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JP2010262993A - Fiber laser, and optical combiner and optical fiber used therefor - Google Patents

Fiber laser, and optical combiner and optical fiber used therefor Download PDF

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JP2010262993A
JP2010262993A JP2009110948A JP2009110948A JP2010262993A JP 2010262993 A JP2010262993 A JP 2010262993A JP 2009110948 A JP2009110948 A JP 2009110948A JP 2009110948 A JP2009110948 A JP 2009110948A JP 2010262993 A JP2010262993 A JP 2010262993A
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JP
Japan
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fiber
core
optical
face
laser
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Pending
Application number
JP2009110948A
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Japanese (ja)
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Masahiro Koto
雅弘 湖東
Masatoshi Tanaka
正俊 田中
Tetsuya Yamamoto
哲也 山本
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress breakage of an excitation light source due to return light of a fiber laser. <P>SOLUTION: The fiber laser is constituted such that excitation lights from a plurality of excitation light sources are incident on an incident end surface 34 of an optical fiber 30 through a projection end surface 22a of an optical combiner 20, and laser light is propagated in a core 31a of the optical fiber 30 toward the incident end surface 34. At least on one of the projection end surface 22a of the optical combiner 20 and the incidence end surface 34 of the optical fiber 30, a concave portion 35 is formed so as to correspond to the core 31a of the optical fiber 30. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ファイバレーザ、並びにそれに用いられる光コンバイナ及び光ファイバに関する。   The present invention relates to a fiber laser, and an optical combiner and optical fiber used therefor.

複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して光ファイバの入射端面に入射するように構成されたファイバレーザが知られている(例えば、特許文献1)。   There is known a fiber laser configured such that excitation light from a plurality of excitation light sources is incident on an incident end face of an optical fiber via an emission end face of an optical combiner (for example, Patent Document 1).

特開2007−163650号公報JP 2007-163650 A

ところで、上記のような構成のファイバレーザでは、光ファイバのコアを発振するレーザ光の少なくとも一部がいわゆる戻り光として入射端面から出射し、それによって励起光源が破壊してしまうという問題がある。   By the way, in the fiber laser configured as described above, there is a problem that at least a part of the laser light that oscillates the core of the optical fiber is emitted from the incident end face as so-called return light, thereby destroying the excitation light source.

本発明の課題は、ファイバレーザにおける戻り光による励起光源の破損の発生を抑制することである。   The subject of this invention is suppressing generation | occurrence | production of the failure | damage of the excitation light source by the return light in a fiber laser.

本発明のファイバレーザは、複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して光ファイバの入射端面に入射すると共に、該光ファイバのコアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するように構成されたものであって、上記光コンバイナの出射端面及び上記光ファイバの入射端面のうち少なくとも一方には、該光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されている。   In the fiber laser of the present invention, pumping light from a plurality of pumping light sources is incident on the incident end face of the optical fiber via the exit end face of the optical combiner, and the laser light propagates through the core of the optical fiber toward the incident end face. A recess is formed on at least one of the output end face of the optical combiner and the incident end face of the optical fiber so as to correspond to the core of the optical fiber.

本発明の光コンバイナは、複数の励起光源からの励起光を、コアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するように構成された光ファイバの入射端面に入射させるファイバレーザ用のものであって、上記光コンバイナの出射端面に上記光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されている。   The optical combiner of the present invention is for a fiber laser that makes excitation light from a plurality of excitation light sources incident on an incident end face of an optical fiber configured to propagate the laser beam toward the incident end face. A recess is formed on the exit end face of the optical combiner so as to correspond to the core of the optical fiber.

本発明の光ファイバは、複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して入射すると共に、コアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するファイバレーザ用のものであって、入射端面にコアに対応するように凹部が形成されている。   The optical fiber of the present invention is for a fiber laser in which pumping light from a plurality of pumping light sources enters through the exit end face of the optical combiner and laser light propagates toward the entrance end face of the core. A recess is formed on the end surface so as to correspond to the core.

本発明によれば、光コンバイナの出射端面及び光ファイバの入射端面のうち少なくとも一方には、光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されているので、光ファイバのコアを入射端面に向かってレーザ光、つまり、いわゆる戻り光が伝播しても、それが凹部表面で反射等して励起光源への入射が制限され、結果として、戻り光による励起光源の破損の発生を抑制することができる。   According to the present invention, since at least one of the exit end face of the optical combiner and the entrance end face of the optical fiber is formed with a recess corresponding to the core of the optical fiber, the core of the optical fiber faces the entrance end face. Even if laser light, that is, so-called return light propagates, it is reflected by the concave surface and the like, so that incidence on the excitation light source is limited, and as a result, the occurrence of damage to the excitation light source due to return light can be suppressed. it can.

実施形態1に係るファイバレーザの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a fiber laser according to Embodiment 1. FIG. 光コンバイナの出射端面とダブルクラッドファイバの入射端面との間に間隙が設けられ、その間隙にレンズが配置された構成を示す図である。It is a figure which shows the structure by which the clearance gap was provided between the output end surface of the optical combiner, and the incident end surface of the double clad fiber, and the lens was arrange | positioned in the clearance gap. (a)〜(c)は、実施形態1に係るファイバレーザにおける光コンバイナとダブルクラッドファイバとを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す要部断面図である。(A)-(c) is principal part sectional drawing which shows the structure which the optical combiner and double clad fiber in the fiber laser which concerns on Embodiment 1 were melt-connected or butt-connected. (a)〜(c)は、実施形態2に係るファイバレーザにおける光コンバイナとダブルクラッドファイバとを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す要部断面図である。(A)-(c) is principal part sectional drawing which shows the structure which the optical combiner and double clad fiber in the fiber laser which concerns on Embodiment 2 were melt-connected or butt-connected. 実施形態3に係るファイバレーザにおける光コンバイナとダブルクラッドファイバとを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the structure which the optical combiner and double clad fiber in the fiber laser which concerns on Embodiment 3 were fusion-connected or butt-connected. 変形例のファイバレーザの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fiber laser of a modification.

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.

(実施形態1)
図1は実施形態1に係るファイバレーザLを示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a fiber laser L according to the first embodiment.

実施形態1に係るファイバレーザLは、複数の励起光源10、光コンバイナ20、及びダブルクラッドファイバ30を備えている。   The fiber laser L according to the first embodiment includes a plurality of excitation light sources 10, an optical combiner 20, and a double clad fiber 30.

励起光源10としては、例えば、波長1.5μm、0.98μm、0.90μm、0.80μm、0.67μmなどの光を発するLD(レーザダイオード)等が挙げられる。   Examples of the excitation light source 10 include an LD (laser diode) that emits light having a wavelength of 1.5 μm, 0.98 μm, 0.90 μm, 0.80 μm, 0.67 μm, and the like.

光コンバイナ20は複数の励起用光ファイバ心線21で構成されている。複数の励起用光ファイバ心線21のそれぞれは、一端部において、心線先端から被覆層が所定長だけ剥がされて励起用光ファイバが露出しており、光コンバイナ20は、複数本の励起用光ファイバの一端部が例えば最密状に束ねられると共に溶融一体化した出射端部22に構成されている。   The optical combiner 20 is composed of a plurality of optical fiber cores 21 for excitation. In each of the plurality of optical fiber cores 21 for excitation, the coating layer is peeled from the tip of the core wire by a predetermined length at one end portion to expose the optical fiber for excitation, and the optical combiner 20 includes a plurality of optical fibers for excitation. For example, one end portion of the optical fiber is bundled in a close-packed manner and is configured as an exit end portion 22 that is fused and integrated.

複数の励起用光ファイバ心線21のそれぞれは、励起用光ファイバとそれを被覆するように設けられた被覆層とを有する。励起用光ファイバ心線21は、例えば、心線長が1〜10m(出射端部22を含む)、及び心線径が240〜260μmである。励起用光ファイバ心線21の本数は例えば3〜10本である。   Each of the plurality of excitation optical fiber cores 21 has an excitation optical fiber and a coating layer provided so as to cover the excitation optical fiber. The excitation optical fiber core wire 21 has, for example, a core wire length of 1 to 10 m (including the emission end 22) and a core wire diameter of 240 to 260 μm. The number of the excitation optical fiber core wires 21 is 3 to 10, for example.

各励起用光ファイバは、例えば石英ガラスで形成されており、ファイバ中心の高屈折率のコアとその周りを被覆するように設けられた低屈折率のクラッドとを有する。各励起用光ファイバは、ゲルマニウム(Ge)等がドープされて高屈折率化した石英でコアが形成され且つ純粋石英でクラッドが形成されたものであってもよく、また、純粋石英でコアが形成され且つフッ素等がドープされて低屈折率化した石英でクラッドが形成されたものであってもよい。各励起用光ファイバは、一般的には、マルチモードファイバであり、例えば、被覆層が剥がされて露出した部分のファイバ長が0.5〜5mm、ファイバ径が123〜127μm、及びコア径が80〜115μmである。なお、複数の励起用光ファイバは、ファイバ径が均一に構成されていてもよく、また、相互に異なって構成されていてもよい。複数の励起用光ファイバは、コア径が均一に構成されていてもよく、また、相互に異なって構成されていてもよい。   Each pumping optical fiber is made of, for example, quartz glass, and has a high refractive index core at the center of the fiber and a low refractive index clad provided so as to cover the periphery thereof. Each pumping optical fiber may have a core made of quartz doped with germanium (Ge) or the like to have a high refractive index and a cladding made of pure quartz, or a core made of pure quartz. The clad may be formed of quartz which is formed and doped with fluorine or the like to reduce the refractive index. Each excitation optical fiber is generally a multimode fiber. For example, the fiber length of the portion exposed by peeling off the coating layer is 0.5 to 5 mm, the fiber diameter is 123 to 127 μm, and the core diameter is 80-115 μm. The plurality of pumping optical fibers may be configured with a uniform fiber diameter, or may be configured differently. The plurality of pumping optical fibers may be configured to have a uniform core diameter, or may be configured to be different from each other.

被覆層は、例えば、紫外線硬化型樹脂、シリコン樹脂、ナイロン樹脂等で形成されており、単一層で構成されていてもよく、また、複数層で構成されていてもよい。被覆層の層厚さは例えば55〜65μmである。   The coating layer is made of, for example, an ultraviolet curable resin, a silicon resin, a nylon resin, or the like, and may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers. The layer thickness of the coating layer is, for example, 55 to 65 μm.

出射端部22は、複数本の励起用光ファイバが一体化しており、その中を複数の励起用光ファイバのそれぞれのコアが長さ方向に延び、出射端面22aにおいて、複数の励起用光ファイバのコアが露出している。   The exit end 22 is formed by integrating a plurality of pumping optical fibers, in which the cores of the plurality of pumping optical fibers extend in the length direction. The core is exposed.

ダブルクラッドファイバ30は、ファイバ本体31とそれを被覆するように設けられた被覆層32とを有する。ダブルクラッドファイバ30は、例えば、ファイバ長が3〜40m、及びファイバ径が300〜2000μmである。   The double clad fiber 30 has a fiber main body 31 and a coating layer 32 provided so as to cover it. The double clad fiber 30 has, for example, a fiber length of 3 to 40 m and a fiber diameter of 300 to 2000 μm.

ファイバ本体31は、ファイバ中心のコア31aと、それを被覆するように設けられた第1クラッド31bと、それをさらに覆うように設けられた第2クラッド31cとを有する。   The fiber body 31 includes a core 31a at the center of the fiber, a first cladding 31b provided so as to cover the core 31a, and a second cladding 31c provided so as to further cover the core.

コア31aは、例えば、光増幅成分として希土類元素等がドープされた石英で形成されている。希土類元素としては、例えば、イッテルビウム(Yb)、エルビウム(Er)、ネオジム(Nd)等が挙げられる。希土類元素は、単一種がドープされていてもよく、また、複数種がドープされていてもよい。希土類元素のドープ量は例えば1000〜20000ppmである。コア31aにはその他にPr(プラセオジウム)等がドープされていてもよい。コア径は例えば20〜60μmである。コア31aの第1クラッド31bに対する比屈折率は例えば0.03〜0.3%である。また、コア31aにはファイバグレーティング等の光発振手段33が設けられている。   The core 31a is made of, for example, quartz doped with a rare earth element as an optical amplification component. Examples of rare earth elements include ytterbium (Yb), erbium (Er), neodymium (Nd), and the like. The rare earth element may be doped with a single species or may be doped with a plurality of species. The doping amount of the rare earth element is, for example, 1000 to 20000 ppm. In addition, Pr (praseodymium) or the like may be doped into the core 31a. The core diameter is, for example, 20 to 60 μm. The relative refractive index of the core 31a with respect to the first cladding 31b is, for example, 0.03 to 0.3%. The core 31a is provided with an optical oscillation means 33 such as a fiber grating.

第1クラッド31bは、コア31aよりも低屈折率であり、例えば純粋石英で形成されている。第1クラッド31bの外径は例えば125〜600μmである。   The first cladding 31b has a lower refractive index than the core 31a, and is made of, for example, pure quartz. The outer diameter of the first cladding 31b is, for example, 125 to 600 μm.

第2クラッド31cは、第1クラッド31bよりもさらに低屈折率であり、例えば、低屈折樹脂等で形成されていてもよく、純粋石英に、各々、コア31aに沿って延びる細孔がコア31aを囲うように配設された構造であってもよい。第2クラッド31cの外径は例えば150〜650μmである。第2クラッド31cの第1クラッド31bに対する比屈折率差は例えば3〜10%である。   The second clad 31c has a lower refractive index than that of the first clad 31b, and may be formed of, for example, a low-refractive resin or the like, and pores extending along the core 31a are formed in the pure quartz in the core 31a. It may be a structure arranged so as to surround. The outer diameter of the second cladding 31c is, for example, 150 to 650 μm. The relative refractive index difference between the second cladding 31c and the first cladding 31b is, for example, 3 to 10%.

被覆層32は、例えば、低屈折シリコーン樹脂、フッ素樹脂等で形成されている。被覆層32は、単一層で構成されていてもよく、また、複数層を積層して構成されていてもよい。被覆層32の厚さは例えば60〜600μmである。   The covering layer 32 is made of, for example, a low refractive silicone resin, a fluororesin, or the like. The coating layer 32 may be configured by a single layer or may be configured by stacking a plurality of layers. The thickness of the coating layer 32 is, for example, 60 to 600 μm.

そして、実施形態1に係るファイバレーザLでは、光コンバイナ20から延びる複数の光ファイバ心線21のそれぞれの心線端に励起光源10が接続されており、光コンバイナ20及びダブルクラッドファイバ30は、励起光源10からの励起光が前者の出射端面22aから後者の入射端面34の第1クラッド31bに入射するように配置されている。光コンバイナ20及びダブルクラッドファイバ30は、前者の出射端面22aと後者の入射端面34とが融着接続されていてもよく、また、前者の出射端面22aと後者の入射端面34とが機械的に突き合わせ接続されていてもよく、さらに、図2に示すように、前者の出射端面22aと後者の入射端面34との間に間隙が設けられ、その間隙にレンズ40が配置された構成であってもよい。   And in the fiber laser L which concerns on Embodiment 1, the excitation light source 10 is connected to each core wire end of the some optical fiber core wire 21 extended from the optical combiner 20, The optical combiner 20 and the double clad fiber 30 are as follows. The excitation light from the excitation light source 10 is arranged so as to enter the first cladding 31b of the latter incident end face 34 from the former emission end face 22a. In the optical combiner 20 and the double clad fiber 30, the former exit end face 22a and the latter entrance end face 34 may be fusion-connected, and the former exit end face 22a and the latter entrance end face 34 are mechanically connected. Further, as shown in FIG. 2, a gap is provided between the former emission end face 22a and the latter incident end face 34, and a lens 40 is disposed in the gap. Also good.

以上の構成の実施形態1に係るファイバレーザLは、複数の励起光源10のそれぞれから励起光を発し、光コンバイナ20によりそれらの励起光をまとめてダブルクラッドファイバ30の第2クラッド31cで囲われた部分であるコア31a及び第1クラッド31bに入射する。このとき、コア31aに入射する励起光は、一部がファイバグレーティングなどの光発振手段33によってコア31a内を発振し、また、光増幅成分の希土類元素を基底状態から励起状態にする。そして、希土類元素が励起状態から基底状態に戻る際の誘導放出により、光を見掛けの上で増幅してレーザ光とし、光発振手段33を透過する一部分をダブルクラッドファイバ30の出射端面22aから出射する。   The fiber laser L according to the first embodiment having the above configuration emits pumping light from each of the plurality of pumping light sources 10, and the pumping light is collected by the optical combiner 20 and surrounded by the second cladding 31 c of the double-clad fiber 30. It is incident on the core 31a and the first clad 31b which are the portions. At this time, a part of the excitation light incident on the core 31a oscillates in the core 31a by the optical oscillation means 33 such as a fiber grating, and changes the rare earth element of the light amplification component from the ground state to the excited state. Then, by the stimulated emission when the rare earth element returns from the excited state to the ground state, the light is apparently amplified to be laser light, and a part that passes through the light oscillation means 33 is emitted from the emission end face 22a of the double clad fiber 30. To do.

図3(a)〜(c)は実施形態1に係るファイバレーザLにおける光コンバイナ20とダブルクラッドファイバ30とを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す。   3A to 3C show a structure in which the optical combiner 20 and the double clad fiber 30 in the fiber laser L according to the first embodiment are fusion-connected or butt-connected.

この実施形態1に係るファイバレーザLでは、ダブルクラッドファイバ30の入射端面34に、コア31aに対応するように凹部35が形成されている。上記の通り、レーザ光の光発振手段33を透過する一部分はダブルクラッドファイバ30の出射端面22aから出射されるが、レーザ光の光発振手段33を透過する他の一部分はダブルクラッドファイバ30のコア31aを入射端面34に向かって伝播する。かかるレーザ光が光コンバイナ20を介して励起光源10に入射されると、励起光源10の破壊を招く虞があるが、実施形態1に係るファイバレーザLによれば、ダブルクラッドファイバ30の入射端面34に、ダブルクラッドファイバ30のコア31aに対応するように凹部35が形成されているので、ダブルクラッドファイバ30のコア31aを入射端面34に向かってレーザ光、つまり、いわゆる戻り光が伝播しても、それが凹部35の表面で反射等して励起光源10への入射が制限され、結果として、戻り光による励起光源10の破損の発生を抑制することができる。   In the fiber laser L according to the first embodiment, a concave portion 35 is formed on the incident end face 34 of the double clad fiber 30 so as to correspond to the core 31a. As described above, a part of the laser light oscillating means 33 that passes through the light emitting means 33 is emitted from the exit end face 22a of the double clad fiber 30, but the other part of the laser light oscillating means 33 that passes through the core of the double clad fiber 30. 31a propagates toward the incident end face 34. When such laser light is incident on the excitation light source 10 via the optical combiner 20, the excitation light source 10 may be destroyed. However, according to the fiber laser L according to the first embodiment, the incident end face of the double clad fiber 30. 34, since the recess 35 is formed so as to correspond to the core 31a of the double clad fiber 30, laser light, that is, so-called return light propagates through the core 31a of the double clad fiber 30 toward the incident end face 34. However, it is reflected on the surface of the concave portion 35 and the incidence on the excitation light source 10 is limited, and as a result, the occurrence of damage to the excitation light source 10 due to the return light can be suppressed.

凹部35の大きさは、コア31aの一部分に対応するように設けられていてもよく、また、コア31aの全体に対応するように設けられていてもよい。但し、励起光源10への戻り光の入射をより効果的に規制する観点からは後者が好ましい。凹部35の深さは例えば5〜60μmである。   The size of the recess 35 may be provided so as to correspond to a part of the core 31a, or may be provided so as to correspond to the entire core 31a. However, the latter is preferable from the viewpoint of more effectively restricting the incident return light to the excitation light source 10. The depth of the recess 35 is, for example, 5 to 60 μm.

凹部35の形状としては、例えば、図3(a)に示すような楔形形状であってもよく、また、図3(b)に示すような円錐型形状であってもよく、さらに、図3(c)に示すような略半楕円球状であってもよい。但し、コア31a中心の光強度が最も強くなるので、それを効果的に反射するという観点から、凹部35のダブルクラッドファイバ30のコア31aに対応する面がコア31aの軸方向に対して傾斜した面であることが好ましく、具体的には、図3(a)に示すような楔形形状が好ましい。この場合、コア31aの軸方向に対して傾斜した面の傾斜角度θは30〜60°であることが好ましい。例えば、コア31aの屈折率が1.46であるとすると、sinθ=1/1.46であるθ=43.2°であるので、これより傾斜角度が大きければ、殆ど全ての戻り光がダブルクラッドファイバ30側に反射されることとなる。   The shape of the recess 35 may be, for example, a wedge shape as shown in FIG. 3A, may be a conical shape as shown in FIG. A substantially semi-elliptical sphere as shown in FIG. However, since the light intensity at the center of the core 31a is the strongest, the surface corresponding to the core 31a of the double clad fiber 30 of the recess 35 is inclined with respect to the axial direction of the core 31a from the viewpoint of effectively reflecting it. It is preferably a surface, and specifically, a wedge shape as shown in FIG. In this case, the inclination angle θ of the surface inclined with respect to the axial direction of the core 31a is preferably 30 to 60 °. For example, if the refractive index of the core 31a is 1.46, since θ = 43.2 ° where sin θ = 1 / 1.46, if the inclination angle is larger than this, almost all the return light is doubled. The light is reflected on the clad fiber 30 side.

凹部35は、ダブルクラッドファイバ30の入射端面34を鏡面研磨した後、マイクロバイト等による機械加工やフッ酸溶液を用いた選択的なエッチング加工することにより形成することができる。   The concave portion 35 can be formed by mirror-polishing the incident end face 34 of the double clad fiber 30 and then performing mechanical processing using a micro tool or the like or selective etching processing using a hydrofluoric acid solution.

凹部35の表面は反射膜36で被覆されていることが好ましい。これにより、より効果的に戻り光を反射させることができる。反射膜36としては、例えば、例えば、酸化チタン(TiO)膜、硫化亜鉛(ZnS)膜、酸化珪素(SiO)膜などの誘電体膜や金属膜等が挙げられる。反射膜36の透過率は0〜10%であることが好ましく、0〜1%であることがより好ましい。反射膜36の膜厚は例えば0.5〜10μmである。凹部35の表面への反射膜36の形成は、例えば、スパッタリング等による成膜の後に研磨により不要部分を除去することにより行うことができる。 The surface of the recess 35 is preferably covered with a reflective film 36. Thereby, return light can be reflected more effectively. Examples of the reflective film 36 include a dielectric film such as a titanium oxide (TiO) film, a zinc sulfide (ZnS) film, and a silicon oxide (SiO 2 ) film, a metal film, and the like. The transmittance of the reflective film 36 is preferably 0 to 10%, and more preferably 0 to 1%. The film thickness of the reflective film 36 is, for example, 0.5 to 10 μm. The reflective film 36 can be formed on the surface of the recess 35 by, for example, removing unnecessary portions by polishing after film formation by sputtering or the like.

(実施形態2)
図4(a)〜(c)は実施形態2に係るファイバレーザLにおける光コンバイナ20とダブルクラッドファイバ30とを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す。なお、実施形態1と同一名称の部分は実施形態1と同一符号で示す。
(Embodiment 2)
4A to 4C show a structure in which the optical combiner 20 and the double clad fiber 30 in the fiber laser L according to the second embodiment are fusion-connected or butt-connected. In addition, the part of the same name as Embodiment 1 is shown with the same code | symbol as Embodiment 1. FIG.

この実施形態2に係るファイバレーザLでは、光コンバイナ20の出射端面22aに、ダブルクラッドファイバ30のコア31aに対応するように凹部23が形成されている。実施形態1での記載の通り、レーザ光の光発振手段33を透過する一部分はダブルクラッドファイバ30の出射端面22aから出射されるが、レーザ光の光発振手段33を透過する他の一部分はダブルクラッドファイバ30のコア31aを入射端面34に向かって伝播する。かかるレーザ光が光コンバイナ20を介して励起光源10に入射されると、励起光源10の破壊を招く虞があるが、実施形態2に係るファイバレーザLによれば、光コンバイナ20の出射端面22aに、ダブルクラッドファイバ30のコア31aに対応するように凹部23が形成されているので、いわゆる戻り光がダブルクラッドファイバ30のコア31aを伝播して入射端面34から出射しても、それが光コンバイナ20の凹部23の表面で反射等して励起光源10への入射が制限され、結果として、戻り光による励起光源10の破損の発生を抑制することができる。   In the fiber laser L according to the second embodiment, a recess 23 is formed on the emission end face 22a of the optical combiner 20 so as to correspond to the core 31a of the double clad fiber 30. As described in the first embodiment, a part of the laser light transmitting means 33 that passes through the light emitting means 33 is emitted from the emitting end face 22a of the double clad fiber 30, while the other part of the laser light transmitting means 33 that passes through the double light is used as the double light. It propagates through the core 31 a of the clad fiber 30 toward the incident end face 34. When such laser light is incident on the excitation light source 10 via the optical combiner 20, the excitation light source 10 may be destroyed. However, according to the fiber laser L according to the second embodiment, the emission end face 22 a of the optical combiner 20. In addition, since the recess 23 is formed so as to correspond to the core 31a of the double clad fiber 30, even if so-called return light propagates through the core 31a of the double clad fiber 30 and is emitted from the incident end face 34, it is not reflected in the light. Incidence to the excitation light source 10 is limited by reflection on the surface of the concave portion 23 of the combiner 20, and as a result, occurrence of damage to the excitation light source 10 due to return light can be suppressed.

凹部23の大きさは、コア31aの一部分に対応するように設けられていてもよく、また、コア31aの全体に対応するように設けられていてもよい。但し、励起光源10への戻り光の入射をより効果的に規制する観点からは後者が好ましい。凹部23の深さは例えば5〜60μmである。   The size of the recess 23 may be provided so as to correspond to a part of the core 31a, or may be provided so as to correspond to the entire core 31a. However, the latter is preferable from the viewpoint of more effectively restricting the incident return light to the excitation light source 10. The depth of the recess 23 is, for example, 5 to 60 μm.

凹部23の形状としては、例えば、図4(a)に示すような楔形形状であってもよく、また、図4(b)に示すような円錐型形状であってもよく、さらに、図4(c)に示すような略半楕円球状であってもよい。但し、コア31a中心の光強度が最も強くなるので、それを効果的に反射するという観点から、凹部23のダブルクラッドファイバ30のコア31aに対応する面がコア31aの軸方向に対して傾斜した面であることが好ましく、具体的には、図4(a)に示すような楔形形状が好ましい。この場合、戻り光が空間から凹部23の表面に入射するため、全反射することはないが、光コンバイナ20の出射端面22aにおける開口数(NA)以上となる傾斜角度が好ましく、コア31aの軸方向に対して傾斜した面の傾斜角度θは10〜30°であることが好ましい。例えば、光コンバイナ20の出射端面22aにおける開口数(NA)が0.5及び光コンバイナ20の出射端面22a部分の屈折率が1.456であるとすると、0.5=1.456×sinθであるθ=20.1°であるので、これより傾斜角度が大きければ、殆ど全ての戻り光が光コンバイナ20の外部に放出されることとなる。   The shape of the recess 23 may be, for example, a wedge shape as shown in FIG. 4A, may be a conical shape as shown in FIG. A substantially semi-elliptical sphere as shown in FIG. However, since the light intensity at the center of the core 31a is the strongest, the surface corresponding to the core 31a of the double clad fiber 30 of the recess 23 is inclined with respect to the axial direction of the core 31a from the viewpoint of effectively reflecting it. It is preferably a surface, and specifically, a wedge shape as shown in FIG. In this case, since the return light is incident on the surface of the recess 23 from the space, it does not totally reflect, but an inclination angle equal to or greater than the numerical aperture (NA) in the emission end face 22a of the optical combiner 20 is preferable, and the axis of the core 31a The inclination angle θ of the surface inclined with respect to the direction is preferably 10 to 30 °. For example, assuming that the numerical aperture (NA) at the exit end face 22a of the optical combiner 20 is 0.5 and the refractive index of the exit end face 22a portion of the optical combiner 20 is 1.456, 0.5 = 1.456 × sin θ. Since some θ = 20.1 °, if the inclination angle is larger than this, almost all the return light is emitted to the outside of the optical combiner 20.

凹部23は、ダブルクラッドファイバ30の入射端面34を鏡面研磨した後、マイクロバイト等による機械加工やフッ酸溶液を用いた選択的なエッチング加工することにより形成することができる。   The concave portion 23 can be formed by mirror-polishing the incident end face 34 of the double clad fiber 30 and then performing mechanical processing using a micro tool or the like or selective etching processing using a hydrofluoric acid solution.

凹部23の表面は反射膜24で被覆されていることが好ましい。これによりより効果的に戻り光の光コンバイナ20への入射を規制することができる。反射膜24としては、例えば、酸化チタン(TiO)膜、硫化亜鉛(ZnS)膜、酸化珪素(SiO)膜などの誘電体膜や金属膜等が挙げられる。反射膜24の透過率は0〜10%であることが好ましく、0〜1%であることがより好ましい。反射膜24の膜厚は例えば0.2〜10μmである。凹部23の表面への反射膜24の形成は、例えば、スパッタリング等による成膜の後に研磨により不要部分を除去することにより行うことができる。 The surface of the recess 23 is preferably covered with a reflective film 24. As a result, it is possible to more effectively restrict the return light from entering the optical combiner 20. Examples of the reflective film 24 include a dielectric film such as a titanium oxide (TiO) film, a zinc sulfide (ZnS) film, and a silicon oxide (SiO 2 ) film, a metal film, and the like. The transmittance of the reflective film 24 is preferably 0 to 10%, and more preferably 0 to 1%. The film thickness of the reflective film 24 is, for example, 0.2 to 10 μm. The reflective film 24 can be formed on the surface of the recess 23 by removing unnecessary portions by polishing after film formation by sputtering or the like, for example.

その他の構成、及び作用効果は実施形態1と同一である。   Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.

(実施形態3)
図5は実施形態3に係るファイバレーザLにおける光コンバイナ20とダブルクラッドファイバ30とを融着接続した或いは突き合わせ接続した構造を示す。なお、実施形態1と同一名称の部分は実施形態1と同一符号で示す。
(Embodiment 3)
FIG. 5 shows a structure in which the optical combiner 20 and the double clad fiber 30 in the fiber laser L according to the third embodiment are fusion-connected or butt-connected. In addition, the part of the same name as Embodiment 1 is shown with the same code | symbol as Embodiment 1. FIG.

実施形態3に係るファイバレーザLでは、ダブルクラッドファイバ30及び光コンバイナ20の両方に凹部23,35が設けられているので、これら両方の凹部23,35による戻り光の励起光源10への入射規制効果を得ることができる。   In the fiber laser L according to the third embodiment, since the concave portions 23 and 35 are provided in both the double clad fiber 30 and the optical combiner 20, the incident light is prevented from being incident on the excitation light source 10 by both the concave portions 23 and 35. An effect can be obtained.

その他の構成、及び作用効果は実施形態1と同一である。   Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.

(その他の実施形態)
上記実施形態1〜3では、光コンバイナ20からダブルクラッドファイバ30に励起光を入射する構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図6に示すように、それらの間に他のダブルクラッドファイバ等の他の光ファイバ50が介設された構成であってもよく、その他の光ファイバ50の入射端面51に凹部が形成されていてもよい。
(Other embodiments)
In the first to third embodiments, the pump light is incident on the double clad fiber 30 from the optical combiner 20, but the present invention is not particularly limited thereto, and as shown in FIG. A configuration in which another optical fiber 50 such as a double clad fiber is interposed may be employed, and a concave portion may be formed on the incident end face 51 of the other optical fiber 50.

本発明は、ファイバレーザ、並びにそれに用いられる光コンバイナ及び光ファイバについて有用である。   The present invention is useful for fiber lasers and optical combiners and optical fibers used therefor.

L ファイバレーザ
10 励起光源
20 光コンバイナ
21 励起用光ファイバ心線
22 出射端部
22a 出射端面
23,35 凹部
24,36 反射膜
30 ダブルクラッドファイバ
31 ファイバ本体
31a コア
31b 第1クラッド
31c 第2クラッド
32 被覆層
33 光発振手段
34,51 入射端面
40 レンズ
50 他の光ファイバ
L fiber laser 10 excitation light source 20 optical combiner 21 excitation optical fiber core wire 22 emission end 22a emission end 23, 35 recess 24, 36 reflective film 30 double clad fiber 31 fiber body 31a core 31b first clad 31c second clad 32 Covering layer 33 Optical oscillation means 34, 51 Incident end face 40 Lens 50 Other optical fiber

Claims (6)

複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して光ファイバの入射端面に入射すると共に、該光ファイバのコアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するように構成されたファイバレーザであって、
上記光コンバイナの出射端面及び上記光ファイバの入射端面のうち少なくとも一方には、該光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されているファイバレーザ。
A fiber laser configured such that pumping light from a plurality of pumping light sources is incident on an incident end surface of an optical fiber via an output end surface of an optical combiner, and laser light propagates through the core of the optical fiber toward the incident end surface. Because
A fiber laser in which a concave portion is formed on at least one of the emission end face of the optical combiner and the incident end face of the optical fiber so as to correspond to the core of the optical fiber.
請求項1に記載されたファイバレーザにおいて、
上記凹部の表面が誘電体反射膜で被覆されているファイバレーザ。
The fiber laser of claim 1, wherein
A fiber laser in which the surface of the recess is coated with a dielectric reflecting film.
請求項1又は2に記載されたファイバレーザにおいて、
上記凹部の上記光ファイバのコアに対応する面が該コアの軸方向に対して傾斜した面であるファイバレーザ。
The fiber laser according to claim 1 or 2,
A fiber laser in which a surface of the recess corresponding to the core of the optical fiber is inclined with respect to the axial direction of the core.
請求項1乃至3のいずれかに記載されたファイバレーザにおいて、
上記光ファイバは、コアと、該コアを被覆するように設けられた第1クラッドと、該第1クラッドを被覆するように設けられた第2クラッドと、を有し、該コアに光発振手段が設けられたダブルクラッドファイバであるファイバレーザ。
The fiber laser according to any one of claims 1 to 3,
The optical fiber includes a core, a first clad provided so as to cover the core, and a second clad provided so as to cover the first clad, and optical oscillation means is provided in the core. A fiber laser which is a double clad fiber provided with
複数の励起光源からの励起光を、コアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するように構成された光ファイバの入射端面に入射させるファイバレーザ用の光コンバイナであって、
上記光コンバイナの出射端面に上記光ファイバのコアに対応するように凹部が形成されている光コンバイナ。
An optical combiner for a fiber laser that makes excitation light from a plurality of excitation light sources incident on an incident end face of an optical fiber configured to propagate a laser beam toward the incident end face of a core,
An optical combiner in which a concave portion is formed on the emission end face of the optical combiner so as to correspond to the core of the optical fiber.
複数の励起光源からの励起光が光コンバイナの出射端面を介して入射すると共に、コアを入射端面に向かってレーザ光が伝播するファイバレーザ用の光ファイバであって、
入射端面にコアに対応するように凹部が形成されている光ファイバ。
An optical fiber for a fiber laser in which pumping light from a plurality of pumping light sources is incident through the emission end face of the optical combiner and laser light propagates toward the incident end face of the core,
An optical fiber in which a concave portion is formed on the incident end surface so as to correspond to the core.
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