(57)【要約】      （修正有）【課題】構成の複雑化を抑制しつつ誘導ラマン散乱光を抑制することができるレーザ発振器を提供する。【解決手段】レーザ発振器１００は、半導体レーザモジュールと、半導体レーザモジュールからのレーザ光を伝搬する第１光ファイバ４０と、第１光ファイバ４０に融着されると共に第１光ファイバ４０からのレーザ光が入射する第１入射面５１、第１入射面５１から入射したレーザ光を反射させると共に誘導ラマン散乱光を透過させる第１反射面５２、及び第１反射面５２で反射したレーザ光が出射する第１出射面５３を有する第１プリズム５０と、を備える。【選択図】図２Ａ
2019197081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザモジュールと、
前記半導体レーザモジュールからのレーザ光を伝搬する第１光ファイバと、
前記第１光ファイバに融着されると共に前記第１光ファイバからのレーザ光が入射する第１入射面、前記第１入射面から入射したレーザ光を反射させると共に誘導ラマン散乱光を透過させる第１反射面、及び前記第１反射面で反射したレーザ光が出射する第１出射面を有する第１プリズムと、を備えるレーザ発振器。
【請求項２】
前記第１プリズムから出射されたレーザ光を伝搬する光学系と、
前記光学系により伝搬されたレーザ光が入射する第２入射面、前記第２入射面から入射したレーザ光を反射させると共に誘導ラマン散乱光を透過させる第２反射面、及び前記第２反射面で反射したレーザ光が出射する第２出射面を有する第２プリズムと、
前記第２出射面が融着されると共に前記レーザ光を伝搬する第２光ファイバと、を備え、
前記第１プリズム及び前記第２プリズムは、前記光学系から取り外し可能である、請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記光学系は、所定の中心軸を中心に回転可能なスイベル構造で構成された２つの筐体を有し、
前記第１プリズムは、前記２つの筐体のうちの一方の筐体に保持され、
前記第２プリズムは、前記２つの筐体のうちの他方の筐体に保持されている、請求項２に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記第１プリズムの前記第１反射面に対向して配置され、前記第１反射面を透過するレーザ光の強度を検出する検出部と、
前記半導体レーザモジュールに励起電流を供給する電流供給部と、
前記電流供給部から前記半導体レーザモジュールへの励起電流のオン／オフを切り換え可能な切換部と、
前記検出部が検出する光の強度が設定値を超えると、前記半導体レーザモジュールに供給する励起電流を停止させてレーザ光の発光を停止させるために、前記切換部をオフに切り換えるように制御する制御部と、を備える、請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ発振器。
【請求項５】
前記第１反射面は、前記第１光ファイバからのレーザ光を反射して平行光にするための第１曲面で構成され、
前記第２反射面は、前記第１反射面からのレーザ光の平行光を反射して前記第２光ファイバに集光して結合するための第２曲面で構成される、請求項２又は請求項３に記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料又はプラスチック材料を切断又は溶接するために、レーザ発振器が使用されることがある。レーザ発振器のレーザ出力は１ｋＷを超えることがあり、レーザ発振器が出力するレーザ光には、本来意図していたレーザ光の他に、このレーザ光とは波長が異なる誘導ラマン散乱光が含まれることがある。誘導ラマン散乱光が含まれるとレーザ光の出力が低下するため、誘導ラマン散乱光を抑制する必要がある。このため、ファイバレーザの反射鏡に、本来のレーザ光を反射すると共に誘導ラマン散乱光を透過するコーティングを行っていた。
【０００３】
そのような誘導ラマン散乱光を減衰させる光源装置に関する文献として、特許文献１が開示されている。特許文献１には、ラマン散乱光の伝搬経路上に、ラマン散乱光を減衰させ且つ励起光又は被増幅光を透過させる挿入ロススペクトルを有する光学部品が配置されている光源装置が、開示されている。
【０００４】
また、レーザ光を反射すると共に誘導ラマン散乱光を透過するコーティングがされている光学系に関する文献として、特許文献２が開示されている。特許文献２には、レーザ光を反射し且つラマン散乱光を透過する第一の凹面鏡を有する気体成分計測装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０１６８０４号公報
【特許文献２】特開２００４−１７００８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、誘導ラマン散乱光の抑制のために新たに光学部品を追加すると、装置の構成が複雑になる。
【０００７】
従って、本発明は、構成の複雑化を抑制しつつ誘導ラマン散乱光を抑制することができるレーザ発振器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】
【０００８】
（１）本発明は、半導体レーザモジュール（例えば、後述の半導体レーザモジュール１０）と、前記半導体レーザモジュールからのレーザ光を伝搬する第１光ファイバ（例えば、後述の第１光ファイバ４０）と、前記第１光ファイバに融着されると共に前記第１光ファイバからのレーザ光が入射する第１入射面（例えば、後述の第１入射面５１）、前記第１入射面から入射したレーザ光を反射させると共に誘導ラマン散乱光を透過させる第１反射面（例えば、後述の第１反射面５２，１５２）、及び前記第１反射面で反射したレーザ光が出射する第１出射面（例えば、後述の第１出射面５３）を有する第１プリズム（例えば、後述の第１プリズム５０，１５０）と、を備えるレーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器１００，２００，３００，４００）に関する。
【０００９】
（２）  （１）のレーザ発振器において、前記第１プリズムから出射されたレーザ光を伝搬する光学系（例えば、後述のファイバカプラ６０）と、前記光学系により伝搬されたレーザ光が入射する第２入射面（例えば、後述の第２入射面７１）、前記第２入射面から入射したレーザ光が反射すると共に誘導ラマン散乱光が透過する第２反射面（例えば、後述の第２反射面７２，１７２）、及び前記第２反射面で反射したレーザ光が出射する第２出射面（例えば、後述の第２出射面７３）を有する第２プリズム（例えば、後述の第２プリズム７０，１７０）と、前記第２出射面が融着されると共に前記レーザ光を伝搬する第２光ファイバ（例えば、後述の第２光ファイバ８０）と、を備え、前記第１プリズム及び前記第２プリズムは、前記光学系から取り外し可能であってもよい。
【００１０】
（３）  （２）のレーザ発振器において、前記光学系は、所定の中心軸（例えば、後述の中心軸Ｘ）を中心に回転可能なスイベル構造で構成された２つの筐体（例えば、後述のカプラ筐体６６，６７）を有し、前記第１プリズムは、前記２つの筐体のうちの一方の筐体に保持され、前記第２プリズムは、前記２つの筐体のうちの他方の筐体に保持されていてもよい。
【００１１】
（４）  （１）〜（３）のいずれかに記載のレーザ発振器において、前記第１プリズムの前記第１反射面に対向して配置され、前記第１反射面を透過するレーザ光の強度を検出する検出部（例えば、後述の検出部５５）と、前記半導体レーザモジュールに励起電流を供給する電流供給部（例えば、後述の電流供給部９５）と、前記電流供給部から前記半導体レーザモジュールへの励起電流のオン／オフを切り換え可能な切換部（例えば、後述のスイッチ部１１１〜１１５）と、前記検出部が検出する光の強度が設定値を超えると、前記半導体レーザモジュールに供給する励起電流を停止させてレーザ光の発光を停止させるために、前記切換部をオフに切り換えるように制御する制御部（例えば、後述の制御部９０）と、を備えてもよい。
【００１２】
（５）  （２）又は（３）に記載のレーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器４００）において、前記第１反射面（例えば、後述の第１反射面１５２）は、前記第１光ファイバからのレーザ光を反射して平行光にするための第１曲面で構成され、前記第２反射面（例えば、後述の第２反射面１７２）は、前記第１反射面からのレーザ光の平行光を反射して前記第２光ファイバに集光して結合するための第２曲面で構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、構成の複雑化を抑制しつつ誘導ラマン散乱光を抑制することができるレーザ発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ発振器の構成を示す概略構成図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態に係るレーザ発振器の構成の一部を概略的に示す断面図である。
【図２Ｂ】第１比較例に係るレーザ発振器の構成の一部を概略的に示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態に係るレーザ発振器の構成の一部を概略的に示す断面図である。
【図３Ｂ】第２比較例に係るレーザ発振器の構成の一部を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るレーザ発振器の構成の一部を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るレーザ発振器の構成の一部を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１６】
〔第１実施形態〕
〔レーザ発振器の全体構成〕
本発明の第１実施形態のレーザ発振器について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ発振器を示す概略構成図である。図２Ａは、本発明の第１実施形態に係るレーザ発振器の構成の一部を概略的に示す断面図である。図１及び図２Ａに示すように、本実施形態のレーザ発振器１００は、レーザ出射部１と、モジュール駆動部１１０と、第１光ファイバ４０と、第１プリズム５０（図２Ａ参照）と、を備える。
【００１７】
〔レーザ出射部〕
レーザ出射部１は、レーザ光を出射する部位である。レーザ出射部１は、複数個（図示の例では５個）の半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）と、モジュール内光ファイバ２０（２１，２２，２３，２４，２５）と、共振器もしくはコンバイナ３０（共振器３１，コンバイナ３２）と、を備える。
【００１８】
〔半導体レーザモジュール〕
半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）は、筐体２と、半導体レーザ素子３と、レンズ４と、を備える。半導体レーザ素子３は、レーザ光を発光する。レンズ４は、半導体レーザ素子３からのレーザ光を屈折させて集束させる。筐体２は、半導体レーザ素子３及びレンズ４を収容する。
【００１９】
半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）は、定格出力の異なるものを混在させて半導体レーザモジュール群を構成する。具体例としては、半導体レーザモジュール群の中に、５０Ｗと１００Ｗの半導体レーザモジュールを混在させる。この場合には、１００Ｗの半導体レーザモジュールのみでは１００Ｗ刻みでしかレーザ発振器のレーザ出力は制御できないところ、５０Ｗの半導体レーザモジュールも備えることで、５０Ｗ刻みでレーザ出力を制御することができる。半導体レーザモジュール群の中に１０Ｗ以下のような半導体レーザモジュールを備えることで、更に細かいレーザ出力制御をすることができる。
また、半導体レーザモジュールは、電流を制御することにより、レーザ出力を制御することもできる。
【００２０】
〔モジュール内光ファイバ〕
モジュール内光ファイバ２０（２１，２２，２３，２４，２５）は、筐体２から導出される。モジュール内光ファイバ２０（２１，２２，２３，２４，２５）は、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）からのレーザ光を伝搬して、共振器もしくはコンバイナ３０（共振器３１，コンバイナ３２）に供給する。
【００２１】
〔共振器もしくはコンバイナ〕
共振器３１を備える場合には、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）からのレーザ光は、共振器３１の励起光として使用される。コンバイナ３２のみを備える場合には、複数の半導体レーザモジュール１１，１２，１３，１４，１５からのレーザ光をコンバイナ３２で集光して、使用する。共振器３１及びコンバイナ３２の両方を備える場合もある。何れかの方式で、レーザ発振器１００は、出力用の第１光ファイバ４０を通してレーザ光を出力する。
【００２２】
〔第１光ファイバ〕
第１光ファイバ４０は、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）を備えるレーザ出射部１からのレーザ光を伝搬（伝送、導光）する。
【００２３】
〔モジュール駆動部〕
モジュール駆動部１１０は、複数の半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）を個別に駆動する部位である。
【００２４】
モジュール駆動部１１０は、定格出力を出力させるように駆動する定格駆動モード（該当するスイッチ部をＯＮ＝オンにする）と、駆動しない停止モード（該当するスイッチ部をＯＦＦ＝オフにする）との二通りの制御モードを、複数の半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）それぞれに対して選択的に適用して実行する。即ち、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）の状態は、出力ＯＦＦ又は定格出力ＯＮの２通りの状態のみである。
モジュール駆動部１１０は、電源としての電流供給部９５と、スイッチ部１１１，１１２，１１３，１１４，１１５と、制御信号発生部１１６と、制御部９０と、を備える。
【００２５】
〔電流供給部〕
電流供給部９５は、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）の半導体レーザ素子３に励起電流を供給する部位である。
【００２６】
〔スイッチ部〕
切換部としてのスイッチ部１１１，１１２，１１３，１１４，１１５は、電流供給部９５から半導体レーザモジュール１１，１２，１３，１４，１５に励起電流を供給する回路中に介挿された部位である。スイッチ部１１１，１１２，１１３，１１４，１１５は、電流供給部９５から半導体レーザモジュール１１，１２，１３，１４，１５への励起電流のオン／オフを切り換え可能な部位である。
【００２７】
〔制御信号発生部〕
制御信号発生部１１６は、スイッチ部１１１，１１２，１１３，１１４，１１５を制御する制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４，ＳＣ５を発生させる部位である。
〔制御部〕
制御部９０は、スイッチ部１１１，１１２，１１３，１１４，１１５及び制御信号発生部１１６の駆動を制御する。
【００２８】
〔第１プリズム〕
第１プリズム５０は、第１入射面５１と、第１反射面５２と、第１出射面５３と、を有する。
第１入射面５１は、レーザ光が入射する面である。第１入射面５１は、第１光ファイバ４０に融着されることにより第１光ファイバ４０に固定されている。
第１反射面５２は、第１入射面５１から入射したレーザ光を反射させると共に誘導ラマン散乱光を透過させる面である。本実施形態においては、第１反射面５２は、複数のコーティングが施されることにより形成されている。
第１出射面５３は、第１反射面５２で反射したレーザ光が出射する面である。
【００２９】
このうち、第１反射面５２について補足説明をする。第１反射面５２を透過する誘導ラマン散乱光（ＳＲＳ光）は、レーザ光の散乱光の一種であり、レーザ光の強度が強くなると発生しやすくなる。誘導ラマン散乱光が発生すると、本来のレーザ光の出力が低下する問題が発生する。誘導ラマン散乱光は、光ファイバを伝搬されるにつれて増大するために、第１反射面５２で除去され、第１反射面５２で反射後も、誘導ラマン散乱光の成分が一旦低くなっている。そのために、その後の伝搬時の誘導ラマン散乱光の増大が抑制される。
【００３０】
レーザ光が波長１０７０ｎｍであるとすると、誘導ラマン散乱光は１１２０ｎｍになる。第１反射面５２は、波長が１０７０ｎｍの光を９９．０％以上反射することが望ましく、波長が１１２０ｎｍの光を９７．０％以上透過することが望ましい。第１反射面５２は、波長が１０７０ｎｍの光を少なくとも９８．０％以上反射し、波長が１１２０ｎｍの光を９５．０％以上透過することが必要である。
【００３１】
第１反射面５２は、レーザ光の±２５ｎｍの波長以外の成分を透過させる。レーザ光の発振波長は５ｎｍから１０ｎｍ程度の分布を有するために、レーザ光の±１５ｎｍの範囲を９９．０％以上の反射率とし、±２５ｎｍの波長以外を９７．０％以上透過させるように設計すると、レーザ光の損失を抑制しながら、誘導ラマン散乱光を低減することができる。
【００３２】
〔検出部〕
図２Ａに示すように、レーザ発振器１００は、前述したレーザ出射部１、第１光ファイバ４０及び第１プリズム５０の他に、検出部５５を備える。検出部５５は、第１プリズム５０の第１反射面５２に対向して配置される。検出部５５は、第１反射面５２を透過するレーザ光の強度を検出する。検出部５５は、誘導ラマン散乱光の波長を検出できるフォトダイオードなどから構成される。
【００３３】
検出部５５が検出する誘導ラマン散乱光の強度が設定値を超えると、制御部９０は、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）の半導体レーザ素子３に供給する励起電流を停止させて、レーザ光の発光を停止させるために、スイッチ部１１１，１１２，１１３，１１４，１１５をオフに切り換えるように制御する。
【００３４】
レーザ光が進行する様子を説明する。レーザ光は、矢印Ｌ１のようにレーザ出射部１から出射して、第１光ファイバ４０を伝搬されて、第１プリズム５０の内部に矢印Ｌ２，Ｌ３のように広がりながら入射する。
誘導ラマン散乱光は、第１反射面５２を矢印Ｌ１００のように透過して外部に放出される。レーザ光は、第１反射面５２において、矢印Ｌ４，Ｌ５のように広がりように反射し、その後、第１出射面５３から出射する。
【００３５】
本実施形態のレーザ発振器によれば、例えば、以下の効果が奏される。
本実施形態のレーザ発振器１００は、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）と、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）からのレーザ光を伝搬する第１光ファイバ４０と、第１光ファイバ４０に融着されると共に第１光ファイバ４０からのレーザ光が入射する第１入射面５１、第１入射面５１から入射したレーザ光を反射させると共に誘導ラマン散乱光を透過させる第１反射面５２、及び第１反射面５２で反射したレーザ光が出射する第１出射面５３を有する第１プリズム５０と、を備える。
【００３６】
そのため、本実施形態のレーザ発振器１００は、構成の複雑化を抑制しつつ誘導ラマン散乱光を抑制することができるレーザ発振器１００を提供することができる。ひいては、レーザ発振器１００のレーザ出力の維持又は高出力化が実現される。
【００３７】
また、本実施形態のレーザ発振器１００は、第１プリズム５０の第１反射面５２に対向して配置され、第１反射面５２を透過するレーザ光の強度を検出する検出部５５と、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）に励起電流を供給する電流供給部９５と、電流供給部９５から半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）への励起電流のオン／オフを切り換え可能なスイッチ部１１１〜１１５と、検出部５５が検出する光の強度が設定値を超えると、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）に供給する励起電流を停止させてレーザ光の発光を停止させるために、スイッチ部１１１〜１１５をオフに切り換えるように制御する制御部９０と、を備える。
半導体レーザモジュールは、電流の制御によりレーザ出力の制御ができるため、電流供給部９５に電流制御機能を持たせて、レーザ出力制御を行うことも可能である。
【００３８】
そのため、制御部９０の制御により、誘導ラマン散乱光が強い強度でレーザ発振器１００において導光されることが抑制され、レーザ発振器１００の破損が抑制される。
【００３９】
図２Ｂは、第１比較例に係るレーザ発振器６００の構成の一部を概略的に示す断面図である。レーザ発振器６００は、レーザ出射部１と、第１光ファイバ４０と、クオーツブロック６０１と、を備える。クオーツブロック６０１には、第１光ファイバ４０が融着されている。このような第１光ファイバ４０がレーザ出射部１に取り付けられている。
第１比較例においてレーザ光が進行する様子を説明する。レーザ光は、矢印Ｌ１のようにレーザ出射部１から出射して、第１光ファイバ４０を伝搬されて、クオーツブロック６０１の内部に矢印Ｌ３１，Ｌ３２のように広がりながら入射して、外部に出射する。
【００４０】
第１光ファイバ４０の終端面からレーザ光を外部に照射せずに、クオーツブロック６０１の端面からレーザ光を外部に放射するのは、クオーツブロック６０１の内部でレーザ光を広げて、レーザ光の強度を下げてから外部に放射するためである。外部へ放射する境界面では、汚れや無反射コーティングによる発熱が起こりやすく、焼損を防ぐためには、レーザ光の強度を下げることが有効である。
第１比較例の構成によれば、前述した第１プリズム５０の第１反射面５２のように誘導ラマン散乱光を透過して外部に導く面は無い。そのため、誘導ラマン散乱光もクオーツブロック６０１からそのまま放射されることになり、レーザ発振器６００の出力が低下する可能性があり、その点で好ましくない。
【００４１】
〔第２実施形態〕
図３Ａは、本発明の第２実施形態に係るレーザ発振器２００の構成の一部を概略的に示す断面図である。図３Ａに示されるように、レーザ発振器２００は、第１光ファイバ４０及び第１プリズム５０の他に、光学系としてのファイバカプラ６０と、第２プリズム７０と、第２光ファイバ８０と、を備える。その他の構成は、第１実施形態と同様であり、その説明を援用して、説明を省略する。
【００４２】
〔ファイバカプラ〕
ファイバカプラ６０は、第１プリズム５０から出射された光を伝搬するものである。ファイバカプラ６０は、レーザ発振器１００に対する光ファイバの着脱を容易にするために用いられる。ファイバカプラ６０は、カプラ筐体６１と、カプラ筐体６１の内部に配置されるレンズ６２，６３と、を備える。
【００４３】
〔第２プリズム〕
第２プリズム７０は、第２入射面７１と、第２反射面７２と、第２出射面７３と、を備える。
第２入射面７１は、ファイバカプラ６０により伝搬されたレーザ光が入射する面である。
第２反射面７２は、第２入射面７１から入射したレーザ光を反射させると共に誘導ラマン散乱光を透過させる面である。本実施形態においては、第２反射面７２は、複数のコーティングが施されることにより形成されている。第２反射面７２は、第１反射面５２と同様に構成されている。
第２出射面７３は、第２反射面７２で反射したレーザ光が出射する面である。
第２プリズム７０は、ファイバカプラ６０から取り外し可能である。なお、第１プリズム５０も、ファイバカプラ６０から取り外し可能である。
【００４４】
〔第２光ファイバ〕
第２光ファイバ８０は、第２出射面７３に融着されている。第２光ファイバ８０は、ファイバカプラ６０を通過したレーザ光を伝搬する。
【００４５】
第２実施形態におけるレーザ光が進行する様子を説明する。レーザ光は、矢印Ｌ１のようにレーザ出射部１から出射して第１光ファイバ４０を伝搬されて、第１プリズム５０の内部に矢印Ｌ２，Ｌ３のように広がりながら入射する。
誘導ラマン散乱光は、第１反射面５２を矢印Ｌ１００のように透過して、外部に放出される。レーザ光は、第１反射面５２において、矢印Ｌ４，Ｌ５のように広がるように反射して、その後、第１出射面５３から出射する。
【００４６】
レーザ光は、ファイバカプラ６０のレンズ６２により矢印Ｌ６，Ｌ７のように平行光になり、ファイバカプラ６０のレンズ６３により矢印Ｌ８，Ｌ９のように集束され、第２プリズム７０に第２入射面７１から入射する。
誘導ラマン散乱光は、第２反射面７２を矢印Ｌ２００のように透過して、外部に放出される。レーザ光は、第２反射面７２において、矢印Ｌ１０，Ｌ１１のように反射して、その後、第２光ファイバ８０に集束され、第２光ファイバ８０により伝搬される。
【００４７】
第２実施形態のレーザ発振器によれば、例えば、以下の効果が奏される。
第２実施形態のレーザ発振器２００は、第１プリズム５０から出射されたレーザ光を伝搬するファイバカプラ６０と、ファイバカプラ６０により伝搬されたレーザ光が入射する第２入射面７１、第２入射面から入射したレーザ光を反射させると共に誘導ラマン散乱光を透過させる第２反射面７２、及び第２反射面で反射したレーザ光が出射する第２出射面７３を有する第２プリズム７０と、第２出射面７３が融着されると共にレーザ光を伝搬する第２光ファイバ８０と、を備え、第１プリズム５０及び第２プリズム７０は、ファイバカプラ６０から取り外し可能に構成される。
【００４８】
このように、第２実施形態のレーザ発振器２００では、第１プリズム５０及び第２プリズム７０の２つのプリズムが使用されるため、第１実施形態のレーザ発振器１００の場合と比べて誘導ラマン散乱光が低減する。
【００４９】
図３Ｂは、第２比較例に係るレーザ発振器７００の構成の一部を概略的に示す断面図である。レーザ発振器７００は、第１光ファイバ４０と、第１クオーツブロック７０１と、ファイバカプラ６０と、第２クオーツブロック７０２と、第２光ファイバ８０と、を備える。
第２比較例におけるレーザ光が進行する様子を説明する。レーザ光は、矢印Ｌ１のようにレーザ出射部１から出射して第１光ファイバ４０を伝搬されて、クオーツブロック７０１の内部に矢印Ｌ３１，Ｌ３２のように広がりながら入射する。
レーザ光は、ファイバカプラ６０において、レンズ６２により矢印Ｌ３３，Ｌ３４のように平行光になり、レンズ６３により矢印Ｌ３５，Ｌ３６のように集束されつつ、第２クオーツブロック７０２へと入射していき、第２光ファイバ８０により矢印Ｌ３７のように伝搬される。
【００５０】
ファイバカプラ６０からクオーツブロック７０１，７０２を抜き差しできる構造になっており、第１光ファイバ４０及び第２光ファイバ８０を交換する場合に、簡単に抜き差しで交換できる利点がある。
第２比較例の構成によれば、前述した第１プリズム５０の第１反射面５２及び第２プリズム７０の第２反射面７２のように誘導ラマン散乱光を透過して外部に導く面は無い。そのため、誘導ラマン散乱光もそのまま第２光ファイバ８０に結合されることになる可能性があり、その点で好ましくない。
【００５１】
〔第３実施形態〕
図４は、本発明の第３実施形態に係るレーザ発振器３００の構成を概略的に示す断面図である。第３実施形態のレーザ発振器３００は、第２実施形態のレーザ発振器２００に比べ、第１プリズム５０、第２プリズム７０がスイベル構造のファイバカプラ６０に保持されている点で異なる。その他の構成は、第２実施形態と同様であり、その説明を援用して、説明を省略する。
【００５２】
レーザ発振器３００のファイバカプラ６０は、カプラ筐体６６と、カプラ筐体６７と、レンズ６２と、レンズ６３と、を備える。２つの筐体としてのカプラ筐体６６及びカプラ筐体６７は、互いに一方が他方に対して所定の中心軸Ｘを中心に回転可能なスイベル構造で構成されている。カプラ筐体６６には、第１プリズム５０が着脱自在に取り付けられている。カプラ筐体６６の内部には、レンズ６２が配置されている。カプラ筐体６７には、第２プリズム７０が着脱自在に取り付けられている。カプラ筐体６７の内部には、レンズ６３が配置されている。
【００５３】
従って、第１プリズム５０、カプラ筐体６６、及びレンズ６２は、ファイバカプラ６０の中心軸Ｘを中心に一体的に回転する。第２プリズム７０、カプラ筐体６７、及びレンズ６３は、ファイバカプラ６０の中心軸Ｘを中心に一体的に回転する。第１プリズム５０は、２つの筐体のうちの一方のカプラ筐体６６に保持されている。第２プリズム７０は、２つの筐体のうちの他方のカプラ筐体６７に保持されている、
【００５４】
第３実施形態のレーザ発振器によれば、例えば、以下の効果が奏される。
第３実施形態のレーザ発振器３００では、ファイバカプラ６０は、所定の中心軸Ｘを中心に回転可能なスイベル構造で構成された２つのカプラ筐体６６，６７を有し、第１プリズム５０は、２つのカプラ筐体６６，６７のうちの一方のカプラ筐体６６に保持され、第２プリズムは、２つのカプラ筐体６６，６７のうちの他方のカプラ筐体６７に保持されている。
【００５５】
そのため、第１プリズム５０及びカプラ筐体６６がカプラ筐体６７に対して回転でき、第２プリズム７０及びカプラ筐体６７がカプラ筐体６６に対して回転できるようになっているため、第１プリズム５０に融着されている第１光ファイバ４０はカプラ筐体６７に対して回転でき、第２プリズム７０に融着されている第２光ファイバ８０はカプラ筐体６６に対して回転できる。
【００５６】
第１プリズム５０により第１光ファイバ４０が延びる方向とファイバカプラ６０の光軸方向とが９０°になるように配置されており、製造者は、第１光ファイバ４０をファイバカプラ６０の光軸を中心に回転して所望の方向に延びるように配置することができる。
第２プリズム７０により第２光ファイバ８０が延びる方向とファイバカプラ６０の光軸方向とが９０°になるように配置されており、製造者は、第２光ファイバ８０をファイバカプラ６０の光軸を中心に回転して所望の方向に延びるように配置することができる。
第１光ファイバ４０及び第２光ファイバ８０が自在に回転することができるので、第１光ファイバ４０及び第２光ファイバ８０が捻じれることが抑制される。
【００５７】
〔第４実施形態〕
図５は、本発明の第４実施形態に係るレーザ発振器４００の構成の一部を概略的に示す断面図である。第４実施形態に係るレーザ発振器４００は、第１プリズム５０及び第２プリズム７０に代えて第１プリズム１５０及び第２プリズム１７０が用いられる点で、第２実施形態に係るレーザ発振器２００及び第３実施形態に係るレーザ発振器３００と異なる。その他の構成は、第２実施形態及び第３実施形態と同様であり、その説明を援用して、説明を省略する。
【００５８】
第１プリズム１５０は、第１反射面１５２を有する。第１反射面１５２は、第１光ファイバ４０からのレーザ光を反射して平行光にするための第１曲面で構成される。
第２プリズム１７０は、第２反射面１７２を有する。第２反射面１７２は、第１反射面１５２からのレーザ光の平行光を反射して第２光ファイバ８０に集光して結合するための第２曲面で構成される。
ファイバカプラ６０の内部には、レンズが配置されていない。
【００５９】
第４実施形態におけるレーザ光が進行する様子を説明する。レーザ光は、矢印Ｌ１のようにレーザ出射部１から出射して、第１光ファイバ４０を伝搬されて、第１プリズム５０の内部に矢印Ｌ２，Ｌ３のように広がりながら入射する。誘導ラマン散乱光は、第１反射面１５２において、矢印Ｌ１００のように透過して外部に放出される。レーザ光は、第１反射面５２において、矢印Ｌ２１，Ｌ２２のように反射して、その後、平行に第１出射面５３から出射する。反射面１５２は、拡がりを有するレーザ光を平行にする曲面であるため、反射後のレーザ光は平行光になる。
【００６０】
レーザ光は、矢印Ｌ２１，Ｌ２２のように平行光のままファイバカプラ６０を通過し、第２プリズム１７０に入射する。誘導ラマン散乱光は、第２反射面１７２を矢印Ｌ２００のように透過して外部に放出される。レーザ光は、第２反射面１７２において、矢印Ｌ２３，Ｌ２４のように反射して、その後、第２光ファイバ８０に集束され、第２光ファイバ８０により伝搬される。反射面１７２は、平行光であるレーザ光を第２光ファイバ８０に結合するように集束できる曲面であるため、反射後のレーザ光は第２光ファイバ８０に結合する。
【００６１】
第４実施形態のレーザ発振器によれば、例えば、以下の効果が奏される。
第４実施形態のレーザ発振器４００では、第１反射面１５２は、第１光ファイバ４０からのレーザ光を反射して平行光にするための第１曲面で構成され、第２反射面１７２は、第１反射面１５２からのレーザ光の平行光を反射して第２光ファイバ８０に集光して結合するための第２曲面で構成される。
【００６２】
そのため、平行光であるレーザ光はファイバカプラ６０を通過するが、ファイバカプラ６０を通過するレーザ光は平行光であるため、ファイバカプラ６０にはレンズが不要である。また、レンズが不要になるために、レンズの表面で誘導ラマン散乱光成分が反射されて共振器側に戻ることに起因して更に誘導ラマン散乱光が増幅されることを抑制することができる。
【００６３】
〔変形例〕
以上、本発明の実施形態について説明した。第１実施形態〜第４実施形態では、レーザ発振器が制御部を備える構成であったが、この構成に限定されることなく、制御部はレーザ発振器とは別に設けられていてもよい。
【００６４】
第１実施形態〜第４実施形態では、第１反射面５２、第２反射面７２、第１反射面１５２、第２反射面１７２は、コーティングにより構成されていたが、この構成に限定されることなく、回折格子（グレーティング）により構成されていてもよい。
【００６５】
第１実施形態では、検出部５５が検出する光の強度が設定値を超えると、制御部９０は、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）に供給する励起電流を停止させてレーザ光の発光を停止させるために、スイッチ部１１１〜１１５をオフに切り換えるように制御する構成であったが、この構成に限定されない。すなわち、制御部９０は、半導体レーザモジュール１０（１１，１２，１３，１４，１５）のいずれかに供給する励起電流を停止させてレーザ光の発光を減少させるために、スイッチ部１１１〜１１５のいずれかを部分的にオフに切り換えるように制御する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
４０      第１光ファイバ
５０      第１プリズム
５１      第１入射面
５２      第１反射面
５３      第１出射面
５５      検出部
６０      ファイバカプラ（光学系）
６６，６７  カプラ筐体（筐体）
７０      第２プリズム
７１      第２入射面
７２      第２反射面
７３      第２出射面
８０      第２光ファイバ
９０      制御部
９５      電流供給部
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００    レーザ発振器
１１１〜１１５      スイッチ部（切換部）
１５０      第１プリズム
１５２      第１反射面
１７０      第２プリズム
１７２      第２反射面
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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