JP2019096655A - Optical transmission device - Google Patents

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Abstract

To provide an optical transmission device capable of solving a problem a risk of fiber burnout when multiple light sources are included, since laser light with high focusing intensity is radiated to the incident end face of the fiber at the time when focusing the light on a fiber with a small core diameter.SOLUTION: The optical transmission device includes: a plurality of laser light sources; a coupling fiber for coupling light from the laser light sources; a set of focusing optics for focusing the light from laser light sources to the coupling fiber; a transmission fiber for transmitting the coupled light; and a set of focusing optics for focusing the light emitted from the coupling fiber to enter into the transmission fiber.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ光を光ファイバに集光入射させて伝送する、光伝送装置に関するものである。   The present invention relates to an optical transmission apparatus which condenses laser light on an optical fiber and transmits it.

近年、高出力のレーザ光を光ファイバに伝送させて加工に用いる技術が広く受け入れられようとしている。その中でも、レーザダイオード(以降、LDという)の高効率化、高出力化に伴い、LDからの光を直接加工に使用させる技術への要望が存在する。   In recent years, techniques for transmitting high-power laser light to an optical fiber for processing are widely accepted. Among them, with the increase in efficiency and output of a laser diode (hereinafter referred to as LD), there is a demand for a technology for using light from the LD directly for processing.

この課題に対する従来技術の一例を図を用いて説明する。図8は従来技術に係る合波装置の構成図である。   An example of the prior art for this problem will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a block diagram of a multiplexing apparatus according to the prior art.

ヒートブロック10上に配列固定されたLD1〜7より照射されるレーザ光21〜27を、集光レンズ20によってマルチモード光ファイバ30へ集光入射させる。集光レンズ20は、コリメータレンズ部と集光レンズ部が共通の部材から一体的に形成されており、各LD1〜7を既定の位置に設置することで、光路B1〜7を成しファイバのコア30aにカップリングされる。その結果、光ファイバ30からはLD1〜7の出力が合算されたレーザ光が出射され、単一のファイバから高出力のレーザ光の照射を可能にしている(例えば特許文献1参照)。   The laser beams 21 to 27 emitted from the LDs 1 to 7 arrayed and fixed on the heat block 10 are condensed and incident on the multimode optical fiber 30 by the condensing lens 20. In the condenser lens 20, the collimator lens part and the condenser lens part are integrally formed from a common member, and by installing the respective LDs 1 to 7 at predetermined positions, optical paths B1 to B7 are formed, and It is coupled to the core 30a. As a result, laser light in which the outputs of the LDs 1 to 7 are summed is emitted from the optical fiber 30, and it is possible to irradiate high-power laser light from a single fiber (see, for example, Patent Document 1).

特許第4213402号公報Patent No. 4213402

しかしながら、従来の光伝送装置では、レーザ光の合波用のファイバと、最終的に使用するレーザ光を伝送させるファイバのコア径が同じであるために、出射時に要求される開口数(NA(Numerical Aperture)という)を超えた光をファイバにカップリングさせることができない。   However, in the conventional optical transmission device, the core diameter of the fiber for multiplexing the laser light and the core diameter of the fiber for transmitting the laser light to be used finally are the same, so the numerical aperture (NA Optical (Numerical Aperture) can not be coupled to the fiber.

また、非常に繊細な調整が必要であり、複数の光源を備える場合には、更に調整が複雑になる。加えて、コア径が小さなファイバへの集光時には、ファイバの入射端面に高い集光強度のレーザ光が照射されることから、ファイバの焼損リスクが問題となる。   In addition, very delicate adjustment is required, and the adjustment is further complicated when a plurality of light sources are provided. In addition, at the time of focusing on a fiber with a small core diameter, a laser beam having a high focusing intensity is irradiated to the incident end face of the fiber, so the risk of burning out of the fiber becomes a problem.

そこで本発明は、以上の問題を解決し、多光源を合波し、かつ、ファイバへの集光時のリスクを低減させる光伝送装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an optical transmission apparatus which multiplexes multiple light sources and reduces the risk at the time of focusing on a fiber.

上記課題を解決するために、本発明に係る光伝送装置は、複数のレーザ光源と、
光の合波を行う合波用ファイバと、レーザ光源からの光を合波用ファイバへ集光入射させるレンズと、合波された光を伝送する伝送用ファイバと、合波用ファイバから出射される光を前記伝送用光ファイバへ集光入射させるレンズを備えたものである。
合波用ファイバは、伝送用ファイバに比べ、集光条件に裕度のあるファイバを用いるのが好ましい。また合波用ファイバと伝送用ファイバは、コア径と入射NAのうち少なくとも1つが異なることが好ましい。
In order to solve the above-mentioned subject, the optical transmission device concerning the present invention is a plurality of laser light sources,
A combining fiber for combining light, a lens for condensing and entering the light from the laser light source onto the combining fiber, a transmission fiber for transmitting the combined light, and a combining fiber And a lens for condensing and entering the light into the transmission optical fiber.
It is preferable to use a fiber that has a sufficient degree of light concentration conditions as the coupling fiber compared to the transmission fiber. Further, it is preferable that at least one of the core diameter and the incident NA of the multiplexing fiber and the transmission fiber be different.

上記の構成により、本発明に係る光伝送装置は、ファイバへの集光時の焼損リスクを低減させることができる。   According to the above-described configuration, the light transmission device according to the present invention can reduce the risk of burnout at the time of focusing on a fiber.

本発明の実施形態における光伝送装置の構成図Configuration diagram of an optical transmission apparatus according to an embodiment of the present invention レーザ光源からの出射光が合波用ファイバに入射するまでのレーザ光伝搬図Laser light propagation diagram until the light emitted from the laser light source is incident on the multiplexing fiber レーザ光源からの出射光の最外伝搬成分が合波用ファイバに入射するまでのレーザ光伝搬図Laser light propagation diagram until the outermost propagation component of the light emitted from the laser light source is incident on the multiplexing fiber レーザ光源から合波用ファイバにレーザ光が入射する際の説明図Explanatory drawing when a laser beam injects into the fiber for multiplexing from a laser light source 合波用ファイバからレーザ光が出射する際の説明図Explanatory view when laser light is emitted from the multiplexing fiber 合波用ファイバから伝送用ファイバへのレーザ光の伝搬図Propagation of laser light from the multiplexing fiber to the transmission fiber 伝送用ファイバからレーザ光が出射する際の説明図Explanatory view when laser light is emitted from the transmission fiber 従来技術におけるレーザ光合波装置の構成図Configuration diagram of the laser beam multiplexing apparatus in the prior art

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。また、図面中に示されるX軸、Y軸およびZ軸はそれぞれ直行する方向である。ここで、Y軸は上下にあたる鉛直方向であり、各図の座標軸はそれぞれの視野の方向に対応するように描いている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description may be omitted. Further, the X-axis, the Y-axis and the Z-axis shown in the drawing are directions orthogonal to each other. Here, the Y-axis is the vertical direction corresponding to the upper and lower sides, and the coordinate axes of each drawing are drawn so as to correspond to the directions of the respective fields of view.

(実施の形態1)
図1に本発明の実施形態における光伝送装置の概略構成図を示す。光伝送装置は、規定のレーザ出力特性を得るために選定された伝送用ファイバ107と、伝送用ファイバ107よりも入射光特性に裕度のある合波用ファイバ104と、合波用ファイバ104からの出射光105を、伝送用ファイバ107へカップリングするための集光レンズ106と、複数の光源を合波用ファイバ104へ集光入射させる光学系であるレーザ出力部109を備える。
Embodiment 1
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The optical transmission apparatus includes a transmission fiber 107 selected to obtain a prescribed laser output characteristic, a multiplexing fiber 104 having a greater tolerance in incident light characteristics than the transmission fiber 107, and a multiplexing fiber 104. The condensing lens 106 for coupling the emitted light 105 to the transmission fiber 107, and the laser output unit 109 which is an optical system that condenses and causes a plurality of light sources to be incident on the multiplexing fiber 104.

図1において、レーザ光源100a、100bは、最終的に用いるレーザ特性によってのみ制限され、半導体レーザや利得媒質を備えたレーザ光源であっても構わない。また、マルチモードのレーザや波長の異なるレーザ光源であっても適用することができ、レーザ光源100a、100bはそれぞれが別の特性を持っていても合波することが可能である。   In FIG. 1, the laser light sources 100a and 100b are limited only by the laser characteristics to be finally used, and may be a laser light source provided with a semiconductor laser or a gain medium. Also, multi-mode lasers and laser light sources having different wavelengths can be applied, and the laser light sources 100a and 100b can be combined even if they have different characteristics.

光ファイバにおいてはイオンのドープに関わらず合波を行うことができる。イオンドープされているものを用いた場合、波長変換やアンプに使用することができ、合波用ファイバ104と伝送用ファイバ107の間に偏光制御素子や、モード制御機構を設置することで調短パルスレーザを用いた応用分野での利用も期待できる。   In an optical fiber, multiplexing can be performed regardless of ion doping. When ion-doped one is used, it can be used for wavelength conversion or amplifier, and by installing a polarization control element or a mode control mechanism between the multiplexing fiber 104 and the transmission fiber 107, tuning can be performed. It can also be expected to be used in application fields using a pulse laser.

本実施形態として、レーザ出力部109に2つのレーザ光源が設置され、同一の波長1μm、BPP(Beam Parameter Products)=4mm・mradの円形のマルチモードレーザを1kWにて出力するものとする。合波用ファイバ104はコア径200μm、開口数NAc=0.3、伝送用ファイバ107はコア径100μm、開口数NAt=0.2とし、どちらもイオンのドープは無いシリカファイバとする。   In the present embodiment, two laser light sources are installed in the laser output unit 109, and a circular multimode laser with the same wavelength of 1 μm and BPP (Beam Parameter Products) = 4 mm · mrad is output at 1 kW. The coupling fiber 104 has a core diameter of 200 μm, a numerical aperture NAc = 0.3, and the transmission fiber 107 has a core diameter of 100 μm, and a numerical aperture NAt = 0.2, both of which are silica fibers without ion doping.

レーザ光源100a、100bから出射されたレーザ光は、それぞれのコリメートレンズ102a、102bを通過することで平行光として伝搬され、集光レンズ103により、合波用ファイバ104へ集光入射する。レーザ光は合波用ファイバ104中で合波され
るが、この時ファイバをループさせておくことで、短いファイバ長で合波を行うことができる。
The laser light emitted from the laser light sources 100 a and 100 b is propagated as parallel light by passing through the respective collimating lenses 102 a and 102 b, and is condensed and incident on the multiplexing fiber 104 by the condensing lens 103. The laser beams are multiplexed in the multiplexing fiber 104. By looping the fibers at this time, multiplexing can be performed with a short fiber length.

合波された出射光105は、合波用ファイバ104から単一の光軸で出射され、集光レンズ106によって、伝送用ファイバ107へ集光入射される。伝送用ファイバ107を伝搬する光は、出射光108として出力され、ファイバによる吸収損失や、高次モードへのエネルギー推移を除けば、基本的にはレーザ光源100a、100bの出力合算値と同等のビーム品質を得ることができる。   The combined outgoing light 105 is emitted from the multiplexing fiber 104 with a single optical axis, and is condensed and incident on the transmission fiber 107 by the condensing lens 106. The light propagating through the transmission fiber 107 is output as the outgoing light 108, and basically the same as the output sum value of the laser light sources 100a and 100b except for the absorption loss by the fiber and the energy transition to the higher mode. Beam quality can be obtained.

次に各部の詳細を説明する。   Next, the details of each part will be described.

図2に、レーザ光源100a、100bから出射されるレーザ光が、合波用ファイバ104に入射するまでのレーザ光伝搬図を示す。   FIG. 2 shows a laser light propagation diagram until the laser light emitted from the laser light sources 100 a and 100 b is incident on the multiplexing fiber 104.

レーザ光源100a、100bから出射されたレーザ光の集光レンズ103への入射ビーム直径をそれぞれD1,合波用ファイバ104への入射集光直径をdc、合波用ファイバ104への集光レンズ103の焦点距離をf1とすると,これらの関係式は(式1)のように示される。   The incident beam diameter of the laser light emitted from the laser light sources 100a and 100b to the condensing lens 103 is D1, the incident condensing diameter to the multiplexing fiber 104 is dc, and the condensing lens 103 to the multiplexing fiber 104 Assuming that the focal length of f is f1, these relational expressions are expressed as (Expression 1).

dc=(4・f1/D1)×BPP (1)     dc = (4 · f1 / D1) × BPP (1)

マルチモードのレーザ光を使用するため、合波用ファイバ104への焼損リスクを低減するために、入射集光直径dcを100μmとし、集光レンズ103の焦点距離f1=100mmを採用すると、(式1)より集光レンズへの入射ビーム直径D1は16mmに設定する必要があることがわかる。   Since multimode laser light is used, the incident condensing diameter dc is set to 100 μm and focal length f1 of the condensing lens 103 is set to 100 mm in order to reduce the risk of burnout to the multiplexing fiber 104. 1) It can be seen that the incident beam diameter D1 to the condenser lens needs to be set to 16 mm.

また、ファイバ内で入射させたレーザ光がすべて伝搬するためには、ファイバの規定NA(Numerical Aperture)を満たす必要があり、条件を満たしていればビーム間距離L1を任意に設定でき3個以上の光源からの光を合波することも可能である。   In addition, in order for all the laser light incident in the fiber to propagate, it is necessary to satisfy the specified NA (Numerical Aperture) of the fiber, and if the conditions are satisfied, the inter-beam distance L1 can be set arbitrarily and three or more It is also possible to combine the light from the light sources of

図3に、レーザ光源100aからの出射光101aの最外伝搬成分が、合波用ファイバ104に入射するまでのレーザ光伝搬図を示す。   FIG. 3 shows a laser light propagation diagram until the outermost propagation component of the emitted light 101 a from the laser light source 100 a is incident on the multiplexing fiber 104.

合波用ファイバ104の入射端面との垂直軸と、合波用ファイバ104への入射光のなす角をθ1、合波用ファイバ104の入射許容最外部110と出射光101aの最外伝搬成分111aの平行伝搬時の距離をxt1とすると、幾何光学の計算から(式2)が導き出される。   The vertical axis between the incident end face of the multiplexing fiber 104 and the angle formed by the incident light to the multiplexing fiber 104 is θ1, and the outermost allowable component 110a of the incident permissible outermost portion 110 of the multiplexing fiber 104 and the emitted light 101a Assuming that the distance of parallel propagation of xt is xt1, Equation 2 is derived from the calculation of geometrical optics.

tanθ1≧xt1/f1 (2)     tan θ1 ≧ xt1 / f1 (2)

本実施形態では、θ1=arcSin(NAc)であるので、平行伝搬時の距離xt1は、xt1≦29mmを満たせばよいことがわかる。よって、集光レンズ103の有効径が58mmまでのものを選定すればよい。   In this embodiment, since θ1 = arcSin (NAc), it can be understood that the distance xt1 in parallel propagation should satisfy xt1 ≦ 29 mm. Therefore, what has an effective diameter of the condensing lens 103 up to 58 mm may be selected.

図4にレーザ光の合波用ファイバ104への入射時の状態を、図5に合波用ファイバ104からのレーザ光の出射時の状態を示す。   FIG. 4 shows a state when laser light is incident on the multiplexing fiber 104, and FIG. 5 shows a state when laser light is emitted from the multiplexing fiber 104.

図4において、レーザ光源100a、100bのそれぞれからの合波用ファイバ104へ入射する出射光101a、101bは、合波用ファイバ104のコア径200μmの半
分の100μmにて集光入射されている。これは、レーザ光の強度分布の裾部分が、クラッド113へダメージを負わせないようにするためである。
In FIG. 4, the outgoing lights 101a and 101b from the laser light sources 100a and 100b to be incident on the multiplexing fiber 104 are focused at 100 μm which is half the core diameter of 200 μm of the multiplexing fiber 104. This is to prevent the tail portion of the intensity distribution of the laser light from damaging the cladding 113.

図5において、ファイバ内で合波されたレーザ光は出射光105として、合波用ファイバ104のコア112より、単一の光軸を持つ光として出射される。出力は、レーザ光源100a、100bの合算値が得られ、BPPは保存されるため、(式3)の関係で示される。   In FIG. 5, the laser light multiplexed in the fiber is emitted as the emitted light 105 from the core 112 of the multiplexing fiber 104 as light having a single optical axis. The output is represented by the relationship of (Equation 3) because the sum of the laser light sources 100a and 100b is obtained and BPP is stored.

BPP=θ2・w (3)     BPP = θ2 · w (3)

θ2は、合波用ファイバ104から出射される光の広がり角、wはビームウエスト半径であり、ファイバ内でレーザ強度が均一に広がっている場合はコア全体から光が出射され、コア径が200μmなのでビームウエストの直径(2・W)も200μmとなる。   θ2 is the spread angle of light emitted from the multiplexing fiber 104, w is the beam waist radius, and when the laser intensity is spread uniformly in the fiber, light is emitted from the entire core and the core diameter is 200 μm Therefore, the diameter (2 · W) of the beam waist is also 200 μm.

(式3)より出射光105の広がり角θ2は、2.3°(NA=0.04)の出射特性が得られることがわかる。   It can be understood from (Equation 3) that an outgoing characteristic of 2.3 ° (NA = 0.04) can be obtained for the spread angle θ2 of the outgoing light 105.

ファイバが短いほど光の減衰は低減するが、完全に合波されず出射モードごとにNAがまちまちになるおそれがある。そのため、ファイバをループさせたり、意図的にカーブをつけて配置等し、レーザ光がファイバのコア全体を伝搬させるようにする必要がある。   The shorter the fiber, the lower the light attenuation, but there is a possibility that the NA will not be completely multiplexed and the NA will be different for each emission mode. Therefore, it is necessary to loop the fiber, or to arrange it by intentionally curving, so that the laser light propagates through the entire core of the fiber.

図6に、合波用ファイバ104から伝送用ファイバ107へのレーザ光の伝搬図を示す。伝送用ファイバ107はコア116とクラッド117を有する。   FIG. 6 shows a propagation diagram of laser light from the multiplexing fiber 104 to the transmission fiber 107. The transmission fiber 107 has a core 116 and a cladding 117.

合波用ファイバ104から出射された光114は、集光レンズ106により任意の集光径に設定し、伝送用ファイバ107にカップリングされる。この時のレンズの焦点距離をf2、合波用ファイバ104と集光レンズ106との間の距離をL2、集光レンズ106と伝送用ファイバ107の間の距離をL3とすると(式4)の関係に示される。   The light 114 emitted from the multiplexing fiber 104 is set to an arbitrary condensing diameter by the condensing lens 106 and coupled to the transmission fiber 107. Assuming that the focal length of the lens at this time is f2, the distance between the multiplexing fiber 104 and the focusing lens 106 is L2, and the distance between the focusing lens 106 and the transmission fiber 107 is L3 (Equation 4) Shown in the relationship.

1/L2+1/L3=1/f2 (4)     1 / L2 + 1 / L3 = 1 / f2 (4)

また、結像系の関係は、合波用ファイバ104からの出射ビーム径d2、伝送用ファイバ107への集光入射径d3を用い、(式5)で表すことができる。   Further, the relationship of the imaging system can be expressed by Equation 5 using the outgoing beam diameter d2 from the multiplexing fiber 104 and the condensed incident diameter d3 on the transmission fiber 107.

d3/d2=L3/L2 (5)     d3 / d2 = L3 / L2 (5)

本実施形態では、伝送用ファイバ107への入射時の焼損リスクの低減のため結像率を1/3とし、集光径d3 = 67μmと設定する。その際、L2がL3の3倍であることに加え、伝送用ファイバ107への入射NAが、NAt=0.2(入射角11.5°)を満たす必要があることを考慮し、集光レンズ106を選定する。合波用ファイバ104への入射時と同様に幾何光学の計算を用い、集光レンズ106への入射ビーム径に関して(式6)を満たせばよいことが示される。   In the present embodiment, in order to reduce the risk of burnout at the time of incidence on the transmission fiber 107, the imaging ratio is set to 1/3, and the focusing diameter d3 is set to 67 μm. At that time, in addition to L2 being three times L3, in consideration of the fact that the incident NA to the transmission fiber 107 needs to satisfy NAt = 0.2 (incident angle 11.5 °), The lens 106 is selected. It is shown that the equation (6) should be satisfied for the incident beam diameter to the condenser lens 106 using calculation of geometrical optics as in the case of incidence to the coupling fiber 104.

L3・tan11.5°≦L2・tan2.3° (6)     L 3 · tan 11.5 ° ≦ L 2 · tan 2.3 ° (6)

本実施形態の集光レンズ106に関しては、有効径がL2・tan2.3°より大きく、焦点距離に関して(式4)〜(式6)を満たす、例えばf2=40mmを選定することができる。   For the condenser lens 106 of the present embodiment, for example, f2 = 40 mm, which has an effective diameter larger than L2 · tan 2.3 ° and satisfies (Expression 4) to (Expression 6) regarding the focal length, can be selected.

図7に伝送用ファイバ107からの出射光の状態を示す。伝送用ファイバ107を伝搬
する光は、合波用ファイバ104にて単一光軸を持った光が入射しているため、伝送用ファイバ107からの出射光108も単一光軸を持った光が出力される。その際、ビーム品質は保存されるため、BPP=4mm・mradは変わらず、(式3)と同様に、(式7)で示される。
FIG. 7 shows the state of light emitted from the transmission fiber 107. As shown in FIG. The light propagating through the transmission fiber 107 is such that the light having a single optical axis is incident on the multiplexing fiber 104, so the light 108 emitted from the transmission fiber 107 also has a single optical axis. Is output. At that time, since the beam quality is preserved, BPP = 4 mm · mrad does not change, and is expressed by (Expression 7) as in (Expression 3).

BPP=θ3・Wout (7)     BPP = θ3 · Wout (7)

ただし、伝送用ファイバ107の取り回し方によっては出射時のビームウエスト半径Woutが小さくなり、広がり角θ3が大きくなる場合がある。加工に使用する際には、伝送用ファイバ107の出射端面の移動があり、その移動のたびに広がり角が変わってしまう可能性がある。広がり角が変われば加工点のパワー密度に影響を与えるので、合波用ファイバ同様、ループを作ったり、意図的にカーブをつけて配置する必要がある。   However, depending on how the transmission fiber 107 is disposed, the beam waist radius Wout at the time of emission may be small, and the spread angle θ3 may be large. When used for processing, there is a movement of the output end face of the transmission fiber 107, and there is a possibility that the spread angle may change with each movement. Since the change of the spread angle affects the power density of the processing point, it is necessary to make a loop or to intentionally arrange in a curve, like the multiplexing fiber.

出射光108は、基本的にはレーザ光源100a、100bの出力値の合算値2kWが得られるが、ファイバの損失を考慮する必要がある。一般的なシリカファイバの1μm帯レーザの損失は0.5dB/km、光学素子による損失は3%程度なので、ファイバの長さが10mとすると、損失の合計は1割程度と考えられる。   The outgoing light 108 basically has a total value 2 kW of the output values of the laser light sources 100a and 100b, but it is necessary to consider the loss of the fiber. Since the loss of a 1 μm band laser of a general silica fiber is about 0.5 dB / km and the loss due to an optical element is about 3%, the total loss is considered to be about 10% when the fiber length is 10 m.

以上に述べたように、本実施の形態の光伝送装置によれば、レーザ光源100a、100bより出射された光は、コリメートレンズ102a、102bを通過することで平行光として伝搬され、集光レンズ103により、集光入射時の焼損リスクの少ない合波用ファイバ104へ集光入射され、合波用ファイバ104中の伝搬に伴い、単一の光軸を持つ光として出射される。合波用ファイバ104から出射された光は集光レンズ106により伝送用ファイバ107へ集光入射され、入力された光の出力合算値が得られる。   As described above, according to the light transmission device of the present embodiment, the light emitted from the laser light sources 100a and 100b is propagated as parallel light by passing through the collimator lenses 102a and 102b, and the light collecting lens By 103, the light is condensed and incident on the multiplexing fiber 104 with a low risk of burnout at the time of condensing incidence, and is emitted as light having a single optical axis along with the propagation in the multiplexing fiber 104. The light emitted from the multiplexing fiber 104 is condensed and incident on the transmission fiber 107 by the condensing lens 106, and the output sum value of the input light is obtained.

なお、本実施の形態では、マルチモードのレーザ光源を2つ使用し、合波用ファイバ、伝送用ファイバ共にマルチモードのノンドープファイバを用いた場合を説明したが、レーザ光源は合波用ファイバへの入射NAが許容する限りの個数と入射方式を用いることができる。また、複数回合波させることで、高出力の出射光を得ることも可能である。   In the present embodiment, two multi-mode laser light sources are used, and a multimode non-doped fiber is used for both the multiplexing fiber and the transmission fiber. However, the laser light source is not limited to the multiplexing fiber. It is possible to use the number and the incidence method as long as the incident NA of In addition, it is also possible to obtain high-power output light by combining multiple times.

また、レーザ光源に関しても、波長、モード、形状、ビーム品質等における制限はなく任意の特性のレーザ光で、本発明を適用することができ、それぞれの光源の持つ波長特性やビーム品質が異なる場合でも用いることができる。ファイバにおいても、材質やファイバのコア形式に依存せず任意のものを使用することができ、ドープファイバを用いることによりアンプとして使用することができる。   Further, as to the laser light source, there is no limitation in wavelength, mode, shape, beam quality and the like, and the present invention can be applied to laser light of any characteristics, and the wavelength characteristics and beam quality of each light source are different. But it can also be used. Also in the fiber, an arbitrary one can be used regardless of the material or the core form of the fiber, and it can be used as an amplifier by using the doped fiber.

加えて、いずれかのファイバの入射前に、偏光制御素子や、アパーチャを挿入することにより、モード制御を行うことも可能であるため、CWレーザだけへの使用でなく超短パルスレーザの発生機構や増幅機構としても利用することが可能である。   In addition, since it is possible to perform mode control by inserting a polarization control element or an aperture before the incidence of any of the fibers, the generation mechanism of the ultrashort pulse laser instead of using only for the CW laser It can also be used as an amplification mechanism.

本発明における光伝送装置は、低い焼損リスクで複数の光源からの光を合波出射するのでレーザ加工機やレーザ溶接機等において有用である。   The light transmission device according to the present invention is useful in a laser processing machine, a laser welding machine, etc. because it combines and emits light from a plurality of light sources with a low risk of burnout.

100a、100b レーザ光源
101a、101b 出射光
102a、102b コリメートレンズ
103、106 集光レンズ
104 合波用ファイバ
105、108 出射光
107 伝送用ファイバ
109 レーザ出力部
112、116 コア
113、117 クラッド
100a, 100b Laser light source 101a, 101b Emitted light 102a, 102b Collimator lens 103, 106 Condensing lens 104 Coupling fiber 105, 108 Emitting light 107 Transmission fiber 109 Laser output part 112, 116 Core 113, 117 Clad

Claims (3)

複数のレーザ光源と、
前記レーザ光源からの光の合波を行う合波用ファイバと、
前記レーザ光源からの光を前記合波用ファイバへ集光入射させる集光光学系と、
合波された光を伝送する伝送用ファイバと、
前記合波用ファイバから出射される光を前記伝送用ファイバへ集光入射させる集光光学系を備えた、光伝送装置。
With multiple laser light sources,
A multiplexing fiber for multiplexing light from the laser light source;
A condensing optical system that condenses and makes light from the laser light source incident on the multiplexing fiber;
A transmission fiber for transmitting the multiplexed light;
An optical transmission device, comprising: a condensing optical system that condenses and makes light emitted from the multiplexing fiber enter the transmission fiber.
前記合波用ファイバは、前記伝送用ファイバに比べ、集光条件に裕度のあるファイバである、請求項1に記載の光伝送装置。 The optical transmission device according to claim 1, wherein the multiplexing fiber is a fiber having a sufficient light concentration condition compared to the transmission fiber. 前記合波用ファイバと前記伝送用ファイバは、コア径または開口数のいずれか、またはコア径と開口数の両方が異なる、請求項1または2に記載の光伝送装置。 The optical transmission device according to claim 1, wherein the multiplexing fiber and the transmission fiber have different core diameters or numerical apertures, or both of the core diameter and the numerical aperture.
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5419385A (en) * 1977-07-14 1979-02-14 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor light emitting device
JP2002202442A (en) * 2000-11-06 2002-07-19 Fuji Photo Film Co Ltd Coupling laser beam source and aligner
JP2004208903A (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Topcon Corp Laser apparatus of medical machine
JP2006309146A (en) * 2005-03-31 2006-11-09 Fuji Photo Film Co Ltd Light source module
JP2007017925A (en) * 2005-06-07 2007-01-25 Fujifilm Holdings Corp Combined laser source
JP2008501144A (en) * 2004-06-01 2008-01-17 トルンプ フォトニクス,インコーポレイテッド Optimal matching of the output of a two-dimensional laser array stack to an optical fiber
JP2008116890A (en) * 2006-11-06 2008-05-22 Takano Co Ltd Device for making ultraviolet laser light incident on optical fiber
JP4213402B2 (en) * 2002-05-23 2009-01-21 富士フイルム株式会社 Condensing lens, combined laser light source and exposure apparatus
JP2012027141A (en) * 2010-07-21 2012-02-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical semiconductor device
JP2015070131A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 浜松ホトニクス株式会社 Laser device
JP2016062918A (en) * 2014-09-12 2016-04-25 株式会社フジクラ LD module
US20160313516A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 Coherent, Inc. Apparatus for combining outputs of fiber-lasers
JP2017003791A (en) * 2015-06-11 2017-01-05 株式会社島津製作所 Multiplexing laser beam source

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMO20070175A1 (en) 2007-05-23 2008-11-24 Sicam Srl "METHOD FOR THE CORRECTION OF THE EXCENTRICITY OF A WHEEL FOR VEHICLES IN BALANCING OR SIMILAR MACHINES"

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5419385A (en) * 1977-07-14 1979-02-14 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor light emitting device
JP2002202442A (en) * 2000-11-06 2002-07-19 Fuji Photo Film Co Ltd Coupling laser beam source and aligner
JP4213402B2 (en) * 2002-05-23 2009-01-21 富士フイルム株式会社 Condensing lens, combined laser light source and exposure apparatus
JP2004208903A (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Topcon Corp Laser apparatus of medical machine
JP2008501144A (en) * 2004-06-01 2008-01-17 トルンプ フォトニクス,インコーポレイテッド Optimal matching of the output of a two-dimensional laser array stack to an optical fiber
JP2006309146A (en) * 2005-03-31 2006-11-09 Fuji Photo Film Co Ltd Light source module
JP2007017925A (en) * 2005-06-07 2007-01-25 Fujifilm Holdings Corp Combined laser source
JP2008116890A (en) * 2006-11-06 2008-05-22 Takano Co Ltd Device for making ultraviolet laser light incident on optical fiber
JP2012027141A (en) * 2010-07-21 2012-02-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical semiconductor device
JP2015070131A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 浜松ホトニクス株式会社 Laser device
JP2016062918A (en) * 2014-09-12 2016-04-25 株式会社フジクラ LD module
US20160313516A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 Coherent, Inc. Apparatus for combining outputs of fiber-lasers
JP2017003791A (en) * 2015-06-11 2017-01-05 株式会社島津製作所 Multiplexing laser beam source

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