KR20160117252A

KR20160117252A - Pulse fiber laser device

Info

Publication number: KR20160117252A
Application number: KR1020160036896A
Authority: KR
Inventors: 미노루 다카하시
Original assignee: 가부시키가이샤후지쿠라
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2016-10-10
Also published as: TW201642536A; JP2016189361A; JP6072116B2; KR101853775B1; TWI617104B

Abstract

The present invention relates to a pulse fiber laser device with an optical switch having high reliability and preventing thermal damage. The pulse fiber laser device of the present invention comprises: a main body of a fiber laser device which at least includes an optical amplifier; and an optical switch installed between an output of the optical amplifier and a light emission end of the optical amplifier, wherein the optical switch comprises: an optical deflecting device which temporally switches an emission direction of incident light in a first direction and a second direction; a fiber for signal light propagation to which light emitted in the first direction is optically coupled and which propagates the light emitted in the first direction as a signal light; and an unnecessary fiber for light propagation to which light emitted in the second direction is optically coupled and which propagates the light emitted in the second direction to the outside of the optical switch as unnecessary light.

Description

[0001] PULSE FIBER LASER DEVICE [0002]

본 발명은, 펄스 파이버 레이저 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pulse fiber laser device.

하기의 특허 문헌 1에는, 펄스 광을 발생시키기 위한 광 스위치를 구비한 펄스 파이버 레이저 장치에 대하여 개시하고 있다. 이 펄스 파이버 레이저 장치는, 광 스위치를 구성하는 광 편향 소자로서, 음향 광학 변조기를 구비하고 있다. 이 광 편향 소자를 고속으로 ON/OFF 동작시키고, 광 편향 소자에 입사한 광을 편향시켜 신호광 인출용의 광섬유에 광학적으로 결합시키는 기간과 입사광을 편향시키지 않고 광섬유에 광학적으로 결합시키지 않는 기간을 교호적(交互的)으로 만드는 것에 의해, 펄스 광을 생성할 수 있다.The following Patent Document 1 discloses a pulse fiber laser apparatus having an optical switch for generating pulse light. This pulse fiber laser device is provided with an acousto-optic modulator as an optical deflecting element constituting an optical switch. The optical deflecting element is turned ON / OFF at a high speed to deflect the light incident on the optical deflecting element to optically couple the optical signal to the optical fiber for drawing out the signal light. The period for optically coupling the incident light to the optical fiber, By making them alternate, pulse light can be generated.

국제 공개 제2010/002003호 공보International Publication No. 2010/002003

특허 문헌 1의 펄스 파이버 레이저 장치에 있어서, 광 편향 소자를 통과한 광을 광섬유에 광학적으로 결합시키지 않는 기간에서는, 광은 광섬유의 입사단면(入射端面)의 주변 영역에 조사(照射)된다.In the pulse fiber laser device of Patent Document 1, in a period during which light having passed through the optical deflecting element is not optically coupled to the optical fiber, the light is irradiated to the peripheral region of the incident end face (entrance end face) of the optical fiber.

광섬유의 주변 영역에는 수지, 금속 등으로 구성된 광 스위치의 각종 부품이 존재하고, 이들 각종 부품이 광의 조사에 의해 발열한다. 이 발열에 기인하여 광 스위치의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 이 문제는, 고출력의 펄스 파이버 레이저 장치에 있어서 특히 현저하며, 경우에 따라서는 광 스위치가 손상될 우려가 있다.In the peripheral region of the optical fiber, there are various components of an optical switch composed of resin, metal, etc., and these various components are heated by light irradiation. There is a problem that the reliability of the optical switch is deteriorated due to this heat generation. This problem is particularly remarkable in a high-output pulse fiber laser device, and there is a possibility that the optical switch may be damaged in some cases.

본 발명에 따른 일 태양은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 신뢰성이 높고, 열에 의한 손상이 쉽게 생기지 않는 광 스위치를 구비한 펄스 파이버 레이저 장치를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a pulse fiber laser device provided with an optical switch which has high reliability and is not easily damaged by heat.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 일 태양의 펄스 파이버 레이저 장치는, 적어도 광 증폭기를 포함하는 섬유 레이저 장치 본체와, 상기 광 증폭기의 출력으로부터 출사단(出射端)까지의 사이에 설치된 광 스위치를 구비하고, 상기 광 스위치는, 입사광의 사출(射出) 방향을 제1 방향과 제2 방향으로 시간적으로 전환 가능하게 된 광 편향 소자와, 상기 제1 방향으로 사출된 광이 광학적으로 결합되고, 상기 제1 방향으로 사출된 광을 신호광으로서 전반(傳搬)하는 신호광 전반용 광섬유와, 상기 제2 방향으로 사출된 광이 광학적으로 결합되고, 상기 제2 방향으로 사출된 광을 불필요 광으로서 상기 광 스위치의 외부에 전반하는 불필요 광 전반용 광섬유를 구비한다.In order to achieve the above object, a pulse fiber laser apparatus according to an aspect of the present invention includes a fiber laser device main body including at least an optical amplifier, and a fiber laser device body provided between the output of the optical amplifier and an output end And an optical switch, wherein the optical switch includes: an optical deflecting element that is capable of switching an emission direction of incident light in a first direction and a second direction in a temporal manner; An optical fiber for transmitting a signal light propagating in the first direction as a signal light; and an optical fiber for transmitting the light emitted in the second direction optically to the second direction, And an unnecessary light propagation optical fiber which propagates to the outside of the optical switch.

상기 태양에 따른 펄스 파이버 레이저 장치에 있어서는, 광 스위치가 불필요 광 전반용 광섬유를 구비하고 있으므로, 불필요 광 전반용 광섬유에 의해 불필요 광이 광 스위치의 외부에 전반되어, 광 스위치 내의 불필요 광의 진행 방향으로 존재하는 부품 등으로의 불필요 광의 조사가 억제된다. 이로써, 광 스위치 내에서의 발열이 억제되고, 신뢰성이 높으며, 열에 의한 손상이 쉽게 생기지 않는 광 스위치를 구비한 펄스 파이버 레이저 장치를 실현할 수 있다.In the pulse fiber laser device according to the above aspect, since the optical switch includes the unnecessary light transmission optical fiber, the unnecessary light is transmitted to the outside of the optical switch by the unnecessary light transmission optical fiber, Irradiation of unwanted light to existing parts or the like is suppressed. Thereby, it is possible to realize a pulse fiber laser device having an optical switch in which heat generation in the optical switch is suppressed, reliability is high, and damage by heat is not easily caused.

상기 태양에 따른 펄스 파이버 레이저 장치는, 상기 불필요 광 전반용 광섬유에 의해 전반되는 상기 불필요 광 중 적어도 일부를 처리하는 불필요 광 처리부를 더 구비할 수도 있다.The pulse fiber laser apparatus according to the above aspect may further comprise an unnecessary light processing section for processing at least a part of the unnecessary light propagated by the unnecessary light transmission optical fiber.

상기 태양에 의하면, 불필요 광 처리부에 있어서 불필요 광 중 적어도 일부를, 예를 들면 흡수시킴으로써, 확실하게 처리할 수 있다.According to this aspect, at least a part of unnecessary light in the unnecessary light processing section can be reliably processed, for example, by absorption.

상기 태양에 따른 펄스 파이버 레이저 장치는, 상기 신호광 전반용 파이버 및 상기 불필요 광 전반용 파이버와 상기 광 편향 소자의 사이에 설치되고, 상기 제1 방향으로 사출된 광과 상기 제2 방향으로 사출된 광을 서로 근접하는 방향으로 집광시키는 하나 또는 복수의 집광 소자를 더 구비할 수도 있다. 그럴 경우, 상기 신호광 전반용 파이버와 상기 불필요 광 전반용 파이버는, 서로의 측면의 주위 방향의 일부끼리 접촉하고 있어도 된다.The pulse fiber laser device according to the above aspect is characterized in that the pulse laser device is provided between the signal light transmission fiber and the unnecessary light transmission fiber and the optical deflecting element and is arranged between the light emitted in the first direction and the light emitted in the second direction May be further provided with one or a plurality of light converging elements for converging light in a direction approaching each other. In this case, the above-mentioned signal light transmission fiber and the above unnecessary light transmission fiber may be partly in contact with each other in the circumferential direction of their side surfaces.

상기 태양에 의하면, 신호광 전반용 파이버와 불필요 광 전반용 파이버를 임의의 지지 부재 등에 의해 일괄적으로 배치할 수 있어, 장치의 간소화 및 소형화를 도모할 수 있다.According to the above aspect, the signal light transmission fiber and the unnecessary light transmission fiber can be collectively arranged by any supporting member or the like, and the device can be simplified and miniaturized.

상기 불필요 광 전반용 파이버의 입사단면은, 상기 신호광 전반용 파이버의 입사단면보다 상기 집광 소자에 가까운 쪽에 위치하고, 상기 불필요 광 전반용 파이버의 입사단면을 포함하는 가상 평면 내에서의 상기 제1 방향으로 사출된 광의 입사 위치와 상기 제2 방향으로 사출된 광의 입사 위치의 사이의 거리는, 상기 신호광 전반용 파이버의 반경보다 큰 구성이라도 된다.The incidence end face of the unnecessary light transmission fiber is located closer to the light converging element than the incidence end face of the signal light transmission fiber and is located in the first direction in the virtual plane including the incidence end face of the unnecessary light transmission fiber The distance between the incident position of the emitted light and the incident position of the light emitted in the second direction may be larger than the radius of the signal light transmission fiber.

하나 또는 복수의 집광 소자를 사용하여 제1 방향으로 진행되는 광과 제2 방향으로 진행되는 광을 집광시켰을 경우, 2개의 광은 진행되는 거리가 길어질수록, 서로 접근한다. 이 때문에, 경우에 따라, 신호광와 함께 불필요 광이 신호광 전반용 파이버에 입사할 우려가 있다. 이 문제에 대하여, 상기 태양에 의하면, 불필요 광 전반용 파이버의 입사단면이 신호광 전반용 파이버의 입사단면보다 집광 소자에 가까운 쪽에 위치하고 있으므로, 신호광과 불필요 광과의 간격이 이격되어 있는 동안에 불필요 광을 불필요 광 전반용 파이버에 입사시키는 것이 가능하다. 또한, 불필요 광 전반용 파이버의 입사단면을 포함하는 가상 평면 내에서의 신호광의 입사 위치와 불필요 광의 입사 위치의 사이의 거리가 신호광 전반용 파이버의 반경보다 크기 때문에, 신호광을 신호광 전반용 파이버에 광학적으로 결합시켰을 때 불필요 광이 신호광 전반용 파이버에 광학적으로 결합하는 것을 억제할 수 있다.When the light traveling in the first direction and the light traveling in the second direction are condensed by using one or a plurality of light converging elements, the two lights approach each other as the traveling distance increases. Therefore, in some cases, unnecessary light with signal light may be incident on the signal light overall fiber. According to this aspect of the present invention, since the incident end face of the unnecessary light transmitting fiber is located closer to the light converging element than the incident end face of the signal light transmitting fiber, the unnecessary light is scattered while the interval between the signal light and the unnecessary light is spaced It is possible to make the light incident on the unnecessary light transmission fiber. Since the distance between the incidence position of the signal light and the incidence position of the unnecessary light in the virtual plane including the incidence end face of the unnecessary light transmission fiber is larger than the radius of the signal light overall fiber, The unnecessary light can be prevented from being optically coupled to the fiber for overall signal light.

상기 태양에 따른 펄스 파이버 레이저 장치는, 상기 신호광 전반용 파이버의 입사단면에, 공기의 굴절율보다 높은 굴절율을 가지는 도광(導光) 부재를 구비할 수도 있다.In the pulse fiber laser device according to the above aspect, a light guide member having a refractive index higher than that of air may be provided on an incident end face of the signal light transmission fiber.

상기 태양에 의하면, 도광 부재에 입사한 신호광을, 공기와 도광 부재와의 굴절율 차에 의해, 신호광 전반용 파이버의 코어에 대한 입사각이 작아지는 방향으로 굴절시키고, 신호광 전반용 파이버의 입사단면으로 안내할 수 있다. 이로써, 신호광 전반용 파이버에 대한 신호광의 결합 효율을 높일 수 있다.According to the above aspect, the signal light incident on the light guide member is refracted in the direction in which the angle of incidence of the signal light transmission fiber with respect to the core is reduced by the difference in refractive index between the air and the light guide member, can do. This makes it possible to increase the coupling efficiency of the signal light with respect to the fiber for overall signal light.

상기 태양에 따른 펄스 파이버 레이저 장치는, 상기 신호광 전반용 파이버와 상기 불필요 광 전반용 파이버를 삽통(揷通)시키는 삽통공(揷通孔)을 가지는 페룰(ferrule)을 구비하고, 상기 신호광 전반용 파이버 및 상기 불필요 광 전반용 파이버와 상기 삽통공의 내벽의 사이에, 상기 신호광 전반용 파이버 및 상기 불필요 광 전반용 파이버의 가장 바깥쪽 클래드(clad)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 저굴절율재가 설치되어 있어도 된다.The pulse fiber laser device according to the above aspect has a ferrule having a through hole for inserting the signal light transmitting fiber and the unnecessary light transmitting fiber therethrough, A low refractive index material having a refractive index lower than that of the outermost clad of the fiber for the signal light transmission and the fiber for the unnecessary light transmission is provided between the fiber and the unnecessary light transmission fiber and the inner wall of the insertion hole .

상기 태양에 의하면, 각 섬유의 가장 바깥쪽 클래드에 누출된 광이, 페룰의 삽통공 내부의 저굴절율재에 의해 가두어진다. 이로써, 광 스위치의 내부에서 불필요한 발열이 생기는 것이 억제된다.According to this aspect, the light leaking to the outermost cladding of each fiber is confined by the low refractive index material inside the insertion hole of the ferrule. This suppresses unnecessary heat generation inside the optical switch.

상기 신호광 전반용 광섬유는, 더블 클래드 파이버로 구성되어 있어도 된다.The optical signal transmission optical fiber may be composed of double clad fiber.

상기 태양에 의하면, 코어에 결합되지 않았던 신호광을 이너 클래드에 가둘 수 있다. 이로써, 신호광이 신호광 전반용 광섬유의 외부로 누출하는 것을 억제할 수 있다. 신호광 전반용 광섬유가 피복을 가지는 경우에는, 신호광이 피복에 입사하여 발열하는 것을 억제할 수 있다.According to the above aspect, the signal light that is not coupled to the core can be confined in the inner clad. This makes it possible to suppress the signal light from leaking to the outside of the optical fiber for the entire signal light. When the optical fiber for the entire signal light has a coating, the signal light can be prevented from entering the coating and generating heat.

상기 태양에 따른 펄스 파이버 레이저 장치에 있어서, 상기 불필요 광 전반용 광섬유는, 더블 클래드 파이버로 구성되어 있어도 된다.In the pulse fiber laser device according to the above aspect, the unnecessary light transmission optical fiber may be composed of double clad fiber.

상기 태양에 의하면, 코어에 결합되지 않았던 불필요 광을 이너(inner) 클래드에 가둘 수 있다.. 이로써, 불필요 광이 불필요 광 전반용 광섬유의 외부로 누출하는 것을 억제할 수 있다. 불필요 광 전반용 광섬유가 피복을 가지는 경우에는, 불필요 광이 피복에 입사하여 발열하는 것을 억제할 수 있다.According to this aspect, the unnecessary light that is not coupled to the core can be confined in the inner clad. This makes it possible to suppress the unnecessary light from leaking to the outside of the unwanted optical transmission fiber. When the unnecessary light-transmitting optical fiber has a coating, it is possible to suppress the unnecessary light from entering the coating and generating heat.

상기 태양에 의하면, 신뢰성이 높고, 열에 의한 손상이 쉽게 생기지 않는 광 스위치를 구비한 펄스 파이버 레이저 장치를 실현할 수 있다.According to this aspect, it is possible to realize a pulse fiber laser device provided with an optical switch that has high reliability and is not easily damaged by heat.

도 1은 본 실시형태에 따른 펄스 파이버 레이저 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 광 스위치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 신호광 전반용 광섬유와 불필요 광 전반용 광섬유와의 접합부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 신호광 전반용 광섬유와 불필요 광 전반용 광섬유와의 접합부의 단면도이며, 섬유 중심축을 지나고, 중심축에 평행한 평면에서 절단한 단면도이다.
도 5는 신호광 전반용 광섬유와 불필요 광 전반용 광섬유와의 접합부를 광의 입사 방향으로부터 본 정면도이다.
도 6은 종래의 광 스위치의 개략적인 구성도이다.
도 7은 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면이며, 섬유 중심축을 지나고, 중심축에 평행한 평면에서 절단한 단면도이다.
도 8은 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면이며, 섬유 중심축에 대하여 수직인 평면에서 절단한 단면도이다.1 is a schematic configuration diagram of a pulse fiber laser device according to the present embodiment.
2 is a schematic configuration diagram of an optical switch.
3 is a cross-sectional view showing a junction between an optical signal transmission optical fiber and an unnecessary optical transmission fiber.
4 is a cross-sectional view of a junction between an optical signal transmission optical fiber and an unnecessary optical transmission fiber, which is cut in a plane passing through the fiber center axis and parallel to the central axis.
5 is a front view of the junction between the optical fiber for signal transmission and the optical fiber for unwanted optical transmission as viewed from the incident direction of the light.
6 is a schematic configuration diagram of a conventional optical switch.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along a plane passing through a fiber center axis and parallel to a central axis, for explaining a conventional problem.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the center axis of the fiber for explaining a conventional problem; FIG.

이하에서, 본 발명의 제1 실시형태에 대하여, 도 1∼도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 5. Fig.

본 실시형태에 따른 펄스 파이버 레이저 장치는, 예를 들면, 레이저 가공 등의 용도에 바람직하다. 단, 용도는 레이저 가공으로 한정하는 것은 아니다.The pulse fiber laser device according to the present embodiment is preferable for applications such as laser processing. However, application is not limited to laser processing.

도 1은, 본 실시형태의 펄스 파이버 레이저 장치의 개략적인 구성도이다. 도 2는, 광 스위치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a pulse fiber laser device according to the present embodiment. 2 is a schematic configuration diagram of an optical switch.

이하의 각각의 도면에 있어서는 각각의 구성 요소를 보기 쉽게 하기 위하여, 구성 요소에 따라 치수의 축척을 상이하게 하여 나타내는 경우가 있다.In each of the following drawings, in order to make each element easy to see, there are cases where the scale of the dimension is different according to the element.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 펄스 파이버 레이저 장치(1)는, 펄스 발진기(2)와, 제1 파장 필터(3)와, 파장 변환기(4)와, 제2 파장 필터(5)와, 광 증폭기(6)와, 광 스위치(7)를 구비한다. 펄스 발진기(2), 제1 파장 필터(3), 파장 변환기(4), 제2 파장 필터(5), 광 증폭기(6) 및 광 스위치(7)는, 1개의 하우징에 수용되고, 섬유 레이저 장치 본체(8)를 구성한다. 그 외에, 펄스 파이버 레이저 장치(1)는, 딜리버리 파이버를 통하여 섬유 레이저 장치 본체(8)와 접속되고, 피가공면을 향해 펄스 광을 출력하기 위한 레이저 헤드(도시하지 않음) 등을 구비하고 있어도 된다.1, the pulse fiber laser device 1 according to the present embodiment includes a pulse oscillator 2, a first wavelength filter 3, a wavelength converter 4, a second wavelength filter 5 ), An optical amplifier (6), and an optical switch (7). The pulse oscillator 2, the first wavelength filter 3, the wavelength converter 4, the second wavelength filter 5, the optical amplifier 6 and the optical switch 7 are housed in one housing, Thereby constituting the apparatus main body 8. In addition, the pulse fiber laser device 1 is connected to the fiber laser device main body 8 through the delivery fiber and has a laser head (not shown) for outputting pulse light toward the surface to be processed do.

펄스 발진기(2)는, 펄스 광을 출력한다. 펄스 발진기(2)에는, 예를 들면, 파브리 페로형(Fabry-Perot type) 파이버 레이저, 파이버 링 레이저 등을 포함하는 주지의 펄스 발진기가 사용된다.The pulse oscillator 2 outputs pulse light. For the pulse oscillator 2, a well-known pulse oscillator including, for example, a Fabry-Perot type fiber laser, a fiber ring laser and the like is used.

상세한 설명은 생략하지만, 펄스 발진기(2)에 있어서는, 예를 들면, 여기 광원으로부터의 여기광에 의해 희토류 첨가 파이버 중의 희토류 이온이 여기 상태로 되어, 자연 방출광이 방출된다.Although not described in detail, in the pulse oscillator 2, rare-earth ions in the rare earth-doped fiber are excited by the excitation light from the excitation light source, for example, and the spontaneous emission light is emitted.

자연 방출광은 증폭되면서 광섬유 내를 전반한 후, 광 스위치에 의해 스위칭되어 펄스 광이 된다.The spontaneous emission light propagates through the optical fiber while being amplified, and then is switched by the optical switch to become pulse light.

그리고, 펄스 발진기(2)는, 전술한 공진기의 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 펄스 발진기(2)로서 LD(레이저 다이오드)를 사용할 수도 있다.The pulse oscillator 2 is not limited to the above-described resonator configuration. For example, an LD (laser diode) may be used as the pulse oscillator 2.

제1 파장 필터(3)는, 펄스 발진기(2)와 광학적으로 결합된 밴드 패스(band pass) 필터로 구성된다. 제1 파장 필터(3)는, 펄스 발진기(2)로부터의 출력광의 파장과 일치하는 파장의 광을 투과시키고, 펄스 발진기(2)로부터의 출력광의 파장 이외의 파장의 광을 차단한다. 또한, 제1 파장 필터(3)는, 피가공면으로부터 펄스 발진기(2)를 향해 돌아오는 반사광을 차단한다.The first wavelength filter 3 is constituted by a band pass filter optically coupled to the pulse oscillator 2. The first wavelength filter 3 transmits light of a wavelength coinciding with the wavelength of the output light from the pulse oscillator 2 and blocks light of wavelengths other than the wavelength of the output light from the pulse oscillator 2. Further, the first wavelength filter 3 blocks reflected light returning from the surface to be processed toward the pulse oscillator 2.

파장 변환기(4)는, 제1 파장 필터(3)와 광학적으로 결합되어 있다. 파장 변환기(4)는, 제1 파장 필터(3)로부터 출력된 광의 파장을 장파장 측으로 시프트한다. 파장 변환기(4)는, 예를 들면, 고파워의 광이 입사했을 때에 유도 라만 산란 효과를 발현하는 광섬유로 구성되어 있다.The wavelength converter (4) is optically coupled to the first wavelength filter (3). The wavelength converter 4 shifts the wavelength of the light output from the first wavelength filter 3 toward the longer wavelength side. The wavelength converter 4 is composed of, for example, an optical fiber that exhibits an induced Raman scattering effect when high power light is incident.

제2 파장 필터(5)는, 파장 변환기(4)와 광학적으로 결합된 밴드 패스 필터로 구성된다. 제2 파장 필터(5)는, 파장 변환기(4)로부터의 출력광의 파장과 일치하는 파장의 광을 투과시키고, 파장 변환기(4)로부터의 출력광의 파장 이외의 파장의 광을 차단한다. 환언하면, 제2 파장 필터(5)는, 파장 변환기(4)에 의해 파장 변환된 광을 투과시키고, 파장 변환기(4)에 의해 파장 변환되지 않은 광을 차단한다.The second wavelength filter 5 is composed of a band-pass filter optically coupled to the wavelength converter 4. The second wavelength filter 5 transmits light of a wavelength coinciding with the wavelength of the output light from the wavelength converter 4 and blocks light of wavelengths other than the wavelength of the output light from the wavelength converter 4. In other words, the second wavelength filter 5 transmits the wavelength-converted light by the wavelength converter 4, and blocks the light that has not been wavelength-converted by the wavelength converter 4. [

광 증폭기(6)는, 제2 파장 필터(5)와 광학적으로 결합되어 있다. 광 증폭기(6)는, 제2 파장 필터(5)로부터 출력된 광을 증폭한다. 상세한 설명은 생략하지만, 광 증폭기(6)는, 예를 들면, 복수의 레이저 다이오드를 포함하는 여기 광원과, 희토류 원소로서 Yb가 도핑된 Yb 도핑 섬유로 이루어지는 증폭용 파이버를 구비하고 있다. 여기 광원으로부터의 여기광이 증폭용 파이버 중의 Yb에 흡수되어 반전 분포가 형성되고, 유도 방출이 생긴다. 이로써, 코어 내를 전반하는 레이저광이 증폭되어 펄스 레이저 출력으로서 출력된다.The optical amplifier 6 is optically coupled to the second wavelength filter 5. The optical amplifier (6) amplifies the light output from the second wavelength filter (5). Although not described in detail, the optical amplifier 6 includes, for example, an excitation light source including a plurality of laser diodes and an amplification fiber composed of Yb-doped fiber doped with Yb as a rare earth element. The excitation light from the excitation light source is absorbed by Yb in the amplification fiber to form an inversion distribution, and induced emission occurs. As a result, the laser beam propagating in the core is amplified and output as a pulse laser output.

광 스위치(7)는, 광 증폭기(6)(광 공진기)로부터 출력된 펄스 레이저광의 일부를 시간적으로 추출하거나 또는 차단한다. 광 스위치(7)의 구체적인 구성에 대하여, 이하에서 설명한다.The optical switch 7 extracts or blocks part of the pulse laser light output from the optical amplifier 6 (optical resonator) in a temporal manner. The specific configuration of the optical switch 7 will be described below.

도 2에 나타낸 바와 같이, 광 스위치(7)는, 음향 광학 소자(광 편향 소자)(10)와, 콜리메이트 렌즈(11)와, 집광 렌즈(집광 소자)(12)와, 신호광 전반용 파이버(13)와, 불필요 광 전반용 파이버(14)와, 하우징(15)을 구비하고 있다. 음향 광학 소자(10), 콜리메이트 렌즈(11) 및 집광 렌즈(12)는, 하우징(15)의 내부에 수용되어 있다. 신호광 전반용 파이버(13) 및 불필요 광 전반용 파이버(14)는, 하우징(15)의 입력용 광섬유(16)가 접속된 면과 대향하는 면에 고정되어 있다. 불필요 광 전반용 파이버(14)의 하우징(15)에 고정된 측과는 반대측의 단부(端部)는, 불필요 광 처리부(17)와 광학적으로 결합되어 있다.2, the optical switch 7 includes an acoustooptic element (optical deflecting element) 10, a collimator lens 11, a condensing lens (light converging element) 12, (13), unnecessary light transmission fiber (14), and a housing (15). The acoustooptic element 10, the collimator lens 11, and the condenser lens 12 are accommodated in the housing 15. The signal light overall fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 are fixed to the surface of the housing 15 facing the surface to which the input optical fiber 16 is connected. An end portion of the unnecessary light transmission fiber 14 opposite to the side fixed to the housing 15 is optically coupled to the unnecessary light processing portion 17.

음향 광학 소자(10)는, 음향 광학 효과를 발현하는 강유전체 결정 등에 고주파 신호를 입력함으로써 입사한 광 Li를 회절시키는 것이 가능한 소자이다. 음향 광학 소자(10)에 있어서는, 고주파 신호를 제어함으로써 1차 회절광과 0차 광을 발생시킬 수 있다.The acousto-optical element 10 is an element capable of diffracting incident light Li by inputting a high-frequency signal into a ferroelectric crystal or the like that exhibits acousto-optic effect. In the acoustooptic element 10, first-order diffracted light and zero-order light can be generated by controlling a high-frequency signal.

이로써, 음향 광학 소자(10)는, 광의 출력 방향을, 1차 회절광(L1)의 진행 방향인 제1 방향과, 0차 광(L0)의 진행 방향인 제2 방향으로 시간적으로 전환할 수 있다. 1차 회절광(L1)과 0차 광(L0)은, 1차 회절광(L1)의 광로와 0차 광(L0)의 광로가 소정 각도 θ를 이루도록, 음향 광학 소자(10)로부터 출력된다.Thereby, the acoustooptic element 10 can switch the output direction of light in a temporal manner in a first direction which is the traveling direction of the first-order diffracted light L1 and a second direction which is the traveling direction of the 0th-order light L0 have. Order diffracted light L1 and the zeroth-order light L0 are outputted from the acoustooptic element 10 such that the optical path of the first-order diffracted light L1 and the optical path of the zero-th order light L0 form a predetermined angle? .

콜리메이트 렌즈(11)는, 입력용 광섬유(16)로부터 음향 광학 소자(10)를 향하는 광 Li의 광로 상에 배치되어 있다. 콜리메이트 렌즈(11)는, 입력용 광섬유(16)로부터 출력된 광 Li를 평행화하여, 음향 광학 소자(10)의 입사단면에 안내한다. 콜리메이트 렌즈(11)는, 임의의 지지 부재 등에 의해 하우징(15)에 고정시키는 구성으로 할 수도 있다. 또는, 콜리메이트 렌즈(11)는, 임의의 지지 부재 등에 의해 입력용 광섬유(16)와 일체화된 구성으로 할 수도 있다.The collimator lens 11 is disposed on the optical path of the light Li from the input optical fiber 16 to the acoustooptic element 10. [ The collimator lens 11 collimates the light Li output from the input optical fiber 16 and guides it to the incidence end face of the acoustooptic element 10. [ The collimator lens 11 may be fixed to the housing 15 by an optional supporting member or the like. Alternatively, the collimator lens 11 may be integrated with the input optical fiber 16 by an arbitrary support member or the like.

집광 렌즈(12)는, 음향 광학 소자(10)로부터 신호광 전반용 광섬유(13) 및 불필요 광 전반용 광섬유(14)의 입사단면을 향하는 광의 광로 상에 배치되어 있다. 집광 렌즈(12)는, 음향 광학 소자(10)로부터 제1 방향으로 사출된 1차 회절광(L1)과 제2 방향으로 사출된 0차 광(L0)을, 서로의 광축이 가까워지는 방향으로 집광시킨다. 이와 같이, 집광 렌즈(12)는, 1차 회절광(L1)과 0차 광(L0)을 집광시키고, 1차 회절광(L1)을 신호광 전반용 광섬유(13)의 입사단면에 안내하고, 0차 광(L0)을 불필요 광 전반용 광섬유(14)의 입사단면에 안내한다.The condenser lens 12 is disposed on the optical path of the light from the acoustooptic element 10 to the incident end face of the optical signal transmission front optical fiber 13 and the unnecessary optical transmission front optical fiber 14. [ The condensing lens 12 is a condensing lens that condenses the first order diffracted light L1 emitted in the first direction from the acoustooptic element 10 and the zero order light L0 emitted in the second direction in a direction Concentrate. Thus, the condensing lens 12 condenses the first-order diffracted light L1 and the zero-th order light L0, guides the first-order diffracted light L1 to the incident end face of the optical fiber 13 for the first half of the signal light, Guiding the zero-order light L0 to the incidence end face of the optical fiber 14 for unwanted light propagation.

본 실시형태에서는, 1개의 집광 렌즈(12)에서 1차 회절광(L1)과 0차 광(L0)을 집광시키는 구성을 나타냈으나, 이 구성 대신, 1차 회절광(L1)의 광로와 0차 광(L0)의 광로의 각각에 다른 집광 렌즈를 배치하는 구성으로 할 수도 있다. 집광 렌즈(12)는, 임의의 지지 부재 등에 의해 하우징(15)에 고정시키는 구성으로 할 수도 있다. 또는, 집광 렌즈(12)는, 후술하는 통형체에 의해 신호광 전반용 파이버(13) 및 불필요 광 전반용 파이버(14)로 일체화되어, 유닛화되어 있어도 된다.The first condensing lens 12 condenses the first-order diffracted light L1 and the zero-th order light L0 in this embodiment, but instead of this configuration, the optical path of the first-order diffracted light L1 And another condenser lens may be disposed in each of the optical paths of the 0th order light L0. The condenser lens 12 may be fixed to the housing 15 by an optional supporting member or the like. Alternatively, the condenser lens 12 may be integrated into a unit by being integrated with the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 by a tubular body to be described later.

1차 회절광(L1)은, 신호광으로서 선택된 광이며, 신호광 전반용 파이버(13)의 내부를 전반한다. 한편, 0차 광(L0)은, 신호광으로서 선택되지 않은 광, 즉 불필요 광이며, 불필요 광 전반용 파이버(14)의 내부를 전반한다.The first-order diffracted light L1 is light selected as the signal light and propagates inside the signal light transmission fiber 13. On the other hand, the zeroth-order light L0 is light that is not selected as the signal light, that is, unnecessary light, and propagates through the inside of the unnecessary light transmission fiber 14.

불필요 광은, 불필요 광 전반용 파이버(14)를 통하여 불필요 광 처리부(17)에 안내된다. 불필요 광 처리부(17)는, 예를 들면, 블랙 알루마이트 처리가 행해진 알루미늄, 동 등의 금속제 블록, 또는 고굴절율 수지가 충전된 용기 등으로 구성되어 있다. 불필요 광 처리부(17)는, 불필요 광 전반용 파이버(14)에 의해 전반된 불필요 광이 금속제 블록 또는 고굴절율 수지에 입사되도록 구성되어 있다. 불필요 광 처리부(17)는, 불필요 광을 금속제 블록이나 고굴절율 수지에 흡수시켜 열로 변환하고, 이 열을 방산(放散)시킴으로써 불필요 광을 제거한다. 불필요 광 처리부(17)는, 섬유 레이저 장치 본체(8)의 외부에 설치될 수도 있고, 섬유 레이저 장치 본체(8)의 내부에 설치될 수도 있다. 예를 들면, 섬유 레이저 장치 본체(8)의 내부에 열용량이 큰 히트싱크(heatsink) 등이 있는 경우, 이 히트싱크를 불필요 광 처리부(17)로서 이용할 수도 있다.Unnecessary light is guided to the unnecessary light processing section 17 through the unnecessary light transmission fiber 14. The unnecessary light processing section 17 is constituted by, for example, a metal block made of aluminum, copper or the like, or a container filled with a high refractive index resin in which black alumite treatment has been performed. The unnecessary light processing section 17 is configured so that unnecessary light propagated by the unnecessary light transmission fiber 14 is incident on the metal block or the high refractive index resin. The unnecessary light processing section 17 absorbs unnecessary light into a metal block or a high refractive index resin, converts it into heat, and dissipates this heat to remove unnecessary light. The unnecessary light processing section 17 may be provided outside the fiber laser apparatus main body 8 or inside the fiber laser apparatus main body 8. For example, if there is a heatsink or the like having a large heat capacity inside the main body 8 of the fiber laser device, this heat sink may be used as the unnecessary light processing section 17. [

도 3은, 신호광 전반용 광섬유(13)와 불필요 광 전반용 광섬유(14)와의 접합부를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a junction between the optical signal transmission front optical fiber 13 and the unnecessary optical transmission optical fiber 14.

본 실시형태에 따른 광 스위치(7)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 신호광 전반용 파이버(13)와 불필요 광 전반용 파이버(14)를 일괄적으로 고정시키기 위한 유리제의 페룰(19)을 구비하고 있다. 페룰(19)은, 신호광 전반용 파이버(13)와 불필요 광 전반용 파이버(14)를 삽통시키는 삽통공(19h)을 가진다. 삽통공(19h)의 내벽과 신호광 전반용 파이버(13) 및 불필요 광 전반용 파이버(14)의 사이에, 신호광 전반용 파이버(13) 및 불필요 광 전반용 파이버(14)의 가장 바깥쪽 클래드의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 저굴절율재(25)가 설치되어 있다. 저굴절율재(25)로서, 예를 들면, 수지 재료가 충전되어 있다. 페룰(19)은, SUS제의 경통(鏡筒)(20)에 삽입된 상태로 하우징(15)에 고정되어 있다.3, the optical switch 7 according to the present embodiment includes a glass-made ferrule 19 for collectively fixing the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 . The ferrule 19 has an insertion hole 19h for inserting the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 therethrough. The outermost cladding of the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 is formed between the inner wall of the insertion hole 19h and the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 A low refractive index material 25 having a refractive index lower than the refractive index is provided. As the low refractive index material 25, for example, a resin material is filled. The ferrule 19 is fixed to the housing 15 while being inserted into a barrel 20 made of SUS.

도 2에서는, 집광 렌즈(12)가 신호광 전반용 파이버(13) 및 불필요 광 전반용 파이버(14)로부터 이격된 위치에 배치되어 있지만, 실제로는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 집광 렌즈(12)는 신호광 전반용 파이버(13) 및 불필요 광 전반용 파이버(14)로부터 소정 거리를 두고 경통(20)에 지지되어 있다. 이와 같이 통형체(20)를 사용함으로써, 신호광 전반용 파이버(13) 및 불필요 광 전반용 파이버(14)의 입사단면과 집광 렌즈(11)를 확실하게 위치를 맞출 수 있다.2, the condenser lens 12 is disposed at a position spaced apart from the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14. Actually, however, as shown in Fig. 3, Is supported by the lens barrel 20 at a predetermined distance from the fiber for the signal light 13 and the fiber for the unnecessary light. By using the tubular member 20 in this manner, it is possible to reliably align the incidence end faces of the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 with the condenser lens 11. [

도 4는, 신호광 전반용 광섬유(13)와 불필요 광 전반용 광섬유(14)와의 접합부의 단면도이며, 섬유의 중심축을 지나고, 중심축에 평행한 평면에서 절단한 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a junction between an optical signal transmission optical fiber 13 and an unnecessary light transmission optical fiber 14, which is cut in a plane passing through the central axis of the fiber and parallel to the central axis.

본 실시형태에 있어서, 신호광 전반용 파이버(13) 및 불필요 광 전반용 파이버(14)는, 코어, 이너 클래드, 아우터 클래드를 포함하는 더블 클래드 파이버로 구성되어 있다.In the present embodiment, the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 are composed of a double clad fiber including a core, an inner clad, and an outer clad.

도 4에 나타낸 바와 같이, 신호광 전반용 파이버(13)와 불필요 광 전반용 파이버(14)는, 서로의 측면의 주위 방향의 일부끼리 접촉하고 있다. 불필요 광 전반용 파이버(14)의 입사단면(14a)은, 신호광 전반용 파이버(13)의 입사단면(13a)보다 집광 렌즈(12)에 가까운 쪽에 위치하고 있다. 신호광 전반용 파이버(13)와 불필요 광 전반용 파이버(14)의 임의의 기준 위치(K)로부터 신호광 전반용 파이버(13)의 입사단면(13a)까지의 신호광 전반용 파이버(13)의 길이를 Ls라 하고, 상기한 기준 위치(K)로부터 불필요 광 전반용 파이버(14)의 입사단면(14a)까지의 불필요 광 전반용 파이버(14)의 길이를 Lf라 하면, 신호광 전반용 파이버(13)의 길이 Ls는 불필요 광 전반용 파이버(14)의 길이 Lf보다 짧다(Ls<Lf). As shown in Fig. 4, the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 are partly in contact with each other in the circumferential direction of their side surfaces. The incidence end face 14a of the unnecessary light transmission fiber 14 is positioned closer to the condenser lens 12 than the incidence end face 13a of the signal light transmission fiber 13. The length of the signal light transmission fiber 13 from the arbitrary reference position K of the signal light overall fiber 13 and the unnecessary light transmission fiber 14 to the incident end face 13a of the signal light transmission fiber 13 is Ls and the length of the unnecessary light transmitting fiber 14 from the reference position K to the incidence end face 14a of the unnecessary light transmitting fiber 14 is Lf, Is shorter than the length Lf of the unnecessary light transmission fiber 14 (Ls < Lf).

신호광 전반용 파이버(13)의 입사단면(13a)에, 엔드 캡(도광 부재)(22)이 광학적으로 결합되어 있다. 엔드 캡(22)은, 예를 들면, 석영 유리제의 로드(rod)로 구성되며, 입사한 신호광을 신호광 전반용 파이버(13)의 입사단면(13a)으로 안내한다. 엔드 캡(22)의 굴절율은, 공기의 굴절율보다 높다. 엔드 캡(22)의 직경은, 신호광 전반용 파이버(13)의 직경과 일치하고 있다. 엔드 캡(22)의 길이 Le는, 불필요 광 전반용 파이버(14)의 길이 Lf와 신호광 전반용 파이버(13)의 길이 Ls와의 차이와 일치한다(Le=Lf-Ls). 따라서, 엔드 캡(22)의 입사단면(22a)과 불필요 광 전반용 파이버(14)의 입사단면(14a)의 위치는 동일 평면 상에 모여 있다. 엔드 캡(22)의 입사단면(22a)과 불필요 광 전반용 파이버(14)의 입사단면(14a)에는, 반사 방지막(23)이 코팅되어 있다.An end cap (light guiding member) 22 is optically coupled to the incident end face 13a of the fiber 13 for the entire signal light. The end cap 22 is made of, for example, a rod made of quartz glass, and guides the incident signal light to the incident end face 13a of the signal light transmission fiber 13. The refractive index of the end cap 22 is higher than the refractive index of air. The diameter of the end cap 22 coincides with the diameter of the signal light transmission fiber 13. The length Le of the end cap 22 corresponds to the difference between the length Lf of the unnecessary light transmission fiber 14 and the length Ls of the signal light transmission fiber 13 (Le = Lf-Ls). Therefore, the incidence end face 22a of the end cap 22 and the incidence end face 14a of the unnecessary light transmission fiber 14 are gathered on the same plane. An antireflection film 23 is coated on the incidence end face 22a of the end cap 22 and the incidence end face 14a of the unnecessary light transmission fiber 14.

도 5는, 신호광 전반용 광섬유(13)와 불필요 광 전반용 광섬유(14)와의 접합부를 광의 입사 방향으로부터 본 정면도이다.5 is a front view of the junction between the optical signal transmission front optical fiber 13 and the unnecessary optical transmission fiber 14 viewed from the incident direction of the light.

불필요 광 전반용 파이버(13)의 입사단면(13a)과 엔드 캡(22)의 입사단면(22a)을 포함하는 가상 평면(F)(도 4 참조)을 상정한다.Assume an imaginary plane F (see Fig. 4) including the incidence end face 13a of the unnecessary light transmission fiber 13 and the incidence end face 22a of the end cap 22. Fig.

도 5에 나타낸 바와 같이, 가상 평면(F) 내에 있어서, 신호광(1차 회절광)의 입사 위치 Ps와 불필요 광(0차 광)의 입사 위치 Pf의 사이의 거리(B)는, 신호광 전반용 파이버(13)의 반경 Ds(=엔드 캡(22)의 반경)보다 크다. 이 조건을 충족하면, 신호광이 엔드 캡(22)의 입사단면(22a)의 중심에 입사되도록 입사 위치를 조정했을 때, 불필요 광이 엔드 캡(22), 즉 신호광 전반용 파이버(13)에 입사하지는 않는다. 도 5의 예에서는, 신호광의 입사 위치 Ps와 불필요 광의 입사 위치 Pf의 사이의 거리(B)는, 신호광 전반용 파이버(13)의 반경 Ds와 불필요 광 전반용 파이버(14)의 반경 Df의 합계와 거의 동일하다. 따라서, 신호광이 엔드 캡(22)의 입사단면(22a)의 대략 중심에 입사했을 때, 불필요 광은 불필요 광 전반용 파이버(14)의 입사단면(14a)의 대략 중심에 입사한다. 그러나, 도 5는 일례이며, 거리(B)는, 신호광 전반용 파이버(13)의 반경 Ds와 불필요 광 전반용 파이버(14)의 반경 Df의 합계와 반드시 동일하지 않아도 된다.5, the distance B between the incidence position Ps of the signal light (first-order diffracted light) and the incidence position Pf of the unnecessary light (zero-th order light) in the virtual plane F is the sum Is larger than the radius Ds of the fiber 13 (= radius of the end cap 22). When this condition is satisfied, unnecessary light enters the end cap 22, that is, the signal light front fiber 13, when the incident position is adjusted such that the signal light is incident on the center of the incident end face 22a of the end cap 22 I do not. 5, the distance B between the incidence position Ps of the signal light and the incidence position Pf of the unnecessary light is set so that the sum of the radius Ds of the signal light transmission fiber 13 and the radius Df of the unnecessary light transmission fiber 14 . Therefore, when the signal light is incident on the substantially center of the incident end face 22a of the end cap 22, the unnecessary light is incident on the center of the incidence end face 14a of the unnecessary light transmission fiber 14. However, Fig. 5 is merely an example, and the distance B may not necessarily be equal to the sum of the radius Ds of the signal light transmission fiber 13 and the sum of the radius Df of the unnecessary light transmission fiber 14.

도 6에 나타낸 바와 같이, 종래의 광 스위치(107)는, 신호광 전반용 파이버(113)만을 구비하고, 불필요 광 전반용 광섬유를 구비하지 않았다. 그리고, 도 6에 있어서, 부호 "116"은 입력용 광섬유, 부호 "110"은 음향 광학 소자, 부호 "115"는 하우징이다. 따라서, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 신호광의 선택 기간에는, 1차 회절광(L1)을 신호광 전반용 파이버(113)의 코어(120)에 결합시키고, 신호광의 비선택 기간에는, 0차 광(L0)을 신호광 전반용 파이버(113)의 코어(120)에 결합시키지 않는 구성으로 하고 있다. 따라서, 1차 회절광(L1)이 신호광 전반용 파이버(113)의 코어(120)에 조사되었을 때(부호 Ps의 위치), 신호광 전반용 파이버(113)의 0차 광(L0)이 신호광 전반용 파이버(113)의 주변부(부호 Pf의 위치)에 조사된다. 이 때, 광 스위치(107)의 각종 부품을 구성하는 금속이나 수지의 일부가 발열하여, 광 스위치(107)의 신뢰성이 저하되고, 경우에 따라서는 광 스위치(107)가 손상되는 등의 문제를 초래했다.As shown in Fig. 6, the conventional optical switch 107 has only the signal light transmission fiber 113, and does not include the unnecessary light transmission optical fiber. In Fig. 6, reference numeral 116 denotes an input optical fiber, 110 denotes an acoustooptic element, and 115 denotes a housing. 7 and 8, in the selection period of the signal light, the first-order diffracted light L1 is coupled to the core 120 of the signal light transmission fiber 113, and in the non-selection period of the signal light, And the shield light L0 is not coupled to the core 120 of the signal light overall fiber 113. [ Therefore, when the first-order diffracted light L1 is irradiated to the core 120 of the signal light-transmitting fiber 113 (position of the sign Ps), the zeroth-order light L0 of the signal light- (The position indicated by Pf) of the fiber 113 for use. At this time, a problem arises in that the reliability of the optical switch 107 is lowered due to heat generation of a part of the metal or resin constituting various components of the optical switch 107, and in some cases, the optical switch 107 is damaged .

전술한 문제에 대하여, 본 실시형태의 광 스위치(7)는, 불필요 광 전반용 광섬유(14)를 구비하고, 신호광의 비선택 기간에는, 불필요 광 전반용 광섬유(14)를 통하여 불필요 광을 광 스위치(7)의 외부의 불필요 광 처리부(17)에 전반하는 구성을 가지고 있다. 이로써, 광 스위치(7)의 각종 부품을 구성하는 금속이나 수지 부분에 불필요 광이 조사되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 광 스위치(7)의 발열이 억제되어, 광 스위치(7)의 신뢰성 저하나 손상을 억제할 수 있다.The optical switch 7 according to the present embodiment includes the unnecessary light transmission optical fiber 14 in the non-selection period of the signal light, and transmits unnecessary light through the unnecessary light transmission optical fiber 14 To the unnecessary light processing unit (17) outside the switch (7). Thus, the unnecessary light can be suppressed from being irradiated to the metal or the resin portion constituting various components of the optical switch 7. [ As a result, the heat generation of the optical switch 7 is suppressed, whereby the reliability of the optical switch 7 can be suppressed and damage can be suppressed.

또한, 불필요 광은, 불필요 광 처리부(17)에 흡수되어 열로서 방산시킴으로써 제거된다.Further, unnecessary light is absorbed by the unnecessary light processing section 17 and is removed by dissipation as heat.

본 실시형태에 의하면, 신뢰성이 높고, 열에 의한 손상이 쉽게 생기지 않는 광 스위치(7)를 구비한 펄스 파이버 레이저 장치(1)를 실현할 수 있다.According to the present embodiment, it is possible to realize the pulse fiber laser device 1 provided with the optical switch 7 that has high reliability and is not easily damaged by heat.

본 실시형태에서는, 음향 광학 소자(10)로부터 출력되는 1차 회절광(L1)과 0차 광(L0)을 서로 근접하는 방향으로 집광시키는 집광 소자로서, 1차 회절광 측과 0차 광 측으로 공통의 1개의 집광 렌즈(12)가 사용되고 있다. 또한, 신호광 전반용 파이버(13)와 불필요 광 전반용 파이버(14)는, 서로의 측면의 주위 방향의 일부끼리가 접촉하도록 페룰(19)에 의해 고정되어 있다. 이로써, 신호광 전반용 파이버(13)와 불필요 광 전반용 파이버(14)를 1개소(箇所)에 모아서 배치할 수 있어, 광 스위치(7)의 구성의 간소화 및 소형화를 도모할 수 있다.In the present embodiment, as the light converging element for converging the first-order diffracted light L1 and the zero-th order light L0 outputted from the acoustooptic element 10 in the direction close to each other, the first diffracted light side and the zero- One common condenser lens 12 is used. The fiber 13 for transmitting the signal light and the fiber 14 for transmitting the unwanted light are fixed by a ferrule 19 so that a part of the side surfaces of the side surfaces mutually contact with each other. This makes it possible to collectively arrange the optical signal transmission front fiber 13 and the unnecessary optical transmission fiber 14 at one place so that the optical switch 7 can be simplified in structure and downsized.

또한, 신호광(1차 회절광)과 불필요 광(0차 광)은 집광 렌즈(12)에 의해 서로 근접하는 방향으로 집광되므로, 2개의 광은 진행되는 거리가 길어질수록, 서로 접근한다. 이 때문에, 경우에 따라서는, 불필요 광이 신호광 전반용 파이버(13)에 입사할 우려가 있다. 이 문제에 대하여, 본 실시형태의 구성에 따르면, 불필요 광 전반용 파이버(14)의 입사단면(14a)이 신호광 전반용 파이버(13)의 입사단면(13a)보다 집광 렌즈(12)에 가까운 쪽에 위치하고, 또한 입사단면(14a)을 포함하는 가상 평면(F) 내에 있어서, 신호광의 입사 위치와 불필요 광의 입사 위치의 사이의 거리가 신호광 전반용 파이버(13)의 반경보다 크다. 이에 따라, 신호광을 신호광 전반용 파이버(13)의 코어에 광학적으로 결합시킬 때, 불필요 광이 신호광 전반용 파이버(13)에 광학적으로 결합하는 것을 방지할 수 있다.Further, the signal light (1st order diffracted light) and unnecessary light (zero order light) are converged by the condenser lens 12 in a direction close to each other, so that the longer the distance traveled, the closer to each other. Therefore, in some cases, unnecessary light may be incident on the signal light transmission fiber 13. According to the configuration of the present embodiment, the incident end face 14a of the unnecessary light transmitting fiber 14 is located closer to the condensing lens 12 than the incident end face 13a of the signal light transmitting fiber 13 And the distance between the incidence position of the signal light and the incidence position of the unnecessary light is larger than the radius of the signal light overall fiber 13 within the virtual plane F including the incidence face 14a. Thus, when the signal light is optically coupled to the core of the signal light-transmitting fiber 13, unnecessary light can be prevented from being optically coupled to the signal light-transmitting fiber 13.

또한, 본 실시형태에 따른 광 스위치(7)는, 신호광 전반용 파이버(13)의 입사단면(13a)에, 공기의 굴절율보다 높은 굴절율을 가지는 엔드 캡(22)을 구비하고 있으므로, 엔드 캡(22)에 입사한 신호광은, 공기와 엔드 캡(22)과의 굴절율 차이에 의해, 신호광 전반용 파이버(13)의 코어에 대한 입사각이 작아지는 방향으로 굴절한다. 이로써, 신호광 전반용 파이버(13)에 대한 신호광의 결합 효율을 높일 수 있다.The optical switch 7 according to the present embodiment is provided with the end cap 22 having the refractive index higher than the refractive index of air in the incident end face 13a of the signal light transmission fiber 13, 22 refract in the direction in which the angle of incidence of the signal light transmission front fiber 13 with respect to the core becomes smaller due to the difference in refractive index between the air and the end cap 22. As a result, the coupling efficiency of the signal light to the signal light transmission fiber 13 can be enhanced.

또한, 본 실시형태에 따른 광 스위치(7)에 있어서는, 페룰(19)의 삽통공(19h)의 내부에 저굴절율재(25)가 충전되어 있으므로, 신호광 전반용 파이버(13) 및 불필요 광 전반용 파이버(14)의 아우터 클래드에 누출된 광은, 저굴절율재(25)에 의해 아우터 클래드 내에 가두어진다. 이로써, 광 스위치(7)의 내부에서 불필요한 발열이 생기는 것이 억제된다.In the optical switch 7 according to the present embodiment, since the low refractive index material 25 is filled in the insertion hole 19h of the ferrule 19, the signal light transmission fiber 13 and the unnecessary light propagation The light leaking to the outer cladding of the fiber for use 14 is confined in the outer cladding by the low refractive index material 25. [ Thus, unnecessary heat generation inside the optical switch 7 is suppressed.

또한, 신호광 전반용 광섬유(13) 및 불필요 광 전반용 광섬유(14)가 더블 클래드 파이버로 구성되어 있으므로, 코어에 결합되지 않았던 신호광 및 불필요 광을 이너 클래드에 가둘 수 있다.. 이로써, 신호광 및 불필요 광이 각각의 광섬유의 외부로 누출하는 것을 억제할 수 있다.Further, since the optical fiber 13 for the signal light and the optical fiber 14 for the unnecessary light are formed of double clad fiber, the signal light and the unnecessary light which are not coupled to the core can be confined to the inner clad. It is possible to suppress leakage of light to the outside of each optical fiber.

그리고, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에 있어서 각종 변경을 가할 수 있다.The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

본 실시형태에서는, 신호광 전반용 파이버의 입사측에 엔드 캡(도광 부재)을 구비한 예를 나타냈으나, 본 발명의 광 스위치는 반드시 엔드 캡을 구비하고 있지 않아도 된다. 단, 엔드 캡을 구비하고 있지 않은 경우라도, 불필요 광 전반용 파이버의 입사단면을 신호광 전반용 파이버의 입사단면보다 집광 소자 측으로 돌출시켜 두는 것이 바람직하다. 불필요 광 전반용 파이버의 입사단면을 신호광 전반용 파이버의 입사단면보다 집광 소자 측으로 돌출시킴으로써, 신호광과 불필요 광과의 간격이 이격되어 있는 동안(접근하기 전)에 불필요 광을 불필요 광 전반용 파이버에 입사시키는 것이 가능하다. 이로써, 신호광으로부터 불필요 광을 확실하게 분리하여, 제거할 수 있다.In the present embodiment, an example in which the end cap (light guide member) is provided on the incident side of the signal light transmission fiber has been described, but the optical switch of the present invention does not necessarily have to have the end cap. However, even when the end cap is not provided, it is preferable that the incident end face of the unnecessary light transmitting fiber be projected toward the light focusing element side from the incident end face of the signal light transmitting fiber. The unnecessary light is transmitted to the unnecessary light transmitting fiber while the incident end face of the unnecessary light transmitting fiber is protruded to the light focusing element side from the incident end face of the signal light transmitting fiber so that the distance between the signal light and the unnecessary light is spaced It is possible to enter the system. Thus, unnecessary light can be surely separated from the signal light and can be removed.

적어도 광 증폭기를 포함하는 펄스 파이버 레이저 장치에 본 발명의 광 스위치는 적용할 수 있다.The optical switch of the present invention can be applied to a pulse fiber laser device including at least an optical amplifier.

또한, 예를 들면, 상기 실시형태에 따른 펄스 파이버 레이저 장치에서는, 광 증폭기의 후단(後段)에 본 발명에 따른 광 스위치가 배치되어 있지만, 이것으로 한정되지 않는다. 이 구성 대신, 예를 들면, 펄스 발진기 내의 광 스위치에 본 발명을 적용할 수도 있다. 펄스 발지기가 공진기인 경우에는, 예를 들면, 본 발명에 따른 광 스위치를 저반사 미러와 겸용할 수도 있다. 즉 광 공진기의 출력으로부터 출사단까지의 사이에 존재하는 어느 하나의 광 스위치에 본 발명을 적용할 수도 있다. 다만, 펄스 파이버 레이저 장치에서는, 일반적으로 상류에서 하류로 진행함에 따라 광 파워가 커진다. 광 파워가 큰 하류측에서 발열의 문제가 현저하게 되므로, 하류측의 광 스위치에 본 발명을 적용하는 것이 보다 효과적이다.Further, for example, in the pulse fiber laser device according to the above embodiment, the optical switch according to the present invention is disposed at the rear stage of the optical amplifier, but the invention is not limited thereto. Instead of this configuration, for example, the present invention may be applied to an optical switch in a pulse oscillator. When the pulse generator is a resonator, for example, the optical switch according to the present invention can also be used as a low reflection mirror. That is, the present invention can be applied to any optical switch existing between the output of the optical resonator and the output end. However, in a pulse fiber laser device, the optical power generally increases as the laser beam propagates from upstream to downstream. It is more effective to apply the present invention to the optical switch on the downstream side because the problem of heat generation becomes significant on the downstream side where the optical power is large.

또한, 상기 실시형태에서는, 광 스위치를 구성하는 광 편향 소자로서 음향 광학 소자를 사용하였지만, 광의 진행 방향을 고속으로 전환할 수 있는 것이면, 음향 광학 소자로 한정하지 않는다.In the above embodiment, the acoustooptic element is used as the optical deflecting element constituting the optical switch, but it is not limited to the acoustooptic element as long as the traveling direction of the light can be switched at high speed.

그 외에, 섬유 레이저 장치의 각각의 구성 요소의 형상, 배치, 재료 등에 관한 구체적인 기재는, 상기 실시형태로 한정되지 않으며, 적절하게 변경할 수 있다.In addition, the detailed description of the shape, arrangement, material, and the like of each component of the fiber laser device is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed.

본 발명은, 예를 들면, 재료 가공 등에 사용하는 펄스 파이버 레이저 장치에 이용이 가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to, for example, a pulse fiber laser device used for material processing and the like.

1: 펄스 파이버 레이저 장치 7: 광 스위치
8: 섬유 레이저 장치 본체 10: 음향 광학 소자(광 편향 소자)
12: 집광 렌즈(집광 소자) 13: 신호광 전반용 파이버
14: 불필요 광 전반용 파이버 17: 불필요 광 처리부
19: 페룰 22: 엔드 캡(도광 부재)1: pulse fiber laser device 7: optical switch
8: Fiber laser device main body 10: Acoustic optical element (optical deflecting element)
12: condensing lens (condensing element) 13: fiber for overall signal light
14: unnecessary light-transmitting fiber 17: unnecessary light processing section
19: ferrule 22: end cap (light guiding member)

Claims

A fiber laser device body including at least an optical amplifier; And
An optical switch provided between the output of the optical amplifier and the output end
Lt; / RTI >
The optical switch includes:
An optical deflecting element capable of temporally switching an emission direction of incident light in a first direction and a second direction;
A fiber for transmitting a signal light which optically couples the light emitted in the first direction and transmits the light emitted in the first direction as a signal light; And
Wherein the light emitted in the second direction is optically coupled and the light emitted in the second direction is transmitted as unnecessary light to the outside of the optical switch,
And a pulse fiber laser device.

The method according to claim 1,
Further comprising an unnecessary light processing section for processing at least a part of the unnecessary light propagated by the unnecessary light transmission fiber.

3. The method according to claim 1 or 2,
And a condensing lens for condensing the light emitted in the first direction and the light emitted in the second direction in a direction close to each other, A plurality of light converging elements,
Wherein the signal light transmission fiber and the unnecessary light transmission fiber are in contact with each other in a part of a circumferential direction of a side surface of the pulse light fiber.

The method of claim 3,
The incidence end face of the unnecessary light transmission fiber is located closer to the light converging element than the incidence end face of the signal light transmission fiber,
The distance between the incidence position of the light emitted in the first direction and the incidence position of the light emitted in the second direction in the virtual plane including the incidence end face of the unnecessary light transmission fiber is a distance / RTI > laser device.

5. The method of claim 4,
And a light guiding member having a refractive index higher than that of air on the incident end face of said signal light transmission fiber.

6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And a ferrule having a through hole for inserting the signal light transmitting fiber and the unnecessary light transmitting fiber therethrough,
And an unnecessary light transmitting fiber and an unnecessary light transmitting fiber are provided between the signal light transmitting fiber and the unnecessary light transmitting fiber and the inner wall of the inserting hole so as to have a refractive index lower than the refractive index of the outermost clad A pulsed fiber laser device with refractive index material.

7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the signal light transmission fiber is composed of a double clad fiber.

8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the unnecessary light transmission fiber is composed of a double clad fiber.