WO2014129023A1 - 漏れ光除去部品、コンバイナ、光増幅器及びファイバレーザ装置 - Google Patents

漏れ光除去部品、コンバイナ、光増幅器及びファイバレーザ装置 Download PDF

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WO2014129023A1
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heat insulating
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resin layer
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智之 藤田
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株式会社フジクラ
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    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources

Definitions

  • the present invention relates to a leakage light removing component, an optical amplifier, and a fiber laser device.
  • the input to the core of the delivery fiber is caused by misalignment between the core of the amplification optical fiber and the core of the delivery fiber, mode field mismatch, etc. Some of the light that leaks may leak into the cladding.
  • Patent Document 1 has been proposed as a structure for removing such leakage light.
  • a leakage light removing unit that covers the second optical fiber is provided in the vicinity of the fused portion between the end surface of the output end of the first optical fiber and the end surface of the incident end of the second optical fiber.
  • the refractive index of the leakage light removing unit is set to be equal to or higher than the refractive index of the coating layer of the second optical fiber.
  • the metal case which accommodates a leakage light removal part is provided so that a leakage light removal part and a wall surface may contact.
  • it is described by setting it as such a structure that the temperature rise of an optical fiber can be suppressed by leak light.
  • an object of the present invention is to provide a leakage light removing component, a combiner, an optical amplifier, and a fiber laser device that can improve the lifetime of an optical fiber.
  • a leakage light removing component of the present invention includes a core, an optical fiber having a clad having a refractive index lower than that of the core, and a leakage light processing member provided in the optical fiber,
  • the light processing member surrounds the outer peripheral surface of the heat insulating layer, the light transmitting resin layer covering the outer peripheral surface of the clad, the light transmitting heat insulating layer covering at least a part of the outer peripheral surface of the resin layer.
  • a refractive index of the heat insulation layer and the resin layer is larger than a refractive index of the clad in the optical fiber, and a thermal conductivity of the thermal insulation layer is smaller than a thermal conductivity of the metal layer.
  • the glass transition temperature of the heat insulation layer is higher than the glass transition temperature of the resin layer.
  • the refractive index of the light-transmitting resin layer covering the outer peripheral surface of the clad in the optical fiber and the refractive index of the light-transmitting heat insulating layer covering at least a part of the outer peripheral surface of the resin layer Are made larger than the refractive index of the cladding. For this reason, the light leaking into the clad propagates while being refracted from the resin layer toward the heat insulating layer, reaches the metal layer surrounding the outer peripheral surface of the heat insulating layer, and is converted into heat by the metal layer. As a result, it is possible to greatly suppress the deterioration of the coating layer of the optical fiber due to leakage light.
  • the heat conductivity of a heat insulation layer is smaller than the heat conductivity of a metal layer, and the glass transition temperature of the said heat insulation layer is made higher than the glass transition temperature of a resin layer. For this reason, conduction of heat generated in the metal layer with respect to the resin layer can be suppressed by the heat insulating layer whose degree of modification by heat is smaller than that of the resin layer. Accordingly, it is possible to reduce the deterioration of the resin layer due to the heat generated in the metal layer and to reduce the deterioration of the heat insulating layer itself in contact with the metal layer.
  • the heat conduction to the optical fiber can be significantly suppressed as compared to the case where the resin layer and the heat insulation layer are not formed between the optical fiber and the metal layer but the resin layer alone is used.
  • the leakage light processing member provided in the optical fiber converts the leakage light into heat, thereby suppressing the deterioration of the coating layer of the optical fiber due to the leakage light and conducting the heat to the optical fiber. Can be suppressed.
  • a leakage light removing component that can improve the life of the optical fiber is realized.
  • the thickness of the heat insulation layer is preferably larger than the thickness of the resin layer.
  • the resin layer can be kept away from the heat generated in the metal layer by the heat insulating layer having a degree of modification smaller than that of the resin layer. Therefore, deterioration of the resin layer due to heat generated in the metal layer can be further reduced.
  • the refractive index of the heat insulating layer is preferably larger than the refractive index of the resin layer.
  • the leakage light leaking to the cladding can be propagated to the metal layer regardless of the incident angle of the leakage light with respect to the heat insulating layer. Therefore, the leaked light can be converted into heat more efficiently.
  • the boundary surface between the heat insulating layer and the resin layer has an uneven shape.
  • the heat insulation layer can be made of an inorganic material.
  • the combiner according to the present invention includes a plurality of pumping optical fibers for propagating pumping light, an optical fiber disposed at a subsequent stage of the plurality of pumping optical fibers, a core in the plurality of pumping optical fibers, and a core in the optical fiber.
  • a light leakage processing member provided in the optical fiber, and the light input member has a tapered portion whose diameter decreases from the input side toward the output side, and the light leakage processing
  • the member includes a light transmissive resin layer covering the outer peripheral surface of the clad, a light transmissive heat insulating layer covering at least a part of the outer peripheral surface of the resin layer, and a metal layer surrounding the outer peripheral surface of the heat insulating layer.
  • the refractive index of the heat insulating layer and the resin layer is larger than the refractive index of the cladding in the optical fiber, the thermal conductivity of the heat insulating layer is smaller than the thermal conductivity of the metal layer, The glass transition temperature of the thermal layer, characterized in that above the glass transition temperature of the resin layer.
  • the optical input member has a tapered portion whose diameter decreases from the input side to the output side
  • the NA Numerical Aperture
  • the leakage light processing member provided in the subsequent optical fiber converts the leakage light into heat, so that the deterioration of the coating layer of the optical fiber due to the leakage light is suppressed, Heat conduction to the optical fiber can be suppressed.
  • a combiner that can improve the lifetime of the optical fiber is realized.
  • An optical amplifier includes a core, an optical fiber for amplification having an inner cladding and an outer cladding whose refractive index is lower than that of the core, and an optical input member for inputting pumping light to one end of the inner cladding of the optical fiber for amplification.
  • a leakage light processing member provided on the amplification optical fiber comprising: a light-transmitting resin layer that covers an outer peripheral surface of an outer cladding of the amplification optical fiber; and A light-transmitting heat insulating layer covering at least a part of the outer peripheral surface, and a metal layer surrounding the outer peripheral surface of the heat insulating layer, and the refractive indexes of the heat insulating layer and the resin layer in the amplification optical fiber It is larger than the refractive index of the outer cladding, the thermal conductivity of the heat insulation layer is smaller than the thermal conductivity of the metal layer, and the glass transition temperature of the heat insulation layer is the glass transition temperature of the resin layer. It is higher than.
  • the fiber laser device of the present invention includes a core, an amplification optical fiber having an inner cladding and an outer cladding whose refractive index is lower than that of the core, a seed light source and an excitation light source, and seed light emitted from the seed light source.
  • a leakage light processing member, and the leakage light processing member covers at least a part of the outer peripheral surface of the resin layer and a light-transmitting resin layer that covers the outer peripheral surface of the outer cladding of the amplification optical fiber.
  • the fiber laser device of the present invention includes a core, an optical fiber for amplification having an inner cladding and an outer cladding whose refractive index is lower than that of the core, a pumping light source, and pumping light emitted from the pumping light source.
  • the leakage light processing member includes a light transmissive resin layer covering an outer peripheral surface of an outer clad in the amplification optical fiber, a light transmissive heat insulating layer covering at least a part of the outer peripheral surface of the resin layer, A metal layer surrounding the outer peripheral surface of the heat insulating layer, and the refractive index of the heat insulating layer and the resin layer is larger than the refractive index of the outer cladding in the amplification optical fiber.
  • Ku thermal conductivity of the heat insulation layer, the lower than the thermal conductivity of the metal layer, the glass transition temperature of the heat insulation layer, characterized in that above the glass transition temperature of the resin layer.
  • the optical fiber and the leakage light processing member in the leakage light removing component are used as a part of the constituent elements. That is, an amplification optical fiber is applied as the optical fiber of the leakage light removing component, and the leakage light processing member is provided on the amplification optical fiber. Even in such a case, the leakage light processing member provided in the amplification optical fiber converts the leakage light into heat in the same manner as the leakage light removing component, so that the coating layer caused by the leakage light can be removed. While suppressing deterioration, the heat conduction from the leakage light processing member with respect to the optical fiber for amplification can be suppressed. Thus, an optical amplifier and a fiber laser device that can improve the lifetime of the optical fiber are realized.
  • a leakage light removing component As described above, according to the present invention, it is possible to provide a leakage light removing component, a combiner, an optical amplifier, and a fiber laser device that can improve the lifetime of an optical fiber.
  • FIG. 1 is a diagram showing a fiber laser device 1 according to the first embodiment.
  • the fiber laser device 1 is a MO-PA (Master Oscillator Power Amplifier) type fiber laser device, and includes a seed light source 10, a pumping light source 20, an optical amplifier 2, and a leakage light removing component 3.
  • the optical amplifier 2 includes an amplification optical fiber 30 and an optical input member 40 as main components
  • the leak light removal component 3 includes a delivery fiber 50 and a leak light processing member 60 as main components.
  • the seed light source 10 is a member that outputs seed light, and is, for example, a laser light source composed of a laser diode, a Fabry-Perot type fiber ring type fiber laser, or the like.
  • a seed optical fiber 15 composed of a core and a clad covering the core is connected to the seed light source 10.
  • An example of the seed optical fiber 15 is a single mode fiber.
  • the excitation light source 20 is a member that outputs excitation light, and includes, for example, a plurality of laser diodes 21.
  • a pumping optical fiber 22 is connected to these laser diodes 21.
  • FIG. 2 is a view showing the structure of a cross section perpendicular to the length direction of the amplification optical fiber 30.
  • the amplification optical fiber 30 includes a core 31, an inner cladding 32 that covers the core 31, an outer cladding 33 that covers the inner cladding 32, and a coating layer 34 that covers the outer cladding 33. Composed.
  • the refractive index of the core 31 is higher than the refractive index of the inner cladding 32, and the refractive index of the inner cladding 32 is higher than the refractive index of the outer cladding 33.
  • Examples of the material constituting the core 31 include quartz to which an element such as germanium for increasing the refractive index and an active element excited by excitation light output from the excitation light source 20 are added.
  • Examples of the active element include rare earth elements such as ytterbium (Yb), thulium (Tm), cerium (Ce), neodymium (Nd), europium (Eu), and erbium (Er).
  • rare earth elements bismuth (Bi) and the like can be given.
  • An example of the material constituting the inner clad 32 is pure quartz to which no dopant is added, and an example of the material constituting the outer clad 33 is an ultraviolet curable resin.
  • the ultraviolet curing resin different from resin which comprises the outer side clad 33 is mentioned, for example.
  • the light input member 40 inputs the seed light emitted from the seed light source 10 to one end of the core 31 in the amplification optical fiber 30 and transmits the excitation light emitted from the excitation light source 20 to the inner cladding 32 in the amplification optical fiber 30. This is a member that is input to one end of the.
  • the light input member 40 emits from the seed light source 10 through the seed optical fiber 15 by optically coupling the end surfaces of the core of the seed optical fiber 15 and the core 31 of the amplification optical fiber 30.
  • the seed light is input to one end of the core 31 in the amplification optical fiber 30.
  • the optical input member 40 is emitted from the excitation light source 20 through the excitation optical fiber 22 by optically coupling the end surfaces of the core of the excitation optical fiber 22 and the inner cladding 32 of the amplification optical fiber 30. Pumping light is input to one end of the inner cladding 32 of the amplification optical fiber 30.
  • the delivery fiber 50 is an optical fiber that transmits the light amplified by the amplification optical fiber 30 to the subsequent stage.
  • FIG. 3 is a view showing a state of a cross section perpendicular to the length direction of the delivery fiber 50. As shown in FIG. 3, the delivery fiber 50 includes a core 51, a cladding 52 that covers the core 51, and a coating layer 53 that covers the cladding 52.
  • the refractive index of the core 51 is set higher than that of the clad 52.
  • the diameter of the core 51 is, for example, approximately the same as the diameter of the core 31 in the amplification optical fiber 30, and the outer diameter of the cladding 52 is, for example, approximately the same as the outer diameter of the inner cladding 32 in the amplification optical fiber 30.
  • Examples of the material constituting the core 51 include quartz to which an element such as germanium for increasing the refractive index is added.
  • Examples of the material constituting the clad 52 include pure quartz to which no dopant is added. Can be mentioned.
  • ultraviolet curable resin is mentioned, for example.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state of a connection portion between the amplification optical fiber 30 and the delivery fiber 50.
  • FIG. 4A shows a cross-sectional view of the amplification optical fiber 30, the delivery fiber 50, and the leakage light processing member 60 that are perpendicular to the length direction of the delivery fiber 50, and FIG. The state of the cross section of the VV line in (A) of FIG. 4 is shown.
  • one end surface of the core 51 in the delivery fiber 50 is fusion-bonded to one end surface on the output end side of the core 31 in the amplification optical fiber 30.
  • one end face of the clad 52 in the delivery fiber 50 is fusion-bonded to one end face on the output end side of the inner clad 32 in the amplification optical fiber 30.
  • the one end surface on the output side of the amplification optical fiber 30 is the one end surface on the opposite side to the one end to which seed light and excitation light are input in the amplification optical fiber 30.
  • the coating layer 53 at one end portion connected to the amplification optical fiber 30 in the delivery fiber 50 is peeled off, and a leakage light processing member 60 is provided in the peeling portion.
  • the leakage light processing member 60 includes a light-transmitting resin layer 61 that covers the outer peripheral surface of the clad 52 in the delivery fiber 50 and a part of the outer peripheral surface of the resin layer 61.
  • the refractive index of the heat insulating layer 62 and the resin layer 61 is larger than the refractive index of the clad 52 in the delivery fiber 50, and the refractive index of the heat insulating layer 62 is equal to or higher than the refractive index of the resin layer 61. Further, the heat conductivity of the heat insulating layer 62 is smaller than the heat conductivity of the metal layer 63, and the glass transition temperature of the heat insulating layer 62 is made higher than the glass transition temperature of the resin layer 61.
  • the light absorption rate of the heat insulation layer 62 is made smaller than the light absorption rate of the resin layer 61, and the thickness of the heat insulation layer 62 is made larger than the thickness with the resin layer 61.
  • the outer shape of the resin layer 61 is a substantially cubic shape, and the outer shapes of the heat insulating layer 62 and the metal layer 63 are a substantially concave box shape.
  • Examples of the material constituting the resin layer 61 include urethane resins and silicone resins.
  • Examples of the material constituting the heat insulating layer 62 include organic materials such as silicone having a glass transition point higher than that of the resin layer 61.
  • an inorganic material such as quartz to which an element such as germanium that increases the refractive index is added, or heat-resistant glass such as Neoceram or Pyrex (registered trademark) can be used.
  • the material constituting the metal layer 63 is not particularly limited as long as, for example, light is converted into heat, but is preferably a member having excellent heat dissipation properties, such as black anodized aluminum, stainless steel, etc. Is mentioned.
  • the seed light emitted from the seed light source 10 propagates through the core of the seed optical fiber 15 and is input to the core 31 of the amplification optical fiber 30 by the light input member 40.
  • the seed light input to the core 31 of the amplification optical fiber 30 propagates through the core 31.
  • the excitation light emitted from the excitation light source 20 propagates through the core of the excitation optical fiber 22 and is input to the inner cladding 32 of the amplification optical fiber 30 by the light input member 40.
  • the excitation light input to the inner cladding 32 propagates through the inner cladding 32 and the core 31 in the amplification optical fiber 30, and the active element added to the core 31 is excited by the excitation light.
  • the active element in the excited state causes stimulated emission by the seed light propagating through the core 31, and the seed light is amplified due to the stimulated emission.
  • the amplified seed light is input to the core 51 of the delivery fiber 50 that is fusion-connected to the output end of the amplification optical fiber 30, propagates through the core 51 of the delivery fiber 50, and is output from the output end.
  • part of the light input to the core 51 of the delivery fiber 50 is clad 52. May leak.
  • leakage light propagates to the coating layer 53 of the delivery fiber 50, and the coating layer 53 tends to deteriorate due to the leakage light.
  • the leakage light processing member 60 is provided at one end of the delivery fiber 50 connected to the amplification optical fiber 30.
  • the leakage light processing member 60 has a light-transmitting resin layer 61 that covers the outer peripheral surface of the cladding 52 of the delivery fiber 50, and the refractive index of the resin layer 61 is larger than the refractive index of the cladding 52.
  • the leakage light processing member 60 has a light-transmitting heat insulating layer 62 that covers a part of the outer peripheral surface of the resin layer 61, and the refractive index of the heat insulating layer 62 is equal to or higher than the refractive index of the resin layer 61.
  • the light leaking into the clad 52 propagates while being refracted from the resin layer 61 toward the heat insulating layer 62, reaches the metal layer 63 surrounding the outer peripheral surface of the heat insulating layer 62, and is converted into heat by the metal layer 63. And disappear. As a result, it is possible to greatly suppress deterioration of the coating layer 53 due to leakage light.
  • the resin layer 61 and the metal layer 63 have the same level. Compared with the case where the difference in refractive index is significantly large, it is possible to reduce the leakage light propagating to the resin layer 61 from being reflected to the delivery fiber 50 side. Therefore, the leaked light propagated to the resin layer 61 can be efficiently converted into heat by the metal layer 63.
  • the heat conductivity of the heat insulating layer 62 is smaller than the heat conductivity of the metal layer 63, and the glass transition temperature of the heat insulating layer 62 is higher than the glass transition temperature of the resin layer 61.
  • the resin layer 61 having a large degree of modification due to the heat generated in the metal layer 63 is moved away by the heat insulating layer 62 having a degree of modification smaller than that of the resin layer 61. Therefore, heat conduction generated in the metal layer 63 with respect to the resin layer 61 can be suppressed by the heat insulating layer 62 whose degree of modification by heat is smaller than that of the resin layer 61. As a result, the heat conduction to the delivery fiber 50 is greatly increased as compared with the case where the delivery fiber 50 and the metal layer 63 are not composed of the resin layer 61 and the heat insulating layer 62 and the resin layer 61 alone is used. Can be suppressed.
  • the leakage light processing member 60 provided in the delivery fiber 50 converts the leakage light into heat, thereby suppressing the deterioration of the coating layer 53 due to the leakage light, and the leakage light processing member for the delivery fiber 50.
  • the heat conduction from 60 can be suppressed.
  • the fiber laser device 1, the optical amplifier 2, and the leakage light removing component 3 that can improve the life of the delivery fiber 50 are realized.
  • the light absorption rate of the heat insulation layer 62 is made smaller than the light absorption rate of the resin layer 61. In this case, compared with the case where the light absorption rate of the heat insulation layer 62 is larger than the light absorption rate of the resin layer 61, the leakage light propagated to the resin layer 61 can be converted into heat more efficiently by the metal layer 63. .
  • the thickness of the heat insulating layer 62 is made larger than the thickness of the resin layer 61.
  • the resin layer 61 having a large degree of modification due to heat generated in the metal layer 63 can be kept away from the heat generated in the metal layer 63 by the heat insulating layer 62 having a degree of modification smaller than that of the resin layer 61. . Therefore, the deterioration of the resin layer 61 due to the heat generated in the metal layer 63 can be further reduced.
  • the leak light processing member 60 is provided at one end of the delivery fiber 50 connected to the amplification optical fiber 30. For this reason, compared with the case where the leak light processing member 60 is provided in the intermediate part in the delivery fiber 50, the propagation distance of the leak light in the clad 52 of the delivery fiber 50 can be shortened. As a result, it is possible to further suppress the deterioration of the coating layer 53 due to leakage light.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a fiber laser device according to the second embodiment.
  • the fiber laser device 100 according to the present embodiment is a resonance type fiber laser, and includes a pumping light source 20 (a plurality of laser diodes 21), an optical amplifier 2, a leakage light removing component 3, and a pair of mirrors.
  • the first FBG (Fiber Bragg Grating) 71 and the second FBG 72 are provided as main components.
  • the first FBG 71 and the second FBG 72 are arranged in the amplification optical fiber 30 in the optical amplifier 2 at a predetermined distance from each other.
  • the first FBG 71 is provided near the input end of the amplification optical fiber 30 and has a structure in which a portion having a high refractive index is repeated at a constant period along the longitudinal direction of the amplification optical fiber 30. This portion is adjusted so as to reflect the wavelength of at least part of the light emitted by the active element of the amplification optical fiber 30 in the excited state.
  • the second FBG 72 is provided near the output end of the amplification optical fiber 30 and has a structure in which a high refractive index portion is repeated at a constant period along the longitudinal direction of the amplification optical fiber 30. This portion is adjusted to reflect light having the same wavelength as the light reflected by the first FBG 71 with a lower reflectance than the first FBG 71.
  • the emitted pumping light propagates through the core of the pumping optical fiber 22 and is input to the inner cladding 32 of the amplification optical fiber 30 by the light input member 40.
  • the pumping light input to the inner cladding 32 propagates through the inner cladding 32 and the core 31 in the amplification optical fiber 30, and the active element added to the core 31 is excited by the pumping light, and has a specific wavelength from the active element. Spontaneous emission light is emitted.
  • the spontaneous emission light propagates through the core 31 of the amplification optical fiber 30 and travels between the first FBG 71 and the second FBG 72 and is amplified. A part of the amplified light passes through the second FBG 72 and enters the core 51 of the delivery fiber 50 that is fusion-connected to the output end of the amplification optical fiber 30. Propagate and output from output.
  • the leakage light processing member 60 provided in the delivery fiber 50 converts the leakage light into heat, as described above.
  • deterioration of the coating layer 53 due to the leakage light can be suppressed, and heat conduction from the leakage light processing member 60 to the delivery fiber 50 can be suppressed.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a fiber laser device according to the third embodiment.
  • the fiber laser device 200 in this embodiment includes a plurality of laser light sources 80 and a combiner 90 as main components.
  • the combiner 90 includes a plurality of pumping optical fibers 22, a light input member 91, a leakage light removing component 3, and a light output member 92 as main components.
  • the laser light source 80 is a Fabry-Perot type fiber laser.
  • a pumping light source constituting this fiber laser a single-chip laser diode or a multi-chip laser diode can be mentioned.
  • the light input member 91 is a member that couples the core of the plurality of pumping optical fibers 22 and the core 51 of the delivery fiber 50 in the leakage light removing component 3, and the output side end of the plurality of pumping optical fibers 22 and the delivery fiber. 50 input side end portions.
  • FIG. 7 is a view showing the structure of the light input member 91.
  • the cladding that surrounds the core 22 ⁇ / b> A in the excitation optical fiber 22 and the coating layer that covers the cladding are omitted.
  • the light input member 91 of the present embodiment is a rod-shaped glass body having a tapered portion 91 ⁇ / b> A whose diameter decreases from the input end side toward the output end side.
  • the outer peripheral surface other than the end surface of the glass body may be covered with a coating layer.
  • the output-side core end surfaces of the plurality of pumping optical fibers 22 are fusion-spliced to the large-diameter end surfaces of both ends of the light input member 91.
  • the core end surface on the input side of the delivery fiber 50 is fused and connected to the end surface on the small diameter side of both ends of the light input member 91.
  • the light output member 92 is made of, for example, a rod-shaped glass body, and the end face of the light output member 92 is fused and connected to the output end face of the delivery fiber 50.
  • the light input member 91 has a tapered portion 91 ⁇ / b> A whose diameter decreases from the input side toward the output side. For this reason, in this combiner 90, the NA of the light propagating through the light input member 91 through the plurality of pumping optical fibers 22 exceeds the NA permitted in the subsequent delivery fiber 50, and the core 51 of the delivery fiber 50 is clad. The tendency for light to leak to 52 increases.
  • the leakage light processing member 60 provided in the subsequent delivery fiber 50 converts the leakage light into heat, so that the deterioration of the covering layer 53 due to the leakage light is suppressed.
  • the heat conduction from the leakage light processing member 60 to the delivery fiber 50 can be suppressed.
  • the leakage light processing member 60 is provided in the delivery fiber 50 subsequent to the amplification optical fiber 30.
  • a configuration in which the leakage light processing member 60 is also provided to the amplification optical fiber 30 is applicable.
  • the leakage light processing member 60 provided in the amplification optical fiber 30 converts light leaking to the outer cladding 33 into heat, as in the above-described embodiment, resulting in the leakage light. It is possible to suppress deterioration of the covering layer 34 to be performed and to suppress heat conduction from the leakage light processing member 60 to the amplification optical fiber 30. As a result, the life of the amplification optical fiber 30 can be improved and the life of the delivery fiber 50 can be improved.
  • the leakage light processing member 60 is provided in the amplification optical fiber 30, the outer peripheral surface of the outer cladding 33 in the amplification optical fiber 30 is covered with the resin layer 61.
  • the delivery fiber 50 is applied as the optical fiber provided with the leakage light processing member 60, but an amplification optical fiber may be applied instead of the delivery fiber 50. In this case, it is possible to secure a larger length of the amplification optical fiber while improving the life of the subsequent amplification optical fiber in which the leakage light processing member 60 is provided.
  • the leakage light processing member 60 is provided in the amplification optical fiber, the outer peripheral surface of the outer cladding in the amplification optical fiber is covered with the resin layer 61 as described above.
  • the amplification optical fiber 30 is applied in the first embodiment and the second embodiment, and a plurality of pumping optical fibers 22 (light input members) are used in the third embodiment. 91) is applied, however, for example, another optical fiber may be applied, or a glass rod having no core may be applied. That is, the front member to be connected to the optical fiber provided with the leakage light processing member 60 may be a glass body.
  • the leakage light removing component only needs to include a core, an optical fiber having a clad having a refractive index lower than that of the core, and a leakage light processing member provided in the optical fiber.
  • the part where the leakage light processing member 60 is provided is the one end part of the optical fiber, but it may be a part other than the one end part. Further, a plurality of leak light processing members 60 may be provided at predetermined intervals or at arbitrary intervals from one end to the other end of the optical fiber. Furthermore, the leak light processing member 60 may be provided over the entire length direction. In addition, when the site
  • the shape of the resin layer 61 was made into the substantially cubic shape and the shape of the heat insulation layer 62 and the metal layer 63 was made into the concave box shape, the said resin layer 61, the heat insulation layer 62, and the metal layer 63 of Various shapes can be adopted as the shape.
  • the boundary surface between the resin layer 61 and the heat insulating layer 62 has an uneven shape, the amount of propagation of leakage light per unit area of the optical fiber covered with the resin layer 61 can be increased. The leakage light propagated to the layer 61 can be efficiently converted into heat by the metal layer 63.
  • the heat insulating layer 62 covering a part of the outer peripheral surface of the resin layer 61 and the metal layer 63 surrounding the outer peripheral surface of the heat insulating layer 62 are applied.
  • a heat insulating layer covering the entire outer peripheral surface of the resin layer 61 and a metal layer surrounding the outer peripheral surface of the heat insulating layer 62 may be applied.
  • unidirectional excitation in which excitation light is input from only one end of the amplification optical fiber 30 is applied.
  • bidirectional excitation in which excitation light is input from both ends may be applied.
  • the constituent elements of the fiber laser device 1, the fiber laser device 100, the fiber laser device 200, the optical amplifier 2 and the leakage light removing component 3 are appropriately set in addition to the contents shown in the embodiment or the modified example. Combinations, omissions, modifications, additions of well-known techniques, and the like can be made without departing from the scope.
  • the optical amplification component, the combiner, and the fiber laser device according to the present invention may be used in industrial fields that handle amplification optical fibers.

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Abstract

　漏れ光除去部品３は、コア５１、及び、前記コアよりも屈折率が低いクラッド５２を有する光ファイバと、前記光ファイバに設けられる漏れ光処理部材６０とを備える。前記漏れ光処理部材は、前記クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層６１と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層６２と、前記断熱層の外周面を囲う金属層６３とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記クラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い。前記断熱層によって、前記金属層で生じる熱が伝導するのを抑制できる。その結果、前記光ファイバの寿命を向上させることができる。

Description

漏れ光除去部品、コンバイナ、光増幅器及びファイバレーザ装置
　本発明は漏れ光除去部品、光増幅器及びファイバレーザ装置に関するものである。
　増幅用光ファイバとデリバリファイバとを融着接続したときには、当該増幅用光ファイバのコアとデリバリファイバのコアとの軸ずれやモードフィールドの不整合等に起因して、当該デリバリファイバのコアに入力する光の一部がクラッドに漏れる場合がある。
　このような漏れ光除去する構造として下記特許文献１が提案されている。この特許文献１では、第１の光ファイバの出射端の端面と第２の光ファイバの入射端の端面との融着部の近傍において、第２の光ファイバを覆う漏洩光除去部が備えられている。漏洩光除去部の屈折率は、第２の光ファイバの被覆層の屈折率以上とされる。そして、漏洩光除去部と壁面が接触するよう漏洩光除去部を収容する金属ケースが設けられている。またこの特許文献１では、このような構造とすることで、漏れ光によって光ファイバの温度上昇を抑制することができると記載されている。
特開２０１１－１８６３９９
　ところが上記特許文献では、金属ケースで生じた熱が漏洩光除去部を通じて光ファイバに伝導し、当該熱によって光ファイバが劣化する問題を生じる場合がある。殊に、近年では増幅用光ファイバにおける高出力化の要請が高まっているため、上記の問題が顕在化するものと考えられる。
　そこで本発明は、光ファイバの寿命を向上させ得る漏れ光除去部品、コンバイナ、光増幅器及びファイバレーザ装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため本発明の漏れ光除去部品は、コア、及び、前記コアよりも屈折率が低いクラッドを有する光ファイバと、前記光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記漏れ光処理部材は、前記クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記光ファイバにおけるクラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
　この漏れ光除去部品では、光ファイバにおけるクラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層の屈折率と、当該樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層の屈折率とがクラッドの屈折率よりも大きくされる。このため、クラッドに漏れた光は、樹脂層から断熱層に向かって屈折しながら伝播し、当該断熱層の外周面を囲う金属層に至り、当該金属層によって熱に変換される。この結果、漏れ光に起因して光ファイバの被覆層が劣化することを大幅に抑制することができる。
　また、断熱層の熱伝導率は金属層の熱伝導率よりも小さく、当該断熱層のガラス転移温度は樹脂層のガラス転移温度よりも高くされる。このため、樹脂層よりも熱による変性の程度が小さい断熱層によって、樹脂層に対する、金属層で生じる熱の伝導を抑制することができる。したがって、金属層で生じる熱に起因する樹脂層の劣化を低減するとともに、当該金属層に接する断熱層自体の劣化を低減することができる。この結果、光ファイバと金属層との間を樹脂層と断熱層との２層構造とせずに、樹脂層だけで構成する場合に比べて、光ファイバに対する熱伝導を大幅に抑制することができる。
　このように、光ファイバに設けられる漏れ光処理部材が漏れ光を熱に変換することで、漏れ光に起因する光ファイバの被覆層の劣化を抑制するとともに、当該熱が光ファイバに伝導することを抑制することができる。こうして、光ファイバの寿命を向上させ得る漏れ光除去部品が実現される。
　また、前記断熱層の厚さは、前記樹脂層の厚さよりも大きいことが好ましい。
　このようにした場合、樹脂層を、当該樹脂層よりも変性の程度が小さい断熱層によって、金属層で生じた熱から遠ざけることができる。したがって、金属層で生じる熱に起因する樹脂層の劣化をより一段と低減することができる。
　前記断熱層の屈折率は、前記樹脂層の屈折率よりも大きいことが好ましい。
　このようにした場合、クラッドに漏れる漏れ光を、断熱層に対する漏れ光の入射角度によらず金属層まで伝播させることができる。したがって、漏れ光を一段と効率よく熱に変換することができる。
　また、前記断熱層と前記樹脂層との境界面は、凹凸形状とされることが好ましい。
　このようにした場合、樹脂層に被覆される光ファイバの単位面積当たりの漏れ光の伝搬量を大きくすることができるため、当該樹脂層に伝搬した漏れ光を金属層によって効率よく熱に変換することができる。
　なお、前記断熱層は、無機材料からなるようにすることができる。
　本発明のコンバイナは、励起光を伝搬するための複数の励起光ファイバと、前記複数の励起光ファイバの後段に配置される光ファイバと、前記複数の励起光ファイバにおけるコアと前記光ファイバにおけるコアとを結合する光入力部材と、前記光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記光入力部材は、入力側から出力側に向かって縮径するテーパ部を有し、前記漏れ光処理部材は、前記クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記光ファイバにおけるクラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
　このようなコンバイナでは、光入力部材が入力側から出力側に向かって縮径するテーパ部を有しているため、光のＮＡ(Numerical Aperture)が後段の光ファイバにおいて許容されるＮＡを超えて、当該後段の光ファイバのコアからクラッドへ光が漏れてしまう傾向が高くなる。
　しかしながら、このコンバイナでは、上述したように、後段の光ファイバに設けられる漏れ光処理部材が漏れ光を熱に変換するため、当該漏れ光に起因する光ファイバの被覆層の劣化を抑制するとともに、熱が光ファイバに伝導することを抑制することができる。こうして、光ファイバの寿命を向上させ得るコンバイナが実現される。
　本発明の光増幅器は、コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に励起光を入力させる光入力部材と、前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記漏れ光処理部材は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
　また、本発明のファイバレーザ装置は、コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、種光源及び励起光源と、前記種光源から出射される種光を前記増幅用光ファイバにおけるコアの一端に入力させるとともに、前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に入力させる光入力部材と、前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記漏れ光処理部材は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
　また、本発明のファイバレーザ装置は、コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、励起光源と、前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に入力させる光入力部材と、前記増幅用光ファイバに所定距離を隔てて配置される一対のミラーと、前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記漏れ光処理部材は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
　上記光増幅器又はファイバレーザ装置では、上記漏れ光除去部品における光ファイバ及び漏れ光処理部材が構成要素の一部として用いられる。つまり、上記漏れ光除去部品の光ファイバとして増幅用光ファイバが適用され、当該増幅用光ファイバに漏れ光処理部材が設けられる。このようにした場合であっても、上記漏れ光除去部品と同様に、増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材が漏れ光を熱に変換することで、当該漏れ光に起因する被覆層の劣化を抑制するとともに、増幅用光ファイバに対する漏れ光処理部材からの熱伝導を抑制することができる。こうして、光ファイバの寿命を向上させ得る光増幅器及びファイバレーザ装置が実現される。
　以上のように本発明によれば、光ファイバの寿命を向上させ得る漏れ光除去部品、コンバイナ、光増幅器及びファイバレーザ装置を提供することができる。
第１実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。 増幅用光ファイバの長さ方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。 デリバリファイバの長さ方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。 漏れ光処理部材の長さ方向に垂直な断面の様子を示す図である。 第２実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。 第３実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。 光入力部材の構造を示す図である。
（１）第１実施形態
　本発明の好適な第１実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
＜ファイバレーザ装置の構成＞
　図１は、第１実施形態におけるファイバレーザ装置１を示す図である。図１に示すように、ファイバレーザ装置１は、ＭＯ－ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置であり、種光源１０、励起光源２０、光増幅器２及び漏れ光除去部品３を主な構成要素として備える。光増幅器２は増幅用光ファイバ３０及び光入力部材４０を主な構成要素として備え、漏れ光除去部品３はデリバリファイバ５０及び漏れ光処理部材６０を主な構成要素として備える。
　種光源１０は、種光を出力する部材であり、例えば、レーザダイオードから成るレーザ光源や、ファブリフェペロー型やファイバリング型のファイバレーザとされる。この種光源１０には、コア、及び、コアを被覆するクラッドから構成される種光ファイバ１５が接続される。種光ファイバ１５としては、例えば、シングルモードファイバが挙げられる。
　励起光源２０は、励起光を出力する部材であり、例えば、複数のレーザダイオード２１から構成される。これらレーザダイオード２１には、励起光ファイバ２２が接続される。
　図２は、増幅用光ファイバ３０の長さ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を被覆する内側クラッド３２と、内側クラッド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。コア３１の屈折率は内側クラッド３２の屈折率よりも高く、内側クラッド３２の屈折率は外側クラッド３３の屈折率よりも高くされる。
　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活性元素が添加された石英が挙げられる。活性元素としては、イッテルビウム（Ｙｂ）、ツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素が挙げられる。また、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）等が挙げられる。内側クラッド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、外側クラッド３３を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられる。また、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を構成する樹脂とは異なる紫外線硬化樹脂が挙げられる。
　光入力部材４０は、種光源１０から出射される種光を増幅用光ファイバ３０におけるコア３１の一端に入力させるとともに、励起光源２０から出射される励起光を増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２の一端に入力させる部材である。
　具体的に光入力部材４０は、種光ファイバ１５のコアと、増幅用光ファイバ３０のコア３１との端面同士を光学的に結合することで、種光源１０から種光ファイバ１５を介して出射される種光を増幅用光ファイバ３０におけるコア３１の一端に入力させる。
　また光入力部材４０は、励起光ファイバ２２のコアと、増幅用光ファイバ３０の内側クラッド３２との端面同士を光学的に結合することで、励起光源２０から励起光ファイバ２２を介して出射される励起光を増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２の一端に入力させる。
　デリバリファイバ５０は、増幅用光ファイバ３０によって増幅された光を後段に伝送する光ファイバである。図３は、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３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５３とから構成される。
　コア５１の屈折率はクラッド５２の屈折率よりも高くされる。また、コア５１の直径は例えば増幅用光ファイバ３０におけるコア３１の直径と同程度とされ、クラッド５２の外径は例えば増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２の外径と同程度とされる。
　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５３を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられる。
　図４は、増幅用光ファイバ３０とデリバリファイバ５０との接続部分の様子を示す図である。具体的に図４の（Ａ）はデリバリファイバ５０の長さ方向に垂直となる増幅用光ファイバ３０、デリバリファイバ５０及び漏れ光処理部材６０の断面の様子を示し、図４の（Ｂ）は図４の（Ａ）におけるＶ－Ｖ線の断面の様子を示している。
　図４の（Ａ）に示すように、デリバリファイバ５０におけるコア５１の一端面は、増幅用光ファイバ３０におけるコア３１の出力端側となる一端面と融着接続される。また、デリバリファイバ５０におけるクラッド５２の一端面は、増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２の出力端側となる一端面と融着接続される。なお、増幅用光ファイバ３０における出力側となる一端面は、当該増幅用光ファイバ３０において種光及び励起光が入力される一端とは逆側の一端面である。
　さらに、デリバリファイバ５０において増幅用光ファイバ３０と接続される一端部分の被覆層５３が剥離され、当該剥離部分には漏れ光処理部材６０が設けられる。
　図４の（Ｂ）に示すように、漏れ光処理部材６０は、デリバリファイバ５０におけるクラッド５２の外周面を被覆する光透過性の樹脂層６１と、当該樹脂層６１における一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層６２と、当該断熱層６２の外周面を密着した状態で囲う金属層６３とから構成される。
　断熱層６２及び樹脂層６１の屈折率はデリバリファイバ５０におけるクラッド５２の屈折率よりも大きく、当該断熱層６２の屈折率は樹脂層６１の屈折率以上とされる。また、断熱層６２の熱伝導率は金属層６３の熱伝導率よりも小さく、断熱層６２のガラス転移温度は樹脂層６１のガラス転移温度よりも高くされる。
　本実施形態の場合、断熱層６２の光吸収率は樹脂層６１の光吸収率よりも小さくされ、断熱層６２の厚さは樹脂層６１との厚さよりも大きくされる。また、樹脂層６１の外形は略立方体状とされ、断熱層６２及び金属層６３の外形は略凹型の箱状とされる。
　このような樹脂層６１を構成する材料としては、例えば、ウレタン系の樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。断熱層６２を構成する材料としては、例えば、樹脂層６１の材料よりもガラス転移点が高いシリコーン等の有機材料が挙げられる。また、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素を添加した石英、あるいは、ネオセラムやパイレックス（登録商標）といった耐熱ガラス等の無機材料が挙げられる。金属層６３を構成する材料としては、例えば、光を熱に変換する限り特に限定されるわけではないが、放熱性に優れる部材であることが好ましく、例えば黒アルマイト処理されたアルミ、ステンレス鋼等が挙げられる。
＜動作・効果＞
　本実施形態におけるファイバレーザ装置１では、種光源１０から出射される種光は、種光ファイバ１５のコアを伝播し、光入力部材４０によって増幅用光ファイバ３０のコア３１に入力される。増幅用光ファイバ３０のコア３１に入力した種光は、当該コア３１を伝搬する。
　一方、励起光源２０から出射される励起光は、励起光ファイバ２２のコアを伝播し、光入力部材４０によって増幅用光ファイバ３０の内側クラッド３２に入力される。内側クラッド３２に入力した励起光は、増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２及びコア３１を伝搬し、当該励起光によってコア３１に添加される活性元素が励起される。
　励起状態にある活性元素は、コア３１を伝搬する種光によって誘導放出を引き起こし、当該誘導放出に起因して種光が増幅される。そして、増幅された種光は、増幅用光ファイバ３０における出力端と融着接続されるデリバリファイバ５０のコア５１に入力し、当該デリバリファイバ５０のコア５１を伝播して出力端から出力する。
　ところで、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との軸ずれやモードフィールドの不整合等に起因して、当該デリバリファイバ５０のコア５１に入力する光の一部がクラッド５２に漏れる場合がある。この場合、漏れ光がデリバリファイバ５０の被覆層５３に伝搬し、当該漏れ光に起因して被覆層５３が劣化し易い傾向となる。
　しかしながら、本実施形態では、デリバリファイバ５０において増幅用光ファイバ３０と接続される一端部分に漏れ光処理部材６０が設けられている。この漏れ光処理部材６０はデリバリファイバ５０におけるクラッド５２の外周面を被覆する光透過性の樹脂層６１を有し、当該樹脂層６１の屈折率はクラッド５２の屈折率よりも大きくされる。また、漏れ光処理部材６０は樹脂層６１における一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層６２を有し、当該断熱層６２の屈折率は樹脂層６１の屈折率以上とされる。
　このため、クラッド５２に漏れた光は、樹脂層６１から断熱層６２に向かって屈折しながら伝播し、当該断熱層６２の外周面を囲う金属層６３に至り、当該金属層６３によって熱に変換され消滅する。この結果、漏れ光に起因して被覆層５３が劣化することを大幅に抑制することができる。
　なお、樹脂層６１と金属層６３との屈折率差がデリバリファイバ５０におけるコア５１とクラッド５２との屈折率差よりも小さいながらも同程度とした場合、当該樹脂層６１と金属層６３との屈折率差が大幅に大きい場合に比べて、樹脂層６１に伝搬した漏れ光がデリバリファイバ５０側に反射することを低減することができる。したがって、樹脂層６１に伝搬した漏れ光を金属層６３によって効率よく熱に変換することができる。
　また、本実施形態では、断熱層６２の熱伝導率は金属層６３の熱伝導率よりも小さく、当該断熱層６２のガラス転移温度は樹脂層６１のガラス転移温度よりも高くされる。
　このため、金属層６３で生じる熱に起因して変性する程度が大きい樹脂層６１が、当該樹脂層６１よりも変性の程度が小さい断熱層６２によって遠ざけられる。したがって、樹脂層６１よりも熱による変性の程度が小さい断熱層６２によって、樹脂層６１に対する、金属層６３で生じる熱の伝導を抑制することができる。この結果、デリバリファイバ５０と金属層６３との間を樹脂層６１と断熱層６２との２層構造とせずに、樹脂層６１だけで構成する場合に比べて、デリバリファイバ５０に対する熱伝導を大幅に抑制することができる。
　このように、デリバリファイバ５０に設けられる漏れ光処理部材６０が漏れ光を熱に変換することで、当該漏れ光に起因する被覆層５３の劣化を抑制するとともに、デリバリファイバ５０に対する漏れ光処理部材６０からの熱伝導を抑制することができる。こうして、デリバリファイバ５０の寿命を向上させ得るファイバレーザ装置１、光増幅器２及び漏れ光除去部品３が実現される。
　また本実施形態の場合、断熱層６２の光吸収率は樹脂層６１の光吸収率よりも小さくされる。この場合、断熱層６２の光吸収率が樹脂層６１の光吸収率よりも大きい場合に比べて、樹脂層６１に伝搬した漏れ光を金属層６３によってより一段と効率よく熱に変換することができる。
　また本実施形態の場合、断熱層６２の厚さは樹脂層６１の厚さよりも大きくされる。この場合、金属層６３で生じる熱に起因して変性する程度が大きい樹脂層６１を、当該樹脂層６１よりも変性の程度が小さい断熱層６２によって金属層６３で生じた熱から遠ざけることができる。したがって、金属層６３で生じる熱に起因する樹脂層６１の劣化をより一段と低減することができる。
　また本実施形態の場合、デリバリファイバ５０において増幅用光ファイバ３０と接続される一端部分に漏れ光処理部材６０が設けられている。このため、デリバリファイバ５０における中間部位に漏れ光処理部材６０が設けられる場合に比べて、当該デリバリファイバ５０のクラッド５２での漏れ光の伝搬距離を短くすることができる。この結果、漏れ光に起因して被覆層５３が劣化することをより一段と抑制することができる。
（２）第２実施形態
　次に、第２実施形態について図５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。
＜ファイバレーザ装置の構成＞
　図５は、第２実施形態におけるファイバレーザ装置の構成を示す図である。図５に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置１００は、共振型のファイバレーザであり、励起光源２０（複数のレーザダイオード２１）、光増幅器２及び漏れ光除去部品３と、一対のミラーとしての第１ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）７１及び第２ＦＢＧ７２とを主な構成要素として備える。
　これら第１ＦＢＧ７１と第２ＦＢＧ７２とは、互いに所定距離を隔てて光増幅器２における増幅用光ファイバ３０に配置される。
　第１ＦＢＧ７１は、増幅用光ファイバ３０の入力端寄りに設けられており、当該増幅用光ファイバ３０の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分を繰り返す構造でなる。この部分は、励起状態とされた増幅用光ファイバ３０の活性元素が放出する光の少なくとも一部の波長を反射するよう調整される。
　第２ＦＢＧ７２は、増幅用光ファイバ３０の出力端寄りに設けられており、当該増幅用光ファイバ３０の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分を繰り返す構造でなる。この部分は、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よう調整される。
＜動作・効果＞
　本実施形態におけるファイバレーザ装置１００では、出射される励起光は、励起光ファイバ２２のコアを伝播し、光入力部材４０によって増幅用光ファイバ３０の内側クラッド３２に入力される。内側クラッド３２に入力した励起光は、増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２及びコア３１を伝搬し、当該励起光によってコア３１に添加される活性元素が励起され、当該活性元素から特定の波長の自然放出光が放出される。
　この自然放出光は、増幅用光ファイバ３０のコア３１を伝搬して第１ＦＢＧ７１と第２ＦＢＧ７２との間を往来するとともに増幅される。そして、増幅された光の一部は、第２ＦＢＧ７２を透過して、増幅用光ファイバ３０における出力端と融着接続されるデリバリファイバ５０のコア５１に入力し、当該デリバリファイバ５０のコア５１を伝播して出力端から出力する。
　このとき、デリバリファイバ５０の被覆層５３に漏れ光が伝搬した場合であっても、上述した場合と同様に、当該デリバリファイバ５０に設けられる漏れ光処理部材６０が漏れ光を熱に変換することで、当該漏れ光に起因する被覆層５３の劣化を抑制するとともに、デリバリファイバ５０に対する漏れ光処理部材６０からの熱伝導を抑制することができる。
（３）第３実施形態
　次に、第３実施形態について図６及び図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、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。
＜ファイバレーザ装置の構成＞
　図６は、第３実施形態におけるファイバレーザ装置の構成を示す図である。図６に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置２００は、複数のレーザ光源８０及びコンバイナ９０を主な構成要素として備える。コンバイナ９０は、複数の励起光ファイバ２２、光入力部材９１、漏れ光除去部品３及び光出力部材９２を主な構成要素として備える。
　レーザ光源８０は、ファブリフェペロー型のファイバレーザとされる。このファイバレーザを構成する励起光源としては、シングルチップレーザダイオードあるいはマルチチップレーザダイオードが挙げられる。
　光入力部材９１は、複数の励起光ファイバ２２におけるコアと漏れ光除去部品３におけるデリバリファイバ５０のコア５１とを結合する部材であり、当該複数の励起光ファイバ２２の出力側端部とデリバリファイバ５０の入力側端部との間に設けられる。
　図７は、光入力部材９１の構造を示す図である。なお、この図７では、便宜上、励起光ファイバ２２におけるコア２２Ａを囲うクラッド、及び、当該クラッドを被覆する被覆層は省略している。
　図７に示すように、本実施形態の光入力部材９１は、入力端側から出力端側に向かって縮径するテーパ部９１Ａを有するロッド状のガラス体とされる。このガラス体の端面以外の外周面は被覆層で被覆されていても良い。
　この光入力部材９１における両端のうち大径側の端面には、複数の励起光ファイバ２２それぞれにおける出力側のコア端面が融着接続される。一方、光入力部材９１における両端のうち小径側の端面には、デリバリファイバ５０における入力側のコア端面が融着接続される。
　光出力部材９２は例えばロッド状のガラス体でなり、当該光出力部材９２の端面はデリバリファイバ５０の出力端面と融着接続される。
＜動作・効果＞
　本実施形態におけるファイバレーザ装置２００のコンバイナ９０では、光入力部材９１が入力側から出力側に向かって縮径するテーパ部９１Ａを有している。このためこのコンバイナ９０では、複数の励起光ファイバ２２を介して光入力部材９１を伝搬する光のＮＡが後段のデリバリファイバ５０において許容されるＮＡを超えて、当該デリバリファイバ５０のコア５１からクラッド５２へ光が漏れてしまう傾向が高くなる。
　しかしながら、このコンバイナ９０では、上述したように、後段のデリバリファイバ５０に設けられる漏れ光処理部材６０が漏れ光を熱に変換するため、当該漏れ光に起因する被覆層５３の劣化を抑制するとともに、デリバリファイバ５０に対する漏れ光処理部材６０からの熱伝導を抑制することができる。
（４）変形例
　以上、第１実施形態～第３実施形態が一例として説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
　例えば、上記第１実施形態及び上記第２実施形態では、増幅用光ファイバ３０の後段のデリバリファイバ５０に漏れ光処理部材６０が設けられた。しかしながら、増幅用光ファイバ３０にも漏れ光処理部材６０を設ける形態が適用可能である。このような形態が適用された場合、上記実施形態と同様に、増幅用光ファイバ３０に設けられる漏れ光処理部材６０が外側クラッド３３に漏れる光を熱に変換することで、当該漏れ光に起因する被覆層３４の劣化を抑制するとともに、増幅用光ファイバ３０に対する漏れ光処理部材６０からの熱伝導を抑制することができる。この結果、増幅用光ファイバ３０の寿命を向上させるとともに、デリバリファイバ５０の寿命を向上させることができる。なお、増幅用光ファイバ３０に漏れ光処理部材６０を設ける場合、当該増幅用光ファイバ３０における外側クラッド３３の外周面が樹脂層６１に被覆される。
　また、上記実施形態では、漏れ光処理部材６０が設けられる光ファイバとしてデリバリファイバ５０が適用されたが、当該デリバリファイバ５０に代えて増幅用光ファイバが適用されても良い。このようにした場合、漏れ光処理部材６０が設けられる後段の増幅用光ファイバの寿命を向上させつつも、増幅用光ファイバの長さをより大きく確保することが可能となる。なお、増幅用光ファイバに漏れ光処理部材６０を設ける場合、上述したように、当該増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面が樹脂層６１に被覆される。
　また、デリバリファイバ５０に接続される光ファイバとして、上記第１実施形態及び上記第２実施形態では増幅用光ファイバ３０が適用され、上記第３実施形態では複数の励起光ファイバ２２（光入力部材９１）が適用されたが、例えば他の光ファイバが適用されても良く、コアを有さないガラスロッドが適用されても良い。すなわち、漏れ光処理部材６０が設けられる光ファイバに接続すべき前段の部材はガラス体であれば良い。要するに、漏れ光除去部品は、コア、及び、当該コアよりも屈折率が低いクラッドを有する光ファイバと、当該光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備えるものであれば良い。
　また、上記実施形態では、漏れ光処理部材６０を設ける部位が光ファイバの一端部分とされたが、当該一端部分以外の部位とされていても良い。また、複数の漏れ光処理部材６０が、光ファイバにおける一端から他端に向かって所定の間隔又は任意の間隔ごとに設けられていても良い。さらに、漏れ光処理部材６０が長さ方向全体にわたって設けられていても良い。なお、光ファイバにおいて曲がる部位が形成されている場合、当該部位以後に漏れ光処理部材６０を設けることが好ましい。曲がる部位を積極的に形成し、当該部位が維持されるよう固定しておくことも可能である。
　また、上記実施形態では、樹脂層６１の形状が略立方体状とされ、断熱層６２及び金属層６３の形状が凹型箱状とされたが、当該樹脂層６１、断熱層６２及び金属層６３の形状としては様々な形状を採用することができる。なお、樹脂層６１と断熱層６２との境界面が凹凸形状とされた場合、当該樹脂層６１に被覆される光ファイバの単位面積当たりの漏れ光の伝搬量を大きくすることができるため、樹脂層６１に伝搬した漏れ光を金属層６３によって効率よく熱に変換することができる。
　また、上記実施形態では、樹脂層６１における一部の外周面を被覆する断熱層６２と、当該断熱層６２の外周面を囲う金属層６３とが適用された。しかしながら、樹脂層６１における外周面全体を被覆する断熱層と、当該断熱層６２の外周面を囲う金属層とが適用されても良い。
　また、上記実施形態では、増幅用光ファイバ３０における一端のみから励起光を入力する一方向励起が適用されたが、当該両端からから励起光を入力する双方向励起が適用されても良い。
　なお、ファイバレーザ装置１、ファイバレーザ装置１００、ファイバレーザ装置２００光増幅器２及び漏れ光除去部品３における各構成要素は、上記実施形態又は変形例に示された内容以外に、適宜、本願目的を逸脱しない範囲で組み合わせ、省略、変更、周知技術の付加などをすることができる。
　本発明に係る光増幅部品、コンバイナ及びファイバレーザ装置は、増幅用光ファイバを取り扱う産業上分野において利用可能性がある。
　１，１００，２００・・・ファイバレーザ装置
　２・・・光増幅器
　３・・・漏れ光除去部品
　１０・・・種光源
　２０・・・励起光源
　３０・・・増幅用光ファイバ
　３１，５１・・・コア
　３２・・・内側クラッド
　３３・・・外側クラッド
　３４，５３・・・被覆層
　４０，９１・・・光入力部材
　５０・・・デリバリファイバ
　５２・・・クラッド
　６０・・・漏れ光処理部材
　６１・・・樹脂層
　６２・・・断熱層
　６３・・・金属層
　８０・・・レーザ光源
　９０・・・コンバイナ

Claims (9)

  1. 　コア、及び、前記コアよりも屈折率が低いクラッドを有する光ファイバと、
    　前記光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
    を備え、
    　前記漏れ光処理部材は、
    　前記光ファイバにおけるクラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
    　前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
    　前記断熱層の外周面を囲う金属層と
    を有し、
    　前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記光ファイバにおけるクラッドの屈折率よりも大きく、
    　前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
    　前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
    ことを特徴とする漏れ光除去部品。
  2. 　前記断熱層の厚さは、前記樹脂層の厚さよりも大きい
    ことを特徴とする請求項１に記載の漏れ光除去部品
  3. 　前記断熱層の屈折率は、前記樹脂層の屈折率よりも大きい
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の漏れ光除去部品。
  4. 　前記断熱層と前記樹脂層との境界面は、凹凸形状とされる
    ことを特徴とする請求項１～請求項３いずれか１項に記載の漏れ光除去部品。
  5. 　前記断熱層は、無機材料からなる
    ことを特徴とする請求項１～請求項４いずれか１項に記載の漏れ光除去部品。
  6. 　励起光を伝搬するための複数の励起光ファイバと、
    　前記複数の励起光ファイバの後段に配置される光ファイバと、
    　前記複数の励起光ファイバにおけるコアと前記光ファイバにおけるコアとを結合する光入力部材と、
    　前記光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
    を備え、
    　前記光入力部材は、入力側から出力側に向かって縮径するテーパ部
    を有し、
    　前記漏れ光処理部材は、
    　前記クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
    　前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
    　前記断熱層の外周面を囲う金属層と
    を有し、
    　前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記光ファイバにおけるクラッドの屈折率よりも大きく、
    　前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
    　前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
    ことを特徴とするコンバイナ。
  7. 　コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、
    　前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に励起光を入力させる光入力部材と、
    　前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
    を備え、
    　前記漏れ光処理部材は、
    　前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
    　前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
    　前記断熱層の外周面を囲う金属層と
    を有し、
    　前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、
    　前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
    　前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
    ことを特徴とする光増幅器。
  8. 　コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、
    　種光源及び励起光源と、
    　前記種光源から出射される種光を前記増幅用光ファイバにおけるコアの一端に入力させるとともに、前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に入力させる光入力部材と、
    　前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
    を備え、
    　前記漏れ光処理部材は、
    　前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
    　前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
    　前記断熱層の外周面を囲う金属層と
    を有し、
    　前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、
    　前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
    　前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
    ことを特徴とするファイバレーザ装置。
  9. 　コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、
    　励起光源と、
    　前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に入力させる光入力部材と、
    　前記増幅用光ファイバに所定距離を隔てて配置される一対のミラーと、
    　前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
    を備え、
    　前記漏れ光処理部材は、
    　前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
    　前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
    　前記断熱層の外周面を囲う金属層と
    を有し、
    　前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、
    　前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
    　前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
    ことを特徴とするファイバレーザ装置。
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