JP6636562B2 - ガラスブロック、光ファイバ終端構造、レーザ装置、及びレーザシステム - Google Patents

Description

本発明は、デリバリファイバを光学的に結合可能なガラスブロック、そのようなガラスブロックとデリバリファイバとを備えた光ファイバ終端構造、及びそのような光ファイバ終端構造を備えたファイバレーザシステムに関する。

加工用のレーザ装置として、複数のファイバレーザユニットを備えたファイバレーザシステムが用いられている。このようなファイバレーザシステムにおいて、各ファイバレーザユニットによって生成され、各ファイバレーザユニットのレーザデリバリファイバを伝搬するレーザ光は、出力コンバイナにおいて１つの出力レーザ光に合波され、出力デリバリファイバの入射面に結合される。出力デリバリファイバの出射面には、ガラスブロック（例えば、特許文献１の図３に記載のガラスロッド６３や、特許文献２の図３に記載のコアレスファイバなど）の入射面が光学的に結合されている。出力デリバリファイバを伝搬した出力レーザ光は、ガラスブロックの出射面から出射され、該出射面とワークとの間に介在する光学系により集光されたのちにワークに照射される。

特許文献１には、ガラスブロックの出射面に誘電体多層膜を設けることによって、該出射面においる出力レーザ光の反射率を低減する技術が記載されている。

また、特許文献２には、出力カプラの表面に、レーザ光の一部を反射し、残りを透過するような特性を有する誘電体多層膜を設ける技術が記載されている。

特開２０１２−６８６６４号公報（２０１２年４月５日） 特開２００５−３０３１６６号公報（２００５年１０月２７日） 特開２０１６−１８６５３６号公報（２０１６年１０月２７日公開）

上述したようなファイバレーザシステムが備えているファイバレーザユニットの数と、各ファイバレーザユニットの定格出力とは、様々である。その一例としては、７個のファイバレーザユニットを備えており、各ファイバレーザユニットの定格出力が１ｋＷであるファイバレーザシステムが挙げられる。すなわち、このファイバレーザシステムの定格出力は、７ｋＷである。

このように高出力なファイバレーザシステムにおいては、その高い出力に起因して、各デリバリファイバ及び出力デリバリファイバの媒質において生じる誘導ラマン散乱、ならびに誘導ラマン散乱に起因するストークス発振が問題となる。各デリバリファイバ及び出力デリバリファイバの何れかにおいて閾値を超える誘導ラマン散乱が生じた場合、ストークス発振が生じる。その結果、各ファイバレーザユニットの出力、すなわちファイバレーザシステムの出力が不安定になり、ワークの加工を続けることができなくなる。また、場合によっては、ストークス発振に起因してファイバレーザシステムが故障することもある。このようなストークス発振は、出力デリバリファイバ及び各デリバリファイバを逆方向（ガラスブロックからファイバレーザユニットへ向かう方向）へ伝搬するストークス光を低減することによって、その発生の確率を低減することができる。

特許文献３の図１には、出力デリバリファイバの終端構造に設けられたレーザヘッドの内部に、不要光とラマン光とを分波する分波素子を配置したファイバレーザ装置が記載されている。ファイバレーザ装置、不要光、及びラマン光の各々は、それぞれ、本願明細書におけるファイバレーザシステム、出力レーザ光、及びストークス光と読み替えられる。分波素子を透過したストークス光は、ワークに照射され、分波素子により反射された不要光は、不要光伝搬用光ファイバによりレーザヘッドの外部へ導かれ、不要光処理部に結合される。不要光処理部は、不要光を熱に変換したうえで、その熱を拡散させることによって不要光を処理する。なお、特許文献３に記載された分波素子は、ラマン光を透過し、不要光を反射するバンドパスフィルタである。なお、特許文献３に記載のレーザヘッドは、本願明細書の出力ヘッドに読み替えられる。

しかし、特許文献３の図１に記載のファイバレーザ装置では、レーザヘッド（本願明細書における光ファイバ終端構造）の内部に分波素子を別個に設け、不要光伝搬用ファイバを用いて不要光をレーザヘッドの外部へ導く必要があった。したがって、このレーザヘッドには、更なるコンパクト化を図る余地がある。レーザヘッドは、ワークの近傍に配置される。加工時の自由度を高めるために、レーザヘッドをできるだけコンパクトにしたいとの要望がある。

本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ストークス発振が発生する可能性を低減しつつ、よりコンパクトなガラスブロック、光ファイバ終端構造、レーザ装置、及びレーザシステムを提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るガラスブロックは、その両底面を入射面及び出射面として、前記入射面に対してデリバリファイバの出射面を光学的に結合した場合に、前記デリバリファイバから供給されたレーザ光を前記出射面から出射する柱状のガラスブロックであって、前記出射面は、前記レーザ光に対応するストークス光に対する反射率が前記レーザ光に対する反射率を上回る、ことを特徴とする。

デリバリファイバの出射面から出射され、ガラスブロックの入射面に入射したレーザ光及びストークス光は、開口数により定まる所定の角度で拡がりながらガラスブロックの内部を伝搬し、ガラスブロックの出射面に到達する。上記の構成によれば、ストークス光に対する反射率がレーザ光に対する反射率を上回るようにガラスブロックの出射面が構成されている。そのため、ガラスブロックの出射面に到達したレーザ光及びストークス光のうち、ストークス光は、ガラスブロックの出射面においてレーザ光よりも強く反射される。ガラスブロックの出射面により反射されたストークス光の一部は、ガラスブロックの出射面から入射面へ伝搬したあとに、デリバリファイバのコアに結合し得る。以下において、ガラスブロックの出射面において反射されたストークス光に起因し、デリバリファイバのコアに結合したストークス光（換言すればデリバリファイバを逆方向に伝搬するストークス光）のことを第１の戻りストークス光と称す。この第１の戻りストークス光の強度は、極めて低い。

また、上述したように、ガラスブロックの出射面に到達したレーザ光及びストークス光のうち、ストークス光がガラスブロックの出射面においてレーザ光よりも強く反射されている。そのため、ストークス光に対する反射率がレーザ光に対する反射率以下となるように出射面が構成されたガラスブロックと比較して、その本ガラスブロックの出射面から出射されたストークス光の強度は、抑制されている。ガラスブロックの出射面から出射されたストークス光の一部は、ワークの表面において反射され、且つ、ガラスブロックの出射面から入射面へ伝搬したあとに、デリバリファイバのコアに結合し得る。以下において、ガラスブロックの出射面から出射されたストークス光に起因し、デリバリファイバのコアに結合したストークス光（換言すればデリバリファイバを逆方向に伝搬するストークス光）のことを第２の戻りストークス光と称す。ガラスブロックの出射面において反射されたストークス光の場合と異なり、ワークの表面において反射されたストークス光の多くは、そのままデリバリファイバのコアに結合する。したがって、ストークス発振が発生する可能性を減少させるためには、第２の戻りストークス光の強度を低減することが重要である。

第２の戻りストークス光の強度は、ワークの表面のストークス光に対する反射率に比例し、また、ガラスブロックの出射面のストークス光に対する透過率の２乗に比例する。したがって、ガラスブロックの出射面のストークス光に対する透過率を下げること、換言すれば、この出射面のストークス光に対する反射率を高めることは、第２の戻りストークス光の強度を低減することを意味する。

以上のように、本ガラスブロックは、従来のガラスブロックと比較して、第１の戻りストークス光の強度をほとんど増大させることなく第２の戻りストークス光の強度を低減することができる。そのため、本ガラスブロックは、従来のガラスブロックと比較して、第１の戻りストークス光の強度と、第２の戻りストークス光の強度との和を低減することができるため、ストークス発振が発生する可能性を低減することができる。

また、上記の構成によれば、従来の出力ヘッドのように、レーザ光とストークス光とを分波する分波素子を別個に設ける必要がない。そのため、本ガラスブロックは、分波素子を別個に設ける場合と比較して、コンパクト化を図ることができる。

以上のように、本ガラスブロックは、ストークス発振が発生する可能性を低減しつつ、よりコンパクトなガラスブロックを提供することができる。

更に、本ガラスブロックは、メンテナンスフリーであるという副次的な効果を奏する。特許文献３の図１に示したレーザヘッドは、分波素子を含む空間光学系を含む。それに対し、本ガラスブロックは、空間光学系を含まない。特許文献３の図１に示したレーザヘッドにおいては、分波素子の角度を適切に調整する必要があり、定期的にメンテナンスを施すことが求められる。一方、本ガラスブロックは、柱状のガラスブロックの一方の端面である出射端面が、上述した所定の条件を満たすように構成されている。柱状のガラスブロックの一方の端面は、可動し得ないものであるため、本ガラスブロックは、メンテナンスフリーである。

また、本発明の一態様に係るガラスブロックにおいて、前記出射面には、前記ストークス光に対する反射率が前記レーザ光に対する反射率を上回る層状フィルタが積層されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、ガラスブロックの体積を増加させることなく、ストークス発振が発生する可能性を低減することができる。

また、本発明の一態様に係るガラスブロックにおいて、前記層状フィルタは、前記ストークス光に対する反射率が１０％以上であり、前記レーザ光に対する反射率が２％以下である、ことが好ましい。

また、本発明の一態様に係るガラスブロックにおいて、前記層状フィルタのカットオフ波長は、前記レーザ光に対応する波長と前記ストークス光に対応する波長との間に位置する、ことが好ましい。

レーザ光及びストークス光に対する反射係数、あるいは、カットオフ波長を上述したように構成することによって、ガラスブロックの出射面を透過し、ワークに至るストークス光を確実に抑制することができる。したがって、（１）ワークにおいて反射又は散乱され、（２）往路と逆の経路を通ることによって、デリバリファイバと改めて結合するストークス光の強度を確実に抑制することができる。すなわち、ストークス発振が発生する可能性を確実に低減することができる。

なお、本願明細書において、カットオフ波長は、反射係数が５％になる波長を意味する。

また、本発明の一態様に係るガラスブロックにおいて、前記入射面の面積は、前記出射面の面積を下回るように構成されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、ガラスブロックの入射面近傍における体積を小さくすることができる。したがって、ガラスブロックの入射面近傍の熱容量を小さくすることができるので、ガラスブロックとデリバリファイバとを結合する方法として融着を採用する場合に、容易に融着を実施することができる。

また、本発明の一態様に係るガラスブロックにおいて、該ガラスブロックの表面のうち、（１）前記出射面と、（２）前記入射面のうち前記デリバリファイバの出射面が結合されることが予定されている領域とを除いた表面の少なくとも一部には、金属膜が積層されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、逆方向に伝搬するストークス光がガラスブロックの外部に漏洩することを抑制することができる。したがって、逆方向に伝搬するストークス光に起因する熱がガラスブロックの外部に影響を与える可能性を低減することができる。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光ファイバ終端構造は、上述した何れか一態様に係るガラスブロックと、前記ガラスブロックの前記入射面に対して、出射面が光学的に結合されたデリバリファイバと、を備えている。また、前記ストークス光は、前記レーザ光が前記デリバリファイバを伝搬することに伴い生じるストークス光である。

上記の構成によれば、本光ファイバ終端構造は、上述した各態様に係るガラスブロックと同様の効果を奏する。

また、本発明の一態様に係る光ファイバ終端構造において、前記デリバリファイバは、その中間部に設けられたクラッドモードストリッパを備えている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、デリバリファイバに改めて結合したストークス光のうち、デリバリファイバのクラッドに結合したストークス光（クラッドモードとも呼ぶ）を除去することができる。そのため、逆方向に向かって伝搬するストークス光を更に抑制することができる。したがって、本光ファイバ終端構造は、ストークス発振が発生する可能性を更に低減することができる。

また、デリバリファイバがクラッドモードストリッパを備えていることにより、特許文献３の図１に記載のレーザヘッド（請求の範囲に記載の出力ヘッド１に読み替えられる）が備えている分波素子、不要光伝搬用光ファイバ、及び不要光処理部を設ける必要がない。したがって、本光ファイバ終端構造は、特許文献３の図１に記載のレーザヘッドと比較して、コンパクト化を図ることができる。

また、本発明の一態様に係る光ファイバ終端構造は、前記デリバリファイバの前記出射面から前記クラッドモードストリッパまでの区間に設けられ、該デリバリファイバが備えているクラッドの表面を覆う筒状のガラス管を更に備え、該ガラス管は、その一方の端面を介して前記ガラスブロックと光学的に結合しており、且つ、その他方の端面を介して前記クラッドモードストリッパと光学的に結合している、ことが好ましい。

上記の構成によれば、ガラス管は、ガラスブロックの出射面において反射され、ガラスブロックの入射面に至ったストークス光のうち、デリバリファイバに改めて結合しなかったストークス光の少なくとも一部と結合する。ガラス管に結合したストークス光（デリバリファイバに改めて結合しなかったストークス光の少なくとも一部）は、ガラス管を逆方向に伝搬し、クラッドモードストリッパに至り、最終的にクラッドモードストリッパにより除去される。そのため、本光ファイバ終端構造は、デリバリファイバに改めて結合しなかったストークス光の少なくとも一部を確実に除去することができる。

また、本発明の一態様に係る光ファイバ終端構造において、前記ガラス管の外径は、前記ガラスブロックの前記出射面により反射されたあとに前記ガラスブロックの前記入射面に到達したストークス光のスポット径を上回り、前記ガラス管の前記一方の端面は、ガラスブロックの出射面に到達したストークス光のスポットを包含するように、前記ガラスブロックと光学的に結合されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、ガラス管は、ガラスブロックの出射面において反射され、デリバリファイバに改めて結合しなかったストークス光の大部分と結合する。そのため、本光ファイバ終端構造は、デリバリファイバに改めて結合しなかったストークス光の大部分を確実に除去することができる。

また、本発明の一態様に係る光ファイバ終端構造において、前記ガラス管の外側面には、前記レーザ光及び前記ストークス光のうち少なくとも前記ストークス光を散乱する凹凸構造が形成されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、ガラス管に結合した逆方向に伝搬するストークス光の一部をガラス管の外部へ散逸させることができる。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るレーザ装置は、レーザ光を出射する１つのレーザユニットと、上述した何れか一態様に係る光ファイバ終端構造とを備えたレーザ装置であって、前記デリバリファイバの入射面が前記レーザユニットに対して光学的に結合されており、前記ガラスブロックは、前記レーザユニットから出射され、前記デリバリファイバから供給された前記レーザ光を該ガラスブロックの前記出射面から出射する、ことを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るレーザシステムは、それぞれがレーザ光を出射する１又は複数のレーザユニットと、当該１又は複数のレーザユニットの各々が出射した前記レーザ光を１つに合波する合波部と、上述した何れか一態様に係る光ファイバ終端構造とを備えたファイバレーザシステムであって、前記デリバリファイバの入射面が前記合波部に対して光学的に結合されており、前記ガラスブロックは、前記１又は複数のレーザユニットの各々から出射され、前記合波部により合波され、前記デリバリファイバから供給された前記レーザ光を、該ガラスブロックの前記出射面から出射する、ことを特徴とする。

これらの構成によれば、本レーザ装置及び本レーザシステムの各々は、何れも上述した各態様に係るガラスブロックと同様の効果を奏する。

また、本発明の一態様に係るレーザ装置において、前記レーザユニットは、複数の励起光源と増幅用ファイバとを備えたファイバレーザユニットである、ことが好ましい。

また、本発明の一態様に係るレーザシステムにおいて、前記１又は複数のレーザユニットの各々は、何れも複数の励起光源と増幅用ファイバとを備えたファイバレーザユニットであり、前記合波部は、１又は複数の入力ポートと、１つの出力ポートとを備えたコンバイナである、ことが好ましい。

本発明の一態様は、このようにレーザユニットとしてファイバーレーザユニットを採用したレーザ装置又はレーザシステムに好適である。

本発明の一態様によれば、ストークス発振が発生する可能性を低減しつつ、よりコンパクトなガラスブロック、光ファイバ終端構造、レーザ装置、及びレーザシステムを提供することができる。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスブロックを備えた出力ヘッドの断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示したガラスブロックの拡大断面図である。（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示したガラスブロックをデリバリファイバの側からみた矢視図である。 （ａ）は、図１の（ａ）に示したデリバリファイバが備えているクラッドモードストリッパの縦断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示したクラッドモードストリッパの横断面図である。 図１の（ａ）に示したガラスブロックが備えているショートパスフィルタの反射特性及び透過特性を示すグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１に示したガラスブロックの第１の変形例の断面図及び第２の変形例の断面図である。 図１に示した出力ヘッドを備えたファイバレーザシステムの構成図である。 図１に示した出力ヘッドを備えたファイバレーザ装置の構成図である。

〔第１の実施形態〕
本発明の一実施形態に係るガラスブロック１１について、図１〜図３を参照して説明する。図１の（ａ）は、本実施形態に係るガラスブロック１１を備えた出力ヘッド１の断面図である。図１の（ｂ）は、ガラスブロック１１の拡大断面図である。図１の（ｃ）は、ガラスブロック１１をデリバリファイバ２１の側（ｚ軸負方向側）からみた矢視図である。図２の（ａ）は、デリバリファイバ２１が備えているクラッドモードストリッパ２２の縦断面図である。図２の（ｂ）は、クラッドモードストリッパ２２の横断面図である。図３は、ガラスブロック１１が備えているショートパスフィルタ１１１の反射特性及び透過特性を示すグラフである。

図１の（ａ）〜（ｃ）に図示した座標系は、デリバリファイバ２１の中心軸及びガラスブロック１１の中心軸に平行な方向（すなわち軸方向）をｚ軸方向と定め、ｚ軸方向に直交する方向（すなわち径方向）のうち任意の方向をｘ軸方向と定め、ｘ軸及びｚ軸の各々に直交する方向をｙ軸方向と定めている。また、ガラスブロック１１の入射面１１ｉから出射面１１ｏへ向かう方向をｚ軸正方向とし、ｚ軸正方向とともに右手系の直交座標系を構成するように、ｘ軸正方向及びｙ軸正方向の各々を定めている。なお、入射面１１ｉ及び出射面１１ｏについては、後述する。以下では、ｚ軸正方向のことを順方向とも呼び、ｚ軸負方向のことを逆方向とも呼ぶ。第２の実施形態において説明するファイバレーザシステムＦＬＳ（図５参照）において、出力レーザ光は、ｚ軸正方向に添って伝搬するためである。

（ガラスブロック１１）
図１の（ａ）に示すように、出力ヘッド１は、ガラスブロック１１と、デリバリファイバ２１と、ガラス管３１と、外筒４１とを備えている。デリバリファイバの中間部には、クラッドモードストリッパ２２が設けられている。

出力ヘッド１は、光ファイバの出射側の端部を終端する光ファイバ終端構造であり、例えば、ファイバレーザシステムＦＬＳ及びファイバレーザ装置ＦＬＡの各々が備えている出力デリバリファイバＯＤＦの出射側の端部を終端するために利用可能である。図１の（ａ）に示した出力ヘッド１及びデリバリファイバ２１の各々は、それぞれ、図５に示したファイバレーザシステムＦＬＳ及びファイバレーザ装置ＦＬＡの各々が備えている出力ヘッドＯＨ及び出力デリバリファイバＯＤＦに対応する。

ガラスブロック１１は、出力レーザ光の波長λ_１を含む波長域において高い透過率を有し（すなわち低い吸収率を有し）、且つ、高い融点を有するガラスにより構成されている。また、ガラスブロック１１を構成するガラス材料は、強度が高い出力レーザ光がデリバリファイバ２１を伝搬することに伴い生じ得るストークス光の波長λ_２を含む波長域においても、高い透過率を有することが好ましい。本実施形態においては、波長λ_１として、１．０７μｍを採用する。その場合、波長λ_２は、１．１２μｍである。波長λ_１＝１．０７μｍであり、波長λ_２＝１．１２μｍである場合、ガラスブロック１１を構成する材料としては、石英（クオーツとも呼ばれる）が好適である。

ガラスブロック１１の形状は、図１の（ａ）〜（ｃ）に示すように円柱である。本実施形態において、ガラスブロック１１の直径は、９ｍｍであり、その軸方向の長さは、２０ｍｍである。ガラスブロック１１の両底面のうち一方の底面を入射面１１ｉとし、他方の底面を１１ｏとする。入射面１１ｉは、ｘ軸負方向側に位置し、出射面１１ｏは、ｘ軸正方向側に位置する。なお、ガラスブロック１１の形状は、円柱に限定されるものではなく、マクロには円柱に見える形状（円柱状の形状）であってもよいし、角柱であってもよいし、図４の（ａ）に示すように円錐台であってもよい。すなわち、ガラスブロック１１の形状は、柱状であれば如何なる形状であってもよい。

図１の（ｂ）に示すように、入射面１１ｉに対してデリバリファイバ２１の出射面２１ｏが結合されている場合、デリバリファイバ２１を順方向に伝搬してきた出力レーザ光Ｌ_ＦＯ及びストークス光Ｌ_ＦＳの各々は、所定の角度で拡がりながらガラスブロック１１の内部を順方向に伝搬する。

ガラスブロック１１において、出射面１１ｏは、ストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率が出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対する反射率を上回るように構成されている。具体的には、出射面１１ｏには、ストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率が出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対する反射率を上回るショートパスフィルタ１１１が積層されている。ショートパスフィルタ１１１は、請求の範囲に記載の層状フィルタに対応する。また、以下において、ショートパスフィルタ１１１のことをＳＰＦ１１１と記載する。ショートパスフィルタは、エッジフィルタと呼ばれるフィルタのうち、所定の波長（例えばカットオフ波長λ_ｃ）よりも短波長側の光を透過し、該所定の波長よりも長波長側の光を反射するフィルタである。

ＳＰＦ１１１は、図３に示すような反射特性（反射率の波長依存性）及び透過特性（透過率の波長依存性）を有することが好ましい。ＳＰＦ１１１の吸収率をゼロとみなせる場合、反射率と透過率との和は、１になる。

ＳＰＦ１１１は、複数の誘電体膜を積層することによって構成されている。すなわち、ＳＰＦ１１１は、誘電体多層膜によって構成されている。各誘電体膜の誘電率及び膜厚を制御することによって、所望の反射特性を有するショートパスフィルタを設計することができる。

図３に示すように、ＳＰＦ１１１は、ストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率が１０％以上であり、出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対する反射率が２％以下であることが好ましい。

また、図３に示すように、ＳＰＦ１１１のカットオフ波長λ_ｃは、波長λ_１と、波長λ_２との間に位置することが好ましい。なお、本願明細書において、カットオフ波長λ_ｃは、ＳＰＦ１１１の反射率が５％となる波長を意味する。図３に示したＳＰＦ１１１のカットオフ波長λ_ｃは、およそ１．０９μｍである。ＳＰＦ１１１は、カットオフ波長λ_ｃ近傍の波長域のうち長波長側の波長域に反射率が急激に増大するエッジを有する。

図３に示した反射特性を有するＳＰＦ１１１は、波長λ_１に対応する反射率が０．１％であり、波長λ_２に対する反射率が７２．１％である。したがって、ＳＰＦ１１１は、（１）出力レーザ光Ｌ_ＦＯのほぼ全てをそのまま透過し、（２）ストークス光Ｌ_ＦＳの７２．１％を戻りストークス光Ｌ_ＲＳとして反射し、（３）ストークス光Ｌ_ＦＳの２７．９％をストークス光Ｌ_ＦＳ’として透過する。

特許文献１に記載されたガラスブロックの出射面に設けられた誘電体多層膜、及び、特許文献２に記載された出力カプラの表面に設けられた誘電体多層膜は、いずれも順方向に伝搬する出力レーザ光Ｌ_ＦＯがガラスブロックの出射面あるいは出力カプラの表面において逆方向へ向けて反射されることを抑制するために設けられたものであり、いわゆる反射防止（ＡＲ:Anti-reflection）膜である。ＡＲ膜は、幅広い波長域に含まれる光に反射率を低減し、透過率を高めるため、出力レーザ光Ｌ_ＦＯとストークス光Ｌ_ＦＳとのうちストークス光Ｌ_ＦＳを選択的により強く反射することはできない。

ストークス光Ｌ_ＦＳは、所定の角度で拡がりながら順方向に伝搬するので、戻りストークス光Ｌ_ＲＳは、前記所定の角度で拡がりながら逆方向に伝搬する。したがって、入射面１１ｉにおける戻りストークス光Ｌ_ＲＳのスポットＳ_ＲＳ（図１の（ｃ）参照）の直径は、出射面１１ｏにおけるストークス光Ｌ_ＦＳのスポットの直径の２倍となる。例えば、出射面１１ｏにおけるストークス光Ｌ_ＦＳのスポットの直径（スポット径）が１．７ｍｍである場合、スポットＳ_ＲＳの直径（スポット径）は、３．４ｍｍとなる。

（デリバリファイバ２１）
図１の（ｂ）に示すように、デリバリファイバ２１は、コア２１１と、内側クラッド２１２と、外側クラッド２１３とを備えたダブルクラッドファイバである。また、本実施形態においては、デリバリファイバ２１としてマルチモードファイバを採用している。コア２１１、内側クラッド２１２、及び外側クラッド２１３は、何れも、石英製である。

デリバリファイバ２１の一方の端面である出射面２１ｏは、入射面１１ｉに突き当てられた状態で融着されている。すなわち、入射面１１ｉと出射面２１ｏとは、光学的に結合している。なお、以下において、特に断りなく「結合」との用語を用いた場合、それは、「光学的な結合」を意味する。

図１の（ａ）に示すように、デリバリファイバ２１の中間部には、外側クラッド２１３を除去した除去区間Ｉが設けられている。除去区間Ｉには、クラッドモードストリッパ２２が設けられている。デリバリファイバ２１の中間部は、デリバリファイバ２１の両端部を除いた部分を意味する。

除去区間Ｉは、デリバリファイバ２１の両端部を除いた部分であれば何れの部分に設けられていてもよい。ただし、後述する戻りストークス光Ｌ_ＲＳ（図１の（ｂ）参照）を早い段階で除去するという点では、除去区間Ｉは、出射面２１ｏの近傍に設けられていることが好ましい。

図２の（ａ）に示すように、クラッドモードストリッパ２２は、除去区間Ｉを覆う高屈折率樹脂体２２１、及び、高屈折率樹脂体２２１を支持する補強部材２２２を備えている。

図２の（ｂ）に示すように、補強部材２２２は、上面にＶ字溝が形成された直方体状のブロックである。この補強部材２２２は、不透明材料、例えば、アルミナにより構成されている。アルミナは、熱伝導性が良く、線膨張係数が小さく、加工性が良いため、補強部材２２２の材料として好適である。

高屈折率樹脂体２２１は、例えば、補強部材２２２のＶ字溝に注入された高い屈折リスを有する樹脂を硬化させたものである。この高屈折率樹脂体２２１は、除去区間Ｉにおけるデリバリファイバ２１の外側クラッド２１３の屈折率以上の屈折率を有する透光性樹脂により構成されている。

このように構成されたクラッドモードストリッパ２２は、デリバリファイバ２１を伝搬するモードのうち、内側クラッド２１２及び外側クラッド２１３に結合している光（例えばストークス光Ｌ_ＦＳ及び戻りストークス光Ｌ_ＲＳ）を除去することができる。

なお、本実施形態では、クラッドモードストリッパの一例としてクラッドモードストリッパ２２を採用している。しかし、出力ヘッド１が備えているクラッドモードストリッパは、クラッドモードストリッパ２２に限定されるものではなく、如何なるクラッドモードストリッパであってもよい。

（ガラス管３１）
図１の（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガラス管３１は、円柱状ガラス部材であり、本実施形態においては石英製である。ガラス管３１は、デリバリファイバ２１のうち、デリバリファイバ２１の出射面２１ｏからクラッドモードストリッパ２２までの区間に設けられている。ガラス管３１は、該区間において、その内壁面がデリバリファイバ２１の表面（外側クラッド２１３の表面）に接し、且つ、デリバリファイバ２１の前記表面を覆っている。

本実施形態において、ガラス管３１は、デリバリファイバ２１に対して焼き嵌めすることによって固定されている。具体的には、デリバリファイバ２１に固定される前のガラス管３１は、その内径がデリバリファイバ２１の外径を上回るように構成されている。ガラス管３１は、デリバリファイバ２１に対して焼き嵌めされるときに、（１）自身のガラス転移点Ｔ_ｇを超える温度まで加熱され、（２）ガラス転移点Ｔ_ｇを超える温度まで加熱された状態のまま、自身の筒の内側にデリバリファイバ２１を通され、（３）自身の外側面３１３に対して、圧力を加えられ、（４）ガラス転移点Ｔ_ｇを下回る温度まで冷却される。以上の工程により、ガラス管３１の内壁がデリバリファイバ２１の表面に密着した状態で、ガラス管３１とデリバリファイバ２１とは固定される。

図１の（ｂ）に示すように、ガラス管３１は、その一方の端面である端面３１１を介してガラスブロック１１と結合している。より具体的には、端面３１１は、出射面２１ｏとともに入射面１１ｉに融着されている。また、図２の（ａ）に示すように、ガラス管３１は、その他方の端面である端面３１２を介してクラッドモードストリッパ２２の高屈折率樹脂体２２１と結合している。高屈折率樹脂体２２１については、後述する。

図１の（ｃ）に示すように、ガラス管３１の外径は、スポットＳ_ＲＳのスポット径を上回ることが好ましい。また、端面３１１は、スポットＳ_ＲＳを包含した状態で、ガラスブロック１１に結合されていることが好ましい。

また、ガラス管３１の外側面３１３には、出力レーザ光Ｌ_ＦＯ及びストークス光のうち少なくともストークス光を散乱する凹凸構造が形成されていることが好ましい。すなわち、外側面３１３は、その表面がすりガラス状に荒らされていることが好ましい。なお、ここでいうストークス光は、ストークス光Ｌ_ＦＳ及び戻りストークス光Ｌ_ＲＳの双方を含む。

（外筒４１）
図１の（ａ）に示すように、外筒４１は、ガラスブロック１１と、デリバリファイバ２１と、ガラス管３１とを収容する円筒形のガラス部材であって、出力ヘッド１の筐体として機能する。本実施形態において、外筒４１は、石英製である。

図１の（ａ）において、クラッドモードストリッパ２２の補強部材２２２は、外筒４１の内部において宙に浮いているように図示されている。しかし、実際の補強部材２２２は、ｙ軸方向負方向側に位置する２つの頂点２２２１，２２２２（図２の（ｂ）参照）が外筒４１の内壁４１１に接した状態で固定されている。この構成によれば、デリバリファイバ２１の出射面２１ｏ及びガラス管３１の端面３１１と、ガラスブロック１１の入射面１１ｉとを融着した融着点に掛かる負荷を大幅に低減することができる。

（まとめ）
以上のように、ガラスブロック１１は、入射面１１ｉに対してデリバリファイバ２１の出射面２１ｏを結合した場合に、デリバリファイバ２１から供給された出力レーザ光Ｌ_ＦＯ（請求の範囲に記載のレーザ光）を出射面１１ｏから出射する柱状のガラスブロックである。出射面１１ｏは、出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対応するストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率が出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対する反射率を上回るように構成されている。

出射面２１ｏから出射され、入射面１１ｉに入射した出力レーザ光Ｌ_ＦＯ及びストークス光Ｌ_ＦＳは、デリバリファイバ２１の開口数により定まる所定の角度で拡がりながらガラスブロック１１の内部を伝搬し、出射面１１ｏに到達する。上述のように、出射面１１ｏは、ストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率が出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対する反射率を上回るように構成されている。そのため、出射面１１ｏに到達した出力レーザ光Ｌ_ＦＯ及びストークス光Ｌ_ＦＳのうち、ストークス光Ｌ_ＦＳは、出射面１１ｏにおいて出力レーザ光Ｌ_ＦＯよりも強く反射され戻りストークス光Ｌ_ＲＳとなる。戻りストークス光Ｌ_ＲＳの一部は、出射面１１ｏから入射面１１ｉへ伝搬したあとに、コア２１１に結合し得る。以下において、戻りストークス光Ｌ_ＲＳに起因し、デリバリファイバのコアに結合したストークス光（換言すればコア２１１を逆方向に伝搬するストークス光、図１の（ｂ）には不図示）のことを第１の戻りストークス光と称す。ただし、戻りストークス光Ｌ_ＲＳの多くは、デリバリファイバ２１のコア２１１に結合することなく散逸する。したがって、ストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率が出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対する反射率を上回るように出射面１１ｏが構成されている場合であっても、この第１の戻りストークス光の強度は、極めて低くなる。とはいえ、ストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率が出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対する反射率を下回るように構成された出射面を有するガラスブロック（以下、従来のガラスブロック）を用いた場合と比較して、ガラスブロック１１を用いた場合における第１の戻りストークス光の強度は、わずかに増大する。

また、上述したように、出力レーザ光Ｌ_ＦＯ及びストークス光Ｌ_ＦＳのうち、ストークス光Ｌ_ＦＳがガラスブロックの出射面１１ｏにおいて出力レーザ光Ｌ_ＦＯよりも強く反射されている。そのため、従来のガラスブロックと比較して、ガラスブロック１１は、出射面１１ｏを透過しワークに至るストークス光Ｌ_ＦＳ’の強度を抑制することができる。出力レーザ光Ｌ_ＦＯ及びストークス光Ｌ_ＦＳ’は、第２の実施形態において説明するように、空間光学系（図５には不図示）により集束されたのちに、加工対象物であるワークＷの表面に照射される。

ワークＷの表面に照射されたストークス光Ｌ_ＦＳ’の一部は、ワークＷの表面において反射される。ワークＷの表面において反射されたストークス光Ｌ_ＦＳ’の一部は、上記空間光学系により再び集束され、且つ、出射面１１ｏから入射面１１ｉへ伝搬したあとに、コア２１１に結合し得る。以下において、ストークス光Ｌ_ＦＳ’に起因し、コア２１１に結合したストークス光（換言すればデリバリファイバを逆方向に伝搬するストークス光、図１の（ｂ）には不図示）のことを第２の戻りストークス光と称す。出射面１１ｏにおいて反射された戻りストークス光Ｌ_ＲＳの場合と異なり、ワークの表面において反射されたストークス光の多くは、そのままコア２１１に結合する。これは、ワークの表面において反射されたストークス光が上記空間光学系により再び集束されるためである。したがって、ストークス発振が発生する可能性を低減するためには、第２の戻りストークス光の強度を低減することが重要である。

ここで、第２の戻りストークス光の強度は、ワークの表面のストークス光Ｌ_ＦＳ’に対する反射率に比例し、且つ、出射面１１ｏのストークス光Ｌ_ＦＳに対する透過率の２乗に比例する。したがって、出射面１１ｏのストークス光Ｌ_ＦＳに対する透過率を下げること、換言すれば、出射面１１ｏのストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率を高めることは、第２の戻りストークス光の強度を低減することを意味する。そのため、従来のガラスブロックを用いた場合と比較して、ガラスブロック１１を用いた場合における第２の戻りストークス光の強度は、明らかに減少する。

以上のように、ガラスブロック１１は、第１の戻りストークス光の強度をほとんど増大させることなく第２の戻りストークス光の強度を低減することができる。そのため、ガラスブロック１１は、従来のガラスブロックと比較して、第１の戻りストークス光の強度と、第２の戻りストークス光の強度との和を低減することができるため、ストークス発振が発生する可能性を低減することができる。

また、上記の構成によれば、従来のレーザヘッドのように、レーザ光とストークス光とを分波する分波素子を別個に設ける必要がない。そのため、本ガラスブロックは、分波素子を別個に設ける場合と比較して、コンパクト化を図ることができる。

以上のように、本ガラスブロックは、ストークス発振が発生する可能性を低減しつつ、よりコンパクトなガラスブロックを提供することができる。

更に、ガラスブロック１１は、メンテナンスフリーであるという副次的な効果を奏する。特許文献３の図１に示したレーザヘッドは、分波素子を含む空間光学系を含む。それに対し、ガラスブロック１１は、空間光学系を含まない。特許文献３の図１に示したレーザヘッドにおいては、分波素子の角度を適切に調整する必要があり、定期的にメンテナンスを施すことが求められる。一方、ガラスブロック１１は、柱状のガラスブロック１１の一方の端面である出射面１１ｏが、上述した所定の条件を満たすように構成されている。出射面１１ｏは、可動し得ないものであるため、ガラスブロック１１は、メンテナンスフリーである。

また、出射面１１ｏには、ストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率が出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対する反射率を上回るＳＰＦ１１１（請求の範囲に記載の層状フィルタ）が積層されている、ことが好ましい。

この構成によれば、ガラスブロック１１の体積を増加させることなく、ストークス発振が発生する可能性を低減することができる。

また、ＳＰＦ１１１は、ストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射率が１０％以上であり、出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対する反射率が２％以下である、ことが好ましい。

また、ＳＰＦ１１１のカットオフ波長λ_ｃは、出力レーザ光Ｌ_ＦＯに対応する波長λ_１とストークス光Ｌ_ＦＳに対応する波長λ_２との間に位置する、ことが好ましい。

出力レーザ光Ｌ_ＦＯ及びストークス光Ｌ_ＦＳに対する反射係数、あるいは、カットオフ波長λ_ｃを上述したように構成することによって、出射面１１ｏを透過し、ワークに至るストークス光Ｌ_ＦＳ’を確実に抑制することができる。したがって、（１）ワークにおいて反射又は散乱され、（２）往路と逆の経路を通ることによって、デリバリファイバ２１と改めて結合する戻りストークス光Ｌ_ＲＳの強度を確実に抑制することができる。すなわち、ストークス発振が発生する可能性を確実に低減することができる。

出力ヘッド１（請求の範囲に記載の光ファイバ終端構造）は、ガラスブロック１１と、入射面１１ｉに対して、出射面２１ｏが光学的に結合されたデリバリファイバ２１と、を備えている。

このように構成された出力ヘッド１は、ガラスブロック１１と同様の効果を奏する。

また、デリバリファイバ２１は、その中間部に設けられたクラッドモードストリッパ２２を備えている、ことが好ましい。

この構成によれば、デリバリファイバに改めて結合した戻りストークス光Ｌ_ＲＳのうち、デリバリファイバ２１の内側クラッド２１２及び外側クラッド２１３（請求の範囲に記載のクラッド）に結合した戻りストークス光Ｌ_ＲＳのうちクラッドを伝搬する戻りストークス光Ｌ_ＲＳを除去することができる。そのため、戻りストークス光Ｌ_ＲＳを更に抑制することができる。したがって、出力ヘッド１は、ストークス発振が発生する可能性を更に低減することができる。

また、デリバリファイバ２１がクラッドモードストリッパ２２を備えていることにより、特許文献３の図１に記載のレーザヘッド（本願明細書の出力ヘッド１に読み替えられる）が備えている分波素子、不要光伝搬用光ファイバ、及び不要光処理部を設ける必要がない。したがって、出力ヘッド１は、特許文献３の図１に記載のレーザヘッドと比較して、コンパクト化を図ることができる。

また、デリバリファイバ２１の出射面２１ｏからクラッドモードストリッパ２２までの区間に設けられ、デリバリファイバ２１の外側クラッド２１３の表面を覆う筒状のガラス管３１を更に備えていることが好ましい。ガラス管３１は、その一方の端面である端面３１１を介してガラスブロック１１と結合しており、且つ、その他方の端面である端面３１２を介してクラッドモードストリッパ２２と結合している、ことが好ましい。

このように構成されたガラス管３１は、戻りストークス光Ｌ_ＲＳのうち、デリバリファイバ２１に改めて結合しなかった戻りストークス光Ｌ_ＲＳの少なくとも一部と結合する。ガラス管３１に結合した戻りストークス光Ｌ_ＲＳ（デリバリファイバ２１に改めて結合しなかった戻りストークス光Ｌ_ＲＳの少なくとも一部）は、ガラス管３１を逆方向に伝搬し、クラッドモードストリッパ２２に至り、最終的にクラッドモードストリッパ２２により除去される。そのため、出力ヘッド１は、デリバリファイバ２１に改めて結合しなかった戻りストークス光Ｌ_ＲＳの少なくとも一部を確実に除去することができる。

また、ガラス管３１の外径は、出射面１１ｏで反射されたあとに入射面１１ｉに到達した戻りストークス光Ｌ_ＲＳのスポット径（スポットＳ_ＲＳの直径）を上回り、ガラス管３１の端面３１１は、スポットＳ_ＲＳを包含するように、ガラスブロック１１結合されている、ことが好ましい。

この構成によれば、ガラス管３１は、出射面１１ｏにおいて反射され、デリバリファイバ２１に改めて結合しなかった戻りストークス光Ｌ_ＲＳの大部分（理想的には全部）と結合する。そのため、出力ヘッド１は、デリバリファイバ２１に改めて結合しなかった戻りストークス光Ｌ_ＲＳの大部分（理想的には全部）を確実に除去することができる。

また、ガラス管３１の外側面３１３には、出力レーザ光Ｌ_ＦＯ及びストークス光（ストークス光Ｌ_ＦＳ及び戻りストークス光Ｌ_ＲＳ）のうち少なくともストークス光を散乱する凹凸構造が形成されている、ことが好ましい。

この構成によれば、ガラス管３１に結合した戻りストークス光Ｌ_ＲＳ少なくともの一部をガラス管３１の外部へ散逸させることができる。

〔変形例〕
図１に示したガラスブロック１１の第１の変形例及び第２の変形例について、図４を参照して説明する。図４の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１に示したガラスブロックの第１の変形例の断面図及び第２の変形例の断面図である。

図４の（ａ）に示すように、第１の変形例のガラスブロック１１は、ガラスブロックの入射面１１ｉの直径を縮小することによって得られる。第１の変形例のガラスブロック１１において、入射面１１ｉの直径は、ガラス管３１の外径と等しい。なお、入射面１１ｉと、出射面１１ｏとは、同心円となるように配置されている。

以上のように、第１の変形例のガラスブロック１１は、入射面１１ｉの面積が出射面１１ｏの面積を下回るように構成されている。換言すれば、第１の変形例のガラスブロック１１は、入射面１１ｉを上底面とし、出射面１１ｏを下底面とする円錐台形状を有する。

この構成によれば、第１の変形例のガラスブロック１１の入射面近傍における体積を小さくすることができる。したがって、ガラスブロック１１の入射面近傍の熱容量を小さくすることができるので、ガラスブロック１１とデリバリファイバ２１とを結合する方法として融着を採用する場合に、容易に融着を実施することができる。

また、図４の（ｂ）に示すように、第２の変形例のガラスブロック１１は、ガラスブロック１１の表面のうち、外側面１１ｓと、入射面１１ｉのうちガラス管３１の端面３１１が結合されている領域を除いた領域に積層された金属膜１２を更に備えている。端面３１１が結合されている領域は、デリバリファイバ２１の出射面２１ｏが結合されている領域を包含する。したがって、金属膜１２は、出射面２１ｏが結合されている領域には、形成されていない。なお、デリバリファイバ２１を結合される前の状態のガラスブロック１１において、出射面２１ｏが結合されている領域は、出射面２１ｏが結合されることが予定されている領域と言い換えられる。

この構成によれば、逆方向に伝搬するストークス光Ｌ_ＲＳがガラスブロック１１の外部に漏洩することを抑制することができる。特に本変形例では、ガラスブロック１１の表面のうち、ショートパスフィルタ１１１が積層されている領域と、ガラス管３１の端面３１１が結合されている領域とを除いた全域に金属膜１２が積層されている。そのため、ストークス光Ｌ_ＲＳがガラスブロック１１の外部に漏洩することを防止することができる。したがって、ストークス光Ｌ_ＲＳに起因する熱がガラスブロック１１の外部（すなわち出力ヘッド１）に影響を与える可能性を低減又はなくすことができる。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るファイバレーザシステムＦＬＳについて、図５を参照して説明する。図５は、ファイバレーザシステムＦＬＳの構成図である。ファイバレーザシステムＦＬＳは、本発明の一実施形態に係る出力ヘッドＯＨ（すなわち図１の（ａ）に示した出力ヘッド１）を備えている。

ファイバレーザシステムＦＬＳは、加工対象物であるワークＷを加工するためのレーザ装置であり、図５に示すように、ｎ個のファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ、ｎ個のレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎ、出力コンバイナＯＣ、出力デリバリファイバＯＤＦ、及び出力ヘッドＯＨを備えている。ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｎは、１以上の任意の自然数であり、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ及びレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎの個数を表す。なお、図５においては、ｎ＝７の場合のファイバレーザシステムＦＬＳの構成例を示している。また、出力コンバイナＯＣは、請求の範囲に記載の合波部の一態様であり、ｎ個の入力ポートと１つの出力ポートを備えている。出力コンバイナＯＣは、各入力ポートに入力されたｎ個のレーザ光を１つのレーザ光に合波し、合波したレーザ光を出力ポートから出力する。

ファイバレーザシステムＦＬＳの出力デリバリファイバＯＤＦ及び出力ヘッドＯＨの各々は、それぞれ、図１に示したデリバリファイバ２１及び出力ヘッド１に対応する。

ファイバレーザユニットＦＬＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、レーザ光を生成する。本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉは、対応するレーザデリバリファイバＬＤＦｉの入力端に接続されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光は、このレーザデリバリファイバＬＤＦｉに入力される。

レーザデリバリファイバＬＤＦｉは、対応するファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光を導波する。レーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎは、シングルモードファイバであってもよいし、モード数が１０以下のフューモードファイバであってもよい。

本実施形態においては、フューモードファイバをレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎとして用いている。レーザデリバリファイバＬＤＦｉの出力端は、出力コンバイナＯＣの入力ポートに接続されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦｉを導波されたレーザ光は、この入力ポートを介して出力コンバイナＯＣに入力される。

出力コンバイナＯＣは、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎの各々にて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎの各々を導波されたレーザ光を合波する。出力コンバイナＯＣの出力ポートは、出力デリバリファイバＯＤＦの入力端に接続されている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光は、この出力デリバリファイバＯＤＦに入力される。すなわち、出力デリバリファイバＯＤＦの入射面は、出力コンバイナＯＣを介して複数のファイバレーザユニットＦＬＵｉに結合されている。

出力デリバリファイバＯＤＦは、出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光を導波する。本実施形態においては、マルチモードファイバを出力デリバリファイバＯＤＦとして用いている。出力デリバリファイバＯＤＦの出力端は、出力ヘッドＯＨに接続されている。また、出力ヘッドＯＨとワークＷとの間には、出力ヘッドＯＨから出射されたレーザ光をワークＷの表面において集束するための空間光学系（例えば凸レンズ、図５には不図示）が設けられている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光は、この出力ヘッドＯＨから出射され、上記空間光学系により集束された状態でワークＷに照射される。

なお、本実施形態では、請求の範囲に記載の合波部の一例として出力コンバイナＯＣを採用している。しかし、本発明の一態様では、請求の範囲に記載の合波部の一例として、複数の凸レンズを含む空間光学系を採用することもできる。この空間光学系がｎ個の凸レンズにより構成されている場合、各凸レンズは、各ファイバレーザユニットＦＬＵｉのレーザデリバリファイバＬＤＦｉから出射されたレーザ光を集束させ、且つ、集束された各レーザ光を出力デリバリファイバＯＤＦのコアに結合するように配置されていればよい。

（ファイバレーザユニットの構成）
ファイバレーザシステムＦＬＳが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成について、引き続き図５を参照して説明する。なお、ファイバレーザユニットＦＬＵ２〜ＦＬＵｎも、ファイバレーザユニットＦＬＵ１と同様に構成されている。

ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、前方向励起型のファイバレーザであり、図５に示すように、ｍ個の励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ｍ個の励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、励起コンバイナＰＣ、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、増幅用ファイバＡＦ、及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを備えている。すなわち、ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、共振器型のファイバレーザユニットである。励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍと励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｍは、２以上の任意の自然数であり、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ及び励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの個数を表す。なお、図５においては、ｍ＝６の場合のファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成例を示している。

励起光源ＰＳｊ（ｊは１以上ｍ以下の自然数）は、励起光を生成する。本実施形態においては、レーザダイオードを励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍとして用いている。励起光源ＰＳｊは、対応する励起デリバリファイバＰＤＦｊの入力端に接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成された励起光は、この励起デリバリファイバＰＤＦｉに入力される。

励起デリバリファイバＰＤＦｊは、対応する励起光源ＰＳｊにて生成された励起光を導波する。励起デリバリファイバＰＤＦｊの出力端は、励起コンバイナＰＣの入力ポートに接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦｊを導波された励起光は、この入力ポートを介して励起コンバイナＰＣに入力される。

励起コンバイナＰＣは、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍの各々にて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの各々を導波された励起光を合波する。励起コンバイナＰＣの出力ポートは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを介して増幅用ファイバＡＦの入力端に接続されている。励起コンバイナＰＣにて合波された励起光のうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、増幅用ファイバＡＦに入力される。

増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光を用いて、レーザ光を生成する。本実施形態においては、コアに希土類元素（例えばＹｂ）が添加されたダブルクラッドファイバ（ラマンゲイン係数=１×１０^−１３［
１／Ｗ］）を増幅用ファイバＡＦとして用いている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、この希土類元素を反転分布状態に維持するために用いられる。増幅用ファイバＡＦの出力端は、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを介してレーザデリバリファイバＬＤＦ１の入力端に接続されている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲは、ある波長λ（例えば、１０６０ｎｍ）においてミラーとして機能し（反射率が例えば９９％となり）、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲは、その波長λにおいてハーフミラーとして機能する（反射率が例えば１０％となる）。このため、増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲと共に、波長λのレーザ光を発振する共振器を構成する。増幅用ファイバＡＦにて生成されたレーザ光のうち、この低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過したレーザ光は、レーザデリバリファイバＬＤＦ１に入力される。

なお、本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、本発明においては、後方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いることもできるし、双方向励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いることもできる。

このように構成されたファイバレーザシステムＦＬＳは、第１の実施形態において説明したガラスブロック１１、及び、出力ヘッド１と同様の効果を奏する。

なお、本実施形態において、ファイバレーザシステムＦＬＳは、請求の範囲に記載のレーザユニットである各ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして、共振器型のファイバレーザユニットを採用している。しかし、ファイバレーザシステムＦＬＳは、各ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして、ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットを採用することもできる。ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットは、主発振（Master Oscillator：ＭＯ）部と、ＭＯ部の後段に配置されたパワー増幅（Power Amplifier：ＰＡ）部とを備えている。ＭＯ部は、種光を生成し、ＰＡ部は、種光のパワーを増幅することによってレーザ光を生成する。なお、ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットにおいて、ＭＯ部は、共振器型のファイバレーザユニットであってもよいし、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかであってもよい。

また、ファイバレーザシステムＬＦＳは、請求の範囲に記載のレーザユニットとして、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかを採用してもよい。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＡについて、図６を参照して説明する。図６は、ファイバレーザ装置ＦＬＡの構成図である。ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザユニットＦＬＵ１と、本発明の一実施形態に係る出力ヘッドＯＨ（すなわち図１の（ａ）に示した出力ヘッド１）を備えている。

図６に示すように、ファイバレーザ装置ＦＬＡが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１は、ファイバレーザシステムＦＬＳ（図５参照）が備えているファイバレーザユニットＦＬＵ１と同じ構成を有する。したがって、本実施形態は、ファイバレーザユニットＦＬＵ１の説明を省略する。

また、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザシステムＦＬＳと異なり、複数のファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎの各々にて生成されたレーザ光を合波する必要がない。したがって、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザシステムＦＬＳが備えている出力コンバイナＯＣを省略することができる。その結果、ファイバレーザ装置ＦＬＡにおいて、出力デリバリファイバＯＤＦの入射端面は、ファイバレーザユニットＦＬＵ１に対して結合されている。なお、ファイバレーザシステムＦＬＳの場合と同様に、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザユニットＦＬＵ１として、共振器型のファイバレーザユニットを採用してもよいし、ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットを採用してもよい。なお、ファイバレーザ装置ＦＬＡがファイバレーザユニットＦＬＵ１としてＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットを採用する場合、ＭＯ部は、共振器型のファイバレーザユニットであってもよいし、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかであってもよい。また、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、請求の範囲に記載のレーザユニットとして、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかを採用してもよい。

このように構成されたファイバレーザ装置ＦＬＡは、第１の実施形態において説明したガラスブロック１１、及び、出力ヘッド１、並びに、第２の実施形態において説明したファイバレーザ装置ＦＬＡと同様の効果を奏する。

本発明の一態様である出力ヘッド１に含まれる出力デリバリファイバＯＤＦの入射端面は、図５に示したように、少なくとも１つのファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎに対して、出力コンバイナＯＣを介して接続することもできるし、図６に示したように、１つのファイバレーザユニットＦＬＵ１に対して結合することもできる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１、ＯＨ 出力ヘッド
１１ ガラスブロック
１１ｉ 入射面
１１ｏ 出射面
１１１ ショートパスフィルタ（層状フィルタ）
１２ 金属膜
２１、ＯＤＦ デリバリファイバ
２１ｏ 出射面
２２ クラッドモードストリッパ（ＣＭＳ）
２２１ 高屈折率樹脂体
２２２ 補強部材
３１ ガラス管
３１１ 端面（一方の端面）
３１２ 端面（他方の端面）
４１ 外筒
ＦＬＳ ファイバレーザシステム
ＦＬＡ ファイバレーザ装置

Claims (15)

1. その両底面を入射面及び出射面として、前記入射面に対してデリバリファイバの出射面を光学的に結合した場合に、前記デリバリファイバから供給されたレーザ光を前記出射面から出射する柱状のガラスブロックであって、
   前記出射面は、前記レーザ光に対応するストークス光に対する反射率が前記レーザ光に対する反射率を上回る、
   ことを特徴とするガラスブロック。
2. 前記出射面には、前記ストークス光に対する反射率が前記レーザ光に対する反射率を上回る層状フィルタが積層されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のガラスブロック。
3. 前記層状フィルタは、前記ストークス光に対する反射率が１０％以上であり、前記レーザ光に対する反射率が２％以下である、
   ことを特徴とする請求項２に記載のガラスブロック。
4. 前記層状フィルタのカットオフ波長は、前記レーザ光に対応する波長と前記ストークス光に対応する波長との間に位置する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のガラスブロック。
5. 前記入射面の面積は、前記出射面の面積を下回るように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のガラスブロック。
6. 該ガラスブロックの表面のうち、（１）前記出射面と、（２）前記入射面のうち前記デリバリファイバの出射面が結合されることが予定されている領域とを除いた表面の少なくとも一部には、金属膜が積層されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のガラスブロック。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載のガラスブロックと、
   前記ガラスブロックの前記入射面に対して、出射面が光学的に結合されたデリバリファイバと、を備えており、
   前記ストークス光は、前記レーザ光が前記デリバリファイバを伝搬することに伴い生じるストークス光である、
   ことを特徴とする光ファイバ終端構造。
8. 前記デリバリファイバは、その中間部に設けられたクラッドモードストリッパを備えている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ終端構造。
9. 前記デリバリファイバの前記出射面から前記クラッドモードストリッパまでの区間に設けられ、該デリバリファイバが備えているクラッドの表面を覆う筒状のガラス管を更に備え、
   該ガラス管は、その一方の端面を介して前記ガラスブロックと光学的に結合しており、且つ、その他方の端面を介して前記クラッドモードストリッパと光学的に結合している、
   ことを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ終端構造。
10. 前記ガラス管の外径は、ガラスブロックの入射面に到達したストークス光のスポット径を上回り、
    前記ガラス管の前記一方の端面は、ガラスブロックの出射面に到達したストークス光のスポットを包含するように、前記ガラスブロックと光学的に結合されている、
    ことを特徴とする請求項９に記載の光ファイバ終端構造。
11. 前記ガラス管の外側面には、前記レーザ光及び前記ストークス光のうち少なくとも前記ストークス光を散乱する凹凸構造が形成されている、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光ファイバ終端構造。
12. レーザ光を出射する１つのレーザユニットと、請求項７〜１１の何れか１項に記載の光ファイバ終端構造とを備えたレーザ装置であって、
    前記デリバリファイバの入射面が前記レーザユニットに対して光学的に結合されており、
    前記ガラスブロックは、前記レーザユニットから出射され、前記デリバリファイバから供給された前記レーザ光を該ガラスブロックの前記出射面から出射する、
    ことを特徴とするレーザ装置。
13. 前記レーザユニットは、複数の励起光源と増幅用ファイバとを備えたファイバレーザユニットである、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のレーザ装置。
14. それぞれがレーザ光を出射する１又は複数のレーザユニットと、当該１又は複数のレーザユニットの各々が出射した前記レーザ光を１つに合波する合波部と、請求項７〜１１の何れか１項に記載の光ファイバ終端構造とを備えたレーザシステムであって、
    前記デリバリファイバの入射面が前記合波部に対して光学的に結合されており、
    前記ガラスブロックは、前記１又は複数のレーザユニットの各々から出射され、前記合波部により合波され、前記デリバリファイバから供給された前記レーザ光を、該ガラスブロックの前記出射面から出射する、
    ことを特徴とするレーザシステム。
15. 前記１又は複数のレーザユニットの各々は、何れも複数の励起光源と増幅用ファイバとを備えたファイバレーザユニットであり、
    前記合波部は、１又は複数の入力ポートと、１つの出力ポートとを備えたコンバイナである、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のレーザシステム。

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