JP2019158934A - 余剰光除去装置及びファイバレーザ - Google Patents

Abstract

【課題】内側クラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光の両方を除去することができる余剰光除去装置を提供する。【解決手段】余剰光除去装置３０は、レーザ光が導入される融着接続部３２を有するダブルクラッド型光ファイバ３４と、融着接続部３２の下流側に配置され、光ファイバ３４の内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部を光ファイバ３４から除去する第１の光除去部４１と、第１の光除去部４１の下流側の光ファイバ３４を所定の曲げ径で曲げることにより光ファイバ３４のコア３８を伝搬する余剰光の少なくとも一部を内側クラッド３７に導くファイバ曲げ部５０と、ファイバ曲げ部５０の下流側に配置され、光ファイバ３４の内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部を光ファイバ３７から除去する第２の光除去部４２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、余剰光除去装置及びファイバレーザに係り、特にファイバレーザ内で生成されるレーザ光から余剰な光を除去する余剰光除去装置に関するものである。

ファイバレーザなどのレーザ装置においては、例えば光ファイバ同士の融着接続部における光軸のずれや角度ずれなどによって、光ファイバのコアを伝搬する光の一部がクラッドに漏れ出し、クラッド内を余剰光として伝搬することがある。このような余剰光は、レーザ装置から出力されるレーザ光の品質を低下させる原因となるため、レーザ装置からレーザ光が出力されるまでに除去することが望ましい。このような余剰光を除去するために、光ファイバの被覆の一部を除去してクラッドを露出させ、この露出したクラッドをこのクラッドよりも屈折率の高い樹脂で覆うことも考えられている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、近年のレーザ装置の高出力化に伴って、クラッドを伝搬する余剰光だけではなく、コアの内部を伝搬する余剰光も問題となりつつある。このようなコアの内部を伝搬する余剰光は、上述した特許文献１に記載されているような構造では除去することができない。したがって、クラッドを伝搬する余剰光だけでなく、コアを伝搬する余剰光も同時に除去できる装置が必要とされている。

特許第４９５４７３７号明細書

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、内側クラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光の両方を除去することができる余剰光除去装置を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、余剰光によるレーザ光の品質の低下を抑制することができるファイバレーザを提供することを第２の目的とする。

本発明の第１の態様によれば、内側クラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光の両方を除去することができる余剰光除去装置が提供される。この余剰光除去装置は、入力光が導入される入力端を有するダブルクラッド型光ファイバと、上記入力端の下流側に配置され、上記光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記光ファイバから除去する第１の光除去部と、上記第１の光除去部の下流側の上記光ファイバを第１の曲げ径で曲げることにより上記光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記内側クラッドに導く第１のファイバ曲げ部と、上記第１のファイバ曲げ部の下流側に配置され、上記光ファイバの上記内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記光ファイバから除去する第２の光除去部とを備える。

本明細書における「ダブルクラッド型光ファイバ」は、コアの外側に２層以上のクラッドが形成されている光ファイバを意味するものであり、クラッドの数は２つに限られるものではない。

上記構成によれば、まず、入力光のうち、光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を第１の光除去部により除去することができ、さらに、第１の光除去部で除去しきれずに内側クラッドに残った余剰光の少なくとも一部と第１のファイバ曲げ部でコアから内側クラッドに漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第２の光除去部で除去することができる。したがって、入力光のうち内側クラッドを伝搬する余剰光だけではなく、コアを伝搬する余剰光も除去することが可能である。

上記余剰光除去装置は、上記入力端と上記第１の光除去部との間の上記光ファイバを第２の曲げ径で曲げることにより上記光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記内側クラッドに導く第２のファイバ曲げ部をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、まず、入力光のうち、光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光と第２のファイバ曲げ部でコアから内側クラッドに漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第１の光除去部で除去することができ、さらに、第１の光除去部で除去しきれずに内側クラッドに残った余剰光の少なくとも一部と第１のファイバ曲げ部でコアから内側クラッドに漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第２の光除去部で除去することができる。このように、第１のファイバ曲げ部及び第２のファイバ曲げ部により２段階で内側クラッドに余剰光を導くことができるので、１つのファイバ曲げ部によって内側クラッドに余剰光を導く場合に比べて、それぞれの光除去部が受ける熱負荷を軽減することができるとともに、コアを伝搬する余剰光をより効果的に除去することができる。

本発明の第２の態様によれば、余剰光によるレーザ光の品質の低下を抑制することができるファイバレーザが提供される。このファイバレーザは、励起光を出力する励起光源と、上記励起光源からの励起光により励起される希土類元素が添加されたコアを有する増幅用光ファイバとを含む光ファイバ増幅器と、上記余剰光除去装置とを備える。上記余剰光除去装置は、上記光ファイバ増幅器により増幅される光を上記入力光としている。

上記構成によれば、余剰光除去装置によって、光ファイバ増幅器により増幅される光から、内側クラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光の両方を除去することができるので、ファイバレーザから出力されるレーザ光の品質が余剰光により低下することが抑制される。

本発明によれば、まず、入力光のうち、光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を第１の光除去部により除去することができ、さらに、第１の光除去部で除去しきれずに内側クラッドに残った余剰光と第１のファイバ曲げ部でコアから内側クラッドに漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第２の光除去部で除去することができる。したがって、入力光のうち内側クラッドを伝搬する余剰光だけではなく、コアを伝搬する余剰光も除去することが可能である。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるファイバレーザの全体構成を示す模式図である。 図２は、図１のファイバレーザにおける余剰光除去装置の第１の光除去部を模式的に示す断面図である。 図３は、図１のファイバレーザにおける余剰光除去装置のファイバ曲げ部を模式的に示す断面図である。 図４は、図１のファイバレーザにおける余剰光除去装置の第２の光除去部を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明の第２の実施形態におけるファイバレーザの全体構成を示す模式図である。 図６は、図５のファイバレーザにおける増幅用光ファイバを模式的に示す断面図である。 図７は、本発明の第３の実施形態におけるファイバレーザの全体構成を示す模式図である。 図８は、図７のファイバレーザにおける余剰光除去装置の変形例を模式的に示す模式図である。 図９は、本発明の第４の実施形態におけるファイバレーザの全体構成を示す模式図である。

以下、本発明に係るファイバレーザ及び余剰光除去装置の実施形態について図１から図９を参照して詳細に説明する。なお、図１から図９において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図９においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるファイバレーザ１の全体構成を示す模式図である。本実施形態におけるファイバレーザ１は、光ファイバ増幅器として、光共振器１０と、光共振器１０の前方から光共振器１０に励起光を導入する複数の前方励起光源２０Ａと、これらの前方励起光源２０Ａが接続された前方インラインコンバイナ２２Ａと、光共振器１０の後方から光共振器１０に励起光を導入する複数の後方励起光源２０Ｂと、これらの後方励起光源２０Ｂが接続された後方インラインコンバイナ２２Ｂと、後方インラインコンバイナ２２Ｂから延びるデリバリファイバ２４とを備えている。

光共振器１０は、イットリウム（Ｙｂ）やエルビウム（Ｅｒ）などの希土類イオンが添加されたコアを有する増幅用光ファイバ１２と、増幅用光ファイバ１２及び前方インラインコンバイナ２２Ａと接続される高反射ファイバブラッググレーディング（High Reflectivity Fiber Bragg Grating（ＨＲ−ＦＢＧ））１４と、増幅用光ファイバ１２及び後方インラインコンバイナ２２Ｂと接続される低反射ファイバブラッググレーディング（Output Coupler Fiber Bragg Grating（ＯＣ−ＦＢＧ））１６とから構成されている。例えば、増幅用光ファイバ１２は、コアの周囲に形成された内側クラッドと、内側クラッドの周囲に形成された外側クラッドとを有するダブルクラッド型光ファイバによって構成される。

前方励起光源２０Ａ及び後方励起光源２０Ｂとしては、例えば、波長９１５ｎｍの高出力マルチモード半導体レーザ（ＬＤ）を用いることができる。前方インラインコンバイナ２２Ａ及び後方インラインコンバイナ２２Ｂは、それぞれ前方励起光源２０Ａ及び後方励起光源２０Ｂから出力される励起光を結合して上述した増幅用光ファイバ１２の内側クラッドに導入するものである。これにより、増幅用光ファイバ１２の内側クラッドの内部を励起光が伝搬する。

ＨＲ−ＦＢＧ１４は、周期的に光ファイバの屈折率を変化させて形成されるもので、所定の波長帯の光を１００％に近い反射率で反射するものである。ＯＣ−ＦＢＧ１６は、ＨＲ−ＦＢＧ１４と同様に、周期的に光ファイバの屈折率を変化させて形成されるもので、ＨＲ−ＦＢＧ１４で反射される波長帯の光の一部（例えば１０％）を通過させ、残りを反射するものである。このように、ＨＲ−ＦＢＧ１４と増幅用光ファイバ１２とＯＣ−ＦＢＧ１６とによって、ＨＲ−ＦＢＧ１４とＯＣ−ＦＢＧ１６との間で特定の波長帯の光を再帰的に増幅してレーザ発振を生じさせる光共振器１０が構成される。

図１に示すように、ファイバレーザ１は、デリバリファイバ２４の下流側に設けられる余剰光除去装置３０を備えており、この余剰光除去装置３０は、デリバリファイバ２４に接続される光ファイバ３４を含んでいる。この光ファイバ３４は、入力端としての融着接続部３２でデリバリファイバ２４に接続されており、デリバリファイバ２４から出力されるレーザ光が余剰光除去装置３０の光ファイバ３４に導入されるようになっている。光ファイバ３４の下流側の端部には例えば被処理物に向けてレーザ光を出射するレーザ出射部９０が設けられている。なお、この光ファイバ３４は、デリバリファイバであってもよく、あるいは希土類イオンが添加されたコアを有するファイバであってもよい。

余剰光除去装置３０は、融着接続部３２の下流側の光ファイバ３４上に配置される第１の光除去部４１と、第１の光除去部４１の下流側の光ファイバ３４上に配置される第２の光除去部４２とを有している。第１の光除去部４１と第２の光除去部４２との間の光ファイバ３４は所定の曲げ径で巻かれており、これによりファイバ曲げ部５０が形成されている。本実施形態におけるファイバ曲げ部５０は、本発明において光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を内側クラッドに導く「第１のファイバ曲げ部」の一例である。

図２は、第１の光除去部４１を模式的に示す断面図である。図２に示すように、光ファイバ３４は、コア３８と、コア３８の外周を覆う内側クラッド３７と、内側クラッド３７の外周を覆う外側クラッド３６と、外側クラッド３６の外周を覆う被覆３５とを含むダブルクラッド型光ファイバである。内側クラッド３７の屈折率はコア３８の屈折率よりも低く、外側クラッド３６の屈折率は内側クラッド３７の屈折率よりも低くなっている。

図２に示すように、第１の光除去部４１は、光ファイバ３４の一部を収容する筐体６０を有しており、この筐体６０の内部において、光ファイバ３４の被覆３５及び外側クラッド３６の一部が除去されている。露出した内側クラッド３７は、内側クラッド３７よりも屈折率の高い樹脂６２によって覆われている。

このように、内側クラッド３７を覆う樹脂６２の屈折率が内側クラッド３７の屈折率よりも高いため、内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部Ｌ₁が、図２に示すように、内側クラッド３７から樹脂６２に漏れ出して、その一部が樹脂６２に吸収されて熱に変換される。この熱は、筐体６０から筐体６０に接続されたヒートシンク（図示せず）を介して外部に放出される。このようにして、第１の光除去部４１では、内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部Ｌ₁を熱に変換して外部に放出することで、不要な余剰光Ｌ₁を除去することができる。

図３は、ファイバ曲げ部５０を模式的に示す断面図である。図３に示すように、余剰光除去装置３０のファイバ曲げ部５０では、上述した第１の光除去部４１で除去しきれずに残った余剰光Ｌ₂が内側クラッド３７内を伝搬していく。また、ファイバ曲げ部５０では、上述したように光ファイバ３４が所定の曲げ径で巻かれているため、光ファイバ３４のコア３８を伝搬する余剰光の少なくとも一部Ｌ₃がコア３８と内側クラッド３７との界面で全反射せずに内側クラッド３７に漏れ出す。したがって、ファイバ曲げ部５０の下流側の光ファイバ３４の内側クラッド３７には、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７内に残った余剰光Ｌ₂と、ファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光Ｌ₃が伝搬することとなる。

図４は、第２の光除去部４２を模式的に示す断面図である。図４に示すように、第２の光除去部４２は、上述した第１の光除去部４１と同様に、光ファイバ３４の一部を収容する筐体７０を有しており、この筐体７０の内部において、光ファイバ３４の被覆３５及び外側クラッド３６の一部が除去されている。露出した内側クラッド３７は、内側クラッド３７よりも屈折率の高い樹脂７２によって覆われている。

このように、内側クラッド３７を覆う樹脂７２の屈折率が内側クラッド３７の屈折率よりも高いため、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光Ｌ₂とファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部Ｌ₃が、図４に示すように、内側クラッド３７から樹脂７２に漏れ出して、その一部が樹脂７２に吸収されて熱に変換される。この熱は、筐体７０から筐体７０に接続されたヒートシンク（図示せず）を介して外部に放出される。このようにして、第２の光除去部４２では、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光の少なくとも一部Ｌ₂とファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部Ｌ₃を熱に変換して外部に放出することで、不要な余剰光Ｌ₂，Ｌ₃を除去することができる。

このように、本実施形態によれば、まず、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置３０に入力される光のうち、内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部Ｌ₁を第１の光除去部４１で除去することができ、さらに、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光Ｌ₂とファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部Ｌ₃を第２の光除去部４２で除去することができる。すなわち、本実施形態における余剰光除去装置３０は、内側クラッド３７を伝搬する余剰光だけではなく、コア３８を伝搬する余剰光も除去することが可能である。したがって、余剰光除去装置３０の下流側のレーザ出射部９０から出射されるレーザ光の品質の低下が抑制される。

図５は、本発明の第２の実施形態におけるファイバレーザ１０１の全体構成を示す模式図である。本実施形態におけるファイバレーザ１０１は、本発明を適用できるファイバレーザの一例としてのＭＯＰＡ型のファイバレーザであり、光ファイバ増幅器として、信号光を発生させる信号光発生器１１０と、励起光を発生させる複数の励起光源１２０と、信号光発生器１１０からの信号光と励起光源１２０からの励起光とを結合して出力する光カプラ１２２と、光カプラ１２２の出力端１１４に端部が接続された増幅用光ファイバ１１２とを備えている。

また、ファイバレーザ１０１は、増幅用光ファイバ１１２と融着接続部１３２で接続される余剰光除去装置３０を備えている。この余剰光除去装置３０は、上述した第１の実施形態における余剰光除去装置３０と同一の構成であるため、詳細な説明は省略する。余剰光除去装置３０の光ファイバ３４の下流側の端部には例えば被処理物に向けてレーザ光を出射するレーザ出射部９０が設けられている。

図６は、増幅用光ファイバ１１２を模式的に示す断面図である。図６に示すように、増幅用光ファイバ１１２は、信号光発生器１１０により生成された信号光を伝搬するコア１３４と、コア１３４の周囲に形成された内側クラッド１３６と、内側クラッド１３６の周囲に形成された外側クラッド１３８とを有するダブルクラッド型の光ファイバによって構成されている。コア１３４は、例えばイットリウム（Ｙｂ）などの希土類元素が添加されたＳｉＯ₂からなり、信号光を伝搬する信号光導波路となっている。内側クラッド１３６は、コア１３４の屈折率よりも低い屈折率の樹脂（例えば低屈折率ポリマー）からなる。これにより、内側クラッド１３６は励起光を伝搬する励起光導波路となる。

信号光発生器１１０からの信号光は、増幅用光ファイバ１１２のコア１３４の内部を伝搬し、励起光源１２０からの励起光は増幅用光ファイバ１１２の内側クラッド１３６及びコア１３４の内部を伝搬する。励起光がコア１３４を伝搬する際に、コア１３４に添加された希土類元素イオンが励起光を吸収して励起され、誘導放出によってコア１３４中を伝搬する信号光が増幅される。

図５に示すように、余剰光除去装置３０の光ファイバ３４は、入力端としての融着接続部１３２において増幅用光ファイバ１１２に接続されており、増幅用光ファイバ１１２から出力されるレーザ光が余剰光除去装置３０の光ファイバ３４に導入されるようになっている。

このような構成によれば、まず、増幅用光ファイバ１１２から出力されるレーザ光のうち、内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部を第１の光除去部４１で除去することができ、さらに、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光とファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第２の光除去部４２で除去することができる。すなわち、第１の実施形態と同様に、本実施形態における余剰光除去装置３０は、内側クラッド３７を伝搬する余剰光だけではなく、コア３８を伝搬する余剰光も除去することが可能である。したがって、余剰光除去装置３０の下流側のレーザ出射部９０から出射されるレーザ光の品質の低下が抑制される。

第１の実施形態や第２の実施形態のようにファイバ曲げ部５０が１つだけ形成されている場合には、ファイバ曲げ部５０の曲げ径を小さくし過ぎると、第２の光除去部４２で処理する余剰光の量が多くなりすぎて第２の光除去部４２が熱的に耐えられなくなる場合がある。このような事態を抑制するために、以下に述べる第３及び第４の実施形態では、少なくとも２つのファイバ曲げ部と少なくとも２つの光除去部とを用いて余剰光を処理している。このように少なくとも２つのファイバ曲げ部と少なくとも２つの光除去部とを用いて余剰光を処理することで、光除去部の許容最大温度の範囲内で２つの光除去部の温度バランスを整えることが可能になり、光除去部への熱的負担を軽減することができる。

図７は、本発明の第３の実施形態におけるファイバレーザ２０１の全体構成を示す模式図である。本実施形態におけるファイバレーザ２０１は、デリバリファイバ２４の下流側に設けられる余剰光除去装置２３０を除いて、上述した第１の実施形態のファイバレーザ１と同様の構成を有しているため、以下では余剰光除去装置２３０を中心として説明する。

余剰光除去装置２３０は、第１の実施形態と同様に、融着接続部３２の下流側の光ファイバ３４上に配置される第１の光除去部４１と、第１の光除去部４１の下流側の光ファイバ３４上に配置される第２の光除去部４２とを有している。第１の光除去部４１と第２の光除去部４２との間の光ファイバ３４は所定の曲げ径（第１の曲げ径）で巻かれており、これにより第１のファイバ曲げ部２５１が形成されている。また、融着接続部３２と第１の光除去部４１との間の光ファイバ３４も所定の曲げ径（第２の曲げ径）で巻かれており、これにより第２のファイバ曲げ部２５２が形成されている。本実施形態では、第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径を第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径よりも大きくしている。なお、後述するように、第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径と第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径は、第１の光除去部４１と第２の光除去部４２の構成や余剰光の除去量、熱的負担などに応じて適宜決定できるものである。

余剰光除去装置２３０の第２のファイバ曲げ部２５２では、光ファイバ３４が第２の曲げ径で巻かれているため、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置２３０に入力された光のうち、光ファイバ３４のコア３８を伝搬する余剰光の一部がコア３８と内側クラッド３７との界面で全反射せずに内側クラッド３７に漏れ出す。したがって、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置２３０に入力される光のうち、内側クラッド３７を伝搬する余剰光と第２のファイバ曲げ部２５２でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部が第１の光除去部４１で除去される。

余剰光除去装置２３０の第１のファイバ曲げ部２５１では、光ファイバ３４が第１の曲げ径で巻かれているため、第２のファイバ曲げ部２５２で内側クラッド３７に漏れることなくコア２８内を伝搬してきた余剰光の一部がコア３８と内側クラッド３７との界面で全反射せずに内側クラッド３７に漏れ出す。特に、本実施形態では、第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径を第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径よりも小さくしているので、第２のファイバ曲げ部２５２で内側クラッド３７に漏れることなくコア２８内を伝搬してきた余剰光を第１のファイバ曲げ部２５１において効率的に内側クラッド３７に導くことができる。

これにより、第１のファイバ曲げ部２５１の下流側の光ファイバ３４の内側クラッド３７には、第１の光除去部４１で除去しきれなかった内側クラッド３７内の余剰光と、第１のファイバ曲げ部２５１でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光が伝搬することとなる。

第１のファイバ曲げ部２５１の下流側に配置された第２の光除去部４２では、内側クラッド３７を伝搬する余剰光（第１の光除去部４１で除去しきれなかった内側クラッド３７内の余剰光と第１のファイバ曲げ部２５１でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光）が、第１の光除去部４１と同様に熱に変換されて光ファイバ３４の外部に放出される。

このように、本実施形態によれば、まず、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置３０に入力される光のうち、内側クラッド３７を伝搬する余剰光と第２のファイバ曲げ部２５２でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第１の光除去部４１で除去することができ、さらに、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光と第１のファイバ曲げ部２５１でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第２の光除去部４２で除去することができる。すなわち、本実施形態における余剰光除去装置２３０は、内側クラッド３７を伝搬する余剰光だけではなく、コア３８を伝搬する余剰光も除去することが可能である。特に、本実施形態では、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置３０に入力される光のうちコアを伝搬する余剰光は、２つのファイバ曲げ部（第１のファイバ曲げ部２５１と第２のファイバ曲げ部２５２）によって２段階で内側クラッド３７に導かれるので、１つのファイバ曲げ部によって内側クラッドに余剰光を導く場合に比べて、それぞれの光除去部４１，４２が受ける熱負荷を軽減することができるとともに、より効果的にコアを伝搬する余剰光を除去することが可能である。

上述したように、本実施形態では、２つのファイバ曲げ部２５１，２５２と２つの光除去部４１，４２とを用いて余剰光を処理することで、光除去部４１，４２の許容最大温度の範囲内で２つの光除去部４１，４２の温度バランスを整えることが可能になり、光除去部への熱的負担を軽減することができるが、第１のファイバ曲げ部２５１の曲げ径と第２のファイバ曲げ部２５２の曲げ径とを異ならせることにより、以下のようなメリットが得られる。

例えば、本実施形態のように、第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径を第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径よりも大きくした場合には、主としてレーザの出射方向に伝搬するレーザ光に対して上流側の第１の光除去部４１で処理する余剰光の量を抑えて第１の光除去部４１の熱的負担を軽減することができる。また、図８に示すように、第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径を第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径よりも小さくした場合には、主としてレーザ出射部９０からの反射光に対して下流側の第２の光除去部４２で処理する余剰光の量を抑えて第２の光除去部４２の熱的負担を軽減することができる。

また、例えば、第１の光除去部４１と第２の光除去部４２とが異なる構成である場合（例えば、第１の光除去部４１の樹脂６２の屈折率と第２の光除去部４２の樹脂６２の屈折率が異なる場合など）には、第１の光除去部４１及び第２の光除去部４２でそれぞれ適切に余剰光を除去できるように、第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径及び第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径が選択される。さらに、第１の光除去部４１において除去される余剰光の量を第２の光除去部４２において除去される余剰光の量よりも多くする場合には、第１の光除去部４１において除去される余剰光の量が第２の光除去部４２において除去される余剰光の量よりも多くなるように第１の光除去部４１の樹脂６２の屈折率と第２の光除去部４２の樹脂７２の屈折率が規定される。同様に、第１の光除去部４１において除去される余剰光の量を第２の光除去部４２において除去される余剰光の量よりも少なくする場合には、第１の光除去部４１において除去される余剰光の量が第２の光除去部４２において除去される余剰光の量よりも少なくなるように第１の光除去部４１の樹脂６２の屈折率と第２の光除去部４２の樹脂７２の屈折率が規定される。

図９は、本発明の第４の実施形態におけるファイバレーザ３０１の全体構成を示す模式図である。本実施形態におけるファイバレーザ３０１は、上述した第２の実施形態における余剰光除去装置３０を第３の実施形態における余剰光除去装置２３０に置き換えたものである。このような構成においても、余剰光除去装置２３０によってクラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光とを同時に除去することができ、レーザ出射部９０から出射されるレーザ光の品質の低下を抑制することができる。

上述した実施形態では、ファイバ曲げ部５０、第１のファイバ曲げ部２５１、及び第２のファイバ曲げ部２５２はいずれも光ファイバ３４を所定の曲げ径で巻いたものとして説明したが、ファイバ曲げ部５０、第１のファイバ曲げ部２５１、及び第２のファイバ曲げ部２５２では、光ファイバが所定の曲げ径で少なくとも曲がっていればよく、必ずしも１回以上巻かれている必要はない。

上述した実施形態では、第１の光除去部４１及び第２の光除去部４２として、内側クラッド３７を高屈折率の樹脂６２で覆った構造を採用しているが、第１の光除去部４１及び第２の光除去部４２として用いることのできる構造はこれに限られるものではない。例えば、特開２０１４−１２６６８７号公報や特開２０１６−２９４５４号公報に記載されているように、光ファイバの外周面に螺旋状の溝を形成することにより余剰光を除去する構造を第１の光除去部４１及び第２の光除去部４２として採用することもできる。

上述した各実施形態において、それぞれの光除去部４１，４２の上流側又は光除去部４１，４２の一方の上流側に、上述したファイバ曲げ部５０，２５１，２５２のようなファイバ曲げ部を２つ以上形成してもよい。

また、上述した実施形態では、余剰光除去装置３０，２３０をファイバレーザ１，２０１の光共振器１０の下流側に設けた例を説明したが、余剰光除去装置３０，２３０の位置はこれに限られるものではなく、光共振器１０の内部に余剰光除去装置３０，２３０を設置してもよく、あるいは光共振器１０の上流側に余剰光除去装置３０，２３０を設置してもよい。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１ ファイバレーザ
１０ 光共振器
１２ 増幅用光ファイバ
１４，１６ ファイバブラッググレーディング
２０Ａ，２０Ｂ 励起光源
２２Ａ，２２Ｂ インラインコンバイナ
２４ デリバリファイバ
２８ コア
３０ 余剰光除去装置
３２ 融着接続部
３４ 光ファイバ
３５ 被覆
３６ 外側クラッド
３７ 内側クラッド
３８ コア
４１ 第１の光除去部
４２ 第２の光除去部
５０ ファイバ曲げ部
６０ 筐体
９０ レーザ出射部
１０１ ファイバレーザ
１１０ 信号光発生器
１１２ 増幅用光ファイバ
１２０ 励起光源
１２２ 光カプラ
１３２ 融着接続部
１３４ コア
１３６ 内側クラッド
１３８ 外側クラッド
２０１ ファイバレーザ
２３０ 余剰光除去装置
２５１ 第１のファイバ曲げ部
２５２ 第２のファイバ曲げ部
３０１ ファイバレーザ

Claims (5)

1. 入力光が導入される入力端を有するダブルクラッド型光ファイバと、
   前記入力端の下流側に配置され、前記光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を前記光ファイバから除去する第１の光除去部と、
   前記第１の光除去部の下流側の前記光ファイバを第１の曲げ径で曲げることにより前記光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を前記内側クラッドに導く第１のファイバ曲げ部と、
   前記第１のファイバ曲げ部の下流側に配置され、前記光ファイバの前記内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を前記光ファイバから除去する第２の光除去部と
   を備える、余剰光除去装置。
2. 前記入力端と前記第１の光除去部との間の前記光ファイバを第２の曲げ径で曲げることにより前記光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を前記内側クラッドに導く第２のファイバ曲げ部をさらに備えた、請求項１に記載の余剰光除去装置。
3. 前記第２の曲げ径は前記第１の曲げ径よりも大きい、請求項２に記載の余剰光除去装置。
4. 前記第２の曲げ径は前記第１の曲げ径よりも小さい、請求項２に記載の余剰光除去装置。
5. 励起光を出力する励起光源と、前記励起光源からの励起光により励起される希土類元素が添加されたコアを有する増幅用光ファイバとを含む光ファイバ増幅器と、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の余剰光除去装置であって、前記光ファイバ増幅器により増幅される光を前記入力光とする余剰光除去装置と
   を備える、ファイバレーザ。

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