JP2014165461A - 光増幅部品及びファイバレーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 増幅用光ファイバの寿命を向上させ得る光増幅部品及びファイバレーザ装置を提供する。
【解決手段】 光増幅部品１は、放熱板１０と、放熱板１０に配置される増幅用光ファイバ２０とを備える。増幅用光ファイバ２０における一端Ｅ１及び他端Ｅ２間の基準位置ＲＰから一端側に向かう第１のファイバ部分２０Ａと、基準位置ＲＰから他端側に向かう第２のファイバ部分２０Ｂとは互いに沿いながら重なることなく基準位置ＲＰを周回し、先端に向かうほど離されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は光増幅部品及びファイバレーザ装置に関し、増幅用光ファイバを放熱させる場合に好適なものである。

増幅用光ファイバを伝搬する励起光の一部は、当該増幅用光ファイバにおける伝送損失により熱に変わる。また、増幅用光ファイバのコアに添加される活性元素が励起光によって励起され、当該活性元素から光が放出される場合にも熱が発生する。これらの熱に基づいて増幅用光ファイバが短命となる傾向がある。この傾向は、近年におけるファイバレーザ装置の高出力化の要請に伴って高まっている。

下記特許文献１では、増幅用光ファイバを放熱板に固定する技術が開示されており、当該技術を用いれば増幅用光ファイバにおける発熱を低減できるものと考えられる。

特開２０１０−１７７５５３

ところが、上記特許文献１では、当該放熱板に配置されていない部分では発熱に起因する劣化が起こり易いという課題があった。

そこで本発明は、増幅用光ファイバの寿命を向上させ得る光増幅部品及びファイバレーザ装置を提供することを目的とする。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、増幅用光ファイバの両端部から励起光を入射した場合には、増幅用光ファイバの端部における発熱量が最も大きく増幅用光ファイバの中央部に近づくほど発熱量が小さい発熱量分布となることが見出された。

したがって、このような発熱量分布となる増幅用光ファイバ全体を、放熱板にどのようにして配置すべきかが新たに課題となり、当該課題に対してさらに鋭意検討が重ねられ本発明に至った。

本発明の光増幅部品は、放熱板と、前記放熱板に配置される増幅用光ファイバとを備え、前記増幅用光ファイバにおける一端及び他端間の基準位置から一端側に向かう第１のファイバ部分と、前記基準位置から他端側に向かう第２のファイバ部分とは互いに沿いながら重なることなく前記基準位置を周回し、先端に向かうほど離されていることを特徴とする。

このようにした場合、増幅用光ファイバにおいて最も発熱量が高くなる両端部が互いに遠ざかることになる。したがって、増幅用光ファイバにおける両端部で発生する熱に起因して増幅用光ファイバが劣化することを格段に低減することができる。こうして、増幅用光ファイバの寿命を向上させ得る光増幅部品が実現される。

また、前記第１のファイバ部分及び前記第２のファイバ部分をペアとした場合に、周回している状態にある外側の前記ペアと内側の前記ペアとの間は離されていることが好ましい。

このように外側のペアと内側のペアとの間が離された場合、当該間が離されていることなく外側のペアと内側のペアとが接している場合に比べて、増幅用光ファイバにおいて最も発熱量が高くなる両端部の全周に隙間が形成されることになる。したがって、増幅用光ファイバにおける両端部で発生する熱に起因して増幅用光ファイバが劣化することをより一段と低減することができる。

また、外側の前記ペアと内側の前記ペアとの間も先端に向かうほど離されていることが好ましい。

このようにした場合、増幅用光ファイバにおいて最も発熱量が高くなる両端部の周囲に形成される隙間をより一段と大きくすることができ、この結果、当該両端部で発生する熱に起因して増幅用光ファイバが劣化することを格段に低減することができる。

また、前記第１のファイバ部分における先端部分と、前記第２のファイバ部分における先端部分とは、前記基準位置を介して互いに逆側に位置することが好ましい。

このようにした場合、増幅用光ファイバにおいて最も発熱量が高くなる両端部を、基準位置を隔てて対称的に位置させてより遠ざけることができる。したがって、増幅用光ファイバにおける両端部で発生する熱に起因して、当該両端部の近傍が劣化することをより一段と低減することができる。

また、前記放熱板は、第１の放熱部位と、前記第１の放熱部位の熱抵抗よりも小さい熱抵抗をもつ第２の放熱部位とを有し、前記第２の放熱部位に前記第１のファイバ部分及び前記第２のファイバ部分における先端部分が配置されることが好ましい。

このようにした場合、増幅用光ファイバにおいて最も発熱量が高くなる両端部を重点的に冷却させることができる。したがって、同程度の熱抵抗をもつ放熱板に増幅用光ファイバを配置する場合に比べて小型化を図りながらも、増幅用光ファイバの劣化を低減することができる。

また、本発明はファイバレーザ装置であって、上記に記載の光増幅部品と、種光源、第１励起光源及び第２励起光源と、前記種光源から出射される種光を前記増幅用光ファイバにおけるコアの一端に入力するとともに、前記第１励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおけるクラッドの一端に入力する入力側光カプラと、前記第２励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける他端に入力するとともに、前記増幅用光ファイバのコアを伝搬する種光を外部に出力する出力側光カプラとを備えることを特徴とする。

また、本発明はファイバレーザ装置であって、上記に記載の光増幅部品と、第１励起光源及び第２励起光源と、前記第１励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおけるクラッドの一端に入力する入力側光カプラと、前記第２励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける他端に入力する出力側光カプラと、前記増幅用光ファイバにおけるコアに添加される活性元素が放出する光の少なくとも一部を反射する第１ミラーと、前記第１ミラーが反射する光を前記第１ミラーよりも低い反射率で反射する第２ミラーとを備えることを特徴とする。

このようなファイバレーザ装置の構成要素の一部として上記光増幅部品が用いられた場合であっても、増幅用光ファイバにおける両端部で発生する熱に起因して増幅用光ファイバが劣化することを格段に低減することができる。こうして、増幅用光ファイバの寿命を向上させ得るファイバレーザ装置が実現される。

以上のように本発明によれば、増幅用光ファイバの寿命を向上させ得る光増幅部品及びファイバレーザ装置を提供することができる。

第１実施形態における光増幅部品を示す図である。 増幅用光ファイバの長さ方向に直交するファイバ断面の様子を示す図である。 増幅用光ファイバの両端から励起光が入射された場合における増幅用光ファイバの発熱量分布を示す図である。 第２実施形態における光増幅部品を示す図である。 第３実施形態における光増幅部品を示す図である。 放熱板の他の構造例（１）を示す図である。 放熱板の他の構造例（２）を示す図である。 第４実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。 第５実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。

以下、発明を実施するための形態について図面を用いながら詳細に説明する。

（１）第１実施形態
図１は、第１実施形態における光増幅部品１を示す図である。図１に示すように、本実施形態の光増幅部品１は、放熱板１０と、当該放熱板１０の放熱面に固定される増幅用光ファイバ２０とを主な構成要素として備える。

放熱板１０は、熱を放散して温度を下げるための板材である。この放熱板１０の材料は銀、銅、金属、アルミニウムなどの金属もしくは合金とされ、放熱板１０の形状は例えば直方体形状とされる。

図２は、増幅用光ファイバ２０の長さ方向に直交するファイバ断面の様子を示す図である。図２に示すように、増幅用光ファイバ２０は、１種類又は２種類以上の活性元素が添加されるコア２１と、コア２１の外周面を被覆する第１クラッド２２と、第１クラッド２２の外周面を被覆する第２クラッド２３と、当該第２クラッド２３を囲む被覆層２４とを有する。

コア２１の屈折率は第１クラッド２２の屈折率よりも高くされ、第１クラッド２２の屈折率は第２クラッド２３の屈折率よりも高くされ、第２クラッド２３の屈折率は被覆層２４の屈折率よりも低くされる。

なお、活性元素としては、例えば、エルビウム(Ｅｒ)、イッテルビウム（Ｙｂ）あるいはネオジウム（Ｎｄ）等の希土類元素があり、希土類元素以外の活性元素としては、例えば、ビスマスがある。

本実施形態の場合、増幅用光ファイバ２０における一端Ｅ１及び他端Ｅ２間の基準位置ＲＰから一端側に向かう第１のファイバ部分２０Ａと、当該基準位置ＲＰから他端側に向かう第２のファイバ部分２０Ｂとは基準位置ＲＰを周回している。

具体的には、第１のファイバ部分２０Ａと第２のファイバ部分２０Ｂとは、基準位置ＲＰを基点として曲げられ、互いに沿いながら基準位置ＲＰから外側に向かって重なることなく基準位置ＲＰを周回している。

なお、基準位置ＲＰは、第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂを割り当てるための基準であり、例えば増幅用光ファイバ２０における長さ方向の中心とされる。増幅用光ファイバ２０における長さ方向の中心から一端Ｅ１又は他端Ｅ２側へずれた位置が基準位置ＲＰとされても良い。また、図１の例では第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂが円状に周回しているが、当該周回形状は様々な形状を適用可能である。さらに、図１の例では第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂが右回りに周回しているが、左回りであっても良い。

また本実施形態の場合、第１のファイバ部分２０Ａと第２のファイバ部分２０Ｂとは先端に向かうほど離され、周回間隔Ｂ１もファイバ間隔Ｂ２と同じように先端に向かうほど離されている。

なお、周回間隔Ｂ１は、基準位置ＲＰを基点として曲げられ、互いに沿いながら基準位置ＲＰを周回している第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂをペアとして捉えた場合に、周回している状態にある外側のペアと内側のペアとの間のことである。また、ファイバ間隔Ｂ２は、ペアとなる第１のファイバ部分２０Ａと第２のファイバ部分２０Ｂとの間のことである。

このような増幅用光ファイバ２０の一端面ＥＦ１の第１クラッド２２と、当該増幅用光ファイバ２０の他端面ＥＦ２の第１クラッド２２とには励起光が入射される。

第１クラッド２２に励起光が入射された場合、当該励起光は増幅用光ファイバ２０における第１クラッド２２及びコア２１を伝搬し、当該励起光によってコア２１に添加される活性元素が励起され、当該活性元素から特定の波長の光が放出される。

ところで、上述したように、増幅用光ファイバ２０のコア２１に添加される活性元素から光が放出される場合、熱が発生する。また、増幅用光ファイバ２０を伝搬する励起光の一部は、当該増幅用光ファイバ２０における伝送損失により熱に変わる。

図３は、増幅用光ファイバ２０の両端から励起光が入射された場合における増幅用光ファイバ２０の発熱量分布を示す図である。図３に示すように、増幅用光ファイバ２０の両端部から励起光を入射した場合には、増幅用光ファイバ２０の端部における発熱量が最も大きく中央部に近づくほど発熱量が小さい発熱量分布となることが分かる。

このような発熱量分布となる理由は、通常、増幅用光ファイバ２０の各場所での発熱はその部分を通過する励起光のエネルギー量に比例するからである。

すなわち、増幅用光ファイバ２０の発熱は増幅用光ファイバ２０のぞれぞれの場所で励起光の一部が増幅用光ファイバ２０の伝送損失により熱に変わるために発生する。したがって発熱量はその位置での伝送損失と励起光のエネルギー量の積にほぼ比例する。増幅用光ファイバ２０の伝送損失はどの場所でもほぼ一定であるので、励起光のエネルギー量が多い場所ほど増幅用光ファイバ２０の発熱量が多い。本実施形態における増幅用光ファイバ２０の両端部では励起光が入射される部位になるのでもっとも励起光のエネルギー量が多い。その後、励起光は増幅用光ファイバを中央部に向かって伝搬していくが、その際に増幅用光ファイバ２０の伝送損失により励起光のエネルギーの一部が熱に変わるためにエネルギー量が徐々に低下していく。増幅用光ファイバ２０の伝送損失は通常の通信用光ファイバに比べて格段に大きいために励起光の伝搬によるエネルギー量の低下も格段に大きい。そのため増幅用光ファイバ２０の中央部と両端部とでの発熱量の差は大きいものとなる。

本実施形態における光増幅部品１の場合、第１のファイバ部分２０Ａと第２のファイバ部分２０Ｂとは互いに沿いながら重なることなく基準位置ＲＰを周回し、先端に向かうほど離された状態で放熱板１０の放熱面に配置される。

このため、増幅用光ファイバ２０において最も発熱量が高くなる両端部が互いに遠ざかることになる。したがって、増幅用光ファイバ２０における両端部で発生する熱に起因して増幅用光ファイバ２０が劣化することを格段に低減することができる。こうして、増幅用光ファイバ２０の寿命を向上させ得る光増幅部品１が提供される。

さらに本実施形態における光増幅部品１の場合、周回間隔Ｂ１が設けられている。このため、周回間隔Ｂ１が設けられていない場合に比べて、増幅用光ファイバ２０において最も発熱量が高くなる両端部の全周に隙間が形成されることになる。したがって、増幅用光ファイバ２０における両端部で発生する熱に起因して増幅用光ファイバ２０が劣化することをより一段と低減することができる。なお、周回間隔Ｂ１がない場合とは、基準位置ＲＰを基点として曲げられ、互いに沿いながら基準位置ＲＰを周回している第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂをペアとして捉えた場合に、周回している状態にある外側のペアと内側のペアとが接している場合である。

さらに本実施形態における光増幅部品１の場合、周回間隔Ｂ１が先端に向かうほど離されている。このため、増幅用光ファイバ２０において最も発熱量が高くなる両端部の周囲に形成される隙間をより一段と大きくすることができ、この結果、当該両端部で発生する熱に起因して増幅用光ファイバ２０が劣化することを格段に低減することができる。なお、本実施形態では、周回間隔Ｂ１がファイバ間隔Ｂ２と同じように先端に向かうほど離されているが、当該ファイバ間隔Ｂ２と同じでなくても良い。

（２）第２実施形態
次に、第２実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図４は、第２実施形態における光増幅部品２を示す図である。図４に示すように、本実施形態における光増幅部品２においては、増幅用光ファイバ２０における第１のファイバ部分２０Ａと、第２のファイバ部分２０Ｂとの先端部分との配置態様のみが第１実施形態と相違している。

具体的に第１実施形態では、第１のファイバ部分２０Ａの先端部分と第２のファイバ部分２０Ｂとの先端部分とは、基準位置ＲＰを介して互いに逆側に配置されず同じ側に配置された。

これに対し、本実施形態では、第１のファイバ部分２０Ａの先端部分と第２のファイバ部分２０Ｂとの先端部分とは、基準位置ＲＰを介して互いに逆側に配置される。放熱板１０との関係では、第１のファイバ部分２０Ａの先端部分は放熱板１０における一方の長辺側とされ、第２のファイバ部分２０Ｂの先端部分は放熱板１０における他方の長辺側とされる。そして、第１のファイバ部分２０Ａの先端部分と第２のファイバ部分２０Ｂの先端部分との間に基準位置ＲＰが位置される。

なお、本実施形態の場合、第１のファイバ部分２０Ａの先端部分と第２のファイバ部分２０Ｂとの先端部分とは真っ直ぐとなっている。しかしながら、第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂが先端に向かうほど離された状態となっている限り、第１のファイバ部分２０Ａと第２のファイバ部分２０Ｂとの一方又は双方が内側又は外側へ反っていても良い。

また、本実施形態の場合、第１のファイバ部分２０Ａの一端面ＥＦ１が向く方向と、第２のファイバ部分２０Ｂの他端面ＥＦ２が向く方向とは真逆となっているが、真逆でなくても良い。

このように本実施形態における光増幅部品２の場合、第１のファイバ部分２０Ａにおける端部と、第２のファイバ部分２０Ｂの端部とが基準位置ＲＰを介して互いに逆側に位置される。

このため、本実施形態における光増幅部品２では、増幅用光ファイバ２０において最も発熱量が高くなる両端部を、基準位置ＲＰを隔てて対称的に位置させることができる。放熱板１０との関係では、増幅用光ファイバ２０において最も発熱量が高くなる両端部を、基準位置ＲＰを介しておおむね放熱板１０の対角線上に位置させることができる。

したがって、本実施形態における光増幅部品２によれば、増幅用光ファイバ２０において最も発熱量が高くなる両端部を第１実施形態の光増幅部品１に比べてより遠ざけることができ、当該両端部の近傍が熱により劣化することをより一段と低減することができる。

（３）第３実施形態
次に、第３実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。なお、上記実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図５は、第３実施形態における光増幅部品３を示す図である。図５に示すように、本実施形態における光増幅部品３においては、放熱板１１の構造のみが第２実施形態と相違している。

具体的に第２実施形態では、放熱面全体にわたって同程度の熱抵抗をもつ放熱板１０が適用された。

これに対し、本実施形態では、第１の放熱部位ＰＡ１と、その第１の放熱部位ＰＡ１の熱抵抗よりも小さい熱抵抗をもつ第２の放熱部位ＰＡ２とを有する放熱板１１が採用される。

本実施形態の場合、放熱板１１における長辺側の両端部が第２の放熱部位ＰＡ２とされ、当該両端部以外の部分が第１の放熱部位ＰＡ１とされる。これら第２の放熱部位ＰＡ２は、放熱板１１の長辺に沿って互いに平行とされ、当該第２の放熱部位ＰＡ２の幅は同程度とされる。

また、一方の第２の放熱部位ＰＡ２には第１のファイバ部分２０Ａにおける先端部分が配置され、他方の第２の放熱部位ＰＡ２には第２のファイバ部分２０Ｂにおける先端部分が配置される。

なお、互いに熱抵抗が異なる第１の放熱部位ＰＡ１と第２の放熱部位ＰＡ２とを得る手法としては、例えば、アルミニウムを用いて第１の放熱部位ＰＡ１を形成し、当該アルミニウムよりも熱抵抗が小さい銅を用いて第２の放熱部位ＰＡ２を形成する手法がある。

また別例として、第１の放熱部位ＰＡ１の放熱面を平らに形成し、第２の放熱部位ＰＡ２の放熱面に増幅用光ファイバ２０の外周面と同程度の曲率となる溝を形成し、当該増幅用光ファイバ２０の両端部分の表面に対して放射面と接する面積を大きくする手法がある。

また別例として、第１の放熱部位ＰＡ１及び第２の放熱部位ＰＡ２の放熱面とは逆側の表面部分にフィンと呼ばれる凸部を形成し、当該第２の放熱部位ＰＡ２の凸部の長さが第１の放熱部位ＰＡ１の凸部の長さよりも大きくする手法がある。

さらに別例として、第２の放熱部位ＰＡ２に対してのみ、空冷式、水冷式又は電子冷却式の冷却機構を設ける手法がある。

このように本実施形態における光増幅部品３の場合、第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂにおける先端部分が、第１の放熱部位ＰＡ１の熱抵抗よりも小さい熱抵抗をもつ第２の放熱部位ＰＡ２に配置される。

このため、増幅用光ファイバ２０において最も発熱量が高くなる両端部を重点的に冷却させることができる。したがって、放熱面全体にわたって同程度の熱抵抗をもつ放熱板１０に比べて小型化を図りながらも、増幅用光ファイバ２０の劣化を低減することができる。

ところで、第１の放熱部位ＰＡ１及び第２の放熱部位ＰＡ２の大きさ又は形状は本実施形態に限らず適宜変更可能であり、当該第２の放熱部位ＰＡ２に配置すべき増幅用光ファイバ２０は先端部分に限らず適宜変更可能である。

例えば図６に示すように、基準位置ＲＰ及びその周辺の放熱部位を第１の放熱部位ＰＡ１とし、当該基準位置ＲＰ及びその周辺の放熱部位以外を第２の放熱部位ＰＡ２とする放熱板１２が採用可能である。この放熱板１２における第２の放熱部位ＰＡ２には、増幅用光ファイバ２０における基準位置ＲＰ及びその近傍の第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂ以外が配置される。

また例えば図７に示すように、対角関係にある１対の角部分を第２の放熱部位ＰＡ２とし、当該角部分以外を第１の放熱部位ＰＡ１とする放熱板１３が採用可能である。この放熱板１２における第２の放熱部位ＰＡ２には、第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂにおける先端部分が配置される。

要するに、第１の放熱部位と、その第１の放熱部位の熱抵抗よりも小さい熱抵抗をもつ第２の放熱部位とを有する放熱板が採用されていれば良く、少なくとも第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂにおける先端部分が第２の放熱部位に配置されていれば良い。なお、放熱板１１〜１３のいずれかの構造については、上記第１実施形態の放熱板１０にも適用することが可能である。

（４）第４実施形態
次に、第４実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。なお、上記実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図８は、第４実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。図８に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置１００は、ＭＯ−ＰＡ（Master Oscillator Power
Amplifier）型のファイバレーザ装置である。

このファイバレーザ装置１００は、第１実施形態〜第３実施形態における光増幅部品１〜３のいずれかと、種光源３１と、複数の第１励起光源３２及び第２励起光源３３と、入力側光カプラ３４及び出力側光カプラ３５とを主な構成として備える。なお、図８における増幅用光ファイバ２０の配置状態は、図１、図４〜図７に示した配置状態と異なり、便宜的に示している。

種光源３１は、種光を出射するものであり、例えば、レーザダイオードから成るレーザ光源や、ファブリペロー型やファイバリング型のレーザ光源などとされる。

複数の第１励起光源３２及び第２励起光源３３は、励起光を出射するものであり、例えばレーザダイオード（Laser Diode）などとされる。

入力側光カプラ３４は、種光源３１から出射される種光を増幅用光ファイバ２０におけるコア２１の一端Ｅ１に入力するとともに、第１励起光源３２から出射される励起光を増幅用光ファイバ２０における第１クラッド２２の一端Ｅ１に入力するものである。

なお、本実施形態の場合、種光源３１から出射される種光は、入力用光ファイバ４０を介して入力側光カプラ３４に入射される。この入力用光ファイバ４０は、例えばシングルモードファイバとされ、当該入力用光ファイバ４０の一端側のコアと種光源３１とは光学的に結合されるとともに、入力用光ファイバ４０の他端側のコアと増幅用光ファイバ２０のコア２１とは入力側光カプラ３４を介して光学的に結合される。

また、第１励起光源３２から出射される励起光は、励起光入力用ファイバ５０を介して入力側光カプラ３４に入射される。この励起光入力用ファイバ５０は、例えばマルチモードファイバとされ、当該励起光入力用ファイバ５０の本数は、第１励起光源３２の数と同じとされる。各励起光入力用ファイバ５０の一端側のコアにつき１つの第１励起光源３２が光学的に結合されるとともに、当該励起光入力用ファイバ５０の他端側のコアと増幅用光ファイバ２０の第１クラッド２２とは入力側光カプラ３４を介して光学的に結合される。

出力側光カプラ３５は、第２励起光源３３から出射される励起光を増幅用光ファイバ２０における第１クラッド２２の他端Ｅ２に入力するとともに、当該増幅用光ファイバ２０のコア２１を伝搬する種光を他端Ｅ２から外部に出力するものである。

なお、本実施形態の場合、第２励起光源３３から出射される励起光は、励起光入力用ファイバ６０を介して出力側光カプラ３５に入射される。この励起光入力用ファイバ６０は、例えばマルチモードファイバとされ、当該励起光入力用ファイバ６０の本数は、第２励起光源３３の数と同じとされる。各励起光入力用ファイバ６０の一端側のコアにつき１つの第２励起光源３３が光学的に結合されるとともに、当該励起光入力用ファイバ６０の他端側のコアと増幅用光ファイバ２０の第１クラッド２２とは出力側光カプラ３５を介して光学的に結合される。

また、増幅用光ファイバ２０のコア２１は、出力側光カプラ３５を介して出力用光ファイバ７０の一端側のコアと光学的に結合される。この出力用光ファイバ７０は、例えばシングルモードファイバとされる。

本実施形態におけるファイバレーザ装置１００では、増幅用光ファイバ２０のコア２１の一端Ｅ１に種光が入力された場合、当該種光は増幅用光ファイバ２０の一端Ｅ１から他端Ｅ２に向けてコア２１を伝搬する。

一方、増幅用光ファイバ２０の第１クラッド２２の一端Ｅ１に励起光が入力された場合、当該励起光は増幅用光ファイバ２０の一端Ｅ１から他端Ｅ２に向けて第１クラッド２２及びコア２１を伝搬する。

他方、増幅用光ファイバ２０の第１クラッド２２の他端Ｅ２に励起光が入力された場合、当該励起光は増幅用光ファイバ２０の他端Ｅ２から一端Ｅ１に向けて第１クラッド２２及びコア２１を伝搬する。

第１クラッド２２及びコア２１を伝搬する励起光によってコア２１に添加される活性元素が励起され、当該励起状態にある活性元素は、コア２１を伝搬する種光によって誘導放出を引き起こす。この誘導放出に起因して種光が増幅され、当該増幅された種光は出力側光カプラ３５によって増幅用光ファイバ２０の他端Ｅ２から出力用光ファイバ７０に出力される。

このようなファイバレーザ装置１００の構成要素の一部として第１実施形態〜第３実施形態における光増幅部品１〜３が用いられた場合であっても、増幅用光ファイバ２０における両端部で発生する熱に起因して増幅用光ファイバ２０が劣化することを格段に低減することができる。こうして、増幅用光ファイバ２０の寿命を向上させ得るファイバレーザ装置１００が提供される。

（５）第５実施形態
次に、第５実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。なお、上記実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図９は、第５実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。図９に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置１１０は、共振型のファイバレーザ装置である。なお、図９における増幅用光ファイバ２０の配置状態は、図１、図４〜図７に示した配置状態と異なり、便宜的に示している。

このファイバレーザ装置１１０は、第１実施形態〜第３実施形態における光増幅部品１〜３のいずれかと、複数の第１励起光源３２及び第２励起光源３３と、入力側光カプラ３４及び出力側光カプラ３５と、第１ミラーとしての第１ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）３６及び第２ミラーとしての第２ＦＢＧ３７を主な構成として備える。

第１ＦＢＧ３６は、入力用光ファイバ４０に設けられており、増幅用光ファイバ２０の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分を繰り返す構造でなる。この第１ＦＢＧ３６は、励起状態とされた増幅用光ファイバ２０の活性元素が放出する光の少なくとも一部の波長の光を反射するよう調整される。

第２ＦＢＧ３７は、出力用光ファイバ７０に設けられており、増幅用光ファイバ２０の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分を繰り返す構造でなる。この第２ＦＢＧ３７は、第１ＦＢＧ３６が反射する光と同じ波長の光を第１ＦＢＧ３６よりも低い反射率で反射するよう調整される。

本実施形態におけるファイバレーザ装置１１０では、増幅用光ファイバ２０における第１クラッド２２に入射した励起光は、当該増幅用光ファイバ２０における第１クラッド２２及びコア２１を伝搬し、当該励起光によってコア２１に添加される活性元素が励起され、当該活性元素から特定の波長の光が放出される。

この光は、増幅用光ファイバ２０のコア２１を伝搬し、特定波長の光が第１ＦＢＧ３６と第２ＦＢＧ３７との間を往来するとともに増幅され、増幅された光の一部が第２ＦＢＧ３７を透過して増幅用光ファイバ２０の出力端から出力用光ファイバ７０に出射される。

このようなファイバレーザ装置１１０の構成要素の一部として第１実施形態〜第３実施形態における光増幅部品１〜３が用いられた場合であっても、増幅用光ファイバ２０における両端部で発生する熱に起因して増幅用光ファイバ２０が劣化することを格段に低減することができる。こうして、増幅用光ファイバ２０の寿命を向上させ得るファイバレーザ装置１１０が提供される。

（６）変形例
以上、第１実施形態〜第５記実施形態が一例として説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記第１実施形態〜上記第３記実施形態では、基準位置ＲＰを基点として曲げられ、互いに沿いながら基準位置ＲＰを周回している第１のファイバ部分２０Ａ及び第２のファイバ部分２０Ｂをペアとして捉えた場合に、周回している状態にある外側のペアと内側のペアとが周回間隔Ｂ１をもって周回していた。しかしながら、ペアとなる第１のファイバ部分２０Ａと第２のファイバ部分とが先端に向かうほど離れていれば、周回している状態にある外側のペアと内側のペアとが必ずしも周回間隔Ｂ１をもって周回していなくても良い。

また、上述の光増幅部品１〜３、ファイバレーザ装置１００及びファイバレーザ装置１１０における各構成要素は、上記実施形態及び変形例に示された内容以外に、適宜、本願目的を逸脱しない範囲で組み合わせ、省略、変更、周知技術の付加などをすることができる。

本発明に係る光増幅部品及びファイバレーザ装置は、増幅用光ファイバを取り扱う産業上分野において利用可能性がある。

１〜３・・・光増幅部品
１０〜１３・・・放熱板
２０・・・増幅用光ファイバ
２１・・・コア
２２・・・第１クラッド
２３・・・第２クラッド
２４・・・被覆層
３１・・・種光源
３２・・・第１励起光源
３３・・・第２励起光源
３４・・・入力側光カプラ
３５・・・出力側光カプラ
４０・・・入力用光ファイバ
５０・・・励起光入力用ファイバ
６０・・・励起光入力用ファイバ
７０・・・出力用光ファイバ
１００，１１０・・・ファイバレーザ装置
ＰＡ１，ＰＡ２・・・放熱部位

Claims (7)

1. 放熱板と、
   前記放熱板に配置される増幅用光ファイバと
   を備え、
   前記増幅用光ファイバにおける一端及び他端間の基準位置から一端側に向かう第１のファイバ部分と、前記基準位置から他端側に向かう第２のファイバ部分とは互いに沿いながら重なることなく前記基準位置を周回し、先端に向かうほど離されている
   ことを特徴とする光増幅部品。
2. 前記第１のファイバ部分及び前記第２のファイバ部分をペアとした場合に、周回している状態にある外側の前記ペアと内側の前記ペアとの間は離されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅部品。
3. 外側の前記ペアと内側の前記ペアとの間も先端に向かうほど離されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の光増幅部品。
4. 前記第１のファイバ部分における先端部分と、前記第２のファイバ部分における先端部分とは、前記基準位置を介して互いに逆側に位置する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか１項に記載の光増幅部品。
5. 前記放熱板は、第１の放熱部位と、前記第１の放熱部位の熱抵抗よりも小さい熱抵抗をもつ第２の放熱部位とを有し、前記第２の放熱部位に前記第１のファイバ部分及び前記第２のファイバ部分における先端部分が配置される
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか１項に記載の光増幅部品。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光増幅部品と、
   種光源、第１励起光源及び第２励起光源と、
   前記種光源から出射される種光を前記増幅用光ファイバにおけるコアの一端に入力するとともに、前記第１励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおけるクラッドの一端に入力する入力側光カプラと、
   前記第２励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける他端に入力するとともに、前記増幅用光ファイバのコアを伝搬する種光を外部に出力する出力側光カプラとを備える
   ことを特徴とするファイバレーザ装置。
7. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光増幅部品と、
   第１励起光源及び第２励起光源と、
   前記第１励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおけるクラッドの一端に入力する入力側光カプラと、
   前記第２励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける他端に入力する出力側光カプラと、
   前記増幅用光ファイバにおけるコアに添加される活性元素が放出する光の少なくとも一部を反射する第１ミラーと、
   前記第１ミラーが反射する光を前記第１ミラーよりも低い反射率で反射する第２ミラーとを備える
   ことを特徴とするファイバレーザ装置。

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