(57)【要約】【課題】本発明は、異常パルスの発生を抑制することにより光ファイバの励起光入射側端面の破損を防止することができるレーザ装置を提供する。【解決手段】イッテルビウム（ＹＢ）イオンがドープされたコア７８を有する光ファイバ７２と、励起光ＭＢを発振する励起光発振部１２と、シードレーザ光ＳＢを発振するシードレーザ光発振部１６と、励起光ＭＢ及びシードレーザ光ＳＢがミラー１８を介して導かれる光ファイバ７２の入射口６８と対向する第１集光レンズ７４と、光ファイバ７２を挟んで第１集光レンズ７４と対向する第２集光レンズ７６と、ミラー１８と第１集光レンズ７４との間の光路に設けられた偏光解消板９０とを備える。これにより、偏光解消板９０に導かれる励起光ＭＢ及びシードレーザ光ＳＢの偏光状態が直線偏光であっても光ファイバ７２の入射口６８に導かれる光の変更状態をランダム偏光に変更することができる。【選択図】図１
2010283224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素を含むコアを有する光ファイバと、
前記コアに励起光を照射する光源と、
前記光源と前記光ファイバとの間の光路に設けられ、かつ前記光源から出力された励起光の偏光状態をランダム偏光又は円偏光に変換する偏光変換手段と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ装置において、
前記偏光変換手段は、偏光解消板又は１／４波長板であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のレーザ装置において、
前記コアにシードレーザ光を照射するシードレーザ光出力部が設けられ、
前記光ファイバは、前記コアに照射された励起光に基づいて該コアに照射されたシードレーザ光を増幅させることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
請求項３記載のレーザ装置において、
前記偏光変換手段は、前記シードレーザ光出力部と前記光ファイバとの間の光路に設けられていることを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素がドープされたコアを有する光ファイバ（以下、アクティブファイバと称することがある。）を備えたレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光源から出力された励起光をアクティブファイバのコアに照射することにより希土類元素を励起し、所定波長のレーザ光を出力するファイバレーザ装置が広汎に利用されている。その中でも、シードレーザ光源から出力されたシードレーザ光をアクティブファイバのコア内に伝播させるとともに、励起光を該コアに照射することにより、シードレーザ光を増幅して所定波長のレーザ光を出力するＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ−Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）方式のファイバレーザ装置が注目されている。
【０００３】
特許文献１には、ＭＯＰＡ方式のファイバレーザ装置を加工用の熱源として利用したものが開示されており、被加工物からの反射光によってレーザ発振器が破損することが示されている。この場合、反射光はアクティブファイバ内を伝播するため、レーザ発振器だけでなく、アクティブファイバのコアについても破損が生じることが考えられる。そして、この現象は、ＭＯＰＡ方式のファイバレーザ装置に限らずアクティブファイバを備えたファイバレーザ装置であれば起こり得る。
【０００４】
このような現象を解明するためのアプローチの１つとして、アクティブファイバのコアの材料である二酸化珪素にパルスレーザ光を照射した際の前記二酸化珪素の破損に関する研究が行われている（非特許文献１及び２参照）。しかしながら、ファイバレーザ装置において、アクティブファイバのコアが破損する原因は未だ解明されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２１０３７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａｒｌｅｅ  Ｓｍｉｔｈ，Ｂｉｎｈ  Ｄｏ，Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ  Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ  Ｌａｓｅｒ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ  Ｉｎ  Ｐｕｒｅ  ａｎｄ  Ｙｂ3+  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ，ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．６４５３，６４５３１７，（２００７）
【非特許文献２】Ａｒｌｅｅ  Ｓｍｉｔｈ，Ｂｉｎｈ  Ｄｏ，Ｂｕｌｋ  ａｎｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｌａｓｅｒ  ｄａｍａｇｅ  ｏｆ  ｓｉｌｉｃａ  ｂｙ  ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ  ａｎｄ  ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ  ｐｕｌｓｅｓ  ａｔ  １０６４ｎｍ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．４７，４８１２−４８３２（２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、本願発明者等は、ＭＯＰＡ方式のファイバレーザ装置において、直線偏光の励起光をアクティブファイバのコアに照射するとアクティブファイバ（アクティブファイバのコア）の端面が破損し易いことを突き止めた。このファイバ端面の破損は、励起光入射側及びレーザ光出射側の両方で確認でき、特に励起光入射側の端面で発生することが多い。そして、アクティブファイバから出力されるレーザ光やアクティブファイバ内で反射されて光源側に戻る反射光（励起光の一部）の波形を測定したところ、アクティブファイバの端面の破損が生じる時には、通常時（アクティブファイバの端面の破損が生じない時）に測定される波形よりもピークパワー（測定電圧）の高い波形成分（異常パルス）が含まれていることを究明した。さらに、前記異常パルスについて詳細に研究した結果、該異常パルスがアクティブファイバの端面を破損させる原因の一つであることがわかった。
【０００８】
そこで、本発明は、レーザ装置における異常パルスの発生を抑制することにより光ファイバの端面の破損を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の請求項１で特定される発明は、希土類元素を含むコアを有する光ファイバと、前記コアに励起光を照射する光源と、前記光源と前記光ファイバとの間の光路に設けられ、かつ前記光源から出力された励起光の偏光状態をランダム偏光又は円偏光に変換する偏光変換手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本願の請求項１で特定される発明によれば、光源と光ファイバとの間の光路に偏光変換手段を設けているので、光源が直線偏光の励起光を出力する場合であっても光ファイバのコアに照射される励起光の偏光状態をランダム偏光又は円偏光にすることができる。これにより、光パワーが各偏光成分に均等に分散され、１偏光成分あたりの光パワーが低くなる。その結果、異常パルスの発生を抑制することができる。それにより、光ファイバの端面の破損を防止することができる。なお、ここで言う円偏光は、真円偏光及び楕円偏光を含み、以下同様とする。
【００１１】
本願の請求項２で特定される発明は、請求項１記載のレーザ装置において、前記偏光変換手段は、偏光解消板又は１／４波長板であることを特徴とする。
【００１２】
本願の請求項２で特定される発明によれば、偏光解消板を利用することにより励起光の偏光状態をランダム偏光に変換することができる。また、１／４波長板を利用することにより励起光の偏光状態を円偏光に変換することができる。
【００１３】
本願の請求項３で特定される発明は、請求項１又は２記載のレーザ装置において、前記コアにシードレーザ光を照射するシードレーザ光出力部が設けられ、前記光ファイバは、前記コアに照射された励起光に基づいて該コアに照射されたシードレーザ光を増幅させることを特徴とする。
【００１４】
本願の請求項３で特定される発明によれば、ＭＯＰＡ方式のファイバレーザ装置に対しても本願発明を適用することができる。
【００１５】
本願の請求項４で特定される発明は、請求項３記載のレーザ装置において、前記偏光変換手段は、前記シードレーザ光出力部と前記光ファイバとの間の光路に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本願の請求項４で特定される発明によれば、シードレーザ光出力部から出力されるシードレーザ光が直線偏光であっても光ファイバのコアに照射されるシードレーザ光の偏光状態をランダム偏光又は円偏光にすることができる。これにより、シードレーザ光に起因する異常パルスの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、この発明によれば、光源と光ファイバとの間の光路に偏光変換手段を設けて光ファイバを通過する光の偏光状態を変えることにより異常パルスの発生を抑制することができる。その結果、光ファイバの端面の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１及び第２実施形態に係るレーザ装置の要部を示したブロック図である。
【図２】図２Ａはミラーと偏光解消板との間の光路に位置する励起光及びシードレーザ光の偏光状態を示した図であり、図２Ｂは偏光解消板と第１集光レンズとの間の光路に位置する励起光及びシードレーザ光の偏光状態を示した図である。
【図３】図３Ａはミラーと１／４波長板との間の光路に位置する励起光及びシードレーザ光の偏光状態を示した図であり、図３Ｂは１／４波長板と第１集光レンズとの間の光路に位置する励起光及びシードレーザ光の偏光状態を示した図である。
【図４】第３及び第４実施形態に係るレーザ装置の要部を示したブロック図である。
【図５】実施例１及び２に係る実験装置の要部を示したブロック図である。
【図６】図６Ａは観測波形がはっきり削れるほどの激しいパルスが発生している状態を示す説明図であり、図６Ｂは通常のパルスよりも強いパルスが発生している状態を示す説明図であり、図６Ｃは通常パルスと同じ位か小さいパルスが発生している状態を示す説明図であり、図６Ｄは異常パルスが発生していない観測波形を示す説明図である。
【図７】図７Ａは第１光ファイバを用いた第１比較例の実験結果を示す図であり、図７Ｂは第１光ファイバを用いた実施例１の実験結果を示す図である。
【図８】図８Ａは第２光ファイバを用いた第１比較例の実験結果を示す図であり、図８Ｂは第２光ファイバを用いた実施例１の実験結果を示す図である。
【図９】図９Ａは第３光ファイバを用いた第１比較例の実験結果を示す図であり、図９Ｂは第３光ファイバを用いた実施例１の実験結果を示す図である。
【図１０】第４光ファイバを用いた第２比較例の実験結果において、図１０Ａは１／４波長板の回転角度を相対角度−４５°に設定した際の実験結果であり、図１０Ｂは１／４波長板の回転角度を相対角度４５°に設定した際の実験結果である。
【図１１】第４光ファイバを用いた実施例２の実験結果において、図１１Ａは１／４波長板の回転角度を相対角度−９０°に設定した際の実験結果であり、図１１Ｂは１／４波長板の回転角度を相対角度０°に設定した際の実験結果であり、図１１Ｃは１／４波長板の回転角度を相対角度−９０°に設定した際の実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施形態例について図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態に係るレーザ装置（第１装置）について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２１】
第１装置は、シードレーザ光をアクティブファイバのコアに伝播させるとともに、励起光を該コアに照射することにより、シードレーザ光を増幅することで所定波長のファイバレーザ光を出力するいわゆるＭＯＰＡ方式のファイバレーザ装置として構成されており、前記ファイバレーザ光は、例えば加工又は溶接に利用される。
【００２２】
図１に示すように、第１装置１０Ａは、励起光ＭＢを発振する励起光発振部１２と、励起光ＭＢの強度を測定するための励起光強度測定部１４と、シードレーザ光ＳＢを発振するシードレーザ光発振部１６と、励起光ＭＢを所定の光路に導くためのミラー１８と、励起光ＭＢとシードレーザ光ＳＢとに基づいてファイバレーザ光ＦＢを出力するファイバレーザ光出力部２０と、ファイバレーザ光ＦＢの出力（強度）を測定するためのファイバレーザ光強度測定部２２と、制御部２４とを備えている。
【００２３】
励起光発振部１２は、光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）２６と、ＬＤ２６に励起電流を供給するための電源部２８とを有する。ＬＤ２６は、電源部２８からの励起電流によって発光駆動され、励起光ＭＢを出力する。電源部２８は、励起電流の大きさ及び励起光ＭＢの繰り返し周波数を任意に変更できるように形成されている。なお、電源部２８は、例えば励起電流が４０Ａ以下で、かつ繰り返し周波数が５〜１００ｋＨｚの範囲内で変更できるように形成することができる。
【００２４】
励起光強度測定部１４は、ＬＤ２６から出力された励起光ＭＢの一部を所定方向に分離するビームスプリッタ３０と、ビームスプリッタ３０にて分離された励起光ＭＢを集光する集光レンズ３２と、集光レンズ３２にて集光された励起光ＭＢの強度を測定する測定部３４とを有する。ビームスプリッタ３０は、分離された励起光ＭＢのエネルギが分離される前の励起光ＭＢが有するエネルギの１％程度になるように設定されている。測定部３４としては、例えば、フォトダイオードが利用される。
【００２５】
シードレーザ光発振部１６は、ＹＡＧ用励起光ＥＢを発振するＹＡＧ用励起光発振部３６と、ＹＡＧ用励起光ＥＢの強度を測定するためのＹＡＧ用励起光強度測定部３８と、ＹＡＧ用励起光ＥＢに基づいてシードレーザ光ＳＢを出力するシードレーザ光出力部４０と、シードレーザ光ＳＢの強度を測定するためのシードレーザ光強度測定部４２とを有する。
【００２６】
ＹＡＧ用励起光発振部３６は、レーザダイオード（ＬＤ）４４及び電源部４６を有する。ＬＤ４４及び電源部４６の構成は、発振波長やパワー等が異なるが、励起光発振部１２のＬＤ２６及び電源部２８と同様でよい。
【００２７】
ＹＡＧ用励起光強度測定部３８は、ビームスプリッタ４８、集光レンズ５０及び測定部５２を有する。ビームスプリッタ４８、集光レンズ５０及び測定部５２は、励起光強度測定部１４のビームスプリッタ３０、集光レンズ３２及び測定部３４と同一の構成でよい。
【００２８】
シードレーザ光出力部４０は、活性媒質としてのＹＡＧロッド５４と、ＹＡＧロッド５４とＬＤ４４との間の光路に設けられた第１共振器ミラー５６と、ＹＡＧロッド５４を挟んで第１共振器ミラー５６と対向する第２共振器ミラー５８と、ＹＡＧロッド５４と第２共振器ミラー５８との間に設けられたＱスイッチ素子６０とを備えている。第１及び第２共振器ミラー５６、５８は、ＹＡＧロッド５４にＹＡＧ用励起光ＥＢが照射されることで出力されるシードレーザ光ＳＢのエネルギを共振増幅させる。第１共振器ミラー５６は、ＬＤ４４から出力されたＹＡＧ用励起光ＥＢを透過しつつ、ＹＡＧロッド５４から導かれたシードレーザ光ＳＢをその光軸に沿って全反射する。第２共振器ミラー５８は、ＹＡＧロッド５４から導かれたシードレーザ光ＳＢをその光軸に沿って部分反射し、一部のシードレーザ光ＳＢを透過する。Ｑスイッチ素子６０としては、例えば音響光学スイッチが用いられる。この場合、Ｑスイッチ素子６０は、制御部２４から導かれる高周波電気信号により駆動（スイッチング）される。つまり、Ｑスイッチ素子６０は、制御部２４が高周波電気信号をＱスイッチ素子６０に印加している時にＹＡＧロッド５４の励起エネルギを蓄積増大させ、前記高周波電気信号の印加が止められた時にエネルギ密度の高いジャイアントパルスのシードレーザ光ＳＢが出力されるように形成されている。但し、Ｑスイッチ素子６０として、電気光学Ｑスイッチ又は機械的Ｑスイッチ等を利用してもよい。
【００２９】
また、本実施形態では活性媒質としてＹＡＧを用いているが、これに代えて、ＹＶＯ4等といった他の媒質を用いることもできる。
【００３０】
シードレーザ光強度測定部４２には、シードレーザ光出力部４０から出力されたシードレーザ光ＳＢの一部を所定方向に分離するビームスプリッタ６２と、分離されたシードレーザ光ＳＢを集光する集光レンズ６４と、集光レンズ６４にて集光されたシードレーザ光ＳＢの強度を測定する測定部６６とが設けられている。ビームスプリッタ６２は、分離されたシードレーザ光ＳＢのエネルギが分離される前のシードレーザ光ＳＢが有するエネルギの１％程度になるように設定されている。測定部６６としては、例えばフォトダイオードが利用される。
【００３１】
ミラー１８は、シードレーザ光ＳＢの光路上に設けられ、かつシードレーザ光ＳＢを透過しつつ励起光ＭＢをシードレーザ光ＳＢの光軸方向に全反射する。これにより、励起光ＭＢ及びシードレーザ光ＳＢをファイバレーザ光出力部２０に導くことができる。
【００３２】
ファイバレーザ光出力部２０は、励起光ＭＢ及びシードレーザ光ＳＢが導かれる入射口６８とファイバレーザ光ＦＢを導くための出射口７０とが形成された光ファイバ７２と、入射口６８と対向する第１集光レンズ７４と、出射口７０と対向する第２集光レンズ７６とを有する。光ファイバ７２の長さは、任意に設定してよいが３０ｍ以内の長さに設定することができる。光ファイバ７２は、光ファイバ７２の中心軸上に延びたコア７８と、コア７８と同軸に設けられてコア７８を取り囲むクラッド８０と、クラッド８０を覆う被覆８２とを含んでいる。
【００３３】
なお、クラッド８０は、コア７８を覆うインナークラッド（不図示）と、当該インナークラッドを覆うアウタークラッド（不図示）とを有しており、いわゆるダブルクラッドファイバーとして構成されている。
【００３４】
コア７８及びクラッド８０は、その一端面が入射口６８に臨み他端面が出射口７０に臨むように配置されている。コア７８は、希土類元素としての希土類元素イオンがドープされた石英ガラスから形成されている。希土類元素としては、例えばイッテルビウム（Ｙｂ）やネオジム（Ｎｄ）等が用いられる。コア７８の直径（コア径）は、任意に設定してよいが１００μｍ以下、例えば５０μｍに設定することができる。以下、希土類元素がドープされたコア７８を有する光ファイバ７２をアクティブファイバと呼ぶことがある。
【００３５】
第１集光レンズ７４は、ミラー１８からアクティブファイバ７２に導かれる励起光ＭＢ及びファイバレーザ光ＦＢを入射口６８に集光する。
【００３６】
ファイバレーザ光強度測定部２２は、アクティブファイバ７２から出力されたファイバレーザ光ＦＢの一部を所定方向に分離するビームスプリッタ８４と、ビームスプリッタ８４にて分離されたファイバレーザ光ＦＢを集光する集光レンズ８６と、集光レンズ８６にて集光されたファイバレーザ光ＦＢの強度を測定する測定部８８とを有する。ビームスプリッタ８４は、分離されたファイバレーザ光ＦＢのエネルギが分離される前のファイバレーザ光ＦＢが有するエネルギの１％程度になるように設定されている。測定部８８としては、例えばフォトダイオードが利用される。
【００３７】
ミラー１８と第１集光レンズ７４との間の光路には、偏光変換手段としての偏光解消板９０が設けられている。偏光解消板９０は、励起光ＭＢの偏光状態をランダム偏光（または無偏光）に変換する。
【００３８】
制御部２４は、電源部２８、４６を制御する電源制御部９２と、Ｑスイッチ素子６０を制御するＱスイッチ制御部９４とを有する。電源制御部９２は、アクティブファイバ７２の長さ及びコア径等の光ファイバ情報が記憶されており、前記光ファイバ情報と測定情報とに基づいてＬＤ２６、４４に導かれる励起電流の大きさ、励起光ＭＢの繰り返し周波数及びＹＡＧ用励起光ＥＢの繰り返し周波数が変更されるように電源部２８、４６を制御する。測定情報としては、測定部３４、５２、６６、８８からの出力信号を参照して得られるファイバレーザ光ＦＢの強度、励起光ＭＢの強度、ＹＡＧ用励起光ＥＢの強度及びシードレーザ光ＳＢの強度等が用いられる。また、Ｑスイッチ制御部９４は、該測定情報に基づいて所定の周波数でスイッチングされるようにＱスイッチ素子６０を制御する。なお、電源制御部９２は、例えば測定部８８にて異常パルスが測定された場合に、ＬＤ２６、４４に導かれる励起電流の大きさ、励起光ＭＢの繰り返し周波数及びＹＡＧ用励起光ＥＢの繰り返し周波数の少なくともいずれか１つが変更されるように電源部２８、４６を制御してもよい。また、Ｑスイッチ制御部９４は、例えば、測定部８８にて異常パルスが測定された場合に、Ｑスイッチ素子６０がスイッチングする周波数を変更してもよい。これにより、アクティブファイバ７２に導かれる励起光ＭＢ及びシードレーザ光ＳＢの状態（エネルギ状態）を変更することができるので、励起光ＭＢの出力、励起光ＭＢの繰り返し周波数、シードレーザ光ＳＢの出力及びシードレーザ光ＳＢの繰り返し周波数に起因する異常パルスの発生を抑制することができる。
【００３９】
次に、第１装置１０Ａの動作について説明する。先ず、電源制御部９２の作用下に電源部４６から励起電流がＬＤ４４に供給されると、ＬＤ４４からＹＡＧ用励起光ＥＢが出力され、出力されたＹＡＧ用励起光ＥＢがビームスプリッタ４８及び第１共振器ミラー５６を透過してＹＡＧロッド５４に導かれ、ＹＡＧロッド５４が励起される。この時、Ｑスイッチ制御部９４はＱスイッチ素子６０に高周波電気信号を印加する。そのため、ＹＡＧロッド５４の励起エネルギは蓄積増大される。そして、Ｑスイッチ制御部９４が該高周波電気信号の印加を止めると、ＹＡＧロッド５４からシードレーザ光ＳＢが出力され、出力されたシードレーザ光ＳＢがＱスイッチ素子６０を通過して第１及び第２共振器ミラー５６、５８にて共振増幅された後に第２共振器ミラー５８を透過してジャイアントパルスとしてのシードレーザ光ＳＢが出力される。出力されたシードレーザ光ＳＢは、ビームスプリッタ６２、ミラー１８及び偏光解消板９０を透過して第１集光レンズ７４にてアクティブファイバ７２の入射口６８に導かれる。
【００４０】
一方、電源制御部９２の作用下に電源部２８から励起電流がＬＤ２６に供給されると、ＬＤ２６から励起光ＭＢが出力され、出力された励起光ＭＢがミラー１８に反射されて偏光解消板９０を透過して第１集光レンズ７４にてアクティブファイバ７２の入射口６８に導かれる。この時、励起光ＭＢ及びシードレーザ光ＳＢは偏光解消板９０を透過しているので、励起光ＭＢ及びシードレーザ光ＳＢの偏光状態が例えばＸＹ座標軸に対して４５°の角度を持った直線偏光（図２Ａ参照）であったとしてもランダム偏光（図２Ｂ参照）に変換される。そして、入射口６８に導かれたシードレーザ光ＳＢは、アクティブファイバ７２のコア７８を伝播して出射口７０に導かれ、入射口６８に導かれた励起光ＭＢは、アクティブファイバ７２のコア７８を複数回横切りながらクラッド８０内を伝播してコア７８内の希土類元素を励起する。これにより、シードレーザ光ＳＢが活性状態のコア７８の中で所定のレーザ出力まで増幅され、ファイバレーザ光ＦＢとして出射口７０から出力される。出射口７０から出力されたファイバレーザ光ＦＢは、第２集光レンズ７６及びビームスプリッタ８４を透過し、透過したファイバレーザ光ＦＢが加工又は溶接に用いられる。
【００４１】
以上のように構成された第１装置１０Ａにおいては、シードレーザ光出力部４０とアクティブファイバ７２との間の光路に偏光解消板９０を設けているので、シードレーザ光出力部４０から出力されたシードレーザ光ＳＢの偏光状態が直線偏光であっても偏光解消板９０にてランダム偏光に変換することができる。偏光解消板９０を用いて直線偏光をランダム偏光に変換することにより、光パワーが各偏光成分に均等に分配され、１偏光成分あたりの光パワーが低くなる。これにより、異常パルスの発生を抑制することができる。その結果、アクティブファイバ７２の端面が破損することを防止することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るレーザ装置（第２装置）について図１及び図３を参照しながら説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態と共通する構成には同一の参照符号を、第１実施形態と異なる構成には括弧付きの参照符号をそれぞれ付して重複する説明を省略する。
【００４３】
図１に示すように、第２装置１０Ｂは、第１実施形態の偏光解消板９０に換えて励起光ＭＢ及びシードレーザＳＢの偏光状態を直線偏光から円偏光に変換する１／４波長板９６が用いられる。
【００４４】
本実施形態においては、シードレーザ光出力部４０から出力されたシードレーザ光ＳＢが１／４波長板９６及び第１集光レンズ７４を透過してアクティブファイバ７２の入射口６８に導かれる。この時、シードレーザ光ＳＢは、１／４波長板９６を透過しているので、シードレーザ光ＳＢの偏光状態が直線偏光であっても円偏光に変換される。これにより、偏光解消板９０を設けた場合と同等の効果を奏することができる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るレーザ装置（第３装置）について図４を参照しながら説明する。
【００４６】
第３装置は、励起光を光ファイバのコアに照射することにより所定波長のファイバレーザ光を出力するファイバレーザ装置として構成されており、前記ファイバレーザ光は、例えば、加工又は溶接に利用される。
【００４７】
図４に示すように、第３装置１０Ｃは、励起光ＭＢを発振する励起光発振部１００と、励起光ＭＢに基づいてファイバレーザ光ＦＢを出力するファイバレーザ光出力部１０２と、ファイバレーザ光ＦＢの強度を測定するためのファイバレーザ光強度測定部１０４と、制御部１０６とを有する。
【００４８】
励起光発振部１００は、光源としてのＬＤ１０８と、ＬＤ１０８に励起電流を供給するための電源部１１０とを有する。
【００４９】
ファイバレーザ光出力部１０２は、アクティブファイバ１１２と、アクティブファイバ１１２を挟むようにして配置された一対の集光レンズ１１４、１１６と、一対の集光レンズ１１４、１１６を挟むようにして配置された一対の共振器ミラー１１８、１２０とを有する。アクティブファイバ１１２及び一対の集光レンズ１１４、１１６は、第１実施形態のアクティブファイバ７２、第１及び第２集光レンズ７４、７６と同様の構成を有している。つまり、アクティブファイバ１１２は、コア１２２と、クラッド１２４と、被覆１２６を有し、入射口１２８と出射口１３０とが形成されている。一対の共振器ミラー１１８、１２０は、アクティブファイバ１１２のコア１２２に励起光ＭＢが照射されることで出力されるファイバレーザ光ＦＢのエネルギを共振して増幅させる。共振器ミラー１１８はＬＤ１０８から出力された励起光ＭＢを反射面の裏側（図４の左側）から透過しつつ、アクティブファイバ１１２の入射口１２８から導かれたファイバレーザ光ＦＢをその光軸に沿って全反射する。共振器ミラー１２０は、アクティブファイバ１１２の出射口１３０から導かれたファイバレーザ光ＦＢをその光軸に沿って部分反射し、一部のファイバレーザ光ＦＢを透過する。
【００５０】
ファイバレーザ光強度測定部１０４は、第１実施形態のファイバレーザ光強度測定部２２と同一の構成を有している。つまり、ファイバレーザ光強度測定部１０４は、ビームスプリッタ１３２と、集光レンズ１３４と、測定部１３６とを有している。
【００５１】
ＬＤ１０８と共振器ミラー１１８との間の光路には、偏光変換手段としての偏光解消板１３８が設けられている。
【００５２】
制御部１０６は、前記光ファイバ情報と測定部１３６からの出力信号を参照して取得されるファイバレーザ光の測定情報とに基づいてＬＤ１０８に供給される励起電流の大きさ及び励起光ＭＢの繰り返し周波数が変更されるように電源部１１０を制御する。
【００５３】
以上のように構成された第３装置１０Ｃにおいては、ＬＤ１０８とアクティブファイバ１０２との間の光路に偏光解消板１３８を設けているので、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５４】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るレーザ装置（第４装置）について図４を参照しながら説明する。なお、第４実施形態は、第３実施形態と共通する構成には同一の参照符号を、第３実施形態と異なる構成には括弧付きの参照符号をそれぞれ付して重複する説明を省略する。
【００５５】
図４に示すように、第４装置１０Ｄは、第３実施形態の偏光解消板１３８に換えて励起光ＭＢの偏光状態を直線偏光から円偏光に変換する１／４波長板１４０が用いられる。これにより、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
以下に、本発明の実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
【実施例１】
【００５７】
（第１実験装置の構成）
先ず、本実施例において使用した異常パルス測定実験装置（第１実験装置）について図５を参照しながら説明する。
【００５８】
第１実験装置３００は、光ファイバ３０２と、光ファイバ３０２のコアにレーザ光を照射するためのパルス発振のレーザ発振器（ＭＬ−７１１０Ｂ：ミヤチテクノス製）３０４と、光ファイバ３０２とレーザ発振器３０４との間の光路に設けられたアイソレータ３０６と、アイソレータ３０６を通過したレーザ光の偏光成分をランダム偏光に変換する偏光解消板（ＤＥＱ−２ＯＰ：シグマ光機製）３０８と、偏光解消板３０８を透過したレーザ光を光ファイバ３０２のコアに集光する集光レンズ３１０と、測定部３１２とを備えている。
【００５９】
アイソレータ３０６は、光ファイバ３０２で反射した反射光のレーザ発振器３０４への照射を阻止するためのものであり、ファラデーローテータ３１４と、ファラデーローテータ３１４よりも下流側に位置して光ファイバ３０２からの反射光（光ファイバ３０２から出力されたファイバレーザ光を含む）の一部を所定方向に分離する第１ビームスプリッタ３１６と、ファラデーローテータ３１４の上流側に位置してファラデーローテータ３１４を通過した反射光を所定の方向に分離する第２ビームスプリッタ３１８とを有する。
【００６０】
測定部３１２は、光ファイバ３０２のコアを透過したレーザ光（光ファイバ３０２から出力されたファイバレーザ光を含む）が照射されるパワーメータ３２０と、パワーメータ３２０の散乱光Ａのパルス波形を観測する第１ＰＩＮフォトダイオード（ＪＬＤ−１００）３２２と、第１ビームスプリッタ３１６にて分離されたレーザ光Ｂのパルス波形を観測する第２ＰＩＮフォトダイオード（ＪＬＤ−１００）３２４と、第２ビームスプリッタ３１８にて分離されたレーザ光Ｃのパルス波形を観測する第３ＰＩＮフォトダイオード（ＪＬＤ−１００）３２６とを有する。なお、参照符号３２８、３３０は、ミラーを示す。
【００６１】
以上の構成の第１実験装置において、反射光は、偏光解消板３０８を透過する際にランダム偏光に変換されると考えられるが、第１及び第２ビームスプリッタ３１６、３１８にて反射光の偏光成分が直線偏光成分に分解される。また、第２ＰＩＮフォトダイオード３２４に導かれる反射光の直線偏光成分と第３ＰＩＮフォトダイオード３２６に導かれる反射光の直線偏光成分とは、ＸＹ座標軸において直交している。
【００６２】
（実験条件）
次に、本実施例に係る実験条件について説明する。本実施例では、光ファイバ３０２として、第１光ファイバ（コア径：１００μｍ、長さ：３０ｍ）、第２光ファイバ（コア径：１５０μｍ、長さ３ｍ）及び第３光ファイバ（コア径：１５０μｍ、長さ１０ｍ）を用い、レーザ発振器から発振されるレーザ光をＰ波（光学実験台に対して水平方向）の直線偏光に設定した状態で、レーザ光の電流値及び繰り返し周波数を変化させて実験を行った。また、アイソレータ３０６を通過させることにより、アイソレータ３０６と偏光解消板３０８との間のレーザ光の偏光状態をＸＹ座標軸に対して４５°の角度を持った直線偏光とした。
【００６３】
（評価方法）
本実施例に係る評価方法について図６を参照しながら説明する。なお、図６において、参照符号Ａ１は第１ＰＩＮフォトダイオード３２２にて観測されたパルス波形を、参照符号Ｂ１は第２ＰＩＮフォトダイオード３２４にて観測されたパルス波形を、参照符号Ｃ１は第３ＰＩＮフォトダイオード３２６にて観測されたパルス波形をそれぞれ示している。本実施例では、第１〜第３ＰＩＮフォトダイオード３２２、３２４、３２６にて観測されたレーザ光のパルス波形（以下、観測波形と称することがある。）に含まれる異常パルスの程度を４段階に分けて評価した。詳しくは、観測波形がはっきり削れるほどの激しいパルスが含まれているものを◎で示し（図６Ａ参照）、観測波形は削れないが通常のパルスよりも強いパルスが含まれているものを○で（図６Ｂ参照）、通常パルスと同じ位か小さいパルスが含まれているものを△で（図６Ｃ参照）、異常パルスが含まれていないものを×で（図６Ｄ参照）評価した。
【００６４】
（第１比較例）
次に、第１比較例について説明する。第１比較例では、上述した第１実験装置において偏光解消板３０８を省略したものを使用した。また、実験条件と評価方法は、本実施例と同じとした。
【００６５】
（実験結果）
本実施例と第１比較例との実験結果について図７〜図９を参照しながら説明する。
【００６６】
図７Ａに示すように、第１光ファイバを用いた第１比較例では幾つかの条件（電流値、繰り返し周波数）で○と△の異常パルスの発生が観測された。しかし、図７Ｂに示すように、第１光ファイバを用いた本実施例では異常パルスの発生は観測されなかった（×のみ）。
【００６７】
図８Ａに示すように、第２光ファイバを用いた第１比較例では幅広い領域で異常パルスの発生が観測され、一部の条件では◎の異常パルスの発生も観測された。しかし、図８Ｂに示すように、第２光ファイバを用いた本実施例では異常パルスの発生が観測されている条件もあるが、全体的に異常パルスの発生が抑制された。また、本実施例で異常パルスが発生している条件においても、その程度が抑制された（例えば、電流値２２Ａ、繰り返し周波数５ｋＨｚの条件で、第１比較例では○であったのが本実施例では△になった。）。
【００６８】
図９Ａに示すように、第３光ファイバを用いた第１比較例ではほぼ全体的に異常パルスの発生が観測され、◎の異常パルスの発生も半分近く観測された。しかし、図９Ｂに示すように、第３光ファイバを用いた本実施例では幾つかの条件で異常パルスの発生が確認されているが全体的に異常パルスの発生が抑制された。また、異常パルスが発生している条件においても、その程度が抑制された（例えば、電流値３０Ａ、繰り返し周波数４０ｋＨｚの条件で、第１比較例では◎であったのが本実施例では○になった。）。
【００６９】
このように、光ファイバ３０２に照射されるレーザ光の偏光状態をランダム偏光に変換することにより、異常パルスの発生を抑制することができる。
【実施例２】
【００７０】
（第２実験装置の構成）
先ず、本実施例において使用した異常パルス測定実験装置（第２実験装置）について説明する。なお、第２実験装置は、第１実験装置と殆ど同じ構成を有しているため、第１実験装置と重複する構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略する。なお、図５において、第１実験装置とは異なる構成要素には括弧付きの参照符号を付している。
【００７１】
第２実験装置４００では、第１実験装置３００の偏光解消板３０８に換えて１／４波長板４０８が設けられている（図５参照）。１／４波長板４０８は、アイソレータ３０６を通過したレーザ光の偏光状態を円偏光（真円偏光と楕円偏光を含む）に変換する。
【００７２】
（実験条件）
次に、本実施例に係る実験条件について説明する。本実施例では、光ファイバ３０２として、第４光ファイバ（コア径：５０μｍ、長さ：３ｍ）を用い、レーザ光の電流値を２４Ａに、繰り返し周波数を８０ｋＨｚにした設定した状態で実験を行った。また、光ファイバ３０２に照射されるレーザ光の偏光状態が真円偏光である時の１／４波長板４０８の回転角度を相対角度０°に設定した上で、相対角度を−９０°、０°、９０°に変化させた。なお、レーザ光の偏光状態が真円偏光であるか否かは、不図示の偏光板を用いてレーザ光の光軸周りの各偏光方向のパワーが等しいか否かを調べればよい。レーザ光の光軸周りの偏光方向が等しい時には真円偏光であることがわかる。この場合、相対角度０°の時にはレーザ光の偏光状態が真円偏光に、相対角度±９０°の時にはレーザ光の偏光状態が反対回りの円偏光になる。
【００７３】
（評価方法）
評価方法としては、第１〜第３ＰＩＮフォトダイオード３２２、３２４、３２６にて観測されたパルス波形を用いた。
【００７４】
（第２比較例）
次に、第２比較例について説明する。第２比較例は、第２実験装置４００及び本実施例の評価方向を同じとして、１／４波長板４０８の回転角度以外の実験条件についても同じとした。第２比較例では、１／４波長板４０８の回転角度を相対角度±４５°に設定して実験を行った。この場合、相対角度±４５°の時にはレーザ光の偏光状態が直線偏光になる。
【００７５】
（実験結果）
本実施例と第２比較例との実験結果について図１０及び図１１を参照しながら説明する。なお、図１０及び図１１において、参照符号Ａ２は第１ＰＩＮフォトダイオード３２２にて観測されたパルス波形を、参照符号Ｂ２は第２ＰＩＮフォトダイオード３２４にて観測されたパルス波形を、参照符号Ｃ２は第３ＰＩＮフォトダイオード３２６にて観測されたパルス波形をそれぞれ示している。
【００７６】
図１０Ａに示すように、第２比較例において、１／４波長板４０８の回転角度を相対角度−４５°に設定した場合にＣ２のパルス波形に異常パルスＩ１の発生が観測された。また、図１０Ｂに示すように、第２比較例において、１／４波長板４０８の回転角度を相対角度４５°に設定した場合にもＣ２のパルス波形に比較的大きな異常パルスＩ２の発生が観測された。
【００７７】
一方、図１１に示すように、本実施例において、１／４波長板４０８の回転角度を相対角度０°、±９０°のいずれに設定した場合でも異常パルスの発生は観測されなかった。
【００７８】
このように、光ファイバ３０２のコアに照射されるレーザ光の偏光状態を円偏光に変換することにより異常パルスの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…レーザ装置
２６、１０８…レーザダイオード（光源）  ４０…シードレーザ光出力部
７２、１１２…光ファイバ                ７８、１２２…コア
９０、１３８…偏光解消板                ９６、１４０…１／４波長板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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