JPH11238928A - 光ファイバレーザ装置及びレーザ加工装置 - Google Patents
光ファイバレーザ装置及びレーザ加工装置Info
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- JPH11238928A JPH11238928A JP10040103A JP4010398A JPH11238928A JP H11238928 A JPH11238928 A JP H11238928A JP 10040103 A JP10040103 A JP 10040103A JP 4010398 A JP4010398 A JP 4010398A JP H11238928 A JPH11238928 A JP H11238928A
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- optical fiber
- laser
- excitation light
- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 集光性に優れ、熱的に出力や横モードが安定
であるといったファイバレーザの長所を維持しつつ、生
産性が高く、且つ励起光源も含めて長時間安定して使用
できることを可能にする光ファイバレーザ装置、並びに
それを使用したレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 光ファイバ１が、レーザ活性物質を含む
コアと、該コアの周囲に設けられ且つレーザ活性物質を
励起するための励起光を導光するクラッド層とを有し、
励起光導光層により導光された励起光をコア中のレーザ
活性物質が吸収することによって光ファイバ端部よりレ
ーザ光を出射する光ファイバレーザ装置において、光フ
ァイバの側面に、レーザ光が漏れ出さないように前記励
起光導光層に励起光を入射する励起光入射口としてのプ
リズム４を設け、そのプリズム４を通して励起光を光フ
ァイバ１に入射するようにした。
であるといったファイバレーザの長所を維持しつつ、生
産性が高く、且つ励起光源も含めて長時間安定して使用
できることを可能にする光ファイバレーザ装置、並びに
それを使用したレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 光ファイバ１が、レーザ活性物質を含む
コアと、該コアの周囲に設けられ且つレーザ活性物質を
励起するための励起光を導光するクラッド層とを有し、
励起光導光層により導光された励起光をコア中のレーザ
活性物質が吸収することによって光ファイバ端部よりレ
ーザ光を出射する光ファイバレーザ装置において、光フ
ァイバの側面に、レーザ光が漏れ出さないように前記励
起光導光層に励起光を入射する励起光入射口としてのプ
リズム４を設け、そのプリズム４を通して励起光を光フ
ァイバ１に入射するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバのコア
中のレーザ活性物質に励起光を供給することによってレ
ーザ発振を行う光ファイバレーザ装置及びレーザ加工装
置に関する。
中のレーザ活性物質に励起光を供給することによってレ
ーザ発振を行う光ファイバレーザ装置及びレーザ加工装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信またはレーザ加工の分野におい
て、より高出力で、より安価なレーザ装置の開発が望ま
れているが、従来よりこの要請を満たせる可能性の高い
ものとして、光ファイバレーザ装置が知られている。
て、より高出力で、より安価なレーザ装置の開発が望ま
れているが、従来よりこの要請を満たせる可能性の高い
ものとして、光ファイバレーザ装置が知られている。
【０００３】光ファイバレーザ装置は、コア径並びにコ
アとクラッドの屈折率差等を適切に選定することで比較
的簡単にレーザ発振の横モードを単一にすることができ
る。また、光を高密度に閉じこめることでレーザ活性物
質と光との相互作用を高められ、且つ、光ファイバの長
さを長くすることで相互作用長を大きくとれるので、高
い効率で空間的に高品質のレーザ光を発生することがで
きる。従って、質の良いレーザ光を比較的安価に得るこ
とができる。
アとクラッドの屈折率差等を適切に選定することで比較
的簡単にレーザ発振の横モードを単一にすることができ
る。また、光を高密度に閉じこめることでレーザ活性物
質と光との相互作用を高められ、且つ、光ファイバの長
さを長くすることで相互作用長を大きくとれるので、高
い効率で空間的に高品質のレーザ光を発生することがで
きる。従って、質の良いレーザ光を比較的安価に得るこ
とができる。
【０００４】ここで、レーザ光のさらなる高出力化また
は高効率化を実現するには、光ファイバのレーザ活性イ
オンまたは色素、その他の発光中心（以下、レーザ活性
物質という）の添加領域（通常はコア部）に効率よく励
起光を導入する必要がある。ところが、通常、単一モー
ドの導波条件を満たすようにコア径を設定すると、その
径は十数μｍ以下に限定されるので、この径に効率よく
励起光を導入するのは一般的に困難である。これを克服
する手段として、いわゆる２重クラッド型ファイバレー
ザが提案されている（参考文献、例えば：H.Zellmer,U.
Willamowski,A.Tunnermann,and H.Welling,Optics Lett
ers.Vol.20,No.6.pp.578-580,March,1995.）。
は高効率化を実現するには、光ファイバのレーザ活性イ
オンまたは色素、その他の発光中心（以下、レーザ活性
物質という）の添加領域（通常はコア部）に効率よく励
起光を導入する必要がある。ところが、通常、単一モー
ドの導波条件を満たすようにコア径を設定すると、その
径は十数μｍ以下に限定されるので、この径に効率よく
励起光を導入するのは一般的に困難である。これを克服
する手段として、いわゆる２重クラッド型ファイバレー
ザが提案されている（参考文献、例えば：H.Zellmer,U.
Willamowski,A.Tunnermann,and H.Welling,Optics Lett
ers.Vol.20,No.6.pp.578-580,March,1995.）。
【０００５】２重クラッド型ファイバレーザは、コア部
の周りに、コア部より屈折率の低い第１のクラッド部を
設け、その外側にさらに屈折率の低い第２のクラッド部
を設けたものである。これにより、第１のクラッド部に
導入された励起光は、第１のクラッド部と第２のクラッ
ド部の屈折率差による全反射により、第１のクラッド部
内に閉じこめられた状態を保ちながら伝搬する。この伝
搬の際に、励起光はコア部を繰り返し通過し、コア部の
レーザ活性物質を励起することになる。第１のクラッド
部はコア部よりも数百から千倍程度大きな面積を持つた
め、より多くの励起光を導入することが可能になり、高
出力化が可能になる。この２重クラッド型ファイバレー
ザは、発振効率が高く、また、発振横モードが単一で、
しかも安定であるという利点を持ち、レーザダイオード
（以下ＬＤ）を使って、数ワットから１０ワット程度の
出力が得られるので、それ以前のコア励起型のファイバ
レーザに比べると、はるかに高出力化を実現できるもの
であると言える。
の周りに、コア部より屈折率の低い第１のクラッド部を
設け、その外側にさらに屈折率の低い第２のクラッド部
を設けたものである。これにより、第１のクラッド部に
導入された励起光は、第１のクラッド部と第２のクラッ
ド部の屈折率差による全反射により、第１のクラッド部
内に閉じこめられた状態を保ちながら伝搬する。この伝
搬の際に、励起光はコア部を繰り返し通過し、コア部の
レーザ活性物質を励起することになる。第１のクラッド
部はコア部よりも数百から千倍程度大きな面積を持つた
め、より多くの励起光を導入することが可能になり、高
出力化が可能になる。この２重クラッド型ファイバレー
ザは、発振効率が高く、また、発振横モードが単一で、
しかも安定であるという利点を持ち、レーザダイオード
（以下ＬＤ）を使って、数ワットから１０ワット程度の
出力が得られるので、それ以前のコア励起型のファイバ
レーザに比べると、はるかに高出力化を実現できるもの
であると言える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
２重クラッド型ファイバレーザは、結局のところ、ファ
イバの一端または両端部からの端面励起方式であったの
で、励起光を導入できる箇所が最大２点しかなく、励起
用のＬＤの数を増やすこともできず、ＬＤの高輝度・高
出力化以外に、さらなる高出力化の方法が無かった。
２重クラッド型ファイバレーザは、結局のところ、ファ
イバの一端または両端部からの端面励起方式であったの
で、励起光を導入できる箇所が最大２点しかなく、励起
用のＬＤの数を増やすこともできず、ＬＤの高輝度・高
出力化以外に、さらなる高出力化の方法が無かった。
【０００７】一方、現在の固体レーザ（ファイバレーザ
を含む）の励起に用いられているＬＤアレイは、発光領
域が１μｍ×１００μｍ程度のＬＤチップを１０〜２０
個程度横に並べて、全体の発光領域を１μｍ×１ｃｍ程
度のライン状になし、発生した光を集光レンズで集光し
てライン状の集光光源としたものである。これは、元々
集光性の良くないＬＤチップの幅方向（１００μｍ幅の
方向）にさらに別のＬＤチップを並べた結果であるが、
ＬＤの効率的な冷却を考えると、ＬＤチップの幅方向
（１００μｍ幅の方向）にＬＤチップを並べる以外に方
法が無いのが現状であり、このため２重クラッド型ファ
イバレーザの端面励起光源として用いる場合、ＬＤアレ
イの出力光を、複雑な形状をしたプリズムや反射鏡で整
形したのち集光レンズで集光する必要があった。
を含む）の励起に用いられているＬＤアレイは、発光領
域が１μｍ×１００μｍ程度のＬＤチップを１０〜２０
個程度横に並べて、全体の発光領域を１μｍ×１ｃｍ程
度のライン状になし、発生した光を集光レンズで集光し
てライン状の集光光源としたものである。これは、元々
集光性の良くないＬＤチップの幅方向（１００μｍ幅の
方向）にさらに別のＬＤチップを並べた結果であるが、
ＬＤの効率的な冷却を考えると、ＬＤチップの幅方向
（１００μｍ幅の方向）にＬＤチップを並べる以外に方
法が無いのが現状であり、このため２重クラッド型ファ
イバレーザの端面励起光源として用いる場合、ＬＤアレ
イの出力光を、複雑な形状をしたプリズムや反射鏡で整
形したのち集光レンズで集光する必要があった。
【０００８】このような欠点を克服するための直感的に
発想される手段として、２重クラッド型ファイバレーザ
を複数本束ねて高出力化を図る方法が考えられる。しか
しこの場合、平均出力は束ねた本数分だけ増やすことが
できるものの、コア部に比べて遥かに大きいクラッド部
（直径で約１００倍）がそれぞれのコア部に付いている
ため、発光点であるコア部が広く空間内に点在する形と
なって輝度が低下してしまうという問題点がある。つま
り、ファイバレーザを複数本束ねるだけでは、集光性の
必要な切断や溶接等のレーザ加工には使用できない。
発想される手段として、２重クラッド型ファイバレーザ
を複数本束ねて高出力化を図る方法が考えられる。しか
しこの場合、平均出力は束ねた本数分だけ増やすことが
できるものの、コア部に比べて遥かに大きいクラッド部
（直径で約１００倍）がそれぞれのコア部に付いている
ため、発光点であるコア部が広く空間内に点在する形と
なって輝度が低下してしまうという問題点がある。つま
り、ファイバレーザを複数本束ねるだけでは、集光性の
必要な切断や溶接等のレーザ加工には使用できない。
【０００９】また、上述の端面励起に対して、ＹＡＧレ
ーザのような一般的な個体レーザで広く用いられている
側面励起を、光ファイバレーザ装置に適用することも考
えられるが、そうしようとした場合は、ロッドやスラブ
に比べて光ファイバが非常に細いため、単純に側面励起
を行っても、励起光のほとんどが光ファイバを透過して
しまい、非常に効率の悪いレーザになってしまうという
問題がある。
ーザのような一般的な個体レーザで広く用いられている
側面励起を、光ファイバレーザ装置に適用することも考
えられるが、そうしようとした場合は、ロッドやスラブ
に比べて光ファイバが非常に細いため、単純に側面励起
を行っても、励起光のほとんどが光ファイバを透過して
しまい、非常に効率の悪いレーザになってしまうという
問題がある。
【００１０】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、集光性に優れ、熱的に出力や横モードが安定
であるといったファイバレーザの長所を維持しつつ、生
産性が高く、且つ励起光源も含めて長時間安定して使用
できることを可能にする光ファイバレーザ装置、並びに
それを使用したレーザ加工装置を提供することを目的と
する。
のであり、集光性に優れ、熱的に出力や横モードが安定
であるといったファイバレーザの長所を維持しつつ、生
産性が高く、且つ励起光源も含めて長時間安定して使用
できることを可能にする光ファイバレーザ装置、並びに
それを使用したレーザ加工装置を提供することを目的と
する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光ファ
イバレーザ装置は、光ファイバが、レーザ活性物質を含
むコアと、該コアの周囲に設けられ且つ前記レーザ活性
物質を励起するための励起光を導光する励起光導光層と
を有し、前記励起光導光層により導光された励起光を前
記コア中のレーザ活性物質が吸収することによって前記
光ファイバ端部よりレーザ光を出射する光ファイバレー
ザ装置において、前記光ファイバの側面に、レーザ光が
漏れ出さないように前記励起光導光層に励起光を入射す
る励起光入射口を少なくとも１つ設け、前記励起光入射
口から励起光を入射して前記レーザ活性物質の励起を行
うことを特徴とする。
イバレーザ装置は、光ファイバが、レーザ活性物質を含
むコアと、該コアの周囲に設けられ且つ前記レーザ活性
物質を励起するための励起光を導光する励起光導光層と
を有し、前記励起光導光層により導光された励起光を前
記コア中のレーザ活性物質が吸収することによって前記
光ファイバ端部よりレーザ光を出射する光ファイバレー
ザ装置において、前記光ファイバの側面に、レーザ光が
漏れ出さないように前記励起光導光層に励起光を入射す
る励起光入射口を少なくとも１つ設け、前記励起光入射
口から励起光を入射して前記レーザ活性物質の励起を行
うことを特徴とする。
【００１２】この場合、励起光導光層（一般的にはクラ
ッド）内を伝搬する光は、励起光導光層とその外側の空
気（空気以外でもよい）との屈折率差によって全反射さ
れて行く。言い換えると、全反射可能な角度の光だけが
励起光導光層内を伝搬して行く。そこで、励起光入射口
には、励起光導光層内を全反射するような角度で励起光
を励起光導光層に入射させる機能、つまり、レーザ光が
漏れ出さないように励起光を励起光導光層に入射させる
機能が与えられている。
ッド）内を伝搬する光は、励起光導光層とその外側の空
気（空気以外でもよい）との屈折率差によって全反射さ
れて行く。言い換えると、全反射可能な角度の光だけが
励起光導光層内を伝搬して行く。そこで、励起光入射口
には、励起光導光層内を全反射するような角度で励起光
を励起光導光層に入射させる機能、つまり、レーザ光が
漏れ出さないように励起光を励起光導光層に入射させる
機能が与えられている。
【００１３】請求項２の発明の光ファイバレーザ装置
は、請求項１において、光ファイバの軸方向に沿った複
数箇所に励起光入射口が設けられていることを特徴とす
る。
は、請求項１において、光ファイバの軸方向に沿った複
数箇所に励起光入射口が設けられていることを特徴とす
る。
【００１４】請求項３の発明の光ファイバレーザ装置
は、請求項２において、各励起光入射口から入射された
励起光が光ファイバのコア中のレーザ活性物質に吸収さ
れて十分に減衰する間隔で、励起光入射口が配されてい
ることを特徴とする。
は、請求項２において、各励起光入射口から入射された
励起光が光ファイバのコア中のレーザ活性物質に吸収さ
れて十分に減衰する間隔で、励起光入射口が配されてい
ることを特徴とする。
【００１５】請求項４の発明の光ファイバレーザ装置
は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記光ファイバ
が仮想軸の周りに周回されており、該仮想軸の軸線方向
に沿って配列するように、光ファイバの周回毎に前記励
起光入射口が設けられていることを特徴とする。
は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記光ファイバ
が仮想軸の周りに周回されており、該仮想軸の軸線方向
に沿って配列するように、光ファイバの周回毎に前記励
起光入射口が設けられていることを特徴とする。
【００１６】請求項５の発明の光ファイバレーザ装置
は、請求項４において、前記励起光源として半導体レー
ザまたは半導体レーザアレイを備えると共に、前記励起
光源より出力される励起光の強度分布を、前記励起光入
射口の配列形状に合わせて該励起光入射口に導く光学系
を有していることを特徴とする。
は、請求項４において、前記励起光源として半導体レー
ザまたは半導体レーザアレイを備えると共に、前記励起
光源より出力される励起光の強度分布を、前記励起光入
射口の配列形状に合わせて該励起光入射口に導く光学系
を有していることを特徴とする。
【００１７】請求項６の発明の光ファイバレーザ装置
は、請求項１〜５のいずれかにおいて、励起光入射口
が、光ファイバの側面に密着して設けられたプリズム、
光ファイバの側面に密着して設けられた回折格子、ある
いは光ファイバの側面に刻設された溝、のいずれかより
なることを特徴とする。
は、請求項１〜５のいずれかにおいて、励起光入射口
が、光ファイバの側面に密着して設けられたプリズム、
光ファイバの側面に密着して設けられた回折格子、ある
いは光ファイバの側面に刻設された溝、のいずれかより
なることを特徴とする。
【００１８】請求項７の発明の光ファイバレーザ装置
は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光ファイバ
レーザ装置と、該光ファイバレーザ装置から出射される
レーザ光を被加工対象に集光する集光光学系とを備える
ことを特徴とする。
は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光ファイバ
レーザ装置と、該光ファイバレーザ装置から出射される
レーザ光を被加工対象に集光する集光光学系とを備える
ことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明の実施
例１の光ファイバレーザ装置の概要を示す図、図２はそ
の一部を拡大して示す図である。図において、１は１本
の連続した光ファイバで、この光ファイバ１は、レーザ
活性物質を含むコア２と、その外側を囲むクラッド（励
起光導光層）３とからなる。クラッド３は、コア２中の
レーザ活性物質を励起するための励起光を導光する役目
を果たす。コア２は直径約９０μｍの断面円形をなし、
クラッド３は一辺約１００μｍの断面矩形をなす。コア
２には、０．５ｗｔ％の濃度でＮｄ+3イオンがドープさ
れている。光ファイバ１の母材には、燐酸塩系レーザガ
ラス（ＨＯＹＡ株式会社、ＬＨＧー８）が用いられ、光
ファイバ１の一方の端面には、レーザ発振波長１．０６
μｍにおいて反射率９５％以上の多層膜コートが施さ
れ、他方の端面には、発振波長１．０６μｍにおいて反
射率約１０％の多層膜コートが施されている。
例１の光ファイバレーザ装置の概要を示す図、図２はそ
の一部を拡大して示す図である。図において、１は１本
の連続した光ファイバで、この光ファイバ１は、レーザ
活性物質を含むコア２と、その外側を囲むクラッド（励
起光導光層）３とからなる。クラッド３は、コア２中の
レーザ活性物質を励起するための励起光を導光する役目
を果たす。コア２は直径約９０μｍの断面円形をなし、
クラッド３は一辺約１００μｍの断面矩形をなす。コア
２には、０．５ｗｔ％の濃度でＮｄ+3イオンがドープさ
れている。光ファイバ１の母材には、燐酸塩系レーザガ
ラス（ＨＯＹＡ株式会社、ＬＨＧー８）が用いられ、光
ファイバ１の一方の端面には、レーザ発振波長１．０６
μｍにおいて反射率９５％以上の多層膜コートが施さ
れ、他方の端面には、発振波長１．０６μｍにおいて反
射率約１０％の多層膜コートが施されている。
【００２０】この光ファイバ１を長さ約３０ｍ用意し、
直径約１０ｃｍのテフロン製のボビン（仮想軸）５の外
周に単層または複層に巻き付けて、周方向４箇所でテフ
ロン製部材（図示略）で固定することにより、円柱状構
造体を作製する。なお、反射率１０％の多層膜コートを
施した方を、レーザ出力の取出し側とする。そして、こ
の円柱状構造体の最外周に位置する光ファイバ１のクラ
ッド３層の側面に、励起光をクラッド３層内に入射する
ための励起光入射口としてのプリズム４を接着固定す
る。プリズム４を固着する接着剤としては、例えば、光
硬化型接着剤（東亜合成株式会社、商品名：Luxtrak LC
R0275 ）を用いる。このプリズム４は、辺の長さが約１
ｍｍ×約１ｍｍ×約１．４ｍｍの断面三角形で、長さが
１０ｍｍの直角プリズムであり、これを１個、１．４ｍ
ｍの辺を光ファイバ１側に向け、且つ長さ方向を円柱構
造体の軸線方向と平行にして接着する。これにより、光
ファイバ１の周回毎に励起光入射口が設けられたことに
なり、その励起光入射口が一列に配列されたことにな
る。
直径約１０ｃｍのテフロン製のボビン（仮想軸）５の外
周に単層または複層に巻き付けて、周方向４箇所でテフ
ロン製部材（図示略）で固定することにより、円柱状構
造体を作製する。なお、反射率１０％の多層膜コートを
施した方を、レーザ出力の取出し側とする。そして、こ
の円柱状構造体の最外周に位置する光ファイバ１のクラ
ッド３層の側面に、励起光をクラッド３層内に入射する
ための励起光入射口としてのプリズム４を接着固定す
る。プリズム４を固着する接着剤としては、例えば、光
硬化型接着剤（東亜合成株式会社、商品名：Luxtrak LC
R0275 ）を用いる。このプリズム４は、辺の長さが約１
ｍｍ×約１ｍｍ×約１．４ｍｍの断面三角形で、長さが
１０ｍｍの直角プリズムであり、これを１個、１．４ｍ
ｍの辺を光ファイバ１側に向け、且つ長さ方向を円柱構
造体の軸線方向と平行にして接着する。これにより、光
ファイバ１の周回毎に励起光入射口が設けられたことに
なり、その励起光入射口が一列に配列されたことにな
る。
【００２１】次に、この直角プリズム４を通して励起光
を入射できるように、円柱状構造体の外部に、ＬＤアレ
イ１０及びシリンドリカルレンズ１１を設ける。これに
より図１の光ファイバレーザ装置が構成されている。
を入射できるように、円柱状構造体の外部に、ＬＤアレ
イ１０及びシリンドリカルレンズ１１を設ける。これに
より図１の光ファイバレーザ装置が構成されている。
【００２２】この構成において、ＬＤアレイ１０により
発振波長０．８μｍ、出カ２０Ｗの励起光を出射し、該
励起光を焦点距離５ｍｍのシリンドリカルレンズ１１
で、ＬＤチップの厚み方向のみ集光して、光ファイバ１
に導入したところ、光ファイバ１の端部１Ａより、波長
１．０６μｍで出カ５Ｗのレーザ光が出力されるという
良好な結果が得られた。これは、光ファイバ１の側面に
励起光入射口としてのプリズム４を設け、そこから励起
光を導入したので、励起光を漏れなくクラッド３に導入
することができたからであると考えられる。また、端面
励起でないので、ＬＤアレイ１０のレイアウトの自由度
が増し、全体の励起光出力を容易に高められるようにな
ったからであると考えられる。
発振波長０．８μｍ、出カ２０Ｗの励起光を出射し、該
励起光を焦点距離５ｍｍのシリンドリカルレンズ１１
で、ＬＤチップの厚み方向のみ集光して、光ファイバ１
に導入したところ、光ファイバ１の端部１Ａより、波長
１．０６μｍで出カ５Ｗのレーザ光が出力されるという
良好な結果が得られた。これは、光ファイバ１の側面に
励起光入射口としてのプリズム４を設け、そこから励起
光を導入したので、励起光を漏れなくクラッド３に導入
することができたからであると考えられる。また、端面
励起でないので、ＬＤアレイ１０のレイアウトの自由度
が増し、全体の励起光出力を容易に高められるようにな
ったからであると考えられる。
【００２３】ここで、前記光ファイバ１による励起光
（波長０．８μｍ）の吸収係数が２４ｍ-1（一般的な
値）の場合を考えてみる。クラッド３を励起した場合の
実効的吸収係数は、コア２とクラッド３の面積比分だけ
小さくなる。具体的には、 クラッドを励起した実効的吸収係数＝２４×（コア面積／クラッド面積） ＝２４×０．６３６ ＝１６（ｍ-1） となる。
（波長０．８μｍ）の吸収係数が２４ｍ-1（一般的な
値）の場合を考えてみる。クラッド３を励起した場合の
実効的吸収係数は、コア２とクラッド３の面積比分だけ
小さくなる。具体的には、 クラッドを励起した実効的吸収係数＝２４×（コア面積／クラッド面積） ＝２４×０．６３６ ＝１６（ｍ-1） となる。
【００２４】このような実効的吸収係数を持つ光ファイ
バ１を、前記１０ｃｍのボビン５に巻くと、一周の長さ
は約３１．４ｃｍとなり、励起光が一周したときの減衰
率（吸収前の強度／吸収後の強度）は となるから、励起光は一周でほとんど吸収されてしまう
ことが分かる。つまり、プリズム４から入れた励起光
が、一周回って次のプリズム４から出てきてしまうこと
は無い。
バ１を、前記１０ｃｍのボビン５に巻くと、一周の長さ
は約３１．４ｃｍとなり、励起光が一周したときの減衰
率（吸収前の強度／吸収後の強度）は となるから、励起光は一周でほとんど吸収されてしまう
ことが分かる。つまり、プリズム４から入れた励起光
が、一周回って次のプリズム４から出てきてしまうこと
は無い。
【００２５】言い換えると、上記の光ファイバレーザ装
置では、各励起光入射口から入射された励起光が光ファ
イバ１のコア２中のレーザ活性物質に吸収されて十分に
減衰する間隔で、励起光入射口が配されており、そのよ
うな間隔となるような径のボビン５を用いて光ファイバ
レーザ装置が構成されているのである。従って、励起光
のエネルギを無駄なくレーザ光に変換することができ
る。
置では、各励起光入射口から入射された励起光が光ファ
イバ１のコア２中のレーザ活性物質に吸収されて十分に
減衰する間隔で、励起光入射口が配されており、そのよ
うな間隔となるような径のボビン５を用いて光ファイバ
レーザ装置が構成されているのである。従って、励起光
のエネルギを無駄なくレーザ光に変換することができ
る。
【００２６】ＬＤアレイ１０から励起光をプリズム４を
通して光ファイバ１に導入する際、シリンドリカルレン
ズ（光学系）１１は、励起光の強度分布を、励起光入射
口の配列形状に合わせて励起光入射口に導く役目を果た
す。
通して光ファイバ１に導入する際、シリンドリカルレン
ズ（光学系）１１は、励起光の強度分布を、励起光入射
口の配列形状に合わせて励起光入射口に導く役目を果た
す。
【００２７】なお、上記実施例では、ＬＤアレイ１０を
１個用いてレーザ発振させたが、光ファイバ１の長さに
応じてＬＤアレイ１０の数を増やしてもよい。そうすれ
ば、一層の高出力化が図れる。また、励起光源として、
ＬＤアレイの代わりに半導体レーザを用いてももちろん
よい。
１個用いてレーザ発振させたが、光ファイバ１の長さに
応じてＬＤアレイ１０の数を増やしてもよい。そうすれ
ば、一層の高出力化が図れる。また、励起光源として、
ＬＤアレイの代わりに半導体レーザを用いてももちろん
よい。
【００２８】（実施例２）図３は本発明の実施例２の光
ファイバレーザ装置の一部を拡大して示す図である。こ
の例では、プリズムの代わりに、回折格子１４を光ファ
イバ１の側面に接着して励起光入射口を構成している。
それ以外の構成は実施例１と同様であり、作用効果も同
様である。
ファイバレーザ装置の一部を拡大して示す図である。こ
の例では、プリズムの代わりに、回折格子１４を光ファ
イバ１の側面に接着して励起光入射口を構成している。
それ以外の構成は実施例１と同様であり、作用効果も同
様である。
【００２９】なお、回折格子の代わりに、光ファイバ１
のクラッド層に直接Ｖ溝を刻設して励起光入射口を構成
しても同様の効果を期待できる。
のクラッド層に直接Ｖ溝を刻設して励起光入射口を構成
しても同様の効果を期待できる。
【００３０】上記の光ファイバレーザ装置と、光ファイ
バレーザ装置から出射されるレーザ光を被加工対象に集
光する集光光学系とを設けることにより、レーザ加工装
置を構成することができる。ちなみに、前記光ファイバ
レーザ装置の出カを焦点距離５０ｍｍのレンズ系（集光
光学系）で集光したところ、直径１００μｍ以内に出カ
の９０％以上の工ネルギを集中できた。この集光径は、
レーザ出カや熱の状態によらず常に一定なので、安定な
レーザ加工が可能である。
バレーザ装置から出射されるレーザ光を被加工対象に集
光する集光光学系とを設けることにより、レーザ加工装
置を構成することができる。ちなみに、前記光ファイバ
レーザ装置の出カを焦点距離５０ｍｍのレンズ系（集光
光学系）で集光したところ、直径１００μｍ以内に出カ
の９０％以上の工ネルギを集中できた。この集光径は、
レーザ出カや熱の状態によらず常に一定なので、安定な
レーザ加工が可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバの側面に励起光入射口を設け、そこから励起
光導光層（クラッド層）に外部光源からの励起光を導入
するようにしたので、複数個のＬＤアレイを複雑な形状
をしたプリズムや反射鏡を用いずに使用することが可能
になり、集光性に優れ、高効率といった光ファイバレー
ザ装置の長所を生かしたまま高出カ化を可能にすること
ができる。
光ファイバの側面に励起光入射口を設け、そこから励起
光導光層（クラッド層）に外部光源からの励起光を導入
するようにしたので、複数個のＬＤアレイを複雑な形状
をしたプリズムや反射鏡を用いずに使用することが可能
になり、集光性に優れ、高効率といった光ファイバレー
ザ装置の長所を生かしたまま高出カ化を可能にすること
ができる。
【図１】本発明の実施形態の光ファイバレーザ装置の概
要を示す斜視図である。
要を示す斜視図である。
【図２】堂実施形態の光ファイバレーザ装置の励起光源
とプリズムと光ファイバの関係を拡大して示す図であ
る。
とプリズムと光ファイバの関係を拡大して示す図であ
る。
【図３】本発明の別の実施形態の光ファイバレーザ装置
における、図２と同様の図である。
における、図２と同様の図である。
１ 光ファイバ ２ コア ３ クラッド（励起光導光層） ４ プリズム（励起光入射口） １４ 回折格子（励起光入射口）
Claims (7)
- 【請求項１】 光ファイバが、レーザ活性物質を含むコ
アと、該コアの周囲に設けられ且つ前記レーザ活性物質
を励起するための励起光を導光する励起光導光層とを有
し、前記励起光導光層により導光された励起光を前記コ
ア中のレーザ活性物質が吸収することによって前記光フ
ァイバ端部よりレーザ光を出射する光ファイバレーザ装
置において、 前記光ファイバの側面に、レーザ光が漏れ出さないよう
に前記励起光導光層に励起光を入射する励起光入射口を
少なくとも１つ設け、前記励起光入射口から励起光を入
射して前記レーザ活性物質の励起を行うことを特徴とす
る光ファイバレーザ装置。 - 【請求項２】 前記光ファイバの軸方向に沿った複数箇
所に前記励起光入射口が設けられていることを特徴とす
る請求項１記載の光ファイバレーザ装置。 - 【請求項３】 前記各励起光入射口から入射された励起
光が光ファイバのコア中のレーザ活性物質に吸収されて
十分に減衰する間隔で、前記励起光入射口が配されてい
ることを特徴とする請求項２記載の光ファイバレーザ装
置。 - 【請求項４】 前記光ファイバが仮想軸の周りに周回さ
れており、該仮想軸の軸線方向に沿って配列するよう
に、前記光ファイバの周回毎に前記励起光入射口が設け
られていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載の光ファイバレーザ装置。 - 【請求項５】 前記励起光源として半導体レーザまたは
半導体レーザアレイを備えると共に、前記励起光源より
出力される励起光の強度分布を、前記励起光入射口の配
列形状に合わせて該励起光入射口に導く光学系を有して
いることを特徴とする請求項４記載の光ファイバレーザ
装置。 - 【請求項６】 前記励起光入射口が、前記光ファイバの
側面に密着して設けられたプリズム、前記光ファイバの
側面に密着して設けられた回折格子、あるいは前記光フ
ァイバの側面に刻設された溝、のいずれかよりなること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイ
バレーザ装置。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の光ファ
イバレーザ装置と、前記光ファイバレーザ装置から出射
されるレーザ光を被加工対象に集光する集光光学系とを
備えることを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10040103A JPH11238928A (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 光ファイバレーザ装置及びレーザ加工装置 |
| EP99300687A EP0933841B1 (en) | 1998-01-30 | 1999-01-29 | Fiber laser |
| DE69924544T DE69924544T2 (de) | 1998-01-30 | 1999-01-29 | Faserlaser |
| US10/157,205 US20020172236A1 (en) | 1998-01-30 | 2002-05-30 | Fiber laser device and a laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10040103A JPH11238928A (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 光ファイバレーザ装置及びレーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238928A true JPH11238928A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=12571536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10040103A Pending JPH11238928A (ja) | 1998-01-30 | 1998-02-23 | 光ファイバレーザ装置及びレーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11238928A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000349369A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-15 | Trw Inc | 高出力ファイバリボンレーザー及び増幅器 |
| JP2007214431A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバレーザ |
| JP2009129988A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバレーザ及び光ファイバレーザの励起方法 |
-
1998
- 1998-02-23 JP JP10040103A patent/JPH11238928A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000349369A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-15 | Trw Inc | 高出力ファイバリボンレーザー及び増幅器 |
| JP2007214431A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバレーザ |
| JP2009129988A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバレーザ及び光ファイバレーザの励起方法 |
| JP4579283B2 (ja) * | 2007-11-20 | 2010-11-10 | 日立電線株式会社 | 光ファイバレーザ及び光ファイバレーザの励起方法 |
| US7903695B2 (en) | 2007-11-20 | 2011-03-08 | Hitachi Cable, Ltd. | Optical fiber laser and exciting method using same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20040223 |