(57)【要約】【課題】従来よりも簡易且つ小型の構成で、複数波長のレーザ光を射出できるレーザ装置を実現する。【解決手段】  本発明のレーザ装置は、第一波長の第一励起光及び第二波長の第二励起光を射出する励起光源部と、コア部に第一ドーパントがドープされた第一光ファイバと、第一光ファイバよりも励起光源部から光軸方向に遠い位置に配置され、コア部に第二ドーパントがドープされた第二光ファイバとを有する。第一光ファイバは、第一励起光及び第二励起光が入射されると、第一励起光の一部を吸収して第一ドーパントを励起して第三波長の第一レーザ光を生成すると共に、第一励起光、第二励起光、及び第一レーザ光を射出し、第二光ファイバは、第一励起光、第二励起光及び第一レーザ光が入射されると、第二励起光の一部を吸収して第二ドーパントを励起して第四波長の第二レーザ光を生成すると共に、第一励起光、第二励起光、第一レーザ光及び第二レーザ光を射出する。【選択図】        図１
2015198125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一波長の第一励起光及び第二波長の第二励起光を射出する励起光源部と、
コア部に第一ドーパントがドープされた第一光ファイバと、
前記第一光ファイバよりも前記励起光源部から光軸方向に遠い位置に配置され、コア部に第二ドーパントがドープされた第二光ファイバとを有し、
前記第一光ファイバは、前記第一励起光及び前記第二励起光が入射されると、前記第一励起光の一部を吸収して前記第一ドーパントを励起して第三波長の第一レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、及び前記第一レーザ光を射出し、
前記第二光ファイバは、前記第一光ファイバから射出された前記第一励起光、前記第二励起光、及び前記第一レーザ光が入射されると、前記第二励起光の一部を吸収して前記第二ドーパントを励起して第四波長の第二レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光、及び前記第二レーザ光を射出することを特徴とするファイバレーザ装置。
【請求項２】
前記第一ドーパントがＰｒで構成され、前記第二ドーパントがＳｍで構成され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。
【請求項３】
前記第二ドーパントは、前記第一波長、前記第三波長、又は前記第四波長の光では励起されずに、前記第二波長の光で励起されることを特徴とする請求項２に記載のファイバレーザ装置。
【請求項４】
前記第一波長、前記第二波長、前記第三波長、及び前記第四波長の光を透過するスペーサを有し、
前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとが前記スペーサを介して連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバレーザ装置。
【請求項５】
前記第一光ファイバの前記励起光源部側の端部である第一端と、前記第一光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端又は前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部である第一端とに設けられた第一共振器と、
前記第一光ファイバの前記第二端又は前記第二光ファイバの前記第一端と、前記第二光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端とに設けられた第二共振器とを有し、
前記第一共振器は、前記第三波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光及び前記第二波長の光を透過し、
前記第二共振器は、前記第四波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光、前記第二波長の光、及び前記第三波長の光を透過することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項６】
前記第一光ファイバの前記励起光源部側の端部である第一端と、前記第一光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端又は前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部である第一端とに設けられた第一共振器と、
前記第一光ファイバの前記第一端と、前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部とは反対側の端部とに設けられた第二共振器とを有し、
前記第一共振器は、前記第三波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光及び前記第二波長の光を透過し、
前記第二共振器は、前記第四波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光、前記第二波長の光、及び前記第三波長の光を透過し、
前記第一共振器と前記第二共振器が、前記第一光ファイバの前記第一端で共通化されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項７】
前記第二光ファイバよりも前記励起光源部から光軸方向に遠い位置に配置され、コア部に前記第二ドーパントがドープされた第三光ファイバを更に備え、
前記第三光ファイバは、前記第二光ファイバから射出された前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光及び前記第二レーザ光が入射されると、前記第二励起光の一部を吸収して前記第二ドーパントを励起して第五波長の第三レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光、前記第二レーザ光、及び前記第三レーザ光を射出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファイバレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、励起光源としてのレーザ光源を搭載した蛍光顕微鏡が市販されている。蛍光顕微鏡の励起光源は、蛍光物質によって高効率で吸収される波長であって、且つ蛍光の波長とは重ならない波長を有し、且つ、波長幅の狭い光を射出することが望まれる。また、蛍光顕微鏡の励起光源としては、多種の蛍光物質を励起することのできるよう、複数の波長の光を射出できるレーザ光源が要求されている（下記、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２００１−２９００７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の波長の光を射出できる光源を実現しようとする場合、従来は、得たい光の波長に対応して個別の発光素子を搭載しなければならなかった。そして、各発光素子から射出される光を、光学系を介して合成した上で射出する必要があった。必要な光の波長の種類が増えるほど、光を合成するために必要となる光学系や発光素子の数や大きさが増大する。このため、複数の波長の光を射出できるレーザ光源を実現しようとすると、装置構成が複雑化し、大型化するという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑み、従来よりも簡易且つ小型の構成で、複数波長のレーザ光を射出できるレーザ装置を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を、ファイバレーザ装置を用いて実現するものである。ファイバレーザ装置の構成については、「発明の詳細な説明」の項で後述される。
【０００７】
本発明に係るファイバレーザ装置は、
第一波長の第一励起光及び第二波長の第二励起光を射出する励起光源部と、
コア部に第一ドーパントがドープされた第一光ファイバと、
前記第一光ファイバよりも前記励起光源部から光軸方向に遠い位置に配置され、コア部に第二ドーパントがドープされた第二光ファイバとを有し、
前記第一光ファイバは、前記第一励起光及び前記第二励起光が入射されると、前記第一励起光の一部を吸収して前記第一ドーパントを励起して第三波長の第一レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、及び前記第一レーザ光を射出し、
前記第二光ファイバは、前記第一光ファイバから射出された前記第一励起光、前記第二励起光、及び前記第一レーザ光が入射されると、前記第二励起光の一部を吸収して前記第二ドーパントを励起して第四波長の第二レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光、及び前記第二レーザ光を射出することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、励起光源部が射出できる波長の種類よりも多くの種類の波長の光を射出できるレーザ装置が実現できる。また、第一光ファイバと第二光ファイバを直列に接続することで多波長の光が合成されるため、光を合成するために複雑な光学系が不要となり、簡易な構成で実現できる。
【０００９】
ここで、前記第一ドーパントはＰｒで構成され、前記第二ドーパントはＳｍで構成されるものとしても構わない。
【００１０】
Ｐｒの蛍光スペクトルの波長帯は、Ｓｍによって吸収されにくい波長帯が多い。これに対し、逆にＳｍの蛍光スペクトルの波長帯は、Ｐｒによって吸収される波長帯に含まれる領域が存在する。このため、励起光源部に近い第一光ファイバのコア部にドープされるドーパントをＰｒとし、第一光ファイバよりも後段に位置する第二光ファイバのコア部にドープされるドーパントをＳｍとすることで、両光ファイバ内において生成されたレーザ光を高効率で取り出すことができる。
【００１１】
前記第二ドーパントを構成するＳｍは、前記第一波長、前記第三波長、又は前記第四波長の光では励起されずに、前記第二波長の光で励起されるものとしても構わない。一例として、第一波長を４４５ｎｍ、第二波長を４０５ｎｍ、第三波長を６３５ｎｍ、第四波長を５６０ｎｍとすることができる。
【００１２】
Ｐｒは波長が約４１５ｎｍ以下の光及び波長が約６１０ｎｍ以上の光に対する吸収率が低い。一方で、Ｓｍは、波長が４４５ｎｍ近傍（例えば４３０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）の光、及び波長が５００ｎｍ以上の光に対する吸収率が低い。
【００１３】
第一励起光の波長（第一波長）を、Ｓｍにおける吸収率が低くＰｒにおける吸収率が高い波長帯に含まれる波長とし、この第一波長の光によってＰｒが励起されることで生成される第一レーザ光の波長（第三波長）を、Ｐｒ及びＳｍにおける吸収率が低い波長帯に含まれる波長とする。また、第二励起光の波長（第二波長）を、Ｐｒにおける吸収率が低くＳｍにおける吸収率が高い波長帯に含まれる波長とし、この第二波長の光によってＳｍが励起されることで生成される第二レーザ光の波長（第四波長）を、Ｓｍにおける吸収率が低い波長帯に含まれる波長とする。
【００１４】
これにより、第一波長を示す第一励起光のうち、Ｐｒで吸収されずに残った光は第二光ファイバ内においてＳｍで吸収されにくく、第二光ファイバから射出される。また、第一光ファイバで生成された、第三波長を示す第一レーザ光についても、第二光ファイバ内においてＳｍで吸収されにくく、第二光ファイバから射出される。
【００１５】
また、第二波長を示す第二励起光は、Ｐｒで吸収されにくいため、高出力を維持したまま第一光ファイバを通過して第二光ファイバへと導かれる。そして、この第二励起光が第二光ファイバのコア部にドープされたＳｍで吸収され、第四波長を有する第二レーザ光が生成される。この第四波長を示す第二レーザ光は、第二光ファイバのコア部にドープされているＳｍで吸収されにくい。この結果、第二光ファイバ内においてＳｍで吸収されずに残った第二励起光と、Ｓｍでほとんど吸収されることのない第一励起光、第一レーザ光、及び第二レーザ光とが、第二光ファイバから射出される。
【００１６】
上記構成に加えて、前記第一波長、前記第二波長、前記第三波長、及び前記第四波長の光を透過するスペーサを有し、
前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとが前記スペーサを介して連結されているものとしても構わない。
【００１７】
第一光ファイバと第二光ファイバとが完全に密着していると、端面における反射特性が変化してしまう。一方で、両光ファイバの端面間の間隔があまりに開きすぎると、第一光ファイバから第二光ファイバに向けて射出された光のうち、第二光ファイバのコア部に導かれずに漏れ出てしまう光量が増え、取り出される光量が減少してしまう。
【００１８】
第一光ファイバと第二光ファイバとを連結する際、波長程度以上の空隙が存在していると光学的には離間していることになる。よって、波長程度以上で且つ、光の漏れ量を最小限に抑制できる程度（例えば１μｍ〜２μｍ）の幅を有するスペーサを、第一光ファイバと第二光ファイバの間に介在させ、このスペーサによって両光ファイバを連結することによって、反射特性への影響を抑制しつつ、光の取り出し効率を高めることができる。
【００１９】
ファイバレーザ装置は、例えば以下の構成を採用することができる。すなわち、
前記第一光ファイバの前記励起光源部側の端部である第一端と、前記第一光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端又は前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部である第一端とに設けられた第一共振器と、
前記第一光ファイバの前記第二端又は前記第二光ファイバの前記第一端と、前記第二光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端とに設けられた第二共振器とを有し、
前記第一共振器は、前記第三波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光及び前記第二波長の光を透過し、
前記第二共振器は、前記第四波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光、前記第二波長の光、及び前記第三波長の光を透過するものとすることができる。
【００２０】
また、ファイバレーザ装置は、以下の構成を採用することもできる。すなわち、
前記第一光ファイバの前記励起光源部側の端部である第一端と、前記第一光ファイバの前記第一端とは反対側の第二端又は前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部である第一端とに設けられた第一共振器と、
前記第一光ファイバの前記第一端と、前記第二光ファイバの前記第一光ファイバ側の端部とは反対側の端部とに設けられた第二共振器とを有し、
前記第一共振器は、前記第三波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光及び前記第二波長の光を透過し、
前記第二共振器は、前記第四波長の光を共振させて前記第一レーザ光を生成すると共に、前記第一波長の光、前記第二波長の光、及び前記第三波長の光を透過し、
前記第一共振器と前記第二共振器が、前記第一光ファイバの前記第一端で共通化されているものとすることができる。
【００２１】
上記構成によれば、第一光ファイバの第一端において、第一共振器と第二共振器が共通化されているため、反射面を構成する光学部材の数を抑制することができ、製造工程の簡素化と製造コストの低廉化が図られる。
【００２２】
更に、上記構成に加えて、前記第二光ファイバよりも前記励起光源部から光軸方向に遠い位置に配置され、コア部に前記第二ドーパントがドープされた第三光ファイバを更に備え、
前記第三光ファイバは、前記第二光ファイバから射出された前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光及び前記第二レーザ光が入射されると、前記第二励起光の一部を吸収して前記第二ドーパントを励起して第五波長の第三レーザ光を生成すると共に、前記第一励起光、前記第二励起光、前記第一レーザ光、前記第二レーザ光、及び前記第三レーザ光を射出する構成としても構わない。
【００２３】
上記構成によれば、励起光源部から射出される励起光の波長は２種類であるにも関わらず、５種類の波長のレーザ光を射出することができる。一例として、前記第一ドーパントをＰｒで構成し、前記第二ドーパントをＳｍで構成した場合、第一波長を４４５ｎｍ、第二波長を４０５ｎｍ、第三波長を６３５ｎｍ、第四波長を５９４ｎｍ、第五波長を５６０ｎｍとすることができる。
【００２４】
なお、励起光源部から射出される励起光の波長は２種類に限られず、３種類以上存在しても構わない。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のファイバレーザ装置によれば、従来よりも簡易且つ小型の構成で、複数波長のレーザ光を射出できるレーザ装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第一実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。
【図２Ａ】第一光ファイバ体を光軸方向に見た構成を模式的に示す図面である。
【図２Ｂ】第一光ファイバ体を図２ＡにおけるＡ−Ａ線で切断したときの模式的な断面図である。
【図３】光ファイバ体の設置態様を説明するための図である。
【図４】ＰｒとＳｍの励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。
【図５】第一実施形態のファイバレーザ装置から取り出された光のスペクトルを示す図面である。
【図６】第二実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。
【図７】第三実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明のファイバレーザ装置の各実施形態の構成につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。
【００２８】
［第一実施形態］
図１は、第一実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。図１に示すファイバレーザ装置１は、励起光源部１０、第一光ファイバ２０、及び第二光ファイバ３０を備える。第二光ファイバ３０は、第一光ファイバ２０よりも、励起光源部１０から光軸２の方向に遠い位置に配置されている。
【００２９】
なお、以下では、第一光ファイバ２０の端部のうち、光軸２の方向に関して励起光源部１０に近い側の端部を「第一端２０ａ」と呼び、第一端２０ａと反対側の端部を「第二端２０ｂ」と呼ぶ。同様に、第二光ファイバ３０の端部のうち、光軸２の方向に関して第一光ファイバ２０に近い側の端部を「第一端３０ａ」と呼び、第一端３０ａと反対側の端部を「第二端３０ｂ」と呼ぶ。
【００３０】
（励起光源部１０）
本実施形態において、励起光源部１０は、波長λ１の励起光（以下、「第一励起光」と呼ぶ。）を射出する第一励起光源１１、及び波長λ２の励起光（以下、「第二励起光」と呼ぶ。）を射出する第二励起光源１２を備える。波長λ１が「第一波長」に対応し、波長λ２が「第二波長」に対応する。一例として、λ１＝４４５ｎｍ、λ２＝４０５ｎｍとすることができる。
【００３１】
励起光源部１０は、結合光学系（１３，１４，１５）及びダイクロイックミラー１６を備える。ダイクロイックミラー１６は、少なくとも波長λ１の光を透過し、少なくとも波長λ２の光を反射するように設計されている。結合光学系１３は、第一励起光源１１から射出された第一励起光をダイクロイックミラー１６に導くための光学系であり、例えばコリメートレンズで構成される。結合光学系１４は、第二励起光源１２から射出された第二励起光をダイクロイックミラー１６に導くための光学系であり、例えばコリメートレンズで構成される。また、結合光学系１５は、ダイクロイックミラー１６から射出された光を、第一光ファイバ２０のコア部２１に導くための光学系であり、例えば集光レンズで構成される。
【００３２】
励起光源部１０を上記構成とすることで、第一励起光源１１及び第二励起光源１２を駆動すると、波長λ１の第一励起光及び波長λ２の第二励起光が合成されて第一光ファイバ２０のコア部２１に入射される。なお、励起光源部１０は、波長λ１の第一励起光及び波長λ２の第二励起光が合成されて第一光ファイバ２０のコア部２１に入射される構成であればどのような構成でもよく、図１に図示した構成はあくまで一例である。例えば、ダイクロイックミラー１６と第一光ファイバ１０の間隔が狭い場合には、結合光学系１５を省略しても構わない。
【００３３】
（第一光ファイバ２０，第二光ファイバ３０）
第一光ファイバ２０は、コア部２１、コア部２１よりも低屈折率の材料で構成されたクラッド部２２、及びクラッド部２２の外側に配置されてクラッド部２２を被覆する被覆部２３を備える。コア部２１には所定の第一ドーパント（ここではＰｒとする。）がドープされている。
【００３４】
図２Ａは、第一光ファイバ２０（後述する第一光ファイバ体２６）を光軸２の方向に見た構成を模式的に示す図面である。なお、図２Ａでは、第一光ファイバ２０を内部に挿入するフェルール２５についても図示している。
【００３５】
フェルール２５は筒状に形成されており、その内側に第一光ファイバ２０が挿入されている。第一光ファイバ２０とフェルール２５の間には接着層２４が介在しており、この接着層２４によって第一光ファイバ２０とフェルール２５とが固着されている。接着層２４は一般的なエポキシ系の接着剤で構成される。以下では、第一光ファイバ２０、接着層２４、及びフェルール２５を含めて「第一光ファイバ体２６」と呼ぶ。図２Ｂは、光ファイバ体２６を図２ＡにおけるＡ−Ａ線で切断したときの断面図を模式的に示したものである。
【００３６】
第二光ファイバ３０は、コア部３１、コア部３１よりも低屈折率の材料で構成されたクラッド部３２、及びクラッド部３２の外側に配置されてクラッド部３２を被覆する被覆部３３を備える。コア部３１には所定の第二ドーパント（ここではＳｍとする。）がドープされている。
【００３７】
第二光ファイバ３０についても、筒状に形成されたフェルール２５の内部に挿入されており、接着層２４によってフェルール２５との間が固着されている。構造上は図２Ａ及び図２Ｂに示す第一光ファイバ２０と共通するため、説明を割愛する。なお、以下では、第二光ファイバ３０、接着層２４、及びフェルール２５を含めて「第二光ファイバ体３６」と呼ぶ。
【００３８】
第一光ファイバ体２６と第二光ファイバ体３６との間にはスペーサ６０が配置されている。このスペーサ６０は、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０とを光学的な意味で離間して配置する目的で設けられており、空気層又は透光性部材で構成される。スペーサ６０は、少なくとも波長λ１、λ２、及び後述する波長λ３の各光に対して極めて高い透光性を示す。
【００３９】
図３は、光ファイバ体（２６，３６）の設置態様を説明するための図である。図３（ａ）は、２つの光ファイバ体（２６，３６）を設置させた状態を模式的に示す図面である。また、図３（ｂ）は、光ファイバ体２６の設置態様を拡大して模式的に示す図面であり、図３（ａ）の図面を光軸２の方向に見たときの図面に対応する。
【００４０】
後述するように、ファイバレーザ装置１においては、第一光ファイバ２０のコア部２１から、複数波長の光が第二光ファイバ３０のコア部３１に入射される。このため、両コア部（２１，３１）間で光の損失をできるだけ少なくするためには、両コア部（２１，３１）間の位置調整（調心）をできるだけ正確に行うことが要求される。
【００４１】
また、後述するように、本実施形態においては、第一光ファイバ２０の第二端２０ｂに反射膜５２が形成されており、第二光ファイバ３０の第一端３０ａには反射膜５３が形成されている。これらの反射膜は、所定の反射特性を示すように膜設計されている。ここで、第一光ファイバ２０の第二端２０ｂと第二光ファイバ３０の第一端３０ａとが接触してしまうと、すなわち、両反射膜（５２，５３）同士が接触してしまうと、各反射膜（５２，５３）の反射特性に影響を及ぼしてしまう。他方で、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の間の間隔を開けすぎると、第一光ファイバ２０の第二端２０ｂから射出された光のうち、第二光ファイバ３０のコア部３１に入射されずに外部に漏れてしまう光の割合が増加してしまう。
【００４２】
そこで、ファイバレーザ装置１は、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０を光学的な意味で離間させる目的でスペーサ６０を備えている。ここで「光学的な意味で離間する」とは、光の進行方向に関し、進行する光の波長の長さ以上に離間していることを意味する。よって、両光ファイバ（２０，３０）を接触させずに、且つ両光ファイバ（２０，３０）間における光の伝送効率をできるだけ高くする観点から、例えば１μｍ〜２μｍ程度の幅を有するスペーサ６０を配置するのが好ましい。
【００４３】
両光ファイバ体（２６，３６）は、例えば所定の保持部材６２に保持される構成とすることができる。保持部材６２は、例えば図３（ｂ）に示すように、下方に行くほど幅狭になる形状を有し、且つ光軸２の方向に延伸する溝部６３を有している。この構成の下、光ファイバ体（２６，３６）を保持部材６２上に載置することで、第一光ファイバ２０のコア部２１と第二光ファイバ３０のコア部３１との位置調整を容易に行うことができる。
【００４４】
なお、第一光ファイバ２０のコア部２１から射出される光をできるだけ効率的に第二光ファイバ３０のコア部３１に導くためには、コア部２１の中心とコア部３１の中心の位置ずれ量をコア部（２１，３１）の径の１／１０以内にするのが好ましい。
【００４５】
保持部材６２は、図３に示す形状の他、例えば筒状の部材で構成することができる。この場合、保持部材６２が、第一光ファイバ体２６及び第二光ファイバ体３６の外径にほぼ対応した内径を有する筒状部材で構成されるものとすることができる。かかる構成によれば、保持部材６２の一方の端面から第一光ファイバ体２６を挿入し、他方の端面から第二光ファイバ体３６を挿入することで、コア部２１の中心とコア部３１の中心の位置調整を簡易に行える。
【００４６】
一例として、第一光ファイバ体２５及び第二光ファイバ体２６を外径が２．５ｍｍ±０．５μｍ程度で構成し、保持部材６２が備える筒状部の内径を２．５ｍｍ＋０．５〜１μｍ程度で構成することができる。
【００４７】
上述したように、第一光ファイバ２０のコア部２１には、Ｐｒがドープされている。一方、第二光ファイバ３０のコア部３１には、Ｓｍがドープされている。
【００４８】
図４は、ＰｒとＳｍの励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。ＰｒやＳｍといった希土類元素は、所定の波長の光を吸収すると共に、この光の吸収によって励起されて吸収光とは異なる波長の蛍光を発する性質を有している。励起スペクトルとは、吸収できる光の強度を波長別に示したスペクトルに対応し、この強度が高い波長を示す光ほど吸収しやすく、かかる吸収によってＰｒやＳｍが励起されて蛍光を発しやすい。また、発光スペクトルとは、ＰｒやＳｍが励起されることで発する蛍光の強度を波長別に示したスペクトルに対応する。
【００４９】
図４によれば、ＰｒとＳｍでは、高い吸収率を示す光の波長帯が異なっていることが分かる。例えば、Ｐｒは、約４１５ｎｍ以下の光及び波長が約６１０ｎｍ以上の光に対する吸収率が低い。一方で、Ｓｍは、波長が４４５ｎｍ近傍（例えば４３０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）の光、及び波長が５００ｎｍ以上の光に対する吸収率が低い。
【００５０】
第一光ファイバ２０の第一端２０ａには反射膜５１が形成され、第二端２０ｂには反射膜５２が形成されている。同様に、第二光ファイバ３０の第一端３０ａには反射膜５３が形成され、第二端３０ｂには反射膜５４が形成されている。
【００５１】
反射膜５１は、第一励起光源１１から射出される光の波長λ１、及び第二励起光源１２から射出される光の波長λ２に対して高い透過率（例えば９０％以上）を有している。また、所定の波長λ３に対して極めて高い反射率（例えば９９％以上）を有している。この波長λ３は、Ｐｒが励起されることで発せられる蛍光の波長帯に含まれる波長である。
【００５２】
反射膜５２は、第一励起光源１１から射出される光の波長λ１、及び第二励起光源１２から射出される光の波長λ２に対して高い透過率（例えば９０％以上）を有している。また、波長λ３に対して、所定の反射率（例えば９５％±１％）を有している。
【００５３】
かかる構成としたとき、反射膜５１及び反射膜５２によって、波長λ３の光に対する共振器（「第一共振器」に対応）が構成される。この波長λ３が「第三波長」に対応する。
【００５４】
上記の例では、励起光源部１０から波長４４５ｎｍの第一励起光と波長４０５ｎｍの第二励起光が第一光ファイバ２０のコア部２１に入射される。図４に示すように、Ｐｒは約４１５ｎｍ以下の光については吸収率が低いが、約４２０ｎｍ以上約５００ｎｍ以下の光については、ある程度高い吸収率を示している。このため、第一光ファイバ２０のコア部２１において、波長４０５ｎｍ（λ２）の第二励起光は全く又はほとんど吸収されない一方、波長４４５ｎｍ（λ１）の第一励起光についてはある程度吸収される。そして、Ｐｒは、この第一励起光を吸収すると、図４の発光スペクトルに示されるような波長分布を有する蛍光を発する。
【００５５】
ここで、反射膜５２は、波長λ１及び波長λ２の光に対して高い透過率を有しているため、第一光ファイバ２０のコア部２１を通過した第二励起光と、コア部２１において吸収されずに残存している一部の第一励起光とが、この反射膜５２を透過して第二光ファイバ３０の入射面３０ａに導かれる。また、第一光ファイバ２０において発光した蛍光のうち、特定の波長の光は損失なく反射膜５２で反射される。ここでは、波長λ３の光が反射膜５２で反射される。なお、このとき、波長λ３が電子のエネルギー遷移に相当する蛍光のピーク波長であれば、波長λ３を含む所定の波長帯の光が反射膜５２で反射されるものとしても構わない。
【００５６】
波長λ３の蛍光は、反射膜５２で反射されると、第一光ファイバ２０の第一端２０ａに向けて進行する。第一端２０ａに設けられた反射膜５１は、波長λ３の光に対して極めて高い反射率を有している。よって、この蛍光が反射膜５１に到達すると、波長λ３の成分は損失なく反射され、再び反射膜５２の方に向けて進行する。
【００５７】
以下、反射膜５１及び反射膜５２の間で反射を繰り返し、所定の発振条件が成立すると、波長λ３のレーザ光（以下、「第一レーザ光」と呼ぶ。）が生成され、この第一レーザ光が反射膜５２を透過して第二光ファイバ３０の第一端３０ａに入射される。
【００５８】
なお、反射膜５１及び反射膜５２の反射特性は、蛍光スペクトルと得たいレーザ光の波長に応じて設計される。ただし、第一光ファイバ２０においては、第二光ファイバ３０のコア部３１にドープされているドーパント（ここではＳｍ）における吸収率が低い波長のレーザ光を生成する構成とするのが好ましい。なぜなら、仮に第一光ファイバ２０においてレーザ光が生成されても、この波長が第二光ファイバ３０のコア部３１にドープされたドーパントによって吸収される波長帯に含まれていれば、第二光ファイバ３０に入射されて当該第二光ファイバ３０内を進行する間に吸収されてしまうので、この波長のレーザ光を高出力で取り出すことができなくなるためである。
【００５９】
また、反射膜５１及び反射膜５２の反射特性は、例えば得たいレーザ光の波長（ここではλ３）にのみ高い反射率を有し、他の波長については極めて低い反射率とするのが好ましいが、このような膜を形成する場合、極めて膜数が多くなり、膜厚が厚くなる。このため、波長λ３の光に対して最も高い反射率を有し、波長λ３の近傍については所定の反射率を示すものの波長λ３に比べると反射率が低く、波長λ３から離れた波長の光に対してはほとんど反射しないような構成としても構わない。かかる場合においても、反射膜５１及び反射膜５２の間で反射を繰り返す過程で、波長λ３の強度が選択的に高められ、レーザ発振をすることができる。
【００６０】
一例として、第三波長λ３を６３５ｎｍとすることができる。図４によれば、６３５ｎｍの光に関して、Ｓｍにおける吸収率が極めて小さい（ほぼ０である）。
【００６１】
反射膜５３は、第一励起光源１１から射出される第一励起光の波長λ１、及び第二励起光源１２から射出される第二励起光の波長λ２、及び第一光ファイバ２０で生成された第一レーザ光の波長λ３の光に対して高い透過率（例えば９０％以上）を有している。また、所定の波長λ４に対して極めて高い反射率（例えば９９．５％以上）を有している。この波長λ４は、Ｓｍが励起されることで発する光の波長帯に含まれる波長である。
【００６２】
反射膜５４は、波長λ１、波長λ２、及び波長λ３の光に対して高い透過率（例えば９０％以上）を有している。また、λ４の光に対して、所定の反射率（例えば９５％±１％）を有している。
【００６３】
かかる構成としたとき、反射膜５３及び反射膜５４によって、波長λ４の光に対する共振器（「第二共振器」に対応）が構成される。この波長λ４が「第四波長」に対応する。
【００６４】
上記の例では、第一光ファイバ２０を通過した波長４４５ｎｍ（λ１）の第一励起光及び波長４０５ｎｍ（λ２）の第二励起光、並びに第一光ファイバ２０で生成された波長６３５ｎｍ（λ３）の第一レーザ光が、第二光ファイバ３０のコア部３１に入射される。図４に示すように、Ｓｍは波長が４４５ｎｍ近傍（例えば４３０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）の光、及び波長が５００ｎｍ以上の光に対する吸収率が低く、波長４０５ｎｍ近傍（例えば波長３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下）の光に対する吸収率が高い。
【００６５】
このため、第二光ファイバ３０のコア部３１において、波長４４５ｎｍの第一励起光及び波長６３５ｎｍの第一レーザ光は全く又はほとんど吸収されない一方、波長４０５ｎｍの第二励起光については、ある程度吸収される。そして、Ｓｍは、この第二励起光を吸収すると、図４の発光スペクトルに示されるような波長分布を有する蛍光を発する。
【００６６】
ここで、反射膜５４は、波長λ１、波長λ２、及び波長λ３の光に対して高い透過率を有しているため、第二光ファイバ３０のコア部３１を通過した第一励起光と、コア部３１において吸収されずに残存している一部の第二励起光とが、この反射膜５４を透過してファイバレーザ装置１の外部に取り出される。また、第二光ファイバ３０において発光した蛍光のうち、特定の波長の光は損失なく反射膜５４で反射される。ここでは、波長λ４の光が反射膜５４で反射される。なお、このとき、波長λ４が電子のエネルギー遷移に相当する蛍光のピーク波長であれば、波長λ４を含む所定の波長帯の光が反射膜５４で反射されるものとしても構わない。
【００６７】
波長λ４を有する蛍光は、反射膜５４で反射されると、第二光ファイバ３０の第一端３０ａに向けて進行する。第一端３０ａに設けられた反射膜５３は、波長λ４の光に対して極めて高い反射率を有している。このため、蛍光が反射膜５３に到達すると、波長λ４の成分は損失なく反射され、再び反射膜５４の方に向けて進行する。
【００６８】
以下、反射膜５３及び反射膜５４の間で反射を繰り返し、所定の発振条件が成立すると、波長λ４のレーザ光（以下、「第二レーザ光」と呼ぶ。）が生成され、この第二レーザ光が反射膜５４を透過してファイバレーザ装置１の外部に取り出される。
【００６９】
反射膜５３及び反射膜５４の反射特性についても、蛍光スペクトルと得たいレーザ光の波長に応じて設計される。このとき、反射膜５３及び反射膜５４の反射特性は、例えば得たいレーザ光の波長（ここではλ４）にのみ高い反射率を有し、他の波長については極めて低い反射率とするのが好ましいが、このような膜を形成する場合、極めて膜数が多くなり、膜厚が厚くなる。このため、波長λ４の光に対して最も高い反射率を有し、波長λ４の近傍については所定の反射率を示すものの波長λ４に比べると反射率が低く、波長λ４から離れた波長の光に対してはほとんど反射しないような構成としても構わない。かかる場合においても、反射膜５３及び反射膜５４の間で反射を繰り返す過程で、波長λ４の強度が選択的に高められ、レーザ発振をすることができる。
【００７０】
上記の構成によれば、波長λ１の光を射出する第一励起光源１１及び波長λ２の光を射出する第二励起光源１２を準備するだけで、波長λ１、λ２、λ３及びλ４の４種類の波長の光を取り出すことのできるファイバレーザ装置１が実現される。すなわち、ファイバレーザ装置１によれば、励起光源部１０が射出できる波長の種類よりも多くの種類の波長の光を射出できるレーザ装置が実現できる。
【００７１】
また、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０を直列に接続することで多波長の光が合成されるため、光を合成するために複雑な光学系が不要となり、簡易な構成で実現できる。
【００７２】
以下、具体的な実施例の構成を説明する。
【００７３】
第一励起光源１１は、波長λ１＝４４５ｎｍの光を射出するレーザダイオード素子で構成される。また、第二励起光源１２は、波長λ２＝４０５ｎｍの光を射出するレーザダイオード素子で構成される。第一励起光源１１から射出される第一励起光の光軸と、第二励起光源１２から射出される第二励起光の光軸とは直交するように、両光源（１１，１２）が配置される。
【００７４】
結合光学系１３はコリメートレンズで構成されている。結合光学系１３によって、第一励起光源１１から射出される波長λ１の第一励起光は平行光としてダイクロイックミラー１６に入射される。
【００７５】
結合光学系１４はコリメートレンズで構成されている。結合光学系１４によって、第二励起光源１２から射出される波長λ２の第二励起光は平行光としてダイクロイックミラー１６に入射される。ダイクロイックミラー１６に入射される時点において、第一励起光の光軸と第二励起光の光軸は直交している。
【００７６】
ダイクロイックミラー１６は、例えば誘電体多層膜で構成され、波長λ１（４４５ｎｍ）の光を透過し、波長λ２（４０５ｎｍ）の光を反射するように設計されている。ダイクロイックミラー１６の反射面は、ダイクロイックミラー１６に入射される時点における第一励起光の光軸及び第二励起光の光軸に対して４５°の傾きを有して配置される。これにより、波長λ１の第一励起光はダイクロイックミラー１６を透過し、ダイクロイックミラー１６に入射される時点における進行方向に向かって、引き続き進行する。一方、波長λ２の第二励起光はダイクロイックミラー１６で反射されて、第一励起光と同方向に進行する。これにより、第一励起光と第二励起光とが光軸２上で合成され、第一光ファイバ２０の第一端２０ａに導かれる。
【００７７】
一例として、第一励起光と第二励起光は、それぞれ０．５Ｗ程度の出力を有して第一光ファイバ２０のコア部２１に入射される。
【００７８】
第一光ファイバ２０は、コア部２１の直径が６μｍであり、コア部２１にＰｒイオンが添加されたフッ化物ガラスで構成される。なお、第一光ファイバ２０の光軸２の方向に係る長さが２８ｍｍである。Ｐｒイオンにおける波長λ１（４４５ｎｍ）の光に対する吸収率α＝０．０５／ｍｍであり、本実施形態では、約７５％の波長λ１（４４５ｎｍ）の光をコア部２１において吸収することができる。一方、Ｐｒイオンは、波長λ２（４０５ｎｍ）の光については、ほとんど吸収しない。
【００７９】
第一光ファイバ１０は、第一端１０ａに反射膜５１を備え、第二端１０ｂに反射膜５２を備える。反射膜５１は、波長λ１（４４５ｎｍ）及び波長λ２（４０５ｎｍ）の光に対する透過率が９９％以上であり、波長λ３（６３５ｎｍ）の光に対する反射率が９９．５％以上になるように設計されている。また、反射膜５２は、波長λ１及び波長λ２の光に対する透過率が９８％以上であり、波長λ３の光に対する反射率が約９５％になるように設計されている。
【００８０】
かかる構成により、反射膜５１及び反射膜５２の間で波長λ３の光が反射を繰り返した後、レーザ発振して、波長λ３（６３５ｎｍ）の第一レーザ光が生成される。上記構成においては、波長λ１の第一励起光は全てがコア部２１で吸収されることはなく、一部の光が第二端２０ｂから射出される。なお、波長λ２の第二励起光と波長λ３の第一レーザ光についても第二端２０ｂから射出される。
【００８１】
第一光ファイバ２０の第二端２０ｂから射出される光の出力の一例としては、波長λ１の光出力が０．１３Ｗ、波長λ２の光出力が０．５Ｗ、波長λ３の光出力が０．１３Ｗである。このとき、第一光ファイバ２０におけるレーザ効率（吸収した励起光のエネルギーに対する得られたレーザ光のエネルギーの割合）は、約０．３５であった。
【００８２】
第二光ファイバ３０は、コア部３１の直径が８μｍであり、コア部３１にＳｍイオンが添加されたフッ化物ガラスで構成される。なお、第二ファイバ３０の光軸２の方向に係る長さが５０ｍｍである。Ｓｍイオンにおける波長λ２（４０５ｎｍ）の光に対する吸収率α＝０．０３５／ｍｍであり、本実施形態では、約７５％の波長λ２の光をコア部３１において吸収することができる。一方、Ｐｒイオンは、波長λ１（４４５ｎｍ）の光については、ほとんど吸収しない。
【００８３】
第二光ファイバ２０は、第一端２０ａに反射膜５３を備え、第二端２０ｂに反射膜５４を備える。反射膜５３は、波長λ１（４４５ｎｍ）、波長λ２（４０５ｎｍ）、波長λ３（６３５ｎｍ）の光に対する透過率が９５％以上であり、波長λ４（５６０ｎｍ）の光に対する反射率が９９．５％以上になるように設計されている。また、反射膜５４は、波長λ１、波長λ２及び波長λ３の光に対する透過率が９５％以上であり、波長λ４の光に対する反射率が約９５％になるように設計されている。
【００８４】
かかる構成により、反射膜５３及び反射膜５４の間で波長λ４の光が反射を繰り返した後、レーザ発振して、波長λ４（５６０ｎｍ）の第二レーザ光が生成される。上記構成においては、波長λ２の第二励起光は全てがコア部３１で吸収されることはなく、一部の光が第二端３０ｂから射出される。なお、波長λ１の第一励起光、波長λ３の第一レーザ光、及び波長λ４の第二レーザ光についても第二端３０ｂから射出される。
【００８５】
第二光ファイバ３０の第二端３０ｂからは、波長λ１、波長λ２，波長λ３、及び波長λ４の各レーザ光が、いずれも約０．１〜０．１１Ｗ程度の出力を有して取り出される。このとき、第二光ファイバ３０におけるレーザ効率は約０．３であった。また、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の間におけるカップリング効率は約０．８５であった。なお、カップリング効率とは、ここでは第一光ファイバ２０の第二端２０ｂから射出された光のうち、第二光ファイバ３０のコア部３１に入射された光の割合を示す値である。
【００８６】
図５は、上記実施例の構成で得られるレーザ光のスペクトル図である。４波長（４０５ｎｍ、４４５ｎｍ、５６０ｎｍ、６３５ｎｍ）にピークを有するレーザ光が得られている。これにより、本実施形態のファイバレーザ装置１によれば、励起光源部１０によって射出可能な波長の種類よりも多波長の光を得ることができる。
【００８７】
なお、上記の実施例で説明した各波長λ１〜λ４の値はあくまで一例であり、本発明はこの値に限定されるものではない。
【００８８】
また、本実施形態では、第二光ファイバ３０のコア部３１の径を、第一光ファイバ２０のコア部２１の径よりも大きくしている。これは、後段に位置する第二光ファイバ３０のコア部３１の断面積を、前段に位置する第一光ファイバ２０のコア部２１の断面積よりも大きくすることで、第一光ファイバ２０の第二端２０ｂから射出された光を効率的に第二光ファイバ３０の第一端３０ａに入射させることを意図している。つまり、各コア部（２１，３１）の断面積は、コア部３１の断面積をコア部２１の断面積よりも大きくすることで、より効率的に光を伝送することができる。
【００８９】
ただし、各コア部（２１，３１）の断面積がこのような関係を有さない場合、上記実施例と比較して得られるレーザ光の出力が低下する場合があるものの、励起光源部１０によって射出可能な波長の種類よりも多波長の光を得ることができる点において代わりはない。本発明は、このような構成も想定する範囲内である。
【００９０】
［第二実施形態］
図６は、第二実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。なお、第一実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を簡素化又は省略する。
【００９１】
本実施形態のファイバレーザ装置１は、第一実施形態と比較して、更に第三光ファイバ４０を備える。第三光ファイバ４０は、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０よりも、励起光源部１０から光軸２の方向に遠い位置に配置されている。なお、以下では、第三光ファイバ４０の端部のうち、光軸２の方向に関して第二光ファイバ３０に近い側の端部を「第一端４０ａ」と呼び、第一端４０ａと反対側の端部を「第二端４０ｂ」と呼ぶ。
【００９２】
第三光ファイバ４０は、コア部４１、コア部４１よりも低屈折率の材料で構成されたクラッド部４２、及びクラッド部４２の外側に配置されてクラッド部４２を被覆する被覆部４３を備える。コア部４１には所定の第二ドーパント（ここではＳｍとする。）がドープされている。すなわち、本実施形態では、第三光ファイバ４０のコア部４１にドープされるドーパントは、第二光ファイバ３０のコア部３１にドープされるドーパントと同じ物質である。
【００９３】
第三光ファイバ４０についても、筒状に形成されたフェルール２５の内部に挿入されており、接着層２４によってフェルール２５との間が固着されている。なお、以下では、第二光ファイバ４０、接着層２４、及びフェルール２５を含めて「第三光ファイバ体４６」と呼ぶ。
【００９４】
第二光ファイバ体３６と第三光ファイバ体４６との間には、第一光ファイバ体２６と第二光ファイバ体３６との間の同様にスペーサ６０が配置されている。スペーサ６０の配置目的は第一実施形態と同じであり、説明は割愛する。スペーサ６０は、少なくとも波長λ１、波長λ２、波長λ３、及び波長λ４の各光に対して極めて高い透光性を示す。
【００９５】
第三光ファイバ４０の第一端４０ａには反射膜５５が形成され、第二端４０ｂには反射膜５６が形成されている。
【００９６】
反射膜５５は、第一励起光源１１から射出される第一励起光の波長λ１、及び第二励起光源１２から射出される第二励起光の波長λ２、第一光ファイバ２０で生成された第一レーザ光の波長λ３、及び第二光ファイバ３０で生成された第二レーザ光の波長λ４の光に対して高い透過率（例えば９０％以上）を有している。また、所定の波長λ５に対して極めて高い反射率（例えば９９％以上）を有している。この波長λ５は、Ｓｍが励起されることで発する光の波長帯に含まれる波長である。
【００９７】
反射膜５６は、波長λ１、波長λ２、波長λ３、及び波長λ４の光に対して高い透過率（例えば９０％以上）を有している。また、波長λ５の光に対して所定の反射率（例えば９５％±１％）を有している。
【００９８】
かかる構成としたとき、反射膜５５及び反射膜５６によって、波長λ５の光に対する共振器（「第三共振器」に対応）が構成される。この波長λ５が「第五波長」に対応する。
【００９９】
本実施形態でも、第一実施形態の構成と同様に、第一励起光源１１から射出される第一励起光の波長λ１を４４５ｎｍとし、第二励起光源１２から射出される第二励起光の波長λ２を４０５ｎｍとする。また、第一光ファイバ３０で生成される第一レーザ光の波長λ３を６３５ｎｍとする。
【０１００】
そして、本実施形態では、第二光ファイバ４０で生成される第二レーザ光の波長λ４を５９４ｎｍとする。すなわち、第二共振器を構成する反射膜５３及び反射膜５４は、かかる波長の光をレーザ発振させるように反射特性が設計されている。
【０１０１】
そして、第二光ファイバ３０を通過した波長４４５ｎｍ（λ１）の第一励起光、波長４０５ｎｍ（λ２）の第二励起光、波長６３５ｎｍ（λ３）の第一レーザ光、及び波長５９４ｎｍ（λ４）の第二レーザ光が、第三光ファイバ４０のコア部４１に入射される。図４を参照して上述したように、Ｓｍは波長が４４５ｎｍ近傍（例えば４３０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）の光、及び波長が５００ｎｍ以上の光に対する吸収率が低く、波長４０５ｎｍ近傍（例えば波長３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下）の光に対する吸収率が高い。
【０１０２】
このため、第三光ファイバ４０のコア部４１において、波長４４５ｎｍの第一励起光、波長６３５ｎｍの第一レーザ光、及び波長５９４ｎｍの第二レーザ光は全く又はほとんど吸収されない一方、波長４０５ｎｍの第二励起光については、ある程度吸収される。そして、Ｓｍは、この第二励起光を吸収すると、図４の発光スペクトルに示されるような波長分布を有する蛍光を発する。
【０１０３】
ここで、反射膜５６は、波長λ１、波長λ２、波長λ３及び波長λ４の光に対して高い透過率を有しているため、第三光ファイバ４０のコア部４１を通過した第一励起光、第一レーザ光及び第二レーザ光と、コア部４１において吸収されずに残存している一部の第二励起光とが、この反射膜５６を透過してファイバレーザ装置１の外部に取り出される。また、第三光ファイバ４０において発光した蛍光のうち、特定の波長の光は損失なく反射膜５６で反射される。ここでは、波長λ５の光が反射膜５６で反射される。なお、このとき、波長λ５が電子のエネルギー遷移に相当する蛍光のピーク波長であれば、波長λ５を含む所定の波長帯の光が反射膜５６で反射されるものとしても構わない。
【０１０４】
波長λ５を有する蛍光は、反射膜５６で反射されると、第三光ファイバ４０の第一端４０ａに向けて進行する。第一端４０ａに設けられた反射膜５５は、波長λ５の光に対して極めて高い反射率を有している。このため、蛍光が反射膜５５に到達すると、波長λ５の成分は損失なく反射され、再び反射膜５６の方に向けて進行する。
【０１０５】
以下、反射膜５５及び反射膜５６の間で反射を繰り返し、所定の発振条件が成立すると、波長λ５のレーザ光（以下、「第三レーザ光」と呼ぶ。）が生成され、この第三レーザ光が反射膜５６を透過してファイバレーザ装置１の外部に取り出される。
【０１０６】
上記の構成によれば、波長λ１の光を射出する第一励起光源１１及び波長λ２の光を射出する第二励起光源１２を準備するだけで、波長λ１、λ２、λ３、λ４、及びλ５の５種類の波長の光を取り出すことのできるファイバレーザ装置１が実現される。すなわち、ファイバレーザ装置１によれば、励起光源部１０が射出できる波長の種類よりも多くの種類の波長の光を射出できるレーザ装置が実現できる。
【０１０７】
以下、具体的な実施例の構成につき、第一実施形態と異なる箇所を説明する。
【０１０８】
励起光源部１０の構成は第一実施形態と共通である。なお、本実施形態では、０．６５Ｗ程度の出力を有する波長λ１（４４５ｎｍ）の第一励起光と、１．１Ｗ程度の出力を有する波長λ２（４０５ｎｍ）の第二励起光とが、励起光源部１０から第一光ファイバ２０のコア部２１に入射される。
【０１０９】
第一光ファイバ２０、反射膜５１、及び反射膜５２は第一実施形態と共通である。この構成の下で、第一光ファイバ２０の第二端２０ｂから射出される光の出力の一例としては、波長λ１の光出力が０．１４Ｗ、波長λ２の光出力が１．１Ｗ、波長λ３の光出力が０．１４Ｗであった。このとき、第一光ファイバ２０におけるレーザ効率（吸収した励起光のエネルギーに対する得られたレーザ光のエネルギーの割合）は、約０．３５であった。
【０１１０】
第二光ファイバ３０は、コア部３１の直径が８μｍであり、コア部３１にＳｍイオンが添加されたフッ化物ガラスで構成される。なお、第二ファイバ３０の光軸２の方向に係る長さが１８ｍｍである。本実施形態では、第一実施形態と比較して第二光ファイバ３０の長さが短く、約４５％の波長λ２の光がコア部３１において吸収される。
【０１１１】
第二光ファイバ２０は、第一端２０ａに反射膜５３を備え、第二端２０ｂに反射膜５４を備える。反射膜５３は、波長λ１（４４５ｎｍ）、波長λ２（４０５ｎｍ）、波長λ３（６３５ｎｍ）の光に対する透過率が９５％以上であり、波長λ４（５９４ｎｍ）の光に対する反射率が９９．５％以上になるように設計されている。また、反射膜５４は、波長λ１、波長λ２及び波長λ３の光に対する透過率が９５％以上であり、波長λ４の光に対する反射率が約９５％になるように設計されている。
【０１１２】
かかる構成により、反射膜５３及び反射膜５４の間で波長λ４の光が反射を繰り返した後、レーザ発振して、波長λ４（５９４ｎｍ）の第二レーザ光が生成される。上記構成においては、波長λ２の第二励起光は全てがコア部３１で吸収されることはなく、一部の光が第二端３０ｂから射出される。なお、波長λ１の第一励起光、波長λ３の第一レーザ光、及び波長λ４の第二レーザ光についても第二端３０ｂから射出される。
【０１１３】
この構成の下で、第二光ファイバ３０の第二端３０ｂから射出される光の出力の一例としては、波長λ１の光出力が０．１３Ｗ、波長λ２の光出力が０．５１Ｗ、波長λ３の光出力が０．１３Ｗ、波長λ４の光出力が０．１３Ｗであった。このとき、第二光ファイバ３０におけるレーザ効率は約０．３であった。また、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の間におけるカップリング効率は約０．８５であった。
【０１１４】
第三光ファイバ４０は、コア部４１の直径が８μｍであり、コア部４１にＳｍイオンが添加されたフッ化物ガラスで構成される。なお、第三ファイバ４０の光軸２の方向に係る長さが５０ｍｍである。Ｓｍイオンにおける波長λ２（４０５ｎｍ）の光に対する吸収率α＝０．０３５／ｍｍであり、本実施形態では、約７５％の波長λ２の光をコア部３１において吸収することができる。
【０１１５】
第三光ファイバ４０は、第一端４０ａに反射膜５５を備え、第二端４０ｂに反射膜５６を備える。反射膜５５は、波長λ１（４４５ｎｍ）、波長λ２（４０５ｎｍ）、波長λ３（６３５ｎｍ）、及び波長λ４（５９４ｎｍ）の光に対する透過率が９５％以上であり、波長λ５（５６０ｎｍ）の光に対する反射率が９９．５％以上になるように設計されている。また、反射膜５６は、波長λ１、波長λ２、波長λ３、及び波長λ４の光に対する透過率が９５％以上であり、波長λ５の光に対する反射率が約９５％になるように設計されている。
【０１１６】
かかる構成により、反射膜５５及び反射膜５６の間で波長λ５の光が反射を繰り返した後、レーザ発振して、波長λ５（５６０ｎｍ）の第三レーザ光が生成される。上記構成においては、波長λ２の第二励起光は全てがコア部４１で吸収されることはなく、一部の光が第二端４０ｂから射出される。なお、波長λ１の第一励起光、波長λ３の第一レーザ光、波長λ４の第二レーザ光、及び波長λ５の第三レーザ光についても第二端４０ｂから射出される。
【０１１７】
第三光ファイバ４０の第二端４０ｂからは、波長λ１、波長λ２，波長λ３、波長λ４、及び波長λ５の各レーザ光が、いずれも約０．１Ｗ程度の出力を有して取り出される。このとき、第三光ファイバ４０におけるレーザ効率は約０．３であった。また、第二光ファイバ３０と第三光ファイバ４０の間におけるカップリング効率は約０．８であった。
【０１１８】
なお、本実施形態において、第三光ファイバ４０のコア部４１にドープされるドーパントを、第一光ファイバ２０のコア部２１にドープされる第一ドーパント、及び第二光ファイバ３０のコア部３１にドープされる第二ドーパントと異なる物質としても構わない。
【０１１９】
また、本実施形態では、３つの光ファイバ（２０，３０，４０）が直列に連結されてなる構成について説明したが、４つ以上の光ファイバが直列に連結されてなる構成を採用することも可能である。
【０１２０】
［第三実施形態］
図７は、第三実施形態のファイバレーザ装置の構成を模式的に示す図面である。なお、第一実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を簡素化又は省略する。
【０１２１】
本実施形態のファイバレーザ装置１は、第一実施形態と比較して、第二光ファイバ３０の第一端３０ａ側に設けられていた反射膜５３を省略している点が異なる。すなわち、本実施形態のファイバレーザ装置１は、反射膜５１、反射膜５２及び反射膜５４を備える構成である。他の部分については、第一実施形態と共通である。
【０１２２】
すなわち、本実施形態では、第一光ファイバ２０の第一端２０ａには反射膜５１が形成され、第二端２０ｂには反射膜５２が形成されている。そして、第二光ファイバ３０の第一端３０ａには反射膜が形成されておらず、第二端３０ｂに反射膜５４が形成されている。
【０１２３】
反射膜５１は、第一励起光源１１から射出される第一励起光の波長λ１、及び第二励起光源１２から射出される第二励起光の波長λ２に対して高い透過率（例えば９０％以上）を有している。また、第一レーザ光の波長λ３及び第二レーザ光の波長λ４に対して極めて高い反射率（例えば９９％以上）を有している。波長λ３はＰｒが励起されることで発する光の波長帯に含まれる波長であり、波長λ４はＳｍが励起されることで発する光の波長帯に含まれる波長である。
【０１２４】
反射膜５２は、第一励起光の波長λ１、第二励起光の波長λ２及び第二レーザ光の波長λ４に対して高い透過率（例えば９０％以上）を有している。また、第一レーザ光の波長λ３に対して、所定の反射率（例えば９５％±１％）を有している。
【０１２５】
そして、反射膜５４は、波長λ１、波長λ２、及び波長λ３の光に対して透過率（例えば９０％以上）を有している。また、波長λ４の光に対して、所定の反射率（例えば９５％±１％）を有している。
【０１２６】
本実施形態においても、第一光ファイバ２０を通過した波長４４５ｎｍ（λ１）の第一励起光及び波長４０５ｎｍ（λ２）の第二励起光、並びに第一光ファイバ２０で生成された波長６３５ｎｍ（λ３）の第一レーザ光が、第二光ファイバ３０のコア部３１に入射される。第二光ファイバ３０のコア部３１において、波長４４５ｎｍの第一励起光及び波長６３５ｎｍの第一レーザ光は全く又はほとんど吸収されない一方、波長４０５ｎｍの第二励起光については、ある程度吸収される。
【０１２７】
ここで、反射膜５４は、波長λ１、波長λ２、及び波長λ３の光に対して高い透過率を有しているため、第二光ファイバ３０のコア部３１を通過した第一励起光及び第一レーザ光、並びにコア部３１において吸収されずに残存している一部の第二励起光が、この反射膜５４を透過してファイバレーザ装置１の外部に取り出される。また、第二光ファイバ３０において発光した蛍光のうち、特定の波長の光は選択的に反射膜５４で反射される。ここでは、波長λ４の光が反射膜５４で反射される。なお、このとき、波長λ４が電子のエネルギー遷移に相当する蛍光のピーク波長であれば、波長λ４を含む所定の波長帯の光が反射膜５４で反射されるものとしても構わない。
【０１２８】
波長λ４を有する蛍光は、反射膜５４で反射されると、第二光ファイバ３０の第一端３０ａに向けて進行する。この第一端３０ａには反射膜が設けられていないため、この蛍光はスペーサ６０を通過して第一光ファイバ２０の第二端２０ｂへと入射される。第一光ファイバ２０の第二端２０ｂに設けられた反射膜５２は、波長λ４の光に対して高い透過率を有している。よって、波長λ４の蛍光は反射膜５２を通過して、第一光ファイバ２０内を第一端２０ａに向けて進行する。
【０１２９】
第一光ファイバ２０の第一端２０ａに設けられた反射膜５１は、波長λ４の光に対しても極めて高い反射率を有している。このため、この蛍光が反射膜５１に到達すると、波長λ４の成分は損失なく反射され、再び反射膜５２の方に向けて進行する。そして、反射膜５２を通過して第二光ファイバ３０内に進入し、第二光ファイバ３０の第二端３０ｂに設けられた反射膜５４で再び反射される。
【０１３０】
以下、第一光ファイバ２０の第一端２０ａに設けられた反射膜５１と、第二光ファイバ３０の第二端３０ｂに設けられた反射膜５４の間で反射を繰り返し、所定の発振条件が成立すると、波長λ４の第二レーザ光が生成され、この第二レーザ光が反射膜５４を透過してファイバレーザ装置１の外部に取り出される。
【０１３１】
かかる構成としたとき、反射膜５１及び反射膜５２によって第三波長λ３の光に対する共振器（第一共振器）が構成され、反射膜５１及び反射膜５４によって第四波長λ４の光に対する共振器（第二共振器）が構成される。本実施形態によれば、反射膜５３を備えない構成とすることができるため、反射面を構成する光学部材の数を抑制することができ、製造工程の簡素化と製造コストの低廉化が図られる。
【０１３２】
なお、本実施形態では、反射膜５１は、波長λ３及び波長λ４の光に対して高い反射特性を有することが要求される。このとき、反射膜５１を、波長λ３及びλ４を含む広い波長帯に対して高い反射率を示すように形成するものとしても構わない。ただし、この場合においても、波長λ１及びλ２に対しては高透過率を示すように設計することが要求される。
【０１３３】
また、第二実施形態の構成において、本実施形態と同様に一部の反射膜を省略することで、異なる共振器で反射膜を共通化する構成としても構わない。
【０１３４】
また、本実施形態では、反射膜５３を有さず、反射膜５１を第一共振器と第二共振器とで共通化する構成であった。これに対し、反射膜５２を有さずに反射膜５３を有し、反射膜５３を第一共振器と第二共振器で共通化するものとしても構わない。すなわち、反射膜５１及び反射膜５３によって第一共振器が構成され、反射膜５３及び反射膜５４によって第二共振器が構成されるものとしても構わない。
【０１３５】
同様に、反射膜５３を有さずに、反射膜５２を第一共振器と第二共振器とで共通化する構成としても構わない。すなわち、反射膜５１及び反射膜５２によって第一共振器が構成され、反射膜５２及び反射膜５４によって第二共振器が構成されるものとしても構わない。
【符号の説明】
【０１３６】
１      ：    本発明のファイバレーザ装置
２      ：    光軸
１０      ：    励起光源部
１１      ：    第一励起光源
１２      ：    第二励起光源
１３，１４，１５      ：    結合光学系
１６      ：    ダイクロイックミラー
２０      ：    第一光ファイバ
２０ａ    ：    第一光ファイバの第一端
２０ｂ    ：    第一光ファイバの第二端
２１      ：    第一光ファイバのコア部
２２      ：    第一光ファイバのクラッド部
２３      ：    第一光ファイバの被覆部
２４      ：    接着層
２５      ：    フェルール
２６      ：    第一光ファイバ体
３０      ：    第二光ファイバ
３０ａ    ：    第二光ファイバの第一端
３０ｂ    ：    第二光ファイバの第二端
３１      ：    第二光ファイバのコア部
３２      ：    第二光ファイバのクラッド部
３３      ：    第二光ファイバの被覆部
３６      ：    第二光ファイバ体
４０      ：    第三光ファイバ
４０ａ    ：    第三光ファイバの第一端
４０ｂ    ：    第三光ファイバの第二端
４１      ：    第三光ファイバのコア部
４２      ：    第三光ファイバのクラッド部
４３      ：    第三光ファイバの被覆部
４６      ：    第三光ファイバ体
５１，５２，５３，５４，５５，５６      ：    反射膜
６０      ：    スペーサ
６２      ：    保持部材
６３      ：    溝部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図７】
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