(57)【要約】【課題】高品質、高光出力で、シングルモードのレーザ光が得られるファイバレーザ用光ファイバ及びファイバレーザを提供する。【解決手段】希土類元素が添加されたコアと、該コアの周囲に形成された複数の空孔を有するクラッドとを備え、励起光を増幅させてレーザ光を発振させるファイバレーザ用光ファイバ２において、長手方向の所定位置に、モードフィルタ６が形成されている。【選択図】図１
2010003896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素が添加されたコアと、該コアの周囲に形成された複数の空孔を有するクラッドとを備え、励起光を増幅させてレーザ光を発振させるファイバレーザ用光ファイバにおいて、
長手方向の所定位置に、モードフィルタが形成されていることを特徴とするファイバレーザ用光ファイバ。
【請求項２】
上記モードフィルタは、上記空孔の直径ｄと上記空孔の間隔Λとの比ｄ／Λが０．４４未満となるように上記空孔の構造を変形させて形成されていることを特徴とする請求項１記載のファイバレーザ用光ファイバ。
【請求項３】
上記モードフィルタは、上記空孔を放電、あるいはレーザ光照射により変形させて形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のファイバレーザ用光ファイバ。
【請求項４】
上記モードフィルタは、１００ｍｍ未満の長さを有することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のファイバレーザ用光ファイバ。
【請求項５】
上記モードフィルタは、上記光ファイバの長さ方向の複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のファイバレーザ用光ファイバ。
【請求項６】
上記モードフィルタは、直線状に配置される部分に形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のファイバレーザ用光ファイバ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のファイバレーザ用光ファイバと、上記ファイバレーザ用光ファイバへ励起光を入射させる励起光入射手段とを備えることを特徴とするファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品質、高光出力で、シングルモードのレーザ光が得られるファイバレーザ用光ファイバ及びファイバレーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザは、希土類元素からなる励起物質を添加したファイバレーザ用光ファイバに励起光を入射し、再放出された光を発振させるものである。その原理を簡単に説明すると、図５に示されるように、ファイバレーザ用光ファイバである光ファイバ１０１に入射した励起光がコア１０２中の励起物質を励起し、励起物質から再放出される光がレーザ光となり、出力される。
【０００３】
図６に示されるように、従来のファイバレーザ１１１は、励起物質が添加されたファイバレーザ用光ファイバとしての励起用光ファイバ１１２と、励起用光ファイバ１１２の両端に配置されたミラー３，４と、励起用光ファイバ１１２に励起光を入射させる励起光入射手段５とを備える。
【０００４】
励起用光ファイバ１１２は、例えば、径方向において屈折率が段階的に変化しているステップインデックス型の光ファイバである。ここでは、この光ファイバは、励起物質が添加されたコアの周囲に第１クラッドがあり、第１クラッドの周囲に第２クラッドがあるダブルクラッドファイバである。
【０００５】
ミラー３，４は、例えば、特定波長の光を選択的に反射又は透過するＦＢＧからなる。図の左側は、発振させたい波長の光を全部反射する全反射ミラー３である。図の右側は、発振させたい波長の光を部分的に透過し、部分的に反射する部分反射ミラー４である。
【０００６】
励起光入射手段５は、励起用光源と、励起用光源からの励起光を励起用光ファイバ１１２に取り込むカプラとを備える。励起用光源として、複数のレーザダイオード７を用い、各レーザダイオード７からの励起光をそれぞれ光源用光ファイバ８でマルチカプラ９に導くようになっている。マルチカプラ９から励起用光ファイバ１１２に入射した励起光が励起用光ファイバ１１２を伝搬し増幅しながら励起物質に吸収され、励起物質から光が再放出される。
【０００７】
励起光の波長は、例えば、９１５ｎｍ，９７５ｎｍであり、励起物質は、例えば、Ｙｂであり、レーザ光の発振波長は、例えば、１０３０〜１１００ｎｍである。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２００９３１号公報
【特許文献２】特開２０００−３４９３６９号公報
【特許文献３】特開２００２−１１８３１５号公報
【特許文献４】特表２００７−５２２４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ファイバレーザの出力を大きくしようとするには、励起光のパワーを大きくすればよい。しかし、ファイバレーザの出力を大きくしていくと、ステップインデックス型の光ファイバからなるファイバレーザ用光ファイバでは、光ファイバ内のエネルギー密度が高くなり、このために光ファイバが破壊されたり、非線形現象が発生したり、光ファイバが発熱して周囲に熱的影響が及んだりするなどの問題が生じる。
【００１０】
これに対し、光ファイバのコア径を大きくする等の方法によりモードフィールド径を拡大することが有効である。
【００１１】
しかし、光ファイバのコア径を拡大することにより、シングルモードからマルチモードのレーザ発振となり、レーザ光の品質が低下してしまう。
【００１２】
一方、ファイバレーザ用光ファイバとして、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）を用いた場合、広帯域でシングルモードのレーザ発振を維持しながらモードフィールド径を大きくすることができるが、モードフィールド径を大きくしたことによる曲げ損失の増大があるため、実用化は困難である。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解決し、高品質、高光出力で、シングルモードのレーザ光が得られるファイバレーザ用光ファイバ及びファイバレーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明のファイバレーザ用光ファイバは、希土類元素が添加されたコアと、該コアの周囲に形成された複数の空孔を有するクラッドとを備え、励起光を増幅させてレーザ光を発振させるファイバレーザ用光ファイバにおいて、長手方向の所定位置に、モードフィルタが形成されているものである。
【００１５】
上記モードフィルタは、上記空孔の直径ｄと上記空孔の間隔Λとの比ｄ／Λが０．４４未満となるように上記空孔の構造を変形させて形成されていてもよい。
【００１６】
上記モードフィルタは、上記空孔を放電、あるいはレーザ光照射により変形させて形成されていてもよい。
【００１７】
上記モードフィルタは、１００ｍｍ未満の長さを有してもよい。
【００１８】
上記モードフィルタは、上記光ファイバの長さ方向の複数箇所に形成されていてもよい。
【００１９】
上記モードフィルタは、直線状に配置される部分に形成されていてもよい。
【００２０】
本発明のファイバレーザは、請求項１〜６のいずれかに記載のファイバレーザ用光ファイバと、上記ファイバレーザ用光ファイバへ励起光を入射させる励起光入射手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２２】
（１）高品質のレーザ光が得られる。
【００２３】
（２）高光出力のレーザ光が得られる。
【００２４】
（３）シングルモードのレーザ光が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２６】
本発明は、高次モードの発振を抑制するために、コアに希土類元素が添加され、コアの周囲に複数の空孔を有するファイバレーザ用光ファイバにモードフィルタが形成されたファイバレーザ用光ファイバを提供するものである。この構成を有するファイバレーザ用光ファイバを備えたファイバレーザでは、高出力のレーザ光が得られる。
【００２７】
以下に、その原理について詳しく考察する。
【００２８】
ファイバレーザは、光ファイバをシングルモードの光が伝搬するシングルモード動作条件を考慮する必要がある。シングルモードで光を伝搬させると高品質のレーザ光が得られるからである。逆に言うと、マルチモードで光を伝搬させるとレーザ光の品質が良くない。レーザ光の品質は、ビームの断面径を小さく絞ることができるほど品質が良いとし、ビームの断面径を小さく絞れないのは品質が良くないとする。
【００２９】
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、コアの屈折率がｎｃ、クラッドの屈折率がｎｃｌ、コアの半径がａとする。このとき、式（１）を満足すれば、光ファイバをシングルモードの光が伝搬する。
【００３０】
【数１】
2010003896.tif 000003
【００３１】
ここで、Ｖ（λ）は正規化周波数である。正規化周波数Ｖ（λ）が２．４０５以下であれば光ファイバがシングルモード動作することが分かる。例として、波長が１．０６μｍのときを考察する。λ＝１．０６μｍ、Ｖ（λ）＝２．４０５、Ｎ．Ａ．（光の閉じ込めに関係する値）＝（ｎｃ２（λ）−ｎｃｌ２（λ））1/2＝０．０６を用いて、コア半径ａを求めると、
【００３２】
【数２】
2010003896.tif 000004
【００３３】
となり、光ファイバがシングルモード動作するためのコア半径ａは６．６μｍ以下である。
【００３４】
次に、ファイバレーザにおける発振モードについて考察する。
【００３５】
図８（ａ）に示したモデルは、所定間隔Ｌを隔てて置いた全反射ミラー１２１と部分透過ミラー１２２との間に増幅媒質１２３を配置したものである。この増幅媒質１２３に図示しない励起光を注入すると、全反射ミラー１２１と部分透過ミラー１２２との間で発振光が得られ、その光が部分透過ミラー１２２から外部へ取り出される。
【００３６】
このとき、ミラー間における利得と損失の関係を見ると、図８（ｂ）に示されるように、利得が全体的に小さいときには、利得が損失を超える周波数νの範囲が狭い。周波数軸に沿って離散的に存在する発振周波数のうち利得が損失を超える周波数νの範囲に含まれる発振周波数はｑのみである。発振できる周波数が１つに限られるので、発振モードはシングルモードとなる。
【００３７】
一方、図８（ｃ）に示されるように、利得が全体的に大きいときには、利得が損失を超える周波数νの範囲が広い。周波数軸に沿って離散的に存在する発振周波数のうち利得が損失を超える周波数νの範囲に含まれる発振周波数はｑ−１，ｑ，ｑ＋１，ｑ＋２である。発振できる周波数が複数あるために、発振モードはマルチモードとなる。
【００３８】
以上より、発振モードをシングルモードとする方法は、ミラー間における利得を下げるか、又は損失を増加することである。そこで、ミラー間における光ファイバを曲げて曲げ損失を形成することで、発振モードをシングルモードとすることができる。
【００３９】
図９に示されるように、コア直径２ａ＝３０μｍ、Ｎ．Ａ．＝０．０６の光ファイバにおいて、横軸のように曲げ半径を大きくしていくと、曲げ損失は大きくなる。パラメータＬＰ０２，ＬＰ２１，ＬＰ１１，ＬＰ０１は、高次モードを表す。曲げ半径５０ｍｍのときのＬＰ１１における曲げ損失は５０ｄＢ／ｍであり、曲げ半径５０ｍｍのときのＬＰ０１における曲げ損失は０．０１ｄＢ／ｍである。この図から、各高次モードのレーザ発振は曲げ損失によって効果的に除去できることが分かる。これに対し、基本モード（図示せず）における曲げ損失はほとんどない。しかし、コア直径２ａが３０μｍを超えると、高次モードと基本モードにおける曲げ損失の差が小さくなる。
【００４０】
次に、ファイバレーザにフォトニック結晶ファイバを用いた場合を考察する。
【００４１】
図１０に示されるように、フォトニック結晶ファイバ１３１は、空孔１３２を有する光ファイバである。図示したフォトニック結晶ファイバ１３１は、径方向に屈折率が均一な光ファイバ１３３に、中心から所定距離以上、所定距離以下の範囲に多数の空孔１３２を設けてある。空孔１３２は、光ファイバ断面に円周角１２０°ごとに引いた３つの直線に沿って一定間隔で設けられている。空孔１３２の直径をｄ、隣接し合う空孔同士の間隔（空孔間隔）をΛ、空孔リング数をＮ、光ファイバ１３３を構成する素材である石英の屈折率をｎ、光の波長をλとする。
【００４２】
このとき、コアサイズ（コアの半径）ａ＝［２Λ−ｄ］と定義できる。なお、ここではコアとは光が閉じ込められる領域を指す。
【００４３】
フォトニック結晶ファイバにおいてシングルモードでレーザ発振が可能な条件は次のように求まる。図１１に示されるように、光の波長λを空孔間隔Λで割って規格化し、その規格化波長λ／Λを横軸に取る。縦軸には正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）をとる。
【００４４】
正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）は、
【００４５】
【数３】
2010003896.tif 000005
【００４６】
で表される。正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）が円周率未満、すなわちＶｅｆｆ（λ）＜πであれば、フォトニック結晶ファイバにおいてシングルモードでレーザ発振が可能である。そこで、正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）＝πを境界にシングルモード発振領域とマルチモード発振領域を定義できる。
【００４７】
このとき、空孔直径ｄを空孔間隔Λで割って規格化し、その規格化空孔直径ｄ／Λをパラメータとして、規格化波長λ／Λに対応する正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）を示すと、図１１のように、規格化空孔直径ｄ／Λが所定値より大きい場合は、正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）が規格化波長λ／Λによってシングルモード発振領域とマルチモード発振領域に入るが、規格化空孔直径ｄ／Λが所定値より小さい場合は、正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）が規格化波長λ／Λによらずシングルモード発振領域のみに存在する。
【００４８】
具体的には、規格化空孔直径ｄ／Λが０．４４未満（図中にハッチングを付したパラメータの範囲）であれば、光の波長にもコアの半径にも依存せず、フォトニック結晶ファイバにおいては、シングルモードでレーザ発振が可能である。
【００４９】
ここで、図１２の特性１４１に示されるように、フォトニック結晶ファイバにおける空孔間隔Δとモードフィールド径との関係を見ると、空孔間隔Δが大きくなるに従いほぼ比例してモードフィールド径が大きくなる。一方、特性１４２に示されるように、正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）は、空孔間隔Δが大きくなっても３を超えない。よって、フォトニック結晶ファイバにおいては、シングルモードでのレーザ発振を維持しつつ、コア半径ａに相当するモードフィールド径を大きくすることができる。
【００５０】
ここまでの考察から、ファイバレーザにフォトニック結晶ファイバを用いると、シングルモードでのレーザ発振を維持しつつ、モードフィールド径を大きくして出力を大きくすることができることが分かる。
【００５１】
ところが、モードフィールド径を大きくしたフォトニック結晶ファイバには、曲げ損失が大きいという別の問題が存在する。
【００５２】
図１３に示されるように、曲げ直径を一定にしたフォトニック結晶ファイバにおいて、モードフィールド径を大きくしていくと、曲げ損失が増大する。図示例では、曲げ直径が２００ｍｍにおいて、モードフィールド径が２０μｍ未満で曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以上になり、モードフィールド径が３０μｍでは曲げ損失が１００ｄＢ／ｍに達している。このように、曲げ損失が大きいため、曲げ直径を小さくできない。曲げ直径が大きくなることは、ファイバレーザを製造、運送、設置する際に、取り扱い、設置方法、スペースなどに大きな制約が生じる。
【００５３】
なお、フォトニック結晶ファイバは、図１４に示されるように、規格化空孔直径（以下、構造パラメータという）ｄ／Λが大きいほど曲げ損失が小さいという性質を有する。すなわち、横軸に構造パラメータｄ／Λをとり、縦軸に正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）をとると、図１４の特性１５１に示されるように、構造パラメータｄ／Λの増大に対して正規化周波数Ｖｅｆｆ（λ）がほぼ直線的に増大することを示す。一方、縦軸に曲げ損失をとると、図１４の特性１５２に示されるように、構造パラメータｄ／Λの増大に対して曲げ損失が減少することを示す。
【００５４】
つまり、構造パラメータｄ／Λが大きいフォトニック結晶ファイバは、正規化周波数が大きく、曲げ損失が小さい。構造パラメータｄ／Λが小さいフォトニック結晶ファイバは、正規化周波数が小さく、曲げ損失が大きい。
【００５５】
以上の考察に基づき、本発明のファイバレーザ用光ファイバ及びファイバレーザの実施形態を説明する。
【００５６】
図１に示されるように、本発明に係るファイバレーザ用光ファイバは、希土類元素が添加されたコアと、該コアの周囲に形成された複数の空孔を有するクラッドとを備え、励起光を増幅させてレーザ光を発振させるファイバレーザ用光ファイバ２において、長手方向の所定位置に、モードフィルタ６が形成されているものである。
【００５７】
本発明に係るファイバレーザ１は、励起物質が添加された励起用光ファイバ２と、励起用光ファイバ２の両端に配置された全反射ミラー３及び部分反射ミラー４と、励起用光ファイバ２に励起光を注入する励起光入射手段５とを備えたファイバレーザ１において、励起用光ファイバ２がフォトニック結晶ファイバであって、このフォトニック結晶ファイバの長手方向所定位置にｄ／Λが０．４４未満（ｄ：空孔直径、Λ：空孔間隔）であるモードフィルタ６が形成されたものである。
【００５８】
本発明のファイバレーザ１は、フォトニック結晶ファイバからなる励起用光ファイバ２の長手方向所定位置にｄ／Λが０．４４未満（ｄ：空孔直径、Λ：空孔間隔）であるモードフィルタ６が形成された点を除けば図４で説明したファイバレーザと同じであるから、全反射ミラー３、部分反射ミラー４、励起光入射手段５については説明を省略する。
【００５９】
励起用光ファイバ２（図２、図３参照）となるフォトニック結晶ファイバは、Ｙｂ等の励起物質が添加された第１クラッド２１の周囲に第２クラッド２２が形成され、第２クラッド２２の周囲に図示されていない被覆層が形成され、第１クラッド２１に空孔２３を有するフォトニック結晶ファイバである。
【００６０】
モードフィルタ６となるフォトニック結晶ファイバは、空孔２３と同じピッチで同じ個数の空孔２４を有するが、励起用光ファイバ２とは構造パラメータ（ｄ／Λ）が異なる。本実施形態では、モードフィルタ６は励起用光ファイバ２となるフォトニック結晶ファイバの長さ方向の一部が変形加工されたものである。
【００６１】
図２に、フォトニック結晶ファイバの各部分の断面を示す。断面Ａと断面Ｃは、励起用光ファイバ２の断面であり、断面Ｂはモードフィルタ６の断面である。空孔間隔Λは断面によらず一定であり、断面Ａと断面Ｃにおける空孔２３の直径ｄよりＢにおける空孔２４の直径ｄより大きい。具体的には、断面Ａと断面Ｃにおける構造パラメータ（規格化空孔直径）ｄ／Λは０．４４を超えており、断面Ｂにおける構造パラメータｄ／Λは０．４４に満たない。
【００６２】
モードフィルタ６となるフォトニック結晶ファイバは、規格化空孔直径ｄ／Λが０．４４未満（図９参照）であり、シングルモード条件を満たしている。つまり、モードフィルタ６は、シングルモード動作するフォトニック結晶ファイバを用いて、マルチモード光（高次モードのレーザ光）を遮断するものである。
【００６３】
励起用光ファイバ２及びモードフィルタ６となるフォトニック結晶ファイバのモードフィールド径は、例えば、３０μｍ以上とする。
【００６４】
モードフィルタ６は、直線状に伸ばされて配置される部分に形成され、その長さＬｆは、１００ｍｍ未満が望ましい。ただし、モードフィルタ６の長さが短すぎると、高次モードのレーザ光がモードフィルタ６を透過してしまうので、長さＬｆは、ある程度の大きさは必要である。
【００６５】
励起用光ファイバ２は、ループ状に曲げられる（図４参照）。
【００６６】
モードフィルタ６の製造方法を図３により説明する。
【００６７】
図３（ａ）に示されるように、フォトニック結晶ファイバ３１は、Ｙｂ等の励起物質が添加されたコア３２の周囲にクラッド３３が形成され、クラッド３３の周囲に被覆層３４が形成され、クラッド３３に空孔３５を有する。フォトニック結晶ファイバ３１の構造パラメータ（規格化空孔直径）ｄ／Λは０．４４を超えているものとする。このフォトニック結晶ファイバ３１の長手方向の一部において、被覆層３４を除去する。
【００６８】
次いで、この被覆層除去部に対し、通常のファイバ融着で行うような放電を行うか、ＣＯ2レーザ等のレーザ装置よりレーザ光を照射するか、ファイバカプラ形成時のようにマイクロバーナで加熱するなどして空孔構造を変形させる。具体的には、フォトニック結晶ファイバ３１の構造パラメータ（規格化空孔直径）ｄ／Λが０．４４未満となるように、空孔直径ｄを小さくさせる。
【００６９】
このようにして、空孔３５を空孔３５より空孔直径ｄの小さい空孔３６とした後、リコート材料３７を被覆層３４の欠如部分に埋め込んで被覆層３４を修復する。この結果、継ぎ目のない一連のフォトニック結晶ファイバの長さ方向に、励起用光ファイバ２とモードフィルタ６が適宜な距離で交互に並ぶフォトニック結晶ファイバ３１を製造することができる。
【００７０】
本発明のファイバレーザ用光ファイバ１１の動作原理を簡単に説明すると、図２示されるように、励起用光ファイバ２に入射した励起光が励起用光ファイバ２の第１クラッド２１中の励起物質を励起し、励起物質から再放出される光がレーザ光となる。励起用光ファイバ２は、構造パラメータ（規格化空孔直径）ｄ／Λが０．４４を超えるフォトニック結晶ファイバである。よって、レーザ光はマルチモード光になる。しかし、このレーザ光は、構造パラメータｄ／Λが０．４４に満たないフォトニック結晶ファイバからなるモードフィルタ６を通るため、レーザ光はシングルモード光になる。
【００７１】
このように、本発明のファイバレーザ１は、曲げ損失が小さいがマルチモード動作する励起用光ファイバ２と、この励起用光ファイバ２内に、曲げ損失が大きいが高次モード光を除去できるモードフィルタ６とを長さ方向に並べて形成されたファイバレーザ用光ファイバを備えたことにより、基本モード光のみを出力させることができ、しかも、直線状にしなければならない部分が短いので、小型で実用的なファイバレーザ１が実現できる。
【００７２】
本発明のファイバレーザ１の動作を詳細に説明する。
【００７３】
図１に示されるように、励起光入射手段５中の各レーザダイオード７から出射された所定の波長を有する励起光は、光源用光ファイバ８でマルチカプラ９に導かれる。マルチカプラ９から励起用光ファイバ２に入射した励起光が励起用光ファイバ２の第１クラッド２１を伝搬しながら励起物質に吸収され、励起物質から光が再放出される。励起用光ファイバ２の一端に配置された全反射ミラー３では、発振させたい波長の光が全部反射される。一方、励起用光ファイバ２のもう一端に配置された部分反射ミラー４では、発振させたい波長の光が部分的に透過され、部分的に反射される。この結果、部分反射ミラー４からレーザ光が出力される。
【００７４】
このとき、本発明にあっては、励起用光ファイバ２がフォトニック結晶ファイバであって、このフォトニック結晶ファイバの構造パラメータｄ／Λが０．４４を超えている。よって、もし、モードフィルタ６がなければ、レーザ光のエネルギーを十分に大きくすると、励起用光ファイバ２内で発振するレーザ光はマルチモードとなる。
【００７５】
モードフィルタ６はフォトニック結晶ファイバであって、このフォトニック結晶ファイバの構造パラメータｄ／Λが０．４４に満たない。このため、励起用光ファイバ２からモードフィルタ６に入射したレーザ光のうち高次モードのレーザ光はモードフィルタ６を透過しない。モードフィルタ６を透過するレーザ光は基本モードのみとなる。よって、ファイバレーザ１で発振するレーザ光はシングルモードとなり、部分反射ミラー４から出力されるレーザ光はシングルモードとなる。
【００７６】
この結果、高品質、高光出力で、シングルモードのレーザ光が得られる。
【００７７】
本発明にあっては、励起用光ファイバ２には曲げ損失の小さいフォトニック結晶ファイバを用いたので、励起用光ファイバ２に所望の小さい曲げ半径（又は直径）を与えることができる。一方、モードフィルタ６に用いるフォトニック結晶ファイバは曲げ損失が大きいため直線状にして使用する必要があるが、その長さＬｆは１００ｍｍ未満である。この結果、ファイバレーザ１を小型に形成することができる。
【００７８】
本発明にあっては、フォトニック結晶ファイバの長さ方向の一部において構造を変形させるように加工して構造パラメータを変更したので、融着等のファイバ接続部がなくなり、接続損失をなくすることができる。
【００７９】
本発明のファイバレーザ１は、図１の実施形態のようにモードフィルタ６を１箇所だけ設けたものに限定されない。図４（ａ）、図４（ｂ）のように、励起用光ファイバ２となるフォトニック結晶ファイバ中にモードフィルタ６を複数箇所に設けてもよい。
【００８０】
図４（ａ）に示したファイバレーザ４１は、長さＬｆが１００ｍｍ未満のモードフィルタ６を励起用光ファイバ２と励起用光ファイバ２の間に２箇所設けたものである。モードフィルタ６の個数は３以上いくらでも良い。
【００８１】
図４（ｂ）に示したファイバレーザ４２は、第１の励起用光ファイバ２ａと第２の励起用光ファイバ２ｂの間に長さＬｆが１００ｍｍ未満のモードフィルタ６を設け、さらに、第２の励起用光ファイバ２ｂが折り返された部分にも同様のモードフィルタ６を設けたものである。このように励起用光ファイバ２を折り返して、複数個のモードフィルタ６の直線状部分を平行に配置することにより、ファイバレーザ４２の全体が一方向に長くなるのを回避してファイバレーザ４２の小型化を実現することができる。
【００８２】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示したファイバレーザ４１，４２は、モードフィルタ６を固定台４３に載せ、固定具４４で固定したものである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施形態を示すファイバレーザの構成図である。
【図２】本発明のファイバレーザの動作原理を説明するために光ファイバ中における光の振る舞いを示した側断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明のファイバレーザに用いるフォトニック結晶ファイバの製造方法を示す側断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態を示すファイバレーザの部分構成図である。
【図５】従来のファイバレーザの動作原理を説明するために光ファイバ中における光の振る舞いを示した斜透視図である。
【図６】従来のファイバレーザの構成図である。
【図７】（ａ）はステップインデックス型光ファイバ中における光の振る舞いを示した図であり、（ｂ）は径方向の屈折率分布図である。
【図８】（ａ）はファイバレーザの原理モデル図、（ｂ）はシングルモード発振となる利得と損失の関係を示す図、（ｃ）はマルチモード発振となる利得と損失の関係を示す図である。
【図９】光ファイバの曲げ半径対曲げ損失特性グラフである。
【図１０】フォトニック結晶ファイバの断面図である。
【図１１】フォトニック結晶ファイバの規格化空孔直径（構造パラメータ）をパラメータとした規格化波長対正規化周波数特性グラフである。
【図１２】フォトニック結晶ファイバの空孔間隔対正規化周波数及びモードフィールド径特性図である。
【図１３】フォトニック結晶ファイバのモードフィールド径対曲げ損失特性グラフである。
【図１４】フォトニック結晶ファイバの構造パラメータ対正規化周波数及び曲げ損失特性グラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１  ファイバレーザ
２  励起用光ファイバ（ファイバレーザ用光ファイバ）
３  全反射ミラー
４  部分反射ミラー
５  励起光入射手段
６  モードフィルタ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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