WO2012132479A1 - 光デリバリ部品、及び、それを用いたレーザ装置 - Google Patents

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田谷　浩之
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株式会社フジクラ
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Definitions

  • the present invention relates to an optical delivery component capable of preventing damage due to heat, and a laser device using the same.
  • Fiber laser devices are used in the fields of processing machines, medical equipment, measuring instruments, and the like, and output light amplified by an optical fiber for amplification.
  • signal light amplified in an amplification optical fiber composed of a double clad fiber is output from the core of the amplification optical fiber and is delivered from a single clad fiber connected to the amplification optical fiber.
  • the signal is input to the core of the fiber, propagated to a desired location by the delivery fiber, and then output.
  • the delivery fiber is connected to the amplification optical fiber as described above. If this is the case, this excess excitation light is input to the cladding of the delivery fiber. Also, mismatch in mode field diameter between the signal light propagating through the core of the amplification optical fiber and the signal light propagating through the core of the delivery fiber, axial misalignment, angular misalignment, etc. in the connection between the amplification optical fiber and the delivery fiber Thus, part of the signal light output from the amplification optical fiber may be input to the cladding of the delivery fiber.
  • the light input to the cladding of the delivery fiber may be absorbed by the coating layer of the delivery fiber, causing a problem that the coating layer is burned out. Therefore, it is desirable that the light input to the cladding of the delivery fiber is emitted appropriately.
  • Patent Document 1 describes such an optical fiber fusion splicing structure that emits light input to the cladding.
  • this fusion spliced structure the double clad fiber and the single clad fiber are arranged in a straight line and connected, and at least the vicinity of the fusion point of the single clad fiber is covered with a high thermal conductivity block. Therefore, even when light is input from the double-clad fiber to the clad of the single-clad fiber and heat is generated by the radiation of this light, this heat is absorbed by the block, preventing deterioration of the coating of the optical fiber. It is supposed to be possible.
  • Patent Document 2 describes a laser transmission device that emits light input to a clad.
  • a portion where the optical fiber cladding is partially exposed is bent with a predetermined curvature, covered with a light transmitting member, and further provided with a light absorbing member / cooling member. Is. With such a configuration, it is supposed that light propagating through the cladding can be removed almost completely in the portion where the cladding is exposed.
  • light input from the amplification optical fiber to the delivery fiber includes excitation light that propagates through the cladding of the amplification optical fiber and signal light that propagates through the core.
  • excitation light is light with many components having a large NA (Numerical Aperture)
  • signal light is light with many components having a relatively small NA compared to excitation light.
  • a component having a small NA has better straightness than a component having a large NA.
  • an object of the present invention is to provide an optical delivery component capable of preventing damage due to heat, and a laser device using the same.
  • An optical delivery component of the present invention includes a delivery fiber having a core and a clad, and a heat dissipation member, and the delivery fiber includes a first light emitting unit connected to a part of the heat dissipation member, and the heat dissipation member.
  • a second light emitting portion connected to another part, and at least the second light emitting portion is bent, and the first light emitting portion is light in the delivery fiber more than the second light emitting portion. Is provided on the input end side, and has a bending radius larger than that of the second light emitting portion.
  • the second light emitting portion Since the second light emitting portion has a smaller bending radius than the first light emitting portion, both the light having a relatively large NA and the light having a relatively small NA can be emitted. Therefore, the remaining light that has passed through the first light emitting portion is emitted from the second light emitting portion.
  • the heat generated by the light emitted from the first light emitting part is radiated from a part of the heat radiating member, and the heat generated by the light emitted from the second light emitting part is the other part of the radiating member. Radiated from the heat.
  • the first light emitting part is preferably linear.
  • first light emitting portion By setting the first light emitting portion on a straight line, light having a small NA can be appropriately propagated to the second light emitting portion, and more appropriately generated in the first light emitting portion and the second light emitting portion. Heat can be dispersed.
  • the second light emitting portion may have a constant bending radius.
  • the heat dissipating member is usually made by processing aluminum or the like having good heat conductivity with a metal working machine such as a milling machine, but the second light emitting part of the heat dissipating member has a second bend radius by making the second emitting part constant.
  • the part to which the part is connected can be processed with a constant bending radius, and the processing becomes easy. Therefore, the heat dissipation member can be suppressed at a low cost. It can be.
  • the bending radius of the second light emitting portion may be gradually reduced from the first light emitting portion side.
  • the second light emitting portion in the second light emitting portion, light is gradually emitted sequentially from light having a relatively large NA to light having a relatively small NA. Therefore, even when light having a relatively large NA that has not been emitted from the first light emitting unit propagates to the second light emitting unit, the second light emitting unit first emits light having a relatively large NA, Then, light having a relatively small NA can be emitted. Thus, in the second light emitting portion, the portions that generate heat can be further dispersed, and damage due to heat can be prevented more appropriately.
  • the bend radius of the delivery fiber is gradually reduced from the first light emitting portion to the second light emitting portion.
  • the heat dissipating member further includes a light-transmitting resin that covers the delivery fiber, and at least a part of the first light-emitting portion and the second light-emitting portion, the cladding is the light-transmitting resin. It is preferable to be covered with.
  • the clad is covered with a light-transmitting resin, light can be converted into heat at a location away from the delivery fiber. Therefore, the delivery fiber can be more appropriately protected from heat.
  • the delivery fiber may further include a coating layer that covers the cladding, and the cladding is covered with the coating layer in at least a part of the first light emitting portion and the second light emitting portion. preferable.
  • the core and the cladding can be prevented from being broken by the coating layer when assembling the optical delivery component.
  • the core and the cladding can be prevented from being broken by the coating layer when assembling the optical delivery component.
  • the core and the cladding are not bent more when the optical delivery component is assembled. It can be effectively prevented.
  • the heat dissipation member further includes a resin that covers the delivery fiber, and at least a part of the first light emitting unit and the second light emitting unit includes the coating.
  • the layer is covered with the resin, and both the coating layer and the resin are light transmissive.
  • both the coating layer and the resin are light-transmitting resins, heat generation in the coating layer can be suppressed, and light can be converted into heat at a location away from the delivery fiber. Therefore, the delivery fiber can be more appropriately protected from heat.
  • the heat radiating member when the delivery fiber has a coating layer, the heat radiating member further includes a resin that covers the delivery fiber, and at least a part of the first light emitting portion and the second light emitting portion has the coating.
  • the layer is covered with the resin, and the resin is more excellent in thermal conductivity than the coating layer.
  • the resin covering the coating layer has better thermal conductivity than the coating layer, even when heat is generated in the coating layer, this heat can be appropriately conducted by the resin. Accordingly, even in this case, the delivery fiber can be more appropriately protected from heat.
  • a laser apparatus includes any one of the above-described optical delivery components, and an optical fiber that has a core and a cladding and outputs light, and an output end of the optical fiber is the delivery fiber. It is characterized by being connected to the input terminal.
  • the laser device further includes a pumping light source
  • the optical fiber is an amplification optical fiber in which an active element that is excited by pumping light output from the pumping light source is added to the core. It is also good.
  • Such a laser device is a fiber laser device.
  • surplus pumping light output from the amplification optical fiber is light having a large NA
  • signal light amplified in the amplification optical fiber includes light having a large NA and light having a small NA. Therefore, according to the laser apparatus of the present invention, the surplus pumping light is output even when the surplus pumping light output from the amplification optical fiber is input to the clad of the delivery fiber or a part of the signal light is input to the clad.
  • Most of the signal light is emitted from the first light emitting portion, and most of the signal light input to the clad is output from the second light emitting portion. Therefore, since the excitation light and the signal light input to the cladding can be dispersed and converted into heat, a highly reliable fiber laser device can be obtained.
  • the laser device further includes an excitation light source and an amplification optical fiber to which an active element excited by the excitation light is added to a core, and an input end of the optical fiber has the amplification light It may be connected to the output end of the fiber.
  • surplus pumping light output from the amplification optical fiber is input to the cladding of the delivery fiber through the optical fiber, or signal light output from the amplification optical fiber through the optical fiber
  • most of the excess excitation light is emitted from the first light emitting portion, and most of the signal light input to the cladding is output from the second light emitting portion. Therefore, since the excitation light and the signal light input to the cladding can be dispersed and converted into heat, a highly reliable fiber laser device can be obtained.
  • an optical delivery component capable of preventing damage due to heat and a laser device using the same are provided.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the light delivery component of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line VV in FIG. 3.
  • FIG. 1 is a diagram showing a laser apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the laser device 1 is a fiber laser device, and includes a seed light source 10 that outputs seed light, an excitation light source 20 that outputs excitation light, and amplification light that is input by the seed light and the excitation light.
  • the fiber 30, the combiner 40 that connects the seed light source 10 and the excitation light source 20, and the amplification optical fiber 30, and the optical delivery component 100 including the delivery fiber 50 that is connected at one end to the amplification optical fiber 30 are mainly used.
  • the seed light output from the seed light source 10 is amplified and output by an amplification optical fiber, and is an MO-PA (Master-Oscillator-Power-Amplifier) type fiber laser apparatus.
  • MO-PA Master-Oscillator-Power-Amplifier
  • the seed light source 10 is composed of, for example, a laser light source composed of a laser diode, or a Fabry-Perot type or fiber ring type fiber laser device.
  • the seed light output from the seed light source 10 is not particularly limited, but is, for example, laser light having a wavelength of 1070 nm.
  • the seed light source 10 is connected to a seed light fiber 15 including a core and a clad covering the core, and the seed light output from the seed light source 10 passes through the core of the seed light fiber 15. Propagate.
  • An example of the seed light fiber 15 is a single mode fiber. In this case, the seed light propagates through the seed light fiber 15 as single mode light.
  • the seed light output from the seed light source 10 is also called signal light. However, the signal need not be superimposed on the seed light.
  • the excitation light source 20 is composed of a plurality of laser diodes 21 and outputs excitation light having a wavelength of 915 nm, for example, when the wavelength of the seed light is 1070 nm as described above. Further, each laser diode 21 of the excitation light source 20 is connected to the excitation light fiber 22, and the excitation light output from the laser diode 21 propagates through the excitation light fiber 22.
  • An example of the excitation light fiber 22 is a multimode fiber. In this case, the excitation light propagates through the excitation light fiber 22 as multimode light.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure perpendicular to the longitudinal direction of the amplification optical fiber 30.
  • the amplification optical fiber 30 includes a core 31, a cladding 32 that covers the core 31, an outer cladding 33 that covers the cladding 32, and a coating layer 34 that covers the outer cladding 33.
  • the refractive index of the cladding 32 is lower than the refractive index of the core 31, and the refractive index of the outer cladding 33 is further lower than the refractive index of the cladding 32.
  • the diameter of the core 31 is, for example, 15 ⁇ m, and the outer diameter of the clad 32 is, for example, 400 ⁇ m.
  • an element such as germanium for increasing the refractive index and an active element such as ytterbium (Yb) excited by excitation light output from the excitation light source 20 are added.
  • Quartz examples of such active elements include rare earth elements, and examples of rare earth elements include thulium (Tm), cerium (Ce), neodymium (Nd), and europium (Eu) in addition to Yb.
  • active elements include bismuth (Bi), chromium (Cr), and the like.
  • the pure quartz to which no dopant is added is mentioned, for example.
  • the material constituting the outer clad 33 includes, for example, ultraviolet curable resin, quartz added with fluorine, and the like, and the material constituting the coating layer 34 is, for example, when the outer clad 33 is made of resin.
  • An ultraviolet curable resin different from the resin may be used.
  • the combiner 40 connects the seed light fiber 15 and the respective excitation light fibers 22 and the amplification optical fiber 30. Specifically, in the combiner 40, the core of the seed light fiber 15 is end-connected to the core 31 of the amplification optical fiber 30. Further, in the combiner 40, the cores of the respective excitation light fibers 22 are end-connected to the clad 32 at one end of the amplification optical fiber 30. Thus, the seed light output from the seed light source 10 is input to the core 31 of the amplification optical fiber 30, and the excitation light output from the excitation light source 20 is input to the clad 32 of the amplification optical fiber 30.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the optical delivery component 100 of FIG. As shown in FIG. 3, the optical delivery component 100 includes a heat dissipation member 60 and a delivery fiber 50.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state of a cross section perpendicular to the length direction of the delivery fiber 50 of FIG.
  • the delivery fiber 50 includes a core 51, a cladding 52 that covers the core 51, and a coating layer 54 that covers the cladding 52.
  • the diameter of the core 51 is, for example, the same as the diameter of the core 31 of the amplification optical fiber 30, and the outer diameter of the cladding 52 is, for example, the same as the outer diameter of the cladding 32 of the amplification optical fiber 30.
  • the outer diameter of 54 is, for example, the same as the outer diameter of the coating layer 34 of the amplification optical fiber 30.
  • the refractive index of the core 51 is, for example, the same as that of the core 31 of the amplification optical fiber 30, and the refractive index of the cladding 52 is the same as that of the cladding 32 of the amplification optical fiber 30.
  • examples of such a material constituting the core 51 include quartz to which an element such as germanium for increasing the refractive index is added, and examples of a material constituting the clad 52 include any dopant. There is no pure quartz.
  • urethane type ultraviolet curable resin is mentioned, for example.
  • the coating layer 54 on the light input end 58 side is peeled by a predetermined length, the cladding 52 is exposed, and the light input end 58 is The output end 39 of the amplification optical fiber 30 is connected.
  • the delivery fiber 50 has a predetermined length from the light input end 58 including the portion where the coating layer 54 is peeled off as the first light emitting portion 50a, and continues from the input end 58 side to the first light emitting portion 50a.
  • the predetermined length is the second light emitting portion 50b.
  • a part of the first light emitting portion 50a has the coating layer 54 peeled off and the cladding 52 exposed, and the other part of the first light emitting portion 50a has the coating layer 54 not peeled off.
  • the coating layer 54 is not peeled off at all.
  • the life of the optical fiber tends to be shortened.
  • the cladding 52 is coated with the coating layer 54 in this way, The delivery fiber 50 is prevented from having a short life.
  • the heat radiating member 60 includes a first heat radiating member 60 a that constitutes a part of the heat radiating member 60 and a second heat radiating member 60 b that constitutes another part of the heat radiating member 60.
  • FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line VV in FIG.
  • the first heat radiating member 60 a fills the plate-like first base 61 a on which the concave first storage portion 62 a is formed, and the first storage portion 62 a.
  • a resin 64 having excellent thermal conductivity.
  • the outer diameter of the first base 61a has a substantially rectangular shape
  • the first storage portion 62a has a substantially rectangular shape.
  • the first base 61a has a pair of groove portions 63a at both ends in the longitudinal direction of the first storage portion 62a so as to be connected to the first storage portion 62a.
  • the resin 64 is preferably a resin having excellent thermal conductivity, and is not particularly limited. Examples thereof include silicone RTV rubber containing a material having high thermal conductivity.
  • the second heat radiating member 60 includes a second base 61b in which a concave second storage portion 62b is formed, and a resin 64 with excellent thermal conductivity filled in the second storage portion 62b.
  • the shape of the second base 61b is substantially the same as the shape of the cross section of the first base 61a shown in FIG. 5, and the outer shape of the second base 61b is bent at a substantially right angle on the plane. It is said that. Further, the outer shape of the second storage portion 62b is such that the first storage portion 62a is bent at a substantially right angle on a plane.
  • the second base 61b is formed with a pair of groove portions 63b so as to be connected to both ends of the second storage portion 62b. In the present embodiment, the outer shape of the second base 61b and the outer shape of the second storage portion 62b are bent at substantially right angles, but this angle is not particularly limited.
  • the 1st light emission part 50a of the delivery fiber 50 is arrange
  • the portion of the first light emitting portion 50a where the covering layer 54 is peeled off is the portion where the cladding 52 is covered with the resin 64 and the portion where the covering layer 54 is not peeled off is the covering layer. 54 is covered with a resin 64.
  • the first light emitting portion 50a is connected to the first heat radiating member 60a.
  • the resin 64 that covers the coating layer 54 is more excellent in thermal conductivity than the coating layer 54. In such a case, even when heat is generated in the coating layer 54, this heat can be appropriately conducted by the resin 64, and the delivery fiber 50 can be more appropriately protected from the heat.
  • a resin include the silicone RTV rubber described above when the coating layer 54 is a urethane-based resin.
  • the amplification optical fiber 30 connected to the delivery fiber 50 is disposed in the groove portion 63a opposite to the groove portion 63a on the side where the delivery fiber 50 is disposed from the first housing portion 62a. Has been derived.
  • the second light emitting portion 50b of the delivery fiber 50 is disposed in the second housing portion 62b from the groove portion 63b on the first heat radiating member 60a side in the second heat radiating member 60b, and further from the second housing portion 62b. It arrange
  • the coating layer 54 is not peeled off in the second light emitting portion 50b, the coating layer 54 is covered with the resin 64 in the second storage portion 62b.
  • the second light emitting unit 50b is connected to the second heat radiating member 60b.
  • the resin 64 covering the coating layer 54 is more excellent in thermal conductivity than the coating layer 54, like the first light emitting portion 50a described above. In such a case, even when heat is generated in the coating layer 54, this heat can be appropriately conducted by the resin 64, and the delivery fiber 50 can be more appropriately protected from the heat. A portion of the delivery fiber 50 that follows the second light emitting portion is led out of the heat dissipation member 60.
  • the first light emitting portion 50a since the first light emitting portion 50a is linear as described above, the bending radius of the first light emitting portion 50a can be considered to be infinite. Therefore, the first light emitting unit 50a has a larger bending radius than the second light emitting unit 50b. In the present embodiment, the second light emitting portion 50b is bent at a substantially right angle, but this angle is not particularly limited.
  • nothing is connected to the end of the delivery fiber 50 opposite to the amplification optical fiber 30 side, and the output end is the light output.
  • an end cap made of a glass rod for expanding the diameter of the output light may be connected to the output end.
  • Such a laser device 1 operates as follows.
  • seed light is output from the seed light source 10 and excitation light is output from the excitation light source 20.
  • the seed light output from the seed light source 10 has a wavelength of, for example, 1070 nm as described above.
  • the seed light output from the seed light source 10 propagates through the core of the seed light fiber 15 and enters the combiner 40.
  • the excitation light output from each laser diode 21 of the excitation light source 20 has a wavelength of, for example, 915 nm as described above.
  • the pumping light output from each laser diode 21 propagates through the pumping light fiber 22 and enters the combiner 40.
  • the seed light input to the combiner 40 is input to the core 31 of the amplification optical fiber 30 and propagates through the core 31.
  • the excitation light input to the combiner 40 is input to the cladding 32 of the amplification optical fiber 30 and propagates mainly through the cladding 32.
  • the excitation light passes through the core 31, it is absorbed by the active element added to the core 31 and excites the active element.
  • the excited active element causes stimulated emission, the seed light is amplified by the stimulated emission, and is output from the output end 39 of the amplification optical fiber 30 as output light.
  • the output light output from the core 31 of the amplification optical fiber 30 is input to the core 51 from the input end 58 of the delivery fiber 50, propagates through the core 51, and is output from the output end of the delivery fiber 50.
  • the core 31 of the amplification optical fiber 30 and the core 51 of the delivery fiber 50 are input at the input end 58.
  • the output light leaks due to misalignment / angular misalignment with the optical fiber, or the mode field mismatch between the amplification optical fiber 30 and the delivery fiber 50 and enters the clad 52 as leakage light.
  • excessive pumping light that is not absorbed by the active element and is output from the output end 39 of the amplification optical fiber 30 may be input to the cladding 52 of the delivery fiber 50.
  • the excitation light is composed of light having a relatively large NA
  • the output light obtained by amplifying the seed light includes light having a small NA and light having a large NA. Therefore, when output light or excitation light is input to the clad 52 of the delivery fiber 50 as described above, this light includes light having a large NA and light having a small NA.
  • the light having a relatively large NA is likely to be output from the outer peripheral surface of the clad 52 because the incident angle with respect to the outer peripheral surface of the clad 52 is small. For this reason, at least a part of the light having a relatively large NA is emitted from the clad 52 in the first light emitting portion 50a of the delivery fiber 50 and is changed into heat. This heat is conducted through the resin 64 in the first heat radiating member 60a and released to the outside through the first base 61a. As described above, if the resin 64 that covers the coating layer 54 in the first light emitting portion 50a has better thermal conductivity than the coating layer 54, the coating layer 54 generates heat in the first light emitting portion 50a. Even in this case, the heat can be appropriately conducted by the resin 64, and the delivery fiber 50 can be more appropriately protected from the heat.
  • light having a relatively small NA has a large incident angle with respect to the outer peripheral surface of the clad 52, so that it is difficult to be emitted from the clad 52 in the linear first light emitting portion 50a and passes through the first light emitting portion 50a. .
  • Even in light having a relatively large NA a part of the light passes through the first light emitting unit 50a.
  • the light that has passed through the first light emitting portion 50a propagates to the second light emitting portion 50b.
  • the second light emitting portion 50b has a smaller bending radius than the first light emitting portion 50a, light having a relatively small NA is easily emitted from the clad 52.
  • the cladding 52 is covered with the coating layer 54, and a part of the light emitted from the cladding 52 is heated by the coating layer 54.
  • the amount of heat generated in the covering layer 54 in the second light emitting portion 50b is reduced by the covering layer 54. Not big enough to damage.
  • the coating layer 54 is connected to the second heat radiating member 60b in the second light emitting portion 50b, the coating layer 54 is not easily damaged by heat.
  • the coating layer 54 generates heat in the second light emitting portion 50b.
  • the heat can be appropriately conducted by the resin 64, and the delivery fiber 50 can be more appropriately protected from the heat. Then, the heat generated in the coating layer 54 is conducted through the resin 64 and released to the outside through the second base 61b.
  • the light delivery component 100 of the present embodiment when light having low NA and high NA is input to the cladding 52 of the delivery fiber 50, this light is emitted as the first light.
  • the light propagates in the order of the part 50a and the second light emitting part 50b.
  • Light having a large NA such as excitation light has a small incident angle with respect to the outer peripheral surface of the clad 52 of the delivery fiber 50 and is easily emitted from the clad 52.
  • light having a small NA included in the output light obtained by amplifying the seed light has a large incident angle with respect to the outer peripheral surface of the cladding 52 of the delivery fiber 50 and is not easily emitted from the cladding 52.
  • the first light emitting portion 50a has a larger bending radius than the second light emitting portion 50b.
  • Light having a relatively large NA such as part of the light, is emitted from the first light emitting unit 50a.
  • the second light emitting unit 50b has a smaller bending radius than the first light emitting unit 50a, it can emit light having a relatively large NA and light having a relatively small NA. Accordingly, the second light emitting unit 50b emits the remaining light that has passed through the first light emitting unit 50a.
  • the heat generated by the light emitted from the first light emitting portion 50a is radiated from the first heat radiating member 60a, and the heat generated by the light emitted from the second light emitting portion 50b is the second heat radiating member 60b. Radiated from the heat.
  • the heat generated by the light emitted from the first light emitting portion 50a is radiated from the first heat radiating member 60a, and the heat generated by the light emitted from the second light emitting portion 50b is the second heat radiating member 60b. Radiated from the heat.
  • the laser apparatus 1 using such an optical delivery component 100 can have high reliability.
  • the laser device 1 is a fiber laser device using the amplification optical fiber 30 as in the present embodiment
  • the surplus pumping light output from the amplification optical fiber 30 is input to the cladding 52 of the delivery fiber 50.
  • part of the output light obtained by amplifying the seed light is input to the clad 52.
  • most of the excess pumping light is emitted from the first light emitting unit 50a and is emitted to the clad 52.
  • Most of the input output light is output from the second light emitting unit 50b. Accordingly, since the excitation light and the signal light input to the clad 52 can be dispersed and converted into heat, a highly reliable fiber laser device can be obtained.
  • the first light emitting portion 50a is linear, light having a small NA can be appropriately propagated to the second light emitting portion 50b, and the first light In the emission part 50a and the 2nd light emission part 50b, the heat
  • the 2nd light emission part 50b is bent by the fixed bending radius, the 2nd thermal radiation member 60b connected with the 2nd light emission part 50b can be processed by fixed bending deformation.
  • the processing can be easily performed by a metal processing machine such as a milling machine, so that the second storage portion 62b can be easily formed, and heat can be radiated at low cost.
  • the member 60 can be manufactured.
  • another optical fiber may be provided between the amplification optical fiber 30 and the delivery fiber 50.
  • This optical fiber has a core and a clad, and is, for example, the same configuration as the seed light fiber 15 or a double clad fiber having a core, a clad, and an outer clad.
  • the double clad fiber may have the same configuration as the amplification optical fiber 30 except that no active element is added to the core.
  • the output end of the amplification optical fiber 30 is connected to the input end of the optical fiber, and the output end of the optical fiber is connected to the input end of the delivery fiber.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the light delivery component 101 according to the second embodiment of the present invention.
  • the light delivery component 101 of the present embodiment is the same as the light delivery component 100 of the first embodiment in that the delivery fiber 50 is linearly arranged in the first light emitting portion 50a, but the second light emission.
  • the delivery fiber 50 is different from the light delivery part 100 of the first embodiment in that the bending fiber is gradually reduced from the first light emitting part side. Then, along the bending of the delivery fiber 50, the outer shapes of the first base 61a of the first heat radiating member 60a and the second base 61b of the second heat radiating member 60b are bent in the plane direction, and accordingly The outer shapes of the first storage portion 62a and the second storage portion 62b are bent in the plane direction.
  • the light delivery component 101 of the present embodiment light is gradually emitted in order from light having a relatively large NA to light having a relatively small NA in the second light emitting portion. Therefore, even when light having a relatively large NA that has not been emitted from the first light emitting unit propagates to the second light emitting unit, the second light emitting unit first emits light having a relatively large NA, Then, light having a relatively small NA can be emitted.
  • the portions that generate heat can be more dispersed than the light delivery component 100 of the first embodiment, and damage due to heat can be prevented more appropriately.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the light delivery component 102 according to the third embodiment of the present invention.
  • the bending radius of the delivery fiber 50 is gradually reduced from the first light emitting portion 50a to the second light emitting portion 50b. Accordingly, in the light delivery component 100 of the first embodiment, the delivery fiber 50 is linearly arranged in the first light emitting portion 50a, whereas in the light delivery component 102 of the present embodiment, the first light is arranged. The delivery fiber 50 is bent at the emission part 50a.
  • the external shape of the 1st base 61a of the 1st heat radiating member 60a and the 2nd base 61b of the 2nd heat radiating member 60b is bent in the plane direction so that the bending of this delivery fiber 50 may be accompanied, and with this
  • the outer shapes of the first storage portion 62a and the second storage portion 62b are bent in the plane direction.
  • the bend radius of the delivery fiber 50 is gradually reduced from the first light emitting portion 50a to the second light emitting portion 50b, so that light having a relatively large NA can be reduced to NA.
  • the light can be emitted gradually in order up to relatively small light. Therefore, the portions that generate heat can be further dispersed as compared with the light delivery component 100 of the first embodiment, and damage due to heat can be prevented more appropriately.
  • FIG. 8 is a diagram showing the laser apparatus 2 according to the present embodiment.
  • the laser device 2 of the present embodiment includes excitation light sources 20 a and 20 b having the same configuration as the excitation light source 20 in the first embodiment, an amplification optical fiber 30, and both ends of the amplification optical fiber 30.
  • the combiner 40a, 40b having the same configuration as the combiner 40 in the first embodiment, the first resonance fiber 16 connected to the combiner 40a, and the first resonance fiber 16 are connected to the first embodiment.
  • the optical delivery component 100a having the same configuration as the optical delivery component 100 in FIG. 1, the second resonance fiber 18 connected to the combiner 40b, and the second delivery fiber 18 connected to the optical delivery component 100 in the first embodiment.
  • FBG Fiber Bragg
  • the combiner 40a is provided at the end of the amplification optical fiber 30 in the same manner as the combiner 40 of the first embodiment. Moreover, the combiner 40b is provided in the edge part on the opposite side to the edge part in which the combiner 40a of the optical fiber 30 for amplification is provided.
  • Each laser diode 21 of the pumping light source 20a is connected to the pumping light fiber 22 in the same manner as in the first embodiment.
  • These pumping light fibers 22 are clad of the amplifying optical fiber 30 in the combiner 40a. 32. Therefore, the pumping light output from the pumping light source 20a is input to the cladding 32 of the amplification optical fiber 30 via the combiner 40a.
  • the first resonance fiber 16 has a core and a clad, and is, for example, the same configuration as the seed light fiber 15 in the first embodiment, or a double clad fiber having a core, a clad, and an outer clad.
  • the double clad fiber has a configuration similar to that of the amplification optical fiber or a configuration in which no active element is added to the core.
  • the first resonance fiber 16 is connected to the amplification optical fiber 30 in the combiner 40a, and the core 31 of the amplification optical fiber 30 and the core of the first resonance fiber 16 are coupled.
  • a first FBG 71 is provided in the core of the first resonance fiber 16, and the first FBG 71 is coupled to the core 31 of the amplification optical fiber 30.
  • the first FBG 71 reflects light having the same wavelength as a part of the spontaneous emission light emitted when the active element added to the core 31 of the amplification optical fiber 30 is in an excited state, and the reflectance is For example, 100%.
  • the input end 58 of the delivery fiber 50 of the optical delivery component 100a is connected to the side of the first resonance fiber 16 opposite to the amplification optical fiber 30 side.
  • the termination member 17 is connected to the delivery fiber 50 of the optical delivery component 100a.
  • each laser diode 21 of the pumping light source 20b is connected to the pumping light fiber 22 in the same manner as in the first embodiment, and these pumping light fibers 22 are connected to the amplifier optical fiber 30 in the combiner 40b.
  • the clad 32 is connected. Therefore, the excitation light output from the excitation light source 20b is input to the clad 32 of the amplification optical fiber 30 via the combiner 40b.
  • the second resonance fiber 18 has a core and a clad, and is, for example, the same configuration as the seed light fiber 15 in the first embodiment, or a double clad fiber having a core, a clad, and an outer clad.
  • the double clad fiber has a configuration similar to that of the amplification optical fiber or a configuration in which no active element is added to the core.
  • the second resonance fiber 18 is connected to the amplification optical fiber 30 in the combiner 40b, and the core 31 of the amplification optical fiber 30 and the core of the second resonance fiber 18 are coupled.
  • a second FBG 72 is provided at the core of the second resonance fiber 18, and the second FBG 72 is coupled to the core 31 of the amplification optical fiber 30.
  • the second FBG 72 reflects light having the same wavelength as the light reflected by the first FBG 71 with a lower reflectance than the first FBG 71.
  • the reflectance of the second FBG is, for example, 30%.
  • the input end 58 of the delivery fiber 50 of the optical delivery component 100b is connected to the opposite side of the second resonance fiber 18 from the amplification optical fiber 30 side.
  • the laser apparatus 2 is a Fabry-Perot that uses both first and second FBGs 71 and 72 to resonate pumping light that is input from both the front and rear sides of the amplification optical fiber 30.
  • Type fiber laser device is a Fabry-Perot that uses both first and second FBGs 71 and 72 to resonate pumping light that is input from both the front and rear sides of the amplification optical fiber 30.
  • excitation light is output from the respective laser diodes 21 of the excitation light sources 20a and 20b.
  • the excitation light output from each laser diode 21 has a wavelength of, for example, 915 nm, as in the laser device 1 of the first embodiment.
  • the pumping light output from each laser diode 21 is input to the clad 32 from the front side and the rear side of the amplification optical fiber 30 via the respective pumping light fibers 22.
  • the excitation light input to the cladding of the amplification optical fiber 30 mainly propagates through the cladding 32. And when passing through the core 31, it is absorbed by the active element added to the core 31, and the active element is brought into an excited state.
  • spontaneous emission light is emitted from the active element excited by the excitation light, and light resonance occurs between the first FBG 71 and the second FBG 72 based on the spontaneous emission light.
  • the resonating light has the same wavelength as the reflection wavelength of the first FBG 71 and the second FBG 72, and this resonating light is amplified by stimulated emission of the active element excited in the amplification optical fiber 30 as light to be amplified.
  • a part of the amplified light passes through the second FBG 72, is output from the second resonance fiber as output light (signal light), and is input to the delivery fiber 50 of the optical delivery component 100b.
  • the excess pump light output from the amplification optical fiber 30 is output from the excitation light source 20 a and is not absorbed by the amplification optical fiber 30.
  • the output light is input to the clad 52 of the delivery fiber 50.
  • these lights are converted into heat.
  • the light propagating through the core 51 of the delivery fiber 50 in the light delivery component 100 b is output from the delivery fiber 50.
  • surplus pumping light output from the amplifying optical fiber 30 or a part of the resonating light that is output from the pumping light source 20b and not absorbed in the amplifying optical fiber 30 passes through the first FBG 71.
  • Such light is output from the first resonance fiber 16 and input to the delivery fiber 50 of the optical delivery component 100a.
  • the light may be input to the cladding 52 of the delivery fiber 50.
  • this light is converted into heat in the same manner as the light delivery component 100 of the first embodiment.
  • the light propagating through the core 51 of the delivery fiber 50 in the optical delivery component 100 a is converted into heat at the termination member 17.
  • both ends of the amplification optical fiber are output from this point of view.
  • the input ends of the first and second resonance fibers 16 and 18, which are optical fibers, can be considered to be connected to the output end of the amplification optical fiber 30.
  • the first and second resonance fibers 16 and 18 propagate and output the light output from the amplification optical fiber 30 and input it to the input end of the delivery fiber 50 of the optical delivery components 100a and 100b. It can be considered that the output ends of the first and second resonance fibers 16 and 18 are connected to the input end 58 of the delivery fiber 50.
  • the laser device 2 of the present embodiment even when light is output from the first and second resonance fibers 16 and 18 and is input to the cladding 52 of the delivery fiber 50 of the optical delivery components 100a and 100b, Light is output from the first light emitting unit 50a and the second light emitting unit 50b. Accordingly, since the light input to the clad 52 can be dispersed and converted into heat, a highly reliable laser device can be obtained.
  • a double-pumped fiber laser device such as the laser device 2 of the present embodiment, surplus pumping light tends to be output from both sides of the amplification optical fiber 30, so that the laser device 2 of the present embodiment is similar to the laser device 2 of the present embodiment.
  • the light delivery components 101 and 102 of the second embodiment and the third embodiment may be used instead of the light delivery components 100a and 100b.
  • the covering layer 54 is peeled off at a part of the first light emitting portion 50a, but the peeling of the covering layer 54 is not essential. It may be peeled over all of 50a and the 2nd light emission part 50b, and does not need to be peeled.
  • the coating layer 54 may be made of a light transmissive resin.
  • the coating layer 54 may be made of a urethane resin.
  • the cladding 52 is emitted. Therefore, the delivery fiber 50 can be appropriately protected.
  • the resin 64 may be a light transmissive resin.
  • the first light emitting unit 50a and the second light emitting unit 50b light emitted from the delivery fiber 50 is converted into heat while propagating through the resin 64, or propagated through the resin 64 and transmitted through the first base. It is converted into heat by 61a and the second base 61b.
  • the coating layer 54 is a light-transmitting resin as described above, the light transmitted through the coating layer 54 is converted into heat while propagating through the resin 64, or is propagated through the resin 64 and transmitted through the first base. It is converted into heat by 61a and the second base 61b.
  • An example of such a light transmissive resin 64 is an epoxy resin.
  • the laser device has been described by taking the fiber laser device as an example.
  • the present invention is not limited to this, and for example, an optical delivery used in a solid-state laser device that has an optical fiber and outputs light from the optical fiber.
  • the light delivery component of the above embodiment may be used.
  • the laser device 1 inputs pumping light from one side of the amplification optical fiber 30 and the laser device 2 inputs pumping light from both of the amplification optical fibers 30.
  • the excitation light may be input from either one of the amplification optical fibers 30 or may be input from both.
  • heat sink fins may be provided on the first base 61a and the second base 61b.
  • a heat pipe may be provided on the two bases 61b.
  • Example 1 An optical delivery component similar to that of the first embodiment was produced.
  • a delivery fiber as a single clad fiber was connected to the output end of an amplification optical fiber as a double clad fiber, and the coating layer was peeled off by about 20 mm from the end.
  • a first base made of a metal plate with a concave first storage part and a metal plate with a concave second storage part formed and bent in a planar shape. Two units were prepared. Then, the delivery fiber was linearly arranged on the first base about 50 mm from the end portion, and the outer peripheral surface of the delivery fiber was covered with this resin by filling the accommodating portion with a heat conductive resin.
  • the portion following the portion disposed on the first base of the delivery fiber is disposed on the second base over a length of 240 mm with a constant bending radius of 80 mm, and the housing portion is filled with a photothermal conductive resin.
  • the outer peripheral surface of the delivery fiber was covered with this resin.
  • Example 2 An optical delivery component similar to that of the second embodiment was produced. The same procedure as in Example 1 was performed except that the bending radius at the beginning of bending disposed on the second base of the delivery fiber was 160 mm and the radius at the end of bending was 80 mm.
  • Example 2 light having the same intensity as in Example 1 was input from the end of this delivery fiber under the same conditions as in Example 1. Then, the temperature of the linear portion arranged on the first base in the delivery fiber becomes 65 ° C., the temperature of the portion at the beginning of bending of the portion arranged on the second base becomes about 60 ° C., and the second base The temperature of the bending end portion of the portion arranged in (1) was about 60 ° C.
  • Example 1 An optical delivery component was produced in the same manner as in Example 1 except that the delivery fiber was arranged on the first base in the same manner as in Example 1 and the delivery fiber was not arranged in the second base.
  • Example 2 Then, about 50 W of light was input from the end of this delivery fiber under the same conditions as in Example 1. Then, the temperature of the linear portion arranged on the first base in the delivery fiber becomes 60 ° C., and at the place where the delivery fiber is bent at the place about several tens of centimeters away from the end of the delivery fiber, it is about 100 The coating layer of the delivery fiber was damaged.
  • the light input to the cladding of the delivery fiber is dispersed and output, and the place where heat is generated is dispersed. Therefore, it is considered that the optical delivery component of the present invention and the laser device using the same can prevent damage due to heat.
  • an optical delivery component capable of preventing damage due to heat and a laser apparatus using the same are provided.
  • Second heat release member 61a First base 61b ... Second base 62a ... First storage part 62b ... First 2 storage part 64 ... resin 71 ...
  • the first mirror (the 1FBG) 72 ... 2nd mirror (2nd FBG) 100, 100a, 100b, 101, 102 ... optical delivery parts

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Abstract

　熱による損傷を防止することができる光デリバリ部品、及び、それを用いたレーザ装置を提供する。　光デリバリ部品１００は、コア５１及びクラッド５２を有するデリバリファイバ５０と、放熱部材６０と、を備え、デリバリファイバ５０は、放熱部材の一部である第１放熱部材６０ａに接続される第１光放出部５０ａと、放熱部材の他の一部である第２放熱部材６０ｂに接続される第２光放出部５０ｂとを有すると共に、少なくとも第２光放出部５０ｂが曲げられており、第１光放出部５０ａは、第２光放出部５０ｂよりもデリバリファイバ５０における光の入力端５８側に設けられると共に、第２光放出部５０ｂよりも曲げ半径が大きくされることを特徴とする。

Description

光デリバリ部品、及び、それを用いたレーザ装置
　本発明は、熱による損傷を防止することができる光デリバリ部品、及び、それを用いたレーザ装置に関する。
　ファイバレーザ装置は、加工機、医療機器、測定器の分野等において用いられ、増幅用光ファイバにおいて増幅された光が出力されるものである。このようなファイバレーザ装置においては、ダブルクラッドファイバから成る増幅用光ファイバにおいて増幅される信号光が、増幅用光ファイバのコアから出力され、増幅用光ファイバに接続されたシングルクラッドファイバから成るデリバリファイバのコアに入力されて、デリバリファイバにより所望の場所まで伝播されてから、出力される場合がある。
　しかし、増幅用光ファイバから出力される光としては、コアから出力される信号光の他に、クラッドから出力される余剰励起光があり、上述のように増幅用光ファイバにデリバリファイバが接続されている場合、この余剰励起光は、デリバリファイバのクラッドに入力する。また、増幅用光ファイバのコアを伝播する信号光と、デリバリファイバのコアを伝播する信号光とのモードフィールド径の不一致や、増幅用光ファイバとデリバリファイバとの接続における軸ずれ、角度ずれ等により、増幅用光ファイバから出力される信号光の一部が、デリバリファイバのクラッドに入力する場合がある。
　デリバリファイバのクラッドに入力するこれらの光は、デリバリファイバの被覆層に吸収されて、被覆層が焼損するといった問題が生じることがある。従って、デリバリファイバのクラッドに入力する光は、適切に放出されることが望ましい。
　下記特許文献１には、このようなクラッドに入力した光を放出する光ファイバの融着接続構造が記載されている。この融着接続構造においては、ダブルクラッドファイバとシングルクラッドファイバとが直線状に並べられて接続され、少なくともシングルクラッドファイバの融着点付近が高熱伝導性のブロックで覆われている。従って、ダブルクラッドファイバからシングルクラッドファイバのクラッドに光が入力し、この光の放射により、熱が発生する場合においても、この熱がブロックに吸収され、光ファイバの被覆の劣化を防止することができるとされている。
　また、下記特許文献２には、クラッドに入力した光を放出するレーザ伝達装置が記載されている。このレーザ伝達装置においては、光ファイバのクラッドが一部露出された部分が、所定の曲率で曲げられると共に、光透過部材で覆われ、さらに光透過部材に光吸収部材・冷却部材が設けられるというものである。この様な構成により、クラッドが露出した部分において、クラッドを伝播する光を略完全に除去できるとされている。
特開２００８－３１０２７７号公報 特開２０１０－００２６０８号公報
　上述のように増幅用光ファイバからデリバリファイバに入力する光には、増幅用光ファイバのクラッドを伝播する励起光と、コアを伝播する信号光とがある。一般に励起光は、ＮＡ（開口数：Numerical Aperture）が大きい成分が多い光であり、信号光は、励起光と比べるとＮＡの比較的小さい成分が多い光である。そして、ＮＡの小さい成分は、ＮＡの大きい成分よりも直進性が良い。
　従って、特許文献１に記載の光ファイバの融着接続構造によれば、光ファイバが直線上に並べられているため、ＮＡの小さい成分は、高熱伝導性のブロックで覆われている部分において放出されづらい。従って、高熱伝導性のブロックで覆われていない部分において、光ファイバが曲げられると、この部分でＮＡの小さい成分がクラッドから放出されて被覆層を損傷する虞がある。一方、特許文献２に記載のレーザ伝達装置においては、光ファイバが曲げられている部分において、光のＮＡの小さい成分とＮＡの大きい成分とが、一気に放出されて熱に変換されるため、発熱する場所が集中して、冷却部材が設けられる場合においても、光ファイバが熱により損傷する虞がある。
　そこで、本発明は、熱による損傷を防止することができる光デリバリ部品、及び、それを用いたレーザ装置を提供することを目的とする。
　本発明の光デリバリ部品は、コア及びクラッドを有するデリバリファイバと、放熱部材と、を備え、前記デリバリファイバは、前記放熱部材の一部に接続される第１光放出部と、前記放熱部材の他の一部に接続される第２光放出部とを有すると共に、少なくとも第２光放出部が曲げられており、前記第１光放出部は、前記第２光放出部よりもデリバリファイバにおける光の入力端側に設けられると共に、前記第２光放出部よりも曲げ半径が大きくされることを特徴とするものである。
　このような光デリバリ部品においては、デリバリファイバのクラッドにＮＡの小さな光とＮＡの大きな光とを有する光が入力すると、この光は、第１光放出部、第２放熱部の順に伝播する。ＮＡの大きな光は、デリバリファイバのクラッドの外周面に対する入射角が小さく、クラッドから放出され易い。一方、ＮＡの小さな光は、デリバリファイバのクラッドの外周面に対する入射角が大きく、クラッドから放出されづらい。従って、第１光放出部は、第２放熱部よりも曲げ半径が大きくされるため、クラッドに入力した光の内、比較的ＮＡの大きな光が第１放出部から放出される。そして、第２光放出部は、第１光放出部よりも曲げ半径が小さいため、比較的ＮＡの大きな光も比較的ＮＡの小さな光も放出することができる。従って、第２光放出部においては、第１光放出部を通過した残りの光が放出される。そして、第１光放出部から放出される光により発生する熱は、放熱部材の一部から放熱され、第２光放出部から放出される光により発生する熱は、放熱部材の他の一部から放熱される。このようにＮＡの比較的大きな光と、ＮＡの比較的小さな光を含む光とを異なる場所で放出して、それぞれ発熱させることにより、発熱する場所が集中することを防止でき、分散して発熱した熱をそれぞれ適切に放出することができる。従って、熱による損傷を防止することができる。
　また、前記第１光放出部は、直線状とされることが好ましい。
　第１光放出部を直線上とすることにより、ＮＡの小さな光を適切に第２光放出部まで伝播させることができ、第１光放出部及び第２光放出部において、より適切に発生する熱を分散することができる。
　また、上記の様に前記第１光放出部が、直線状とされる場合においては、前記第２光放出部は、一定の曲げ半径とされることとしても良い。
　このような構成にすることにより、放熱部材における第２光放出部が接続される部分の形成が容易になる。例えば、放熱部材は、通常熱伝導の良いアルミ等をフライス盤等の金属加工機で加工して作成するが、第２放出部が一定の曲げ半径とされることにより、放熱部材における第２光放出部が接続される部分を一定の曲げ半径で加工することができ、加工が容易になる。従って、放熱部材を安価に抑えることが可能になる。とすることができる。
　或いは、上記の様に前記第１光放出部が、直線状とされる場合において、前記第２光放出部は、前記第１光放出部側から徐々に曲げ半径が小さくされることとしても良い。
　この場合においては、第２光放出部内において、ＮＡの比較的大きな光からＮＡの比較的小さな光まで、順に徐々に放出される。従って、第１光放出部で放出されなかった比較的ＮＡの大きな光が第２光放出部に伝播する場合においても、第２光放出部において、まずＮＡの比較的大きな光を放出して、次いで、比較的ＮＡの小さな光を放出することができる。こうして、第２光放出部において、発熱する個所を更に分散することができ、熱による損傷をより適切に防止することができる。
　或いは、前記第１光放出部から前記第２光放出部にかけて、前記デリバリファイバの前記曲げ半径が徐々に小さくされることが好ましい。
　デリバリファイバの曲げ半径が徐々に小さくされることで、ＮＡの比較的大きな光からＮＡの比較的小さな光まで、光を順に徐々に放出することができる。従って、発熱する個所を更に分散することができ、熱による損傷をより適切に防止することができる。
　また、前記放熱部材は、前記デリバリファイバを覆う光透過性の樹脂をさらに有し、前記第１光放出部及び前記第２光放出部の少なくとも一部において、前記クラッドが前記光透過性の樹脂で覆われることが好ましい。
　クラッドが光透過性の樹脂で覆われることで、デリバリファイバと離れた場所において、光を熱に変えることができる。従って、デリバリファイバをより適切に熱から保護することができる。
　また、前記デリバリファイバは、前記クラッドを覆う被覆層をさらに有し、前記第１光放出部及び前記第２光放出部の少なくとも一部において、前記クラッドが前記被覆層で覆われていることが好ましい。
　第１光放出部及び第２光放出部の少なくとも一部において、クラッドが被覆層で覆われるため、光デリバリ部品を組み立てる際、被覆層により、コア及びクラッドが折れることを防止することができる。特にデリバリファイバが小さな曲げ半径で曲げられている第２光放出部の少なくとも一部においては、クラッドが被覆層で覆われていれば、光デリバリ部品を組み立てる際における、コア及びクラッドの折れをより有効に防止することができる。
　さらに、デリバリファイバが被覆層を有する場合においては、前記放熱部材は、前記デリバリファイバを覆う樹脂をさらに有し、前記第１光放出部及び前記第２光放出部の少なくとも一部において、前記被覆層が前記樹脂で覆われ、前記被覆層及び前記樹脂は、共に光透過性であることが好ましい。
　被覆層及び樹脂が共に光透過性の樹脂であるため、被覆層における発熱を抑制でき、デリバリファイバと離れた場所において、光を熱に変えることができる。従って、デリバリファイバをより適切に熱から保護することができる。
　或いは、デリバリファイバが被覆層を有する場合においては、前記放熱部材は、前記デリバリファイバを覆う樹脂をさらに有し、前記第１光放出部及び前記第２光放出部の少なくとも一部において、前記被覆層が前記樹脂で覆われ、前記樹脂は、前記被覆層よりも熱伝導性に優れることが好ましい。
　被覆層を覆う樹脂が、被覆層よりも熱伝導性に優れるため、被覆層において発熱する場合においても、この熱を樹脂により、適切に伝導することができる。従って、この場合においても、デリバリファイバをより適切に熱から保護することができる。
　また、本発明のレーザ装置は、上記のいずれかに記載の光デリバリ部品と、コアとクラッドとを有し、光を出力する光ファイバと、を備え、前記光ファイバの出力端が前記デリバリファイバの入力端に接続されることを特徴とするものである。
　このようなレーザ装置においては、光ファイバから出力される出力光の一部が、デリバリファイバのクラッドに入力する場合においても、適切に光を放出し、この出力光にＮＡの大きな光と小さな光が含まれる場合においても、光の放出による熱を分散することができる。従って、信頼性の高いレーザ装置とすることができる。
　さらに、上記のレーザ装置は、励起光源を更に備え、前記光ファイバは、前記励起光源から出力される励起光により励起状態とされる活性元素が前記コアに添加される増幅用光ファイバであることとしても良い。
　このようなレーザ装置は、ファイバレーザ装置とされる。一般的に、増幅用光ファイバから出力される余剰励起光は、ＮＡの大きな光とされ、増幅用光ファイバにおいて増幅される信号光は、ＮＡが大きな光と小さな光を含む。従って、本発明のレーザ装置によれば、増幅用光ファイバから出力される余剰励起光が、デリバリファイバのクラッドに入力されたり、信号光の一部がクラッドに入力する場合においても、余剰励起光の多くは第１光放出部において放出され、クラッドに入力した信号光の多くは、第２光放出部から出力される。従って、クラッドに入力した励起光と信号光とを分散して熱に変換することができるので、信頼性の高いファイバレーザ装置とすることができる。
　或いは、上記のレーザ装置は、励起光源と、前記励起光により励起状態とされる活性元素がコアに添加される増幅用光ファイバと、を更に備え、前記光ファイバの入力端が前記増幅用光ファイバの出力端に接続されることとしても良い。
　このようなレーザ装置においても、増幅用光ファイバから出力される余剰励起光が光ファイバを介してデリバリファイバのクラッドに入力されたり、増幅用光ファイバから光ファイバを介して出力される信号光の一部がデリバリファイバのクラッドに入力する場合においても、余剰励起光の多くは第１光放出部において放出され、クラッドに入力した信号光の多くは、第２光放出部から出力される。従って、クラッドに入力した励起光と信号光とを分散して熱に変換することができるので、信頼性の高いファイバレーザ装置とすることができる。
　以上のように、本発明によれば、熱による損傷を防止することができる光デリバリ部品、及び、それを用いたレーザ装置が提供される。
本発明の第１実施形態に係るレーザ装置を示す図である。 図１の増幅用光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。 図１の光デリバリ部品の拡大図である。 図３のデリバリファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。 図３のＶ－Ｖ線における断面の構造の様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る光デリバリ部品の拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る光デリバリ部品の拡大図である。 本発明の第４実施形態に係るレーザ装置を示す図である。
　以下、本発明に係る光デリバリ部品、及び、それを用いた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。
　（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ装置を示す図である。
　図１に示すように、レーザ装置１は、ファイバレーザ装置であり、種光を出力する種光源１０と、励起光を出力する励起光源２０と、種光と励起光とが入力する増幅用光ファイバ３０と、種光源１０及び励起光源２０と増幅用光ファイバ３０とを接続するコンバイナ４０と、増幅用光ファイバ３０に一端が接続されているデリバリファイバ５０を有する光デリバリ部品１００と、を主な構成として備える。このレーザ装置は、種光源１０から出力される種光が、増幅用光ファイバにより増幅されて出力されるものであり、ＭＯ－ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置とされる。
　種光源１０は、例えば、レーザダイオードから成るレーザ光源や、ファブリペロー型やファイバリング型のファイバレーザ装置から構成されている。この種光源１０から出力される種光は、特に制限されるものではないが、例えば、波長が１０７０ｎｍのレーザ光とされる。また、種光源１０は、コア、及び、コアを被覆するクラッドから構成される種光用ファイバ１５に接続されており、種光源１０から出力される種光は、種光用ファイバ１５のコアを伝播する。種光用ファイバ１５としては、例えば、シングルモードファイバが挙げられ、この場合、種光は種光用ファイバ１５をシングルモード光として伝播する。なお、種光源１０から出力される種光は、信号光とも呼ばれる。しかし、特に種光に信号が重畳されている必要はない。
　励起光源２０は、複数のレーザダイオード２１から構成され、上述のように種光の波長が１０７０ｎｍの場合、例えば、波長が９１５ｎｍの励起光を出力する。また、励起光源２０のそれぞれのレーザダイオード２１は、励起光用ファイバ２２に接続されており、レーザダイオード２１から出力される励起光は、励起光用ファイバ２２を伝播する。励起光用ファイバ２２としては、例えば、マルチモードファイバが挙げられ、この場合、励起光は励起光用ファイバ２２をマルチモード光として伝播する。
　図２は、増幅用光ファイバ３０の長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。図２に示すように、増幅用光ファイバ３０は、コア３１と、コア３１を被覆するクラッド３２と、クラッド３２を被覆する外側クラッド３３と、外側クラッド３３を被覆する被覆層３４とから構成される。クラッド３２の屈折率はコア３１の屈折率よりも低く、外側クラッド３３の屈折率はクラッド３２の屈折率よりもさらに低くされている。コア３１の直径は、例えば、１５μｍとされ、クラッド３２の外径は、例えば、４００μｍとされる。このような、コア３１を構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素、及び、励起光源２０から出力される励起光により励起されるイッテルビウム（Ｙｂ）等の活性元素が添加された石英が挙げられる。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ｙｂの他にツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）やクロム（Ｃｒ）等が挙げられる。また、クラッド３２を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英が挙げられる。また、外側クラッド３３を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂やフッ素等が添加された石英が挙げられ、被覆層３４を構成する材料としては、例えば、外側クラッド３３が樹脂から成る場合における樹脂とは異なる紫外線硬化樹脂が挙げられる。
　コンバイナ４０は、種光用ファイバ１５及びそれぞれの励起光用ファイバ２２と、増幅用光ファイバ３０とを接続している。具体的には、コンバイナ４０において、種光用ファイバ１５のコアが、増幅用光ファイバ３０のコア３１に端面接続されている。さらにコンバイナ４０において、それぞれの励起光用ファイバ２２のコアが、増幅用光ファイバ３０の一端において、クラッド３２に端面接続されている。こうして、種光源１０から出力される種光は、増幅用光ファイバ３０のコア３１に入力され、励起光源２０から出力される励起光は、増幅用光ファイバ３０のクラッド３２に入力される。
　図３は、図１の光デリバリ部品１００の拡大図である。図３に示すように、光デリバリ部品１００は、放熱部材６０とデリバリファイバ５０とを備える。
　図４は、図３のデリバリファイバ５０の長さ方向に垂直な断面の様子を示す図である。図４に示すように、デリバリファイバ５０は、コア５１と、コア５１を被覆するクラッド５２と、クラッド５２を被覆する被覆層５４とから構成される。コア５１の直径は、例えば、増幅用光ファイバ３０のコア３１の直径と同様とされ、クラッド５２の外径は、例えば、増幅用光ファイバ３０のクラッド３２の外径と同様とされ、被覆層５４の外径は、例えば、増幅用光ファイバ３０の被覆層３４の外径と同様とされる。また、コア５１の屈折率は、例えば、増幅用光ファイバ３０のコア３１と同様とされ、クラッド５２の屈折率は、増幅用光ファイバ３０のクラッド３２と同様とされる。このような、コア５１を構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素が添加された石英が挙げられ、クラッド５２を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英が挙げられる。また、被覆層５４を構成する材料としては、例えば、ウレタン系の紫外線硬化樹脂が挙げられる。
　このようなデリバリファイバ５０は、図１、図３に示すように、光の入力端５８側の被覆層５４が所定の長さ剥離され、クラッド５２が露出しており、光の入力端５８が、増幅用光ファイバ３０の出力端３９と接続されている。そして、デリバリファイバ５０は、被覆層５４が剥離された部分を含む光の入力端５８から所定の長さが第１光放出部５０ａとされ、入力端５８側から第１光放出部５０ａに続く所定の長さが第２光放出部５０ｂとされる。従って、本実施形態においては、第１光放出部５０ａにおける一部は、被覆層５４が剥離されクラッド５２が露出しており、他の一部は、被覆層５４が剥離されていない。また、デリバリファイバ５０の第２光放出部５０ｂにおいては、被覆層５４が全く剥離されていない。このように本実施形態の光デリバリ部品１００においては、第１光放出部５０ａの一部、及び、第２光放出部５０ｂが、クラッドが被覆層で覆われるため、光デリバリ部品１００を組み立てる際、被覆５４層により、コア及びクラッドが折れることを防止することができる。また、一般に光ファイバの曲げ半径が小さい個所においては、被覆層が剥離されていると、光ファイバの寿命が短くなる傾向があるが、このように被覆層５４によりクラッド５２が被覆されているので、デリバリファイバ５０は、寿命が短くなることが防止されている。
　放熱部材６０は、放熱部材６０の一部を構成する第１放熱部材６０ａと、放熱部材６０の他の一部を構成する第２放熱部材６０ｂとから成る。
　図５は、図３のＶ－Ｖ線における断面の構造の様子を示す図である。図３、図５に示すように、本実施形態において、第１放熱部材６０ａは、凹状の第１収納部６２ａが形成された板状の第１基台６１ａと、第１収納部６２ａに充填された熱伝導性に優れる樹脂６４とから構成される。第１基台６１ａを平面視する場合に、第１基台６１ａの外径は、略長方形の形状をしており、第１収納部６２ａも略長方形の形状をしている。また、第１基台６１ａには、第１収納部６２ａと連結するように、第１収納部６２ａの長手方向の両端部に、一対の溝部６３ａが形成されている。第１基台６１ａを構成する材料としては、特に限定されないが、アルミニウム等の金属や窒化アルミ等のセラミックを挙げることができる。また、樹脂６４は、熱伝導性に優れる樹脂であることが好ましく、特に限定されないが、例えば、熱伝導性の高い材料を含有するシリコーンＲＴＶゴム等を挙げることができる。
　また、第２放熱部材６０は、凹状の第２収納部６２ｂが形成された第２基台６１ｂと、第２収納部６２ｂに充填された熱伝導性に優れる樹脂６４とから構成される。第２基台６１ｂは、断面における形状が、図５に示す第１基台６１ａの断面における形状と略同様とされており、外形が第１基台６１ａが平面上において略直角に曲がった形状とされている。また、第２収納部６２ｂの外形は、第１収納部６２ａが平面上において略直角に曲がった形状とされている。また、第２基台６１ｂには、第２収納部６２ｂの両端と連結するように、一対の溝部６３ｂが形成されている。なお、本実施形態においては、第２基台６１ｂの外形、及び、第２収納部６２ｂの外形が略直角に曲がっているが、この角度は、特に限定されるものではない。
　そして、デリバリファイバ５０の第１光放出部５０ａが、第１放熱部材６０ａに直線状に配置されて、増幅用光ファイバ３０とデリバリファイバ５０の接続点が、第１放熱部材６０ａの第１収納部６２ａ内に配置される。さらに、デリバリファイバ５０の第１光放出部５０ａにおける被覆層５４が剥離された部分は、第１収納部６２ａ内に配置されて、樹脂６４で被覆される。さらに、デリバリファイバ５０の第１光放出部５０ａにおける被覆層５４が剥離されていない部分は、第１収納部６２ａ内から第２放熱部材６０ｂ側の溝部６３ａにかけて配置される。従って、第１収納部６２ａ内において、第１光放出部５０ａにおける被覆層５４が剥離されている部分は、クラッド５２が樹脂６４で被覆され、被覆層５４が剥離されていない部分は、被覆層５４が樹脂６４で被覆されている。こうして、第１光放出部５０ａは、第１放熱部材６０ａに接続されている。また、第１光放出部５０ａにおいて、被覆層５４を覆う樹脂６４が、被覆層５４よりも熱伝導性に優れていることが好ましい。このような場合、被覆層５４において発熱する場合においても、この熱を樹脂６４により、適切に伝導することができ、デリバリファイバ５０をより適切に熱から保護することができる。このような樹脂としては、被覆層５４がウレタン系の樹脂である場合、上述のシリコーンＲＴＶゴム等を挙げることができる。
　なお、デリバリファイバ５０と接続されている増幅用光ファイバ３０は、第１収納部６２ａからデリバリファイバ５０が配置される側の溝部６３ａと反対側の溝部６３ａに配置されており、放熱部材６０から導出されている。
　また、デリバリファイバ５０の第２光放出部５０ｂは、第２放熱部材６０ｂにおいて、第１放熱部材６０ａ側の溝部６３ｂから第２収納部６２ｂ内に配置されて、さらに、第２収納部６２ｂから第１放熱部材６０ａ側と反対側の溝部６３ｂに配置される。つまり、デリバリファイバ５０の第２光放出部５０ｂは、略直角に曲がった形状の第２基台６１ｂに沿って曲げられて配置される。なお、本実施形態においては、第２光放出部５０ｂは、一定の曲げ半径で略直角に曲げられて配置されている。また、第２光放出部５０ｂにおいては、被覆層５４が剥離されていないため、第２収納部６２ｂ内において、被覆層５４が樹脂６４で被覆されている。こうして、第２光放出部５０ｂは、第２放熱部材６０ｂに接続されている。また、第２光放出部５０ｂにおいても、上述の第１光放出部５０ａと同様に、被覆層５４を覆う樹脂６４が、被覆層５４よりも熱伝導性に優れていることが好ましい。このような場合、被覆層５４において発熱する場合においても、この熱を樹脂６４により、適切に伝導することができ、デリバリファイバ５０をより適切に熱から保護することができる。そして、デリバリファイバ５０の第２光放出部に続く部分が、放熱部材６０の外に導出されている。なお、本実施形態においては、上述のように、第１光放出部５０ａが直線状であるため、第１光放出部５０ａの曲げ半径は、無限大と考えることができる。従って、第１光放出部５０ａは、第２光放出部５０ｂよりも曲げ半径が大きくされる。なお、本実施形態においては、第２光放出部５０ｂが略直角に曲がっているが、この角度は、特に限定されるものではない。
　また、本実施形態においては、デリバリファイバ５０の増幅用光ファイバ３０側と反対側の端部には何も接続されておらず、光が出力される出力端とされる。ただし、この出力端には、出力光の径を広げるためのガラスロッドから成るエンドキャップが接続されても良い。
　このようなレーザ装置１は、次のように動作する。
　まず、種光源１０から種光が出力されると共に、励起光源２０から励起光が出力される。このとき種光源１０から出力される種光は、上述のように、例えば、波長が１０７０ｎｍとされる。種光源１０から出力された種光は、種光用ファイバ１５のコアを伝播して、コンバイナ４０に入力する。
　一方、励起光源２０のそれぞれのレーザダイオード２１から出力される励起光は、上述のように、例えば、波長が９１５ｎｍとされる。それぞれのレーザダイオード２１から出力された励起光は、励起光用ファイバ２２を伝播しコンバイナ４０に入力する。
　こうしてコンバイナ４０に入力した種光は、増幅用光ファイバ３０のコア３１に入力して、コア３１を伝播する。一方、コンバイナ４０に入力した励起光は、増幅用光ファイバ３０のクラッド３２に入力して、クラッド３２を主に伝播する。
　そして、増幅用光ファイバ３０において、励起光がコア３１を通過するときに、コア３１に添加されている活性元素に吸収されて、活性元素を励起する。励起された活性元素は、誘導放出を起こし、この誘導放出により種光が増幅されて、出力光として増幅用光ファイバ３０の出力端３９から出力される。
　そして、増幅用光ファイバ３０のコア３１から出力した出力光は、デリバリファイバ５０の入力端５８からコア５１に入力し、コア５１を伝播して、デリバリファイバ５０の出力端から出力される。
　ところで、上記の様に出力光が増幅用光ファイバ３０のコア３１からデリバリファイバ５０のコア５１に入力するときに、入力端５８において、増幅用光ファイバ３０のコア３１とデリバリファイバ５０のコア５１との軸ずれ・角度ずれや、増幅用光ファイバ３０とデリバリファイバ５０のモードフィールドの不整合等により、出力光が漏えいして、漏れ光としてクラッド５２に入力する場合がある。また、増幅用光ファイバ３０において、活性元素に吸収されずに増幅用光ファイバ３０の出力端３９から出力される余剰励起光が、デリバリファイバ５０のクラッド５２に入力する場合がある。
　一般的に、励起光は比較的ＮＡが大きな光から成り、種光が増幅された出力光は、ＮＡが小さな光から大きな光まで含む。従って、上記の様に出力光や励起光がデリバリファイバ５０のクラッド５２に入力する場合、この光は、ＮＡの大きな光から小さな光まで含む。
　そして、クラッド５２に入力した光の内、ＮＡの比較的大きな光は、クラッド５２の外周面に対する入射角が小さいため、クラッド５２の外周面から出力され易い。このため、このＮＡの比較的大きな光の少なくとも一部は、デリバリファイバ５０の第１光放出部５０ａにおいてクラッド５２から放出され熱に変化する。この熱は、第１放熱部材６０ａにおける樹脂６４を伝導して、第１基台６１ａを介して外部に放出される。なお、上述のように、第１光放出部５０ａにおける被覆層５４を覆う樹脂６４が、被覆層５４よりも熱伝導性に優れていれば、第１光放出部５０ａにおいて被覆層５４が発熱する場合においても、この熱を樹脂６４により、適切に伝導することができ、デリバリファイバ５０をより適切に熱から保護することができる。
　一方、ＮＡの比較的小さな光は、クラッド５２の外周面に対する入射角が大きいため、直線状である第１光放出部５０ａにおいて、クラッド５２から放出されづらく、第１光放出部５０ａを通過する。また、ＮＡの比較的大きな光においても、一部の光は、第１光放出部５０ａを通過する。こうして、クラッド５２を伝播する光の内、第１光放出部５０ａを通過した光は、第２光放出部５０ｂまで伝播する。しかし、第２光放出部５０ｂは、第１光放出部５０ａよりも曲げ半径が小さいため、ＮＡの比較的小さな光もクラッド５２から放出され易い。そのため、クラッド５２を伝播する光の内、第２光放出部５０ｂに到達した光の多くは、第２光放出部５０ｂにおいて、クラッド５２から放出される。なお、本実施形態においては、第２光放出部５０ｂにおいては、クラッド５２が被覆層５４で覆われており、クラッド５２から放出された光の一部が被覆層５４で熱とされる。しかし、クラッド５２に入力した光の内、一部の光は、第１光放出部５０ａにおいて、放出されているため、第２光放出部５０ｂにおいて被覆層５４で発生する熱量は、被覆層５４を損傷するほど大きくない。さらに第２光放出部５０ｂにおいて被覆層５４は、第２放熱部材６０ｂに接続されているため、被覆層５４は熱による損傷を受けづらい。特に上述のように、第２光放出部５０ｂにおける被覆層５４を覆う樹脂６４が、被覆層５４よりも熱伝導性に優れていれば、第２光放出部５０ｂにおいて被覆層５４が発熱する場合においても、この熱を樹脂６４により、適切に伝導することができ、デリバリファイバ５０をより適切に熱から保護することができる。そして、被覆層５４で発生した熱は、樹脂６４を伝導して、第２基台６１ｂを介して外部に放出される。
　以上説明したように、本実施形態の光デリバリ部品１００によれば、デリバリファイバ５０のクラッド５２にＮＡの小さな光とＮＡの大きな光とを有する光が入力すると、この光は、第１光放出部５０ａ、第２光放出部５０ｂの順に伝播する。励起光のようなＮＡの大きな光は、デリバリファイバ５０のクラッド５２の外周面に対する入射角が小さく、クラッド５２から放出され易い。一方、種光が増幅された出力光に含まれるＮＡの小さな光は、デリバリファイバ５０のクラッド５２の外周面に対する入射角が大きく、クラッド５２から放出されづらい。従って、本実施形態の光デリバリ部品１００においては、第１光放出部５０ａが、第２光放出部５０ｂよりも大きな曲げ半径とされるため、クラッド５２に入力した光の内、励起光や出力光の一部のような比較的ＮＡの大きな光が第１光放出部５０ａから放出される。そして、第２光放出部５０ｂは、第１光放出部５０ａよりも曲げ半径が小さいため、比較的ＮＡの大きな光も比較的ＮＡの小さな光も放出することができる。従って、第２光放出部５０ｂにおいては、第１光放出部５０ａを通過した残りの光が放出される。そして、第１光放出部５０ａから放出される光により発生する熱は、第１放熱部材６０ａから放熱され、第２光放出部５０ｂから放出される光により発生する熱は、第２放熱部材６０ｂから放熱される。このようにＮＡの比較的大きな光と、ＮＡの比較的小さな光を含む光とを異なる場所で放出して、それぞれ発熱させることにより、発熱する場所が集中することを防止でき、分散して発熱した熱をそれぞれ適切に放出することができる。従って、熱による損傷を防止することができる。
　従って、このような光デリバリ部品１００を用いるレーザ装置１は、高い信頼性を有することができる。特に本実施形態のようにレーザ装置１が増幅用光ファイバ３０を用いるファイバレーザ装置である場合においては、増幅用光ファイバ３０から出力される余剰励起光が、デリバリファイバ５０のクラッド５２に入力されたり、種光が増幅された出力光の一部がクラッド５２に入力する場合があるが、このような場合においても、余剰励起光の多くは第１光放出部５０ａにおいて放出され、クラッド５２に入力した出力光の多くは、第２光放出部５０ｂから出力される。従って、クラッド５２に入力した励起光と信号光とを分散して熱に変換することができるので、信頼性の高いファイバレーザ装置とすることができる。
　また、本実施形態の光デリバリ部品１００においては、第１光放出部５０ａが直線状とされるので、ＮＡの小さな光を適切に第２光放出部５０ｂまで伝播させることができ、第１光放出部５０ａ及び第２光放出部５０ｂにおいて、より適切に発生する熱を分散することができる。そして、第２光放出部５０ｂが、一定の曲げ半径で曲げられているので、第２光放出部５０ｂと接続される第２放熱部材６０ｂを一定の曲げ変形で加工することができる。特に、第２基台６１ｂが、アルミ等の熱伝導性の良い金属から成る場合、フライス盤等の金属加工機で加工が簡単になるため、第２収納部６２ｂの形成も容易となり、安価に放熱部材６０を製造することができる。
　なお、本実施形態のレーザ装置１においては、増幅用光ファイバ３０とデリバリファイバ５０との間に他の光ファイバが設けられても良い。この光ファイバは、コア及びクラッドを有し、例えば、種光用ファイバ１５と同じ構成、或いは、コア及びクラッド及び外側クラッドを有するダブルクラッドファイバとされる。この光ファイバがダブルクラッドファイバである場合、このダブルクラッドファイバは、コアに活性元素が添加されないこと以外は、増幅用光ファイバ３０と同様の構成とされれば良い。この場合、増幅用光ファイバ３０の出力端が、光ファイバの入力端に接続され、光ファイバの出力端がデリバリファイバの入力端に接続されることになる。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図６は、本発明の第２実施形態に係る光デリバリ部品１０１の拡大図である。
　本実施形態の光デリバリ部品１０１は、第１光放出部５０ａにおいて、デリバリファイバ５０が直線状に配置される点は、第１実施形態における光デリバリ部品１００と同様であるが、第２光放出部５０ｂにおいて、デリバリファイバ５０が、第１光放出部側から徐々に曲げ半径が小さくされて配置される点において、第１実施形態の光デリバリ部品１００と異なる。そして、このデリバリファイバ５０の曲げに沿うように、第１放熱部材６０ａの第１基台６１ａ及び第２放熱部材６０ｂの第２基台６１ｂの外形が平面方向に曲げられており、これに伴い第１収納部６２ａ及び第２収納部６２ｂの外形が平面方向に曲げられている。
　本実施形態の光デリバリ部品１０１によれば、第２光放出部内において、ＮＡの比較的大きな光からＮＡの比較的小さな光まで、順に徐々に放出される。従って、第１光放出部で放出されなかった比較的ＮＡの大きな光が第２光放出部に伝播する場合においても、第２光放出部において、まずＮＡの比較的大きな光を放出して、次いで、比較的ＮＡの小さな光を放出することができる。こうして、第２光放出部において、発熱する個所を第１実施形態の光デリバリ部品１００よりも更に分散することができ、熱による損傷をより適切に防止することができる。
　（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図７は、本発明の第３実施形態に係る光デリバリ部品１０２の拡大図である。
　図７に示すように、本実施形態の光デリバリ部品１０２は、第１光放出部５０ａから第２光放出部５０ｂにかけて、デリバリファイバ５０の曲げ半径が徐々に小さくされている。従って、第１実施形態の光デリバリ部品１００においては、第１光放出部５０ａにおいてデリバリファイバ５０が直線状に配されているのに対し、本実施形態の光デリバリ部品１０２においては、第１光放出部５０ａにおいてデリバリファイバ５０が曲げられている。
そして、このデリバリファイバ５０の曲げに沿うように、第１放熱部材６０ａの第１基台６１ａ及び第２放熱部材６０ｂの第２基台６１ｂの外形が平面方向に曲げられており、これに伴い第１収納部６２ａ及び第２収納部６２ｂの外形が平面方向に曲げられている。
　本実施形態の光デリバリ部品１０２によれば、デリバリファイバ５０の曲げ半径が、第１光放出部５０ａから第２光放出部５０ｂにかけて徐々に小さくされることで、ＮＡの比較的大きな光からＮＡの比較的小さな光まで、光を順に徐々に放出することができる。従って、発熱する個所を第１実施形態の光デリバリ部品１００と比べて更に分散することができ、熱による損傷をより適切に防止することができる。
　（第４実施形態）
　次に、本発明の第４実施形態について図８を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図８は、本実施形態に係るレーザ装置２を示す図である。
　図８に示すように、本実施形態のレーザ装置２は、第１実施形態における励起光源２０と同様の構成の励起光源２０ａ、２０ｂと、増幅用光ファイバ３０と、増幅用光ファイバ３０の両端に設けられ、第１実施形態におけるコンバイナ４０と同様の構成のコンバイナ４０ａ、４０ｂと、コンバイナ４０ａに接続される第１共振用ファイバ１６と、第１共振用ファイバ１６に接続され、第１実施形態における光デリバリ部品１００と同様の構成の光デリバリ部品１００ａと、コンバイナ４０ｂに接続される第２共振用ファイバ１８と、第２共振用ファイバ１８に接続され、第１実施形態における光デリバリ部品１００と同様の構成の光デリバリ部品１００ｂと、第１共振用ファイバ１６に設けられる第１ミラーとしての第１ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）７１と、第２共振用ファイバ１８に設けられる第２ミラーとしての第２ＦＢＧ７２と、を主な構成として備える。
　コンバイナ４０ａは、第１実施形態のコンバイナ４０と同様にして、増幅用光ファイバ３０の端部に設けられている。また、コンバイナ４０ｂは、増幅用光ファイバ３０のコンバイナ４０ａが設けられる端部と反対側の端部に設けられている。
　励起光源２０ａのそれぞれのレーザダイオード２１は、第１実施形態と同様にして励起光用ファイバ２２に接続されており、これらの励起光用ファイバ２２は、コンバイナ４０ａにおいて、増幅用光ファイバ３０のクラッド３２に接続されている。従って、励起光源２０ａから出力される励起光は、コンバイナ４０ａを介して、増幅用光ファイバ３０のクラッド３２に入力する。
　また、第１共振用ファイバ１６は、コア及びクラッドを有し、例えば、第１実施形態における種光用ファイバ１５と同じ構成、或いは、コア及びクラッド及び外側クラッドを有するダブルクラッドファイバとされる。第１共振用ファイバがダブルクラッドファイバである場合、このダブルクラッドファイバは、増幅用光ファイバと同様の構成、或いは、コアに活性元素が添加されない構成とされる。第１共振用ファイバ１６は、コンバイナ４０ａにおいて、増幅用光ファイバ３０に接続され、増幅用光ファイバ３０のコア３１と第１共振用ファイバ１６のコアとが結合している。また、第１共振用ファイバ１６のコアには、第１ＦＢＧ７１が設けられており、第１ＦＢＧ７１は、増幅用光ファイバ３０のコア３１と結合している。第１ＦＢＧ７１は、増幅用光ファイバ３０のコア３１に添加されている活性元素が励起状態とされた場合に放出する自然放出光の一部の波長と同じ波長の光を反射し、反射率が、例えば１００％とされる。また、第１共振用ファイバ１６の増幅用光ファイバ３０側と反対側には、光デリバリ部品１００ａのデリバリファイバ５０の入力端５８が接続されている。さらに光デリバリ部品１００ａのデリバリファイバ５０には、終端部材１７が接続されている。
　また、励起光源２０ｂのそれぞれのレーザダイオード２１は、第１実施形態と同様にして励起光用ファイバ２２に接続されており、これらの励起光用ファイバ２２は、コンバイナ４０ｂにおいて、増幅用光ファイバ３０のクラッド３２に接続されている。従って、励起光源２０ｂから出力される励起光は、コンバイナ４０ｂを介して、増幅用光ファイバ３０のクラッド３２に入力する。
　また、第２共振用ファイバ１８は、コア及びクラッドを有し、例えば、第１実施形態における種光用ファイバ１５と同じ構成、或いは、コア及びクラッド及び外側クラッドを有するダブルクラッドファイバとされる。第２共振用ファイバがダブルクラッドファイバである場合、このダブルクラッドファイバは、増幅用光ファイバと同様の構成、或いは、コアに活性元素が添加されない構成とされる。そして、第２共振用ファイバ１８は、コンバイナ４０ｂにおいて、増幅用光ファイバ３０に接続され、増幅用光ファイバ３０のコア３１と第２共振用ファイバ１８のコアとが結合している。また、第２共振用ファイバ１８のコアには、第２ＦＢＧ７２が設けられており、第２ＦＢＧ７２は、増幅用光ファイバ３０のコア３１と結合している。第２ＦＢＧ７２は、第１ＦＢＧ７１が反射する光と同じ波長の光を第１ＦＢＧ７１よりも低い反射率で反射する。第２ＦＢＧの反射率は、例えば３０％とされる。また、第２共振用ファイバ１８の増幅用光ファイバ３０側と反対側には、光デリバリ部品１００ｂのデリバリファイバ５０の入力端５８が接続されている。
　このように本実施形態のレーザ装置２は、増幅用光ファイバ３０の前方側及び後方側の双方から励起光を入力する双方励起であって、第１、第２ＦＢＧ７１、７２で共振を行うファブリペロー型のファイバレーザ装置とされる。
　このようなレーザ装置２においては、まず、励起光源２０ａ、２０ｂのそれぞれのレーザダイオード２１から励起光が出力される。それぞれのレーザダイオード２１から出力される励起光は、第１実施形態のレーザ装置１と同様に、例えば、波長が９１５ｎｍとされる。そして、それぞれのレーザダイオード２１から出力された励起光は、それぞれの励起光用ファイバ２２を介して、増幅用光ファイバ３０の前方側、及び、後方側からクラッド３２に入力する。増幅用光ファイバ３０のクラッドに入力した励起光は、クラッド３２を主に伝播する。そして、コア３１を通過するときにコア３１に添加されている活性元素に吸収されて、活性元素を励起状態にする。
　こうして励起光により励起状態とされた活性元素から自然放出光が放出され、この自然放出光を元にして第１ＦＢＧ７１と第２ＦＢＧ７２との間で光の共振が起こる。共振する光は、第１ＦＢＧ７１及び第２ＦＢＧ７２の反射波長と同じ波長であり、この共振する光が、被増幅光として増幅用光ファイバ３０において励起された活性元素の誘導放出により増幅される。そして、増幅された光の一部が、第２ＦＢＧ７２を透過して、出力光（信号光）として第２共振用ファイバから出力され、光デリバリ部品１００ｂのデリバリファイバ５０に入力する。このとき、第２共振用ファイバからデリバリファイバ５０に光が入力するときに、励起光源２０ａから出力され、増幅用光ファイバ３０において吸収されずに、増幅用光ファイバ３０から出力される余剰励起光や、出力光がデリバリファイバ５０のクラッド５２に入力する場合がある。しかし、第１実施形態の光デリバリ部品１００と同様にして、これらの光は、熱に変換される。そして、光デリバリ部品１００ｂにおけるデリバリファイバ５０のコア５１を伝播する光は、デリバリファイバ５０から出力される。
　また、励起光源２０ｂから出力され、増幅用光ファイバ３０において吸収されずに、増幅用光ファイバ３０から出力される余剰励起光や、共振する光の一部が、第１ＦＢＧ７１を透過する場合がある。このような光は、第１共振用ファイバ１６から出力され、光デリバリ部品１００ａのデリバリファイバ５０に入力する。この場合においても、第１共振用ファイバ１６からデリバリファイバ５０に光が入力するときに、デリバリファイバ５０のクラッド５２に光が入力する場合がある。しかし、第１実施形態の光デリバリ部品１００と同様にして、この光は、熱に変換される。そして、光デリバリ部品１００ａにおけるデリバリファイバ５０のコア５１を伝播する光は、終端部材１７において熱に変換される。
　このように増幅用光ファイバ３０から出力される光は、第１、第２共振用ファイバ１６、１８に入力するため、そのような観点において、本実施形態では、増幅用光ファイバの両端を出力端と考えることができ、光ファイバである第１、第２共振用ファイバ１６、１８の入力端が増幅用光ファイバ３０の出力端に接続されているとすることができる。そして、第１、第２共振用ファイバ１６、１８は、増幅用光ファイバ３０から出力される光を伝播、出力して、光デリバリ部品１００ａ、１００ｂのデリバリファイバ５０の入力端に入力するため、第１、第２共振用ファイバ１６、１８の出力端がデリバリファイバ５０の入力端５８に接続されていると考えることができる。
　本実施形態のレーザ装置２によれば、第１、第２共振用ファイバ１６、１８から光が出力され、光デリバリ部品１００ａ、１００ｂのデリバリファイバ５０のクラッド５２に入力する場合においても、これらの光は第１光放出部５０ａ、第２光放出部５０ｂから出力される。従って、クラッド５２に入力した光を分散して熱に変換することができるので、信頼性の高いレーザ装置とすることができる。特に本実施形態のレーザ装置２の様な双方励起型のファイバレーザ装置においては、増幅用光ファイバ３０の両側から余剰励起光が出力される傾向があるため、本実施形態のレーザ装置２の様に、増幅用光ファイバの両側に光デリバリ部品１００ａ、１００ｂを配置することが好ましい。
　なお、本実施形態のレーザ装置２においては、光デリバリ部品１００ａ、１００ｂに代えて、第２実施形態、第３実施形態の光デリバリ部品１０１、１０２を用いても良い。
　以上、本発明について、第１～第４実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　例えば、上記実施形態において、第１光放出部５０ａの一部において、被覆層５４が剥離されたが、被覆層５４の剥離は本質的なものではなく、被覆層５４は、第１光放出部５０ａ及び第２光放出部５０ｂの全てに渡って剥離されても良く、剥離されていなくても良い。
　また、被覆層５４は、光透過性の樹脂から構成されていても良い。この場合、被覆層５４をウレタン系の樹脂で構成すれば良い。この場合、第１光放出部５０ａ及び第２光放出部５０ｂにおける被覆層５４が剥離されていない場所において、クラッド５２を伝播する光は、被覆層５４を透過して放出されるので、クラッド５２と離れた場所において発熱するためデリバリファイバ５０を適切に保護することができる。
　更に、樹脂６４が光透過性の樹脂であっても良い。この場合、第１光放出部５０ａ及び第２光放出部５０ｂにおいて、デリバリファイバ５０から放出される光は、樹脂６４を伝播しながら熱に変換されたり、樹脂６４を伝播して第１基台６１ａ、第２基台６１ｂで熱に変換されたりする。また、上述のように被覆層５４が光透過性の樹脂である場合、被覆層５４を透過した光は、樹脂６４を伝播しながら熱に変換されたり、樹脂６４を伝播して第１基台６１ａ、第２基台６１ｂで熱に変換されたりする。このような光透過性の樹脂６４としては、エポキシ樹脂を挙げることができる。
　また、上記実施形態において、レーザ装置をファイバレーザ装置を例に説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、光ファイバを有しこの光ファイバから光を出力する固体レーザ装置に用いる光デリバリ部品として、上記実施形態の光デリバリ部品を用いても良い。
　また、上記実施形態において、レーザ装置１は、増幅用光ファイバ３０の一方側から励起光を入力し、レーザ装置２は、増幅用光ファイバ３０の双方から励起光を入力したが、レーザ装置１、２において、励起光は、増幅用光ファイバ３０のどちらか一方から入力しても良く、双方から入力しても良い。
　また、第１基台６１ａ、第２基台６１ｂをより冷却する目的で、第１基台６１ａ、第２基台６１ｂにヒートシンク用のフィンが設けられても良く、第１基台６１ａ、第２基台６１ｂにヒートパイプが設けられても良い。
　以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
　（実施例１）
　第１実施形態と同様の光デリバリ部品を作製した。図１のレーザ装置の構成でダブルクラッドファイバである増幅用光ファイバの出力端にシングルクラッドファイバであるデリバリファイバを接続して、端部から約２０ｍｍだけ被覆層を剥離した。次に、凹状の第１収納部が形成された金属製の板から成る第１基台、及び、凹状の第２収納部が形成された金属製の板から成り、平面状に曲がっている第２基台を準備した。そして、デリバリファイバを直線状に端部から約５０ｍｍ第１基台に配置して、収容部に熱伝導性の樹脂を充填することでデリバリファイバの外周面をこの樹脂で覆った。さらに、デリバリファイバの第１基台に配置された部分に続く部分を、一定の曲げ半径８０ｍｍで長さ２４０ｍｍに渡り、第２基台に配置して、収容部に光熱伝導性の樹脂を充填することでデリバリファイバの外周面をこの樹脂で覆った。
　次に、このデリバリファイバの端部から３００Ｗの光を入力した。すると、デリバリファイバにおける第１基台に配置された直線状の部分の温度が６８℃となり、第２基台に配置された部分の曲げ始めの部分の温度が約８０℃となり、第２基台に配置された部分の曲げ終わり部分の温度が約４０℃となった。
　（実施例２）
　第２実施形態と同様の光デリバリ部品を作製した。デリバリファイバの第２基台に配置される曲げ始めの曲げ半径を１６０ｍｍとして、曲げ終わりの半径を８０ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にした。
　次に、このデリバリファイバの端部から実施例１と同様の強度の光を実施例１と同様の条件で入力した。すると、デリバリファイバにおける第１基台に配置された直線状の部分の温度が６５℃となり、第２基台に配置された部分の曲げ始めの部分の温度が約６０℃となり、第２基台に配置された部分の曲げ終わり部分の温度が約６０℃となった。
　（比較例１）
　第１基台に実施例１と同様にデリバリファイバを配置して、第２基台にデリバリファイバを配置しないこと以外は実施例１と同様にして光デリバリ部品を作製した。
　そして、このデリバリファイバの端部から約５０Ｗの光を実施例１と同様の条件で入力した。すると、デリバリファイバにおける第１基台に配置された直線状の部分の温度が６０℃となり、デリバリファイバの端部から約数十ｃｍ離れた場所において、デリバリファイバが曲がっている場所において、約１００度となり、デリバリファイバの被覆層を損傷した。
　以上より、本発明によれば、デリバリファイバのクラッドに入力した光が分散して出力し、熱が発生する場所が分散する結果となった。従って、本発明の光デリバリ部品、及び、それを用いたレーザ装置は、熱による損傷を防止できると考えられる。
　以上説明したように、本発明によれば、熱による損傷を防止することができる光デリバリ部品、及び、それを用いたレーザ装置が提供される。
　１、２・・・レーザ装置
　１０・・・種光源
　１５・・・種光用ファイバ
　１６・・・第１共振用ファイバ
　１８・・・第２共振用ファイバ
　２０、２０ａ、２０ｂ・・・励起光源
　２１・・・レーザダイオード
　２２・・・励起光用ファイバ
　３０・・・増幅用光ファイバ
　３１・・・コア
　３２・・・クラッド
　３３・・・樹脂クラッド
　３４・・・被覆層
　３９・・・出力端
　４０、４０ａ、４０ｂ・・・コンバイナ
　５０・・・デリバリファイバ
　５０ａ・・・第１光放出部
　５０ｂ・・・第２光放出部
　５１・・・コア
　５２・・・クラッド
　５４・・・被覆層
　６０・・・放熱部材
　６０ａ・・・第１放熱部材
　６０ｂ・・・第２放熱部材
　６１ａ・・・第１基台
　６１ｂ・・・第２基台
　６２ａ・・・第１収納部
　６２ｂ・・・第２収納部
　６４・・・樹脂
　７１・・・第１ミラー（第１ＦＢＧ）
　７２・・・第２ミラー（第２ＦＢＧ）
　１００、１００ａ、１００ｂ、１０１、１０２・・・光デリバリ部品

Claims (12)

  1. 　コア及びクラッドを有するデリバリファイバと、
    　放熱部材と、
    を備え、
    　前記デリバリファイバは、前記放熱部材の一部に接続される第１光放出部と、前記放熱部材の他の一部に接続される第２光放出部とを有すると共に、少なくとも第２光放出部が曲げられており、
    　前記第１光放出部は、前記第２光放出部よりもデリバリファイバにおける光の入力端側に設けられると共に、前記第２光放出部よりも曲げ半径が大きくされる
    ことを特徴とする光デリバリ部品。
  2. 　前記第１光放出部は、直線状とされることを特徴とする請求項１に記載の光デリバリ部品。
  3. 　前記第２光放出部は、一定の曲げ半径とされることを特徴とする請求項２に記載の光デリバリ部品。
  4. 　前記第２光放出部は、前記第１光放出部側から徐々に曲げ半径が小さくされることを特徴とする請求項２に記載の光デリバリ部品。
  5. 　前記第１光放出部から前記第２光放出部にかけて、前記デリバリファイバの前記曲げ半径が徐々に小さくされることを特徴とする請求項１に記載の光デリバリ部品。
  6. 　前記放熱部材は、前記デリバリファイバと覆う光透過性の樹脂をさらに有し、
    　前記第１光放出部及び前記第２光放出部の少なくとも一部において、前記クラッドが前記光透過性の樹脂で覆われる
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学部品。
  7. 　前記デリバリファイバは、前記クラッドを覆う被覆層をさらに有し、
    　前記第１光放出部及び前記第２光放出部の少なくとも一部において、前記クラッドが前記被覆層で覆われている
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光デリバリ部品。
  8. 　前記放熱部材は、前記デリバリファイバを覆う樹脂をさらに有し、
    　前記第１光放出部及び前記第２光放出部の少なくとも一部において、前記被覆層が前記樹脂で覆われ、
    　前記被覆層及び前記樹脂は、共に光透過性である
    ことを特徴とする請求項７に記載の光デリバリ部品。
  9. 　前記放熱部材は、前記デリバリファイバを覆う樹脂をさらに有し、
    　前記第１光放出部及び前記第２光放出部の少なくとも一部において、前記被覆層が前記樹脂で覆われ、
    　前記樹脂は、前記被覆層よりも熱伝導性に優れる
    ことを特徴とする請求項７に記載の光デリバリ部品。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の光デリバリ部品と、
    　コアとクラッドとを有し、光を出力する光ファイバと、
    を備え、
    　前記光ファイバの出力端が前記デリバリファイバの前記入力端に接続される
    ことを特徴とするレーザ装置。
  11. 　励起光源を更に備え、
    　前記光ファイバは、前記励起光源から出力される励起光により励起状態とされる活性元素が前記コアに添加される増幅用光ファイバであることを特徴とする請求項１０に記載のレーザ装置。
  12. 　励起光源と、
    　前記励起光により励起状態とされる活性元素がコアに添加される増幅用光ファイバと、
    を更に備え、
    　前記光ファイバの入力端が前記増幅用光ファイバの出力端に接続される
    ことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ装置。
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