JP2014165401A - 光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイス - Google Patents

光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイス Download PDF

Info

Publication number
JP2014165401A
JP2014165401A JP2013036405A JP2013036405A JP2014165401A JP 2014165401 A JP2014165401 A JP 2014165401A JP 2013036405 A JP2013036405 A JP 2013036405A JP 2013036405 A JP2013036405 A JP 2013036405A JP 2014165401 A JP2014165401 A JP 2014165401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber
section
excitation
core
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013036405A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Sakamoto
真一 阪本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2013036405A priority Critical patent/JP2014165401A/ja
Priority to PCT/JP2014/054675 priority patent/WO2014133000A1/ja
Publication of JP2014165401A publication Critical patent/JP2014165401A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • H01S3/094007Cladding pumping, i.e. pump light propagating in a clad surrounding the active core
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094049Guiding of the pump light
    • H01S3/094053Fibre coupled pump, e.g. delivering pump light using a fibre or a fibre bundle
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/09408Pump redundancy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

【課題】励起光の伝搬角をより低いものへ変換することにより、励起光の有効利用を可能とする光ファイバを実現すること。
【解決手段】励起ファイバ110は、第1の区間110Aと第2の区間110Bとを有している。第2の区間110Bは、クラッド114の屈折率がコア112の屈折率よりも小さく、第1の区間110Aよりもコア径が大きく、第1の区間110AよりもNA(Numerical Aperture:開口数)が小さい。
【選択図】図1

Description

本発明は、光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイスに関する。
ファイバレーザやファイバアンプなどの光増幅デバイスにおいては、光増幅媒体として機能する増幅ファイバが用いられる。増幅ファイバは、励起光を吸収して反転分布状態に遷移するレーザ媒質(例えば、イッテルビウム等の希土類イオン)が添加された光ファイバであり、増幅ファイバには、光源から発せられた励起光を導くための光ファイバ(以下、「励起ファイバ」と称する)が接続される。特に、複数の励起ファイバを増幅ファイバに接続する場合には、通常、複数の励起ファイバと増幅ファイバとの間にブリッジファイバを介在させる手法が用いられている。
例えば、下記特許文献1には、クラッドポンピングファイバ(増幅ファイバ)に対して、複数の光ファイバ(励起ファイバ)を溶融接続し、複数の半導体エミッタ(励起光源)からの光(励起光)を、上記複数の光ファイバを介してクラッドポンピングファイバ内に結合する技術が開示されている。特に、下記特許文献1には、上記複数の光ファイバの各々の直径が、クラッドポンピングファイバに近づくにつれて徐々に小さくなるように、上記複数の傾斜ファイバの各々の出射側の端部をテーパ状とする構成が開示されている。
このような光増幅デバイスにおいて、増幅ファイバから出射されるレーザ光の強度を上げるためには、増幅ファイバへ入射させる励起光の強度を上げる必要がある。しかしながら、増幅ファイバへ入射させる励起光のうち、その伝搬角が増幅ファイバのコア(増幅ファイバがダブルクラッドファイバの場合は内側クラッド)の臨界角を超える成分は、増幅ファイバから漏れ出して被覆を発熱させる。このため、増幅ファイバに入射させる励起光の強度を上げると、増幅ファイバから漏れ出す成分の強度も上がり、場合によっては被覆の焼失という深刻な問題を招く。
したがって、励起光の強度を高めつつ、信頼性の高い光増幅デバイスを実現するためには、増幅ファイバから漏れ出す励起光を減少させるか、増幅ファイバから漏れ出した励起光のエネルギーを光増幅デバイス外に効率良く発散させることが必要になる。後者の方法は、光増幅デバイスの効率を低下させることがあり、また、コストも掛かることから、通常、前者の方法によって、光増幅デバイスの信頼性を高めることが試みられることが多い。
特開平11−72629号公報(1999年3月16日公開)
しかしながら、従来の光増幅デバイスでは、励起ファイバに入射された励起光のうち、励起ファイバの臨界角と同程度の伝搬角を有する成分は、その伝搬角を維持したまま励起ファイバ内を伝搬する。このため、上記成分は、高い伝搬角を維持したままブリッジファイバに入射され、当該ブリッジファイバ以降の光ファイバ(ブリッジファイバおよび励起ファイバ)内を伝搬する過程において、光ファイバから漏出して損失となるだけでなく、被覆を発熱させることがある。このような観点から、ブリッジファイバ以降の光ファイバを伝搬する励起光の伝搬角がより小さくなるように、ブリッジファイバへ入射させる励起光の伝搬角は、より小さいものであることが好ましい。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、励起光の伝搬角をより低いものへ変換することにより、励起光の有効利用を可能とする光ファイバを実現することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る光ファイバは、励起光を伝搬するための光ファイバであって、前記励起光が入射される側の区間である第1の区間と、前記励起光が出射される側の区間である第2の区間と、を有しており、前記第2の区間は、クラッドの屈折率がコアの屈折率よりも小さく、前記第1の区間よりもコア径が大きく、前記第1の区間よりもNA(Numerical Aperture:開口数)が小さいことを特徴とする。
上記光ファイバによれば、第2の区間は第1の区間よりもコア径が大きいため、第1の区間のコア内を伝搬した励起光は、確実に第2の区間のコア内に入射される。そして、第2の区間のコア内に入射された励起光のうち、第2の区間の臨界角よりも大きい伝搬角を有する成分は、クラッドに漏出することとなるが、クラッドの屈折率がコアの屈折率よりも小さいため、その際、コアとクラッドとの境界において、より小さい伝搬角に変換される。したがって、光ファイバに入射された励起光のうち、より大きい伝搬角を有する成分は、光ファイバの出射端面におけるクラッド部分から出射される際、十分に伝搬角が小さいものとなっている。
上記光ファイバにおいて、前記第2の区間は、クラッドの外周部が、当該クラッドよりも屈折率が小さい被覆によって取り囲まれていることを特徴とする。
上記光ファイバによれば、上記第2の区間の臨界角よりも大きい伝搬角を有する成分が、光ファイバの外部に漏れ出すことを、より確実に抑制することができる。したがって、上記第2の区間の臨界角よりも大きい伝搬角を有する成分を、より有効利用することができる。
また、本発明に係るポンプコンバイナは、励起光によってレーザ光を増幅する増幅ファイバと、前記増幅ファイバへ前記励起光を導入するための励起ファイバと、前記増幅ファイバと前記励起ファイバとの間に介在するブリッジファイバとを備え、前記励起ファイバとして、上記光ファイバを用いたことを特徴とする。
上記ポンプコンバイナによれば、上記第2の区間の臨界角よりも大きい伝搬角を有する成分については、励起ファイバによってより小さい伝搬角に変換された後、当該ポンプコンバイナの入射端面に対して略垂直に入射されるため、当該成分の損失を抑制することができ、したがって、当該成分を有効利用することができる。
上記ポンプコンバイナにおいて、前記励起ファイバの出射端面におけるクラッド部分は、前記ブリッジファイバの入射端面におけるコア部分に接合されていることが好ましい。
上記ポンプコンバイナによれば、励起ファイバのクラッド部分から出射された上記成分は、確実にブリッジファイバのコア内に導かれるため、当該成分をより有効利用することができる。
また、本発明に係る光増幅デバイスは、上記ポンプコンバイナを備えたことを特徴とする。
上記光増幅デバイスによれば、励起光の有効利用が可能な光増幅デバイスを実現することができる。
本発明によれば、光ファイバにおいて、当該光ファイバの臨界角よりも励起光の伝搬角をより低いものへ変換することができるため、励起光の有効利用を可能とする光ファイバを実現することができる。
本発明の一実施形態に係るポンプコンバイナの構成を示す。 本発明の一実施形態に係るファイバレーザの構成を模式的に示す。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るポンプコンバイナについて説明する。
〔ポンプコンバイナの構成〕
図1は、本実施形態に係るポンプコンバイナ100の構成を示す。
図1に示すポンプコンバイナ100は、ファイバレーザおよびファイバアンプ等の光増幅デバイスに利用され、複数の励起光源12(図2参照)から出射された複数の励起光を結合し、当該複数の励起光を増幅ファイバ130に導くための装置である。図1に示すように、ポンプコンバイナ100は、励起ファイバ110、ブリッジファイバ120、および増幅ファイバ130を備えて構成されている。
(励起ファイバ110)
励起ファイバ110は、励起光源12とブリッジファイバ120との間に介在する光ファイバであって、励起光源12から出射された励起光を、ブリッジファイバ120に導くための光ファイバである。励起ファイバ110は、シリカガラスを主成分とする円柱状の構造体である。励起ファイバ110は、コア112と、クラッド114とを備えて構成されている。コア112は、円形状の断面を有する。クラッド114は、コア112を取り囲む円環状の断面を有する。すなわち、励起ファイバ110は、円形状のコア112を円環状のクラッド114で取り囲む断面構造を有している。励起ファイバ110において、このような断面構造は、当該励起ファイバ110の中心軸に直交する各断面において共通である。
クラッド114には、コア112よりも屈折率が小さい材料が用いられる。例えば、コア112には、純粋なシリカガラスを用いることができる。この場合、クラッド114には、フッ素を添加したシリカガラス等を用いることができる。
励起光源12から出射された励起光は、励起ファイバ110の入射側の端面(以下、「入射端面」と称する)から励起ファイバ110内に入射され、励起ファイバ110内を伝搬し、励起ファイバ110の出射側の端面(以下、「出射端面」と称する)から出射される。励起ファイバ110の出射端面は、ブリッジファイバ120の入射端面に融着されている。したがって、励起ファイバ110の出射端面から出射された励起光は、ブリッジファイバ120の入射端面からブリッジファイバ120内に入射されることとなる。
図2においては、ブリッジファイバ120の入射端面に対して1本の励起ファイバ110が接続された状態を図示しているが、本実施形態において実際には、ブリッジファイバ120の入射端面に対して7本の励起ファイバ110が接続されている。具体的には、1本の励起ファイバ110を取り囲むように、6本の励起ファイバ110が同心円上に配置されている。但し、ブリッジファイバ120の入射端面に接続する励起ファイバ110の本数および配置は、上記に限定されるものではない。
(ブリッジファイバ120)
ブリッジファイバ120は、各励起ファイバ110から出射された励起光を、増幅ファイバ130に導くための光ファイバである。ブリッジファイバ120は、励起ファイバ110と同様に、円形状の断面を有するコア122と、コア122を取り囲む円環状の断面を有するクラッド124とを備えて構成されている。
各励起ファイバ110から出射された励起光は、ブリッジファイバ120の入射端面からブリッジファイバ120内に入射され、ブリッジファイバ120内を伝搬し、ブリッジファイバ120の出射端面から出射されるブリッジファイバ120の出射端面は、増幅ファイバ130の入射端面に融着されている。したがって、ブリッジファイバ120の出射端面から出射された励起光は、増幅ファイバ130の入射端面から増幅ファイバ130内に入射されることとなる。
複数の励起ファイバ110から出射された複数の励起光の略全てが、ブリッジファイバ120のコア122内に入射されるように、複数の励起ファイバ110の全ての出射端面は、ブリッジファイバ120のコア122の入射端面に融着されている。特に、全ての励起ファイバ110について、出射端面におけるクラッド部分が、ブリッジファイバ120の入射端面におけるコア部分に接合されている。これにより、励起ファイバ110のクラッド部分から出射された励起光は、確実にブリッジファイバのコア内に導かれ、有効利用されるようになっている。このため、コア122の入射端面は、全ての励起ファイバ110について、出射端面の全面を当該入射端面内に接合することができるように、十分なコア径を有している。
(増幅ファイバ130)
増幅ファイバ130は、励起光を吸収して反転分布状態に遷移するレーザ媒質(例えば、希土類イオン)がコアに添加された光ファイバ(ダブルクラッドファイバ)である。上述したとおり、ブリッジファイバ120から出射された励起光は、増幅ファイバ130の入射端面から増幅ファイバ130内に入射され、増幅ファイバ130内を伝搬する。増幅ファイバ130内を伝搬する励起光は、コアに添加されたレーザ媒質を反転分布状態に遷移させる。そして、この反転分布状態に遷移したレーザ媒質から誘導放出されたレーザ光は、増幅ファイバ130内で共振して再帰的に増幅され、増幅ファイバ130の出射端面から出射される。
〔ブリッジファイバの具体的な構成〕
ここで、ブリッジファイバ120のより具体的な構成について説明する。図1に示すように、ブリッジファイバ120は、同径部120Aとテーパ部120Bと備えている。同径部120Aは、ブリッジファイバ120における入射側の部分であり、いずれの断面においても、コア径(およびクラッド径)が同一な部分である。
一方、テーパ部120Bは、ブリッジファイバ120における出射側の部分である。テーパ部120Bは、出射端面に近づくにつれて徐々にコア径(およびクラッド径)が小さくなる、テーパ形状を有している。すなわち、テーパ部120Bのコア径(およびクラッド径)は、同径部120Aとの境界面において最大となり、出射端面において最少となっている。
テーパ部120Bにおいて、励起光は、モードフィールド径(MFD)を縮小しながら、コア122内を伝搬する。すなわち、テーパ部120Bにおいて、励起光のスポット径は、増幅ファイバ130のモードフィールド径に徐々にマッチングする。これにより、本実施形態のポンプコンバイナ100は、ブリッジファイバ120における励起光の挿入損失の低減を図っている。
なお、本実施形態(図1)においては、ブリッジファイバ120が同径部120Aとテーパ部120Bとからなる構成を採用しているが、ブリッジファイバ120はこのような構成に限定されるものではない。例えば、ブリッジファイバ120として、同径部120Aを設けない構成を採用してもよく、テーパ部120Bを設けない構成を採用してもよい。
また、本実施形態において、ブリッジファイバ120は、同径部120Aとなる光ファイバと、テーパ部120Bとなる光ファイバとが融着されたものであってもよく、同径部120Aとテーパ部120Bとが一体的に形成されたものであってもよい。
〔ポンプコンバイナ100の工夫点〕
本実施形態のポンプコンバイナ100は、以下の工夫点を有する。
(工夫点1)
図1に示すように、励起ファイバ110は、第1の区間110Aと第2の区間110Bとを有して構成されている。第1の区間110Aは、励起光が入射される側(すなわち、励起光源12側)の区間である。第2の区間110Bは、励起光が出射される側(すなわち、ブリッジファイバ120側)の区間である。本実施形態では、第1の区間110Aとなる光ファイバの出射端面と、第2の区間110Bとなる光ファイバの入射端面とが融着されることによって励起ファイバ110を構成している。但し、励起ファイバ110は、第1の区間110Aと第2の区間110Bとが一体的に形成されたものであってもよい。
(工夫点2)
励起ファイバ110において、第1の区間110Aと第2の区間110Bとの間には、以下の関係が成り立つ。
(1)第2の区間110Bのコア径>第1の区間110Aのコア径
(2)第2の区間110BのNA≦第1の区間110AのNA
特に、本実施形態では、より好適な例として、第1の区間110Aと第2の区間110Bとの間には、以下の関係が成り立っている。
(1)第2の区間110Bのコア径>第1の区間110Aのコア径
(2)第2の区間110BのNA<第1の区間110AのNA
(工夫点3)
第2の区間110Bにおいては、クラッド114の外周部が、当該クラッド114よりも屈折率が小さい被覆116によって取り囲まれている。本実施形態において、被覆116には、クラッド114よりも屈折率が小さい物質として、樹脂が用いられている。但し、被覆116には、クラッド114よりも屈折率が小さい物質であれば、樹脂以外の他の物質を用いてもよい。なお、励起ファイバ110は、第2の区間110Bに被覆116を有さない構成であってもよい。被覆116を有さない構成であっても、クラッド114が当該クラッド114よりも屈折率が小さい気体(例えば、空気)に晒されるのであれば、被覆116を有する構成と同様の効果を奏することができるためである。
〔ポンプコンバイナ100の実施例〕
例えば、ポンプコンバイナ100各部のパラメータを以下のように設定することにより、上記工夫点1〜3を満たすポンプコンバイナ100が実施される。
第1の区間110A
コア径 :105μm
クラッド径 :125μm
NA :0.18
第2の区間110B
コア径 :115μm
クラッド径 :125μm
NA :0.15
ブリッジファイバ120
入射端面のコア径:400μm
〔ポンプコンバイナ100による作用効果〕
これにより、本実施形態のポンプコンバイナ100においては、以下のように励起光が励起ファイバ110内を伝搬することとなる。なお、光ファイバを伝搬する光の伝搬角は、その光が伝搬する媒質の屈折率をn、その光がその媒質中を伝搬する際の伝搬角(その光ファイバの長手方向とその光の伝搬方向との成す角)をθとして、n×sinθにより与えられる。例えば、光ファイバのコアを伝搬する励起光の伝搬角は、コアの屈折率をn1、励起光がコアを伝搬する際の伝搬角をθ1として、n1×sinθ1により与えられる。また、光ファイバのクラッドを伝搬する励起光の伝搬角は、クラッドの屈折率をn2、励起光がクラッドを伝搬する際の伝搬角をθ2として、n2×sinθ2により与えられる。
(1)第1の区間110Aのコア112内に入射された励起光は、その伝搬角を維持したまま、コア112内を伝搬する。
(2)第1の区間110Aから出射され、第2の区間110Bのコア112内に入射された励起光のうち、[伝搬角>第2の区間110Bの臨界角]を満たす成分は、コア112とクラッド114との境界において、クラッド114へ漏出する。例えば、上記実施例においては、[伝搬角<開口数が「0.18」である光ファイバの臨界角(第1の区間110Aの臨界角)]の励起光が、第2の区間110Bのコア112内に入射されるが、そのうち、[伝搬角>開口数が「0.15」である光ファイバの臨界角(第2の区間110Bの臨界角)]を満たす成分が、クラッド114へ漏出することとなる。
(3)上記漏出の際、コア112とクラッド114との境界において、上記成分の伝搬角が小さくなる。ここで、クラッド114の屈折率がコア112の屈折率よりも小さく、クラッド114内における上記成分の伝搬角は、スネルの法則に基づき、以下数式(数1)によって表されることから、コア112内における上記成分の伝搬角よりも、確実に小さくなる。
Figure 2014165401
但し、上記数式(数1)において、θcoreは、コア112内における上記成分の角度を示す。また、θcladは、クラッド114内における上記成分の角度を示す。また、ncoreは、コア112の屈折率を示す。また、ncladは、クラッド114の屈折率を示す。
(4)被覆116の屈折率はクラッド114の屈折率よりも小さいため、クラッド114に漏出した上記成分は、被覆116との境界において全反射されつつ、クラッド114内を伝搬する。
(5)被覆116との境界において全反射された上記成分は、コア112とクラッド114との境界において、コア112内に復帰する。この際、上記成分の伝搬角は、元の大きさ(クラッド114に漏出する前の伝搬角)に戻る。
(6)その後、上記成分は、第2の区間110Bの終端に至るまで、上記(2)〜(5)を繰り返しつつ、第2の区間110Bを伝搬する。
(7)上記成分のうち、第2の区間110Bの終端(励起ファイバ110とブリッジファイバ120との境界)において、クラッド114内に存在する成分は、上記(3)で説明したとおり、伝搬角が十分に小さくなっている。したがって、当該成分は、十分に小さい入射角で、ブリッジファイバ120のコア122内に入射されることとなる。ここで、コア122内に入射された上記成分の伝搬角は、スネルの法則に基づき、以下数式(数2)によって表される。よって、コア122内に入射された上記成分の入射角は、入射端面に対して略垂直に近いものとなる。
Figure 2014165401
但し、上記数式(数2)において、θinputは、コア122内に入射される上記成分の入射角度を示す。また、θcladは、クラッド114内における上記成分の角度を示す。また、ncoreは、コア112の屈折率を示す。また、ncladは、クラッド114の屈折率を示す。
要するに、励起ファイバ110内に入射された励起光のうち、より高い伝搬角を有する成分(上記実施例においては、[伝搬角>開口数が「0.15」である光ファイバの臨界角]を満たす成分)は、励起ファイバ110の外部へ漏出することなく、第2の区間110Bにおいて十分に小さい伝搬角に変換され、したがって、十分に小さい入射角で、ブリッジファイバ120のコア122内に入射されることとなる。よって、当該成分は、ブリッジファイバ120等において損失となる確率が低く、レーザ光を増幅するための励起光として、有効利用されることとなる。
このように、本実施形態のポンプコンバイナ100は、励起ファイバ110内に入射された励起光のうち、第2の区間110Bの臨界角よりも高い伝搬角を有する成分について、その伝搬角を十分に低いものへ変換し、当該成分を外部へ漏出することなく、レーザ光を増幅するための励起光として有効利用することができる。
〔ファイバレーザへの適用例〕
次に、図2を参照して、図1のポンプコンバイナ100のファイバレーザへの適用例を説明する。図2は、本実施形態に係るファイバレーザ10の構成を模式的に示す。ファイバレーザ10は、複数の励起光源12、および、図1に示すポンプコンバイナ100を備えている。各励起光源12は、励起光源を出射する装置であり、各励起光源12には、例えば、半導体レーザが用いられる。
図2に示す例では、ファイバレーザ10は、7つの励起光源12が設けられている。これに応じて、ポンプコンバイナ100は、7本の励起ファイバ110を備えている。各励起光源12は、対応する励起ファイバ110によって、ブリッジファイバ120へ接続されている。これにより、複数の励起光源12から出射された複数の励起光は、ブリッジファイバ120を介して、増幅ファイバ130内に結合される。増幅ファイバ130は、増幅部PAを有しており、当該増幅部PAにおいて、上記励起光によるレーザ光の増幅作用が生じる。このファイバレーザ10のように、励起ファイバ110を備えたポンプコンバイナ100を採用することにより、励起光を有効利用することが可能なファイバレーザが実現される。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本実施形態(図2)では、本発明に係るポンプコンバイナのファイバレーザへの適用例を説明したが、本発明に係るポンプコンバイナの適用範囲は、ファイバレーザに限定されない。例えば、本発明に係るポンプコンバイナは、ファイバアンプ等の各種光増幅デバイスに適用することもできる。
また、本発明に係る光ファイバは、ポンプコンバイナの一部として実施されてもよく、単体の光ファイバとして実施されてもよい。後者の場合、励起ファイバ110は、ポンプコンバイナにおける励起ファイバ用の光ファイバとして、実施されてもよく、他の用途の光ファイバとして、または、特に用途を規定せずに、実施されてもよい。
本発明は、ファイバレーザおよびファイバアンプ等の光増幅デバイスに好適に利用することができる。
10 ファイバレーザ(光増幅デバイス)
12 励起光源
100 ポンプコンバイナ
110 励起ファイバ(光ファイバ)
110A 第1の区間
110B 第2の区間
112 コア
114 クラッド
116 被覆
120 ブリッジファイバ
120A 同径部
120B テーパ部
122 コア
124 クラッド
130 増幅ファイバ

Claims (5)

  1. 励起光を伝搬するための光ファイバであって、
    前記励起光が入射される側の区間である第1の区間と、
    前記励起光が出射される側の区間である第2の区間と、を有しており、
    前記第2の区間は、
    クラッドの屈折率がコアの屈折率よりも小さく、
    前記第1の区間よりもコア径が大きく、
    前記第1の区間よりもNA(Numerical Aperture:開口数)が小さい
    ことを特徴とする光ファイバ。
  2. 前記第2の区間は、
    クラッドの外周部が、当該クラッドよりも屈折率が小さい被覆によって取り囲まれている
    ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  3. 励起光によってレーザ光を増幅する増幅ファイバと
    前記増幅ファイバへ前記励起光を導入するための励起ファイバと、
    前記増幅ファイバと前記励起ファイバとの間に介在するブリッジファイバと
    を備え、
    前記励起ファイバとして、請求項1または2に記載の光ファイバを用いたことを特徴とするポンプコンバイナ。
  4. 前記励起ファイバの出射端面におけるクラッド部分は、前記ブリッジファイバの入射端面におけるコア部分に接合されている
    ことを特徴とする請求項3に記載のポンプコンバイナ。
  5. 請求項3または4に記載のポンプコンバイナを備えたことを特徴とする光増幅デバイス。
JP2013036405A 2013-02-26 2013-02-26 光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイス Pending JP2014165401A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013036405A JP2014165401A (ja) 2013-02-26 2013-02-26 光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイス
PCT/JP2014/054675 WO2014133000A1 (ja) 2013-02-26 2014-02-26 光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイス

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013036405A JP2014165401A (ja) 2013-02-26 2013-02-26 光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイス

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014165401A true JP2014165401A (ja) 2014-09-08

Family

ID=51428262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013036405A Pending JP2014165401A (ja) 2013-02-26 2013-02-26 光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイス

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2014165401A (ja)
WO (1) WO2014133000A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020162057A1 (ja) * 2019-02-05 2020-08-13 株式会社フジクラ 構造体、構造体の製造方法、レーザ装置、及びレーザシステム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01316705A (ja) * 1988-06-17 1989-12-21 Fuji Photo Optical Co Ltd 高エネルギレーザ光の伝送装置
JPH10111417A (ja) * 1996-10-04 1998-04-28 Kyowa Densen Kk 光ファイバ心線とその端面加工法
JP2009212441A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Fujikura Ltd ポンプコンバイナ
US9377586B2 (en) * 2010-09-21 2016-06-28 Ofs Fitel, Llc NA reduction in fiber optical couplers
JP5216151B1 (ja) * 2012-03-15 2013-06-19 株式会社フジクラ 光ファイバコンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020162057A1 (ja) * 2019-02-05 2020-08-13 株式会社フジクラ 構造体、構造体の製造方法、レーザ装置、及びレーザシステム
JP2020126160A (ja) * 2019-02-05 2020-08-20 株式会社フジクラ 構造体、構造体の製造方法、レーザ装置、及びレーザシステム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014133000A1 (ja) 2014-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5260885B2 (ja) 光ファイバの漏洩光処理構造
US9417391B2 (en) Optical combiner and laser device using the same
US7649914B2 (en) Optical fibre laser
JP5908559B1 (ja) 光カプラ、レーザ装置、及びテーパファイバ
US8094370B2 (en) Cladding pumped fibre laser with a high degree of pump isolation
US9759866B2 (en) Optical combiner, laser device using same, and method for manufacturing optical combiner
JP2005070608A (ja) ダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造及びその接続方法
JP2008199025A (ja) 迷光を放散させるための光ファイバの構成
WO2014132990A1 (ja) 光ファイババンドル構造、希土類添加マルチコアファイバ、これらの接続構造、希土類添加マルチコアファイバの励起方法およびマルチコア光ファイバアンプ
WO2013038761A1 (ja) ポンプコンバイナ、ブリッジファイバ、及び、ファイバレーザ
JP2019033262A (ja) 非一様に構成されたファイバ−ファイバロッドマルチモード増幅器を備える超ハイパワー単一モードファイバレーザシステム
JP5820034B2 (ja) 光デバイスおよびファイバレーザ装置
JP5378861B2 (ja) 光ファイバレーザ
JP5607793B1 (ja) 光デバイスおよびファイバレーザ装置
JP2008198637A (ja) 高強度光伝播用光ファイバ終端処理構造、光増幅装置及びファイバレーザ
US9634461B1 (en) Geometric isolator providing isolation between resonantly pumped cascaded laser
WO2014133000A1 (ja) 光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイス
US10574022B2 (en) Optical component, fiber laser unit, and fiber laser system
JP6208797B2 (ja) 光カプラ、及びレーザ装置
JP6072116B2 (ja) パルスファイバレーザ装置
JP7213499B2 (ja) 光結合器
JP6456427B2 (ja) コンバイナ、及び、レーザ装置
WO2019172398A1 (ja) 余剰光除去装置及びファイバレーザ
JP2016189406A (ja) 光増幅器
JP2014029548A (ja) 光ファイバの被覆部端部の保護構造、レーザ光源装置、および光ファイバの被覆部端部の保護方法