(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳＲＳ光による被覆などの局所的な発熱を抑制した光デバイスまたはレーザ装置を提供する。【解決手段】光デバイス８Ａは、レーザ光を出射するレーザ装置１Ａに用いられる。光デバイスは、コアと、コアを覆い、コアよりも低い屈折率を有するクラッドと、コアに形成された第１スラント型ＦＢＧ１１ａおよび第２スラント型ＦＢＧ１１ｂと、を備え、第１スラント型ＦＢＧおよび第２スラント型ＦＢＧは、レーザ光により生じるＳＲＳ光の波長帯を遮光し、かつ、波長帯における透過率が互いに異なっている。【選択図】図１
2020060658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ装置に用いられる光デバイスであって、
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および第２スラント型ＦＢＧと、を備え、
前記第１スラント型ＦＢＧおよび前記第２スラント型ＦＢＧは、前記レーザ光により生じるＳＲＳ光の波長帯を遮光し、かつ、前記波長帯における透過率が互いに異なっている、光デバイス。
【請求項２】
前記コアに形成された第３スラント型ＦＢＧをさらに備え、
前記第１スラント型ＦＢＧ、前記第２スラント型ＦＢＧ、および前記第３スラント型ＦＢＧは、前記コアの長手方向に沿ってこの順に配置され、
前記第２スラント型ＦＢＧは、前記第１スラント型ＦＢＧおよび前記第３スラント型ＦＢＧよりも透過率が小さい、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記第１スラント型ＦＢＧおよび前記第２スラント型ＦＢＧを含む３つ以上のスラント型ＦＢＧが前記コアに形成され、
前記３つ以上のスラント型ＦＢＧは、前記コアの長手方向に沿って並べて配置されるとともに、前記長手方向における一方側から他方側に向かうに従い、漸次透過率が小さくなっている、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光デバイスと、
レーザ光を生成するレーザ光源と、
前記レーザ光を出力する出力端と、を備え、
前記光デバイスは、前記レーザ光源と前記出力端との間に配置され、
前記第２スラント型ＦＢＧは、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記出力端側に配置されるとともに、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記透過率が小さい、レーザ装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光デバイスと、
レーザ光を生成するレーザ光源と、
前記レーザ光を出力する出力端と、を備え、
前記光デバイスは、前記レーザ光源と前記出力端との間に配置され、
前記第２スラント型ＦＢＧは、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記レーザ光源側に配置されるとともに、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記透過率が小さい、レーザ装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光デバイスと、
励起光を出射する励起光源と、
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、を備え、
前記光デバイスは、前記励起光源と前記共振器との間に配置され、
前記第２スラント型ＦＢＧは、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記励起光源側に配置されるとともに、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記透過率が小さい、レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスおよびレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
下記特許文献１では、レーザ装置において、コアにスラント型ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）を形成することが開示されている。この構成により、コア内を伝搬する光からＳＲＳ光を選択的に除去し、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第９６３４４６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高出力のレーザ装置において、スラント型ＦＢＧを用いてＳＲＳ光を除去した場合、除去された高パワーのＳＲＳ光は、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、透過時に吸収されるエネルギーにより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。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされ、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またはレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る光デバイスは、レーザ光を出射するレーザ装置に用いられる光デバイスであって、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および第２スラント型ＦＢＧと、を備え、前記第１スラント型ＦＢＧおよび前記第２スラント型ＦＢＧは、前記レーザ光により生じるＳＲＳ光の波長帯を遮光し、かつ、前記波長帯における透過率が互いに異なっている。
【０００７】
上記態様に係る光デバイスをレーザ装置に用いた場合、ＳＲＳ光の伝搬方向における上流側に位置するスラント型ＦＢＧの透過率を、下流側に位置するスラント型ＦＢＧの透過率よりも大きくすることで、上流側と下流側とで除去されるＳＲＳ光のパワーの差異を小さくすることができる。これにより、例えば第１スラント型ＦＢＧと第２スラント型ＦＢＧとで透過率が等しい場合と比較して、上流側に位置するスラント型ＦＢＧで集中的にＳＲＳ光が除去されて再被覆部などが局所的に発熱してしまうことを抑制できる。
【０００８】
ここで、上記態様の光デバイスは、前記コアに形成された第３スラント型ＦＢＧをさらに備え、前記第１スラント型ＦＢＧ、前記第２スラント型ＦＢＧ、および前記第３スラント型ＦＢＧは、前記コアの長手方向に沿ってこの順に配置され、前記第２スラント型ＦＢＧは、前記第１スラント型ＦＢＧおよび前記第３スラント型ＦＢＧよりも透過率が小さくてもよい。
【０００９】
この場合、第１スラント型ＦＢＧから第２スラント型ＦＢＧに向かうＳＲＳ光については、第２スラント型ＦＢＧに入射するＳＲＳ光のパワーが第１スラント型ＦＢＧに入射する光のパワーよりも小さい。このため、第２スラント型ＦＢＧの透過率を第１スラント型ＦＢＧよりも小さくすることで、第１、第２スラント型ＦＢＧで遮光されるＳＲＳ光のパワーの差異を小さくすることができる。また、第３スラント型ＦＢＧから第２スラント型ＦＢＧに向かうＳＲＳ光についても、同様の作用効果が得られる。つまり、光デバイス内でＳＲＳ光がどちらの向きに伝搬したとしても、再被覆部などが局所的に発熱することを抑制できる。したがって、この構成の光デバイスは、ＳＲＳ光の伝搬方向が特定できない場合や、双方向にＳＲＳ光が伝搬する場合に好適に用いることができる。
【００１０】
また、前記第１スラント型ＦＢＧおよび前記第２スラント型ＦＢＧを含む３つ以上のスラント型ＦＢＧが前記コアに形成され、前記３つ以上のスラント型ＦＢＧは、前記コアの長手方向に沿って並べて配置されるとともに、前記長手方向における一方側から他方側に向かうに従い、漸次透過率が小さくなっていてもよい。
【００１１】
この場合、長手方向における一方側から他方側に向かう方向と、ＳＲＳ光の伝搬方向とが一致するように光デバイスを配置したときに、ＳＲＳ光の伝搬方向における下流側に位置するスラント型ＦＢＧの透過率が、ＳＲＳ光の伝搬方向における上流側に位置するスラント型ＦＢＧの透過率よりも小さくなる。つまり、ＳＲＳ光の伝搬方向に沿って、スラント型ＦＢＧの透過率が漸次小さくなるため、より確実にＳＲＳ光を分散させて除去することができる。
【００１２】
また、本発明の第２態様にかかるレーザ装置は、上記光デバイスと、レーザ光を生成するレーザ光源と、前記レーザ光を出力する出力端と、を備え、前記光デバイスは、前記レーザ光源と前記出力端との間に配置され、前記第２スラント型ＦＢＧは、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記出力端側に配置されるとともに、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記透過率が小さい。
【００１３】
上記第２態様のレーザ装置によれば、第２スラント型ＦＢＧが、第１スラント型ＦＢＧよりも、レーザ光により生じるＳＲＳ光の進行方向における下流側に配置される。このため、第２スラント型ＦＢＧには、第１スラント型ＦＢＧで除去されなかった（残留した）ＳＲＳ光が入射する。つまり、第２スラント型ＦＢＧに入射するＳＲＳ光のパワーは、第１スラント型ＦＢＧに入射するＳＲＳ光のパワーよりも小さくなる。そして、第２スラント型ＦＢＧの透過率が第１スラント型ＦＢＧよりも小さいため、第１スラント型ＦＢＧで除去されるＳＲＳ光のパワーと、第２スラント型ＦＢＧで除去されるＳＲＳ光のパワーと、の差異を小さくすることができる。これにより、例えば第１スラント型ＦＢＧと第２スラント型ＦＢＧとで透過率が等しい場合と比較して、第１スラント型ＦＢＧでＳＲＳ光が集中的に除去されて被覆などに吸収されることによる局所的な発熱を抑えることができる。さらに、ＳＲＳ光が出力端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。
【００１４】
また、本発明の第３態様に係るレーザ装置は、上記光デバイスと、レーザ光を生成するレーザ光源と、前記レーザ光を出力する出力端と、を備え、前記光デバイスは、前記レーザ光源と前記出力端との間に配置され、前記第２スラント型ＦＢＧは、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記レーザ光源側に配置されるとともに、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記透過率が小さい。
【００１５】
上記第３態様のレーザ装置によれば、第２スラント型ＦＢＧが、第１スラント型ＦＢＧよりも、レーザ装置内をレーザ光源に向けて進行するＳＲＳ光（逆行ＳＲＳ光）の伝搬方向における下流側に配置される。逆行ＳＲＳ光は、出力端に向かうレーザ光により生じたＳＲＳ光が出力端で反射することや、レーザ装置の加工対象物から反射して出力端に再入射したレーザ光によって生じる。そして、第２スラント型ＦＢＧには、第１スラント型ＦＢＧで除去されなかった（残留した）逆行ＳＲＳ光が入射する。つまり、第２スラント型ＦＢＧに入射する逆行ＳＲＳ光のパワーは、第１スラント型ＦＢＧに入射する逆行ＳＲＳ光のパワーよりも小さくなる。また、第２スラント型ＦＢＧの透過率が第１スラント型ＦＢＧよりも小さいため、第１スラント型ＦＢＧで除去される逆行ＳＲＳ光のパワーと、第２スラント型ＦＢＧで除去される逆行ＳＲＳ光のパワーと、の差異を小さくすることができる。これにより、例えば第１スラント型ＦＢＧと第２スラント型ＦＢＧとで透過率が等しい場合と比較して、第１スラント型ＦＢＧで逆行ＳＲＳ光が集中的に除去されて再被覆部などに吸収されることによる局所的な発熱を抑えることができる。さらに、逆行ＳＲＳ光がレーザ光源に入射することも抑えられるため、レーザ光源の故障などを抑制できる。
【００１６】
また、本発明の第４態様にかかるレーザ装置は、上記光デバイスと、励起光を出射する励起光源と、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、を備え、前記光デバイスは、前記励起光源と前記共振器との間に配置され、前記第２スラント型ＦＢＧは、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記励起光源側に配置されるとともに、前記第１スラント型ＦＢＧよりも前記透過率が小さい。
【００１７】
上記第４態様のレーザ装置によれば、上記第３態様のレーザ装置と同様の作用により、第１スラント型ＦＢＧで逆行ＳＲＳ光が集中的に除去されて再被覆部などに吸収されることによる局所的な発熱を抑えることができる。また、逆行ＳＲＳ光が励起光源に入射することも抑えられるため、励起光源の故障などを抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の上記態様によれば、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な光デバイスまたはレーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係るレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光デバイスの模式図である。
【図３】実施例における各スラント型ＦＢＧの、遮光率および遮光される光のパワーを示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、実施例に係る各スラント型ＦＢＧの遮光性能を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係るレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態の光デバイスおよびレーザ装置について、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、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、および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。
【００２１】
本実施形態のレーザ装置１Ａは、レーザ光源Ｌに増幅用ファイバ５が含まれるファイバレーザ装置である。なお、レーザ光源Ｌの形式は適宜変更可能である。つまり、ファイバレーザ装置以外の形式のレーザ装置に、本実施形態を適用してもよい。例えば、半導体レーザ（ＤＤＬ：Direct Diode Laser）やディスクレーザのように、共振器が光ファイバ以外で構成され、共振器から射出されるレーザ光を出力端７から出力するレーザ装置にも適用可能である。
【００２２】
（方向定義）
図１、図２に示すように、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。
【００２３】
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。
【００２４】
増幅用ファイバ５は、１種類または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、を有している。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）、あるいはネオジム（Ｎｄ）など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。コアおよび第１クラッドとしてはシリカガラスなどを用いることができる。第２クラッドとしては、ポリマーなど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などの樹脂材料を用いることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
増幅用ファイバ５内では、ＨＲ−ＦＢＧ４および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。
【００２７】
（光デバイス）
図２は、光デバイス８Ａの構成を示す模式図である。図２に示すように、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およびクラッド１２としては、シリカガラスなど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など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。
【００２８】
（スラント型ＦＢＧ）
コア１１には、複数のスラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃが形成されている。複数のスラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃ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の例では、スラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃの数は３つである。第１スラント型ＦＢＧ１１ａ、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂ、および第３スラント型ＦＢＧ１１ｃは、−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。ただし、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。
【００２９】
スラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃは、コア１１に、部分的に加工用光線（紫外線レーザ光など）を照射し、屈折率を変調することで形成される。本実施形態では、スラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃを形成するために、被覆１３を部分的に除去し、当該除去した部分を通じて加工用光線をコア１１に照射している。また、当該除去部分は、スラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃが形成された後、再被覆部１４ａ〜１４ｃによって覆われている。このため、クラッド１２のうち、コア１１におけるスラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃが形成された領域を覆う部分の外周面は、再被覆部１４ａ〜１４ｃによって覆われている。なお、被覆１３が前記加工用光線を充分に透過する材質である場合には、被覆１３を除去しなくてもよい。この場合、光デバイス８Ａは、再被覆部１４ａ〜１４ｃを備えていなくてもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
長手方向Ｘにおいて、第１スラント型ＦＢＧ１１ａに対応する位置に第１再被覆部１４ａが配置されている。同様に、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂおよび第３スラント型ＦＢＧ１１ｃに対応する位置に、第２再被覆部１４ｂおよび第３再被覆部１４ｃが配置されている。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の数および位置に応じて、再被覆部１４ａ〜１４ｃの数および位置が決定される。
【００３２】
ただし、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。
【００３３】
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。
【００３４】
図２に模式的に示すように、本実施形態のスラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃでは、長手方向Ｘにおける屈折率変調部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または再被覆部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。
【００３５】
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または再被覆部１４ａ〜１４ｃに吸収される。その結果、被覆１３または再被覆部１４ａ〜１４ｃが局所的に発熱し、劣化などが生じる可能性がある。
【００３６】
そこで本実施形態では、複数のスラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃにおけるＳＲＳ光の波長帯の遮光率を互いに異ならせて、ＳＲＳ光をなるべく分散させて被覆１３または再被覆部１４ａ〜１４ｃに吸収させている。
以下、より詳しく説明する。
【００３７】
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、最も−Ｘ側に位置する第１スラント型ＦＢＧ１１ａで最初にＳＲＳ光の一部が除去される。そして、除去されなかった（残留した）ＳＲＳ光が第２スラント型ＦＢＧ１１ｂに向かう。このため、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂに入射するＳＲＳ光のパワーは、第１スラント型ＦＢＧ１１ａに入射するＳＲＳ光のパワーよりも小さくなる。同様に、第３スラント型ＦＢＧ１１ｃに入射するＳＲＳ光のパワーは、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂに入射するＳＲＳ光のパワーよりも小さくなる。
【００３８】
つまり、＋Ｘ側に位置するスラント型ＦＢＧほど、入射するＳＲＳ光のパワーが小さくなる。一方、各スラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃで除去されたＳＲＳ光は、それぞれ被覆１３または再被覆部１４ａ〜１４ｃにて吸収される。ここで、被覆１３または再被覆部１４ａ〜１４ｃにおける局所的な発熱を抑制するためには、各スラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃで除去されるＳＲＳ光のパワーを均等に近づけること（均等化）が好ましい。つまり、ＳＲＳ光を１点で集中して吸収させるのではなく、なるべく分散させて被覆１３または再被覆部１４ａ〜１４ｃに吸収させることが好ましい。
【００３９】
以上のことから、ＳＲＳ光の波長帯における透過率を、＋Ｘ側に位置するスラント型ＦＢＧほど小さくすることが好ましい。すなわち、各スラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃは、長手方向における−側から＋側に向かうに従い、漸次透過率が小さくなっていることが好ましい。
ここでいう透過率は、あるスラント型ＦＢＧに入射したＳＲＳ光のパワーに対する、そのスラント型ＦＢＧが遮断するＳＲＳ光のパワーの比率である。例えば透過率が０．３の場合には、１０ＷのＳＲＳ光が入射したときに、３ＷのＳＲＳ光がコア１１から除去され、７ＷのＳＲＳ光がコア１１に残留する。
【００４０】
＋Ｘ側に位置するスラント型ＦＢＧほど透過率を小さく設定した場合、大きいパワーのＳＲＳ光が入射する−Ｘ側のスラント型ＦＢＧでは、除去するＳＲＳ光の割合が小さくなり、小さいパワーのＳＲＳ光が入射する＋Ｘ側のスラント型ＦＢＧでは、除去するＳＲＳ光の割合が大きくなる。したがって、各スラント型ＦＢＧにより除去されるＳＲＳ光のパワーが均等化される。
【００４１】
より具体的に説明すると、本実施形態の光デバイス８Ａは共振器Ｒと出力端７との間に配置されており、光デバイス８Ａのコア１１には、第１スラント型ＦＢＧ１１ａおよび第２スラント型ＦＢＧ１１ｂが形成されている。第２スラント型ＦＢＧ１１ｂは第１スラント型ＦＢＧ１１ａよりも出力端７側（＋Ｘ側）に配置されているため、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂに入射するＳＲＳ光のパワーは、第１スラント型ＦＢＧ１１ａに入射するＳＲＳ光のパワーよりも小さくなる。
そして本実施形態では、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂにおけるＳＲＳ光の波長帯の透過率が、第１スラント型ＦＢＧＦＢＧ１１ａよりも小さくなっている。
【００４２】
この構成によれば、例えば第１スラント型ＦＢＧ１１ａと第２スラント型ＦＢＧ１１ｂとで透過率を等しくした場合と比較して、第１スラント型ＦＢＧ１１ａで除去されるＳＲＳ光のパワーと、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂで除去されるＳＲＳ光のパワーと、の差異を小さくすることができる。このように、各スラント型ＦＢＧ１１ａ、１１ｂで除去されるＳＲＳ光のパワーを均等化することで、ＳＲＳ光が被覆１３などの一点に集中して吸収されることを抑制し、局所的な発熱を抑えることができる。さらに、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。
【００４３】
上記では第１スラント型ＦＢＧ１１ａおよび第２スラント型ＦＢＧ１１ｂの透過率の関係について説明したが、３つ以上のスラント型ＦＢＧを光デバイス８Ａのコア１１に形成した場合も同様である。つまり、出力端７側（＋Ｘ側）に位置するスラント型ＦＢＧほど透過率を小さく設定することで、３つ以上のスラント型ＦＢＧにより除去されるＳＲＳ光のパワーを均等化し、分散させて被覆１３などに吸収させることができる。
【００４４】
次に、各スラント型ＦＢＧの理想的な透過率の設定について説明する。以下では、透過率に基づいて算出される「遮光率Ｔｉ」を用いる。遮光率Ｔｉは、以下の数式１によって定義される。
【００４５】
【数１】
2020060658.tif 000003
【００４６】
数式１において、Ｒｉは透過率を表す。例えば透過率Ｒｉ＝０．９のとき、遮光率Ｔｉ＝−０．４５［ｄＢ］となる。また、透過率Ｒｉ＝０．５のとき、遮光率Ｔｉ＝−３．０１［ｄＢ］となる。このように、透過率Ｒｉが小さい（ＳＲＳ光の遮光性が高い）ほど、遮光率Ｔｉの絶対値は大きくなる。換言すると、遮光率Ｔｉの絶対値が大きいことは、そのスラント型ＦＢＧにおけるＳＲＳ光の除去能力が高いことを意味する。
【００４７】
以下の説明では、一般化のために、コア１１に形成されたスラント型ＦＢＧの数をｎと表す（図２ではｎ＝３）。また、−Ｘ側から数えたスラント型ＦＢＧの位置をｉと表す。例えば、図２では第１スラント型ＦＢＧ１１ａがｉ＝１に対応し、第３スラント型ＦＢＧ１１ｃがｉ＝３に対応する。また、位置ｉに対応するスラント型ＦＢＧの遮光率をＴｉと表す。各スラント型ＦＢＧに除去されるパワーを均等にするための条件は、以下の数式（２）を満たすことである。
【００４８】
【数２】
2020060658.tif 000004
【００４９】
数式（２）に示すように遮光率Ｔｉを設定することで、各スラント型ＦＢＧから除去されるＳＲＳ光のパワーを均等にして、より確実にＳＲＳ光を分散させて被覆１３または再被覆部１４ａ〜１４ｃに吸収させることができる。
なお、ｉ＝ｎの場合は、そのスラント型ＦＢＧが最も＋Ｘ側に位置し、光デバイス８Ａの中で最も入射するＳＲＳ光のパワーが小さい。したがって、ｉ＝ｎに対応するスラント型ＦＢＧについては、透過率Ｒをできるだけ小さくして出力端７に向かうＳＲＳ光を除去することが好ましい。つまり、ｉ＝ｎにおける遮光率Ｔｎの絶対値は、できるだけ大きいことが好ましい。具体的には、遮光率Ｔｎの絶対値は遮光率Ｔｎ−１の絶対値より大きいとよい。これにより、ＳＲＳ光をより確実に除去し、出力端７から出力される信号光の品質を安定させることができる。
【実施例】
【００５０】
ここで、スラント型ＦＢＧの遮光率の設定について、具体的な実施例を用いて説明する。本実施例では、光デバイス８Ａのコア１１に形成されるスラント型ＦＢＧの数をｎ＝１０とした。そして、ｉ＝１〜９に対応するスラント型ＦＢＧについては、数式（２）を満たすように遮光率Ｔｉを設定した。ｉ＝１０に対応するスラント型ＦＢＧについては、透過率Ｒｉを０．００１として遮光率Ｔｉを設定した。また、信号光の波長の中央値を１０７０ｎｍとし、１１００〜１１６０ｎｍの波長帯のＳＲＳ光を除去することとした。光デバイス８Ａの−Ｘ側端部に入射するＳＲＳ光のパワーを１００Ｗと仮定した。
【００５１】
図３は、上記のように設定した各スラント型ＦＢＧの遮光率Ｔｉと、各スラント型ＦＢＧによってコア１１から除去されるＳＲＳ光のパワーＰｉと、の関係を示すグラフである。図３の横軸は、スラント型ＦＢＧの位置（ｉ）を示している。図３の第１縦軸（左側）は各スラント型ＦＢＧの遮光率Ｔｉ［ｄＢ］である。図３の第２縦軸（右側）は、各スラント型ＦＢＧによってコアから除去されるＳＲＳ光のパワーＰｉ［Ｗ］である。
【００５２】
数式（１）に基づいて計算すると、ｉ＝１に対応するスラント型ＦＢＧについては、遮光率Ｔ１＝−０．４５となる。また、このスラント型ＦＢＧにより除去されるＳＲＳ光のパワーはＰ１＝１０［Ｗ］となる。
同様に、ｉ＝９に対応するスラント型ＦＢＧについては、Ｔ９＝−３．０［ｄＢ］、Ｐ９＝１０［Ｗ］となる。また、ｉ＝１０に対応するスラント型ＦＢＧについては、Ｔ１０＝−３０［ｄＢ］、Ｐ１０＝１０［Ｗ］となる。
【００５３】
このように、本実施例の設定によれば、ｉ＝１〜１０のいずれのスラント型ＦＢＧについても、除去されるＳＲＳ光のパワーＰｉが同等になる。したがって、ＳＲＳ光が均一に分散して被覆１３などに吸収されることになり、被覆１３の局所的な発熱を抑制することができる。
【００５４】
なお、光デバイス８Ａに設けられるスラント型ＦＢＧは、ＳＲＳ光を遮光する一方で、信号光を透過させる必要がある。このため、上記したスラント型ＦＢＧの遮光率Ｔｉは、ＳＲＳ光の波長帯に対するものである。以下、スラント型ＦＢＧにおける波長帯と遮光率との関係について、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００５５】
図４（ａ）は、上記実施例において、ｉ＝１に対応するスラント型ＦＢＧの遮光性能を示すグラフである。図４（ａ）の横軸は波長を示しており、縦軸はその波長ごとの遮光率を示している。上記実施例では、信号光の中心波長を１０７０ｎｍとし、ＳＲＳ光の波長帯を１１００〜１１４０ｎｍと想定している。したがって、１０７０ｎｍにおける遮光率はほぼ０［ｄＢ］となるように設定され、信号光を透過させるように設定されている。一方、１１００〜１１４０ｎｍの波長帯については、上記実施例で説明した通り、遮光率Ｔ１＝−０．４５［ｄＢ］となるように設定されている。
【００５６】
図４（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、上記実施例においてｉ＝９、１０に対応するスラント型ＦＢＧの遮光性能を示すグラフである。図４（ｂ）、（ｃ）のグラフの形状は図４（ａ）と同様であり、信号光（１０７０ｎｍ）を透過してＳＲＳ光（１１００〜１１４０ｎｍ）を遮光するように設定されている。そして、ＳＲＳ光の波長帯における遮光率は、上記実施例で説明した通り、ｉ＝９の場合にＴ９＝−３．０［ｄＢ］、ｉ＝１０の場合にＴ１０＝−３０［ｄＢ］となっている。
このような遮光性能を持たせることで、信号光を透過させつつ、ＳＲＳ光を各スラント型ＦＢＧで分散して除去することができる。
【００５７】
なお、波長帯ごとの遮光率については、スラント型ＦＢＧを形成する際に、コア１１に照射させる紫外線の強度、照射時間、ＦＢＧの形成面の数などを調整することで設定可能である。
また、上記説明ではＳＲＳ光の波長帯を１１００〜１１４０ｎｍと想定したが、ＳＲＳ光の波長帯は信号光の中心波長によって異なる。一般的には、ＳＲＳ光の波長帯は信号光の中心波長から＋３０〜＋７０ｎｍの範囲にシフトした帯域となる。したがって、信号光の中心波長に応じてスラント型ＦＢＧの遮光特性を調整するとよい。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００５９】
本実施形態では、−Ｘ側に向けて伝搬するＳＲＳ光（以下、逆行ＳＲＳ光という）を除去する場合の構成を説明する。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。このような逆行ＳＲＳ光が励起光源２に到達した場合、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再被覆部１４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。
【００６０】
そこで、本実施形態では逆行ＳＲＳ光を分散して除去する。図５は、本実施形態におけるレーザ装置１Ｂの構成を示す図である。本実施形態では、光デバイスの位置が第１実施形態と異なっている。より詳しくは、光デバイス８Ｂがコンバイナ３と共振器Ｒとの間に位置している。光デバイス８Ｂにおいて、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂは、第１スラント型ＦＢＧ１１ａよりも励起光源２側（−Ｘ側）に位置している。また、第３スラント型ＦＢＧ１１ｃは、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂよりも励起光源２側に位置している。
【００６１】
換言すると、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂは、第１スラント型ＦＢＧ１１ａよりも、逆行ＳＲＳ光の伝搬方向における下流側に位置している。このため、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂに入射する逆行ＳＲＳ光のパワーは、第１スラント型ＦＢＧ１１ａに入射する逆行ＳＲＳ光のパワーよりも小さくなる。また、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂの透過率は第１スラント型ＦＢＧ１１ａよりも小さく設定されている。このため、第１スラント型ＦＢＧ１１ａで除去される逆行ＳＲＳ光のパワーと、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂで除去される逆行ＳＲＳ光のパワーと、の差異を小さくすることができる。これにより、例えば第１スラント型ＦＢＧ１１ａと第２スラント型ＦＢＧ１１ｂとで透過率を等しくした場合と比較して、第１スラント型ＦＢＧ１１ａで逆行ＳＲＳ光が集中的に除去されて再被覆部１４ａ〜１４ｃなどに吸収されることによる局所的な発熱を抑えることができる。さらに、逆行ＳＲＳ光が励起光源２に入射することも抑えられるため、励起光源２の故障などを抑制できる。
【００６２】
上記では第１スラント型ＦＢＧ１１ａおよび第２スラント型ＦＢＧ１１ｂの透過率の関係について説明したが、３つ以上のスラント型ＦＢＧを光デバイス８Ｂのコア１１に形成した場合も同様である。つまり、より励起光源２側（−Ｘ側）に位置するスラント型ＦＢＧの透過率をより小さくすることで、３つ以上のスラント型ＦＢＧにより除去される逆行ＳＲＳ光のパワーを均等化し、分散させて再被覆部１４ａ〜１４ｃなどから放射させることができる。
【００６３】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６４】
例えば、前記第１実施形態の光デバイス８Ａまたは第２実施形態の光デバイス８Ｂを、前方励起光源およ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。
【００６５】
また、１つのレーザ装置に、第１実施形態の光デバイス８Ａおよび第２実施形態の光デバイス８Ｂの両方を設けてもよい。この場合、＋Ｘ側に向けて伝搬するＳＲＳ光を光デバイス８Ａで除去しつつ、−Ｘ側に向けて伝搬する逆行ＳＲＳ光を光デバイス８Ｂで除去することができる。
【００６６】
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。この場合、複数の光デバイス８Ａ同士または光デバイス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よいし、光デバイス同士の間に光ファイバなどの光伝送路が設けられていてもよい。
【００６７】
また、前記第１実施形態では、より＋Ｘ側に位置するスラント型ＦＢＧの透過率をより小さくすることで、＋Ｘ側に向けて伝搬するＳＲＳ光を分散させてコア１１から除去した。また、第２実施形態では、より−Ｘ側に位置するスラント型ＦＢＧの透過率をより小さくすることで、−Ｘ側に向けて伝搬するＳＲＳ光を分散させてコア１１から除去した。ここで、１つの光デバイスに３つ以上のスラント型ＦＢＧを形成し、長手方向Ｘでより中央側に位置するスラント型ＦＢＧの透過率をより小さくしてもよい。
【００６８】
換言すると、光デバイスの長手方向Ｘにおける端部に近いスラント型ＦＢＧほど、透過率を大きくしてもよい。この構成によれば、１つの光デバイスによって、＋Ｘ側に向けて伝搬するＳＲＳ光と、−Ｘ側に向けて伝搬する逆行ＳＲＳ光と、の両者を分散させてコア１１から除去することができる。この構成を、例えば第１実施形態におけるレーザ装置１Ａに適用する場合には、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂの透過率を、第１スラント型ＦＢＧ１１ａおよび第３スラント型ＦＢＧ１１ｃの透過率よりも小さくする。同様に、第２実施形態におけるレーザ装置１Ｂにおいて、第２スラント型ＦＢＧ１１ｂの透過率を、第１スラント型ＦＢＧ１１ａおよび第３スラント型ＦＢＧ１１ｃの透過率よりも小さくしてもよい。
【００６９】
また、第１実施形態において、戻り光などによって生じる逆行ＳＲＳ光を均等化して除去するために、透過率の小さいスラント型ＦＢＧを、透過率の大きいスラント型ＦＢＧよりも−Ｘ側に配置してもよい。
また、第１実施形態における光デバイス８Ａと、第２実施形態における光デバイス８Ｂとは、レーザ装置のなかで配置される位置や向きが異なっていることを除き、基本的な構成は同じである。つまり、光デバイス８Ａと光デバイス８Ｂとでは、単体で見たときに同様の構成を有している。この点を考慮すると、コア１１に３つ以上のスラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃを並べて配置し、コア１１の長手方向における一方側から他方側に向かうに従い、スラント型ＦＢＧ１１ａ〜１１ｃの透過率が漸次小さくなる光デバイスを採用するとよい。そして、当該光デバイスにおける上記一方側を、レーザ装置における＋Ｘ側とするか−Ｘ側とするかを適宜選択することで、＋Ｘ側に向けて進行するＳＲＳ光を均等化して除去するか−Ｘ側に向けて進行する逆行ＳＲＳ光を均等化して除去するかを選択することが可能となる。
【００７０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１Ａ、１Ｂ…レーザ装置  ２…励起光源  ３…コンバイナ  ８Ａ、８Ｂ…光デバイス  １０…光ファイバ  １１…コア  １１ａ〜１１ｃ…スラント型ＦＢＧ  １２…クラッド  １３…被覆  １４ａ〜１４ｃ…再被覆部  Ｌ…レーザ光源
【図１】
2020060658.tif 000005
【図２】
2020060658.tif 000006
【図３】
2020060658.tif 000007
【図４】
2020060658.tif 000008
【図５】
2020060658.tif 000009