(57)【要約】【課題】  励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率が向上され得る光コンバイナ及び当該光コンバイナを備えるファイバレーザ装置を提供することを目的とする。【解決手段】  活性元素が添加されたコア５２とコア５２を囲うクラッド５３とを有する増幅用光ファイバ５１と、少なくとも１つの励起光ファイバ５５と、増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５とに接するように増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５との間に形成される中間樹脂部５４と、増幅用光ファイバ５１及び励起光ファイバ５５の外周面側を囲う共通被膜５８と、を備え、クラッド５３の屈折率をｎ１、励起光ファイバ５５の屈折率をｎ２、中間樹脂部５４の屈折率をｎ３、共通被膜５８の屈折率をｎ４とするとき、ｎ１≧ｎ２，ｎ１≧ｎ３，ｎ３＞ｎ４，ｎ２＞ｎ４が成り立つ。【選択図】    図２
2018186239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性元素が添加されたコアと前記コアを囲うクラッドとを有する増幅用光ファイバと、
少なくとも１つの励起光ファイバと、
前記増幅用光ファイバと前記励起光ファイバとに接するように前記増幅用光ファイバと前記励起光ファイバとの間に配置される中間樹脂部と、
前記増幅用光ファイバ及び前記励起光ファイバの外周面側を囲う共通被膜と、
を備え、
前記クラッドの屈折率をｎ１、前記励起光ファイバの屈折率をｎ２、前記中間樹脂部の屈折率をｎ３、前記共通被膜の屈折率をｎ４とするとき、下記式（１）から（４）が成り立つ
ことを特徴とする光コンバイナ。
ｎ１≧ｎ２  ・・・  （１）
ｎ１≧ｎ３  ・・・  （２）
ｎ３＞ｎ４  ・・・  （３）
ｎ２＞ｎ４  ・・・  （４）
【請求項２】
下記式（５）を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の光コンバイナ。
ｎ３≧ｎ２  ・・・  （５）
【請求項３】
下記式（６）を満たす
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光コンバイナ。
ｎ１＞ｎ３  ・・・  （６）
【請求項４】
前記励起光ファイバの前記増幅用光ファイバ側とは反対側が前記共通被膜に接して覆われている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光コンバイナ。
【請求項５】
長手方向に垂直な断面において、前記増幅用光ファイバの外周面と前記励起光ファイバの外周面とに接し前記増幅用光ファイバと前記励起光ファイバとの間で互いに交わらない２本の接線と、前記増幅用光ファイバの外周面と、前記励起光ファイバの外周面と、で囲まれる中間領域の外側では、前記増幅用光ファイバ及び前記励起光ファイバが前記共通被膜に接して覆われている
ことを特徴とする請求項４に記載の光コンバイナ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の光コンバイナと、
前記励起光ファイバに入射される励起光を出射する励起光源と、
を備える
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、励起光ファイバから増幅用光ファイバに励起光を移行させる場合に好適な光コンバイナ及び当該光コンバイナを備えるファイバレーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザ装置は、集光性に優れ、パワー密度が高く、小さなビームスポットとなる光が得られることから、レーザ加工分野、医療分野等の様々な分野において用いられている。このようなファイバレーザ装置では、活性元素がコアに添加された増幅用光ファイバが用いられる。また、増幅用光ファイバでは、コアにより多くの励起光を入射させるため、一般的にダブルクラッド構造が適用される。ダブルクラッド構造の増幅用光ファイバは、活性元素が添加されたコアとコアを囲う内側クラッドと内側クラッドを囲う外側クラッドとを有し、外側クラッドは内側クラッドより屈折率が低い。内側クラッドに入射される励起光は、内側クラッドと外側クラッドとの界面においてコア側に反射されてコアに入射し、コアに添加される活性元素を励起する。
【０００３】
例えば下記特許文献１には、上記のような増幅用光ファイバと増幅用光ファイバに移行される励起光が伝搬する励起光ファイバとが光学的に結合された光コンバイナが開示されている。この光コンバイナでは、増幅用光ファイバと励起光ファイバとが互いに長手方向に沿うように整列され、これらが同一の樹脂からなる共通被膜で覆われている。この光コンバイナでは、増幅用光ファイバのクラッドの外周面と励起光ファイバの外周面とが互いに近接するように整列される。このように増幅用光ファイバのクラッドと励起光ファイバとが近接する部位において、励起光ファイバを伝搬する励起光を増幅用光ファイバのクラッドへと移行させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６８２６３３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されている光コンバイナにおいて、増幅用光ファイバ及び励起光ファイバが互いに直接接する場合、増幅用光ファイバ及び励起光ファイバは、表面に傷が付いて機械的強度が低下するという懸念がある。しかし、増幅用光ファイバと励起光ファイバとが離れた状態でこれらの外周面が共通被膜で被覆されると、増幅用光ファイバと励起光ファイバとの間にも共通被膜を構成する樹脂が充填される。当該共通被膜は、増幅用光ファイバの外周面及び励起光ファイバの外周面を覆うポリマークラッドとして機能するものである。よって、この共通被膜の屈折率は、増幅用光ファイバ及び励起光ファイバを構成するガラスの屈折率よりも十分に低くされる。このため、共通被膜を構成する樹脂が増幅用光ファイバと励起光ファイバとの間に充填されると、励起光ファイバを伝搬する光は励起光ファイバに閉じ込められ易くなる。よって、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率が低下するという懸念がある。
【０００６】
そこで、本発明は、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率が向上され得る光コンバイナ及び当該光コンバイナを備える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、本発明の光コンバイナは、活性元素が添加されたコアと前記コアを囲うクラッドとを有する増幅用光ファイバと、少なくとも１つの励起光ファイバと、前記増幅用光ファイバと前記励起光ファイバとに接するように前記増幅用光ファイバと前記励起光ファイバとの間に配置される中間樹脂部と、前記増幅用光ファイバ及び前記励起光ファイバの外周面側を囲う共通被膜と、を備え、前記クラッドの屈折率をｎ１、前記励起光ファイバの屈折率をｎ２、前記中間樹脂部の屈折率をｎ３、前記共通被膜の屈折率をｎ４とするとき、下記式（１）から（４）が成り立つことを特徴とする。
ｎ１≧ｎ２  ・・・  （１）
ｎ１≧ｎ３  ・・・  （２）
ｎ３＞ｎ４  ・・・  （３）
ｎ２＞ｎ４  ・・・  （４）
【０００８】
上記光コンバイナでは、増幅用光ファイバと励起光ファイバとの間に中間樹脂部が配置されることによって、増幅用光ファイバと励起光ファイバとが直接接触することが抑制され得る。このため、増幅用光ファイバ及び励起光ファイバは、表面に傷が付いて機械的強度が低下することが抑制され得る。また、上記光コンバイナは、上記式（３）及び（４）を満たす。すなわち、共通被膜の屈折率ｎ４は、励起光ファイバの屈折率ｎ２よりも低くされるとともに中間樹脂部の屈折率ｎ３よりも低くされる。このため、励起光ファイバを伝搬する光は、共通被膜側に漏れ難く、中間樹脂部が形成される側に偏在し易くなる。また、上記光コンバイナは、上記式（２）を満たす。すなわち、増幅用光ファイバのクラッドの屈折率ｎ１は、中間樹脂部の屈折率ｎ３以上とされる。このため、中間樹脂部を伝搬する光は増幅用光ファイバに入射し易くなり、励起光ファイバを伝搬する光のうち中間樹脂部まで広がった光は増幅用光ファイバへと移行し易くなる。また、上記光コンバイナは、上記式（１）から（４）を満たす。すなわち、増幅用光ファイバのクラッドの屈折率ｎ１は、最も屈折率が高い部位とされる。このため、増幅用光ファイバへ移行した光は増幅用光ファイバに閉じ込められ易くなる。上記のようにして、本発明の光コンバイナでは、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率が向上され得る。
【０００９】
また、下記式（５）を満たすことが好ましい。
ｎ３≧ｎ２  ・・・  （５）
【００１０】
上記式（５）が満たされることによって、すなわち、中間樹脂部の屈折率ｎ３が励起光ファイバの屈折率ｎ２以上であることによって、励起光ファイバを伝搬する光が中間樹脂部に入射し易くなる。また、中間樹脂部を伝搬する光は上記のように増幅用光ファイバへ入射し易い。よって、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率がより向上され得る。
【００１１】
また、下記式（６）を満たすことが好ましい。
ｎ１＞ｎ３  ・・・  （６）
【００１２】
上記式（６）が満たされることによって、すなわち、増幅用光ファイバのクラッドの屈折率ｎ１が中間樹脂部の屈折率ｎ３より高いことによって、中間樹脂部を伝搬する光は、中間樹脂部と増幅用光ファイバのクラッドとの界面での反射が抑制され、増幅用光ファイバにより入射し易くなる。また、増幅用光ファイバを伝搬する光は、中間樹脂部と増幅用光ファイバのクラッドとの界面で反射され易くなり、中間樹脂部側に戻り難くなる。よって、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率がより向上され得る。
【００１３】
また、前記励起光ファイバの前記増幅用光ファイバ側とは反対側が前記共通被膜に接して覆われていることが好ましい。
【００１４】
上記のように、共通被膜の屈折率ｎ４は、励起光ファイバの増幅用光ファイバ側に配置される中間樹脂部の屈折率ｎ３より低い。よって、励起光ファイバの増幅用光ファイバ側とは反対側が中間樹脂部を介さずに共通被膜に接して覆われることにより、励起光ファイバを伝搬する光が増幅用光ファイバ側に偏在し易くなる。このため、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率がより向上され得る。
【００１５】
また、長手方向に垂直な断面において、前記増幅用光ファイバの外周面と前記励起光ファイバの外周面とに接し前記増幅用光ファイバと前記励起光ファイバとの間で互いに交わらない２本の接線と、前記増幅用光ファイバの外周面と、前記励起光ファイバの外周面と、で囲まれる中間領域の外側では、前記増幅用光ファイバ及び前記励起光ファイバが前記共通被膜に接して覆われていることが好ましい。
【００１６】
このように増幅用光ファイバの外周面及び励起光ファイバの外周面のうち互いに向かい合う部位以外の部位が中間樹脂部よりも屈折率が低い共通被膜に接して覆われることにより、励起光ファイバを伝搬する光が増幅用光ファイバ側へより偏在し易くなる。また、増幅用光ファイバへ移行した光が増幅用光ファイバから漏れ難くなる。よって、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率がより向上され得る。
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明のファイバレーザ装置は、上記のいずれかの光コンバイナと、前記励起光ファイバに入射される励起光を出射する励起光源と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記のいずれかの光コンバイナを備えることによって、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率が向上され得る。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率が向上され得る光コンバイナ及び当該光コンバイナを備えるファイバレーザ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るファイバレーザ装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す光コンバイナの長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図３】図１に示す光コンバイナ及び光コンバイナに接続されるそれぞれの光ファイバの一部の長手方向に平行な断面を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光コンバイナの長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図５】変形例に係る光コンバイナの長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図６】他の変形例に係る光コンバイナの長手方向に垂直な断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る光コンバイナ及びファイバレーザ装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るファイバレーザ装置の構成を示す図である。図１に示すように、ファイバレーザ装置１は、共振器型のファイバレーザ装置とされ、レーザダイオード２１を有する励起光源２０と、レーザダイオード２１に接続される励起光ファイバ２５と、光ファイバ３０と、光ファイバ３０に設けられる第１ＦＢＧ３５と、光ファイバ４０と、光ファイバ４０に設けられる第２ＦＢＧ４５と、光コンバイナ５０とを主な構成として備える。
【００２３】
本実施形態のファイバレーザ装置１は、２つの励起光源２０を備える。それぞれの励起光源２０は、レーザダイオード２１から構成される。本実施形態のレーザダイオード２１は、例えば、ＧａＡｓ系半導体を材料としたファブリペロー型半導体レーザであり、中心波長が９１５ｎｍの励起光を出射する。また、レーザダイオード２１は励起光ファイバ２５の一端に接続されており、励起光ファイバ２５の他端は光コンバイナ５０に接続されている。励起光ファイバ２５は、コアと、コアの外周面を隙間なく囲むクラッドと、クラッドを被覆する被覆層とを主な構成として備える。
【００２４】
光ファイバ３０の一端は、後述するように光コンバイナ５０に接続しており、光ファイバ３０の他端には光を熱に変換する終端部３８が設けられている。また、光ファイバ３０は、コアと、コアの外周面を隙間なく囲むクラッドと、クラッドを被覆する被覆層とを主な構成として備える。クラッドの屈折率はコアの屈折率よりも低くされている。このようなコア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（Ｇｅ）等の元素が添加された石英が挙げられる。クラッド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を挙げることができる。なお、クラッドには、屈折率を低下させるフッ素（Ｆ）等の元素が添加されても良い。被覆層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。
【００２５】
また、光ファイバ３０のコアにはゲルマニウム等の感光性の元素が添加されており、光ファイバ３０のコアには、第１ＦＢＧ３５が設けられている。第１ＦＢＧ３５は、光ファイバ３０のコアの第１ＦＢＧ３５以外の部分よりも屈折率が高い高屈折率部と、当該コアの第１ＦＢＧ３５以外の部分と同様の屈折率である低屈折率部とが、当該コアの長手方向に沿って周期的に繰り返されている。この高屈折率部の繰り返しパターンは、例えば高屈折率部となる部位に紫外線が照射されて形成される。この様にして形成される第１ＦＢＧ３５は、後述する増幅用光ファイバ５１のコア５２に添加されている活性元素が励起状態とされた状態で放出する光のうち少なくとも一部の波長の光を反射するように構成されている。第１ＦＢＧ３５の反射率は、後述の第２ＦＢＧ４５の反射率よりも高く、上記活性元素が放出する光うち所望の波長の光を９０％以上で反射することが好ましく、９９％以上で反射することがより好ましい。また第１ＦＢＧ３５が反射する光の波長は、上記活性元素がイッテルビウムである場合、例えば１０６０ｎｍとされる。
【００２６】
光ファイバ４０の一端は、後述するように光コンバイナ５０に接続されている。光ファイバ４０は、第１ＦＢＧ３５にかえて第２ＦＢＧ４５がコアに設けられている点を除き光ファイバ３０と同様の構成とされる。光ファイバ４０のコアは、後述するように増幅用光ファイバ５１のコア５２に接続される。また、光ファイバ４０のコアには、上記のように第２ＦＢＧ４５が設けられている。第２ＦＢＧ４５は、第１ＦＢＧ３５と同様に高屈折率部と低屈折率部とが周期的に繰り返されて形成されている。第２ＦＢＧ４５は、第１ＦＢＧ３５が反射する光を第１ＦＢＧ３５よりも低い反射率で反射するように構成されている。第２ＦＢＧ４５は、第１ＦＢＧ３５が反射する光が入射する場合に、この光を例えば１０％程度の反射率で反射する。また、本実施形態では光ファイバ４０の増幅用光ファイバ５１側とは反対側の他端には特に何も接続されていないが、ガラスロッド等が接続されても良い。
【００２７】
次に、光コンバイナ５０について説明する。図１に示すように、光コンバイナ５０の一方の端部には光ファイバ３０及び励起光ファイバ２５が接続され、他方の端部には光ファイバ４０及び他の励起光ファイバ２５が接続される。
【００２８】
図２は、図１に示す光コンバイナ５０の長手方向に垂直な断面を示す図である。図３は、図１に示す光コンバイナ５０及び光コンバイナ５０に接続されるそれぞれの光ファイバの一部の長手方向に平行な断面を示す図である。
【００２９】
図２及び図３に示すように、光コンバイナ５０は、増幅用光ファイバ５１、励起光ファイバ５５、増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５との間に配置される中間樹脂部５４、及びこれらを囲う共通被膜５８を備える。
【００３０】
増幅用光ファイバ５１は、活性元素が添加されたコア５２とコア５２を囲うクラッド５３とを有する。増幅用光ファイバ５１のコア５２は、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム（Ｇｅ）等の元素、及び、励起光源２０から出射される励起光により励起されるイッテルビウム（Ｙｂ）等の活性元素が添加された石英が挙げられる。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ｙｂの他にツリウム（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）等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）等を挙げることができる。クラッド５３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を挙げることができる。なお、クラッド５３には、屈折率を低下させるフッ素（Ｆ）等の元素が添加されても良い。
【００３１】
増幅用光ファイバ５１のコア５２は、一端が光ファイバ４０のコア４１に接続され、他端が光ファイバ３０のコア３１に接続される。よって、第１ＦＢＧ３５は、増幅用光ファイバ５１の一方側に配置され、増幅用光ファイバ５１のコア５２と光学的に結合する。また、第２ＦＢＧ４５は、増幅用光ファイバ５１の他方側に配置され、増幅用光ファイバ５１のコア５２と光学的に結合する。こうして、第１ＦＢＧ３５と増幅用光ファイバ５１と第２ＦＢＧ４５とで、光共振器が構成されている。また、増幅用光ファイバ５１のクラッド５３は、一端が光ファイバ４０のクラッド４２に接続され、他端が光ファイバ３０のクラッド３２に接続される。
【００３２】
本実施形態の励起光ファイバ５５は、単一のガラスからなる光ファイバ素線によって構成される部位である。励起光ファイバ５５は励起光ファイバ２５のコア２６と同様の構成とされる。励起光ファイバ５５は、一端が励起光ファイバ２５のコア２６及びクラッド２７に接続され、他端が他の励起光ファイバ２５のコア２６及びクラッド２７に接続される。従って、それぞれのレーザダイオード２１が出射する励起光は、それぞれの励起光ファイバ２５を介して励起光ファイバ５５に入射する。
【００３３】
中間樹脂部５４は、増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５とに接するように、増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５との間に配置される。中間樹脂部５４は、例えば紫外線硬化樹脂によって構成される。本実施形態の中間樹脂部５４は、増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５との間の中間領域ＩＲに配置される。中間領域ＩＲは、図２に示すように、２本の接線Ｌ１，Ｌ２と、増幅用光ファイバ５１の外周面と、励起光ファイバ５５の外周面と、で囲まれる領域である。２本の接線Ｌ１，Ｌ２は、光コンバイナ５０の長手方向に垂直な断面において、増幅用光ファイバ５１の外周面と励起光ファイバ５５の外周面とに接し、増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５との間で互いに交わらない。上記のように中間樹脂部５４は中間領域ＩＲ内に配置され、中間領域ＩＲの外側では、増幅用光ファイバ５１及び励起光ファイバ５５が共通被膜５８に接して覆われている。よって、励起光ファイバ５５の増幅用光ファイバ５１側とは反対側は共通被膜５８に接して覆われている。また、本実施形態の中間樹脂部５４は、中間領域ＩＲのうち増幅用光ファイバ５１の外周面と励起光ファイバ５５の外周面との間隔が特に狭い領域にのみ形成されている。よって、中間樹脂部５４は、増幅用光ファイバ５１の中心と励起光ファイバ５５の中心とを結ぶ線分上に形成される。また、光コンバイナ５０の長手方向に垂直な断面における当該線分に対して垂直な方向の中間樹脂部５４の長さｄ３は、増幅用光ファイバ５１の直径ｄ１及び励起光ファイバ５５の直径ｄ２より小さくされる。本実施形態では、増幅用光ファイバ５１の直径ｄ１と励起光ファイバ５５の直径ｄ２とが同じ大きさとされる。また、中間樹脂部５４の厚さｔ、すなわち増幅用光ファイバ５１の外周面と励起光ファイバ５５の外周面との距離は、例えば１０μｍ以下とされる。なお、光コンバイナ５０の長手方向で見る場合、中間樹脂部５４は、増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５との間に連続的に形成されていることが好ましいが、断続的に形成されていても良い。
【００３４】
共通被膜５８は、増幅用光ファイバ５１の外周面側及び励起光ファイバ５５の外周面側を囲うポリマークラッドとされる。共通被膜５８は、例えば、中間樹脂部５４とは異なる紫外線硬化樹脂によって構成される。
【００３５】
本実施形態では、クラッド５３の屈折率をｎ１、励起光ファイバ５５の屈折率をｎ２、中間樹脂部５４の屈折率をｎ３、共通被膜５８の屈折率をｎ４とするとき、下記式（１）から（５）が成り立つ。
ｎ１≧ｎ２  ・・・  （１）
ｎ１≧ｎ３  ・・・  （２）
ｎ３＞ｎ４  ・・・  （３）
ｎ２＞ｎ４  ・・・  （４）
ｎ３≧ｎ２  ・・・  （５）
【００３６】
次に、ファイバレーザ装置１の動作について説明する。
【００３７】
まず、それぞれの励起光源２０のレーザダイオード２１から励起光が出射される。この励起光は励起光ファイバ２５を介して、光コンバイナ５０の励起光ファイバ５５に入射する。光コンバイナ５０の励起光ファイバ５５に入射した励起光は、励起光ファイバ５５を伝搬する間に徐々に増幅用光ファイバ５１に移行する。
【００３８】
増幅用光ファイバ５１のクラッド５３へと移行した励起光は、主にクラッド５３を伝搬する。このようして増幅用光ファイバ５１のクラッド５３を伝搬する励起光は、増幅用光ファイバ５１のコア５２を通過する際に、コア５２に添加されている活性元素を励起する。励起状態とされた活性元素は、特定の波長帯域の自然放出光を放出する。この自然放出光を起点として、第１ＦＢＧ３５及び第２ＦＢＧ４５で共通して反射される波長の光を含む信号光が、第１ＦＢＧ３５と第２ＦＢＧ４５との間を共振する。共振する信号光がコア５２を伝搬するときに、励起状態の活性元素が誘導放出を起こして、共振する信号光が増幅される。そして、第１ＦＢＧ３５と増幅用光ファイバ５１と第２ＦＢＧ４５とを含む光共振器内における利得と損失が等しくなったところでレーザ発振状態となり、共振する信号光のうち一部の光が第２ＦＢＧ４５を透過して、光ファイバ４０の端部から出射する。なお、増幅用光ファイバ５１側から第１ＦＢＧ３５を透過する光の大部分は、終端部３８で熱に変換されて消滅する。
【００３９】
以上の説明のように、光コンバイナ５０では、増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５との間に中間樹脂部５４が配置される。このため、増幅用光ファイバ５１と励起光ファイバ５５とが直接接触することが抑制され得る。よって、増幅用光ファイバ５１及び励起光ファイバ５５は、表面に傷が付いて機械的強度が低下することが抑制され得る。
【００４０】
また、光コンバイナ５０は、上記式（３）及び（４）を満たす。すなわち、共通被膜５８の屈折率ｎ４は、励起光ファイバ５５の屈折率ｎ２よりも低くされるとともに中間樹脂部５４の屈折率ｎ３よりも低くされる。このため、励起光ファイバ５５を伝搬する光は、共通被膜５８側に漏れ難く、中間樹脂部５４が形成される側に偏在し易くなる。また、光コンバイナ５０は、上記式（２）を満たす。すなわち、増幅用光ファイバ５１のクラッド５３の屈折率ｎ１は、中間樹脂部５４の屈折率ｎ３以上とされる。このため、中間樹脂部５４を伝搬する光は、中間樹脂部５４とクラッド５３との界面での反射が抑制されて増幅用光ファイバ５１に入射し易くなる。このように、励起光ファイバ５５を伝搬する光のうち中間樹脂部５４まで広がった光は、増幅用光ファイバ５１へと移行し易くなる。また、光コンバイナ５０は、上記式（１）から（４）を満たす。すなわち、増幅用光ファイバ５１のクラッド５３の屈折率ｎ１は、最も屈折率が高い部位とされる。このため、増幅用光ファイバ５１へ移行した光は増幅用光ファイバ５１に閉じ込められ易くなる。上記のようにして、光コンバイナ５０では、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への光の移行効率が向上され得る。
【００４１】
また、光コンバイナ５０は、上記式（５）を満たす。すなわち、中間樹脂部５４の屈折率ｎ３が励起光ファイバ５５の屈折率ｎ２以上である。このため、励起光ファイバ５５を伝搬する光は、励起光ファイバ５５と中間樹脂部５４との界面での反射が抑制され、中間樹脂部５４に入射し易くなる。また、中間樹脂部５４を伝搬する光は上記のように増幅用光ファイバ５１へ入射し易い。よって、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への光の移行効率がより向上され得る。
【００４２】
さらに、中間樹脂部５４を伝搬する光を増幅用光ファイバ５１へより入射させ易くする観点からは、下記式（６）を満たすことが好ましい。
ｎ１＞ｎ３  ・・・  （６）
【００４３】
上記式（６）を満たすことによって、すなわち、増幅用光ファイバ５１のクラッド５３の屈折率ｎ１が中間樹脂部５４の屈折率ｎ３より高いことによって、中間樹脂部５４を伝搬する光は、中間樹脂部５４と増幅用光ファイバ５１のクラッド５３との界面での反射が抑制され、増幅用光ファイバ５１により入射し易くなる。また、増幅用光ファイバ５１を伝搬する光は、中間樹脂部５４と増幅用光ファイバ５１のクラッド５３との界面で反射され易くなり、中間樹脂部５４側に戻り難くなる。よって、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への光の移行効率がより向上され得る。
【００４４】
また、光コンバイナ５０では、励起光ファイバ５５の増幅用光ファイバ５１側とは反対側が共通被膜５８に接して覆われている。上記のように、共通被膜５８の屈折率ｎ４は、励起光ファイバ５５の増幅用光ファイバ５１側に配置される中間樹脂部５４の屈折率ｎ３より低い。よって、励起光ファイバ５５の増幅用光ファイバ５１側とは反対側が中間樹脂部５４を介さずに共通被膜５８に接して覆われていることにより、励起光ファイバ５５を伝搬する光が増幅用光ファイバ５１側に偏在し易くなる。このため、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への光の移行効率がより向上され得る。
【００４５】
また、光コンバイナ５０の長手方向に垂直な断面において、中間領域ＩＲの外側では、増幅用光ファイバ５１及び励起光ファイバ５５が共通被膜５８に接して覆われている。このように増幅用光ファイバ５１の外周面及び励起光ファイバ５５の外周面のうち互いに向かい合う部位以外の部位が中間樹脂部５４よりも屈折率が低い共通被膜５８に接して覆われることにより、励起光ファイバ５５を伝搬する光が増幅用光ファイバ５１側へより偏在し易くなる。また、増幅用光ファイバ５１へ移行した光が増幅用光ファイバ５１から漏れ難くなる。よって、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への光の移行効率がより向上され得る。
【００４６】
また、本実施形態の中間樹脂部５４は、上記のように中間領域ＩＲの一部にのみ形成される。このように中間樹脂部５４の体積が小さくされることによって、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への移行する光が中間樹脂部５４を伝搬する距離を小さくし得る。よって、中間樹脂部５４において光が散乱したり吸収されたりして損失することが抑制され得る。
【００４７】
また、ファイバレーザ装置１では、上記光コンバイナ５０を備えることによって、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への光の移行効率が向上され得る。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光コンバイナについて図４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、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００４９】
図４は、本実施形態に係る光コンバイナの長手方向に垂直な断面を示す図である。
【００５０】
図４に示す光コンバイナ５０ａは、増幅用光ファイバ５１の直径ｄ１と励起光ファイバ５５の直径ｄ２とが異なる点において、第１実施形態の光コンバイナ５０と異なる。光コンバイナ５０ａでは、増幅用光ファイバ５１の直径ｄ１が励起光ファイバ５５の直径ｄ２よりも大きい。また、光コンバイナ５０の長手方向に垂直な断面における増幅用光ファイバ５１の中心と励起光ファイバ５５の中心とを結ぶ線分に対して垂直な方向の中間樹脂部５４の長さｄ３は、励起光ファイバ５５の直径ｄ２よりも小さい。すなわち、中間樹脂部５４の長さｄ３は、増幅用光ファイバ５１及び励起光ファイバ５５のうち直径が小さい方の直径よりも小さい。このような形態であっても、上記第１実施形態と同様に、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への光の移行効率が向上され得る。
【００５１】
以上、本発明について上記第１及び第２実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５２】
例えば、上記第１及び第２実施形態では、上記式（５）を満たす形態、すなわち中間樹脂部５４の屈折率ｎ３が励起光ファイバ５５の屈折率ｎ２以上である例を挙げて説明したが、中間樹脂部５４の屈折率ｎ３は励起光ファイバ５５の屈折率ｎ２より小さくても良い。ただし、中間樹脂部５４の屈折率ｎ３は共通被膜の屈折率ｎ４よりは高くされる。このような形態であっても、励起光ファイバ５５を伝搬する光は中間樹脂部５４側に偏在し得る。
【００５３】
また、上記第１及び第２実施形態では、中間領域ＩＲの一部にのみ中間樹脂部５４が配置される例を挙げて説明したが、中間樹脂部５４は中間領域ＩＲ全体に配置されてもよく、中間領域ＩＲの外側にも中間樹脂部５４が配置されても良い。図５は、変形例に係る光コンバイナの長手方向に垂直な断面を示す図である。図５に示す光コンバイナ５０ｂは、中間領域ＩＲの全体と更に中間領域ＩＲの外側にも中間樹脂部５４が配置されている点で第１実施形態の光コンバイナ５０と異なる。このような形態であっても、上記第１実施形態と同様に、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への光の移行効率が向上され得る。
【００５４】
また、図６は、他の変形例に係る光コンバイナの長手方向に垂直な断面を示す図である。図６に示す光コンバイナ５０ｃは、中間樹脂部５４が励起光ファイバ５５の外周面のうち増幅用光ファイバ５１側の面を覆うように配置され増幅用光ファイバ５１との接触面積が小さい点で第１実施形態の光コンバイナ５０と異なる。このような形態であっても、上記第１実施形態と同様に、励起光ファイバ５５から増幅用光ファイバ５１への光の移行効率が向上され得る。ただし、励起光ファイバ５５を伝搬する光を増幅用光ファイバ５１側により偏在させ易くする等の観点からは、中間樹脂部５４は中間領域ＩＲ内にのみ配置されることが好ましい。また、中間樹脂部５４は、増幅用光ファイバ５１の外周面のうち励起光ファイバ５５側の面を覆うように配置されても良い。ただし、増幅用光ファイバ５１から光を漏れ難くする等の観点からは、増幅用光ファイバ５１が共通被膜５８に接して覆われる面積は大きい方が好ましく、励起光ファイバ５５から中間樹脂部５４に光が伝搬し易くする観点からは、励起光ファイバ５５が中間樹脂部５４に接して覆われる面積は大きい方が好ましい。よって、中間樹脂部５４は、増幅用光ファイバ５１の外周面を覆うように配置されるよりも、図６に示す変形例のように励起光ファイバ５５の外周面を覆うように配置される方が好ましい。
【００５５】
また、上記のように、同様に増幅用光ファイバ５１が共通被膜５８に接して覆われる面積は大きい方が好ましく、励起光ファイバ５５が中間樹脂部５４に接して覆われる面積は大きい方が好ましい。従って、励起光ファイバ５５から中間樹脂部５４を介して増幅用光ファイバ５１へ光を移行させつつ増幅用光ファイバ５１から光が漏れることを抑制する観点から、中間樹脂部５４と励起光ファイバ５５との接触面積は、中間樹脂部５４と増幅用光ファイバ５１との接触面積より大きいことが好ましい。
【００５６】
また、上記実施形態ではファイバレーザ装置１が２つの励起光源２０を備える例を挙げて説明したが、ファイバレーザ装置に備えられる励起光源２０の数は特に限定されない。また、励起光源２０の数に応じて励起光ファイバ２５の数は適宜変更され、励起光ファイバ２５に接続される光コンバイナ５０の励起光ファイバ５５の数も適宜変更される。また、励起光ファイバ５５は単一のガラスから成る例を挙げて説明したが、励起光ファイバ５５は屈折率が互い異なる部位を有していても良い。
【００５７】
また、上記実施形態では増幅用光ファイバ５１の外形が円形である例を挙げて説明したが、増幅用光ファイバ５１の外形は多角形であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明によれば、励起光ファイバから増幅用光ファイバへの光の移行効率が向上され得る光コンバイナ及び当該光コンバイナを備えるファイバレーザ装置が提供され、ファイバレーザ装置や光ファイバ通信等の分野で利用することが期待される。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・ファイバレーザ装置
２０・・・励起光源
５０・・・光コンバイナ
５１・・・増幅用光ファイバ
５２・・・コア
５３・・・クラッド
５４・・・中間樹脂部
５５・・・励起光ファイバ
５８・・・共通被膜
【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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