JP4969840B2 - Optical fiber structure and optical device - Google Patents

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Description

本発明は、コアがレーザ活性物質を含有する光ファイバを含む光ファイバ構造体、および、この光ファイバ構造体を含む光学装置(例えば光増幅器やレーザ発振器)に関するものである。   The present invention relates to an optical fiber structure including an optical fiber whose core contains a laser active substance, and an optical device (for example, an optical amplifier or a laser oscillator) including the optical fiber structure.

コアがレーザ活性物質を含有する光ファイバを含む光学装置として、光増幅器やレーザ発振器が挙げられる。光増幅器では、光ファイバに励起光が導入されることによりレーザ活性物質が励起され、その光ファイバに被増幅光が入力されると、その光ファイバにおいて誘導放出が生じ、被増幅光が光増幅されて光ファイバから出力される。また、レーザ発振器では、光ファイバが共振器内に配され、その光ファイバに励起光が導入されることによりレーザ活性物質が励起され、その光ファイバにおいて誘導放出が生じるとともに共振器においてレーザ発振してレーザ光が出力される。   As an optical device including an optical fiber whose core contains a laser active substance, an optical amplifier and a laser oscillator can be cited. In an optical amplifier, pumping light is introduced into an optical fiber to excite a laser active substance, and when amplified light is input to the optical fiber, stimulated emission occurs in the optical fiber, and the amplified light is optically amplified. And output from the optical fiber. In a laser oscillator, an optical fiber is disposed in a resonator, and pumping light is introduced into the optical fiber to excite a laser active material, which causes stimulated emission in the optical fiber and laser oscillation in the resonator. Laser light is output.

このような光学装置は、光増幅媒体として光ファイバを用いていることから、その光ファイバにおいて増幅または発振する光の横モードの数が少なく、出力光の品質が優れている。したがって、光増幅媒体として光ファイバを用いる光学装置は、産業用(特に機械加工用)に好適に使用され得る。   Since such an optical device uses an optical fiber as an optical amplification medium, the number of transverse modes of light amplified or oscillated in the optical fiber is small, and the output light quality is excellent. Therefore, an optical device using an optical fiber as an optical amplification medium can be suitably used for industrial purposes (particularly for machining).

このような光学装置において光ファイバ内に励起光を導入する方法は、光ファイバの端面から光ファイバのコア内に励起光を導入する端面導入方法と、光ファイバを巻回等して構成される光ファイバ構造体の側面から光ファイバのクラッド内に励起光を導入する側面導入方法と、に大別される。前者の端面導入方法と比較すると、後者の側面導入方法は、励起光源から出力された励起光を光ファイバ構造体に導入する際の効率が高く、また、ファイバへの励起光投入口面積を広くとれるので励起光源としてレーザダイオード(LD)単体だけでなくLDアレイやLDスタックを用いることが可能であるので、高パワーの励起光を光ファイバ構造体に導入することができ、したがって、光増幅効率やレーザ発振効率が優れ、この点でも産業用に好適に用いられ得る(例えば特許文献1や非特許文献1を参照)。
特開平10−190097号公報 平成13年度 新エネルギー・産業技術総合開発機構委託 フォトン計測・加工技術(石油生産システム高度計測・加工技術研究開発)成果報告書、「第VII章高集光完全固体化レーザー技術:ファイバーレーザーの研究開発」、財団法人製造科学技術センター、平成14年3月
In such an optical device, a method for introducing pumping light into an optical fiber includes an end surface introducing method for introducing pumping light from the end surface of the optical fiber into the core of the optical fiber, and winding the optical fiber. The method is roughly divided into a side surface introduction method for introducing pumping light into the optical fiber cladding from the side surface of the optical fiber structure. Compared with the former end face introduction method, the latter side introduction method has higher efficiency when introducing the pumping light output from the pumping light source into the optical fiber structure, and the pumping light inlet area to the fiber is widened. Therefore, it is possible to use not only a laser diode (LD) alone but also an LD array or LD stack as a pumping light source, so that high power pumping light can be introduced into the optical fiber structure, and therefore optical amplification efficiency Also, the laser oscillation efficiency is excellent, and in this respect, it can be suitably used for industrial use (for example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-190097 2001 New Energy and Industrial Technology Development Organization Consignment Photon Measurement and Processing Technology (Petroleum Production System Advanced Measurement and Processing Technology Research and Development) Results Report, “Chapter VII Highly Concentrated Solid-State Laser Technology: Fiber Laser Research and Development” , Manufacturing Science and Technology Center, March 2002

このような側面導入方法に拠る光ファイバ構造体および光学装置において、増幅または発振して出力される光はパワーが大きく且つ品質が優れていることが要求される。出力光のパワーを大きくするには、投入された励起光が効率良くレーザ出力パワーに変換されることが必要である。そのためには、光ファイバのコアに含まれるレーザ活性物質に励起光が効率よく吸収されることが要求され、この観点からは、光ファイバの断面におけるコアおよびクラッドそれぞれの断面積の比(コア断面積/クラッド断面積)が大きいことが望ましい。一方、出力光の品質を優れたものとするには、光ファイバのコアの径が小さいことが要求される。したがって、比(コア断面積/クラッド断面積)を大きい値に維持しつつ、ファイバ径およびコア径を小さくすることが望ましい。   In an optical fiber structure and an optical apparatus based on such a side surface introduction method, light output after amplification or oscillation is required to have high power and excellent quality. In order to increase the power of the output light, it is necessary that the input excitation light is efficiently converted into the laser output power. For this purpose, it is required that the pumping light is efficiently absorbed by the laser active substance contained in the core of the optical fiber. From this viewpoint, the ratio of the cross-sectional areas of the core and the clad in the cross section of the optical fiber (core cutting It is desirable that the area / cladding cross-sectional area is large. On the other hand, in order to improve the quality of output light, the core diameter of the optical fiber is required to be small. Therefore, it is desirable to reduce the fiber diameter and the core diameter while maintaining the ratio (core cross-sectional area / cladding cross-sectional area) at a large value.

また、出力光のパワーを大きくするには、光ファイバに導入する励起光のパワーが大きいことも要求される。励起光源としてLDアレイやLDスタックを用いることで、励起光源から出力される励起光のパワーを大きくすることができる。しかし、現実には、LDアレイやLDスタックの光出射面において複数のエミッタの配列が理想的なものとなってはおらず乱れていることもあり、励起光源から出力された励起光を光ファイバ構造体に効率よく導入するには、5個のエミッタ以上のLDアレイまたは複層のLDスタックでは、その光ファイバ構造体の厚みは凡そ200μm以上であることが要求される。   In order to increase the power of the output light, it is also required that the power of the pumping light introduced into the optical fiber is large. By using an LD array or LD stack as the excitation light source, the power of the excitation light output from the excitation light source can be increased. However, in reality, the arrangement of a plurality of emitters is not ideal on the light exit surface of the LD array or LD stack and may be disturbed, and the excitation light output from the excitation light source can be converted into an optical fiber structure. For efficient introduction into the body, the thickness of the optical fiber structure is required to be approximately 200 μm or more in an LD array having five or more emitters or a multi-layer LD stack.

以上のように、従来の光ファイバ構造体および光学装置では、励起光源として現実のLDアレイやLDスタックを用いることを考慮すると、光ファイバ構造体の厚みを凡そ200μm以上に維持せざるを得ないことから、比(コア断面積/クラッド断面積)を大きい値に維持しつつコア径を小さくするとともにファイバ径を大きくすることが困難である。一般に最も品質の高い横モード単一の光を得ようとした場合、コア径は40μm以下であることが要求される。したがって、出力光の高パワーおよび高品質の両立が困難である。   As described above, in the conventional optical fiber structure and optical device, in consideration of using an actual LD array or LD stack as an excitation light source, the thickness of the optical fiber structure must be maintained at approximately 200 μm or more. Therefore, it is difficult to reduce the core diameter and increase the fiber diameter while maintaining the ratio (core cross-sectional area / cladding cross-sectional area) at a large value. Generally, when trying to obtain the single light of the highest quality in the transverse mode, the core diameter is required to be 40 μm or less. Therefore, it is difficult to achieve both high power and high quality of output light.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、出力光の高パワーおよび高品質の両立が容易な光ファイバ構造体および光学装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical fiber structure and an optical device that can easily achieve both high power and high quality of output light.

本発明に係る光ファイバ構造体は、レーザ活性物質を含有する複数本のコアが中央部において共通のクラッド内に所定面上に並列されている一方で両端部において個々に分離されている光ファイバを備え、光ファイバの中央部の少なくとも一部が巻回されて前記所定面に対して垂直な方向に積層されており、光ファイバの両端部において個々に分離された各コアの端面が光学的に結合されて、複数本のコアが一繋がりとなって1本の光路を形成していることを特徴とする。
An optical fiber structure according to the present invention includes an optical fiber in which a plurality of cores containing a laser active substance are arranged in parallel on a predetermined surface in a common clad at a central portion and are individually separated at both ends. And at least a part of the central portion of the optical fiber is wound and laminated in a direction perpendicular to the predetermined surface , and the end surfaces of the cores separated at both ends of the optical fiber are optically separated. And a plurality of cores are connected to form one optical path.

本発明に係る光ファイバ構造体は、光ファイバの各コアに含有されたレーザ活性物質から放出される光を反射する反射部材を光路の一方の端面に備えるのが好適である。また、本発明に係る光ファイバ構造体は、光ファイバの各コアに含有されたレーザ活性物質を励起する励起光を光ファイバの中央部のうち積層された部分において光ファイバ内に導入する励起光導入部材を更に備えるのが好適である。   The optical fiber structure according to the present invention is preferably provided with a reflecting member that reflects light emitted from the laser active material contained in each core of the optical fiber on one end face of the optical path. In addition, the optical fiber structure according to the present invention provides pumping light that introduces pumping light that excites a laser active substance contained in each core of the optical fiber into the optical fiber in the stacked portion of the central portion of the optical fiber. It is preferable to further include an introduction member.

また、本発明に係る光学装置は、上記の本発明に係る光ファイバ構造体と、この光ファイバ構造体に含まれる光ファイバに導入されるべき励起光を出力する励起光源と、を備えることを特徴とする。なお、この光学装置は光増幅器またはレーザ発振器として作用する。   An optical device according to the present invention includes the above-described optical fiber structure according to the present invention, and a pumping light source that outputs pumping light to be introduced into the optical fiber included in the optical fiber structure. Features. This optical apparatus functions as an optical amplifier or a laser oscillator.

このように構成される光ファイバ構造体および光学装置では、光ファイバの積層された部分において、共通のクラッド内に厚み方向に複数本のコアが存在するので、比(コア断面積/クラッド断面積)を大きい値に維持しつつ、各コアの径を小さくすることができるとともに、クラッドの厚みを大きくすることができる。したがって、励起光源として現実のLDアレイやLDスタックを用いる場合にも、励起光を光ファイバ構造体に効率よく導入することができて、出力光(増幅されて出力される光、または、レーザ出力光)の高パワーおよび高品質を容易に両立させることができる。   In the optical fiber structure and the optical device configured as described above, since a plurality of cores exist in the thickness direction in the common clad in the laminated portion of the optical fibers, the ratio (core cross-sectional area / cladding cross-sectional area) ) Can be maintained at a large value, the diameter of each core can be reduced, and the thickness of the cladding can be increased. Therefore, even when an actual LD array or LD stack is used as a pumping light source, pumping light can be efficiently introduced into the optical fiber structure, and output light (amplified output light or laser output) High power and high quality of light) can be easily achieved.

本発明によれば、容易に出力光の高パワーおよび高品質を両立させることができる。   According to the present invention, it is possible to easily achieve both high power and high quality of output light.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1実施形態)
先ず、本発明に係る光ファイバ構造体および光学装置の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る光ファイバ構造体10の平面図および断面図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は断面図である。図2は、第1実施形態に係る光ファイバ構造体10において用いられる光ファイバ11の斜視図および断面図であり、同図(a)は斜視図であり、同図(b)は断面図である。
(First embodiment)
First, a first embodiment of an optical fiber structure and an optical device according to the present invention will be described. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view of an optical fiber structure 10 according to the first embodiment, where FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view. 2A and 2B are a perspective view and a sectional view of an optical fiber 11 used in the optical fiber structure 10 according to the first embodiment. FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a sectional view. is there.

図2に示されるように、光ファイバ11は2本のコア111,112を有している。これら2本のコア111,112は、中央部においては共通のクラッド110内に並列されている一方で、両端部においては個々に分離されている。両端部における個々の断面形状は略正方形であり、中央部における断面形状は略矩形(辺の比が1:2の矩形)である。これら2本のコア111,112は、所定波長の励起光を吸収して他の波長の光を放出することができるレーザ活性物質を含有する。具体的には、光ファイバ11は石英ガラスを主成分とするものである。また、2本のコア111,112に含有されるレーザ活性物質として、Yb,Er,Nd,Tm,Ho,Pr,Ce等のランタノイド元素の三価イオンの何れか一種もしくは組み合わせ、または、Cr,Ti等の或る種の遷移金属元素のイオン、が例示される。   As shown in FIG. 2, the optical fiber 11 has two cores 111 and 112. These two cores 111 and 112 are arranged in parallel in the common clad 110 at the center, but are separated individually at both ends. The individual cross-sectional shapes at both end portions are substantially square, and the cross-sectional shape at the central portion is substantially rectangular (a rectangle having a side ratio of 1: 2). These two cores 111 and 112 contain a laser active material that can absorb excitation light of a predetermined wavelength and emit light of other wavelengths. Specifically, the optical fiber 11 is mainly composed of quartz glass. Further, as the laser active material contained in the two cores 111 and 112, any one or combination of trivalent ions of lanthanoid elements such as Yb, Er, Nd, Tm, Ho, Pr, and Ce, or Cr, Illustrative are certain transition metal element ions such as Ti.

図1に示されるように、光ファイバ構造体10において、光ファイバ11は渦巻状に密に巻かれていてディスク形状とされている。この巻回に際して、光ファイバ11の中央部(2本のコア111,112が共通のクラッド110内に並列されている部分)の少なくとも一部は、並列された2本のコアの当該並列面に対して垂直な方向に積層されてディスク形状とされている。なお、このディスク面に垂直な方向には光ファイバ11は積層される必要は無い。この巻かれた状態において隣接するクラッド間は、融着や光学樹脂により光学的に接続されていてもよいが、より好適にはポリシラザン(分子式:(SiHNH))が接着剤として用いられて光学的に接続される。
As shown in FIG. 1, in the optical fiber structure 10, the optical fiber 11 is densely wound in a spiral shape to have a disk shape. At the time of winding , at least a part of the central portion of the optical fiber 11 (the portion where the two cores 111 and 112 are arranged in parallel in the common clad 110) is placed on the parallel surface of the two cores arranged in parallel. On the other hand, they are stacked in a perpendicular direction to form a disk shape. The optical fiber 11 does not need to be laminated in the direction perpendicular to the disk surface. In this wound state, adjacent clads may be optically connected by fusion or optical resin, but polysilazane (molecular formula: (SiH 2 NH) n ) is more preferably used as an adhesive. Connected optically.

また、光ファイバ11の両端部において個々に分離された各コアの端面は光学的に結合されて、2本のコア111,112は一繋がりとなって1本の光路を形成している。このコアの接続に際しては、図1に示されるように巻回された光ファイバ11の内側の端部に出ている各コアを互いに接続するのが好適であるが、外側の端部に出ている各コアを互いに接続してもよいし、内側の端部のコア111と外側の端部のコア112とを互いに接続してもよい。また、このコアの接続に際して、各コアを互いに融着接続してもよいし、光コネクタ等を用いて空間的に接続してもよいが、接続損失を小さく、信頼性を高める上では融着接続が好ましい。
Further, the end faces of the cores individually separated at both ends of the optical fiber 11 are optically coupled, and the two cores 111 and 112 are connected to form one optical path. In connection of the core is a preferable to connect each core are on the inner end portion of the optical fiber 11 that is wound as shown in FIG. 1 with each other, out to the outside of the end portion The cores may be connected to each other, or the inner end core 111 and the outer end core 112 may be connected to each other. When connecting the cores, the cores may be fusion-bonded to each other or may be spatially connected using an optical connector or the like. However, in order to reduce connection loss and improve reliability, the cores are fused. Connection is preferred.

2本のコア111,112の各端面が光学的に結合され一繋がりとなって形成された光路の双方の端面は、平坦(斜めを含む)または球面に研磨されていてもよい。この場合、この光ファイバ構造体10は光増幅器における光増幅媒体として好適に用いられる。すなわち、一方の端面から光路に入射した被増幅光は、一繋がりの光路となったコア111,112において光増幅され、その光増幅された光は他方の端面から出射される。このとき、双方の端面には反射低減膜が設けられているのも好ましい。   Both end surfaces of the optical path formed by connecting the end surfaces of the two cores 111 and 112 optically may be flat (including oblique) or polished into a spherical surface. In this case, the optical fiber structure 10 is preferably used as an optical amplification medium in an optical amplifier. In other words, the amplified light that has entered the optical path from one end face is optically amplified in the cores 111 and 112 that form a continuous optical path, and the light amplified light is emitted from the other end face. At this time, it is also preferable that a reflection reducing film is provided on both end faces.

また、図1に示されるように、2本のコア111,112の各端面が光学的に結合され一繋がりとなって形成された光路の一方の端面に、光ファイバ11の各コアに含有されたレーザ活性物質から放出される光を反射する反射部材12が設けられていてもよい。この場合、光路の他方の端面と反射部材12とは光共振器を構成していて、光ファイバ構造体10はレーザ発振器における光増幅媒体として好適に用いられる。このとき、他方の端面(レーザ光が出射する面)には反射低減膜が設けられているのも好ましい。また、レーザ光が出射する端面付近には反射率10%以下のファイバブラッググレーティング(FBG)を設置し、端面自体は斜めに研磨した構成も好ましい。反射部材12として、好適には、外部ミラー、端面に貼り付けられた誘電体多層膜ミラー、光ファイバグレーティング等が用いられる。   In addition, as shown in FIG. 1, each end face of the two cores 111 and 112 is optically coupled to one end face of the optical path formed in a continuous manner, and is contained in each core of the optical fiber 11. In addition, a reflection member 12 that reflects light emitted from the laser active substance may be provided. In this case, the other end face of the optical path and the reflecting member 12 constitute an optical resonator, and the optical fiber structure 10 is suitably used as an optical amplification medium in a laser oscillator. At this time, it is also preferable that a reflection reducing film is provided on the other end surface (surface from which the laser beam is emitted). In addition, a configuration in which a fiber Bragg grating (FBG) having a reflectance of 10% or less is provided in the vicinity of an end face from which laser light is emitted, and the end face itself is polished obliquely is also preferable. As the reflection member 12, an external mirror, a dielectric multilayer film mirror attached to an end face, an optical fiber grating, or the like is preferably used.

また、光ファイバ11を冷却する為のディスク形状の金属板(不図示)が設けられている。この金属板は、ディスク形状に巻かれた光ファイバ11に直接に又は間接に接していて、励起光吸収により生じる光ファイバ11の熱を吸収する。また、この金属板と光ファイバ11との間に低屈折率の樹脂(例えばゲル状のフルオロシリコーン)が設けられているのも好ましく、このようにすることにより、樹脂とクラッド110との界面で励起光が全反射するので、金属板による励起光の吸収が防止されるとともに、金属板とクラッド110との間の熱伝達がよくなるので、冷却効果が増す。   In addition, a disk-shaped metal plate (not shown) for cooling the optical fiber 11 is provided. The metal plate is in direct or indirect contact with the optical fiber 11 wound in a disk shape, and absorbs heat of the optical fiber 11 generated by absorption of excitation light. In addition, it is also preferable that a low refractive index resin (for example, gel-like fluorosilicone) is provided between the metal plate and the optical fiber 11, and by doing so, at the interface between the resin and the clad 110. Since the excitation light is totally reflected, absorption of the excitation light by the metal plate is prevented and heat transfer between the metal plate and the clad 110 is improved, so that a cooling effect is increased.

この光ファイバ11は以下のようにして製造される。図3は、光ファイバ11の製造に用いられる光ファイバ母材11Aの平面図および断面図である。同図に示される光ファイバ母材11Aは以下のようにして製造される。通常の光ファイバ母材を製造する方法と同様の方法(例えばMCVD法等)により2本の円形断面の母材を製造し、この2本の円形断面の母材それぞれの側面を研削・研磨して同寸法の矩形断面の母材とする。そして、この2本の矩形断面の母材を並列配置して、各々の側面を互いに融着接続する。この融着接続の際に、長手方向に沿って融着部分と未融着部分とを一定周期で交互に設ける。未融着部分の形成は、2本の矩形断面の母材それぞれの側面に例えば0.1mm深さの窪みを設けることで容易に可能である。   This optical fiber 11 is manufactured as follows. FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view of an optical fiber preform 11A used for manufacturing the optical fiber 11. The optical fiber preform 11A shown in the figure is manufactured as follows. A base material having two circular cross sections is manufactured by a method similar to a method for manufacturing a normal optical fiber base material (for example, MCVD method), and the side surfaces of the two base materials having the circular cross section are ground and polished. The base material has a rectangular cross section with the same dimensions. Then, the two base materials having a rectangular cross section are arranged in parallel, and the respective side surfaces are fused and connected to each other. At the time of this fusion splicing, the fused portions and the unfused portions are alternately provided at a constant period along the longitudinal direction. The unfused portion can be easily formed by providing a recess having a depth of, for example, 0.1 mm on the side surfaces of the two base materials having a rectangular cross section.

このようにして製造される光ファイバ母材11Aは、融着部分においては共通のクラッド110A内に2本のコア111A,112Aが並列されたものであり(同図(b))、未融着部分においてはコア111A,112Aが個々に分離されている(同図(c))。この光ファイバ母材11Aを線引し、未融着部分で切断することで、光ファイバ11を得ることができる。この線引の際の諸条件を適切に設定することにより、線引により得られる光ファイバ11の断面形状は略矩形のままとなり、母材において未融着であった部分が線引後の光ファイバ11においても未融着のままとなる。   The optical fiber preform 11A manufactured in this manner is obtained by arranging two cores 111A and 112A in parallel in a common clad 110A at the fused portion (FIG. 5B), and is not fused. In the portion, the cores 111A and 112A are individually separated ((c) in the figure). The optical fiber 11 can be obtained by drawing the optical fiber preform 11A and cutting the unfused portion. By appropriately setting various conditions for drawing, the cross-sectional shape of the optical fiber 11 obtained by drawing remains substantially rectangular, and the portion that has not been fused in the base material is the light after drawing. The fiber 11 remains unfused.

図4は、第1実施形態に係る光ファイバ構造体10を含む光学装置1の平面図である。この光学装置1は、図1に示された構成に加えて、光ファイバ構造体10に励起光を導入するための手段として、励起光導入部材13,光学系14および励起光源15を複数組備える。励起光源15は、光ファイバ構造体10に含まれる光ファイバ11に導入されるべき励起光を出力するものであり、例えばLDであり、好適には、複数のLDのエミッタが一次元配列されたLDアレイや、複数のLDアレイが積層されたLDスタックである。励起光の波長としては、光ファイバ11のコア111,112に含有されたレーザ活性物質を励起し得る波長が選ばれる。光学系14は、励起光源15から出力された励起光をコリメートし更に収斂して、その収斂した励起光を励起光導入部材13の一端にある入射面131に入射させる。   FIG. 4 is a plan view of the optical device 1 including the optical fiber structure 10 according to the first embodiment. In addition to the configuration shown in FIG. 1, the optical device 1 includes a plurality of sets of excitation light introducing members 13, optical systems 14, and excitation light sources 15 as means for introducing excitation light into the optical fiber structure 10. . The pumping light source 15 outputs pumping light to be introduced into the optical fiber 11 included in the optical fiber structure 10, and is, for example, an LD. Preferably, a plurality of LD emitters are arranged one-dimensionally. An LD array or an LD stack in which a plurality of LD arrays are stacked. As the wavelength of the excitation light, a wavelength that can excite the laser active substance contained in the cores 111 and 112 of the optical fiber 11 is selected. The optical system 14 collimates and further converges the excitation light output from the excitation light source 15 and causes the converged excitation light to enter the incident surface 131 at one end of the excitation light introducing member 13.

励起光導入部材13は、励起光源15から出力され光学系14を経て入射面131に入力した励起光を、光ファイバ11の中央部のうち積層された部分において光ファイバ11内に導入する。励起光導入部材13は、励起光波長において吸収が小さい材料からなり、好適には合成石英ガラスであり、また、多成分系ガラスであってもよく、更に好適には光ファイバのクラッドの屈折率より高い屈折率を有する。また、導入後の励起光がコア111,112の延在方向に伝搬するように励起光導入部材13が設けられているのが好ましい。   The excitation light introducing member 13 introduces the excitation light output from the excitation light source 15 and input to the incident surface 131 through the optical system 14 into the optical fiber 11 in the stacked portion of the central portion of the optical fiber 11. The excitation light introducing member 13 is made of a material having a small absorption at the excitation light wavelength, preferably synthetic quartz glass, and may be multicomponent glass, and more preferably the refractive index of the clad of the optical fiber. Has a higher refractive index. Moreover, it is preferable that the excitation light introducing member 13 is provided so that the excitation light after introduction propagates in the extending direction of the cores 111 and 112.

図5は、励起光導入部材13,光学系14および励起光源15の平面図および側面図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は側面図である。この図では、励起光源15は2個のLDアレイが積層されたLDスタックであるとしている。光学系14は、第1コリメータ141,第2コリメータ142および集光レンズ143を含む。第1コリメータ141は、励起光源15としてのLDスタックの各エミッタから出力された励起光を入力し、その励起光をファスト軸に関して平行化する。第2コリメータ142は、第1コリメータ141から出力された励起光を入力し、その励起光をスロー軸に関して平行化する。そして、集光レンズ143は、第1コリメータ141および第2コリメータ142により平行光とされた励起光を入力し、その励起光を収斂して、その収斂した励起光を励起光導入部材13の入射面131に入射させる。   FIG. 5 is a plan view and a side view of the excitation light introducing member 13, the optical system 14, and the excitation light source 15. FIG. 5 (a) is a plan view, and FIG. 5 (b) is a side view. In this figure, the excitation light source 15 is an LD stack in which two LD arrays are stacked. The optical system 14 includes a first collimator 141, a second collimator 142, and a condenser lens 143. The first collimator 141 receives the excitation light output from each emitter of the LD stack as the excitation light source 15 and collimates the excitation light with respect to the fast axis. The second collimator 142 receives the excitation light output from the first collimator 141 and collimates the excitation light with respect to the slow axis. The condenser lens 143 receives the excitation light converted into parallel light by the first collimator 141 and the second collimator 142, converges the excitation light, and makes the converged excitation light incident on the excitation light introducing member 13. Incident on the surface 131.

図6は、光ファイバ11,励起光導入部材13,光学系14および励起光源15の側面図である。励起光導入部材13は、光学系14から一端の入射面131に入力した励起光を、上下面で全反射させながら内部を導光させ、その導光した励起光を他端側から光ファイバ11内に導入する。励起光導入部材13の上面および下面は互いに平行な平面であり、励起光導入部材13の他端側(光ファイバ11内に励起光を導入する側)においては、下面に対して傾斜した傾斜面132が設けられている。この傾斜面132の下方の下面は、光ファイバ11の側面に対して光学的に接続されている。この傾斜面132は、下面に対して数度〜十数度の角度をなし、光学研磨またはそれに相当する滑らかな面を有しており、励起光導入部材13の内部を導光してきた励起光(図中において点線で示す)を全反射させて光ファイバ11内に導入する。   FIG. 6 is a side view of the optical fiber 11, the excitation light introducing member 13, the optical system 14, and the excitation light source 15. The excitation light introducing member 13 guides the excitation light input from the optical system 14 to the incident surface 131 at one end while totally reflecting the upper and lower surfaces, and the guided excitation light from the other end side to the optical fiber 11. Introduce in. The upper surface and the lower surface of the excitation light introducing member 13 are planes parallel to each other, and on the other end side (the side where the excitation light is introduced into the optical fiber 11) of the excitation light introducing member 13, an inclined surface inclined with respect to the lower surface 132 is provided. The lower surface below the inclined surface 132 is optically connected to the side surface of the optical fiber 11. The inclined surface 132 forms an angle of several degrees to several tens of degrees with respect to the lower surface, has an optical polishing or a smooth surface corresponding thereto, and the excitation light that has guided the inside of the excitation light introducing member 13. (Shown by a dotted line in the figure) is totally reflected and introduced into the optical fiber 11.

このように構成される光学装置1は以下のように動作する。励起光源15から出力された励起光は、光学系14により集光されて励起光導入部材13の入射面131に入射され、励起光導入部材13の内部で導光され、励起光導入部材13の傾斜面132で全反射される。傾斜面132で全反射された励起光は、励起光導入部材13の下面と光ファイバ11の側面とが光学的に接続された部分を経て、光ファイバ11内に導入される。光ファイバ11内に導入された励起光は、クラッド110の外側界面で全反射されながら光ファイバ11内を導波する間に、コア111,112に含まれるレーザ活性物質を励起する。   The optical device 1 configured as described above operates as follows. The excitation light output from the excitation light source 15 is collected by the optical system 14, is incident on the incident surface 131 of the excitation light introducing member 13, is guided inside the excitation light introducing member 13, and the excitation light introducing member 13 It is totally reflected by the inclined surface 132. The excitation light totally reflected by the inclined surface 132 is introduced into the optical fiber 11 through a portion where the lower surface of the excitation light introducing member 13 and the side surface of the optical fiber 11 are optically connected. The excitation light introduced into the optical fiber 11 excites the laser active substance contained in the cores 111 and 112 while being guided through the optical fiber 11 while being totally reflected at the outer interface of the clad 110.

光学装置1が反射部材12を含まず光増幅器として動作する場合、コア111,112が接続されて一繋がりとなった光路の一端に被増幅光が入力すると、その入力した被増幅光はコア111,112を導波する間に光増幅され、その光増幅された光は光路の他端から出力される。一方、光学装置1が反射部材12を含みレーザ発振器として動作する場合、励起されたレーザ活性物質で誘導放出が生じるとともに共振器においてレーザ発振してレーザ光が出力される。   When the optical apparatus 1 does not include the reflecting member 12 and operates as an optical amplifier, when the light to be amplified is input to one end of the optical path connected to the cores 111 and 112, the input light to be amplified is the core 111. , 112 are optically amplified while being guided, and the optically amplified light is output from the other end of the optical path. On the other hand, when the optical device 1 includes the reflecting member 12 and operates as a laser oscillator, stimulated emission is generated by the excited laser active material, and laser oscillation is performed in the resonator to output laser light.

本実施形態に係る光学装置1および光ファイバ構造体10では、光ファイバ11の2本のコア111,112は、励起光により励起されるレーザ活性物質が含有されていて、中央部においては共通のクラッド110内に並列されている一方で、両端部においては個々に分離されている。また、光ファイバ11の中央部の少なくとも一部は、並列された2本のコア111,112の当該並列面に対して垂直な方向に積層されてディスク形状とされている。さらに、光ファイバ11の両端部において個々に分離された各コアの端面は光学的に結合されて、2本のコアは一繋がりとなって1本の光路を形成している。そして、図6に示されるように、ディスク形状とされた光ファイバ構造体10の側方から励起光導入部材13により光ファイバ11内に導入された励起光は、当該ディスクの上下面で全反射されながら光ファイバ11内を導波する間に、コア111,112に含まれるレーザ活性物質を励起する。   In the optical device 1 and the optical fiber structure 10 according to the present embodiment, the two cores 111 and 112 of the optical fiber 11 contain a laser active substance that is excited by excitation light, and are common in the central portion. While being parallel in the clad 110, both ends are separated individually. Further, at least a part of the central portion of the optical fiber 11 is laminated in a direction perpendicular to the parallel surfaces of the two parallel cores 111 and 112 to have a disk shape. Furthermore, the end surfaces of the cores individually separated at both ends of the optical fiber 11 are optically coupled, and the two cores are connected to form one optical path. Then, as shown in FIG. 6, the excitation light introduced into the optical fiber 11 by the excitation light introducing member 13 from the side of the optical fiber structure 10 having a disk shape is totally reflected by the upper and lower surfaces of the disk. While being guided in the optical fiber 11, the laser active substance contained in the cores 111 and 112 is excited.

以上のことから、本実施形態では、光ファイバ11のディスク形状とされた部分において、共通のクラッド110内に厚み方向に2本のコア111,112が存在するので、比(コア断面積/クラッド断面積)を大きい値に維持しつつ、コア111,112の径を小さくすることができるとともに、クラッド110の厚みを大きくすることができる。したがって、励起光源として現実のLDアレイやLDスタックを用いる場合にも、励起光を光ファイバ構造体10に効率よく導入することができて、出力光(増幅されて出力される光、または、レーザ出力光)の高パワーおよび高品質を容易に両立させることができる。   From the above, in this embodiment, since the two cores 111 and 112 exist in the thickness direction in the common cladding 110 in the disk-shaped portion of the optical fiber 11, the ratio (core cross-sectional area / cladding) The diameter of the cores 111 and 112 can be reduced and the thickness of the clad 110 can be increased while maintaining a large value (cross-sectional area). Therefore, even when an actual LD array or LD stack is used as a pumping light source, pumping light can be efficiently introduced into the optical fiber structure 10 and output light (amplified output light or laser) High power and high quality of output light) can be easily achieved.

更に、本実施形態に係る光学装置1および光ファイバ構造体10は以下のような効果をも奏することができる。すなわち、本実施形態では、図1に示されるように、光ファイバ構造体10において、光ファイバ11の中央部が渦巻状に密に巻かれて2本のコアの当該並列面に対して垂直な方向に積層されてディスク形状とされる一方で、このディスク面に垂直な方向には光ファイバ11は積層される必要は無い。このことから、厚み方向に2本のコアが存在する光ファイバ構造体10を容易に製造することができる。   Furthermore, the optical device 1 and the optical fiber structure 10 according to the present embodiment can also achieve the following effects. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 1, in the optical fiber structure 10, the central portion of the optical fiber 11 is densely wound in a spiral shape and is perpendicular to the parallel surface of the two cores. The optical fibers 11 do not need to be laminated in a direction perpendicular to the disk surface, while being laminated in a direction to form a disk shape. From this, the optical fiber structure 10 in which two cores exist in the thickness direction can be easily manufactured.

また、光ファイバ11の両端部においては、2本のコアが個々に分離されているので、分離した各々のクラッドサイズを通常の通信用の光ファイバと同程度(125μm)とすることができる。したがって、特殊なノウハウが無くとも質の高い融着接続が可能である。このことは、例えば光学装置1を光増幅器として使用する場合、被増幅光を導入するための汎用ファイバと光ファイバ11との接続を容易ならしめている。また、光ファイバ11の両端部における端面処理、破断による端面平面出し、斜め研磨ファイバの融着接続、エンドキャップの接続など、も容易である。さらに、コア/クラッド比が大きい光ファイバを用いて構成される光カプラにより、複数の光学装置1それぞれから出力される光を合波することも容易であり、この合波後の光の品質も高く維持することができる。   In addition, since the two cores are individually separated at both ends of the optical fiber 11, each separated cladding size can be set to the same level as that of a normal communication optical fiber (125 μm). Therefore, high-quality fusion splicing is possible without special know-how. For example, when the optical device 1 is used as an optical amplifier, the connection between the general-purpose fiber for introducing the amplified light and the optical fiber 11 is facilitated. In addition, end face processing at both ends of the optical fiber 11, end face flattening by breakage, fusion bonding of obliquely polished fibers, connection of end caps, and the like are also easy. Furthermore, it is easy to multiplex the light output from each of the plurality of optical devices 1 by an optical coupler configured using an optical fiber having a large core / cladding ratio, and the quality of the light after the multiplexing is also improved. Can be kept high.

(第2実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ構造体および光学装置の第2実施形態について説明する。図7は、第2実施形態に係る光ファイバ構造体20の斜視図および断面図であり、同図(a)は斜視図であり、同図(b)は断面図である。ここで用いられる光ファイバ21は、図2に示されたものと同様の構成のものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the optical fiber structure and the optical device according to the present invention will be described. 7A and 7B are a perspective view and a cross-sectional view of the optical fiber structure 20 according to the second embodiment, where FIG. 7A is a perspective view and FIG. 7B is a cross-sectional view. The optical fiber 21 used here has the same configuration as that shown in FIG.

図7に示されるように、光ファイバ構造体20において、光ファイバ21は円柱状の冷却部材29の周囲に螺旋状に密に巻かれている。この巻回に際して、光ファイバ21の中央部(2本のコア211,212が共通のクラッド210内に並列されている部分)の少なくとも一部は、並列された2本のコアの当該並列面に対して垂直な方向に積層されてシリンダ形状とされている。なお、このシリンダ形状の径方向には光ファイバ21は積層される必要は無い。この巻かれた状態において隣接するクラッド間は融着や光学樹脂により光学的に接続されている。
As shown in FIG. 7, in the optical fiber structure 20, the optical fiber 21 is densely wound spirally around a cylindrical cooling member 29. At the time of this winding , at least a part of the central portion of the optical fiber 21 (the portion where the two cores 211 and 212 are arranged in parallel in the common clad 210) is placed on the parallel surface of the two cores arranged in parallel. The cylinders are stacked in a direction perpendicular to the cylinder. The optical fiber 21 does not need to be laminated in the radial direction of the cylinder shape. In this wound state, adjacent clads are optically connected by fusion or optical resin.

また、光ファイバ21の両端部において個々に分離された各コアの端面は光学的に結合されて、2本のコア211,212は一繋がりとなって1本の光路を形成している。このコアの接続に際しては、図7に示されるように巻回された光ファイバ21の一方の端部に出ている各コアを互いに接続するのが好適であるが、一方の端部のコア211と他方の端部のコア212とを互いに接続してもよい。また、このコアの接続に際して、各コアを互いに融着接続してもよいし、光コネクタ等を用いて空間的に接続してもよいが、接続損失を小さく、信頼性を高める上では融着接続が好ましい。 In addition, the end surfaces of the cores individually separated at both ends of the optical fiber 21 are optically coupled, and the two cores 211 and 212 are connected to form one optical path. In connection of the core is a preferable to connect each core are on the one end of the optical fiber 21 that is wound as shown in FIG. 7 to one another, the core 211 at one end And the core 212 at the other end may be connected to each other. When connecting the cores, the cores may be fusion-bonded to each other or may be spatially connected using an optical connector or the like. However, in order to reduce connection loss and improve reliability, the cores are fused. Connection is preferred.

2本のコア211,212の各端面が光学的に結合され一繋がりとなって形成された光路の双方の端面は、平坦に研磨されていてもよい。この場合、この光ファイバ構造体20は光増幅器における光増幅媒体として好適に用いられる。すなわち、一方の端面から光路に入射した被増幅光は、一繋がりの光路となったコア211,212において光増幅され、その光増幅された光は他方の端面から出射される。このとき、双方の端面には反射低減膜が設けられているのも好ましい。また、レーザ光が出射する端面付近には反射率10%以下のファイバブラッググレーティング(FBG)を設置し、端面自体は斜めに研磨した構成も好ましい。   Both end surfaces of the optical path formed by connecting the end surfaces of the two cores 211 and 212 optically may be polished flat. In this case, the optical fiber structure 20 is preferably used as an optical amplification medium in an optical amplifier. That is, the amplified light that has entered the optical path from one end face is optically amplified in the cores 211 and 212 that are connected to each other, and the light amplified light is emitted from the other end face. At this time, it is also preferable that a reflection reducing film is provided on both end faces. In addition, a configuration in which a fiber Bragg grating (FBG) having a reflectance of 10% or less is provided in the vicinity of an end face from which laser light is emitted, and the end face itself is polished obliquely is also preferable.

また、図7に示されるように、2本のコア211,212の各端面が光学的に結合され一繋がりとなって形成された光路の一方の端面に、光ファイバ21の各コアに含有されたレーザ活性物質から放出される光を反射する反射部材22が設けられていてもよい。この場合、光路の他方の端面と反射部材22とは光共振器を構成していて、光ファイバ構造体20はレーザ発振器における光増幅媒体として好適に用いられる。このとき、他方の端面(レーザ光が出射する面)には反射低減膜が設けられているのも好ましい。反射部材22として、好適には、外部ミラー、端面に貼り付けられた誘電体多層膜ミラー、光ファイバグレーティング等が用いられる。   In addition, as shown in FIG. 7, each end face of the two cores 211 and 212 is optically coupled to one end face of the optical path formed in a continuous manner, and is contained in each core of the optical fiber 21. In addition, a reflection member 22 that reflects light emitted from the laser active substance may be provided. In this case, the other end face of the optical path and the reflecting member 22 constitute an optical resonator, and the optical fiber structure 20 is suitably used as an optical amplification medium in a laser oscillator. At this time, it is also preferable that a reflection reducing film is provided on the other end surface (surface from which the laser beam is emitted). As the reflecting member 22, an external mirror, a dielectric multilayer film mirror attached to an end face, an optical fiber grating, or the like is preferably used.

また、冷却部材29は、金属からなり、光ファイバ21を冷却する為のものである。この冷却部材29の内部には、循環する冷却水を流す孔が設けられているのが好ましい。この冷却部材29は、シリンダ形状に巻かれた光ファイバ21に直接に又は間接に接していて、励起光吸収により生じる光ファイバ21の熱を吸収する。また、この冷却部材29と光ファイバ21との間に低屈折率の樹脂(例えばフルオロシリコーン)が設けられているのも好ましく、このようにすることにより、樹脂とクラッド210との界面で励起光が全反射するので、金属板により励起光の吸収が防止されるとともに、冷却部材29とクラッド210との間の熱伝達がよくなるので、冷却効果が増す。   The cooling member 29 is made of metal and is used for cooling the optical fiber 21. It is preferable that a hole for flowing circulating cooling water is provided inside the cooling member 29. The cooling member 29 is in direct or indirect contact with the optical fiber 21 wound in a cylinder shape and absorbs heat of the optical fiber 21 generated by absorption of excitation light. In addition, it is also preferable that a low refractive index resin (for example, fluorosilicone) is provided between the cooling member 29 and the optical fiber 21. By doing so, excitation light is generated at the interface between the resin and the clad 210. Is totally reflected, the absorption of excitation light is prevented by the metal plate, and the heat transfer between the cooling member 29 and the clad 210 is improved, so that the cooling effect is increased.

図8は、第2実施形態に係る光ファイバ構造体20を含む光学装置2の平面図である。この光学装置2は、図7に示された構成に加えて、光ファイバ構造体20に励起光を導入するための手段として、励起光導入部材23,光学系24および励起光源25を複数組備える。本実施形態における励起光導入部材23,光学系24および励起光源25それぞれは、第1実施液体における励起光導入部材13,光学系14および励起光源15と同様の構成を有する。   FIG. 8 is a plan view of the optical device 2 including the optical fiber structure 20 according to the second embodiment. In addition to the configuration shown in FIG. 7, the optical device 2 includes a plurality of sets of excitation light introducing members 23, an optical system 24, and excitation light sources 25 as means for introducing excitation light into the optical fiber structure 20. . Each of the excitation light introducing member 23, the optical system 24, and the excitation light source 25 in the present embodiment has the same configuration as the excitation light introducing member 13, the optical system 14, and the excitation light source 15 in the first embodiment liquid.

このように構成される本実施形態に係る光学装置2は、第1実施形態に係る光学装置1と同様に動作し同様の効果を奏することができる。   The optical device 2 according to the present embodiment configured as described above operates in the same manner as the optical device 1 according to the first embodiment, and can achieve the same effects.

(第3実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ構造体および光学装置の第3実施形態について説明する。図9は、第3実施形態に係る光ファイバ構造体30の斜視図および断面図であり、同図(a)は斜視図であり、同図(b)は断面図である。ここで用いられる光ファイバ31は、図2に示されたものと同様の構成のものである。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the optical fiber structure and the optical device according to the present invention will be described. 9A and 9B are a perspective view and a cross-sectional view of an optical fiber structure 30 according to the third embodiment, where FIG. 9A is a perspective view and FIG. 9B is a cross-sectional view. The optical fiber 31 used here has the same configuration as that shown in FIG.

図9に示されるように、光ファイバ構造体30において、光ファイバ31は複数回折り返されていて、或る折り返し点と次の折り返し点との間で、光ファイバ31の中央部(2本のコア311,312が共通のクラッド310内に並列されている部分)の少なくとも一部は、並列された2本のコアの当該並列面に対して垂直な方向に積層されて平板形状とされている。なお、この平板形状の厚み方向には光ファイバ31は積層される必要は無い。この積層された状態において隣接するクラッド間は融着や光学樹脂により光学的に接続されている。   As shown in FIG. 9, in the optical fiber structure 30, a plurality of optical fibers 31 are folded back, and a central portion (two pieces of optical fibers 31) between a certain folding point and the next folding point. At least a part of a portion in which the cores 311 and 312 are arranged in parallel in the common clad 310 is laminated in a direction perpendicular to the parallel surface of the two parallel cores to have a flat plate shape. . The optical fiber 31 need not be laminated in the thickness direction of the flat plate shape. In this laminated state, adjacent clads are optically connected by fusion or optical resin.

また、光ファイバ31の両端部において個々に分離された各コアの端面は光学的に結合されて、2本のコア311,312は一繋がりとなって1本の光路を形成している。このコアの接続に際しては、図9に示されるように光ファイバ31の一方の端部に出ている各コアを互いに接続するのが好適であるが、一方の端部のコア311と他方の端部のコア312とを互いに接続してもよい。また、このコアの接続に際して、各コアを互いに融着接続してもよいし、光コネクタ等を用いて空間的に接続してもよいが、接続損失を小さく、信頼性を高める上では融着接続が好ましい。   Further, the end surfaces of the cores individually separated at both ends of the optical fiber 31 are optically coupled, and the two cores 311 and 312 are connected to form one optical path. When connecting the cores, it is preferable to connect the cores at one end of the optical fiber 31 to each other as shown in FIG. 9, but the core 311 at one end and the other end are connected. The cores 312 may be connected to each other. When connecting the cores, the cores may be fusion-bonded to each other or may be spatially connected using an optical connector or the like. However, in order to reduce connection loss and improve reliability, the cores are fused. Connection is preferred.

2本のコア311,312の各端面が光学的に結合され一繋がりとなって形成された光路の双方の端面は、平坦に研磨されていてもよい。この場合、この光ファイバ構造体30は光増幅器における光増幅媒体として好適に用いられる。すなわち、一方の端面から光路に入射した被増幅光は、一繋がりの光路となったコア311,312において光増幅され、その光増幅された光は他方の端面から出射される。このとき、双方の端面には反射低減膜が設けられているのも好ましい。   Both end surfaces of the optical path formed by connecting the end surfaces of the two cores 311 and 312 in an optically connected manner may be polished flat. In this case, the optical fiber structure 30 is preferably used as an optical amplification medium in the optical amplifier. That is, the amplified light that has entered the optical path from one end face is optically amplified in the cores 311 and 312 that are connected to each other, and the light amplified light is emitted from the other end face. At this time, it is also preferable that a reflection reducing film is provided on both end faces.

また、図9に示されるように、2本のコア311,312の各端面が光学的に結合され一繋がりとなって形成された光路の一方の端面に、光ファイバ31の各コアに含有されたレーザ活性物質から放出される光を反射する反射部材32が設けられていてもよい。この場合、光路の他方の端面と反射部材32とは光共振器を構成していて、光ファイバ構造体30はレーザ発振器における光増幅媒体として好適に用いられる。このとき、他方の端面(レーザ光が出射する面)には反射低減膜が設けられているのも好ましい。また、レーザ光が出射する端面付近には反射率10%以下のファイバブラッググレーティング(FBG)を設置し、端面自体は斜めに研磨した構成も好ましい。反射部材32として、好適には、外部ミラー、端面に貼り付けられた誘電体多層膜ミラー、光ファイバグレーティング等が用いられる。   Further, as shown in FIG. 9, each end face of the two cores 311, 312 is optically coupled to one end face of the optical path formed in a continuous manner, and is contained in each core of the optical fiber 31. In addition, a reflection member 32 that reflects light emitted from the laser active substance may be provided. In this case, the other end face of the optical path and the reflecting member 32 constitute an optical resonator, and the optical fiber structure 30 is suitably used as an optical amplification medium in the laser oscillator. At this time, it is also preferable that a reflection reducing film is provided on the other end surface (surface from which the laser beam is emitted). In addition, a configuration in which a fiber Bragg grating (FBG) having a reflectance of 10% or less is provided in the vicinity of an end face from which laser light is emitted, and the end face itself is polished obliquely is also preferable. As the reflecting member 32, an external mirror, a dielectric multilayer film mirror attached to an end face, an optical fiber grating, or the like is preferably used.

なお、光ファイバ31を冷却する為の平板形状の金属板(不図示)が設けられているのが好ましい。この金属板は、平板形状に積層された光ファイバ31に直接に又は間接に接していて、励起光吸収により生じる光ファイバ31の熱を吸収する。また、この金属板と光ファイバ31との間に低屈折率の樹脂(例えばフルオロシリコーン)が設けられているのも好ましく、このようにすることにより、樹脂とクラッド310との界面で励起光が全反射するので、金属板により励起光の吸収が防止されるとともに、金属板とクラッド310との間の熱伝達がよくなるので、冷却効果が増す。   A flat metal plate (not shown) for cooling the optical fiber 31 is preferably provided. The metal plate is in direct or indirect contact with the optical fiber 31 laminated in a flat plate shape, and absorbs heat of the optical fiber 31 generated by absorption of excitation light. In addition, it is preferable that a low refractive index resin (for example, fluorosilicone) is provided between the metal plate and the optical fiber 31. By doing so, excitation light is generated at the interface between the resin and the clad 310. Since the light is totally reflected, absorption of excitation light is prevented by the metal plate, and heat transfer between the metal plate and the clad 310 is improved, so that a cooling effect is increased.

このような光ファイバ構造体30に対して、更に、第1実施形態または第2実施形態におけるものと同様の励起光導入部、光学系および励起光源が設けられることにより、第3実施形態に係る光学装置(光増幅器またはレーザ発振器)が構成される。このように構成される本実施形態に係る光学装置は、第1実施形態または第2実施形態に係る光学装置1,2と同様に動作し同様の効果を奏することができる。   The optical fiber structure 30 according to the third embodiment is further provided with the same pumping light introducing section, optical system, and pumping light source as those in the first embodiment or the second embodiment. An optical device (optical amplifier or laser oscillator) is configured. The optical device according to this embodiment configured as described above operates in the same manner as the optical devices 1 and 2 according to the first embodiment or the second embodiment, and can provide the same effects.

(第4実施形態)
次に、本発明に係る光学装置の第4実施形態について説明する。図10は、第4実施形態に係る光学装置4の構成図である。この光学装置4は、複数個(ここでは3個)の光ファイバ構造体40〜40を直列に接続して、各々の光ファイバに含まれる複数のコアを一繋がりにして1本の光路としたものである。光ファイバ構造体40〜40それぞれは、前述した各実施形態に係る光ファイバ構造体10,20,30と同様の構成を有する。なお、この図では、光ファイバ構造体40〜40それぞれに励起光を導入するための手段(励起光源,光学系および励起光導入部材)については図示が省略されている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the optical device according to the present invention will be described. FIG. 10 is a configuration diagram of the optical device 4 according to the fourth embodiment. The optical device 4 includes a plurality of (here, three) optical fiber structures 40 1 to 40 3 connected in series, and a plurality of cores included in each optical fiber are connected to form one optical path. It is what. Each of the optical fiber structures 40 1 to 40 3 has the same configuration as the optical fiber structures 10, 20, and 30 according to the above-described embodiments. In this figure, the means (excitation light source, optical system, and excitation light introducing member) for introducing excitation light into each of the optical fiber structures 40 1 to 40 3 are not shown.

各々の光ファイバに含まれる複数のコアが一繋がりになって形成された1本の光路の双方の端面は、平坦に研磨されていてもよい。この場合、この光ファイバ構造体40〜40は光増幅器における光増幅媒体として好適に用いられる。すなわち、一方の端面から光路に入射した被増幅光は、一繋がりの光路となったコアにおいて光増幅され、その光増幅された光は他方の端面から出射される。このとき、双方の端面には反射低減膜が設けられているのも好ましい。 Both end faces of one optical path formed by connecting a plurality of cores included in each optical fiber may be polished flat. In this case, the optical fiber structures 40 1 to 40 3 are preferably used as an optical amplification medium in the optical amplifier. That is, the amplified light that has entered the optical path from one end face is optically amplified in the core that forms a continuous optical path, and the light amplified light is emitted from the other end face. At this time, it is also preferable that a reflection reducing film is provided on both end faces.

また、図10に示されるように、各々の光ファイバに含まれる複数のコアが一繋がりになって形成された1本の光路の一方の端面に、各コアに含有されたレーザ活性物質から放出される光を反射する反射部材42が設けられていてもよい。この場合、光路の他方の端面と反射部材42とは光共振器を構成していて、光ファイバ構造体40〜40はレーザ発振器における光増幅媒体として好適に用いられる。このとき、他方の端面(レーザ光が出射する面)には反射低減膜が設けられているのも好ましい。また、レーザ光が出射する端面付近には反射率10%以下のファイバブラッググレーティング(FBG)を設置し、端面自体は斜めに研磨した構成も好ましい。反射部材42として、好適には、外部ミラー、端面に貼り付けられた誘電体多層膜ミラー、光ファイバグレーティング等が用いられる。 In addition, as shown in FIG. 10, the laser active material contained in each core emits to one end surface of one optical path formed by connecting a plurality of cores included in each optical fiber. A reflecting member 42 that reflects the light to be emitted may be provided. In this case, the other end face of the optical path and the reflecting member 42 constitute an optical resonator, and the optical fiber structures 40 1 to 40 3 are preferably used as an optical amplification medium in the laser oscillator. At this time, it is also preferable that a reflection reducing film is provided on the other end surface (surface from which the laser beam is emitted). In addition, a configuration in which a fiber Bragg grating (FBG) having a reflectance of 10% or less is provided in the vicinity of an end face from which laser light is emitted, and the end face itself is polished obliquely is also preferable. As the reflecting member 42, an external mirror, a dielectric multilayer film mirror attached to an end face, an optical fiber grating, or the like is preferably used.

(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、光ファイバに含まれるコアの本数は、上記の実施形態では2であったが、3以上であってもよい。光ファイバの積層の形態は上記の実施形態に限定されるものではなく、光ファイバの中央部の少なくとも一部が、並列された複数本のコアの当該並列面に対して垂直な方向に積層されていればよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the number of cores included in the optical fiber is 2 in the above embodiment, but may be 3 or more. The form of optical fiber lamination is not limited to the above embodiment, and at least a part of the central portion of the optical fiber is laminated in a direction perpendicular to the parallel surface of the parallel cores. It only has to be.

次に、本発明に係る光ファイバ構造体および光学装置の具体的な実施例について説明する。   Next, specific examples of the optical fiber structure and the optical device according to the present invention will be described.

(実施例1)
実施例1の光ファイバ構造体および光学装置は、上述した第1実施形態に相当するものである。この実施例1の光ファイバ構造体および光学装置は以下のようにして製造された。初めに、MCVD法により2本の光ファイバ母材(コア径3mm、クラッド径13mm、長さ500mm)を作製した。各光ファイバ母材のコアには1.3wt%のYb3+イオンが添加された。この添加濃度では、波長976.5nmにおける吸収係数が900dB/m〜950dB/mとなる。この光ファイバ母材の屈折率分布から推定される光ファイバの開口数NAは略0.07であった。
Example 1
The optical fiber structure and optical device of Example 1 correspond to the first embodiment described above. The optical fiber structure and optical device of Example 1 were manufactured as follows. First, two optical fiber preforms (core diameter 3 mm, cladding diameter 13 mm, length 500 mm) were produced by MCVD. 1.3 wt% Yb 3+ ions were added to the core of each optical fiber preform. At this added concentration, the absorption coefficient at a wavelength of 976.5 nm is 900 dB / m to 950 dB / m. The numerical aperture NA of the optical fiber estimated from the refractive index distribution of this optical fiber preform was approximately 0.07.

これら2本の光ファイバ母材それぞれについて断面形状が1辺の長さ8.3mmの正方形となるように側面に対して研削加工および研磨加工を施し、2本の光ファイバ母材を並列配置して各々の側面を互いに融着接続した。この融着接続の際、図3に示されるように、長手方向19mm毎に5mmずつの未融着部分を周期的に形成した。未融着部分の形成には、2本の光ファイバ母材の接続すべき側面に予め19mm間隔で5mm長に亘って最大0.1mm深さの窪みを設けることで、その形成を容易にした。   Each of these two optical fiber preforms is ground and polished so that the cross-sectional shape is a square with a side length of 8.3 mm, and the two optical fiber preforms are arranged in parallel. The respective side surfaces were fused and connected to each other. At the time of this fusion splicing, as shown in FIG. 3, unfused portions of 5 mm were periodically formed every 19 mm in the longitudinal direction. The formation of the unfused portion is facilitated by providing a recess having a maximum depth of 0.1 mm over a length of 5 mm at intervals of 19 mm in advance on the side surfaces to be connected to the two optical fiber preforms. .

このように融着した光ファイバ母材を線引装置により線引して、矩形断面形状0.11mm×0.22mmの光ファイバを作製した。このとき、光ファイバ母材の未融着部分が線引きされた部分では、断面形状0.11mm×0.11mmの正方形の光ファイバが互いに接着せずにファイバ化されていた。その結果、作製された光ファイバは、略110mの融着し断面形状が長方形で2本のコアを内包するアレイ型ファイバ部(融着部)と、略30mの互いに分離された各々1本ずつのコアを内包する正方形断面の未融着分離部とが、周期的に分布する周期分離型のものであった。コア径は約40μmであった。   The optical fiber preform fused as described above was drawn by a drawing apparatus to produce an optical fiber having a rectangular cross-sectional shape of 0.11 mm × 0.22 mm. At this time, in the portion where the unfused portion of the optical fiber preform was drawn, square optical fibers having a cross-sectional shape of 0.11 mm × 0.11 mm were formed into fibers without being bonded to each other. As a result, the produced optical fibers are fused approximately 110 m, the cross-sectional shape is rectangular and the array type fiber part (fused part) including two cores, and approximately 30 m separated from each other. The non-fused separation portion having a square cross section that encloses the core of the above was of a periodic separation type in which the core is periodically distributed. The core diameter was about 40 μm.

このように作製された光ファイバを、略110mの融着部の両側に略2mの未融着分離部を持つように分離して、図2に示されるような光ファイバを得た。そして、図1に示されるように、この光ファイバの融着部を、並列された2本のコアの当該並列面に対して垂直な方向に積層するようにリールに密に巻いてディスク形状とした。また、この巻かれた状態において隣接するクラッド間は、耐熱性の光学樹脂により接続した。この光学樹脂の屈折率は、クラッドガラスの屈折率1.4585を中心に略±3%以内に調節された。このようにして作製されたディスク形状の光ファイバ構造体は、外径約220mm,内径約184mm,厚さ0.22mmであった。   The optical fiber thus produced was separated so as to have an approximately 2 m unfused separation part on both sides of the approximately 110 m fused part, and an optical fiber as shown in FIG. 2 was obtained. Then, as shown in FIG. 1, the fused portion of the optical fiber is tightly wound around a reel so as to be stacked in a direction perpendicular to the parallel surface of the two parallel cores, and a disk shape is obtained. did. Further, adjacent clads in this wound state were connected by a heat-resistant optical resin. The refractive index of this optical resin was adjusted within about ± 3% around the refractive index of 1.4585 of the clad glass. The disk-shaped optical fiber structure thus produced had an outer diameter of about 220 mm, an inner diameter of about 184 mm, and a thickness of 0.22 mm.

次に、図4に示されるように、このディスク形状の光ファイバ構造体の上面に周方向に等間隔に20本の励起光導入部材を光学的に接続した。各々の励起光導入部材は、合成石英ガラスからなる略平板形状のものであり、断面形状が0.22mm×2.5mmの矩形であり、長さが80mmであり、励起光を全反射させて光ファイバに導入するための傾斜面と下面との角度が4度であった。このとき、励起光導入部材と光ファイバとの接着には、光ファイバのクラッド間の接続に用いたものと同じ光学樹脂を用いた。   Next, as shown in FIG. 4, 20 pumping light introducing members were optically connected to the upper surface of the disk-shaped optical fiber structure at equal intervals in the circumferential direction. Each excitation light introducing member has a substantially flat plate shape made of synthetic quartz glass, has a rectangular shape of 0.22 mm × 2.5 mm in cross section, is 80 mm in length, and totally reflects the excitation light. The angle between the inclined surface and the lower surface for introduction into the optical fiber was 4 degrees. At this time, the same optical resin as that used for the connection between the clads of the optical fiber was used for bonding the excitation light introducing member and the optical fiber.

各励起光導入部材に対応して設けられる励起光源として、エミッタ列が2層になったLDスタックを用いた。図5に示されるように、各エミッタから出射された励起光(波長977nm)を、2個のコリメータによりファスト軸およびスロー軸の双方について略平行光とし、集光レンズにより励起光導入部材の垂直研磨端面に入射した。図6に示されるように、励起光導入部材へ投入された励起光は、ディスク形状とされた光ファイバへ導入された。このとき、励起光の最大分散角は本実施例では約6°であった。   As an excitation light source provided corresponding to each excitation light introducing member, an LD stack having two emitter rows was used. As shown in FIG. 5, the excitation light (wavelength 977 nm) emitted from each emitter is made substantially parallel light with respect to both the fast axis and the slow axis by two collimators, and is perpendicular to the excitation light introducing member by a condensing lens. Incident on the polished end face. As shown in FIG. 6, the excitation light input to the excitation light introducing member was introduced into the optical fiber having a disk shape. At this time, the maximum dispersion angle of the excitation light was about 6 ° in this example.

次に、ディスク形状の光ファイバ構造体の内側に引き出ている分離未融着部における2本の端面それぞれを平面に研磨し、放電加熱を用いる光ファイバ融着器により、これら2本の端面をコア調芯して融着接続した。この接続損失は0.1dB以下であった。このように接続することにより、光ファイバ構造体を構成する光ファイバは一繋がりとなり、その結果、光ファイバのコアからの出力は、光ファイバ構造体の外側から引き出される分離未融着部の2箇所の端面から出射に限定された。このときの光学装置は光増幅器として用いられる。   Next, each of the two end faces in the separated unfused portion drawn out to the inside of the disk-shaped optical fiber structure is polished to a flat surface, and these two end faces are obtained by an optical fiber fuser using discharge heating. The cores were aligned and fusion spliced. This connection loss was 0.1 dB or less. By connecting in this way, the optical fibers constituting the optical fiber structure are connected together. As a result, the output from the core of the optical fiber is 2 of the separated unfused portion drawn from the outside of the optical fiber structure. It was limited to emission from the end face of the location. The optical device at this time is used as an optical amplifier.

さらに、この外側の分離未融着部の2本の端面を内側と同様に平面に研磨し、何れか一方の端面に反射率99.9%(@波長1100±5nm)の誘電体多層膜反射ミラーを突き当て接続することで、レーザ出力を一方向に限定した。このとき、出力光を取り出す側の端面は、フレネル反射のおよそ4%の反射率を有していた。このときの光学装置はレーザ発振器として用いられる。   Further, the two end faces of the outer separated unfused portion are polished to a flat surface in the same manner as the inner side, and either one of the end faces reflects a dielectric multilayer film having a reflectance of 99.9% (@wavelength 1100 ± 5 nm). The laser output was limited to one direction by abutting and connecting the mirror. At this time, the end face on the output light extraction side had a reflectance of about 4% of Fresnel reflection. The optical device at this time is used as a laser oscillator.

励起光源としての各々のLDスタックから出力される励起光(連続光)のパワーは平均で80Wであった。したがって、光ファイバ構造体へは合計1600Wの励起光が投入された。このとき、各励起光導光部材の端面では、励起光源からの励起光は、平均で高さ200μmで幅2.5mm(1/e2)に集光されていた。なお、励起光の中心波長は最大出力にて977±2nmであった。また,励起光源を含めて光ファイバ構造体を20℃の水流によって冷却した。結果として、レーザ発振器としての光学装置から略1100Wの出力レーザ光が得られた。また、ビーム品質を測定したところ、M2は略1.46であった。 The average power of pumping light (continuous light) output from each LD stack as the pumping light source was 80 W. Therefore, a total of 1600 W of excitation light was input to the optical fiber structure. At this time, the excitation light from the excitation light source was condensed to an average height of 200 μm and a width of 2.5 mm (1 / e 2 ) on the end face of each excitation light guide member. The central wavelength of the excitation light was 977 ± 2 nm at the maximum output. Further, the optical fiber structure including the excitation light source was cooled by a water flow of 20 ° C. As a result, an output laser beam of approximately 1100 W was obtained from the optical device as a laser oscillator. Further, when the beam quality was measured, M2 was about 1.46.

(実施例2)
実施例2の光ファイバ構造体および光学装置も、上述した第1実施形態に相当するものである。実施例2でも、上述の実施例1と同様にして、2本のコアを有する光ファイバを作製した。実施例2で用いた光ファイバは、上述の実施例1の場合と同様のものであった。
ただし、実施例2で用いた光ファイバのコア径は約30μmであった。
(Example 2)
The optical fiber structure and optical device of Example 2 also correspond to the first embodiment described above. Also in Example 2, an optical fiber having two cores was manufactured in the same manner as Example 1 described above. The optical fiber used in Example 2 was the same as that in Example 1 described above.
However, the core diameter of the optical fiber used in Example 2 was about 30 μm.

このような光ファイバを用いて、実施例1の場合と同様にして、ディスク形状の光ファイバ構造体を作製した。ただし、実施例2では、巻かれた状態において隣接するクラッド間は、無機ポリマの接着剤により接続した。ディスク形状の光ファイバ構造体は、外径約157mm,内径約144mm,厚さ0.22mmであった。また、外側の分離未融着部の2本の端面の何れか一方の端面に、反射率99.9%(@波長1100±5nm)の出力折り返しミラーを設置した。   Using such an optical fiber, a disk-shaped optical fiber structure was produced in the same manner as in Example 1. However, in Example 2, the clads adjacent to each other in the wound state were connected by an inorganic polymer adhesive. The disk-shaped optical fiber structure had an outer diameter of about 157 mm, an inner diameter of about 144 mm, and a thickness of 0.22 mm. Further, an output folding mirror having a reflectance of 99.9% (@wavelength 1100 ± 5 nm) was installed on one of the two end faces of the outer separated unfused portion.

このディスク形状の光ファイバ構造体の上面に周方向に等間隔に12本の励起光導入部材を光学的に接続した。励起光源としての各々のLDスタックから出力される励起光(連続光、波長977nm)のパワーは平均で80Wであった。したがって、光ファイバ構造体へは合計960Wの励起光が投入された。その結果、レーザ発振器としての光学装置から略6400Wの出力レーザ光が得られた。また、ビーム品質を測定したところ、M2は略1.31であった。さら、出射レーザ光のニアフィールドパターンを観察したところ、通常の光ファイバの基底モード光の形状であり、円形対称であって、節が見られなかった。したがって、略シングルモードでの光ファイバ内レーザ伝搬であると考えられる。   Twelve excitation light introducing members were optically connected to the upper surface of the disk-shaped optical fiber structure at equal intervals in the circumferential direction. The average power of pumping light (continuous light, wavelength 977 nm) output from each LD stack as the pumping light source was 80 W. Therefore, a total of 960 W of excitation light was input to the optical fiber structure. As a result, an output laser beam of approximately 6400 W was obtained from the optical device as a laser oscillator. When the beam quality was measured, M2 was about 1.31. Further, when the near-field pattern of the emitted laser beam was observed, it was the shape of the fundamental mode light of a normal optical fiber, was circularly symmetric, and no nodes were seen. Therefore, it is considered that the laser propagation in the optical fiber is substantially single mode.

出力折り返しミラーを取り除いて、この端面に、モードフィールド径が10μmのシングルモードファイバ(市販品)を融着接続し、波長1080nmのレーザ光を種光(被増幅光)として導入した。種光には変調をかけ、ピーク強度10W,繰り返し20kHz,ピーク幅20nsのパルスにして導入したところ、種光は増幅され、ピーク強度35kWとなって出力した。すなわち、約35dBの増幅利得が得られた。このときの励起光強度はトータルで120Wであった。   The output folding mirror was removed, and a single mode fiber (commercial product) having a mode field diameter of 10 μm was fused and connected to this end face, and laser light having a wavelength of 1080 nm was introduced as seed light (light to be amplified). When the seed light was modulated and introduced as a pulse with a peak intensity of 10 W, a repetition of 20 kHz, and a peak width of 20 ns, the seed light was amplified and output with a peak intensity of 35 kW. That is, an amplification gain of about 35 dB was obtained. The excitation light intensity at this time was 120 W in total.

なお、光増幅器として使用する場合は、出力取り出し側のファイバ端面に出力伝送用ファイバを融着接続した。この出力伝送用ファイバは、コア径が30μmであり、NA0.07であって、Ybが添加されておらず、クラッド径が125μmの円形断面のものである。また、この出力伝送用ファイバの先端には、φ2mmで長さ2mmのコアレス石英ガラスロッドをエンドキャップにしても受けた。なお、このエンドキャップは、8°の斜め研磨を施し、さらに波長1080nmでの反射低減コーティングを施した。これは自励発振を抑えるためである。   When used as an optical amplifier, an output transmission fiber was fused and connected to the fiber end face on the output extraction side. This output transmission fiber has a circular cross section with a core diameter of 30 μm, NA of 0.07, no Yb added, and a cladding diameter of 125 μm. Further, a coreless quartz glass rod having a diameter of 2 mm and a length of 2 mm was received as an end cap at the tip of the output transmission fiber. The end cap was subjected to 8 ° oblique polishing and further subjected to a reflection reducing coating at a wavelength of 1080 nm. This is to suppress self-excited oscillation.

実施例1と比較すると、実施例2では、光ファイバにおける励起光の実効吸収係数が低くしても励起効率が低下しないよう、励起光導入部材の個数を減らし、励起光の損失を低減させた。その結果、さらにコア径を縮小することができ、励起光を光ファイバの端面から導入する端面導入方法で高出力タイプに用いられる光ファイバのコア径とほぼ同程度となった。そして、実施例2では、光ファイバ内部では略単一モードの発振となった。   Compared with Example 1, in Example 2, the number of pumping light introducing members was reduced and the loss of pumping light was reduced so that pumping efficiency was not lowered even if the effective absorption coefficient of pumping light in the optical fiber was low. . As a result, the core diameter can be further reduced, and the core diameter of the optical fiber used for the high output type is almost the same as the end face introduction method of introducing the pumping light from the end face of the optical fiber. In Example 2, the oscillation was substantially single mode inside the optical fiber.

ここで、端面導入方法で基底モード光のエネルギ配分率を他の高次モード光より圧倒的に高くするために、φ100mm程度の円筒に光ファイバを巻き付けるという操作がある。光ファイバ構造体はもともとコアが周回構造をとっている。実施例2では、ディスクの巻きの径をφ150程度にとることで、高次モードの抑制が効率的におこなわれている。上述の端面導入方法の例ではクラッド径が400μm以上あるが、本発明ではクラッド幅を小さく110μm程度とすることができる。そのため、コアの伝搬モードが受ける曲げ損失はφ400μmクラッドよりも大きいので、比較的緩く巻いても高次モードの抑制ができる。   Here, there is an operation of winding an optical fiber around a cylinder having a diameter of about 100 mm in order to make the energy distribution ratio of the base mode light overwhelmingly higher than other higher-order mode light by the end face introduction method. The core of the optical fiber structure originally has a circular structure. In Example 2, the higher-order mode is efficiently suppressed by setting the diameter of the winding of the disk to about φ150. In the example of the end face introduction method described above, the clad diameter is 400 μm or more, but in the present invention, the clad width can be reduced to about 110 μm. For this reason, the bending loss that the core propagation mode receives is larger than that of the φ400 μm cladding, so that higher-order modes can be suppressed even when winding relatively loosely.

(実施例3)
実施例3の光ファイバ構造体および光学装置も、上述した第1実施形態に相当するものである。実施例3でも、上述の実施例1と同様にして、2本のコアを有する光ファイバを作製した。実施例3で用いた光ファイバは、上述の実施例1の場合と同様のものであった。
(Example 3)
The optical fiber structure and the optical device of Example 3 also correspond to the first embodiment described above. Also in Example 3, an optical fiber having two cores was produced in the same manner as in Example 1 described above. The optical fiber used in Example 3 was the same as that in Example 1 described above.

このような光ファイバを用いて、実施例1の場合と同様にして、ディスク形状の光ファイバ構造体を作製した。ただし、実施例3では、巻かれた状態において隣接するクラッド間は、COレーザ光を集光照射してクラッド表面部分を局所的に加熱することにより融着した。なお、この融着接続に際しては、光ファイバ構造体本体と同じ大きさ及び形状を有する平面高温ヒータ(最高加熱温度1700℃)を用いて、光ファイバ構造体を1100℃以上に加熱することでも作製可能である。このとき,クラッド間は完全に隙間がなくなるように融着されていなくてもよく、励起光導入方式が光ファイバの流れに沿った形式であれば、問題なく効率良く励起光をカップリングすることができる。 Using such an optical fiber, a disk-shaped optical fiber structure was produced in the same manner as in Example 1. However, in Example 3, the adjacent clads in the wound state were fused by condensing and irradiating CO 2 laser light to locally heat the clad surface portion. In this fusion splicing, the optical fiber structure is also heated to 1100 ° C. or higher by using a planar high-temperature heater (maximum heating temperature 1700 ° C.) having the same size and shape as the optical fiber structure main body. Is possible. At this time, the clad may not be fused so that there is no gap between them, and if the pumping light introduction method follows the flow of the optical fiber, the pumping light can be efficiently and efficiently coupled. Can do.

また、外側の分離未融着部の2本の端面の何れか一方の端面に、反射率99.9%(@波長1100±5nm)のファイバーグレーティングを融着接続することにより、レーザー出力を一方向に限定した。このとき、出力を取り出す側の光ファイバ端面はフレネル反射のおよそ4%の反射率を有していた。   In addition, a laser grating with a reflectivity of 99.9% (@wavelength 1100 ± 5 nm) is fused and connected to one of the two end faces of the outer separated unfused portion, thereby reducing the laser output. Limited to direction. At this time, the end face of the optical fiber on the output extraction side had a reflectance of about 4% of the Fresnel reflection.

引き続き、このディスク形状の光ファイバ構造体の上面に周方向に等間隔に12本の励起光導入部材を光学的に接続した。各励起光導入部材は、多成分系ガラスからなる略平板形状のものであり、断面形状が0.22mm×2.5mmの矩形であり、長さが80mmであり、励起光を全反射させて光ファイバに導入するための傾斜面と下面との角度が4度であった。   Subsequently, twelve excitation light introducing members were optically connected to the upper surface of the disk-shaped optical fiber structure at equal intervals in the circumferential direction. Each excitation light introducing member has a substantially flat plate shape made of multicomponent glass, has a cross-sectional shape of a rectangle of 0.22 mm × 2.5 mm, a length of 80 mm, and totally reflects the excitation light. The angle between the inclined surface and the lower surface for introduction into the optical fiber was 4 degrees.

この励起光導入部材を構成する多成分系ガラスは、屈折率が1.48であり、軟化温度が800℃である。したがって、光ファイバ構造体の上面に励起光導入部材を設置し、小型のヒーターで約1000℃に加熱した白金メッキのコテを押し当てることで、光ファイバ構造体へ励起光導入部材を融着することができた。また、光ファイバを構成する合成石英ガラスの軟化温度は約1300℃であるので、光ファイバ列に全く変形を与えることなく、融着することができた。   The multi-component glass constituting the excitation light introducing member has a refractive index of 1.48 and a softening temperature of 800 ° C. Therefore, the excitation light introducing member is installed on the upper surface of the optical fiber structure, and the platinum light beam heated to about 1000 ° C. with a small heater is pressed to fuse the excitation light introducing member to the optical fiber structure. I was able to. In addition, since the softening temperature of the synthetic silica glass constituting the optical fiber is about 1300 ° C., the optical fiber array could be fused without any deformation.

一方、励起光源としての各々のLDスタックから出力される励起光(連続光、波長977nm)のパワーは平均で120Wであった。したがって、光ファイバ構造体へは合計1440Wの励起光が投入された。このとき、各励起光導光部材の端面では、励起光源からの励起光は、平均で高さ200μmで幅2.5mm(1/e2)に集光されていた。なお、励起光の中心波長は最大出力にて977±2nmであった。また,励起光源を含めて光ファイバ構造体を20℃の水流によって冷却した。結果として、レーザ発振器としての光学装置から略1150Wの出力レーザ光が得られた。また、ビーム品質を測定したところ、M2は略1.46であった。 On the other hand, the power of excitation light (continuous light, wavelength 977 nm) output from each LD stack as the excitation light source was 120 W on average. Therefore, a total of 1440 W of excitation light was input to the optical fiber structure. At this time, the excitation light from the excitation light source was condensed to an average height of 200 μm and a width of 2.5 mm (1 / e 2 ) on the end face of each excitation light guide member. The central wavelength of the excitation light was 977 ± 2 nm at the maximum output. Further, the optical fiber structure including the excitation light source was cooled by a water flow of 20 ° C. As a result, an output laser beam of approximately 1150 W was obtained from the optical device as a laser oscillator. Further, when the beam quality was measured, M2 was about 1.46.

(実施例4)
実施例4の光学装置は、上述した第4実施形態に相当するものである。実施例1の光ファイバ構造体を3個作製し、図10に示されるように、これら3個の光ファイバ構造体を直列に接続して、各々の光ファイバに含まれる複数のコアを一繋がりにして1本の光路とした。各々の光ファイバ構造体においては、ディスク形状の光ファイバ構造体の上面に周方向に等間隔に20本の励起光導入部材を光学的に接続し、励起光源としての各々のLDスタックから出力される励起光(連続光)のパワーは平均で60Wであった。したがって、各々の光ファイバ構造体へは合計1200Wの励起光が投入され、3個の光ファイバ構造体の全体へは合計3600Wの励起光が投入された。結果として、レーザ発振器としての光学装置から略2500Wの出力レーザ光が得られた。また、ビーム品質を測定したところ、M2は略1.46であり、1個の光ファイバ構造体の場合と同じであった。
Example 4
The optical device according to Example 4 corresponds to the fourth embodiment described above. Three optical fiber structures of Example 1 were manufactured, and as shown in FIG. 10, these three optical fiber structures were connected in series to connect a plurality of cores included in each optical fiber. Thus, one optical path was obtained. In each optical fiber structure, 20 pumping light introducing members are optically connected to the upper surface of the disk-shaped optical fiber structure at equal intervals in the circumferential direction, and output from each LD stack as a pumping light source. The average power of the excitation light (continuous light) was 60 W. Therefore, a total of 1200 W of pumping light was input to each optical fiber structure, and a total of 3600 W of pumping light was input to the entire three optical fiber structures. As a result, an output laser beam of approximately 2500 W was obtained from the optical device as a laser oscillator. Further, when the beam quality was measured, M2 was about 1.46, which was the same as the case of one optical fiber structure.

(実施例5)
実施例5の光ファイバ構造体および光学装置は、上述した第1実施形態に略相当するものであるが、レーザ活性物質を含有する4本のコアが中央部において共通のクラッド内に並列されている一方で両端部において個々に分離されている光ファイバを用いた点で相違する。この実施例5の光ファイバ構造体および光学装置は以下のようにして製造された。初めに、MCVD法により4本の光ファイバ母材(コア径3mm、クラッド径13mm、長さ500mm)を作製した。各光ファイバ母材のコアには1.3wt%のYb3+イオンが添加された。この添加濃度では、波長976.5nmにおける吸収係数が900dB/m〜950dB/mとなる。この光ファイバ母材の屈折率分布から推定される光ファイバの開口数NAは略0.07であった。
(Example 5)
The optical fiber structure and optical device of Example 5 substantially correspond to the first embodiment described above, but four cores containing a laser active material are arranged in parallel in a common clad in the central portion. On the other hand, it is different in that optical fibers separated at both ends are used. The optical fiber structure and optical device of Example 5 were manufactured as follows. First, four optical fiber preforms (core diameter 3 mm, cladding diameter 13 mm, length 500 mm) were produced by the MCVD method. 1.3 wt% Yb 3+ ions were added to the core of each optical fiber preform. At this added concentration, the absorption coefficient at a wavelength of 976.5 nm is 900 dB / m to 950 dB / m. The numerical aperture NA of the optical fiber estimated from the refractive index distribution of this optical fiber preform was approximately 0.07.

これら4本の光ファイバ母材それぞれについて断面形状が1辺の長さ8.4mmの正方形となるように側面に対して研削加工および研磨加工を施し、4本の光ファイバ母材を並列配置して各々の側面を互いに融着接続した。この融着接続の際、長手方向19mm毎に5mmずつの未融着部分を周期的に形成した。未融着部分の形成には、2本の光ファイバ母材の接続すべき側面に予め19mm間隔で5mm長に亘って最大0.1mm深さの窪みを設けることで、その形成を容易にした。   Each of these four optical fiber preforms is ground and polished so that the cross-sectional shape is a square with a side length of 8.4 mm, and the four optical fiber preforms are arranged in parallel. The respective side surfaces were fused and connected to each other. At the time of this fusion splicing, unfused portions of 5 mm were periodically formed every 19 mm in the longitudinal direction. The formation of the unfused portion is facilitated by providing a recess having a maximum depth of 0.1 mm over a length of 5 mm at intervals of 19 mm in advance on the side surfaces to be connected to the two optical fiber preforms. .

このように融着した光ファイバ母材を線引装置により線引して、矩形断面形状0.11mm×0.44mmの光ファイバを作製した。このとき、光ファイバ母材の未融着部分が線引きされた部分では、断面形状0.11mm×0.11mmの正方形の光ファイバが互いに接着せずにファイバ化されていた。その結果、作製された光ファイバは、略110mの融着し断面形状が長方形で4本のコアを内包するアレイ型ファイバ部(融着部)と、略30mの互いに分離された各々1本ずつのコアを内包する正方形断面の未融着分離部とが、周期的に分布する周期分離型のものであった。コア径は約40μmであった。   The optical fiber preform fused in this way was drawn by a drawing apparatus to produce an optical fiber having a rectangular cross-sectional shape of 0.11 mm × 0.44 mm. At this time, in the portion where the unfused portion of the optical fiber preform was drawn, square optical fibers having a cross-sectional shape of 0.11 mm × 0.11 mm were formed into fibers without being bonded to each other. As a result, the produced optical fibers are fused approximately 110 m, the cross-sectional shape is rectangular and the array type fiber part (fused part) containing four cores, and approximately 30 m separated from each other. The non-fused separation portion having a square cross section that encloses the core of the above was of a periodic separation type in which the core is periodically distributed. The core diameter was about 40 μm.

このように作製された光ファイバを、略110mの融着部の両側に略2mの未融着分離部を持つように分離して、4本のコアが中央部(融着部)において共通のクラッド内に並列されている一方で両端部(未融着分離部)において個々に分離されている光ファイバを得た。そして、この光ファイバの融着部を、並列された4本のコアの当該並列面に対して垂直な方向に積層するようにリールに密に巻いてディスク形状とした。また、この巻かれた状態において隣接するクラッド間は、耐熱性の光学樹脂により接続した。この光学樹脂の屈折率は、クラッドガラスの屈折率1.4585を中心に略±3%以内に調節された。   The optical fiber manufactured in this way is separated so as to have an approximately 2 m unfused separation part on both sides of the approximately 110 m fusion part, and the four cores are common in the central part (fusion part). An optical fiber that was separated in both ends (unfused separation part) while being arranged in parallel in the clad was obtained. Then, the fused portion of the optical fiber was densely wound around a reel so as to be laminated in a direction perpendicular to the parallel surface of the four cores arranged in parallel to form a disk shape. Further, adjacent clads in this wound state were connected by a heat-resistant optical resin. The refractive index of this optical resin was adjusted within about ± 3% around the refractive index of 1.4585 of the clad glass.

次に、光ファイバ構造体の内側に引き出ている分離未融着部における4本の端面それぞれを平面に研磨し、放電加熱を用いる光ファイバ融着器により、これら4本のうちの2本の端面をコア調芯して融着接続し、他の2本の端面をもコア調芯して融着接続した。また、光ファイバ構造体の外側に引き出ている分離未融着部における4本の端面それぞれを平面に研磨し、放電加熱を用いる光ファイバ融着器により、これら4本のうちの2本の端面をコア調芯して融着接続した。各々の接続損失は0.1dB以下であった。このように接続することにより、光ファイバ構造体を構成する光ファイバは一繋がりとなり、その結果、光ファイバのコアからの出力は、光ファイバ構造体の外側から引き出される分離未融着部の2箇所の端面から出射に限定された。このときの光学装置は光増幅器として用いられる。   Next, each of the four end faces in the separated unfused portion drawn out to the inside of the optical fiber structure is polished to a flat surface, and two of these four are used by an optical fiber fuser using discharge heating. The other end surfaces were core-aligned and fusion spliced, and the other two end surfaces were core-aligned and fusion spliced. Further, each of the four end faces in the separated unfused portion drawn out of the optical fiber structure is polished to a flat surface, and two of these four are fused by an optical fiber fuser using discharge heating. The end faces were core aligned and fusion spliced. Each connection loss was 0.1 dB or less. By connecting in this way, the optical fibers constituting the optical fiber structure are connected together. As a result, the output from the core of the optical fiber is 2 of the separated unfused portion drawn from the outside of the optical fiber structure. It was limited to emission from the end face of the location. The optical device at this time is used as an optical amplifier.

さらに、この外側の分離未融着部における未接続の2本のコアのうちの何れか一方の端面に反射率99.9%(@波長1100±5nm)の誘電体多層膜反射ミラーを突き当て接続することで、レーザ出力を一方向に限定した。このとき、出力光を取り出す側の端面は、フレネル反射のおよそ4%の反射率を有していた。このときの光学装置はレーザ発振器として用いられる。   Furthermore, a dielectric multilayer film reflecting mirror having a reflectance of 99.9% (@wavelength 1100 ± 5 nm) is abutted against one end face of the two unconnected cores in the outer separated unfused portion. By connecting, the laser output was limited to one direction. At this time, the end face on the output light extraction side had a reflectance of about 4% of Fresnel reflection. The optical device at this time is used as a laser oscillator.

次に、このディスク形状の光ファイバ構造体の上面に周方向に等間隔に20本の励起光導入部材を光学的に接続した。各々の励起光導入部材は、合成石英ガラスからなる略平板形状のものであり、断面形状が0.45mm×2.5mmの矩形であり、長さが80mmであり、励起光を全反射させて光ファイバに導入するための傾斜面と下面との角度が4度であった。このとき、励起光導入部材と光ファイバとの接着には、光ファイバのクラッド間の接続に用いたものと同じ光学樹脂を用いた。   Next, 20 excitation light introducing members were optically connected to the upper surface of the disk-shaped optical fiber structure at equal intervals in the circumferential direction. Each excitation light introducing member has a substantially flat plate shape made of synthetic quartz glass, has a cross-sectional shape of a rectangle of 0.45 mm × 2.5 mm, has a length of 80 mm, and totally reflects the excitation light. The angle between the inclined surface and the lower surface for introduction into the optical fiber was 4 degrees. At this time, the same optical resin as that used for the connection between the clads of the optical fiber was used for bonding the excitation light introducing member and the optical fiber.

各励起光導入部材に対応して設けられる励起光源として、エミッタ列が4層になったLDスタックを用いた。各エミッタから出射された励起光(波長977nm)を、2個のコリメータによりファスト軸およびスロー軸の双方について略平行光とし、集光レンズにより励起光導入部材の垂直研磨端面に入射した。励起光導入部材へ投入された励起光は、ディスク形状とされた光ファイバへ導入された。   As an excitation light source provided corresponding to each excitation light introducing member, an LD stack having four emitter rows was used. Excitation light (wavelength 977 nm) emitted from each emitter was made substantially parallel light with respect to both the fast axis and the slow axis by two collimators, and was incident on the vertical polished end face of the excitation light introducing member by a condenser lens. The excitation light introduced into the excitation light introducing member was introduced into a disk-shaped optical fiber.

励起光源としての各々のLDスタックから出力される励起光(連続光)のパワーは平均で160Wであった。したがって、光ファイバ構造体へは合計3200Wの励起光が投入された。結果として、レーザ発振器としての光学装置から略2600Wの出力レーザ光が得られた。また、ビーム品質を測定したところ、M2は略1.46であり、実施例1の場合と同程度であった。   The average power of pumping light (continuous light) output from each LD stack as the pumping light source was 160 W. Therefore, a total of 3200 W of excitation light was input to the optical fiber structure. As a result, an output laser beam of approximately 2600 W was obtained from the optical device as a laser oscillator. Further, when the beam quality was measured, M2 was about 1.46, which was almost the same as that in Example 1.

(実施例6)
実施例6の光ファイバ構造体および光学装置は、上述した第2実施形態に相当するものである。実施例6でも、上述の実施例1と同様にして、2本のコアを有する光ファイバを作製した。
(Example 6)
The optical fiber structure and the optical device according to Example 6 correspond to the second embodiment described above. Also in Example 6, an optical fiber having two cores was produced in the same manner as in Example 1 described above.

この光ファイバの融着部を、図7に示されるように、並列された2本のコアの当該並列面に対して垂直な方向に積層するように冷却部材の周囲に密に巻いてシリンダ形状とした。ここで用いた冷却部材は、金属製であって、直径が130mmであり、高さが150mmであり、内部を水冷できる構造を有していた。また、この冷却部材の側面に、屈折率1.34のフッ素樹脂を平均厚さ約5μmに塗布し、このフッ素樹脂の上に光ファイバの融着部を巻いた。巻かれたシリンダ形状の光ファイバ構造体の幅は30mmであった。また、この巻かれた状態において隣接するクラッド間は、耐熱性の光学樹脂により接続した。   As shown in FIG. 7, the fused portion of the optical fiber is tightly wound around the cooling member so as to be laminated in a direction perpendicular to the parallel surface of the two parallel cores, and has a cylinder shape. It was. The cooling member used here was made of metal, had a diameter of 130 mm, a height of 150 mm, and had a structure capable of water-cooling the inside. Further, a fluororesin having a refractive index of 1.34 was applied to the side surface of the cooling member to an average thickness of about 5 μm, and a fused portion of an optical fiber was wound on the fluororesin. The width of the rolled cylindrical optical fiber structure was 30 mm. Further, adjacent clads in this wound state were connected by a heat-resistant optical resin.

次に、シリンダ形状の光ファイバ構造体の一方の側に引き出ている分離未融着部における2本の端面それぞれを平面に研磨し、放電加熱を用いる光ファイバ融着器により、これら2本の端面をコア調芯して融着接続した。この接続損失は0.1dB以下であった。このように接続することにより、光ファイバ構造体を構成する光ファイバは一繋がりとなり、その結果、光ファイバのコアからの出力は、光ファイバ構造体の他方の側から引き出される分離未融着部の2箇所の端面から出射に限定された。このときの光学装置は光増幅器として用いられる。   Next, each of the two end faces in the separated unfused portion drawn out to one side of the cylinder-shaped optical fiber structure is polished to a flat surface, and these two fibers are obtained by an optical fiber fuser using discharge heating. The end surfaces of the cores were core aligned and fusion spliced. This connection loss was 0.1 dB or less. By connecting in this way, the optical fibers constituting the optical fiber structure are connected together. As a result, the output from the core of the optical fiber is separated from the other side of the optical fiber structure. It was limited to emission from the two end faces. The optical device at this time is used as an optical amplifier.

さらに、この他方の側の分離未融着部の2本の端面を内側と同様に平面に研磨し、何れか一方の端面に反射率99.9%(@波長1100±5nm)の誘電体多層膜反射ミラーを突き当て接続することで、レーザ出力を一方向に限定した。このとき、出力光を取り出す側の端面は、フレネル反射のおよそ4%の反射率を有していた。このときの光学装置はレーザ発振器として用いられる。   Further, the two end faces of the separated unfused portion on the other side are polished to a flat surface in the same manner as the inside, and a dielectric multilayer having a reflectivity of 99.9% (@wavelength 1100 ± 5 nm) is provided on either one end face. The laser output was limited to one direction by abutting and connecting the film reflecting mirror. At this time, the end face on the output light extraction side had a reflectance of about 4% of Fresnel reflection. The optical device at this time is used as a laser oscillator.

次に、図8に示されるように、このシリンダ形状の光ファイバ構造体の側面に周方向に等間隔に6本の励起光導入部材を光学的に接続した。各々の励起光導入部材は、合成石英ガラスからなる略平板形状のものであり、断面形状が0.22mm×2.5mmの矩形であり、長さが150mmであり、励起光を全反射させて光ファイバに導入するための傾斜面と下面との角度が3度であった。このとき、励起光導入部材と光ファイバとの接着には、光ファイバのクラッド間の接続に用いたものと同じ光学樹脂を用いた。   Next, as shown in FIG. 8, six excitation light introducing members were optically connected to the side surface of the cylindrical optical fiber structure at equal intervals in the circumferential direction. Each excitation light introducing member has a substantially flat plate shape made of synthetic quartz glass, has a cross-sectional shape of a rectangle of 0.22 mm × 2.5 mm, a length of 150 mm, and totally reflects the excitation light. The angle between the inclined surface and the lower surface for introduction into the optical fiber was 3 degrees. At this time, the same optical resin as that used for the connection between the clads of the optical fiber was used for bonding the excitation light introducing member and the optical fiber.

各励起光導入部材に対応して設けられる励起光源として、エミッタ列が2層になったLDスタックを用いた。各々のLDスタックから出力される励起光(連続光)のパワーは平均で30Wであった。したがって、光ファイバ構造体へは合計180Wの励起光が投入された。結果として、レーザ発振器としての光学装置から略140Wの出力レーザ光が得られた。また、ビーム品質を測定したところ、M2は略1.21であった。   As an excitation light source provided corresponding to each excitation light introducing member, an LD stack having two emitter rows was used. The power of pumping light (continuous light) output from each LD stack was 30 W on average. Therefore, a total of 180 W of excitation light was input to the optical fiber structure. As a result, an output laser beam of about 140 W was obtained from the optical device as a laser oscillator. When the beam quality was measured, M2 was approximately 1.21.

第1実施形態に係る光ファイバ構造体10の平面図および断面図である。It is the top view and sectional drawing of the optical fiber structure 10 which concern on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る光ファイバ構造体10において用いられる光ファイバ11の斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional drawing of the optical fiber 11 used in the optical fiber structure 10 which concerns on 1st Embodiment. 光ファイバ11の製造に用いられる光ファイバ母材11Aの平面図および断面図である。It is the top view and sectional drawing of 11 A of optical fiber base materials used for manufacture of the optical fiber 11. FIG. 第1実施形態に係る光ファイバ構造体10を含む光学装置1の平面図である。1 is a plan view of an optical device 1 including an optical fiber structure 10 according to a first embodiment. 励起光導入部材13,光学系14および励起光源15の平面図および側面図である。2 is a plan view and a side view of the excitation light introducing member 13, the optical system 14, and the excitation light source 15. FIG. 光ファイバ11,励起光導入部材13,光学系14および励起光源15の側面図である。2 is a side view of an optical fiber 11, an excitation light introducing member 13, an optical system 14, and an excitation light source 15. FIG. 第2実施形態に係る光ファイバ構造体20の斜視図および断面図である、It is the perspective view and sectional drawing of the optical fiber structure 20 which concern on 2nd Embodiment, 第2実施形態に係る光ファイバ構造体20を含む光学装置2の平面図である。It is a top view of the optical apparatus 2 containing the optical fiber structure 20 which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る光ファイバ構造体30の斜視図および断面図である、It is the perspective view and sectional drawing of the optical fiber structure 30 which concern on 3rd Embodiment, 第4実施形態に係る光学装置4の構成図である。It is a block diagram of the optical apparatus 4 which concerns on 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1〜4…光学装置、10…光ファイバ構造体、11…光ファイバ、12…反射部材、13…励起光導入部材、14…光学系、15…励起光源、20…光ファイバ構造体、21…光ファイバ、22…反射部材、23…励起光導入部材、24…光学系、25…励起光源、29…冷却部材、30…光ファイバ構造体、31…光ファイバ、32…反射部材、40〜40…光ファイバ構造体、42…反射部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-4 ... Optical apparatus, 10 ... Optical fiber structure, 11 ... Optical fiber, 12 ... Reflection member, 13 ... Excitation light introducing member, 14 ... Optical system, 15 ... Excitation light source, 20 ... Optical fiber structure, 21 ... optical fiber, 22 ... reflection member 23 ... excitation light introducing member, 24 ... optical system 25 ... pumping light source, 29 ... cooling member, 30 ... optical fiber structure, 31 ... optical fiber, 32 ... reflecting member 40 1 - 40 3 ... Optical fiber structure, 42.

Claims (4)

レーザ活性物質を含有する複数本のコアが中央部において共通のクラッド内に所定面上に並列されている一方で両端部において個々に分離されている光ファイバを備え、
前記光ファイバの前記中央部の少なくとも一部が巻回されて前記所定面に対して垂直な方向に積層されており、
前記光ファイバの前記両端部において個々に分離された各コアの端面が光学的に結合されて、前記複数本のコアが一繋がりとなって1本の光路を形成している、
ことを特徴とする光ファイバ構造体。
A plurality of cores containing a laser active substance are arranged in parallel on a predetermined surface in a common clad at a central portion, and are provided with optical fibers separated individually at both ends,
At least a part of the central portion of the optical fiber is wound and laminated in a direction perpendicular to the predetermined plane ;
The end surfaces of the cores individually separated at the both end portions of the optical fiber are optically coupled, and the plurality of cores are connected to form one optical path.
An optical fiber structure characterized by that.
前記光ファイバの各コアに含有されたレーザ活性物質から放出される光を反射する反射部材を前記光路の一方の端面に備えることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ構造体。   2. The optical fiber structure according to claim 1, wherein a reflection member that reflects light emitted from a laser active material contained in each core of the optical fiber is provided on one end face of the optical path. 前記光ファイバの各コアに含有されたレーザ活性物質を励起する励起光を、前記光ファイバの前記中央部のうち積層された部分において前記光ファイバ内に導入する励起光導入部材を更に備える、ことを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ構造体。   A pumping light introducing member for introducing pumping light for exciting a laser active substance contained in each core of the optical fiber into the optical fiber at a laminated portion of the central portion of the optical fiber; The optical fiber structure according to claim 1 or 2. 請求項3記載の光ファイバ構造体と、この光ファイバ構造体に含まれる光ファイバに導入されるべき励起光を出力する励起光源と、を備えることを特徴とする光学装置。
An optical apparatus comprising: the optical fiber structure according to claim 3; and an excitation light source that outputs excitation light to be introduced into an optical fiber included in the optical fiber structure.
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