JP5595740B2 - レーザ装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明のレーザ装置における基本的な構成要素を含む第1比較例に係るレーザ装置(光ファイバレーザ)の構成を示すものであって、具体的にはMOPA方式の光ファイバレーザの構成を示す。すなわち、この第1比較例に係る光ファイバレーザ100は、レーザ光出力ポートとして単一の光出射端を有する光ファイバレーザの構造を備える。図1(a)において、第1比較例に係る光ファイバレーザ100は、発光素子である種光源41と、変調器51、中間光増幅器AMP0と、最終段光増幅器AMP1と、デリバリ用光ファイバ11と、光出射端70を備える。最終段光増幅器AMP1は、増幅用光ファイバ10、コンバイナ20、励起光源31および光ファイバ32を備える。また、中間光増幅器AMP0も基本的には最終段光増幅器AMP1と同様の構造を備え、増幅用光ファイバ61を備える。図1(a)に示したように、種光源41は、電気信号線52を介して変調器51に接続されており、種光源41に対して変調器51が内蔵する所定の基本パルス変調パターンに従って直接変調することで、種光パルス(被増幅光としてのパルスレーザ光)が繰り返し生成される。なお、変調器51における基本パルス変調パターンの設定の操作は、手動でもよいし、外部トリガー信号線を介してでもよい。なお、この明細書において、各図に示された記号「×」は、接続点を意味し、例えば光ファイバ間を融着等により接続する場合、ファイバ融着接続点を意味する。
レーザ出力ポートとして2つの光出射端を用意し、各光出射端からそれぞれ5Wのレーザ光供給を実施する場合、図1(a)に示す光ファイバレーザ100と同一構造をそれぞれ有する2つの光ファイバレーザを用意し、それぞれの光ファイバレーザから5Wのレーザ光を出力させる構成(第2比較例)と、レーザ光出力ポート側において10Wのレーザ光を2分岐し、2つの光出射端それぞれから5Wのレーザ光を出力する構成(第3比較例)が考えられる。なお、図6は、第2比較例に係るレーザ装置(光ファイバレーザ)の構成を示す図であり、図7は、第3比較例に係るレーザ装置(光ファイバレーザ)の構成を示す図である。
本発明に係るレーザ装置の第1実施形態について説明する。図11は、第1実施形態に係る光ファイバレーザ200の構成を示す図である。この光ファイバレーザ200は、レーザ光出力ポートして複数の光出射端を有するとともに、光出射端それぞれに対して一対一に対応する複数の最終段光増幅器を備える。すなわち、図11において、第1実施形態に係る光ファイバレーザ200は、発光素子である種光源41と、変調器51、中間光増幅器AMP0と、光分岐器80と、第1の光路長調整用光ファイバ82と、最終段光増幅器AMP11、AMP12と、デリバリ用光ファイバ11a、11bと、光出射端70a、70bを備える。なお、中間光増幅器は、1段では増幅パワーが不足する場合は、多段に構成しても良い。
図14は、本発明に係るレーザ装置(光ファイバレーザ)の第2実施形態の構成を示す図である。この第2実施形態に係る光ファイバレーザ210は、1つの光源S(発光素子である種光源41と変調器51を含む)、中間光増幅器AMP0、光分岐器80、2つの最終段光増幅器AMP11、AMP12が並列に配置された増幅ユニットU、光出射端70a、70bを備えた点において、上述の第1実施例と同様である。また、第2実施形態に係る光ファイバレーザ210も、第1実施形態に係る光ファイバレーザ200と同様に、光分岐器80と最終段光増幅器AMP11、AMP12の間の分岐線路上に配置された第1の光路調節用光ファイバ82と、一対一に対応している最終段光増幅器AMP11、AMP12と光出射端70a、70bの間に配置されたデリバリ用光ファイバ11a、11bを備える。
本発明に係るレーザ装置の第3実施形態について説明する。図15は、第3実施形態に係る光ファイバレーザ220の構成を示す図である。この光ファイバレーザ220は、実質的に上述の第2実施形態に係る光ファイバレーザ210(図14)と同様の構造を備えるが、光分岐器80が多段に構成されている点で相違しており、レーザ光出力ポートとしてN(3以上の整数)個の光出射端701〜70Nを備える。レーザ光出力ポートである光出射端の数に合わせて光分岐器80の構成が異なっている。すなわち、第3実施形態に係る光ファイバレーザ220において、光分岐器80は、図16に示すように、中間光増幅器AMP0から最終段光増幅器AMP11〜AMP1Nそれぞれまでの光路長に差が生じないよう配置された複数の2分岐光カプラ81a、81b1、81b2、81c1、81c2、81c3、81c4、…を含む。この構成により、光分岐器80は、種光源41に対応した1つの入力ポートと、光出射端701〜70Nのそれぞれに対応した複数の出力ポートを有する。
Claims (14)
- 被増幅光を出力する発光素子と、
前記被増幅光を入力し、複数の光に分岐する光分岐器と、
前記光分岐器により分岐された前記複数の光をそれぞれ入力し、個々に増幅する複数の最終段光増幅器と、
前記複数の最終段光増幅器それぞれにおいて増幅された前記複数の光を、個々に受光して、それぞれ出力する複数の光出射端と、を備え、
前記複数の最終段光増幅器のうち少なくとも2以上の最終段光増幅器で使用される増幅用光ファイバそれぞれは、出力光パワーが一致しないように、互いに異なるモードフィールド径(MFD)を有し、MFDに応じた光パワーを出力するように設定されていることを特徴とするレーザ装置。 - 前記複数の最終段光増幅器のうち前記分岐された複数の光それぞれを入力する有効な最終段光増幅器の数の変動に依存することなく前記有効な最終段光増幅器それぞれに入力される光のパワーが一定になるように、前記有効な最終段光増幅器の数に応じて、前記発光素子から出力される被増幅光のパワーを設定するパワー設定手段を有する請求項1記載のレーザ装置。
- 被増幅光を出力する発光素子と、
前記被増幅光を入力し、複数の光に分岐する光分岐器と、
前記光分岐器により分岐された前記複数の光をそれぞれ入力し、個々に増幅する複数の最終段光増幅器と、
前記複数の最終段光増幅器それぞれにおいて増幅された前記複数の光を、個々に受光して、それぞれ出力する複数の光出射端と、
前記複数の最終段光増幅器のうち前記分岐された複数の光それぞれを入力する有効な最終段光増幅器の数の変動に依存することなく前記有効な最終段光増幅器それぞれに入力される光のパワーが一定になるように、前記有効な最終段光増幅器の数に応じて、前記発光素子から出力される被増幅光のパワーを設定するパワー設定手段と
を備えたレーザ装置。 - 前記複数の最終段光増幅器のうち少なくとも2以上の最終段光増幅器で使用される増幅用光ファイバそれぞれは、出力光パワーが一致しないように、互いに異なるモードフィールド径(MFD)を有し、MFDに応じた光パワーを出力するように設定されていることを特徴とする請求項3記載のレーザ装置。
- 前記複数の最終段光増幅器の増幅媒質は、Yb元素添加光ファイバであることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項記載のレーザ装置。
- 前記光分岐器と前記複数の最終段光増幅器の間の各光路上に、第1の光路長調整用光ファイバを配置することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項記載のレーザ装置。
- 被増幅光を出力する発光素子と、
前記被増幅光を入力し、複数の光に分岐する光分岐器と、
前記発光素子と前記光分岐器の間に設けられた中間光増幅器と、
前記光分岐器により分岐された前記複数の光をそれぞれ入力し、個々に増幅する複数の最終段光増幅器と、
前記複数の最終段光増幅器それぞれにおいて増幅された前記複数の光を、個々に受光して、それぞれ出力する複数の光出射端と、
前記複数の最終段光増幅器のうち少なくとも2以上の最終段光増幅器で使用される増幅用光ファイバそれぞれは、出力光パワーが一致しないように、互いに異なるモードフィールド径(MFD)を有し、MFDに応じた光パワーを出力するように設定されていることを特徴とするレーザ装置。 - 前記複数の最終段光増幅器のうち前記分岐された複数の光それぞれを入力する有効な最終段光増幅器の数の変動に依存することなく前記有効な最終段光増幅器それぞれに入力される光のパワーが一定になるように、前記有効な最終段光増幅器の数に応じて、前記発光素子又は前記中間光増幅器から出力される被増幅光のパワーを設定するパワー設定手段を有する請求項7記載のレーザ装置。
- 被増幅光を出力する発光素子と、
前記被増幅光を入力し、複数の光に分岐する光分岐器と、
前記発光素子と前記光分岐器の間に設けられた中間光増幅器と、
前記光分岐器により分岐された前記複数の光をそれぞれ入力し、個々に増幅する複数の最終段光増幅器と、
前記複数の最終段光増幅器それぞれにおいて増幅された前記複数の光を、個々に受光して、それぞれ出力する複数の光出射端と、
前記複数の最終段光増幅器のうち前記分岐された複数の光それぞれを入力する有効な最終段光増幅器の数の変動に依存することなく前記有効な最終段光増幅器それぞれに入力される光のパワーが一定になるように、前記有効な最終段光増幅器の数に応じて、前記発光素子又は前記中間光増幅器から出力される被増幅光のパワーを設定するパワー設定手段と
を備えたレーザ装置。 - 前記複数の最終段光増幅器のうち少なくとも2以上の最終段光増幅器で使用される増幅用光ファイバそれぞれは、出力光パワーが一致しないように、互いに異なるモードフィールド径(MFD)を有し、MFDに応じた光パワーを出力するように設定されていることを特徴とする請求項9記載のレーザ装置。
- 前記中間光増幅器と前記複数の最終段光増幅器の増幅媒質は、Yb元素添加光ファイバであることを特徴とする請求項9又は10記載のレーザ装置。
- 前記光分岐器と前記複数の最終段光増幅器の間の各光路上に、第1の光路長調整用光ファイバを配置することを特徴とする請求項9〜11の何れか一項記載のレーザ装置。
- 前記中間光増幅器と前記光分岐器の間に第2の光路長調整用光ファイバを配置し、前記第2の光路長調整用光ファイバの長さは、SRS閾値が問題ない範囲で設定されていることを特徴とする請求項12記載のレーザ装置。
- 前記発光素子から前記複数の光出射端までのそれぞれの光路長は、最大と最小との差が1m以下になるように設定されていることを特長とする請求項1〜13の何れか一項記載のレーザ装置。
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