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JPH11284255A - Fiber laser device and laser machining device - Google Patents

Fiber laser device and laser machining device

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JPH11284255A
JPH11284255A JP35030698A JP35030698A JPH11284255A JP H11284255 A JPH11284255 A JP H11284255A JP 35030698 A JP35030698 A JP 35030698A JP 35030698 A JP35030698 A JP 35030698A JP H11284255 A JPH11284255 A JP H11284255A
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JP
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laser
fiber
light
surface
excitation
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Application number
JP35030698A
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Japanese (ja)
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JP4138979B2 (en )
Inventor
Hiroshi Sekiguchi
宏 関口
Original Assignee
Hoya Corp
ホーヤ株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser device which significantly improve laser output while advantages of fiber laser such as excellence in light condensing characteristics and thermal stableness in output and lateral mode are maintained. SOLUTION: A laser fiber 1 is wound around an outer peripheral surface 2a of a glass cylinder 2 which is a structure body for confining excitation light L1 and L2 for exciting the laser fiber 1, the excitation light L1 L2 from laser diodes 41 and 42 are made incident near the outer peripheral end part of an end surface 2b of the glass cylinder 2 through prisms 31 and 32 for confinement through repeated total reflections on the inner side surface of the outer peripheral surface 2a, and the confined excitation light is guided into the laser fiber 1 through a part contacting to the glass cylinder 2 for excitation.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバー内部に有するレーザー活性物質に励起光を供給することによってレーザー発振を行うレーザー装置に関する。 The present invention relates to relates to a laser apparatus for performing laser oscillation by supplying excitation light to the laser active material having therein an optical fiber.

【0002】 [0002]

【従来の技術】光通信又はレーザー加工の分野では、より高出力でより安価なレーザー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ーレーザ一装置が知られている。 In the field of optical communication or laser processing, and more are developing less expensive laser devices it is desired at high output, optical fiber laser one device as likely to meet this requirement conventionally known It is. 光ファイバーレーザー装置は、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ー発振の横モードを単一にすることが出来る。 Optical fiber laser device, the core diameter and can be the transverse mode of comparatively simple lasing by properly selecting the refractive index differentially in the core and the cladding in single. また、 Also,
光を高密度に閉じこめることでレーザー活性物質と光との相互作用を高められる。 It enhanced the interaction between the laser-active material and a light by confining light at a high density. かつ、光ファイバー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ー光を発生することが出来る。 And spatially it can generate a high-quality laser beam at high since made large interaction length efficiency by increasing the length of the optical fiber. 従って質の良いレーザ一光を比較的安価に得ることが出来る。 Therefore it is possible to obtain a good laser first light quality at relatively low cost.

【0003】ここで、レーザー光のさらなる高出力化又は高効率化を実現するには、光ファイバーのレーザー活性イオン又は色素、その他の発光中心(以下、レーザー活性物質という)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。 [0003] Here, in order to achieve higher output power or efficiency of the laser light, the laser active ions or dyes of the optical fiber, other emission center (hereinafter, the laser referred to as active agent) added region (typically the core of it is necessary to introduce efficiently excited light part). 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、 However, normally, setting the core diameter so as to satisfy the single-mode waveguide condition,
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。 Since its diameter is limited to several tens of [mu] m, it is generally difficult to introduce efficiently excited light to the diameter. 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ーレーザーが提案されている(参考文献:例えば、H. As a means to overcome this, so-called double-clad fiber laser has been proposed (Reference: For example, H.
Zenmer,U. Zenmer, U. Willamowski,A. Willamowski, A. Tu Tu
nnermann,and H. nnermann, and H. Welling,Op Welling, Op
tics Letters. tics Letters. Vo1.20,No. Vo1.20, No. 6, 6,
pp,578ー580,March,1995. pp, 578 over 580, March, 1995. 参照)。 reference).

【0004】2重クラッド型ファイバーレーザーでは、 [0004] In the double-clad fiber laser,
コア部の周りに、コア部より屈折率の低い第一のクラッド部があり、その外側にさらに屈折率の低い第二のクラッド部を設けたものである。 Around the core portion, there is a first cladding portion having a refractive index lower than the core portion, is provided with a second cladding portion lower further the refractive index on the outside thereof. これにより、第一のクラッド部に導入された励起光は、第一のクラッド部と第二のクラッド部の屈折率差による全反射により、第一のクラッド部に閉じこめられた状態を保ちながら伝搬する。 Thus, the propagation excitation light introduced into the first cladding portion, the total reflection due to a refractive index difference of the first cladding portion and the second cladding portion, while maintaining a state of being confined in the first cladding part to. この伝搬の際に励起光はコア部を繰り返し通過し、コア部のレーザー活性物質を励起することになる。 Excitation light during the propagation through repeated core portion, thereby to excite the laser active material of the core portion. 第一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。 The first cladding portion to have a large area of ​​several hundred thousand times than the core portion, it is possible it is possible to introduce more pumping light high output.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】2重クラッド型ファイバーレーザーは、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、レーザーダイオ一ド(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ーレーザーに比べると遥かに高出力化が為されたと言える。 THE INVENTION Problems to be Solved by the double-clad fiber laser oscillation efficiency is high, and the oscillation transverse mode has the advantage that a single, yet stable, with lasers diodes one de (hereinafter LD) since the output of several watts 10 watts is obtained, much it can be said that high output is made when compared to that fiber lasers previous core excitation type.

【0006】しかしながら、上述の2重クラッド型ファイバーレーザーは、結局のところファイバーの一端又は両端部からの端面励起であるので、励起用LDの数を増やせないという問題点がある。 However, the double-clad fiber laser described above, since the end surface excitation from one or both ends of the turns out fiber, there is a problem that increasing the number of excitation LD. つまり、LDの高輝度・ In other words, high brightness and of LD
高出力化以外に、高出力化の方法は無いといえる。 In addition to high output, the method of high output can be said that there is no. この欠点を克服する方法として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ーレーザーを複数本束ねて高出力化を図る方法が挙げられる。 As it means to be intuitively idea as a way to overcome this disadvantage, a method of increasing the output power of the double-clad fiber laser plurality of bundling and the like. この場合、平均出力は束ねた本数分だけ増やすことが出来るが、コア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に点在する形となって輝度は低下してしまうという問題点がある。 Core In this case, the average output can be increased by the number fraction of a bundle, since the much larger cladding portion in comparison with the core (approximately 100-fold in diameter), attached to each core portion is a light emitting point luminance becomes form part is scattered in a wide space there is a problem that deteriorates.

【0007】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ーレーザーの長所を維持しつつ、そのレーザー出力を格段に向上させることを可能にするレーザー装置を提供することを目的とする。 [0007] The present invention has been made under the above background, excellent light harvesting, thermally output or transverse mode while maintaining the advantages of fiber lasers such as a stable, the laser output and to provide a laser apparatus that enables improved remarkably.

【0008】 [0008]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する手段として、請求項1の発明は、レーザー活性物質を含むコアを有し、前記活性物質が励起されることにより端部よりレーザー光を出力する光ファイバーと、前記活性物質を励起するための励起光を発生する励起光源と、前記励起光を閉じ込める得る構造体とを備え、前記光ファイバー側面の少なくとも一部と前記構造体とが直接または光学媒質を介して間接的に接触しており、その接触した部分を通じて入射する励起光により前記活性物質が励起されることを特徴とするファイバーレーザー装置である。 As a means for solving the problems described above SUMMARY OF THE INVENTION The invention of Claim 1 includes a core containing a laser active material, a laser beam from an end portion by which the active substance is excited an optical fiber that outputs an excitation light source for generating excitation light for exciting the active material, and a structure for obtaining confine the excitation light, and at least a portion the structure directly or optical of the optical fiber side through the medium and in indirect contact, a fiber laser device, characterized in that the active substance by the excitation light incident through the contact portion is excited.

【0009】請求項2の発明は、前記構造体が周囲に光ファイバーを巻回可能な形状を有するとともに、前記構造体の表面及び/又は前記構造体に接する光学媒質の表面において励起光が全反射を繰返し、前記光ファイバー側面に接触した部分より前記励起光が前記構造体から前記光ファイバーヘと取り出されるものであることを特徴とする請求項1に記載のファイバーレーザー装置である。 [0009] According to a second aspect of the invention, together with the structure having a winding shape capable optical fiber around the entire reflected excitation light at the surface and / or surface of the optical medium in contact with the structure of the structure repeating a fiber laser device according to claim 1, wherein the excitation light from the contact portion to the optical fiber side is equal to or are intended to be taken out to the optical fiber f from the structure.

【0010】請求項3の発明は柱状形状の構造体の側面に光ファイバーが巻回され、前記構造体中に入射した励起光が前記構造体側面及び/又は前記側面に接する光学媒質の表面で全反射を繰返し前記構造体の軸の周りに螺旋形状の光路を描きながら前記コアに含まれる活性物質により吸収される構造を有する請求項2に記載のファイバーレーザー装置である。 [0010] All the present invention of claim 3 optical fiber is wound on the side surface of the structure of the columnar shape, the surface of the optical medium excitation light incident contact with the structure side and / or the side in the structure a fiber laser device according to claim 2 having the structure that is absorbed by the active substance contained in the core while drawing the optical path of the helical shape about the axis of the structure repeatedly reflected.

【0011】請求項4の発明は、励起光が前記柱状形状の構造体の底面より入射することを特徴とする請求項3 [0011] The invention of claim 4, claim 3 excitation light, wherein the incident from the bottom of the structure of the columnar shape
に記載のファイバーレーザー装置である。 A fiber laser device according to.

【0012】請求項5の発明は、前記柱状形状の構造体の少なくとも一部が、前記構造体の軸に垂直な断面の面積が前記軸方向に沿って連続的に変化する形状であることを特徴とする請求項3又は4に記載のファイバーレーザー装置である。 [0012] The invention of claim 5, at least a portion of the structure of the columnar shape, the area of ​​the cross section perpendicular to the axis of the structure is continuously changing shape along the axial direction a fiber laser device according to claim 3 or 4, wherein.

【0013】請求項6の発明は、前記構造体の表面に密着されたプリズム、前記構造体の表面に光学媒質を介して密着されたプリズム、前記構造体の表面に直接設けられた溝、構造体表面に密着した光学媒質に設けられた溝、前記構造体の表面に設けられた回折格子、又は、前記構造体表面に密着した光学媒質に設けられた回折格子の中から選ばれた部分より前記構造体中に励起光が入射するものであることを特徴する請求項1ないし5のいずれかに記載のファイバーレーザー装置である。 [0013] The invention of claim 6, wherein the structure surface adhesion prisms of a prism which is in close contact through the optical medium to the surface of the structure, directly provided grooves in the surface of the structure, the structure grooves provided in an optical medium in close contact with the body surface, a diffraction grating provided on the surface of the structure, or, more selected portions from the diffraction grating provided on an optical medium in close contact with the structure surface a fiber laser device according to any one of 5 claims 1 to wherein the excitation light in the structure in which the incident.

【0014】請求項7の発明は、前記構造体の周囲に光ファイバーが巻回され、巻回された光ファイバーの少なくとも一部が前記構造体とその屈折率が同じか又はそれより大きい屈折率を有する光学媒質で覆われていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のファイバーレーザー装置である。 [0014] The invention of claim 7, the optical fiber is wound around the structure, wherein at least a portion of the wound optical fiber structure and its refractive index has the same or greater than the refractive index claims 1, characterized in that it is covered with an optical medium is a fiber laser device according to any one of the 6.

【0015】請求項8の発明は、前記構造体の周囲に光ファイバーが巻回され、巻回された光ファイバーの少なくとも一部が、前記光ファイバーの最外周よりも屈折率の小さい光学媒質で覆われていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のファイバーレーザー装置である。 [0015] The invention of claim 8, wherein the wound optical fiber wound around the structure, at least a portion of the wound optical fiber, covered with a small optical medium refractive index than the outermost periphery of the optical fiber it is a fiber laser device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that there.

【0016】請求項9の発明は、ファイバーレーザー装置と、このファイバーレーザー装置から出射されたレーザー光を被加工対象に集光する集光光学系とを有するレーザー加工装置において、前記ファイバーレーザー装置として、請求項1ないし8のいずれかに記載されたファイバーレーザー装置を用いることを特徴とするレーザー加工装置である。 [0016] The invention of claim 9, in the laser machining apparatus comprising: a fiber laser device, a condensing optical system for condensing the laser beam emitted from the fiber laser device in a workpiece, as the fiber laser device a laser processing apparatus which comprises using a fiber laser device according to any one of claims 1 to 8.

【0017】 [0017]

【発明の実施の形態】(実施例1)図1は本発明の実施例1にかかるファイバーレーザー装置の概略構成を示す斜視図である。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fiber laser device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示されるように、この実施例のファイバーレーザー装置は、レーザーファイバー1がガラス円柱体2の円周面2aに巻回され、ガラス円柱体2の軸方向の一端面(図中上端面)2bの外周よりの端部には2つの励起光導入用のプリズム31,32が取り付けられており、また、これらプリズム31,32を通じてガラス円柱体2内に導入される励起光L 及びL をそれぞれ発生する2台の半導体レーザー装置41,42が設けられている。 As shown in FIG. 1, a fiber laser device of this embodiment, laser fiber 1 is wound around the circumferential surface 2a of the glass cylindrical member 2, one end face of the axial direction of the glass cylinder 2 (in the drawing upper surface ) at the end of the outer periphery of the 2b is attached is a prism 31 for introducing the two excitation light and excitation light L 1 and L is introduced into the glass cylinder 2 through the prisms 31 and 32 two semiconductor laser devices 41 for generating 2, respectively are provided. 励起光L ,L は半導体レーザー装置41,42にそれぞれカップリングされた光ファイバ41a,42aを通じてプリズム31,32の入射面の近傍まで導かれ、コリメータレンズ41b,42bを通じてほぼ平行光にされてからプリズム31,32に入射されるようになっている。 Excitation light L 1, L 2 are each coupled optical fiber 41a to the semiconductor laser device 41 is guided to the vicinity of the incident surface of the prism 31 through 42a, collimator lens 41b, is substantially parallel beam through 42b It is adapted to be incident on the prism 31 from.

【0018】レーザーファイバー1は、コア径90μ [0018] The laser fiber 1, a core diameter of 90μ
m、クラッド径100μm、長さ50mのレーザーファイバーである。 m, cladding diameter 100 [mu] m, a laser fiber length 50 m. このレーザーファイバー1のコア部には0.5at%の濃度でNd 3+イオンがドープされている。 Nd 3+ ions are doped at a concentration of 0.5 at% in the core portion of the laser fiber 1. ファイバーの母材には、リン酸塩系ガラス(例えば、HOYA株式会社製の商品名LHGー8を適用できる)を用いられている。 The base material of the fiber, phosphate-based glass (e.g., can be applied trade name LHG over 8 manufactured by HOYA Corporation) are used. ファイバーの一端は平面研磨後に、レーザー発振波長1.06μmにおいて反射率98 One end of the fiber after surface polishing, the reflectance at the lasing wavelength of 1.06 .mu.m 98
%以上の多層膜コートが施され、また、もう一端にはレーザー発振波長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。 % Or more multilayer coating is applied, and also about 10% of the multilayer film coat reflectance is performed in the laser oscillation wavelength 1.06μm on one end.

【0019】ガラス円柱体2は、直径10cm、長さ5 [0019] The glass cylindrical member 2, diameter 10cm, length 5
cmのパイレックスガラス製円柱体である。 It is a Pyrex glass cylinder of cm. 両端面及び外周面には光学研磨が施されている。 The end surfaces and the outer peripheral surface optically polished is applied.

【0020】半導体レーザ装置41,42は、発振波長0.8μm、出力15Wのファイバーカップル型半導体レーザー装置であり、光ファイバー41a,42aを通じて発振レーザー光を外部に出力するものである。 The semiconductor laser device 41, the oscillation wavelength 0.8 [mu] m, a fiber-coupled semiconductor laser device output 15W, and outputs an optical fiber 41a, an oscillation laser beam through 42a to the outside.

【0021】コリメートレンズ41b,42bは、焦点距離約7mmの非球面レンズ(例えば、HOYAオプティクス株式会社製の商品名LMーA129を適用できる)を用いた。 The collimating lens 41b, 42b used a non-spherical lens having a focal length of about 7 mm (e.g., can be applied trade name LM over A129 manufactured by HOYA Optics Inc.).

【0022】図2は図1におけるプリズム31の近傍の拡大側面図であり、図3は図1におけるプリズム31の近傍の拡大平面図である。 [0022] Figure 2 is an enlarged side view of the vicinity of the prism 31 in FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged plan view of the vicinity of the prism 31 in FIG. 1. なお、プリズム32の近傍の構成もこのプリズム31の近傍の構成と同じである。 The configuration of the vicinity of the prism 32 is the same as the configuration of the vicinity of the prism 31. 図2,3に示されるように、プリズム31はいわゆる三角柱型のプリズムであり、その互いに平行な面である両側面を除く3面のうちの1面を入射面31aとし、他の1 As shown in FIGS. 2 and 3, the prism 31 is a so-called triangular prism type prism, a surface of the three faces, except for both sides with its mutually parallel plane to the incident surface 31a, the other 1
面(底面)をガラス円柱体2の端面2bに密接して固定したものである。 Surface (the bottom surface) is obtained by closely fixed to the end face 2b of the glass cylinder 2.

【0023】光ファイバー41aから出射した励起光L [0023] The excitation light L emitted from the optical fiber 41a
は、コリメートレンズ41bによってほぼ平行光にされてプリズム31の入射面31aから入射した後、ガラス円柱体2の端面2bの1点I からガラス円柱体2内に導入される。 1 is incident from the incident surface 31a of the prism 31 is substantially collimated by the collimator lens 41b, is introduced from a point I 0 of the end face 2b of the glass cylindrical member 2 into the glass cylinder 2. ガラス円柱体1に入射した励起光L とガラス円柱体2の端面2bとのなす角度θは約5°になるように設定した。 An angle θ of the end face 2b of the excitation light L 1 and the glass cylindrical member 2 which enters the glass cylindrical member 1 was set to be about 5 °. また、図3に示されるように、励起光L の平面視の方向は、ガラス円柱体2の端面2bの輪郭円の点Iにおける接線Sと平行な方向である。 Further, as shown in FIG. 3, the direction of the plan view of the excitation light L 1 is a tangential line S parallel with the direction in point I of the contour circle of the end face 2b of the glass cylinder 2. なお、点Iは、ガラス円柱体2の中心と点I とを結ぶ線が輪郭円と交わる点である。 Incidentally, the point I is the point at which a line connecting the center and the point I 0 of the glass cylindrical member 2 intersects with the contour circle. 励起光L と接線Sとのなす距離dは1mm程度に設定した。 Eggplant distance d between the excitation light L 1 and the tangent line S is set to about 1 mm.

【0024】ガラス円柱体2に入射した励起光L は、 The excitation light L 1 incident on the glass cylindrical member 2,
円周面2aの内側面に到達し、ここでガラスと空気との屈折率差によって全反射される。 It reaches the inner surface of the circumferential surface 2a, where it is totally reflected by the refractive index difference between glass and air. 全反射された励起光L All reflected excitation light L
は、また直進し、円周面2aの内側面で次々と全反射を繰り返して円周面2aの内側面の近傍を螺旋状の軌跡を描きながらガラス円柱体2内を図中下方に進行し、端面2bの反対側の端面(底面)に至って全反射され、端面2bのほうに進行するというようにしてガラス円柱体2の内部で全反射を繰り返しながら該ガラス円柱体2内に閉じこめられたような状態になる。 1, also straight, proceeds downward in the figure to the glass cylindrical member 2 one after another repeating total reflection inside surface in the vicinity of the inner surface of the circumferential surface 2a while drawing a spiral path of the circumferential surface 2a and is totally reflected reaches the opposite end face of the end face 2b (bottom), and confined in the glass cylindrical body 2 while repeating total reflection inside the glass cylinder 2 so that progress towards the end face 2b a state, such as. この点は励起光L This point is the excitation light L
についても全く同じである。 It is exactly the same for 2.

【0025】図4は上記励起光L の軌跡をコンピューターシミュレーションによって求めて三次元(x,y, [0025] Figure 4 is determined by a computer simulation of the trajectory of the excitation light L 1 three-dimensional (x, y,
z)的に表示した図、図5は図4の軌跡をz軸方向(ガラス円柱体2の軸方向)からみた図、図6は図4の軌跡を側面方向(y軸方向)からみた図、図7は図4の軌跡を側面(x軸方向)からみた図である。 z) displaying the drawing, FIG. 5 is axially) seen from figure trajectories of Figure 4 z-axis direction (the glass cylindrical member 2, FIG. 6 is a side direction (y-axis direction to the trajectory of FIG. 4) viewed from FIG. , FIG. 7 is a diagram viewed from a side (x-axis direction) the locus of FIG.

【0026】ここで、ガラス円柱体2の外周面2aにはレーザーファイバー1が巻回されている。 [0026] Here, the laser fiber 1 is wound around the outer peripheral surface 2a of the glass cylinder 2. すなわち、外周面2aにはレーザーファイバー1のクラッド部が密接して接触された状態、つまり、部分的に光結合された状態にある。 That is, the outer circumferential surface 2a state clad portion of the laser fiber 1 is contacted closely, i.e., partially in a state of being optically coupled. ガラス円柱体2の屈折率とレーザーファイバー1のクラッド部の屈折率はほぼ等しい。 Refractive index and the refractive index of the cladding portion of the laser fiber 1 of the glass cylindrical member 2 are substantially equal. それゆえ、もしその接触部分に励起光L が至ると全反射されずにレーザーファイバー1内に励起光が導入される。 Therefore, the excitation light is introduced if without being totally reflected excitation light L 1 reaches the contact portion to the laser fiber 1. したがって、ガラス円柱体2内に閉じこめられた励起光L は、 Therefore, the excitation light L 1 trapped in the glass cylindrical member 2,
ガラス円柱体2内を巡回するうちにレーザーファイバー1内に高い効率で導入されることになる。 It will be introduced at a high efficiency laser fiber 1 while you visited the glass cylindrical member 2.

【0027】この実施例では、レーザーファイバー1の出力端から、波長1.06μmでレーザー出力8Wという良好な出力レーザー光L を得ることができた。 [0027] In this embodiment, the output end of the laser fiber 1, it was possible to obtain a good output laser beam L 0 of the laser output 8W at a wavelength of 1.06 .mu.m.

【0028】そこで、このファイバーレーザー装置の出力レーザー光を集光する集光レンズ系(焦点距離10m [0028] Therefore, the condenser lens system for condensing the output laser beam of the fiber laser device (focal length 10m
m)を設けてレーザー加工装置を構成したところ、直径200μm以内に出力の90%以上のエネルギーを集光出来た。 Was m) to be provided to constitute a laser machining apparatus, and more than 90% of the energy of the output within a diameter 200μm can condensing. その場合、出力レーザー光の集光径はレーザー出力や熱の状態によらず常に安定であった。 In that case, the condensing diameter of the output laser beam was always stable regardless of the state of the laser output and heat.

【0029】上記実施例のファイバーレーザー装置にあっては、ガラス円柱体2の外周面にレーザーファイバー1を多数回巻回し、主として外周面の内側面で全反射を繰り返しながら該ガラス円柱体2内に閉じこめられた状態になるようにガラス円柱体2の内部に励起光を導入するようにしてレーザファイバー1に励起光を導入するようにしたので、極めて効率の高い励起が可能である。 [0029] The In the fiber laser device of Example, wound many times laser fiber 1 to the outer peripheral surface of the glass cylindrical member 2, the glass cylindrical body 2 while mainly repeating total reflection inside surface of the outer peripheral surface since so as to introduce the exciting light into the interior of the glass cylindrical member 2 so that the trapped state so as to introduce the exciting light into the laser fiber 1, it is possible to extremely efficient excitation.

【0030】また、ガラス円柱体2の円周面2aの内側面の近傍を螺旋状の軌跡を描きながら進行するようにしたので、閉じこめられた光線が光源や光線の入射口等と干渉することがなく、したがって、多数の光源の使用が可能になり、レーザーのさらなる高出力化が可能ということになる。 Further, since the vicinity of the inner surface of the circumferential surface 2a of the glass cylindrical member 2 to advance while drawing a spiral path, the trapped rays from interfering with the entrance or the like of the light source or light without, therefore, allows the use of multiple light sources, it comes to possible further increased laser output.

【0031】なお、上記実施例の出力値はこのファイバーレーザー装置の限界ではなく、励起用に用意した半導体レーザーアレイが少なかったために8Wしか出ていないが、レーザー装置としての上限は1kW以上あるものと予想される。 [0031] The output value of the above embodiment is not a limitation of the fiber laser device, as is not out only 8W for semiconductor laser arrays prepared for excitation was small, the upper limit of the laser device with 1kW or It is expected to be.

【0032】また、上記実施例では、入射光L ,L [0032] In the above embodiment, the incident light L 1, L 2
の端面2bに対する角度θを5°にした例を掲げたがこれは他の角度でもよい。 Although the angle θ with respect to the end face 2b listed an example of a 5 ° which may be at other angles. 例えば、θを小さい値に設定すれば螺旋のピッチが小さくなり、θを大きくすれば螺旋のピッチが大きくなる。 For example, the pitch of the spiral is reduced by setting the theta to a small value, the pitch of the spiral is increased by increasing the theta. 図8,9,10は、θを1°にした場合のガラス円柱体2内における励起光の軌跡を示す図であり、図11,12,13は、θを10°にした場合のガラス円柱体内における励起光の軌跡を示す図である。 8, 9 and 10 are views showing the trajectory of the excitation light in a glass cylindrical body 2 in the case where the θ to 1 °, FIG. 11, 12 and 13, a glass cylinder in the case where the θ to 10 ° is a diagram showing the trajectory of the excitation light in the body. θはレーザーファイバー1の特性、ガラス円柱体2の寸法、目標とする出力等の条件に応じて適切な値を選ぶことができる。 θ can be selected characteristics of the laser fiber 1, the dimensions of the glass cylinder 2, an appropriate value depending on the conditions such as the output of the target.

【0033】さらに、上記実施例では、励起光の導入をプリズム31,32を介してガラス円柱体2内に導入するようにして、導入の際における表面反射による損失を軽減するようにしたが、図14に示されるように、このプリズム31,32の代わり回折格子5を用いたり、溝部6を形成するようにしてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the introduction of the pumping light so as to introduce into the glass cylindrical member 2 through the prism 31, but so as to reduce the loss due to surface reflection at the time of introduction, as shown in FIG. 14, or using alternative diffraction grating 5 of the prism 31 and 32, may be formed a groove 6.

【0034】また、上記実施例では、レーザーファイバー1をガラス円柱体2に単層に巻回した例を掲げたが、 Further, in the above embodiment, the laser fiber 1 listed example wound in a single layer on the glass cylindrical member 2,
これは複数層に巻回してもよい。 This may be wound in a plurality of layers.

【0035】さらに、上記実施例では、ガラス円柱体を用いた例を掲げたが、これは必ずしもガラスでなくてもよく、励起光に対して透明な材料であれば何でもよく、 Furthermore, in the above embodiment, it listed examples using glass cylindrical member, which may not necessarily be a glass, whatever may be any material transparent to the excitation light,
例えば、プラスチック等を用いることもできる。 For example, it is also possible to use a plastic or the like.

【0036】(実施例2)図15は本発明の実施例2にかかるファイバーレーザー装置の概要を示す部分断面図である。 [0036] (Embodiment 2) FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing an outline of a fiber laser device according to a second embodiment of the present invention. 図15に示されるように、この実施例は、ガラス円柱体2の外周面2aにピッチ0.2mmの螺旋状(ネジ状)の溝切り加工を施して螺旋溝2cを形成し、 As shown in FIG. 15, this embodiment, the outer circumferential surface 2a of the glass cylindrical member 2 is subjected to grooving of pitch 0.2mm helical (like screws) to form a spiral groove 2c,
この螺旋溝2cに嵌め込むようにしてレーザーファイバー1を巻回し、さらに、巻回したレーザーファイバー1 Winding a laser fiber 1 so as to fit into the spiral groove 2c, furthermore, the laser fiber 1 wound
を覆うようにして透明接着剤層7を外周面2aに形成したものである。 It is obtained by forming the outer circumferential surface 2a of the transparent adhesive layer 7 so as to cover. その外の構成は実施例1と同じであるのでその詳細説明は省略する。 Because the outer structure is the same as in Example 1 and the detailed description thereof is omitted.

【0037】この実施例では、波長1.06μmでレーザー出力9Wというより良好な結果が得られた。 [0037] In this embodiment, good results rather than the laser output 9W obtained at a wavelength of 1.06 .mu.m. なお、 It should be noted that,
透明接着剤層7の代わりにガラス又は他の樹脂の層を設けてもよい。 It may be provided with a layer of glass or other resins in place of the transparent adhesive layer 7. これら光学媒質である透明接着剤層、ガラス又は他の樹脂の層の屈折率が構造体であるガラス円柱体の屈折率と等しいか、近い値を有するものであることが好ましい。 Transparent adhesive layer is these optical medium, or the refractive index of the layer of glass or other resins is equal to the refractive index of the glass cylinder is a structure, it is preferable that has a value close. また、螺旋溝がない構造体についても上記光学媒質を用いることができる。 Further, it is possible to use the optical medium also no spiral groove structure. このような光学媒質としての役割の他、ファイバーの固定を強固にする役割も果たす。 Another role as such optical medium, also serves to strengthen the fixing of the fiber. また、この実施例にあっても実施例1と同様の変形例が考えられる。 The same modification as in Example 1 even in this example can be considered.

【0038】(実施例3)図16は本発明の実施例3にがかるファイバーレーザー装置の概略構成を示す斜視図である。 [0038] (Embodiment 3) FIG. 16 is a perspective view showing a schematic configuration of Cal fiber laser device in Embodiment 3 of the present invention. 実施例1におけるガラス円柱体2として、図中上端部の直径が10cm、下端部の直径が9.8cm、 As the glass cylinder 2, the diameter of the drawing the upper end 10 cm and a diameter of the lower end 9.8cm in Example 1,
長さ10cmの先細りのテーパ状のガラス円柱体を用い、また、ガラス円柱体2の図中下方寄りにレーザーファイバー1を巻回し、さらに、巻回したレーザーファイバー1を覆うようにして透明接着剤層7を外周面2aに形成したものである。 Using a tapered glass cylindrical body tapered length 10 cm, also downwardly toward in the figure in the glass cylindrical member 2 wound laser fiber 1, further transparent adhesive so as to cover the laser fiber 1 wound it is obtained by forming a layer 7 on the outer circumferential surface 2a. その外の構成は実施例1と同じであるのでその詳細説明は省略する。 Because the outer structure is the same as in Example 1 and the detailed description thereof is omitted.

【0039】この実施例では、ガラス円柱体2を先細りのテーパ状のガラス円柱体としたことから、励起光は、 [0039] In this embodiment, since it has a glass cylindrical member 2 and the tapered glass cylindrical member tapered, the excitation light,
螺旋のピッチがレーザーファイバー1の巻回されている下方に行くにしたがって密になるような軌跡を描く。 Draw a trajectory such that the dense according to the pitch of the helix will go down, which is wound around the laser fiber 1.

【0040】図17は実施例3にかかるファイバーレーザー装置においてθを10°に設定した場合についてコンピューターシミュレーションによって求めた励起光L [0040] Figure 17 is the excitation light L calculated by a computer simulation for the case where setting the θ in a fiber laser device according to Example 3 in 10 °
の軌跡を三次元(x,y,z)的に表示した図、図1 1 locus three-dimensional (x, y, z) to the indicated figures, FIG. 1
8は図17に示される軌跡をz軸(ガラス円柱体2の軸方向)からみた図、図19は図17に示される軌跡を側面方向(y軸方向)からみた図、図20は図17に示される軌跡をを側面(x軸方向)からみた図である。 8 (the axial direction of the glass cylinder 2) seen from FIG z-axis a trajectory shown in FIG. 17, FIG. 19 is a view viewed from a lateral direction (y-axis direction) of the trajectory shown in FIG. 17, FIG. 20 FIG. 17 it is a diagram of the trajectory as viewed from the side (x-axis direction) shown in.

【0041】ガラス円柱体2をテーパ状の円柱体で構成した場合には、励起光の軌跡は、θを変えることによって螺旋のピッチの変化状態等が変わるが、基本的に図1 [0041] When the glass cylindrical member 2 is constituted by a tapered cylindrical body, the trajectory of the excitation light, although such change state of the pitch of the helix varies by changing the theta, basically 1
7に示されるような軌跡を描く。 Draw a locus as shown in 7.

【0042】この実施例ではθを10°に設定した。 [0042] In this embodiment was set θ to 10 °. その結果、入射面(端面2b)から下方に8cmの付近で一度停滞し、今度は入射面に向かって戻ってくるような軌跡を描いた。 As a result, once it stagnated 8cm near the downwardly from the entrance surface (the end surface 2b), this time was a locus that returns toward the incident surface. それゆえ、この実施例では、励起光が一度停滞する付近での励起効率がより高くなる効果が得られ、波長1.06μmでレーザー出力11Wという非常に良好な結果が得られた。 Therefore, in this embodiment, the excitation efficiency in the vicinity of the excitation light stagnates once more becomes higher effect is obtained very good results as laser output 11W was obtained at a wavelength of 1.06 .mu.m.

【0043】そこで、このファイバーレーザー装置の出力レーザー光を集光する集光レンズ系(焦点距離10m [0043] Therefore, the condenser lens system for condensing the output laser beam of the fiber laser device (focal length 10m
m)を設けてレーザー加工装置を構成したところ、直径200μm以内に出力の90%以上のエネルギーを集光出来た。 Was m) to be provided to constitute a laser machining apparatus, and more than 90% of the energy of the output within a diameter 200μm can condensing. その場合、出力レーザー光の集光径はレーザー出力や熱の状態によらず常に安定であった。 In that case, the condensing diameter of the output laser beam was always stable regardless of the state of the laser output and heat.

【0044】なお、上記実施例では、ガラス円柱体2のテーパの形態として、径が直線的に減少する単純なテーパ形態の例を掲げたが、高次関数曲線を描いて減少していくようなテーパ形態、あるいは、途中までは径が一定で途中からテーパ状になるような形態であってもよい。 [0044] In the above embodiment, as the form of the taper of the glass cylindrical member 2, the diameter is listed an example of a simple taper form decreasing linearly, decreasing draw a high-order function curve a tapered form, or may be in a form such as diameter halfway is tapered from the middle constant.

【0045】(実施例4)図21は本発明の実施例4にかかるファイバーレーザー装置の概略構成を示す図である。 [0045] (Embodiment 4) FIG. 21 is a diagram showing a schematic configuration of a fiber laser device according to a fourth embodiment of the present invention. この実施例は、ガラス円柱体2内への励起光の入射を、端面2bからではなく、外周面2aに設けた入射溝部300を通じて行なうことにした外は実施例3と同じであるので、以下ではその相違点のみを説明し、同一の部分の説明は省略する。 This embodiment, the incidence of the excitation light to the glass cylindrical body 2, not from the end surface 2b, because the outer decided to carry out through the entrance groove 300 provided on the outer circumferential surface 2a is the same as in Example 3, the following in explains the differences only, explanation of the same portions will be omitted.

【0046】入射溝300は、ガラス円柱体2のレーザーファイバー1を巻いていない外周面2aの部分に形成された長さ約10mm、幅約1mm、深さ約0.7mm The incidence groove 300 is partially formed length of about 10mm of the outer peripheral surface 2a which is not wound laser fiber 1 of the glass cylindrical member 2, a width of about 1 mm, a depth of about 0.7mm
のV字形の溝である。 Is a groove of V-shaped. また、入射溝300から入射する励起光の発生装置としては、発振波長0.8μm、出力20Wのシリンドリカルレンズ400b付きの半導体レーザーアレイ400を用いた。 As the generator of the excitation light incident from the incident groove 300, with oscillation wavelength 0.8 [mu] m, the semiconductor laser array 400 with the cylindrical lens 400b of the output 20W. 図示しないがこの実施例では、入射溝300を2つ設け、上記半導体レーザーアレイ400を2台用いて励起光をガラス円柱体2内に導入した。 Although not shown in this embodiment, the incident groove 300 providing two to the semiconductor laser array 400 two used excitation light is introduced into the glass cylinder 2.

【0047】その結果、波長1.06μmでレーザー出力6Wという比較的良好な結果が得られた。 [0047] As a result, relatively good results in laser power 6W at a wavelength of 1.06μm was obtained. そこで、このファイバーレーザー装置の出力レーザー光を集光する集光レンズ系(焦点距離10mm)を設けてレーザー加工装置を構成したところ、直径200μm以内に出力の90%以上のエネルギーを集光出来た。 Therefore, this fiber laser unit condenser lens system output laser beam was focused in was (focal length 10 mm) and is provided to configure the laser processing apparatus, and more than 90% of the energy of the output within a diameter 200μm can condensing . その場合、出力レーザー光の集光径はレーザー出力や熱の状態によらず常に安定であった。 In that case, the condensing diameter of the output laser beam was always stable regardless of the state of the laser output and heat.

【0048】(実施例5)図22は本発明の実施例5にかかるファイバーレーザー装置の概略を示す図であり、 [0048] (Embodiment 5) FIG. 22 is a diagram showing an outline of a fiber laser device according to a fifth embodiment of the present invention,
図23は図22のファイバーレーザー装置の部分断面図である。 Figure 23 is a partial cross-sectional view of a fiber laser device of FIG. 22. これらの図に示されるように、この実施例のファイバーレーザー装置は、ガラス円管20の外周面20 As shown in these figures, a fiber laser device of this embodiment, the outer peripheral surface 20 of the circular glass tube 20
aに、レーザーファイバー10を巻回し、このレーザーファイバー10を覆うようにして樹脂層70を外周面2 To a, the laser fiber 10 is wound, the outer peripheral surface 2 of the resin layer 70 so as to cover the laser fiber 10
0aに形成して固定したものである。 It is obtained by fixing to form a 0a. また、ガラス円管20の一端面、すなわち、図中上端面20bに3つの励起光導入用のプリズム331,332,333を光学的に密接して設けてある。 Further, one end surface of the circular glass tube 20, i.e., is provided closely to the prism 331, 332, and 333 for three excitation light introducing in the drawing the upper end surface 20b optically. なお、この実施例が上述の各実施例と異なる主たる点は、ガラス円柱体2に代えてガラス円管20を用いた点である。 Incidentally, this embodiment is different principal points each embodiment described above is that using a circular glass tube 20 instead of the glass cylinder 2.

【0049】ガラス円管20は、外径10cm、長さ1 The circular glass tube 20 has an outer diameter of 10 cm, length 1
0cm、厚さtが1.5mmの石英ガラス製の円管である。 0 cm, the thickness t is circular tube made of quartz glass 1.5 mm. このガラス円管20の上下端面は円管の中心軸に直交する面と平行に形成されて鏡面研磨されている。 The upper and lower end surfaces of the circular glass tube 20 is mirror polished is formed parallel to the plane perpendicular to the central axis of the circular pipe. また、外周面も鏡面研磨されている。 Also been mirror-polished is also the outer peripheral surface.

【0050】このガラス円管20の外周面20aに巻回されたレーザーファイバー10は、コア部10aの径が90μm、クラッド部10bの径が125μm、長さ1 [0050] The laser fiber 10 wound around the outer peripheral surface 20a of the circular glass tube 20, the diameter of the core portion 10a is 90 [mu] m, the diameter of the cladding portion 10b is 125 [mu] m, length 1
50mのレーザーファイバーである。 It is a laser fiber of 50m. このレーザファイバーのコア部10aには0.2at%の濃度でNd 3+イオンがドープされている。 Nd 3+ ions are doped at a concentration of 0.2 at% in the core portion 10a of the laser fiber. また、ファイバーの母材は石英ガラスである。 In addition, the base material of the fiber is quartz glass. このレーザーファイバーの長手方向の一端面には、該面を平面研磨した後に多層膜コートが施されている。 The one longitudinal end surface of the laser fiber, a multilayer film coat is applied after the surface polishing of said surface. この一端面の反射率は、レーザー発振波長1.06μmに対して98%以上である。 Reflectance of the end face is 98% or more with respect to the laser oscillation wavelength 1.06 .mu.m. また、上記レーザーファイバーの他端面は、ファイバーを垂直破断しただけの面であり、コート処理等もなされていない。 The other end surface of the laser fiber is a surface of only the vertically broken fibers, not been made coating treatment or the like. この他端面の反射率は、レーザー発振波長1.06μmに対して4%程度である。 Reflectance of the other end face is of the order of 4% relative to the lasing wavelength 1.06 .mu.m.

【0051】樹脂層70としては、石英ガラスの屈折率1.47に近い屈折率をもつ紫外線硬化樹脂(例えば、 [0051] As the resin layer 70, an ultraviolet curable resin having a refractive index close to 1.47 of quartz glass (e.g.,
米国、EPOXYTECHNOLOGY社のOGl2 The United States, of EPOXYTECHNOLOGY company OGl2
5)を用いたが、ガラス円管に近い屈折率を有するガラスを用いてもよい。 5) The are used, may be used glass having a refractive index close to circular glass tube.

【0052】このファイバーレーザー装置の励起を行う励起光発生源としては、図示しないが、発振波長0.8 [0052] As the excitation light source to perform excitation of the fiber laser device, although not shown, the oscillation wavelength 0.8
μm、出力15Wのファイバーカップル型半導体レーザー装置3台を用いる。 [mu] m, using three fiber-coupled semiconductor laser device output 15W. 各ファイバーカップル型半導体レーザー装置の光出射部にはレンズが取り付けてあり、励起用の出射光を直径600μmのビームに集光してそれぞれ上述の励起光入射用の3つのプリズム331,33 Each the light emitting portion of the fiber-coupled semiconductor laser device Yes a lens is attached, three prism for excitation light incident above each focuses the outgoing light for exciting the beam diameter 600 .mu.m 331,33
2,333を通じてガラス円管20内に導入するようになっている。 It is adapted to introduce into the circular glass tube 20 through 2,333.

【0053】この場合、各励起光がガラス円管20の上端面20bに入射する際の入射角度は約5°である。 [0053] In this case, the incident angle at which the excitation light is incident on the upper end face 20b of the circular glass tube 20 is about 5 °. また、各励起光を円管の中心軸方向から投影視した場合の方向は、上端面を含む面上において円管の中心と励起光の入射点とを結ぶ直線が外周面20aと交わる点における外周面の接線とほぼ平行な方向である。 The direction of when projected view each excitation light from the central axis of the circular tube at a point where the straight line connecting the center of the circular pipe and the incident point of the excitation light on the plane including the upper end surface intersects the outer peripheral surface 20a tangent of the outer circumferential surface and is substantially parallel.

【0054】この結果、波長1.06μmでレーザー出力17Wという非常に良好な結果が得られた。 [0054] As a result, a very good result that the laser output 17W was obtained at a wavelength of 1.06 .mu.m. 尚、この出力値はこのファイバーレーザー装置の限界ではなく、 Note that this output value is not a limitation of the fiber laser device,
励起用に用意した半導体レーザー装置の数が少なかったために17Wしが出ていないが、半導体レーザー装置をより多数用いればより高出力が得られる。 Although 17W Mr is not out for the number of the semiconductor laser device which is prepared for excitation was small, higher output can be obtained By using a larger number of semiconductor laser device. 本実施例のファイバーレーザー装置の出力の上限は、少なくとも1k The upper limit of the output of the fiber laser device of this embodiment, at least 1k
W以上はあるものと予想される。 W or more is expected to a certain thing.

【0055】このファイバーレーザー装置の出力を焦点距離10mmのレンズ系で集光したところ、直径200 [0055] was condensed the output of the fiber laser device in a lens system of a focal length 10 mm, diameter 200
μm以内に出力の90%以上のエネルギーを集光できた。 More than 90% of the energy of the output could be condensing within μm. また、このファイバーレーザー装置の集光径はレーザー出力や熱の状態によらず常に安定であった。 Further, the condensing diameter of the fiber laser device was always stable regardless of the state of the laser output and heat.

【0056】この実施例では、励起光を閉じこめる構造体として、ガラス円管を用いたことで放熱性が向上し、 [0056] In this embodiment, as a structure for confining the excitation light, it improves heat dissipation by using circular glass tube,
高平均出力動作に有利である。 Which is advantageous for high average power operation. このガラス円管の厚さは薄いほど放熱性が良い。 The thickness of the circular glass tube thinner heat dissipation is good. また、ガラス円管の厚さが薄いほどレーザーファイバーの励起効率が増す効果もある。 There is also the effect of increasing the excitation efficiency of thinner laser fiber thickness of the glass circular tube.
このように、励起光を閉じこめる構造体の形状が開口部を有する中空形状であることが望ましく、このような形状の構造体を用いることによって、放熱性が向上し、高平均出力動作を行うに有利である。 Thus, it is desirable shape of the structure for confining the excitation light is hollow having an opening, by using a structure having such a shape improves the heat dissipation, in order to perform a high average power operation it is advantageous. この場合、中空の形状は原理的にはどの様な形状であってもよい。 In this case, hollow shapes can be any kind of shape in principle.

【0057】また、レーザーファイバー10の母材として、リン酸塩系レーザーガラスでなく、石英ガラスを用いたことでレーザー光耐性が向上しているので、高輝度動作にも有利である。 [0057] Further, as the base material of the laser fiber 10, rather than phosphate-based laser glasses, since the laser light resistance by using a quartz glass is improved, which is advantageous in high-brightness operation. なお、勿論、実施例1〜4においても本実施例のような石英ガラスレーザーファイバーを用いることができる。 Incidentally, of course, also can be used quartz glass laser fibers, such as in this example in Examples 1-4.

【0058】この実施例では、励起光の入射口として、 [0058] In this embodiment, as the entrance of the excitation light,
ガラス円管端面にプリズムを接着して用いる方式を採用したが、ガラス円管端面にV溝加工を施したり、回折格子を形成しても良い。 Is employed a method used to adhere the prisms to the circular glass tube end face, or subjected to a V groove on the circular glass tube end face, it may be formed diffraction grating. 要するに、励起光を入射可能であれば、どの様な入射口でもよい。 In short, the excitation light incident possible, may be any kind of entrance.

【0059】また、励起光を閉じ込め得る構造体に接する光学媒質(上記実施例5では樹脂層であるがガラスである場合でも同じ)屈折率は、上記構造体(上記実施例5では石英ガラス管であるが他の材質もしくは形状の構造体でも同じ)と同じであることが好ましいが、上記構造体よりも高い屈折率であってもよい。 [0059] The refractive index optical medium in contact with the structure that can confine the excitation light (even the same case is a resin layer in the above Example 5 is glass), the above structure (the fifth embodiment in the quartz glass tube although it is preferably the same as same) in the structure of another material or shape may be a higher refractive index than the structure. しかし、構造体よりも屈折率が低いと、構造体内に入った励起光が光学媒質との境界面でほとんど全反射されてレーザファイバーに入射することができず、レーザファイバーがほとんど励起されないことになる。 However, if a lower refractive index than the structure, can not be excited light entering the structure is incident on the laser fiber is almost totally reflected at the interface between optical medium, in that the laser fiber is hardly excited Become. また、光学媒質の屈折率は、光ファイバーのコアの屈折率以下とすることが、励起光を効率よくコアに導く上で好ましい。 The refractive index of the optical medium, to a less refractive index of the core of the optical fiber is preferable for guiding the excitation light efficiently core.

【0060】また、励起光発生源としての半導体レーザー装置として、ファイバーカップルされたものを使用したが、LDチップまたはLDアレイにコリメートレンズを付けたものを使用してもよい。 [0060] Further, as the semiconductor laser device as an excitation light source has been used which are fiber-coupled, may be used those with a collimating lens to the LD chip or LD array.

【0061】以上の実施例では、励起光を閉じ込め得る構造体としてガラス円柱体及び円管体を用いた例を掲げたが、同様の機能を有するものであれば他の構造体でもよい。 [0061] In the above embodiments, listed examples using glass cylindrical member and the circular tube body as a structure that can confine the excitation light, as long as it has the same function in other structures. また、励起光の発生源として半導体レーザー装置を用いたが、他のレーザー装置若しくはレーザー装置以外の光発生装置を用いてもよい。 Although a semiconductor laser device as a source of excitation light, may be used a light generating device other than the other laser equipment or laser equipment.

【0062】 [0062]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、レーザーファイバーの側面の一部を、該レーザーファイバーを励起する励起光を閉じ込め得る構造体に直接若しくは間接的に接触させ、その接触した部分を通じて励起光をレーザーファイバーに導入して励起するようにしたもので、これにより、複数の励起光源からの励起光を上記構造体に閉じ込めてレーザーファイバーに吸収させることを可能にし、これまで困難だったファイバーレーザー装置の高出力化を可能にしたものである。 As described above in detail, the present invention is a part of the side surface of the laser fiber, is directly or indirectly in contact with the structure that can confine the excitation light for exciting the laser fiber and the contact an excitation light which was so excited by introducing a laser fiber through the portion, thereby, the excitation light from the plurality of excitation light sources make it possible to absorb the laser fiber is confined to the structures, difficulties thus far it is obtained by allowing a higher output of the fiber laser device was.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施例1にかかるファイバーレーザー装置の概略構成を示す斜視図である。 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fiber laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるプリズム31の近傍の拡大側面図である。 It is an enlarged side view of the vicinity of the prism 31 in FIG. 1;

【図3】図1におけるプリズム31の近傍の拡大平面図である。 It is an enlarged plan view of the vicinity of the prism 31 in FIG. 3 FIG.

【図4】実施例1にかかるファイバーレーザー装置における励起光L の軌跡をコンピューターシミュレーションによって求めて三次元(x,y,z)的に表示した図である。 4 is a view three-dimensionally (x, y, z) to be determined by a computer simulation of the trajectory of the excitation light L 1 in a fiber laser device according to the first embodiment.

【図5】図4の軌跡をz軸方向(ガラス円柱体2の軸方向)からみた図である。 [5] (the axial direction of the glass cylinder 2) the locus of FIG. 4 z-axis direction which is seen from FIG.

【図6】図4の軌跡を側面方向(y軸方向)からみた図である。 [6] locus a side direction (y-axis direction) in FIG. 4 is a seen from FIG.

【図7】図4の軌跡を側面(x軸方向)からみた図である。 [7] locus sides (x-axis direction) in FIG. 4 is a seen from FIG.

【図8】実施例1にかかるファイバーレーザー装置においてθを1°にした場合における励起光L の軌跡をコンピューターシミュレーションによって求めて三次元(x,y,z)的に表示した図である。 8 is a view three-dimensionally (x, y, z) to be determined by the trajectory computer simulations of the excitation light L 1 in a case where the θ in a fiber laser device according to Example 1 in 1 °.

【図9】図8の軌跡をz軸方向(ガラス円柱体2の軸方向)からみた図である。 [9] trajectory in the z-axis direction (the axial direction of the glass cylinder 2) in FIG. 8 is a seen from FIG.

【図10】図8の軌跡を側面方向(y軸方向)からみた図である。 [10] path side direction (y-axis direction) in FIG. 8 is a seen from FIG.

【図11】実施例1にかかるファイバーレーザー装置においてθを10°にした場合における励起光L の軌跡をコンピューターシミュレーションによって求めて三次元(x,y,z)的に表示した図である。 11 is a view three-dimensionally (x, y, z) to be determined by the trajectory computer simulations of the excitation light L 1 in a case where the θ in a fiber laser device according to Example 1 to 10 °.

【図12】図11の軌跡をz軸方向(ガラス円柱体2の軸方向)からみた図である。 [12] trajectory in the z-axis direction (the axial direction of the glass cylinder 2) in FIG. 11 is a seen from FIG.

【図13】図11の軌跡を側面方向(y軸方向)からみた図である。 [13] path side direction (y-axis direction) in FIG. 11 is a seen from FIG.

【図14】実施例1の変形例を示す図である。 14 is a diagram showing a modification of the first embodiment.

【図15】本発明の実施例2にかかるファイバーレーザー装置の概要を示す部分断面図である。 15 is a partial cross-sectional view showing an outline of a fiber laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例3にかかるファイバーレーザー装置の概要を示す部分断面図である。 16 is a partial cross-sectional view showing an outline of a fiber laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図17】実施例3にかかるファイバーレーザー装置においてθを10°にした場合における励起光L の軌跡をコンピューターシミュレーションによって求めて三次元(x,y,z)的に表示した図である。 17 is a view three-dimensionally (x, y, z) to be determined by the trajectory computer simulations of the excitation light L 1 in a case where the θ in a fiber laser device according to Example 3 to 10 °.

【図18】図17の軌跡をz軸方向(ガラス円柱体2の軸方向)からみた図である。 [Figure 18] trajectory in the z-axis direction (the axial direction of the glass cylinder 2) in FIG. 17 is a seen from FIG.

【図19】図17の軌跡を側面方向(y軸方向)からみた図である。 [Figure 19] locus a side direction (y-axis direction) in FIG. 17 is a seen from FIG.

【図20】図17の軌跡を側面方向(x軸方向)からみた図である。 [Figure 20] locus a side direction (x-axis direction) in FIG. 17 is a seen from FIG.

【図21】本発明の実施例4にかかるファイバーレーザー装置の概要を示す部分断面図である。 21 is a partial cross-sectional view showing an outline of a fiber laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の実施例5にかかるファイバーレーザー装置の概略を示す図である。 22 is a diagram showing an outline of a fiber laser device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図23】図22のファイバーレーザー装置の部分断面図である。 Figure 23 is a partial cross-sectional view of a fiber laser device of FIG. 22.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…レーザーファイバー、2…ガラス円柱体、31,3 1 ... laser fiber, 2 ... glass cylindrical body, 31,3
2…プリズム、41,41…レーザーダイオード、41 2 ... prism, 41, 41 ... laser diode, 41
b,42b…コリメートレンズ。 b, 42b ... the collimating lens.

Claims (9)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 レーザー活性物質を含むコアを有し、前記活性物質が励起されることにより端部よりレーザー光を出力する光ファイバーと、 前記活性物質を励起するための励起光を発生する励起光源と、 前記励起光を閉じ込め得る構造体とを備え、 前記光ファイバー側面の少なくとも一部と前記構造体とが直接または光学媒質を介して間接的に接触しており、 [Claim 1 further comprising a core containing a laser active material, and an optical fiber wherein the active substance is for outputting laser light from the end portion by being excited, the excitation light source for generating excitation light for exciting the active substance When, a structure that can confine the excitation light, and in indirect contact with at least a portion the structure directly or via an optical medium of the optical fiber side,
    その接触した部分を通じて入射する励起光により前記活性物質が励起されることを特徴とするファイバーレーザー装置。 Fiber laser device, characterized in that the active substance is excited by the excitation light incident through the contact portion.
  2. 【請求項2】 前記構造体が周囲に光ファイバーを巻回可能な形状を有するとともに、前記構造体の表面及び/ Wherein with said structure has a winding shape capable optical fiber around the surface of the structure and /
    又は前記構造体に接する光学媒質の表面において励起光が全反射を繰返し、前記光ファイバー側面に接触した部分より前記励起光が前記構造体から前記光ファイバーヘと取り出されるものであることを特徴とする請求項1に記載のファイバーレーザー装置。 , Wherein the excitation light at the surface of the optical medium in contact with the structure repeating total reflection, the optical fiber wherein excitation light from the portion in contact with the side surface, characterized in that what is taken out to the optical fiber F from the structure fiber laser device according to claim 1.
  3. 【請求項3】 柱状形状の構造体の側面に光ファイバーが巻回され、前記構造体中に入射した励起光が前記構造体側面及び/又は前記側面に接する光学媒質の表面で全反射を繰返し前記構造体の軸の周りに螺旋形状の光路を描きながら前記コアに含まれる活性物質により吸収される構造を有する請求項2に記載のファイバーレーザー装置。 Wherein the optical fiber is wound on the side surface of the structure of the columnar shape, the excitation light incident into said structure repeats total reflection at the surface of the structure side and / or optical medium in contact with the side surface the fiber laser according to claim 2 having the structure that is absorbed by the active substance contained in the core while drawing the optical path of the helical shape about the axis of the structure.
  4. 【請求項4】 励起光が前記柱状形状の構造体の底面より入射することを特徴とする請求項3に記載のファイバーレーザー装置。 4. A fiber laser device according to claim 3 in which the excitation light is characterized in that incident from the bottom of the structure of the columnar shape.
  5. 【請求項5】 前記柱状形状の構造体の少なくとも一部が、前記構造体の軸に垂直な断面の面積が前記軸方向に沿って連続的に変化する形状であることを特徴とする請求項3又は4に記載のファイバーレーザー装置。 5. At least a portion of the structure of the columnar shape, the area of ​​the cross section perpendicular to the axis of the structure, characterized in that a shape continuously changes along the axial direction claim fiber laser device according to 3 or 4.
  6. 【請求項6】 前記構造体の表面に密着されたプリズム、前記構造体の表面に光学媒質を介して密着されたプリズム、前記構造体の表面に直接設けられた溝、構造体表面に密着した光学媒質に設けられた溝、前記構造体の表面に設けられた回折格子、又は、前記構造体表面に密着した光学媒質に設けられた回折格子の中から選ばれた部分より前記構造体中に励起光が入射するものであることを特徴する請求項1ないし5のいずれかに記載のファイバーレーザー装置。 6. A prism in close contact with the surface of the structure, prisms adhered via the optical medium on the surface of the structure, directly provided grooves in the surface of the structure, in close contact with the structure surface grooves provided in the optical medium, a diffraction grating provided on the surface of the structure, or, in the structure in more selected portions from the diffraction grating provided on an optical medium in close contact with the structure surface fiber laser device according to any one of claims 1 to, wherein the excitation light is to incident 5.
  7. 【請求項7】 前記構造体の周囲に光ファイバーが巻回され、巻回された光ファイバーの少なくとも一部が前記構造体とその屈折率が同じか又はそれより大きい屈折率を有する光学媒質で覆われていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のファイバーレーザー装置。 7. Optical fiber is wound around the structure, at least a portion of the wound optical fiber the structure and its refractive index is covered with an optical medium having the same or greater than the refractive index claims 1, characterized in that that to the fiber laser device according to any one of 6.
  8. 【請求項8】 前記構造体の周囲に光ファイバーが巻回され、巻回された光ファイバーの少なくとも一部が、前記光ファイバーの最外周よりも屈折率の小さい光学媒質で覆われていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のファイバーレーザー装置。 8. Optical fiber is wound around the structure and wherein at least a portion of the wound optical fiber is covered with a small optical medium refractive index than the outermost periphery of the optical fiber fiber laser device according to any one of claims 1 to 7.
  9. 【請求項9】 ファイバーレーザー装置と、このファイバーレーザー装置から出射されたレーザー光を被加工対象に集光する集光光学系とを有するレーザー加工装置において、 前記ファイバーレーザー装置として、請求項1ないし8 9. A fiber laser device, the laser processing apparatus having a focusing optical system for focusing the laser beam emitted from the fiber laser device in a workpiece, as the fiber laser device, claims 1 8
    のいずれかに記載されたファイバーレーザー装置を用いることを特徴とするレーザー加工装置。 Laser processing apparatus which comprises using a fiber laser device according to any one of.
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