(57)【要約】【課題】ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減する。【解決手段】ファイバレーザ装置（ＦＬ）に、１０（２×ｇ１×Ｌ１−ａｍ）／１０＋１０（２×ｇ１×Ｌ１＋２×ｇ２×Ｌ２−２×ａｔ−ａｒ）／１０＜１０（２×ｇ１×Ｌ１−２×ｇ２×Ｌ２−ａｒ）を満たすように、ラマン散乱光の一部を反射するラマンフィルタ（ＲＦ）を設ける。【選択図】図１
2019179891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバから出力されたレーザ光を導波するデリバリファイバと、を備えたファイバレーザ装置であって、
下記不等式（ａ）を満たすように、上記レーザ光に引き起こされる誘導ラマン散乱により生じるラマン散乱光の一部を反射するラマンフィルタが設けられている、ことを特徴とするファイバレーザ装置。
【数１】
2019179891.tif 000031
ここで、Ｌ１は、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部から上記ラマンフィルタまでの光路の長さであり、ｇ１は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、Ｌ２は、上記ラマンフィルタから上記デリバリファイバの端部のうち上記増幅用ファイバ側と反対側の端部までの光路の長さであり、ｇ２は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、ａｍは、上記ラマンフィルタの反射減衰量であり、ａｔは、上記ラマンフィルタの透過減衰量であり、ａｒは、上記ファイバレーザ装置により加工可能な加工対象物の反射減衰量である。
【請求項２】
上記不等式（ａ）に代えて、下記不等式（ｂ）を満たすように、上記ラマンフィルタが設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザ装置。
【数２】
2019179891.tif 000032
【請求項３】
上記不等式（ａ）に代えて、下記不等式（ｃ）を満たすように、上記ラマンフィルタが設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザ装置。
【数３】
2019179891.tif 000033
ここで、Ｌは、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部から上記デリバリファイバの端部のうち上記増幅用ファイバ側と反対側の端部までの光路の長さである。
【請求項４】
更に下記不等式（ｄ）を満たすように、上記ラマンフィルタが設けられている、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のファイバレーザ装置。
【数４】
2019179891.tif 000034
ここで、Ｐ（ｚ）は、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部からの光路長がｚとなる点におけるレーザ光のパワーであり、ｇ（Ｐ（ｚ））は、当該点において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得である。
【請求項５】
上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側の端部には、ファイバブラッググレーティングが設けられており、上記Ｐ（ｚ）は、下記式（ｅ）により定義されるｒ’ｏｃを用いて下記式（ｆ）により与えられる、ことを特徴とする請求項４に記載のファイバレーザ装置。
【数５】
2019179891.tif 000035
【数６】
2019179891.tif 000036
ここで、Ｌ０は、上記増幅用ファイバの長さであり、ｒｏｃは、上記ファイバブラッググレーティングの反射減衰量であり、ｔｏｃは、上記ファイバブラッググレーティングの透過減衰量であり、Ｐは、上記ファイバブラッググレーティングを介して上記増幅用ファイバから出力されるレーザ光のパワーである。
【請求項６】
上記増幅用ファイバを含む複数の増幅用ファイバと、上記複数の増幅用ファイバの各々から出力されたレーザ光を合波するコンバイナと、を備え、
上記デリバリファイバは、上記複数の増幅用ファイバの各々から出力されたレーザ光を上記コンバイナに導くデリバリファイバと、上記コンバイナにて合波されたレーザ光を導波するデリバリファイバと、を含む、ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項７】
増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバから出力されたレーザ光を導波するデリバリファイバと、を備えたファイバレーザ装置の製造方法であって、
下記不等式（ａ）を満たすように、上記レーザ光に引き起こされる誘導ラマン散乱により生じるラマン散乱光の一部を反射するラマンフィルタを設ける工程を含んでいる、ことを特徴とするファイバレーザ装置の製造方法。
【数７】
2019179891.tif 000037
ここで、Ｌ１は、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部から上記ラマンフィルタまでの光路の長さであり、ｇ１は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、Ｌ２は、上記ラマンフィルタから上記デリバリファイバの端部のうち上記増幅用ファイバ側と反対側の端部までの光路の長さであり、ｇ２は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、ａｍは、上記ラマンフィルタの反射減衰量であり、ａｔは、上記ラマンフィルタの透過減衰量であり、ａｒは、上記ファイバレーザ装置により加工可能な加工対象物の反射減衰量である。
【請求項８】
増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバから出力されたレーザ光を導波するデリバリファイバと、を備えたファイバレーザ装置において、上記ファイバレーザ装置により加工可能な加工対象物の反射減衰量ａｒを設定する設定方法であって、
下記不等式（ａ）を満たすように上記反射減衰量ａｒを設定する、ことを特徴とする設定方法。
【数８】
2019179891.tif 000038
ここで、Ｌ１は、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部から上記ラマンフィルタまでの光路の長さであり、ｇ１は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、Ｌ２は、上記ラマンフィルタから上記デリバリファイバの端部のうち上記増幅用ファイバ側と反対側の端部までの光路の長さであり、ｇ２は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、ａｍは、上記ラマンフィルタの反射減衰量であり、ａｔは、上記ラマンフィルタの透過減衰量であり、ａｒは、上記ファイバレーザ装置により加工可能な加工対象物の反射減衰量である。
【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に関する。また、ファイバレーザ装置の製造方法に関する。また、ファイバレーザ装置において、加工可能な加工対象物の反射減衰量を設定する設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料加工の分野では、メンテナンス性及び加工性に優れたレーザ加工機として、ファイバレーザ装置が注目を集めている。しかしながら、ファイバレーザ装置においては、光ファイバを導波されるレーザ光のパワー密度が高くなると、誘導ラマン散乱などの非線形光学効果が生じ易くなる。そして、誘導ラマン散乱により生じるラマン散乱光のパワーが高くなると、ファイバレーザ装置におけるレーザ発振が不安定になることが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９５６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のファイバレーザ装置においては、ラマン散乱光のパワーの増大を更に抑え、レーザ光の発振が不安定化する可能性を更に低減する余地が残されていた。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、（１）ファイバレーザ装置において、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減すること、（２）ファイバレーザ装置においてラマン散乱光のパワーの増大を抑え、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減したファイバレーザ装置を製造すること、又は、（３）ファイバレーザ装置においてラマン散乱光のパワーの増大を抑え、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減したファイバレーザ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るファイバレーザ装置は、増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバから出力されたレーザ光を導波するデリバリファイバと、を備えたファイバレーザ装置であって、下記不等式（ａ）を満たすように、上記レーザ光に引き起こされる誘導ラマン散乱により生じるラマン散乱光の一部を反射するラマンフィルタが設けられている。
【０００７】
【数１】
2019179891.tif 000003
【０００８】
ここで、Ｌ１は、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部から上記ラマンフィルタまでの光路の長さであり、ｇ１は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、Ｌ２は、上記ラマンフィルタから上記デリバリファイバの端部のうち上記増幅用ファイバ側と反対側の端部までの光路の長さであり、ｇ２は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、ａｍは、上記ラマンフィルタの反射減衰量であり、ａｔは、上記ラマンフィルタの透過減衰量であり、ａｒは、上記ファイバレーザ装置により加工可能な加工対象物の反射減衰量である。
【０００９】
本発明の一態様に係るファイバレーザ装置においては、上記不等式（ａ）に代えて、下記不等式（ｂ）を満たすように、上記ラマンフィルタが設けられている。
【００１０】
【数２】
2019179891.tif 000004
【００１１】
本発明の一態様に係るファイバレーザ装置においては、上記不等式（ａ）に代えて、下記不等式（ｃ）を満たすように、上記ラマンフィルタが設けられている。
【００１２】
【数３】
2019179891.tif 000005
【００１３】
ここで、Ｌは、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部から上記デリバリファイバの端部のうち上記増幅用ファイバ側と反対側の端部までの光路の長さである。
【００１４】
本発明の一態様に係るファイバレーザ装置においては、更に下記不等式（ｄ）を満たすように、上記ラマンフィルタが設けられていることが好ましい。
【００１５】
【数４】
2019179891.tif 000006
【００１６】
ここで、Ｐ（ｚ）は、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部からの光路長がｚとなる点におけるレーザ光のパワーであり、ｇ（Ｐ（ｚ））は、当該点において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得である。
【００１７】
本発明の一態様に係るファイバレーザ装置において、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側の端部には、ファイバブラッググレーティングが設けられており、上記Ｐ（ｚ）は、下記式（ｅ）により定義されるｒ’ｏｃを用いて下記式（ｆ）により与えられる、ことが好ましい。
【００１８】
【数５】
2019179891.tif 000007
【００１９】
【数６】
2019179891.tif 000008
【００２０】
ここで、Ｌ０は、上記増幅用ファイバの長さであり、ｒｏｃは、上記ファイバブラッググレーティングの反射減衰量であり、ｔｏｃは、上記ファイバブラッググレーティングの透過減衰量である。
【００２１】
本発明の一態様に係るファイバレーザ装置は、上記増幅用ファイバを含む複数の増幅用ファイバと、上記複数の増幅用ファイバの各々から出力されたレーザ光を合波するコンバイナと、を備え、上記デリバリファイバは、上記コンバイナにて合波されたレーザ光を導波する、ことが好ましい。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る製造方法は、増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバから出力されたレーザ光を導波するデリバリファイバと、を備えたファイバレーザ装置の製造方法であって、下記不等式（ａ）を満たすように、上記レーザ光に引き起こされる誘導ラマン散乱により生じるラマン散乱光の一部を反射するラマンフィルタを設ける工程を含んでいる。
【００２３】
【数７】
2019179891.tif 000009
【００２４】
ここで、Ｌ１は、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部から上記ラマンフィルタまでの光路の長さであり、ｇ１は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、Ｌ２は、上記ラマンフィルタから上記デリバリファイバの端部のうち上記増幅用ファイバ側と反対側の端部までの光路の長さであり、ｇ２は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、ａｍは、上記ラマンフィルタの反射減衰量であり、ａｔは、上記ラマンフィルタの透過減衰量であり、ａｒは、上記ファイバレーザ装置により加工可能な加工対象物の反射減衰量である。
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る設定方法は、増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバから出力されたレーザ光を導波するデリバリファイバと、を備えたファイバレーザ装置において、上記ファイバレーザ装置により加工可能な加工対象物の反射減衰量ａｒを設定する設定方法であって、下記不等式（ａ）を満たすように上記反射減衰量ａｒを設定する。
【００２６】
【数８】
2019179891.tif 000010
【００２７】
ここで、Ｌ１は、上記増幅用ファイバの端部のうち上記デリバリファイバ側と反対側の端部から上記ラマンフィルタまでの光路の長さであり、ｇ１は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、Ｌ２は、上記ラマンフィルタから上記デリバリファイバの端部のうち上記増幅用ファイバ側と反対側の端部までの光路の長さであり、ｇ２は、当該光路において上記ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得であり、ａｍは、上記ラマンフィルタの反射減衰量であり、ａｔは、上記ラマンフィルタの透過減衰量であり、ａｒは、上記ファイバレーザ装置により加工可能な加工対象物の反射減衰量である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一態様に係るファイバレーザ装置によれば、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減することができる。また、本発明の一態様に係るファイバレーザ装置の製造方法によれば、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減したファイバレーザ装置を製造することができる。また、本発明の一態様に係る設定方法によれば、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減したファイバレーザ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るファイバレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すファイバレーザ装置におけるラマン散乱光の光路を示す図である。
【図３】図１に示すファイバレーザ装置におけるラマン散乱光のパワーの分布を示す図である。（ａ）は、加工対象物の反射率が１０％である場合のラマン散乱光のパワーの分布を示し、（ｂ）は、加工対象物の反射率が５０％である場合のラマン散乱光のパワーの分布を示す。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るファイバレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示すファイバレーザ装置におけるラマン散乱光の光路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔第１の実施形態〕
（ファイバレーザ装置の構成）
本発明の第１の実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬの構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬの構成を示すブロック図である。
【００３１】
ファイバレーザ装置ＦＬは、単一の増幅用ファイバを含む、加工用のレーザ装置である。ファイバレーザ装置ＦＬは、例えば図１に示すように、ｍ個の励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ｍ個の励起ファイバＰＦ１〜ＰＦｍ、励起コンバイナＰＣ、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、増幅用ファイバＡＦ、及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ、デリバリファイバＤＦ、及び照射ヘッドＨを備えている。励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍと励起ファイバＰＦ１〜ＰＦｍとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｍは、２以上の任意の自然数であり、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ及び励起ファイバＰＦ１〜ＰＦｍの個数を表す。なお、図１においては、ｍ＝６の場合のファイバレーザ装置ＦＬの構成例を示している。
【００３２】
励起光源ＰＳｊ（ｊは１以上ｍ以下の自然数）は、励起光を生成する。本実施形態においては、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍとして、レーザダイオードを用いている。励起光源ＰＳｊは、励起ファイバＰＦｊの入力端に接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成された励起光は、励起ファイバＰＦｉに入力される。
【００３３】
励起ファイバＰＦｊ（ｊは１以上ｍ以下の自然数）は、励起光源ＰＳｊにて生成された励起光を導波する。励起ファイバＰＦｊの出力端は、励起コンバイナＰＣの入力ポートに接続されている。励起ファイバＰＦｊを導波された励起光は、この入力ポートを介して励起コンバイナＰＣに入力される。
【００３４】
励起コンバイナＰＣは、励起ファイバＰＦ１〜ＰＦｍの各々を導波された励起光を合波する。励起コンバイナＰＣの出力ポートは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを介して増幅用ファイバＡＦの入力端に接続されている。励起コンバイナＰＣにて合波された励起光のうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、増幅用ファイバＡＦに入力される。
【００３５】
増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光を用いて、レーザ光を生成する。本実施形態においては、増幅用ファイバＡＦとして、コアに希土類元素（例えばＹｂ）が添加されたダブルクラッドファイバを用いている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、この希土類元素を反転分布状態に維持するために用いられる。増幅用ファイバＡＦの出力端は、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを介して、上述したデリバリファイバＤＦの入力端に接続されている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲは、ある波長帯域においてミラーとして機能し（例えば、反射率が９９％となり）、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲは、その波長帯域においてハーフミラーとして機能する（例えば、反射率が１０％となる）。このため、増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、及び、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲと共に、特定の波長帯域に属するレーザ光を発振する共振器を構成する。増幅用ファイバＡＦにて生成されたレーザ光のうち、この低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過したレーザ光は、デリバリファイバＤＦに入力される。
【００３６】
デリバリファイバＤＦは、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過したレーザ光を導波する。本実施形態においては、デリバリファイバＤＦとして、シングルモードファイバ、又は、フューモードファイバを用いている。デリバリファイバＤＦの出力端は、照射ヘッドＨに接続されている。デリバリファイバＤＦを導波されたレーザ光は、照射ヘッドＨを介して加工対象物Ｗに照射される。
【００３７】
（ファイバレーザ装置の特徴）
本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいて特徴的な点は、誘導ラマン散乱により生じるストークス光（以下、「ラマン散乱光」と記載する）を反射するためのラマンフィルタＲＦが設けられている点である。本実施形態においては、ラマンフィルタＲＦがデリバリファイバＤＦに設けられている。ラマンフィルタＲＦとしては、ファイバブラッググレーティングを用いてもよいし、スラントファイバグレーティングを用いてもよいし、長周期ファイバブラッググレーティングを用いてもよい。ラマンフィルタＲＦは、ラマン散乱光の中心波長が反射帯域に含まれるように設計されており、入射したラマン散乱光の一部を反射し、一部を透過する。
【００３８】
図２は、ファイバレーザ装置ＦＬにおけるラマン散乱光の光路を示す図である。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから増幅用ファイバＡＦに入射したラマン散乱光は、図２に示すように、第１の光路γ１又は第２の光路γ２を通って増幅用ファイバＡＦから高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還する。
【００３９】
ここで、第１の光路γ１は、ラマン散乱光が以下のように伝播する光路である。なお、以下の説明において、「順方向」とは、デリバリファイバＤＦの端部からレーザ光が出射される方向と同方向のことを指し、「逆方向」とは、デリバリファイバＤＦの端部からレーザ光が出射される方向と逆方向（デリバリファイバＤＦ内での加工対象物Ｗで反射した反射光の導波方向）のことを指す。
【００４０】
（１ａ）高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲまで増幅用ファイバＡＦを順方向に伝播し、
（１ｂ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過し、
（１ｃ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲからラマンフィルタＲＦまでデリバリファイバＤＦを順方向に伝播し、
（１ｄ）ラマンフィルタＲＦによって反射され、
（１ｅ）ラマンフィルタＲＦから低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲまでデリバリファイバＤＦを逆方向に伝播し、
（１ｆ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過し、
（１ｇ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲから高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲまで増幅用ファイバＡＦを逆方向に伝播する。
【００４１】
第１の光路γ１を伝播するラマン散乱光は、上述した過程（１ａ）、過程（１ｃ）、過程（１ｅ）、及び過程（１ｇ）において利得を受ける。これらの過程においてラマン散乱光が受ける利得は、２×ｇ１×Ｌ１［ｄＢ］となる。ここで、Ｌ１は、増幅用ファイバＡＦの端部のうちデリバリファイバＤＦ側と反対側の端部（増幅用ファイバＡＦと高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ＿ＨＲ側との接続点）からラマンフィルタＲＦまでの光路の長さであり、ｇ１［ｄＢ］は、当該光路においてラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得である。また、第１の光路γ１を伝播するラマン散乱光は、上述した過程（１ｄ）において損失を受ける。この過程においてラマン散乱光が受ける損失は、ａｍ［ｄＢ］となる。ここで、ａｍ［ｄＢ］は、ラマンフィルタＲＦの反射減衰量である。したがって、ラマン散乱光のパワーは、第１の光路γ１を伝播する過程で、元のパワーの１０（２×ｇ１×Ｌ１−ａｍ）／１０倍になる。
【００４２】
一方、第２の光路γ２は、ラマン散乱光が以下のように伝播する光路である。
【００４３】
（２ａ）高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲまで増幅用ファイバＡＦを順方向に伝播し、
（２ｂ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過し、
（２ｃ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲからラマンフィルタＲＦまでデリバリファイバＤＦを順方向に伝播し、
（２ｄ）ラマンフィルタＲＦを透過し、
（２ｅ）ラマンフィルタＲＦから照射ヘッドＨまでデリバリファイバＤＦを順方向に伝播し、
（２ｆ）照射ヘッドＨから加工対象物Ｗまで空気中を順方向に伝播し、
（２ｇ）加工対象物Ｗによって反射され、
（２ｈ）加工対象物Ｗから照射ヘッドＨまで空気中を順方向に伝播し、
（２ｉ）照射ヘッドＨからラマンフィルタＲＦまでデリバリファイバＤＦを逆方向に伝播し、
（２ｊ）ラマンフィルタＲＦを透過し、
（２ｋ）ラマンフィルタＲＦから低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲまでデリバリファイバＤＦを逆方向に伝播し、
（２ｌ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過し、
（２ｍ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲから高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲまで増幅用ファイバＡＦを逆方向に伝播する。
【００４４】
第２の光路γ２を伝播するラマン散乱光は、上述した過程（２ａ）、過程（２ｃ）、過程（２ｅ）、過程（２ｉ）、過程（２ｋ）、及び過程（２ｍ）において利得を受ける。これらの過程においてラマン散乱光が受ける利得は、２×ｇ１×Ｌ１＋２×ｇ２×Ｌ２となる。ここで、Ｌ２は、ラマンフィルタＲＦからデリバリファイバＤＦの端部のうち増幅用ファイバＡＦ側と反対側の端部（デリバリファイバＤＦと照射ヘッドＨとの接続点）までの光路の長さであり、ｇ２［ｄＢ］は、当該光路においてラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得である。また、第２の光路γ２を伝播するラマン散乱光は、上述した過程（２ｄ）、過程（２ｇ）、及び過程（２ｊ）において損失を受ける。これらの過程においてラマン散乱光が受ける損失は、２×ａｔ＋ａｒとなる。ここで、ａｔ［ｄＢ］は、ラマンフィルタＲＦの透過減衰量であり、ａｒ［ｄＢ］は、加工対象物Ｗの反射減衰量である。したがって、ラマン散乱光のパワーは、第２の光路γ２を伝播する過程で、元のパワーの１０（２×ｇ１×Ｌ１＋２×ｇ２×Ｌ２−２×ａｔ−ａｒ）／１０倍になる。
【００４５】
以上のように、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから増幅用ファイバＡＦに入射したラマン散乱光のうち、第１の光路γ１を伝播した後、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還するラマン散乱光のパワーは、元のパワーの１０（２×ｇ１×Ｌ１−ａｍ）／１０倍になる。また、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから増幅用ファイバＡＦに入射したラマン散乱光のうち、第２の光路γ２を伝播した後、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還するラマン散乱光のパワーは、元のパワーの１０（２×ｇ１×Ｌ１＋２×ｇ２×Ｌ２−２×ａｔ−ａｒ）／１０倍になる。したがって、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから増幅用ファイバＡＦに入射したラマン散乱光のうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還するラマン散乱光の総パワーは、元のパワーの１０（２×ｇ１×Ｌ１−ａｍ）／１０＋１０（２×ｇ１×Ｌ１＋２×ｇ２×Ｌ２−２×ａｔ−ａｒ）／１０倍になる。
【００４６】
ところで、ラマンフィルタＲＦが存在しない場合、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから増幅用ファイバＡＦに入射したラマン散乱光のうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還するラマン散乱光の総パワーは、元のパワーの１０（２×ｇ１×Ｌ１＋２×ｇ２×Ｌ２−ａｒ）／１０倍となる。なぜなら、この場合、ラマン散乱光が利得を受けるのは、（ａ）高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲまで増幅用ファイバＡＦを順方向に伝播する過程、（ｂ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲから照射ヘッドＨまでデリバリファイバＤＦを順方向に伝播する過程、（ｃ）照射ヘッドＨから低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲまでデリバリファイバＤＦを逆方向に伝播する過程、及び（ｄ）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲから高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲまで増幅用ファイバＡＦを順方向に伝播する過程であり、ラマン散乱光が損失を受けるのは、加工対象物Ｗによって反射される過程である、ためである。
【００４７】
本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいては、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから増幅用ファイバＡＦに入射したラマン散乱光のうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還するラマン散乱光の総パワーが、ラマンフィルタＲＦが存在しない場合よりも小さくなるように、ラマンフィルタＲＦが設けられている。すなわち、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいては、ラマンフィルタＲＦが下記の不等式（１）を満たすように設けられている。ただし、ａｒは、加工対象物Ｗが予め定められている場合には、その加工対象Ｗの反射減衰量であり得、加工対象物Ｗが予め定められていない場合には、加工可能な加工対象物Ｗの反射減衰量であり得る。また、ａｒは、加工可能な加工対象物Ｗの反射減衰量の範囲が予め定められている場合には、その範囲の最小値、最大値、中央値などであり得る。
【００４８】
【数９】
2019179891.tif 000011
【００４９】
なお、上記の不等式（１）は、両辺を１０（２×ｇ１×Ｌ１）／１０で割ることによって、下記の不等式（２）に変形することができる。
【００５０】
【数１０】
2019179891.tif 000012
【００５１】
また、上記の不等式（２）は、Ｌ２＝Ｌ−Ｌ１を代入することによって、下記の不等式（３）に変形することができる。ここで、Ｌは、増幅用ファイバＡＦの端部のうちデリバリファイバＤＦ側と反対側の端部からデリバリファイバＤＦの端部のうち増幅用ファイバＡＦ側と反対側の端部までの光路の長さであり、上述した長さＬ１と長さＬ２との和に一致する。以下、Ｌを「合計光路長」とも記載する。
【００５２】
【数１１】
2019179891.tif 000013
【００５３】
したがって、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬは、上記の不等式（２）を満たすようにラマンフィルタＲＦが設けられたファイバレーザ装置であると見做すこともできるし、上記の不等式（３）を満たすようにラマンフィルタＲＦが設けられたファイバレーザ装置であると見做すこともできる。
【００５４】
なお、上記の不等式（１）を満たすようにラマンフィルタＲＦを設ける構成には、Ｌ１及びＬ２が上記の不等式（１）を満たすように合計光路長Ｌ及びラマンフィルタＲＦの位置を決める態様、合計光路長Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２が予め定められている場合に、Ｌ１又はＬ２が上記の不等式（１）を満たすようにラマンフィルタの位置を決める態様、或いは、ａｍ及びａｔが上記の不等式（１）を満たすようにラマンフィルタＲＦを設計又は選択する態様が含まれる。また、上記の不等式（２）を満たすようにラマンフィルタＲＦを設ける構成には、Ｌ２が上記の不等式（２）を満たすようにラマンフィルタＲＦの位置を決める態様、或いは、ａｍ及びａｔが上記の不等式（２）を満たすようにラマンフィルタＲＦを設計又は選択する態様が含まれる。また、上記の不等式（３）を満たすようにラマンフィルタＲＦを設ける構成には、Ｌ及びＬ１が上記の不等式（３）を満たすように合計光路長Ｌ及びラマンフィルタＲＦの位置を決める態様、合計光路長Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２が予め定められている場合にＬ１が上記の不等式（３）を満たすようにラマンフィルタＲＦの位置を決める態様、或いは、ａｍ及びａｔが上記の不等式（３）を満たすようにラマンフィルタＲＦを設計又は選択する態様が含まれる。
【００５５】
以上のように、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬには、上記の不等式（１）〜（３）の何れかを満たすようにラマンフィルタＲＦが設けられている。したがって、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬによれば、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減することができる。
【００５６】
なお、ここでは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲからラマンフィルタＲＦまでの光路においてラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得ｇ１、及び、ラマンフィルタＲＦから照射ヘッドＨまでの光路においてラマン散乱光が受ける利得ｇ２が一定であることを仮定したが、これに限定されない。すなわち、ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得は、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲの出射端からの光路長ｚの関数ｇ（Ｐ（ｚ））として与えられていてもよい。ここで、Ｐ（ｚ）は、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲの出射端からの光路長がｚとなる点におけるレーザ光のパワーであり、ｇ（Ｐ（ｚ））は、当該点においてラマン散乱光が受ける単位長さあたりの利得である。この場合、上述した不等式に現れる利得ｇ１×Ｌ１、ｇ２×Ｌ２は、それぞれ、下記式（４）、（５）のように積分表現に置き換えることができる。
【００５７】
【数１２】
2019179891.tif 000014
【００５８】
【数１３】
2019179891.tif 000015
【００５９】
この場合、上述した不等式（１）、（２）は、それぞれ、下記の不等式（６）、（７）のように表現することができる。
【００６０】
【数１４】
2019179891.tif 000016
【００６１】
【数１５】
2019179891.tif 000017
【００６２】
したがって、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬは、上記の不等式（６）を満たすようにラマンフィルタＲＦが設けられたファイバレーザ装置であると見做すこともできるし、上記の不等式（７）を満たすようにラマンフィルタＲＦが設けられたファイバレーザ装置であると見做すこともできる。
【００６３】
なお、上述したパワーＰ（ｚ）は、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲの透過損失を無視すると、下記の式（８）により定義されるｒ’ｏｃを用いて、下記の式（９）により与えられる。ここで、Ｌ０は、増幅用ファイバＡＦの長さであり、ｒｏｃは、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの反射減衰量であり、ｔｏｃは、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの透過減衰量であり、Ｐは、上記ファイバブラッググレーティングを介して上記増幅用ファイバから出力されるレーザ光のパワーである。なお、ｒ’ｏｃは、加工対象物Ｗの表面における反射の効果を取り込んだ、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの見かけの反射減衰量である。
【００６４】
【数１６】
2019179891.tif 000018
【００６５】
【数１７】
2019179891.tif 000019
【００６６】
なお、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいて、ラマンフィルタＲＦは、更に下記の不等式（１０）を満たすように設けられていることが好ましい。
【００６７】
【数１８】
2019179891.tif 000020
【００６８】
ラマンフィルタＲＦが更に上記の不等式（１０）を満たすように設けられている場合、ラマンフィルタＲＦの両側に形成される２つの共振器の双方が発振条件を満たし難くなる。したがって、上記の不等式（１０）を満たすように設計されたファイバレーザ装置ＦＬによれば、ラマン散乱光のパワーの増大を更に抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を更に低減することができる。なお、上述した２つの共振器は、例えば、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲからラマンフィルタＲＦまでの光路により構成される共振器とラマンフィルタＲＦから加工対象物Ｗまでの光路により構成される共振器とであり得る。この場合、これらの光路により構成される共振器において、ラマンフィルタＲＦと対をなすミラーの機能は、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲが担ってもよいし、ラマン散乱光を散乱する、増幅用ファイバＡＦの材料が担ってもよい。
【００６９】
また、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいて、ラマンフィルタＲＦは、スラントファイバブラッググレーティングにより構成されていることが好ましい。スラントファイバブラッググレーティングでは、コアを伝播する光の一部がクラッドモードに結合し得るため、ラマン散乱光に対する反射率の絶対値と透過率の絶対値との和を１よりも小さくすることができる。したがって、ラマンフィルタＲＦをスラントファイバブラッググレーティングにより構成した場合、ラマン散乱光に対する反射率の絶対値と透過率の絶対値との和が１であることにより生じ得る設計上の制約を免れることができる、という効果を奏する。
【００７０】
また、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいて、ラマンフィルタＲＦは、長周期ファイバブラッググレーティングにより構成されていることが好ましい。長周期ファイバブラッググレーティングでは、コアを伝播する光の一部がクラッドモードに結合し得るため、ラマン散乱光に対する反射率の絶対値と透過率の絶対値との和を１よりも小さくすることができる。したがって、ラマンフィルタＲＦを長周期ファイバブラッググレーティングにより構成した場合、ラマン散乱光に対する反射率の絶対値と透過率の絶対値との和が１であることにより生じ得る設計上の制約を免れることができる、という効果を奏する。
【００７１】
なお、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいては、増幅用ファイバＡＦ又はデリバリファイバＤＦとして、フューモードファイバを用いてもよい。或いは、増幅用ファイバＡＦ又はデリバリファイバＤＦとして、部分添加ファイバを用いてもよい。或いは、増幅用ファイバＡＦとして、ラマン散乱光を反射するラマン反射部を含まない増幅用ファイバを用いてもよい。
【００７２】
（実施例）
ファイバレーザ装置ＦＬの実施例として、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから照射ヘッドＨまでの光路の長さＬが２４ｍのファイバレーザ装置ＦＬを用意した。このファイバレーザ装置ＦＬにおいて、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲからラマンフィルタＲＦまでの光路の長さＬ１は１８ｍであり、当該光路においてラマン散乱光が受ける単位長さあたりの利得ｇ１は１．２ｄＢ／ｍであった。また、このファイバレーザ装置ＦＬにおいて、ラマンフィルタＲＦから照射ヘッドＨまでの光路の長さＬ２は６ｍであり、当該光路においてラマン散乱光が受ける単位長さあたりの利得ｇ２は１．２ｄＢ／ｍであった。ラマンフィルタＲＦとしては、ラマン散乱光の中心波長を含む反射帯域において、反射減衰量ａｍが０．５ｄＢであり、透過減衰量ａｔが１０ｄＢであるファイバブラッググレーティングを用いた。
【００７３】
本実施例に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいて、順方向及び逆方向に伝播するラマン散乱光のパワーの分布を数値計算によって求めた結果を図３に示す。図３の（ａ）は、加工対象物Ｗの反射率が１０％（反射減衰量ａｒが１０ｄＢ）であるときのラマン散乱光のパワーの分布であり、図３の（ｂ）は、加工対象物Ｗの反射率が５０％（反射減衰量ａｒが３ｄＢ）であるときのラマン散乱光のパワーの分布である。図３の（ａ）及び（ｂ）においては、本実施例に係るファイバレーザ装置ＦＬにおけるラマン散乱光のパワーの分布（点線）の他に、比較例に係るファイバレーザ装置におけるラマン散乱光のパワーの分布（実線）も併せて示している。ここで、比較例に係るファイバレーザ装置とは、本実施例に係るファイバレーザ装置ＦＬからラマンフィルタＲＦを取り除いたファイバレーザ装置のことを指す。
【００７４】
図３によれば、加工対象物Ｗの反射率が１０％である場合であっても、加工対象物Ｗの反射率が５０％であっても、以下のことが確かめられる。すなわち、第１の実施例に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいて高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還するラマン散乱光のパワーは、比較例に係るファイバレーザ装置において高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還するラマン散乱光のパワーよりも小さくなる、ことが確かめられる。
【００７５】
〔第２の実施形態〕
（ファイバレーザ装置の構成）
本発明の第２の実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳの構成について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳの構成を示すブロック図である。
【００７６】
ファイバレーザ装置ＦＬＳは、複数の増幅用ファイバを含む、加工用のレーザ装置である。ファイバレーザ装置ＦＬＳは、例えば図４に示すように、ｎ個のファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ、ｎ個のデリバリファイバＤＦ１〜ＤＦｎ、出力コンバイナＯＣ、デリバリファイバＤＦ、及び照射ヘッドＨを備えている。ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとデリバリファイバＤＦ１〜ＤＦｎとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｎは、２以上の任意の自然数であり、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ及びデリバリファイバＤＦ１〜ＤＦｎの個数を表す。なお、図１においては、ｎ＝３の場合のファイバレーザ装置ＦＬＳの構成例を示している。
【００７７】
ファイバレーザユニットＦＬＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、レーザ光を生成する。ファイバレーザユニットＦＬＵｉは、第１の実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬと同様、ｍ個の励起ファイバＰＦ１〜ＰＦｍ、励起コンバイナＰＣ、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、増幅用ファイバＡＦ、及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを含んで構成されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉの低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ＿ＬＲは、デリバリファイバＤＦｉの入力端に接続されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光は、デリバリファイバＤＦｉに入力される。
【００７８】
デリバリファイバＤＦｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光を導波する。本実施形態においては、デリバリファイバＤＦ１〜ＤＦｎとして、シングルモードファイバ、又は、フューモードファイバを用いている。デリバリファイバＤＦｉの出力端は、出力コンバイナＯＣの入力ポートに接続されている。デリバリファイバＤＦｉを導波されたレーザ光は、この入力ポートを介して出力コンバイナＯＣに入力される。
【００７９】
出力コンバイナＯＣは、デリバリファイバＤＦ１〜ＤＦｎの各々を導波されたレーザ光を合波する。出力コンバイナＯＣの出力ポートは、デリバリファイバＤＦの入力端に接続されている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光は、デリバリファイバＤＦに入力される。
【００８０】
デリバリファイバＤＦは、出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光を導波する。本実施形態においては、デリバリファイバＤＦとして、マルチモードファイバを用いている。デリバリファイバＤＦの出力端は、照射ヘッドＨに接続されている。デリバリファイバＤＦを導波されたレーザ光は、照射ヘッドＨを介して加工対象物Ｗに照射される。
【００８１】
（ファイバレーザ装置の特徴）
ファイバレーザ装置ＦＬＳにおいて特徴的な点は、誘導ラマン散乱により生じるストークス光（以下、「ラマン散乱光」と記載する）を反射するためのラマンフィルタＲＦ１〜ＲＦ３が設けられている点である。本実施形態においては、各ラマンフィルタＲＦｉがデリバリファイバＤＦｉに設けられている。ラマンフィルタＲＦ１〜ＲＦ３としては、ファイバブラッググレーティングを用いてもよいし、スラントファイバグレーティングを用いてもよいし、長周期ファイバブラッググレーティングを用いてもよい。ラマンフィルタＲＦ１〜ＲＦ３は、ラマン散乱光の中心波長が反射帯域に含まれるように設計されており、入射したラマン散乱光の一部を反射し、一部を透過する。
【００８２】
図５は、各ファイバレーザ装置ＦＬＵｉにおけるラマン散乱光の光路を示す図である。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲから増幅用ファイバＡＦに入射したラマン散乱光は、図５に示すように、第１の光路γ１又は第２の光路γ２を通って高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還する。
【００８３】
本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳにおいては、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲに帰還するラマン散乱光の総パワーが、ラマンフィルタＲＦｉが存在しない場合よりも小さくなるように、ラマンフィルタＲＦｉが設けられている。すなわち、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳにおいては、下記の不等式（１）を満たすようにラマンフィルタＲＦｉが設けられている。
【００８４】
【数１９】
2019179891.tif 000021
【００８５】
ここで、Ｌ１は、増幅用ファイバＡＦの端部のうちデリバリファイバＤＦ側と反対側の端部（増幅用ファイバＡＦと高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ＿ＨＲとの接続点）からラマンフィルタＲＦｉまでの光路の長さであり、ｇ１［ｄＢ］は、当該光路においてラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得である。また、Ｌ２は、ラマンフィルタＲＦｉからデリバリファイバＤＦの端部のうち増幅用ファイバＡＦ側と反対側の端部（デリバリファイバＤＦと照射ヘッドＨとの接続点）までの光路の長さであり、ｇ２［ｄＢ］は、当該光路においてラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得である。また、ａｍ［ｄＢ］は、ラマンフィルタＲＦｉの反射減衰量であり、ａｔ［ｄＢ］は、ラマンフィルタＲＦｉの透過減衰量である。また、ａｒ［ｄＢ］は、加工対象物Ｗの反射減衰量である。
【００８６】
なお、上記の不等式（１１）は、両辺を１０（２×ｇ１×Ｌ１）／１０で割ることによって、下記の不等式（１２）に変形することができる。
【００８７】
【数２０】
2019179891.tif 000022
【００８８】
また、上記の不等式（１２）は、Ｌ２＝Ｌ−Ｌ１を代入することによって、下記の不等式（１３）に変形することができる。ここで、Ｌは、増幅用ファイバＡＦの端部のうちデリバリファイバＤＦ側と反対側の端部からデリバリファイバＤＦの端部のうち増幅用ファイバＡＦ側と反対側の端部までの光路の長さであり、上述した長さＬ１と長さＬ２との和に一致する。
【００８９】
【数２１】
2019179891.tif 000023
【００９０】
したがって、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳは、上記の不等式（１２）を満たすようにラマンフィルタＲＦｉが設けられたファイバレーザ装置であると見做すこともできるし、上記の不等式（１３）を満たすようにラマンフィルタＲＦｉが設けられたファイバレーザ装置であると見做すこともできる。
【００９１】
以上のように、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳにおいては、上記の不等式（１）〜（３）の何れかを満たすようにラマンフィルタＲＦｉが設けられている。したがって、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳによれば、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減することができる。
【００９２】
なお、ここでは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲからラマンフィルタＲＦｉまでの光路においてラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得ｇ１、及び、ラマンフィルタＲＦｉから照射ヘッドＨまでの光路においてラマン散乱光が受ける利得ｇ２が一定であることを仮定したが、これに限定されない。すなわち、ラマン散乱光が受ける単位長さ辺りの利得は、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲの出射端からの光路長ｚの関数ｇ（Ｐ（ｚ））として与えられていてもよい。ここで、Ｐ（ｚ）は、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲの出射端からの光路長がｚとなる点におけるレーザ光のパワーである。この場合、上述した不等式に現れる利得ｇ１×Ｌ１、ｇ２×Ｌ２は、それぞれ、下記式（１４）、（１５）のように一般化することができる。
【００９３】
【数２２】
2019179891.tif 000024
【００９４】
【数２３】
2019179891.tif 000025
【００９５】
この場合、上述した不等式（１１）、（１２）は、それぞれ、下記の不等式（１６）、（１７）のように一般化することができる。
【００９６】
【数２４】
2019179891.tif 000026
【００９７】
【数２５】
2019179891.tif 000027
【００９８】
したがって、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬは、上記の不等式（１６）を満たすようにラマンフィルタＲＦｉが設けられたファイバレーザ装置であると見做すこともできるし、上記の不等式（１７）を満たすようにラマンフィルタＲＦｉが設けられたファイバレーザ装置であると見做すこともできる。
【００９９】
なお、上述したパワーＰ（ｚ）は、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲの透過損失を無視すると、下記の式（１８）により定義されるｒ’ｏｃを用いて、下記の式（１９）により与えられる。ここで、Ｌ０は、増幅用ファイバＡＦの長さであり、ｒｏｃは、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの反射減衰量であり、ｔｏｃは、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの透過減衰量である。
【０１００】
【数２６】
2019179891.tif 000028
【０１０１】
【数２７】
2019179891.tif 000029
【０１０２】
なお、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳにおいて、ラマンフィルタＲＦｉは、更に下記の不等式（２０）を満たすように設けられていることが好ましい。
【０１０３】
【数２８】
2019179891.tif 000030
【０１０４】
ラマンフィルタＲＦｉが上記の不等式（２０）を満たすように設けられている場合、ラマンフィルタＲＦｉの両側に形成される２つの共振器の双方が発振条件を満たし難くなる。したがって、上記の不等式（２０）を満たすようにラマンフィルタＲＦｉが設けられたファイバレーザ装置ＦＬＳによれば、ラマン散乱光のパワーの増大を更に抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を更に低減することができる。
【０１０５】
また、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳにおいて、ラマンフィルタＲＦｉは、スラントファイバブラッググレーティングにより構成されていることが好ましい。この場合、ラマン散乱光に対する反射率の絶対値と透過率の絶対値との和が１であることにより生じ得る設計上の制約を免れることができる、という効果を奏する。
【０１０６】
また、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳにおいて、ラマンフィルタＲＦｉは、長周期ファイバブラッググレーティングにより構成されていることが好ましい。この場合、ラマン散乱光に対する反射率の絶対値と透過率の絶対値との和が１であることにより生じ得る設計上の制約を免れることができる、という効果を奏する。
【０１０７】
なお、本実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳにおいては、増幅用ファイバＡＦ、デリバリファイバＤＦｉ、又はデリバリファイバＤＦとして、フューモードファイバを用いてもよい。或いは、増幅用ファイバＡＦ、デリバリファイバＤＦｉ、又はデリバリファイバＤＦとして、部分添加ファイバを用いてもよい。或いは、増幅用ファイバＡＦとして、ラマン散乱光を反射するラマン反射部を含まない増幅用ファイバを用いてもよい。
【０１０８】
〔製造方法〕
第１の実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬは、上述した不等式（１）、（２）、（３）、（６）、又は（７）を満たすようにラマンフィルタＲＦを設ける工程を含む製造方法により製造することができる。この製造方法によれば、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減したファイバレーザＦＬを製造することができる。また、ラマンフィルタＲＦを設ける工程は、更に上述した不等式（１０）を満たすように実施されてもよい。この場合、ラマン散乱光のパワーの増大を更に抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を更に低減したファイバレーザ装置ＦＬを製造することができる。
【０１０９】
また、第２の実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳは、上述した不等式（１１）、（１２）、（１３）、（１６）、又は（１７）を満たすようにラマンフィルタＲＦｉを設ける工程を含む製造方法により製造することができる。この製造方法によれば、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減したファイバレーザＦＬＳを製造することができる。また、ラマンフィルタＲＦｉを設ける工程は、更に上述した不等式（２０）を満たすように実施されてもよい。この場合、この場合、ラマン散乱光のパワーの増大を更に抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を更に低減したファイバレーザ装置ＦＬＳを製造することができる。
【０１１０】
〔設定方法〕
なお、上述した不等式（１）、（２）、（３）、（６）、又は（７）は、第１の実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬにおいて、加工可能な加工対象物の反射減衰量ａｒを設定する設定方法に応用することができる。すなわち、上述した不等式（１）、（２）、（３）、（６）、又は（７）を満たすように反射減衰量ａｒを設定すれば、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減したファイバレーザＦＬを実現することができる。また、反射減衰量ａｒを設定する工程は、更に上述した不等式（１０）を満たすように実施されてもよい。この場合、この場合、ラマン散乱光のパワーの増大を更に抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を更に低減したファイバレーザ装置ＦＬを実現することができる。
【０１１１】
また、上述した不等式（１１）、（１２）、（１３）、（１６）、又は（１７）は、第２の実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＳにおいて、加工可能な加工対象物の反射減衰量ａｒを設定する設定方法に応用することができる。すなわち、上述した不等式（１１）、（１２）、（１３）、（１６）、又は（１７）を満たすように反射減衰量ａｒを設定すれば、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減したファイバレーザＦＬＳを実現することができる。また、反射減衰量ａｒを設定する工程は、更に上述した不等式（２０）を満たすように実施されてもよい。この場合、ラマン散乱光のパワーの増大を更に抑え、その結果、レーザ光の発振が不安定化する可能性を更に低減したファイバレーザ装置ＦＬＳを実現することができる。
【０１１２】
〔ＭＯＰＡ型のファイバレーザ装置〕
上述した各実施形態においては、共振器型のファイバレーザ装置ＦＬ，ＦＬＳについて説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は、ＭＯＰＡ（Master Oscillator - Power Amplifier）型のファイバレーザ装置にも適用することができる。ここで、ＭＯＰＡ型のファイバレーザ装置とは、ＭＯ部として機能するレーザ光源と、ＰＡ部として機能するファイバアンプと、デリバリファイバと、を備えたファイバレーザ装置である。ＭＯＰＡ型のファイバレーザ装置においては、ＰＡ部（ファイバアンプ）を構成する増幅用ファイバから出力されたレーザ光が、デリバリファイバを導波された後、加工対象物に照射される。したがって、ＭＯＰＡ型のファイバレーザ装置にラマンフィルタを設ければ、上述した各実施形態に係るファイバレーザ装置と同様、ラマン散乱光のパワーの増大を抑え、レーザ光の発振が不安定化する可能性を低減することができる。なお、共振器型のファイバレーザ装置では、デリバリファイバが増幅用ファイバの下流側の端部にファイバブラッググレーティング（上述した実施形態における低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ）を介して接続されるのに対して、ＭＯＰＡ側のファイバレーザ装置では、デリバリファイバが増幅用ファイバの下流側の端部にファイバブラッググレーティングを介さずに接続される。
【０１１３】
〔付記事項〕
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものでなく、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】
【０１１４】
ＦＬ、ＦＬＳ      ファイバレーザ装置
ＰＳ１〜ＰＳｍ    励起光源
ＰＦ１〜ＰＦｍ    励起ファイバ
ＰＣ              励起コンバイナ
ＦＢＧ−ＨＲ      高反射ファイバブラッググレーティング（第１ファイバブラッググレーティング）
ＦＢＧ−ＬＲ      低反射ファイバブラッググレーティング（第２ファイバブラッググレーティング）
ＡＦ              増幅用ファイバ
ＤＦ              デリバリファイバ
Ｈ                照射ヘッド
【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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