(57)【要約】  本発明は、ファイバレーザ用の励起ユニット（２）に関連し、励起ユニットは励起ファイバ（３）と長手軸（６）とを有し、ファイバレーザの共振器領域に二次元または三次元の構造を形成する。断面で観察された時に、励起ファイバ（３）は、活性ファイバコア（３ａ）と、活性コア（３ａ）を囲繞するポンプクラッディング（３ｂ）と、ポンプクラッディング（３ｂ）を囲繞する石英ガラスケーシング（３）と、少なくとも一つのカバー（３ｅ）とから成る。共振器領域は、複数の励起ハウジング（１８）が形成されるベースプレート（５）を備え、各励起ハウジングは気密励起室（２２）を画定する。励起ファイバは各励起室に少なくとも１回は延在し、励起ファイバの長手方向（６）上で観察された時に各励起室に対して横方向にある保持ユニット（８）に保持される。励起ファイバのカバーは励起室のいくつかの領域では除去されるとともに、保持ユニット（８）の領域では完全に存在する。励起ファイバの長手軸に対して垂直な断面において、励起室（２２）は楕円状に形成される。励起ハウジング（１８）は半透明ウィンドウ（１９）を備え、横方向ポンプ光源（３０）はポンプ光源（３０）を離れたポンプ光（２５）が好ましくは垂直状に励起ファイバの長手軸に衝突するように各半透明ウィンドウ（１９）の領域に配設される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバレーザ用の励起ユニット（２）であって、長手軸（６）を有するとともにファイバレーザの共振器領域に二次元または三次元の構造を形成する少なくとも一つの励起ファイバ（３）を有する励起ユニットであり、前記励起ファイバ（３）が、断面で観察された時に、活性ファイバコア（３ａ）と、前記活性コア（３ａ）を囲繞するポンプクラッディング（３ｂ）と、前記ポンプクラッディング（３ｂ）を囲繞する石英ガラスケーシング（３ｃ）と、前記石英ガラスケーシング（３ｃ）を囲繞するシリコン緩衝体（３ｄ）と、カバー（３ｅ）とから成り、各々が気密励起室（２２）を形成する複数の励起ハウジング（１８）が設けられたベースプレート（５）を前記共振器領域が備え、前記励起ファイバが各励起室に少なくとも１回は延在して、前記励起ファイバ（３）の前記長手軸（６）上で観察された時に各励起室（１８）に対して横方向にある保持ユニット（８）に保持され、前記励起ファイバの前記カバーが前記励起室（２２）では除去されるとともに前記保持ユニット（８）の領域では完全に存在し、前記励起ファイバ（３）が、反射素子として作用する第１ファイバ端部（４ａ）と、脱結合ミラー素子として作用する第２ファイバ端部（４ｂ）とを有する、励起ユニットにおいて、
ａ）前記励起室（２２）が、前記励起ファイバ（３）の前記長手軸（６）に対して垂直な断面において楕円状に形成され、
ｂ）前記励起ハウジング（１８）が半透明ハウジングウィンドウ（１９）を備え、
ｃ）横方向ポンプ光源（３０）が、前記ポンプ光源（３０）を離れたポンプビーム（２５）が好ましくは垂直状に前記励起ファイバ（３）の前記長手軸（６）に衝突するように、各半透明ハウジングウィンドウ（１９）の領域に配設される、
ことを特徴とする励起ユニット。
【請求項２】
前記励起ファイバ（３）が、２回、３回、４回、またはそれ以上多く各励起室（２２）に延在することを特徴とする、請求項１に記載の励起ユニット。
【請求項３】
前記励起室（２２）がガスを流されることを特徴とする、請求項１または２に記載の励起ユニット。
【請求項４】
前記励起ハウジング（１８）が冷却媒体を流されることを特徴とする、請求項１に記載の励起ユニット。
【請求項５】
前記励起ハウジング（１８）が二つのハウジング区分（１８ａ，１８ｂ）から成ることを特徴とする、請求項４に記載の励起ユニット。
【請求項６】
前記励起室（２２）の中の楕円形カーブ表面が焦線を形成することを特徴とする、請求項３に記載の励起ユニット。
【請求項７】
前記楕円形カーブ表面の前記焦線が相互に平行に延在することを特徴とする、請求項６に記載の励起ユニット。
【請求項８】
前記励起室（２２）の中の前記励起ファイバ（３）の前記長手軸（６）が、前記楕円形カーブ表面の前記焦線と一致することを特徴とする、請求項７に記載の励起ユニット。
【請求項９】
前記横方向ポンプ光源（３０）と前記励起ファイバ（３）との間に集束レンズ（２６）が設けられることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の励起ユニット。
【請求項１０】
前記集束レンズおよび／または前記横方向ポンプ光源（３０）が調節可能であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の励起ユニット。
【請求項１１】
前記横方向ポンプ光源（３０）が、レーザバーとレーザダイオードとダイオードレーザと他のレーザ光源とシードレーザとレーザスタックとを包含するグループから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の励起ユニット。
【請求項１２】
いくつかの励起ハウジング（１８）が組み合わされて大型の連続励起ハウジングを形成することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の励起ユニット。
【請求項１３】
前記励起ファイバ（３）の前記第１ファイバ端部（４ａ）に結合ユニットが設けられるとともに前記励起ファイバの前記第２ファイバ端部（４ｂ）に脱結合ユニットが設けられる、請求項１乃至１２のいずれかに記載の励起ユニット。
【請求項１４】
長手方向ポンプ光源（７）および／またはシードレーザ（３１）が前記第１ファイバ端部（４ａ）の領域および／または前記第２ファイバ端部（４ｂ）の領域に設けられることを特徴とする、請求項１３に記載の励起ユニット。
【請求項１５】
前記長手方向ポンプ光源がレーザバーとレーザダイオードとダイオードレーザと他の光源とシードレーザとを包含するグループから選択されることを特徴とする、請求項１４に記載の励起ユニット。
【請求項１６】
前記励起ファイバ（３）が反対方向のカーブで配設されることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれかに記載の励起ユニット。
【請求項１７】
前記横方向ポンプビーム（２５）が前記励起ファイバ（３）の前記ポンプクラッディング（３ｂ）に狭い表面エリアにわたって、好ましくは点状または線形の焦点で結合されることを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれかに記載の励起ユニット。
【請求項１８】
不均一勾配、回折、屈折、ミラー、または全反射によって、前記横方向ポンプビーム（２５）が前記励起ファイバ（３）の前記ポンプクラッディング（３ｂ）に結合されることを特徴とする、請求項１７に記載の励起ユニット。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかに記載の励起ユニットを備えるファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバレーザ用の励起ユニットに関連する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザは、特殊形状の固体レーザである。単純に述べると、ファイバレーザ、より正確にはファイバレーザの共振器は、ドープコアとクラッディングとを有するグラスファイバから成る。これによって、グラスファイバのドープコアは活性媒体を形成する。ゆえにこれは、光導波路の特性を備える固体レーザである。ファイバレーザの比較的大きな長さ（高いアスペクト比）ゆえに、ポンプレンズを通してファイバレーザの共振器へ送られるポンプ光は、活性媒体の励起を起こす。
【０００３】
ファイバレーザは、例えばダイオードレーザからの光線に光学ポンピングされ、通常はファイバコアと同軸にクラッディングまたはコア自体に結合される。二重クラッドファイバは高出力の達成を可能にする。二つのクラッディングの最内部から、ポンプビームは活性ファイバコアに到達する。たいていの事例で、複数のダイオードレーザの出力はポンピングプロセス中に組み合わされる。当該技術分野では、このようなデバイスは「コンバイナ」と呼ばれるようになっている。コンバイナは、ダイオードレーザの光が各々を通過するいくつかのファイバが励起ファイバに接合されるポンプモジュールである。
【０００４】
ポンプモジュールを具現するための別の可能性は、出力ビームが相互に平行であって同じ面に位置するように複数のレーザダイオードが配設される構成から成る。このレーザダイオードの隣接構成はいわゆるレーザバーを形成する。いくつかのレーザバーが相互の上に積み重ねられると、これがレーザスタックを形成する。
【０００５】
ファイバレーザは本質的に、例えば一つ以上のポンプレーザダイオードと、入力結合レンズ（分離しているか接合されてクラッディングとなるファイバ結合ダイオードレーザ）と、共振器とから成る。この説明で使用される際の「励起ユニット」の語は、一つ以上のポンプ光源（例えばコンバイナの形のレーザダイオードまたは上述のレーザバー）と、ポンプ光を活性ファイバに結合する際に必要である光学的および機械的コンポーネントとを包含する。
【０００６】
共振器は、多様な手法で構築され得る。いずれにしても、例えば二つの鏡像ファイバ端面である二つの付加的ミラーから成る。反射器および／または出力結合領域におけるレンズおよび垂直レーザミラーの構成も可能である。紫外線放射（例えば２４８ｎｍのエキシマレーザ）によって導波路に刻まれるブラッググレーティング（またＦＢＧ＝ファイバブラッググレーティング）もしばしば設けられる。こうしてファイバコアの中に横方向の屈折率の差が生じ、周期長に応じて特定波長の光線を反射する高い屈折率と低い屈折率の領域が見られる。このことの長所は、モノモードまたはシングルモードファイバではこれらのグレーティングに付加的な結合損失が発生せず、ブラッググレーティングが所望の波長のみを選択的に反射することである。こうしてきわめて狭い帯域でのレーザの動作が可能となる。２０μｍ超のマルチモードファイバにより、より広い光線帯域を含むより多くのモードが得られる。波長範囲は外側ミラーによって縮小され得る。
【０００７】
活性ファイバを出た後、レーザビームは移送ファイバに、またはこのようなファイバを含む光ファイバケーブルに入る。事実上は結合損失が生じないため、このプロセスは高い効率で行われる。光線は、例えば光ファイバケーブルを介してレーザ材料加工装置の集束レンズへ送られる。
【０００８】
ファイバレーザはまた、ポンプレーザダイオードの電源および冷却回路とともに、他の放熱デバイスも含む。
【０００９】
時には、シードレーザと呼ばれて、下流のファイバ増幅器（光学ポンピング活性ファイバ）に入力を発生させるように作用する小型ファイバレーザまたは強力レーザダイオードを高性能ファイバレーザが付加的に有することがある。シードレーザおよび後置増幅器へのレーザの分割は、レーザ活性が良好に制御されるという利点を有する。これは、波長安定性、ビーム品質、そして出力安定性、または脈動性にも当てはまる。通常は、シードレーザと増幅ファイバとの間に光絶縁体が設けられる。
【００１０】
ファイバコアの直径に応じて、コア（例えばｎａ＝０．０６）から放出されるレーザビームは、例えば、およそ５°〜１０°（ｎａ＝０．０５〜０．１）の全角度を有する。ビーム品質は高い。ビームのモードは概ね、レーザ製造者により、また溶接、切断、穿孔などのための良好な特性により業界では好ましいとされるＴＥＭ００モード、いわゆるモノモードまたはシングルモードである。
【００１１】
特許文献１は、楕円形の室に各々が収容されるフラッシュランプの形の励起光源５，６を備える液体レーザを示している。二つの楕円形室の間には、光学共振器４を間に保持する二つの集束レンズ１５，１６が設けられる。共振器４は励起光源によってポンピングされる、つまりポンプ光が、励起室に位置する励起光源から共振器まで延在する。
【００１２】
特許文献２は、レーザ活性ファイバのためのポンプ光入力構成を記載している。このようなレーザ活性ファイバが、この文献の図１ａおよび１ｂに図示されている。このファイバは管形のボリュームに螺旋状に収納され、レーザダイオード１３は、シースを備える完全ファイバの形であるファイバへポンプ光を垂直に投射する。レーザ活性ファイバのシースが存在することにより、光結合の効率はこの事例ではきわめて低くなりがちである。レーザダイオードとファイバとの間には集束レンズは存在しない。
【００１３】
特許文献３は、レーザ媒体２へのポンプ光の従来通りの結合を示している。例として、ポンプ光４２がレーザダイオード４１からレーザ媒体２の表面に向けられる例が、図１ａ乃至１ｃに示されている。レーザダイオードはレーザ媒体に対して垂直な配向を持ち、導光デバイスは常に、ポンプ光がレーザ媒体へこれに対して鋭角で入るような状態で延在している。結合が行われる点は、しばしば接合点と呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】独国特許出願公開第２６４６６９２Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９８３３１６６Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許第３９４３７２２Ｃ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ポンプ光の垂直放射に許容可能な程度の効率が見られるように、そしてポンピングのための中間ファイバ結合が不要となるようにファイバレーザを改良することが、本発明の目的である。換言すると、ポンプ光は、付加的ファイバによってファイバレーザの活性ファイバへ入るべきではない。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題は、請求項１に明記された特徴を持つ装置によって解決される。さらに有利な形態は従属下位請求項に記載される。本発明のさらなる特徴および長所は、添付図面を参照した好適な実施形態の説明から分かる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による励起ユニットの実施形態の上面図を示す。
【図２】図１にＸと記された領域の断面を示す。
【図３】励起室の領域の励起ファイバの断面図を示す。
【図４】励起室の変形例を示す。
【図５】二つの例示的な横方向ポンプ光源を含む、励起ファイバの断面の上面図を示す。
【図６】図５のＡ−Ａ線における断面図を示す。
【図７】結合ビームをポンプクラッディング内に分散させるための多様な可能性を示す。
【図８】ポンプ光源の多様な空間的構成を概略形で示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明による励起ユニット２の上面図を示す。この励起ユニット２に加えて、ファイバレーザは、明瞭性の理由から示されていないハウジングとエネルギー源と冷却システムとを含む。
【００１９】
この実施形態ではベースプレート５の上にいくつかのループで配設される活性ファイバまたは励起ファイバ３が見える。
【００２０】
励起ファイバ３は、第１ファイバ端部４ａと第２ファイバ端部４ｂとを有する。「Ｘ」は、図２に関連してさらに詳細に説明される励起ハウジング１８の領域を指している。
【００２１】
例えば、ダイオードレーザの形で具現されて、入力コリメータ１１およびカーブ状プラグコネクタ１２ａを介して第１ファイバ端部４ａの領域で励起ファイバ３に結合される長手方向ポンプビーム９を放出する長手方向ポンプ光源７が示されている。加えて、ポンプ光源７に対して垂直に配設されるとともに一部透明ミラーを介して光を結合するシードレーザが、ポンプ光源７の領域に設けられるとよい。図１に示されているように、任意のシードレーザ３１がファイバレーザの出力ビーム１７の領域に設けられてもよい。第１および第２ファイバ端部４ａ，４ｂの領域にある両方のシードレーザは、任意であって必ずしも存在する必要はない。
【００２２】
ポンプ光源７から始まり、図示のように例えばベースプレート５の上に三つのＵ形ループで配設される励起ファイバ３の中を光が移送される。ベースプレート５の上の励起ファイバの直線状領域は、図面の面と平行に位置する面に構成されている。例として、合計６個の励起ハウジング１８が概略的に示され、その一つが図２で一層詳細に説明されている。励起ハウジング１８の前および間には、それぞれの事例で、励起ファイバ３が延在して保持される保持ユニット８が設けられている。図１には、励起ハウジング１８の各々の間に３個の保持ユニット８が概略形で示されており、これら３個の別々の保持ユニット８が組み合わされて単一の保持ユニットとなってもよい。
【００２３】
第２ファイバ端部４ｂの領域には、第２カーブ状プラグコネクタ１２ｂが設けられている。励起ファイバ３からの光はこの第２カーブ状プラグコネクタ１２ｂと出力レンズ１３と脱結合ウィンドウ１５とを通って放出され、次にここから加工ユニット（不図示）へ送られる。
【００２４】
図１の励起ファイバ３の経路を辿ると、第１ファイバ端部４ａから第２ファイバ端部４ｂへの途中でファイバは常に右カーブのみで延在することが分かる。マルチモードファイバでは、これは放出レーザビームのビーム品質を損なうことが判明している。この現象は、当該分野の専門家に「ウィスパリングギャラリー」作用と呼ばれ、レーザビームの断面における不要で不規則な出力分散を意味する。図１を参照すると、これは具体的には、図面の面に垂直な断面において、第２ファイバ端部４ｂにおけるファイバのレーザビームが断面の左側よりも断面の右側で高い出力を有することを意味する。ファイバが主として左カーブで、または左カーブのみで敷設された場合には、第２ファイバ端部４ｂにおける高い出力が同様に左側に見られる。
【００２５】
この現象を打ち消すため、励起ファイバが交互の右カーブおよび左カーブで敷設される（不図示）ことで、個々のカーブの間に直線区分が設けられるとよい。各右カーブの後に左カーブが続くべきであることは全く本質的ではないし、各事例で二つのカーブの間に直線区分が設けられることは必要ではない。個々のカーブ区分は、数および曲率半径の点で均衡が保たれるべきである。これは、例えば図１に示された二次元構成にも、励起ファイバの三次元構成（不図示）にも当てはまる。
【００２６】
図２は、長手方向ファイバ軸６に対して垂直な励起ハウジング１８の断面図として図１の領域Ｘを示す。励起ハウジング１８はベースプレート５の上に所在し、気密状態で一緒に接続される二つのハウジング区分１８ａ，１８ｂから本質的に成る。これら二つのハウジング区分１８ａ，１８ｂは、楕円形内側表面を備える励起室２２を形成する。これらの楕円形表面は反射性であり、好ましくは金属被覆されている。図２に見られるように、上方ハウジング区分１８ａの開口部にはハウジングウィンドウ１９が嵌着されている。このハウジングウィンドウ１９を通って、横方向ポンプビーム２５が横方向ポンプ光源３０から励起室２２へ送られ、励起ファイバ３に衝突する。ポンプビーム２５は集束レンズ２６によって集束される。集束レンズ２６は好ましくは調節可能であって、励起ハウジングに装着され得る。図示されていない実施形態では、要素２６，３０，３１，３３をベースプレート５の下に配設して、横方向ポンプビーム２５がベースプレート５および下方ハウジング区分１８ｂの対応孔から励起室２２へ入るようにすることも可能である。調節可能であるように横方向ポンプ光源３０を設計することも可能である。
【００２７】
横方向ポンプ光源３０に加えて、上述した利点を達成するため横方向結合領域でも使用可能であるシードレーザ３１が示されているが、これは本質的ではない。参照番号３３で概略的に図示されているのは、一部透明ミラーである。ポンプ光源３０およびシードレーザ３１は波長の異なる光を放出する。
【００２８】
図２に示されているように、楕円形表面は数本、この事例では３本の焦線を形成する。励起ファイバ３の個々の区分の長手方向ファイバ軸６が各事例で励起室２２の３本の焦線の一つと一致するように、励起ファイバ３が励起室を通過する。集束レンズ２６の焦線は、図２の中央に示された励起ファイバ３の区分の長手方向ファイバ軸６と一致する。
【００２９】
図３は、励起ファイバ３の断面を示す。当該分野の専門家は充分に熟知しているように、参照番号３ａはファイバの活性コアを指し、３ｂはポンプクラッディングを指し、３ｃは石英ガラスクラッディングを指し、３ｄはシリコン緩衝体を指す。３ｅは、たいていの事例ではＰＡまたはナイロンなどのプラスチック材料から成るカバーの全体を指す。そしてこのカバー３ｅはいくつかの層から成るが、これは本発明にとって本質的な重要性を持たず、そのためこれ以上詳細には説明されない。
【００３０】
ハウジング区分１８ａ，１８ｂの内部に各々が配置される励起ファイバ３の区分は剥離されている、つまりカバー３ｅおよびシリコン緩衝体３ｄの両方が所定の長さにわたって除去されている。この実施形態によれば、励起ファイバ３は各励起室２２に３回延在するため、図２に例として示されているように、合計で３×６＝１８個の励起ファイバ３の小区分が剥離される。
【００３１】
図１に示された上面図では、剥離されたこれら１８個の小区分は励起ハウジング１８の中に位置する。隣接する励起ハウジング１８の間、つまり保持ユニット８の領域では、ファイバは剥離されていない、すなわちカバー３ｅを含めて完全に無傷のままである。任意であるが、励起ファイバ３が保持ユニット８の領域で剥離されることも可能である。
【００３２】
本発明による励起ユニット２のための励起ハウジング１８の第２形態が、図４に示されている。図２に示されている形態と比較した相違は、励起ファイバ３が各励起室２２に２回だけ延在することである。ここでも、二つのハウジング区分１８ａ，１８ｂの内側表面は楕円の形状で、２本の焦線を形成する。励起ファイバの長手方向ファイバ軸６はこれらの焦線上に配設される。
【００３３】
加えて、活性ガスによる直接冷却が具現されるガス入口２０ａおよびガス出口２０ｂが示されている。ガス、特に冷却ガスは、これらのポート２０ａ，２０ｂから導入／抽出される。参照番号２１は、ハウジング区分１８ａ，１８ｂの冷却孔を指す。ハウジング区分は好ましくは冷却水を流されて、受動的な水冷が実現される。
【００３４】
横方向ポンプ光源３０は、集束された横方向ポンプビーム２５の焦線が励起室２２の左に配置された励起ファイバ３の区分の長手軸と一致するように集束レンズ２６によって集束される横方向ポンプビーム２５を放出する。
【００３５】
図５は、ポンプ光源３０の空間的構成をより正確に説明している。これらは、当該分野の専門家は充分に熟知しているいわゆるレーザバーの形であるとよい。レーザバーは概ねバー形状であって、平行に隣接する複数のレーザダイオードから成り、そしてレーザダイオードは長手方向であって矩形断面を有するとよい。レーザバーは、この事例ではポンプ光として使用されるスロット状パターンで放出される平坦で広く発散したレーザ光（両矢印を参照）を発生させる。レーザバーから放出されるレーザ光（図４の上面図および図５の断面図を参照）は、ポンプ光の焦線と、励起ファイバ３の長手軸と、励起室２２の焦線（ここでは不図示）の各々が一致するように、集束レンズ２６を介して集束される。
【００３６】
例示的なレーザバー３０のビーム特徴が、図５および図６に示されている。図５に示された上面図では、３０°に達する比較的顕著なビーム発散が見られる。図６は、およそ８°までの範囲の狭いビーム発散（両矢印を参照）を側面図で示している。例えば円柱レンズの形で具現される集束レンズ２６が、取付固定具（不図示）によって励起ハウジング１８自体に固着される。これらの取付固定具は好ましくは調節可能である。好ましくは、レーザバーまたは横方向ポンプ光源３０も調節可能である。集束レンズおよびポンプ光源のための取付固定具の調節および装着の正確な設計は、本発明にとって特に重要ではないため、説明されない。
【００３７】
図７ａ乃至７ｅは、垂直方向ポンプビームがポンプクラッディングとどのように結合されるかについての多様な可能性を示す。これらの図は、励起ファイバ３の一部分、より正確には活性コア３ａとポンプクラッディング３ｂと石英ガラスクラッディング３ｃとを含む剥離励起ファイバ３の断面を示す。これらの参照番号は図７ａおよび７ｂのみで使用されるが、他の図７ｃ乃至７ｅにも適用される。
【００３８】
図７ａはいわゆる不均一勾配を介した結合を示し、図７ｂは回折による結合を示し、図７ｃは屈折による結合を示し、図７ｄはミラーによる結合を示し、図７ｅは全反射による結合を示す。このような構造は概して、屈折率を変化させるための方法によって形成される。図７ａ乃至７ｅは、ポンプクラッディング３ｂの表面領域における結合素子または構造の構成を示している。これらの素子または構造を、活性ファイバ３ａの表面領域に、あるいはポンプクラッディング３ｂまたは活性ファイバ３ａのボリューム内の何らかの点に配設することも可能である。
【００３９】
図７ａ乃至７ｅによるすべての態様において、結合は狭い表面エリア（例えば点状または線形の焦点）で行われ、結合ビームは、比較的広いボリュームにわたってポンプクラッディング３ｂまたは活性ファイバ３ａの中で分散される。これによってエネルギー密度は低下し、したがってクラッディングおよびファイバからの反射は低い。また、個々の光線は異なる角度を持ち、結果的に好ましくは石英ガラス媒体の中に残留する。
【００４０】
図８は、異なる概念の励起ユニットを概略形で示す。ここでは、励起ファイバの長手方向ファイバ軸６に対して角度を成して各々が配設されるいくつかの個別レーザダイオードで構成される横方向ポンプ光源３０が示されている。ポンプユニットは活性媒体に非常に近接して配置され、介在する集束レンズを伴わずに結合が行われる。励起ファイバの活性コア３ａおよびポンプクラッディング３ｂのみが示されている。ポンプクラッディングの表面に斜方向に衝突する単一の光線が概略的に示されている。ポンプクラッディングの半径は、ポンプビームを集束するのに使用される。
【００４１】
本発明によるファイバレーザは、可能な限り最も速いレーザビーム発生作用が達成されるようにするため、励起ファイバの平行な同時ポンピングが励起ファイバの長い区分にわたって行われることを可能にする。短パルスレーザへのモード結合は、正確な空間的配置により、またファイバ端部４ａ，４ｂの領域でのミラーおよびレンズの構成により達成され得る。これは、波長の帯域の狭小化および安定化を可能にする。やはり有利なのは、ポンプクラッディングの表面と、活性媒体の表面と、これらの要素の二つのボリューム内とに、屈折率の変化が刻まれることであり、それは、こうして励起ファイバまたは活性媒体の受容角度へのポンプビームの偏向を可能にするからである。
【００４２】
本発明では、いわゆるマルチモードファイバの単純かつ経済的な励起を可能にする装置が請求される。マルチモードファイバは活性ファイバ、より正確には２０μｍ乃至５００μｍ以上の直径を有するファイバコアである。対照的に、先行技術では活性ファイバとしてシングルモードファイバが主に使用されている。物理的な理由から、これらはおよそ４乃至２０μｍの範囲内のみで最大直径を有するに過ぎない。（ファイバコアの）活性媒体のボリュームの大きな増加を考慮すると、本発明によるファイバが従来使用されたものより著しく高い出力を有し得ることは明らかである。加えて、このような長いコア直径は、横方向励起により、ポンプ光の波面がファイバコアのボリューム内に完全に含まれるため効率が非常に高いという利点を有する。
【００４３】
一実施形態に関して説明された本発明の態様が、別の実施形態に関して特に説明されていなくてもこの実施形態にも含まれ得ることに注意すべきである。換言すると、すべての実施形態および／または実施形態の特徴が所望通りに組み合わされてもよいのである。
【符号の説明】
【００４４】
１  ファイバレーザ
２  励起ユニット
３  励起ファイバ
３ａ  活性コア
３ｂ  ポンプクラッディング
３ｃ  石英ガラスクラッディング
３ｄ  シリコン緩衝体
３ｅ  カバー
４ａ  第１ファイバ端部
４ｂ  第２ファイバ端部
５  ベースプレート
６  長手方向ファイバ軸
７  長手方向ポンプ光源
８  保持ユニット
９  長手方向ポンプビーム
１１  入力コリメータ
１２ａ，１２ｂ  カーブ状プラグコネクタ
１３  出力レンズ
１５  脱結合ウィンドウ
１７  出力ビーム
１８  励起ハウジング
１８ａ，１８ｂ  ハウジング区分
１９  ハウジングウィンドウ
２０ａ  ガス入口
２０ｂ  ガス出口
２１  冷却通路
２２  励起室
２５  横方向ポンプビーム
２６  集束レンズ
３０  横方向ポンプ光源
３１  シードレーザ
３３  一部透明ミラー
【図１】
2014519207.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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