JP6738218B2 - Optical device and laser device - Google Patents

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本発明は、光デバイスおよび当該光デバイスを備えるレーザ装置に関する。 The present invention relates to an optical device and a laser device including the optical device.

ファイバレーザ装置は、集光性に優れ、パワー密度が高く、小さなビームスポットとなる光が得られることから、レーザ加工分野、医療分野等の様々な分野において用いられている。 The fiber laser device is used in various fields such as a laser processing field and a medical field because it is excellent in light condensing property, has a high power density, and can obtain a light having a small beam spot.

ファイバレーザ装置は、発振器から出射される高出力のレーザ光を光ファイバに伝搬させ、光ファイバの出射端に接続される石英ブロックを介してレーザ光を出射する。石英ブロックは、光ファイバから出射するレーザ光のエネルギー密度を下げることを目的として備えられるため、一般的に光ファイバのクラッド径よりも大きな外径を有する。このようなファイバレーザ装置におけるレーザ光の出射端側の構造は、例えば、下記特許文献1に開示されている。以下、石英ブロックのうち光ファイバの出射端が接続される側の面を入射面といい、その反対側の面を出射面ということがある。 The fiber laser device propagates a high-power laser beam emitted from an oscillator to an optical fiber, and emits the laser beam via a quartz block connected to the emission end of the optical fiber. Since the quartz block is provided for the purpose of reducing the energy density of laser light emitted from the optical fiber, it generally has a larger outer diameter than the cladding diameter of the optical fiber. The structure on the emission end side of the laser light in such a fiber laser device is disclosed in, for example, Patent Document 1 below. Hereinafter, the surface of the quartz block on the side to which the output end of the optical fiber is connected is referred to as the incident surface, and the surface on the opposite side may be referred to as the output surface.

特許第5243273号公報Japanese Patent No. 5243273

光ファイバから石英ブロックに入射する光は、石英ブロックの出射面から出射され、集光レンズを有する加工ヘッドに通されることによって集光され、加工対象物に照射される。加工対象物に照射された光は、加工対象物に吸収されることによって熱となり、加工に寄与する。しかし、加工対象物に照射される光のうち一部の光は、加工対象物の表面で反射され、さらにその反射された光のうち一部の光は石英ブロックに戻ることがある。このように石英ブロックから出射された後に当該石英ブロックに戻る光を、以下では戻り光という場合がある。また、発振器から出力されて石英ブロックの出射面側に伝搬する光を、以下では信号光という場合がある。 The light that enters the quartz block from the optical fiber is emitted from the emission surface of the quartz block, is condensed by passing through a machining head having a condenser lens, and is irradiated onto the object to be machined. The light applied to the object to be processed becomes heat by being absorbed by the object to be processed, and contributes to the processing. However, a part of the light emitted to the object to be processed may be reflected on the surface of the object to be processed, and a part of the reflected light may return to the quartz block. The light emitted from the quartz block and returning to the quartz block in this manner may be hereinafter referred to as return light. Further, the light output from the oscillator and propagating to the exit surface side of the quartz block may be referred to as signal light below.

石英ブロックから出射されて加工点に理想的に集光された光が加工対象物の表面に垂直に入射して垂直に反射される場合、戻り光は上記加工ヘッドで集光され、石英ブロックの入射面側において石英ブロックに接続される光ファイバのコアに再結合する。このように戻り光が光ファイバのコアに再結合する場合は、その戻り光の強さを検知することは容易であるため、安全にレーザ光の出射を止める等の対策が施され、問題が生じることを未然に防ぎ易い。 When the light emitted from the quartz block and ideally collected at the processing point is vertically incident on the surface of the object to be processed and reflected vertically, the return light is condensed by the processing head and It is re-coupled to the core of the optical fiber connected to the quartz block on the incident surface side. In this way, when the return light is recombined with the core of the optical fiber, it is easy to detect the intensity of the return light.Therefore, measures such as safely stopping the emission of the laser light are taken, which causes a problem. It is easy to prevent from happening.

しかし、実際には加工ヘッドのレンズの収差や熱レンズ効果などにより、理想的な集光は難しい。また、加工対象物の表面には、一般的に微小な凹凸や斜面が形成されている。そのため、戻り光は、石英ブロックの入射面において光ファイバのコアの周囲、例えば、当該光ファイバのクラッドや当該光ファイバが接続される部位の周囲に入射する場合がある。このように、石英ブロックの入射面側において光ファイバのコアの周囲に戻り光が入射すると、石英ブロックや光ファイバが加熱され、レーザ装置の特性を劣化させる等の問題を生じる場合がある。 However, in reality, ideal focusing is difficult due to the aberration of the lens of the processing head and the thermal lens effect. In addition, fine irregularities and slopes are generally formed on the surface of the object to be processed. Therefore, the return light may enter the periphery of the core of the optical fiber on the incident surface of the quartz block, for example, the clad of the optical fiber or the portion to which the optical fiber is connected. Thus, when the return light enters around the core of the optical fiber on the incident surface side of the quartz block, the quartz block and the optical fiber are heated, which may cause a problem such as deterioration of the characteristics of the laser device.

そこで本発明は、戻り光によって石英ブロックや光ファイバが加熱されることを抑制できる光デバイスおよび当該光デバイスを備えるレーザ装置を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide an optical device capable of suppressing heating of a quartz block or an optical fiber by return light, and a laser device including the optical device.

本発明の光デバイスは、入射面および前記入射面に対向する出射面を有する石英ブロックと、前記入射面に接続され、前記石英ブロックに入射する光を伝搬する光出射用コアと、前記入射面のうち前記光出射用コアとの接続部の周囲に接続される少なくとも一つの光検出用コアと、前記光検出用コアから出射する光の強度を検出する検出器と、を備えることを特徴とする。 The optical device of the present invention includes a quartz block having an incident surface and an emitting surface facing the incident surface, a light emitting core connected to the incident surface for propagating light incident on the quartz block, and the incident surface. Among them, at least one photodetection core connected to the periphery of the connection portion with the light emission core, and a detector for detecting the intensity of light emitted from the photodetection core, To do.

また、本発明のレーザ装置は、上記光デバイスと、前記光出射用コアを伝搬する光を出射する少なくとも一つの光源と、を備えることを特徴とする。 Further, a laser device of the present invention is characterized by including the above optical device and at least one light source that emits light propagating through the light emitting core.

光出射用コアを伝搬する光は、石英ブロックに入射して石英ブロックの出射面から出射する。出射面から出射する光のうち一部の光は、上記のように石英ブロックに戻ってくる戻り光となる場合がある。上記光デバイスでは、石英ブロックの入射面のうち光出射用コアとの接続部の周囲に光検出用コアが接続されることによって、石英ブロックの入射面のうち光出射用コアとの接続部の周囲に入射する上記の戻り光を光検出用コアに入射させることができる。さらに、光検出用コアから出射する光の強度を検出できる検出器を備えることによって、上記のように光検出用コアに入射する戻り光の強度を間接的に検出することができる。すなわち、石英ブロックの入射面のうちに光出射用コアとの接続部の周囲に入射する戻り光の強度を検出することができる。従って、石英ブロックや光ファイバが戻り光によって過度に加熱される前に対策を施すことができ、戻り光によって石英ブロックや光ファイバが加熱されることを抑制することができる。 The light propagating through the light emitting core enters the quartz block and exits from the emitting surface of the quartz block. Part of the light emitted from the emission surface may be return light returning to the quartz block as described above. In the above optical device, the photodetection core is connected to the periphery of the connection part with the light emission core on the incidence surface of the quartz block, so that the connection part with the light emission core on the incidence surface of the quartz block is connected. The return light that is incident on the surroundings can be incident on the photodetection core. Further, by providing a detector capable of detecting the intensity of the light emitted from the light detection core, the intensity of the return light incident on the light detection core can be indirectly detected as described above. That is, it is possible to detect the intensity of the returning light that is incident on the periphery of the connection portion with the light emitting core on the incident surface of the quartz block. Therefore, measures can be taken before the quartz block or the optical fiber is excessively heated by the returning light, and the quartz block or the optical fiber can be prevented from being heated by the returning light.

また、少なくとも前記石英ブロックに接続される部位において、前記光出射用コアおよび前記光検出用コアは、前記光出射用コアおよび前記光検出用コアより屈折率が低いガラス体に囲われて一体となっていることが好ましい。 Further, at least in a portion connected to the quartz block, the light emitting core and the light detecting core are integrally surrounded by a glass body having a lower refractive index than the light emitting core and the light detecting core. Is preferred.

上記のように光出射用コアと光検出用コアとが一体化されることによって、光検出用コアに直接入射する戻り光以外に光出射用コアと光検出用コアとの間のガラス体に入射する戻り光の一部もガラス体を介して光検出用コアに入射させることができる。従って、石英ブロックの入射面のうち光出射用コアとの接続部の周囲に入射する戻り光を検出し易くなる。また、上記のように光出射用コアと光検出用コアとが一体化されることによって、光出射用コアと光検出用コアとの相対的位置関係を保ちつつ、光出射用コアと光検出用コアとを石英ブロックの所定の位置に接続することが容易になる。 By integrating the light emitting core and the light detecting core as described above, the glass body between the light emitting core and the light detecting core is provided in addition to the returning light directly incident on the light detecting core. A part of the incident return light can also be incident on the photodetection core through the glass body. Therefore, it becomes easy to detect the return light incident on the periphery of the connection portion with the light emitting core on the incident surface of the quartz block. Further, by integrating the light emitting core and the light detecting core as described above, the light emitting core and the light detecting core are maintained while maintaining the relative positional relationship between the light emitting core and the light detecting core. It becomes easy to connect the core for use to a predetermined position of the quartz block.

また、前記ガラス体は、前記光出射用コアを囲う高屈折率部と、前記高屈折率部より屈折率が低く、前記高屈折率部を囲う低屈折率部と、を有し、前記光検出用コアが前記低屈折率部に囲われることが好ましい。 Further, the glass body has a high refractive index portion that surrounds the light emitting core, and a low refractive index portion that has a lower refractive index than the high refractive index portion and that surrounds the high refractive index portion. It is preferable that the detection core is surrounded by the low refractive index portion.

上記のように光出射用コアを囲うガラス体が高屈折率部と低屈折率部とを有することによって、光出射用コアから光が漏れたとしても、当該光は高屈折率部から低屈折率部に入射し難い。従って、光検出用コアが低屈折率部に囲われることによって、光出射用コアを伝搬する光が漏れて光検出用コアに入射することを抑制でき、戻り光の誤検出を抑制することができる。 Since the glass body surrounding the light emitting core has the high refractive index portion and the low refractive index portion as described above, even if light leaks from the light emitting core, the light has a low refractive index from the high refractive index portion. It is difficult to enter the rate section. Therefore, by surrounding the photodetection core with the low refractive index portion, it is possible to prevent the light propagating through the light emission core from leaking and entering the photodetection core, and to prevent erroneous detection of return light. it can.

また、前記光検出用コアの内部または端部に反射部が設けられ、前記反射部によって反射される前記光の強度を前記検出器が検出することが好ましい。 Further, it is preferable that a reflecting portion is provided inside or at an end of the light detecting core, and the detector detects the intensity of the light reflected by the reflecting portion.

このように光検出用コアに反射部が設けられることによって、簡易な構成で光検出用コアから戻り光を出射させて当該戻り光を検出器によって検出することができる。 By thus providing the light detecting core with the reflecting portion, it is possible to cause the light detecting core to emit the return light and detect the return light with the detector with a simple configuration.

また、前記光出射用コアおよび前記光検出用コアは、前記石英ブロックに接続される側とは反対側において互いに分離していることが好ましい。 Further, it is preferable that the light emitting core and the light detecting core are separated from each other on the side opposite to the side connected to the quartz block.

光出射用コアと光検出用コアとが分離されていることによって、光検出用コアを曲げることができ、光検出用コアを伝搬する戻り光を所望の場所に導いて検出器で検出することができる。従って、光デバイスの設計自由度を向上させることができる。 Since the light emitting core and the light detecting core are separated, the light detecting core can be bent, and the return light propagating through the light detecting core can be guided to a desired place and detected by the detector. You can Therefore, the degree of freedom in designing the optical device can be improved.

また、前記光検出用コアが複数備えられ、複数の前記光検出用コアは、少なくとも前記石英ブロックに接続される部位において、前記光出射用コアの中心軸を中心とする円上に等間隔に配置されることが好ましい。 Further, a plurality of the photodetection cores are provided, and the plurality of photodetection cores are arranged at equal intervals on a circle centered on the central axis of the light emission core, at least in a portion connected to the quartz block. It is preferably arranged.

このように複数の光検出用コアが備えられることによって、戻り光が光出射用コアに対していずれの方向にずれて入射しても当該戻り光を光検出用コアに入射させ易くなる。 By providing a plurality of photodetection cores in this way, it is easy to cause the return light to enter the photodetection core regardless of which direction the return light is incident on the light exit core.

また、前記光検出用コア及び前記検出器がそれぞれ複数備えられ、複数の前記検出器が複数の前記光検出用コアから出射する光の強度を個別に検出することが好ましい。 Further, it is preferable that a plurality of the light detection cores and the plurality of the detectors are respectively provided, and the plurality of the detectors individually detect the intensities of light emitted from the plurality of the light detection cores.

このように複数の光検出用コアから出射する光の強度が個別に検出されることによって、光出射用コアに対していずれの方向にずれて戻り光が入射しているかを判断しやすい。従って、例えば、加工対象物をどの方向に傾ければ戻り光が石英ブロックに入射し難くなるのかの判断が容易になる。その結果、戻り光によって石英ブロックや光ファイバが過度に加熱される前に適切な対策を施し易くなり、戻り光によって石英ブロックや光ファイバが加熱されることをより抑制し易くなる。 By individually detecting the intensities of the light emitted from the plurality of light detection cores in this manner, it is easy to determine in which direction the return light is incident on the light emission core. Therefore, for example, it becomes easy to determine in which direction the workpiece should be tilted to make it difficult for the returning light to enter the quartz block. As a result, it becomes easier to take appropriate measures before the return light excessively heats the quartz block or the optical fiber, and it becomes easier to further suppress the heating of the quartz block or the optical fiber by the return light.

また、前記光検出用コアの直径が前記光出射用コアの直径より大きいことが好ましい。 Further, it is preferable that the diameter of the light detecting core is larger than the diameter of the light emitting core.

光出射用コアの直径の大きさは、光出射用コアを伝搬させる信号光の波長等によってある程度制限される。一方、光検出用コアの直径は、大きい程、戻り光を光検出用コアに入射させ易くなる。従って、光検出用コアの直径を光出射用コアの直径より大きくすることによって、戻り光を光検出用コアに入射させ易くなり、光出射用コアからずれた位置に入射する戻り光を検出し易くなる。その結果、戻り光によって石英ブロックや光ファイバが加熱されることをより抑制し易くなる。 The diameter of the light emitting core is limited to some extent by the wavelength of the signal light propagating through the light emitting core. On the other hand, the larger the diameter of the photodetection core, the easier it is for the return light to enter the photodetection core. Therefore, by making the diameter of the light detection core larger than the diameter of the light emission core, it becomes easier for the return light to be incident on the light detection core, and the return light incident at a position displaced from the light emission core can be detected. It will be easier. As a result, it becomes easier to suppress heating of the quartz block and the optical fiber by the returning light.

また、前記光検出用コアの屈折率が前記石英ブロックの屈折率より高いことが好ましい。 Further, it is preferable that the refractive index of the light detecting core is higher than that of the quartz block.

光検出用コアの屈折率が石英ブロックの屈折率より高いことによって、光検出用コアと石英ブロックとの界面において戻り光が反射することが抑制され、戻り光を光検出用コアに入射させ易くなる。従って、光出射用コアからずれた位置に入射する戻り光を検出し易くなり、戻り光によって石英ブロックや光ファイバが加熱されることをより抑制し易くなる。 Since the refractive index of the photodetection core is higher than that of the quartz block, reflection of return light at the interface between the photodetection core and the quartz block is suppressed, and the return light is easily incident on the photodetection core. Become. Therefore, it becomes easier to detect the return light that enters at a position displaced from the light emitting core, and it becomes easier to suppress the heating of the quartz block or the optical fiber by the return light.

以上のように本発明によれば、戻り光によって石英ブロックや光ファイバが加熱されることを抑制できる光デバイスおよび当該光デバイスを備えるレーザ装置が提供される。 As described above, according to the present invention, an optical device capable of suppressing heating of a quartz block or an optical fiber by return light and a laser apparatus including the optical device are provided.

本発明の第1実施形態に係るレーザ装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the laser apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示す光デバイスの一部を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of optical device shown in FIG. 1 schematically. 図2に示す光デバイスのIII−IIIにおける断面を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section taken along line III-III of the optical device shown in FIG. 2. 図2に示す光デバイスの一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of optical device shown in FIG. 出力光に対する加工面の角度と出力光に対する戻り光の割合との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the angle of the processed surface with respect to output light, and the ratio of return light with respect to output light. 本発明の第2実施形態に係る光デバイスの一部を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows some optical devices which concern on 2nd Embodiment of this invention roughly. 図6に示す光デバイスのVII−VIIにおける断面を概略的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross section taken along line VII-VII of the optical device shown in FIG. 6. 他の実施形態に係る光デバイスの一部の断面を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the one part cross section of the optical device which concerns on other embodiment.

以下、本発明に係る光デバイスおよび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。 Hereinafter, preferred embodiments of an optical device and a laser apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
<レーザ装置>
まず、本発明の第1実施形態に係るレーザ装置の構成について説明する。
(First embodiment)
<Laser device>
First, the configuration of the laser device according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1は、本発明の第1実施形態に係るレーザ装置1を示す概念図である。図1に示すように、本実施形態のレーザ装置1は、複数の光源10と光コンバイナ20と光デバイス30とを主な構成として備える。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing a laser device 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser device 1 of the present embodiment includes a plurality of light sources 10, an optical combiner 20, and an optical device 30 as main components.

それぞれの光源10は、所定の波長の光を出射するレーザ装置とされ、例えば、ファイバレーザ装置や固体レーザ装置とされる。光源10がファイバレーザ装置とされる場合、共振器型のファイバレーザ装置であったり、MO−PA(Master Oscillator Power Amplifier)型のファイバレーザ装置であったりする。それぞれの光源10から出射する光は、例えば、波長が1050nmの光とされる。 Each light source 10 is a laser device that emits light of a predetermined wavelength, and is, for example, a fiber laser device or a solid-state laser device. When the light source 10 is a fiber laser device, it may be a resonator type fiber laser device or a MO-PA (Master Oscillator Power Amplifier) type fiber laser device. The light emitted from each light source 10 has a wavelength of 1050 nm, for example.

それぞれの光源10には、光源10から出射する光を伝搬する光ファイバ11が接続されている。それぞれの光ファイバ11は、例えば、コアの直径が20μm程度のフューモードファイバとされる。この場合、それぞれの光源10から出射する光は、2から4程度のLPモードで、それぞれの光ファイバ11を伝搬する。 An optical fiber 11 that propagates the light emitted from the light source 10 is connected to each light source 10. Each optical fiber 11 is, for example, a fumode fiber having a core diameter of about 20 μm. In this case, the light emitted from each light source 10 propagates through each optical fiber 11 in LP modes of about 2 to 4.

光コンバイナ20は、それぞれの光ファイバ11のコアと光ファイバ21のコアとを接続する部材である。光コンバイナ20は、例えば、それぞれの光ファイバ11と光ファイバ11よりも直径の大きい光ファイバ21とが端面接続されてなる。また、光ファイバ21は、例えば、コアの直径が50μmから100μm程度のマルチモードファイバとされる。 The optical combiner 20 is a member that connects the core of each optical fiber 11 and the core of the optical fiber 21. The optical combiner 20 is, for example, configured such that each optical fiber 11 and an optical fiber 21 having a diameter larger than the optical fiber 11 are end-face connected. The optical fiber 21 is, for example, a multimode fiber having a core diameter of about 50 μm to 100 μm.

図2は、図1に示す光デバイス30の一部を概略的に示す断面図であり、光ファイバ31の中心軸に沿った断面図である。図3は、図2に示す光デバイス30のIII−IIIにおける断面を概略的に示す図であり、光ファイバ31の中心軸に垂直な断面図である。図4は、図2に示す光デバイス30の一部を拡大して示す図である。図2から図4に示すように、光デバイス30は、光ファイバ31、石英ブロック35、筐体40、および検出器50を主な構成として備える。 FIG. 2 is a sectional view schematically showing a part of the optical device 30 shown in FIG. 1, and is a sectional view taken along the central axis of the optical fiber 31. FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of the optical device 30 shown in FIG. 2 taken along the line III-III, and is a cross sectional view perpendicular to the central axis of the optical fiber 31. FIG. 4 is an enlarged view showing a part of the optical device 30 shown in FIG. As shown in FIGS. 2 to 4, the optical device 30 mainly includes an optical fiber 31, a quartz block 35, a housing 40, and a detector 50.

光ファイバ31は、複数のコアを有するマルチコアファイバである。光ファイバ31は、光ファイバ21のコアに接続されて光源10からの信号光を伝搬する光出射用コア31aと、光出射用コア31aの周囲に配置される複数の光検出用コア32と、を有する。また、光ファイバ31は、光出射用コア31aおよびそれぞれの光検出用コア32を囲うクラッド31bと、クラッド31bを被覆する被覆層31cと、を有する。光ファイバ31の一方の端部では、被覆層31cが剥がされており、クラッド31bが露出している。また、光ファイバ31のうち被覆層31cが剥がされている側の端面31fは、酸水素バーナ等によって石英ブロック35に融着されている。 The optical fiber 31 is a multi-core fiber having a plurality of cores. The optical fiber 31 is connected to the core of the optical fiber 21 and propagates the signal light from the light source 10. The light emitting core 31a has a plurality of light detecting cores 32 arranged around the light emitting core 31a. Have. Further, the optical fiber 31 has a clad 31b surrounding the light emitting core 31a and the respective light detecting cores 32, and a coating layer 31c covering the clad 31b. At one end of the optical fiber 31, the coating layer 31c is peeled off and the clad 31b is exposed. The end face 31f of the optical fiber 31 on the side where the coating layer 31c is peeled off is fused to the quartz block 35 by an oxyhydrogen burner or the like.

上記のように、光出射用コア31aおよびそれぞれの光検出用コア32は、光出射用コア31aおよびそれぞれの光検出用コア32より屈折率が低いガラス体であるクラッド31bによって囲われている。このため、光出射用コア31aおよびそれぞれの光検出用コア32は、石英ブロック35に接続される部位においてもガラス体に囲われて一体となっている。 As described above, the light emitting core 31a and the respective light detecting cores 32 are surrounded by the clad 31b which is a glass body having a lower refractive index than the light emitting core 31a and the respective light detecting cores 32. Therefore, the light emitting core 31a and each of the light detecting cores 32 are integrated by being surrounded by the glass body even at the portion connected to the quartz block 35.

本実施形態では、光検出用コア32は、合計4つ備えられており、光出射用コア31aの中心軸を中心とする円上に等間隔に配置されている。また、本実施形態では、光検出用コア32の直径は、光出射用コア31aの直径より大きくされている。さらに、光検出用コア32は、内部に反射部33を有している。反射部33は、光検出用コア32を伝搬する光を光ファイバ31の外側に向けて反射する。このような反射部33としては、例えば、スラントファイバーブラッググレーティング(Slant Fiber Bragg Grating)等があげられる。例えば、光検出用コア32の中心軸に対して45度傾いたスラントFBGを反射部33として光検出用コア32内に形成することによって、光検出用コア32を伝搬する光を光検出用コア32の中心軸に対して90度の方向に反射させることができる。 In this embodiment, a total of four photodetecting cores 32 are provided, and they are arranged at equal intervals on a circle centered on the central axis of the light emitting core 31a. Further, in the present embodiment, the diameter of the light detection core 32 is made larger than the diameter of the light emission core 31a. Further, the light detection core 32 has a reflection portion 33 inside. The reflector 33 reflects the light propagating through the photodetection core 32 toward the outside of the optical fiber 31. Examples of such a reflection part 33 include a slant fiber Bragg grating. For example, by forming the slant FBG inclined at 45 degrees with respect to the central axis of the photodetection core 32 as the reflecting portion 33 in the photodetection core 32, the light propagating through the photodetection core 32 is converted into light. It can be reflected in a direction of 90 degrees with respect to the central axis of 32.

石英ブロック35は、入射面35bおよび入射面35bに対向する出射面35aを有し、光ファイバ31の外径より大きな外径を有する石英から成る柱状体である。柱状体の一方の底面が入射面35bとなり、他方の底面が出射面35aとなる。このような石英ブロック35は、例えば、直径8mm程度、長さ23mm程度の石英から成る円柱状体とされる。入射面35bは光ファイバ31の端面31fより大きく、光出射用コア31aは入射面35bの中央部に融着される。また、光検出用コア32は、入射面35bのうち光出射用コア31aとの接続部の周囲に接続される。 The quartz block 35 is a columnar body made of quartz having an entrance surface 35b and an exit surface 35a facing the entrance surface 35b and having an outer diameter larger than that of the optical fiber 31. One bottom surface of the columnar body serves as the entrance surface 35b, and the other bottom surface serves as the exit surface 35a. Such a quartz block 35 is, for example, a cylindrical body made of quartz and having a diameter of about 8 mm and a length of about 23 mm. The incident surface 35b is larger than the end surface 31f of the optical fiber 31, and the light emitting core 31a is fused to the central portion of the incident surface 35b. Further, the light detection core 32 is connected to the periphery of a connection portion of the incident surface 35b with the light emission core 31a.

筐体40は、石英ブロック35および光ファイバ31の一部を収容する部材である。筐体40は筒状に形成されており、光ファイバ31の一方の端部が挿入される。また、筐体40の一方の端部は、石英ブロック35によって封止されている。筐体40内において、石英ブロック35は、外周面35cがシリコーン系樹脂等の接着剤によって筐体40の内周面に固定されることにより、位置が固定される。また、筐体40の他方の端部は、スペーサ45によって封止されている。スペーサ45は、中心に貫通孔を有しており、当該貫通孔に光ファイバ31が挿入される。筐体40の内周面、石英ブロック35およびスペーサ45によって形成される空間42には、光ファイバ31、石英ブロック35および筐体40を冷却する冷媒が満たされていても良い。 The housing 40 is a member that houses a part of the quartz block 35 and the optical fiber 31. The housing 40 is formed in a tubular shape, and one end of the optical fiber 31 is inserted therein. Further, one end of the housing 40 is sealed by the quartz block 35. In the housing 40, the position of the quartz block 35 is fixed by fixing the outer peripheral surface 35c to the inner peripheral surface of the housing 40 with an adhesive such as silicone resin. The other end of the case 40 is sealed by a spacer 45. The spacer 45 has a through hole at the center, and the optical fiber 31 is inserted into the through hole. The space 42 formed by the inner peripheral surface of the housing 40, the quartz block 35, and the spacer 45 may be filled with a coolant that cools the optical fiber 31, the quartz block 35, and the housing 40.

筐体40は、例えば、熱伝導性に優れる銅等の金属によって構成されることが好ましい。また、筐体40の外周面は、レーザ装置1から出射されるレーザ光のパワー等に応じて水冷されても良く、空冷されても良い。 The housing 40 is preferably made of, for example, a metal such as copper having excellent thermal conductivity. Further, the outer peripheral surface of the housing 40 may be water-cooled or air-cooled depending on the power of the laser light emitted from the laser device 1 and the like.

検出器50は、光検出用コア32から出射する光の強度を検出できる。本実施形態では、検出器50は筐体40の内周面に設けられている。また、本実施形態では、検出器50は、光検出用コア32と同じ数設けられ、それぞれの光検出用コア32から出射する光の強度を個別に検出できる位置に設けられる。すなわち、それぞれの検出器50は、それぞれの光検出用コア32に設けられる反射部33によって反射されて光検出用コア32から出射するが入射する位置に設けられる。このような検出器50としては、例えば、フォトダイオードを用いることができる。 The detector 50 can detect the intensity of light emitted from the light detection core 32. In the present embodiment, the detector 50 is provided on the inner peripheral surface of the housing 40. Further, in this embodiment, the detectors 50 are provided in the same number as the photodetecting cores 32, and are provided at positions where the intensities of the light emitted from the photodetecting cores 32 can be individually detected. That is, each of the detectors 50 is provided at a position where the detector 50 is reflected by the reflecting portion 33 provided in each of the photodetecting cores 32 and emitted from the photodetecting core 32, but is incident. As such a detector 50, for example, a photodiode can be used.

また、検出器50は図示されていない制御部に接続されており、検出器50で検出される光は電気信号へと変換され、当該電気信号は制御部に送られる。このようにして、制御部は、検出器50で検出される光の強度を即時に観察することができる。 Further, the detector 50 is connected to a control unit (not shown), the light detected by the detector 50 is converted into an electric signal, and the electric signal is sent to the control unit. In this way, the control unit can immediately observe the intensity of light detected by the detector 50.

次に、本実施形態のレーザ装置1の動作および作用について説明する。 Next, the operation and action of the laser device 1 of this embodiment will be described.

それぞれの光源10から所定の波長の信号光が出射すると、それぞれの信号光は、光ファイバ11を伝搬し、光コンバイナ20で合波され、光ファイバ21を介して光デバイス30から出射する。光デバイス30では、石英ブロック35の入射面35bに光出射用コア31aが接続されることによって、光出射用コア31aを伝搬する信号光は石英ブロック35に入射する。このように光出射用コア31aから石英ブロック35に入射する信号光は、開口数に従って広がりながら石英ブロック35内を伝搬し、エネルギー密度が低減され、出射面35aから出射する。出射面35aから出射される光は、図示されていない加工ヘッドによって集光されて加工対象物に照射される。このように加工対象物に照射される光は、加工対象物に吸収されることによって熱となり、加工に寄与する。 When signal light of a predetermined wavelength is emitted from each light source 10, each signal light propagates through the optical fiber 11, is combined by the optical combiner 20, and is emitted from the optical device 30 via the optical fiber 21. In the optical device 30, since the light emitting core 31a is connected to the incident surface 35b of the quartz block 35, the signal light propagating through the light emitting core 31a is incident on the quartz block 35. In this way, the signal light entering the quartz block 35 from the light emitting core 31a propagates in the quartz block 35 while expanding according to the numerical aperture, the energy density is reduced, and the signal light is emitted from the emitting surface 35a. The light emitted from the emission surface 35a is condensed by a processing head (not shown) and applied to the object to be processed. In this way, the light radiated to the object to be processed becomes heat by being absorbed by the object to be processed, and contributes to the processing.

しかし、石英ブロック35から出射される光の一部は、加工対象物の表面で反射され、さらにその反射光の一部は、石英ブロック35に戻ることがある。レーザ装置1において、石英ブロック35の出射面35aから出射されて加工点に理想的に集光された光が加工対象物の表面に垂直に入射して垂直に反射される場合、その反射光は、図示されていない加工ヘッドで集光され、石英ブロック35の入射面35b側において、光出射用コア31aに焦点を形成する。このように戻り光が光出射用コア31aに再結合する場合は、その戻り光の強さを検知することは容易であるため、安全に光の出射を止める等の対策が施され、問題が生じることを未然に防ぎ易い。 However, part of the light emitted from the quartz block 35 may be reflected on the surface of the object to be processed, and part of the reflected light may return to the quartz block 35. In the laser device 1, when the light emitted from the emission surface 35a of the quartz block 35 and ideally collected at the processing point is vertically incident on the surface of the object to be processed and reflected vertically, the reflected light is The light is focused by a processing head (not shown), and a focus is formed on the light emitting core 31a on the incident surface 35b side of the quartz block 35. In this way, when the return light is recombined with the light emitting core 31a, it is easy to detect the intensity of the return light, so that measures such as safely stopping the emission of light are taken, which causes a problem. It is easy to prevent from happening.

しかし、実際には、加工ヘッドのレンズの収差や熱レンズ効果などにより、理想的な集光は難しい。さらに加工対象物の表面には一般的に微小な凹凸や斜面が形成されているため、戻り光は、石英ブロック35の入射面35bのうち光出射用コア31aが接続される部位の周囲に入射する場合がある。このように光出射用コア31aからずれた位置に戻り光が入射すると、光ファイバ31や石英ブロック35が加熱される場合がある。 However, in reality, ideal focusing is difficult due to the aberration of the lens of the processing head and the thermal lens effect. Further, since the surface of the object to be processed is generally formed with minute irregularities and slopes, the return light is incident on the periphery of the incident surface 35b of the quartz block 35 to which the light emitting core 31a is connected. There is a case. When the return light is incident on the position displaced from the light emitting core 31a in this way, the optical fiber 31 and the quartz block 35 may be heated.

図5は、シミュレーションにより、レーザ光を加工対象物に照射した場合の当該レーザ光に対する加工対象物の表面の角度と当該レーザ光のパワーに対する戻り光のパワーの割合との関係を示すグラフである。ここでは、コア及びコアを囲うクラッドからなる光ファイバと当該光ファイバの出射端に接続される円柱状の石英ブロックとを有するレーザ装置を用いている。なお、石英ブロックの直径は光ファイバの外径より大きく、光ファイバは石英ブロックの入射面の中央に接続される。図5に示すグラフの横軸は、レーザ装置から出射される出力光に対する加工対象物の表面(加工面)の角度[deg]である。加工面角度[deg]がゼロの場合、出力光が加工面に対して垂直に入射していることを意味する。また、縦軸は、レーザ装置から出射される出力光のパワー[W]に対する戻り光のパワー[W]の割合である。図5において、丸印はコアおよびクラッドを含む光ファイバ内に入射する戻り光の割合を示しており、三角印は石英ブロックの入射面のうち光ファイバが接続される部位以外の位置に入射する戻り光の割合を示している。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the angle of the surface of the object to be processed with respect to the laser light and the ratio of the power of the return light to the power of the laser light when the laser light is applied to the object by simulation. .. Here, a laser device having an optical fiber composed of a core and a clad surrounding the core and a columnar quartz block connected to the emitting end of the optical fiber is used. The diameter of the quartz block is larger than the outer diameter of the optical fiber, and the optical fiber is connected to the center of the incident surface of the quartz block. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 is the angle [deg] of the surface (working surface) of the object to be processed with respect to the output light emitted from the laser device. When the processing surface angle [deg] is zero, it means that the output light is incident perpendicularly to the processing surface. The vertical axis represents the ratio of the power [W] of the return light to the power [W] of the output light emitted from the laser device. In FIG. 5, the circles indicate the proportion of return light that enters the optical fiber including the core and the clad, and the triangles indicate the incidence on the incident surface of the quartz block other than the part to which the optical fiber is connected. The ratio of the returning light is shown.

図5に示すように、出力光が加工面に垂直に入射する場合、戻り光は光ファイバに入射し易い。しかし、出力光に対する加工面の角度が大きくなるにつれて、石英ブロックの入射面のうち光ファイバが接続される部位の周囲に戻り光が入射し易くなることがわかる。また、出力光に対する加工面の角度が更に大きくなるにつれて、光ファイバに入射する戻り光も石英ブロックの入射面のうち光ファイバが接続される部位以外の位置に入射する戻り光も少なくなる。これは、戻り光が石英ブロックに入射し難くなるためと考えられる。従って、出力光に対する加工面の角度がある程度大きくなることによって、戻り光が石英ブロックに入射し難くなり、戻り光によって光ファイバや石英ブロックが加熱され難くなると考えられる。 As shown in FIG. 5, when the output light is vertically incident on the processed surface, the return light is likely to be incident on the optical fiber. However, it can be seen that as the angle of the processed surface with respect to the output light increases, the return light is more likely to be incident on the periphery of the part of the entrance surface of the quartz block where the optical fiber is connected. Further, as the angle of the processed surface with respect to the output light further increases, the amount of return light incident on the optical fiber also decreases on the incident surface of the quartz block at a position other than the portion to which the optical fiber is connected. It is considered that this is because it is difficult for the returning light to enter the quartz block. Therefore, it is considered that when the angle of the processed surface with respect to the output light becomes large to some extent, it becomes difficult for the return light to enter the quartz block, and the return light makes it difficult to heat the optical fiber or the quartz block.

ここで、光デバイス30では、以下に説明するように、戻り光によって光ファイバや石英ブロックが加熱されることを抑制することができる。 Here, in the optical device 30, as described below, it is possible to suppress the heating of the optical fiber and the quartz block by the returning light.

光デバイス30では、石英ブロック35の入射面35bのうち光出射用コア31aとの接続部の周囲に光検出用コア32が接続されている。よって、石英ブロック35の入射面35bのうち光出射用コア31aとの接続部の周囲に入射する戻り光を光検出用コア32に入射させることができる。また、光デバイス30では、光検出用コア32から出射する光の強度を検出できる検出器50を備えている。よって、上記のように光検出用コア32に入射する戻り光の強度を検出器50によって間接的に検出することができる。本実施形態の光デバイス30では、光検出用コア32を伝搬する光が反射部33によって光ファイバ31の外側に反射され、光ファイバ31から漏れた光の強度を検出器50が検出する。このように、光検出用コア32に反射部33が設けられることによって、簡易な構成で光検出用コア32から戻り光を出射させ、当該戻り光の強度を検出器50によって検出することができる。 In the optical device 30, the photodetection core 32 is connected to the periphery of the connection part with the light emission core 31a on the incident surface 35b of the quartz block 35. Therefore, it is possible to cause the return light that is incident on the incident surface 35b of the quartz block 35 around the connection portion with the light emitting core 31a to be incident on the light detecting core 32. Further, the optical device 30 includes the detector 50 that can detect the intensity of the light emitted from the light detection core 32. Therefore, the intensity of the return light that enters the light detection core 32 can be indirectly detected by the detector 50 as described above. In the optical device 30 of the present embodiment, the light propagating through the photodetection core 32 is reflected to the outside of the optical fiber 31 by the reflector 33, and the detector 50 detects the intensity of the light leaked from the optical fiber 31. As described above, since the light detection core 32 is provided with the reflecting portion 33, the return light can be emitted from the light detection core 32 and the intensity of the return light can be detected by the detector 50 with a simple configuration. ..

光デバイス30では、上記のように光検出用コア32に入射する戻り光の強度を検出器50によって検出できることによって、戻り光によって石英ブロック35や光ファイバ31が過度に加熱される前に対策を施すことができる。その結果、戻り光によって石英ブロック35や光ファイバ31が加熱されることを抑制することができる。 In the optical device 30, since the intensity of the return light incident on the photodetection core 32 can be detected by the detector 50 as described above, a countermeasure can be taken before the quartz block 35 and the optical fiber 31 are excessively heated by the return light. Can be given. As a result, it is possible to prevent the quartz block 35 and the optical fiber 31 from being heated by the returning light.

上記対策としては、例えば、いずれかの検出器50で検出される光の強度が予め設定される閾値を超えるときに、検出器50に接続される制御部によって警報が発せられ、レーザ装置1の使用者に加工面を傾けるよう促すことが考えられる。戻り光が石英ブロック35に入射し難くなるまで、すなわち検出器50で検出される光の強度が上記閾値より小さくなるまで加工面を傾けることによって、光ファイバ31や石英ブロック35が加熱されることを抑制することができる。また、上記対策の他の例としては、検出器50で検出される戻り光の強度が上記閾値より低くなるまで加工面の角度を自動で調整することや、検出器50で検出される戻り光の強度が上記閾値を超えたときに光デバイス30からの光の出射を安全に止めること等が考えられる。 As a countermeasure, for example, when the intensity of light detected by one of the detectors 50 exceeds a preset threshold value, an alarm is issued by the control unit connected to the detector 50, and the laser device 1 is activated. It is possible to encourage the user to tilt the work surface. The optical fiber 31 and the quartz block 35 are heated by inclining the processed surface until the returning light becomes difficult to enter the quartz block 35, that is, until the intensity of the light detected by the detector 50 becomes smaller than the threshold value. Can be suppressed. Further, as another example of the above countermeasure, the angle of the processed surface is automatically adjusted until the intensity of the return light detected by the detector 50 becomes lower than the threshold value, or the return light detected by the detector 50 is used. It is conceivable to safely stop the emission of light from the optical device 30 when the intensity of the light exceeds the threshold value.

なお、複数の光検出用コア32は、上記のように光出射用コア31aの中心軸を中心とする円上に等間隔に配置されている。このように複数の光検出用コア32が備えられることによって、戻り光が光出射用コア31aに対していずれの方向にずれて入射しても当該戻り光を光検出用コア32に入射させ易くなるので、当該戻り光を検出し易くなる。 The plurality of light detection cores 32 are arranged at equal intervals on a circle centered on the central axis of the light emission core 31a as described above. Since the plurality of light detection cores 32 are provided in this way, it is easy to cause the return light to be incident on the light detection core 32 regardless of which direction the return light is incident on the light emission core 31a. Therefore, it becomes easy to detect the return light.

また、それぞれの検出器50は、上記のようにそれぞれの光検出用コア32から出射する光の強度を個別に検出できるように設けられる。よって、いずれの検出器50で光が検出されているかを判別することによって、いずれの光検出用コア32に戻り光が入射しているかを特定することができる。従って、例えば、加工面をどの方向に傾ければ戻り光が石英ブロック35に入射することを抑制できるか判断することができる。従って、戻り光によって石英ブロック35や光ファイバ31が過度に加熱される前に適切な対策を施し易く、戻り光によって石英ブロック35や光ファイバ31が加熱されることをより抑制し易い。 Further, each detector 50 is provided so as to individually detect the intensity of the light emitted from each photodetection core 32 as described above. Therefore, by discriminating which detector 50 detects the light, it is possible to specify which photodetecting core 32 the return light is incident on. Therefore, for example, it is possible to determine which direction the processed surface should be tilted to prevent the returning light from entering the quartz block 35. Therefore, it is easy to take appropriate measures before the quartz block 35 and the optical fiber 31 are excessively heated by the returning light, and it is easier to prevent the quartz block 35 and the optical fiber 31 from being heated by the returning light.

また、光出射用コア31aおよび光検出用コア32は、石英ブロック35に接続される部位において、上記のように光出射用コア31aおよび光検出用コア32より屈折率が低いクラッド31bによって一体化されている。これにより、光検出用コア32に直接入射する戻り光以外に光出射用コア31aと光検出用コア32との間のクラッド31bに入射する戻り光の一部もクラッド31bを介して光検出用コア32に入射させることができる。従って、石英ブロック35の入射面35bのうちに光出射用コア31aとの接続部の周囲に入射する戻り光を検出し易くなる。また、上記のように光出射用コア31aと光検出用コア32とが一体化されることによって、光出射用コア31aと光検出用コア32との相対的位置関係を保ちつつ、光出射用コア31aと光検出用コア32とを石英ブロック35の所定の位置に接続することが容易になる。 Further, the light emitting core 31a and the light detecting core 32 are integrated by the clad 31b having a lower refractive index than that of the light emitting core 31a and the light detecting core 32 at the portion connected to the quartz block 35 as described above. Has been done. As a result, in addition to the return light directly incident on the light detection core 32, a part of the return light incident on the clad 31b between the light emission core 31a and the light detection core 32 is also used for light detection via the clad 31b. It can be made incident on the core 32. Therefore, it becomes easy to detect the return light that is incident on the incident surface 35b of the quartz block 35 around the connection portion with the light emitting core 31a. Further, by integrating the light emitting core 31a and the light detecting core 32 as described above, the light emitting core 31a and the light detecting core 32 are kept in a relative positional relationship while the light emitting core 31a and the light detecting core 32 are maintained. It becomes easy to connect the core 31a and the light detection core 32 to a predetermined position of the quartz block 35.

また、上記のように光検出用コア32の直径が光出射用コア31aの直径より大きくされることによって、光検出用コア32に入射する戻り光を検出しやすくなる。光出射用コア31aの直径の大きさは、光出射用コア31aを伝搬させる信号光の波長等によってある程度制限される。一方、光検出用コア32の直径は、大きい程、戻り光を光検出用コア32に入射させ易くなる。戻り光を光検出用コア32に入射させ易くなることによって、光出射用コア31aからずれた位置に入射する戻り光を検出し易くなり、戻り光によって石英ブロック35や光ファイバ31が加熱されることをより抑制し易くなる。 Further, as described above, by making the diameter of the light detection core 32 larger than the diameter of the light emission core 31a, it becomes easy to detect the return light incident on the light detection core 32. The diameter of the light emitting core 31a is limited to some extent by the wavelength of the signal light propagating through the light emitting core 31a. On the other hand, the larger the diameter of the light detection core 32, the easier it is for the return light to enter the light detection core 32. By making it easier for the return light to be incident on the light detection core 32, it becomes easier to detect the return light that is incident at a position displaced from the light emission core 31a, and the quartz light block 31 and the optical fiber 31 are heated by the return light. It becomes easier to suppress this.

また、光検出用コア32の屈折率が石英ブロック35の屈折率より高くされることによって、光検出用コア32と石英ブロック35との界面において戻り光が反射することが抑制され、戻り光を光検出用コア32に入射させ易くなる。従って、光出射用コア31aからずれた位置に入射する戻り光を検出し易くなり、戻り光によって石英ブロック35や光ファイバ31が加熱されることをより抑制し易くなる。 Further, by making the refractive index of the photodetection core 32 higher than that of the quartz block 35, reflection of the return light at the interface between the photodetection core 32 and the quartz block 35 is suppressed, and the return light is reflected. It becomes easy to make it enter the detection core 32. Therefore, it becomes easier to detect the return light that is incident on the position shifted from the light emitting core 31a, and it becomes easier to further suppress the heating of the quartz block 35 and the optical fiber 31 by the return light.

以上のように、光デバイス30は、戻り光によって光ファイバ31や石英ブロック35が加熱されることを抑制することができる。 As described above, the optical device 30 can prevent the optical fiber 31 and the quartz block 35 from being heated by the returning light.

(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、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。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In addition, the same or equivalent components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicate description will be omitted unless otherwise specified.

図6は、本発明の第2実施形態に係るレーザ装置に備えられる光デバイス130の一部を概略的に示す断面図であり、光ファイバ63の中心軸に沿った断面図である。図7は、図6に示す光デバイスのVII−VIIにおける断面を概略的に示す図であり、光ファイバ63の中心軸に垂直な断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a part of the optical device 130 included in the laser device according to the second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the central axis of the optical fiber 63. FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross section taken along line VII-VII of the optical device shown in FIG. 6, and is a cross sectional view perpendicular to the central axis of the optical fiber 63.

光デバイス130は、光ファイバ31にかえてバンドルファイバ131を備えること以外は、第1実施形態に係る光デバイス30と同様である。バンドルファイバ131は、光ファイバ63、複数の光ファイバ64、およびこれらの光ファイバ63,64を束ねて一体化するガラス体であるキャピラリ60を備えている。それぞれの光ファイバ63,64は、キャピラリ60が有する貫通孔に挿入されて融着されることにより、キャピラリ60と一体化している。 The optical device 130 is the same as the optical device 30 according to the first embodiment except that a bundle fiber 131 is provided instead of the optical fiber 31. The bundle fiber 131 includes an optical fiber 63, a plurality of optical fibers 64, and a capillary 60 that is a glass body that bundles these optical fibers 63, 64 and integrates them. Each of the optical fibers 63 and 64 is integrated with the capillary 60 by being inserted into a through hole of the capillary 60 and fused.

バンドルファイバ131では、一方の端部において、光ファイバ63,64が上記のようにガラス体によって一体化されている。また、バンドルファイバ131は、このように光ファイバ63,64が一体化された側の端部が石英ブロック35に融着されている。このように光ファイバ63,64が一体となって石英ブロック35に融着されることによって、光ファイバ63と光ファイバ64との相対的位置関係を保ちつつ、光ファイバ63,64の一方の端部を石英ブロック35の所定の位置に接続することが容易になる。 In the bundle fiber 131, the optical fibers 63 and 64 are integrated by the glass body at one end as described above. Further, in the bundle fiber 131, the end portion on the side where the optical fibers 63 and 64 are thus integrated is fused to the quartz block 35. In this way, the optical fibers 63 and 64 are integrally fused and fused to the quartz block 35, so that one end of the optical fibers 63 and 64 is maintained while maintaining the relative positional relationship between the optical fibers 63 and 64. It becomes easy to connect the parts to predetermined positions of the quartz block 35.

光ファイバ63は、光出射用コア31aと光出射用コア31aを囲うクラッド61とを有する。また、光ファイバ63は、スペーサ45に形成される貫通孔から一方の端部が筐体40内に挿入されており、上記のように一方の端部が石英ブロック35に融着されている。従って、光出射用コア31aの一方の端部は石英ブロック35に融着されている。 The optical fiber 63 has a light emitting core 31a and a clad 61 surrounding the light emitting core 31a. Further, one end of the optical fiber 63 is inserted into the housing 40 through a through hole formed in the spacer 45, and one end thereof is fused to the quartz block 35 as described above. Therefore, one end of the light emitting core 31a is fused to the quartz block 35.

本実施形態では、光ファイバ64は合計4つ備えられており、それぞれの光ファイバ64は、光検出用コア132と光検出用コア132を囲うクラッド62とを有する。また、石英ブロック35側の端部において、光ファイバ64は、光出射用コア31aの中心軸を中心とする円上に等間隔に配置されている。従って、光検出用コア132は合計4つ備えられており、石英ブロック35側の端部において、光検出用コア132は光出射用コア31aの中心軸を中心とする円上に等間隔に配置されている。 In this embodiment, a total of four optical fibers 64 are provided, and each optical fiber 64 has a photodetection core 132 and a cladding 62 surrounding the photodetection core 132. At the end on the quartz block 35 side, the optical fibers 64 are arranged at equal intervals on a circle centered on the central axis of the light emitting core 31a. Therefore, a total of four photodetection cores 132 are provided, and at the end on the quartz block 35 side, the photodetection cores 132 are arranged at equal intervals on a circle centered on the central axis of the light emission core 31a. Has been done.

また、光ファイバ63,64は、石英ブロック35に接続される側とは反対側において互いに分離しており、光ファイバ64のうち石英ブロック35に接続される側とは反対側の端部は検出器50に接続されている。すなわち、光検出用コア132は、一方の端部が石英ブロック35に接続され、他方の端部が検出器50に接続される。これにより、光検出用コア132から出射する光を検出器50に入射させることができる。上記のように光出射用コア31aと光検出用コア132とが互いに分離されていることによって、光検出用コア132を曲げることができ、光検出用コア132を伝搬する戻り光を所望の場所に導いて検出器50で検出することができる。従って、光デバイス130の設計自由度を向上させることができる。 The optical fibers 63 and 64 are separated from each other on the side opposite to the side connected to the quartz block 35, and the end of the optical fiber 64 on the side opposite to the side connected to the quartz block 35 is detected. Connected to the container 50. That is, one end of the light detection core 132 is connected to the quartz block 35, and the other end thereof is connected to the detector 50. Thereby, the light emitted from the photodetection core 132 can be made incident on the detector 50. Since the light emitting core 31a and the light detecting core 132 are separated from each other as described above, the light detecting core 132 can be bent, and the return light propagating through the light detecting core 132 can be transmitted to a desired place. Can be detected by the detector 50. Therefore, the degree of freedom in designing the optical device 130 can be improved.

なお、本実施形態の光デバイス130において、複数の光検出用コア132は一つの検出器50に接続されてもよいが、複数の光検出用コア132がそれぞれ異なる検出器50に接続されることが好ましい。複数の光検出用コア132がそれぞれ異なる検出器50に接続されることによって、いずれの光検出用コア132において戻り光が検出されたかを把握しやすくなり、バンドルファイバ131や石英ブロック35が加熱されることを抑制するための対策を適切に施しやすくなる。 In the optical device 130 of the present embodiment, the plurality of photodetecting cores 132 may be connected to one detector 50, but the plurality of photodetecting cores 132 should be connected to different detectors 50. Is preferred. By connecting the plurality of photo-detecting cores 132 to different detectors 50, it becomes easier to understand in which photo-detecting core 132 the return light is detected, and the bundle fiber 131 and the quartz block 35 are heated. It becomes easy to take appropriate measures to prevent this.

また、キャピラリ60の屈折率は、クラッド61の屈折率より低いことが好ましい。すなわち、キャピラリ60とクラッド61とからなるガラス体のうち、光出射用コア31aを囲うクラッド61が高屈折率部となり、クラッド61を囲うキャピラリ60がクラッド61より屈折率が低い低屈折率部となることが好ましい。このように高屈折率部と低屈折率部とが備えられることによって、光出射用コア31aから光が漏れたとしても、当該光は高屈折率部であるクラッド61から低屈折率部であるキャピラリ60に入射し難い。従って、光出射用コア31aを伝搬する光が漏れて光検出用コア32に入射することを抑制でき、戻り光の誤検出を抑制することができる。また、同様の観点から、クラッド62の屈折率は、キャピラリ60の屈折率より低いことが好ましい。 Further, the refractive index of the capillary 60 is preferably lower than the refractive index of the clad 61. That is, in the glass body including the capillaries 60 and the clad 61, the clad 61 surrounding the light emitting core 31 a serves as a high refractive index portion, and the capillary 60 surrounding the clad 61 includes a low refractive index portion having a lower refractive index than the clad 61. It is preferable that Since the high-refractive-index portion and the low-refractive-index portion are provided in this way, even if light leaks from the light-emitting core 31a, the light is a low-refractive-index portion from the cladding 61, which is a high-refractive-index portion. It is difficult to enter the capillary 60. Therefore, light propagating through the light emitting core 31a can be prevented from leaking and entering the light detecting core 32, and erroneous detection of return light can be suppressed. From the same viewpoint, the refractive index of the clad 62 is preferably lower than that of the capillary 60.

以上、本発明について、第1および第2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、光検出用コア32,132および検出器50の数は特に限定されない。例えば、光検出用コア32,132は、1つだけ設けられてもよい。ただし、石英ブロック35側の端部において、光出射用コア31aの中心軸を中心とする円上に4つ以上の光検出用コア32,132が等間隔で設けられ、それぞれの光検出用コア32,132を伝搬する光を個別に検出できるように検出器50が設けられることが好ましい。 Although the present invention has been described above by taking the first and second embodiments as examples, the present invention is not limited to these. For example, the numbers of the light detection cores 32 and 132 and the detectors 50 are not particularly limited. For example, only one photodetection core 32, 132 may be provided. However, at the end portion on the quartz block 35 side, four or more photodetection cores 32 and 132 are provided at equal intervals on a circle centered on the central axis of the light emission core 31a, and each photodetection core is provided. A detector 50 is preferably provided so that the light propagating through 32 and 132 can be individually detected.

また、上記第1および第2実施形態では、光検出用コア32,132が石英ブロック35に融着される例をあげて説明した。しかし、光検出用コア32,132は、石英ブロック35の入射面35bからの戻り光が入射できるように石英ブロック35に光学的に接続されていれば良い。 Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, the example in which the photodetection cores 32 and 132 were fusion-bonded to the quartz block 35 was demonstrated. However, the light detection cores 32 and 132 may be optically connected to the quartz block 35 so that the return light from the incident surface 35b of the quartz block 35 can enter.

また、上記第1実施形態では、光検出用コア32の中心軸に対して45度傾いたスラントFBGを反射部33として用いる例をあげて説明した。しかし、反射部33はこれに限定されず、光検出用コア32を伝搬する光を光ファイバ31の外側に反射できるものであれば、特に限定されない。また、反射部33が形成される部位は光検出用コア32内に限定されず、光検出用コア32の端部でも良い。さらに、反射部33にかえて孔や欠陥が光検出用コア32に形成されてもよい。光検出用コア32内に孔や欠陥が形成されることによって、当該に孔や欠陥によって光検出用コア32を伝搬する光を散乱させ、検出器50によって当該光を検出することができる。 Further, in the above-described first embodiment, the example in which the slant FBG inclined by 45 degrees with respect to the central axis of the light detection core 32 is used as the reflecting portion 33 has been described. However, the reflecting section 33 is not limited to this, and is not particularly limited as long as it can reflect the light propagating through the photodetection core 32 to the outside of the optical fiber 31. Further, the portion where the reflecting portion 33 is formed is not limited to the inside of the photodetecting core 32, and may be the end portion of the photodetecting core 32. Further, holes or defects may be formed in the photodetection core 32 instead of the reflecting portion 33. By forming a hole or a defect in the light detection core 32, the light propagating through the light detection core 32 is scattered by the hole or the defect, and the light can be detected by the detector 50.

また、上記第1実施形態では、光出射用コア31aおよび光検出用コア32がクラッド31bに囲われた光ファイバ31が用いられる例をあげて説明した。しかし、光出射用コア31aおよび光検出用コア32を有するマルチコアファイバは、いわゆるダブルクラッドファイバとされても良い。図8は、他の実施形態に係る光デバイスの一部の断面を概略的に示す図である。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8に示す光デバイス230は、光ファイバ231を備える。光ファイバ231では、光出射用コア31aを囲うクラッド31bが、光出射用コア31aを囲う内側クラッド31biと、内側クラッド31biを囲う外側クラッド31boと、を有する。また、光検出用コア32は外側クラッド31boに囲われている。この場合、内側クラッド31biおよび外側クラッド31boからなるガラス体において、内側クラッド31biが高屈折率部とされ、外側クラッド31boが内側クラッド31biより屈折率が低い低屈折率部とされることが好ましい。 Moreover, in the said 1st Embodiment, the example which uses the optical fiber 31 by which the core 31a for light emission and the core 32 for light detection were enclosed by the clad 31b was described. However, the multi-core fiber having the light emitting core 31a and the light detecting core 32 may be a so-called double clad fiber. FIG. 8 is a diagram schematically showing a cross section of a part of an optical device according to another embodiment. In addition, the same or equivalent components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicate description will be omitted unless otherwise specified. The optical device 230 shown in FIG. 8 includes an optical fiber 231. In the optical fiber 231, the clad 31b surrounding the light emitting core 31a includes an inner clad 31bi surrounding the light emitting core 31a and an outer clad 31bo surrounding the inner clad 31bi. The light detection core 32 is surrounded by the outer cladding 31bo. In this case, in the glass body including the inner clad 31bi and the outer clad 31bo, it is preferable that the inner clad 31bi be a high refractive index part and the outer clad 31bo be a low refractive index part having a lower refractive index than the inner clad 31bi.

また、石英ブロックと接続される側の端部において光出射用コアと光検出用コアとを一体化させる方法は、これまでに例示した形態に限定されない。例えば、光出射用コアを囲うクラッドの外周面と光検出用コアを囲うクラッドの外周面とが融着される形態であっても良い。 Further, the method of integrating the light emitting core and the light detecting core at the end portion on the side connected to the quartz block is not limited to the forms exemplified so far. For example, the outer peripheral surface of the clad surrounding the light emitting core and the outer peripheral surface of the clad surrounding the light detecting core may be fused.

以上説明したように、本発明によれば、戻り光によって光ファイバや石英ブロックが加熱されることを抑制できる光デバイスが提供され、加工機や医療用レーザ装置等の分野で利用することが期待される。 As described above, according to the present invention, an optical device capable of suppressing heating of an optical fiber or a quartz block by returning light is provided, and is expected to be used in the fields of processing machines, medical laser devices, and the like. To be done.

1・・・レーザ装置
10・・・光源
20・・・光コンバイナ
30,130,230・・・光デバイス
31,231・・・光ファイバ(マルチコアファイバ)
131・・・バンドルファイバ
31a・・・光出射用コア
31b・・・クラッド
31bi・・・内側クラッド(高屈折率部)
31bo・・・外側クラッド(低屈折率部)
31c・・・被覆層
32,132・・・光検出用コア
33・・・反射部
35・・・石英ブロック
35a・・・出射面
35b・・・入射面
40・・・筐体
50・・・検出器
60・・・キャピラリ
61,62・・・クラッド
63,64・・・光ファイバ
1... Laser device 10... Light source 20... Optical combiner 30, 130, 230... Optical device 31, 231... Optical fiber (multi-core fiber)
131... Bundled fiber 31a... Light emitting core 31b... Clad 31bi... Inner clad (high refractive index portion)
31bo... Outer clad (low refractive index part)
31c... Coating layers 32, 132... Photodetection core 33... Reflector 35... Quartz block 35a... Emission surface 35b... Incident surface 40... Housing 50... Detector 60... Capillaries 61, 62... Clad 63, 64... Optical fiber

Claims (10)

入射面および前記入射面に対向する出射面を有する石英ブロックと、
前記入射面に接続され、前記石英ブロックに入射する光を伝搬する光出射用コアと、
前記入射面のうち前記光出射用コアとの接続部の周囲に接続される複数の光検出用コアと、
前記光検出用コアから出射する光の強度を検出する複数の検出器と、
を備え
複数の前記検出器が複数の前記光検出用コアから出射する光の強度を個別に検出する
ことを特徴とする光デバイス。
A quartz block having an entrance surface and an exit surface facing the entrance surface;
A light emitting core that is connected to the incident surface and propagates light that enters the quartz block,
A plurality of photodetection cores connected to the periphery of the connection portion with the light emitting core of the incident surface,
A plurality of detectors for detecting the intensity of the light emitted from the light detecting core,
Equipped with
An optical device, wherein the plurality of detectors individually detect the intensity of light emitted from the plurality of photodetection cores .
少なくとも前記石英ブロックに接続される部位において、前記光出射用コアおよび前記光検出用コアは、前記光出射用コアおよび前記光検出用コアより屈折率が低いガラス体に囲われて一体となっている
ことを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
At least in a portion connected to the quartz block, the light emitting core and the light detecting core are integrally surrounded by a glass body having a lower refractive index than the light emitting core and the light detecting core. The optical device according to claim 1, wherein the optical device comprises:
前記ガラス体は、前記光出射用コアを囲う高屈折率部と、前記高屈折率部より屈折率が低く、前記高屈折率部を囲う低屈折率部と、を有し、
前記光検出用コアが前記低屈折率部に囲われる
ことを特徴とする請求項2に記載の光デバイス。
The glass body has a high refractive index portion surrounding the light emitting core and a low refractive index portion having a lower refractive index than the high refractive index portion and surrounding the high refractive index portion,
The optical device according to claim 2, wherein the light detection core is surrounded by the low refractive index portion.
前記光検出用コアの内部または端部に反射部が設けられ、
前記反射部によって反射される前記光の強度を前記検出器が検出する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光デバイス。
A reflection portion is provided inside or at the end of the photodetection core,
The optical device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detector detects the intensity of the light reflected by the reflector.
前記光出射用コア、複数の前記光検出用コア、及び複数の前記検出器を収容する金属の筐体をさらに備え、 Further comprising a metal housing for housing the light emitting core, the plurality of light detecting cores, and the plurality of detectors,
前記検出器のそれぞれは、前記筐体の内周面に設けられ、 Each of the detectors is provided on the inner peripheral surface of the housing,
前記光検出用コアのそれぞれの内部に反射部が設けられ、 A reflective portion is provided inside each of the photodetection cores,
前記検出器は、前記光検出用コアの径方向において前記反射部から離間して前記反射部の側方に対向して配置され、 The detector is arranged to face the side of the reflecting portion apart from the reflecting portion in the radial direction of the light detection core,
それぞれの前記反射部によって反射される前記光の強度をそれぞれの前記反射部と対向する前記検出器が検出する The intensity of the light reflected by each of the reflectors is detected by the detector facing the respective reflector.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光デバイス。The optical device according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記光出射用コアおよび前記光検出用コアは、前記石英ブロックに接続される側とは反対側において互いに分離している
ことを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の光デバイス。
The light emitting cores and the light detecting core, light as claimed in any one of claims 1 5, characterized in that are separated from each other at the side opposite to the side connected to the quartz block device.
複数の前記光検出用コアは、少なくとも前記石英ブロックに接続される部位において、前記光出射用コアの中心軸を中心とする円上に等間隔に配置される
ことを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の光デバイス。
The plurality of photodetection cores are arranged at equal intervals on a circle centered on the central axis of the light emission core, at least in a portion connected to the quartz block. 6. The optical device according to any one of 6 above.
前記光検出用コアの直径が前記光出射用コアの直径より大きい
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の光デバイス。
The optical device according to claim 1, wherein a diameter of the light detection core is larger than a diameter of the light emission core.
前記光検出用コアの屈折率が前記石英ブロックの屈折率より高い
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の光デバイス。
9. The optical device according to claim 1, wherein a refractive index of the light detection core is higher than a refractive index of the quartz block.
請求項1から9のいずれか1項に記載の光デバイスと、
前記光出射用コアを伝搬する光を出射する少なくとも一つの光源と、
を備える
ことを特徴とするレーザ装置。
An optical device according to any one of claims 1 to 9,
At least one light source for emitting light propagating through the light emitting core,
A laser device comprising:
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