(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射側光ファイバと、
前記入射側光ファイバと接続され、コアと、前記コアの外側を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外側を囲む第２クラッドと、を有する射出側光ファイバと、
前記入射側光ファイバと前記射出側光ファイバとの接続点の近傍に設けられ、前記接続点から漏れた出力光を検出する第１の光検出器と、
を備え、
前記射出側光ファイバの前記第１クラッドと前記第２クラッドとの界面は、前記第１の光検出器の位置よりも光射出側の一部において、前記射出側光ファイバの中心軸に平行な断面のうちの少なくとも一つの断面において、前記光射出側から前記接続点側に向かって前記中心軸に近付く方向に傾斜した第１の傾斜部を有することを特徴とする光パワーモニタ装置。
【請求項２】
前記界面は、前記第１の光検出器の位置よりも光射出側であって、かつ、前記第１の傾斜部よりも前記接続点側の一部において、前記射出側光ファイバの中心軸に平行な断面のうちの少なくとも一つの断面において、前記光射出側から前記接続点側に向かって前記中心軸から遠ざかる方向に傾斜した第２の傾斜部を有することを特徴とする請求項１に記載の光パワーモニタ装置。
【請求項３】
前記第１の傾斜部から漏出する反射光を検出する第２の光検出器をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光パワーモニタ装置。
【請求項４】
入射側光ファイバと、コアと第１クラッドと第２クラッドとを有する射出側光ファイバと、の接続点から漏れた出力光を検出し、
前記射出側光ファイバの前記第１クラッドと前記第２クラッドとの界面が、前記第１の光検出器の位置よりも光射出側の一部において、前記射出側光ファイバの中心軸に平行な断面のうちの少なくとも一つの断面において、前記光射出側から前記接続点側に向かって前記中心軸に近付く方向に傾斜した第１の傾斜部を有することにより、前記第１クラッド内を前記接続点側に向かって伝搬する反射光の少なくとも一部を前記第１の傾斜部の近傍から外部に漏出させ、前記出力光を検出することを特徴とする光パワーモニタ方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光パワーモニタ装置を備えたことを特徴とする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、光パワーモニタ装置、光パワーモニタ方法、およびファイバレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のファイバレーザ装置においては、励起用半導体レーザの高輝度化もしくは増幅用ダブルクラッドファイバの商用化により、１ｋＷを超える出力光パワーを達成することができる。このような高出力ファイバレーザは、従来は炭酸ガスレーザが主に使用されてきた材料加工の分野への応用が可能となる。ファイバレーザは、炭酸ガスレーザと比べてビーム品質および集光性に優れている。そのため、高出力ファイバレーザは、加工時間を短縮でき、スループットが向上する、低パワーでも高パワーと同等の加工特性を実現でき、省エネルギー化が図れる、等の優れた特徴を持つ。さらに、空間光学部品が不要なため、耐久性、光学部品のアライメント等の問題がなく、メンテナンスが不要である、等の利点もある。
【０００３】
その一方、ファイバレーザ装置を用いた材料加工には、次のような課題がある。
例えば、材料加工中に加工面からの反射光がファイバレーザに戻ると、発振状態が不安定になる。その結果、出力光パワーが変動し、加工特性が低下する。最悪の場合、不安定な発振はランダムパルス発振となり、励起光源の故障、ファイバの破断等を引き起こし、ファイバレーザが故障する。この種の問題に対処するには、反射光パワーおよび出力光パワーをモニタして、発振状態が不安定になることを未然に防ぐ必要がある。
【０００４】
反射光パワーをモニタする一つの手段として、下記の特許文献１には、レーザ加工用の高出力レーザ光を伝達する光ファイバにおいて、ワークのレーザ加工箇所からの反射光（戻り光）を外部に漏出させる戻り光漏出部を設け、戻り光漏出部から漏れる戻り光をセンサにより検出する方法が開示されている。この文献において、戻り光漏出部は、通常は鏡面状態となっているアウターコアの一部を粗面に加工することで形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５１６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に出力光のパワーをモニタする点は記載されていないが、光検出器等を用いて出力光のパワーをモニタしたい要求がある。その場合、射出側ファイバが例えば増幅用のダブルクラッドファイバであったとすると、反射光の少なくとも一部はインナークラッド内を伝搬する。この反射光がインナークラッド内を伝搬して融着接続点にまで到達すると、融着接続点において反射光が漏れ、出力光パワー検出用のモニタにノイズとして受光される。その結果、出力光のパワーを精度良くモニタすることが困難になる。
【０００７】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、出力光のパワーを精度良くモニタできる光パワーモニタ装置および光パワーモニタ方法を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、上記の光パワーモニタ装置を備え、信頼性に優れたファイバレーザ装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の光パワーモニタ装置は、入射側光ファイバと、前記入射側光ファイバと接続され、コアと、前記コアの外側を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外側を囲む第２クラッドと、を有する射出側光ファイバと、前記入射側光ファイバと前記射出側光ファイバとの接続点の近傍に設けられ、前記接続点から漏れた出力光を検出する第１の光検出器と、を備え、前記射出側光ファイバの前記第１クラッドと前記第２クラッドとの界面は、前記第１の光検出器の位置よりも光射出側の一部において、前記射出側光ファイバの中心軸に平行な断面のうちの少なくとも一つの断面において、前記光射出側から前記接続点側に向かって前記中心軸に近付く方向に傾斜した第１の傾斜部を有することを特徴とする。
【０００９】
例えばファイバレーザ装置をレーザ加工等に使用する場合、出力光の反射光が射出側光ファイバの射出端から接続点に向けて戻る。このとき、反射光は、射出側光ファイバの第１クラッドと第２クラッドとの界面で反射しつつ接続点に向かって進む。反射光が接続点まで戻ると、接続点から外部に漏れて第１の光検出器に入射するおそれがあり、入射した反射光は出力光のパワーモニタのノイズとなる。これに対し、本発明の一つの態様の光パワーモニタ装置において、射出側光ファイバの第１クラッドと第２クラッドとの界面は、上述の第１の傾斜部を有する。そのため、第１の傾斜部では、第１クラッドと第２クラッドとの界面に対する反射光の入射角が小さくなる。その結果、伝搬される反射光のうち、接続点に到達する前に第１の傾斜部から漏れる光が生じ、第１の傾斜部が無い場合と比べて第１の光検出器に入射する反射光の量が少なくなる。これにより、第１の光検出器による出力光のパワーモニタの精度を高めることができる。
【００１０】
本発明の一つの態様の光パワーモニタ装置において、前記界面は、前記第１の光検出器の位置よりも光射出側であって、かつ、前記第１の傾斜部よりも前記接続点側の一部において、前記射出側光ファイバの中心軸に平行な断面のうちの少なくとも一つの断面において、前記光射出側から前記接続点側に向かって前記中心軸から遠ざかる方向に傾斜した第２の傾斜部を有していてもよい。
前記界面が第２の傾斜部を有する場合、例えば延伸等の方法により第１の傾斜部と第２の傾斜部を同時に形成できるため、本発明に適した射出側光ファイバの製造が容易である。また、第２の傾斜部が設けられている場合、コアやクラッドの外径が最小となる位置から接続点側に向けて再度拡大するため、接続点におけるコアやクラッドの寸法を確保することができる。
【００１１】
本発明の一つの態様の光パワーモニタ装置は、前記第１の傾斜部から漏出する反射光を検出する第２の光検出器をさらに備えていてもよい。
この構成によれば、出力光のパワーだけでなく、第２の光検出器により反射光のパワーをモニタすることが可能である。
【００１２】
本発明の一つの態様の光パワーモニタ方法は、入射側光ファイバと、コアと第１クラッドと第２クラッドとを有する射出側光ファイバと、の接続点から漏れた出力光を検出し、前記射出側光ファイバの前記第１クラッドと前記第２クラッドとの界面が、前記第１の光検出器の位置よりも光射出側の一部において、前記射出側光ファイバの中心軸に平行な断面のうちの少なくとも一つの断面において、前記光射出側から前記接続点側に向かって前記中心軸に近付く方向に傾斜した第１の傾斜部を有することにより、前記第１クラッド内を前記接続点側に向かって伝搬する反射光の少なくとも一部を前記第１の傾斜部から外部に漏出させ、前記出力光を検出することを特徴とする。
【００１３】
この方法によれば、第１クラッド内を前記接続点側に向かって伝搬する反射光の少なくとも一部を射出側光ファイバの第１の傾斜部から外部に漏出させた状態で出力光を検出するため、第１の傾斜部が無い場合と比べて第１の光検出器に入射する反射光が減り、第１の光検出器による出力光のパワーモニタの精度を高めることができる。
【００１４】
本発明の一つの態様のファイバレーザ装置は、本発明の一つの態様の光パワーモニタ装置を備えたことを特徴とする。
本構成によれば、本発明の一つの態様の光パワーモニタ装置を備えたことにより、信頼性に優れたファイバレーザ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一つの態様によれば、出力光の光量を精度良くモニタできる光パワーモニタ装置および光パワーモニタ方法を提供することができる。また、本発明の一つの態様によれば、信頼性に優れたファイバレーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態のファイバレーザ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の光パワーモニタ装置の断面図である。
【図３】光パワーモニタ装置の側面図である。
【図４】第２実施形態の光パワーモニタ装置の断面図である。
【図５】第３実施形態の光パワーモニタ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［ファイバレーザ装置］
以下、本発明の一実施形態のファイバレーザ装置について、図１を用いて説明する。
本実施形態のファイバレーザ装置は、例えばレーザ加工等の用途に用いて好適なものである。ただし、用途はレーザ加工に限るものではない。
図１は、本実施形態のファイバレーザ装置の概略構成を示すブロック図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００１８】
図１に示すように、ファイバレーザ装置１は、レーザダイオード用電源２、複数のファイバレーザユニット３、コンバイナーユニット４、融着部収納ケース５、制御部６、制御用電源７、フィードファイバ８、および射出端９を備えている。また、図示を省略するが、ファイバレーザ装置１は、上記の構成要素の他、各種センサ類、操作・表示部、外部インターフェースなどを備えている。
【００１９】
レーザダイオード用電源２は、複数のファイバレーザユニット３に電力を供給する。ファイバレーザユニット３は、励起光を共振させて増幅することによりレーザ光を生成する。コンバイナーユニット４は、複数のファイバレーザユニット３から射出される複数のレーザ光を結合し、１つの高出力のレーザ光とする。融着部収納ケース５は、複数のファイバレーザユニット３とコンバイナーユニット４とを接続する光ファイバの融着接続点を内部に収納する。制御部６は、複数のファイバレーザユニット３およびコンバイナーユニット４を含む装置内の各部を制御する。制御用電源７は、制御部６に電力を供給する。コンバイナーユニット４から射出されたレーザ光は、フィードファイバ８を介して射出端９から、例えば被加工面に向けて射出される。
【００２０】
ファイバレーザユニット３は、励起用レーザダイオード１１、レーザダイオードドライバ１２、光共振器１３、および光パワーモニタ装置１４を備えている。励起用レーザダイオード１１は、励起光を射出する。励起用レーザダイオード１１としては、例えばＧａＡｓ系半導体を材料とするファブリペロー型半導体レーザが用いられる。レーザダイオードドライバ１２は、制御部６からの制御信号を受けて励起用レーザダイオード１１に所定の電力を供給する。光共振器１３は、励起用レーザダイオード１１から射出された励起光を共振させて増幅し、レーザ光を射出する。光パワーモニタ装置１４は、光共振器１３における出力光のパワーを測定し、パワーの変動の有無等の出力光の状態を監視する。光パワーモニタ装置１４としては、後述する第１〜第３実施形態の光パワーモニタ装置のいずれを用いてもよい。
【００２１】
コンバイナーユニット４は、コンバイナー１６、異常監視モニタ１７、およびコンバイナーユニット制御部１８を備えている。コンバイナー１６は、複数のファイバレーザユニット３から射出される複数のレーザ光を結合し、１つのレーザ光とする。異常監視モニタ１７は、コンバイナーユニット４における光パワーの変動等の異常の有無を監視する。コンバイナーユニット制御部１８は、コンバイナーユニット４内の各部を制御する。
【００２２】
［第１実施形態の光パワーモニタ装置］
以下、第１実施形態の光パワーモニタ装置について、図２および図３を用いて説明する。
図２は、第１実施形態の光パワーモニタ装置の断面図である。図３は、光パワーモニタ装置の側面図である。
【００２３】
図２および図３に示すように、第１実施形態の光パワーモニタ装置２１は、入射側光ファイバ２２と、射出側光ファイバ２３と、支持部材２４と、充填材２５と、出力光モニタ用光検出器２６と、を備える。入射側光ファイバ２２と射出側光ファイバ２３とは、互いに融着接続されている。反射光ＬＲは、入射側光ファイバ２２から射出側光ファイバ２３に向けて進行する。以下、互いに融着接続されて一体となった入射側光ファイバ２２および射出側光ファイバ２３を、光ファイバ２７と称する場合もある。また、入射側光ファイバ２２の端面と射出側光ファイバ２３の端面とが互いに接触し、融着接続された面を、接続点Ｊと称する。
本実施形態の出力光モニタ用光検出器２６は、特許請求の範囲の第１の光検出器に対応する。
【００２４】
入射側光ファイバ２２は、コア２８と、コア２８を取り囲むクラッド２９と、の２層構造を有するシングルクラッドファイバで構成されている。クラッド２９の外側は、被覆３０で覆われている。コア２８、クラッド２９および被覆３０の構成材料は、一般的な光ファイバに用いられるものである。被覆３０は、クラッド２９の屈折率よりも高い屈折率を有する材料で構成されている。接続点Ｊから所定の距離の範囲内では、被覆３０が剥離され、クラッド２９が剥き出しになっている。
【００２５】
射出側光ファイバ２３は、コア３１と、コア３１を取り囲む第１クラッド３２と、第１クラッド３２を取り囲む第２クラッド３３と、の３層構造を有するダブルクラッドファイバで構成されている。第１クラッド３２の屈折率はコア３１の屈折率よりも低く、第２クラッド３３の屈折率は第１クラッド３２の屈折率よりも低い。具体例として、例えばコア３１の直径は３０μｍであり、第１クラッド３２の直径は４２０μｍであり、第２クラッド３３の直径は４４０μｍである。第２クラッド３３の外側は、被覆３４で覆われている。接続点Ｊから所定の距離の範囲内では、被覆３４が剥離され、第２クラッド３３が剥き出しになっている。
【００２６】
コア３１の構成材料としては、例えば石英の屈折率を増大させるためのアルミニウム等の元素が添加された石英が挙げられ、コア３１の少なくとも一部の領域に、励起用レーザダイオード１１から射出される励起光により励起状態となる活性元素であるイッテルビウム（Ｙｂ）が添加される。この種の活性元素としては、イッテルビウム（Ｙｂ）の他、ネオジウム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素を挙げることができる。さらに活性元素としては、希土類元素の他、ビスマス（Ｂｉ）、クロム（Ｃｒ）等が挙げられる。第１クラッド３２の構成材料としては、例えばドーパントが添加されない石英が挙げられる。第２クラッド３３の構成材料としては、例えば紫外線硬化樹脂が挙げられる。
【００２７】
支持部材２４は、光ファイバ２７を支持し、特に接続点Ｊ近傍の強度を補強する補強材として機能する。図面では、支持部材２４は平面形状が長方形の部材として示されているが、支持部材２４の平面形状は特に長方形に限定されない。支持部材２４の上面には、光ファイバ２７を内部に収容できるだけの大きさの溝２４Ｍが設けられている。光ファイバ２７は、溝２４Ｍの内部に収容された状態で支持部材２４に固定されている。支持部材２４は、例えば黒アルマイト処理が施されたアルミニウムで構成されている。溝２４Ｍの形状および寸法は、特に限定されない。
【００２８】
充填材２５は、光ファイバ２７の周囲を埋めるように溝２４Ｍの内部に充填されている。光ファイバ２７のうち、接続点Ｊの近傍部分は被覆３０および被覆３４が剥離されているため、接続点Ｊの近傍部分の充填材２５は、射出側光ファイバ２３では第２クラッド３３と直接接触し、入射側光ファイバ２２ではクラッド２９と直接接触する。充填材２５は、第２クラッド３３およびクラッド２９の屈折率と等しい屈折率、もしくは第２クラッド３３およびクラッド２９の屈折率よりも高い屈折率を有する材料で構成されている。充填材２５には、例えば樹脂材料を用いてもよいし、ガラスを用いてもよい。充填材２５に樹脂材料を用いた場合、樹脂材料を溝２４Ｍに流し込んだ後で硬化させる方法で充填材２５を形成することができる。この場合、充填材２５を溝２４Ｍに隙間なく埋め込むことができる、という利点が得られる。
【００２９】
図３に示すように、溝２４Ｍの内壁面には微細な凹凸が設けられている。これにより、溝２４Ｍの内壁面に光散乱性が付与されている。ただし、溝２４Ｍの内壁面の全てに光散乱性が付与されていなくてもよく、溝２４Ｍの内壁面のうち、少なくとも接続点Ｊの近傍に光散乱性が付与されていればよい。あるいは、溝２４Ｍの内壁面に光散乱性を付与する手段として、例えば光散乱性を有する他の部材、いわゆる散乱体を溝２４Ｍの内部に挿入してもよい。この種の部材として、例えば光散乱性を有する結晶化ガラスからなる散乱体を用いることができる。
【００３０】
図２に示すように、出力光モニタ用光検出器２６は、射出側光ファイバ２３の上方にあたる充填材２５の上面に設けられている。すなわち、出力光モニタ用光検出器２６は、支持部材２４の上方から見たときに、射出側光ファイバ２３と重なる位置に接続点Ｊから所定の距離をおいて配置されている。入射側光ファイバ２２から射出側光ファイバ２３に向かう光ＬＡは、接続点Ｊを通過する際に光ファイバ２７の外部にわずかに漏れ出す。漏れ出た光ＬＡは、図３に示すように、溝２４Ｍの内壁面で散乱し、出力光モニタ用光検出器２６に入射する。出力光モニタ用光検出器２６として、例えば赤外用フォトダイオードを用いることができるが、その他の光検出器を用いてもよい。
【００３１】
射出側光ファイバ２３は、出力光モニタ用光検出器２６の位置よりも光射出側に、第１の傾斜部３６と第２の傾斜部３７とを有する。第１の傾斜部３６は、第１クラッド３２と第２クラッド３３との界面が、射出側光ファイバ２３の中心軸Ｃに平行な断面において、光射出側から接続点Ｊ側に向かって中心軸Ｃに近付く方向に傾斜した部分である。第２の傾斜部３７は、第１クラッド３２と第２クラッド３３との界面Ｆが、出力光モニタ用光検出器２６の位置よりも光射出側、かつ、第１の傾斜部３６よりも接続点Ｊ側の一部において、射出側光ファイバ２３の中心軸Ｃに平行な断面において、光射出側から接続点Ｊ側に向かって中心軸Ｃから遠ざかる方向に傾斜した部分である。
【００３２】
なお、図２は、射出側光ファイバ２３の中心軸Ｃに平行な断面における断面図であり、射出側光ファイバ２３の中心軸Ｃに平行な断面は無数に存在する。本実施形態の射出側光ファイバ２３は、いずれの断面においても同一の形状であり、いずれの断面においても第１の傾斜部３６および第２の傾斜部３７を有している。すなわち、射出側光ファイバ２３のうち、第１の傾斜部３６および第２の傾斜部３７が設けられた部分は、射出側光ファイバ２３の中心軸Ｃを中心として回転対称の形状をなしている。
【００３３】
言い換えると、射出側光ファイバ２３は、光射出側から接続点Ｊ側に向けて射出側光ファイバ２３の径が縮小する縮径部と、光射出側から接続点Ｊ側に向けて射出側光ファイバ２３の径が拡大する拡径部と、を含むくびれ部３８を有している。縮径部は第１の傾斜部３６に対応し、拡径部は第２の傾斜部３７に対応する。すなわち、くびれ部３８は、第１の傾斜部３６の傾斜面３６Ｋと第２の傾斜部３７の傾斜面３７Ｋとからなる２つの傾斜面を有している。本実施形態の場合、コア３１の外形、第１クラッド３２の外形、および第２クラッド３３の外形の全てがくびれた形状を呈している。このようなくびれ部３８を有するダブルクラッドファイバは、例えば加熱したファイバを延伸することによって製造することができる。
【００３４】
上述したように、ファイバレーザを例えばレーザ加工に用いた場合、材料の加工中に加工面からの反射光がファイバレーザに戻ると、出力光パワーが変動し、加工特性が劣化する場合がある。そのため、出力光パワーをモニタするための光パワーモニタ装置が必要になる。ところが、射出側ファイバがダブルクラッドファイバであったとすると、図２に示すように、第１クラッド３２と第２クラッド３３との界面で反射しつつ第１クラッド３２内を伝搬する反射光ＬＲが存在する。この際、第１クラッド３２と第２クラッド３３との界面Ｆに対する反射光ＬＲの入射角θ１は、何回反射しても常に一定である。反射光ＬＲが第１クラッド３２内を伝搬して接続点Ｊにまで到達すると、接続点Ｊにおいて反射光ＬＲが漏出し、出力光モニタ用光検出器２６にノイズとして受光される。その結果、出力光のパワーを正確にモニタできないおそれがある。
【００３５】
この問題に対して、本実施形態の光パワーモニタ装置２１においては、射出側光ファイバ２３は、出力光モニタ用光検出器２６の位置よりも光射出側に、第１クラッド３２と第２クラッド３３との界面Ｆが光射出側から接続点Ｊ側に向かって射出側光ファイバ２３の中心軸Ｃに近付く方向に傾斜した第１の傾斜部３６を有している。そのため、第１の傾斜部３６の傾斜面３６Ｋで反射した反射光ＬＲの界面Ｆへの入射角θ２は、第１の傾斜部３６に到達する前の入射角θ１よりも小さくなる。すなわち、θ１＞θ２である。その結果、接続点Ｊに向けて伝搬される反射光ＬＲのうち、接続点Ｊに到達する前に反射光の一部が傾斜面３６Ｋから漏出し、第１の傾斜部３６を有していない場合と比べて、出力光モニタ用光検出器２６に入射する反射光の量が少なくなる。これにより、出力光モニタ用光検出器２６による出力光のパワーモニタの精度を高めることができる。
【００３６】
射出側光ファイバ２３がくびれ部３８を有する場合、例えば延伸等の方法により第１の傾斜部３６と第２の傾斜部３７を同時に形成できるため、本実施形態の光パワーモニタ装置２１に好適な傾斜面を有する射出側光ファイバを容易に製造することができる。また、射出側光ファイバ２３に第２の傾斜部３７が設けられた場合、コアやクラッドの外径が最小となる位置から接続点Ｊ側で再度拡大するため、接続点Ｊにおけるコアやクラッドの寸法を確保することができる。
【００３７】
ファイバレーザを使用中に出力光のパワーをモニタした結果、例えば出力光パワーが許容値を超えた場合、制御部６が励起用レーザダイオード１１に供給する駆動電流を下げる等の制御を行うようにしてもよい。このとき、制御部６がＡＰＣ制御を行うようにしてもよい。光パワーモニタ装置１４により得られたモニタ結果をどのように利用するかについては、本発明において特に限定されるものではない。
【００３８】
［第２実施形態の光パワーモニタ装置］
以下、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。
第２実施形態の光パワーモニタ装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光ファイバの構成が第１実施形態と異なる。
図４は、第２実施形態の光パワーモニタ装置の断面図である。
図４において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
第１実施形態においては、射出側光ファイバが第１の傾斜部と第２の傾斜部とを含むくびれ部を有していた。これに対して、図４に示すように、本実施形態の光パワーモニタ装置４１においては、射出側光ファイバ４２が第１の傾斜部と第２の傾斜部とを含むくびれ部を有していない。射出側光ファイバ４２において、第１クラッド４４と第２クラッド４５との界面Ｆは、光射出側から接続点Ｊ側に向かって射出側光ファイバ４２の中心軸Ｃに近付く方向に傾斜した第１の傾斜部３６のみを有している。
【００４０】
本実施形態の射出側光ファイバ４２において、第１の傾斜部３６よりも接続点Ｊ側におけるコア４３の外径、第１クラッド４４の外径、および第２クラッド４５の外径は、第１の傾斜部３６よりも光射出側におけるコア４３の外径、第１クラッド４４の外径、および第２クラッド４５の外径よりも小さい。これに対応して、入射側光ファイバ４６のコア４７の外径およびクラッド４８の外径は、射出側光ファイバ４２の第１の傾斜部３６よりも接続点Ｊ側におけるコア４３の外径および第２クラッド４５の外径とそれぞれ一致している。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４１】
本実施形態においても、出力光モニタ用光検出器２６に入射する反射光を減らすことで出力光のパワーモニタの精度を高めることができる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４２】
［第３実施形態の光パワーモニタ装置］
以下、本発明の第３実施形態について、図５を用いて説明する。
第３実施形態の光パワーモニタ装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、反射光モニタ用光検出器が付加されている点が第１実施形態と異なる。
図５は、第３実施形態の光パワーモニタ装置の断面図である。
図５において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
図５に示すように、第３実施形態の光パワーモニタ装置５１は、第１実施形態の光パワーモニタ装置２１に加えて、射出側光ファイバ２３の傾斜面３６Ｋから漏出する反射光ＬＲを検出するための反射光モニタ用光検出器５２をさらに備えている。この例では、反射光モニタ用光検出器５２は、くびれ部３８の中央付近に配置されているが、射出側光ファイバ２３の傾斜面３６Ｋで反射して漏出する反射光ＬＲが到達する領域内に配置されていればよい。これにより、反射光モニタ用光検出器５２は、射出側光ファイバ２３の傾斜面３６Ｋから漏出する反射光ＬＲを検出することができる。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
本実施形態の反射光モニタ用光検出器５２は、特許請求の範囲の第２の光検出器に対応する。
【００４４】
本実施形態においても、出力光モニタ用光検出器２６に入射する反射光を減らすことで出力光のパワーモニタの精度を高めることができる、という第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。さらに本実施形態の場合、反射光モニタ用光検出器５２によって反射光のパワーモニタが可能になるという更なる効果が得られる。反射光のパワーをモニタした結果、例えば反射光パワーが許容値を超えた場合、制御部６が異常を検知し、励起用レーザダイオード１１に供給する駆動電流を下げる等の制御を行うようにしてもよい。本実施形態によれば、反射光の異常にいち早く対応することができる。
【００４５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、射出側光ファイバの中心軸に平行な無数の断面のうちのいずれの断面においても、射出側光ファイバが第１の傾斜部を有している例を挙げた。この構成に代えて、射出側光ファイバの中心軸に平行な無数の断面のうちの一つの断面（特定の断面）において射出側光ファイバが第１の傾斜部を有し、他の断面においては射出側光ファイバが第１の傾斜部を有していない構成であってもよい。すなわち、射出側光ファイバのうち、第１の傾斜部が設けられた部分は、射出側光ファイバの中心軸を中心として必ずしも回転対称の形状でなくてもよい。この構成であっても、第１の傾斜部を有していない従来の構成に比べれば、出力光パワーモニタの精度を高めることができる。
【００４６】
射出側光ファイバの傾斜面は、図２等の断面形状で見ると、直線状になっているが、曲線状になっていてもよい。また、光パワーモニタ装置をシングルクラッドファイバとダブルクラッドファイバとの融着接続点に適用した例を示したが、この構成に代えて、ダブルクラッドファイバとダブルクラッドファイバとの融着接続点に適用してもよい。
その他、光パワーモニタ装置およびファイバレーザ装置の各構成要件の形状、寸法、配置、材料に関する具体的な記載は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、例えばレーザ加工などに用いるファイバレーザ装置、および光パワーモニタ装置に利用が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…ファイバレーザ装置、１４，２１，４１，５１…光パワーモニタ装置、２２，４６…入射側光ファイバ、２３，４２…射出側光ファイバ、２６…出力光モニタ用光検出器（第１の光検出器）、３１，４３…コア、３２，４４…第１クラッド、３３，４５…第２クラッド、３６…第１の傾斜部、３６Ｋ…傾斜面、３７…第２の傾斜部、３８…くびれ部、５２…反射光モニタ用光検出器（第２の光検出器）、Ｃ…中心軸。
【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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