KR20230051661A - 파이버 레이저 장치 - Google Patents

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fiber
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bridge
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KR1020237004280A
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마사토시 사토
히로타케 후쿠오카
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

파이버 레이저 장치는 편파 유지 파이버에 의해 구성된 제1 광 파이버(30), 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)를 구비한다. 제1 광 파이버(30)는 적어도 하나의 제1 부분(31)과, 제1 부분(31)과 번갈아 배치된 적어도 2개의 제2 부분(32)을 가진다. 서로 이웃하는 제1 부분(31)과 제2 부분(32)은, 접속 지점에 있어서 제1 부분(31)의 속축(31X1)이 제2 부분(32)의 지축(32X2)에 일치하도록, 서로 접속되어 있다. 제1 부분(31)의 총 길이는, 제2 부분(32)의 총 길이와 동일하다. 제1 광 파이버(30)의 모드 필드 지름은, 제2 광 파이버(40)의 모드 필드 지름 및 제3 광 파이버(50)의 모드 필드 지름 각각보다도 작다.

Description

파이버 레이저 장치
본 개시의 일 측면은, 파이버 레이저 장치에 관한 것이다.
파이버 레이저 장치로서, 광 파이버의 비선형 효과를 이용하여 모드 락을 발생시킴으로써, 초단 펄스 레이저를 발생시키는 것이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
유럽 특허출원공개 제3300191호
상술한 바와 같은 파이버 레이저 장치에서는, 충분한 비선형 효과를 발생시키기 위해서, 어느 정도 이상의 길이의 광 파이버를 이용할 필요가 있다. 그 때문에, 공진기 길이가 길어져, 출력광의 주파수를 높이는 것(고반복화)가 어렵다. 또한, 모드 락을 자가 개시시키기 위해서는 공진기의 내부 파워 밀도를 충분히 높일 필요가 있지만, 광 파이버가 짧으면, 광 파이버가 긴 경우와 비교하여 충분한 비선형 효과를 얻기 위한 내부 파워 밀도가 높게 되어, 높은 여기(勵起) 파워가 필요하게 된다. 또한, 파이버 레이저 장치에는, 양호한 파형의 광을 출력하는 것이 요구된다.
본 개시의 일 측면은, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있음과 아울러, 고반복화나 저(低)여기 파워화를 도모할 수 있는 파이버 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 측면에 따른 파이버 레이저 장치는, 편파 유지 파이버에 의해 구성된 제1 광 파이버와, 편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 제1 광 파이버의 일단에 접속된 제2 광 파이버와, 편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 제1 광 파이버의 타단에 접속된 제3 광 파이버를 구비하고, 제1 광 파이버는, 적어도 하나의 제1 부분과, 제1 부분과 번갈아 배치된 적어도 2개의 제2 부분을 가지고, 서로 이웃하는 제1 부분과 제2 부분은, 접속 지점에 있어서 제1 부분의 속축(速軸; fast axis)이 제2 부분의 지축(遲軸; slow axis)에 일치하도록, 서로 접속되어 있고, 제1 부분의 길이는, 제2 부분의 총 길이와 동일하고, 제1 광 파이버의 모드 필드 지름은, 제2 광 파이버의 모드 필드 지름 및 제3 광 파이버의 모드 필드 지름 각각보다도 작다.
이 파이버 레이저 장치에서는, 제1 광 파이버가, 적어도 하나의 제1 부분과, 제1 부분과 번갈아 배치된 적어도 2개의 제2 부분을 가지고 있다. 서로 이웃하는 제1 부분과 제2 부분은, 접속 지점에 있어서 제1 부분의 속축이 제2 부분의 지축에 일치하도록, 서로 접속되어 있다. 이와 같은 제1 광 파이버에 광을 통과시킴으로써, 모드 락을 발생시킬 수 있다. 또한, 제1 부분의 총 길이가, 제2 부분의 총 길이와 동일하게 되어 있다. 이것에 의해, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다. 또한, 제1 광 파이버가, 적어도 하나의 제1 부분 및 적어도 2개의 제2 부분을 가지고 있다. 이것에 의해, 예를 들면 제1 광 파이버가 2개의 파이버 요소만으로 이루어지는 경우와 비교해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 상호 작용에 의해 출력광의 파형이 흐트러지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있다. 또한, 제1 광 파이버의 모드 필드 지름이, 제2 광 파이버의 모드 필드 지름 및 제3 광 파이버의 모드 필드 지름 각각보다도 작게 되어 있어, 제1 광 파이버의 비선형 효과가 높아지고 있다. 이것에 의해, 제1 광 파이버를 짧게 할 수 있어, 고반복화나 저여기 파워화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 이 파이버 레이저 장치에 의하면, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있음과 아울러, 고반복화나 저여기 파워화를 도모할 수 있다.
제2 광 파이버 및 제3 광 파이버 중 적어도 일방은, 융착에 의해 제1 광 파이버에 접속되어 있어도 된다. 이 경우, 부품 수를 삭감함과 아울러, 제조를 용이화할 수 있다.
제2 광 파이버는 제1 부분과, 제2 부분을 가지고, 제2 광 파이버의 제1 부분은, 접속 지점에 있어서 제2 광 파이버의 제1 부분의 속축이 제1 광 파이버의 지축에 일치하도록, 제1 광 파이버의 일단에 접속되어 있고, 제2 광 파이버의 제2 부분은, 접속 지점에 있어서 제2 광 파이버의 제2 부분의 속축과 제2 광 파이버의 제1 부분의 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도가 되도록, 제2 광 파이버의 제1 부분에 접속되어 있어도 된다. 서로 다른 모드 필드 지름을 가지는 편파 유지 파이버끼리를 서로의 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도가 되도록 접속하는 것은 어려워, 수율이 저하될 우려가 있다. 이것에 대해, 이 구성에서는, 서로 다른 모드 필드 지름을 가지는 제1 광 파이버와 제2 광 파이버가, 서로의 속축과 지축이 일치하도록(서로의 속축 사이의 각도가 90도가 되도록) 접속된다. 이것에 의해, 제1 광 파이버와 제2 광 파이버 사이의 접속을 용이화할 수 있어, 수율을 향상시킬 수 있다.
제3 광 파이버는 제1 부분과, 제2 부분을 가지고, 제3 광 파이버의 제1 부분은, 접속 지점에 있어서 제3 광 파이버의 제1 부분의 속축이 제1 광 파이버의 속축에 일치하도록, 제1 광 파이버의 타단에 접속되어 있고, 제3 광 파이버의 제2 부분은, 접속 지점에 있어서 제3 광 파이버의 제2 부분의 속축과 제3 광 파이버의 제1 부분의 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도가 되도록, 제3 광 파이버의 제1 부분에 접속되어 있어도 된다. 이 경우, 제1 광 파이버와 제3 광 파이버 사이의 접속을 용이화할 수 있어, 수율을 한층 더 향상시킬 수 있다.
제2 광 파이버의 제1 부분의 길이는, 제3 광 파이버의 제1 부분의 길이와 동일해도 된다. 이 경우, 제2 광 파이버의 제1 부분, 및 제3 광 파이버의 제1 부분에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
제2 광 파이버는 제1 부분을 가지고, 제2 광 파이버의 제1 부분은, 접속 지점에 있어서 제2 광 파이버의 제1 부분의 속축이 제1 광 파이버의 지축에 일치하도록, 제1 광 파이버의 일단에 접속되어 있고, 제3 광 파이버는 제1 부분을 가지고, 제3 광 파이버의 제1 부분은, 접속 지점에 있어서 제3 광 파이버의 제1 부분의 속축이 제1 광 파이버의 속축에 일치하도록, 제1 광 파이버의 타단에 접속되어 있고, 제2 광 파이버의 제1 부분의 길이는, 제3 광 파이버의 제1 부분의 길이와 동일해도 된다. 이 경우, 제1 광 파이버와 제2 광 파이버 사이의 접속, 및 제1 광 파이버와 제3 광 파이버 사이의 접속을 용이화할 수 있다. 또한, 제2 광 파이버의 제1 부분, 및 제3 광 파이버의 제1 부분에 대해, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 파이버 레이저 장치는, 편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 제1 광 파이버와 제2 광 파이버의 사이에 접속된 제1 브리지 파이버를 더 구비하고, 제1 브리지 파이버의 모드 필드 지름은, 제1 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 크고, 또한 제2 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 작아도 된다. 서로 다른 모드 필드 지름을 가지는 편파 유지 파이버끼리를 접속하면, 접속 지점에 있어서 손실이 발생하기 쉽다. 이것에 대해, 이 구성에서는, 제1 광 파이버와 제2 광 파이버의 사이에, 제1 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 크고 또한 제2 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 작은 모드 필드 지름을 가지는 제1 브리지 파이버가 접속되어 있다. 이것에 의해, 접속 지점에 있어서의 손실을 저감시킬 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 파이버 레이저 장치는, 편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 제1 광 파이버와 제3 광 파이버의 사이에 접속된 제2 브리지 파이버를 더 구비하고, 제2 브리지 파이버의 모드 필드 지름은, 제1 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 크고, 또한 제3 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 작아도 된다. 이 경우, 접속 지점에 있어서의 손실을 한층 더 저감시킬 수 있다.
제1 광 파이버는 제1 부분 및 제2 부분을 합계로 짝수 개 가지고, 접속 지점에 있어서의 제1 브리지 파이버의 속축과 제1 광 파이버의 속축 사이의 각도와, 접속 지점에 있어서의 제2 브리지 파이버의 속축과 제1 광 파이버의 속축 사이의 각도의 차가 90도여도 된다. 이 경우, 제1 브리지 파이버 및 제2 브리지 파이버에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
제1 광 파이버는 제1 부분 및 제2 부분을 합계로 홀수 개 가지고, 접속 지점에 있어서의 제1 브리지 파이버의 속축과 제1 광 파이버의 속축 사이의 각도와, 접속 지점에 있어서의 제2 브리지 파이버의 속축과 제1 광 파이버의 속축 사이의 각도의 차가 0도여도 된다. 이 경우, 제1 브리지 파이버 및 제2 브리지 파이버에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
접속 지점에 있어서의 제1 브리지 파이버의 속축과 제2 광 파이버의 속축 사이의 각도와, 접속 지점에 있어서의 제2 브리지 파이버의 속축과 제3 광 파이버의 속축 사이의 각도의 차가 0도여도 된다. 이 경우, 제2 광 파이버 및 제3 광 파이버에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
제1 브리지 파이버의 길이는, 제2 브리지 파이버의 길이와 동일해도 된다. 이 경우, 제1 브리지 파이버 및 제2 브리지 파이버에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 파이버 레이저 장치는, 여기광을 출력하는 광원과, 여기광을 흡수하고, 레이저광을 방출하는 광 파이버를 더 구비하고, 레이저광은 제1 광 파이버, 제2 광 파이버 및 제3 광 파이버에 의해서 도광되어도 된다. 이 경우, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있음과 아울러, 고반복화 및 저여기 파워화를 도모할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있음과 아울러, 고반복화나 저여기 파워화를 도모할 수 있는 파이버 레이저 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 실시 형태에 따른 파이버 레이저 장치의 구성도이다.
도 2는 제1 광 파이버의 단면도이다.
도 3은 모드 락부의 모식도이다.
도 4는 펄스 파형 및 순간 파장을 나타내는 그래프이다.
도 5는 스펙트럼 파형 및 위상을 나타내는 그래프이다.
도 6의 (a) 및 (b)는, 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 7의 제1 변형예의 파이버 레이저 장치의 구성도이다.
도 8의 제1 변형예의 모드 락부의 모식도이다.
도 9는 브리지 파이버의 접속 양태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 7의 구성에 의해 취득된 스펙트럼 파형을 나타내는 그래프이다.
도 11의 (a) 및 (b)는, 도 7의 구성에 의해 취득된 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 12는 비교예의 파이버 레이저 장치의 구성도이다.
도 13은 도 12의 구성에 의해 취득된 스펙트럼 파형을 나타내는 그래프이다.
도 14의 (a) 및 (b)는, 도 12의 구성에 의해 취득된 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 15는 제2 변형예의 파이버 레이저 장치의 구성도이다.
도 16은 도 15의 구성에 의해 취득된 스펙트럼 파형을 나타내는 그래프이다.
도 17은 도 15의 구성에 의해 취득된 펄스 파형 및 순간 파장을 나타내는 그래프이다.
도 18은 도 15의 구성에 있어서 모드 락이 발생한 각도 영역을 나타내는 도면이다.
도 19는 제3 변형예의 파이버 레이저 장치의 구성도이다.
도 20은 도 19의 구성에 의해 취득된 스펙트럼 파형을 나타내는 그래프이다.
도 21의 (a) 및 (b)는, 도 19의 구성에 의해 취득된 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 개시의 일 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 상당 요소에는 동일 부호를 이용하고, 중복되는 설명을 생략한다.
［파이버 레이저 장치］
도 1에 나타내지는 바와 같이, 파이버 레이저 장치(1)는 광원(11)과, WDM(Wavelength Division Multiplexing)(파장 분할 다중) 커플러(12)와, 도프 파이버(13)와, 아이솔레이터(14)와, 모드 락부(15)와, 편파 컨트롤러(16)와, 편광자(17)와, 출력 커플러(18)와, ASE(Amplified Spontaneous Emission)(자연 방사 증폭광) 필터(19)를 구비하고 있다. 또한, 파이버 레이저 장치(1)는, 그러한 요소끼리를 접속하기 위한 복수의 광 파이버(21~28)를 더 구비하고 있다. 모드 락부(15)는 제1 광 파이버(30)와, 제2 광 파이버(40)와, 제3 광 파이버(50)를 가지고 있다.
도프 파이버(13), 광 파이버(21~28), 제1 광 파이버(30), 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50) 각각은, 편파 유지(PM: Polarization Maintaining) 파이버에 의해 구성되어 있다. 편파 유지 파이버는, 서로 직교하는 속축과 지축의 사이에서 굴절률을 다르게 함으로써, 전송하는 광의 편파면 유지 특성이 높아진 광 파이버이다. 이 예에서는, 도프 파이버(13), 광 파이버(21~28), 제1 광 파이버(30), 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50) 각각은, 광 탄성 효과를 이용한 응력 부여형의 편파 유지 파이버에 의해 구성되어 있지만, 비(非)축 대칭인 코어 형상을 가지는 구조형의 편파 유지 파이버에 의해 구성되어도 된다.
도 2는 제1 광 파이버(30)의 단면도이다. 제1 광 파이버(30)는 서로 직교하는 속축(X1) 및 지축(X2)을 가지고 있다. 제1 광 파이버(30)는 코어(30a)와, 클래드(30b)와, 한 쌍의 응력 부여재(30c)를 구비하고 있다. 코어(30a)는 제1 광 파이버(31)의 중심에 위치하고 있다. 코어(30a)의 굴절률은, 클래드(30b)의 굴절률보다도 높다. 클래드(30b)는 코어(30a)를 둘러싸고 있다. 한 쌍의 응력 부여재(30c)는, 지축(X2) 상에 있어서의 코어(30a)의 양측에 위치하도록, 클래드(30b) 내에 배치되어 있다.
제1 광 파이버(30)에서는, 응력 부여재(30c)의 열 수축률이 클래드(30b)의 열 수축률보다도 큰 것을 이용하여 코어(30a)에 인장 응력을 작용시킴으로써, 코어(30a)에 복굴절률성을 갖게 하고 있다. 이 굴절률차에 의해, 제1 광 파이버(30) 내를 광이 전파하는 경우, 속축(X1)을 따라서 전파하는 성분은, 지축(X2)을 따라서 전파하는 성분보다도 빠르게 전파한다. 도프 파이버(13), 광 파이버(21~28), 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)에 대해서도 제1 광 파이버(30)와 마찬가지의 단면 구조를 가지고 있다.
다시 도 1을 참조하여, 광원(11)은 여기광(L1)을 출력한다. 광원(11)은, 예를 들면, 979㎚의 파장의 레이저광을 출력하는 레이저 다이오드이다. WDM 커플러(12)는 광원(11)으로부터 광 파이버(21)를 통해서 입력된 여기광(L1)을 반사시켜 광 파이버(22)에 출력함과 아울러, 광 파이버(28)를 통해서 입력된 신호광(L2)을 투과시켜 광 파이버(22)에 출력한다.
도프 파이버(13)는 광 파이버(22)를 통해서 입력된 여기광(L1)을 흡수하고, 레이저광(신호광(L2))을 방출한다. 도프 파이버(13)에 있어서 방출된 신호광(L2)은, 광 파이버(23)를 통해서 아이솔레이터(14)에 입력된다. 도프 파이버(13)는, 예를 들면, 에르븀(Er)이 코어에 첨가된 에르븀 첨가 파이버(EDF: Erbium-Doped Fiber)이며, 1.5㎛대의 파장의 레이저광을 방출한다. 도프 파이버(13)는, 이테르븀(Yb)이 코어에 첨가된 이테르븀 첨가 파이버여도 된다. 이 경우, 도프 파이버(13)는 1.0㎛대의 파장의 레이저광을 방출한다.
아이솔레이터(14)는 도프 파이버(13)로부터 모드 락부(15)를 향하는 순방향으로는 광을 전파시키는 한편, 순방향과는 반대의 방향으로는 광을 전파시키지 않는다. 모드 락부(15)는, 광의 전파 방향에 있어서의 상류측으로부터, 제2 광 파이버(40), 제1 광 파이버(30), 제3 광 파이버(50)를 이 순서대로 가지고, 이들 광 파이버에 의해서 신호광(L2)을 도광한다. 모드 락부(15)의 상세에 대해서는 후술한다.
편파 컨트롤러(16)는 모드 락부(15)로부터 출력된 신호광(L2)의 편광 상태를 조정하기 위한 기구를 가지고 있다. 편파 컨트롤러(16)는, 예를 들면, 회전 가능하게 유지된 λ/4 파장판(16a) 및 λ/2 파장판(16b)을 포함하여 구성되어 있다. 편파 컨트롤러(16)로부터 출력된 신호광(L2)은, 광 파이버(24)를 통해서 편광자(17)에 입력된다. 편광자(17)는, 광 파이버(24) 내를 전파하는 신호광(L2) 중, 지축을 따라 전파하는 성분을 투과시키는 한편, 속축을 따라 전파하는 성분을 반사시킨다.
출력 커플러(18)는 편광자(17)로부터 광 파이버(25)를 통해서 입력된 신호광(L2)을 소정의 비율로 분할하고, 신호광(L2)의 일부를 광 파이버(26)에 출력하고, 나머지를 광 파이버(27)에 출력한다. 예를 들면, 출력 커플러(18)는 신호광(L2)의 25%를 광 파이버(26)에 출력하고, 나머지 75%를 광 파이버(27)에 출력한다. 광 파이버(26)에 출력된 신호광(L2)은, 예를 들면, 출력광으로서 외부로 출력된다. 출력 커플러(18)에는, 광 파이버(26)를 통해서 진입한 외부로부터의 복귀광을 공진기 내로 되돌리지 않도록, 아이솔레이터가 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 복귀광에 기인하여 공진기에 있어서의 발진이 불안정하게 되는 것을 억제할 수 있다.
ASE 필터(19)는 광 파이버(27)를 전파하는 신호광(L2) 중 소정의 파장 범위의 성분만을 투과시켜 광 파이버(28)에 출력한다. 이 예에서는, ASE 필터(19)는 1545㎚ 이상의 파장의 광만을 투과시킨다. 이것에 의해, 1530㎚ 부근의 파장 영역에서의 발진을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 파이버 레이저 장치(1)는 편파 유지 파이버에 의해 구성된 링 모양의 공진기인 전(全)편파 유지 파이버 공진기(발진기)를 구비하고 있다. 파이버 레이저 장치(1)에 있어서는, 모드 락부(15)에 있어서 모드 락을 발생시킴으로써, 예를 들면 펄스 폭이 50펨토초 내지 10피코초인 초단 펄스 레이저가 출력된다.
［모드 락부］
도 1 및 도 3에 나타내지는 바와 같이, 모드 락부(15)는 제1 광 파이버(30)와, 제1 광 파이버(30)의 일단에 접속된 제2 광 파이버(40)와, 제1 광 파이버(30)의 타단에 접속된 제3 광 파이버(50)를 가지고 있다. 후술하는 바와 같이, 도 1에 나타내지는 모드 락부(15)와 도 3에 나타내지는 모드 락부(15)에서는, 구성이 약간 차이가 있다.
제1 광 파이버(30)는 제1 부분(31) 및 2개의 제2 부분(32)을 가지고 있다. 제1 부분(31) 및 2개의 제2 부분(32) 각각은, 편파 유지 파이버에 의해 구성되어 있다. 제1 부분(31) 및 2개의 제2 부분(32)은, 번갈아 배치되어 있다. 2개의 제2 부분(32)은, 제1 부분(31)의 양단에 각각 접속되어 있다.
각 제2 부분(32)은, 접속 지점(C1)에 있어서 제2 부분(32)의 속축(32X1)이 제1 부분(31)의 지축(31X2)에 일치하도록, 제1 부분(31)에 접속되어 있다. 바꿔 말하면, 각 제2 부분(32)과 제1 부분(31) 사이의 접속 지점(C1)에 있어서의 제2 부분(32)의 속축(32X1)과 제1 부분(31)의 속축(31X1) 사이의 각도는, 90도로 되어 있다. 각 제2 부분(32)은, 예를 들면 융착에 의해, 제1 부분(31)에 직접 접속되어 있다. 또한, 도 3에서는 파이버끼리의 사이에 틈새가 비어 있는 것처럼 그려져 있지만, 실제로는 파이버끼리는 틈새 없게 접속되어 있다. 「속축이 지축(또는 속축)에 일치한다」는 것은, 광의 전파 방향(파이버의 연장 방향)으로부터 보았을 경우에 속축이 지축에 일치한다(지축을 따름)는 의미이다.
제1 부분(31)의 총 길이(L31)는, 제2 부분(32)의 총 길이(L32)와 동일하다. 총 길이(L31, L32)는 제1 광 파이버(30)의 연장 방향(광의 전파 방향)에 따른 길이이다. 제2 부분(32)의 총 길이(L32)는, 각 제2 부분(32)의 길이(L32a)를 모두 합한 길이이다. 「제1 부분(31)의 총 길이(L31)가 제2 부분(32)의 총 길이(L32)와 동일하다」는 것에는, 총 길이(L31)와 총 길이(L32)의 사이에 허용 가능한 약간의 오차가 존재하는 경우가 포함된다. 허용 가능한 오차의 크기는, 예를 들면 모드 락이 발생하는지 여부에 따라 설정된다. 허용 가능한 오차는, 예를 들면 비트 길이(2㎜ 정도) 이하이다. 비트 길이란, 복굴절의 크기의 지표로서, 속축을 전파하는 광과 지축을 전파하는 광의 위상차가 2π가 되는 거리이다. 혹은, 허용 가능한 오차는 5㎜ 이하이다. 이 점은, 후술하는 제2 광 파이버(40)의 제1 부분(41)의 길이(L41) 및 제3 광 파이버(50)의 제1 부분(51)의 길이(L51), 그리고 제1 브리지 파이버(60)의 길이(L60) 및 제2 브리지 파이버(70)의 길이(L70)에 대해서도 마찬가지이다.
제2 광 파이버(40)는 제1 부분(41) 및 제2 부분(42)을 가지고 있다. 제1 부분(41)은, 접속 지점(C2)에 있어서 제1 부분(41)의 속축(41X1)이 제2 부분(32)의 지축(32X2)에 일치하도록, 제1 광 파이버(30)의 제2 부분(32)에 접속되어 있다. 바꿔 말하면, 제1 부분(41)과 제2 부분(32) 사이의 접속 지점(C2)에 있어서의 제1 부분(41)의 속축(41X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도는, 90도로 되어 있다. 제1 부분(41)은, 예를 들면 융착에 의해, 제2 부분(32)에 직접 접속되어 있다.
제2 부분(42)은, 접속 지점(C3)에 있어서 제2 부분(42)의 속축(42X1)과 제1 부분(41)의 속축(41X1) 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도(θ1)가 되도록, 제1 부분(41)의 일단에 접속되어 있다. 즉, 각도(θ1)는 0도가 아니며 90도도 아니다. 각도(θ1)는 45도 이외의 각도이다. 각도(θ1)는, 후술하는 바와 같이, 모드 락이 발생하도록, 예를 들면 실험적으로 설정될 수 있다. 각도(θ1)는 광의 전파 방향(제1 광 파이버(30) 및 제2 광 파이버(40)의 연장 방향)으로부터 보았을 경우의 각도이다. 이 점은 후술하는 각도(θ2)에 대해서도 마찬가지이다. 제2 부분(42)은, 예를 들면 융착에 의해, 제1 부분(41)에 직접 접속되어 있다. 제2 부분(42)의 타단은, 상술한 아이솔레이터(14)에 접속되어 있다.
도 3에 나타내지는 모드 락부(15)에서는, 제3 광 파이버(50)는, 제1 부분(51) 및 제2 부분(52)을 가지고 있다. 제1 부분(51)은, 접속 지점(C4)에 있어서 제1 부분(51)의 속축(51X1)이 제2 부분(32)의 속축(32X1)에 일치하도록, 제1 광 파이버(30)의 제2 부분(32)에 접속되어 있다. 바꿔 말하면, 제1 부분(51)과 제2 부분(32) 사이의 접속 지점(C4)에 있어서의 제1 부분(51)의 속축(51X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도는, 0도로 되어 있다. 접속 지점(C4)에 있어서의 제1 부분(51)의 속축(51X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도는, 접속 지점(C2)에 있어서의 제2 광 파이버(40)의 제1 부분(41)의 속축(41X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도로부터, 90도 차이가 있다. 제1 부분(51)은, 예를 들면 융착에 의해, 제2 부분(32)에 직접 접속되어 있다.
제2 부분(52)은, 접속 지점(C5)에 있어서 제2 부분(52)의 속축(52X1)과 제1 부분(51)의 속축(51X1) 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도(θ2)가 되도록, 제1 부분(51)의 일단에 접속되어 있다. 즉, 각도(θ2)는 0도가 아니며 90도도 아니다. 각도(θ2)는, 45도 이외의 각도로서, 예를 들면 각도(θ1)에 90도를 가산한 각도이다. 제2 부분(52)의 일단은, 예를 들면 융착에 의해, 제1 부분(51)에 직접 접속되어 있다. 제2 부분(52)의 타단은, 상술한 편광자(17)에 접속되어 있다.
제2 광 파이버(40)의 제1 부분(41)의 길이(L41)는, 제3 광 파이버(50)의 제1 부분(51)의 길이(L51)와 동일하다. 길이(L41, L51)는 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)의 연장 방향(광의 전파 방향)에 따른 길이이다.
도 1에 나타내지는 모드 락부(15)에서는, 제3 광 파이버(50)는, 제1 부분(51)만을 가지고 있다. 제1 부분(51)의 일단은 제2 부분(32)에 접속되어 있고, 제1 부분(51)의 타단은 상술한 편파 컨트롤러(16)에 접속되어 있다. 도 3에 나타내지는 모드 락부(15)에서는, 접속 지점(C5)에 있어서의 제1 부분(51)의 속축(51X1)과 제2 부분(52)의 속축(52X1) 사이의 각도가 각도(θ2)인 것에 의해, 광의 편광 상태가 조정된다. 이것에 대해, 도 1에 나타내지는 모드 락부(15)에서는, 회전 가능한 파장판을 구비하는 편파 컨트롤러(16)에 의해, 도 3에 나타내지는 모드 락부(15)와 마찬가지로, 광의 편광 상태가 조정된다. 이와 같이, 제3 광 파이버(50)의 제2 부분(52)은, 파장판을 이용한 조정 기구로 치환되어도 된다.
제1 광 파이버(30)의 모드 필드 지름(MFD: Mode Field Diameter)은, 제2 광 파이버(40)의 MFD 및 제3 광 파이버(50)의 MFD 각각보다도 작다. 모드 필드 지름이란, 광 파이버 내를 전파하는 광이 코어로부터 클래드로 새어 나오는 정도를 나타내는 지표이다. 예를 들면, 파이버의 일단에 광을 입사시켜 타단으로부터 출사하는 광의 이미지를 취득함으로써, 모드 필드 지름을 계측할 수 있다. 제1 광 파이버(30)의 MFD는, 예를 들면 2㎛~4㎛이다. 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)의 MFD는, 예를 들면 4㎛~10㎛이다. 제1 광 파이버(30)의 전체에 걸쳐서 MFD는 균일하다. 이 점은 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)에 대해서도 마찬가지이다. 편파 유지 파이버에 있어서는, MFD가 작을수록, 비선형 효과가 커진다. 즉, 제1 광 파이버(30)는 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)를 구성하는 편파 유지 파이버보다도 비선형 효과가 높아진 고비선형 파이버에 의해 구성되어 있다. 또한, 제1 광 파이버(30)의 코어 지름은, 제2 광 파이버(40)의 코어 지름 및 제3 광 파이버(50)의 코어 지름 각각보다도 작아도 되지만, 그것들 이상이어도 된다. 제1 광 파이버(30)의 코어 지름이란, 도 2에 나타내지는 바와 같이, 제1 광 파이버(30)를 구성하는 편파 유지 파이버의 코어(30a)의 직경(D)이다. 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)의 코어 지름이란, 그것들을 구성하는 편파 유지 파이버의 코어(30a)의 직경(D)이다.
［작용 및 효과］
이상 설명한 바와 같이, 파이버 레이저 장치(1)에서는, 제1 광 파이버(30)가, 제1 부분(31)과, 제1 부분(31)과 번갈아 배치된 2개의 제2 부분(32)을 가지고 있다. 서로 이웃하는 제1 부분(31)과 제2 부분(32)은, 접속 지점(C1)에 있어서 제1 부분(31)의 속축(31X1)이 제2 부분(32)의 지축(32X2)에 일치하도록, 서로 접속되어 있다. 이와 같은 제1 광 파이버(30)에 광을 통과시킴과 아울러, 필요한 광학 요소(예를 들면 편광자(17))를 후단에 마련함으로써, 모드 락을 발생시킬 수 있다.
즉, 접속 지점(C3)에 있어서의 제2 광 파이버(40)의 제2 부분(42)의 속축(42X1)과 제2 광 파이버(40)의 제1 부분(41)의 속축(41X1) 사이의 각도는, 0도 또는 90도 이외의 각도(θ1)로 되어 있다. 이것에 의해, 제2 부분(42)을 전파하는 광은, 제1 부분(41)에 입사할 때에, 제1 부분(41)의 속축(41X1)을 따라서 전파하는 성분과, 제1 부분(41)의 지축(41X2)을 따라서 전파하는 성분으로 나누어진다. 각도(θ1)는 45도 이외의 각도로 설정되어 있기 때문에, 속축(41X1)을 따라서 전파하는 성분의 강도와, 지축(41X2)을 따라서 전파하는 성분의 강도는, 서로 다르다. 편파 유지 파이버 내를 전파하는 광은, 강도가 높을수록, 보다 큰 비선형 효과를 받는다. 그 때문에, 속축(41X1)을 따라서 전파하는 성분과 지축(41X2)을 따라서 전파하는 성분의 사이에는, 다른 크기의 비선형 효과가 발생한다. 제1 부분(41)으로부터 출력된 광은, 제1 광 파이버(30), 및 제3 광 파이버(50)의 제1 부분(51)에 의해 도광되어, 제3 광 파이버(50)의 제2 부분(52)에 이른다. 이 도광 동안에도, 제1 부분(41) 내를 전파할 때와 마찬가지로, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분에서는 다른 크기의 비선형 효과를 받는다. 접속 지점(C5)에 있어서의 제1 부분(51)의 속축(51X1)과 제2 부분(52)의 속축(52X1) 사이의 각도는, 0도 또는 90도 이외의 각도(θ2)로 되어 있다. 혹은, 도 1에 나타내지는 모드 락부(15)에서는, 편파 컨트롤러(16)에 의해 광의 편광 상태가 마찬가지로 조정된다. 이것에 의해, 제1 부분(51)으로부터 제2 부분(52)으로 광이 입사할 때에, 각 축을 전파하고 있던 성분이 서로 합성되어, 비선형 효과의 차에 의해 위상차가 발생한다. 강도의 고저에 따라 위상차가 다르기 때문에, 고강도의 광의 투과율을 높게 함과 아울러 저강도의 광의 투과율을 낮게 함으로써 모드 락을 발생시킬 수 있다.
여기서, 편파 유지 파이버 내를 광이 전파하는 경우, 굴절률차에 의해, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분의 사이에 전파 속도의 차가 발생한다. 이 점, 파이버 레이저 장치(1)에서는, 제1 부분(31)의 총 길이(L31)가, 제2 부분(32)의 총 길이(L32)와 동일하게 되어 있다. 즉, 속축을 따라 전파하는 거리와 지축을 따라 전파하는 길이가 동일하게 되도록 제1 부분(31) 및 제2 부분(32)의 길이가 설정되어 있다. 이것에 의해, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
또한, 파이버 레이저 장치(1)에서는, 제1 광 파이버(30)가, 제1 부분(31) 및 2개의 제2 부분(32)을 가지고 있다. 이것에 의해, 예를 들면 제1 광 파이버(30)가 2개의 파이버 요소만으로 이루어지는 경우와 비교해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 상호 작용에 의해 출력광의 파형이 흐트러지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있다.
즉, 제1 광 파이버(30)가, 서로의 속축 사이의 각도가 90도가 되도록 접속된 2개의 파이버 요소만으로 이루어지는 경우라도, 모드 락을 발생시킬 수 있다. 그렇지만, 파이버 요소 내를 선행하여 전파하는 성분의 후측 부분과, 파이버 요소 내를 지연되어 전파하는 성분의 전측 부분이 서로 상호 작용(상호 위상 변조)함으로써, 출력광의 파형이 흐트러져 버리는 경우가 있다. 이것에 대해, 파이버 레이저 장치(1)에서는, 제1 광 파이버(30)가, 제1 부분(31) 및 2개의 제2 부분(32)을 가지고 있다. 이것에 의해, 전파 속도에 차가 발생하는 거리를 짧게 할 수 있어, 전파 속도차에 의한 파형의 흐트러짐을 억제할 수 있다. 즉, 상류측의 제2 부분(32)에서 발생한 시간차를 제1 부분(31)의 전측 부분에서 보상하고, 제1 부분(31)의 후측 부분에서 발생한 시간차를 하류측의 제2 부분(32)에서 보상한다. 이것에 의해, 출력광의 파형이 흐트러지는 것을 억제할 수 있어, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있다(크로스 스플라이싱(cross-splicing)법).
또한, 파이버 레이저 장치(1)에서는, 제1 광 파이버(30)의 MFD가, 제2 광 파이버(40)의 MFD 및 제3 광 파이버(50)의 MFD 각각보다도 작게 되어 있어, 제1 광 파이버(30)의 비선형 효과가 높아지고 있다. 이것에 의해, 제1 광 파이버(30)를 짧게 할 수 있어, 고반복화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 또한, 모드 락을 자가 개시시키기 위해서 필요한 여기 파워를 저감하는 것이 가능하게 된다. 이상으로부터, 파이버 레이저 장치(1)에 의하면, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있음과 아울러, 고반복화 및 저여기 파워화를 도모할 수 있다. 또한, 반도체 포화 흡수 미러(SESAM: Semiconductor Saturable Absorber Mirror)를 이용한 파이버 레이저 장치에서는, 반도체 포화 흡수 미러가 광 손상을 받기 쉽고, 또한 수명의 편차가 크기 때문에 문제가 발생할 수 있지만, 파이버 레이저 장치(1)에서는, 반도체 포화 흡수 미러를 이용하지 않기 때문에, 그와 같은 사태를 회피할 수 있다.
제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)가, 융착에 의해 제1 광 파이버(30)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 공간 상에서 광학 소자(렌즈 등)를 이용하여 결합하는 경우와 비교하여, 부품 수를 삭감할 수 있음과 아울러, 제조를 용이화할 수 있다. 통상, 서로 다른 MFD를 가지는 편파 유지 파이버끼리를 융착에 의해 접속하면, MFD의 차이 및 가열시의 변형 용이성의 차이에 기인하여, 접속 지점에 있어서 손실이 발생하기 쉽다. 이와 같은 손실은, 공진기 내를 주회(周回)하는 광에 노이즈, 왜곡이 발생하는 등의 불안정성으로 이어질 수 있다. 파이버 레이저 장치(1)에서는, 그와 같은 점을 고려한 다음, 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)를 융착에 의해 제1 광 파이버(30)에 접속하고, 부품 수의 삭감 및 제조의 용이화를 도모하고 있다.
또한, 파이버 레이저 장치(1)에서는, 제2 광 파이버(40)의 제1 부분(41)이, 접속 지점(C2)에 있어서 제1 부분(41)의 속축(41X1)이 제2 부분(32)의 지축(32X2)에 일치하도록, 제1 광 파이버(30)의 제2 부분(32)에 접속되어 있고, 제2 광 파이버(40)의 제2 부분(42)이, 접속 지점(C3)에 있어서 제2 부분(42)의 속축(42X1)과 제1 부분(41)의 속축(41X1) 사이의 각도(θ1)가 0도 또는 90도 이외의 각도가 되도록, 제1 부분(41)에 접속되어 있다. 서로 다른 MFD를 가지는 편파 유지 파이버끼리를 서로의 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도가 되도록 접속하는 것은 어려워, 수율이 저하될 우려가 있다. 이 점은, 서로 다른 MFD를 가지는 편파 유지 파이버끼리를 융착에 의해 접속하는 경우에 특히 현저하게 된다. 이것은, 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도인 경우, 응력의 대칭성이 잡히지 않는 상태로 융착할 필요가 있음과 아울러, 도펀트 및 구조가 다르기 때문에 가열시의 변형의 방법이 다르기 때문이다. 예를 들면, 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도인 경우, 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도인 경우와 비교하여 성공 확률이 낮아, 수율이 50% 이하로 된다. 이것에 대해, 파이버 레이저 장치(1)에서는, 서로 다른 MFD를 가지는 제1 광 파이버(30)와 제2 광 파이버(40)가, 서로의 속축과 지축이 일치하도록(서로의 속축 사이의 각도가 90도가 되도록) 접속된다. 이것에 의해, 제1 광 파이버(30)와 제2 광 파이버(40) 사이의 접속을 용이화할 수 있어, 수율을 향상시킬 수 있다. 이 수율을 향상시킬 수 있다는 작용 효과는, 본 실시 형태와 같이 제1 광 파이버(30)와 제2 광 파이버(40)가 융착에 의해 접속되는 경우에, 특히 현저하게 된다. 또한, 접속 지점(C3, C5)과 같이 동일한 MFD를 가지는 편파 유지 파이버끼리를 접속하는 경우에는, 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도여도 성공 확률은 높아, 수율은 거의 100%가 된다.
제3 광 파이버(50)의 제1 부분(51)이, 접속 지점(C4)에 있어서 제1 부분(51)의 속축(51X1)이 제2 부분(32)의 속축(32X1)에 일치하도록, 제1 광 파이버(30)의 제2 부분(32)에 접속되어 있고, 제3 광 파이버(50)의 제2 부분(52)이, 접속 지점(C5)에 있어서 제2 부분(52)의 속축(52X1)과 제1 부분(51)의 속축(51X1) 사이의 각도(θ2)가 0도 또는 90도 이외의 각도가 되도록, 제1 부분(51)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 제1 광 파이버(30)와 제3 광 파이버(50) 사이의 접속을 용이화할 수 있어, 수율을 한층 더 향상시킬 수 있다. 이 수율을 향상시킬 수 있다는 작용 효과는, 본 실시 형태와 같이 제1 광 파이버(30)와 제3 광 파이버(50)가 융착에 의해 접속되는 경우에, 특히 현저하게 된다.
제2 광 파이버(40)의 제1 부분(41)의 길이(L41)가, 제3 광 파이버(50)의 제1 부분(51)의 길이(L51)와 동일하다. 이것에 의해, 제1 부분(41) 및 제1 부분(51)에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
［실시예］
도 1에 나타내지는 파이버 레이저 장치(1)에 의해 모드 락 발진을 행했다. 1.5㎛대의 파장의 레이저광이 출력되도록 파이버 레이저 장치(1)를 구성했다. 제1 광 파이버(30)의 MFD는 4.9㎛ 정도로 했다. 제1 광 파이버(30)의 길이는 2m 정도로 했다. 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)의 MFD는 10.1㎛ 정도로 했다. 공진기 전체의 분산값은, -0.014ps2이었다. 모드 락의 자가 개시시의 여기 파워(광원(11)의 출력 파워)는, 105mW 정도였다.
주파수 분해 광 게이트법(FROG: Frequency-Resolved Optical Gating)에 의해 출력광의 펄스 폭을 측정했다. 도 4는 펄스 파형 및 순간 파장을 나타내는 그래프이다. 도 5는 스펙트럼 파형 및 위상을 나타내는 그래프이다. 도 4에 나타내지는 바와 같이, 양호한 파형을 가지는 초단 펄스파가 출력되었다. 펄스 폭은 127fs였다. 도 5에 나타내지는 바와 같이, 스펙트럼 폭은 32㎚로서, 충분한 스펙트럼 폭이 얻어졌다. 스펙트럼의 산(山)이 형성되어 있는 파장 영역에 있어서 위상이 낮게 되어 있기 때문에, 펄스 폭이 양호하게 압축되어 있는 것을 알 수 있다.
고주파 스펙트럼 애널라이저를 이용하여 출력광의 주파수 스펙트럼을 측정했다. 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는, 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 6의 (a)에서는, 가로축의 눈금 간격이 100kHz이며, 도 6의 (b)에서는, 가로축의 눈금 간격이 100MHz이다. 양방의 그래프에 있어서, 세로축의 눈금 간격은 10dB이다. 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는, 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 출력광의 반복 주파수는 40.6MHz였다. 도 6의 (a)에 나타내지는 바와 같이, 출력광의 주파수 스펙트럼의 S/N비는 70dB 이상으로 되어 있었다. 도 6의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 1GHz까지 대역을 넓혀도 피크의 높이가 가지런히 되어 있어, 충분한 주파수 안정성이 얻어지고 있었다.
［제1 변형예］
도 7 및 도 8에 나타내지는 제1 변형예의 파이버 레이저 장치(1A)에서는, 모드 락부(15)가, 제1 브리지 파이버(60)와, 제2 브리지 파이버(70)를 더 구비하고 있다.
제1 브리지 파이버(60)는 편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 제1 광 파이버(30)의 제2 부분(32)과 제2 광 파이버(40)의 제1 부분(41)의 사이에 접속되어 있다. 제1 브리지 파이버(60)의 일단은, 접속 지점(C6)에 있어서 제1 브리지 파이버(60)의 속축(60X1)이 제2 부분(32)의 지축(32X2)에 일치하도록, 제2 부분(32)에 접속되어 있다. 제1 브리지 파이버(60)의 타단은, 접속 지점(C7)에 있어서 제1 브리지 파이버(60)의 속축(60X1)이 제1 부분(41)의 속축(41X1)에 일치하도록, 제1 부분(41)에 접속되어 있다. 제1 브리지 파이버(60)는, 예를 들면 융착에 의해, 제2 부분(32) 및 제1 부분(41)에 직접 접속되어 있다.
제2 브리지 파이버(70)는 편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 제1 광 파이버(30)의 제2 부분(32)과 제3 광 파이버(50)의 제1 부분(51)의 사이에 접속되어 있다. 제2 브리지 파이버(70)의 일단은, 접속 지점(C8)에 있어서 제2 브리지 파이버(70)의 속축(70X1)이 제2 부분(32)의 속축(32X1)에 일치하도록, 제2 부분(32)에 접속되어 있다. 제2 브리지 파이버(70)의 타단은, 접속 지점(C9)에 있어서 제2 브리지 파이버(70)의 속축(70X1)이 제1 부분(51)의 속축(51X1)에 일치하도록, 제1 부분(51)에 접속되어 있다. 제2 브리지 파이버(70)는, 예를 들면 융착에 의해, 제2 부분(32) 및 제1 부분(51)에 직접 접속되어 있다.
제1 브리지 파이버(60)의 길이(L60)는, 제2 브리지 파이버(70)의 길이(L70)와 동일하다. 길이(L60, L70)는 제1 브리지 파이버(60) 및 제2 브리지 파이버(70)의 연장 방향(광의 전파 방향)에 따른 길이이다.
제1 브리지 파이버(60)의 MFD는, 제1 광 파이버(30)의 MFD보다도 크고, 또한 제2 광 파이버(40)의 MFD보다도 작다. 제2 브리지 파이버(70)의 MFD는, 제1 광 파이버(30)의 MFD보다도 크고, 또한 제3 광 파이버(50)의 MFD보다도 작다. 제1 브리지 파이버(60)의 MFD는, 예를 들면 제2 브리지 파이버(70)의 MFD와 동일하다. 제1 브리지 파이버(60) 및 제2 브리지 파이버(70)의 MFD는, 예를 들면 4㎛~5㎛이다.
제1 변형예에서는, 아이솔레이터(14)와 모드 락부(15)의 사이에 편파 컨트롤러(90)가 마련되어 있다. 편파 컨트롤러(90)는 모드 락부(15)에 입력되는 신호광(L2)의 편광 상태를 조정하기 위한 기구를 가지고 있다. 편파 컨트롤러(90)는, 예를 들면, 회전 가능하게 유지된 λ/4 파장판(90a) 및 λ/2 파장판(90b)을 포함하여 구성되어 있다. 도 7에 나타내지는 예에서는, 편파 컨트롤러(16)와 편광자(17)가 하나의 요소로서 일체적으로 구성되어 있다. 편파 컨트롤러(16)는 λ/2 파장판(16b)만을 포함하고 있다.
제1 변형예에 의해서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있음과 아울러, 고반복화 및 저여기 파워화를 도모할 수 있다. 또한, 제1 변형예에서는, 제1 광 파이버(30)의 MFD보다도 크고 또한 제2 광 파이버(40)의 MFD보다도 작은 MFD를 가지는 제1 브리지 파이버(60)가, 제1 광 파이버(30)와 제2 광 파이버(40)의 사이에 접속되어 있다. 이것에 의해, 제1 광 파이버(30)와 제2 광 파이버(40) 사이의 접속 지점에 있어서의 손실을 저감시킬 수 있다.
제1 광 파이버(30)의 MFD보다도 크고 또한 제3 광 파이버(50)의 MFD보다도 작은 MFD를 가지는 제2 브리지 파이버(70)가, 제1 광 파이버(30)와 제3 광 파이버(50)의 사이에 접속되어 있다. 이것에 의해, 접속 지점에 있어서의 손실을 한층 더 저감시킬 수 있다.
제1 브리지 파이버(60)가, 접속 지점(C6)에 있어서 제1 브리지 파이버(60)의 속축(60X1)이 제2 부분(32)의 지축(32X2)에 일치하도록, 제1 광 파이버(30)의 제2 부분(32)에 접속되어 있고, 제2 브리지 파이버(70)가, 접속 지점(C8)에 있어서 제2 브리지 파이버(70)의 속축(70X1)이 제2 부분(32)의 속축(32X1)에 일치하도록, 제2 부분(32)에 접속되어 있다. 제1 브리지 파이버(60)의 길이(L60)가, 제2 브리지 파이버(70)의 길이(L70)와 동일하다. 이것에 의해, 제1 브리지 파이버(60) 및 제2 브리지 파이버(70)에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
제1 변형예는 도 9에 나타내지는 바와 같이 구성되어도 된다. 이 예에서는, 접속 지점(C6)에 있어서 제1 브리지 파이버(60)의 속축(60X1)이 제2 부분(32)의 속축(32X1)에 일치하고, 접속 지점(C7)에 있어서 제1 브리지 파이버(60)의 속축(60X1)이 제1 부분(41)의 지축(41X2)에 일치하고 있다. 접속 지점(C8)에 있어서 제2 브리지 파이버(70)의 속축(70X1)이 제2 부분(32)의 지축(32X2)에 일치하고, 접속 지점(C9)에 있어서 제2 브리지 파이버(70)의 속축(70X1)이 제1 부분(51)의 지축(51X2)에 일치하고 있다. 이 경우에서도, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다. 즉, 도 9와 같이 제1 광 파이버(30)가 제1 부분(31) 및 제2 부분(32)을 합계로 홀수 개 가지는 경우(예를 들면, 하나의 제1 부분(31) 및 2개의 제2 부분(32)을 가지는 경우), 접속 지점(C6)에 있어서의 제1 브리지 파이버(60)의 속축(60X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도와, 접속 지점(C8)에 있어서의 제2 브리지 파이버(70)의 속축(70X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도 사이의 차가 90도이면, 제1 브리지 파이버(60) 및 제2 브리지 파이버(70)에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다. 또한, 그 경우, 접속 지점(C7)에 있어서의 제1 브리지 파이버(60)의 속축(60X1)과 제1 부분(41)의 속축(41X1) 사이의 각도와, 접속 지점(C9)에 있어서의 제2 브리지 파이버(70)의 속축(70X1)과 제1 부분(51)의 속축(51X1) 사이의 각도 사이의 차가 0도이면, 제1 부분(41) 및 제1 부분(51)에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다. 한편, 도 9와는 달리, 제1 광 파이버(30)가 제1 부분(31) 및 제2 부분(32)을 합계로 짝수 개 가지는 경우(예를 들면, 2개의 제1 부분(31) 및 2개의 제2 부분(32)을 가지는 경우), 접속 지점(C6)에 있어서의 제1 브리지 파이버(60)의 속축(60X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도와, 접속 지점(C8)에 있어서의 제2 브리지 파이버(70)의 속축(70X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도 사이의 차이가 0도이면, 제1 브리지 파이버(60) 및 제2 브리지 파이버(70)에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다. 그 경우에도, 접속 지점(C7)에 있어서의 제1 브리지 파이버(60)의 속축(60X1)과 제1 부분(41)의 속축(41X1) 사이의 각도와, 접속 지점(C9)에 있어서의 제2 브리지 파이버(70)의 속축(70X1)과 제1 부분(51)의 속축(51X1) 사이의 각도 사이의 차가 0도이면, 제1 부분(41) 및 제1 부분(51)에 대해서, 속축을 따라 전파하는 성분과 지축을 따라 전파하는 성분 사이의 전파 속도의 차를 보상할 수 있다.
제1 변형예의 실시예에 대해서 설명한다. 도 7에 나타내지는 파이버 레이저 장치(1A)에 의해 모드 락 발진을 행했다. 1.5㎛대의 파장의 레이저광이 출력되도록 파이버 레이저 장치(1A)를 구성했다. 제1 광 파이버(30)의 MFD는 4㎛ 정도로 했다. 제1 광 파이버(30)의 길이는 1.5m 정도로 했다. 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)의 MFD는 10.1㎛ 정도로 했다. 공진기 전체의 분산값은, -0.081ps2이었다. 제1 광 파이버(30)와 제2 광 파이버(40)를 융착에 의해 직접 접속했을 경우, 접속 지점에 있어서의 손실은 0.8dB였다. 제1 광 파이버(30)와 제2 광 파이버(40)의 사이에 제1 브리지 파이버(60)를 접속했을 경우, 손실은 0.4dB였다. 이것으로부터, 제1 브리지 파이버(60)를 마련함으로써 접속 지점에 있어서의 손실을 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
도 10은 스펙트럼 형상을 나타내는 그래프이며, 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는, 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 11의 (a)에서는, 가로축의 눈금 간격이 200kHz이며, 도 11의 (b)에서는, 가로축의 눈금 간격이 100MHz이다. 양방의 그래프에 있어서, 세로축의 눈금 간격은 10dB이다. 도 10에 나타내지는 바와 같이, 스펙트럼 폭은 6.9㎚로서, 충분한 스펙트럼 폭이 얻어졌다. 도 11의 (a)에 있어서, 출력광의 반복 주파수는 36.1MHz였다. 출력광의 주파수 스펙트럼의 S/N비는 70dB 이상으로 되어 있었다. 도 11의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 1GHz까지 대역을 넓혀도 피크의 높이가 가지런히 되어 있어, 충분한 주파수 안정성이 얻어지고 있었다.
［비교예］
도 12에 나타내지는 비교예의 파이버 레이저 장치(100)에서는, 모드 락부(115)가, 동일한 MFD를 가지는 편파 유지 파이버에 의해 구성된 3개의 파이버 요소(115a)로 이루어진다. 모드 락부(115)의 일단에는 편파 컨트롤러(116)가 접속되고, 모드 락부(115)의 타단에는 편파 컨트롤러(117)가 접속되어 있다. 이와 같은 비교예의 파이버 레이저 장치(100)를, 실시 형태의 파이버 레이저 장치(1)와 마찬가지로, 1.5㎛대의 파장의 레이저광이 40MHz 정도의 반복 주파수로 출력되도록 구성했다. 파이버 요소(115a)의 MFD는 10.1㎛ 정도로 했다. 모드 락부(115)의 총 길이는 2m 정도로 했다. 공진기 전체의 분산값은, -0.110ps2이었다.
도 13은 스펙트럼 형상을 나타내는 그래프이며, 도 14의 (a) 및 도 14의 (b)는, 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 14의 (a)에서는, 가로축의 눈금 간격이 200kHz이며, 도 14의 (b)에서는, 가로축의 눈금 간격이 100MHz이다. 양방의 그래프에 있어서, 세로축의 눈금 간격은 10dB이다. 도 13에 나타내지는 바와 같이, 스펙트럼 폭은 5.8㎚였다. 도 14의 (a)에 있어서, 출력광의 반복 주파수는 40.9MHz였다. 출력광의 주파수 스펙트럼의 S/N비는 70dB 이상으로 되어 있었다. 도 14의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 1GHz까지 대역을 넓혀도 피크의 높이가 가지런히 되어 있어, 충분한 주파수 안정성이 얻어지고 있었다.
상술한 바와 같이, 도 1에 나타내지는 파이버 레이저 장치(1)에서는, 모드 락의 자가 개시시의 여기 파워는 105mW 정도였다. 한편, 도 12에 나타내지는 비교예의 파이버 레이저 장치(100)에서는, 모드 락의 자가 개시시의 여기 파워는 225mW 정도였다. 이와 같이, 양자의 조건을 같게 하고, 파이버 길이를 2m로 하고, 반복 주파수를 40MHz 정도로 했을 경우, 도 1에 나타내지는 파이버 레이저 장치(1)에서는, 도 12에 나타내지는 비교예의 파이버 레이저 장치(100)의 약 절반의 여기 파워로 초단 펄스 레이저를 발진시킬 수 있었다.
［제2 변형예］
도 15에 나타내지는 제2 변형예의 파이버 레이저 장치(1B)에서는, 제1 변형예와 마찬가지로, 아이솔레이터(14)와 모드 락부(15)의 사이에 편파 컨트롤러(90)가 마련되어 있다. 편파 컨트롤러(16)와 편광자(17)가 하나의 요소로서 일체적으로 구성되어 있다. 제2 광 파이버(40)는 제1 부분(41)만을 가지고 있다. 제1 부분(41)의 일단은 제1 광 파이버(30)의 제2 부분(32)에 접속되어 있고, 제1 부분(41)의 타단은 편파 컨트롤러(90)에 접속되어 있다. 이와 같은 제2 변형예에 의해서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있음과 아울러, 고반복화 및 저여기 파워화를 도모할 수 있다.
［모드 락 조건］
도 15에 나타내지는 구성을 이용하여 모드 락이 발생하는 조건을 확인했다. 편파 컨트롤러(90)를 이용하여 가장 상류측에 위치하는 제2 광 파이버(40)(이하, 「입구측 파이버」라고도 함)에 입력되는 광의 편광 상태를 조정함과 아울러, 편파 컨트롤러(16)를 이용하여 가장 하류측에 위치하는 제3 광 파이버(50)(이하, 「출구측 파이버」라고도 함)의 출력단에 있어서의 광의 편광 상태를 조정하면서, 모드 락이 발생하는 각도 영역을 확인했다. 또한, 각도 영역을 알기 쉽게 하기 위해서 여기 파워를 높여 확인하고 있으며, 실제의 동작시에는 각도가 시트프될 가능성이 있다.
도 16은 스펙트럼 형상을 나타내는 그래프이며, 도 17은 펄스 파형 및 순간 파장을 나타내는 그래프이다. 도 16 및 도 17에서는, 입구측 파이버의 회전 각도(속축과 지축 사이의 각도)를 12도(192도)로 하고, 출구측 파이버의 회전 각도를 100도로 했을 경우의 결과가 나타내져 있다. 도 16에 나타내지는 바와 같이, 스펙트럼 폭은 50㎚였다. 도 17에 나타내지는 바와 같이, 펄스 폭은 635fs였다. 도 17에서는, 가로축의 눈금 간격은 200fs이다.
도 18은 모드 락이 발생한 각도 영역을 나타내는 도면이다. 도 18에 있어서, 세로축의 눈금 간격은 10도이며, 가로축의 눈금 간격은 2도이다. 착색된 영역은, 해당 영역에 대응하는 각도의 조합에 있어서 모드 락이 발생한 것을 나타내고 있다. 도 18로부터, 입구측 파이버의 회전 각도에 90도를 가산한 각도와 출구측 파이버의 회전 각도가 동일하게 되는 각도 영역의 근방에, 모드 락이 발생하는 영역이 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같은 실험 결과에 기초하여, 입구측 파이버 및 출구측 파이버의 회전 각도를 설정할 수 있다. 또한, 해당 실험 결과를 이용함으로써, 상술한 접속 지점(C3, C4)에 있어서의 각도(θ1, θ2)를 모드 락이 발생하도록 설정할 수 있다.
［제3 변형예］
도 19에 나타내지는 제3 변형예의 파이버 레이저 장치(1C)는, 1.0㎛대의 파장의 레이저광이 출력되도록 구성되어 있다. 제1 광 파이버(30)의 MFD는 3.5㎛ 정도로 했다. 제1 광 파이버(30)의 길이는 6m 정도로 했다. 제2 광 파이버(40) 및 제3 광 파이버(50)의 MFD는 6.9㎛ 정도로 했다. 공진기 전체의 분산값은, 0.304ps2이었다. 파이버 레이저 장치(1C)에서는, ASE 필터(19)를 대신하여, 밴드 패스 필터(BF)가 마련되어 있다. 1.0㎛대의 레이저광을 출력하는 경우, 분산값이 정상 분산이 되어 펄스가 계속 넓어져 버리기 때문에, 밴드 패스 필터(BF)에 의해 펄스의 확장을 제한할 필요가 있다. 이와 같은 제3 변형예에 의해서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있음과 아울러, 고반복화 및 저여기 파워화를 도모할 수 있다.
도 20은 스펙트럼 형상을 나타내는 그래프이며, 도 21의 (a) 및 도 21의 (b)는, 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 20에 나타내지는 바와 같이, 스펙트럼 폭은 10.9㎚로서, 충분한 스펙트럼 폭이 얻어졌다. 도 21의 (a)에 있어서, 출력광의 반복 주파수는 19.9MHz였다. 출력광의 주파수 스펙트럼의 S/N비는 70dB 이상으로 되어 있었다. 도 21의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 1GHz까지 대역을 넓혀도 피크의 높이가 가지런히 되어 있어, 충분한 주파수 안정성이 얻어지고 있었다.
본 개시는 상술한 실시 형태 및 변형예로 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에 있어서, 제2 광 파이버(40)가 제2 부분(42)만을 가지고, 제2 부분(42)이, 제2 부분(42)의 속축(42X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도(θ1)가 되도록, 제1 광 파이버(30)의 제2 부분(32)에 접속되어 있어도 된다. 마찬가지로, 제3 광 파이버(50)가 제2 부분(52)만을 가지고, 제2 부분(52)이, 제2 부분(52)의 속축(52X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도(θ2)가 되도록, 제2 부분(32)에 접속되어 있어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 접속 지점(C2)에 있어서의 제1 부분(41)의 속축(41X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도(제1 각도)가 90도이며, 접속 지점(C4)에 있어서의 제1 부분(51)의 속축(51X1)과 제2 부분(32)의 속축(32X1) 사이의 각도(제2 각도)가 0도였지만, 이것과는 반대로, 제1 각도가 0도이고, 제2 각도가 90도여도 된다. 즉, 제1 각도와 제2 각도가 90도 차이가 있으면 된다. 이 경우라도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 양호한 파형의 광을 출력할 수 있음과 아울러, 고반복화 및 저여기 파워화를 도모할 수 있다. 바꿔 말하면, 상기 실시 형태에서는, 제2 광 파이버(40)를 제3 광 파이버로 간주하고, 제3 광 파이버(50)를 제2 광 파이버로 간주할 수도 있다. 마찬가지로, 제1 변형예에서는, 제2 광 파이버(40)를 제3 광 파이버로 간주하고, 제3 광 파이버(50)를 제2 광 파이버로 간주하며, 제1 브리지 파이버(60)를 제2 브리지 파이버로 간주하고, 제2 브리지 파이버(70)를 제1 브리지 파이버로 간주할 수도 있다.
제1 광 파이버(30)는 2개 이상의 제1 부분(31)을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 복수의 제1 부분(31) 및 복수의 제2 부분(32)이 번갈아(교호로) 배치된다. 이 경우에도, 서로 이웃하는 제1 부분(31)과 제2 부분(32)은, 접속 지점에 있어서 제2 부분(32)의 속축(32X1)이 제1 부분(31)의 지축(31X2)에 일치하도록, 서로 접속된다. 제1 광 파이버(30)가 2개 이상의 제1 부분(31)을 가지는 경우, 제1 부분(31)의 총 길이(L31)는, 각 제1 부분(31)의 길이를 모두 합한 길이이다. 제1 광 파이버(30)는 3개 이상의 제2 부분(32)을 가지고 있어도 된다.
1, 1A, 1B, 1C…파이버 레이저 장치
11…광원 30…제1 광 파이버
31…제1 부분 32…제2 부분
40…제2 광 파이버 41…제1 부분
42…제2 부분 50…제3 광 파이버
51…제1 부분 52…제2 부분
60…제1 브리지 파이버 70…제2 브리지 파이버
L1…여기광
31X1, 32X1, 41X1, 42X1, 51X1, 52X1, 60X1, 70X1, X1…속축
32X2, X2…지축 C1, C2, C4, C6, C8…접속 지점
θ1, θ2…각도

Claims (13)

  1. 편파 유지 파이버에 의해 구성된 제1 광 파이버와,
    편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 상기 제1 광 파이버의 일단에 접속된 제2 광 파이버와,
    편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 상기 제1 광 파이버의 타단에 접속된 제3 광 파이버를 구비하고,
    상기 제1 광 파이버는 적어도 하나의 제1 부분과, 상기 제1 부분과 번갈아 배치된 적어도 2개의 제2 부분을 가지고,
    서로 이웃하는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은, 접속 지점에 있어서 상기 제1 부분의 속축이 상기 제2 부분의 지축에 일치하도록, 서로 접속되어 있고,
    상기 제1 부분의 총 길이는, 상기 제2 부분의 총 길이와 동일하고,
    상기 제1 광 파이버의 모드 필드 지름은, 상기 제2 광 파이버의 모드 필드 지름 및 상기 제3 광 파이버의 모드 필드 지름 각각보다도 작은 파이버 레이저 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 광 파이버 및 상기 제3 광 파이버 중 적어도 일방은, 융착에 의해 상기 제1 광 파이버에 접속되어 있는 파이버 레이저 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 광 파이버는 제1 부분과, 제2 부분을 가지고,
    상기 제2 광 파이버의 상기 제1 부분은, 접속 지점에 있어서 상기 제2 광 파이버의 상기 제1 부분의 속축이 상기 제1 광 파이버의 지축에 일치하도록, 상기 제1 광 파이버의 상기 일단에 접속되어 있고,
    상기 제2 광 파이버의 상기 제2 부분은, 접속 지점에 있어서 상기 제2 광 파이버의 상기 제2 부분의 속축과 상기 제2 광 파이버의 상기 제1 부분의 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도가 되도록, 상기 제2 광 파이버의 상기 제1 부분에 접속되어 있는 파이버 레이저 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 광 파이버는 제1 부분과, 제2 부분을 가지고,
    상기 제3 광 파이버의 상기 제1 부분은, 접속 지점에 있어서 상기 제3 광 파이버의 상기 제1 부분의 속축이 상기 제1 광 파이버의 속축에 일치하도록, 상기 제1 광 파이버의 상기 타단에 접속되어 있고,
    상기 제3 광 파이버의 상기 제2 부분은, 접속 지점에 있어서 상기 제3 광 파이버의 상기 제2 부분의 속축과 상기 제3 광 파이버의 상기 제1 부분의 속축 사이의 각도가 0도 또는 90도 이외의 각도가 되도록, 상기 제3 광 파이버의 상기 제1 부분에 접속되어 있는 파이버 레이저 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 광 파이버의 상기 제1 부분의 길이는, 상기 제3 광 파이버의 상기 제1 부분의 길이와 동일한 파이버 레이저 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 광 파이버는 제1 부분을 가지고,
    상기 제2 광 파이버의 상기 제1 부분은, 접속 지점에 있어서 상기 제2 광 파이버의 상기 제1 부분의 속축이 상기 제1 광 파이버의 지축에 일치하도록, 상기 제1 광 파이버의 상기 일단에 접속되어 있고,
    상기 제3 광 파이버는 제1 부분을 가지고,
    상기 제3 광 파이버의 상기 제1 부분은, 접속 지점에 있어서 상기 제3 광 파이버의 상기 제1 부분의 속축이 상기 제1 광 파이버의 속축에 일치하도록, 상기 제1 광 파이버의 상기 타단에 접속되어 있고,
    상기 제2 광 파이버의 상기 제1 부분의 길이는, 상기 제3 광 파이버의 상기 제1 부분의 길이와 동일한 파이버 레이저 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 상기 제1 광 파이버와 상기 제2 광 파이버의 사이에 접속된 제1 브리지 파이버를 더 구비하고,
    상기 제1 브리지 파이버의 모드 필드 지름은, 상기 제1 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 크고, 또한 상기 제2 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 작은 파이버 레이저 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    편파 유지 파이버에 의해 구성되고, 상기 제1 광 파이버와 상기 제3 광 파이버의 사이에 접속된 제2 브리지 파이버를 더 구비하고,
    상기 제2 브리지 파이버의 모드 필드 지름은, 상기 제1 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 크고, 또한 상기 제3 광 파이버의 모드 필드 지름보다도 작은 파이버 레이저 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 광 파이버는 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 합계로 짝수 개 가지고,
    접속 지점에 있어서의 상기 제1 브리지 파이버의 속축과 상기 제1 광 파이버의 속축 사이의 각도와, 접속 지점에 있어서의 상기 제2 브리지 파이버의 속축과 상기 제1 광 파이버의 속축 사이의 각도의 차가 90도인 파이버 레이저 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 광 파이버는 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 합계로 홀수 개 가지고,
    접속 지점에 있어서의 상기 제1 브리지 파이버의 속축과 상기 제1 광 파이버의 속축 사이의 각도와, 접속 지점에 있어서의 상기 제2 브리지 파이버의 속축과 상기 제1 광 파이버의 속축 사이의 각도의 차가 0도인 파이버 레이저 장치.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    접속 지점에 있어서의 상기 제1 브리지 파이버의 속축과 상기 제2 광 파이버의 속축 사이의 각도와, 접속 지점에 있어서의 상기 제2 브리지 파이버의 속축과 상기 제3 광 파이버의 속축 사이의 각도의 차가 0도인 파이버 레이저 장치.
  12. 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 브리지 파이버의 길이는, 상기 제2 브리지 파이버의 길이와 동일한 파이버 레이저 장치.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    여기광을 출력하는 광원과,
    상기 여기광을 흡수하고, 레이저광을 방출하는 광 파이버를 더 구비하고,
    상기 레이저광은 상기 제1 광 파이버, 상기 제2 광 파이버 및 상기 제3 광 파이버에 의해서 도광되는 파이버 레이저 장치.
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