(57)【要約】【課題】光ファイバから出射されるレーザ光のビーム品質を容易に調整可能な光デバイスを提供すること。【解決手段】光デバイス（１）は、第１の区間（１１ａ）を保持された光ファイバ（１１）と、第１の区間（１１ａ）と異なる区間である第２の区間（１１ｂ）に設けられたローテータ（２１）と、を備え、ローテータ（２１）は、第１の区間（１１ａ）に対する第２の区間（１１ｂ）の相対角を増減させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の区間を保持された光ファイバと、
前記第１の区間と異なる区間である第２の区間を保持するローテータと、を備え、
当該ローテータは、前記第２の区間を軸回りに回転させることによって、前記第１の区間に対する前記第２の区間の相対角を増減させる、
ことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記光ファイバは、前記第１の区間に加えて第３の区間が保持されており、
前記第３の区間は、前記第１の区間とともに前記第２の区間を挟み込む位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記光ファイバの一方の端部にレーザ光を結合させた場合に、当該光ファイバの他方の端部から出射されるレーザ光を検出する検出部であって、前記光ファイバの前記他方の端部に対して任意に結合させることができる検出部と、
前記検出部の検出結果に基づき前記レーザ光のビーム品質を評価する評価部と、
当該ビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高い場合に、前記相対角を増すように前記ローテータを制御するローテータ制御部と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記相対角の変位である角度変位と、当該角度変位に伴って生じるビーム品質の変化である変化量との相関関係を示すテーブル又は関数を格納した記憶部を更に備え、
前記ローテータ制御部は、前記相関関係に基づき、前記ビーム品質と前記目標ビーム品質との差分を前記変化量として、当該変化量に対応する前記角度変位を取得し、取得した角度変位に基づき前記相対角を増減させるように前記ローテータを制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の光デバイスと、
当該光デバイスの一方の端部に対して、その出射端部が結合された１又は複数のファイバレーザと、を備えている、
ことを特徴とするファイバレーザシステム。
【請求項６】
ファイバレーザと光ファイバとを備えたファイバレーザシステムの製造方法であって、
前記光ファイバの一方の端部に前記ファイバレーザが出射するレーザ光を結合させた場合に、当該光ファイバの他方の端部から出射されるレーザ光を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づき前記レーザ光のビーム品質を評価する評価工程と、
当該ビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高い場合に、前記光ファイバの第１の区間と、前記光ファイバの前記第１の区間と異なる区間である第２の区間との相対角を増すように前記第２の区間を軸回りに回転させる回転工程と、を含む、
ことを特徴とするファイバレーザシステムの製造方法。
【請求項７】
前記相対角の変位である角度変位と、前記相対角を変位させることによって得られるビーム品質の変化である変化量との相関関係を示すテーブル又は関数が予め定められており、
前記回転工程は、前記相関関係に基づき、前記ビーム品質と前記目標ビーム品質との差分を前記変化量として、当該変化量に対応する前記角度変位を取得し、取得した角度変位に基づき前記相対角を増減させるように前記第２の区間を回転させる、
ことを特徴とする請求項６に記載のファイバレーザシステムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、光ファイバを備えた光デバイスに関する。また、本発明の一態様は、このような光デバイスを備えたファイバレーザシステム及びファイバレーザシステムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１に示すように、高出力なファイバレーザシステムを用いた加工技術が産業界において利用されている。
【０００３】
ファイバレーザシステムを用いた加工（以下、レーザ加工）においては、レーザ加工の仕上がり具合がレーザ光のビーム品質に大きく依存することが知られている。例えば、特許文献１には、レーザ加工機（ファイバレーザシステムと読み替えられる）を用いて鋼板を切断する場合に、鋼板の厚さに応じてレーザ光のスポット径を変化させる必要があることと、スポット径が適切でない場合には良好な切断を行うことができないこととが記載されている。なお、スポット径は、レーザ光のビーム品質に依存する。そのため、ファイバレーザシステムは、その用途等に応じて、ビーム品質が所定の値になるように設計されている。
【０００４】
ところが、ファイバレーザシステムを構成する各部材は、所定の製造公差の範囲内でその寸法が揺らいでいる。ファイバレーザシステムのビーム品質は、各部材の寸法の揺らぎの影響を受ける。また、ビーム品質は、各部材を結合させる結合部の仕上がり具合にも影響を受ける。そのため、製造されたファイバレーザシステムのビーム品質は、ファイバレーザシステムの個体ごとに揺らぐことになる。
【０００５】
このビーム品質の揺らぎを所定の範囲内に収めるために、ファイバレーザシステムの製造方法は、ファイバレーザシステムのビーム品質が最終的に所定の範囲に含まれるように調整する調整工程を含む。
【０００６】
例えば、予めビーム品質に与える影響が大きい部材をいくつか特定しておく。そのうえで、１台のファイバレーザシステムを構成する各部材を組み合わせる段階において、ビーム品質が所定の範囲内に収まるように、各部材の組み合わせを調整する。このような調整工程を製造方法に含めることによって、ビーム品質を所定の範囲内に収めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１３３０１３号（２０１４年９月４日公開）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】"Fiber laser processing", [online], ２０１７年４月１７日検索，インターネット<URL : http://www.fiberlaser.fujikura.jp/eng/laser-processing/>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したような調整工程を実施するためには、多くの手間を要する。ビーム品質は、各部材を組み立てた状態でないと確認することができない。そのため、調整工程を実施するためには、（１）各部材の組み合わせの選定、（２）各部材の組み立て、（３）ビーム品質の確認、（４）各部材のバラし、の各工程を繰り返すためである。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ファイバレーザシステムに適用可能な光デバイスであって、光ファイバから出射されるレーザ光のビーム品質を容易に調整することができる光デバイスを提供することである。また、そのような光デバイスを備えたファイバレーザシステム及びファイバレーザシステムの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光デバイスは、第１の区間を保持された光ファイバと、前記第１の区間と異なる区間である第２の区間を保持するローテータと、を備え、当該ローテータは、前記第２の区間を軸回りに回転させることによって、前記第１の区間に対する前記第２の区間の相対角を増減させる、ことを特徴とする。
【００１２】
光ファイバから出射されるレーザ光のビーム品質は、光ファイバに加えられた軸回りの回転であるねじれの影響を受け変化する。具体的には、所定の長さを有する光ファイバにおいて、その光ファイバから出射されるレーザ光のビーム品質は、光ファイバに対して加えられたねじれが増すほど低下する。
【００１３】
したがって、光ファイバの第１の区間と第２の区間との間における相対角を増減可能な本光デバイスは、光ファイバから出射されるレーザ光のビーム品質を容易に調整することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る光デバイスにおいて、
前記光ファイバは、前記第１の区間に加えて第３の区間が保持されており、前記第３の区間は、前記第１の区間とともに前記第２の区間を挟み込む位置に設けられている、ことが好ましい。
【００１５】
上記の構成のように、本光デバイスが備えている光ファイバは、ローテータによって保持される第２の区間を挟み込む２つの区間である第１の区間及び第３の区間が保持されていてもよい。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る光デバイスは、前記光ファイバの一方の端部にレーザ光を結合させた場合に、当該光ファイバの他方の端部から出射されるレーザ光を検出する検出部であって、前記光ファイバの前記他方の端部に対して任意に結合させることができる検出部と、前記検出部の検出結果に基づき前記レーザ光のビーム品質を評価する評価部と、当該ビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高い場合に、前記相対角を増すように前記ローテータを制御するローテータ制御部と、を更に備えている、ことが好ましい。
【００１７】
本光デバイスが備えている検出部は、（１）光ファイバから出射されるレーザ光のビーム品質を調整する場合に、光ファイバの他方の端部に対して結合する位置に配置され、（２）ビーム品質を調整しない場合には、光ファイバの他方の端部に対して結合しない位置に配置される検出部である。
【００１８】
上記の構成によれば、ビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高い場合に、前記相対角を増すことができるため、ビーム品質を目標ビーム品質に近づけるように調整することができる。
【００１９】
また、本発明の一態様に係る光デバイスは、前記相対角の変位である角度変位と、当該角度変位に伴って生じるビーム品質の変化である変化量との相関関係を示すテーブル又は関数を格納した記憶部を更に備え、前記ローテータ制御部は、前記相関関係に基づき、前記ビーム品質と前記目標ビーム品質との差分を前記変化量として、当該変化量に対応する前記角度変位を取得し、取得した角度変位に基づき前記相対角を増減させるように前記ローテータを制御する、ように構成されていることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、光ファイバから出射されるレーザ光のビーム品質と目標ビーム品質との差分を小さくするために好適な角度変位を得ることができる。したがって、ビーム品質を目標ビーム品質により近づけるように調整することができる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係るファイバレーザシステムは、上述した何れか一態様に係る光デバイスと、当該光デバイスの一方の端部に対して、その出射端部が結合された１又は複数のファイバレーザと、を備えている、ことが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、レーザ光源の出射端部に結合された光デバイスは、レーザ光源から光デバイスの光ファイバに結合され、且つ、当該光ファイバの他方の端部から出射されるレーザ光のビーム品質を調整することができる。
【００２３】
また、本発明の一態様に係るファイバレーザシステムの製造方法は、ファイバレーザと光ファイバとを備えたファイバレーザシステムの製造方法であって、前記光ファイバの一方の端部に前記ファイバレーザが出射するレーザ光を結合させた場合に、当該光ファイバの他方の端部から出射されるレーザ光を検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づき前記レーザ光のビーム品質を評価する評価工程と、当該ビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高い場合に、前記光ファイバの第１の区間と、前記光ファイバの前記第１の区間と異なる区間である第２の区間との相対角を増すように前記第２の区間を回転させる回転工程と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
本製造方法によれば、ファイバレーザシステムから出射されるレーザ光のビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高い場合に、前記相対角を増すことができる。したがって、本製造方法は、目標ビーム品質に近づけるようにビーム品質が調整されたファイバレーザシステムを製造することができる。
【００２５】
また、本製造方法によれば、（１）ファイバレーザシステムを構成する各部材の組み合わせの選定、（２）各部材の組み立て、（３）ビーム品質の確認、（４）各部材のバラし、の各工程を繰り返すことなく、ビーム品質を目標ビーム品質に近づけるように調整することができる。したがって、本製造方法は、容易にビーム品質を目標ビーム品質に近づけることができる。
【００２６】
また、本発明の一態様に係るファイバレーザシステムの製造方法において、前記相対角の変位である角度変位と、前記相対角を変位させることによって得られるビーム品質の変化である変化量との相関関係を示すテーブル又は関数が予め定められており、前記回転工程は、前記相関関係に基づき、前記ビーム品質と前記目標ビーム品質との差分を前記変化量として、当該変化量に対応する前記角度変位を取得し、取得した角度変位に基づき前記相対角を増減させるように前記第２の区間を軸回りに回転させる、ことが好ましい。
【００２７】
本製造方法によれば、光ファイバから出射されるレーザ光のビーム品質と目標ビーム品質との差分を小さくするために好適な角度変位を得ることができる。したがって、本製造方法は、ビーム品質を目標ビーム品質により近づけられたファイバレーザシステムを製造することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一態様に係る光デバイスによれば、光ファイバから出射されるレーザ光のビーム品質を容易に調整することができる。また、本発明の一態様に係るファイバレーザシステム及びその製造方法は、上記光デバイスと同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光デバイスの斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示した光デバイスが備えている光ファイバの端部の拡大斜視図である。（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）に示した光ファイバの断面図である。
【図３】図１に示した光デバイスにおける相対角とビーム品質の変化量との相関関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光デバイスの斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図４に示した光デバイスが備えている光ファイバの断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るファイバレーザシステムの構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示したファイバレーザシステムの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第４の実施形態に係るファイバレーザシステムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る光デバイス１について、図１及び２を参照して説明する。
【００３１】
［光デバイス１］
図１は、光デバイス１の斜視図である。図２の（ａ）は、光デバイス１が備えている光ファイバ１１の端部（後述するポート１１Ｂ）の拡大斜視図である。図２の（ｂ）及び（ｃ）は、光ファイバ１１の中心軸に直行する断面における、光ファイバ１１の断面図である。図２の（ｂ）は、光ファイバ１１に含まれる第１の区間１１ａにおける断面図である。図２の（ｃ）は、光ファイバ１１に含まれる第２の区間１１ｂにおける断面図である。なお、本明細書において、光ファイバ１１の中心軸に直行する断面のことを横断面と称する。
【００３２】
図１に示すように、光デバイス１は、基板２と、支持ポスト３，４と、保持部５と、光ファイバ１１と、ローテータ２１とを備えている。
【００３３】
（光ファイバ１１の配置）
図１に示すように、光ファイバ１１は、その一部区間である第１の区間１１ａが保持部５により保持されており、且つ、第１の区間１１ａと異なる区間である第２の区間１１ｂがローテータ２１により保持されている。保持部５及びローテータ２１の各々は、光ファイバ１１が一直線状になるように、基板２に固定されている。
【００３４】
保持部５は、ｙ軸に沿った方向に貫通孔が形成されたブロックである。光ファイバ１１は、この貫通孔に挿入されており、且つ、第１の区間１１ａの外壁がこの貫通孔の内壁に接着剤を用いて固定されている。このように、第１の区間１１ａは、保持部５により軸回りに回転不可能な状態で保持されている。なお、本明細書において用いる「回転」との表現は、光ファイバ１１の中心軸を回転軸として、光ファイバ１１をその軸回りに回転する動作を意味する。一方、ローテータ２１は、光ファイバ１１の第２の区間１１ｂを回転可能な状態で保持する。ローテータ２１については、後述する。
【００３５】
なお、本実施形態において、保持部５は、支持ポスト４を介して基板２に固定されている。同様に、ローテータ２１は、支持ポスト３を介して基板２に固定されている。支持ポスト３，４は、基板２の表面と光ファイバ１１との間に所定の空隙を形成するスペーサとして機能する。支持ポスト３，４の高さは、任意の高さに設定可能である。また、光デバイス１において、支持ポスト３，４を省略することもできる。
【００３６】
本実施形態では、直交座標系を次のように定める（図１参照）。すなわち、（１）基板２の表面に垂直な方向をｚ軸方向とし、（２）一直線状に配置された光ファイバ１１に対して平行な方向をｙ軸方向とし、（３）ｙ軸及びｚ軸の双方に直交する方向をｘ軸方向とする。ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の向きは、これらｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸が右手系の直交座標系をなすように定めている。
【００３７】
（光ファイバ１１の構成）
図２の（ａ）に示すように、光ファイバ１１は、コア１２と、内側クラッド１３と、外側クラッド１４とを備えているダブルクラッドファイバである。光ファイバ１１は、石英（ＳiＯ２；二酸化珪素）をベースとする材料により構成されている。
【００３８】
内側クラッド１３は、コア１２の外側を同心円状に取り囲むように形成されている。また、内側クラッド１３の屈折率は、コア１２の屈折率より低い。
【００３９】
外側クラッド１４は、内側クラッド１３の外側を同心円状に取り囲むように形成されている。また、外側クラッド１４の屈折率は、内側クラッド１３の屈折率よりも低い。
【００４０】
図１に示すように、光ファイバ１１の両端部のうち、ｙ軸正方向側の端部をポート１１Ａと呼び、ｙ軸負方向側の端部をポート１１Ｂと呼ぶ。
【００４１】
光ファイバ１１は、後述するローテータ２１を用いて、第１の区間１１ａと第２の区間１１ｂとの間においてねじられる。そのねじれの大きさを表す量である相対角θｒを定義するために、ここでは仮想線Ｌｒを用いる（図２の（ａ）参照）。仮想線Ｌｒは、（１）外側クラッド１４の外側面上に位置し、且つ、（２）光ファイバ１１がねじられていない状態において、コア１２の中心Ｃを通る中心軸ＬＣと平行な線分である。光ファイバ１１がねじられた場合、仮想線Ｌｒは、らせん状の軌跡を描く。
【００４２】
第１の区間１１ａの横断面において、中心Ｃと仮想線Ｌｒとを通る半直線を半直線ＣＡとする（図２の（ｂ）参照）。第２の区間１１ｂの横断面において、中心Ｃと仮想線Ｌｒとを通る半直線を半直線ＣＢとする（図２の（ｂ）参照）。第１の区間１１ａに対する第２の区間１１ｂの相対角θｒは、線分ＣＡと線分ＣＢとのなす角である。
【００４３】
光ファイバ１１がねじられていない状態（仮想線Ｌｒが一直線状な状態）における相対角θｒは、θｒ＝０ｄｅｇ．である。一方、光ファイバ１１が、θｒ＝０ｄｅｇ．の状態から時計回り方向又は反時計回り方向にねじられた場合、相対角θｒの絶対値は大きくなる。第１の区間１１ａに対して、第２の区間１１ｂを時計回り方向へ回転させた場合に得られる相対角θｒの符号を正（＋）とし、第２の区間１１ｂを反時計回り方向へ回転させた場合に得られる相対角θｒの符号を負（−）とする。
【００４４】
図２の（ｃ）に示した第２の区間１１ｂの状態は、図２の（ｂ）に示した第１の区間１１ａの状態を時計回りに３／４回転することによって得られているので、この場合の相対角θｒは、θｒ＝＋２７０ｄｅｇ．である。
【００４５】
光デバイス１において、保持部５とローテータ２１との間隔は、１ｍに設定されている。すなわち、光ファイバ１１において、第１の区間１１ａと第２の区間１１ｂとの間の長さＬは、１ｍである。したがって、相対角θｒの絶対値｜θｒ｜を長さＬで規格化した規格化相対角θｒＮは、θｒＮ＝２７０ｄｅｇ．／ｍである。
【００４６】
なお、図２には図示していないが、外側クラッド１４の更に外側には、樹脂からなる保護層が形成されていてもよい。
【００４７】
また、光ファイバ１１としてマルチモードファイバを採用している。光ファイバ１１としてマルチモードファイバを採用することによって、相対角θｒの増減を利用したビーム品質の調整を実現することができる。また、この構成によれば、大出力のレーザ光を出射することができる。
【００４８】
（ローテータ２１）
上述したように、ローテータ２１は、光ファイバ１１の第２の区間１１ｂを、回転可能な状態で保持し、第１の区間１１ａに対する第２の区間１１ｂの相対角θｒを増減させる回転機構である。
【００４９】
図１に示すように、ローテータ２１は、ホルダ２２内に配置され、且つ、貫通孔が形成された円筒形のステージ２３を備えている。光ファイバ１１は、ステージ２３の貫通孔に挿入されており、且つ、第２の区間１１ｂの外壁がこの貫通孔の内壁に接着剤を用いて固定されている。換言すれば、第２の区間１１ｂは、ステージ２３により保持されている。
【００５０】
ステージ２３は、ホルダ２２の内部に設けられた回転機構によって、光ファイバ１１の軸回りに回転可能に構成されている。このように構成されたローテータ２１は、ステージ２３は、光ファイバ１１が破壊されない範囲内で、第２の区間１１ｂを軸回りに回転させることができる。換言すれば、ローテータ２１は、第１の区間１１ａに対する第２の区間１１ｂの相対角θｒを増減させることができる。
【００５１】
なお、上述のローテータ２１は、モータを用いてステージ２３を電動駆動する構成を採用していてもよいし、手動駆動する構成を採用していてもよい。
【００５２】
（相対角θｒとビーム品質との相関関係）
上述した相対角θｒと、ポート１１Ａに対してレーザ光を結合させた場合にポート１１Ｂから出射されるレーザ光のビーム品質との相関関係について図３を参照して説明する。図３は、光デバイス１における相対角｜θｒ｜とビーム品質の変化量との相関関係を示すグラフである。
【００５３】
ポート１１Ｂから出射されるレーザ光のビーム品質を表す指標としては、Ｍ２（M Square）やＢＰＰ（Beam Parameter Product）等の周知の指標を用いることができる。本実施形態では、ビーム品質を表す指標としてＭ２を用いる。本実施形態では、θｒ＝０ｄｅｇ．である場合のＭ２を初期ビーム品質Ｍ２０として、相対角｜θｒ｜を０≦θｒ≦７２０の範囲内で変化させた場合のＭ２をＭ２１とする。また、ΔＭ２＝Ｍ２１−Ｍ２０で定義される変化量ΔＭ２をビーム品質の変化量として用いる。
【００５４】
図３に示すように、相対角｜θｒ｜を大きくすればするほど、変化量ΔＭ２は、増加する。すなわち、相対角｜θｒ｜を大きくすればするほど、ポート１１Ｂから出射されるレーザ光のビーム品質は、低下する。
【００５５】
このように、第１の区間１１ａに対する第２の区間１１ｂの相対角θｒを増加させることによって、光デバイス１は、光ファイバ１１から出射されるレーザ光のビーム品質を低下させることができる。例えば、θｒ＝０ｄｅｇ．である場合に得られたビーム品質である初期ビーム品質Ｍ２０が所望のビーム品質である目標ビーム品質Ｍ２Ｔよりも高い場合に、光デバイス１は、ステージ２３を時計回り方向及び反時計回り方向の何れかに回転させることによって、レーザ光のビーム品質を目標ビーム品質Ｍ２Ｔに近づけるように調整することができる。
【００５６】
ステージ２３を回転させる角度（すなわち相対角｜θｒ｜）は、目標ビーム品質Ｍ２Ｔと初期ビーム品質Ｍ２０との差分に対応する相対角｜θｒ｜を、図３に示した相関関係が取得することによって定められる。
【００５７】
本実施形態では、図３に示したグラフを用いて相対角｜θｒ｜と変化量ΔＭ２との相関関係を示している。ただし、この相関関係は、（１）相対角｜θｒ｜と、各相対角｜θｒ｜に対応する変化量ΔＭ２とからなるテーブルによって表すこともできるし、（２）相対角｜θｒ｜を変数ｘ、変化量ΔＭ２を変数ｙとしてｙ＝ｆ（ｘ）で表現される関数によって表すこともできる。
【００５８】
また、図３に示した相関関係における相対角｜θｒ｜は、１８０ｄｅｇ．ずつ増大されている。すなわち、相対角｜θｒ｜の増分は、１８０ｄｅｇ．である。ただし、この増分は任意の大きさに設定してよい。グラフ又はテーブルを用いて表す相関関係における、この増分を小さく設定することにより、レーザ光のビーム品質を目標ビーム品質Ｍ２Ｔに対してより近づけることができる。
【００５９】
また、相関関係を関数で表しておくことによって、目標ビーム品質Ｍ２Ｔと初期ビーム品質Ｍ２０との差分に対して完全に対応する相対角｜θｒ｜を定めることができる。このように相対角｜θｒ｜を定めることによって、レーザ光のビーム品質を目標ビーム品質Ｍ２Ｔに一致させることができる。
【００６０】
なお、θｒ＝０ｄｅｇ．である場合に得られた初期ビーム品質Ｍ２０を目標ビーム品質Ｍ２Ｔに近づける場合には、基準となる相対角θｒがθｒ＝０ｄｅｇ．であるため、ローテータ２１は、相対角θｒを増加させることによってレーザ光のビーム品質を低下させる方向の調整を実施する。一方、すでにビーム品質の調整を行っており、相対角θｒが０ｄｅｇ．以外の有限の値（例えばθｒ＝３６００ｄｅｇ．）に設定されている場合も想定される。このような状況において、ビーム品質を調整する場合には、ローテータ２１は、相対角｜θｒ｜を大きくする（ビーム品質を低下させる）方向に加えて、相対角｜θｒ｜を小さくする（ビーム品質を向上させる）方向の調整も実施可能である。
【００６１】
このように、相対角θｒが０ｄｅｇ．以外の有限の値に設定されている場合のビーム品質を調整する場合、ローテータは、相対角｜θｒ｜を増加させる方向の調整に加えて、相対角｜θｒ｜を減少させる方向の調整を実施することができる。
【００６２】
（長さＬと変化量ΔＭ２の上限値について）
本実施形態において光ファイバ１１における長さＬは、Ｌ＝１ｍである。したがって、図３の横軸である相対角｜θｒ｜（ｄｅｇ．）は、規格化相対角θｒＮ（ｄｅｇ．／ｍ）と同義である。なお、長さＬは、１ｍに限定されるものではなく、想定される変化量ΔＭ２の上限値の大きさに応じて適宜定めることができる。これは、光ファイバ１１における長さＬと、変化量ΔＭ２とが比例関係にあり、長さＬを長くすればするほど光ファイバ１１全体として得られる変化量ΔＭ２が大きくなるためである。
【００６３】
したがって、光デバイス１において長さＬをより長く設定することによって、変化量ΔＭ２の上限値を図３に示した０．０１８（（｜θｒ｜＝７２０ｄｅｇ．に対応する））より大きくすることができる。例えば、光デバイス１において長さＬをＬ＝１０ｍとすることによって、変化量ΔＭ２の上限値を０．１８（｜θｒ｜＝７２００ｄｅｇ．に対応する）まで拡大することができる。
【００６４】
また、光ファイバ１１のビーム品質は、相対角｜θｒ｜に応じて低下するものであり、第２の区間１１ｂを回転させる方向（時計回り方向又は反時計回り方向）によらない。
【００６５】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る光デバイス１０１について、図４及び図５を参照して説明する。
【００６６】
［光デバイス１０１］
図４は、光デバイス１０１の斜視図である。図５の（ａ）〜（ｃ）は、光デバイス１０１が備えている光ファイバ１１１の横断面における、光ファイバ１１１の断面図である。
【００６７】
図５の（ａ）は、光ファイバ１１１に含まれる第１の区間１１１ａにおける断面図である。図５の（ｂ）は、光ファイバ１１１に含まれる第２の区間１１１ｂにおける断面図である。図５の（ｃ）は、光ファイバ１１１に含まれる第３の区間１１１ｃにおける断面図である。
【００６８】
図４に示すように、光デバイス１０１は、基板１０２と、支持ポスト１０３，１０４，１０６と、保持部１０５，１０７と、光ファイバ１１１と、ローテータ１２１とを備えている。
【００６９】
光デバイス１０１を構成する各部材のうち、基板１０２、支持ポスト１０３，１０４、保持部１０５、光ファイバ１１１、及びローテータ１２１の各々は、それぞれ、図１に示した光デバイス１を構成する基板２、支持ポスト３，４、保持部５、光ファイバ１１、及びローテータ２１の各々に対応する。したがって、光デバイス１０１は、光デバイス１に対して、支持ポスト１０６と保持部１０７とを追加することによって得られる。そこで、本実施形態では、光デバイス１０１を構成する各部材のうち、基板１０２、支持ポスト１０３，１０４、保持部１０５、光ファイバ１１１、及びローテータ１２１に関する説明を省略する。
【００７０】
図４に示すように、光ファイバ１１は、第１の区間１１１ａ及び第２の区間１１１ｂに加えて、第１の区間１１１ａ及び第２の区間１１１ｂと異なる区間である第３の区間１１１ｃが、軸回りに回転しないように保持部１０７により保持されている。
【００７１】
第３の区間１１１ｃは、第１の区間１１１ａとともに第２の区間１１１ｂを挟み込む位置に設けられている。すなわち、光デバイス１０１において、ローテータ１２１は、保持部１０５と保持部１０７との中間に配置されている。保持部１０５、ローテータ１２１、及び保持部１０７の各々は、光ファイバ１１１が一直線状になるように、基板２に固定されている。
【００７２】
なお、図４に図示した座標系は、図１に図示した座標系と同じように定めている。したがって、光ファイバ１１１は、ｙ軸方向に平行となるように基板１０２の上方に配置されている。また、保持部１０５とローテータ１２１との間隔、及び、保持部１０７とローテータ１２１との間隔は、何れも１ｍに設定されている。すなわち、第１の区間１１１ａと第２の区間１１１ｂとの間の長さＬ１、及び、第３の区間１１１ｃと第２の区間１１１ｂとの間の長さＬ２は、何れも、１ｍである。
【００７３】
保持部１０７は、ｙ軸に沿った方向に貫通孔が形成されたブロックであり、保持部１０５と同一に構成されている。光ファイバ１１１は、この貫通孔に挿入されており、且つ、第３の区間１１１ｃの外壁がこの貫通孔の内壁に接着剤を用いて固定されている。このように、第３の区間１１１ｃは、保持部１０７により回転不可能な状態で保持されている。
【００７４】
なお、本実施形態において、保持部１０７は、支持ポスト１０６を介して基板１０２に固定されている。支持ポスト１０３，１０４，１０６の高さは、任意の高さに設定可能である。また、光デバイス１０１において、支持ポスト１０３，１０４，１０６を省略することもできる。
【００７５】
（ローテータ１２１）
ローテータ１２１は、ローテータ２１に対応する部材であり、（１）第１の区間１１１ａに対する第２の区間１１１ｂの相対角θｒ１と、（２）第３の区間１１１ｃに対する第２の区間１１１ｂの相対角θｒ２とを連動して増減させる回転機構である。
【００７６】
第１の区間１１１ａの横断面において、中心Ｃと仮想線Ｌｒとを通る半直線を半直線ＣＡとする（５２の（ａ）参照）。第２の区間１１１ｂの横断面において、中心Ｃと仮想線Ｌｒとを通る半直線を半直線ＣＢとする（図５の（ｂ）参照）。第３の区間１１１ｃの横断面において、中心Ｃと仮想線Ｌｒとを通る半直線を半直線ＣＤとする（図５の（ｃ）参照）。第１の区間１１１ａに対する第２の区間１１１ｂの相対角θｒ１は、線分ＣＡと線分ＣＢとのなす角であり、第３の区間１１１ｃに対する第２の区間１１１ｂの相対角θｒ２は、線分ＣＤと線分ＣＢとのなす角である。
【００７７】
図５の（ｂ）に示した第２の区間１１１ｂの状態は、図５の（ａ）に示した第１の区間１１ａの状態を時計回りに３／８回転することによって得られる。したがって、この場合の相対角θｒ１は、θｒ１＝＋１３５ｄｅｇ．である。
【００７８】
また、図５の（ｂ）に示した第２の区間１１１ｂの状態は、図５の（ｃ）に示した第３の区間１１１ｃの状態を反時計回りに３／８回転することによって得られるとも表現できる。したがって、この場合の相対角θｒ２は、θｒ２＝−１３５ｄｅｇ．である。
【００７９】
このように、第１の区間１１１ａにおける半直線ＣＡと第３の区間１１１ｃにおける半直線ＣＤとが互いに平行である場合、相対角θｒ１の絶対値である｜θｒ１｜と相対角θｒ２の絶対値である｜θｒ２｜とは、等しくなる。そこで、以下においては、｜θｒ１｜と｜θｒ２｜とを区別しない場合には、単に｜θｒ｜と記載する。
【００８０】
光デバイス１０１においては、（１）第１の区間１１１ａと第２の区間１１１ｂとの間において相対角｜θｒ｜に対応する変化量ΔＭ２の分だけビーム品質を低下させ、（２）第２の区間１１１ｂと第３の区間１１１ｃとの間において相対角｜θｒ｜に対応する変化量ΔＭ２の分だけビーム品質を低下させることができる。
【００８１】
したがって、光デバイス１０１における相対角｜θｒ｜と変化量ΔＭ２との相関関係は、図３に示した光デバイス１における相対角｜θｒ｜と変化量ΔＭ２との相関関係において縦軸の数値を２倍とすることによって得られる。
【００８２】
〔第３の実施形態〕
【００８３】
本発明の一態様に係る光デバイスは、ファイバレーザとともにファイバレーザシステムを構成することによって、ファイバレーザシステムが出射するレーザ光のビーム品質を調整することができる。本実施形態では、本発明の一態様であるファイバレーザシステム４０１について、図６及び７を参照して説明する。図６は、ファイバレーザシステム４０１の構成を示すブロック図である。図７は、ファイバレーザシステム４０１の製造方法を示すフローチャートである。
【００８４】
［ファイバレーザシステム４０１］
図６に示すように、ファイバレーザシステム４０１は、光デバイス２０１と、ファイバレーザ３０１とを備えている。
【００８５】
（ファイバレーザ３０１）
図６に示すように、ファイバレーザ３０１の出射端部は、光デバイス２０１の光ファイバ２１１の一方の端部であるポート２１１Ａに対して、その出射端部が結合されている。すなわち、ファイバレーザ３０１は、その出射光であるレーザ光を光デバイス２０１のポート２１１Ａに結合させる。
【００８６】
図６に示すように、ファイバレーザ３０１は、励起光源群３１１と、励起光コンバイナ３１２と、光増幅ファイバ３１３と、ファイバブラッググレーティング３１４と、ファイバブラッググレーティング３１５とを備えている。以下においては、ファイバブラッググレーティング３１４，３１５のことをＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）３１４，３１５と表記する。
【００８７】
なお、図６に図示した白抜き円の各々は、光ファイバ同士を融着した融着点を表す。
【００８８】
＜励起光源群３１１＞
励起光源群３１１は、６個のレーザダイオード（ＬＤ）であるＬＤ３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ，３１１ｆから構成されている。ＬＤ３１１ａ〜ＬＤ３１１ｆが出射するレーザ光の波長は適宜定めることができるが、本実施形態では、９００ｎｍである。本実施形態では、ＬＤ３１１ａ〜ＬＤ３１１ｆが出射するレーザ光のことを励起光と呼ぶ。
【００８９】
ＬＤ３１１ａ〜ＬＤ３１１ｆの各々は、図６に示すように直列に接続されており、励起光源群３１１の両端を構成する２つの端子は、図６に図示しない電流源に接続されている。図６に図示しない制御部は、ＬＤ３１１ａ〜ＬＤ３１１ｆから所定の出力のレーザ光が得られるように、この電流源を制御する。
【００９０】
ＬＤ３１１ａ〜ＬＤ３１１ｆの各々の出射ポートは、それぞれ、後述する励起光コンバイナ３１２が備えている入射ポートの各々と融着されている。したがって、励起光源群３１１は、６つの独立した励起光を励起光コンバイナ３１２の入射ポートに結合させる。
【００９１】
なお、励起光源群３１１を構成するＬＤの数は、特に限定されるものではなく、ファイバレーザシステム４０１が出射するレーザ光のパワーなどに応じて適宜定めることができる。
【００９２】
＜励起光コンバイナ３１２＞
励起光コンバイナ３１２は、６つの入射ポートと、１つの出射ポートとを備えている。励起光コンバイナ３１２は、６つの入射ポートの各々に入射された励起光を１つの励起光にまとめ、出射ポートから出射する。
【００９３】
６つの入射ポートの各々には、それぞれ、６つのＬＤ３１１ａ〜ＬＤ３１１ｆの各々の入射ポートが融着されている。
【００９４】
＜光増幅ファイバ３１３＞
光増幅ファイバ３１３は、コアと、内側クラッドと、外側クラッドとを備えたダブルクラッドファイバである。コアには、励起媒質である希土類イオン（本実施形態ではＹｂ３＋イオン）が添加されている。
【００９５】
また、光増幅ファイバ３１３の一方の端部にはＦＢＧ３１４が融着されており、光増幅ファイバ３１３の他方の端部には、ＦＢＧ３１５が融着されている。ＦＢＧ３１４は、波長が１１００ｎｍ近傍の光を１００％に近い高い反射率で反射し、それ以外の光を透過するように構成されている。ＦＢＧ３１５は、波長が１１００ｎｍ近傍の光をＦＢＧ３１４より低い反射率で反射し、それ以外の光を透過するように構成されている。
【００９６】
ＦＢＧ３１４，３１５によってその両端を挟まれた光増幅ファイバ３１３は、波長が１１００ｎｍ近傍の光に対する光共振器として機能する。
【００９７】
ＦＢＧ３１４の一方の端部（光増幅ファイバ３１３と逆側の端部）である入射ポートは、励起光コンバイナ３１２の出射ポートに融着されている。すなわち、励起光コンバイナ３１２によって１つにまとめられた高出力な励起光は、ＦＢＧ３１４の入射ポートに結合する。
【００９８】
光増幅ファイバ３１３のコアに添加されたＹｂ３＋イオンの各々は、上述した高出力な励起光によって励起され、その結果、光増幅ファイバ３１３においては、反転分布状態が実現される。反転分布状態の光増幅ファイバ３１３においてひとたび発光再結合が起きると、その発光再結合により生じた種光（本実施形態において、波長は１１００ｎｍ）として、誘導放出の連鎖が始まる。これにより、ＦＢＧ３１５の一方の端部（光増幅ファイバ３１３と逆側の端部）である出射ポートからは、上述した光共振器により出力が増幅された、波長が１１００ｎｍである高出力なレーザ光が出射される。
【００９９】
ＦＢＧ３１５の出射ポートは、後述する光デバイス２０１のポート２１１Ａに結合されている。したがって、光増幅ファイバ３１３及びＦＢＧ３１４，３１５は、波長が１１００ｎｍである高出力なレーザ光をポート２１１Ａに結合させる。
【０１００】
（光デバイス２０１）
光デバイス２０１は、保持部２０５、光ファイバ２１１、及びローテータ２２１に加え、検出器２３１、制御部２４１、及び記憶部２５１を更に備えている。検出器２３１は、請求の範囲に記載の検出部に対応する。
【０１０１】
光デバイス２０１を構成する部材のうち、保持部２０５、光ファイバ２１１、及びローテータ２２１の各々は、それぞれ、図１に記載の光デバイス１を構成する保持部５、光ファイバ１１、及びローテータ２１に対応する。そこで、本実施形態では、保持部２０５、光ファイバ２１１、及びローテータ２２１に関する説明を省略し、検出器２３１、制御部２４１、及び記憶部２５１について説明する。
【０１０２】
なお、光デバイス２０１において、保持部２０５とローテータ２２１との間隔は、５ｍに設定されている。すなわち、光ファイバ２１１において、第１の区間と第２の区間との間の長さＬは、５ｍである。
【０１０３】
また、光ファイバ２１１は、ファイバレーザシステム４０１においてデリバリファイバとして機能するように全長が長く設定されている。このような光ファイバ２１１において、保持部２０５及びローテータ２２１は、光ファイバ２１１のポート２１１Ａの近傍に配置されている。したがって、光ファイバ２１１において、ローテータ２２１とポート２１１Ｂとの間には光ファイバ２１１の余剰部分が存在する。この余剰部分は、任意の直径を有するコイル状に束ねられている。
【０１０４】
＜検出器２３１＞
検出器２３１は、光ファイバ２１１のポート２１１Ａにレーザ光ＬＢを結合させた場合に、光ファイバ２１１のポート２１１Ｂから出射されるレーザ光ＬＢを検出する。また、検出器２３１は、光ファイバのポート２１１Ｂに対して任意に結合させることができるように構成されている。このように、光ファイバ２１１において、ポート２１１Ａは、入射ポートとして機能し、ポート２１１Ｂは、出射ポートとして機能する。
【０１０５】
具体的には、検出器２３１は、（１）光ファイバ２１１から出射されるレーザ光ＬＢのビーム品質を調整する場合には、光ファイバ２１１のポート２１１Ｂに対して結合する位置に配置され、（２）ビーム品質を調整しない場合には、光ファイバ２１１のポート２１１Ｂに対して結合しない位置に収納されるように構成されている。
【０１０６】
検出器２３１は、レーザ光ＬＢを受光する受光領域を有している。その受光領域内には、光電変換素子（本実施形態ではフォトダイオード（ＰＤ））がマトリクス状に配列された光電変換素子アレイ（本実施形態ではＰＤアレイ）が形成されている。ＰＤアレイの一例としては、ＣＭＯＳ撮像素子やＣＣＤ撮像素子が挙げられる。
【０１０７】
レーザ光ＬＢを検出器２３１が受光した場合、各ＰＤには、各ＰＤの位置に応じて異なる強度のレーザ光が入射される。各ＰＤは、入射したレーザ光を光電変換し、当該レーザ光の強度に応じた電流又は電圧を出力する。以下では、検出器２３１の各ＰＤが出力する、受光領域の各位置に対応した電流又は電圧の一群のことを検出結果と称する。
【０１０８】
以上のように構成された検出器２３１を用いることによって、後述する評価部２４２は、レーザ光ＬＢの空間的な強度分布を取得することができ、レーザ光ＬＢのビーム品質を評価することができる。
【０１０９】
＜制御部２４１及び記憶部２５１＞
本実施形態では、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体ＲＡＭ（random access memory）、及びハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を備えたコンピュータを制御部２４１及び記憶部２５１として利用する。この場合、制御部２４１としてＣＰＵを利用可能であり、半導体ＲＡＭ及びＨＤＤを記憶部２５１として利用可能である。このとき、半導体ＲＡＭは、主記憶装置として機能し、ＨＤＤは、補助記憶装置として機能する。
【０１１０】
制御部２４１は、ＨＤＤに格納されたプログラムを半導体ＲＡＭ上に展開し、半導体ＲＡＭ上に展開された上記プログラムに含まれる命令を実行することによって、コンピュータを、後述する評価部２４２及びローテータ制御部２４３として機能させる。
【０１１１】
＜評価部２４２＞
評価部２４２は、検出器２３１から検出結果を取得し、この検出結果に基づき、レーザ光ＬＢのビーム品質（本実施形態ではＭ２）を導出し、ビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高いか否かを評価する。ビーム品質を表す指標としてＭ２を用いる場合、最もビーム品質が高い場合にＭ２＝１であり、ビーム品質が低下するほどＭ２の値は、大きくなる。したがって、本実施形態においては、Ｍ２が目標ビーム品質Ｍ２Ｔよりも小さいか否かを評価する。
【０１１２】
＜ローテータ制御部２４３＞
ローテータ制御部２４３は、評価部２４２によって評価されたビーム品質が設定された目標ビーム品質よりも高い場合（すなわち、Ｍ２が目標ビーム品質Ｍ２Ｔよりも小さい場合）に、第１の区間２１１ａに対する第２の区間２１１ｂの相対角｜θｒ｜を増すようにローテータ２２１を制御する。
【０１１３】
ローテータ制御部２４３は、Ｍ２が目標ビーム品質Ｍ２Ｔよりも小さい場合、差分Ｍ２Ｔ−Ｍ２を算出する。そのうえで、ローテータ制御部２４３は、相対角｜θｒ｜の変位である角度変位と、当該角度変位に伴って生じるビーム品質の変化である変化量ΔＭ２との相関関係を示すテーブル（表１参照）を参照する。なお、このテーブルは、ＨＤＤに格納されており、制御部２４１により半導体ＲＡＭ上に展開されている。
【表１】
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【０１１４】
なお、このテーブルは、図３に示した相対角｜θｒ｜と変化量ΔＭ２との相関関係に基づいており、図３のｘ軸及びｙ軸の値をそれぞれ５倍することによって得られる。図３のｘ軸及びｙ軸の値をそれぞれ５倍するのは、光ファイバ２１１における第１の区間と第２の区間との間の長さＬが５ｍであるためである。
【０１１５】
ローテータ制御部２４３は、当該相関関係を示すテーブルを参照して、差分Ｍ２Ｔ−Ｍ２に最も近い変化量ΔＭ２に対応する角度変位を取得する。続いて、ローテータ制御部２４３は、取得した角度変位に基づき相対角｜θｒ｜を増加させるための制御信号をローテータ２２１に供給する。
【０１１６】
この制御信号を取得したローテータ２２１は、相対角｜θｒ｜が所望の値になるようにローテータ２２１が備えているステージを回転させる。
【０１１７】
これにより、ローテータ制御部２４３は、光ファイバ２１１から出射されるレーザ光ＬＢのビーム品質と目標ビーム品質Ｍ２Ｔとの差分を小さくするために好適な角度変位を得ることができる。したがって、ローテータ制御部２４３は、ビーム品質を目標ビーム品質Ｍ２Ｔに近づけるように、ローテータ２２１を調整することができる。
【０１１８】
なお、ローテータ制御部２４３が参照する相関関係を示すテーブルにおける角度変位のステップは、任意の角度に定めることができる。角度変位のステップを小さく定めるほど、差分Ｍ２Ｔ−Ｍ２により近い変化量ΔＭ２に対応する角度変位を取得することができる。したがって、ローテータ制御部２４３は、ビーム品質を目標ビーム品質Ｍ２Ｔに更に近づけるように、ローテータ２２１を調整することができる。
【０１１９】
また、ローテータ制御部２４３が参照する相関関係は、テーブルの代わりに関数を用いて示されていてもよい。相関関係を示す関数を参照することによって、ローテータ制御部２４３は、差分Ｍ２Ｔ−Ｍ２に一致する変化量ΔＭ２に対応する角度変位を取得することができる。したがって、ローテータ制御部２４３は、ビーム品質を目標ビーム品質Ｍ２Ｔに一致させるように、ローテータ２２１を調整することができる。
【０１２０】
なお、本実施形態では、ローテータ制御部２４３がローテータ２２１に制御信号を供給することによって、ローテータ２２１のステージを回転させる構成を採用している。しかし、ローテータ制御部２４３は、制御信号をローテータ２２１に供給する代わりに、表示部（例えばモニタ）を用いて角度変位をユーザに対して表示するように構成されていてもよい。この場合、ユーザは、当該角度変位に基づいて、相対角｜θｒ｜が所望の値になるようにローテータ２２１のステージを回転させればよい。
【０１２１】
以上のように、ローテータ制御部２４３は、ビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高い場合に、相対角｜θｒ｜を増すことができるため、ビーム品質を目標ビーム品質Ｍに近づけるように調整することができる。
【０１２２】
＜付記事項＞
なお、上述の例では、光増幅ファイバ３１３と光ファイバ２１１とは別々の部材であり、光ファイバ２１１における所定の区間に保持部２０５とローテータ２２１とが設けられている。ただし、本実施形態ではこれに限定されず、例えば、保持部２０５とローテータ２２１とを光増幅ファイバ３１３における所定の区間の端部に配置してもよい。すなわち、本実施形態では、光増幅ファイバ３１３は、光ファイバ２１１としても機能し、一つの部材であってもよい。このように、保持部２０５及びローテータ２２１は、光ファイバの所定の区間における端部であれば、任意の位置に配置することができる。
【０１２３】
（ビーム品質の調整例）
ファイバレーザシステム４０１における、レーザ光ＬＢのビーム品質の調整例を、以下に説明する。なお、本調整例においては、目標ビーム品質Ｍ２Ｔを５．０とする。
【０１２４】
光ファイバ２１１のポート２１１Ｂに検出器２３１を結合させた状態において、評価部２４２が評価したレーザ光ＬＢのＭ２は、Ｍ２＝４．９であった。したがって、レーザ光ＬＢのビーム品質は、目標ビーム品質よりも高く、差分Ｍ２Ｔ−Ｍ２は、Ｍ２Ｔ−Ｍ２＝０．１である。
【０１２５】
ローテータ制御部２４３は、表１に示したテーブルを参照し、差分Ｍ２Ｔ−Ｍ２に最も近い変化量ΔＭ２に対応する角度変位、すなわち、＋３６００ｄｅｇ．を取得し、ローテータ２２１に対して、相対角｜θｒ｜を３６００ｄｅｇ．増大させるようにステージを回転するように制御信号を供給する。この制御信号を取得したローテータ２２１は、相対角｜θｒ｜を３６００ｄｅｇ．増大させるようにステージを回転する。
【０１２６】
このようにビーム品質を調整することによって、ファイバレーザシステム４０１は、Ｍ２が４．９９であるレーザ光ＬＢを出射することができる。すなわち、ファイバレーザシステム４０１は、レーザ光ＬＢのビーム品質を目標ビーム品質に近づけるように、容易に調整することができる。
【０１２７】
（光デバイス２０１の変形例）
光デバイス２０１をより簡易な構成で実現したい場合には、制御部２４１は、評価部２４２が導出したレーザ光ＬＢのＭ２を、表示部（例えばモニタ）を用いてユーザに対して表示するように構成されていてもよい。ユーザは、表示部に表示されるＭ２を参照しながら、ローテータ２２１のステージを回転させることによって、Ｍ２を目標ビーム品質Ｍ２Ｔに近づけることができる。この構成によれば、ローテータ制御部２４３を省略することができる。
【０１２８】
［ファイバレーザシステム４０１の製造方法］
次に、図７を参照して、ファイバレーザシステム４０１の製造方法について説明する。
【０１２９】
図７は、図６に示したファイバレーザシステム４０１の製造方法を示すフローチャートである。ファイバレーザシステム４０１は、以下のステップを順に実行することによって製造される。
【０１３０】
ステップＳ１１：まず、ファイバレーザシステム４０１の光デバイス２０１における検出器２３１は、光デバイス２０１のポート２１１Ａの端部にレーザ光を結合された場合に、光デバイス２０１のポート２１１Ｂから出射されるレーザ光ＬＢを検出する。ステップＳ１１は、請求の範囲に記載の検出工程である。
【０１３１】
ステップＳ１２：光デバイス２０１の制御部２４１における評価部２４２は、ステップＳ１１の検出工程におけるレーザ光ＬＢの検出結果に基づき、レーザ光ＬＢのビーム品質を評価する。ステップＳ１２は、請求の範囲に記載の評価工程である。
【０１３２】
ステップＳ１３：レーザ光ＬＢのビーム品質が予め設定された目標ビーム品質Ｍ２Ｔよりも高い場合には、光デバイス２０１の制御部２４１におけるローテータ制御部２４３は、相対角｜θｒ｜を増すようにローテータ２２１を制御する。換言すれば、ステップＳ１３は、相対角｜θｒ｜を増すように光ファイバの第２区間（図１に図示した光ファイバ１１の第２区間１１ｂに対応する）を軸回りに回転させる工程であり、請求の範囲に記載の回転工程である。
【０１３３】
ここで、ローテータ制御部２４３は、相対角｜θｒ｜を増すようにローテータ２２１を制御する際に、記憶部２５１に格納されている、角度変位と、ビーム品質の変化量ΔＭ２との相関関係を示すテーブル又は関数を参照することが好ましい。この場合、ローテータ制御部２４３は、当該相関関係に基づき、評価されたビーム品質と、目標ビーム品質Ｍ２Ｔとの差分Ｍ２Ｔ−Ｍ２に最も近い変化量ΔＭ２に対応する角度変位を取得する。続いて、ローテータ制御部２４３は、取得した角度変位に基づき相対角｜θｒ｜を増加させるための制御信号をローテータ２２１に供給する。この制御信号を取得したローテータ２２１は、相対角｜θｒ｜が所望の値になるようにローテータ２２１が備えているステージを回転させる。
【０１３４】
本製造方法を用いることによって、ビーム品質が目標ビーム品質に近づくように（あるいは一致するように）調整されたファイバレーザシステム４０１を製造することができる。
【０１３５】
なお、本製造方法を実施することによって、複数のファイバレーザシステム４０１を製造する場合に、各ファイバレーザシステム４０１のレーザ光のビーム品質を目標ビーム品質Ｍ２Ｔに近づける（理想的には一致させる）ために好適な相対角θｒを取得することができる。ファイバレーザシステム４０１の製造後にレーザ光のビーム品質を所望の値で固定としてよい場合には、（１）上述した好適な相対角θｒを取得し、（２）図６に図示した光ファイバ２１１をローテータ２２１の各々から取り外し、（３）図６に図示しない別の保持部（回転機構を持たない保持部）に対して、相対角θｒが上述した好適な相対角θｒとなるように光ファイバ２１１の第２の区間を固定することによって、ローテータ２２１などを省略しつつ、ビーム品質を調整したレーザ光を出射可能なファイバレーザシステム４０１を得ることができる。この場合、図６に図示した検出器２３１、制御部２４１、及び記憶部２５１は、ファイバレーザシステム４０１を製造するときのみに使用される。すなわち、出荷されるファイバレーザシステム４０１において、検出器２３１、制御部２４１、及び記憶部２５１を省略することもできる。
【０１３６】
〔第４の実施形態〕
第３の実施形態のファイバレーザシステム４０１は、１つの光デバイス２０１のポート２１１Ａに、その出射端部が結合された１つのファイバレーザ３０１を備えている。しかし、本発明の一態様に係るファイバレーザシステムは、１つの光デバイスの一方のポートに、その出射端部が結合された複数のファイバレーザを備えていてもよい。
【０１３７】
以下、本実施形態に係るファイバレーザシステム５０１について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係るファイバレーザシステム５０１の構成を示すブロック図である。
【０１３８】
［ファイバレーザシステム５０１］
図８に示すように、ファイバレーザシステム５０１は、ファイバレーザ３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ、３０１ｅ、３０１ｆ、及び３０１ｇと、コンバイナ５１１と、光ファイバ５１２と、光デバイス２０１とを備えている。光デバイス２０１は、図６に示したファイバレーザシステム４０１が備えている光デバイス２０１と同一である。
【０１３９】
ファイバレーザ３０１ａ〜３０１ｇの各々から出射されるレーザ光ＬＢは、コンバイナ５１１によって合波される。合波されたレーザ光ＬＢは、コアに希土類イオンが添加されていないマルチモードファイバである光ファイバ５１２を介して光デバイス２０１に結合される。光デバイス２０１は、第３の実施形態に記載したように、レーザ光ＬＢのビーム品質を調整することができる。
【０１４０】
ファイバレーザシステム５０１は、ファイバレーザシステム４０１と比較して多数のファイバレーザを備えているため、より高出力なレーザ光ＬＢを出射可能なファイバレーザシステムである。出力に関する相違点を除いた場合、ファイバレーザシステム５０１は、ファイバレーザシステム４０１と同じ特徴を有する。
【０１４１】
なお、図６に示したファイバレーザシステム４０１において、光デバイス２０１は、デリバリファイバの一部を構成している。具体的には、光デバイス２０１の保持部２０５及びローテータ２２１は、デリバリファイバの中途区間に挿入されている。
【０１４２】
しかし、図８に示したファイバレーザシステム５０１において、光デバイス２０１は、デリバリファイバの中途区間に挿入されていてもよいし、
光デバイス２０１において、保持部２０５及びローテータ２２１が挿入される位置は、デリバリファイバの中途区間に限定されるものではなく、ファイバレーザ３０１ａ〜３０１ｇの各々とコンバイナ５１１との中途区間であってもよい。
【０１４３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４４】
１，１０１，２０１  光デバイス
２，１０２  基板
３，４，１０３，１０４，１０６  支持ポスト
５，１０５，１０７，２０５  保持部
１１，１１１，２１１，５１２  光ファイバ
１１Ａ，１１Ｂ  ポート
１１ａ，１１１ａ、２１１ａ  第１の区間
１１ｂ，１１１ｂ、２１１ｂ  第２の区間
１２  コア
１３  内側クラッド
１４  外側クラッド
２１，１２１，２２１  ローテータ
１１１ｃ  第３の区間
２１１Ａ，２１１Ｂ  ポート
２３１  検出器
２４１  制御部
２４２  評価部
２４３  ローテータ制御部
２５１  記憶部
３０１，３０１ａ  ファイバレーザ
４０１，５０１  ファイバレーザシステム
３１１  励起光源群
３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ，３１１ｆ  励起光源
３１２，５１１  コンバイナ
３１３  光増幅ファイバ
３１４  ＦＢＧ（反射率が高いＦＢＧ）
３１５  ＦＢＧ（反射率が低いＦＢＧ）
Ｃ  中心
ΔＭ２  変化量
ＬＣ  中心軸
Ｌｒ  仮想線
ＬＢ  レーザ光
θｒ，｜θｒ｜，θｒ１，θｒ２  相対角
θｒＮ  規格化相対角
【図１】
2019078798.tif 000004
【図２】
2019078798.tif 000005
【図３】
2019078798.tif 000006
【図４】
2019078798.tif 000007
【図５】
2019078798.tif 000008
【図６】
2019078798.tif 000009
【図７】
2019078798.tif 000010
【図８】
2019078798.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月21日(2019.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の区間を軸回りに回転不可能な状態で保持された光ファイバと、
前記第１の区間と異なる区間である第２の区間を保持するローテータと、を備え、
前記光ファイバは、前記第１の区間とともに前記第２の区間を挟み込む位置に設けられた第３の区間を軸回りに回転不可能な状態で保持され、
当該ローテータは、前記第２の区間を軸回りに回転させることによって、前記第１の区間及び前記第３の区間の各々に対する前記第２の区間の相対角を増減させる、
ことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記光ファイバの一方の端部にレーザ光を結合させた場合に、当該光ファイバの他方の端部から出射されるレーザ光を検出する検出部であって、前記光ファイバの前記他方の端部に対して任意に結合させることができる検出部と、
前記検出部の検出結果に基づき前記レーザ光のビーム品質を評価する評価部と、
当該ビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高い場合に、前記第１の区間及び前記第３の区間の各々に対する前記第２の区間の相対角を増すように前記ローテータを制御するローテータ制御部と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記第１の区間及び前記第３の区間の一方に対する前記第２の区間の相対角の変位である角度変位と、当該角度変位に伴って生じるビーム品質の変化である変化量との相関関係を示すテーブル又は関数を格納した記憶部を更に備え、
前記ローテータ制御部は、前記相関関係に基づき、前記ビーム品質と前記目標ビーム品質との差分を前記変化量として、当該変化量に対応する前記角度変位を取得し、取得した角度変位に基づき前記第１の区間及び前記第３の区間の各々に対する前記第２の区間の相対角を増減させるように前記ローテータを制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の光デバイスと、
当該光デバイスの一方の端部に対して、その出射端部が結合された１又は複数のファイバレーザと、を備えている、
ことを特徴とするファイバレーザシステム。
【請求項５】
ファイバレーザと光ファイバとを備えたファイバレーザシステムの製造方法であって、
前記光ファイバの一方の端部に前記ファイバレーザが出射するレーザ光を結合させた場合に、当該光ファイバの他方の端部から出射されるレーザ光を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づき前記レーザ光のビーム品質を評価する評価工程と、
当該ビーム品質が予め設定された目標ビーム品質よりも高い場合に、軸回りに回転不可能な状態で保持される前記光ファイバの第１の区間と、前記光ファイバの前記第１の区間と異なる区間である第２の区間との相対角を増すとともに、前記光ファイバにおいて前記第１の区間とともに前記第２の区間を挟み込む位置に設けられた第３の区間であって、軸回りに回転不可能な状態で保持された第３の区間と、前記第２の区間との相対角を増すように、前記第２の区間を軸回りに回転させる回転工程と、を含む、
ことを特徴とするファイバレーザシステムの製造方法。
【請求項６】
前記第１の区間及び前記第３の区間の一方に対する前記第２の区間の相対角の変位である角度変位と、当該相対角を変位させることによって得られるビーム品質の変化である変化量との相関関係を示すテーブル又は関数が予め定められており、
前記回転工程は、前記相関関係に基づき、前記ビーム品質と前記目標ビーム品質との差分を前記変化量として、当該変化量に対応する前記角度変位を取得し、取得した角度変位に基づき前記第１の区間及び前記第３の区間の各々に対する前記第２の区間の相対角を増減させるように前記第２の区間を回転させる、
ことを特徴とする請求項５に記載のファイバレーザシステムの製造方法。