(57)【要約】【課題】  光ファイバの寿命を向上させ得る漏れ光除去部品、コンバイナ、光増幅器及びファイバレーザ装置を提供する。【解決手段】  漏れ光除去部品３は、コア５１、及び、コア５１よりも屈折率が低いクラッド５２を有する光ファイバ５０と、光ファイバ５０に設けられる漏れ光処理部材６０とを備える。漏れ光処理部材６０は、光ファイバ５０におけるクラッド５２の外周面を被覆する光透過性の樹脂層６１と、樹脂層６１における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層６２と、断熱層６２の外周面を囲う金属層６３とを有し、断熱層６２及び樹脂層６１の屈折率は、光ファイバ５０におけるクラッド５２の屈折率よりも大きく、断熱層６２の熱伝導率は、金属層６３の熱伝導率よりも小さく、断熱層６２のガラス転移温度は、樹脂層６１のガラス転移温度よりも高い。【選択図】    図４
2014163955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア、及び、前記コアよりも屈折率が低いクラッドを有する光ファイバと、
前記光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
を備え、
前記漏れ光処理部材は、
前記光ファイバにおけるクラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
前記断熱層の外周面を囲う金属層と
を有し、
前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記光ファイバにおけるクラッドの屈折率よりも大きく、
前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
ことを特徴とする漏れ光除去部品。
【請求項２】
前記断熱層の厚さは、前記樹脂層の厚さよりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の漏れ光除去部品
【請求項３】
前記断熱層の屈折率は、前記樹脂層の屈折率よりも大きい
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の漏れ光除去部品。
【請求項４】
前記断熱層と前記樹脂層との境界面は、凹凸形状とされる
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか１項に記載の漏れ光除去部品。
【請求項５】
前記断熱層は、無機材料からなる
ことを特徴とする請求項１〜請求項４いずれか１項に記載の漏れ光除去部品。
【請求項６】
励起光を伝搬するための複数の励起光ファイバと、
前記複数の励起光ファイバの後段に配置される光ファイバと、
前記複数の励起光ファイバにおけるコアと前記光ファイバにおけるコアとを結合する光入力部材と、
前記光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
を備え、
前記光入力部材は、入力側から出力側に向かって縮径するテーパ部
を有し、
前記漏れ光処理部材は、
前記クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
前記断熱層の外周面を囲う金属層と
を有し、
前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記光ファイバにおけるクラッドの屈折率よりも大きく、
前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
ことを特徴とするコンバイナ。
【請求項７】
コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に励起光を入力させる光入力部材と、
前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
を備え、
前記漏れ光処理部材は、
前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
前記断熱層の外周面を囲う金属層と
を有し、
前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、
前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項８】
コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、
種光源及び励起光源と、
前記種光源から出射される種光を前記増幅用光ファイバにおけるコアの一端に入力させるとともに、前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に入力させる光入力部材と、
前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
を備え、
前記漏れ光処理部材は、
前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
前記断熱層の外周面を囲う金属層と
を有し、
前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、
前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
ことを特徴とするファイバレーザ装置。
【請求項９】
コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、
励起光源と、
前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に入力させる光入力部材と、
前記増幅用光ファイバに所定距離を隔てて配置される一対のミラーと、
前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材と
を備え、
前記漏れ光処理部材は、
前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、
前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、
前記断熱層の外周面を囲う金属層と
を有し、
前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、
前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、
前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高い
ことを特徴とするファイバレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は漏れ光除去部品、光増幅器及びファイバレーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
増幅用光ファイバとデリバリファイバとを融着接続したときには、当該増幅用光ファイバのコアとデリバリファイバのコアとの軸ずれやモードフィールドの不整合等に起因して、当該デリバリファイバのコアに入力する光の一部がクラッドに漏れる場合がある。
【０００３】
このような漏れ光除去する構造として下記特許文献１が提案されている。この特許文献１では、第１の光ファイバの出射端の端面と第２の光ファイバの入射端の端面との融着部の近傍において、第２の光ファイバを覆う漏洩光除去部が備えられている。漏洩光除去部の屈折率は、第２の光ファイバの被覆層の屈折率以上とされる。そして、漏洩光除去部と壁面が接触するよう漏洩光除去部を収容する金属ケースが設けられている。またこの特許文献１では、このような構造とすることで、漏れ光によって光ファイバの温度上昇を抑制することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８６３９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが上記特許文献では、金属ケースで生じた熱が漏洩光除去部を通じて光ファイバに伝導し、当該熱によって光ファイバが劣化する問題を生じる場合がある。殊に、近年では増幅用光ファイバにおける高出力化の要請が高まっているため、上記の問題が顕在化するものと考えられる。
【０００６】
そこで本発明は、光ファイバの寿命を向上させ得る漏れ光除去部品、コンバイナ、光増幅器及びファイバ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】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明の漏れ光除去部品は、コア、及び、前記コアよりも屈折率が低いクラッドを有する光ファイバと、前記光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記漏れ光処理部材は、前記クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記光ファイバにおけるクラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
【０００８】
この漏れ光除去部品では、光ファイバにおけるクラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層の屈折率と、当該樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層との屈折率とがクラッドの屈折率よりも大きくされる。このため、クラッドに漏れた光は、樹脂層から断熱層に向かって屈折しながら伝播し、当該断熱層の外周面を囲う金属層に至り、当該金属層によって熱に変換される。この結果、漏れ光に起因して光ファイバの被覆層が劣化することを大幅に抑制することができる。
また、断熱層の熱伝導率は金属層の熱伝導率よりも小さく、当該断熱層のガラス転移温度は樹脂層のガラス転移温度よりも高くされる。このため、樹脂層よりも熱による変性の程度が小さい断熱層によって、樹脂層に対する、金属層で生じる熱の伝導を抑制することができる。したがって、金属層で生じる熱に起因する樹脂層の劣化を低減するとともに、当該金属層に接する断熱層自体の劣化を低減することができる。この結果、光ファイバと金属層との間を樹脂層と断熱層との２層構造とせずに、樹脂層だけで構成する場合に比べて、光ファイバに対する熱伝導を大幅に抑制することができる。
このように、光ファイバに設けられる漏れ光処理部材が漏れ光を熱に変換することで、漏れ光に起因する光ファイバの被覆層の劣化を抑制するとともに、当該熱が光ファイバに伝導することを抑制することができる。こうして、光ファイバの寿命を向上させ得る漏れ光除去部品が実現される。
【０００９】
また、前記断熱層の厚さは、前記樹脂層の厚さよりも大きいことが好ましい。
【００１０】
このようにした場合、樹脂層を、当該樹脂層よりも変性の程度が小さい断熱層によって、金属層で生じた熱から遠ざけることができる。したがって、金属層で生じる熱に起因する樹脂層の劣化をより一段と低減することができる。
【００１１】
前記断熱層の屈折率は、前記樹脂層の屈折率よりも大きいことが好ましい。
【００１２】
このようにした場合、クラッドに漏れる漏れ光を、断熱層に対する漏れ光の入射角度によらず金属層まで伝播させることができる。したがって、漏れ光を一段と効率よく熱に変換することができる。
【００１３】
また、前記断熱層と前記樹脂層との境界面は、凹凸形状とされることが好ましい。
【００１４】
このようにした場合、樹脂層に被覆される光ファイバの単位面積当たりの漏れ光の伝搬量を大きくすることができるため、当該樹脂層に伝搬した漏れ光を金属層によって効率よく熱に変換することができる。
【００１５】
なお、前記断熱層は、無機材料からなるようにすることができる。
【００１６】
本発明のコンバイナは、励起光を伝搬するための複数の励起光ファイバと、前記複数の励起光ファイバの後段に配置される光ファイバと、前記複数の励起光ファイバにおけるコアと前記光ファイバにおけるコアとを結合する光入力部材と、前記光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記光入力部材は、入力側から出力側に向かって縮径するテーパ部を有し、前記漏れ光処理部材は、前記クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記光ファイバにおけるクラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
【００１７】
このようなコンバイナでは、光入力部材が入力側から出力側に向かって縮径するテーパ部を有しているため、光のＮＡ(Numerical Aperture)が後段の光ファイバにおいて許容されるＮＡを超えて、当該後段の光ファイバのコアからクラッドへ光が漏れてしまう傾向が高くなる。
しかしながら、このコンバイナでは、上述したように、後段の光ファイバに設けられる漏れ光処理部材が漏れ光を熱に変換するため、当該漏れ光に起因する光ファイバの被覆層の劣化を抑制するとともに、熱が光ファイバに伝導することを抑制することができる。こうして、光ファイバの寿命を向上させ得るコンバイナが実現される。
【００１８】
本発明の光増幅器は、コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に励起光を入力させる光入力部材と、前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記漏れ光処理部材は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のファイバレーザ装置は、コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、種光源及び励起光源と、前記種光源から出射される種光を前記増幅用光ファイバにおけるコアの一端に入力させるとともに、前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に入力させる光入力部材と、前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記漏れ光処理部材は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のファイバレーザ装置は、コア、前記コアよりも屈折率が低い内側クラッド及び外側クラッドを有する増幅用光ファイバと、励起光源と、前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける内側クラッドの一端に入力させる光入力部材と、前記増幅用光ファイバに所定距離を隔てて配置される一対のミラーと、前記増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備え、前記漏れ光処理部材は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面を被覆する光透過性の樹脂層と、前記樹脂層における少なくとも一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層と、前記断熱層の外周面を囲う金属層とを有し、前記断熱層及び前記樹脂層の屈折率は、前記増幅用光ファイバにおける外側クラッドの屈折率よりも大きく、前記断熱層の熱伝導率は、前記金属層の熱伝導率よりも小さく、前記断熱層のガラス転移温度は、前記樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
【００２１】
上記光増幅器又はファイバレーザ装置では、上記漏れ光除去部品における光ファイバ及び漏れ光処理部材が構成要素の一部として用いられる。つまり、上記漏れ光除去部品の光ファイバとして増幅用光ファイバが適用され、当該増幅用光ファイバに漏れ光処理部材が設けられる。このようにした場合であっても、上記漏れ光除去部品と同様に、増幅用光ファイバに設けられる漏れ光処理部材が漏れ光を熱に変換することで、当該漏れ光に起因する被覆層の劣化を抑制するとともに、増幅用光ファイバに対する漏れ光処理部材からの熱伝導を抑制することができる。こうして、光ファイバの寿命を向上させ得る光増幅器及びファイバレーザ装置が実現される。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、光ファイバの寿命を向上させ得る漏れ光除去部品、コンバイナ、光増幅器及びファイバレーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。
【図２】増幅用光ファイバの長さ方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。
【図３】デリバリファイバの長さ方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。
【図４】漏れ光処理部材の長さ方向に垂直な断面の様子を示す図である。
【図５】第２実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。
【図６】第３実施形態におけるファイバレーザ装置を示す図である。
【図７】光入力部材の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（１）第１実施形態
本発明の好適な第１実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
＜ファイバレーザ装置の構成＞
図１は、第１実施形態におけるファイバレーザ装置１を示す図である。図１に示すように、ファイバレーザ装置１は、ＭＯ−ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置であり、種光源１０、励起光源２０、光増幅器２及び漏れ光除去部品３を主な構成要素として備える。光増幅器２は増幅用光ファイバ３０及び光入力部材４０を主な構成要素として備え、漏れ光除去部品３はデリバリファイバ５０及び漏れ光処理部材６０を主な構成要素として備える。
【００２５】
種光源１０は、種光を出力する部材であり、例えば、レーザダイオードから成るレーザ光源や、ファブリフェペロー型やファイバリング型のファイバレーザとされる。この種光源１０には、コア、及び、コアを被覆するクラッドから構成される種光ファイバ１５が接続される。種光ファイバ１５としては、例えば、シングルモードファイバが挙げられる。
【００２６】
励起光源２０は、励起光を出力する部材であり、例えば、複数のレーザダイオード２１から構成される。これらレーザダイオード２１には、励起光ファイバ２２が接続される。
【００２７】
図２は、増幅用光ファイバ３０の長さ方向に垂直な断面の構造を示す図である。図２に示すように、増幅用光ファイバ３０は、コア３１と、コア３１を被覆する内側クラッド３２と、内側クラッド３２を被覆する外側クラッド３３と、外側クラッド３３を被覆する被覆層３４とから構成される。コア３１の屈折率は内側クラッド３２の屈折率よりも高く、内側クラッド３２の屈折率は外側クラッド３３の屈折率よりも高くされる。
【００２８】
コア３１を構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素、及び、励起光源２０から出力される励起光により励起される活性元素が添加された石英が挙げられる。活性元素としては、イッテルビウム（Ｙｂ）、ツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素が挙げられる。また、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）等が挙げられる。内側クラッド３２を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英が挙げられ、外側クラッド３３を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられる。また、被覆層３４を構成する材料としては、例えば、外側クラッド３３を構成する樹脂とは異なる紫外線硬化樹脂が挙げられる。
【００２９】
光入力部材４０は、種光源１０から出射される種光を増幅用光ファイバ３０におけるコア３１の一端に入力させるとともに、励起光源２０から出射される励起光を増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２の一端に入力させる部材である。
【００３０】
具体的に光入力部材４０は、種光ファイバ１５のコアと、増幅用光ファイバ３０のコア３１との端面同士を光学的に結合することで、種光源１０から種光ファイバ１５を介して出射される種光を増幅用光ファイバ３０におけるコア３１の一端に入力させる。
【００３１】
また光入力部材４０は、励起光ファイバ２２のコアと、増幅用光ファイバ３０の内側クラッド３２との端面同士を光学的に結合することで、励起光源２０から励起光ファイバ２２を介して出射される励起光を増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２の一端に入力させる。
【００３２】
デリバリファイバ５０は、増幅用光ファイバ３０によって増幅された光を後段に伝送する光ファイバである。図３は、デリバリファイバ５０の長さ方向に垂直な断面の様子を示す図である。図３に示すように、デリバリファイバ５０は、コア５１と、コア５１を被覆するクラッド５２と、クラッド５２を被覆する被覆層５３とから構成される。
【００３３】
コア５１の屈折率はクラッド５２の屈折率よりも高くされる。また、コア５１の直径は例えば増幅用光ファイバ３０におけるコア３１の直径と同程度とされ、クラッド５２の外径は例えば増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２の外径と同程度とされる。
【００３４】
コア５１を構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素が添加された石英が挙げられ、クラッド５２を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英が挙げられる。また、被覆層５３を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられる。
【００３５】
図４は、増幅用光ファイバ３０とデリバリファイバ５０との接続部分の様子を示す図である。具体的に図４の（Ａ）はデリバリファイバ５０の長さ方向に垂直となる増幅用光ファイバ３０、デリバリファイバ５０及び漏れ光処理部材６０の断面の様子を示し、図４の（Ｂ）は図４の（Ａ）におけるＶ−Ｖ線の断面の様子を示している。
【００３６】
図４の（Ａ）に示すように、デリバリファイバ５０におけるコア５１の一端面は、増幅用光ファイバ３０におけるコア３１の出力端側となる一端面と融着接続される。また、デリバリファイバ５０におけるクラッド５２の一端面は、増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２の出力端側となる一端面と融着接続される。なお、増幅用光ファイバ３０における出力側となる一端面は、当該増幅用光ファイバ３０において種光及び励起光が入力される一端とは逆側の一端面である。
【００３７】
さらに、デリバリファイバ５０において増幅用光ファイバ３０と接続される一端部分の被覆層５３が剥離され、当該剥離部分には漏れ光処理部材６０が設けられる。
【００３８】
図４の（Ｂ）に示すように、漏れ光処理部材６０は、デリバリファイバ５０におけるクラッド５２の外周面を被覆する光透過性の樹脂層６１と、当該樹脂層６１における一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層６２と、当該断熱層６２の外周面を密着した状態で囲う金属層６３とから構成される。
【００３９】
断熱層６２及び樹脂層６１の屈折率はデリバリファイバ５０におけるクラッド５２の屈折率よりも大きく、当該断熱層６２の屈折率は樹脂層６１の屈折率以上とされる。また、断熱層６２の熱伝導率は金属層６３の熱伝導率よりも小さく、断熱層６２のガラス転移温度は樹脂層６１のガラス転移温度よりも高くされる。
【００４０】
本実施形態の場合、断熱層６２の光吸収率は樹脂層６１の光吸収率よりも小さくされ、断熱層６２の厚さは樹脂層６１との厚さよりも大きくされる。また、樹脂層６１の外形は略立方体状とされ、断熱層６２及び金属層６３の外形は略凹型の箱状とされる。
【００４１】
このような樹脂層６１を構成する材料としては、例えば、ウレタン系の樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。断熱層６２を構成する材料としては、例えば、樹脂層６１の材料よりもガラス転移点が高いシリコーン等の有機材料が挙げられる。また、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素を添加した石英、あるいは、ネオセラムやパイレックス（登録商標）といった耐熱ガラス等の無機材料が挙げられる。金属層６３を構成する材料としては、例えば、光を熱に変換する限り特に限定されるわけではないが、放熱性に優れる部材であることが好ましく、例えば黒アルマイト処理されたアルミ、ステンレス鋼等が挙げられる。
【００４２】
＜動作・効果＞
本実施形態におけるファイバレーザ装置１では、種光源１０から出射される種光は、種光ファイバ１５のコアを伝播し、光入力部材４０によって増幅用光ファイバ３０のコア３１に入力される。増幅用光ファイバ３０のコア３１に入力した種光は、当該コア３１を伝搬する。
【００４３】
一方、励起光源２０から出射される励起光は、励起光ファイバ２２のコアを伝播し、光入力部材４０によって増幅用光ファイバ３０の内側クラッド３２に入力される。内側クラッド３２に入力した励起光は、増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２及びコア３１を伝搬し、当該励起光によってコア３１に添加される活性元素が励起される。
【００４４】
励起状態にある活性元素は、コア３１を伝搬する種光によって誘導放出を引き起こし、当該誘導放出に起因して種光が増幅される。そして、増幅された種光は、増幅用光ファイバ３０における出力端と融着接続されるデリバリファイバ５０のコア５１に入力し、当該デリバリファイバ５０のコア５１を伝播して出力端から出力する。
【００４５】
ところで、増幅用光ファイバ３０のコア３１とデリバリファイバ５０のコア５１との軸ずれやモードフィールドの不整合等に起因して、当該デリバリファイバ５０のコア５１に入力する光の一部がクラッド５２に漏れる場合がある。この場合、漏れ光がデリバリファイバ５０の被覆層５３に伝搬し、当該漏れ光に起因して被覆層５３が劣化し易い傾向となる。
【００４６】
しかしながら、本実施形態では、デリバリファイバ５０において増幅用光ファイバ３０と接続される一端部分に漏れ光処理部材６０が設けられている。この漏れ光処理部材６０はデリバリファイバ５０におけるクラッド５２の外周面を被覆する光透過性の樹脂層６１を有し、当該樹脂層６１の屈折率はクラッド５２の屈折率よりも大きくされる。また、漏れ光処理部材６０は樹脂層６１における一部の外周面を被覆する光透過性の断熱層６２を有し、当該断熱層６２の屈折率は樹脂層６１の屈折率以上とされる。
【００４７】
このため、クラッド５２に漏れた光は、樹脂層６１から断熱層６２に向かって屈折しながら伝播し、当該断熱層６２の外周面を囲う金属層６３に至り、当該金属層６３によって熱に変換され消滅する。この結果、漏れ光に起因して被覆層５３が劣化することを大幅に抑制することができる。
【００４８】
なお、樹脂層６１と金属層６３との屈折率差がデリバリファイバ５０におけるコア５１とクラッド５２との屈折率差よりも小さいながらも同程度とした場合、当該樹脂層６１と金属層６３との屈折率差が大幅に大きい場合に比べて、樹脂層６１に伝搬した漏れ光がデリバリファイバ５０側に反射することを低減することができる。したがって、樹脂層６１に伝搬した漏れ光を金属層６３によって効率よく熱に変換することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、断熱層６２の熱伝導率は金属層６３の熱伝導率よりも小さく、当該断熱層６２のガラス転移温度は樹脂層６１のガラス転移温度よりも高くされる。
【００５０】
このため、金属層６３で生じる熱に起因して変性する程度が大きい樹脂層６１が、当該樹脂層６１よりも変性の程度が小さい断熱層６２によって遠ざけられる。したがって、樹脂層６１よりも熱による変性の程度が小さい断熱層６２によって、樹脂層６１に対する、金属層６３で生じる熱の伝導を抑制することができる。この結果、デリバリファイバ５０と金属層６３との間を樹脂層６１と断熱層６２との２層構造とせずに、樹脂層６１だけで構成する場合に比べて、デリバリファイバ５０に対する熱伝導を大幅に抑制することができる。
【００５１】
このように、デリバリファイバ５０に設けられる漏れ光処理部材６０が漏れ光を熱に変換することで、当該漏れ光に起因する被覆層５３の劣化を抑制するとともに、デリバリファイバ５０に対する漏れ光処理部材６０からの熱伝導を抑制することができる。こうして、デリバリファイバ５０の寿命を向上させ得るファイバレーザ装置１、光増幅器２及び漏れ光除去部品３が実現される。
【００５２】
また本実施形態の場合、断熱層６２の光吸収率は樹脂層６１の光吸収率よりも小さくされる。この場合、断熱層６２の光吸収率が樹脂層６１の光吸収率よりも大きい場合に比べて、樹脂層６１に伝搬した漏れ光を金属層６３によってより一段と効率よく熱に変換することができる。
【００５３】
また本実施形態の場合、断熱層６２の厚さは樹脂層６１の厚さよりも大きくされる。この場合、金属層６３で生じる熱に起因して変性する程度が大きい樹脂層６１を、当該樹脂層６１よりも変性の程度が小さい断熱層６２によって金属層６３で生じた熱から遠ざけることができる。したがって、金属層６３で生じる熱に起因する樹脂層６１の劣化をより一段と低減することができる。
【００５４】
また本実施形態の場合、デリバリファイバ５０において増幅用光ファイバ３０と接続される一端部分に漏れ光処理部材６０が設けられている。このため、デリバリファイバ５０における中間部位に漏れ光処理部材６０が設けられる場合に比べて、当該デリバリファイバ５０のクラッド５２での漏れ光の伝搬距離を短くすることができる。この結果、漏れ光に起因して被覆層５３が劣化することをより一段と抑制することができる。
【００５５】
（２）第２実施形態
次に、第２実施形態について図５を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
【００５６】
＜ファイバレーザ装置の構成＞
図５は、第２実施形態におけるファイバレーザ装置の構成を示す図である。図５に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置１００は、共振型のファイバレーザであり、励起光源２０（複数のレーザダイオード２１）、光増幅器２及び漏れ光除去部品３と、一対のミラーとしての第１ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）７１及び第２ＦＢＧ７２とを主な構成要素として備える。
【００５７】
これら第１ＦＢＧ７１と第２ＦＢＧ７２とは、互いに所定距離を隔てて光増幅器２における増幅用光ファイバ３０に配置される。
【００５８】
第１ＦＢＧ７１は、増幅用光ファイバ３０の入力端寄りに設けられており、当該増幅用光ファイバ３０の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分を繰り返す構造でなる。この部分は、励起状態とされた増幅用光ファイバ３０の活性元素が放出する光の少なくとも一部の波長を反射するよう調整される。
【００５９】
第２ＦＢＧ７２は、増幅用光ファイバ３０の出力端寄りに設けられており、当該増幅用光ファイバ３０の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分を繰り返す構造でなる。この部分は、第１ＦＢＧ７１が反射する光と同じ波長の光を第１ＦＢＧ７１よりも低い反射率で反射するよう調整される。
【００６０】
＜動作・効果＞
本実施形態におけるファイバレーザ装置１００では、出射される励起光は、励起光ファイバ２２のコアを伝播し、光入力部材４０によって増幅用光ファイバ３０の内側クラッド３２に入力される。内側クラッド３２に入力した励起光は、増幅用光ファイバ３０における内側クラッド３２及びコア３１を伝搬し、当該励起光によってコア３１に添加される活性元素が励起され、当該活性元素から特定の波長の自然放出光が放出される。
【００６１】
この自然放出光は、増幅用光ファイバ３０のコア３１を伝搬して第１ＦＢＧ７１と第２ＦＢＧ７２との間を往来するとともに増幅される。そして、増幅された光の一部は、第２ＦＢＧ７２を透過して、増幅用光ファイバ３０における出力端と融着接続されるデリバリファイバ５０のコア５１に入力し、当該デリバリファイバ５０のコア５１を伝播して出力端から出力する。
【００６２】
このとき、デリバリファイバ５０の被覆層５３に漏れ光が伝搬した場合であっても、上述した場合と同様に、当該デリバリファイバ５０に設けられる漏れ光処理部材６０が漏れ光を熱に変換することで、当該漏れ光に起因する被覆層５３の劣化を抑制するとともに、デリバリファイバ５０に対する漏れ光処理部材６０からの熱伝導を抑制することができる。
【００６３】
（３）第３実施形態
次に、第３実施形態について図６及び図７を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
【００６４】
＜ファイバレーザ装置の構成＞
図６は、第３実施形態におけるファイバレーザ装置の構成を示す図である。図６に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置２００は、複数のレーザ光源８０及びコンバイナ９０を主な構成要素として備える。コンバイナ９０は、複数の励起光ファイバ２２、光入力部材９１、漏れ光除去部品３及び光出力部材９２を主な構成要素として備える。
【００６５】
レーザ光源８０は、ファブリフェペロー型のファイバレーザとされる。このファイバレーザを構成する励起光源としては、シングルチップレーザダイオードあるいはマルチチップレーザダイオードが挙げられる。
【００６６】
光入力部材９１は、複数の励起光ファイバ２２におけるコアと漏れ光除去部品３におけるデリバリファイバ５０のコア５１とを結合する部材であり、当該複数の励起光ファイバ２２の出力側端部とデリバリファイバ５０の入力側端部との間に設けられる。
【００６７】
図７は、光入力部材９１の構造を示す図である。なお、この図７では、便宜上、励起光ファイバ２２におけるコア２２Ａを囲うクラッド、及び、当該クラッドを被覆する被覆層は省略している。
【００６８】
図７に示すように、本実施形態の光入力部材９１は、入力端側から出力端側に向かって縮径するテーパ部９１Ａを有するロッド状のガラス体とされる。このガラス体の端面以外の外周面は被覆層で被覆されていても良い。
【００６９】
この光入力部材９１における両端のうち大径側の端面には、複数の励起光ファイバ２２それぞれにおける出力側のコア端面が融着接続される。一方、光入力部材９１における両端のうち小径側の端面には、デリバリファイバ５０における入力側のコア端面が融着接続される。
【００７０】
光出力部材９２は例えばロッド状のガラス体でなり、当該光出力部材９２の端面はデリバリファイバ５０の出力端面と融着接続される。
【００７１】
＜動作・効果＞
本実施形態におけるファイバレーザ装置２００のコンバイナ９０では、光入力部材９１が入力側から出力側に向かって縮径するテーパ部９１Ａを有している。このためこのコンバイナ９０では、複数の励起光ファイバ２２を介して光入力部材９１を伝搬する光のＮＡが後段のデリバリファイバ５０において許容されるＮＡを超えて、当該デリバリファイバ５０のコア５１からクラッド５２へ光が漏れてしまう傾向が高くなる。
【００７２】
しかしながら、このコンバイナ９０では、上述したように、後段のデリバリファイバ５０に設けられる漏れ光処理部材６０が漏れ光を熱に変換するため、当該漏れ光に起因する被覆層５３の劣化を抑制するとともに、デリバリファイバ５０に対する漏れ光処理部材６０からの熱伝導を抑制することができる。
【００７３】
（４）変形例
以上、第１実施形態〜第３実施形態が一例として説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００７４】
例えば、上記第１実施形態及び上記第２実施形態では、増幅用光ファイバ３０の後段のデリバリファイバ５０に漏れ光処理部材６０が設けられた。しかしながら、増幅用光ファイバ３０にも漏れ光処理部材６０を設ける形態が適用可能である。このような形態が適用された場合、上記実施形態と同様に、増幅用光ファイバ３０に設けられる漏れ光処理部材６０が外側クラッド３３に漏れる光を熱に変換することで、当該漏れ光に起因する被覆層３４の劣化を抑制するとともに、増幅用光ファイバ３０に対する漏れ光処理部材６０からの熱伝導を抑制することができる。この結果、増幅用光ファイバ３０の寿命を向上させるとともに、デリバリファイバ５０の寿命を向上させることができる。なお、増幅用光ファイバ３０に漏れ光処理部材６０を設ける場合、当該増幅用光ファイバ３０における外側クラッド３３の外周面が樹脂層６１に被覆される。
【００７５】
また、上記実施形態では、漏れ光処理部材６０が設けられる光ファイバとしてデリバリファイバ５０が適用されたが、当該デリバリファイバ５０に代えて増幅用光ファイバが適用されても良い。このようにした場合、漏れ光処理部材６０が設けられる後段の増幅用光ファイバの寿命を向上させつつも、増幅用光ファイバの長さをより大きく確保することが可能となる。なお、増幅用光ファイバに漏れ光処理部材６０を設ける場合、上述したように、当該増幅用光ファイバにおける外側クラッドの外周面が樹脂層６１に被覆される。
【００７６】
また、デリバリファイバ５０に接続される光ファイバとして、上記第１実施形態及び上記第２実施形態では増幅用光ファイバ３０が適用され、上記第３実施形態では複数の励起光ファイバ２２（光入力部材９１）が適用されたが、例えば他の光ファイバが適用されても良く、コアを有さないガラスロッドが適用されても良い。すなわち、漏れ光処理部材６０が設けられる光ファイバに接続すべき前段の部材はガラス体であれば良い。要するに、漏れ光除去部品は、コア、及び、当該コアよりも屈折率が低いクラッドを有する光ファイバと、当該光ファイバに設けられる漏れ光処理部材とを備えるものであれば良い。
【００７７】
また、上記実施形態では、漏れ光処理部材６０を設ける部位が光ファイバの一端部分とされたが、当該一端部分以外の部位とされていても良い。また、複数の漏れ光処理部材６０が、光ファイバにおける一端から他端に向かって所定の間隔又は任意の間隔ごとに設けられていても良い。さらに、漏れ光処理部材６０が長さ方向全体にわたって設けられていても良い。なお、光ファイバにおいて曲がる部位が形成されている場合、当該部位以後に漏れ光処理部材６０を設けることが好ましい。曲がる部位を積極的に形成し、当該部位が維持されるよう固定しておくことも可能である。
【００７８】
また、上記実施形態では、樹脂層６１の形状が略立方体状とされ、断熱層６２及び金属層６３の形状が凹型箱状とされたが、当該樹脂層６１、断熱層６２及び金属層６３の形状としては様々な形状を採用することができる。なお、樹脂層６１と断熱層６２との境界面が凹凸形状とされた場合、当該樹脂層６１に被覆される光ファイバの単位面積当たりの漏れ光の伝搬量を大きくすることができるため、樹脂層６１に伝搬した漏れ光を金属層６３によって効率よく熱に変換することができる。
【００７９】
また、上記実施形態では、樹脂層６１における一部の外周面を被覆する断熱層６２と、当該断熱層６２の外周面を囲う金属層６３とが適用された。しかしながら、樹脂層６１における外周面全体を被覆する断熱層と、当該断熱層６２の外周面を囲う金属層とが適用されても良い。
【００８０】
また、上記実施形態では、増幅用光ファイバ３０における一端のみから励起光を入力する一方向励起が適用されたが、当該両端から励起光を入力する双方向励起が適用されても良い。
【００８１】
なお、ファイバレーザ装置１、ファイバレーザ装置１００、ファイバレーザ装置２００光増幅器２及び漏れ光除去部品３における各構成要素は、上記実施形態又は変形例に示された内容以外に、適宜、本願目的を逸脱しない範囲で組み合わせ、省略、変更、周知技術の付加などをすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明に係る光増幅部品、コンバイナ及びファイバレーザ装置は、増幅用光ファイバを取り扱う産業上分野において利用可能性がある。
【符号の説明】
【００８３】
１，１００，２００・・・ファイバレーザ装置
２・・・光増幅器
３・・・漏れ光除去部品
１０・・・種光源
２０・・・励起光源
３０・・・増幅用光ファイバ
３１，５１・・・コア
３２・・・内側クラッド
３３・・・外側クラッド
３４，５３・・・被覆層
４０，９１・・・光入力部材
５０・・・デリバリファイバ
５２・・・クラッド
６０・・・漏れ光処理部材
６１・・・樹脂層
６２・・・断熱層
６３・・・金属層
８０・・・レーザ光源
９０・・・コンバイナ
【図１】
2014163955.tif 000003
【図２】
2014163955.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014163955.tif 000006
【図５】
2014163955.tif 000007
【図６】
2014163955.tif 000008
【図７】
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