JP5236081B2 - 光コンバイナ、及び、それを用いるファイバレーザ装置 - Google Patents

光コンバイナ、及び、それを用いるファイバレーザ装置 Download PDF

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Description

本発明は、光コンバイナ、及び、それを用いるファイバレーザ装置に関する。
ファイバレーザ装置においては、希土類元素が添加されるコアがクラッドに被覆される増幅用光ファイバに励起光が入力され、この励起光により信号光等のレーザ光が増幅される。そして、増幅されたレーザ光は、増幅用光ファイバの一方側のコアから出力される。
このようなファイバレーザ装置においては、励起光を増幅用光ファイバに入力するため、光コンバイナが用いられる場合がある。下記特許文献１には、このような光コンバイナの一例が記載されている。
下記特許文献１に記載の光コンバイナにおいては、信号光等のレーザ光を伝播するレーザ光伝播用ファイバ、及び、励起光を伝播する励起光伝播用ファイバが、コア及びクラッドを有するダブルクラッドファイバに融着されている。具体的には、信号光等のレーザ光を伝播するレーザ光伝播用ファイバの端部と励起光を伝播する励起光伝播用ファイバの端部とがバンドルされて、レーザ光伝播用ファイバの側面と励起光伝播用ファイバの側面とが互いに融着される。そして、レーザ光伝播用ファイバのコアと、コア及びクラッドを有するダブルクラッドファイバのコアとの位置が合わされて、レーザ光伝播用ファイバの端面、及び、励起光伝播用ファイバの端面が、ダブルクラッドファイバの端面に融着される。こうして、ダブルクラッドファイバのコアとレーザ光伝播用ファイバのコアとの間でレーザ光が伝播され、励起光伝播用ファイバとダブルクラッドファイバのクラッドとの間で励起光が伝播される（特許文献１）。
特表２００７-５０６１１９号公報
ところで、ファイバレーザ装置には、増幅用光ファイバの励起光が入力される側からレーザ光が出力される、いわゆる後方励起型のファイバレーザ装置がある。このようなファイバレーザ装置に上記特許文献１に記載の光コンバイナを用いる場合、励起光伝播用ファイバを励起光源に接続し、ダブルクラッドファイバを増幅用光ファイバに接続することで、増幅用光ファイバで増幅されたレーザ光が、光コンバイナのダブルクラッドファイバとレーザ光伝播用ファイバとを介して出力される。しかし、このようなファイバレーザ装置においては、励起光源に損傷が生じる場合がある。
そこで、本発明は、励起光源に損傷を与えることを抑制するファイバレーザ装置を達成できる光コンバイナ、及び、それを用いるファイバ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者は、上記特許文献１に記載の光コンバイナを用いたファイバレーザ装置において、励起光源に損傷が生じる原因について鋭意検討を行った。その結果、上記特許文献１に記載の光コンバイナにおいては、ダブルクラッドファイバからレーザ光伝播用ファイバにレーザ光が伝播されるときに、レーザ光の一部が励起光伝播用ファイバに入力される場合があることが分かった。そして、この励起光伝播用ファイバに入力されるレーザ光が、励起光源に損傷を与える場合があることが分かった。
そこで、本発明者は、さらにレーザ光の一部が励起光伝播用ファイバに入力される原因について鋭意研究を行った。その結果、上記特許文献１に記載の光コンバイナのように、ダブルクラッドファイバの端面とレーザ光伝播用ファイバの端面とが融着されている光コンバイナにおいては、ダブルクラッドファイバとレーザ光伝播用ファイバとの間でレーザ光が伝播される際、ダブルクラッドファイバとレーザ光伝播用ファイバとの融着部において、レーザ光の散乱や反射等が生じる場合がある。この場合、散乱や反射等をしたレーザ光は、レーザ光伝播用ファイバのコアから漏えいすることがある。そして、漏えいしたレーザ光は、レーザ光伝播用ファイバの側面と励起光伝播用ファイバの側面とが互いに融着された融着部において、レーザ光伝播用ファイバから励起光伝播用ファイバに入力されるという結論に至った。
そこで、本発明者はさらに検討を重ねて、本発明をするに至った。
すなわち、本発明は、励起光源からの励起光を伝播し、コアとクラッドとを有する励起光伝播用ファイバと、前記励起光よりも長波長のレーザ光を伝播し、コアとクラッドとを有するレーザ光伝播用ファイバと、前記レーザ光、及び、前記レーザ光を伝播し、コアとクラッドとを有するラージエリアファイバと、備え、前記レーザ光伝播用ファイバの前記コアと前記ラージエリアファイバの前記コアとが、前記ラージエリアファイバの長手方向に重なるように、前記レーザ光伝播用ファイバの一方側の端面と前記ラージエリアファイバの一方側の端面とが融着されると共に、前記励起光伝播用ファイバの前記コアと前記ラージエリアファイバの前記クラッドとが、前記ラージエリアファイバの長手方向に重なるように、前記励起光伝播用ファイバの一方側の端面と前記ラージエリアファイバの前記一方側の端面とが融着され、前記レーザ光伝播用ファイバと前記励起光伝播用ファイバとが、互いに非融着状態とされ、前記ラージエリアファイバの前記一方側の端面上において、前記レーザ光伝播用ファイバと前記励起光伝播用ファイバとの周囲に空間が形成されていることを特徴とする光コンバイナである。
このような光コンバイナによれば、励起光伝播用ファイバのコアとラージエリアファイバのクラッドとが、ラージエリアファイバの長手方向に重なるように、励起光伝播用ファイバの一方側の端面とラージエリアファイバの一方側の端面とが融着されるため、励起光伝播用ファイバからラージエリアファイバのクラッドに励起光が入力される。また、レーザ光伝播用ファイバのコアとラージエリアファイバのコアとが、ラージエリアファイバの長手方向に重なるように、レーザ光伝播用ファイバの一方側の端面とラージエリアファイバの一方側の端面とが融着されるため、ラージエリアファイバとレーザ光伝播用ファイバとの間でレーザ光の伝播がされる。このとき、ラージエリアファイバとレーザ光伝播用ファイバとが融着される部分において、レーザ光の散乱や反射等が生じて、レーザ光がレーザ光伝播用ファイバのコアから漏えいする場合においても、レーザ光伝播用ファイバと励起光伝播用ファイバとが非融着状態とされるため、漏えいしたレーザ光が励起光伝播用ファイバに入力されることが抑制できる。また、ラージエリアファイバの一方側の端面上において、レーザ光伝播用ファイバと励起光伝播用ファイバとの周囲に空間が形成されているため、漏えいしたレーザ光が励起光伝播用ファイバに入力されることがより抑制できる。従って、このような光コンバイナを用いることにより、励起光源に損傷を与えることを抑制するファイバレーザ装置を達成することができる。
また、上記光コンバイナにおいて、前記励起光伝播用ファイバは、複数であることが好ましい。
このように構成することで、より多くの励起光伝播用光をラージエリアファイバに入力することができる。
また、上記光コンバイナにおいて、前記レーザ光伝播用ファイバの前記クラッドの外径は、前記励起光伝播用ファイバの前記コアの直径以下であることが好ましい。
このように構成することで、例えば、７本のファイバ（レーザ光伝播用ファイバ１本と励起光伝播用ファイバ６本）を最密に配置したとき、中央に配置したレーザ光伝播用ファイバと、その周囲に配置した６本の励起光伝播用ファイバとの間に空間ができ、漏えいしたレーザ光が励起光伝播用ファイバに入力されることをより抑制することができる。
また、本発明は、励起光を出力する励起光源と、上記の光コンバイナと、前記励起光により励起される希土類元素が添加されるコアと、クラッドとを有する増幅用光ファイバと、を備え、前記増幅用光ファイバの一方側には、前記希土類元素が放出する自然放出光の一部の波長帯域の光を反射する第１ＦＢＧが形成されると共に、前記増幅用光ファイバの他方側には、前記第１ＦＢＧが反射する光と同じ波長の光を前記第１ＦＢＧよりも低い反射率で反射する第２ＦＢＧが形成され、前記光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記励起光源と接続されると共に、前記ラージエリアファイバが前記増幅用光ファイバの前記他方側と接続されることを特徴とするファイバレーザ装置である。
このようなファイバレーザ装置によれば、励起光が光コンバイナを介して増幅用光ファイバの他方側から入力され、増幅用光ファイバのコアに添加される希土類元素が励起状態とされて自然放出光を放出する。この自然放出光は、第１ＦＢＧと第２ＦＢＧとの間を往復してレーザ光として増幅される。そしてレーザ光の一部が、第２ＦＢＧを透過して増幅用光ファイバの他方側から出力される。増幅用光ファイバから出力されるレーザ光は、光コンバイナのラージエリアファイバのコアを伝播して、レーザ光伝播用ファイバに入力され、レーザ光伝播用ファイバから出力される。このとき、ラージエリアファイバとレーザ光伝播用ファイバとが融着される部分において、レーザ光の散乱等が生じて、レーザ光伝播用ファイバのコアからレーザ光が漏えいする場合においても、励起光伝播用ファイバとレーザ光伝播用ファイバとが非融着状態とされるため、漏えいしたレーザ光が励起光伝播用ファイバに入力されることが抑制される。従って、励起光伝播用ファイバと接続される励起光源に損傷を与えることが抑制できる。
また、上記ファイバレーザ装置において、励起光を出力する第２励起光源を更に備えると共に、上記の光コンバイナを第２光コンバイナとして更に備え、前記第２光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記第２励起光源と接続されると共に、前記ラージエリアファイバが前記増幅用光ファイバの前記一方側と接続されることが好ましい。
このような構成によれば、増幅用光ファイバの一方側と他方側とから励起光が入力されるため、より強度の強いレーザ光を出力することができる。一方、レーザ光が第１ＦＢＧと第２ＦＢＧとの間を往復するとき、レーザ光の一部が第１ＦＢＧを透過する場合がある。この場合、第１ＦＢＧを透過するレーザ光は、第２光コンバイナのラージエリアファイバのコアを伝播して、レーザ光伝播用ファイバに入力される。このとき、ラージエリアファイバとレーザ光伝播用ファイバとが融着される部分において、レーザ光の散乱等が生じて、レーザ光がレーザ光伝播用ファイバのコアから漏えいする場合においても、第２光コンバイナにおいては、漏えいしたレーザ光が励起光伝播用ファイバに入力されることが抑制される。従って、第２光コンバイナの励起光伝播用ファイバと接続される第２励起光源に損傷を与えることが抑制できる。
また、本発明は、励起光を出力する励起光源と、上記の光コンバイナと、前記励起光により励起される希土類元素が添加されるコアと、クラッドとを有し、一方側から前記希土類元素の誘導放出により増幅される前記励起光よりも長波長の種レーザ光が入力される増幅用光ファイバと、を備え、前記光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記励起光源と接続されると共に、前記ラージエリアファイバが前記増幅用光ファイバの他方側と接続されることを特徴とするファイバレーザ装置である。
このようなファイバレーザ装置によれば、励起光が光コンバイナを介して増幅用光ファイバの他方側から入力され、増幅用光ファイバのコアに添加される希土類元素が励起状態とされる。そして、増幅用光ファイバの一方側からは種レーザ光が入力されるため、この種レーザ光による希土類元素の誘導放出により種レーザ光は増幅される。増幅された種レーザ光は、レーザ光として増幅用光ファイバの他方側から光コンバイナのラージエリアファイバに入力されて、ラージエリアファイバのコアを伝播し、レーザ光伝播用ファイバに入力され、レーザ光伝播用ファイバから出力される。従って、光増幅回路内のコア伝播損失を低くすることができるので、励起光からレーザ光へのエネルギー変換効率を高くすることができる。また、ラージエリアファイバからレーザ光伝播用ファイバにレーザ光が伝播するときにラージエリアファイバとレーザ光伝播用ファイバとが融着される部分において、レーザ光の散乱等が生じて、レーザ光伝播用ファイバのコアからレーザ光が漏えいする場合がある。しかし、このような場合においても、漏えいしたレーザ光は、励起光伝播用ファイバに入力されることが抑制される。従って、励起光伝播用ファイバと接続される励起光源に損傷を与えることが抑制できる。
さらに上記ファイバレーザ装置において、励起光を出力する第２励起光源を更に備えると共に、上記の光コンバイナを第２光コンバイナとして更に備え、前記第２光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記第２励起光源と接続されると共に、前記ラージエリアファイバが前記増幅用光ファイバの前記一方側と接続され、前記種レーザ光は、前記第２光コンバイナを介して前記増幅用光ファイバに入力されることが好ましい。
このような構成によれば、第２励起光源からの励起光が第２光コンバイナを介して入力され、種レーザ光が、第２光コンバイナのレーザ光伝播用ファイバを介して増幅用光ファイバに入力される。そして、増幅用光ファイバの一方側と他方側から励起光が入力されるため、より強度の強いレーザ光を出力することができる。このとき、出力端において増幅されたレーザ光の一部が反射される場合がある。この場合、反射されたレーザ光は、増幅用光ファイバから第２光コンバイナに伝播する。このとき、第２光コンバイナにおけるラージエリアファイバとレーザ光伝播用ファイバとが融着される部分において、反射されたレーザ光が励起光伝播用ファイバに入力されることが抑制される。また、第２光コンバイナにおいて、レーザ光伝播用ファイバからラージエリアファイバに種レーザ光が伝播する際、種レーザ光の反射等が生じ、レーザ光伝播用ファイバのコアから漏えいする場合においても、第２光コンバイナにおいては、漏えいした種レーザ光が励起光伝播用ファイバに入力されることが抑制される。従って、第２光コンバイナの励起光伝播用ファイバと接続される第２励起光源に損傷を与えることが抑制できる。
また、本発明は、励起光を出力する励起光源と、上記の光コンバイナと、前記励起光により励起される希土類元素が添加されるコアと、クラッドとを有する増幅用光ファイバと、を備え、前記増幅用光ファイバの一方側には、前記希土類元素が放出する自然放出光の一部の波長帯域の光を反射する第１ＦＢＧが形成されると共に、前記増幅用光ファイバの他方側には、前記第１ＦＢＧが反射する光と同じ波長の光を前記第１ＦＢＧよりも低い反射率で反射する第２ＦＢＧが形成され、前記光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記励起光源と接続されると共に、前記ラージエリアファイバが前記増幅用光ファイバの前記一方側と接続されることを特徴とするファイバレーザ装置である。
このようなファイバレーザ装置によれば、出射端側のコア伝播損失を低減することができるので、励起光からレーザ光へのエネルギー変換効率を高くすることができる。また、レーザ光が、第１ＦＢＧと第２ＦＢＧとの間で共振する際、レーザ光の一部が第１ＦＢＧを透過する場合がある。第１ＦＢＧを透過するレーザ光は、光コンバイナのラージエリアファイバのコアを伝播して、レーザ光伝播用ファイバに入力される。このとき、ラージエリアファイバとレーザ光伝播用ファイバとが融着される部分において、レーザ光の散乱等が生じて、レーザ光伝播用ファイバのコアから漏えいする場合においても、漏えいしたレーザ光が励起光伝播用ファイバに入力されることが抑制される。従って、励起光伝播用ファイバと接続される励起光源に損傷を与えることを抑制できる。
また、本発明は、励起光を出力する励起光源と、上記の光コンバイナと、前記励起光により励起される希土類元素が添加されるコアと、クラッドとを有し、一方側から前記希土類元素の誘導放出により増幅される前記励起光よりも長波長の種レーザ光が入力される増幅用光ファイバと、を備え、前記光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記励起光源と接続されると共に、前記ラージエリアファイバが前記増幅用光ファイバの一方側と接続され、前記種レーザ光は、前記光コンバイナを介して前記増幅用光ファイバに入力されることを特徴とするファイバレーザ装置である。
このようなファイバレーザ装置によれば、種レーザ光が、光コンバイナのレーザ光伝播用ファイバからラージエリアファイバを介して増幅用光ファイバに入力されると共に、励起光が、光コンバイナの励起光伝播用ファイバからラージエリアファイバを介して、増幅用光ファイバに入力される。そして、増幅用光ファイバにおいて、種レーザ光が増幅されて出力される。このとき、出力端においてレーザ光の一部が反射される場合がある。この場合、反射されたレーザ光は、増幅用光ファイバからラージエリアファイバを介してレーザ光伝播用ファイバに伝播する。このとき、ラージエリアファイバとレーザ光伝播用ファイバとが融着される部分において、反射されたレーザ光が励起光伝播用ファイバに入力されることが抑制される。また、ラージエリアファイバとレーザ光伝播用ファイバとが融着される部分において、レーザ光伝播用ファイバからラージエリアファイバに種レーザ光が伝播する際に、種レーザ光の反射等が生じて、レーザ光伝播用ファイバのコアから種レーザ光が漏えいする場合においても、漏えいした種レーザ光がマルチモードファイバに入力されることが抑制される。従って、マルチモードファイバと接続される励起光源に損傷を与えることが抑制できる。
さらに上記ファイバレーザ装置において、前記光コンバイナのラージエリアファイバのコアには、前記励起光により励起される希土類元素が添加され、前記増幅用光ファイバと前記ラージエリアファイバとが同じ構成とされ、前記光コンバイナの前記ラージエリアファイバは、前記増幅用光ファイバが延長させてなる部分により構成されることが好ましい。
このような構成によれば、ラージエリアファイバにおいてもレーザ光の増幅が行われ、さらにラージエリアファイバと増幅用光ファイバの接続部がなくなるため、接続部におけるレーザ光の散乱等によるレーザ光の消失を防止でき、より強度の強いレーザ光を出力できる。また、ラージエリアファイバと増幅用光ファイバとを同じ構成にすることで、安価にファイバレーザ装置を構成することができる。
本発明によれば、励起光源に損傷を与えることを抑制するファイバレーザ装置を達成できる光コンバイナ、及び、それを用いるファイバレーザ装置が提供される。
本発明の第１実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。 図１に示す光コンバイナを示す斜視図である。 図２に示すダブルクラッドファイバの断面の構造を示す断面図である。 図２に示す光コンバイナのマルチモードファイバ及びシングルモードファイバの融着部における断面からダブルクラッドファイバ側を覗いた構造を示す断面図である。 図１に示す増幅用光ファイバの断面の構造を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。 本発明の第６実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
以下、本発明に係るファイバレーザ装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
図１に示すように、ファイバレーザ装置２００は、ファブリペロー型のファイバレーザ装置である。ファイバレーザ装置２００は、励起光源２６と、励起光源２６と接続される光コンバイナ１００と、光コンバイナ１００と接続される増幅用光ファイバ５０とを主な構成として備える。
励起光源２６は、複数の励起光出力用のダイオードレーザ（ＬＤ）２５から構成され、それぞれのＬＤ２５は、例えば９１５ｎｍの励起光を出力する。
図２は、図１に示す光コンバイナ１００を示す斜視図である。図２に示すように光コンバイナ１００は、ラージエリアファイバとしてのダブルクラッドファイバ３０と、ダブルクラッドファイバ３０の一方側の端面３５において融着される複数の励起光伝播用ファイバとしてのマルチモードファイバ２０、及び、マルチモードファイバ２０と共にダブルクラッドファイバ３０の一方側の端面３５において融着されるレーザ光伝播用ファイバとしてのシングルモードファイバ１０とを備える。このようにマルチモードファイバ２０及びシングルモードファイバ１０は、ダブルクラッドファイバ３０の一方側の端面３５において融着されることで、融着部１１０が形成されている。
図３は、図２に示すダブルクラッドファイバ３０の断面の構造を示す断面図である。図３に示すように、ダブルクラッドファイバ３０は、コア３１と、コア３１を被覆するクラッド３２と、クラッド３２を被覆する樹脂クラッド３３とから構成される。クラッド３２の屈折率はコア３１の屈折率よりも低く、樹脂クラッド３３の屈折率はクラッド３２の屈折率よりも大幅に低くされる。また、コア３１の直径は、例えば１０μｍとされ、クラッドの外径は、例えば４５０μｍとされ、樹脂クラッド３３の外径は、例えば５５０μｍとされる。また、コア２１を構成する材料としては、例えば、石英の屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素が添加された石英が挙げられ、クラッド２２を構成する材料としては、例えば、石英の屈折率を低下させるフッ素等の元素が添加された石英が挙げられ、樹脂クラッド３３を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられる。
図４は、図２に示す光コンバイナ１００のマルチモードファイバ２０及びシングルモードファイバ１０の融着部１１０における断面からダブルクラッドファイバ３０側を覗いた構造を示す断面図である。
図４に示すように、それぞれのマルチモードファイバ２０は、コア２１と、コア２１を被覆するクラッド２２とを有する。クラッド２２の屈折率は、コア２１の屈折率よりも大幅に低くされる。また、マルチモードファイバ２０のコア２１の直径は、例えば、上記のようにダブルクラッドファイバ３０のクラッド３２の外径が４５０μｍとされる場合、１５０μｍとされ、クラッド２２の外径が１９０μｍとされる。また、マルチモードファイバ２０のコア２１を構成する材料としては、例えば、石英が挙げられ、クラッド２２を構成する材料としては、例えば、フッ素が添加されコア２１よりも屈折率が低くされた石英や、紫外線硬化樹脂が挙げられる。なお、図２は、クラッド２２が樹脂から成る場合を示している。
シングルモードファイバ１０は、コア１１と、コア１１を被覆するクラッド１２とを有する。クラッド１２の屈折率は、コア１１の屈折率よりも低くされている。また、コア１１の直径は、ダブルクラッドファイバ３０のコア３１の直径と同じ直径とされ、クラッド１２の外径は、マルチモードファイバ２０のコア２１の直径以下とされ、例えば、上記のようにマルチモードファイバ２０のコア２１の外径が１５０μｍとされるとき１２５μｍとされる。また、シングルモードファイバ１０のコア１１を構成する材料としては、例えば、ゲルマニウムが添加された石英が挙げられ、クラッド１２を構成する材料としては、例えば、添加物のない石英が挙げられる。
図２、図４に示すように、ダブルクラッドファイバ３０は、マルチモードファイバ２０とシングルモードファイバ１０と接続される一方側の端部付近において、樹脂クラッド３３が剥離されている。また、各マルチモードファイバ２０は、ダブルクラッドファイバ３０と接続される一方側の端部付近において、クラッド２２が剥離されている。そして、複数のマルチモードファイバ２０のコア２１とダブルクラッドファイバ３０のクラッド３２とが、ダブルクラッドファイバ３０の長手方向に重なるように、マルチモードファイバ２０の一方側の端面とダブルクラッドファイバ３０の一方側の端面３５とが融着されている。なお、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が石英から成る場合には、各マルチモードファイバ２０は、一方側の端部付近において、クラッド２２が剥離されなくても良い。
さらに、シングルモードファイバ１０のコア１１の中心軸とダブルクラッドファイバ３０のコア３１の中心軸とが、直線上に並ぶようにされて、コア１１とコア３１とがダブルクラッドファイバ３０の長手方向に重なるように、シングルモードファイバ１０の一方側の端面とダブルクラッドファイバ３０の一方側の端面３５とが融着されている。
つまり、ダブルクラッドファイバ３０の一方側の端面３５上において、シングルモードファイバ１０が複数のマルチモードファイバ２０により囲まれるようにして、シングルモードファイバ１０の一方側の端面とマルチモードファイバ２０の一方側の端面が、ダブルクラッドファイバ３０の一方側の端面３５に融着されている。
このとき、シングルモードファイバ１０とマルチモードファイバ２０とは、非融着状態とされて、シングルモードファイバ１０とマルチモードファイバ２０とが離間した状態で、それぞれダブルクラッドファイバ３０と融着されている。なお、図２、図４においては、６本のマルチモードファイバ２０がシングルモードファイバ１０を取り囲むように、最密充填された状態で融着されており、シングルモードファイバ１０の直径がマルチモードファイバ２０のコア２１の直径以下とされるため、シングルモードファイバ１０とマルチモードファイバ２０とが、十分に離間している。
このようなシングルモードファイバ１０及びマルチモードファイバ２０とダブルクラッドファイバ３０との融着は次のように行う。なお、以下の説明においては、図２、図４に示すようにシングルモードファイバ１０の周りに６本のマルチモードファイバ２０が配置される場合について説明する。
まず、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が、上述のように樹脂から成る場合について説明する。マルチモードファイバ２０のクラッド２２が樹脂から成る場合には、まず、図２に示すように、それぞれのマルチモードファイバ２０の一方の端部付近において、クラッド２２を剥離する。また、長さ方向に沿って割れている一組の半割れ管を準備して、これらの半割れ管を組み合わせて管体状のフェルールとし、半割れ管同士の位置がずれないようにリング状のゴム等で固定する。そして、シングルモードファイバ１０の周りに６本のマルチモードファイバ２０が配置されるように束ねて、このフェルールの貫通孔内にそれぞれのマルチモードファイバ２０及びシングルモードファイバ１０を挿入する。そして、それぞれのマルチモードファイバ２０及びシングルモードファイバ１０の端面が平面を有する部材の平面に当接するようにして、シングルモードファイバ１０の端面とそれぞれのマルチモードファイバ２０の端面とが面一になるように調整をして、シングルモードファイバ１０及びそれぞれのマルチモードファイバ２０をクランプにより固定する。次にフェルールの貫通孔内に挿入されたシングルモードファイバ１０及びそれぞれのマルチモードファイバ２０を融着装置にセットして、シングルモードファイバ１０及びそれぞれのマルチモードファイバ２０の端面と、ダブルクラッドファイバ３０の端面３５とを所定の間隔をあけて対向させる。このときシングルモードファイバ１０の端面及びそれぞれのマルチモードファイバ２０の端面が、多少揃っていない場合には、シングルモードファイバ１０の端面及びそれぞれのマルチモードファイバ２０の端面を、ダブルクラッドファイバ３０の端面３５に１本ずつ押し当てて調整をして、再びクランプにより固定をする。次に、シングルモードファイバ１０とマルチモードファイバ２０とを予加熱せずに、ダブルクラッドファイバ３０の端部のみを選択的に予加熱し、ダブルクラッドファイバ３０の端面３５を僅かに溶融する。熱源としては、ＣＯ２レーザを用いることが、選択的に加熱を行うことができる観点から好ましい。そして、シングルモードファイバ１０及びマルチモードファイバ２０をダブルクラッドファイバ３０の端面３５に押し込むようにして、シングルモードファイバ１０の端面及びそれぞれのマルチモードファイバ２０の端面と、ダブルクラッドファイバ３０の端面３５とを接触させる。そして、シングルモードファイバ１０及びそれぞれのマルチモードファイバ２０の端面付近と、ダブルクラッドファイバ３０の端面３５付近とを更に加熱し、その後冷却することで、シングルモードファイバ１０及びそれぞれのマルチモードファイバ２０と、ダブルクラッドファイバ３０とを端面接続する。そして、フェルールをそれぞれの半割れ管に分解して、それぞれの半割れ管を取り外す。このようにフェルールを取り外すことにより、マルチモードファイバ２０のコア２１からフェルールに励起光が漏れることを防止することができる。
なお、フェルールの内径が大きすぎれば、シングルモードファイバ１０及びそれぞれのマルチモードファイバ２０の束の外形が大きくなりすぎるため好ましくなく、フェルールの内径が小さすぎれば、フェルールにシングルモードファイバ１０やマルチモードファイバ２０を挿入するときに引っかかってしまい好ましくない。そこで、例えば、シングルモードファイバ１０のクラッド１２の外径、及び、マルチモードファイバ２０のコア２１の直径が、それぞれ１０５μｍである場合には、フェルールの内径が３２０μｍ程度であることが好ましい。
次に、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が、石英から成る場合について説明する。マルチモードファイバ２０のクラッド２２が石英から成る場合には、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が樹脂から成る場合と異なり、それぞれのマルチモードファイバ２０の一方の端部付近において、クラッド２２を剥離しない。また、上記とは異なり半割れ管から構成されるのではなく、通常の管状のフェルールを準備する。そして、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が樹脂から成る場合と同様にして、フェルールの貫通孔内にそれぞれのマルチモードファイバ２０及びシングルモードファイバ１０を挿入して、シングルモードファイバ１０の端面とそれぞれのマルチモードファイバの端面とが面一になるように調整をして、シングルモードファイバ１０及びそれぞれのマルチモードファイバ２０をクランプにより固定する。そして、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が樹脂から成る場合と同様にして、シングルモードファイバ１０及びそれぞれのマルチモードファイバ２０を融着装置にセットして、シングルモードファイバ１０及びそれぞれのマルチモードファイバ２０の端面と、ダブルクラッドファイバ３０の端面３５とを端面接続する。なお、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が石英から成る場合には、マルチモードファイバ２０のコア２１は、ダブルクラッドファイバ３０との接続面までクラッド２２により被覆されているため、コア２１を伝播する励起光の漏えいが防止されている。従って、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が樹脂から成る場合と異なり、フェルールは取り外さなくても良い。
なお、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が樹脂から成る場合と同様にして、フェルールの内径は、大きすぎても、小さすぎても好ましくない。そこで、例えば、シングルモードファイバ１０のクラッド１２の外径、及び、マルチモードファイバ２０のクラッド２２の外径が、それぞれ１２５μｍである場合には、フェルールの内径は３７７μｍ〜３８０μｍ程度であることが好ましい。
また、マルチモードファイバ２０のクラッド２２が樹脂から成る場合も石英から成る場合においても、ダブルクラッドファイバ３０のクラッド３２の外形が、フェルールの内径と同様であるか、フェルールの内径よりも１〜５μｍ程度大きいことが、マルチモードファイバ２０の端面が、ダブルクラッドファイバ３０の端面からはみ出て融着されてしまうことを防止できる観点から好ましい。
また、それぞれのマルチモードファイバ２０の他方側の端部は、図１に示すように励起光源２６の各ＬＤ２５と接続されており、シングルモードファイバ１０の他方側の端部は、自由端となっている。また、ダブルクラッドファイバ３０の他方側の端部は、増幅用光ファイバ５０と接続されている。
図５は、図１に示す増幅用光ファイバ５０の断面の構造を示す断面図である。図５に示すように、増幅用光ファイバ５０は、コア５１と、コア５１を被覆するクラッド５２と、クラッド５２を被覆する樹脂クラッド５３とから構成される。クラッド５２の屈折率はコア５１の屈折率よりも低く、樹脂クラッド５３の屈折率はクラッド５２の屈折率よりも大幅に低くされる。また、コア５１の直径は、ダブルクラッドファイバ３０のコア３１の直径と同じ大きさとされ、クラッド５２の外径は、ダブルクラッドファイバ３０のクラッド３２の外径と同じ大きさとされ、樹脂クラッド５３の外径は、ダブルクラッドファイバ３０の樹脂クラッド３３の外径と同じ大きさとさる。また、コア５１を構成する材料としては、例えば、励起光源２６から出力される励起光により励起状態とされるエルビウム等の希土類元素、及び、石英の屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素が添加された石英が挙げられ、クラッド５２を構成する材料としては、例えば、石英の屈折率を低下させるフッ素等の元素が添加された石英が挙げられ、樹脂クラッド５３を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられる。
増幅用光ファイバ５０の光コンバイナ１００が接続される側と反対側である一方側の端部側には、第１ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）５５が設けられており、増幅用光ファイバの光コンバイナ１００が接続される側である他方側の端部側には第２ＦＢＧ５６が設けられている。第１ＦＢＧ５５は、増幅用光ファイバ５０のコア５１に添加されている希土類元素が励起状態とされる場合に放出する自然放出光の一部の波長帯域の光を９９％以上反射する構成とされている。一方、第２ＦＢＧ５６は、その波長帯域の光を５０％以下の反射率で反射する構成とされている。
また、増幅用光ファイバ５０の一方側の端部には、シングルモードファイバ４１が接続されており、シングルモードファイバ４１の増幅用光ファイバ５０と接続される側の端部と反対側の端部は、無反射終端４２と接続されている。
次に、ファイバレーザ装置２００におけるレーザ光の増幅及び出力について説明する。
まず、励起光源２６の複数のＬＤ２５から励起光が出力される。出力される励起光は、例えば、９１５ｎｍの波長である。励起光源２６から出力される励起光は、それぞれのＬＤ２５が接続されるぞれぞれのマルチモードファイバ２０によりマルチモード光として伝播され、融着部１１０においてダブルクラッドファイバ３０のクラッド３２に入力される。ダブルクラッドファイバ３０のクラッド３２に入力される励起光は、ダブルクラッドファイバ３０のコア３１とクラッド３２とによりマルチモード光として伝播され、増幅用光ファイバ５０の他方側の端部から第２ＦＢＧ５６を介して増幅用光ファイバ５０に入力される。増幅用光ファイバ５０に入力される励起光は、増幅用光ファイバ５０のコア５１とクラッド５２により伝播され、励起光の一部は、増幅用光ファイバ５０のコア５１に添加された希土類元素に吸収される。このため、希土類元素は励起状態となる。そして、励起状態となった希土類元素は、特定の波長の自然放出光を放出する。このときの自然放出光は、例えば、上記のように励起光の波長が９１５ｎｍとされる場合に、中心波長が１０７０ｎｍの光である。
この自然放出光を元に、第１ＦＢＧ５５と第２ＦＢＧ５６で構成される共振器でレーザ発振が起こる。そして、第２ＦＢＧ５６を一部のレーザ光が透過する。
第２ＦＢＧ５６を透過するレーザ光は、増幅用光ファイバ５０の他方側から出力される。そして、増幅用光ファイバ５０から出力されるレーザは、光コンバイナ１００のダブルクラッドファイバ３０に入力されて、ダブルクラッドファイバ３０のコア３１によりシングルモード光として伝播される。そして、ダブルクラッドファイバ３０を伝播するレーザ光は、融着部１１０において、シングルモードファイバ１０に入力され、シングルモード光として伝播する。そして、シングルモードファイバ１０の自由端となっている他方側の端部からレーザ光が出力される。
なお、第１ＦＢＧ５５を透過する光は、シングルモードファイバ４１を伝播して無反射終端４２で熱に変換される。
本実施形態におけるファイバレーザ装置２００によれば、励起光が光コンバイナ１００を介して増幅用光ファイバ５０の他方側の端部から入力され、増幅用光ファイバ５０の希土類元素が励起状態とされて自然放出光を放出する。この自然放出光は、第１ＦＢＧ５５と第２ＦＢＧ５６との間を往復してレーザ光として増幅される。そしてレーザ光の一部が、第２ＦＢＧ５６を透過して増幅用光ファイバ５０の他方側の端部から出力される。増幅用光ファイバ５０から出力されるレーザ光は、光コンバイナ１００のダブルクラッドファイバ３０のコア３１を伝播して、シングルモードファイバ１０に入力され、シングルモードファイバ１０から出力される。このとき、ダブルクラッドファイバ３０とシングルモードファイバ１０とが融着される融着部１１０において、レーザ光の散乱が生じて、シングルモードファイバ１０のコア１１からレーザ光が漏えいする場合においても、マルチモードファイバ２０とシングルモードファイバ１０とが非融着状態とされるため、漏えいしたレーザ光がマルチモードファイバ２０に入力されることが抑制される。従って、漏えいしたレーザ光がマルチモードファイバ２０を介して励起光源２６の各ＬＤ２５に入力されることが抑制され、励起光源２６に損傷を与えることが抑制できる。
また、本実施形態においては、シングルモードファイバ１０とマルチモードファイバ２０とが離間しているため、漏えいしたレーザ光がマルチモードファイバ２０に入力されることがより抑制できる。
さらに、本実施形態においては、複数のマルチモードファイバ２０がダブルクラッドファイバ３０に融着されているため、多くのマルチモード光をダブルクラッドファイバ３０に入力することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図６は、本発明の第２実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
図６に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置２１０は、第１ＦＢＧ５５が形成される増幅用光ファイバ５０の一方側の端部が、第２光コンバイナ１００ａと接続されており、第２光コンバイナ１００ａが、第２励起光源２６ａと接続されている点で、第１実施形態と異なる。
また、第２光コンバイナ１００ａは、シングルモードファイバ１０におけるダブルクラッドファイバ３０と接続される側の端部と反対側の端部が、自由端となっておらず、無反射終端４２と接続されている点で光コンバイナ１００と異なり、他の構成は光コンバイナ１００と同じ構成とされる。そして、第２光コンバイナ１００ａのダブルクラッドファイバ３０におけるシングルモードファイバ１０及びマルチモードファイバ２０と接続される側の端部と反対側の端部は、増幅用光ファイバ５０の一方側の端部と接続されている。
また、第２励起光源２６ａは、励起光源２６と同じ構成とされ、第２励起光源２６ａを構成する各ＬＤ２５は、第２光コンバイナ１００ａの各マルチモードファイバ２０と接続されている。
本実施形態におけるファイバレーザ装置２１０によれば、増幅用光ファイバ５０の一方側の端部側と他方側の端部側から励起光が入力されるため、より強度の強いレーザ光を出力することができる。一方、レーザ光が第１ＦＢＧ５５と第２ＦＢＧ５６との間を往復するとき、レーザ光の一部が第１ＦＢＧ５５を透過する場合がある。第１ＦＢＧ５５を透過するレーザ光は、第２光コンバイナ１００ａのダブルクラッドファイバ３０のコア３１を伝播して、シングルモードファイバ１０に入力される。このとき、ダブルクラッドファイバ３０とシングルモードファイバ１０とが融着される融着部１１０において、散乱等により、シングルモードファイバ１０のコア１１からレーザ光が漏えいする場合においても、第２光コンバイナ１００ａにおいては、漏えいしたレーザ光がマルチモードファイバ２０に入力されることが抑制される。従って、第２光コンバイナ１００ａのマルチモードファイバ２０と接続される第２励起光源２６ａに損傷を与えることが抑制できる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図７は、本発明の第３実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
図７に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置２２０は、光コンバイナ１００を備えておらず、増幅用光ファイバ５０の第２ＦＢＧ５６が設けられる側の他方側の端部には、シングルモードファイバ４３が設けられている点で、第２実施形態と異なる。従って、増幅用光ファイバ５０で増幅され、第２ＦＢＧ５６を介して出力されるレーザ光は、シングルモードファイバ４３の増幅用光ファイバ５０と接続される側と反対側の端部から出力される。
本実施形態のファイバレーザ装置２２０によれば、出射端側のコア伝播損失を低減することができるので、励起光からレーザ光へのエネルギー変換効率を高くすることができる。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図８を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図８は、本発明の第４実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
図８に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置３００は、増幅用光ファイバ５０の一方側の端部が、種レーザ光源６０と接続されており、増幅用光ファイバ５０には、第１ＦＢＧ５５及び第２ＦＢＧ５６が設けられていない点で、第１実施形態と異なる。
種レーザ光源６０は、増幅用光ファイバ５０のコア５１に添加される希土類元素が放出する誘導放出により増幅される種レーザ光を出力する。上述のように励起光源２６から、例えば９１５ｎｍの励起光が出力される場合、種レーザ光源６０からは、例えば、波長が１０７０ｎｍの種レーザ光が出力される。
このようなファイバレーザ装置３００においては、励起光源２６の複数のＬＤ２５から出力される励起光により増幅用光ファイバ５０のコア５１に添加された希土類元素に吸収される。このため、希土類元素は励起状態となる。そして、種レーザ光源６０から出力される種レーザ光が増幅用光ファイバ５０に入力すると、励起状態となった希土類元素による誘導放出により種レーザ光は増幅されて、増幅用光ファイバ５０の他方側の端部からレーザ光として出力される。出力されるレーザ光は、第１実施形態と同様にして、光コンバイナ１００におけるシングルモードファイバ１０の自由端から出力される。
本実施形態におけるファイバレーザ装置３００によれば、光増幅回路内のコア伝播損失を低くすることができるので、励起光からレーザ光へのエネルギー変換効率を高くすることができる。
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図９を参照して詳細に説明する。なお、第４実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図９は、本発明の第５実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
図９に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置３１０は、増幅用光ファイバ５０の一方側の端部が、第２光コンバイナ１００ａと接続されており、第２光コンバイナ１００ａが、第２励起光源２６ａと接続されている点で、第１実施形態と異なる。
第２光コンバイナ１００ａは、シングルモードファイバ１０におけるダブルクラッドファイバ３０と接続される側の端部と反対側の端部が、自由端となっておらず、種レーザ光源６０と接続されている点で光コンバイナ１００と異なり、他の構成は光コンバイナ１００と同じ構成とされる。そして、第２光コンバイナ１００ａのダブルクラッドファイバ３０におけるシングルモードファイバ１０及びマルチモードファイバ２０と接続される側の端部と反対側の端部は、増幅用光ファイバ５０の一方側の端部と接続されている。
また、第２励起光源２６ａは、励起光源２６と同じ構成とされ、第２励起光源２６ａを構成する各ＬＤ２５は、第２光コンバイナ１００ａの各マルチモードファイバ２０と接続されている。
本実施形態におけるファイバレーザ装置３１０によれば、種レーザ光が、第２光コンバイナ１００ａのシングルモードファイバ１０を介して増幅用光ファイバ５０に入力される。そして、増幅用光ファイバ５０の一方側と他方側から励起光が入力されるため、より強度の強いレーザ光を出力することができる。このとき、出力端においてレーザ光の一部が反射される場合がある。この場合、反射されたレーザ光は、増幅用光ファイバ５０から第２光コンバイナ１００ａに伝播する。このとき、第２光コンバイナ１００ａにおけるダブルクラッドファイバ３０とシングルモードファイバ１０とが融着される部分において、反射されたレーザ光がマルチモードファイバ２０に入力されることが抑制される。また、第２光コンバイナ１００ａにおいて、シングルモードファイバ１０からダブルクラッドファイバ３０に種レーザ光が伝播する際、種レーザ光の反射等が生じ、シングルモードファイバ１０のコア１１から種レーザ光が漏えいする場合においても、第２光コンバイナ１００ａにおいては、漏えいした種レーザ光がマルチモードファイバ２０に入力されることが抑制される。従って、第２光コンバイナ１００ａのマルチモードファイバ２０と接続される第２励起光源２６ａに損傷を与えることが抑制できる。
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図１０を参照して詳細に説明する。なお、第５実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図１０は、本発明の第６実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
図１０に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置３２０は、光コンバイナ１００を備えていない点で、第５実施形態と異なる。従って、増幅用光ファイバ５０で種レーザ光が増幅されて出力されるレーザ光は、増幅用光ファイバ５０の他方側の端部から出力される。
本実施形態のファイバレーザ装置３２０によれば、出射端側のコア伝播損失を低減することができるので、励起光からレーザ光へのエネルギー変換効率を高くすることができる。
以上、本発明について、第１〜第６実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、第１〜第６実施形態において、ラージエリアファイバとして、ダブルクラッドファイバ３０を用い、レーザ光伝播用ファイバとして、シングルモードファイバ１０を用い、励起光伝播用ファイバとしてマルチモードファイバ２０を用いたが、本発明はこれに限らない。例えば、ラージエリアファイバとして、コアが３つ以上のクラッドにより被覆される光ファイバを用いても良い。さらに、レーザ光伝播用ファイバとして、数モードの光を伝播する光ファイバを用いてもよく、ラージエリアファイバよりも直径の小さいダブルクラッドファイバ等を用いても良い。さらに励起光伝播用ファイバとして、ダブルクラッドファイバを用いても良い。
また、例えば、第１、第２、第４〜６実施形態において、光コンバイナ１００（１００ａ）のダブルクラッドファイバ３０のコア３１には希土類元素が添加されていない構成としたが、本発明はこれに限らない。例えば、ダブルクラッドファイバ３０のコア３１に希土類元素を添加して、増幅用光ファイバ５０とダブルクラッドファイバ３０とを同じ構成としても良い。この場合、ダブルクラッドファイバ３０においてもレーザ光の増幅が行われるためより強度の強いレーザ光を出力することができる。さらにこの場合、光コンバイナ１００（１００ａ）におけるダブルクラッドファイバ３０は、増幅用光ファイバ５０が延長されてなる部分により構成されることが好ましい。この場合、ダブルクラッドファイバ３０と増幅用光ファイバ５０の接続部がなくなるため、接続部におけるレーザ光の散乱等によるレーザ光の消失を防止できる。また、ダブルクラッドファイバ３０と増幅用光ファイバ５０とを同じ構成にすることで、安価にファイバレーザ装置を構成することができる。
また、第４〜第６実施形態において、ファイバレーザ装置３００〜３２０は、種レーザ光源６０を備えるものとしたが、本発明はこれに限らず、種レーザ光源６０は、ファイバレーザ装置の外部に備えられ、ファイバレーザ装置の外部から種レーザ光が入力されるものとしても良い。
本発明によれば、励起光源に損傷を与えることを抑制するファイバレーザ装置を達成できる光コンバイナ、及び、それを用いるファイバレーザ装置が提供される。
１０・・・シングルモードファイバ
１１・・・コア
１２・・・クラッド
２０・・・マルチモードファイバ
２１・・・コア
２２・・・クラッド
２６、２６ａ・・・励起光源
３０・・・ダブルクラッドファイバ
３１・・・コア
３２・・・クラッド
３３・・・樹脂クラッド
３５・・・端面
５０・・・増幅用光ファイバ
５１・・・コア
５２・・・クラッド
５３・・・樹脂クラッド
６０・・・種レーザ光源
１００、１００ａ・・・光コンバイナ
２００、２１０、２２０、３００、３１０、３２０・・・ファイバレーザ装置

Claims (10)

  1. 励起光源からの励起光を伝播し、コアとクラッドとを有する励起光伝播用ファイバと、
    前記励起光よりも長波長のレーザ光を伝播し、コアとクラッドとを有するレーザ光伝播用ファイバと、
    前記レーザ光、及び、前記レーザ光を伝播し、コアとクラッドとを有するラージエリアファイバと、
    を備え、
    前記レーザ光伝播用ファイバの前記コアと前記ラージエリアファイバの前記コアとが、前記ラージエリアファイバの長手方向に重なるように、前記レーザ光伝播用ファイバの一方側の端面と前記ラージエリアファイバの一方側の端面とが融着されると共に、
    前記励起光伝播用ファイバの前記コアと前記ラージエリアファイバの前記クラッドとが、前記ラージエリアファイバの長手方向に重なるように、前記励起光伝播用ファイバの一方側の端面と前記ラージエリアファイバの前記一方側の端面とが融着され、
    前記レーザ光伝播用ファイバと前記励起光伝播用ファイバとが、互いに非融着状態とされ、
    前記ラージエリアファイバの前記一方側の端面上において、前記レーザ光伝播用ファイバと前記励起光伝播用ファイバとの周囲に空間が形成されていることを特徴とする光コンバイナ。
  2. 前記励起光伝播用ファイバは、複数であることを特徴とする請求項１に記載の光コンバイナ。
  3. 前記レーザ光伝播用ファイバの前記クラッドの外径は、前記励起光伝播用ファイバの前記コアの直径以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光コンバイナ。
  4. 励起光を出力する励起光源と、
    請求項１から３いずれか１項に記載の光コンバイナと、
    前記励起光により励起される希土類元素が添加されるコアと、クラッドとを有する増幅用光ファイバと、
    を備え、
    前記増幅用光ファイバの一方側には、前記希土類元素が放出する自然放出光の一部の波長帯域の光を反射する第１ＦＢＧが形成されると共に、前記増幅用光ファイバの他方側には、前記第１ＦＢＧが反射する光と同じ波長の光を前記第１ＦＢＧよりも低い反射率で反射する第２ＦＢＧが形成され、
    前期光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記励起光源と接続されると共に、前記ラージファイバが前記増幅用ファイバの前記他方側と接続される
    ことを特徴とするファイバレーザ装置。
  5. 励起光を出力する第２励起光源を更に備えると共に、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の光コンバイナを第２光コンバイナとして更に備え、
    前記第２光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記第２励起光源と接続されると共に、前記ラージファイバが前記増幅用ファイバの前記一方側と接続されることを特徴とする請求項４に記載のファイバレーザ装置。
  6. 励起光を出力する励起光源と、
    請求項１から３いずれか１項に記載の光コンバイナと、
    前記励起光により励起される希土類元素が添加されるコアと、クラッドとを有し、一方側から前記希土類元素の誘導放出により増幅される前記励起光よりも長波長の種レーザ光が入力される増幅用光ファイバと、
    を備え、
    前記光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記励起光源と接続されると共に、前記ラージファイバが前記増幅用ファイバの前記他方側と接続される
    ことを特徴とするファイバレーザ装置。
  7. 励起光を出力する第２励起光源を更に備えると共に、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の光コンバイナを第２光コンバイナとして更に備え、
    前記第２光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記第２励起光源と接続されると共に、前記ラージファイバが前記増幅用ファイバの前記一方側と接続されることを特徴とする請求項６に記載のファイバレーザ装置。
  8. 励起光を出力する励起光源と、
    請求項１から３いずれか１項に記載の光コンバイナと、
    前記励起光により励起される希土類元素が添加されるコアと、クラッドとを有する増幅用光ファイバと、
    を備え、
    前記増幅用光ファイバの一方側には、前記希土類元素が放出する自然放出光の一部の波長帯域の光を反射する第１ＦＢＧが形成されると共に、前記増幅用光ファイバの他方側には、前記第１ＦＢＧが反射する光と同じ波長の光を前記第１ＦＢＧよりも低い反射率で反射する第２ＦＢＧが形成され、
    前期光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記励起光源と接続されると共に、前記ラージファイバが前記増幅用ファイバの前記一方側と接続される
    ことを特徴とするファイバレーザ装置。
  9. 励起光を出力する励起光源と、
    請求項１から３いずれか１項に記載の光コンバイナと、
    前記励起光により励起される希土類元素が添加されるコアと、クラッドとを有し、一方側から前記希土類元素の誘導放出により増幅される種レーザ光が入力される増幅用光ファイバと、
    を備え、
    前記光コンバイナは、前記励起光伝播用ファイバが前記励起光源と接続されると共に、前記ラージファイバが前記増幅用ファイバの前記一方側と接続され、
    前記種レーザ光は、前記光コンバイナを介して前記増幅用光ファイバに入力される
    ことを特徴とするファイバレーザ装置。
  10. 前記光コンバイナにおけるラージエリアファイバのコアには、前記励起光により励起される希土類元素が添加され、前記増幅用ファイバと前記ラージエリアファイバとが同じ構成とされ、前記光コンバイナにおける前記ラージエリアファイバは、前記増幅用ファイバが延長させてなる部分により構成されることを特徴とする請求項４から７または９のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9438004B2 (en) * 2011-05-20 2016-09-06 Alcatel Lucent Optical pumping and powering in spatially multiplexed transmission links
US9535211B2 (en) 2011-12-01 2017-01-03 Raytheon Company Method and apparatus for fiber delivery of high power laser beams
US9664869B2 (en) 2011-12-01 2017-05-30 Raytheon Company Method and apparatus for implementing a rectangular-core laser beam-delivery fiber that provides two orthogonal transverse bending degrees of freedom
US8983259B2 (en) * 2012-05-04 2015-03-17 Raytheon Company Multi-function beam delivery fibers and related system and method
CN102868086A (zh) * 2012-09-20 2013-01-09 无锡亮源激光技术有限公司 一种紧凑型高功率红外照明激光器
JP5584280B2 (ja) * 2012-12-21 2014-09-03 株式会社フジクラ ブリッジファイバ、コンバイナ及びファイバレーザ装置
JP5689929B2 (ja) * 2013-07-18 2015-03-25 株式会社フジクラ 光ファイバコンバイナの製造方法、光ファイバコンバイナ、及び、レーザ装置
WO2015126479A1 (en) * 2013-11-15 2015-08-27 Weatherford/Lamb, Inc. Multi-core optical waveguide for multi-parameter sensing
AU2015301630B2 (en) * 2014-08-13 2021-02-18 Ipg Photonics Corporation Multibeam fiber laser system
US9362709B1 (en) * 2015-01-21 2016-06-07 Ofs Fitel, Llc Optical fiber laser architecture with partitioned pump and signal coupling
CN105896260B (zh) * 2015-11-19 2019-01-15 中国工程物理研究院应用电子学研究所 光纤激光合束器
US10741992B2 (en) * 2016-10-10 2020-08-11 Nec Corporation Extending system reach of unrepeated systems using cascaded amplifiers
CN113169505A (zh) * 2018-12-03 2021-07-23 Ipg光子公司 具有可控输出光束强度分布曲线的超高光纤激光系统
JP6869298B2 (ja) * 2019-08-09 2021-05-12 株式会社フジクラ 光コンバイナ、レーザ装置、及び光コンバイナの製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007163650A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Fujikura Ltd 光ファイバ型励起コンバイナ、光ファイバ増幅器及び光ファイバレーザ
JP2008010804A (ja) * 2006-05-30 2008-01-17 Fujikura Ltd マルチポートカプラ、光増幅器及びファイバレーザ
JP2008064875A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Hamamatsu Photonics Kk 光学部品
JP2008277582A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Fujikura Ltd 光ポンピングデバイス用マルチコアファイバとその製造方法、光ポンピングデバイス、ファイバレーザ及びファイバ増幅器
EP2071375A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-17 Corelase OY Means of coupling light into optical fibers and methods of manufacturing a coupler

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2441918C (en) 2003-09-19 2010-06-08 Itf Technologies Optiques Inc./Itf Optical Technologies Inc. Optical coupler comprising multimode fibers and method of making the same
CN100520466C (zh) * 2006-05-30 2009-07-29 株式会社藤仓 多端口耦合器、光放大器及光纤激光器
GB2439345A (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Gsi Group Ltd Annular tapered fibre coupler for cladding pumping of an optical fibre
US7539377B2 (en) * 2007-01-11 2009-05-26 Gonthier Francois Method and device for optically coupling optical fibres
WO2009082733A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Stockeryale, Inc. High power pulsed fiber laser
JP2009212441A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Fujikura Ltd ポンプコンバイナ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007163650A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Fujikura Ltd 光ファイバ型励起コンバイナ、光ファイバ増幅器及び光ファイバレーザ
JP2008010804A (ja) * 2006-05-30 2008-01-17 Fujikura Ltd マルチポートカプラ、光増幅器及びファイバレーザ
JP2008064875A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Hamamatsu Photonics Kk 光学部品
JP2008277582A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Fujikura Ltd 光ポンピングデバイス用マルチコアファイバとその製造方法、光ポンピングデバイス、ファイバレーザ及びファイバ増幅器
EP2071375A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-17 Corelase OY Means of coupling light into optical fibers and methods of manufacturing a coupler

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