JP7473365B2 - Optical devices and laser devices - Google Patents
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Description
本発明は、光デバイス及びレーザ装置に関する。 The present invention relates to optical devices and laser devices.
現在、レーザ装置は、加工分野、自動車分野、医療分野等の様々な分野で用いられている。近年、加工分野においては、従来のレーザ装置(例えば、炭酸ガスレーザ装置)に比べて、ビーム品質及び集光性が優れているファイバレーザ装置が注目されている。このようなレーザ装置の最高出力は、レーザ出力に対して非線形に発生する誘導ラマン散乱(SRS:Stimulated Raman Scattering)による制限を受ける。 Laser devices are currently used in a variety of fields, including processing, automotive, and medical fields. In recent years, fiber laser devices have been attracting attention in the processing field, due to their superior beam quality and focusing ability compared to conventional laser devices (e.g., carbon dioxide laser devices). The maximum output of such laser devices is limited by stimulated Raman scattering (SRS), which occurs nonlinearly with respect to the laser output.
以下の特許文献1には、ファイバレーザ装置において、コアにスラント型FBG(Fiber Bragg Grating)を形成することによって、SRS光を低減する技術が開示されている。この技術によれば、コア内を伝搬する光からSRS光を選択的に除去することができる。これにより、コア内を伝搬する信号光を安定させたり、励起光源の損傷を防いだりすることができる。コアにスラント型FBGを形成する場合、被覆部を部分的に除去して加工用の光をコアに照射した後、当該部分を再被覆部によって再度被覆する場合がある。 The following Patent Document 1 discloses a technology for reducing SRS light in a fiber laser device by forming a slant-type Fiber Bragg Grating (FBG) in the core. This technology makes it possible to selectively remove SRS light from light propagating within the core. This makes it possible to stabilize the signal light propagating within the core and prevent damage to the pump light source. When forming a slant-type FBG in the core, the coating may be partially removed, the core may be irradiated with processing light, and then that portion may be recoated with a re-coating portion.
ところで、高出力のレーザ装置において、スラント型FBGを用いてSRS光を除去する場合には、除去された高パワーのSRS光が、再被覆部や被覆部に放射される。このとき、SRS光が一点に集中して放射されると、透過する際に吸収されるエネルギーによって局所的な発熱が生じ、再被覆部や被覆部に劣化が生じる可能性がある。 However, in a high-output laser device, when a slant-type FBG is used to remove SRS light, the removed high-power SRS light is radiated to the re-coated section or the coated section. If the SRS light is concentrated and radiated at one point, localized heat generation occurs due to the energy absorbed during transmission, which may cause deterioration of the re-coated section or the coated section.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、SRS光による再被覆部や被覆部の局所的な発熱を抑制することが可能な光デバイス及びレーザ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an optical device and laser device that can suppress localized heating of the recoated portion and coated portion due to SRS light.
上記課題を解決するために、本発明の一態様による光デバイスは、レーザ光を出力するレーザ装置(1A、1B)に用いられる光デバイス(8A、8B)であって、コア(11)と、前記コアを覆い、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッド(12)と、前記コアに形成された第1スラント型FBG(11b)及び第2スラント型FBG(11a)と、を備え、前記第1スラント型FBG及び前記第2スラント型FBGが、SRS光を遮光する波長帯域である遮光帯域が互いに異なる。 In order to solve the above problem, an optical device according to one aspect of the present invention is an optical device (8A, 8B) used in a laser device (1A, 1B) that outputs laser light, and includes a core (11), a cladding (12) that covers the core and has a lower refractive index than the core, and a first slant-type FBG (11b) and a second slant-type FBG (11a) formed in the core, and the first slant-type FBG and the second slant-type FBG have different light-shielding bands, which are wavelength bands that block SRS light.
本発明の一態様による光デバイスでは、レーザ光により生じるSRS光を遮光する波長帯域である遮光帯域が互いに異なる第1スラント型FBG及び第2スラント型FBGが、コアに形成されている。これにより、第1スラント型FBG及び第2スラント型FBGによってSRS光を分散して除去することができるため、SRS光による再被覆部や被覆部の局所的な発熱を抑制することができる。 In an optical device according to one aspect of the present invention, a first slant-type FBG and a second slant-type FBG having different light blocking bands, which are wavelength bands that block SRS light generated by laser light, are formed in the core. This allows the first slant-type FBG and the second slant-type FBG to disperse and remove SRS light, thereby suppressing localized heating of the recoated portion and the coated portion due to SRS light.
また、本発明の一態様による光デバイスは、前記コアに形成された第3スラント型FBG(11c)を更に備え、前記第3スラント型FBGが、前記第1スラント型FBG及び前記第2スラント型FBGとは前記遮光帯域が異なる。 The optical device according to one aspect of the present invention further comprises a third slant FBG (11c) formed in the core, and the third slant FBG has a light blocking band different from the first slant FBG and the second slant FBG.
また、本発明の一態様による光デバイスは、前記第1スラント型FBGが、前記SRS光の全波長帯域のうち、前記SRS光の中心波長成分を含む中央帯域(B)を前記遮光帯域とし、前記第2スラント型FBGが、前記中央帯域よりも短波長側の短波長側帯域(A)を前記遮光帯域とし、前記第3スラント型FBGが、前記中央帯域よりも長波長側の長波長側帯域(C)を前記遮光帯域とする。 In addition, in an optical device according to one aspect of the present invention, the first slant FBG has a central band (B) that includes the central wavelength component of the SRS light among the entire wavelength band of the SRS light as its light-shielding band, the second slant FBG has a short-wavelength side band (A) that is shorter than the central band as its light-shielding band, and the third slant FBG has a long-wavelength side band (C) that is longer than the central band as its light-shielding band.
また、本発明の一態様による光デバイスは、前記第1スラント型FBGが、前記第2スラント型FBG及び前記第3スラント型FBGよりも前記遮光帯域が狭く設定されている。 In addition, in an optical device according to one aspect of the present invention, the first slant FBG has a narrower light blocking band than the second slant FBG and the third slant FBG.
また、本発明の一態様による光デバイスは、前記第1スラント型FGB、前記第2スラント型FBG、及び前記第3スラント型FBGが、除去できる前記SRS光のエネルギー量が互いに等しくなるように、前記遮光帯域がそれぞれ設定されている。 In addition, in an optical device according to one aspect of the present invention, the light blocking bands are set so that the first slant type FBG, the second slant type FBG, and the third slant type FBG can remove the same amount of energy of the SRS light.
また、本発明の一態様による光デバイスは、前記第1スラント型FGB、前記第2スラント型FBG、及び前記第3スラント型FBGは、前記遮光帯域の比率が1:4:4に設定されている。 In addition, in an optical device according to one aspect of the present invention, the first slant type FGB, the second slant type FBG, and the third slant type FBG have a light blocking band ratio set to 1:4:4.
本発明の一態様によるレーザ装置(1A)は、レーザ光を生成するレーザ光源(L)と、前記レーザ光を出力する出力端(7)と、前記レーザ光源と前記出力端との間に配置される上記の何れかに記載の光デバイス(8A,8B)と、を備える。 A laser device (1A) according to one aspect of the present invention includes a laser light source (L) that generates laser light, an output end (7) that outputs the laser light, and any of the optical devices (8A, 8B) described above that are disposed between the laser light source and the output end.
本発明の他の態様によるレーザ装置(1B)は、励起光を出射する励起光源(2)と、前記励起光によってレーザ光を生成する共振器(R)と、前記レーザ光を出力する出力端(7)と、前記励起光源と前記共振器との間に配置される上記の何れかに記載の光デバイス(8A、8B)と、を備える。 A laser device (1B) according to another aspect of the present invention includes an excitation light source (2) that emits excitation light, a resonator (R) that generates laser light from the excitation light, an output end (7) that outputs the laser light, and any of the optical devices (8A, 8B) described above that are disposed between the excitation light source and the resonator.
本発明によれば、SRS光による再被覆部や被覆部の局所的な発熱を抑制することが可能であるという効果がある。 The present invention has the advantage of being able to suppress localized heating of the recoated portion or coated portion due to SRS light.
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光デバイス及びレーザ装置について詳細に説明する。尚、以下の説明で用いる図面は、特徴を分かりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。 The optical device and laser apparatus according to the embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description may show characteristic parts in an enlarged scale for the sake of convenience in order to make the characteristics easier to understand, and the dimensional ratios of each component may not necessarily be the same as in reality. Furthermore, the present invention is not limited to the following embodiments.
〔第1実施形態〕
〈レーザ装置〉
図1は、本発明の第1実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。図1に示す通り、本実施形態のレーザ装置1Aは、レーザ光を生成するレーザ光源Lと、出力端7と、レーザ光源Lと出力端7との間に配置された光デバイス8Aと、を備えている。レーザ光源Lは、複数の励起光源2と、コンバイナ3と、HR-FBG(High Reflectivity-Fiber Bragg Grating)4と、増幅用ファイバ5と、OC-FBG(Output Coupler-Fiber Bragg Grating)6と、を備えている。増幅用ファイバ5、HR-FBG4、及びOC-FBG6は、励起光源2が出射する励起光によってレーザ光を生成する共振器Rを構成している。
First Embodiment
Laser Device
Fig. 1 is a diagram showing a main configuration of a laser device according to a first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the
ここで、図1に示す通り、光デバイス8Aは、光ファイバ10を備えている。以下、光ファイバ10の長手方向(コアの長手方向)を単に長手方向Xという。また、光ファイバ10から見て、長手方向Xにおける出力端7側を+X側といい、励起光源2側を-X側という。
As shown in FIG. 1, the
励起光源2は励起光を増幅用ファイバ5に向けて出射する。励起光源2としては、例えばレーザダイオードを用いることができる。コンバイナ3は、励起光源2と共振器Rとの間に配置されている。コンバイナ3は、励起光源2が出射した励起光を、1本の光ファイバに結合し、増幅用ファイバ5に向かわせる。
The pumping
増幅用ファイバ5は、1種類又は2種類以上の活性元素が添加されたコアと、コアを覆う第1クラッドと、第1クラッドを覆う第2クラッドと、第2クラッドを覆う被覆と、を備える。増幅用ファイバ5は、ダブルクラッドファイバである。コアに添加する活性元素としては、例えばエルビウム(Er)、イッテルビウム(Yb)、或いはネオジム(Nd)等の希土類元素が使用される。これらの活性元素は、励起状態で光を放出する。コア及び第1クラッドとしてはシリカガラス等を用いることができる。第2クラッドとしては、ポリマー等の樹脂を用いることができる。被覆としては、アクリル樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
The
HR-FBG4は、増幅用ファイバ5の-X側の端部に融着接続された光ファイバのコア内に形成されている。HR-FBG4は、励起状態にされた増幅用ファイバ5の活性元素が放出する光のうち信号光の波長の光をほぼ100%の反射率で反射するように調整されており、HR-FBG4の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分が繰り返される構造となっている。OC-FBG6は、増幅用ファイバ5の+X側の端部に融着された光ファイバのコア内に形成されている。OC-FBG6は、HR-FBG4とほぼ同様の構造を有しているが、HR-FBG4よりも低い反射率で、光を反射するように調整されている。
The HR-FBG4 is formed in the core of an optical fiber fused to the end of the
増幅用ファイバ5内では、HR-FBG4及びOC-FBG6で反射した信号光が、増幅用ファイバ5の長手方向で往復する。信号光は、この往復に伴って増幅されてレーザ光となる。このように、共振器R内では、光が増幅されてレーザ光が生成される。レーザ光の一部は、OC-FBG6を透過し、光デバイス8Aを介して出力端7に到達する。光デバイス8Aは、レーザ光を透過し、レーザ光により生じたSRS光の少なくとも一部を除去するように構成されている。
In the
〈光デバイス〉
図2は、本発明の第1実施形態による光デバイスの構成を示す縦断面図である。図2に示す通り、光デバイス8Aは、光ファイバ10を備えている。光ファイバ10は、コア11と、クラッド12と、被覆13と、を有するシングルクラッドファイバである。コア11及びクラッド12としては、シリカガラス等を用いることができる。クラッド12は、コア11を覆い、コア11よりも低い屈折率を有している。被覆13は、クラッド12を覆い、クラッド12よりも高い屈折率を有している。被覆13としては、アクリル樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。被覆13として用いられるこれらの樹脂材料は、一般的に、光を吸収して発熱する。
Optical Devices
Fig. 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of an optical device according to a first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 2, the
コア11には、複数のスラント型FBGが形成されている。複数のスラント型FBGは、長手方向Xに間隔を空けて、直列的に配置されている。図1,2に示す例では、3つのスラント型FBG11a(第2スラント型FBG)、スラント型FBG11b(第1スラント型FBG)、及びスラント型FBG11c(第3スラント型FBG)が、-X側から+X側に向けて、長手方向Xに沿ってこの順に配置されている。但し、コア11に形成されるスラント型FBGの数は、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。
A plurality of slant FBGs are formed in the
再被覆部14a~14cとしては、クラッド12よりも高い屈折率を有する樹脂材料を用いることができる。再被覆部14a~14cの材質は、被覆13の材質と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
長手方向Xにおいて、スラント型FBG11aに対応する位置に再被覆部14aが配置されている。同様に、スラント型FBG11b及びスラント型FBG11cに対応する位置に、再被覆部14b及び再被覆部14cがそれぞれ配置されている。また、スラント型FBG11a~11cが長手方向Xに間隔を空けて配置されているため、再被覆部14a~14cも長手方向Xに間隔を空けて配置されている。このように、コア11に形成されるスラント型FBG11a~11cの数及び位置に応じて、再被覆部14a~14cの数及び位置が決定される。
In the longitudinal direction X, the
但し、複数のスラント型FBG11a~11cを形成する範囲の被覆13を一括除去し、当該一括除去された部分に複数のスラント型FBG11a~11cを形成した後、当該一括除去された部分に1つの再被覆部を連続して設けてもよい。この場合、再被覆部の位置はスラント型FBG11a~11cの位置に対応するが、再被覆部の数はスラント型FBG11a~11cの数に対応しない。
However, the
スラント型FBG11a~11cは、レーザ光として用いられる信号光の波長帯の光を透過し、かつ、レーザ光により生じるSRS光の波長帯(例えば、1115~1135[nm])の光をコア11からクラッド12に向けて逃がすように構成されている。つまり、複数のスラント型FBG11a~11cはそれぞれ、レーザ光により生じるSRS光の波長帯を遮光する。
The
図2に模式的に示す通り、スラント型FBG11a~11cは、長手方向Xにおける屈折率変調部(屈折率変化が与えられている部分)同士の間隔が不均一になっている。これにより、スラント型FBG11a~11cでコア11から取り除かれる光の波長帯が大きくなる。従って、SRS光をクラッド12に向けてより確実に逃がすことができる。このように、SRS光をコア11から選択的に除去し、被覆13又は再被覆部14a~14cに吸収させることで、信号光の品質を安定させることができる。
As shown diagrammatically in FIG. 2, the
ここで、例えば1つのスラント型FBGによってSRS光を集中して除去した場合には、除去されたSRS光が集中して被覆13又は再被覆部に吸収される。その結果、被覆13又は再被覆部が局所的に発熱し、劣化などが生じる可能性がある。
Here, for example, if the SRS light is concentrated and removed using one slant-type FBG, the removed SRS light is concentrated and absorbed by the
そこで、本実施形態では、図3に示す通り、複数のスラント型FBG11a~11cにおけるSRS光の遮光帯域を互いに異ならせて、SRS光を分散させて被覆13又は再被覆部14a~14cに吸収させている。図3は、本発明の第1実施形態による光デバイスに設けられたスラント型FBGの透過特性を模式的に示す図である。尚、図3においては、横軸に波長をとり、縦軸にSRS光の透過損失をとってある。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the light blocking bands of the SRS light in the
図3において、波長帯域WB1は、信号光の波長帯域であり、波長帯域WB2は、SRS光の波長帯域である。SRS光の波長帯域WB2は、信号光の波長帯域WB1よりも長波長側である。また、図3において、実線で示すグラフはスラント型FBG11aの透過特性を示すグラフであり、破線で示すグラフはスラント型FBG11bの透過特性を示すグラフであり、一点鎖線で示すグラフはスラント型FBG11cの透過特性を示すグラフである。
In FIG. 3, wavelength band WB1 is the wavelength band of the signal light, and wavelength band WB2 is the wavelength band of the SRS light. The wavelength band WB2 of the SRS light is on the longer wavelength side than the wavelength band WB1 of the signal light. Also, in FIG. 3, the graph shown by the solid line is a graph showing the transmission characteristics of the
図3に示す例では、スラント型FBG11aの透過特性は、SRS光の波長帯域WB2の短波長側の波長帯域WB21の透過損失が大きくなるよう設定されている。スラント型FBG11bの透過特性は、SRS光の波長帯域WB2の中央部分の波長領域WB22の透過損失が大きくなるよう設定されている。スラント型FBG11cの透過特性は、SRS光の波長帯域WB2の長波長側の波長帯域WB23の透過損失が大きくなるよう設定されている。尚、スラント型FBG11a~11cの透過損失の大きさは、同じに設定されていても良く、異なるように設定されていても良い。また、スラント型FBG11a~11cの遮光帯域は、一部が重なっていても良い。
In the example shown in FIG. 3, the transmission characteristics of the
ここで、「遮光帯域が異なる」とは、スラント型FBG11a~11cの遮光帯域が完全に異なっている場合のみならず、図3に示す通り、スラント型FBG11a~11cの遮光帯域の一部が重なっている場合も含む趣旨である。つまり、ある波長を境にして透過率が0[%]から100[%]に変わる透過特性を有するスラント型FBG11a~11cを設計するのは困難であり、また、設計できたとしても実際に製造するのは製造誤差等によって困難なため、遮光帯域の一部が重なっていても良い。
Here, "different light-shielding bands" refers not only to cases where the light-shielding bands of the slant-
ここで、本実施形態では、スラント型FBG11a~11cのそれぞれの遮光帯域は、スラント型FBG11a~11cのそれぞれによって遮光されるSRS光のパワー(エネルギー量)が均等となるように設定されているのが望ましい。なぜならば、スラント型FBG11a~11cの各々から、同じパワー(エネルギー)のSRS光を分散させて被覆13又は再被覆部14a~14cに吸収させることができるためである。
In this embodiment, it is desirable to set the light blocking bands of each of the
図4は、本発明の第1実施形態によるレーザ装置で生ずるSRS光のスペクトルの一例を示す図である。図4においては、横軸に波長をとり、縦軸にSRS光のパワーをとってある。スラント型FBG11bの遮光帯域は、例えば、SRS光の全波長帯域のうち、SRS光の中心波長成分を含む中央帯域Bに設定されている。スラント型FBG11aの遮光帯域は、例えば、SRS光の全波長帯域のうち、中央帯域Bよりも短波長側の短波長側帯域Aに設定されている。スラント型FBG11cの遮光帯域は、例えば、中央帯域Bよりも長波長側の長波長側帯域Cに設定されている。
Figure 4 is a diagram showing an example of the spectrum of SRS light generated by the laser device according to the first embodiment of the present invention. In Figure 4, the horizontal axis represents wavelength, and the vertical axis represents the power of SRS light. The light blocking band of the
ここで、上記の「SRS光の全波長帯域」は、例えば、SRS光の全パワーの99.7%が含まれる波長帯域(所謂、3σ区間)である。また、上記の「SRS光の中心波長成分」は、例えば、光パワーが最大(或いは、ほぼ最大)となる波長成分である。図4に示す例において、「SRS光の全波長帯域」は、1115.0[nm]~1135.0[nm]であり、「SRS光の中心波長成分」は、1125.0[nm]である。 Here, the above "full wavelength band of SRS light" is, for example, a wavelength band (so-called 3σ interval) that includes 99.7% of the total power of the SRS light. Also, the above "central wavelength component of SRS light" is, for example, a wavelength component in which the optical power is maximum (or nearly maximum). In the example shown in FIG. 4, the "full wavelength band of SRS light" is 1115.0 [nm] to 1135.0 [nm], and the "central wavelength component of SRS light" is 1125.0 [nm].
スラント型FBG11a~11cのそれぞれの遮光帯域は、図4に示すグラフを短波長側帯域A、中央帯域B、長波長側帯域Cの各々で積分した際の面積が均等(面積の比率が1:1:1)となるように設定される。具体的に、スラント型FBG11a、スラント型FBG11b、スラント型FBG11cの遮光帯域は、4:1:4の比率となっており、中央帯域Bが短波長側帯域A及び長波長側帯域Cよりも狭く設定されている。
The light-shielding bands of each of the
例えば、スラント型FBG11aの遮光帯域(短波長側帯域A)は、1115.0~1124.4[nm]に設定され、スラント型FBG11bの遮光帯域(中央帯域B)は、1124.4~1126.8[nm]に設定され、スラント型FBG11cの遮光帯域(長波長側帯域C)は、1126.8~1135.0[nm]に設定されている。このような各スラント型FBG11a~11cは、各帯域を遮光することにより、SRS光の全波長の成分を除去することが可能である。
For example, the light-shielding band (shorter wavelength side band A) of the
本実施形態では、光ファイバ10内を+X側に向けて伝搬するSRS光を除去する場合について考える。この場合において、SRS光は、スラント型FBG11a,11b,11cを順に透過することになる。このため、SRS光は、最初に、スラント型FBG11aによって図4に示す短波長側帯域Aの成分が除去される。次に、SRS光は、スラント型FBG11bによって図4に示す中央帯域Bの成分が除去される。最後に、SRS光は、スラント型FBG11cによって図4に示す長波長側帯域Cの成分が除去される。
In this embodiment, we consider the case of removing SRS light propagating through the
各スラント型FBG11a,11b,11cで除去されたSRS光は、それぞれ被覆13又は再被覆部14a,14b,14cにて吸収される。ここで、スラント型FBG11a~11cのそれぞれによって遮光されるSRS光のパワー(エネルギー量)が均等となるように設定されている場合には、被覆13又は再被覆部14a~14cにて吸収されるSRS光のパワー(エネルギー量)は均等になる。これにより、SRS光が被覆13等の一点に集中して吸収されることが抑制され、局所的な発熱を抑えることができる。また、SRS光が出力端7から出射されることも抑えられるため、レーザ光の品質が安定する。
The SRS light removed by each of the
以上の通り、本実施形態では、レーザ光を伝送する光ファイバ10のコア11に、レーザ光により生じるSRS光を遮光する波長帯域である遮光帯域が互いに異なる複数のスラント型FBG11a~11cが形成されている。これにより、複数のスラント型FBG11a~11cによってSRS光を分散して除去することができるため、SRS光による再被覆部や被覆部の局所的な発熱を抑制することができる。また、光ファイバ10のコア11にスラント型FBG11a~11cを形成する場合には、長手方向Xに間隔を空けてスラント型FBG11a~11cを個別に形成することができる。このため、光デバイス8Aの製造を容易に行うことができる。
As described above, in this embodiment,
〔第2実施形態〕
〈レーザ装置〉
図5は、本発明の第2実施形態によるレーザ装置の要部構成を示す図である。尚、図5においては、図1に示す構成と同様の構成については、同一の符号を付してある。図1に示す第1実施形態のレーザ装置1Aは、レーザ光源Lと出力端7との間に配置された光デバイス8Aを備える構成であった。これに対し、本実施形態のレーザ装置1Bは、図1に示すレーザ装置1Aの光デバイス8Aが省略され、励起光源2(正確には、コンバイナ3)と共振器Rとの間に配置された光デバイス8Bを備える構成である。
Second Embodiment
Laser Device
Fig. 5 is a diagram showing the main configuration of a laser device according to a second embodiment of the present invention. In Fig. 5, the same components as those shown in Fig. 1 are given the same reference numerals. The
尚、上述した第1実施形態のレーザ装置1A及び本実施形態のレーザ装置1Bは、+X側に向けて伝搬するSRS光に加えて、-X側に向けて伝搬するSRS光(以下、逆行SRS光という)を除去することが可能である。逆行SRS光は、例えば+X側に向けて進行するSRS光が出力端7で反射することや、レーザ装置の加工対象物で反射して出力端7に再入射したレーザ光によって生じる。以下では、主に、逆行SRS光を除去する場合について説明する。
The
逆行SRS光が励起光源2に到達した場合には、励起光源2の故障の原因となるため、励起光源2に到達する前に除去することが好ましい。しかしながら、SRS光を一か所で集中して除去すると被覆13又は再被覆部の局所的な発熱につながるため、第1実施形態と同様に分散して除去することが好ましい。
If the backward SRS light reaches the
そこで、本実施形態では、励起光源2(正確には、コンバイナ3)と共振器Rとの間に配置された光デバイス8Bによって、逆行SRS光を分散して除去するようにしている。光デバイス8Bは、図2に示す光デバイス8Aと同様の構成である。但し、光デバイス8Bでは、3つのスラント型FBG11a(第2スラント型FBG)、スラント型FBG11b(第1スラント型FBG)、及びスラント型FBG11c(第3スラント型FBG)が、+X側から-X側に向けて、長手方向Xに沿ってこの順に配置されている。尚、コア11に形成されるスラント型FBGの数は、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。
In this embodiment, the
光ファイバ10内を-X側に向けて伝搬するSRS光は、光デバイス8Bのスラント型FBG11a,11b,11cを順に透過することになる。このため、SRS光は、最初に、スラント型FBG11aによって図4に示す短波長側帯域Aの成分が除去される。次に、SRS光は、スラント型FBG11bによって図4に示す中央帯域Bの成分が除去される。最後に、SRS光は、スラント型FBG11cによって図4に示す長波長側帯域Cの成分が除去される。
The SRS light propagating through the
各スラント型FBG11a,11b,11cで除去されたSRS光は、それぞれ被覆13又は再被覆部14a,14b,14cにて吸収される。ここで、スラント型FBG11a~11cのそれぞれによって遮光されるSRS光のパワー(エネルギー量)が均等となるように設定されている場合には、被覆13又は再被覆部14a~14cにて吸収されるSRS光のパワー(エネルギー量)は均等になる。これにより、SRS光が被覆13等の一点に集中して吸収されることが抑制され、局所的な発熱を抑えることができる。また、逆行SRS光は、光デバイス8Bによって励起光源2に到達する前に除去されるため、励起光源2の故障を防止することができる。
The SRS light removed by each of the
以上の通り、本実施形態では、レーザ光を伝送する光ファイバ10のコア11に、レーザ光により生じる逆行SRS光を遮光する波長帯域である遮光帯域が互いに異なる複数のスラント型FBG11a~11cが形成されている。これにより、複数のスラント型FBG11a~11cによって逆行SRS光を分散して除去することができるため、逆行SRS光による再被覆部や被覆部の局所的な発熱を抑制することができる。また、光ファイバ10のコア11にスラント型FBG11a~11cを形成する場合には、長手方向Xに間隔を空けてスラント型FBG11a~11cを個別に形成することができる。このため、光デバイス8Bの製造を容易に行うことができる。
As described above, in this embodiment,
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、第1実施形態の光デバイス8A又は第2実施形態の光デバイス8Bを、前方励起光源及び後方励起光源を備えた双方向励起型のレーザ装置に適用してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be freely modified within the scope of the present invention. For example, the
また、1つのレーザ装置に、第1実施形態の光デバイス8Aと第2実施形態の光デバイス8Bとを両方を設けてもよい。この構成のレーザ装置では、レーザ光源Lから出力端7に向かって伝搬するSRS光を光デバイス8Aで除去しつつ、共振器Rから励起光源2に向かって伝搬する逆行SRS光を光デバイス8Bで除去することができる。
In addition, one laser device may be provided with both the
また、複数の光デバイス8A,8Bを、レーザ装置1A,1B内に直列に配置してもよい。このような配置にする場合には、複数の光デバイス8A同士又は複数の光デバイス8B同士、若しくは光デバイス8Aと光デバイス8Bとが直接的に融着接続されていても良い。或いは、複数の光デバイス8A同士又は複数の光デバイス8B同士、若しくは光デバイス8Aと光デバイス8Bとは、光ファイバ等の光伝送路を介して接続されていても良い。
Also, multiple
また、第1実施形態による光デバイス8A及び第2実施形態による光デバイス8Bにおけるスラント型FBG11a~11cの配置は任意である。例えば、光デバイス8Aにおいて、スラント型FBG11a~11cは、-X側から+X側に向けて、スラント型FBG11c、スラント型FBG11b、及びスラント型FBG11aの順で配置されていても良い。或いは、X側から+X側に向けて、スラント型FBG11b、スラント型FBG11a、及びスラント型FBG11cの順で配置されていても良い。
The arrangement of the
また、コア11は、それぞれスラント型FBGを2つ或いは4つ以上有するものとしてもよい。例えばコア11がスラント型FBGを2つ有する場合には、SRS光の全波長をエネルギー量において2分割し、それぞれ短波長側の帯域と長波長側の帯域とを遮光帯域とすることが好ましい。これにより、各スラント型FBGにおけるSRS光のパワーを分散させることが可能である。
In addition, each core 11 may have two or four or more slant FBGs. For example, if the
また、SRS光において、波長成分に複数のピークを有する場合には、例えば、図4に示す短波長側帯域A及び長波長側帯域Cがそれぞれピークを含み、中央帯域よりも波長帯域が狭く設定されるものとしてもよい。 In addition, when the SRS light has multiple peaks in the wavelength components, for example, the short wavelength side band A and the long wavelength side band C shown in FIG. 4 may each include a peak and be set to have a narrower wavelength band than the central band.
1A,1B…レーザ装置、2…励起光源、7…出力端、8A,8B…光デバイス、11…コア、11a…スラント型FBG、11b…スラント型FBG、11c…スラント型FBG、12…クラッド、A…短波長側帯域、B…中央帯域、C…長波長側帯域、L…レーザ光源、R…共振器 1A, 1B... laser device, 2... excitation light source, 7... output end, 8A, 8B... optical device, 11... core, 11a... slant type FBG, 11b... slant type FBG, 11c... slant type FBG, 12... cladding, A... short wavelength side band, B... central band, C... long wavelength side band, L... laser light source, R... resonator
Claims (8)
コアと、
前記コアを覆い、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドと、
前記コアに形成された第1スラント型FBG及び第2スラント型FBGと、
前記コアの長手方向における前記第1スラント型FBG及び第2スラント型FBGの位置に対応する、前記クラッドの外周面の位置に設けられ、前記クラッドよりも高い屈折率を有する樹脂と、
を備え、
前記第1スラント型FBG及び前記第2スラント型FBGは、SRS光を遮光する波長帯域である遮光帯域が互いに異なる、光デバイス。 An optical device used in a laser device that outputs laser light,
A core,
a cladding covering the core and having a lower refractive index than the core;
a first slant FBG and a second slant FBG formed in the core ;
a resin provided on an outer peripheral surface of the cladding at a position corresponding to the positions of the first slant FBG and the second slant FBG in a longitudinal direction of the core, the resin having a refractive index higher than that of the cladding;
Equipped with
The first slant FBG and the second slant FBG have different light blocking bands, which are wavelength bands that block SRS light.
前記第3スラント型FBGは、前記第1スラント型FBG及び前記第2スラント型FBGとは前記遮光帯域が異なる、
請求項1記載の光デバイス。 Further comprising a third slant FBG formed in the core,
the third slant FBG has a light blocking band different from the first slant FBG and the second slant FBG;
2. The optical device according to claim 1.
前記第2スラント型FBGは、前記中央帯域よりも短波長側の短波長側帯域を前記遮光帯域とし、
前記第3スラント型FBGは、前記中央帯域よりも長波長側の長波長側帯域を前記遮光帯域とする、
請求項2記載の光デバイス。 the first slant FBG has a central band including a central wavelength component of the SRS light as the light blocking band among the entire wavelength band of the SRS light,
the second slant FBG has a short wavelength side band that is shorter than the central band as the light blocking band,
The third slant FBG has a long wavelength side band that is longer than the central band as the light blocking band.
3. The optical device according to claim 2.
前記レーザ光を出力する出力端と、
前記レーザ光源と前記出力端との間に配置される請求項1から請求項6の何れか一項に記載の光デバイスと、
を備えるレーザ装置。 A laser light source that generates laser light;
an output end for outputting the laser light;
The optical device according to claim 1 , which is disposed between the laser light source and the output end;
A laser device comprising:
前記励起光によってレーザ光を生成する共振器と、
前記レーザ光を出力する出力端と、
前記励起光源と前記共振器との間に配置される請求項1から請求項6の何れか一項に記載の光デバイスと、
を備えるレーザ装置。 An excitation light source that emits excitation light;
a resonator for generating laser light by the excitation light;
an output end for outputting the laser light;
The optical device according to claim 1 , which is disposed between the pump light source and the resonator; and
A laser device comprising:
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