(57)【要約】【課題】簡素な構造を有し、高効率且つ高出力が可能なファイバレーザ装置、レーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。【解決手段】励起光を伝搬可能な第１の多モード光ファイバと、レーザ光を伝搬可能な第１の信号光伝搬ファイバと、前記第１の多モード光ファイバの一部と前記第１の信号光伝搬ファイバの一部とが束ねられて溶融され延伸された合成溶融部と、を有する励起用コンバイナと、前記合成溶融部と光結合可能であり、前記レーザ光を発振または増幅可能なアクティブファイバと、前記励起光の残余の一部を前記アクティブファイバへ戻す光戻し部を有する第２の多モード光ファイバと、発振または増幅された前記レーザ光を伝搬可能な第２の信号光伝搬ファイバと、前記第２の多モード光ファイバの一部と前記第２の信号光伝搬ファイバの一部とが束ねられて溶融され延伸され前記アクティブファイバと光結合可能な分岐溶融部と、を有する戻し用コンバイナと、を備えたことを特徴とするファイバレーザ装置が提供される。【選択図】図１
2010028053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を伝搬可能な第１の多モード光ファイバと、レーザ光を伝搬可能な第１の信号光伝搬ファイバと、前記第１の多モード光ファイバの一部と前記第１の信号光伝搬ファイバの一部とが束ねられて溶融され延伸された合成溶融部と、を有する励起用コンバイナと、
前記合成溶融部と光結合可能であり、コアに添加された希土類元素が前記励起光の一部を吸収し前記レーザ光を発振または増幅可能なアクティブファイバと、
前記励起光の残余の一部を前記アクティブファイバへ戻す光戻し部を有する第２の多モード光ファイバと、発振または増幅された前記レーザ光を伝搬可能な第２の信号光伝搬ファイバと、前記第２の多モード光ファイバの一部と前記第２の信号光伝搬ファイバの一部とが束ねられて溶融され延伸され前記アクティブファイバと光結合可能な分岐溶融部と、を有する戻し用コンバイナと、
を備えたことを特徴とするファイバレーザ装置。
【請求項２】
前記第１の多モード光ファイバのコアは、前記第１の信号光伝搬ファイバのクラッドと光結合可能であり、
前記第２の多モード光ファイバのコアは、前記第２の信号光伝搬ファイバのクラッドと光結合可能であり、
前記アクティブファイバの前記コアは、前記第１の信号光伝搬ファイバのコア及び前記第２の信号光伝搬ファイバのコアとそれぞれ光結合可能であることを特徴とする請求項１記載のファイバレーザ装置。
【請求項３】
前記光戻し部は、前記第２の多モード光ファイバの溶融されていない側の端面に設けられた反射層であるか、または前記第２の多モード光ファイバを構成する枝ファイバのうち少なくとも２つの枝ファイバの溶融されていない側のそれぞれの端面を接続した光結合部であることを特徴とする請求項１または２に記載のファイバレーザ装置。
【請求項４】
前記アクティブファイバの一方の端部にはレーザ光が入射し、他方の端部からは増幅された前記レーザ光が出射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のファイバレーザ装置。
【請求項５】
前記アクティブファイバの一方の端面と光結合可能な第１のファイバ・ブラッグ・グレーティングと、
前記アクティブファイバの他方の端面と光結合可能な第２のファイバ・ブラッグ・グレーティングと、
をさらに備え、
前記第１及び第２のファイバ・ブラッグ・グレーティングによって構成される光共振器により発振した前記レーザ光は、前記第１及び第２のファイバ・ブラッグ・グレーティングのいずれかを介して外部へ出射可能とされたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のファイバレーザ装置。  
【請求項６】
前記アクティブファイバの両側には、第１及び第２の励起用コンバイナがそれぞれ設けられ、
前記第１の励起用コンバイナと前記アクティブファイバとの間には、前記第２の励起用コンバイナからの前記励起光の前記残余の一部を戻す第２の戻しコンバイナが設けられ、
前記第２の励起用コンバイナと前記アクティブファイバとの間には、前記第１の励起用コンバイナからの前記励起光の前記残余の一部を戻す第１の戻し用コンバイナが設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のファイバレーザ装置。
【請求項７】
前記アクティブファイバの両側には、第１及び第２の戻し用コンバイナがそれぞれ設けられ、
前記第１の戻し用コンバイナは、前記励起用コンバイナ及び前記アクティブファイバを伝搬した前記励起光の前記残余の一部を前記アクティブファイバに戻し、
前記第２の戻し用コンバイナは、前記アクティブファイバ内を再度伝搬した前記励起光の前記残余の一部のうち依然として残った前記励起光を前記アクティブファイバに再々度戻すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のファイバレーザ装置。
【請求項８】
前記アクティブファイバの前記励起用コンバイナが配置された側から前記レーザ光を出射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のファイバレーザ装置。
【請求項９】
前記アクティブファイバの前記戻し用コンバイナが配置された側から前記レーザ光を出射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のファイバレーザ装置。  
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載のファイバレーザ装置と、
前記レーザ光の広がりを制御可能なビーム整形光学部と、
被加工体を載置するステージと、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のレーザ加工装置から出射された前記レーザ光を前記被加工体に照射することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバレーザ装置、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工などに用いるファイバレーザ装置には、励起光を吸収してレーザ光を発振または増幅できるアクティブファイバを用いることができる。通常、レーザ加工などに用いるレーザ光はシングルモード光ファイバ内を伝搬させ、光出力が高い励起光はファイバ径が大きい多モード光ファイバ内を伝搬させる。
【０００３】
この励起光は、シングルモード光ファイバであるアクティブファイバのコア及び内部クラッド内に入射し内部を伝搬しつつ、アクティブファイバのコアに添加された希土類元素を励起する。希土類元素による誘導放出により、アクティブファイバはレーザ光を発振または増幅可能となる。
【０００４】
この場合、励起光源の数を増やし励起光出力を高めるとレーザ出力を高めることができるが、励起光源と光結合する多モード光ファイバの数が増え、ファイバレーザ装置の構造が複雑となる。
【０００５】
高い励起光パワー密度を有し、レーザ光の高出力化が可能となる光ファイバ型励起コンバイナ、光ファイバレーザに関する技術開示例がある（技術文献１）。この技術開示例では、多モード光ファイバの本数が３〜５本であり、各光ファイバの組み合わせが最密構造となるように、クラッド外径を設定した光ファイバ型励起コンバイナが提供されている。
しかしながら、この技術開示例を用いても、励起光を有効に利用してファイバレーザ装置の効率及び出力を高めるのに充分ではない。
【特許文献１】特開２００７−１６３６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
簡素な構造を有し、高効率且つ高出力が可能なファイバレーザ装置、レーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、励起光を伝搬可能な第１の多モード光ファイバと、レーザ光を伝搬可能な第１の信号光伝搬ファイバと、前記第１の多モード光ファイバの一部と前記第１の信号光伝搬ファイバの一部とが束ねられて溶融され延伸された合成溶融部と、を有する励起用コンバイナと、前記合成溶融部と光結合可能であり、コアに添加された希土類元素が前記励起光の一部を吸収し前記レーザ光を発振または増幅可能なアクティブファイバと、前記励起光の残余の一部を前記アクティブファイバへ戻す光戻し部を有する第２の多モード光ファイバと、発振または増幅された前記レーザ光を伝搬可能な第２の信号光伝搬ファイバと、前記第２の多モード光ファイバの一部と前記第２の信号光伝搬ファイバの一部とが束ねられて溶融され延伸され前記アクティブファイバと光結合可能な分岐溶融部と、を有する戻し用コンバイナと、を備えたことを特徴とするファイバレーザ装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、上記のファイバレーザ装置と、前記レーザ光の広がりを制御可能なビーム整形光学部と、被加工体を載置するステージと、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【０００９】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、上記のレーザ加工装置から出射された前記レーザ光を前記被加工体に照射することを特徴とするレーザ加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
簡素な構造を有し、高効率且つ高出力が可能なファイバレーザ装置、レーザ加工装置及びレーザ加工方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるファイバレーザ装置を表す図である。すなわち、図１（ａ）は構成図、図１（ｂ）は励起用コンバイナの模式図、図１（ｃ）は戻し用コンバイナの模式図である。
【００１２】
ファイバレーザ装置５は、アクティブファイバ１０、源発振器１２、励起用コンバイナ２０、戻し用コンバイナ３０、及び励起光源４０、を備えており、本実施形態は増幅器の機能を有する。
【００１３】
アクティブファイバ１０は、シリカにＹｂ（イッテルビウム）などの希土類元素が添加されたコア１０ａ、内部クラッド１０ｂ、及び外部クラッド１０ｃを有した光ファイバであり、コア１０ａ及び内部クラッド１０ｂの領域に励起光Ｇ２を結合させて、コア１０ａを伝搬する信号光Ｇ１を増幅できる。
【００１４】
第１の励起用コンバイナ２０は、源発振器１２からのレーザ光である信号光Ｇ１が伝搬可能な第１の信号光伝搬ファイバ２２、励起光Ｇ２が伝搬可能な第１の多モード光ファイバ２４、及びこれらの一部が束ねられて一体化された合成溶融部２６、を有している。第１の信号光伝搬ファイバ２２は、信号光Ｇ１が伝搬可能なコア２２ａ、及び信号光Ｇ１が伝搬しないクラッド２２ｂを含む。
【００１５】
また、第１の多モード光ファイバ２４は、励起光Ｇ２が横方向多モードを保ちつつ伝搬可能である。さらに、合成溶融部２６は、第１の信号光伝搬ファイバ２２と、この外周に接するように束ねられた第１の多モード光ファイバ２４と、が溶融により一体化される。例えば、第１の多モード光ファイバ２４のコア２４ａの外径の範囲を１００〜１５０μｍ、第１の信号光伝搬ファイバ２２のクラッド２２ｂの外径の範囲を１００〜１５０μｍとする。他方、アクティブファイバ１０の内部クラッド１０ｂの外径ＤＡの範囲を、例えば３００〜４５０μｍとすると、この外径ＤＡと、合成溶融部２６の外径Ｄと、が略一致するように延伸すると、アクティブファイバ１０と合成溶融部２６との間で効率よく光結合が可能となる。なお、図１において、多モード光ファイバ２４は６つの枝ファイバ２４ａを有しているが、枝ファイバ２４ａの数はこれに限定されない。なお、信号光伝搬ファイバ２２が二重クラッド構造であってもよい。
【００１６】
第１の励起用コンバイナ２０の一端面２０ａ及びアクティブファイバ１０の一方の端面１０ａが融着接続されると、信号光Ｇ１はアクティブファイバ１０のコア１０ａに入射し、励起光Ｇ２は内部クラッド１０ｂ及びコア１０ａへ入射することが可能である。なお、信号光Ｇ１が励起用コンバイナ２０を透過する場合の光損失は十分に低い。
【００１７】
増幅により高いレーザ光出力を得るには励起光Ｇ２の強度を高めることが必要であり、例えば光源として半導体レーザ（ＬＤ）を用いた励起光源４０を配置し、それぞれの励起光を多モード光ファイバ２４内に入射し、さらに合成して励起光Ｇ２とする。ＬＤを用いると、励起光源４０の小型化が容易となる。
【００１８】
図１（ｃ）は、アクティブファイバ１０内において希土類元素に吸収されずに、アクティブファイバ１０の他方の端面１０ｂを透過した残余の励起光Ｇ３をアクティブファイバ１０へ戻す第１の戻し用コンバイナ３０を表す。すなわち、第１の戻し用コンバイナ３０は、分岐溶融部３６、Ｎ（Ｎ≧１）個の枝ファイバ３４ａを含む第２の多モード光ファイバ３４、及び第２の信号光伝搬ファイバ３２、を有している。なお、本図ではＮ＝６としている。この場合も、分岐溶融部３６の外径がアクティブファイバ１０の内部クラッド１０ｂの外径と略同一となるように延伸すると、効率よく光結合ができる。また、例えば、第２の多モード光ファイバ３４のコア外径の範囲を１００〜１５０μｍ、第２の信号光伝搬ファイバ３２のクラッド３２の外径の範囲を１００〜１５０μｍなどとすることができる。なお、第１及び第２の信号光伝搬ファイバ２２、３２、及びアクティブファイバ１０は、シングルモード光ファイバ及び多モード光ファイバのいずれであってもよい。
【００１９】
第１の戻し用コンバイナ３０の一端面３０ａと、アクティブファイバ１０の他方の端面１０ｂと、が融着接続されると、レーザ光Ｇ４がアクティブファイバ１０のコア１０ａから出射し、戻しコンバイナ３０を介して、外部へ出射可能となる。また、アクティブファイバ１０内で吸収されず、端面３０ａを透過した残余の励起光Ｇ３は、Ｎ個の枝ファイバ３４ａ及び信号光伝搬ファイバ３２に分岐される。なお、信号光伝搬ファイバ３２が二重クラッド構造であってもよい。枝ファイバ３４ａに分岐された残余の励起光Ｇ３は、光戻し部であるループ状ファイバ３５を介して他の枝ファイバ３４ａに戻る。通常、ループ状ファイバ３５内では、互いに逆の方向へ伝搬する残余の励起光Ｇ３が存在している。
【００２０】
このようにして戻された残余の励起光Ｇ３は他方の端面１０ｂから再びアクティブファイバ１０へ入射し、希土類元素を励起できる。このようにすると、励起光Ｇ２を無駄なく使用できる。なお、枝ファイバ３４ａの数Ｎを偶数とするとすべての枝ファイバ３４ａにおいて、残余の励起光Ｇ３を無駄なく戻すことができるのでより好ましい。なお、レーザ光Ｇ４が戻し用コンバイナ３０を透過する場合の光損失は十分に低い。
【００２１】
図２は、比較例を説明する図である。すなわち、図２（ａ）は比較例にかかるファイバレーザ装置の構成図、図２（ｂ）は出力及び励起光透過率のファイバ長依存性をシミュレーションにより求めた特性を表すグラフ図である。図２（ａ）のように、比較例にかかるファイバレーザ装置は、源発振器１１２、励起用コンバイナ１２０、励起光源１４０、及びアクティブファイバ１１０、を有しているが、戻しコンバイナを有していない。
【００２２】
また、図３は、Ｙｂ添加アクティブファイバの発光及び吸収スペクトル特性を表し、縦軸は相対スペクトル強度、横軸は波長（ｎｍ）である。鎖線で表す光吸収の極大は波長が９１０及び９７５ｎｍの近傍にあるので、励起光の波長をこの近傍とすると希土類元素における吸収を高めることができる。また、図３に実線で表すような広い波長範囲の発光スペクトルのため、例えば１０１０ｎｍ以上の波長範囲においてレーザ光の増幅及び発振が可能である。
【００２３】
また、Ｙｂ添加アクティブファイバは擬似３準位レーザであり、発光波長範囲と、吸収波長範囲と、が重なった破線で表すＡ領域がある。すなわち、ファイバレーザ装置のレーザ光波長を１０００ｎｍ以上とすると、入射または増幅されたレーザ光の吸収を生じる。
【００２４】
図２（ｂ）において、例えば信号光Ｇ１の波長が１０４０ｎｍの場合、ファイバ長が略８．６ｍでレーザ光Ｇ４の出力が最大値１．８Ｗとなり、励起光Ｇ２の透過率が略２５％となる。これよりもファイバ長が大きくなるに伴い励起光Ｇ２は希土類元素により吸収され、励起光強度がより低下していく。励起光強度の低下により光吸収量が減少すると、アクティブファイバ１１０における利得が低下する。信号光Ｇ１の波長が１０４０ｎｍの場合、ファイバ長が８．６ｍよりも大きくなると、利得が吸収損失よりも低下するので出力が減少していく。
【００２５】
信号光Ｇ１の波長を１０６４ｎｍと長くすると、ファイバ長１４ｍで出力最大値４Ｗとなり、透過率は略１０％となる。また、信号光Ｇ１の波長を１０７０ｎｍとすると、ファイバ長１６．５ｍで出力最大値４．７Ｗとなり、透過率は略７％となる。このように信号光Ｇ１の波長を長くする程、光吸収量が低下するので光出力をより高くできる。また、光出力を最大とするファイバの適正長が存在する。ところがこのファイバの適正長において、励起光Ｇ２の透過率がゼロとはならず、透過した残余の励起光Ｇ３は、増幅及び発振に利用できず無駄となる。
【００２６】
図４は、本実施形態の増幅特性をシミュレーションにより求めた結果を表すグラフ図である。
アクティブファイバ１０への信号光Ｇ１は、波長が１０４０ｎｍ、光入力がＣＷ１００ｍＷとする。また、アクティブファイバ１０はＹｂ添加ダブルクラッド構造とし、コア外径が２０μｍ、クラッド外径が４００μｍ、励起波長が９２０ｎｍ、及び励起光出力が１０Ｗ、ＬＤ波長吸収係数が０．７ｄＢ／ｍとする。縦軸はレーザ光の出力（Ｗ）及び励起光透過率（％）、横軸はファイバ長（ｍ）をそれぞれ表す。
【００２７】
光戻し部を有していない比較例において出力の最大値は略１．８Ｗである。ファイバ長が８．６ｍにおいて、この出力最大値を得ることができるが、励起光の透過率は略２５％であり残余の励起光は励起に寄与せず外部に放出される。これに対して、ファイバ長を８．６ｍとした本実施形態では、励起光Ｇ２の透過率が約４６％であるが光戻し部であるループ状ファイバ３５を介して、残余の励起光Ｇ３を再びアクティブファイバ１０へ戻すので、励起光がより有効に利用できる。このために、光出力が略３．８Ｗとなり比較例の約２．１倍と高くできる。すなわち、励起光エネルギーを効率よくレーザ光Ｇ４に変換し、光出力を高くすることが容易である。また、残余の励起光Ｇ３を無駄なく使用するので、励起光強度を低減でき励起光源４０の小型化が容易となる。このようにして、ファイバレーザ装置５の構造が簡素にでき、且つ低消費電力とできる。
【００２８】
図５は、第１の実施形態の第１変形例にかかるファイバレーザ装置の構成図である。
残余の励起光Ｇ３の光戻し部として、分岐溶融部３６を構成する６つの枝ファイバ３４ａのそれぞれの端面３４ｂに、残余の励起光Ｇ３を反射する反射層を形成している。すなわち、希土類元素に吸収されずに透過した残余の励起光Ｇ３をアクティブファイバ１０に戻している。このような光戻し部を用いても効率及び出力を高めることができる。反射層としては、例えば金属膜や多層膜などを用い、少なくとも励起光の波長範囲内の光を反射可能なコーティングとする。
【００２９】
図６は、第１の実施形態の第２〜第４変形例にかかるファイバレーザ装置の構成図である。すなわち、図６（ａ）は第２変形例、図６（ｂ）は第３変形例、図６（ｃ）は第４変形例をそれぞれ表す。
図６（ａ）において、源発振器１２と、アクティブファイバ１０との間には戻し用コンバイナ３１が配置され、励起用コンバイナ２１はファイバレーザ装置５の出力側に配置されている。すなわち、図１に表す第１の実施形態とは反対の構成である。この場合、アクティブファイバ１０の他方の端部１０ｂ側において励起光出力を高く保つことができるので、励起強度を高めレーザ光出力を高めることが容易となる。
【００３０】
図６（ｂ）は、アクティブファイバ１０を間に挟んで、第１の励起用コンバイナ２０の反対側に第２の励起用コンバイナ２１を配置し、且つ第１の戻し用コンバイナ３０の反対側に第２の戻し用コンバイナ３１をそれぞれ配置している。アクティブファイバ１０を両側励起することにより、励起強度を高めレーザ光出力をより高めることが容易となる。また、第１の戻し用コンバイナ３０が配置されているので第１の励起用コンバイナ２０からの励起光でアクティブファイバ１０に吸収されなかった成分が第２の励起用コンバイナ２１へ入射することを抑制し、励起光源４０の安定動作と保護が容易となる。同様に、第２の戻し用コンバイナ３１が配置されているので第２の励起用コンバイナ２１からの励起光でアクティブファイバ１０に吸収されなかった成分が第１のコンバイナ２０へ入射することを抑制し、励起光源４０の安定動作と保護が容易となる。
【００３１】
図６（ｃ）は、励起用コンバイナ２０を源発振器１２とアクティブファイバ１０との間に配置し、第１の戻し用コンバイナ３０を出力側に配置し、さらに第２の戻し用コンバイナ３１を励起用コンバイナ２０とアクティブファイバ１０との間に配置する。第１の戻し用コンバイナ３０により戻された残余の励起光Ｇ３がアクティブファイバ１０内で吸収しきれず端面１０ａから第１の励起用コンバイナ２０へ向かって伝搬することが生じ得る。この場合、第２の戻し用コンバイナ３１により、依然として残った残余の励起光Ｇ３の
一部Ｇ５が再々度アクティブファイバ１０に入射し励起に寄与できるので効率及び光出力をさらに高めることができる。
【００３２】
図７は、第２の実施形態にかかるファイバレーザ装置を表す構成図である。
本実施形態のファイバレーザ装置５は、第１のＦＢＧ（Fiber  Bragg  Grating：ファイバ・ブラッグ・グレーティング)４１、第１の励起用コンバイナ２０、励起光源４０、アクティブファイバ１０、戻し用コンバイナ３０、及び第２のＦＢＧ４２、を備えており、発振器の機能を有している。第１及び第２のＦＢＧ４１、４２は光共振器を構成し、所望の波長のレーザ光の発振を可能としている。この場合、源発振器を用いなくともよいので構成をより簡素にできる。
【００３３】
すなわち、第１のＦＢＧ４１はコアに作り込まれたブラッグ回折格子により決まる反射波長λＢの光Ｇ１０を殆ど反射し、それ以外の波長を透過する。また、第２のＦＢＧ４２はλＢの波長を有する光Ｇ１４の一部の光Ｇ１６を反射し且つ残余の一部の光Ｇ１８を透過し、λＢ以外の波長の光を透過する。第１の戻し用コンバイナ３０により、残余の励起光Ｇ３を戻し、効率及び出力が高められた発振器が可能となる。
【００３４】
なお、第１及び第２のＦＢＧ４１、４２は、レーザ光に対する光共振器を構成すれば良いので、励起光Ｇ２をアクティブファイバ１０へ透過できれば、励起用コンバイナ２０及び戻し用コンバイナ３０との相対位置は図７に表す位置には限定されない。
【００３５】
図８は、第２の実施形態の変形例にかかるファイバレーザ装置の構成図である。  すなわち、図８（ａ）は第１変形例、図８（ｂ）は第２変形例、図８（ｃ）は第３変形例である。
図８（ａ）において、第１のＦＢＧ４１及びアクティブファイバ１０の間には第２の戻し用コンバイナ３１が配置され、第２の励起用コンバイナ２１はアクティブファイバ１０及び第２のＦＢＧ４２の間に配置されており、第２のＦＢＧ４２を介して発振したレーザ光Ｇ１８が出射される。すなわち、図７に表す第２の実施形態とは反対側の配置である。このようにしても、効率及び出力を高めることが可能である。
【００３６】
図８（ｂ）は、アクティブファイバ１０を間に挟んで、第１の励起用コンバイナ２０の反対側に第２の励起用コンバイナ２１を配置し、且つ第１の戻し用コンバイナ３０の反対側に第２の戻し用コンバイナ３１をそれぞれ配置している。アクティブファイバ１０を両側励起することにより、励起強度を高めレーザ光出力をより高めることが容易となる。
【００３７】
図８（ｃ）は、第１の励起用コンバイナ２０を第１のＦＢＧ４１及びアクティブファイバ１０の間に配置し、第１の戻し用コンバイナ３０を出力側に配置し、さらに第１の励起用コンバイナ２０及びアクティブファイバ１０の間に第２の戻し用コンバイナ３１を配置する。第１の戻し用コンバイナ３０により戻された残余の励起光Ｇ３がアクティブファイバ１０内で吸収しきれず端面１０ａから第１の励起用コンバイナ２０へ向かって伝搬することが起こり得る。この場合、第２の戻し用コンバイナ３１により、依然として残った残余の励起光Ｇ３の一部Ｇ５が再々度アクティブファイバ１０に入射し励起に寄与するので効率及び光出力をさらに高めることができる。
【００３８】
図９は、ファイバレーザ装置を備えたレーザ加工装置の構成図である。第１または第２の実施形態及びこれらに付随した変形例にかかるファイバレーザ装置５からレーザ光が出射される。光ファイバからの出射光は一般には広がるので、例えばビーム整形光学部５０を用いて平行ビームとすると、加工点までの距離を広い範囲で設定できるのでレーザ加工装置の構成が容易となる。また、平行光をレンズなどを用いて集光すると、被加工体５４上の加工点においてより高出力のレーザ光を得ることが容易になる。
【００３９】
本実施形態にかかるファイバレーザ装置５は、励起光を効率よく利用し、且つレーザ光出力を高めることが可能であるので、レーザ加工装置を低消費電力とできる。また、簡素な構造とすることができるので、小型化及び低価格化が容易である。 さらに、高いレーザ出力とすることができるため、マルチステーションを備えたレーザ加工装置が容易に実現できる。
【００４０】
また本実施形態のレーザ加工装置において、例えばＸＹ平面内で移動可能なステージ５２上に載置された被加工体５４上でビームをスキャンすると、薄膜加工工程、電子デバイスなどのパッケージ表面へのマーキング工程、並びに液晶表示装置のリペア工程などが容易となり、電子デバイス製造プロセスの生産性が向上可能なレーザ加工方法が提供される。また、ビーム出力を高めると、金属の切断及び溶接が可能なレーザ加工方法が提供される。
【００４１】
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら本発明はこれら実施の形態に限定されない。本発明を構成するアクティブファイバ、源発振器、励起用コンバイナ、戻し用コンバイナ、信号光伝搬ファイバ、多モード光ファイバ、溶融部のサイズ、形状、材質、配置などに関して当業者が設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態にかかるファイバレーザ装置の模式図
【図２】光出力及び透過励起光のファイバ長依存性を表す図
【図３】アクティブファイバの発光及び吸収スペクトル特性を表す図
【図４】第１の実施形態の増幅特性を説明するグラフ図
【図５】第１変形例にかかるファイバレーザ装置の構成図
【図６】第２〜第４変形例にかかるファイバレーザ装置の構成図
【図７】第２の実施形態にかかるファイバレーザ装置の構成図
【図８】第２の実施形態の変形例にかかるファイバレーザ装置の構成図
【図９】レーザ加工装置の構成図
【符号の説明】
【００４３】
５  ファイバレーザ装置、１０  アクティブファイバ、１２  源発振器、２０、２１  励起用コンバイナ、２２  信号光伝搬ファイバ、２４  多モード光ファイバ、２６  合成溶融部、３０、３１  戻し用コンバイナ、３２  信号光伝搬ファイバ、３４  多モード光ファイバ、３５  ループ状ファイバ、３６  分岐溶融部、４１、４２  ＦＢＧ、５０  ビーム整形光学部、５２  ステージ、５４  被加工体、Ｇ１  信号光、Ｇ２  励起光、Ｇ３  残余の励起光、Ｇ４、Ｇ１８  レーザ光
【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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