JPH01274484A - レーザファイバー束及びレーザ発振装置 - Google Patents
レーザファイバー束及びレーザ発振装置Info
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- JPH01274484A JPH01274484A JP10462988A JP10462988A JPH01274484A JP H01274484 A JPH01274484 A JP H01274484A JP 10462988 A JP10462988 A JP 10462988A JP 10462988 A JP10462988 A JP 10462988A JP H01274484 A JPH01274484 A JP H01274484A
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- laser
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- laser fiber
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
-
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- H01S3/0672—Non-uniform radial doping
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、発振イオン（レーザ発振を担う活性イオン）
をドープした光ファイバーを多数束ねて構成したレーザ
ファイバー束及びこのレーザファイバー束を用いたレー
ザ発振装置に関する。
をドープした光ファイバーを多数束ねて構成したレーザ
ファイバー束及びこのレーザファイバー束を用いたレー
ザ発振装置に関する。
［従来の技術］
近年、発振イオンをドープした光ファイバーを多数束ね
てレーザファイバー束を構成し、また、このようにして
構成したレーザファイバー束を用いてレーザ発振装置を
構成する試みがなされている。
てレーザファイバー束を構成し、また、このようにして
構成したレーザファイバー束を用いてレーザ発振装置を
構成する試みがなされている。
このレーザファイバー束は、上述の光ファイバ−を束ね
て両端部でこれらを接着するとともに、両端面を光軸に
垂直な面に形成してこれを研磨したものである。また、
これを用いたレーザ発振装置は、前記レーザファイバー
束の両端面にそれぞれ一部透過鏡及び反射鏡を取り付け
、前記レーザファイバー束の両端部間にキセノンランプ
等の光源から射出される励起光（ボンピング光）を照射
し、これにより前記光フアイバー中のＪＴ振ビイオン励
起させ、前記反射鏡の共振作用によってレーザ発振を得
るものである。
て両端部でこれらを接着するとともに、両端面を光軸に
垂直な面に形成してこれを研磨したものである。また、
これを用いたレーザ発振装置は、前記レーザファイバー
束の両端面にそれぞれ一部透過鏡及び反射鏡を取り付け
、前記レーザファイバー束の両端部間にキセノンランプ
等の光源から射出される励起光（ボンピング光）を照射
し、これにより前記光フアイバー中のＪＴ振ビイオン励
起させ、前記反射鏡の共振作用によってレーザ発振を得
るものである。
このような構成のレーザ発振装置は、レーザファイバー
束が多数の光ファイバーを束ねたものであることから、
これら各光ファイバーの表面に直接冷却ファイバー束を
ゆき渡らせることができるため、極めて効果的な冷却が
可能である。このため、発振中に熱歪み等を生ずるおそ
れが少ない。
束が多数の光ファイバーを束ねたものであることから、
これら各光ファイバーの表面に直接冷却ファイバー束を
ゆき渡らせることができるため、極めて効果的な冷却が
可能である。このため、発振中に熱歪み等を生ずるおそ
れが少ない。
したがって、この種のレーザ装置は、小型かつコンパク
トな構成で、高出力で、かつ、高繰り返しのレーザ発振
ができるレーザ装置を得るという観点から、注目されて
いる。
トな構成で、高出力で、かつ、高繰り返しのレーザ発振
ができるレーザ装置を得るという観点から、注目されて
いる。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、本発明者の研究によれば、上述のレーザファイ
バー束及びレーザ発振装置には、実際上において、以下
の解決すべき問題点のあることが判明した。
バー束及びレーザ発振装置には、実際上において、以下
の解決すべき問題点のあることが判明した。
ａ、光ファイバーが束ねられたレーザファイバー束から
発振されるレーザ光の強度が不均一である。
発振されるレーザ光の強度が不均一である。
ｂ、このため、部分的に強く発振されたレーザ光は、反
射鏡や光ファイバーの端部を損傷して、装置の寿命を著
しく短縮させる原因となっている。
射鏡や光ファイバーの端部を損傷して、装置の寿命を著
しく短縮させる原因となっている。
Ｃ０さらに、不均一な強度を有するレーザ光では、用途
が極めて限られてしまう。
が極めて限られてしまう。
第６図及び第７図は、本発明者が上記問題点を究明する
過程で解明した事実を示すグラフである。
過程で解明した事実を示すグラフである。
すなわち、これら各グラフは、発振イオンとして同一の
量のＮｄイオンをドープした光ファイバーを多数束ねて
構成したレーザファイバー束の側面に均一に励起光を照
射したときに、該レーザファイバー束内におけるＮｄイ
オンによって励起光が吸収される様子を示したものであ
る。なお、このグラフは、本発明者がコンピュータをに
よるシュミレーション法によって求めたものであり、こ
のレーザファイバー束を用いてレーザ発振したときのレ
ーザビームの断面の電界強度分布の実測値等から、この
シュミレーションによる結果が、実際の吸収の様子をほ
ぼ忠実に示しているものであることが間接的に確認され
ている。
量のＮｄイオンをドープした光ファイバーを多数束ねて
構成したレーザファイバー束の側面に均一に励起光を照
射したときに、該レーザファイバー束内におけるＮｄイ
オンによって励起光が吸収される様子を示したものであ
る。なお、このグラフは、本発明者がコンピュータをに
よるシュミレーション法によって求めたものであり、こ
のレーザファイバー束を用いてレーザ発振したときのレ
ーザビームの断面の電界強度分布の実測値等から、この
シュミレーションによる結果が、実際の吸収の様子をほ
ぼ忠実に示しているものであることが間接的に確認され
ている。
各図において、横軸がレーザファイバー束（光フアイバ
ー束）の中心から外周に向かう距離であり、線軸が相対
吸収量である。この場合、第６図が、光ファイバーにド
ープしたＮｄイオンの量が３％の場合、第７図が、８％
の場合である。
ー束）の中心から外周に向かう距離であり、線軸が相対
吸収量である。この場合、第６図が、光ファイバーにド
ープしたＮｄイオンの量が３％の場合、第７図が、８％
の場合である。
上記各グラフから明らかなように、レーザファイバー束
（光フアイバー束）内で吸収される励起光の量は該レー
ザファイバー束の位置によって大きくバラライている。
（光フアイバー束）内で吸収される励起光の量は該レー
ザファイバー束の位置によって大きくバラライている。
この傾向は、Ｎｄイオンのドープ量が多いほど顕著にな
る。ここで、発振されるレーザ光の強度は、発振イオン
に吸収される励起光の量に対応するから、前記レーザフ
ァイバー束から発振されるレーザ光は不均一なものとな
る。
る。ここで、発振されるレーザ光の強度は、発振イオン
に吸収される励起光の量に対応するから、前記レーザフ
ァイバー束から発振されるレーザ光は不均一なものとな
る。
発明者の考察によれば、光フアイバー束の周囲から励起
光を照射した場合、直接光があたる外周部と周囲からの
光が集中する中心部において光の強度が強いため、光吸
収量が多いものと推察される。そして、前記吸収のバラ
ツキの度合いは、光ファイバーへのＮｄイオンのドープ
量（吸収係数αに対応する）、束ねられた光ファイバー
の本数（Ｎ）及び各光ファイバーの径（ｄ。）に依存し
、また、ｃＸ ｄ ｃＸ Ｎ” ２の値が大きくなると
、これにともなって、中心に到達できる光の量が少なく
なるため、中心での吸収が小さくなることが判明した。
光を照射した場合、直接光があたる外周部と周囲からの
光が集中する中心部において光の強度が強いため、光吸
収量が多いものと推察される。そして、前記吸収のバラ
ツキの度合いは、光ファイバーへのＮｄイオンのドープ
量（吸収係数αに対応する）、束ねられた光ファイバー
の本数（Ｎ）及び各光ファイバーの径（ｄ。）に依存し
、また、ｃＸ ｄ ｃＸ Ｎ” ２の値が大きくなると
、これにともなって、中心に到達できる光の量が少なく
なるため、中心での吸収が小さくなることが判明した。
なお、第６図において、中心と外周との中間部において
、吸収のピークが生じているのは、各光ファイバーの表
面で反射あるいは屈折された光が部分的に集光されたた
めであると推察される。
、吸収のピークが生じているのは、各光ファイバーの表
面で反射あるいは屈折された光が部分的に集光されたた
めであると推察される。
また、前記グラフは光フアイバー束の断面形状が円形の
場合についての結果であるが、曲の断面形状でも同様の
結果が得られている。さらに、上述のような傾向が顕著
に現れるのは、光ファイバーの本数が約１００本を越え
た場合であることが確認されている。
場合についての結果であるが、曲の断面形状でも同様の
結果が得られている。さらに、上述のような傾向が顕著
に現れるのは、光ファイバーの本数が約１００本を越え
た場合であることが確認されている。
本発明の目的は、上述の問題点を解決したレーザファイ
バー束及びレーザ発振装置を提供することにある。
バー束及びレーザ発振装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明者は、上述の解明事実をもとにして、さらに実験
・究明を重ねた結果、以下の結論を得ることができた。
・究明を重ねた結果、以下の結論を得ることができた。
すなわち、
「発振イオンをドープした光ファイバーを多数束ねて構
成したレーザファイバー束において、前記レーザファイ
バー束内に配置される各光ファイバーにドープする発振
イオンを同一と仮定した場合に、横軸に該レーザファイ
バー束の中心から外周に向かう距離をとり、縦軸に各光
ファイバーに吸収される励起光の相対吸収量をとったグ
ラフに示される励起光の吸収分布曲線を想定し、この吸
収分布曲線において、相対吸収量の太きい位置に相当す
る位置に発振イオンのドープ量を相対的に少なくした光
ファイバーを配置し、また、相対吸収量の小さい位置に
相当する位置に発振イオンのドープ量を相対的に多くし
た光ファイバーを配置することにより、このレーザファ
イバー束の吸収分布曲線が、前記各光ファイバーにドー
プする量を同一とした場合のレーザファイバー束の吸収
分布曲線に比較して、励起光の相対吸収量の変化の小さ
いものとなるようにできる。Ｊ本発明は、上記解明事実
に基づいてなされたもので、励起光の吸収の度合いが、
光ファイバーにドープされる発振イオンの量に依存する
ことに着目して、レーザファイバー束に照射された励起
光が、該レーザファイバー束内において均一に吸収され
るように、該レーザファイバー束内の各位置に配置され
る各光ファイバーにドープする発振イオンの量を選定す
ることにより、前記レーザファイバー束内における励起
光の吸収を均一にし、これにより、均一な強度分布を有
するレーザ光の発振を可能としたもので、以下の構成を
有する。
成したレーザファイバー束において、前記レーザファイ
バー束内に配置される各光ファイバーにドープする発振
イオンを同一と仮定した場合に、横軸に該レーザファイ
バー束の中心から外周に向かう距離をとり、縦軸に各光
ファイバーに吸収される励起光の相対吸収量をとったグ
ラフに示される励起光の吸収分布曲線を想定し、この吸
収分布曲線において、相対吸収量の太きい位置に相当す
る位置に発振イオンのドープ量を相対的に少なくした光
ファイバーを配置し、また、相対吸収量の小さい位置に
相当する位置に発振イオンのドープ量を相対的に多くし
た光ファイバーを配置することにより、このレーザファ
イバー束の吸収分布曲線が、前記各光ファイバーにドー
プする量を同一とした場合のレーザファイバー束の吸収
分布曲線に比較して、励起光の相対吸収量の変化の小さ
いものとなるようにできる。Ｊ本発明は、上記解明事実
に基づいてなされたもので、励起光の吸収の度合いが、
光ファイバーにドープされる発振イオンの量に依存する
ことに着目して、レーザファイバー束に照射された励起
光が、該レーザファイバー束内において均一に吸収され
るように、該レーザファイバー束内の各位置に配置され
る各光ファイバーにドープする発振イオンの量を選定す
ることにより、前記レーザファイバー束内における励起
光の吸収を均一にし、これにより、均一な強度分布を有
するレーザ光の発振を可能としたもので、以下の構成を
有する。
（１）発振イオンをドープした光ファイバーを多数束ね
て構成したレーザファイバー束であって、該レーザファ
イバー束に照射された励起光が、該レーザファイバー束
内において均一に吸収されるように、該レーザファイバ
ー束内の各位置に配置される各光ファイバーにドープす
る発振イオンの量が選定されてなるレーザファイバー束
。
て構成したレーザファイバー束であって、該レーザファ
イバー束に照射された励起光が、該レーザファイバー束
内において均一に吸収されるように、該レーザファイバ
ー束内の各位置に配置される各光ファイバーにドープす
る発振イオンの量が選定されてなるレーザファイバー束
。
（２）発振イオンをドープした光ファイバーを多数束ね
て構成したレーザファイバー束であって、該レーザファ
イバー束に照射された励起光が、該レーザファイバー束
内において均一に吸収されるように、該レーザファイバ
ー束内の各位置に配置される各光ファイバーにドープす
る発振イオンの量が選定されてなるレーザファイバー束
と、このレーザファイバー束にレーザ発振をおこさせる
共振光路を形成するために該レーザファイバー束の両端
部外方にそれぞれ設けられた一部透過鏡及び反射鏡と、 前記レーザファイバー束に照射する励起光を発生する光
源と、 この光源から射出される励起光を集光して前記レーザフ
ァイバー束に照射する集光手段とを含むレーザ発振装置
。
て構成したレーザファイバー束であって、該レーザファ
イバー束に照射された励起光が、該レーザファイバー束
内において均一に吸収されるように、該レーザファイバ
ー束内の各位置に配置される各光ファイバーにドープす
る発振イオンの量が選定されてなるレーザファイバー束
と、このレーザファイバー束にレーザ発振をおこさせる
共振光路を形成するために該レーザファイバー束の両端
部外方にそれぞれ設けられた一部透過鏡及び反射鏡と、 前記レーザファイバー束に照射する励起光を発生する光
源と、 この光源から射出される励起光を集光して前記レーザフ
ァイバー束に照射する集光手段とを含むレーザ発振装置
。
［作用］
上述の構成において、「レーザファイバー束に照射され
た励起光が、該レーザファイバー束内において均一に吸
収されるように、該レーザファイバー束内の各位置に配
置される各光ファイバーにドープする発振イオンの量が
選定されてなる」という構成をを図式化すると、第１図
に示されるグラフとなる。すなわち、第１図は励起光の
吸収分布曲線（コンピュータによるシュミレーション法
により想定）を示すしのであり、横軸にレーザファイバ
ー束の中心から外周に向かう距離をとり、ＭＩ軸に各位
置にある光ファイバーに吸収される光の相対的吸収量（
図中左方の軸；実線軸）と、光ファイバーにドープされ
る発振イオンの相対ドープ量（図中右方の軸；点線軸）
とをとったものであり、図中的ｍＡ（実線）が、レーザ
ファイバー束の各位置に配置される各光ファイバーに同
一の発振イオンをドープした場合（従来の場合）の相対
吸収量を示す曲線（ドープ量；Ｎｄ８％の場合）、曲線
Ｂ（点線）が、本発明における場合であり、各位置に配
置される各光ファイバーにドープされる発振イオンの相
対ドープ量を示す曲線である。
た励起光が、該レーザファイバー束内において均一に吸
収されるように、該レーザファイバー束内の各位置に配
置される各光ファイバーにドープする発振イオンの量が
選定されてなる」という構成をを図式化すると、第１図
に示されるグラフとなる。すなわち、第１図は励起光の
吸収分布曲線（コンピュータによるシュミレーション法
により想定）を示すしのであり、横軸にレーザファイバ
ー束の中心から外周に向かう距離をとり、ＭＩ軸に各位
置にある光ファイバーに吸収される光の相対的吸収量（
図中左方の軸；実線軸）と、光ファイバーにドープされ
る発振イオンの相対ドープ量（図中右方の軸；点線軸）
とをとったものであり、図中的ｍＡ（実線）が、レーザ
ファイバー束の各位置に配置される各光ファイバーに同
一の発振イオンをドープした場合（従来の場合）の相対
吸収量を示す曲線（ドープ量；Ｎｄ８％の場合）、曲線
Ｂ（点線）が、本発明における場合であり、各位置に配
置される各光ファイバーにドープされる発振イオンの相
対ドープ量を示す曲線である。
すなわち、上記グラフから明らかなように、前記曲線Ａ
とＢとは、横軸に並行に設けられた基準線Ｃ（図中−点
鎖線）を軸としてほぼ対称形をなす。
とＢとは、横軸に並行に設けられた基準線Ｃ（図中−点
鎖線）を軸としてほぼ対称形をなす。
ここで、光吸収量は、発振イオンのドープ量に依存し、
ドープ量が多いほど吸収量が多くなる。
ドープ量が多いほど吸収量が多くなる。
したがって、各位置に配置される各光ファイバーへのド
ープ量を同一とした場合に曲線Ａの吸収カーブを示すと
した場合、曲線Ｂに示されるように、曲線Ａにおける相
対吸収量の大きい位置に相当する位置に発振イオンのド
ープ量を相対的に少なくした光ファイバーを配置し、ま
た、相対吸収量の小さい位置に相当する位置に発振イオ
ンのドープ量を相対的に多くシシた光ファイバーを配置
することにより、各位置における吸収量を均一にするこ
とが可能である。
ープ量を同一とした場合に曲線Ａの吸収カーブを示すと
した場合、曲線Ｂに示されるように、曲線Ａにおける相
対吸収量の大きい位置に相当する位置に発振イオンのド
ープ量を相対的に少なくした光ファイバーを配置し、ま
た、相対吸収量の小さい位置に相当する位置に発振イオ
ンのドープ量を相対的に多くシシた光ファイバーを配置
することにより、各位置における吸収量を均一にするこ
とが可能である。
これにより、ビーム断面全体に均一な光強度を有するレ
ーザ光の発振を可能にする。
ーザ光の発振を可能にする。
［実施例］
（第１実施例）
第２図は本発明の第１実施例にがかるレーザファイバー
束を示す断面図、第３図は本発明の第１実施例にかかる
レーザ発振装置を示す断面図である。
束を示す断面図、第３図は本発明の第１実施例にかかる
レーザ発振装置を示す断面図である。
図において、符号１は多数の光ファイバーを束ねて棒状
に形成したレーザファイバー束である。
に形成したレーザファイバー束である。
このレーザファイバー束１は、発振イオン（レーザ活性
物質）としてＮｄを含むリン酸塩系レーザガラス（例え
ば、商品名ＬＮＧ−８としてＨＯＹＡ株式会社から販売
されている）をコアー材とし、これに、特性の合ったリ
ン酸塩系ガラスをクラツド材にしてロッドインチューブ
法で線引きされた直径約１１０μｍ（コアー径１００μ
ｍ）の光ファイバーを約１３００本束ね、直径約４．６
ｍｍ、長さ約２５０ｍｍの棒状に形成したものである。
物質）としてＮｄを含むリン酸塩系レーザガラス（例え
ば、商品名ＬＮＧ−８としてＨＯＹＡ株式会社から販売
されている）をコアー材とし、これに、特性の合ったリ
ン酸塩系ガラスをクラツド材にしてロッドインチューブ
法で線引きされた直径約１１０μｍ（コアー径１００μ
ｍ）の光ファイバーを約１３００本束ね、直径約４．６
ｍｍ、長さ約２５０ｍｍの棒状に形成したものである。
そして、第２図に示されるように、このレーザファイバ
ー束１の中心Ｃからの距離が０．４ｍｍ以内の領域Ｅ１
に配置される光ファイバーにドープするＮｄの量を３ｘ
とし、中心Ｃから距離が０．４〜１．２ｍｍの範囲内に
ある領域Ｅ２に配置される光ファイバーにドープするＮ
ｄの量を７ｘとし、さらに、中心Ｃから距離が１．２〜
２．３ｍｍの範囲内にある領域Ｅ３に配置される光ファ
イバーにドー１するＮｄの量を３ｘとしたものである。
ー束１の中心Ｃからの距離が０．４ｍｍ以内の領域Ｅ１
に配置される光ファイバーにドープするＮｄの量を３ｘ
とし、中心Ｃから距離が０．４〜１．２ｍｍの範囲内に
ある領域Ｅ２に配置される光ファイバーにドープするＮ
ｄの量を７ｘとし、さらに、中心Ｃから距離が１．２〜
２．３ｍｍの範囲内にある領域Ｅ３に配置される光ファ
イバーにドー１するＮｄの量を３ｘとしたものである。
このようにして光ファイバーが棒状に束ねられたレーザ
ファイバー束１の両端部は口金１ｃ。
ファイバー束１の両端部は口金１ｃ。
１ｃによって固定され、接着剤にて接着されているとと
もに、これら両端部の間にある部分は冷却水が１本１本
の光ファイバーに接触できるように、フリーになってい
る。
もに、これら両端部の間にある部分は冷却水が１本１本
の光ファイバーに接触できるように、フリーになってい
る。
こうして、形成したレーザファイバー束の光吸収分布曲
線をシュミレーション法で求めると、第４図に示される
ようになる。なお、図において、横軸がレーザファイバ
ー束（光フアイバー束）１の中心Ｃから外周に向かう距
離（単位；ｍｍ）であり、縦軸が相対吸収量である。こ
のグラフから明らかなように、前記第３図Ａで示される
場合のように、各位置に配置される光ファイバーへの発
振イオンのドープ量が同一と仮定した場合に想定される
吸収曲線に比較して、励起光の相対吸収量の変化の小さ
いものとなっている。
線をシュミレーション法で求めると、第４図に示される
ようになる。なお、図において、横軸がレーザファイバ
ー束（光フアイバー束）１の中心Ｃから外周に向かう距
離（単位；ｍｍ）であり、縦軸が相対吸収量である。こ
のグラフから明らかなように、前記第３図Ａで示される
場合のように、各位置に配置される光ファイバーへの発
振イオンのドープ量が同一と仮定した場合に想定される
吸収曲線に比較して、励起光の相対吸収量の変化の小さ
いものとなっている。
次に、このレーザファイバー束１を用いたレーザ発振装
置の構成を説明する。
置の構成を説明する。
前記レーザファイバー束１は透光性の管体２内に収容さ
れる。この透光性管体２は両端部がシーリングされてお
り、これら両端部近傍にはレーザファイバー束１を冷却
するための冷却水の導入口２ａと排出口２ｂとが設けら
れていて、これら導入口２ａ及び排出口２ｂを通じて前
記管体２内に冷却水２ｃを流通できるように構成されて
いる。
れる。この透光性管体２は両端部がシーリングされてお
り、これら両端部近傍にはレーザファイバー束１を冷却
するための冷却水の導入口２ａと排出口２ｂとが設けら
れていて、これら導入口２ａ及び排出口２ｂを通じて前
記管体２内に冷却水２ｃを流通できるように構成されて
いる。
また、前記レーザファイバー束１の両端面は該レーザフ
ァイバー束１の長手方向の軸（光軸）に垂直になるよう
にカットされて研磨され、これらにそれぞれ表面に誘電
体の多層膜が蒸着された一部透過鏡１ａ及び反射ｔｊＡ
１ ｂが密着固定されている。すなわち、これらレー
ザファイバー束１、−部透過ＳＲ１ａ及び反射ａｌｂに
よってレーザ共振光路を形成するものである。
ァイバー束１の長手方向の軸（光軸）に垂直になるよう
にカットされて研磨され、これらにそれぞれ表面に誘電
体の多層膜が蒸着された一部透過鏡１ａ及び反射ｔｊＡ
１ ｂが密着固定されている。すなわち、これらレー
ザファイバー束１、−部透過ＳＲ１ａ及び反射ａｌｂに
よってレーザ共振光路を形成するものである。
また、前記レーザファイバー束１の近傍には、該レーザ
ファイバー束１に並行に、かつ、該レーザファイバー束
１を挾んで対称的に２本の励起光発生用のキセノンラン
プ３，３が配置されている。
ファイバー束１に並行に、かつ、該レーザファイバー束
１を挾んで対称的に２本の励起光発生用のキセノンラン
プ３，３が配置されている。
このキセノンランプ３．３はそれぞれ、透光性の管体４
，４内に収容されている。さらに、この透光性管体４，
４内には、それぞれ、冷却水導入口４ａ、４ａ及び冷却
水排出口４ｂ、４ｂを通じて冷却水が流通できるように
なっている。なお、前記キセノンランプ３．３にはそれ
ぞれ電極３ａ。
，４内に収容されている。さらに、この透光性管体４，
４内には、それぞれ、冷却水導入口４ａ、４ａ及び冷却
水排出口４ｂ、４ｂを通じて冷却水が流通できるように
なっている。なお、前記キセノンランプ３．３にはそれ
ぞれ電極３ａ。
３ａを通じて電力が供給できるようになっている。
また、前記キセノンランプ３．３の近傍には、それぞれ
のキセノンランプ３．３を囲む鏡面を有する２つの楕円
ｔａ５．５が配置されている。なお、これら楕円１５．
５は、各々の２つの焦点のうちの一方の焦点に前記キセ
ノンランプ３．３が位置するとともに、それぞれの他方
の焦点に前記レーザファイバー束１が位置する（すなわ
ち、この焦点は互いに重なる関係にある）ように配置さ
れる。
のキセノンランプ３．３を囲む鏡面を有する２つの楕円
ｔａ５．５が配置されている。なお、これら楕円１５．
５は、各々の２つの焦点のうちの一方の焦点に前記キセ
ノンランプ３．３が位置するとともに、それぞれの他方
の焦点に前記レーザファイバー束１が位置する（すなわ
ち、この焦点は互いに重なる関係にある）ように配置さ
れる。
また、以上説明した、レーザファイバー束１、透光性管
体２、キセノンランプ３，３、透光性管体４．４及び楕
円鏡５，５等はフレーム６に固定保持される。
体２、キセノンランプ３，３、透光性管体４．４及び楕
円鏡５，５等はフレーム６に固定保持される。
上述のレーザ発振装置によってレーザ発振テストを行っ
たところ以下の結果が得られた。
たところ以下の結果が得られた。
印加電力・・・・・・・・・６．ＯＫＷ出力・・・・・
・・・・・・・・・・７５Ｗ繰り返し数・・・・・・５
０ＨＺ そして、このレーザ光のビーム断面における電界強度を
観測したところ、第４図に示される曲線とほぼ同様の分
布曲線を示し、従来の装置に比較して、著しく均一な分
布を示すことが確認された。
・・・・・・・・・・７５Ｗ繰り返し数・・・・・・５
０ＨＺ そして、このレーザ光のビーム断面における電界強度を
観測したところ、第４図に示される曲線とほぼ同様の分
布曲線を示し、従来の装置に比較して、著しく均一な分
布を示すことが確認された。
（第２実施例）
この実施例は、前記第１実施例におけるレーザファイバ
ー束１を構成する光ファイバーの本数（したがって、レ
ーザファイバー束１の径）及び該レーザファイバー束１
の各位置に配置される光ファイバーにドープするＮｄの
量の選定を前記第１実施例の場合と異ならしめたもので
、その他の構成は前記第１実施例と同じである。前記第
１実施例と異なる点は以下の通りである。
ー束１を構成する光ファイバーの本数（したがって、レ
ーザファイバー束１の径）及び該レーザファイバー束１
の各位置に配置される光ファイバーにドープするＮｄの
量の選定を前記第１実施例の場合と異ならしめたもので
、その他の構成は前記第１実施例と同じである。前記第
１実施例と異なる点は以下の通りである。
光フアイバー本数・・・１５００本
レーザファイバー束１の径・・・５．４ｍｍ中心中心ら
の距離が０．３ｍｍ以内の領域・・・Ｎｄドープ量２％ 中心Ｃから距離が０．３〜０．９ｍｍの範囲内にある領
域 ・・・Ｎｄドープ量４％ 中心Ｃから距離が０．９〜１．４ｍｍの範囲内にある領
域 ・・・Ｎｄドープ量６％ 中心Ｃから距離が１．４〜１．８ｍｍの範囲内にある領
域 ・・・Ｎｄドープ量４％ 中心Ｃから距離が１．８〜２．７ｍｍの範囲内にある領
域 ・・・Ｎｄドープｉ２％ 上述の構成のレーザファイバー束の光吸収分布曲線をシ
ュミレーション法で求めると、第５図に示されるように
なる。なお、図において、横軸がレーザファイバー束（
光フアイバー束）１の中心Ｃから外周に向かう距Ｕ＜単
位；ｍｍ）であり、縦軸が相対吸収量である。このグラ
フから明らかなように、各位置に配置される光ファイバ
ーへの発振イオンのドープ量が同一と仮定した場合に想
定される吸収曲線（前記第３図Ａで示される）に比較し
て、前記第１実施例よりさらに励起光の相対吸収量の変
化の小さいものとなっている。
の距離が０．３ｍｍ以内の領域・・・Ｎｄドープ量２％ 中心Ｃから距離が０．３〜０．９ｍｍの範囲内にある領
域 ・・・Ｎｄドープ量４％ 中心Ｃから距離が０．９〜１．４ｍｍの範囲内にある領
域 ・・・Ｎｄドープ量６％ 中心Ｃから距離が１．４〜１．８ｍｍの範囲内にある領
域 ・・・Ｎｄドープ量４％ 中心Ｃから距離が１．８〜２．７ｍｍの範囲内にある領
域 ・・・Ｎｄドープｉ２％ 上述の構成のレーザファイバー束の光吸収分布曲線をシ
ュミレーション法で求めると、第５図に示されるように
なる。なお、図において、横軸がレーザファイバー束（
光フアイバー束）１の中心Ｃから外周に向かう距Ｕ＜単
位；ｍｍ）であり、縦軸が相対吸収量である。このグラ
フから明らかなように、各位置に配置される光ファイバ
ーへの発振イオンのドープ量が同一と仮定した場合に想
定される吸収曲線（前記第３図Ａで示される）に比較し
て、前記第１実施例よりさらに励起光の相対吸収量の変
化の小さいものとなっている。
また、このレーザファイバー束を用いて、前記第１実施
例と同様のレーザ装置を構成し、レーザ発振テストを行
ったところ、以下の結果が得られた。
例と同様のレーザ装置を構成し、レーザ発振テストを行
ったところ、以下の結果が得られた。
印加電力・・・・・・７．８ＫＷ
出力・・・・・・・・・・・・１００ Ｗ繰り返し数・
・・５０ＨＺ そして、このレーザ光のビーム断面における電界強度を
観測したところ、第５図に示される曲線とほぼ同様の分
布曲線を示し、前記第１実施例に比較してさらに均一な
分布を示すことが確認された。
・・５０ＨＺ そして、このレーザ光のビーム断面における電界強度を
観測したところ、第５図に示される曲線とほぼ同様の分
布曲線を示し、前記第１実施例に比較してさらに均一な
分布を示すことが確認された。
なお、前記各実施例では、製造を容易にするために、発
振イオンのドープ髪が同じ光ファイバーで形成される層
を数層設け、これら層間で発振イオンのドープ量を異な
らしめる例を掲げたが、本発明は、可能な限り、この層
の数を多くするか、あるいは、１本１本にドープする発
振イオンの量を選定して、ドープ量の分布を前記第３図
に示される曲線Ｂに近ずけることが望ましい。
振イオンのドープ髪が同じ光ファイバーで形成される層
を数層設け、これら層間で発振イオンのドープ量を異な
らしめる例を掲げたが、本発明は、可能な限り、この層
の数を多くするか、あるいは、１本１本にドープする発
振イオンの量を選定して、ドープ量の分布を前記第３図
に示される曲線Ｂに近ずけることが望ましい。
また、前記各実施例では、レーザファイバー束の断面が
円形になるような場合についての例であるが、これら、
必ずしも円形に限られることなく、他の形状の場合にも
適用できる。
円形になるような場合についての例であるが、これら、
必ずしも円形に限られることなく、他の形状の場合にも
適用できる。
さらに、各光ファイバーにドープする発振イオンとして
は、Ｎｄのほかに、例えば、Ｂｒその他のレーザ活性を
示すイオンであってもよい。
は、Ｎｄのほかに、例えば、Ｂｒその他のレーザ活性を
示すイオンであってもよい。
［発明の効果］
以り詳述したように、本発明は、レーザファイバー束に
照射された励起光が、該レーザファイバー束内において
均一に吸収されるように、該レーザファイバー束内の各
位置に配置される各光ファイバーにドープする発振イオ
ンの旦を選定することにより、前記レーザファイバー束
内における励起光の吸収を均一にし、これにより、均一
な強度分布を有するレーザ光の発振を可能としたもので
ある。
照射された励起光が、該レーザファイバー束内において
均一に吸収されるように、該レーザファイバー束内の各
位置に配置される各光ファイバーにドープする発振イオ
ンの旦を選定することにより、前記レーザファイバー束
内における励起光の吸収を均一にし、これにより、均一
な強度分布を有するレーザ光の発振を可能としたもので
ある。
第１図は本発明の詳細な説明するための図、第２図は本
発明の第１実施例にかかるレーザファイバー束を示す断
面図、第３図は本発明の第１実施例にがかるレーザ発振
装置を示す断面図、第４図は前記第１実施例にがかるレ
ーザファイバー束の光吸収特性を示す図、第５図は本発
明の第２実施例にがかるレーザファイバー束の光吸収特
性を示す図、第６図及び第７図は従来のレーザファイバ
ー束の光吸収特性を示す図である。 １・・・レーザファイバー束、 １ａ・・・一部透過鏡、 １ｂ・・・反射鏡、 ３・・・励起光を発生する光源たるキセノンランプ、５
・・・集光手段たる楕円鏡。
発明の第１実施例にかかるレーザファイバー束を示す断
面図、第３図は本発明の第１実施例にがかるレーザ発振
装置を示す断面図、第４図は前記第１実施例にがかるレ
ーザファイバー束の光吸収特性を示す図、第５図は本発
明の第２実施例にがかるレーザファイバー束の光吸収特
性を示す図、第６図及び第７図は従来のレーザファイバ
ー束の光吸収特性を示す図である。 １・・・レーザファイバー束、 １ａ・・・一部透過鏡、 １ｂ・・・反射鏡、 ３・・・励起光を発生する光源たるキセノンランプ、５
・・・集光手段たる楕円鏡。
Claims (2)
- （１）発振イオンをドープした光ファイバーを多数束ね
て構成したレーザファイバー束であって、該レーザファ
イバー束に照射された励起光が、該レーザファイバー束
内において均一に吸収されるように、該レーザファイバ
ー束内の各位置に配置される各光ファイバーにドープす
る発振イオンの量が選定されてなるレーザファイバー束
。 - （２）発振イオンをドープした光ファイバーを多数束ね
て構成したレーザファイバー束であって、該レーザファ
イバー束に照射された励起光が、該レーザファイバー束
内において均一に吸収されるように、該レーザファイバ
ー束内の各位置に配置される各光ファイバーにドープす
る発振イオンの量が選定されてなるレーザファイバー束
と、このレーザファイバー束にレーザ発振をおこさせる
共振光路を形成するために該レーザファイバー束の両端
部外方にそれぞれ設けられた一部透過鏡及び反射鏡と、 前記レーザファイバー束に照射する励起光を発生する光
源と、 この光源から射出される励起光を集光して前記レーザフ
ァイバー束に照射する集光手段とを含むレーザ発振装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10462988A JPH01274484A (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | レーザファイバー束及びレーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10462988A JPH01274484A (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | レーザファイバー束及びレーザ発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01274484A true JPH01274484A (ja) | 1989-11-02 |
Family
ID=14385735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10462988A Pending JPH01274484A (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | レーザファイバー束及びレーザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01274484A (ja) |
-
1988
- 1988-04-27 JP JP10462988A patent/JPH01274484A/ja active Pending
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