JP2021082748A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射光を精度良く検出することができるレーザ装置を提供する。【解決手段】レーザ装置１は、少なくとも１つのレーザユニット１０と、レーザユニット１０が接続可能な複数の入力ポートを有し、入力ポートから入力されるレーザ光Ｌを光学的に結合させる光コンバイナ２０と、光コンバイナ２０で結合されたレーザ光Ｌを外部に出力する出力端３０と、光コンバイナ２０の、レーザユニット１０が接続されていない入力ポートに接続され、所定波長の光を反射するスラント型ＦＢＧ４０ａが形成されたモニタファイバ４０と、スラント型ＦＢＧ４０ａで反射された光を検出する光検出器５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ装置に関する。

レーザ装置の一種であるファイバレーザ装置は、集光性に優れ、パワー密度が高く、小さなビームスポットとなる光が得られることから、加工分野、医療分野等の様々な分野で用いられている。このようなレーザ装置によって良好な加工品質を実現するためには、光ファイバを伝播する光の強度を精度良く検出することが求められる。以下の特許文献１には、光ファイバを伝播する光のレイリー散乱を検出することによって光ファイバを伝播する光の強度を推定するセンサユニットが開示されている。

国際公開第２０１４／０３５５０５号

ところで、加工分野で用いられるレーザ装置では、反射光（例えば、ワークの被加工面からの反射光）がレーザ装置に戻ってしまうことがある。反射光がレーザ装置に戻ると、レーザ装置の出力パワーの変動、加工品質の低下等の悪影響が生ずることが考えられる。このため、反射光を精度良く検出して、レーザ装置の制御にフィードバックすることが重要になる。

上述した特許文献１に開示されたセンサユニットは、光ファイバを伝播する光のレイリー散乱を検出するものであるから、反射光を正確に検出するのが困難であるという問題がある。なぜならば、レイリー散乱は全方位に生じるため、レーザ装置から外部に射出される光のレイリー散乱光であるのか、レーザ装置に戻った反射光のレイリー散乱光であるのかを判別することが困難だからである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、反射光を精度良く検出することができるレーザ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様によるレーザ装置（１、２）は、少なくとも１つのレーザ光源（１０）と、前記レーザ光源が接続可能な複数の入力ポート（Ｐ１〜Ｐ７）を有し、前記入力ポートから入力されるレーザ光（Ｌ）を光学的に結合させる光コンバイナ（２０）と、前記光コンバイナで結合されたレーザ光を外部に出力する出力端（３０）と、前記光コンバイナの、前記レーザ光源が接続されていない前記入力ポートに接続され、所定波長の光を反射するスラント型ＦＢＧ（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）が形成されたモニタファイバ（４０）と、前記スラント型ＦＢＧで反射された光を検出する光検出器（５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）と、を備える。

本発明の一態様によるレーザ装置では、レーザ光源が接続されていない光コンバイナの入力ポートに、スラント型ＦＢＧが形成されたモニタファイバが接続されており、光コンバイナからモニタファイバに入射した反射光を、スラント型ＦＢＧによって反射して検出器で検出するようにしている。これにより、反射光を精度良く検出することができる。

また、本発明の一態様によるレーザ装置は、前記所定波長が、前記レーザ光の波長である。

また、本発明の一態様によるレーザ装置は、前記所定波長が、前記レーザ光によって生ずる誘導ラマン散乱光の波長である。

また、本発明の一態様によるレーザ装置は、前記所定波長が、可視光の波長である。

また、本発明の一態様によるレーザ装置は、前記モニタファイバには、反射波長が互いに異なる波長に設定された複数のスラント型ＦＢＧが形成されており、前記光検出器が、前記複数のスラント型ＦＢＧに対応してそれぞれ設けられている。

また、本発明の一態様によるレーザ装置は、前記スラント型ＦＢＧの各々の反射波長が、前記レーザ光の波長、前記レーザ光によって生ずる誘導ラマン散乱光の波長、又は可視光の波長に設定されている。

また、本発明の一態様によるレーザ装置は、前記光検出器から出力される検出信号に応じて、前記レーザ光源を制御する制御部（６０）を更に備える。

また、本発明の一態様によるレーザ装置は、前記制御部が、前記レーザ光源から射出されるレーザ光を、所定時間内に停止させる制御を行う。

本発明によれば、反射光を精度良く検出することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。 本発明の第１実施形態によるレーザ装置に設けられる光コンバイナの一例を示す図である。 本発明の第１実施形態によるレーザ装置に設けられるモニタファイバの一部を示す断面図である。 本発明の第１実施形態によるレーザ装置に設けられるダンパの構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態によるレーザ装置について詳細に説明する。尚、以下の説明で用いる図面は、特徴を分かりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。図１に示す通り、本実施形態のレーザ装置１は、複数のレーザユニット１０（レーザ光源）、光コンバイナ２０、出力端３０、モニタファイバ４０、光検出器５０、制御部６０、及びダンパ７０を備えており、出力端３０から外部に向けてレーザ光Ｌを射出する。尚、レーザ装置１が、例えば、レーザ加工に用いられるものである場合には、レーザ光Ｌは出力端３０からワークの被加工面に向けて射出される。

レーザユニット１０は、所定波長のレーザ光Ｌを射出する。レーザ装置１に複数のレーザユニット１０が設けられているのは、高出力のレーザ光Ｌを得るためである。図１では、６個のレーザユニット１０が設けられている例を図示しているが、レーザユニット１０の数は任意であって良い。例えば、レーザユニット１０の数は、必要となるレーザ光Ｌの出力に応じて決定して良い。

レーザユニット１０としては、例えば、ファイバレーザ装置や固体レーザ装置を用いることができる。レーザユニット１０が、ファイバレーザ装置である場合には、共振器型のファイバレーザ装置であっても、ＭＯ−ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置であっても良い。レーザユニット１０が射出するレーザ光Ｌの波長は、例えば、１０７０［ｎｍ］である。

光コンバイナ２０は、レーザユニット１０に接続された複数の光ファイバ２１のコアと、出力端３０に接続された光ファイバ２２のコアとを光学的に接続するものである。この光コンバイナ２０によって、複数のレーザユニット１０から射出されて光ファイバ２１によって伝送されるレーザ光Ｌが光学的に結合される。

図２は、本発明の第１実施形態によるレーザ装置に設けられる光コンバイナの一例を示す図である。尚、図２（ａ）は、光コンバイナ２０の外観を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、光コンバイナ２０の端部Ｅ１を示す図である。図２（ａ）に示す通り、光コンバイナ２０は、複数の光ファイバ２１及びモニタファイバ４０が接続される端部Ｅ１と、光ファイバ２２が接続される端部Ｅ２とを備える。

光コンバイナ２０のうち、端部Ｅ１側の部分は、外径が略一定の太径部２０ａとされている。また、光コンバイナ２０のうち、端部Ｅ２側の部分は、太径部２０ａから端部Ｅ２に向けて、外径が徐々に縮小するテーパ部２０ｂとされている。このように、光コンバイナ２０は、円柱形状の太径部２０ａと略円錐形状のテーパ部２０ｂとから構成される。尚、太径部２０ａとテーパ部２０ｂとは一体形成されている。

図２（ｂ）に示す通り、端部Ｅ１は一つの端面から構成され、同一端面上に複数の光ファイバが接続可能である。図２（ｂ）に示す例では、複数の光ファイバを密着させた際に最密構造となる７本の光ファイバが接続可能である。これら７本の光ファイバが接続される位置を、便宜的に、入力ポートＰ１〜Ｐ７という。図２（ｂ）に示す例では、入力ポートＰ１が端部Ｅ１の中心に配置され、入力ポートＰ１の周囲に最密構造となるように、入力ポートＰ２〜Ｐ７が配置されている。

図２（ａ）に示す例では、レーザユニット１０に接続された６本の光ファイバ２１が、入力ポートＰ２〜Ｐ７にそれぞれ接続されている。また、モニタファイバ４０が、光ファイバ２１（レーザユニット１０）が接続されていない残りの入力ポートＰ１に接続されている。尚、モニタファイバ４０は、入力ポートＰ１に接続されている必要は必ずしも無い。モニタファイバ４０は、入力ポートＰ１〜Ｐ７のうちの光ファイバ２１（レーザユニット１０）が接続されていない入力ポートに接続されていれば良い。

光コンバイナ２０と、光ファイバ２１及びモニタファイバ４０との接続構造は、光コンバイナ２０と、光ファイバ２１及びモニタファイバ４０とが光学的に結合できるのであれば特に限定されない。尚、光コンバイナ２０と、光ファイバ２１及びモニタファイバ４０とは融着接続されているのが好ましい。これは、界面反射の低減と機械的強度の向上を図ることができるためである。

光コンバイナ２０は、端部Ｅ１と端部Ｅ２との間に、単一のコアを有する。このコアは、入力ポートＰ１〜Ｐ７の全てからレーザ光Ｌを入射させることが可能な断面積及び領域を有する。光コンバイナ２０は、コア−クラッド構造を有さず、断面全体が光を伝播可能な単一のコアであっても良い。光コンバイナ２０がコア−クラッド構造を有する場合には、単一のコアの周囲にクラッドを有してもよい。光コンバイナ２０は、上述の石英系ガラスから構成されることが好ましい。

光ファイバ２２は、光コンバイナ２０で光学的に結合されたレーザ光Ｌを伝送する。光ファイバ２２は、デリバリファイバとも呼ばれる。光ファイバ２２は、コアと、コアを囲うクラッドと、クラッドを覆う被覆と備える。光ファイバ２２としては、例えば、コアの直径が５０〜１００［μｍ］程度、クラッドの外径が３６０［μｍ］程度のマルチモードファイバを用いることができる。光ファイバ２２は、フューモードファイバであっても良い。フューモードファイバが伝播するモードの数は、例えば、２以上２５以下である。

出力端３０は、光コンバイナ２０で光学的に結合されて、光ファイバ２２によって伝送されてきたレーザ光Ｌを外部に射出する。出力端３０は、例えば、石英からなる円柱形状のエンドキャップと、熱伝導性に優れる銅（Ｃｕ）等の金属によって形成された筐体とを備える。エンドキャップの一端面には、光ファイバ２２の他端が融着接続されている。エンドキャップの他端面は、レーザ光Ｌが射出される射出面とされる。

モニタファイバ４０は、出力端３０からレーザユニット１０に向かう光（戻り光）を検出するために設けられる光ファイバである。上記の戻り光は、例えば、ワークの被加工面からの反射光（レーザ光Ｌの反射光）のうち、出力端３０からレーザ装置１の内部に入射した光である。モニタファイバ４０は、一端が光コンバイナ２０の端部Ｅ１に接続され、戻り光の一部（光コンバイナ２０からモニタファイバ４０に入射した戻り光）を伝送する。

モニタファイバ４０の一部には、所定波長の光を反射するスラント型ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）４０ａが形成されている。本実施形態では、ワークの被加工面からの反射光を検出するために、スラント型ＦＢＧ４０ａの反射波長は、レーザ光Ｌの波長に設定されている。スラント型ＦＢＧ４０ａの長さや密度は、光検出器５０の検出感度に応じて調整されている。つまり、スラント型ＦＢＧ４０ａで反射される光の光量は、光検出器５０の検出感度に応じて調整されている。スラント型ＦＢＧ４０ａの長さは、例えば、１０〜５０［ｍｍ］程度とすることができる。また、スラント型ＦＢＧ４０ａの密度は、例えば、１０^３〜１０^４［本／ｍｍ］程度とすることができる。

図３は、本発明の第１実施形態によるレーザ装置に設けられるモニタファイバの一部を示す断面図である。図３に示す断面図は、スラント型ＦＢＧ４０ａが形成された部分及びその近傍のみを示している。図３に示す通り、モニタファイバ４０は、スラント型ＦＢＧ４０ａが形成されたコア４１と、クラッド４２と、保護被覆４３とを有する。モニタファイバ４０のコア４１及びクラッド４２としては、例えば、シリカガラス等を用いることができる。

図３に示す通り、スラント型ＦＢＧ４０ａは、モニタファイバ４０のコア４１に形成され、コア４１を伝播する光（戻り光）を、ある角度をもって反射する。スラント型ＦＢＧ４０ａは、モニタファイバ４０のコア４１に、部分的に加工用光線（紫外線レーザ光等）を照射し、長手方向におけるコア４１の屈折率を変調することで形成される。本実施形態では、図３に示す通り、スラント型ＦＢＧ４０ａを形成するために、保護被覆４３を部分的に除去し、除去した部分を通じて加工用光線をコア４１に照射している。

光検出器５０は、モニタファイバ４０に形成されたスラント型ＦＢＧ４０ａで反射された戻り光を検出する。光検出器５０は、検出した戻り光の光量に応じた検出信号を出力する。光検出器５０は、図３に示す通り、検出面Ｄをモニタファイバ４０側に向けた状態で、スラント型ＦＢＧ４０ａが形成された位置（保護被覆４３が除去されている部分）の近傍に配置される。光検出器５０としては、例えば、赤外線フォトダイオードを用いることができる。

制御部６０は、光検出器５０から出力される検出信号に応じて、レーザユニット１０を制御する。例えば、制御部６０は、光検出器５０から出力される検出信号が予め規定された閾値を超えた場合には、各レーザユニット１０を制御して、各レーザユニット１０からのレーザ光Ｌの射出を停止させ、或いは、各レーザユニット１０から射出されるレーザ光Ｌのパワーを低下させる。

尚、戻り光がレーザ光Ｌの反射光である場合には、高いパワーの戻り光がレーザユニット１０に入射して、レーザユニット１０が損傷することが考えられる。このため、制御部６０は、光検出器５０から出力される検出信号が予め規定された閾値を超えた場合には、直ちに各レーザユニット１０を制御するのが望ましい。

ダンパ７０は、モニタファイバ４０の他端に取り付けられ、モニタファイバ４０によって伝送された戻り光を吸収して熱に変換する。図４は、本発明の第１実施形態によるレーザ装置に設けられるダンパの構成を示す断面図である。図４に示す通り、ダンパ７０は、中空部Ｈを有する部材である。中空部Ｈには、モニタファイバ４０の他端が収容される。ダンパ７０は、例えば、アルミニウム等の金属により形成されている。

モニタファイバ４０から射出された戻り光が入射するダンパ７０の内壁面（中空部Ｈの内壁面）は、黒の硬質アルマイト処理が施されている。これにより、内壁面に入射した戻り光は内壁面で吸収されて熱に変換される。また、モニタファイバ４０から射出された戻り光が入射するダンパ７０の内壁面は、化学的に表面を荒らした艶消し（梨地）処理が行われている。これにより、入射した戻り光を散乱させることができる。

このように、ダンパ７０は、その内壁面に入射した戻り光をモニタファイバ４０に戻さないようなダンパ処理が施されている。これにより、モニタファイバ４０の被覆に戻り光が吸収されること等に起因する、モニタファイバ４０近傍で生じる発熱を抑制することができる。

ダンパ７０の内壁面は、図４（ａ）に示す通り、モニタファイバ４０から射出された戻り光が垂直入射する平面状に形成されていても良く、図４（ｂ）に示す通り、モニタファイバ４０から射出された戻り光が斜め入射する平面状に形成されていても良い。尚、図４（ｂ）に示す例において、モニタファイバ４０から射出された戻り光が入射する内壁面の傾斜角度θは、０°より大きく９０°より小さくされていることが好ましい。或いは、図４（ｃ）に示す通り、モニタファイバ４０から射出された戻り光が入射する内壁面が、曲面状に形成されていても良い。

ダンパ７０の内壁面を、図４（ｂ）又は図４（ｃ）のように形成することで、ダンパ７０の内壁面が図４（ａ）のように形成する場合に比べて、モニタファイバ４０から射出された戻り光が、ダンパ７０の内壁面で反射してモニタファイバ４０側に戻ることを更に抑制することができる。これにより、モニタファイバ４０近傍で生じる発熱をより効果的に抑制することができる。

次に、上記構成におけるレーザ装置１の動作について説明する。レーザ装置１の動作が開始されると、レーザユニット１０の各々からレーザ光Ｌが射出される。レーザユニット１０の各々から射出されたレーザ光Ｌは、複数の光ファイバ２１によってそれぞれ伝送された後に光コンバイナ２０によって光学的に結合される。光学的に結合されたレーザ光Ｌは、光ファイバ２２によって伝送された後に出力端３０から外部に射出される。

ここで、レーザ装置１の出力端３０から射出されたレーザ光Ｌが、例えば、ワークの被加工面に照射され、ワークの被加工面において反射光が生じたとする。この反射光が、出力端３０からレーザ装置１の内部に入射すると、出力端３０からレーザユニット１０に向かう光（戻り光）となる。この戻り光は、光ファイバ２２によって、レーザ光Ｌの伝播方向とは反対方向に伝送される。光ファイバ２２によって伝送された戻り光は、光コンバイナ２０に入射して光コンバイナ２０を伝播した後に、光コンバイナ２０の端部Ｅ１から光ファイバ２１及びモニタファイバ４０に入射する。

モニタファイバ４０に入射した戻りが、モニタファイバ４０を伝播してスラント型ＦＢＧ４０ａが形成された位置に達すると、スラント型ＦＢＧ４０ａによって光検出器５０に向けて反射される。スラント型ＦＢＧ４０ａによって反射された戻り光が光検出器５０に入射すると、その戻り光の光量に応じた検出信号が光検出器５０から制御部６０に出力される。制御部６０は、光検出器５０から出力された検出信号に応じて、レーザユニット１０を制御する。

例えば、制御部６０は、光検出器５０から出力される検出信号が予め規定された閾値を超えた場合には、各レーザユニット１０を制御して、各レーザユニット１０からのレーザ光Ｌの射出を直ちに停止させる。或いは、制御部６０は、各レーザユニット１０を制御して、各レーザユニット１０から射出されるレーザ光Ｌのパワーを直ちに低下させる。このような制御を行うことで、レーザユニット１０の損傷を防止することができる。

以上の通り、本実施形態では、光コンバイナ２０の端部Ｅ１における入力ポートＰ１〜Ｐ７のうち、光ファイバ２１（レーザユニット１０）が接続されていない入力ポート（図２に示す例では、入力ポートＰ１）にモニタファイバ４０を接続している。そして、光コンバイナ２０からモニタファイバ４０に入射した戻り光を、モニタファイバ４０に形成されたスラント型ＦＢＧ４０ａで反射して光検出器５０で検出している。

本実施形態において、スラント型ＦＢＧ４０ａの反射波長は、レーザ光Ｌの波長に設定されている。このため、モニタファイバ４０を伝播する戻り光のうち、レーザ装置１から外部に射出されたレーザ光Ｌの反射光がスラント型ＦＢＧ４０ａによって選択的に反射される。これにより、レーザ光Ｌの反射光を精度良く検出することができる。

また、本実施形態において、スラント型ＦＢＧ４０ａの長さや密度は、光検出器５０の検出感度に応じて調整されている。このため、モニタファイバ４０を伝播する戻り光（反射光）のうち、光検出器５０の感度に応じた適切な光量の反射光をスラント型ＦＢＧ４０ａで反射することができる。これにより、例えば、レーザ装置１から射出されるレーザ光Ｌのパワーが高く、レーザ装置１に高いパワーの反射光が入射する場合であっても、スラント型ＦＢＧ４０ａの長さや密度を適切に調整することで、レーザ光Ｌの反射光を精度良く検出することができる。

〔第２実施形態〕
図５は、本発明の第２実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。尚、図５においては、図１に示した構成と同様の構成については、同一の符号を付してある。本実施形態のレーザ装置２は、複数のスラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃがモニタファイバ４０に形成されており、複数のスラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃに対応して複数の光検出器５０ａ〜５０ｃがそれぞれ設けられている点が、図１に示すレーザ装置１とは異なる。

スラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃは何れも、モニタファイバ４０のコア４１（図３参照）に形成され、コア４１を伝播する光（戻り光）を、ある角度をもって反射するものである。スラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃは、モニタファイバ４０の長手方向の異なる位置に形成されている。これらスラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃは、反射波長が互いに異なる波長に設定されている。

例えば、スラント型ＦＢＧ４０ａの反射波長は、第１実施形態と同様に、レーザ光Ｌの波長に設定されている。スラント型ＦＢＧ４０ｂの反射波長は、レーザ光Ｌによって生ずる誘導ラマン散乱（ＳＲＳ：Stimulated Raman Scattering）光の波長に設定されている。スラント型ＦＢＧ４０ｃの反射波長は、可視光の波長に設定されている。一例を挙げると、スラント型ＦＢＧ４０ａの反射波長は１０７０［ｎｍ］に設定され、スラント型ＦＢＧ４０ｂの反射波長は１１２０［ｎｍ］程度に設定され、スラント型ＦＢＧ４０ｃの反射波長は３００〜７００［ｎｍ］程度の波長域における任意の波長に設定される。

つまり、スラント型ＦＢＧ４０ａは、モニタファイバ４０を伝播する戻り光のうち、レーザ光Ｌの反射光をある角度をもって反射する。スラント型ＦＢＧ４０ｂは、モニタファイバ４０を伝播する戻り光のうち、誘導ラマン散乱光をある角度をもって反射する。スラント型ＦＢＧ４０ｃは、モニタファイバ４０を伝播する戻り光のうち、可視光をある角度をもって反射する。

尚、スラント型ＦＢＧ４０ｃによって反射される可視光としては、例えば、ファイバヒューズに起因する光ファイバの焼損によって生ずる光、レーザ光Ｌの射出方向を視認させるために用いられるガイド光（図示省略）等が挙げられる。光ファイバの焼損によって生ずる光を反射させる場合には、スラント型ＦＢＧ４０ｃの反射波長域は、例えば、３００〜６００［ｎｍ］程度に設定される。ガイド光（赤色）を反射させる場合には、例えば、スラント型ＦＢＧ４０ｃの反射波長域は、例えば、６００〜７００［ｎｍ］程度に設定される。

光検出器５０ａは、図１に示す光検出器５０と同様に、モニタファイバ４０に形成されたスラント型ＦＢＧ４０ａで反射された戻り光を検出する。光検出器５０ｂは、モニタファイバ４０に形成されたスラント型ＦＢＧ４０ｂで反射された戻り光を検出する。光検出器５０ｃは、モニタファイバ４０に形成されたスラント型ＦＢＧ４０ｃで反射された戻り光を検出する。光検出器５０ａ，５０ｂとしては、例えば、赤外線フォトダイオードを用いることができる。光検出器５０ｃとしては、例えば、フォトダイオードを用いることができる。尚、スラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃの長さや密度は、対応する光検出器５０ａ〜５０ｃの検出感度に応じてそれぞれ調整されている。スラント型ＦＢＧ４０ｂ，４０ｃの長さは、スラント型ＦＢＧ４０ａと同様に、例えば、１０〜５０［ｍｍ］程度とすることができる。また、スラント型ＦＢＧ４０ｂ，４０ｃの密度は、スラント型ＦＢＧ４０ａと同様に、例えば、１０^３〜１０^４［本／ｍｍ］程度とすることができる。

制御部６０は、光検出器５０ａ〜５０ｃの各々から出力される検出信号に応じて、レーザユニット１０を制御する。例えば、制御部６０は、光検出器５０ａ，５０ｂから出力される検出信号の少なくとも一方が、光検出器５０ａ，５０ｂの各々に対して予め個別に規定された閾値を超えた場合には、各レーザユニット１０を制御して、各レーザユニット１０からのレーザ光Ｌの射出を停止させ、或いは、各レーザユニット１０から射出されるレーザ光Ｌのパワーを低下させる。

また、制御部６０は、光検出器５０ｃから出力される検出信号が、光検出器５０ｃに対して予め規定された閾値を超えた場合には、各レーザユニット１０を制御して、各レーザユニット１０からのレーザ光Ｌの射出を停止させる。ここで、制御部６０は、各レーザユニット１０から射出されるレーザ光Ｌを、所定時間内に停止させる。例えば、制御部６０は、各レーザユニット１０から射出されるレーザ光Ｌを、１００［ｍｓｅｃ］以内に停止させることが好ましい。

これは、レーザ光Ｌの高出力化に伴って、ファイバヒューズの進行速度が上昇するためである。例えば、レーザ光Ｌの出力が１［ｋＷ］以上になると、ファイバヒューズの進行速度が１０［ｍ／ｓ］程度になる。このため、レーザユニット１０の損傷を防止するために、各レーザユニット１０から射出されるレーザ光Ｌを、１００［ｍｓｅｃ］以下の時間で停止させることが好ましい。

次に、上記構成におけるレーザ装置２の動作について説明する。尚、レーザユニット１０の各々から射出されたレーザ光Ｌが、光コンバイナ２０で結合され、光ファイバ２２を伝播した後に出力端３０から出力されるまでの動作は、第１実施形態と同様である。また、以下では、理解を容易にするために、出力端３０からレーザユニット１０に向かう光（戻り光）には、レーザ光Ｌの反射光、ラマン散乱光、及び光ファイバの焼損によって生ずる光（可視光）が含まれるとする。

光ファイバ２２を伝播した戻り光が光コンバイナ２０に入射すると、光コンバイナ２０を伝播した後に、光コンバイナ２０の端部Ｅ１から光ファイバ２１及びモニタファイバ４０に入射する。モニタファイバ４０に入射した戻りが、モニタファイバ４０を伝播してスラント型ＦＢＧ４０ａが形成された位置に達すると、戻り光に含まれる反射光（レーザ光Ｌの反射光）が、スラント型ＦＢＧ４０ａによって選択的に反射されて光検出器５０ａで検出される。

また、スラント型ＦＢＧ４０ａを透過した戻り光が、スラント型ＦＢＧ４０ｂが形成された位置に達すると、戻り光に含まれるラマン散乱光が、スラント型ＦＢＧ４０ｂによって選択的に反射されて光検出器５０ｂで検出される。また、スラント型ＦＢＧ４０ｂを透過した戻り光が、スラント型ＦＢＧ４０ｃが形成された位置に達すると、戻り光に含まれる可視光（光ファイバの焼損によって生ずる光）が、スラント型ＦＢＧ４０ｃによって選択的に反射されて光検出器５０ｃで検出される。

制御部６０は、光検出器５０ａ〜５０ｃから出力された検出信号に応じて、レーザユニット１０を制御する。例えば、制御部６０は、光検出器５０ａ，５０ｂから出力される検出信号の少なくとも一方が、光検出器５０ａ，５０ｂの各々に対して予め個別に規定された閾値を超えた場合には、各レーザユニット１０を制御して、各レーザユニット１０からのレーザ光Ｌの射出を停止させる。また、また、制御部６０は、光検出器５０ｃから出力される検出信号が、光検出器５０ｃに対して予め規定された閾値を超えた場合には、各レーザユニット１０から射出されるレーザ光Ｌを、１００［ｍｓｅｃ］以内に停止させる。

以上の通り、本実施形態では、光ファイバ２１（レーザユニット１０）が接続されていない光コンバイナ２０の入力ポートに、反射波長が互いに異なる波長に設定された複数のスラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃが形成されたモニタファイバ４０を接続している。また、スラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃに対応して、光検出器５０ａ〜５０ｃを設けている。そして、モニタファイバ４０を伝播する戻り光から、スラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃの反射波長に応じた波長成分の光をスラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃの各々で選択的に反射し、光検出器５０ａ〜５０ｃで個別に検出している。このため、戻り光に含まれる各種の波長成分の光（例えば、レーザ光Ｌの反射光、ラマン散乱光、及び光ファイバの焼損によって生ずる光（可視光））を個別に精度良く検出することができる。

また、本実施形態において、スラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃの長さや密度は、対応する光検出器５０ａ〜５０ｃの検出感度に応じてそれぞれ調整されている。このため、モニタファイバ４０を伝播する戻り光から、スラント型ＦＢＧ４０ａ〜４０ｃの反射波長に応じた波長成分の光を、光検出器５０ａ〜５０ｃの感度に応じた適切な光量で反射することができる。このため、戻り光に含まれる各種の波長成分の光（例えば、レーザ光Ｌの反射光、ラマン散乱光、及び光ファイバの焼損によって生ずる光（可視光））のパワーが著しく異なっていても、戻り光に含まれる各種の波長成分の光を個別に精度良く検出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、前述した第１実施形態では、スラント型ＦＢＧ４０ａの反射波長が、レーザ光Ｌの波長に設定されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、スラント型ＦＢＧ４０ａの反射波長は、レーザ光Ｌの波長以外の波長に設定されていても良い。また、スラント型ＦＢＧ４０ａの反射波長に応じて、光検出器５０を、スラント型ＦＢＧ４０ａで反射された光を検出可能なものに適宜変更しても良い。

例えば、スラント型ＦＢＧ４０ａの反射波長は、レーザ光Ｌによって生ずる誘導ラマン散乱光の波長に設定されていても良い。かかる波長に設定されている場合には、誘導ラマン散乱光を検出可能な光検出器５０を用いれば良い。また、スラント型ＦＢＧ４０ａの反射波長は、可視光の波長に設定されていても良い。かかる波長に設定されている場合には、可視光を検出可能な光検出器５０を用いれば良い。

１，２…レーザ装置、１０…レーザユニット、２０…光コンバイナ、３０…出力端、４０…モニタファイバ、４０ａ〜４０ｃ…スラント型ＦＢＧ、５０…光検出器、５０ａ〜５０ｃ…光検出器、６０…制御部、Ｌ…レーザ光、Ｐ１〜Ｐ７…入力ポート

Claims (8)

1. 少なくとも１つのレーザ光源と、
   前記レーザ光源が接続可能な複数の入力ポートを有し、前記入力ポートから入力されるレーザ光を光学的に結合させる光コンバイナと、
   前記光コンバイナで結合されたレーザ光を外部に出力する出力端と、
   前記光コンバイナの、前記レーザ光源が接続されていない前記入力ポートに接続され、所定波長の光を反射するスラント型ＦＢＧが形成されたモニタファイバと、
   前記スラント型ＦＢＧで反射された光を検出する光検出器と、
   を備えるレーザ装置。
2. 前記所定波長は、前記レーザ光の波長である、請求項１記載のレーザ装置。
3. 前記所定波長は、前記レーザ光によって生ずる誘導ラマン散乱光の波長である、請求項１記載のレーザ装置。
4. 前記所定波長は、可視光の波長である、請求項１記載のレーザ装置。
5. 前記モニタファイバには、反射波長が互いに異なる波長に設定された複数のスラント型ＦＢＧが形成されており、
   前記光検出器は、前記複数のスラント型ＦＢＧに対応してそれぞれ設けられている、
   請求項１記載のレーザ装置。
6. 前記スラント型ＦＢＧの各々の反射波長は、前記レーザ光の波長、前記レーザ光によって生ずる誘導ラマン散乱光の波長、又は可視光の波長に設定されている、請求項５記載のレーザ装置。
7. 前記光検出器から出力される検出信号に応じて、前記レーザ光源を制御する制御部を更に備える、請求項１から請求項６の何れか一項に記載のレーザ装置。
8. 前記制御部は、前記レーザ光源から射出されるレーザ光を、所定時間内に停止させる制御を行う、請求項７記載のレーザ装置。

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