JP2019220541A - 光ファイバレーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバレーザ装置に用いられる全ての光ファイバを偏波依存型とすることなく、単一偏波のレーザ光を出力することができる光ファイバレーザ装置を得る。【解決手段】土類元素が添加されている偏波無依存型の希土類添加ファイバと、希土類添加ファイバの一端に端部が接続され、第１ＦＢＧが形成されている偏波無依存型の第１ファイバと、希土類添加ファイバの他端に一端が接続されている偏波依存型の偏波ファイバと、偏波ファイバの他端に端部が接続され、第１ＦＢＧの反射率と比して低い反射率の第２ＦＢＧが形成されている第２ファイバとを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバレーザ装置に関する。

特許文献１には、偏波保持型の希土類添加ファイバの両端に、ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）が形成された偏波保持型の光ファイバを夫々接続して、単一偏波のレーザ光を出力する光ファイバレーザ装置が記載されている。

特開２００７−２７３６００号公報

従来、光ファイバレーザ装置に用いられる全ての光ファイバを、偏波依存型の一態様である偏波保持型の光ファイバとすることで、単一偏波のレーザ光が出力されている。

本発明の課題は、光ファイバレーザ装置に用いられる全ての光ファイバを偏波依存型とすることなく、単一偏波のレーザ光を出力することである。

本発明の請求項１に係る光ファイバレーザ装置は、希土類元素が添加されている偏波無依存型の希土類添加ファイバと、前記希土類添加ファイバの一端に端部が接続され、第１ＦＢＧが形成されている偏波無依存型の第１ファイバと、前記希土類添加ファイバの他端に一端が接続されている偏波依存型の偏波ファイバと、前記偏波ファイバの他端に端部が接続され、前記第１ＦＢＧの反射率と比して低い反射率の第２ＦＢＧが形成されている第２ファイバと、を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、偏波無依存型の第１ファイバへ入力された励起光は、偏波無依存型の希土類添加ファイバの希土類元素を励起する。これにより、励起状態となった希土類元素は、特定の波長の自然放出光を放出する。この自然放出光は、偏波ファイバへ入力され、単一偏波の光として偏波ファイバから第２ファイバへ出力される。第２ファイバへ入力された単一偏波の光は、第２ＦＢＧによって反射される。

第２ＦＢＧによって反射された光は、単一偏波が維持された状態で、第１ＦＢＧ（第１ファイバブラッググレーティング）と第２ＦＢＧ（第２ファイバブラッググレーティング）との間を往復して増幅される。さらに、増幅されることで、発振条件を超えた単一偏波の光は、第２ＦＢＧを通過してビーム光として第２ファイバから出力される。

このように、光ファイバレーザ装置に用いられる全ての光ファイバを偏波依存型とすることなく、単一偏波のレーザ光を出力することができる。

本発明の請求項２に係る光ファイバレーザ装置は、請求項１に記載の光ファイバレーザ装置において、前記偏波ファイバは、偏波保持型の光ファイバであることを特徴とする。

上記構成によれば、偏波ファイバの内部に応力を発生させることで、光ファイバレーザ装置に用いられる全ての光ファイバを偏波依存型とすることなく、単一偏波のレーザ光を出力することができる。

本発明の請求項３に係る光ファイバレーザ装置は、請求項２に記載の光ファイバレーザ装置において、前記第２ファイバは、偏波保持型の光ファイバであることを特徴とする。

上記構成によれば、第２ＦＢＧを通過してビーム光として第２ファイバから出力される光は、偏波ファイバから第２ファイバへ出力された光である。ここで、第２ファイバは、偏波保持型である。このため、第２ファイバを光が伝搬することで、出力される光の偏波面が入力された光の偏波面に対して傾くのを抑制することができる。

本発明の請求項４に係る光ファイバレーザ装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバレーザ装置において、前記偏波ファイバは、少なくとも一部が円弧状に曲げられていることを特徴とする。

上記構成によれば、少なくとも一部が円弧状に曲げられることで内部に応力が発生した偏波ファイバを用いて、自然放出光を単一偏波の光として偏波ファイバから出力することができる。

本発明の請求項５に係る光ファイバレーザ装置は、請求項１、２、４の何れか１項に記載の光ファイバレーザ装置において、前記第２ファイバから出力された光の偏波面の方向を変更して出力することができる変更部材と、前記変更部材から出力された光が入力される偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタによって分離された光の偏波面の方向に基づき、前記変更部材を制御して前記変更部材から出力される光の偏波面の方向を変更させる制御部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、第２ファイバから出力された光は、変更部材を介して偏光ビームスプリッタへ入力される。偏光ビームスプリッタへ入力された光の偏波面が特定の方向を向いている場合は、入力された光は、使用可能なビーム光として偏光ビームスプリッタから出力される。

一方、偏光ビームスプリッタへ入力された光の偏波面が特定の方向を向いていない場合は、入力された光は、偏光ビームスプリッタよって使用可能なビーム光から分離される。そして、制御部は、偏光ビームスプリッタによって分離された光に基づき、変更部材を制御して変更部材から出力される光の偏波面の方向を変更させ、偏波面を特定の方向へ向かせる。

このように、偏光ビームスプリッタによって分離された光に基づき、変更部材から出力される光の偏波面の方向を変更させることができる。

本発明によれば、光ファイバレーザ装置に用いられる全ての光ファイバを偏波依存型とすることなく、単一偏波のレーザ光を出力させることができる。

本発明の第１実施形態に係る光ファイバレーザ装置を示す概略構成図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る光ファイバレーザ装置に用いられた偏波ファイバを示した断面図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る光ファイバレーザ装置に用いられた光ファイバ、及び希土類添加ファイバを示した断面図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る光ファイバレーザ装置に用いられた光ファイバに形成された第１ＦＢＧ、及び第２ＦＢＧを示した断面図である。 本発明の第２実施形態に係る光ファイバレーザ装置を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る光ファイバレーザ装置に用いられた偏波ファイバを示した断面図である。 本発明の第３実施形態に係る光ファイバレーザ装置に用いられた偏波ファイバを示した側面図である。 本発明の第４実施形態に係る光ファイバレーザ装置を示す概略構成図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る光ファイバレーザ装置の一例について図１〜図４を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは、装置上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは、装置幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは、装置奥行き方向（水平方向）を示す。

（全体構成）
光ファイバレーザ装置１０は、図１に示されるように、所定の波長領域の励起光を出力する励起光源２０と、第１ファイバブラッググレーティング３２（以下「第１ＦＢＧ３２」）が形成されている光ファイバ３０と、希土類添加ファイバ５０とを有する。さらに、光ファイバレーザ装置１０は、偏波ファイバ６０と、第２ファイバブラッググレーティング８２（以下「第２ＦＢＧ８２」）が形成されている光ファイバ８０と、レーザ光を受光する受光部９６とを有する。

そして、励起光源２０、光ファイバ３０、希土類添加ファイバ５０、偏波ファイバ６０、光ファイバ８０、及び受光部９６は、装置幅方向の一方側から他方側へこの順番で並んでいる。光ファイバ３０は、第１ファイバの一例であって、光ファイバ８０は、第２ファイバの一例の一例である。

〔励起光源２０〕
励起光源２０は、例えば、半導体レーザ等であって、図１に示されるように、光ファイバ３０の一端に対向するように配置されている。そして、励起光源２０は、光ファイバ３０の一端にむけて、偏波特性を有さない励起光を出力するようになっている。本実施形態では、励起光源２０は、例えば、波長が９７５〔ｎｍ〕の励起光を出力するようになっている。

〔光ファイバ３０、光ファイバ８０〕
−光ファイバ３０−
光ファイバ３０は、偏波無依存型の光ファイバであって、図１に示されるように、一端が励起光源２０と対向し、内部に応力が発生しない（付与されない）ように装置幅方向に延びるように直線状に配置されている。この光ファイバ３０は、図３（Ａ）に示されるように、コア３４と、コア３４を被覆しているクラッド３６と、クラッド３６を被覆している樹脂クラッド３８とを有している。ここで、偏波無依存型の光ファイバとは、偏波面が向く方向に係わらず光を伝搬させる光ファイバであって、例えば、単一偏波の光が入力された場合は、偏波特性を維持して光を伝搬させる光ファイバである。具体的には、単一偏波の光が入力された場合は、偏波面の傾きが生じながらも、単一偏波を維持して光を伝搬させる光ファイバである。なお、偏波面とは、光を構成する電磁波の振動の向きと、この電磁波の伝搬方向を含む面である。

クラッド３６の屈折率は、コア３４の屈折率よりも低くされ、樹脂クラッド３８の屈折率は、クラッド３６の屈折率よりも大幅に低くされている。また、コア３４を構成する材料としては、例えば、二酸化ゲルマニウムが１〔ｍｏｌ％〕添加された石英が挙げられ、クラッド３６を構成する材料としては、例えば、ドーパントが添加されていない石英が挙げられる。さらに、樹脂クラッド３８を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられる。

また、本実施形態では、例えば、コア３４の外径が２０〔μｍ〕とされ、クラッド３６の外径が４００〔μｍ〕とされ、樹脂クラッド３８の外径が１０００〔μｍ〕とされている。

また、光ファイバ３０に形成されている第１ＦＢＧ３２は、図４（Ａ）に示されるように、回折格子４０を有している。また、回折格子４０は、光ファイバ３０のコア３４において、光ファイバ３０の長手方向に沿って一定の間隔で配置されると共にコア３４と比して屈折率が高い高屈折率部４０ａと、一対の高屈折率部４０ａの間でコア３４と同じ屈折率の低屈折率部４０ｂとを有している。

本実施形態では、第１ＦＢＧ３２によって反射される光の反射中心波長（ブラッグ波長）は、例えば、１０８０〔ｎｍ〕とされている。また、第１ＦＢＧ３２によって９９〔％〕以上の反射率で光が反射されるように、各部の寸法、及び物性値等が決められている。

−光ファイバ８０−
光ファイバ８０は、偏波無依存型の光ファイバであって、図１に示されるように、端部が受光部９６と対向し、内部に応力が発生しないように装置幅方向に延びるように直線状に配置されている。この光ファイバ８０は、図３（Ａ）に示されるように、コア８４と、コア８４を被覆しているクラッド８６と、クラッド８６を被覆している樹脂クラッド８８とを有している。

光ファイバ８０の各部材の外径は、光ファイバ３０の各部材の外径と同様とされており、光ファイバ８０の各部材を構成する材料は、光ファイバ３０の各部材を構成する材料と同様とされている。さらに、本実施形態では、光ファイバ８０の長さは、１〔ｍｍ〕１０〔ｍｍ〕以下とされている。

また、光ファイバ８０に形成されている第２ＦＢＧ８２は、図４（Ｂ）に示されるように、回折格子９０を有している。また、回折格子９０は、光ファイバ８０のコア８４において、光ファイバ８０の長手方向に沿って一定の間隔で配置されると共にコア８４と比して屈折率が高い高屈折率部９０ａと、一対の高屈折率部９０ａの間でコア８４と同じ屈折率の低屈折率部９０ｂとを有している。

本実施形態では、第２ＦＢＧ８２によって反射される光の反射中心波長（ブラッグ波長）は、第１ＦＢＧ３２と同様で、例えば、１０８０〔ｎｍ〕とされている。さらに、第２ＦＢＧ８２によって反射される光の反射率は、第１ＦＢＧ３２によって反射される光の反射率と比して低くされている。本実施形態では、例えば、第２ＦＢＧ８２によって１０〔％〕の反射率で光が反射されるように、各部の寸法、及び物性値等が決められている。

〔希土類添加ファイバ５０〕
希土類添加ファイバ５０は、偏波無依存型の光ファイバであって、図１に示されるように、光ファイバ３０を挟んで励起光源２０の反対側に配置されている。また、希土類添加ファイバ５０は、内部に応力が発生しないように大きな径でコイル状に巻かれている。具体的には、コイル状に巻かれている部分における断面の縦横比が予め決められた比以下となるようになっている。さらに、希土類添加ファイバ５０は、図３（Ｂ）に示されるように、希土類元素が添加されたコア５４と、コア５４を被覆しているクラッド５６と、クラッド５６を被覆している樹脂クラッド５８とを有している。

クラッド５６の屈折率は、コア５４の屈折率よりも低くされ、樹脂クラッド５８の屈折率は、クラッド５６の屈折率よりも大幅に低くされている。また、コア５４を構成する材料としては、例えば、イッテルビウム（Ｙｂ）が添加された石英が挙げられ、クラッド５６を構成する材料としては、ドーパントが添加されていない石英が挙げられる。さらに、樹脂クラッド５８を構成する材料としては、紫外線硬化樹脂が挙げられる。

また、本実施形態では、例えば、コア３４の外径が２０〔μｍ〕とされ、クラッド３６の外径が４００〔μｍ〕とされ、樹脂クラッド３８の外径が５００〔μｍ〕とされている。さらに、希土類添加ファイバ５０の長さは、９〔ｍ〕以上とされている。

また、希土類添加ファイバ５０の一端は、光ファイバ３０の他端に、アーク放電加工によって溶着されている（図１参照）。具体的には、光ファイバ３０のコア３４及びクラッド３６と、希土類添加ファイバ５０のコア５４及びクラッド５６とが、アーク放電によって溶着されている（図３（Ａ）、図３（Ｂ）参照）。

なお、この希土類添加ファイバ５０のコア５４に添加される希土類元素については、イッテリビウム（Ｙｂ）を用いたが、エルビウム（Ｅｒ）等を用いてもよい。

〔偏波ファイバ６０〕
偏波ファイバ６０は、偏波依存型の光ファイバであって、図１に示されるように、希土類添加ファイバ５０と光ファイバ８０との間に配置されている。具体的には、偏波ファイバ６０は、偏波依存型の一態様である偏波保持型の光ファイバである。さらに、偏波ファイバ６０は、図２（Ａ）に示されるように、コア６４と、コア６４を被覆しているクラッド６６と、クラッド６６を被覆している樹脂クラッド６８とを有している。

また、クラッド６６には、コア６４を上下方向から挟むように、一対の応力付与部７８が形成されている。具体的には、応力付与部７８を構成する材料の熱収縮率は、クラッド６６を構成する材料と比して非常に大きくされている。これにより、室温（例えば、２５〔℃〕）では、応力付与部７８に応力が発生する（付与される）ようになっている。このように、光ファイバ６０は、偏波保持型であるＰＡＮＤＡ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ＡＮＤ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ）型の光ファイバである。

ここで、偏波依存型の光ファイバとは、特定の方向を向いた偏波面の光を低損失で伝搬させる光ファイバである。また、偏波保持型の光ファイバとは、特定方向の偏波面を保持した状態で光を伝搬させる光ファイバである。

クラッド６６の屈折率は、コア６４の屈折率よりも低くされ、樹脂クラッド６８の屈折率は、クラッド６６の屈折率よりも大幅に低くされている。また、コア６４を構成する材料としては、例えば、二酸化ゲルマニウムが１〔ｍｏｌ％〕添加された石英が挙げられ、クラッド６６を構成する材料としては、例えば、ドーパントが添加されていない石英が挙げられる。さらに、樹脂クラッド６８を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられる。

さらに、本実施形態では、例えば、コア６４の外径が２０〔μｍ〕とされ、クラッド６６の外径が４００〔μｍ〕とされ、樹脂クラッド６８の外径が１０００〔μｍ〕とされている。また、偏波ファイバ６０の長さは、１２００〔ｍｍ〕以上１５００〔ｍｍ〕以下とされており、偏波ファイバ６０は、両端部分を除いて、内部に応力が発生するように、７０〔ｍｍ〕以上１３０〔ｍｍ〕の外径で円形のコイル状に巻かれている。このように、偏波ファイバ６０は、一部が円弧状に曲げられている。

ここで、前述したように、偏波ファイバ６０は、内部にさらに大きな応力が発生するように（付与されるように）コイル状に巻かれている。このため、図２（Ｂ）に示されるように、コイル状に巻かれている部分の偏波ファイバ６０の断面は、変形してしまう。具体的には、コイル状とされた偏波ファイバ６０の径方向（図中Ｒ方向：以下「コイル径方向」）の長さが、コイル状とされた偏波ファイバ６０の軸方向（図中Ｂ方向：以下「コイル軸方向」）の長さと比して短くなる。具体的には、コイル状に巻かれている部分における断面の縦横比が予め決められた比以上となるようになっている。なお、図２（Ｂ）については、偏波ファイバ６０の断面の変形が容易に分かるように変形の度合を誇張して示している。

このように、偏波ファイバ６０がコイル状に曲げられることで、コア６４を挟んで両側に発生する応力が大きくなるようになっている。これにより、特定の偏波面の光の伝搬損失に対して、それと直交する偏波面の光の伝搬損失を大きくすることで、偏波ファイバ６０を伝搬した光は、単一偏波の光として偏波ファイバ６０から出力される。

また、図１に示されるように、偏波ファイバ６０の一端は、希土類添加ファイバ５０の他端に、アーク放電によって溶着されており、偏波ファイバ６０の他端は、光ファイバ８０の一端に、アーク放電によって溶着されている。具体的には、偏波ファイバ６０のコア６４及びクラッド６６と、希土類添加ファイバ５０のコア５４及びクラッド５６とが、アーク放電によって溶着されている。また、偏波ファイバ６０のコア６４及びクラッド６６と、光ファイバ８０のコア８４及びクラッド８６とが、アーク放電によって溶着されている（図３（Ａ）、図３（Ｂ）参照）。

この構成において、偏波ファイバ６０に偏波特性を有さない光が入力されると、特定の偏波面の光の伝搬損失に対して、それと直交する偏波面の光の伝搬損失を大きくすることで、偏波ファイバ６０を伝搬した光は、単一偏波の光として偏波ファイバ６０から出力される。

（受光部９６）
受光部９６は、増幅されたレーザ光が入力される各種装置であり、例えば、受光したレーザ光を１／２波長の光に変換するＳＨＧ素子等である。受光部９６がＳＨＧ素子である場合は、この受光部９６は、光ファイバ８０から出力された波長が１０８０〔ｎｍ〕のレーザ光（赤外色）を波長が５４０〔ｎｍ〕のレーザ光（緑色）に変換する。

（作用）
次に、光ファイバレーザ装置１０の作用について説明する。

図１に示す励起光源２０が、波長が９７５〔ｎｍ〕で、偏波特性を有さない励起光を光ファイバ３０の一端に向けて出力する。この励起光は、光ファイバ３０のクラッド３６及びコア３４（図３（Ａ）参照）へ入力される。そして、光ファイバ３０を伝搬した励起光は、希土類添加ファイバ５０へ入力される。

希土類添加ファイバ５０へ入力された励起光は、希土類添加ファイバ５０のコア５４に添加された希土類元素に吸収される。これにより、希土類元素は励起状態となり、励起状態となった希土類元素は、特定の波長の自然放出光を放出する。そして、希土類添加ファイバ５０のコア５４（図３（Ｂ）参照）を伝搬した自然放出光は、偏波ファイバ６０へ入力される。

ここで、偏波ファイバ６０においてコイル状に巻かれた部分には、大きな応力が発生している。これにより、偏波ファイバ６０は、特定の偏波面の光の伝搬損失に対して、それと直交する偏波面の光の伝搬損失を大きくすることで、単一偏波の光を出力する。そして、偏波ファイバ６０のコア６４（図２（Ａ）参照）を伝搬し、単一偏波となった自然放出光は、光ファイバ８０へ入力される。

さらに、光ファイバ８０へ入力された自然放出光のうち第２ＦＢＧ８２の反射波長帯域（本実施形態では、１０８０〔ｎｍ〕）の光は、単一偏波を維持した状態で、第２ＦＢＧ８２によって反射される。第２ＦＢＧ８２によって反射された光は、再度偏波ファイバ６０へ入力される。ここで、光ファイバ８０を一方向に伝搬するときに、偏波面が一定量傾くことがある。偏波ファイバ６０から光ファイバ８０に入射した光が、第２ＦＢＧ８２で反射して、再び偏波ファイバ６０との融着点に戻ってくるときに、出射した偏波面（偏光方向）と、同じ偏波面（偏光方向）で戻ってきた伝搬モードの光のみがレーザ発振に至る。

偏波ファイバ６０へ入力された単一偏波の光は、偏波ファイバ６０から単一偏波の光として出力され、再度希土類添加ファイバ５０へ入力される。

希土類添加ファイバ５０に再度入力された光は、単一偏波を維持した状態で、希土類元素の誘導放出により増幅される。その後、増幅された光は、再度光ファイバ３０へ入力される。

光ファイバ３０へ入力された光のうち第１ＦＢＧ３２の反射波長帯域（本実施形態では、１０８０〔ｎｍ〕）の光は、単一偏波を維持した状態で、第１ＦＢＧ３２によって反射される。

また、第１ＦＢＧ３２で反射された光は、単一偏波を維持した状態で、再度希土類添加ファイバ５０へ入力される。希土類添加ファイバ５０に再度入力された光は、単一偏波を維持した状態で、希土類元素の誘導放出により増幅される。その後、増幅された光は、再度偏波ファイバ６０へ入力される。ここで、希土類添加ファイバ５０及び光ファイバ３０を一方向に伝搬するときに、偏波面が一定量傾くことがある。偏波ファイバ６０から希土類添加ファイバ５０及び光ファイバ３０に入射した光が、第１ＦＢＧ３２で反射して、再び偏波ファイバ６０との融着点に戻ってくるときに、出射した偏波面（偏光方向）と、同じ偏波面（偏光方向）で戻ってきた伝搬モードの光のみがレーザ発振に至る。

このように、光が偏波ファイバ６０を伝搬しながら第１ＦＢＧ３２と第２ＦＢＧ８２との間を往復することで、伝搬する光は、単一偏波を維持した状態で、徐々に増幅される。そして、発振条件を超えた光が、第２ＦＢＧ８２を透過して、光ファイバ８０からレーザ光として出力される。さらに、光ファイバ８０から出力されたレーザ光は、受光部９６へ入力される。

（まとめ）
以上説明したように、偏波ファイバ６０を伝搬する光は、単一偏波となる。また、単一偏波の光は、偏波無依存型の光ファイバ３０、偏波無依存型の希土類添加ファイバ５０、及び偏波無依存型の光ファイバ８０を伝搬しても偏波特性が維持される。これにより、光ファイバレーザ装置１０に用いられる全ての光ファイバを偏波依存型とすることなく（少なくとも１個以上の偏波無依存型の光ファイバが用いられている）、単一偏波のレーザ光を出力させることができる。

また、偏波ファイバ６０が希土類添加ファイバ５０に対して受光部９６側に配置されることで、偏波ファイバ６０から出力され、光ファイバ８０の第２ＦＢＧを通過した光は、希土類添加ファイバ５０を伝搬することなく、受光部９６へ入力される。これにより、偏波ファイバ６０から出力された光の偏波面が、希土類添加ファイバ５０を伝搬することで傾くのを抑制することができる。

また、光ファイバ８０の長さは、１０〔ｍｍ〕以下とされている。このため、偏波ファイバ６０から光ファイバ８０へ入力され、光ファイバ８０の第２ＦＢＧを通過して受取部９６へ出力される単一偏波の偏波面が傾く（ドリフトする）のを抑制することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る光ファイバレーザ装置の一例について図５、図６を用いて説明する。なお、第２実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。

第２実施形態に係る光ファイバレーザ装置２１０は、図５に示されるように、偏波ファイバ２６０を有している。また、偏波ファイバ２６０は、偏波依存型の光ファイバであって、希土類添加ファイバ５０と光ファイバ８０との間で、内部に応力が発生しないように直線状に配置されている。

偏波ファイバ２６０は、図６に示されるように、断面が円状とされている。そして、偏波ファイバ２６０は、円状のコア２６４と、コア２６４を被覆していると共に一部が弦によって欠けた円状のクラッド２６６と、クラッド２６６を被覆している一部が弦によって欠けた円状の樹脂クラッド２６８と、金属製の金属部２６２とを有している。

クラッド２６６の屈折率は、コア２６４の屈折率よりも低くされ、樹脂クラッド２６８の屈折率は、クラッド２６６の屈折率よりも大幅に低くされる。本実施形態では、例えば、コア２６４の外径が２０〔μｍ〕とされ、クラッド６６の外径が４００〔μｍ〕とされ、樹脂クラッド６８の外径が１０００〔μｍ〕とされている。

金属部２６２は、偏波ファイバ２６０の一方側（上方側）の部分に配置されている。この金属部２６２には、偏波ファイバ２６０の外周面の一部を構成している円弧面２６２Ａと、平面２６２Ｂとが形成されている。また、平面２６２Ｂは、コア２６４の外周面と、偏波ファイバ２６０の径方向で対向している。

この構成において、偏波ファイバ２６０に偏波特性を有さない光が入力されると、偏波ファイバ２６０は、特定の方向を向いた偏波面の光を低損失で伝搬させる。これにより、偏波ファイバ２６０を伝搬した光は、単一偏波の光として偏波ファイバ２６０から出力される。

これにより、光ファイバレーザ装置２１０では、全ての光ファイバを偏波依存型の光ファイバとすることなく、単一偏波のレーザ光を出力させることができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る光ファイバレーザ装置の一例について図７を用いて説明する。なお、第３実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。

第３実施形態の光ファイバレーザ装置３１０は、図７に示されるように、偏波ファイバ３６０を有している。この偏波ファイバ３６０は、コイル状に曲げられておらず、波状（凹凸状）に曲げられていることで、少なくとも一部（凸部及び凹部）が円弧状に曲げられている。これにより、偏波ファイバ３６０の内部には、応力が発生している。

第３実施形態の作用については、第１実施形態の作用と同様である。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る光ファイバレーザ装置の一例について図８を用いて説明する。なお、第４実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。

第４実施形態の光ファイバレーザ装置４１０は、図８に示されるように、光ファイバ８０と受光部９６との間に、１／２波長板４１４と、偏光ビームスプリッタ４１６とを有している。さらに、光ファイバレーザ装置４１０は、偏光ビームスプリッタ４１６によって分離された光の偏波面の傾きに基づき、１／２波長板４１４を回転させる制御部４１８を有している。

１／２波長板４１４（λ／２プレート）は、入力された光の偏波面の方向を変更させて出力する機能を有している。偏光ビームスプリッタ４１６（ＰＢＳ：Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）は、入力された光の中から、特定の方向を向いていない偏波面の光を分離する機能を有している。そして、偏光ビームスプリッタ４１６は、特定の方向を向いた偏波面の光を、ビーム光として受光部９６へ出力するようになっている。１／２波長板４１４は、変更部材の一例である。

この構成において、光ファイバ８０から出力された光は、１／２波長板４１４を介して偏光ビームスプリッタ４１６へ入力される。

偏光ビームスプリッタ４１６へ入力された光の偏波面が特定の方向を向いている場合は、偏光ビームスプリッタ４１６へ入力された光は、受光部９６へ出力される。一方、偏光ビームスプリッタ４１６へ入力された光の偏波面が特定の方向を向いていない場合は、偏光ビームスプリッタ４１６へ入力された光は、偏光ビームスプリッタ４１６よって分離される。そして、制御部４１８は、特定の方向を向いていない偏波面の光から、特定の方向を向いた偏波面に対する傾きを導出し、１／２波長板４１４を制御して回転させる。これにより、制御部４１８は、１／２波長板４１４を通過した光の偏波面を特定の方向へ向かせる。そして、偏光ビームスプリッタ４１６へ入力された光は、受光部９６へ出力される。

第５実施形態の他の作用については、第１実施形態の作用と同様である。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、第１、３、４実施形態では、偏波ファイバ６０をコイル状に巻くことで内部に発生している応力を大きくしたが、偏波ファイバ６０を他の形状に変形させることで内部に発生している応力を大きくしてもよい。

また、上記実施形態では、第１、３、４実施形態では、偏波ファイバ６０と、光ファイバ８０とが別体であったが、偏波ファイバの受光部側を直線状に延長し、第２ＦＢＧを形成することで、偏波ファイバと光ファイバとを一体的に形成させてもよい。

また、上記第１、３、４実施形態では、偏波ファイバ６０は、一部が円弧状に曲げられていたが、偏波ファイバ６０の全体が円弧状であってもよい。

また、上記第１実施形態では、光ファイバ８０を偏波無依存型としたが、光ファイバ８０を偏波保持型の光ファイバとしてもよい。この場合には、偏波ファイバ６０を伝搬することで単一偏波となり、光ファイバ８０の第２ＦＢＧを通過した光は、光の偏波面を維持した維持した状態で光ファイバ８０からレーザ光として出力することができる。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、励起光源２０については、どの部位から光ファイバに入射させてもよい。

１０ 光ファイバレーザ装置
２６ 偏波ファイバ
３０ 光ファイバ（第一ファイバの一例）
３２ 第１ＦＢＧ
５０ 希土類添加ファイバ
６０ 偏波ファイバ
８０ 光ファイバ（第二ファイバの一例）
８２ 第２ＦＢＧ
２１０ 光ファイバレーザ装置
２６０ 偏波ファイバ
３１０ 光ファイバレーザ装置
３６０ 偏波ファイバ
４１０ 光ファイバレーザ装置
４１４ １／２波長板（変更部材の一例）
４１６ 偏光ビームスプリッタ
４１８ 制御部

Claims (5)

1. 希土類元素が添加されている偏波無依存型の希土類添加ファイバと、
   前記希土類添加ファイバの一端に端部が接続され、第１ＦＢＧが形成されている偏波無依存型の第１ファイバと、
   前記希土類添加ファイバの他端に一端が接続されている偏波依存型の偏波ファイバと、
   前記偏波ファイバの他端に端部が接続され、前記第１ＦＢＧの反射率と比して低い反射率の第２ＦＢＧが形成されている第２ファイバと、
   を備えた光ファイバレーザ装置。
2. 前記偏波ファイバは、偏波保持型の光ファイバである請求項１に記載の光ファイバレーザ装置。
3. 前記第２ファイバは、偏波保持型の光ファイバである請求項２に記載の光ファイバレーザ装置。
4. 前記偏波ファイバは、少なくとも一部が円弧状に曲げられている請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバレーザ装置。
5. 前記第２ファイバから出力された光の偏波面の方向を変更して出力することができる変更部材と、
   前記変更部材から出力された光が入力される偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタによって分離された光の偏波面の方向に基づき、前記変更部材を制御して前記変更部材から出力される光の偏波面の方向を変更させる制御部と、
   を備える請求項１、２、４の何れか１項に記載の光ファイバレーザ装置。