出に伴う誘導放出光を監視光として用いることができる。このように、2種類の希土類元素の自然放出と自然放出に伴う誘導放出を利用してレーザ発振光と監視光を生成することもできる。   In the above-described embodiment, the monitoring light is emitted from Er using the energy transition from Yb to Er generated by supplying the excitation light. However, the monitoring light can be generated from Er by other methods. . FIG. 4 shows loss wavelength characteristics of an optical fiber to which Yb and Er are added and loss wavelength characteristics of an optical fiber to which Er is added. As shown in FIG. Both absorption bands overlap at a wavelength of 980 nm. Therefore, when excitation light having a wavelength of 970 nm to 980 nm is used, both Yb and Er cause spontaneous emission and stimulated emission accompanying spontaneous emission. Light from the Yb has a wavelength of 1000 nm and from Er has a wavelength of 1500 nm. Light can be emitted, and spontaneous emission light of Er and stimulated emission light accompanying spontaneous emission can be used as monitoring light. As described above, the laser oscillation light and the monitoring light can be generated by utilizing the spontaneous emission of two kinds of rare earth elements and the stimulated emission accompanying the spontaneous emission.

図5は、本発明の第2の実施形態における光回路装置としてのファイバレーザ装置101の構成を示す模式図である。図5に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置101は、第1の実施形態の構成に加えて、フォトダークニング検出部70の検出結果に基づいて励起光源20A,20Bの励起光の出力を制御する制御部180を備えている。この制御部180は、フォトダークニング検出部70の検出結果に応じて励起光源20A,20Bの駆動電流を制御し、励起光源20A,20Bからの励起光の強度を調整する。このような構成により、レーザ発振光および/または監視光の光強度の低下に応じて励起光の強度を調整することができる。例えば、レーザ発振光および/または監視光の光強度が低下した場合に、励起光源20A,20Bからの励起光の強度を上げることにより、光出射部32からの出力状態を一定に維持することができる。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a fiber laser device 101 as an optical circuit device in the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in addition to the configuration of the first embodiment, the fiber laser device 101 of the present embodiment outputs the excitation light of the excitation light sources 20A and 20B based on the detection result of the photodarkening detection unit 70. The control part 180 which controls is provided. The control unit 180 controls the drive current of the excitation light sources 20A and 20B according to the detection result of the photodarkening detection unit 70, and adjusts the intensity of the excitation light from the excitation light sources 20A and 20B. With such a configuration, the intensity of the excitation light can be adjusted in accordance with a decrease in the light intensity of the laser oscillation light and / or the monitoring light. For example, when the light intensity of the laser oscillation light and / or the monitoring light is lowered, the output state from the light emitting unit 32 can be kept constant by increasing the intensity of the excitation light from the excitation light sources 20A and 20B. it can.

図6は、本発明の第3の実施形態における光回路装置としてのファイバレーザ装置201の構成を示す模式図である。図6に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置201では、第1の実施形態における励起光源20Aの一部に代えてフォトブリーチング光源280を設け、このフォトブリーチング光源280の出力を制御するフォトブリーチング部282が追加されている。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a fiber laser device 201 as an optical circuit device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the fiber laser device 201 in this embodiment, a photo bleaching light source 280 is provided instead of a part of the excitation light source 20A in the first embodiment, and the output of the photo bleaching light source 280 is controlled. A photo bleaching unit 282 is added.

フォトブリーチング光源280は、フォトダークニングが生じた増幅用光ファイバ12のコア損失を回復させるブリーチング光を照射するものである。フォトブリーチング光源280としては、例えば波長407nmの半導体レーザ(LD)を用いることができる。フォトブリーチング光源280からのブリーチング光は、コンバイナ22Aにより合波され、高反射FBG14側から増幅用光ファイバ12に導入される。なお、図6では、フォトブリーチング光源280を高反射FBG14側に設けた例を示しているが、フォトブリーチング光源280を低反射FBG16側に設けてもよい。   The photo bleaching light source 280 emits bleaching light that recovers the core loss of the amplification optical fiber 12 in which photodarkening has occurred. As the photo bleaching light source 280, for example, a semiconductor laser (LD) having a wavelength of 407 nm can be used. The bleaching light from the photo bleaching light source 280 is combined by the combiner 22A and introduced into the amplification optical fiber 12 from the high reflection FBG 14 side. 6 shows an example in which the photo bleaching light source 280 is provided on the high reflection FBG 14 side, the photo bleaching light source 280 may be provided on the low reflection FBG 16 side.

フォトブリーチング部282は、フォトダークニング検出部70に接続されており、フォトダークニング検出部70でのフォトダークニング検出結果に基づいてフォトブリーチング光源280を制御する。すなわち、このフォトダークニング検出部70においてフォトダークニングが検出されると、フォトブリーチング部282は、フォトブリーチング光源280を駆動してブリーチング光を増幅用光ファイバ12に供給する。これにより、フォトダークニングが生じた増幅用光ファイバ12のコア損失の回復が行われる。   The photo bleaching unit 282 is connected to the photo darkening detection unit 70, and controls the photo bleaching light source 280 based on the photo darkening detection result in the photo darkening detection unit 70. That is, when photodarkening is detected by the photodarkening detection unit 70, the photobleaching unit 282 drives the photobleaching light source 280 to supply bleaching light to the amplification optical fiber 12. Thereby, recovery of the core loss of the amplification optical fiber 12 in which photodarkening has occurred is performed.

このように、本実施形態によれば、増幅用光ファイバ12にフォトダークニングが検出された場合に、増幅用光ファイバ12のコア損失を回復させるブリーチング光を増幅用光ファイバ12に照射することができるので、フォトダークニングによる影響を軽減または解消することが可能である。   As described above, according to the present embodiment, when photodarkening is detected in the amplification optical fiber 12, the bleaching light for recovering the core loss of the amplification optical fiber 12 is applied to the amplification optical fiber 12. Therefore, it is possible to reduce or eliminate the influence of photodarkening.

図7は、本発明の第4の実施形態における光回路装置としてのファイバレーザ装置301の構成を示す模式図である。図7に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置301では、低反射FBG16から光共振器10の外部に延びる光路30上に融着接続部340が設けられている。この融着接続部340の近傍には、融着接続部340からの漏れ光の光強度を検出する第1の光検出器342が設けられている。この第1の光検出器342としては例えばフォトディテクタを用いることができる。   FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a fiber laser device 301 as an optical circuit device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, in the fiber laser device 301 in the present embodiment, a fusion splicing part 340 is provided on the optical path 30 that extends from the low reflection FBG 16 to the outside of the optical resonator 10. In the vicinity of the fusion splicing portion 340, a first photodetector 342 that detects the light intensity of the leaked light from the fusion splicing portion 340 is provided. As the first photodetector 342, for example, a photodetector can be used.

また、第1の実施形態と同様に、高反射FBG14から光共振器10の外部に延びる光路50の端部には、監視光の一部を分離する光分離器60が設けられており、この光分離器60には第2の光検出器62が接続されている。この第2の光検出器62により監視光の光強度が検出される。   Similarly to the first embodiment, an optical separator 60 that separates a part of the monitoring light is provided at the end of the optical path 50 extending from the highly reflective FBG 14 to the outside of the optical resonator 10. A second photodetector 62 is connected to the optical separator 60. The second optical detector 62 detects the light intensity of the monitoring light.

このような構成において、レーザ発振光は光路30上を光共振器10から光出射部32に向けて伝播するが、融着接続部340にてその一部が漏れ光(損失光)として外部に漏れる。この漏れ光にはレーザ発振光のほかにErからの監視光も含まれるが、YbをErよりも非常に高い濃度で添加した増幅用光ファイバ12を用いれば、漏れ光の成分としてはレーザ発振光が支配的となり、第1の光検出器342にて検出される光強度はほぼレーザ発振光の光強度とみなすことができる。したがって、フォトダークニング検出部70において、第1の光検出器342により検出された漏れ光の光強度の変化と第2の光検出器62により検出された監視光の光強度とを比較することにより、上述した第1の実施形態と同様に、フォトダークニングを検出することができる。すなわち、本実施形態におけるフォトダークニング検出部70は、漏れ光の光強度の低下が監視光の光強度の低下よりも大きい場合にフォトダークニングが生じていると判断し、漏れ光の光強度の低下と監視光の光強度の低下との差が大きくなればなるほどフォトダークニングが進行していると判断する。   In such a configuration, the laser oscillation light propagates on the optical path 30 from the optical resonator 10 toward the light emitting part 32, but a part of the laser oscillation light is leaked to the outside at the fusion splicing part 340. Leak. In addition to the laser oscillation light, the leakage light includes monitoring light from Er. If the amplification optical fiber 12 to which Yb is added at a concentration much higher than Er is used, the leakage light component is laser oscillation. Light becomes dominant, and the light intensity detected by the first photodetector 342 can be regarded as the light intensity of the laser oscillation light. Therefore, the photodarkening detection unit 70 compares the change in the light intensity of the leakage light detected by the first light detector 342 with the light intensity of the monitoring light detected by the second light detector 62. Thus, the photodarkening can be detected as in the first embodiment described above. That is, the photodarkening detection unit 70 in this embodiment determines that photodarkening has occurred when the decrease in the light intensity of the leakage light is larger than the decrease in the light intensity of the monitoring light, and the light intensity of the leakage light It is determined that the photodarkening is progressing as the difference between the decrease in the light intensity and the decrease in the light intensity of the monitoring light increases.

なお、漏れ光に含まれる監視光の成分による検出精度の低下が懸念される場合には、図7に示すように、融着接続部340と第1の光検出器342との間にフィルタ380を挿入すればよい。すなわち、第1の光検出器342に入射する漏れ光のうち、レーザ発振光の波長(1000nm帯)を透過させつつ監視光の波長(1500nm帯)を遮断するフィルタ380を挿入すれば、第1の光検出器342にはレーザ発振光のみが入射することとなり、より精度の高い検出が可能となる。   If there is a concern about a decrease in detection accuracy due to the component of the monitoring light included in the leakage light, a filter 380 is interposed between the fusion splicing portion 340 and the first photodetector 342 as shown in FIG. Can be inserted. That is, if the filter 380 that transmits the wavelength of the laser oscillation light (1000 nm band) and blocks the wavelength of the monitoring light (1500 nm band) among the leaked light incident on the first photodetector 342 is inserted, the first Since only the laser oscillation light enters the photodetector 342, detection with higher accuracy is possible.

また、出力の高いレーザ発振光が伝播する場合には、融着接続部340ではなく、光路30のファイバ自体からの漏れ光を第1の光検出器342により検出するようにしてもよい。そのような場合には、融着接続部340を設ける必要がないが、本実施形態のように融着接続部340からの損失光を利用すれば、より多くの光量を得ることができる。   In addition, when high-power laser oscillation light propagates, the first light detector 342 may detect light leaked from the fiber itself of the optical path 30 instead of the fusion splicing portion 340. In such a case, although it is not necessary to provide the fusion splicing part 340, more light can be obtained by using the loss light from the fusion splicing part 340 as in this embodiment.

さらに、第1の光検出器342における検出光量を増やしたい場合には、光路30としてコアに紫外光が照射された光ファイバを用い、その光ファイバのコアから漏れる散乱光を第1の光検出器342により検出してもよい。そのような構成によれば、その紫外光照射領域において散乱光の光量を増加させることができる。   Furthermore, when it is desired to increase the amount of light detected by the first photodetector 342, an optical fiber having an ultraviolet light irradiated on the core is used as the optical path 30, and the scattered light leaking from the core of the optical fiber is detected by the first light. This may be detected by the instrument 342. According to such a configuration, the amount of scattered light can be increased in the ultraviolet light irradiation region.

なお、本実施形態における融着接続部340、第1の光検出器342、フィルタ380などの構成を、上述した第2の実施形態や第3の実施形態に適用できることは言うまでもない。   Needless to say, the configurations of the fusion splicing part 340, the first photodetector 342, the filter 380, and the like in this embodiment can be applied to the second and third embodiments described above.

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、上述した各実施形態においては、光回路装置の一例としてファイバレーザ装置を説明したが、本発明はファイバレーザに限られるものではなく、例えば、本発明を光ファイバ増幅器に適用することも可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the present invention may be implemented in various forms within the scope of the technical idea. For example, in each of the above-described embodiments, the fiber laser device has been described as an example of the optical circuit device. However, the present invention is not limited to the fiber laser, and for example, the present invention can be applied to an optical fiber amplifier. It is.

1 ファイバレーザ装置
10 光共振器
12 増幅用光ファイバ
14 高反射FBG
16 低反射FBG
20A,20B 励起光源
22A,22B コンバイナ
30 光路
32 光出射部
40 第1の光分離器
42 第1の光検出器
50 光路
60 第2の光分離器
62 第2の光検出器
70 フォトダークニング検出部
101 ファイバレーザ装置
180 制御部
201 ファイバレーザ装置
280 フォトブリーチング光源
282 フォトブリーチング部
301 ファイバレーザ装置
340 融着接続部
342 第1の光検出器
380 フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fiber laser apparatus 10 Optical resonator 12 Optical fiber for amplification 14 High reflection FBG
16 Low reflection FBG
20A, 20B Excitation light source 22A, 22B Combiner 30 Optical path 32 Light emitting part 40 First optical separator 42 First optical detector 50 Optical path 60 Second optical separator 62 Second optical detector 70 Photodarkening detection Unit 101 fiber laser device 180 control unit 201 fiber laser device 280 photo bleaching light source 282 photo bleaching unit 301 fiber laser device 340 fusion splicing unit 342 first photodetector 380 filter

Claims (14)

励起光を供給する励起光源と、
前記励起光源から供給された励起光を受けてレーザ発振光を生ずる第1の希土類元素と、前記励起光の供給に起因してレーザ発振光とは異なる波長の監視光を生ずる第2の希土類元素とが添加された増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバを通過した光から前記レーザ発振光を分離する第1の光分離器と、
前記第1の光分離器により分離されたレーザ発振光の光強度を検出する第1の光検出器と、
前記増幅用光ファイバを通過した光から前記監視光を分離する第2の光分離器と、
前記第2の光分離器により分離された監視光の光強度を検出する第2の光検出器と、
前記第1の光検出器により検出されたレーザ発振光の光強度の変化と前記第2の光検出器により検出された監視光の光強度の変化とを比較してフォトダークニングを検出するフォトダークニング検出部と、
を備えたことを特徴とする光回路装置。
An excitation light source for supplying excitation light;
A first rare earth element that generates laser oscillation light upon receiving excitation light supplied from the excitation light source, and a second rare earth element that generates monitoring light having a wavelength different from that of the laser oscillation light due to the supply of the excitation light And an optical fiber for amplification to which is added,
A first optical separator that separates the laser oscillation light from the light that has passed through the amplification optical fiber;
A first photodetector for detecting the light intensity of the laser oscillation light separated by the first light separator;
A second optical separator that separates the monitoring light from the light that has passed through the amplification optical fiber;
A second photodetector for detecting the light intensity of the monitoring light separated by the second light separator;
A photo for detecting photodarkening by comparing the change in the light intensity of the laser oscillation light detected by the first light detector and the change in the light intensity of the monitoring light detected by the second light detector. A darkening detection unit;
An optical circuit device comprising:
励起光を供給する励起光源と、
前記励起光源から供給された励起光を受けてレーザ発振光を生ずる第1の希土類元素と、前記励起光の供給に起因してレーザ発振光とは異なる波長の監視光を生ずる第2の希土類元素とが添加された増幅用光ファイバと、
前記レーザ発振光が伝播する光路からの漏れ光の光強度を検出する第1の光検出器と、
前記増幅用光ファイバを通過した光から前記監視光を分離する光分離器と、
前記光分離器により分離された監視光の光強度を検出する第2の光検出器と、
前記第1の光検出器により検出された漏れ光の光強度の変化と前記第2の光検出器により検出された監視光の光強度の変化とを比較してフォトダークニングを検出するフォトダークニング検出部と、
を備えたことを特徴とする光回路装置。
An excitation light source for supplying excitation light;
A first rare earth element that generates laser oscillation light upon receiving excitation light supplied from the excitation light source, and a second rare earth element that generates monitoring light having a wavelength different from that of the laser oscillation light due to the supply of the excitation light And an optical fiber for amplification to which is added,
A first photodetector for detecting light intensity of leakage light from an optical path through which the laser oscillation light propagates;
An optical separator that separates the monitoring light from the light that has passed through the amplification optical fiber;
A second photodetector for detecting the light intensity of the monitoring light separated by the light separator;
Photodark that detects photodarkening by comparing the change in the light intensity of the leaked light detected by the first light detector and the change in the light intensity of the monitoring light detected by the second light detector. A scanning detection unit;
An optical circuit device comprising:
前記漏れ光は、前記光路上に設けられた融着接続部における損失光を含むことを特徴とする請求項2に記載の光回路装置。   The optical circuit device according to claim 2, wherein the leakage light includes lost light in a fusion splicing portion provided on the optical path. 前記漏れ光は、紫外光が照射された光ファイバのコアから漏れる散乱光を含むことを特徴とする請求項2または3に記載の光回路装置。   The optical circuit device according to claim 2, wherein the leakage light includes scattered light that leaks from a core of an optical fiber irradiated with ultraviolet light. 前記光路から前記第1の光検出器に入射する前記漏れ光のうち、前記レーザ発振光の波長の光を透過させつつ前記監視光の波長の光を遮断するフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の光回路装置。   Of the leakage light incident on the first photodetector from the optical path, the filter further includes a filter that blocks light having the wavelength of the laser light while transmitting light having the wavelength of the laser oscillation light. The optical circuit device according to any one of claims 2 to 4. 前記監視光は、前記励起光の供給に起因した、前記第1の希土類元素から前記第2の希土類元素へのエネルギー遷移による前記第2の希土類元素の自然放出または誘導放出により生ずることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の光回路装置。   The monitoring light is generated by spontaneous emission or stimulated emission of the second rare earth element due to energy transition from the first rare earth element to the second rare earth element due to the supply of the excitation light. An optical circuit device according to any one of claims 1 to 5. 前記第1の希土類元素の吸収帯と前記第2の希土類元素の吸収帯とは互いに部分的に重複しており、前記監視光は、前記励起光の供給に起因した、前記第2の希土類元素の自然放出または誘導放出により生ずることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の光回路装置。   The absorption band of the first rare earth element and the absorption band of the second rare earth element partially overlap each other, and the monitoring light is the second rare earth element resulting from the supply of the excitation light. The optical circuit device according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical circuit device is generated by spontaneous emission or stimulated emission. 前記監視光の波長は、前記レーザ発振光の波長よりも長く、
前記フォトダークニング検出部は、前記第1の光検出器により検出された光強度の低下が前記第2の光検出器により検出された光強度の低下よりも大きい場合にフォトダークニングが生じていると判断することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の光回路装置。
The wavelength of the monitoring light is longer than the wavelength of the laser oscillation light,
The photodarkening detection unit causes photodarkening when a decrease in light intensity detected by the first photodetector is greater than a decrease in light intensity detected by the second photodetector. The optical circuit device according to claim 1, wherein the optical circuit device is determined to be.
前記フォトダークニング検出部は、前記第1の光検出器により検出された光強度の低下と前記第2の光検出器により検出された光強度の低下との差に基づいてフォトダークニングの進行レベルを判断することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の光回路装置。   The photodarkening detection unit proceeds with photodarkening based on a difference between a decrease in light intensity detected by the first photodetector and a decrease in light intensity detected by the second photodetector. 9. The optical circuit device according to claim 1, wherein the level is determined. フォトダークニングが生じた前記増幅用光ファイバのコア損失を回復させるブリーチング光を照射可能なブリーチング光源と、
前記フォトダークニング検出部によりフォトダークニングが検出されたことを受け、前記ブリーチング光源から前記ブリーチング光を前記増幅用光ファイバに供給するフォトブリーチング部と、
をさらに備えた請求項1から9のいずれか一項に記載の光回路装置。
A bleaching light source capable of irradiating bleaching light to recover the core loss of the amplification optical fiber in which photodarkening has occurred;
In response to detection of photodarkening by the photodarkening detection unit, a photobleaching unit that supplies the bleaching light from the bleaching light source to the amplification optical fiber;
The optical circuit device according to any one of claims 1 to 9, further comprising:
前記第1の希土類元素がYbであり、前記第2の希土類元素がErであることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の光回路装置。   The optical circuit device according to any one of claims 1 to 10, wherein the first rare earth element is Yb and the second rare earth element is Er. 前記励起光の波長が970nm〜980nmであることを特徴とする請求項11に記載の光回路装置。   The optical circuit device according to claim 11, wherein a wavelength of the excitation light is 970 nm to 980 nm. 前記フォトダークニング検出部の検出結果に基づいて前記励起光源の励起光の強度を制御する制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の光回路装置。   The optical circuit device according to any one of claims 1 to 12, further comprising a control unit that controls the intensity of excitation light of the excitation light source based on a detection result of the photodarkening detection unit. . 前記第2の希土類元素の濃度は前記第1の希土類元素の濃度よりも低いことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の光回路装置。
The optical circuit device according to any one of claims 1 to 13, wherein the concentration of the second rare earth element is lower than the concentration of the first rare earth element.
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