JP5584280B2 - ブリッジファイバ、コンバイナ及びファイバレーザ装置 - Google Patents

ブリッジファイバ、コンバイナ及びファイバレーザ装置 Download PDF

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Description

本発明はブリッジファイバ、コンバイナ及びファイバレーザ装置に関し、増幅用光ファイバから励起光源に戻る光を低減させる場合に好適なものである。
励起光源から出射される励起光をコンバイナを介して増幅用光ファイバに入射させるファイバレーザ装置が実現されている。この種のファイバレーザ装置では、増幅用光ファイバで増幅された光がコンバイナに戻り、この戻り光がコンバイナを介して励起光源に伝搬して励起光源を故障させてしまう場合がある。
このような戻り光を除去する対策の1つとして、下記特許文献1が開示されている。この特許文献1では、増幅用光ファイバ内で発生する特定の波長の光を外方へ導く反射防止膜が、増幅用光ファイバにおける入射端に取り付けられている。
特開平5−82914
ところが、上記特許文献1の手法では、特定の波長以外の戻り光を除去することが困難となるため、当該戻り光に起因して励起光源を故障させてしまう場合がある。また、上記特許文献1の手法では、コンバイナを構成するブリッジファイバと、増幅用光ファイバとの間に反射防止膜が介在することになるため、当該ブリッジファイバと増幅用光ファイバとに空間が生じ、光軸合わせ等が煩雑となる傾向がある。
そこで本発明は、戻り光に起因する励起光源の故障を簡易に低減させ得るブリッジファイバ、コンバイナ及びファイバレーザ装置を提供することを目的とする。
かかる課題を解決するため本発明は、芯層と、前記芯層の屈折率よりも高い屈折率を有し前記芯層の外周面を被覆する外層とを備えるブリッジファイバであって、前記外層は、当該外層の屈折率よりも低い屈折率を有する物質により囲まれ、前記ブリッジファイバの一端面における前記外層の領域は、複数の励起光入力用光ファイバのコア端面それぞれと光学的に結合すべき領域とされ、前記ブリッジファイバの他端面における前記芯層の領域は、増幅用光ファイバのコア端面と光学的に結合すべき領域とされることを特徴とする。
また、本発明は、複数の励起光入力用光ファイバと、芯層、及び、前記芯層の屈折率よりも高い屈折率を有し前記芯層の外周面を被覆する外層を含むブリッジファイバと、を備えるコンバイナであって、前記外層は、当該外層の屈折率よりも低い屈折率を有する物質により囲まれ、前記ブリッジファイバの一端面における前記外層の領域は、前記複数の励起光入力用光ファイバの一端面と光学的に結合し、前記ブリッジファイバの他端面における前記芯層の領域は、増幅用光ファイバのコア端面と光学的に結合すべき領域とされることを特徴とする。
また、本発明は、複数の励起光入力用光ファイバと、増幅用光ファイバと、芯層、及び、前記芯層の屈折率よりも高い屈折率を有し前記芯層の外周面を被覆する外層を含むブリッジファイバと、前記増幅用光ファイバに所定距離を隔てて配置される一対のミラーと、を備えるファイバレーザ装置であって、前記外層は、当該外層の屈折率よりも低い屈折率を有する物質により囲まれ、前記ブリッジファイバの一端面における前記外層の領域は、前記複数の励起光入力用光ファイバの一端面と光学的に結合し、前記ブリッジファイバの他端面における前記芯層の領域は、増幅用光ファイバのコア端面と光学的に結合することを特徴とする。
上記の構成によれば、ブリッジファイバにおける光の伝播モードのうち、外層において強度が高いモードの数を少なくすることができる。このため、増幅用光ファイバからブリッジファイバへ入射する戻り光は、芯層において強度が高いモードに多く結合するようになる。したがって、増幅用光ファイバからブリッジファイバへ入射する戻り光を芯層におおむね閉じ込めることができる。
この結果、戻り光が励起光入力用光ファイバを介して励起光源に伝搬することを、反射膜等の特別な部材を用いることなく抑制することができる。
こうして、戻り光に起因する励起光源の故障を低減させ得るブリッジファイバ、コンバイナ及びファイバレーザ装置が実現される。
ところで、前記物質は、大気であることが好ましい。
大気で外層が囲まれる場合、外層の外側を通る光の伝播モードが存在しないので、増幅用光ファイバからブリッジファイバへ入射する戻り光は、芯層において強度が高いモードにより多く結合するようになる。したがって、増幅用光ファイバからブリッジファイバへ入射する戻り光を芯層にさらに閉じ込めることができる。
また、前記物質は、前記外層の外周面を被覆する最外層とされることが好ましい。
最外層で外層が被覆される場合、芯層において強度が高いモードに多く戻り光を結合させつつも、当該外層に対する外側からの影響を低減することができるため、戻り光の閉じ込め機能を保持するとともにブリッジファイバの耐性を高めることができる。
また、前記最外層の屈折率は、前記芯層の屈折率よりも低いことが好ましい。
芯層及び外層の屈折率よりも低い屈折率の最外層で外層が被覆される場合、ブリッジファイバにおける光の伝播モードのうち、芯層において強度が高いモードの実効屈折率よりも、最外層において強度が高いモードの実効屈折率のほうが小さくなる。このため、芯層を伝播する光のうち、当該芯層において強度が高いモードに結合する光は、外層において強度が高いモードへ結合しづらくなる。したがって、最外層で外層が被覆される場合において、増幅用光ファイバからブリッジファイバへ入射する戻り光をさらに芯層に閉じ込めることができる。
また、前記ブリッジファイバの他端面における前記芯層の外径は、当該芯層に融着される光ファイバのコア外径よりも大きいことが好ましい。
このようにした場合、増幅用光ファイバからの戻り光を取りこぼすことなく芯層にトラップすることが可能となり、当該芯層の外径が増幅用光ファイバのコア外径以下である場合に比べてより一段と戻り光に起因する励起光源の故障を低減させることができる。
また、前記ブリッジファイバは、前記ブリッジファイバの一端面側から他端面側に向かって縮径するテーパ部を有することが好ましい。
このようにした場合、ブリッジファイバが、複数の励起光入力用光ファイバから非縮径側の端面を介して入力される励起光を増幅用光ファイバに集めるように導くことができ、この結果、増幅効率を向上させることができる。
以上のように本発明によれば、戻り光に起因する励起光源の故障を簡易に低減させ得るブリッジファイバ、コンバイナ及びファイバレーザ装置を提供することができる。
第1実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。 コンバイナの様子を示す図である。 ブリッジファイバの長手方向に直交するブリッジファイバ断面の様子を示す図である。 ブリッジファイバに戻る戻り光の強度分布をモニタした結果を示す図である。 第2実施形態におけるコンバイナの様子を示す図である。 第2実施形態におけるブリッジファイバ断面の様子を示す図である。
以下、発明を実施するための形態について図面を用いながら詳細に説明する。
(1)第1実施形態
<ファイバレーザ装置の構成>
図1は、第1実施形態におけるファイバレーザ装置1を示す図である。図1に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置1は、共振型のファイバレーザであり、複数の励起光源11、コンバイナ12、第1ミラーとしての第1FBG(Fiber Bragg Grating)13、及び、第2ミラーとしての第2FBG14を主な構成要素として備える。
複数の励起光源11は、励起光を出射するものであり、例えばレーザダイオード(Laser Diode)とされる。
図2は、コンバイナ12の様子を示す図である。図1及び図2に示すように、コンバイナ12は、複数の励起光入力用光ファイバ20、ブリッジファイバ30及び増幅用光ファイバ40を主な構成要素として備える。
複数の励起光入力用光ファイバ20は、励起光源11から出射される励起光をブリッジファイバ30に入力させるための光ファイバであり、励起光源11の数と同じ数とされる。各励起光入力用光ファイバ20は、コア21と、当該コア21を被覆するクラッド22とを有し、例えばマルチモードファイバとされる。
コア21の屈折率はクラッド22の屈折率よりも高くされる。なお、コア21の材料は例えば石英などとされ、クラッド22の材料は例えばフッ素等のドーパントが添加された石英などとされる。
ブリッジファイバ30は、複数の励起光入力用光ファイバ20と増幅用光ファイバ40とを光学的に結合させるための光ファイバであり、芯層31と、当該芯層31の外周面を隙間なく被覆する外層32とを主な構成要素として備える。
これら芯層31及び外層32は、励起光入力用光ファイバ20の端面に対向されるブリッジファイバ30の一端面側から、増幅用光ファイバ40の端面に対向されるブリッジファイバ30の他端面側に向かって縮径するテーパ部33を有する。ブリッジファイバ30の一端面は非縮径状態の端面(以下、大径端面という。)EF1とされ、ブリッジファイバ30の他端面は縮径状態の端面(以下、小径端面という。)EF2とされる。
大径端面EF1における外層32の領域AR1は、複数の励起光入力用光ファイバ20のコア端面それぞれと光学的に結合すべき領域とされる。本実施形態の場合、複数の励起光入力用光ファイバ20のコア端面同士の間隔が均等となる状態で、当該コア端面が外層32の領域AR1に融着される。
一方、小径端面EF2における芯層31の領域AR2は、増幅用光ファイバ40のコア端面と光学的に結合すべき領域とされる。本実施形態の場合、増幅用光ファイバ40のコア端面が芯層31の領域AR2に融着される。
図3は、ブリッジファイバ30の長手方向に直交するブリッジファイバ断面の様子を示す図である。図3の(A)及び(B)に示すように、芯層31の屈折率nは外層32の屈折率nよりも低くされる。なお、外層32は、当該外層32の屈折率nよりも屈折率が低い大気により囲まれている。つまり、外層32の外周面はエアクラッドにより包囲される。
なお、芯層31の材料は例えば屈折率を下げるフッ素(F)等のドーパントが添加された石英などとされ、外層32の材料は例えば純粋な石英などとされる。
増幅用光ファイバ40は、図2に示すように、1種類又は2種類以上の活性元素が添加されるコア41と、コア41の外周面を被覆する第1クラッド42と、第1クラッド42の外周面を被覆する第2クラッド43と、第2クラッドを囲う被覆層44とを有する。
なお、活性元素としては、例えば、エルビウム(Er)、イッテルビウム(Yb)あるいはネオジウム(Nd)等の希土類元素があり、希土類元素以外の活性元素としては、例えば、ビスマス(Bi)がある。
コア41の屈折率は第1クラッド42の屈折率よりも高くされ、第1クラッド42の屈折率は第2クラッド43の屈折率よりも高くされ、第2クラッド43の屈折率は被覆層44の屈折率よりも低くされる。なお、ブリッジファイバ30から入射する光の屈折を抑制する観点から、第1クラッド42の屈折率はブリッジファイバ30の外層32と同等の屈折率であることが好ましい。
コア41のコア外径は、ブリッジファイバ30における芯層31の外径OD以下とされ、上述したように、当該ブリッジファイバ30の小径端面EF2における芯層31の領域AR2とコア41の端面とは融着される。なお、増幅用光ファイバ40においてブリッジファイバ30と融着されるコア端面の近傍の被覆層43は剥離される。
第1FBG13は、増幅用光ファイバ40のうち、第2FBG14よりもブリッジファイバ30に近い部位に設けられており、当該増幅用光ファイバ40の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分を繰り返す構造でなる。この部分は、励起状態とされた増幅用光ファイバ40の活性元素が放出する光の少なくとも一部の波長を反射するよう調整される。
第2FBG14は、増幅用光ファイバ40のうち、第1FBG13よりもブリッジファイバ30から離れた部位に設けられており、当該増幅用光ファイバ40の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分を繰り返す構造でなる。この部分は、第1FBG13が反射する光と同じ波長の光を第1FBG13よりも低い反射率で反射するよう調整される。
<動作・効果>
本実施形態におけるファイバレーザ装置1では、励起光源11から励起光入力用光ファイバ20を介してブリッジファイバ30に励起光が入射された場合、当該励起光は、ブリッジファイバ30における外層32を伝搬して増幅用光ファイバ40のクラッド42に入射する。
クラッド42に入射した励起光は、増幅用光ファイバ40におけるクラッド42及びコア41を伝搬し、当該励起光によってコア41に添加される活性元素が励起され、当該活性元素から特定の波長の自然放出光が放出される。
この自然放出光は、増幅用光ファイバ40のコア41を伝搬して第1FBG13と第2FBG14との間を往来するとともに増幅され、増幅された光の一部が第2FBG14を透過して増幅用光ファイバ40の出力端から出射される。
ところで、第1FBG13と第2FBG14との間で増幅された光の一部が第1FBG13を透過してブリッジファイバ30に戻る場合がある。
この場合、本実施形態におけるブリッジファイバ30では、外層32の屈折率nが芯層31の屈折率nよりも高く、当該外層32の屈折率nよりも屈折率が低い大気により外層32が囲まれているため、ブリッジファイバ30における光の伝播モードのうち、外層32において強度が高いモードの数を少なくすることができる。
このため、増幅用光ファイバ40からブリッジファイバ30へ入射する戻り光は、芯層31において強度が高いモードに多く結合するようになる。したがって、増幅用光ファイバ40からブリッジファイバ30へ入射する戻り光を芯層31におおむね閉じ込めることができる。
ここで、ブリッジファイバ30に戻る戻り光の強度分布をモニタした結果を図4に示す。なお、ブリッジファイバ30の小径端面EF2における芯層31の直径は30μm、外層32の直径は125μmとし、大径端面EF1に対する小径端面EF2の縮径率は33%とした。また、外層32の屈折率nは芯層31の屈折率nに対して0.8%高くなるよう設定した。
また、増幅用光ファイバ40におけるコア41の直径は6μm、第1クラッド42の直径は125μm、第2クラッド43の直径は250μmとし、コア41の屈折率は第1クラッド42の屈折率に対して0.15%高く第2クラッド43に対して5%高く設定した。
さらに、増幅用光ファイバ40におけるコア41に添加される活性元素はイッテルビウムとし、励起光源11は915nm帯のLD光源とし、第1FBG13における反射波長は1064nmとした。
図4に示すように、戻り光の強度分布のうち、破線P1が芯層31の外周に相当し、一点鎖線P2が外層32の外周に相当しており、当該芯層31内での戻り光強度が最も高なっている。つまり、ブリッジファイバ30に戻る戻り光がブリッジファイバ30の芯層31に留まっており、当該芯層31が戻り光のトラップ機能を有していることが分かる。なお、図4における縦線と横線の交差点は戻り光の入射点である。
したがって、本実施形態におけるブリッジファイバ30では、増幅用光ファイバ40から戻り光が入射された場合であっても、当該戻り光が励起光入力用光ファイバ20を介して励起光源11に伝搬することを、反射膜等の特別な部材を用いることなく抑制することができる。
こうして、本実施形態によれば、戻り光に起因する励起光源11の故障を簡易に低減させ得るブリッジファイバ30、コンバイナ12及びファイバレーザ装置1が実現される。
なお、芯層31の屈折率nが外層32の屈折率nよりも低い場合、励起光は主に外層の領域を伝播する。したがって、増幅用光ファイバ40のコア41に添加される添加元素に吸収される励起光量が増幅用光ファイバ40の入力端近傍で大きくなることを抑制することができる。この結果、増幅用光ファイバ40のより遠方にまで励起光を伝搬させて増幅効率を向上させることができ、増幅用光ファイバ40の端部が他の部分に比べて大幅に発熱することも抑止できる。
ところで本実施形態の場合、外層32は大気で囲まれている。この場合、外層32の外側を通る光の伝播モードが存在しないので、増幅用光ファイバ20からブリッジファイバ30へ入射する戻り光は、芯層31において強度が高いモードにより多く結合するようになる。したがって、増幅用光ファイバ20からブリッジファイバ30へ入射する戻り光を芯層31にさらに閉じ込めることができる。
また本実施形態の場合、ブリッジファイバ30の小径端面EF2における芯層31の外径ODは、当該芯層に融着される増幅用光ファイバ40のコア外径よりも大きくなっている。このため、増幅用光ファイバ40からの戻り光を取りこぼすことなく芯層31にトラップすることが可能となり、当該芯層31の外径が増幅用光ファイバ40のコア外径以下である場合に比べてより一段と戻り光に起因する励起光源11の故障を低減させることができる。
また本実施形態の場合、ブリッジファイバ30における芯層31及び外層32は、大径端面側から小径端面側に向かって縮径するテーパ部33を有している。このため、ブリッジファイバ30は、非縮径側の大径端面EF1に融着される複数の励起光入力用光ファイバ20から入力される励起光を、縮径側の小径端面EF2に融着される増幅用光ファイバ40に集めるように導くことができ、この結果、増幅効率を向上させることができる。
(2)第2実施形態
次に、本発明に好適な第2実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。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、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図5は、第2実施形態におけるコンバイナ12の様子を示す図である。図5に示すように、本実施形態におけるコンバイナ12は、外層32の外周面を被覆する最外層34をさらに備えている点で、第1実施形態のコンバイナ12と相違する。
図6は、第2実施形態におけるブリッジファイバ断面の様子を示す図である。図6の(A)及び(B)に示すように、最外層34の屈折率nは、芯層31及び外層32の屈折率n、nよりも低くされる。この最外層34の材料は、例えば芯層31及び外層32の屈折率n、nよりも低い屈折率の樹脂、あるいは、フッ素が添加された石英などとされる。
このように、芯層31及び外層32の屈折率n、nよりも低い屈折率nの最外層34により外層32が被覆される場合、ブリッジファイバ30における光の伝播モードのうち、芯層31において強度が高いモードの実効屈折率よりも、最外層34において強度が高いモードの実効屈折率のほうが小さくなる。
このため、芯層31を伝播する光のうち、当該芯層31において強度が高いモードに結合する光は、外層32において強度が高いモードへ結合しづらくなる。したがって、増幅用光ファイバ40からブリッジファイバ30へ入射する戻り光を、芯層31に閉じ込めることができる。
また、外層32の外側に物理的な最外層34が設けられることで、第1実施形態の場合に比べて、当該外層32に対する外側からの影響を低減することができる。
以上、第1実施形態及び第2記実施形態が一例として説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記第1実施形態及び第2記実施形態では、ブリッジファイバ30における小径端面EF2と増幅用光ファイバ40の一端面とが直に融着された。しかしながら、ブリッジファイバ30と増幅用光ファイバ40とが光学的に結合されていれば、当該ブリッジファイバ30と増幅用光ファイバ40との間に中継用光ファイバが介在していても良い。
このように中継用光ファイバを介在させる場合、当該中継用光ファイバの一端面とブリッジファイバ30の小径端面EF2とが融着され、中継用光ファイバの他端面と増幅用光ファイバ40の一端面とが融着される。なお、中継用光ファイバとしては、例えば、コアに希土類が添加されていないダブルクラッドファイバが適用可能である。また、ブリッジファイバ30における芯層31の外径は、上記第1実施形態及び第2記実施形態と同様に、中継用光ファイバのコア外径よりも大きいことが好ましい。
また、上記第1実施形態及び第2記実施形態では、ブリッジファイバ30にテーパ部33が設けられたが、当該テーパ部33は省略されていても良い。
また、上記第1実施形態及び第2記実施形態では、励起光入力用光ファイバ20の本数を6本とする場合が例示されたが、2〜5本のいずれかとされても良く、7本以上とされても良い。要するに、2本以上であれば様々な本数を適用することができる。なお、励起光入力用光ファイバ20の配置に起因する光学的性質を均質とする観点では、ブリッジファイバ30における芯層31中心軸に対して対称に配置可能な本数を適用することが好ましい。
また、上記第1実施形態及び第2記実施形態では、ブリッジファイバ30の小径端面EF2における芯層31の外径ODが、当該芯層31に融着される増幅用光ファイバ40のコア外径よりも大きくされたが、当該コア外径以下とされていても良い。
また、上記第2記実施形態では、最外層34の屈折率nが芯層31及び外層32の屈折率n、nよりも低くされた。しかしながら、最外層34の屈折率nは、外層32の屈折率nよりも低ければ良く、芯層31の屈折率nより高くても良い。
なお、上述のブリッジファイバ30、コンバイナ12及びファイバレーザ装置1における各構成要素は、第1実施形態及び第2実施形態又は他の実施形態に示された内容以外に、適宜、本願目的を逸脱しない範囲で組み合わせ、省略、変更、周知技術の付加などをすることができる。
本発明に係るブリッジファイバ、コンバイナ及びファイバレーザ装置は、増幅用光ファイバを取り扱う産業上分野において利用可能性がある。
1・・・ファイバレーザ装置
11・・・励起光源
12・・・コンバイナ
13・・・第1FBG
14・・・第2FBG
20・・・励起光入力用光ファイバ
30・・・ブリッジファイバ
31・・・芯層
32・・・外層
33・・・テーパ部
34・・・最外層
40・・・増幅用光ファイバ

Claims (8)

  1. 芯層と、前記芯層の屈折率よりも高い屈折率を有し前記芯層の外周面を被覆する外層とを備えるブリッジファイバであって、
    前記外層は、当該外層の屈折率よりも低い屈折率を有する物質により囲まれ、
    前記ブリッジファイバの一端面における前記外層の領域は、複数の励起光入力用光ファイバのコア端面それぞれと光学的に結合すべき領域とされ、
    前記ブリッジファイバの他端面における前記芯層の領域は、増幅用光ファイバのコア端面と光学的に結合すべき領域とされる
    ことを特徴とするブリッジファイバ。
  2. 前記物質は、大気とされる
    ことを特徴とする請求項1のブリッジファイバ。
  3. 前記物質は、前記外層の外周面を被覆する最外層とされる
    ことを特徴とする請求項1のブリッジファイバ。
  4. 前記最外層の屈折率は、前記芯層の屈折率よりも低い
    ことを特徴とする請求項3に記載のブリッジファイバ。
  5. 前記ブリッジファイバの他端面における前記芯層の外径は、当該芯層に融着される光ファイバのコア外径よりも大きい
    ことを特徴とする請求項1〜請求項4いずれか1項に記載のブリッジファイバ。
  6. 前記ブリッジファイバは、前記ブリッジファイバの一端面側から他端面側に向かって縮径するテーパ部を有する
    ことを特徴とする請求項1〜請求項5いずれか1項に記載のブリッジファイバ。
  7. 複数の励起光入力用光ファイバと、
    芯層、及び、前記芯層の屈折率よりも高い屈折率を有し前記芯層の外周面を被覆する外層を含むブリッジファイバと、
    を備え、
    前記外層は、当該外層の屈折率よりも低い屈折率を有する物質により囲まれ、
    前記ブリッジファイバの一端面における前記外層の領域は、前記複数の励起光入力用光ファイバの一端面と光学的に結合し、
    前記ブリッジファイバの他端面における前記芯層の領域は、増幅用光ファイバのコア端面と光学的に結合すべき領域とされる
    ことを特徴とするコンバイナ。
  8. 複数の励起光入力用光ファイバと、
    増幅用光ファイバと、
    芯層と、及び、前記芯層の屈折率よりも高い屈折率を有し前記芯層の外周面を被覆する外層を含むブリッジファイバと、
    前記増幅用光ファイバに所定距離を隔てて配置される一対のミラーと、
    を備え、
    前記外層は、当該外層の屈折率よりも低い屈折率を有する物質により囲まれ、
    前記ブリッジファイバの一端面における前記外層の領域は、前記複数の励起光入力用光ファイバの一端面と光学的に結合し、
    前記ブリッジファイバの他端面における前記芯層の領域は、増幅用光ファイバのコア端面と光学的に結合する
    ことを特徴とするファイバレーザ装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7267219B2 (ja) 2020-02-17 2023-05-01 日鉄溶接工業株式会社 狭開先サブマージアーク溶接方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012209630A1 (de) * 2012-06-08 2013-12-12 Jenoptik Laser Gmbh Faserkoppler
JP6287421B2 (ja) * 2014-03-24 2018-03-07 株式会社デンソー ライトガイド部材、ライトガイド部材用のアタッチメント、イルミネーション装置
US9664850B2 (en) * 2014-09-21 2017-05-30 Alcatel-Lucent Usa Inc. Optical spatial mode-multiplexer
JP5908559B1 (ja) * 2014-10-17 2016-04-26 株式会社フジクラ 光カプラ、レーザ装置、及びテーパファイバ
CN104280822B (zh) * 2014-10-31 2015-08-05 中国人民解放军国防科学技术大学 大功率弱拉锥低损耗泵浦/信号合束器
US9362709B1 (en) * 2015-01-21 2016-06-07 Ofs Fitel, Llc Optical fiber laser architecture with partitioned pump and signal coupling
CN105785523B (zh) * 2016-01-14 2018-08-31 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种泵浦信号耦合器及其工艺方法
JP6529925B2 (ja) * 2016-04-12 2019-06-12 日本電信電話株式会社 モード合分波器、光伝送システム及び中継伝送システム
EP3583666B1 (en) * 2017-02-15 2021-11-10 Nufern Optical amplifying systems and methods
JP2018190918A (ja) 2017-05-11 2018-11-29 株式会社フジクラ コンバイナ、ファイバレーザ装置、およびコンバイナの製造方法
CN109920575B (zh) * 2019-03-20 2020-08-25 中国人民解放军国防科技大学 一种基于二维光阱的自冷却激光光镊装置和方法
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
CN112034558B (zh) * 2020-10-22 2021-09-17 山东仁合新材料科技有限公司 一种连接稳定的光纤合束器
CN112363277A (zh) * 2021-01-13 2021-02-12 深圳市星汉激光科技股份有限公司 一种光纤合束结构及其制作方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0582914A (ja) * 1991-09-24 1993-04-02 Ando Electric Co Ltd 半導体レーザモジユール
US6434302B1 (en) * 1998-03-04 2002-08-13 Jds Uniphase Corporation Optical couplers for multimode fibers
WO2000060389A1 (fr) * 1999-03-31 2000-10-12 Fujikura Ltd. Fibre optique multimode a fonction de suppression du mode d'ordre superieur
US7327922B2 (en) * 2001-10-09 2008-02-05 Crystal Fibre A/S Hermetically sealed optical fibre with voids or holes, method of its production, and its use
US20060120677A1 (en) * 2002-05-23 2006-06-08 Jes Broeng Optical waveguide, method of its production, and its use
WO2004049025A1 (en) * 2002-11-23 2004-06-10 Crystal Fibre A/S Splicing and connectorization of photonic crystal fibres
US7016573B2 (en) * 2003-11-13 2006-03-21 Imra America, Inc. Optical fiber pump multiplexer
US7272956B1 (en) * 2004-07-30 2007-09-25 Coherent, Inc. Method for manufacturing a multimode fiber pump power combiner
FI120471B (fi) * 2005-02-23 2009-10-30 Liekki Oy Optisen kuidun käsittelymenetelmä
JP4571060B2 (ja) * 2005-08-08 2010-10-27 株式会社フジクラ ホーリーファイバの接続構造の製造方法
US7532792B2 (en) * 2006-08-28 2009-05-12 Crystal Fibre A/S Optical coupler, a method of its fabrication and use
US7840107B2 (en) * 2006-04-05 2010-11-23 Fujikura Ltd. Optical pumping device, optical amplifier, fiber laser, and multicore fiber for optical pumping device
JP5089950B2 (ja) * 2006-05-30 2012-12-05 株式会社フジクラ マルチポートカプラ、光増幅器及びファイバレーザ
US7437046B2 (en) * 2007-02-12 2008-10-14 Furukawa Electric North America, Inc. Optical fiber configuration for dissipating stray light
US9042695B2 (en) * 2007-10-05 2015-05-26 Optacore D.O.O. Optical Fibers Low bending loss multimode fiber transmission system
WO2009082733A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Stockeryale, Inc. High power pulsed fiber laser
JP2012043820A (ja) * 2008-12-11 2012-03-01 Panasonic Corp 光ファイバ集光器、光増幅器及びファイバレーザ装置
JP5738275B2 (ja) * 2009-04-14 2015-06-24 オーエフエス ファイテル,エルエルシー ファイバベースのレーザコンバイナ
WO2011052373A1 (ja) * 2009-10-27 2011-05-05 株式会社フジクラ 光コンバイナ、及び、それを用いるファイバレーザ装置
JP5643418B2 (ja) * 2010-03-16 2014-12-17 オーエフエス ファイテル,エルエルシー 伝送、および増幅用マルチコアファイバ、および増幅器コアにポンプ光を発射するための仕組み
JP5643632B2 (ja) * 2010-12-16 2014-12-17 株式会社フジクラ マルチポートカプラ、及び、それを用いた光ファイバ増幅器及びファイバレーザ装置及び共振器
JP2012212775A (ja) * 2011-03-31 2012-11-01 Fujikura Ltd キャピラリ、及び、それを用いたコンバイナ、及び、コンバイナの製造方法
JP2012238781A (ja) * 2011-05-13 2012-12-06 Mitsubishi Electric Corp Yb添加ガラスファイバを用いるファイバレーザ発振器およびファイバレーザ増幅器
KR20130104838A (ko) * 2012-03-15 2013-09-25 한국전자통신연구원 광 결합장치 및 그를 구비한 능동 광모듈
US9234998B2 (en) * 2013-01-29 2016-01-12 Corning Incorporated Optical fiber with a low-index core and a core grating

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7267219B2 (ja) 2020-02-17 2023-05-01 日鉄溶接工業株式会社 狭開先サブマージアーク溶接方法

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