WO2019172398A1 - 余剰光除去装置及びファイバレーザ - Google Patents

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optical fiber
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輝 日高
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株式会社フジクラ
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers

Definitions

  • the present invention relates to an excess light removing device and a fiber laser, and more particularly to an excess light removing device that removes excess light from laser light generated in a fiber laser.
  • a part of light propagating through the core of the optical fiber leaks into the clad due to, for example, an optical axis deviation or an angular deviation at a fusion splicing portion between the optical fibers, and an excess in the clad May propagate as light.
  • Such excess light causes the quality of the laser light output from the laser device to deteriorate, so it is desirable to remove it before the laser light is output from the laser device.
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art, and provides a surplus light removing device capable of removing both surplus light propagating through the inner cladding and surplus light propagating through the core. Is the first purpose.
  • a second object of the present invention is to provide a fiber laser that can suppress degradation of the quality of laser light due to excess light.
  • a surplus light removing apparatus capable of removing both surplus light propagating through the inner cladding and surplus light propagating through the core.
  • the surplus light removing device includes a double clad optical fiber having an input end into which input light is introduced, and at least a part of the surplus light that is disposed downstream of the input end and propagates through the inner clad of the optical fiber.
  • a first fiber bending portion for guiding a part of the optical fiber to the inner cladding; and at least a portion of surplus light that is disposed downstream of the first fiber bending portion and propagates through the inner cladding of the optical fiber.
  • a second light removing unit that removes the light.
  • double clad optical fiber in the present specification means an optical fiber in which two or more layers of clads are formed outside the core, and the number of clads is not limited to two.
  • a fiber laser that can suppress the deterioration of the quality of the laser beam due to the excess light.
  • the fiber laser includes an optical fiber amplifier including an excitation light source that outputs excitation light, an amplification optical fiber having a core added with a rare earth element that is excited by the excitation light from the excitation light source, and the excess light removal Device.
  • the surplus light removing device uses light amplified by the optical fiber amplifier as the input light.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a fiber laser according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a first light removal unit of the surplus light removal device in the fiber laser of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a fiber bending portion of the surplus light removing device in the fiber laser of FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a second light removal unit of the surplus light removal device in the fiber laser of FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an overall configuration of a fiber laser according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing a modification of the surplus light removing device in the fiber laser of FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing an overall configuration of a fiber laser according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to FIG. 9 the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • FIGS. 1 to 9 the scale and dimensions of each component are exaggerated and some components may be omitted.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a fiber laser 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the fiber laser 1 in this embodiment includes an optical resonator 10 as an optical fiber amplifier, a plurality of forward pumping light sources 20A for introducing pumping light into the optical resonator 10 from the front of the optical resonator 10, and these forward pumping light sources.
  • a front inline combiner 22A to which 20A is connected a plurality of back pumping light sources 20B for introducing pumping light into the optical resonator 10 from the rear of the optical resonator 10, and a rear inline combiner 22B to which these back pumping light sources 20B are connected.
  • a delivery fiber 24 extending from the rear inline combiner 22B.
  • the optical resonator 10 includes an amplification optical fiber 12 having a core to which rare earth ions such as yttrium (Yb) and erbium (Er) are added, and a highly reflective fiber connected to the amplification optical fiber 12 and the front inline combiner 22A.
  • amplification optical fiber 12 having a core to which rare earth ions such as yttrium (Yb) and erbium (Er) are added, and a highly reflective fiber connected to the amplification optical fiber 12 and the front inline combiner 22A.
  • the amplification optical fiber 12 is composed of a double-clad optical fiber having an inner cladding formed around the core and an outer cladding formed around the inner cladding.
  • the front excitation light source 20A and the rear excitation light source 20B for example, a high-power multimode semiconductor laser (LD) having a wavelength of 915 nm can be used.
  • the front inline combiner 22A and the rear inline combiner 22B combine the pumping lights output from the front pumping light source 20A and the rear pumping light source 20B, respectively, and introduce them into the inner cladding of the amplification optical fiber 12 described above. Thereby, the excitation light propagates inside the inner cladding of the amplification optical fiber 12.
  • the HR-FBG 14 is formed by periodically changing the refractive index of an optical fiber, and reflects light in a predetermined wavelength band with a reflectance close to 100%.
  • the OC-FBG 16 is formed by periodically changing the refractive index of the optical fiber, and a part (for example, 10%) of light in the wavelength band reflected by the HR-FBG 14 is used. It passes through and reflects the rest. In this way, light that causes laser oscillation by recursively amplifying light in a specific wavelength band between the HR-FBG 14 and the OC-FBG 16 by the HR-FBG 14, the amplification optical fiber 12, and the OC-FBG 16 A resonator 10 is configured.
  • the fiber laser 1 includes a surplus light removing device 30 provided on the downstream side of the delivery fiber 24, and the surplus light removing device 30 includes an optical fiber 34 connected to the delivery fiber 24.
  • the optical fiber 34 is connected to the delivery fiber 24 by a fusion splicing portion 32 as an input end so that the laser light output from the delivery fiber 24 is introduced into the optical fiber 34 of the surplus light removing device 30. It has become.
  • a laser emitting unit 90 that emits laser light toward the object to be processed is provided.
  • the optical fiber 34 may be a delivery fiber or a fiber having a core to which rare earth ions are added.
  • the surplus light removing device 30 is arranged on the first light removing unit 41 arranged on the optical fiber 34 on the downstream side of the fusion splicing unit 32 and on the optical fiber 34 on the downstream side of the first light removing unit 41.
  • the second light removing unit 42 is provided.
  • the optical fiber 34 between the first light removal unit 41 and the second light removal unit 42 is wound with a predetermined bending diameter, whereby a fiber bending portion 50 is formed.
  • the fiber bending portion 50 in the present embodiment is an example of a “first fiber bending portion” that guides at least a part of surplus light propagating through the core of the optical fiber to the inner cladding in the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the first light removal unit 41.
  • the optical fiber 34 includes a core 38, an inner cladding 37 that covers the outer periphery of the core 38, an outer cladding 36 that covers the outer periphery of the inner cladding 37, and a coating 35 that covers the outer periphery of the outer cladding 36.
  • the refractive index of the inner cladding 37 is lower than the refractive index of the core 38
  • the refractive index of the outer cladding 36 is lower than the refractive index of the inner cladding 37.
  • the first light removal unit 41 has a housing 60 that accommodates a part of the optical fiber 34. Inside the housing 60, the coating 35 and the outer side of the optical fiber 34 are provided. A part of the clad 36 is removed. The exposed inner cladding 37 is covered with a resin 62 having a higher refractive index than the inner cladding 37.
  • the refractive index of the resin 62 covering the inner cladding 37 is higher than the refractive index of the inner cladding 37, at least a part L 1 of the surplus light propagating through the inner cladding 37, as shown in FIG.
  • the resin leaks from the clad 37 and part of the resin is absorbed by the resin 62 and converted into heat. This heat is released from the housing 60 to the outside through a heat sink (not shown) connected to the housing 60.
  • the first light removal unit 41 removes unnecessary surplus light L 1 by converting at least a part L 1 of surplus light propagating through the inner cladding 37 into heat and emitting it to the outside. be able to.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the fiber bending portion 50.
  • the surplus light L 2 that has not been completely removed by the first light removing section 41 described above propagates in the inner cladding 37.
  • the optical fiber 34 is wound with a predetermined bending diameter as described above, at least a part L 3 of the surplus light propagating through the core 38 of the optical fiber 34 is separated from the core 38 and the inner cladding. It leaks into the inner clad 37 without being totally reflected at the interface with it.
  • the surplus light L 3 leaking from the core 38 to the inner cladding 37 propagates.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the second light removal unit 42.
  • the second light removal unit 42 has a housing 70 that houses a part of the optical fiber 34, as with the first light removal unit 41 described above. Inside the 70, the coating 35 of the optical fiber 34 and a part of the outer cladding 36 are removed. The exposed inner cladding 37 is covered with a resin 72 having a higher refractive index than the inner cladding 37.
  • the refractive index of the resin 72 covering the inner cladding 37 is higher than the refractive index of the inner cladding 37, the excess light L 2 and the fiber remaining in the inner cladding 37 without being completely removed by the first light removal unit 41.
  • at least a part L 3 of the excess light leaking from the core 38 to the inner cladding 37 at the bent portion 50 leaks from the inner cladding 37 to the resin 72, and a part thereof is absorbed by the resin 72. And converted to heat. This heat is released from the housing 70 to the outside through a heat sink (not shown) connected to the housing 70.
  • the surplus light removing device 30 in the present embodiment can remove not only the surplus light propagating through the inner cladding 37 but also the surplus light propagating through the core 38. Therefore, the deterioration of the quality of the laser beam emitted from the laser emitting unit 90 on the downstream side of the excess light removing device 30 is suppressed.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an overall configuration of the fiber laser 101 according to the second embodiment of the present invention.
  • the fiber laser 101 in the present embodiment is a MOPA type fiber laser as an example of a fiber laser to which the present invention can be applied.
  • As the optical fiber amplifier a signal light generator 110 that generates signal light and a pumping light are generated.
  • the fiber laser 101 includes an excess light removing device 30 connected to the amplification optical fiber 112 by the fusion splicing part 132. Since the surplus light removing device 30 has the same configuration as the surplus light removing device 30 in the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted.
  • a laser emitting unit 90 that emits laser light toward the object to be processed is provided.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the amplification optical fiber 112.
  • the amplification optical fiber 112 includes a core 134 that propagates signal light generated by the signal light generator 110, an inner cladding 136 that is formed around the core 134, and a periphery of the inner cladding 136. And an outer clad 138 formed in a double clad type optical fiber.
  • the core 134 is made of SiO 2 to which a rare earth element such as yttrium (Yb) is added, for example, and serves as a signal optical waveguide that propagates signal light.
  • Yb yttrium
  • the inner cladding 136 is made of a resin having a refractive index lower than that of the core 134 (for example, a low refractive index polymer). Thus, the inner cladding 136 becomes a pumping optical waveguide that propagates pumping light.
  • the signal light from the signal light generator 110 propagates inside the core 134 of the amplification optical fiber 112, and the excitation light from the pumping light source 120 propagates inside the inner cladding 136 and the core 134 of the amplification optical fiber 112. .
  • the excitation light propagates through the core 134, the rare earth element ions added to the core 134 are excited by absorbing the excitation light, and the signal light propagating through the core 134 is amplified by stimulated emission.
  • the optical fiber 34 of the surplus light removing device 30 is connected to the amplification optical fiber 112 at the fusion splicing portion 132 as an input end, and the laser light output from the amplification optical fiber 112. Is introduced into the optical fiber 34 of the surplus light removing device 30.
  • the surplus light removing device 30 in the present embodiment can remove not only the surplus light propagating through the inner cladding 37 but also the surplus light propagating through the core 38. Therefore, the deterioration of the quality of the laser beam emitted from the laser emitting unit 90 on the downstream side of the excess light removing device 30 is suppressed.
  • the second light removal portion 42 is used. In some cases, the amount of surplus light to be processed becomes too large to allow the second light removal unit 42 to thermally withstand. In order to suppress such a situation, in the third and fourth embodiments described below, surplus light is processed using at least two fiber bent portions and at least two light removing portions. In this way, the excess light is processed using at least two fiber bending portions and at least two light removal portions, thereby adjusting the temperature balance between the two light removal portions within the allowable maximum temperature range of the light removal portions. It is possible to reduce the thermal burden on the light removal unit.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the overall configuration of the fiber laser 201 according to the third embodiment of the present invention.
  • the fiber laser 201 in the present embodiment has the same configuration as that of the fiber laser 1 in the first embodiment described above except for the excess light removing device 230 provided on the downstream side of the delivery fiber 24. Then, it demonstrates centering around the excess light removal apparatus 230.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the overall configuration of the fiber laser 201 according to the third embodiment of the present invention.
  • the fiber laser 201 in the present embodiment has the same configuration as that of the fiber laser 1 in the first embodiment described above except for the excess light removing device 230 provided on the downstream side of the delivery fiber 24. Then, it demonstrates centering around the excess light removal apparatus 230.
  • the surplus light removing device 230 includes a first light removing unit 41 disposed on the optical fiber 34 on the downstream side of the fusion splicing unit 32, and the first light removing unit 41. And a second light removal unit 42 disposed on the downstream optical fiber 34.
  • the optical fiber 34 between the first light removal unit 41 and the second light removal unit 42 is wound with a predetermined bending diameter (first bending diameter), whereby the first fiber bending part 251 is wound. Is formed.
  • the optical fiber 34 between the fusion splicing portion 32 and the first light removal portion 41 is also wound with a predetermined bending diameter (second bending diameter), whereby the second fiber bending portion 252 is wound. Is formed.
  • the second bending diameter of the second fiber bending portion 252 is set larger than the first bending diameter of the first fiber bending portion 251.
  • the first bending diameter of the first fiber bending section 251 and the second bending diameter of the second fiber bending section 252 are the first light removal section 41 and the second light removal section. 42 can be appropriately determined according to the configuration of 42, the amount of excess light removed, the thermal burden, and the like.
  • the optical fiber 34 is wound with the second bending diameter, and therefore, the optical fiber out of the light input from the delivery fiber 24 to the surplus light removing device 230.
  • a part of the surplus light propagating through the core 38 of the 34 leaks to the inner cladding 37 without being totally reflected at the interface between the core 38 and the inner cladding 37. Therefore, of the light input from the delivery fiber 24 to the surplus light removing device 230, at least surplus light propagating through the inner cladding 37 and surplus light leaking from the core 38 to the inner cladding 37 at the second fiber bent portion 252. Part of the light is removed by the first light removal unit 41.
  • the optical fiber 34 is wound with the first bending diameter, so that the inside of the core 28 is not leaked to the inner cladding 37 by the second fiber bending portion 252. Part of the surplus light that has propagated leaks into the inner cladding 37 without being totally reflected at the interface between the core 38 and the inner cladding 37.
  • the first bend diameter of the first fiber bend 251 is smaller than the second bend diameter of the second fiber bend 252
  • the second fiber bend 252 Excess light that has propagated through the core 28 without leaking into the inner cladding 37 can be efficiently guided to the inner cladding 37 at the first fiber bending portion 251.
  • the surplus light removing device 230 in the present embodiment can remove not only the surplus light propagating through the inner cladding 37 but also the surplus light propagating through the core 38.
  • the excess light propagating through the core is divided into two fiber bent portions (a first fiber bent portion 251 and a second fiber bent portion). Since the light is guided to the inner cladding 37 in two stages by the portion 252), the thermal load received by each of the light removal portions 41 and 42 can be reduced as compared with the case where excess light is guided to the inner cladding by one fiber bending portion. In addition, it is possible to more effectively remove excess light that propagates through the core.
  • the excess light is processed using the two fiber bending portions 251 and 252 and the two light removing portions 41 and 42, so that the allowable maximum temperature of the light removing portions 41 and 42 is increased.
  • the temperature balance of the two light removal units 41 and 42 can be adjusted, and the thermal burden on the light removal unit can be reduced.
  • the laser when the second bending diameter of the second fiber bending portion 252 is larger than the first bending diameter of the first fiber bending portion 251, the laser is mainly emitted in the laser emission direction. It is possible to reduce the thermal burden on the first light removal unit 41 by suppressing the amount of surplus light processed by the first light removal unit 41 on the upstream side with respect to the propagating laser light. Further, as shown in FIG. 8, when the second bending diameter of the second fiber bending portion 252 is made smaller than the first bending diameter of the first fiber bending portion 251, mainly from the laser emitting portion 90. The amount of excess light processed by the second light removal unit 42 on the downstream side with respect to the reflected light can be suppressed, and the thermal burden on the second light removal unit 42 can be reduced.
  • the first light removal unit 41 and the second light removal unit 42 have different configurations (for example, the refractive index of the resin 62 of the first light removal unit 41 and the second light removal unit 42).
  • the first light bending section 251 has the first light bending section 251 so that excess light can be appropriately removed by the first light removing section 41 and the second light removing section 42, respectively.
  • a bend diameter of 1 and a second bend diameter of the second fiber bend 252 are selected.
  • the first light removal unit 41 removes the excess light.
  • the refractive index of the resin 62 of the first light removal unit 41 and the second light removal unit 42 so that the amount of excess light to be performed is larger than the amount of excess light removed by the second light removal unit 42.
  • the refractive index of the resin 72 is defined.
  • the first light removal unit 41 the first light removal unit 41
  • the refractive index of the resin 62 of the first light removal unit 41 and the second light removal unit 42 so that the amount of excess light removed is smaller than the amount of excess light removed by the second light removal unit 42.
  • the refractive index of the resin 72 is defined.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing an overall configuration of a fiber laser 301 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the fiber laser 301 in the present embodiment is obtained by replacing the excess light removing device 30 in the second embodiment described above with the excess light removing device 230 in the third embodiment. Even in such a configuration, the excess light propagating through the cladding and the excess light propagating through the core can be simultaneously removed by the excess light removing device 230, and the quality of the laser beam emitted from the laser emitting unit 90 is reduced. Can be suppressed.
  • the fiber bending portion 50, the first fiber bending portion 251, and the second fiber bending portion 252 are all described as those obtained by winding the optical fiber 34 with a predetermined bending diameter. 50, the first fiber bent portion 251, and the second fiber bent portion 252, the optical fiber only needs to be bent at a predetermined bending diameter, and does not necessarily have to be wound once or more.
  • the first light removal unit 41 and the second light removal unit 42 employ a structure in which the inner cladding 37 is covered with a high-refractive index resin 62.
  • the first light removal unit The structure that can be used as 41 and the second light removal unit 42 is not limited to this.
  • a structure that removes excess light by forming a spiral groove on the outer peripheral surface of an optical fiber is the first structure.
  • the light removing unit 41 and the second light removing unit 42 may be employed.
  • two fiber bending portions such as the above-described fiber bending portions 50, 251, and 252 are provided on the upstream side of the respective light removing portions 41 and 42 or on the upstream side of one of the light removing portions 41 and 42. Two or more may be formed.
  • the surplus light removing devices 30 and 230 may be installed inside the optical resonator 10, or the excess light removing devices 30 and 230 may be installed upstream of the optical resonator 10.
  • a surplus light removing device capable of removing both surplus light propagating through the inner cladding and surplus light propagating through the core.
  • the surplus light removing device includes a double clad optical fiber having an input end into which input light is introduced, and at least a part of the surplus light that is disposed downstream of the input end and propagates through the inner clad of the optical fiber.
  • a first fiber bending portion for guiding a part of the optical fiber to the inner cladding; and at least a portion of surplus light that is disposed downstream of the first fiber bending portion and propagates through the inner cladding of the optical fiber.
  • a second light removing unit that removes the light.
  • At least a part of the excess light propagating through the inner cladding of the optical fiber can be removed by the first light removal unit from the input light. At least a portion of the excess light remaining in the inner cladding without being completely removed and at least a portion of the excess light leaking from the core to the inner cladding at the first fiber bending portion can be removed by the second light removal portion. . Therefore, it is possible to remove not only the excess light propagating through the inner cladding but also the extra light propagating through the core.
  • the surplus light removing device is configured to bend at least a part of surplus light propagating through the core of the optical fiber by bending the optical fiber between the input end and the first light removing unit with a second bending diameter.
  • a second fiber bending portion leading to the inner cladding may be further provided. According to such a configuration, first, at least a part of the extra light propagating through the inner cladding of the optical fiber and the extra light leaking from the core into the inner clad at the second fiber bending portion is first input. In addition, at least part of the excess light remaining in the inner cladding that cannot be completely removed by the first light removing section and the first fiber bending section leaks from the core to the inner cladding.
  • At least a part of the excess light can be removed by the second light removal unit.
  • the first fiber bending portion and the second fiber bending portion can guide the excess light to the inner cladding in two stages, so that the excess light can be guided to the inner cladding by one fiber bending portion.
  • a fiber laser that can suppress the deterioration of the quality of the laser beam due to the excess light.
  • the fiber laser includes an optical fiber amplifier including an excitation light source that outputs excitation light, an amplification optical fiber having a core added with a rare earth element that is excited by the excitation light from the excitation light source, and the excess light removal Device.
  • the surplus light removing device uses light amplified by the optical fiber amplifier as the input light.
  • the excess light removing device can remove both the excess light propagating through the inner cladding and the extra light propagating through the core from the light amplified by the optical fiber amplifier. It is suppressed that the quality of the laser beam to be deteriorated due to excess light.
  • the present invention is suitably used for an excess light removing device that removes excess light from laser light generated in a fiber laser.

Abstract

内側クラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光の両方を除去することができる余剰光除去装置を提供する。余剰光除去装置３０は、レーザ光が導入される融着接続部３２を有するダブルクラッド型光ファイバ３４と、融着接続部３２の下流側に配置され、光ファイバ３４の内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部を光ファイバ３４から除去する第１の光除去部４１と、第１の光除去部４１の下流側の光ファイバ３４を所定の曲げ径で曲げることにより光ファイバ３４のコア３８を伝搬する余剰光の少なくとも一部を内側クラッド３７に導くファイバ曲げ部５０と、ファイバ曲げ部５０の下流側に配置され、光ファイバ３４の内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部を光ファイバ３７から除去する第２の光除去部４２とを備える。

Description

余剰光除去装置及びファイバレーザ
　本発明は、余剰光除去装置及びファイバレーザに係り、特にファイバレーザ内で生成されるレーザ光から余剰な光を除去する余剰光除去装置に関するものである。
　ファイバレーザなどのレーザ装置においては、例えば光ファイバ同士の融着接続部における光軸のずれや角度ずれなどによって、光ファイバのコアを伝搬する光の一部がクラッドに漏れ出し、クラッド内を余剰光として伝搬することがある。このような余剰光は、レーザ装置から出力されるレーザ光の品質を低下させる原因となるため、レーザ装置からレーザ光が出力されるまでに除去することが望ましい。このような余剰光を除去するために、光ファイバの被覆の一部を除去してクラッドを露出させ、この露出したクラッドをこのクラッドよりも屈折率の高い樹脂で覆うことも考えられている（例えば、特許文献１参照）。
　しかしながら、近年のレーザ装置の高出力化に伴って、クラッドを伝搬する余剰光だけではなく、コアの内部を伝搬する余剰光も問題となりつつある。このようなコアの内部を伝搬する余剰光は、上述した特許文献１に記載されているような構造では除去することができない。したがって、クラッドを伝搬する余剰光だけでなく、コアを伝搬する余剰光も同時に除去できる装置が必要とされている。
特許第４９５４７３７号明細書
　本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、内側クラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光の両方を除去することができる余剰光除去装置を提供することを第１の目的とする。
　また、本発明は、余剰光によるレーザ光の品質の低下を抑制することができるファイバレーザを提供することを第２の目的とする。
　本発明の第１の態様によれば、内側クラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光の両方を除去することができる余剰光除去装置が提供される。この余剰光除去装置は、入力光が導入される入力端を有するダブルクラッド型光ファイバと、上記入力端の下流側に配置され、上記光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記光ファイバから除去する第１の光除去部と、上記第１の光除去部の下流側の上記光ファイバを第１の曲げ径で曲げることにより上記光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記内側クラッドに導く第１のファイバ曲げ部と、上記第１のファイバ曲げ部の下流側に配置され、上記光ファイバの上記内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記光ファイバから除去する第２の光除去部とを備える。
　本明細書における「ダブルクラッド型光ファイバ」は、コアの外側に２層以上のクラッドが形成されている光ファイバを意味するものであり、クラッドの数は２つに限られるものではない。
　本発明の第２の態様によれば、余剰光によるレーザ光の品質の低下を抑制することができるファイバレーザが提供される。このファイバレーザは、励起光を出力する励起光源と、上記励起光源からの励起光により励起される希土類元素が添加されたコアを有する増幅用光ファイバとを含む光ファイバ増幅器と、上記余剰光除去装置とを備える。上記余剰光除去装置は、上記光ファイバ増幅器により増幅される光を上記入力光としている。
図１は、本発明の第１の実施形態におけるファイバレーザの全体構成を示す模式図である。 図２は、図１のファイバレーザにおける余剰光除去装置の第１の光除去部を模式的に示す断面図である。 図３は、図１のファイバレーザにおける余剰光除去装置のファイバ曲げ部を模式的に示す断面図である。 図４は、図１のファイバレーザにおける余剰光除去装置の第２の光除去部を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明の第２の実施形態におけるファイバレーザの全体構成を示す模式図である。 図６は、図５のファイバレーザにおける増幅用光ファイバを模式的に示す断面図である。 図７は、本発明の第３の実施形態におけるファイバレーザの全体構成を示す模式図である。 図８は、図７のファイバレーザにおける余剰光除去装置の変形例を模式的に示す模式図である。 図９は、本発明の第４の実施形態におけるファイバレーザの全体構成を示す模式図である。
　以下、本発明に係るファイバレーザ及び余剰光除去装置の実施形態について図１から図９を参照して詳細に説明する。なお、図１から図９において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図９においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。
　図１は、本発明の第１の実施形態におけるファイバレーザ１の全体構成を示す模式図である。本実施形態におけるファイバレーザ１は、光ファイバ増幅器として、光共振器１０と、光共振器１０の前方から光共振器１０に励起光を導入する複数の前方励起光源２０Ａと、これらの前方励起光源２０Ａが接続された前方インラインコンバイナ２２Ａと、光共振器１０の後方から光共振器１０に励起光を導入する複数の後方励起光源２０Ｂと、これらの後方励起光源２０Ｂが接続された後方インラインコンバイナ２２Ｂと、後方インラインコンバイナ２２Ｂから延びるデリバリファイバ２４とを備えている。
　光共振器１０は、イットリウム（Ｙｂ）やエルビウム（Ｅｒ）などの希土類イオンが添加されたコアを有する増幅用光ファイバ１２と、増幅用光ファイバ１２及び前方インラインコンバイナ２２Ａと接続される高反射ファイバブラッググレーディング（High Reflectivity Fiber Bragg Grating（ＨＲ－ＦＢＧ））１４と、増幅用光ファイバ１２及び後方インラインコンバイナ２２Ｂと接続される低反射ファイバブラッググレーディング（Output Coupler Fiber Bragg Grating（ＯＣ－ＦＢＧ））１６とから構成されている。例えば、増幅用光ファイバ１２は、コアの周囲に形成された内側クラッドと、内側クラッドの周囲に形成された外側クラッドとを有するダブルクラッド型光ファイバによって構成される。
　前方励起光源２０Ａ及び後方励起光源２０Ｂとしては、例えば、波長９１５ｎｍの高出力マルチモード半導体レーザ（ＬＤ）を用いることができる。前方インラインコンバイナ２２Ａ及び後方インラインコンバイナ２２Ｂは、それぞれ前方励起光源２０Ａ及び後方励起光源２０Ｂから出力される励起光を結合して上述した増幅用光ファイバ１２の内側クラッドに導入するものである。これにより、増幅用光ファイバ１２の内側クラッドの内部を励起光が伝搬する。
　ＨＲ－ＦＢＧ１４は、周期的に光ファイバの屈折率を変化させて形成されるもので、所定の波長帯の光を１００％に近い反射率で反射するものである。ＯＣ－ＦＢＧ１６は、ＨＲ－ＦＢＧ１４と同様に、周期的に光ファイバの屈折率を変化させて形成されるもので、ＨＲ－ＦＢＧ１４で反射される波長帯の光の一部（例えば１０％）を通過させ、残りを反射するものである。このように、ＨＲ－ＦＢＧ１４と増幅用光ファイバ１２とＯＣ－ＦＢＧ１６とによって、ＨＲ－ＦＢＧ１４とＯＣ－ＦＢＧ１６との間で特定の波長帯の光を再帰的に増幅してレーザ発振を生じさせる光共振器１０が構成される。
　図１に示すように、ファイバレーザ１は、デリバリファイバ２４の下流側に設けられる余剰光除去装置３０を備えており、この余剰光除去装置３０は、デリバリファイバ２４に接続される光ファイバ３４を含んでいる。この光ファイバ３４は、入力端としての融着接続部３２でデリバリファイバ２４に接続されており、デリバリファイバ２４から出力されるレーザ光が余剰光除去装置３０の光ファイバ３４に導入されるようになっている。光ファイバ３４の下流側の端部には例えば被処理物に向けてレーザ光を出射するレーザ出射部９０が設けられている。なお、この光ファイバ３４は、デリバリファイバであってもよく、あるいは希土類イオンが添加されたコアを有するファイバであってもよい。
　余剰光除去装置３０は、融着接続部３２の下流側の光ファイバ３４上に配置される第１の光除去部４１と、第１の光除去部４１の下流側の光ファイバ３４上に配置される第２の光除去部４２とを有している。第１の光除去部４１と第２の光除去部４２との間の光ファイバ３４は所定の曲げ径で巻かれており、これによりファイバ曲げ部５０が形成されている。本実施形態におけるファイバ曲げ部５０は、本発明において光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を内側クラッドに導く「第１のファイバ曲げ部」の一例である。
　図２は、第１の光除去部４１を模式的に示す断面図である。図２に示すように、光ファイバ３４は、コア３８と、コア３８の外周を覆う内側クラッド３７と、内側クラッド３７の外周を覆う外側クラッド３６と、外側クラッド３６の外周を覆う被覆３５とを含むダブルクラッド型光ファイバである。内側クラッド３７の屈折率はコア３８の屈折率よりも低く、外側クラッド３６の屈折率は内側クラッド３７の屈折率よりも低くなっている。
　図２に示すように、第１の光除去部４１は、光ファイバ３４の一部を収容する筐体６０を有しており、この筐体６０の内部において、光ファイバ３４の被覆３５及び外側クラッド３６の一部が除去されている。露出した内側クラッド３７は、内側クラッド３７よりも屈折率の高い樹脂６２によって覆われている。
　このように、内側クラッド３７を覆う樹脂６２の屈折率が内側クラッド３７の屈折率よりも高いため、内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部Ｌ1が、図２に示すように、内側クラッド３７から樹脂６２に漏れ出して、その一部が樹脂６２に吸収されて熱に変換される。この熱は、筐体６０から筐体６０に接続されたヒートシンク（図示せず）を介して外部に放出される。このようにして、第１の光除去部４１では、内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部Ｌ1を熱に変換して外部に放出することで、不要な余剰光Ｌ1を除去することができる。
　図３は、ファイバ曲げ部５０を模式的に示す断面図である。図３に示すように、余剰光除去装置３０のファイバ曲げ部５０では、上述した第１の光除去部４１で除去しきれずに残った余剰光Ｌ2が内側クラッド３７内を伝搬していく。また、ファイバ曲げ部５０では、上述したように光ファイバ３４が所定の曲げ径で巻かれているため、光ファイバ３４のコア３８を伝搬する余剰光の少なくとも一部Ｌ3がコア３８と内側クラッド３７との界面で全反射せずに内側クラッド３７に漏れ出す。したがって、ファイバ曲げ部５０の下流側の光ファイバ３４の内側クラッド３７には、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７内に残った余剰光Ｌ2と、ファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光Ｌ3が伝搬することとなる。
　図４は、第２の光除去部４２を模式的に示す断面図である。図４に示すように、第２の光除去部４２は、上述した第１の光除去部４１と同様に、光ファイバ３４の一部を収容する筐体７０を有しており、この筐体７０の内部において、光ファイバ３４の被覆３５及び外側クラッド３６の一部が除去されている。露出した内側クラッド３７は、内側クラッド３７よりも屈折率の高い樹脂７２によって覆われている。
　このように、内側クラッド３７を覆う樹脂７２の屈折率が内側クラッド３７の屈折率よりも高いため、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光Ｌ2とファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部Ｌ3が、図４に示すように、内側クラッド３７から樹脂７２に漏れ出して、その一部が樹脂７２に吸収されて熱に変換される。この熱は、筐体７０から筐体７０に接続されたヒートシンク（図示せず）を介して外部に放出される。このようにして、第２の光除去部４２では、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光の少なくとも一部Ｌ2とファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部Ｌ3を熱に変換して外部に放出することで、不要な余剰光Ｌ2，Ｌ3を除去することができる。
　このように、本実施形態によれば、まず、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置３０に入力される光のうち、内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部Ｌ1を第１の光除去部４１で除去することができ、さらに、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光Ｌ2とファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部Ｌ3を第２の光除去部４２で除去することができる。すなわち、本実施形態における余剰光除去装置３０は、内側クラッド３７を伝搬する余剰光だけではなく、コア３８を伝搬する余剰光も除去することが可能である。したがって、余剰光除去装置３０の下流側のレーザ出射部９０から出射されるレーザ光の品質の低下が抑制される。
　図５は、本発明の第２の実施形態におけるファイバレーザ１０１の全体構成を示す模式図である。本実施形態におけるファイバレーザ１０１は、本発明を適用できるファイバレーザの一例としてのＭＯＰＡ型のファイバレーザであり、光ファイバ増幅器として、信号光を発生させる信号光発生器１１０と、励起光を発生させる複数の励起光源１２０と、信号光発生器１１０からの信号光と励起光源１２０からの励起光とを結合して出力する光カプラ１２２と、光カプラ１２２の出力端１１４に端部が接続された増幅用光ファイバ１１２とを備えている。
　また、ファイバレーザ１０１は、増幅用光ファイバ１１２と融着接続部１３２で接続される余剰光除去装置３０を備えている。この余剰光除去装置３０は、上述した第１の実施形態における余剰光除去装置３０と同一の構成であるため、詳細な説明は省略する。余剰光除去装置３０の光ファイバ３４の下流側の端部には例えば被処理物に向けてレーザ光を出射するレーザ出射部９０が設けられている。
　図６は、増幅用光ファイバ１１２を模式的に示す断面図である。図６に示すように、増幅用光ファイバ１１２は、信号光発生器１１０により生成された信号光を伝搬するコア１３４と、コア１３４の周囲に形成された内側クラッド１３６と、内側クラッド１３６の周囲に形成された外側クラッド１３８とを有するダブルクラッド型の光ファイバによって構成されている。コア１３４は、例えばイットリウム（Ｙｂ）などの希土類元素が添加されたＳｉＯ2からなり、信号光を伝搬する信号光導波路となっている。内側クラッド１３６は、コア１３４の屈折率よりも低い屈折率の樹脂（例えば低屈折率ポリマー）からなる。これにより、内側クラッド１３６は励起光を伝搬する励起光導波路となる。
　信号光発生器１１０からの信号光は、増幅用光ファイバ１１２のコア１３４の内部を伝搬し、励起光源１２０からの励起光は増幅用光ファイバ１１２の内側クラッド１３６及びコア１３４の内部を伝搬する。励起光がコア１３４を伝搬する際に、コア１３４に添加された希土類元素イオンが励起光を吸収して励起され、誘導放出によってコア１３４中を伝搬する信号光が増幅される。
　図５に示すように、余剰光除去装置３０の光ファイバ３４は、入力端としての融着接続部１３２において増幅用光ファイバ１１２に接続されており、増幅用光ファイバ１１２から出力されるレーザ光が余剰光除去装置３０の光ファイバ３４に導入されるようになっている。
　このような構成によれば、まず、増幅用光ファイバ１１２から出力されるレーザ光のうち、内側クラッド３７を伝搬する余剰光の少なくとも一部を第１の光除去部４１で除去することができ、さらに、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光とファイバ曲げ部５０でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第２の光除去部４２で除去することができる。すなわち、第１の実施形態と同様に、本実施形態における余剰光除去装置３０は、内側クラッド３７を伝搬する余剰光だけではなく、コア３８を伝搬する余剰光も除去することが可能である。したがって、余剰光除去装置３０の下流側のレーザ出射部９０から出射されるレーザ光の品質の低下が抑制される。
　第１の実施形態や第２の実施形態のようにファイバ曲げ部５０が１つだけ形成されている場合には、ファイバ曲げ部５０の曲げ径を小さくし過ぎると、第２の光除去部４２で処理する余剰光の量が多くなりすぎて第２の光除去部４２が熱的に耐えられなくなる場合がある。このような事態を抑制するために、以下に述べる第３及び第４の実施形態では、少なくとも２つのファイバ曲げ部と少なくとも２つの光除去部とを用いて余剰光を処理している。このように少なくとも２つのファイバ曲げ部と少なくとも２つの光除去部とを用いて余剰光を処理することで、光除去部の許容最大温度の範囲内で２つの光除去部の温度バランスを整えることが可能になり、光除去部への熱的負担を軽減することができる。
　図７は、本発明の第３の実施形態におけるファイバレーザ２０１の全体構成を示す模式図である。本実施形態におけるファイバレーザ２０１は、デリバリファイバ２４の下流側に設けられる余剰光除去装置２３０を除いて、上述した第１の実施形態のファイバレーザ１と同様の構成を有しているため、以下では余剰光除去装置２３０を中心として説明する。
　余剰光除去装置２３０は、第１の実施形態と同様に、融着接続部３２の下流側の光ファイバ３４上に配置される第１の光除去部４１と、第１の光除去部４１の下流側の光ファイバ３４上に配置される第２の光除去部４２とを有している。第１の光除去部４１と第２の光除去部４２との間の光ファイバ３４は所定の曲げ径（第１の曲げ径）で巻かれており、これにより第１のファイバ曲げ部２５１が形成されている。また、融着接続部３２と第１の光除去部４１との間の光ファイバ３４も所定の曲げ径（第２の曲げ径）で巻かれており、これにより第２のファイバ曲げ部２５２が形成されている。本実施形態では、第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径を第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径よりも大きくしている。なお、後述するように、第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径と第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径は、第１の光除去部４１と第２の光除去部４２の構成や余剰光の除去量、熱的負担などに応じて適宜決定できるものである。
　余剰光除去装置２３０の第２のファイバ曲げ部２５２では、光ファイバ３４が第２の曲げ径で巻かれているため、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置２３０に入力された光のうち、光ファイバ３４のコア３８を伝搬する余剰光の一部がコア３８と内側クラッド３７との界面で全反射せずに内側クラッド３７に漏れ出す。したがって、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置２３０に入力される光のうち、内側クラッド３７を伝搬する余剰光と第２のファイバ曲げ部２５２でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部が第１の光除去部４１で除去される。
　余剰光除去装置２３０の第１のファイバ曲げ部２５１では、光ファイバ３４が第１の曲げ径で巻かれているため、第２のファイバ曲げ部２５２で内側クラッド３７に漏れることなくコア２８内を伝搬してきた余剰光の一部がコア３８と内側クラッド３７との界面で全反射せずに内側クラッド３７に漏れ出す。特に、本実施形態では、第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径を第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径よりも小さくしているので、第２のファイバ曲げ部２５２で内側クラッド３７に漏れることなくコア２８内を伝搬してきた余剰光を第１のファイバ曲げ部２５１において効率的に内側クラッド３７に導くことができる。
　これにより、第１のファイバ曲げ部２５１の下流側の光ファイバ３４の内側クラッド３７には、第１の光除去部４１で除去しきれなかった内側クラッド３７内の余剰光と、第１のファイバ曲げ部２５１でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光が伝搬することとなる。
　第１のファイバ曲げ部２５１の下流側に配置された第２の光除去部４２では、内側クラッド３７を伝搬する余剰光（第１の光除去部４１で除去しきれなかった内側クラッド３７内の余剰光と第１のファイバ曲げ部２５１でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光）が、第１の光除去部４１と同様に熱に変換されて光ファイバ３４の外部に放出される。
　このように、本実施形態によれば、まず、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置３０に入力される光のうち、内側クラッド３７を伝搬する余剰光と第２のファイバ曲げ部２５２でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第１の光除去部４１で除去することができ、さらに、第１の光除去部４１で除去しきれずに内側クラッド３７に残った余剰光と第１のファイバ曲げ部２５１でコア３８から内側クラッド３７に漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第２の光除去部４２で除去することができる。すなわち、本実施形態における余剰光除去装置２３０は、内側クラッド３７を伝搬する余剰光だけではなく、コア３８を伝搬する余剰光も除去することが可能である。特に、本実施形態では、デリバリファイバ２４から余剰光除去装置３０に入力される光のうちコアを伝搬する余剰光は、２つのファイバ曲げ部（第１のファイバ曲げ部２５１と第２のファイバ曲げ部２５２）によって２段階で内側クラッド３７に導かれるので、１つのファイバ曲げ部によって内側クラッドに余剰光を導く場合に比べて、それぞれの光除去部４１，４２が受ける熱負荷を軽減することができるとともに、より効果的にコアを伝搬する余剰光を除去することが可能である。
　上述したように、本実施形態では、２つのファイバ曲げ部２５１，２５２と２つの光除去部４１，４２とを用いて余剰光を処理することで、光除去部４１，４２の許容最大温度の範囲内で２つの光除去部４１，４２の温度バランスを整えることが可能になり、光除去部への熱的負担を軽減することができるが、第１のファイバ曲げ部２５１の曲げ径と第２のファイバ曲げ部２５２の曲げ径とを異ならせることにより、以下のようなメリットが得られる。
　例えば、本実施形態のように、第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径を第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径よりも大きくした場合には、主としてレーザの出射方向に伝搬するレーザ光に対して上流側の第１の光除去部４１で処理する余剰光の量を抑えて第１の光除去部４１の熱的負担を軽減することができる。また、図８に示すように、第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径を第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径よりも小さくした場合には、主としてレーザ出射部９０からの反射光に対して下流側の第２の光除去部４２で処理する余剰光の量を抑えて第２の光除去部４２の熱的負担を軽減することができる。
　また、例えば、第１の光除去部４１と第２の光除去部４２とが異なる構成である場合（例えば、第１の光除去部４１の樹脂６２の屈折率と第２の光除去部４２の樹脂６２の屈折率が異なる場合など）には、第１の光除去部４１及び第２の光除去部４２でそれぞれ適切に余剰光を除去できるように、第１のファイバ曲げ部２５１の第１の曲げ径及び第２のファイバ曲げ部２５２の第２の曲げ径が選択される。さらに、第１の光除去部４１において除去される余剰光の量を第２の光除去部４２において除去される余剰光の量よりも多くする場合には、第１の光除去部４１において除去される余剰光の量が第２の光除去部４２において除去される余剰光の量よりも多くなるように第１の光除去部４１の樹脂６２の屈折率と第２の光除去部４２の樹脂７２の屈折率が規定される。同様に、第１の光除去部４１において除去される余剰光の量を第２の光除去部４２において除去される余剰光の量よりも少なくする場合には、第１の光除去部４１において除去される余剰光の量が第２の光除去部４２において除去される余剰光の量よりも少なくなるように第１の光除去部４１の樹脂６２の屈折率と第２の光除去部４２の樹脂７２の屈折率が規定される。
　図９は、本発明の第４の実施形態におけるファイバレーザ３０１の全体構成を示す模式図である。本実施形態におけるファイバレーザ３０１は、上述した第２の実施形態における余剰光除去装置３０を第３の実施形態における余剰光除去装置２３０に置き換えたものである。このような構成においても、余剰光除去装置２３０によってクラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光とを同時に除去することができ、レーザ出射部９０から出射されるレーザ光の品質の低下を抑制することができる。
　上述した実施形態では、ファイバ曲げ部５０、第１のファイバ曲げ部２５１、及び第２のファイバ曲げ部２５２はいずれも光ファイバ３４を所定の曲げ径で巻いたものとして説明したが、ファイバ曲げ部５０、第１のファイバ曲げ部２５１、及び第２のファイバ曲げ部２５２では、光ファイバが所定の曲げ径で少なくとも曲がっていればよく、必ずしも１回以上巻かれている必要はない。
　上述した実施形態では、第１の光除去部４１及び第２の光除去部４２として、内側クラッド３７を高屈折率の樹脂６２で覆った構造を採用しているが、第１の光除去部４１及び第２の光除去部４２として用いることのできる構造はこれに限られるものではない。例えば、特開２０１４－１２６６８７号公報や特開２０１６－２９４５４号公報に記載されているように、光ファイバの外周面に螺旋状の溝を形成することにより余剰光を除去する構造を第１の光除去部４１及び第２の光除去部４２として採用することもできる。
　上述した各実施形態において、それぞれの光除去部４１，４２の上流側又は光除去部４１，４２の一方の上流側に、上述したファイバ曲げ部５０，２５１，２５２のようなファイバ曲げ部を２つ以上形成してもよい。
　また、上述した実施形態では、余剰光除去装置３０，２３０をファイバレーザ１，２０１の光共振器１０の下流側に設けた例を説明したが、余剰光除去装置３０，２３０の位置はこれに限られるものではなく、光共振器１０の内部に余剰光除去装置３０，２３０を設置してもよく、あるいは光共振器１０の上流側に余剰光除去装置３０，２３０を設置してもよい。
　これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
　以上述べたように、本発明の第１の態様によれば、内側クラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光の両方を除去することができる余剰光除去装置が提供される。この余剰光除去装置は、入力光が導入される入力端を有するダブルクラッド型光ファイバと、上記入力端の下流側に配置され、上記光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記光ファイバから除去する第１の光除去部と、上記第１の光除去部の下流側の上記光ファイバを第１の曲げ径で曲げることにより上記光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記内側クラッドに導く第１のファイバ曲げ部と、上記第１のファイバ曲げ部の下流側に配置され、上記光ファイバの上記内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記光ファイバから除去する第２の光除去部とを備える。
　上記構成によれば、まず、入力光のうち、光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を第１の光除去部により除去することができ、さらに、第１の光除去部で除去しきれずに内側クラッドに残った余剰光の少なくとも一部と第１のファイバ曲げ部でコアから内側クラッドに漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第２の光除去部で除去することができる。したがって、入力光のうち内側クラッドを伝搬する余剰光だけではなく、コアを伝搬する余剰光も除去することが可能である。
　上記余剰光除去装置は、上記入力端と上記第１の光除去部との間の上記光ファイバを第２の曲げ径で曲げることにより上記光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を上記内側クラッドに導く第２のファイバ曲げ部をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、まず、入力光のうち、光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光と第２のファイバ曲げ部でコアから内側クラッドに漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第１の光除去部で除去することができ、さらに、第１の光除去部で除去しきれずに内側クラッドに残った余剰光の少なくとも一部と第１のファイバ曲げ部でコアから内側クラッドに漏れ出た余剰光の少なくとも一部を第２の光除去部で除去することができる。このように、第１のファイバ曲げ部及び第２のファイバ曲げ部により２段階で内側クラッドに余剰光を導くことができるので、１つのファイバ曲げ部によって内側クラッドに余剰光を導く場合に比べて、それぞれの光除去部が受ける熱負荷を軽減することができるとともに、コアを伝搬する余剰光をより効果的に除去することができる。
　本発明の第２の態様によれば、余剰光によるレーザ光の品質の低下を抑制することができるファイバレーザが提供される。このファイバレーザは、励起光を出力する励起光源と、上記励起光源からの励起光により励起される希土類元素が添加されたコアを有する増幅用光ファイバとを含む光ファイバ増幅器と、上記余剰光除去装置とを備える。上記余剰光除去装置は、上記光ファイバ増幅器により増幅される光を上記入力光としている。
　上記構成によれば、余剰光除去装置によって、光ファイバ増幅器により増幅される光から、内側クラッドを伝搬する余剰光とコアを伝搬する余剰光の両方を除去することができるので、ファイバレーザから出力されるレーザ光の品質が余剰光により低下することが抑制される。
　本出願は、２０１８年３月８日に提出された日本国特許出願特願２０１８－０４１４４７号に基づくものであり、当該出願の優先権を主張するものである。当該出願の開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
　本発明は、ファイバレーザ内で生成されるレーザ光から余剰な光を除去する余剰光除去装置に好適に用いられる。
　　１　　ファイバレーザ
　１０　　光共振器
　１２　　増幅用光ファイバ
　１４，１６　　ファイバブラッググレーディング
　２０Ａ，２０Ｂ　励起光源
　２２Ａ，２２Ｂ　インラインコンバイナ
　２４　　デリバリファイバ
　２８　　コア
　３０　　余剰光除去装置
　３２　　融着接続部
　３４　　光ファイバ
　３５　　被覆
　３６　　外側クラッド
　３７　　内側クラッド
　３８　　コア
　４１　　第１の光除去部
　４２　　第２の光除去部
　５０　　ファイバ曲げ部
　６０　　筐体
　９０　　レーザ出射部
１０１　　ファイバレーザ
１１０　　信号光発生器
１１２　　増幅用光ファイバ
１２０　　励起光源
１２２　　光カプラ
１３２　　融着接続部
１３４　　コア
１３６　　内側クラッド
１３８　　外側クラッド
２０１　　ファイバレーザ
２３０　　余剰光除去装置
２５１　　第１のファイバ曲げ部
２５２　　第２のファイバ曲げ部
３０１　　ファイバレーザ

Claims (5)

  1. 　入力光が導入される入力端を有するダブルクラッド型光ファイバと、
    　前記入力端の下流側に配置され、前記光ファイバの内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を前記光ファイバから除去する第１の光除去部と、
    　前記第１の光除去部の下流側の前記光ファイバを第１の曲げ径で曲げることにより前記光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を前記内側クラッドに導く第１のファイバ曲げ部と、
    　前記第１のファイバ曲げ部の下流側に配置され、前記光ファイバの前記内側クラッドを伝搬する余剰光の少なくとも一部を前記光ファイバから除去する第２の光除去部と
    を備える、余剰光除去装置。
  2. 　前記入力端と前記第１の光除去部との間の前記光ファイバを第２の曲げ径で曲げることにより前記光ファイバのコアを伝搬する余剰光の少なくとも一部を前記内側クラッドに導く第２のファイバ曲げ部をさらに備えた、請求項１に記載の余剰光除去装置。
  3. 　前記第２の曲げ径は前記第１の曲げ径よりも大きい、請求項２に記載の余剰光除去装置。
  4. 　前記第２の曲げ径は前記第１の曲げ径よりも小さい、請求項２に記載の余剰光除去装置。
  5. 　励起光を出力する励起光源と、前記励起光源からの励起光により励起される希土類元素が添加されたコアを有する増幅用光ファイバとを含む光ファイバ増幅器と、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の余剰光除去装置であって、前記光ファイバ増幅器により増幅される光を前記入力光とする余剰光除去装置と
    を備える、ファイバレーザ。
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