JPWO2020175609A1

JPWO2020175609A1 - レーザ装置

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Publication number: JPWO2020175609A1
Application number: JP2021502360A
Authority: JP
Inventors: 孝蓮沼; 真一阪本; 康人千葉; 航清山; 山口　裕
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: JP6988019B2; CN113015893A; EP3933370A1; EP3933370A4; WO2020175609A1; US20220123515A1

Abstract

レーザ装置は、少なくとも１つの光源と、光源から出射されたレーザ光を伝搬するデリバリファイバと、デリバリファイバと光学的に結合され、デリバリファイバにおいてレーザ光の伝搬方向に対して反対方向へ伝搬する光の一部を伝搬するモニタファイバと、モニタファイバによって伝搬された光を受光する受光部と、を備え、受光部は、可視光の波長帯域に含まれる第１の光を検出する。

Description

本発明は、レーザ装置に関する。
本願は、２０１９年２月２７日に日本に出願された特願２０１９-０３４３７５号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

レーザ装置内において、一旦ファイバの焼損が発生すると光源に向かって光ファイバのコアに破損が生じていく「ファイバヒューズ」と呼ばれる現象が知られている。ファイバヒューズが発生すると、発生個所から光源に至るまでに存在する部品が破損してしまう。
近年ではレーザの高出力化に伴いファイバヒューズの進行速度も上昇しており、ファイバヒューズ発生時に装置内でダメージを受けるエリアが増大する傾向にある。ファイバヒューズの発生時に高温に加熱されたコアから放出される可視光を光ファイバ側面に配置した光受光器でモニタし、当該モニタから検出された信号を用いて装置を停止する技術が特許文献１に記載されている。

日本国特開２０１２−１２７９０３号公報

このような従来のファイバヒューズモニタにおいては、光受光器が配置されている箇所をファイバヒューズが通過して初めてファイバヒューズの発生を検出することができる。
そのため、ファイバヒューズの発生を検出した段階で少なくとも光受光器に至るまでのファイバのコアや光部品が破損してしまう。また、光源までの光回路内において、どの箇所でファイバヒューズが発生するかを予測することは困難である。光回路全長に亘って複数の光受光器を配置することも考えられるが、その分のスペースが必要になるため装置が大型化し、回路も複雑化してコストアップとなる。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、早期にファイバヒューズを検出し得るレーザ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るレーザ装置は、少なくとも１つの光源と、光源から出射されたレーザ光を伝搬するデリバリファイバと、デリバリファイバと光学的に結合され、デリバリファイバにおいて前記レーザ光の伝搬方向に対して反対方向へ伝搬する光の一部を伝搬するモニタファイバと、モニタファイバによって伝搬された光を受光する受光部と、を備え、受光部は、可視光の波長帯域に含まれる第１の光を検出する。

デリバリファイバにおいてファイバヒューズが発生した場合、デリバリファイバのコア内に可視光が発生する。上記のような構成によれば、デリバリファイバのコアの内部を光源側へ伝搬する当該可視光の一部は、モニタファイバへ結合し、受光部へと伝搬される。
このように、ファイバヒューズが受光部へ至るよりも先に可視光が受光部へ伝搬されるため、ファイバヒューズを早期に検出することができる。

また、発生した可視光は、デリバリファイバのコアの内部及びモニタファイバのコアの内部に閉じ込められながら受光部まで伝搬するため、受光部で受光する光量を多く確保することができる。これにより、ファイバヒューズを正確に検出することができる。

また、受光部は、可視光の波長帯域に含まれる第１の光を近赤外光の波長帯域に含まれる第２の光よりも優先的に検出する。これにより、レーザ装置から出力される信号光の波長が近赤外光の波長帯域に含まれる場合（例えば、１０７０ｎｍ）において、信号光の戻り光が受光部へ伝搬される場合であっても、受光部においては当該信号光の戻り光よりも可視光が優先的に検出されるために、ファイバヒューズを誤検出することが抑制されてファイバヒューズを正確に検出することができる。

また、受光部は、前記第１の光の反射率が近赤外光の波長帯域に含まれる第２の光の反射率よりも低く、かつ、前記第１の光の透過率が前記第２の光の透過率よりも高いミラーと、ミラーを透過した光が入射する光電変換部とを備えていてもよい。

このような構成によれば、受光部へ伝搬される光から近赤外光（第２の光）と可視光（第１の光）とを分離した上で、分離した可視光を光電変換部へ伝搬させることができる。これにより、ファイバヒューズを誤検出することが抑制されてファイバヒューズを正確に検出することができる。

また、受光部は、前記第１の光の反射率が近赤外光の波長帯域に含まれる第２の光の反射率よりも高いミラーと、ミラーによって反射した光が入射する光電変換部とを備えてもよい。

このような構成によれば、光電変換部へ入射する近赤外光（第２の光）が減少するため、光電変換部へ入射する光における可視光（第１の光）の割合を増やすことができる。これにより、ファイバヒューズを誤検出することが抑制されてファイバヒューズを正確に検出することができる。

また、ミラーは、前記第２の光の透過率が前記第１の光の透過率よりも高く、受光部を平面視した場合に、前記ミラーを透過した光が伝搬する方向に対するミラーを透過した光が到達する受光部の内壁面の傾斜角度は０°より大きく９０°未満であってもよい。

このような構成によれば、ミラーを透過した近赤外光（第２の光）が、受光部の内壁面で反射してモニタファイバ側へ戻ることを抑制することができる。これにより、モニタファイバ近傍で発熱が生じることを抑制できる。

また、ミラーは、前記第２の光の透過率が前記第１の光の透過率よりも高く、受光部を平面視した場合に、ミラーを透過した光が到達する受光部の内壁面は曲面であってもよい。

また、前記受光部を平面視した場合に、ミラーの入射面は、前記モニタファイバから出射した光の伝搬方向に対して４５°傾いてもよい。

このような構成によれば、受光部を平面視した場合に、モニタファイバから受光部へ入射する光の伝搬方向か、又は、モニタファイバから受光部へ入射する光の伝搬方向に垂直な方向に光電変換部の位置を配置することができる。

また、光電変換部の可視光の波長帯域の光電変換効率は、近赤外光の波長帯域の光電変換効率よりも高くてもよい。

このような構成によれば、近赤外光よりも可視光を優先的に光電流に変換することができ、ファイバヒューズを正確に検出することができる。

近赤外光の波長帯域に属する第２の光は、光源から出射されたレーザ光であってもよい。

このような構成によれば、光源から出射されたレーザ光の戻り光が受光部へ伝搬される場合であっても、上述した構成により、受光部においては当該レーザ光の戻り光よりも可視光が優先的に検出されるために、ファイバヒューズを誤検出することが抑制されてファイバヒューズを正確に検出することができる。

複数の光源と光学的に結合された複数の入力ファイバと、入射端面、及び、出射端面を有し、前記複数の入力ファイバが前記入射端面に接続されたブリッジファイバと、を備え、モニタファイバの一端面はブリッジファイバの入射端面に接続されており、デリバリファイバの一端面はブリッジファイバの出射端面に接続されていてもよい。

このような構成によれば、複数の光源からの光が合波されるブリッジファイバの空きポートをモニタファイバとして使用できるため、デリバリファイバに光カプラを使用してモニタ用の光を分岐する必要がなく、構成の簡素化が図れる。また、レーザ光に光カプラによる挿入損失が生じないため、レーザ光の出力低下を抑制できる。また、光カプラの挿入損失によって生じる熱の発生がないため、レーザ装置の安全性を高めることができる。

また、ブリッジファイバの前記入射端面を平面視した場合に、前記モニタファイバの一端面は、前記デリバリファイバの一端面に含まれていてもよい。

このような構成によれば、デリバリファイバから光源側へ（レーザ光の伝搬方向に対して反対方向へ）伝搬する可視光が、モニタファイバに結合しやすくなる。このため、ファイバヒューズを安定して検出することができる。

また、ミラーと光電変換部との間に配置され、可視光の波長帯域に含まれる第１の光の透過率が第２の光の透過率よりも高いフィルタをさらに備えていてもよい。

このような構成によれば、光電変換部へ入射するレーザ光が減少するため、ファイバヒューズを誤検出することが抑制されてファイバヒューズを正確に検出することができる。

また、受光部を平面視した場合に、光電変換部へ入射する光の伝搬方向に対するフィルタの入射面の傾斜角度は０°より大きく９０°未満であってもよい。

このような構成によれば、光電変換部へ入射する光の伝搬方向に対するフィルタの入射面の傾斜角度が９０°である場合に比べて、フィルタで反射した光がモニタファイバ側へ戻ることを抑制することができる。これにより、モニタファイバの端面近傍で発熱が生じることを抑制できる。

光電変換部は、フォトダイオードで発生した電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンス回路を備え、トランスインピーダンス回路は、電圧信号のＡＣ成分を除去するローパスフィルタを備えていてもよい。

レーザ装置を用いて加工を行う場合に、加工状態によってプラズマがランダムに生じる場合がある。このような構成によれば、プラズマ光によって生じたノイズ信号を除去することができ、ファイバヒューズを正確に検出することができる。

また、光電変換部は、フォトダイオードを備え、フォトダイオードの前記第１の光の光電変換効率は、前記第２の光の光電変換効率よりも高くてもよい。

このような構成によれば、近赤外光（第２の光）よりも可視光（第１の光）を優先的に光電流に変換することができ、ファイバヒューズを正確に検出できる。

また、光電変換部は、フォトダイオードで発生した電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンス回路を備え、トランスインピーダンス回路は、電圧信号のＡＣ成分を除去するローパスフィルタを備えていてもよい。

また、受光部の内壁面は、ダンパー処理が施されていてもよい。

このような構成によれば、受光部の内壁面で反射した光がモニタファイバ側へ戻ることを抑制することができる。これにより、モニタファイバの端面近傍で発熱が生じることを抑制できる。

また、レーザ装置は、受光部からの信号に基づいてファイバヒューズが生じたか否かを判定する判定部と、判定部の判定に基づいて光源から出力されるレーザ光のパワーを制御する制御部とを更に備えていてもよい。

このような構成により、ファイバヒューズが生じた際に光源から出力を制御することができる。これにより、レーザ装置の安全性を高めることができる。

レーザ光のパワーは１ｋＷ以上であり、判定部においてファイバヒューズが生じたと判定されてから制御部がレーザ光のパワーを停止させるまでの時間が１００ｍｓｅｃ以下であってもよい。

レーザの高出力化に伴いファイバヒューズの進行速度も上昇する。特に、１ｋＷ以上になると１０ｍ／ｓの速度でヒューズが走ることになる。このような構成により、ファイバヒューズ発生時に装置内でダメージを受けるエリアを小さくすることができる。

レーザ装置によれば、早期にファイバヒューズを検出することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るレーザ装置を示す概念図である。本発明の一実施形態に係る受光部を示す概念図である。図２で示した受光部の一部を変形した変形例を示す概念図である。図２で示した受光部の一部を変形した変形例を示す概念図である。図２で示した受光部の一部を変形した変形例を示す概念図である。図２で示した受光部の変形例を示す概念図である。

以下、本発明に係る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。

（一実施形態）
本実施形態のレーザ装置の構成について説明する。

図１は、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。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、ブリッジファイバ２０、デリバリファイバ２１、モニタファイバ３１、及び受光部４０とを主な構成として備える。本実施形態では、デリバリファイバ２１として、マルチモードファイバを用いる。

光源１０は、所定の波長の信号光を出射するレーザ光源であり、例えば、ファイバレーザ装置や固体レーザ装置である。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や、ＭＯ−ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置を用いることができる。それぞれの光源１０から出射する信号光は、近赤外光に含まれる波長の第２の光であり、本実施形態においては、１０７０ｎｍの波長の光である。

それぞれの光源１０には、光源１０から出射するレーザ光を伝搬する入力ファイバ（入力ファイバ束）１１が接続されている。それぞれの入力ファイバ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である。従って、それぞれの光源１０から出射するレーザ光は、２から１０程度のＬＰモードで、それぞれの入力ファイバ１１を伝搬する。

ブリッジファイバ２０は、複数の入力ファイバ１１のコアとデリバリファイバ２１のコアとを接続する部材である。ブリッジファイバ２０は、複数の入力ファイバ１１が接続された入射端面２０ａ、及び、デリバリファイバ２１が接続された出射端面２０ｂを有する。

複数の入力ファイバ１１を伝搬するレーザ光は、ブリッジファイバ２０によって合波され、出力光が生成される。生成された出力光は、デリバリファイバ２１を伝搬し、レーザ装置１の外部へ出力される。出力光のパワーは、例えば１ｋＷ以上とされる。

ここで、デリバリファイバ２１において「ファイバヒューズ」現象が生じた場合、ファイバヒューズの発生時に高温に加熱されたコアから可視光が放出される。当該可視光の一部は、デリバリファイバ２１のコアの内部を、光源１０側へ（出力光の伝搬方向に対して反対方向へ）伝搬する。デリバリファイバ２１を伝搬する可視光はブリッジファイバ２０の出射端面２０ｂに入射し、さらに、ブリッジファイバ２０の入射端面２０ａから出射することになる。

このとき、ブリッジファイバ２０の入射端面２０aに接続されているモニタファイバ３１のコアへ当該可視光の一部が結合し、モニタファイバ３１を伝搬した当該可視光の一部は受光部４０へ伝搬される。このように、ファイバヒューズが発生したデリバリファイバ２１のコアと受光部４０とが光学的に結合されているため、ファイバヒューズが発生する際に生じる可視光を受光部４０へ伝搬させることができる。ファイバヒューズが受光部４０へ至るよりも先に可視光が受光部４０へ伝搬されるため、ファイバヒューズを早期に検出することができる。

また、発生した可視光は、デリバリファイバ２１のコアの内部及びモニタファイバ３１のコアの内部に閉じ込められながら受光部４０まで伝搬するため、受光部４０で受光する光量を多く確保することができる。これにより、ファイバヒューズを正確に検出することができる。

また、ブリッジファイバ２０の入射端面２０aを光軸に沿った方向から平面視した場合に、ブリッジファイバ２０の入射端面２０aに接続されたモニタファイバ３１の一端面は、ブリッジファイバ２０の出射端面２０ｂに接続されたデリバリファイバ２１の一端面に含まれていることが好ましい。

このような構成によれば、デリバリファイバ２１から光源１０側へ（レーザ光の伝搬方向に対して反対方向へ）伝搬する可視光が、モニタファイバ３１に結合しやすくなる。このため、ファイバヒューズを安定して検出することができる。

受光部４０において可視光は光電変換される。光電変換された可視光は、モニタ信号として判定部５０に入力される。次に、判定部５０において、予め定められた閾値とモニタ信号の値とが比較される。判定部５０は、モニタ信号の値が予め定められた閾値を超えている場合は、ファイバヒューズが発生したと判定する。当該判定結果に基づいて制御部６０が光源１０の電流を制御して光源１０の出力パワーを遮断、若しくは低下させる。

本実施形態によれば、早期にファイバヒューズを検出することができるため、当該制御を行うことにより、ファイバヒューズ発生時にレーザ装置１内でダメージを受けるエリアを減少させることができ、部品交換等の修理に伴うコストを低減させることができる。

また、判定部５０においてファイバヒューズが生じたと判定されてから制御部６０がレーザ光のパワーを停止させるまでの時間が１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。レーザの高出力化に伴いファイバヒューズの進行速度も上昇する。特に、１ｋＷ以上になると１０ｍ／ｓの速度でファイバヒューズが進行することになる。この構成により、ファイバヒューズ発生時に装置内でダメージを受けるエリアをさらに小さくすることができる。

ところで、レーザ装置１から外部へ出力された出力光が、レーザ光の照射対象物に反射されてレーザ装置１内に戻り光として戻ってくる場合がある（以下、戻り光と呼ぶ）。当該戻り光は、デリバリファイバ２１から入射し、光源側へ（出力光の伝搬方向に対して反対方向へ）伝搬する。上述した可視光と同様に、当該戻り光も受光部４０まで伝搬するため、ファイバヒューズの発生を誤検出する可能性がある。

ここで、受光部４０は、可視光の波長帯域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）である第１の光を含む光を検出する。具体的には、受光部４０は、可視光の波長帯域である第１の光を近赤外光の波長帯域（８００〜２５００ｎｍ）である第２の光よりも優先的に検出する。このため、近赤外光の波長帯域に属する出力光の戻り光が受光部４０へ伝搬される場合であっても、受光部４０においては当該戻り光よりも可視光が優先的に検出されるために、ファイバヒューズを誤検出することが抑制されてファイバヒューズを正確に検出できる。

（受光部）
図２から図６を用いて、第１実施形態に係る受光部４０を説明する。なお、図２から図６において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。図２に示すように、受光部４０は、受光部本体４１、光電変換部４３、可視光反射型ミラー４２、及びモニタファイバ３１の一部を主な構成として備える。また、受光部本体４１の内部に光電変換部４３、可視光反射型ミラー４２、及びモニタファイバ３１の一部が配置されている。

図２に示すように、モニタファイバ３１を伝搬して受光部４０に入射した光は、可視光反射型ミラー４２に入射する。また、可視光反射型ミラー４２の入射面は、受光部４０を平面視した場合に、モニタファイバ３１の一端部から出射した光の伝搬方向に対して４５°傾いている。また、モニタファイバ３１から受光部へ入射する光の伝搬方向に垂直な方向であって、可視光反射型ミラー４２で反射された光が伝搬する方向に光電変換部４３が配置されている。

可視光反射型ミラー４２は、可視光の波長帯域に属する光（第１の光）の反射率が近赤外光の波長帯域に属する光（第２の光）の反射率よりも高い。そのため、可視光反射型ミラー４２に入射した光のうち、可視光の波長帯域に属するレーザ光は、可視光反射型ミラー４２によって反射されて光電変換部４３に入射する。このような構成により、モニタファイバ３１を伝搬した光のうち、近赤外光よりも可視光を優先的に光電変換部４３へ入射させることができる。

上記近赤外光の波長帯域に属する光は、光源１０から出力されるレーザ光であることが好ましい。上述の戻り光が光電変換部４３へ入射することを抑制でき、ファイバヒューズを正確に検出することができる。

光電変換部４３は、入射した光（主に可視光）をモニタ信号に変換する。光電変換部４３は、フォトダイオードと、当該フォトダイオードで発生した光電流を電圧（モニタ信号）に変換するトランスインピーダンス回路を備える。ここで、当該フォトダイオードの可視光の波長帯域に含まれる光の光電変換効率は、近赤外光の波長帯域に含まれる光の光電変換効率よりも高い。このため、近赤外光よりも可視光を優先的にモニタ信号へ変換することができる。これにより、正確にファイバヒューズを検出することが可能になる。

上記フォトダイオードとして、ＧａＰで形成されたフォトダイオードを用いることが好ましい。近赤外光の波長帯域に含まれる光の光電変換効率を小さく（ほぼゼロに）できるためである。

上記近赤外光の波長帯域に属する光は、光源１０から出力されるレーザ光であることが好ましい。これにより、フォトダイオードに入射した光のうち、レーザ光よりも可視光を優先的にモニタ信号へ変換することができ、ファイバヒューズを正確に検知することができる。

また、光電変換部４３のトランスインピーダンス回路は、モニタ信号のＡＣ成分を除去するローパスフィルタを備えている。具体的には、トランスインピーダンス抵抗に対して並列にコンデンサが挿入されている。レーザ装置を用いて加工を行う場合に、加工状態によって被加工体の近傍にプラズマがランダムに生じる場合がある。このような構成によれば、加工によって生じたプラズマ光によるノイズをモニタ信号から除去することができ、ファイバヒューズを正確に検出することができる。

また、可視光反射型ミラー４２は、近赤外光の波長帯域に属する光（第２の光）の透過率が可視光の波長帯域に属する光（第１の光）の透過率よりも高くされている。より具体的には、光源１０から出力されるレーザ光の透過率が、可視光の波長帯域に属する光の透過率よりも高くされている。そのため、可視光反射型ミラー４２に入射した光のうち、戻り光の成分（光源１０から出力されるレーザ光の成分）は、可視光反射型ミラー４２を透過して、受光部本体４１の内壁面４１ａに入射する。

ここで、可視光反射型ミラー４２を透過した光が入射する受光部本体４１の内壁面４１ａは、黒の硬質アルマイト処理が施されている。これにより、内壁面４１ａに入射した光は内壁面で吸収されて熱に変換される。また、可視光反射型ミラー４２を透過した光が入射する受光部本体４１の内壁面４１ａは、化学的に表面を荒らした艶消し（梨地）処理が行われている。
これにより、入射した光を散乱させることができる。このように、受光部本体４１の内壁面４１ａに入射した光をモニタファイバ３１に戻さないようなダンパー処理が施されていることにより、モニタファイバ３１の被覆に光が吸収されること等に起因する、モニタファイバ３１近傍で生じる発熱を抑制できる。

さらに、受光部４０は、受光部本体４１の内壁面に入射した光をモニタファイバ３１に戻さない構造を有していてもよい。例えば、受光部４０は、図３に示すように、受光部４０を平面視した場合に、可視光反射型ミラー４２を透過した光が伝搬する方向に対して、傾斜する傾斜面（内壁面）４１ｂが形成されていてもよい。傾斜面４１ｂには、可視光反射型ミラー４２を透過した光が到達する。傾斜面４１ｂの傾斜角度４４は０°より大きく９０°未満とされていることが好ましい。このような構成によれば、可視光反射型ミラー４２を透過した近赤外光が、受光部本体４１の内壁面で反射してモニタファイバ３１側へ戻ることをさらに抑制することができる。これにより、モニタファイバ３１近傍で生じる発熱を抑制できる。

さらに、受光部４０は、受光部本体４１の内壁面に入射した光をモニタファイバ３１に戻さないようにするための構成を有していてもよい。例えば、受光部４０には、図４に示すように、受光部４０を平面視した場合に、可視光反射型ミラー４２を透過した光が伝搬する方向に対して、湾曲する湾曲面（内壁面）４１ｃが形成されていてもよい。湾曲面４１ｃには、可視光反射型ミラー４２を透過した光が到達する。湾曲面４１ｃは、受光部本体４１の外側に向かって凸である曲面であることが好ましい。このような構成によれば、可視光反射型ミラー４２を透過した近赤外光が受光部本体４１の内壁面で反射してモニタファイバ３１側へ戻ることを抑制することができる。これにより、モニタファイバ３１近傍で発熱が生じることを抑制できる。

また、モニタファイバ３１を伝搬した光のうち、近赤外光よりも可視光を優先的に光電変換部４３へ入射させるための構造として、図５に示すように、可視光の波長帯域である第１の光をレーザ光よりも優先的に透過させる（言い換えると、第１の光の透過率が第２の光の透過率よりも高い）フィルタ４６を可視光反射型ミラー４２と光電変換部４３との間に配置することが好ましい。
本実施形態では、デリバリファイバ２１として、マルチモードファイバを用いて説明したが、特にファイバの種類は限定されない。

フィルタ４６は、例えば、誘電体多層膜で構成されていてもよい。

（受光部の変形例）
図６に、受光部４０の変形例を示す。図６に示すように、モニタファイバ３１を伝搬した光は、近赤外光反射型ミラー４５に入射する。また、近赤外光反射型ミラー４５の入射面は、受光部４０を平面視した場合に、モニタファイバ３１から出射した光の伝搬方向に対して４５°傾いている。また、モニタファイバ３１から受光部４０へ入射する光の伝搬方向であって、近赤外光反射型ミラー４５を透過した光が伝搬する方向に光電変換部４３が配置されている。なお、近赤外光反射型ミラー４５と光電変換部４３との間に、可視光の波長帯域に含まれる光を透過させるフィルタをさらに備えていてもよい。

近赤外光反射型ミラー４５は、近赤外光の波長帯域に属する光（第１の光）の反射率が可視光の波長帯域に属する光（第２の光）の反射率よりも高い。そのため、近赤外光反射型ミラー４５に入射した光のうち、主に近赤外光の波長帯域に属する光（主に光源から出力されたレーザ光の戻り光成分）は、近赤外光反射型ミラー４５によって反射されて、受光部本体４１の内壁面４１ｄに入射する。当該内壁面４１ｄには、上述のようにダンパー処理が施されていることが好ましい。

また、近赤外光反射型ミラー４５は、可視光の波長帯域に属する光（第１の光）の透過率が近赤外光の波長帯域に属する光（第２の光）の透過率よりも高くされている。より具体的には、可視光の透過率が、光源１０から出力されるレーザ光の透過率よりも高くされている。そのため、近赤外光反射型ミラー４５に入射した光のうち、可視光の成分は、近赤外光反射型ミラー４５を透過して、光電変換部４３に入射する。

このような構成により、モニタファイバ３１を伝搬した光のうち、近赤外光よりも可視光を優先的に光電変換部４３へ入射させることができる。

本変形例で述べた近赤外光の波長帯域に属する光は、光源１０から出力されるレーザ光であることが好ましい。

１・・・レーザ装置
１０・・・光源
１１・・・入力ファイバ
２０・・・ブリッジファイバ
２１・・・デリバリファイバ
３１・・・モニタファイバ
４０・・・受光部
４２・・・可視光反射型ミラー
４３・・・光電変換部
４５・・・近赤外光反射型ミラー
５０・・・判定部
６０・・・制御部

Claims

少なくとも１つの光源と、
前記光源から出射されたレーザ光を伝搬するデリバリファイバと、
前記デリバリファイバと光学的に結合され、前記デリバリファイバにおいて前記レーザ光の伝搬方向に対して反対方向へ伝搬する光の一部を伝搬するモニタファイバと、
前記モニタファイバによって伝搬された光を受光する受光部と、を備え、
前記受光部は、可視光の波長帯域に含まれる第１の光を検出する、レーザ装置。
前記受光部は、前記第１の光の反射率が近赤外光の波長帯域に含まれる第２の光の反射率よりも低く、かつ、前記第１の光の透過率が前記第２の光の透過率よりも高い近赤外光反射型ミラーと、
前記近赤外光反射型ミラーを透過した光が入射する光電変換部とを備える、請求項１に記載のレーザ装置。
前記受光部は、前記第１の光の反射率が近赤外光の波長帯域に含まれる第２の光の反射率よりも高い可視光反射型ミラーと、
前記可視光反射型ミラーによって反射した光が入射する光電変換部とを備える、請求項１に記載のレーザ装置。
前記可視光反射型ミラーは、前記第２の光の透過率が前記第１の光の透過率よりも高く、
前記受光部を平面視した場合に、前記可視光反射型ミラーを透過した光が伝搬する方向に対する前記可視光反射型ミラーを透過した光が到達する前記受光部の内壁面の傾斜角度は０°より大きく９０°未満である、請求項３に記載のレーザ装置。
前記可視光反射型ミラーは、前記第２の光の透過率が前記第１の光の透過率よりも高く、
前記受光部を平面視した場合に、前記可視光反射型ミラーを透過した光が到達する前記受光部の内壁面は曲面である、請求項３に記載のレーザ装置。
前記受光部を平面視した場合に、前記可視光反射型ミラーの入射面は、前記モニタファイバから出射した光の伝搬方向に対して４５°傾いている、請求項３から５のいずれか一項に記載のレーザ装置。
前記受光部を平面視した場合に、前記近赤外光反射型ミラーの入射面は、前記モニタファイバから出射した光の伝搬方向に対して４５°傾いている、請求項２に記載のレーザ装置。
前記光電変換部の可視光の波長帯域の光電変換効率は、近赤外光の波長帯域の光電変換効率よりも高い、請求項２から７のいずれか一項に記載のレーザ装置。
前記可視光反射型ミラーと前記光電変換部との間に配置され、前記第１の光の透過率が前記第２の光の透過率よりも高いフィルタをさらに備える、請求項３から６のいずれか一項に記載のレーザ装置。
前記近赤外光反射型ミラーと前記光電変換部との間に配置され、前記第１の光の透過率が前記第２の光の透過率よりも高いフィルタをさらに備える、請求項２または７に記載のレーザ装置。
前記受光部を平面視した場合に、前記光電変換部へ入射する光の伝搬方向に対する前記フィルタの入射面の傾斜角度は０°より大きく９０°未満である、請求項９または１０に記載のレーザ装置。
前記光電変換部は、フォトダイオードを備え、
前記フォトダイオードの前記第１の光の光電変換効率は、前記第２の光の光電変換効率よりも高い、請求項２から１１のいずれか一項に記載のレーザ装置。
前記光電変換部は、前記フォトダイオードで発生した電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンス回路を備え、
前記トランスインピーダンス回路は、前記電圧信号のＡＣ成分を除去するローパスフィルタを備える、請求項１２に記載のレーザ装置。
前記受光部の内壁面は、ダンパー処理が施されている、請求項２から１３のいずれか一項に記載のレーザ装置。
複数の前記光源と光学的に結合された複数の入力ファイバからなる入力ファイバ束と、
入射端面、及び、出射端面を有し、前記入力ファイバ束が前記入射端面に接続されたブリッジファイバと、
を備え、
前記モニタファイバの一端面は前記ブリッジファイバの前記入射端面に接続されており、
前記デリバリファイバの一端面は前記ブリッジファイバの前記出射端面に接続されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載のレーザ装置。
前記ブリッジファイバの前記入射端面を平面視した場合に、前記モニタファイバの一端面は、前記デリバリファイバの一端面に含まれている、請求項１５に記載のレーザ装置。
近赤外光の波長帯域に含まれる第２の光は、前記レーザ光である、請求項１から１６のいずれか一項に記載のレーザ装置。
前記受光部からの信号に基づいてファイバヒューズが生じたか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定に基づいて前記光源から出力される前記レーザ光のパワーを制御する制御部とを更に備える、請求項１から１７いずれか一項に記載のレーザ装置。
前記レーザ光のパワーは１ｋＷ以上であり、前記判定部においてファイバヒューズが生じたと判定されてから前記制御部が前記レーザ光のパワーを停止させるまでの時間が１００ｍｓｅｃ以下である、請求項１８に記載のレーザ装置。
前記デリバリファイバは、マルチモードファイバである
請求項１から１９のいずれか一項に記載のレーザ装置。