JP2015198125A - fiber laser device - Google Patents

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Kiyoyuki Kaburagi
清幸 蕪木
理 大澤
Osamu Osawa
理 大澤
寛之 高田
Hiroyuki Takada
寛之 高田
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Ushio Inc
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Ushio Denki KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser device that can emit laser beams of plural wavelengths with a simpler and smaller configuration than prior arts.SOLUTION: A laser device has an exciting light source part for emitting first excitation light of a first wavelength and second excitation light of a second wavelength, a first optical fiber in which first dopant is doped in a core portion, and a second optical fiber which is disposed to be farther from the exciting light source part in the optical axis direction than the first optical fiber, and in which second dopant is doped in a core portion. Upon incidence of the first excitation light and the second excitation light, the first optical fiber absorbs a part of the first excitation light, excites the first dopant to generate a first laser beam of a third wavelength, and also emits the first excitation light, the second excitation light and the first laser beam. Upon incidence of the first excitation light, the second excitation light and the first laser beam, the second optical fiber absorbs a part of the second excitation light, excites the second dopant to generate a second laser beam of a fourth wavelength, and emits the first excitation light, the second excitation light, the first laser beam and the second laser beam.

Description

本発明はファイバレーザ装置に関する。   The present invention relates to a fiber laser device.

現在、励起光源としてのレーザ光源を搭載した蛍光顕微鏡が市販されている。蛍光顕微鏡の励起光源は、蛍光物質によって高効率で吸収される波長であって、且つ蛍光の波長とは重ならない波長を有し、且つ、波長幅の狭い光を射出することが望まれる。また、蛍光顕微鏡の励起光源としては、多種の蛍光物質を励起することのできるよう、複数の波長の光を射出できるレーザ光源が要求されている(下記、特許文献1参照)。   Currently, fluorescent microscopes equipped with a laser light source as an excitation light source are commercially available. An excitation light source of a fluorescence microscope is desired to emit light having a wavelength that is absorbed with high efficiency by a fluorescent material and that does not overlap with the wavelength of fluorescence and that has a narrow wavelength width. Further, as an excitation light source for a fluorescence microscope, a laser light source capable of emitting light of a plurality of wavelengths is required so that various fluorescent substances can be excited (see Patent Document 1 below).

特開2001−290078号公報JP 2001-290078 A

複数の波長の光を射出できる光源を実現しようとする場合、従来は、得たい光の波長に対応して個別の発光素子を搭載しなければならなかった。そして、各発光素子から射出される光を、光学系を介して合成した上で射出する必要があった。必要な光の波長の種類が増えるほど、光を合成するために必要となる光学系や発光素子の数や大きさが増大する。このため、複数の波長の光を射出できるレーザ光源を実現しようとすると、装置構成が複雑化し、大型化するという課題があった。   In order to realize a light source capable of emitting light of a plurality of wavelengths, conventionally, individual light emitting elements have to be mounted corresponding to the wavelength of light desired to be obtained. In addition, the light emitted from each light emitting element has to be emitted after being synthesized through an optical system. As the types of necessary light wavelengths increase, the number and size of optical systems and light-emitting elements necessary for synthesizing light increase. For this reason, when it was going to implement | achieve the laser light source which can inject | emit the light of a several wavelength, there existed a subject that an apparatus structure became complicated and enlarged.

本発明は、上記の課題に鑑み、従来よりも簡易且つ小型の構成で、複数波長のレーザ光を射出できるレーザ装置を実現することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a laser device that can emit laser beams of a plurality of wavelengths with a simpler and smaller configuration than the conventional one.

本発明は、上記の課題を、ファイバレーザ装置を用いて実現するものである。ファイバレーザ装置の構成については、「発明の詳細な説明」の項で後述される。   This invention implement | achieves said subject using a fiber laser apparatus. The configuration of the fiber laser device will be described later in the “Detailed Description of the Invention” section.

本発明に係るファイバレーザ装置は、
第一波長の第一励起光及び第二波長の第二励起光を射出する励起光源部と、
コア部に第一ドーパントがドープされた第一光ファイバと、
前記第一光ファイバよりも前記励起光源部から光軸方向に遠い位置に配置され、コア部に第二ドーパントがドープされた第二光ファイバとを有し、
前記第一光ファイバは、前記第一励起光及び前記第二励起光が入射されると、前記第一励起光の一部を吸収して前記第一ドーパントを励起して第三波長の第一レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、及び前記第一レーザ光を射出し、
前記第二光ファイバは、前記第一光ファイバから射出された前記第一励起光、前記第二励起光、及び前記第一レーザ光が入射されると、前記第二励起光の一部を吸収して前記第二ドーパントを励起して第四波長の第二レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光、及び前記第二レーザ光を射出することを特徴とする。
The fiber laser device according to the present invention is
An excitation light source unit that emits first excitation light of a first wavelength and second excitation light of a second wavelength;
A first optical fiber having a core portion doped with a first dopant;
The second optical fiber is disposed at a position farther in the optical axis direction from the excitation light source part than the first optical fiber, and the core part is doped with a second dopant,
When the first excitation light and the second excitation light are incident, the first optical fiber absorbs a part of the first excitation light to excite the first dopant, Generating laser light and emitting the first excitation light, the second excitation light, and the first laser light;
The second optical fiber absorbs a part of the second excitation light when the first excitation light, the second excitation light, and the first laser light emitted from the first optical fiber are incident. Then, the second dopant is excited to generate a second laser light having a fourth wavelength, and the first excitation light, the second excitation light, the first laser light, and the second laser light are emitted. It is characterized by that.

上記構成によれば、励起光源部が射出できる波長の種類よりも多くの種類の波長の光を射出できるレーザ装置が実現できる。また、第一光ファイバと第二光ファイバを直列に接続することで多波長の光が合成されるため、光を合成するために複雑な光学系が不要となり、簡易な構成で実現できる。   According to the above configuration, it is possible to realize a laser apparatus that can emit light of a larger number of wavelengths than the types of wavelengths that the excitation light source unit can emit. Further, since the multi-wavelength light is synthesized by connecting the first optical fiber and the second optical fiber in series, a complicated optical system is not required for synthesizing the light, and a simple configuration can be realized.

ここで、前記第一ドーパントはPrで構成され、前記第二ドーパントはSmで構成されるものとしても構わない。   Here, the first dopant may be composed of Pr, and the second dopant may be composed of Sm.

Prの蛍光スペクトルの波長帯は、Smによって吸収されにくい波長帯が多い。これに対し、逆にSmの蛍光スペクトルの波長帯は、Prによって吸収される波長帯に含まれる領域が存在する。このため、励起光源部に近い第一光ファイバのコア部にドープされるドーパントをPrとし、第一光ファイバよりも後段に位置する第二光ファイバのコア部にドープされるドーパントをSmとすることで、両光ファイバ内において生成されたレーザ光を高効率で取り出すことができる。   There are many wavelength bands of the fluorescence spectrum of Pr that are not easily absorbed by Sm. On the other hand, the wavelength band of the fluorescence spectrum of Sm includes a region included in the wavelength band absorbed by Pr. For this reason, the dopant doped in the core part of the first optical fiber close to the excitation light source part is Pr, and the dopant doped in the core part of the second optical fiber located downstream from the first optical fiber is Sm. Thus, the laser light generated in both optical fibers can be extracted with high efficiency.

前記第二ドーパントを構成するSmは、前記第一波長、前記第三波長、又は前記第四波長の光では励起されずに、前記第二波長の光で励起されるものとしても構わない。一例として、第一波長を445nm、第二波長を405nm、第三波長を635nm、第四波長を560nmとすることができる。   Sm constituting the second dopant may not be excited by the light of the first wavelength, the third wavelength, or the fourth wavelength, but may be excited by the light of the second wavelength. As an example, the first wavelength can be 445 nm, the second wavelength can be 405 nm, the third wavelength can be 635 nm, and the fourth wavelength can be 560 nm.

Prは波長が約415nm以下の光及び波長が約610nm以上の光に対する吸収率が低い。一方で、Smは、波長が445nm近傍(例えば430nm以上450nm以下)の光、及び波長が500nm以上の光に対する吸収率が低い。   Pr has low absorptance for light having a wavelength of about 415 nm or less and light having a wavelength of about 610 nm or more. On the other hand, Sm has low absorptance with respect to light having a wavelength in the vicinity of 445 nm (for example, 430 nm to 450 nm or less) and light having a wavelength of 500 nm or more.

第一励起光の波長(第一波長)を、Smにおける吸収率が低くPrにおける吸収率が高い波長帯に含まれる波長とし、この第一波長の光によってPrが励起されることで生成される第一レーザ光の波長(第三波長)を、Pr及びSmにおける吸収率が低い波長帯に含まれる波長とする。また、第二励起光の波長(第二波長)を、Prにおける吸収率が低くSmにおける吸収率が高い波長帯に含まれる波長とし、この第二波長の光によってSmが励起されることで生成される第二レーザ光の波長(第四波長)を、Smにおける吸収率が低い波長帯に含まれる波長とする。   The wavelength of the first excitation light (first wavelength) is set to a wavelength included in a wavelength band in which the absorptance at Sm is low and the absorptance at Pr is high, and is generated by exciting Pr with the light of the first wavelength. The wavelength (third wavelength) of the first laser light is set to a wavelength included in a wavelength band having low absorptance in Pr and Sm. Further, the wavelength of the second excitation light (second wavelength) is set to a wavelength included in a wavelength band in which the absorptance at Pr is low and the absorptance at Sm is high, and is generated by excitation of Sm by the light of the second wavelength. The wavelength of the second laser light (fourth wavelength) to be used is a wavelength included in a wavelength band having a low absorptance in Sm.

これにより、第一波長を示す第一励起光のうち、Prで吸収されずに残った光は第二光ファイバ内においてSmで吸収されにくく、第二光ファイバから射出される。また、第一光ファイバで生成された、第三波長を示す第一レーザ光についても、第二光ファイバ内においてSmで吸収されにくく、第二光ファイバから射出される。   Thereby, among the first excitation light having the first wavelength, the light that is not absorbed by Pr is hardly absorbed by Sm in the second optical fiber, and is emitted from the second optical fiber. Also, the first laser light having the third wavelength generated by the first optical fiber is not easily absorbed by Sm in the second optical fiber, and is emitted from the second optical fiber.

また、第二波長を示す第二励起光は、Prで吸収されにくいため、高出力を維持したまま第一光ファイバを通過して第二光ファイバへと導かれる。そして、この第二励起光が第二光ファイバのコア部にドープされたSmで吸収され、第四波長を有する第二レーザ光が生成される。この第四波長を示す第二レーザ光は、第二光ファイバのコア部にドープされているSmで吸収されにくい。この結果、第二光ファイバ内においてSmで吸収されずに残った第二励起光と、Smでほとんど吸収されることのない第一励起光、第一レーザ光、及び第二レーザ光とが、第二光ファイバから射出される。   Further, since the second excitation light indicating the second wavelength is difficult to be absorbed by Pr, the second excitation light is guided to the second optical fiber through the first optical fiber while maintaining a high output. Then, the second excitation light is absorbed by Sm doped in the core portion of the second optical fiber, and second laser light having a fourth wavelength is generated. The second laser light having the fourth wavelength is difficult to be absorbed by Sm doped in the core portion of the second optical fiber. As a result, the second excitation light remaining without being absorbed by Sm in the second optical fiber, and the first excitation light, the first laser light, and the second laser light that are hardly absorbed by Sm, Ejected from the second optical fiber.

上記構成に加えて、前記第一波長、前記第二波長、前記第三波長、及び前記第四波長の光を透過するスペーサを有し、
前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとが前記スペーサを介して連結されているものとしても構わない。
In addition to the above configuration, the first wavelength, the second wavelength, the third wavelength, and a spacer that transmits light of the fourth wavelength,
The first optical fiber and the second optical fiber may be connected via the spacer.

第一光ファイバと第二光ファイバとが完全に密着していると、端面における反射特性が変化してしまう。一方で、両光ファイバの端面間の間隔があまりに開きすぎると、第一光ファイバから第二光ファイバに向けて射出された光のうち、第二光ファイバのコア部に導かれずに漏れ出てしまう光量が増え、取り出される光量が減少してしまう。   If the first optical fiber and the second optical fiber are completely in close contact with each other, the reflection characteristics at the end face change. On the other hand, if the distance between the end faces of both optical fibers is too large, the light emitted from the first optical fiber toward the second optical fiber leaks without being guided to the core of the second optical fiber. The amount of light that is generated increases, and the amount of light that is extracted decreases.

第一光ファイバと第二光ファイバとを連結する際、波長程度以上の空隙が存在していると光学的には離間していることになる。よって、波長程度以上で且つ、光の漏れ量を最小限に抑制できる程度(例えば1μm〜2μm)の幅を有するスペーサを、第一光ファイバと第二光ファイバの間に介在させ、このスペーサによって両光ファイバを連結することによって、反射特性への影響を抑制しつつ、光の取り出し効率を高めることができる。   When the first optical fiber and the second optical fiber are connected to each other, if there is a gap having a wavelength longer than that, the optical fiber is optically separated. Therefore, a spacer having a width that is equal to or greater than the wavelength and that can suppress the amount of light leakage to a minimum (for example, 1 μm to 2 μm) is interposed between the first optical fiber and the second optical fiber. By connecting both optical fibers, it is possible to increase the light extraction efficiency while suppressing the influence on the reflection characteristics.

ファイバレーザ装置は、例えば以下の構成を採用することができる。すなわち、
前記第一光ファイバの前記励起光源部側の端部である第一端と、前記第一光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端又は前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部である第一端とに設けられた第一共振器と、
前記第一光ファイバの前記第二端又は前記第二光ファイバの前記第一端と、前記第二光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端とに設けられた第二共振器とを有し、
前記第一共振器は、前記第三波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光及び前記第二波長の光を透過し、
前記第二共振器は、前記第四波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光、前記第二波長の光、及び前記第三波長の光を透過するものとすることができる。
For example, the following configuration can be adopted for the fiber laser device. That is,
A first end that is an end of the first optical fiber on the excitation light source side, and a second end opposite to the first end of the first optical fiber, or the first light of the second optical fiber. A first resonator provided at a first end which is an end portion on a fiber side;
A second resonator provided at the second end of the first optical fiber or the first end of the second optical fiber and a second end opposite to the first end of the second optical fiber. And
The first resonator resonates the light of the third wavelength to generate the first laser light, and transmits the light of the first wavelength and the light of the second wavelength,
The second resonator resonates the fourth wavelength light to generate the first laser light, and transmits the first wavelength light, the second wavelength light, and the third wavelength light. Can be.

また、ファイバレーザ装置は、以下の構成を採用することもできる。すなわち、
前記第一光ファイバの前記励起光源部側の端部である第一端と、前記第一光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端又は前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部である第一端とに設けられた第一共振器と、
前記第一光ファイバの前記第一端と、前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部とは反対側の端部とに設けられた第二共振器とを有し、
前記第一共振器は、前記第三波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光及び前記第二波長の光を透過し、
前記第二共振器は、前記第四波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光、前記第二波長の光、及び前記第三波長の光を透過し、
前記第一共振器と前記第二共振器が、前記第一光ファイバの前記第一端で共通化されているものとすることができる。
The fiber laser apparatus can also employ the following configuration. That is,
A first end that is an end of the first optical fiber on the excitation light source side, and a second end opposite to the first end of the first optical fiber, or the first light of the second optical fiber. A first resonator provided at a first end which is an end portion on a fiber side;
A second resonator provided at the first end of the first optical fiber and an end of the second optical fiber opposite to the end of the first optical fiber;
The first resonator resonates the light of the third wavelength to generate the first laser light, and transmits the light of the first wavelength and the light of the second wavelength,
The second resonator resonates the fourth wavelength light to generate the first laser light, and transmits the first wavelength light, the second wavelength light, and the third wavelength light. And
The first resonator and the second resonator may be shared by the first end of the first optical fiber.

上記構成によれば、第一光ファイバの第一端において、第一共振器と第二共振器が共通化されているため、反射面を構成する光学部材の数を抑制することができ、製造工程の簡素化と製造コストの低廉化が図られる。   According to the above configuration, since the first resonator and the second resonator are shared at the first end of the first optical fiber, the number of optical members constituting the reflecting surface can be suppressed, and the manufacturing can be performed. Simplification of the process and reduction of manufacturing costs can be achieved.

更に、上記構成に加えて、前記第二光ファイバよりも前記励起光源部から光軸方向に遠い位置に配置され、コア部に前記第二ドーパントがドープされた第三光ファイバを更に備え、
前記第三光ファイバは、前記第二光ファイバから射出された前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光及び前記第二レーザ光が入射されると、前記第二励起光の一部を吸収して前記第二ドーパントを励起して第五波長の第三レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光、前記第二レーザ光、及び前記第三レーザ光を射出する構成としても構わない。
Further, in addition to the above configuration, the optical fiber further includes a third optical fiber disposed at a position farther in the optical axis direction from the excitation light source unit than the second optical fiber and doped with the second dopant in the core unit,
When the first excitation light, the second excitation light, the first laser light, and the second laser light emitted from the second optical fiber are incident, the third optical fiber receives the second excitation light. And absorbing the first dopant to excite the second dopant to generate a third laser beam having a fifth wavelength, and the first excitation light, the second excitation light, the first laser light, and the second laser. Light and the third laser beam may be emitted.

上記構成によれば、励起光源部から射出される励起光の波長は2種類であるにも関わらず、5種類の波長のレーザ光を射出することができる。一例として、前記第一ドーパントをPrで構成し、前記第二ドーパントをSmで構成した場合、第一波長を445nm、第二波長を405nm、第三波長を635nm、第四波長を594nm、第五波長を560nmとすることができる。   According to the above configuration, although there are two types of wavelengths of the excitation light emitted from the excitation light source unit, it is possible to emit laser light having five types of wavelengths. For example, when the first dopant is composed of Pr and the second dopant is composed of Sm, the first wavelength is 445 nm, the second wavelength is 405 nm, the third wavelength is 635 nm, the fourth wavelength is 594 nm, and the fifth The wavelength can be 560 nm.

なお、励起光源部から射出される励起光の波長は2種類に限られず、3種類以上存在しても構わない。   In addition, the wavelength of the excitation light emitted from the excitation light source unit is not limited to two types, and three or more types may exist.

本発明のファイバレーザ装置によれば、従来よりも簡易且つ小型の構成で、複数波長のレーザ光を射出できるレーザ装置が実現される。   According to the fiber laser device of the present invention, a laser device capable of emitting laser beams of a plurality of wavelengths with a simpler and smaller configuration than the conventional one is realized.

第一実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the structure of the fiber laser apparatus of 1st embodiment. 第一光ファイバ体を光軸方向に見た構成を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the structure which looked at the 1st optical fiber body in the optical axis direction. 第一光ファイバ体を図2AにおけるA−A線で切断したときの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing when a 1st optical fiber body is cut | disconnected by the AA in FIG. 2A. 光ファイバ体の設置態様を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the installation aspect of an optical fiber body. PrとSmの励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the excitation spectrum and emission spectrum of Pr and Sm. 第一実施形態のファイバレーザ装置から取り出された光のスペクトルを示す図面である。It is drawing which shows the spectrum of the light extracted from the fiber laser apparatus of 1st embodiment. 第二実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the structure of the fiber laser apparatus of 2nd embodiment. 第三実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the structure of the fiber laser apparatus of 3rd embodiment.

本発明のファイバレーザ装置の各実施形態の構成につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。   The configuration of each embodiment of the fiber laser device of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the dimensional ratio in the drawing does not necessarily match the actual dimensional ratio.

[第一実施形態]
図1は、第一実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。図1に示すファイバレーザ装置1は、励起光源部10、第一光ファイバ20、及び第二光ファイバ30を備える。第二光ファイバ30は、第一光ファイバ20よりも、励起光源部10から光軸2の方向に遠い位置に配置されている。
[First embodiment]
FIG. 1 is a drawing schematically showing the configuration of the fiber laser device of the first embodiment. A fiber laser device 1 shown in FIG. 1 includes an excitation light source unit 10, a first optical fiber 20, and a second optical fiber 30. The second optical fiber 30 is disposed farther from the excitation light source unit 10 in the direction of the optical axis 2 than the first optical fiber 20.

なお、以下では、第一光ファイバ20の端部のうち、光軸2の方向に関して励起光源部10に近い側の端部を「第一端20a」と呼び、第一端20aと反対側の端部を「第二端20b」と呼ぶ。同様に、第二光ファイバ30の端部のうち、光軸2の方向に関して第一光ファイバ20に近い側の端部を「第一端30a」と呼び、第一端30aと反対側の端部を「第二端30b」と呼ぶ。   In the following, of the ends of the first optical fiber 20, the end close to the excitation light source unit 10 in the direction of the optical axis 2 is referred to as “first end 20 a” and is opposite to the first end 20 a. The end is referred to as “second end 20b”. Similarly, of the end portions of the second optical fiber 30, the end portion on the side close to the first optical fiber 20 in the direction of the optical axis 2 is referred to as “first end 30 a”, and the end opposite to the first end 30 a. The part is referred to as “second end 30b”.

(励起光源部10)
本実施形態において、励起光源部10は、波長λ1の励起光(以下、「第一励起光」と呼ぶ。)を射出する第一励起光源11、及び波長λ2の励起光(以下、「第二励起光」と呼ぶ。)を射出する第二励起光源12を備える。波長λ1が「第一波長」に対応し、波長λ2が「第二波長」に対応する。一例として、λ1=445nm、λ2=405nmとすることができる。
(Excitation light source unit 10)
In the present embodiment, the excitation light source unit 10 emits excitation light having a wavelength λ1 (hereinafter referred to as “first excitation light”) and excitation light having a wavelength λ2 (hereinafter referred to as “second excitation light”). A second excitation light source 12 that emits "excitation light". The wavelength λ1 corresponds to the “first wavelength”, and the wavelength λ2 corresponds to the “second wavelength”. As an example, λ1 = 445 nm and λ2 = 405 nm can be set.

励起光源部10は、結合光学系(13,14,15)及びダイクロイックミラー16を備える。ダイクロイックミラー16は、少なくとも波長λ1の光を透過し、少なくとも波長λ2の光を反射するように設計されている。結合光学系13は、第一励起光源11から射出された第一励起光をダイクロイックミラー16に導くための光学系であり、例えばコリメートレンズで構成される。結合光学系14は、第二励起光源12から射出された第二励起光をダイクロイックミラー16に導くための光学系であり、例えばコリメートレンズで構成される。また、結合光学系15は、ダイクロイックミラー16から射出された光を、第一光ファイバ20のコア部21に導くための光学系であり、例えば集光レンズで構成される。   The excitation light source unit 10 includes a coupling optical system (13, 14, 15) and a dichroic mirror 16. The dichroic mirror 16 is designed to transmit at least light having a wavelength λ1 and reflect at least light having a wavelength λ2. The coupling optical system 13 is an optical system for guiding the first excitation light emitted from the first excitation light source 11 to the dichroic mirror 16, and is composed of, for example, a collimating lens. The coupling optical system 14 is an optical system for guiding the second excitation light emitted from the second excitation light source 12 to the dichroic mirror 16, and is composed of, for example, a collimating lens. The coupling optical system 15 is an optical system for guiding the light emitted from the dichroic mirror 16 to the core portion 21 of the first optical fiber 20, and is composed of, for example, a condenser lens.

励起光源部10を上記構成とすることで、第一励起光源11及び第二励起光源12を駆動すると、波長λ1の第一励起光及び波長λ2の第二励起光が合成されて第一光ファイバ20のコア部21に入射される。なお、励起光源部10は、波長λ1の第一励起光及び波長λ2の第二励起光が合成されて第一光ファイバ20のコア部21に入射される構成であればどのような構成でもよく、図1に図示した構成はあくまで一例である。例えば、ダイクロイックミラー16と第一光ファイバ10の間隔が狭い場合には、結合光学系15を省略しても構わない。   By configuring the pumping light source unit 10 as described above, when the first pumping light source 11 and the second pumping light source 12 are driven, the first pumping light having the wavelength λ1 and the second pumping light having the wavelength λ2 are combined to form the first optical fiber. It is incident on 20 core portions 21. The pumping light source unit 10 may have any configuration as long as the first pumping light having the wavelength λ1 and the second pumping light having the wavelength λ2 are combined and incident on the core unit 21 of the first optical fiber 20. The configuration illustrated in FIG. 1 is merely an example. For example, when the distance between the dichroic mirror 16 and the first optical fiber 10 is narrow, the coupling optical system 15 may be omitted.

(第一光ファイバ20,第二光ファイバ30)
第一光ファイバ20は、コア部21、コア部21よりも低屈折率の材料で構成されたクラッド部22、及びクラッド部22の外側に配置されてクラッド部22を被覆する被覆部23を備える。コア部21には所定の第一ドーパント(ここではPrとする。)がドープされている。
(First optical fiber 20, second optical fiber 30)
The first optical fiber 20 includes a core portion 21, a cladding portion 22 made of a material having a lower refractive index than the core portion 21, and a covering portion 23 that is disposed outside the cladding portion 22 and covers the cladding portion 22. . The core portion 21 is doped with a predetermined first dopant (herein referred to as Pr).

図2Aは、第一光ファイバ20(後述する第一光ファイバ体26)を光軸2の方向に見た構成を模式的に示す図面である。なお、図2Aでは、第一光ファイバ20を内部に挿入するフェルール25についても図示している。   FIG. 2A is a drawing schematically showing a configuration in which the first optical fiber 20 (first optical fiber body 26 described later) is viewed in the direction of the optical axis 2. In FIG. 2A, a ferrule 25 for inserting the first optical fiber 20 therein is also illustrated.

フェルール25は筒状に形成されており、その内側に第一光ファイバ20が挿入されている。第一光ファイバ20とフェルール25の間には接着層24が介在しており、この接着層24によって第一光ファイバ20とフェルール25とが固着されている。接着層24は一般的なエポキシ系の接着剤で構成される。以下では、第一光ファイバ20、接着層24、及びフェルール25を含めて「第一光ファイバ体26」と呼ぶ。図2Bは、光ファイバ体26を図2AにおけるA−A線で切断したときの断面図を模式的に示したものである。   The ferrule 25 is formed in a cylindrical shape, and the first optical fiber 20 is inserted therein. An adhesive layer 24 is interposed between the first optical fiber 20 and the ferrule 25, and the first optical fiber 20 and the ferrule 25 are fixed by the adhesive layer 24. The adhesive layer 24 is composed of a general epoxy adhesive. Hereinafter, the first optical fiber 20, the adhesive layer 24, and the ferrule 25 are collectively referred to as a “first optical fiber body 26”. FIG. 2B schematically shows a cross-sectional view of the optical fiber body 26 taken along the line AA in FIG. 2A.

第二光ファイバ30は、コア部31、コア部31よりも低屈折率の材料で構成されたクラッド部32、及びクラッド部32の外側に配置されてクラッド部32を被覆する被覆部33を備える。コア部31には所定の第二ドーパント(ここではSmとする。)がドープされている。   The second optical fiber 30 includes a core part 31, a clad part 32 made of a material having a lower refractive index than the core part 31, and a covering part 33 that is disposed outside the clad part 32 and covers the clad part 32. . The core portion 31 is doped with a predetermined second dopant (here, Sm).

第二光ファイバ30についても、筒状に形成されたフェルール25の内部に挿入されており、接着層24によってフェルール25との間が固着されている。構造上は図2A及び図2Bに示す第一光ファイバ20と共通するため、説明を割愛する。なお、以下では、第二光ファイバ30、接着層24、及びフェルール25を含めて「第二光ファイバ体36」と呼ぶ。   The second optical fiber 30 is also inserted into a ferrule 25 formed in a cylindrical shape, and is fixed to the ferrule 25 by an adhesive layer 24. Since the structure is the same as that of the first optical fiber 20 shown in FIGS. 2A and 2B, the description is omitted. Hereinafter, the second optical fiber 30, the adhesive layer 24, and the ferrule 25 are collectively referred to as a “second optical fiber body 36”.

第一光ファイバ体26と第二光ファイバ体36との間にはスペーサ60が配置されている。このスペーサ60は、第一光ファイバ20と第二光ファイバ30とを光学的な意味で離間して配置する目的で設けられており、空気層又は透光性部材で構成される。スペーサ60は、少なくとも波長λ1、λ2、及び後述する波長λ3の各光に対して極めて高い透光性を示す。   A spacer 60 is disposed between the first optical fiber body 26 and the second optical fiber body 36. The spacer 60 is provided for the purpose of placing the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30 apart from each other in an optical sense, and is composed of an air layer or a translucent member. The spacer 60 exhibits extremely high translucency with respect to light of at least wavelengths λ1 and λ2 and wavelength λ3 described later.

図3は、光ファイバ体(26,36)の設置態様を説明するための図である。図3(a)は、2つの光ファイバ体(26,36)を設置させた状態を模式的に示す図面である。また、図3(b)は、光ファイバ体26の設置態様を拡大して模式的に示す図面であり、図3(a)の図面を光軸2の方向に見たときの図面に対応する。   FIG. 3 is a view for explaining an installation mode of the optical fiber bodies (26, 36). Fig.3 (a) is drawing which shows typically the state which installed the two optical fiber bodies (26,36). FIG. 3B is a drawing schematically showing an enlarged installation mode of the optical fiber body 26, and corresponds to the drawing when the drawing of FIG. 3A is viewed in the direction of the optical axis 2. FIG. .

後述するように、ファイバレーザ装置1においては、第一光ファイバ20のコア部21から、複数波長の光が第二光ファイバ30のコア部31に入射される。このため、両コア部(21,31)間で光の損失をできるだけ少なくするためには、両コア部(21,31)間の位置調整(調心)をできるだけ正確に行うことが要求される。   As will be described later, in the fiber laser device 1, light of a plurality of wavelengths is incident on the core portion 31 of the second optical fiber 30 from the core portion 21 of the first optical fiber 20. For this reason, in order to reduce the loss of light between the core portions (21, 31) as much as possible, it is required to perform position adjustment (alignment) between the core portions (21, 31) as accurately as possible. .

また、後述するように、本実施形態においては、第一光ファイバ20の第二端20bに反射膜52が形成されており、第二光ファイバ30の第一端30aには反射膜53が形成されている。これらの反射膜は、所定の反射特性を示すように膜設計されている。ここで、第一光ファイバ20の第二端20bと第二光ファイバ30の第一端30aとが接触してしまうと、すなわち、両反射膜(52,53)同士が接触してしまうと、各反射膜(52,53)の反射特性に影響を及ぼしてしまう。他方で、第一光ファイバ20と第二光ファイバ30の間の間隔を開けすぎると、第一光ファイバ20の第二端20bから射出された光のうち、第二光ファイバ30のコア部31に入射されずに外部に漏れてしまう光の割合が増加してしまう。   As will be described later, in the present embodiment, a reflective film 52 is formed on the second end 20 b of the first optical fiber 20, and a reflective film 53 is formed on the first end 30 a of the second optical fiber 30. Has been. These reflection films are designed so as to exhibit predetermined reflection characteristics. Here, when the second end 20b of the first optical fiber 20 and the first end 30a of the second optical fiber 30 come into contact with each other, that is, when both reflection films (52, 53) come into contact with each other, The reflection characteristics of each reflection film (52, 53) will be affected. On the other hand, if the space between the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30 is too large, the core portion 31 of the second optical fiber 30 out of the light emitted from the second end 20 b of the first optical fiber 20. The proportion of light that leaks outside without being incident on the light increases.

そこで、ファイバレーザ装置1は、第一光ファイバ20と第二光ファイバ30を光学的な意味で離間させる目的でスペーサ60を備えている。ここで「光学的な意味で離間する」とは、光の進行方向に関し、進行する光の波長の長さ以上に離間していることを意味する。よって、両光ファイバ(20,30)を接触させずに、且つ両光ファイバ(20,30)間における光の伝送効率をできるだけ高くする観点から、例えば1μm〜2μm程度の幅を有するスペーサ60を配置するのが好ましい。   Therefore, the fiber laser device 1 includes a spacer 60 for the purpose of separating the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30 in an optical sense. Here, “separated in an optical sense” means that the light is separated by more than the length of the wavelength of the traveling light with respect to the traveling direction of the light. Therefore, the spacer 60 having a width of, for example, about 1 μm to 2 μm is used from the viewpoint of making the light transmission efficiency between the two optical fibers (20, 30) as high as possible without bringing both the optical fibers (20, 30) into contact. It is preferable to arrange.

両光ファイバ体(26,36)は、例えば所定の保持部材62に保持される構成とすることができる。保持部材62は、例えば図3(b)に示すように、下方に行くほど幅狭になる形状を有し、且つ光軸2の方向に延伸する溝部63を有している。この構成の下、光ファイバ体(26,36)を保持部材62上に載置することで、第一光ファイバ20のコア部21と第二光ファイバ30のコア部31との位置調整を容易に行うことができる。   Both optical fiber bodies (26, 36) can be configured to be held by a predetermined holding member 62, for example. For example, as shown in FIG. 3B, the holding member 62 has a shape that becomes narrower as it goes downward, and has a groove 63 that extends in the direction of the optical axis 2. Under this configuration, the optical fiber body (26, 36) is placed on the holding member 62, so that the position of the core portion 21 of the first optical fiber 20 and the core portion 31 of the second optical fiber 30 can be easily adjusted. Can be done.

なお、第一光ファイバ20のコア部21から射出される光をできるだけ効率的に第二光ファイバ30のコア部31に導くためには、コア部21の中心とコア部31の中心の位置ずれ量をコア部(21,31)の径の1/10以内にするのが好ましい。   In addition, in order to guide the light emitted from the core portion 21 of the first optical fiber 20 to the core portion 31 of the second optical fiber 30 as efficiently as possible, the misalignment between the center of the core portion 21 and the center of the core portion 31 is possible. The amount is preferably within 1/10 of the diameter of the core (21, 31).

保持部材62は、図3に示す形状の他、例えば筒状の部材で構成することができる。この場合、保持部材62が、第一光ファイバ体26及び第二光ファイバ体36の外径にほぼ対応した内径を有する筒状部材で構成されるものとすることができる。かかる構成によれば、保持部材62の一方の端面から第一光ファイバ体26を挿入し、他方の端面から第二光ファイバ体36を挿入することで、コア部21の中心とコア部31の中心の位置調整を簡易に行える。   The holding member 62 can be formed of, for example, a cylindrical member in addition to the shape shown in FIG. In this case, the holding member 62 may be formed of a cylindrical member having an inner diameter that substantially corresponds to the outer diameter of the first optical fiber body 26 and the second optical fiber body 36. According to such a configuration, the first optical fiber body 26 is inserted from one end face of the holding member 62 and the second optical fiber body 36 is inserted from the other end face, so that the center of the core portion 21 and the core portion 31 are inserted. The center position can be easily adjusted.

一例として、第一光ファイバ体25及び第二光ファイバ体26を外径が2.5mm±0.5μm程度で構成し、保持部材62が備える筒状部の内径を2.5mm+0.5〜1μm程度で構成することができる。   As an example, the first optical fiber body 25 and the second optical fiber body 26 are configured with an outer diameter of about 2.5 mm ± 0.5 μm, and the inner diameter of the cylindrical portion provided in the holding member 62 is 2.5 mm + 0.5 to 1 μm. It can be configured with a degree.

上述したように、第一光ファイバ20のコア部21には、Prがドープされている。一方、第二光ファイバ30のコア部31には、Smがドープされている。   As described above, the core portion 21 of the first optical fiber 20 is doped with Pr. On the other hand, the core portion 31 of the second optical fiber 30 is doped with Sm.

図4は、PrとSmの励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。PrやSmといった希土類元素は、所定の波長の光を吸収すると共に、この光の吸収によって励起されて吸収光とは異なる波長の蛍光を発する性質を有している。励起スペクトルとは、吸収できる光の強度を波長別に示したスペクトルに対応し、この強度が高い波長を示す光ほど吸収しやすく、かかる吸収によってPrやSmが励起されて蛍光を発しやすい。また、発光スペクトルとは、PrやSmが励起されることで発する蛍光の強度を波長別に示したスペクトルに対応する。   FIG. 4 is a graph showing excitation and emission spectra of Pr and Sm. Rare earth elements such as Pr and Sm have the property of absorbing light of a predetermined wavelength and being excited by the absorption of this light to emit fluorescence having a wavelength different from that of the absorbed light. The excitation spectrum corresponds to a spectrum in which the intensity of light that can be absorbed is shown for each wavelength, and light having a wavelength with a higher intensity is more easily absorbed, and Pr and Sm are easily excited by such absorption to emit fluorescence. The emission spectrum corresponds to a spectrum showing the intensity of fluorescence emitted by excitation of Pr and Sm for each wavelength.

図4によれば、PrとSmでは、高い吸収率を示す光の波長帯が異なっていることが分かる。例えば、Prは、約415nm以下の光及び波長が約610nm以上の光に対する吸収率が低い。一方で、Smは、波長が445nm近傍(例えば430nm以上450nm以下)の光、及び波長が500nm以上の光に対する吸収率が低い。   According to FIG. 4, it can be seen that Pr and Sm have different wavelength bands of light exhibiting a high absorption rate. For example, Pr has a low absorptance for light with a wavelength of about 415 nm or less and light with a wavelength of about 610 nm or more. On the other hand, Sm has low absorptance with respect to light having a wavelength in the vicinity of 445 nm (for example, 430 nm to 450 nm or less) and light having a wavelength of 500 nm or more.

第一光ファイバ20の第一端20aには反射膜51が形成され、第二端20bには反射膜52が形成されている。同様に、第二光ファイバ30の第一端30aには反射膜53が形成され、第二端30bには反射膜54が形成されている。   A reflective film 51 is formed on the first end 20a of the first optical fiber 20, and a reflective film 52 is formed on the second end 20b. Similarly, a reflective film 53 is formed on the first end 30a of the second optical fiber 30, and a reflective film 54 is formed on the second end 30b.

反射膜51は、第一励起光源11から射出される光の波長λ1、及び第二励起光源12から射出される光の波長λ2に対して高い透過率(例えば90%以上)を有している。また、所定の波長λ3に対して極めて高い反射率(例えば99%以上)を有している。この波長λ3は、Prが励起されることで発せられる蛍光の波長帯に含まれる波長である。   The reflective film 51 has a high transmittance (for example, 90% or more) with respect to the wavelength λ1 of the light emitted from the first excitation light source 11 and the wavelength λ2 of the light emitted from the second excitation light source 12. . Further, it has an extremely high reflectance (for example, 99% or more) with respect to the predetermined wavelength λ3. This wavelength λ3 is a wavelength included in the wavelength band of fluorescence emitted when Pr is excited.

反射膜52は、第一励起光源11から射出される光の波長λ1、及び第二励起光源12から射出される光の波長λ2に対して高い透過率(例えば90%以上)を有している。また、波長λ3に対して、所定の反射率(例えば95%±1%)を有している。   The reflective film 52 has a high transmittance (for example, 90% or more) with respect to the wavelength λ1 of the light emitted from the first excitation light source 11 and the wavelength λ2 of the light emitted from the second excitation light source 12. . Moreover, it has a predetermined reflectance (for example, 95% ± 1%) with respect to the wavelength λ3.

かかる構成としたとき、反射膜51及び反射膜52によって、波長λ3の光に対する共振器(「第一共振器」に対応)が構成される。この波長λ3が「第三波長」に対応する。   With such a configuration, the reflective film 51 and the reflective film 52 constitute a resonator (corresponding to a “first resonator”) for light having a wavelength λ3. This wavelength λ3 corresponds to the “third wavelength”.

上記の例では、励起光源部10から波長445nmの第一励起光と波長405nmの第二励起光が第一光ファイバ20のコア部21に入射される。図4に示すように、Prは約415nm以下の光については吸収率が低いが、約420nm以上約500nm以下の光については、ある程度高い吸収率を示している。このため、第一光ファイバ20のコア部21において、波長405nm(λ2)の第二励起光は全く又はほとんど吸収されない一方、波長445nm(λ1)の第一励起光についてはある程度吸収される。そして、Prは、この第一励起光を吸収すると、図4の発光スペクトルに示されるような波長分布を有する蛍光を発する。   In the above example, the first excitation light having a wavelength of 445 nm and the second excitation light having a wavelength of 405 nm are incident on the core portion 21 of the first optical fiber 20 from the excitation light source unit 10. As shown in FIG. 4, Pr has a low absorptance for light of about 415 nm or less, but shows a somewhat high absorptance for light of about 420 nm or more and about 500 nm or less. For this reason, in the core part 21 of the first optical fiber 20, the second excitation light having a wavelength of 405 nm (λ2) is not absorbed or hardly absorbed, while the first excitation light having a wavelength of 445 nm (λ1) is absorbed to some extent. When Pr absorbs this first excitation light, it emits fluorescence having a wavelength distribution as shown in the emission spectrum of FIG.

ここで、反射膜52は、波長λ1及び波長λ2の光に対して高い透過率を有しているため、第一光ファイバ20のコア部21を通過した第二励起光と、コア部21において吸収されずに残存している一部の第一励起光とが、この反射膜52を透過して第二光ファイバ30の入射面30aに導かれる。また、第一光ファイバ20において発光した蛍光のうち、特定の波長の光は損失なく反射膜52で反射される。ここでは、波長λ3の光が反射膜52で反射される。なお、このとき、波長λ3が電子のエネルギー遷移に相当する蛍光のピーク波長であれば、波長λ3を含む所定の波長帯の光が反射膜52で反射されるものとしても構わない。   Here, since the reflective film 52 has a high transmittance with respect to the light of the wavelengths λ1 and λ2, the second excitation light that has passed through the core portion 21 of the first optical fiber 20 and the core portion 21 Part of the first excitation light remaining without being absorbed is transmitted through the reflective film 52 and guided to the incident surface 30 a of the second optical fiber 30. Of the fluorescence emitted from the first optical fiber 20, light having a specific wavelength is reflected by the reflective film 52 without loss. Here, light of wavelength λ3 is reflected by the reflective film 52. At this time, if the wavelength λ3 is the peak wavelength of fluorescence corresponding to the energy transition of electrons, light in a predetermined wavelength band including the wavelength λ3 may be reflected by the reflective film 52.

波長λ3の蛍光は、反射膜52で反射されると、第一光ファイバ20の第一端20aに向けて進行する。第一端20aに設けられた反射膜51は、波長λ3の光に対して極めて高い反射率を有している。よって、この蛍光が反射膜51に到達すると、波長λ3の成分は損失なく反射され、再び反射膜52の方に向けて進行する。   The fluorescence having the wavelength λ <b> 3 travels toward the first end 20 a of the first optical fiber 20 when reflected by the reflective film 52. The reflective film 51 provided on the first end 20a has an extremely high reflectance with respect to light having the wavelength λ3. Therefore, when this fluorescence reaches the reflection film 51, the component of the wavelength λ3 is reflected without loss and proceeds again toward the reflection film 52.

以下、反射膜51及び反射膜52の間で反射を繰り返し、所定の発振条件が成立すると、波長λ3のレーザ光(以下、「第一レーザ光」と呼ぶ。)が生成され、この第一レーザ光が反射膜52を透過して第二光ファイバ30の第一端30aに入射される。   Hereinafter, when reflection is repeated between the reflective film 51 and the reflective film 52 and a predetermined oscillation condition is satisfied, laser light having a wavelength λ3 (hereinafter referred to as “first laser light”) is generated. Light passes through the reflective film 52 and enters the first end 30 a of the second optical fiber 30.

なお、反射膜51及び反射膜52の反射特性は、蛍光スペクトルと得たいレーザ光の波長に応じて設計される。ただし、第一光ファイバ20においては、第二光ファイバ30のコア部31にドープされているドーパント(ここではSm)における吸収率が低い波長のレーザ光を生成する構成とするのが好ましい。なぜなら、仮に第一光ファイバ20においてレーザ光が生成されても、この波長が第二光ファイバ30のコア部31にドープされたドーパントによって吸収される波長帯に含まれていれば、第二光ファイバ30に入射されて当該第二光ファイバ30内を進行する間に吸収されてしまうので、この波長のレーザ光を高出力で取り出すことができなくなるためである。   The reflection characteristics of the reflection film 51 and the reflection film 52 are designed according to the fluorescence spectrum and the wavelength of the laser beam to be obtained. However, the first optical fiber 20 is preferably configured to generate laser light having a wavelength with low absorptance in the dopant (here, Sm) doped in the core portion 31 of the second optical fiber 30. This is because even if laser light is generated in the first optical fiber 20, the second light can be used as long as this wavelength is included in the wavelength band absorbed by the dopant doped in the core portion 31 of the second optical fiber 30. This is because the laser beam having this wavelength cannot be extracted with high output because it is absorbed into the fiber 30 and travels through the second optical fiber 30.

また、反射膜51及び反射膜52の反射特性は、例えば得たいレーザ光の波長(ここではλ3)にのみ高い反射率を有し、他の波長については極めて低い反射率とするのが好ましいが、このような膜を形成する場合、極めて膜数が多くなり、膜厚が厚くなる。このため、波長λ3の光に対して最も高い反射率を有し、波長λ3の近傍については所定の反射率を示すものの波長λ3に比べると反射率が低く、波長λ3から離れた波長の光に対してはほとんど反射しないような構成としても構わない。かかる場合においても、反射膜51及び反射膜52の間で反射を繰り返す過程で、波長λ3の強度が選択的に高められ、レーザ発振をすることができる。   Further, the reflection characteristics of the reflection film 51 and the reflection film 52 preferably have a high reflectance only at the wavelength of the laser beam to be obtained (here, λ3), and have a very low reflectance at other wavelengths. When such a film is formed, the number of films is extremely increased and the film thickness is increased. For this reason, it has the highest reflectivity with respect to the light of wavelength λ3, shows a predetermined reflectivity in the vicinity of wavelength λ3, but has a lower reflectivity than wavelength λ3, and has a wavelength away from wavelength λ3. On the other hand, a configuration that hardly reflects light may be used. Even in such a case, in the process of repeating reflection between the reflective film 51 and the reflective film 52, the intensity of the wavelength λ3 is selectively increased and laser oscillation can be performed.

一例として、第三波長λ3を635nmとすることができる。図4によれば、635nmの光に関して、Smにおける吸収率が極めて小さい(ほぼ0である)。   As an example, the third wavelength λ3 can be set to 635 nm. According to FIG. 4, the absorptance in Sm is very small (almost 0) with respect to light of 635 nm.

反射膜53は、第一励起光源11から射出される第一励起光の波長λ1、及び第二励起光源12から射出される第二励起光の波長λ2、及び第一光ファイバ20で生成された第一レーザ光の波長λ3の光に対して高い透過率(例えば90%以上)を有している。また、所定の波長λ4に対して極めて高い反射率(例えば99.5%以上)を有している。この波長λ4は、Smが励起されることで発する光の波長帯に含まれる波長である。   The reflective film 53 is generated by the wavelength λ 1 of the first excitation light emitted from the first excitation light source 11, the wavelength λ 2 of the second excitation light emitted from the second excitation light source 12, and the first optical fiber 20. It has a high transmittance (for example, 90% or more) with respect to the light of wavelength λ3 of the first laser light. Further, it has an extremely high reflectance (for example, 99.5% or more) with respect to the predetermined wavelength λ4. This wavelength λ4 is a wavelength included in the wavelength band of light emitted when Sm is excited.

反射膜54は、波長λ1、波長λ2、及び波長λ3の光に対して高い透過率(例えば90%以上)を有している。また、λ4の光に対して、所定の反射率(例えば95%±1%)を有している。   The reflective film 54 has a high transmittance (for example, 90% or more) with respect to light having wavelengths λ1, λ2, and λ3. Further, it has a predetermined reflectance (for example, 95% ± 1%) with respect to light of λ4.

かかる構成としたとき、反射膜53及び反射膜54によって、波長λ4の光に対する共振器(「第二共振器」に対応)が構成される。この波長λ4が「第四波長」に対応する。   In such a configuration, the reflective film 53 and the reflective film 54 constitute a resonator (corresponding to a “second resonator”) for light having a wavelength λ4. This wavelength λ4 corresponds to the “fourth wavelength”.

上記の例では、第一光ファイバ20を通過した波長445nm(λ1)の第一励起光及び波長405nm(λ2)の第二励起光、並びに第一光ファイバ20で生成された波長635nm(λ3)の第一レーザ光が、第二光ファイバ30のコア部31に入射される。図4に示すように、Smは波長が445nm近傍(例えば430nm以上450nm以下)の光、及び波長が500nm以上の光に対する吸収率が低く、波長405nm近傍(例えば波長395nm以上415nm以下)の光に対する吸収率が高い。   In the above example, the first excitation light having a wavelength of 445 nm (λ1) and the second excitation light having a wavelength of 405 nm (λ2) that have passed through the first optical fiber 20 and the wavelength 635 nm (λ3) generated by the first optical fiber 20 are used. The first laser light is incident on the core portion 31 of the second optical fiber 30. As shown in FIG. 4, Sm has a low absorptance with respect to light having a wavelength near 445 nm (for example, 430 nm to 450 nm) and light having a wavelength of 500 nm or more, and to light having a wavelength near 405 nm (for example, wavelength 395 nm to 415 nm). Absorption rate is high.

このため、第二光ファイバ30のコア部31において、波長445nmの第一励起光及び波長635nmの第一レーザ光は全く又はほとんど吸収されない一方、波長405nmの第二励起光については、ある程度吸収される。そして、Smは、この第二励起光を吸収すると、図4の発光スペクトルに示されるような波長分布を有する蛍光を発する。   Therefore, in the core portion 31 of the second optical fiber 30, the first excitation light having a wavelength of 445 nm and the first laser light having a wavelength of 635 nm are not absorbed or hardly absorbed, whereas the second excitation light having a wavelength of 405 nm is absorbed to some extent. The And Sm will emit the fluorescence which has a wavelength distribution as shown by the emission spectrum of FIG. 4, if this 2nd excitation light is absorbed.

ここで、反射膜54は、波長λ1、波長λ2、及び波長λ3の光に対して高い透過率を有しているため、第二光ファイバ30のコア部31を通過した第一励起光と、コア部31において吸収されずに残存している一部の第二励起光とが、この反射膜54を透過してファイバレーザ装置1の外部に取り出される。また、第二光ファイバ30において発光した蛍光のうち、特定の波長の光は損失なく反射膜54で反射される。ここでは、波長λ4の光が反射膜54で反射される。なお、このとき、波長λ4が電子のエネルギー遷移に相当する蛍光のピーク波長であれば、波長λ4を含む所定の波長帯の光が反射膜54で反射されるものとしても構わない。   Here, since the reflection film 54 has a high transmittance with respect to the light of the wavelength λ1, the wavelength λ2, and the wavelength λ3, the first excitation light that has passed through the core portion 31 of the second optical fiber 30, A portion of the second excitation light remaining without being absorbed in the core portion 31 is transmitted through the reflection film 54 and extracted outside the fiber laser device 1. Of the fluorescence emitted from the second optical fiber 30, light having a specific wavelength is reflected by the reflective film 54 without loss. Here, light of wavelength λ4 is reflected by the reflective film 54. At this time, if the wavelength λ4 is the peak wavelength of fluorescence corresponding to the energy transition of electrons, light in a predetermined wavelength band including the wavelength λ4 may be reflected by the reflective film 54.

波長λ4を有する蛍光は、反射膜54で反射されると、第二光ファイバ30の第一端30aに向けて進行する。第一端30aに設けられた反射膜53は、波長λ4の光に対して極めて高い反射率を有している。このため、蛍光が反射膜53に到達すると、波長λ4の成分は損失なく反射され、再び反射膜54の方に向けて進行する。   Fluorescence having the wavelength λ4 travels toward the first end 30a of the second optical fiber 30 when reflected by the reflective film 54. The reflective film 53 provided on the first end 30a has an extremely high reflectance with respect to light having the wavelength λ4. For this reason, when the fluorescence reaches the reflection film 53, the component of the wavelength λ4 is reflected without loss and proceeds again toward the reflection film 54.

以下、反射膜53及び反射膜54の間で反射を繰り返し、所定の発振条件が成立すると、波長λ4のレーザ光(以下、「第二レーザ光」と呼ぶ。)が生成され、この第二レーザ光が反射膜54を透過してファイバレーザ装置1の外部に取り出される。   Thereafter, when reflection is repeated between the reflection film 53 and the reflection film 54 and a predetermined oscillation condition is satisfied, a laser beam having a wavelength λ4 (hereinafter referred to as “second laser beam”) is generated, and this second laser is generated. Light passes through the reflective film 54 and is extracted outside the fiber laser device 1.

反射膜53及び反射膜54の反射特性についても、蛍光スペクトルと得たいレーザ光の波長に応じて設計される。このとき、反射膜53及び反射膜54の反射特性は、例えば得たいレーザ光の波長(ここではλ4)にのみ高い反射率を有し、他の波長については極めて低い反射率とするのが好ましいが、このような膜を形成する場合、極めて膜数が多くなり、膜厚が厚くなる。このため、波長λ4の光に対して最も高い反射率を有し、波長λ4の近傍については所定の反射率を示すものの波長λ4に比べると反射率が低く、波長λ4から離れた波長の光に対してはほとんど反射しないような構成としても構わない。かかる場合においても、反射膜53及び反射膜54の間で反射を繰り返す過程で、波長λ4の強度が選択的に高められ、レーザ発振をすることができる。   The reflection characteristics of the reflection film 53 and the reflection film 54 are also designed according to the fluorescence spectrum and the wavelength of the laser beam to be obtained. At this time, it is preferable that the reflection characteristics of the reflection film 53 and the reflection film 54 have a high reflectance only at the wavelength of the laser beam to be obtained (here, λ4) and an extremely low reflectance at other wavelengths. However, when such a film is formed, the number of films is extremely increased and the film thickness is increased. For this reason, it has the highest reflectivity with respect to the light of wavelength λ4, shows a predetermined reflectivity in the vicinity of wavelength λ4, but has a lower reflectivity than wavelength λ4, and has a wavelength away from wavelength λ4. On the other hand, a configuration that hardly reflects light may be used. Even in such a case, in the process of repeating reflection between the reflective film 53 and the reflective film 54, the intensity of the wavelength λ4 is selectively increased and laser oscillation can be performed.

上記の構成によれば、波長λ1の光を射出する第一励起光源11及び波長λ2の光を射出する第二励起光源12を準備するだけで、波長λ1、λ2、λ3及びλ4の4種類の波長の光を取り出すことのできるファイバレーザ装置1が実現される。すなわち、ファイバレーザ装置1によれば、励起光源部10が射出できる波長の種類よりも多くの種類の波長の光を射出できるレーザ装置が実現できる。   According to the above configuration, only by preparing the first excitation light source 11 that emits light of wavelength λ1 and the second excitation light source 12 that emits light of wavelength λ2, four types of wavelengths λ1, λ2, λ3, and λ4 are prepared. A fiber laser device 1 that can extract light of a wavelength is realized. That is, according to the fiber laser device 1, it is possible to realize a laser device that can emit light of more types of wavelengths than the types of wavelengths that the excitation light source unit 10 can emit.

また、第一光ファイバ20と第二光ファイバ30を直列に接続することで多波長の光が合成されるため、光を合成するために複雑な光学系が不要となり、簡易な構成で実現できる。   Further, since the multi-wavelength light is synthesized by connecting the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30 in series, a complicated optical system is not required for synthesizing the light, and can be realized with a simple configuration. .

以下、具体的な実施例の構成を説明する。   Hereinafter, a specific configuration of the embodiment will be described.

第一励起光源11は、波長λ1=445nmの光を射出するレーザダイオード素子で構成される。また、第二励起光源12は、波長λ2=405nmの光を射出するレーザダイオード素子で構成される。第一励起光源11から射出される第一励起光の光軸と、第二励起光源12から射出される第二励起光の光軸とは直交するように、両光源(11,12)が配置される。   The first excitation light source 11 is composed of a laser diode element that emits light having a wavelength λ1 = 445 nm. The second excitation light source 12 is composed of a laser diode element that emits light having a wavelength λ2 = 405 nm. Both light sources (11, 12) are arranged so that the optical axis of the first excitation light emitted from the first excitation light source 11 and the optical axis of the second excitation light emitted from the second excitation light source 12 are orthogonal to each other. Is done.

結合光学系13はコリメートレンズで構成されている。結合光学系13によって、第一励起光源11から射出される波長λ1の第一励起光は平行光としてダイクロイックミラー16に入射される。   The coupling optical system 13 is composed of a collimating lens. By the coupling optical system 13, the first excitation light having the wavelength λ 1 emitted from the first excitation light source 11 is incident on the dichroic mirror 16 as parallel light.

結合光学系14はコリメートレンズで構成されている。結合光学系14によって、第二励起光源12から射出される波長λ2の第二励起光は平行光としてダイクロイックミラー16に入射される。ダイクロイックミラー16に入射される時点において、第一励起光の光軸と第二励起光の光軸は直交している。   The coupling optical system 14 is composed of a collimating lens. By the coupling optical system 14, the second excitation light having the wavelength λ <b> 2 emitted from the second excitation light source 12 is incident on the dichroic mirror 16 as parallel light. At the time of incidence on the dichroic mirror 16, the optical axis of the first excitation light and the optical axis of the second excitation light are orthogonal.

ダイクロイックミラー16は、例えば誘電体多層膜で構成され、波長λ1(445nm)の光を透過し、波長λ2(405nm)の光を反射するように設計されている。ダイクロイックミラー16の反射面は、ダイクロイックミラー16に入射される時点における第一励起光の光軸及び第二励起光の光軸に対して45°の傾きを有して配置される。これにより、波長λ1の第一励起光はダイクロイックミラー16を透過し、ダイクロイックミラー16に入射される時点における進行方向に向かって、引き続き進行する。一方、波長λ2の第二励起光はダイクロイックミラー16で反射されて、第一励起光と同方向に進行する。これにより、第一励起光と第二励起光とが光軸2上で合成され、第一光ファイバ20の第一端20aに導かれる。   The dichroic mirror 16 is made of, for example, a dielectric multilayer film, and is designed to transmit light having a wavelength λ1 (445 nm) and reflect light having a wavelength λ2 (405 nm). The reflecting surface of the dichroic mirror 16 is arranged with an inclination of 45 ° with respect to the optical axis of the first excitation light and the optical axis of the second excitation light at the time of incidence on the dichroic mirror 16. As a result, the first excitation light having the wavelength λ1 is transmitted through the dichroic mirror 16 and continuously travels in the traveling direction at the time of entering the dichroic mirror 16. On the other hand, the second excitation light of wavelength λ2 is reflected by the dichroic mirror 16 and travels in the same direction as the first excitation light. Thereby, the first excitation light and the second excitation light are combined on the optical axis 2 and guided to the first end 20 a of the first optical fiber 20.

一例として、第一励起光と第二励起光は、それぞれ0.5W程度の出力を有して第一光ファイバ20のコア部21に入射される。   As an example, the first excitation light and the second excitation light are each incident on the core portion 21 of the first optical fiber 20 with an output of about 0.5 W.

第一光ファイバ20は、コア部21の直径が6μmであり、コア部21にPrイオンが添加されたフッ化物ガラスで構成される。なお、第一光ファイバ20の光軸2の方向に係る長さが28mmである。Prイオンにおける波長λ1(445nm)の光に対する吸収率α=0.05/mmであり、本実施形態では、約75%の波長λ1(445nm)の光をコア部21において吸収することができる。一方、Prイオンは、波長λ2(405nm)の光については、ほとんど吸収しない。   The first optical fiber 20 is made of fluoride glass in which the core portion 21 has a diameter of 6 μm and Pr ions are added to the core portion 21. The length in the direction of the optical axis 2 of the first optical fiber 20 is 28 mm. The absorptance α of the Pr ion with respect to light having a wavelength λ1 (445 nm) is α / 0.05 / mm. In this embodiment, about 75% of light having a wavelength λ1 (445 nm) can be absorbed by the core portion 21. On the other hand, Pr ions hardly absorb light having a wavelength of λ2 (405 nm).

第一光ファイバ10は、第一端10aに反射膜51を備え、第二端10bに反射膜52を備える。反射膜51は、波長λ1(445nm)及び波長λ2(405nm)の光に対する透過率が99%以上であり、波長λ3(635nm)の光に対する反射率が99.5%以上になるように設計されている。また、反射膜52は、波長λ1及び波長λ2の光に対する透過率が98%以上であり、波長λ3の光に対する反射率が約95%になるように設計されている。   The first optical fiber 10 includes a reflective film 51 at a first end 10a and a reflective film 52 at a second end 10b. The reflective film 51 is designed so that the transmittance with respect to light of wavelength λ1 (445 nm) and wavelength λ2 (405 nm) is 99% or more, and the reflectance with respect to light of wavelength λ3 (635 nm) is 99.5% or more. ing. The reflective film 52 is designed so that the transmittance with respect to the light with the wavelength λ1 and the wavelength λ2 is 98% or more and the reflectance with respect to the light with the wavelength λ3 is about 95%.

かかる構成により、反射膜51及び反射膜52の間で波長λ3の光が反射を繰り返した後、レーザ発振して、波長λ3(635nm)の第一レーザ光が生成される。上記構成においては、波長λ1の第一励起光は全てがコア部21で吸収されることはなく、一部の光が第二端20bから射出される。なお、波長λ2の第二励起光と波長λ3の第一レーザ光についても第二端20bから射出される。   With this configuration, after the light with the wavelength λ3 is repeatedly reflected between the reflective film 51 and the reflective film 52, laser oscillation is performed, and the first laser light with the wavelength λ3 (635 nm) is generated. In the above configuration, the first excitation light having the wavelength λ1 is not completely absorbed by the core portion 21, and a part of the light is emitted from the second end 20b. The second excitation light having the wavelength λ2 and the first laser light having the wavelength λ3 are also emitted from the second end 20b.

第一光ファイバ20の第二端20bから射出される光の出力の一例としては、波長λ1の光出力が0.13W、波長λ2の光出力が0.5W、波長λ3の光出力が0.13Wである。このとき、第一光ファイバ20におけるレーザ効率(吸収した励起光のエネルギーに対する得られたレーザ光のエネルギーの割合)は、約0.35であった。   As an example of the output of light emitted from the second end 20b of the first optical fiber 20, the optical output of the wavelength λ1 is 0.13 W, the optical output of the wavelength λ2 is 0.5 W, and the optical output of the wavelength λ3 is 0. 13W. At this time, the laser efficiency (ratio of the obtained laser light energy to the absorbed excitation light energy) in the first optical fiber 20 was about 0.35.

第二光ファイバ30は、コア部31の直径が8μmであり、コア部31にSmイオンが添加されたフッ化物ガラスで構成される。なお、第二ファイバ30の光軸2の方向に係る長さが50mmである。Smイオンにおける波長λ2(405nm)の光に対する吸収率α=0.035/mmであり、本実施形態では、約75%の波長λ2の光をコア部31において吸収することができる。一方、Prイオンは、波長λ1(445nm)の光については、ほとんど吸収しない。   The second optical fiber 30 is made of a fluoride glass in which the core portion 31 has a diameter of 8 μm and Sm ions are added to the core portion 31. The length of the second fiber 30 in the direction of the optical axis 2 is 50 mm. The absorptance α of light of wavelength λ2 (405 nm) in Sm ions is α = 0.035 / mm. In this embodiment, about 75% of light of wavelength λ2 can be absorbed by the core portion 31. On the other hand, Pr ions hardly absorb light having a wavelength of λ1 (445 nm).

第二光ファイバ20は、第一端20aに反射膜53を備え、第二端20bに反射膜54を備える。反射膜53は、波長λ1(445nm)、波長λ2(405nm)、波長λ3(635nm)の光に対する透過率が95%以上であり、波長λ4(560nm)の光に対する反射率が99.5%以上になるように設計されている。また、反射膜54は、波長λ1、波長λ2及び波長λ3の光に対する透過率が95%以上であり、波長λ4の光に対する反射率が約95%になるように設計されている。   The second optical fiber 20 includes a reflective film 53 at the first end 20a and a reflective film 54 at the second end 20b. The reflection film 53 has a transmittance of 95% or more for light of wavelength λ1 (445 nm), wavelength λ2 (405 nm), and wavelength λ3 (635 nm), and a reflectance of 99.5% or more for light of wavelength λ4 (560 nm). Designed to be The reflective film 54 is designed so that the transmittance with respect to the light with the wavelengths λ1, λ2, and λ3 is 95% or more and the reflectance with respect to the light with the wavelength λ4 is about 95%.

かかる構成により、反射膜53及び反射膜54の間で波長λ4の光が反射を繰り返した後、レーザ発振して、波長λ4(560nm)の第二レーザ光が生成される。上記構成においては、波長λ2の第二励起光は全てがコア部31で吸収されることはなく、一部の光が第二端30bから射出される。なお、波長λ1の第一励起光、波長λ3の第一レーザ光、及び波長λ4の第二レーザ光についても第二端30bから射出される。   With this configuration, after the light having the wavelength λ4 is repeatedly reflected between the reflective film 53 and the reflective film 54, laser oscillation is performed, and the second laser light having the wavelength λ4 (560 nm) is generated. In the above configuration, the second excitation light having the wavelength λ2 is not completely absorbed by the core portion 31, and a part of the light is emitted from the second end 30b. Note that the first excitation light having the wavelength λ1, the first laser light having the wavelength λ3, and the second laser light having the wavelength λ4 are also emitted from the second end 30b.

第二光ファイバ30の第二端30bからは、波長λ1、波長λ2,波長λ3、及び波長λ4の各レーザ光が、いずれも約0.1〜0.11W程度の出力を有して取り出される。このとき、第二光ファイバ30におけるレーザ効率は約0.3であった。また、第一光ファイバ20と第二光ファイバ30の間におけるカップリング効率は約0.85であった。なお、カップリング効率とは、ここでは第一光ファイバ20の第二端20bから射出された光のうち、第二光ファイバ30のコア部31に入射された光の割合を示す値である。   From the second end 30b of the second optical fiber 30, the laser beams having the wavelengths λ1, λ2, λ3, and λ4 are extracted with an output of about 0.1 to 0.11 W. . At this time, the laser efficiency in the second optical fiber 30 was about 0.3. The coupling efficiency between the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30 was about 0.85. Here, the coupling efficiency is a value indicating the proportion of light incident on the core portion 31 of the second optical fiber 30 out of the light emitted from the second end 20b of the first optical fiber 20.

図5は、上記実施例の構成で得られるレーザ光のスペクトル図である。4波長(405nm、445nm、560nm、635nm)にピークを有するレーザ光が得られている。これにより、本実施形態のファイバレーザ装置1によれば、励起光源部10によって射出可能な波長の種類よりも多波長の光を得ることができる。   FIG. 5 is a spectrum diagram of the laser beam obtained by the configuration of the above embodiment. Laser light having peaks at four wavelengths (405 nm, 445 nm, 560 nm, and 635 nm) is obtained. Thereby, according to the fiber laser apparatus 1 of this embodiment, the light of multiple wavelengths can be obtained rather than the kind of wavelength which can be inject | emitted with the excitation light source part 10. FIG.

なお、上記の実施例で説明した各波長λ1〜λ4の値はあくまで一例であり、本発明はこの値に限定されるものではない。   Note that the values of the wavelengths λ1 to λ4 described in the above embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these values.

また、本実施形態では、第二光ファイバ30のコア部31の径を、第一光ファイバ20のコア部21の径よりも大きくしている。これは、後段に位置する第二光ファイバ30のコア部31の断面積を、前段に位置する第一光ファイバ20のコア部21の断面積よりも大きくすることで、第一光ファイバ20の第二端20bから射出された光を効率的に第二光ファイバ30の第一端30aに入射させることを意図している。つまり、各コア部(21,31)の断面積は、コア部31の断面積をコア部21の断面積よりも大きくすることで、より効率的に光を伝送することができる。   In the present embodiment, the diameter of the core portion 31 of the second optical fiber 30 is larger than the diameter of the core portion 21 of the first optical fiber 20. This is because the cross-sectional area of the core part 31 of the second optical fiber 30 located in the rear stage is made larger than the cross-sectional area of the core part 21 of the first optical fiber 20 located in the front stage. The light emitted from the second end 20b is intended to efficiently enter the first end 30a of the second optical fiber 30. That is, the cross-sectional area of each core part (21, 31) can transmit light more efficiently by making the cross-sectional area of the core part 31 larger than the cross-sectional area of the core part 21.

ただし、各コア部(21,31)の断面積がこのような関係を有さない場合、上記実施例と比較して得られるレーザ光の出力が低下する場合があるものの、励起光源部10によって射出可能な波長の種類よりも多波長の光を得ることができる点において代わりはない。本発明は、このような構成も想定する範囲内である。   However, when the cross-sectional area of each core part (21, 31) does not have such a relationship, although the output of the laser beam obtained compared with the said Example may fall, by the excitation light source part 10, There is no substitute in that light having multiple wavelengths can be obtained rather than the types of wavelengths that can be emitted. The present invention is within the scope of such a configuration.

[第二実施形態]
図6は、第二実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。なお、第一実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を簡素化又は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a drawing schematically showing the configuration of the fiber laser device of the second embodiment. In addition, about the structure which is common in 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is simplified or abbreviate | omitted.

本実施形態のファイバレーザ装置1は、第一実施形態と比較して、更に第三光ファイバ40を備える。第三光ファイバ40は、第一光ファイバ20及び第二光ファイバ30よりも、励起光源部10から光軸2の方向に遠い位置に配置されている。なお、以下では、第三光ファイバ40の端部のうち、光軸2の方向に関して第二光ファイバ30に近い側の端部を「第一端40a」と呼び、第一端40aと反対側の端部を「第二端40b」と呼ぶ。   The fiber laser device 1 of the present embodiment further includes a third optical fiber 40 as compared with the first embodiment. The third optical fiber 40 is disposed at a position farther from the excitation light source unit 10 in the direction of the optical axis 2 than the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30. Hereinafter, of the end portions of the third optical fiber 40, the end portion on the side close to the second optical fiber 30 in the direction of the optical axis 2 is referred to as “first end 40 a” and is opposite to the first end 40 a. Is called “second end 40b”.

第三光ファイバ40は、コア部41、コア部41よりも低屈折率の材料で構成されたクラッド部42、及びクラッド部42の外側に配置されてクラッド部42を被覆する被覆部43を備える。コア部41には所定の第二ドーパント(ここではSmとする。)がドープされている。すなわち、本実施形態では、第三光ファイバ40のコア部41にドープされるドーパントは、第二光ファイバ30のコア部31にドープされるドーパントと同じ物質である。   The third optical fiber 40 includes a core portion 41, a cladding portion 42 made of a material having a lower refractive index than the core portion 41, and a covering portion 43 that is disposed outside the cladding portion 42 and covers the cladding portion 42. . The core portion 41 is doped with a predetermined second dopant (here, Sm). That is, in this embodiment, the dopant doped in the core part 41 of the third optical fiber 40 is the same material as the dopant doped in the core part 31 of the second optical fiber 30.

第三光ファイバ40についても、筒状に形成されたフェルール25の内部に挿入されており、接着層24によってフェルール25との間が固着されている。なお、以下では、第二光ファイバ40、接着層24、及びフェルール25を含めて「第三光ファイバ体46」と呼ぶ。   The third optical fiber 40 is also inserted into the ferrule 25 formed in a cylindrical shape, and is fixed to the ferrule 25 by the adhesive layer 24. Hereinafter, the second optical fiber 40, the adhesive layer 24, and the ferrule 25 are collectively referred to as a “third optical fiber body 46”.

第二光ファイバ体36と第三光ファイバ体46との間には、第一光ファイバ体26と第二光ファイバ体36との間の同様にスペーサ60が配置されている。スペーサ60の配置目的は第一実施形態と同じであり、説明は割愛する。スペーサ60は、少なくとも波長λ1、波長λ2、波長λ3、及び波長λ4の各光に対して極めて高い透光性を示す。   A spacer 60 is disposed between the second optical fiber body 36 and the third optical fiber body 46 in the same manner as between the first optical fiber body 26 and the second optical fiber body 36. The arrangement purpose of the spacer 60 is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted. The spacer 60 exhibits extremely high translucency with respect to at least light of wavelength λ1, wavelength λ2, wavelength λ3, and wavelength λ4.

第三光ファイバ40の第一端40aには反射膜55が形成され、第二端40bには反射膜56が形成されている。   A reflective film 55 is formed on the first end 40a of the third optical fiber 40, and a reflective film 56 is formed on the second end 40b.

反射膜55は、第一励起光源11から射出される第一励起光の波長λ1、及び第二励起光源12から射出される第二励起光の波長λ2、第一光ファイバ20で生成された第一レーザ光の波長λ3、及び第二光ファイバ30で生成された第二レーザ光の波長λ4の光に対して高い透過率(例えば90%以上)を有している。また、所定の波長λ5に対して極めて高い反射率(例えば99%以上)を有している。この波長λ5は、Smが励起されることで発する光の波長帯に含まれる波長である。   The reflection film 55 has a wavelength λ 1 of the first excitation light emitted from the first excitation light source 11, a wavelength λ 2 of the second excitation light emitted from the second excitation light source 12, and the first wavelength generated by the first optical fiber 20. It has a high transmittance (for example, 90% or more) with respect to light of wavelength λ3 of one laser beam and light of wavelength λ4 of the second laser beam generated by the second optical fiber 30. Further, it has an extremely high reflectance (for example, 99% or more) with respect to a predetermined wavelength λ5. This wavelength λ5 is a wavelength included in the wavelength band of light emitted by exciting Sm.

反射膜56は、波長λ1、波長λ2、波長λ3、及び波長λ4の光に対して高い透過率(例えば90%以上)を有している。また、波長λ5の光に対して所定の反射率(例えば95%±1%)を有している。   The reflective film 56 has a high transmittance (for example, 90% or more) with respect to light having wavelengths λ1, λ2, λ3, and λ4. Further, it has a predetermined reflectance (for example, 95% ± 1%) with respect to the light of wavelength λ5.

かかる構成としたとき、反射膜55及び反射膜56によって、波長λ5の光に対する共振器(「第三共振器」に対応)が構成される。この波長λ5が「第五波長」に対応する。   In such a configuration, the reflective film 55 and the reflective film 56 constitute a resonator (corresponding to a “third resonator”) for light having a wavelength λ5. This wavelength λ5 corresponds to the “fifth wavelength”.

本実施形態でも、第一実施形態の構成と同様に、第一励起光源11から射出される第一励起光の波長λ1を445nmとし、第二励起光源12から射出される第二励起光の波長λ2を405nmとする。また、第一光ファイバ30で生成される第一レーザ光の波長λ3を635nmとする。   Also in the present embodiment, the wavelength of the first excitation light emitted from the first excitation light source 11 is set to 445 nm and the wavelength of the second excitation light emitted from the second excitation light source 12 is the same as the configuration of the first embodiment. Let λ2 be 405 nm. Further, the wavelength λ3 of the first laser light generated by the first optical fiber 30 is set to 635 nm.

そして、本実施形態では、第二光ファイバ40で生成される第二レーザ光の波長λ4を594nmとする。すなわち、第二共振器を構成する反射膜53及び反射膜54は、かかる波長の光をレーザ発振させるように反射特性が設計されている。   In the present embodiment, the wavelength λ4 of the second laser light generated by the second optical fiber 40 is 594 nm. That is, the reflection characteristics of the reflection film 53 and the reflection film 54 constituting the second resonator are designed so that light having such a wavelength is oscillated.

そして、第二光ファイバ30を通過した波長445nm(λ1)の第一励起光、波長405nm(λ2)の第二励起光、波長635nm(λ3)の第一レーザ光、及び波長594nm(λ4)の第二レーザ光が、第三光ファイバ40のコア部41に入射される。図4を参照して上述したように、Smは波長が445nm近傍(例えば430nm以上450nm以下)の光、及び波長が500nm以上の光に対する吸収率が低く、波長405nm近傍(例えば波長395nm以上415nm以下)の光に対する吸収率が高い。   Then, the first excitation light having a wavelength of 445 nm (λ1), the second excitation light having a wavelength of 405 nm (λ2), the first laser light having a wavelength of 635 nm (λ3), and the wavelength 594 nm (λ4) having passed through the second optical fiber 30. The second laser light is incident on the core portion 41 of the third optical fiber 40. As described above with reference to FIG. 4, Sm has a low absorptance with respect to light having a wavelength of around 445 nm (for example, 430 nm to 450 nm) and light having a wavelength of 500 nm or more, and has a wavelength of about 405 nm (for example, wavelength of 395 nm to 415 nm) ) Light absorption rate is high.

このため、第三光ファイバ40のコア部41において、波長445nmの第一励起光、波長635nmの第一レーザ光、及び波長594nmの第二レーザ光は全く又はほとんど吸収されない一方、波長405nmの第二励起光については、ある程度吸収される。そして、Smは、この第二励起光を吸収すると、図4の発光スペクトルに示されるような波長分布を有する蛍光を発する。   For this reason, in the core part 41 of the third optical fiber 40, the first excitation light having a wavelength of 445 nm, the first laser light having a wavelength of 635 nm, and the second laser light having a wavelength of 594 nm are not absorbed or hardly absorbed, while the first excitation light having a wavelength of 405 nm is absorbed. The double excitation light is absorbed to some extent. And Sm will emit the fluorescence which has a wavelength distribution as shown by the emission spectrum of FIG. 4, if this 2nd excitation light is absorbed.

ここで、反射膜56は、波長λ1、波長λ2、波長λ3及び波長λ4の光に対して高い透過率を有しているため、第三光ファイバ40のコア部41を通過した第一励起光、第一レーザ光及び第二レーザ光と、コア部41において吸収されずに残存している一部の第二励起光とが、この反射膜56を透過してファイバレーザ装置1の外部に取り出される。また、第三光ファイバ40において発光した蛍光のうち、特定の波長の光は損失なく反射膜56で反射される。ここでは、波長λ5の光が反射膜56で反射される。なお、このとき、波長λ5が電子のエネルギー遷移に相当する蛍光のピーク波長であれば、波長λ5を含む所定の波長帯の光が反射膜56で反射されるものとしても構わない。   Here, since the reflection film 56 has a high transmittance with respect to the light of the wavelength λ1, the wavelength λ2, the wavelength λ3, and the wavelength λ4, the first excitation light that has passed through the core portion 41 of the third optical fiber 40. The first laser light and the second laser light and a part of the second excitation light remaining without being absorbed in the core portion 41 are transmitted through the reflection film 56 and extracted outside the fiber laser device 1. It is. Of the fluorescence emitted from the third optical fiber 40, light of a specific wavelength is reflected by the reflective film 56 without loss. Here, light of wavelength λ5 is reflected by the reflective film 56. At this time, if the wavelength λ5 is the peak wavelength of fluorescence corresponding to the energy transition of electrons, light in a predetermined wavelength band including the wavelength λ5 may be reflected by the reflective film 56.

波長λ5を有する蛍光は、反射膜56で反射されると、第三光ファイバ40の第一端40aに向けて進行する。第一端40aに設けられた反射膜55は、波長λ5の光に対して極めて高い反射率を有している。このため、蛍光が反射膜55に到達すると、波長λ5の成分は損失なく反射され、再び反射膜56の方に向けて進行する。   Fluorescence having the wavelength λ5 travels toward the first end 40a of the third optical fiber 40 when reflected by the reflective film 56. The reflective film 55 provided on the first end 40a has an extremely high reflectance with respect to light having the wavelength λ5. For this reason, when the fluorescence reaches the reflection film 55, the component of the wavelength λ5 is reflected without loss and proceeds again toward the reflection film 56.

以下、反射膜55及び反射膜56の間で反射を繰り返し、所定の発振条件が成立すると、波長λ5のレーザ光(以下、「第三レーザ光」と呼ぶ。)が生成され、この第三レーザ光が反射膜56を透過してファイバレーザ装置1の外部に取り出される。   Thereafter, when reflection is repeated between the reflection film 55 and the reflection film 56 and a predetermined oscillation condition is satisfied, a laser beam having a wavelength λ5 (hereinafter referred to as “third laser beam”) is generated, and this third laser is generated. Light passes through the reflective film 56 and is extracted outside the fiber laser device 1.

上記の構成によれば、波長λ1の光を射出する第一励起光源11及び波長λ2の光を射出する第二励起光源12を準備するだけで、波長λ1、λ2、λ3、λ4、及びλ5の5種類の波長の光を取り出すことのできるファイバレーザ装置1が実現される。すなわち、ファイバレーザ装置1によれば、励起光源部10が射出できる波長の種類よりも多くの種類の波長の光を射出できるレーザ装置が実現できる。   According to the above configuration, only the first excitation light source 11 that emits the light with the wavelength λ1 and the second excitation light source 12 that emits the light with the wavelength λ2 are prepared, and the wavelengths λ1, λ2, λ3, λ4, and λ5 are obtained. A fiber laser device 1 that can extract light of five types of wavelengths is realized. That is, according to the fiber laser device 1, it is possible to realize a laser device that can emit light of more types of wavelengths than the types of wavelengths that the excitation light source unit 10 can emit.

以下、具体的な実施例の構成につき、第一実施形態と異なる箇所を説明する。   In the following, portions different from the first embodiment will be described for the configuration of a specific example.

励起光源部10の構成は第一実施形態と共通である。なお、本実施形態では、0.65W程度の出力を有する波長λ1(445nm)の第一励起光と、1.1W程度の出力を有する波長λ2(405nm)の第二励起光とが、励起光源部10から第一光ファイバ20のコア部21に入射される。   The configuration of the excitation light source unit 10 is the same as that of the first embodiment. In the present embodiment, the first excitation light having the wavelength λ1 (445 nm) having an output of about 0.65 W and the second excitation light having the output of about 1.1 W having the wavelength λ2 (405 nm) are used as the excitation light source. The light enters the core portion 21 of the first optical fiber 20 from the portion 10.

第一光ファイバ20、反射膜51、及び反射膜52は第一実施形態と共通である。この構成の下で、第一光ファイバ20の第二端20bから射出される光の出力の一例としては、波長λ1の光出力が0.14W、波長λ2の光出力が1.1W、波長λ3の光出力が0.14Wであった。このとき、第一光ファイバ20におけるレーザ効率(吸収した励起光のエネルギーに対する得られたレーザ光のエネルギーの割合)は、約0.35であった。   The first optical fiber 20, the reflective film 51, and the reflective film 52 are common to the first embodiment. Under this configuration, as an example of the output of light emitted from the second end 20b of the first optical fiber 20, the optical output of the wavelength λ1 is 0.14 W, the optical output of the wavelength λ2 is 1.1 W, and the wavelength λ3 The light output of was 0.14 W. At this time, the laser efficiency (ratio of the obtained laser light energy to the absorbed excitation light energy) in the first optical fiber 20 was about 0.35.

第二光ファイバ30は、コア部31の直径が8μmであり、コア部31にSmイオンが添加されたフッ化物ガラスで構成される。なお、第二ファイバ30の光軸2の方向に係る長さが18mmである。本実施形態では、第一実施形態と比較して第二光ファイバ30の長さが短く、約45%の波長λ2の光がコア部31において吸収される。   The second optical fiber 30 is made of a fluoride glass in which the core portion 31 has a diameter of 8 μm and Sm ions are added to the core portion 31. The length of the second fiber 30 in the direction of the optical axis 2 is 18 mm. In the present embodiment, the length of the second optical fiber 30 is shorter than that of the first embodiment, and about 45% of light having a wavelength λ2 is absorbed by the core portion 31.

第二光ファイバ20は、第一端20aに反射膜53を備え、第二端20bに反射膜54を備える。反射膜53は、波長λ1(445nm)、波長λ2(405nm)、波長λ3(635nm)の光に対する透過率が95%以上であり、波長λ4(594nm)の光に対する反射率が99.5%以上になるように設計されている。また、反射膜54は、波長λ1、波長λ2及び波長λ3の光に対する透過率が95%以上であり、波長λ4の光に対する反射率が約95%になるように設計されている。   The second optical fiber 20 includes a reflective film 53 at the first end 20a and a reflective film 54 at the second end 20b. The reflective film 53 has a transmittance of 95% or more for light of wavelength λ1 (445 nm), wavelength λ2 (405 nm), and wavelength λ3 (635 nm), and a reflectance of 99.5% or more for light of wavelength λ4 (594 nm). Designed to be The reflective film 54 is designed so that the transmittance with respect to the light with the wavelengths λ1, λ2, and λ3 is 95% or more and the reflectance with respect to the light with the wavelength λ4 is about 95%.

かかる構成により、反射膜53及び反射膜54の間で波長λ4の光が反射を繰り返した後、レーザ発振して、波長λ4(594nm)の第二レーザ光が生成される。上記構成においては、波長λ2の第二励起光は全てがコア部31で吸収されることはなく、一部の光が第二端30bから射出される。なお、波長λ1の第一励起光、波長λ3の第一レーザ光、及び波長λ4の第二レーザ光についても第二端30bから射出される。   With this configuration, after the light with the wavelength λ4 is repeatedly reflected between the reflective film 53 and the reflective film 54, the laser oscillation is performed to generate the second laser light with the wavelength λ4 (594 nm). In the above configuration, the second excitation light having the wavelength λ2 is not completely absorbed by the core portion 31, and a part of the light is emitted from the second end 30b. Note that the first excitation light having the wavelength λ1, the first laser light having the wavelength λ3, and the second laser light having the wavelength λ4 are also emitted from the second end 30b.

この構成の下で、第二光ファイバ30の第二端30bから射出される光の出力の一例としては、波長λ1の光出力が0.13W、波長λ2の光出力が0.51W、波長λ3の光出力が0.13W、波長λ4の光出力が0.13Wであった。このとき、第二光ファイバ30におけるレーザ効率は約0.3であった。また、第一光ファイバ20と第二光ファイバ30の間におけるカップリング効率は約0.85であった。   As an example of the output of light emitted from the second end 30b of the second optical fiber 30 under this configuration, the optical output of the wavelength λ1 is 0.13 W, the optical output of the wavelength λ2 is 0.51 W, and the wavelength λ3. Was 0.13 W, and the light output at wavelength λ4 was 0.13 W. At this time, the laser efficiency in the second optical fiber 30 was about 0.3. The coupling efficiency between the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30 was about 0.85.

第三光ファイバ40は、コア部41の直径が8μmであり、コア部41にSmイオンが添加されたフッ化物ガラスで構成される。なお、第三ファイバ40の光軸2の方向に係る長さが50mmである。Smイオンにおける波長λ2(405nm)の光に対する吸収率α=0.035/mmであり、本実施形態では、約75%の波長λ2の光をコア部31において吸収することができる。   The third optical fiber 40 is made of fluoride glass in which the core portion 41 has a diameter of 8 μm, and Sm ions are added to the core portion 41. The length of the third fiber 40 in the direction of the optical axis 2 is 50 mm. The absorptance α of light of wavelength λ2 (405 nm) in Sm ions is α = 0.035 / mm. In this embodiment, about 75% of light of wavelength λ2 can be absorbed by the core portion 31.

第三光ファイバ40は、第一端40aに反射膜55を備え、第二端40bに反射膜56を備える。反射膜55は、波長λ1(445nm)、波長λ2(405nm)、波長λ3(635nm)、及び波長λ4(594nm)の光に対する透過率が95%以上であり、波長λ5(560nm)の光に対する反射率が99.5%以上になるように設計されている。また、反射膜56は、波長λ1、波長λ2、波長λ3、及び波長λ4の光に対する透過率が95%以上であり、波長λ5の光に対する反射率が約95%になるように設計されている。   The third optical fiber 40 includes a reflective film 55 at the first end 40a and a reflective film 56 at the second end 40b. The reflection film 55 has a transmittance of 95% or more for light of wavelength λ1 (445 nm), wavelength λ2 (405 nm), wavelength λ3 (635 nm), and wavelength λ4 (594 nm), and reflection of light of wavelength λ5 (560 nm). The rate is designed to be 99.5% or higher. The reflective film 56 is designed so that the transmittance with respect to the light with the wavelengths λ1, λ2, λ3, and λ4 is 95% or more and the reflectance with respect to the light with the wavelength λ5 is about 95%. .

かかる構成により、反射膜55及び反射膜56の間で波長λ5の光が反射を繰り返した後、レーザ発振して、波長λ5(560nm)の第三レーザ光が生成される。上記構成においては、波長λ2の第二励起光は全てがコア部41で吸収されることはなく、一部の光が第二端40bから射出される。なお、波長λ1の第一励起光、波長λ3の第一レーザ光、波長λ4の第二レーザ光、及び波長λ5の第三レーザ光についても第二端40bから射出される。   With such a configuration, after the light with the wavelength λ5 is repeatedly reflected between the reflective film 55 and the reflective film 56, laser oscillation is performed to generate the third laser light with the wavelength λ5 (560 nm). In the above configuration, the second excitation light having the wavelength λ2 is not completely absorbed by the core portion 41, and a part of the light is emitted from the second end 40b. Note that the first excitation light having the wavelength λ1, the first laser light having the wavelength λ3, the second laser light having the wavelength λ4, and the third laser light having the wavelength λ5 are also emitted from the second end 40b.

第三光ファイバ40の第二端40bからは、波長λ1、波長λ2,波長λ3、波長λ4、及び波長λ5の各レーザ光が、いずれも約0.1W程度の出力を有して取り出される。このとき、第三光ファイバ40におけるレーザ効率は約0.3であった。また、第二光ファイバ30と第三光ファイバ40の間におけるカップリング効率は約0.8であった。   From the second end 40b of the third optical fiber 40, each of the laser beams of wavelength λ1, wavelength λ2, wavelength λ3, wavelength λ4, and wavelength λ5 is extracted with an output of about 0.1 W. At this time, the laser efficiency in the third optical fiber 40 was about 0.3. The coupling efficiency between the second optical fiber 30 and the third optical fiber 40 was about 0.8.

なお、本実施形態において、第三光ファイバ40のコア部41にドープされるドーパントを、第一光ファイバ20のコア部21にドープされる第一ドーパント、及び第二光ファイバ30のコア部31にドープされる第二ドーパントと異なる物質としても構わない。   In the present embodiment, the dopant doped in the core portion 41 of the third optical fiber 40, the first dopant doped in the core portion 21 of the first optical fiber 20, and the core portion 31 of the second optical fiber 30. It does not matter even if it is a substance different from the second dopant doped in.

また、本実施形態では、3つの光ファイバ(20,30,40)が直列に連結されてなる構成について説明したが、4つ以上の光ファイバが直列に連結されてなる構成を採用することも可能である。   In the present embodiment, the configuration in which three optical fibers (20, 30, 40) are connected in series has been described. However, a configuration in which four or more optical fibers are connected in series may be employed. Is possible.

[第三実施形態]
図7は、第三実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。なお、第一実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を簡素化又は省略する。
[Third embodiment]
FIG. 7 is a drawing schematically showing the configuration of the fiber laser device of the third embodiment. In addition, about the structure which is common in 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is simplified or abbreviate | omitted.

本実施形態のファイバレーザ装置1は、第一実施形態と比較して、第二光ファイバ30の第一端30a側に設けられていた反射膜53を省略している点が異なる。すなわち、本実施形態のファイバレーザ装置1は、反射膜51、反射膜52及び反射膜54を備える構成である。他の部分については、第一実施形態と共通である。   The fiber laser device 1 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the reflective film 53 provided on the first end 30a side of the second optical fiber 30 is omitted. That is, the fiber laser device 1 of this embodiment is configured to include the reflective film 51, the reflective film 52, and the reflective film 54. Other parts are common to the first embodiment.

すなわち、本実施形態では、第一光ファイバ20の第一端20aには反射膜51が形成され、第二端20bには反射膜52が形成されている。そして、第二光ファイバ30の第一端30aには反射膜が形成されておらず、第二端30bに反射膜54が形成されている。   That is, in the present embodiment, the reflective film 51 is formed on the first end 20a of the first optical fiber 20, and the reflective film 52 is formed on the second end 20b. And the reflective film is not formed in the 1st end 30a of the 2nd optical fiber 30, The reflective film 54 is formed in the 2nd end 30b.

反射膜51は、第一励起光源11から射出される第一励起光の波長λ1、及び第二励起光源12から射出される第二励起光の波長λ2に対して高い透過率(例えば90%以上)を有している。また、第一レーザ光の波長λ3及び第二レーザ光の波長λ4に対して極めて高い反射率(例えば99%以上)を有している。波長λ3はPrが励起されることで発する光の波長帯に含まれる波長であり、波長λ4はSmが励起されることで発する光の波長帯に含まれる波長である。   The reflective film 51 has a high transmittance (for example, 90% or more) with respect to the wavelength λ1 of the first excitation light emitted from the first excitation light source 11 and the wavelength λ2 of the second excitation light emitted from the second excitation light source 12. )have. Moreover, it has a very high reflectance (for example, 99% or more) with respect to the wavelength λ3 of the first laser beam and the wavelength λ4 of the second laser beam. The wavelength λ3 is a wavelength included in the wavelength band of light emitted when Pr is excited, and the wavelength λ4 is a wavelength included in the wavelength band of light emitted when Sm is excited.

反射膜52は、第一励起光の波長λ1、第二励起光の波長λ2及び第二レーザ光の波長λ4に対して高い透過率(例えば90%以上)を有している。また、第一レーザ光の波長λ3に対して、所定の反射率(例えば95%±1%)を有している。   The reflective film 52 has a high transmittance (for example, 90% or more) with respect to the wavelength λ1 of the first excitation light, the wavelength λ2 of the second excitation light, and the wavelength λ4 of the second laser light. Further, it has a predetermined reflectance (for example, 95% ± 1%) with respect to the wavelength λ3 of the first laser light.

そして、反射膜54は、波長λ1、波長λ2、及び波長λ3の光に対して透過率(例えば90%以上)を有している。また、波長λ4の光に対して、所定の反射率(例えば95%±1%)を有している。   The reflective film 54 has a transmittance (for example, 90% or more) with respect to light having wavelengths λ1, λ2, and λ3. Further, it has a predetermined reflectance (for example, 95% ± 1%) with respect to light of wavelength λ4.

本実施形態においても、第一光ファイバ20を通過した波長445nm(λ1)の第一励起光及び波長405nm(λ2)の第二励起光、並びに第一光ファイバ20で生成された波長635nm(λ3)の第一レーザ光が、第二光ファイバ30のコア部31に入射される。第二光ファイバ30のコア部31において、波長445nmの第一励起光及び波長635nmの第一レーザ光は全く又はほとんど吸収されない一方、波長405nmの第二励起光については、ある程度吸収される。   Also in the present embodiment, the first excitation light having a wavelength of 445 nm (λ1) and the second excitation light having a wavelength of 405 nm (λ2) that have passed through the first optical fiber 20 and the wavelength 635 nm (λ3) generated by the first optical fiber 20 are used. ) Is incident on the core portion 31 of the second optical fiber 30. In the core part 31 of the second optical fiber 30, the first excitation light with a wavelength of 445 nm and the first laser light with a wavelength of 635 nm are not or hardly absorbed, while the second excitation light with a wavelength of 405 nm is absorbed to some extent.

ここで、反射膜54は、波長λ1、波長λ2、及び波長λ3の光に対して高い透過率を有しているため、第二光ファイバ30のコア部31を通過した第一励起光及び第一レーザ光、並びにコア部31において吸収されずに残存している一部の第二励起光が、この反射膜54を透過してファイバレーザ装置1の外部に取り出される。また、第二光ファイバ30において発光した蛍光のうち、特定の波長の光は選択的に反射膜54で反射される。ここでは、波長λ4の光が反射膜54で反射される。なお、このとき、波長λ4が電子のエネルギー遷移に相当する蛍光のピーク波長であれば、波長λ4を含む所定の波長帯の光が反射膜54で反射されるものとしても構わない。   Here, since the reflective film 54 has a high transmittance with respect to the light of the wavelength λ1, the wavelength λ2, and the wavelength λ3, the first excitation light and the first light that have passed through the core portion 31 of the second optical fiber 30 are used. One laser beam and a part of the second excitation light remaining without being absorbed in the core portion 31 are transmitted through the reflection film 54 and extracted outside the fiber laser device 1. Of the fluorescence emitted from the second optical fiber 30, light having a specific wavelength is selectively reflected by the reflective film 54. Here, light of wavelength λ4 is reflected by the reflective film 54. At this time, if the wavelength λ4 is the peak wavelength of fluorescence corresponding to the energy transition of electrons, light in a predetermined wavelength band including the wavelength λ4 may be reflected by the reflective film 54.

波長λ4を有する蛍光は、反射膜54で反射されると、第二光ファイバ30の第一端30aに向けて進行する。この第一端30aには反射膜が設けられていないため、この蛍光はスペーサ60を通過して第一光ファイバ20の第二端20bへと入射される。第一光ファイバ20の第二端20bに設けられた反射膜52は、波長λ4の光に対して高い透過率を有している。よって、波長λ4の蛍光は反射膜52を通過して、第一光ファイバ20内を第一端20aに向けて進行する。   Fluorescence having the wavelength λ4 travels toward the first end 30a of the second optical fiber 30 when reflected by the reflective film 54. Since the first end 30 a is not provided with a reflective film, the fluorescence passes through the spacer 60 and enters the second end 20 b of the first optical fiber 20. The reflective film 52 provided at the second end 20b of the first optical fiber 20 has a high transmittance with respect to light having the wavelength λ4. Therefore, the fluorescence having the wavelength λ4 travels through the reflective film 52 and travels in the first optical fiber 20 toward the first end 20a.

第一光ファイバ20の第一端20aに設けられた反射膜51は、波長λ4の光に対しても極めて高い反射率を有している。このため、この蛍光が反射膜51に到達すると、波長λ4の成分は損失なく反射され、再び反射膜52の方に向けて進行する。そして、反射膜52を通過して第二光ファイバ30内に進入し、第二光ファイバ30の第二端30bに設けられた反射膜54で再び反射される。   The reflective film 51 provided on the first end 20a of the first optical fiber 20 has an extremely high reflectance with respect to light having a wavelength λ4. For this reason, when the fluorescence reaches the reflection film 51, the component of the wavelength λ4 is reflected without loss and proceeds toward the reflection film 52 again. Then, the light passes through the reflective film 52 and enters the second optical fiber 30, and is reflected again by the reflective film 54 provided at the second end 30 b of the second optical fiber 30.

以下、第一光ファイバ20の第一端20aに設けられた反射膜51と、第二光ファイバ30の第二端30bに設けられた反射膜54の間で反射を繰り返し、所定の発振条件が成立すると、波長λ4の第二レーザ光が生成され、この第二レーザ光が反射膜54を透過してファイバレーザ装置1の外部に取り出される。   Hereinafter, reflection is repeated between the reflective film 51 provided on the first end 20a of the first optical fiber 20 and the reflective film 54 provided on the second end 30b of the second optical fiber 30, and predetermined oscillation conditions are satisfied. When established, a second laser beam having a wavelength λ4 is generated, and the second laser beam passes through the reflection film 54 and is extracted to the outside of the fiber laser device 1.

かかる構成としたとき、反射膜51及び反射膜52によって第三波長λ3の光に対する共振器(第一共振器)が構成され、反射膜51及び反射膜54によって第四波長λ4の光に対する共振器(第二共振器)が構成される。本実施形態によれば、反射膜53を備えない構成とすることができるため、反射面を構成する光学部材の数を抑制することができ、製造工程の簡素化と製造コストの低廉化が図られる。   In such a configuration, the reflective film 51 and the reflective film 52 constitute a resonator (first resonator) for the light of the third wavelength λ3, and the reflective film 51 and the reflective film 54 constitute a resonator for the light of the fourth wavelength λ4. (Second resonator) is configured. According to this embodiment, since it can be set as the structure which is not provided with the reflecting film 53, the number of the optical members which comprise a reflective surface can be suppressed, and simplification of a manufacturing process and reduction of manufacturing cost are achieved. It is done.

なお、本実施形態では、反射膜51は、波長λ3及び波長λ4の光に対して高い反射特性を有することが要求される。このとき、反射膜51を、波長λ3及びλ4を含む広い波長帯に対して高い反射率を示すように形成するものとしても構わない。ただし、この場合においても、波長λ1及びλ2に対しては高透過率を示すように設計することが要求される。   In the present embodiment, the reflective film 51 is required to have high reflection characteristics with respect to light having wavelengths λ3 and λ4. At this time, the reflective film 51 may be formed so as to exhibit a high reflectance with respect to a wide wavelength band including the wavelengths λ3 and λ4. However, even in this case, it is required to design the wavelengths λ1 and λ2 so as to exhibit high transmittance.

また、第二実施形態の構成において、本実施形態と同様に一部の反射膜を省略することで、異なる共振器で反射膜を共通化する構成としても構わない。   In the configuration of the second embodiment, a part of the reflection film may be omitted as in the present embodiment, so that the reflection film may be shared by different resonators.

また、本実施形態では、反射膜53を有さず、反射膜51を第一共振器と第二共振器とで共通化する構成であった。これに対し、反射膜52を有さずに反射膜53を有し、反射膜53を第一共振器と第二共振器で共通化するものとしても構わない。すなわち、反射膜51及び反射膜53によって第一共振器が構成され、反射膜53及び反射膜54によって第二共振器が構成されるものとしても構わない。   In the present embodiment, the reflective film 53 is not provided, and the reflective film 51 is shared by the first resonator and the second resonator. On the other hand, the reflective film 53 may be used instead of the reflective film 52, and the reflective film 53 may be shared by the first resonator and the second resonator. That is, the first resonator may be configured by the reflective film 51 and the reflective film 53, and the second resonator may be configured by the reflective film 53 and the reflective film 54.

同様に、反射膜53を有さずに、反射膜52を第一共振器と第二共振器とで共通化する構成としても構わない。すなわち、反射膜51及び反射膜52によって第一共振器が構成され、反射膜52及び反射膜54によって第二共振器が構成されるものとしても構わない。   Similarly, the reflective film 52 may be shared by the first resonator and the second resonator without having the reflective film 53. In other words, the reflective film 51 and the reflective film 52 may constitute a first resonator, and the reflective film 52 and the reflective film 54 may constitute a second resonator.

1 : 本発明のファイバレーザ装置
2 : 光軸
10 : 励起光源部
11 : 第一励起光源
12 : 第二励起光源
13,14,15 : 結合光学系
16 : ダイクロイックミラー
20 : 第一光ファイバ
20a : 第一光ファイバの第一端
20b : 第一光ファイバの第二端
21 : 第一光ファイバのコア部
22 : 第一光ファイバのクラッド部
23 : 第一光ファイバの被覆部
24 : 接着層
25 : フェルール
26 : 第一光ファイバ体
30 : 第二光ファイバ
30a : 第二光ファイバの第一端
30b : 第二光ファイバの第二端
31 : 第二光ファイバのコア部
32 : 第二光ファイバのクラッド部
33 : 第二光ファイバの被覆部
36 : 第二光ファイバ体
40 : 第三光ファイバ
40a : 第三光ファイバの第一端
40b : 第三光ファイバの第二端
41 : 第三光ファイバのコア部
42 : 第三光ファイバのクラッド部
43 : 第三光ファイバの被覆部
46 : 第三光ファイバ体
51,52,53,54,55,56 : 反射膜
60 : スペーサ
62 : 保持部材
63 : 溝部
1: Fiber laser device of the present invention
2: Optical axis 10: Excitation light source unit 11: First excitation light source 12: Second excitation light source 13, 14, 15: Coupling optical system 16: Dichroic mirror 20: First optical fiber 20a: First end of the first optical fiber 20b: Second end of first optical fiber 21: Core portion of first optical fiber 22: Clad portion of first optical fiber 23: Cover portion of first optical fiber 24: Adhesive layer 25: Ferrule 26: First optical fiber Body 30: Second optical fiber 30a: First end of second optical fiber 30b: Second end of second optical fiber 31: Core portion of second optical fiber 32: Clad portion of second optical fiber 33: Second light Fiber coating portion 36: second optical fiber body 40: third optical fiber 40a: first end of third optical fiber 40b: second end of third optical fiber 41: third light Fiber core portion 42: cladding portion of third optical fiber 43: covering portion of third optical fiber 46: third optical fiber body 51, 52, 53, 54, 55, 56: reflection film 60: spacer 62: holding member 63: Groove

Claims (7)

第一波長の第一励起光及び第二波長の第二励起光を射出する励起光源部と、
コア部に第一ドーパントがドープされた第一光ファイバと、
前記第一光ファイバよりも前記励起光源部から光軸方向に遠い位置に配置され、コア部に第二ドーパントがドープされた第二光ファイバとを有し、
前記第一光ファイバは、前記第一励起光及び前記第二励起光が入射されると、前記第一励起光の一部を吸収して前記第一ドーパントを励起して第三波長の第一レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、及び前記第一レーザ光を射出し、
前記第二光ファイバは、前記第一光ファイバから射出された前記第一励起光、前記第二励起光、及び前記第一レーザ光が入射されると、前記第二励起光の一部を吸収して前記第二ドーパントを励起して第四波長の第二レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光、及び前記第二レーザ光を射出することを特徴とするファイバレーザ装置。
An excitation light source unit that emits first excitation light of a first wavelength and second excitation light of a second wavelength;
A first optical fiber having a core portion doped with a first dopant;
The second optical fiber is disposed at a position farther in the optical axis direction from the excitation light source part than the first optical fiber, and the core part is doped with a second dopant,
When the first excitation light and the second excitation light are incident, the first optical fiber absorbs a part of the first excitation light to excite the first dopant, Generating laser light and emitting the first excitation light, the second excitation light, and the first laser light;
The second optical fiber absorbs a part of the second excitation light when the first excitation light, the second excitation light, and the first laser light emitted from the first optical fiber are incident. Then, the second dopant is excited to generate a second laser light having a fourth wavelength, and the first excitation light, the second excitation light, the first laser light, and the second laser light are emitted. A fiber laser device.
前記第一ドーパントがPrで構成され、前記第二ドーパントがSmで構成されることを特徴とする請求項1に記載のファイバレーザ装置。   The fiber laser device according to claim 1, wherein the first dopant is composed of Pr, and the second dopant is composed of Sm. 前記第二ドーパントは、前記第一波長、前記第三波長、又は前記第四波長の光では励起されずに、前記第二波長の光で励起されることを特徴とする請求項2に記載のファイバレーザ装置。   The said 2nd dopant is not excited by the light of said 1st wavelength, the said 3rd wavelength, or the said 4th wavelength, It is excited by the light of the said 2nd wavelength, The Claim 2 characterized by the above-mentioned. Fiber laser device. 前記第一波長、前記第二波長、前記第三波長、及び前記第四波長の光を透過するスペーサを有し、
前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとが前記スペーサを介して連結されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のファイバレーザ装置。
A spacer that transmits light of the first wavelength, the second wavelength, the third wavelength, and the fourth wavelength;
The fiber laser device according to claim 1, wherein the first optical fiber and the second optical fiber are connected via the spacer.
前記第一光ファイバの前記励起光源部側の端部である第一端と、前記第一光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端又は前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部である第一端とに設けられた第一共振器と、
前記第一光ファイバの前記第二端又は前記第二光ファイバの前記第一端と、前記第二光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端とに設けられた第二共振器とを有し、
前記第一共振器は、前記第三波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光及び前記第二波長の光を透過し、
前記第二共振器は、前記第四波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光、前記第二波長の光、及び前記第三波長の光を透過することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のファイバレーザ装置。
A first end that is an end of the first optical fiber on the excitation light source side, and a second end opposite to the first end of the first optical fiber, or the first light of the second optical fiber. A first resonator provided at a first end which is an end portion on a fiber side;
A second resonator provided at the second end of the first optical fiber or the first end of the second optical fiber and a second end opposite to the first end of the second optical fiber. And
The first resonator resonates the light of the third wavelength to generate the first laser light, and transmits the light of the first wavelength and the light of the second wavelength,
The second resonator resonates the fourth wavelength light to generate the first laser light, and transmits the first wavelength light, the second wavelength light, and the third wavelength light. The fiber laser device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fiber laser device is provided.
前記第一光ファイバの前記励起光源部側の端部である第一端と、前記第一光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端又は前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部である第一端とに設けられた第一共振器と、
前記第一光ファイバの前記第一端と、前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部とは反対側の端部とに設けられた第二共振器とを有し、
前記第一共振器は、前記第三波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光及び前記第二波長の光を透過し、
前記第二共振器は、前記第四波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光、前記第二波長の光、及び前記第三波長の光を透過し、
前記第一共振器と前記第二共振器が、前記第一光ファイバの前記第一端で共通化されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のファイバレーザ装置。
A first end that is an end of the first optical fiber on the excitation light source side, and a second end opposite to the first end of the first optical fiber, or the first light of the second optical fiber. A first resonator provided at a first end which is an end portion on a fiber side;
A second resonator provided at the first end of the first optical fiber and an end of the second optical fiber opposite to the end of the first optical fiber;
The first resonator resonates the light of the third wavelength to generate the first laser light, and transmits the light of the first wavelength and the light of the second wavelength,
The second resonator resonates the fourth wavelength light to generate the first laser light, and transmits the first wavelength light, the second wavelength light, and the third wavelength light. And
5. The fiber laser device according to claim 1, wherein the first resonator and the second resonator are shared by the first end of the first optical fiber. .
前記第二光ファイバよりも前記励起光源部から光軸方向に遠い位置に配置され、コア部に前記第二ドーパントがドープされた第三光ファイバを更に備え、
前記第三光ファイバは、前記第二光ファイバから射出された前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光及び前記第二レーザ光が入射されると、前記第二励起光の一部を吸収して前記第二ドーパントを励起して第五波長の第三レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光、前記第二レーザ光、及び前記第三レーザ光を射出することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のファイバレーザ装置。
A third optical fiber disposed at a position farther in the optical axis direction from the excitation light source part than the second optical fiber, and further comprising a third optical fiber doped with the second dopant in the core part;
When the first excitation light, the second excitation light, the first laser light, and the second laser light emitted from the second optical fiber are incident, the third optical fiber receives the second excitation light. And absorbing the first dopant to excite the second dopant to generate a third laser beam having a fifth wavelength, and the first excitation light, the second excitation light, the first laser light, and the second laser. The fiber laser apparatus according to claim 1, wherein the light and the third laser light are emitted.
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