(57)【要約】【課題】簡便な方法により不可視である赤外光レーザーの照射位置を可視化する。【解決手段】希土類元素を添加した光ファイバ５を励起準位吸収を起こす発光媒質とし、励起光レーザーを前記の希土類元素添加光ファイバ５に入射し、赤外光レーザーと可視光の蛍光を発生させる。赤外光レーザー光源の出力側には、可視光を透過する共振器用ミラー７を設ける。こうして得られた赤外光レーザーと可視光は同一の光路持ち、赤外光レーザーと同時に照射される可視光は、赤外光レーザーの照射位置を明示する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光と同時に可視光の蛍光を発する希土類元素添加光ファイバを発光媒質としたことを特徴とする赤外光レーザー光源。
【請求項２】
希土類元素が、エルビウム、ホロミウム及びネオジムのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の赤外光レーザー光源。
【請求項３】
可視光を透過する共振器用のミラーを有することを特徴とする請求項１に記載の赤外光レーザー光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外光レーザー照射装置等に用いられて、レーザーの照射位置を可視化する赤外光レーザー光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用のレーザーメスや低出力のレーザー加工機に用いられるレーザー照射装置では、赤外光用光ファイバを導波路として、この導波路から出射された赤外光レーザーを、コンデンサーレンズで集光してエネルギー密度を高めて、人体や加工物等の所定位置に照射し、治療や加工を行っている。しかし、赤外光レーザーは不可視であり、レーザーの照射位置を確認できないため危険である。このため、赤外光レーザーの照射位置を明示することが安全上求められる。
【０００３】
図２に、可視光をガイド光とする赤外光レーザー光源の一例の概略構成図を示す。図中符号８は赤外光レーザーを発する光源であり、発振波長１．０６μｍであるネオジム添加ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザー等が使用される。また、図中符号９は可視光レーザーを発する光源である。赤外光光源８から発せられる赤外光レーザー１０と、可視光光源９から発せられる可視光レーザー１１は、合波器１２により合波されて、同一の光路の赤外光レーザーと可視光レーザーの混合光１３となる。こうして、混合光１３中の可視光レーザーの照射位置により、不可視である赤外光レーザー１０の照射位置を確認できる。
【０００４】
このような赤外光レーザー１０と可視光レーザー１１の合波では、合波器１２や可視光レーザー光源９、及びこれらを駆動するための電子回路や電源が必要となり、装置は複雑化し価格は上昇する。
【０００５】
また、可視光をガイド光とする赤外光レーザー光源の他の例を図３に示す。赤外光用光ファイバ１４と赤外光用光ファイバ１４の周囲に配置された複数の可視光用光ファイバ１５，１５から出射される赤外光レーザー１８及び可視光１９は、コンデンサーレンズ２０で集光される。赤外光用光ファイバ１４と可視光用光ファイバー１５，１５の出射端面とコンデンサーレンズ２０との間に、赤外光レーザー１８は透過するが可視光１９は透過しない赤外線選択透過板１６が設置されている。この赤外線選択透過板１６には、可視光１９が通過する開口部１７が設けられている。コンデンサーレンズ２０を通過した赤外光レーザー１８と可視光１９は、集光スポット２１に集められる。
【０００６】
この赤外光レーザー光源では、可視光専用の光ファイバが必要となり、装置は煩雑な構成となる。また、可視光を単独で発光するための別の光源及びこれの電源が必要となる。
【０００７】
赤外光レーザーの照射位置を可視化する方法に関する先行技術文献としては、例えば以下に示すものがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１３３１４５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の課題は、簡便な方法により不可視である赤外光レーザーの照射位置を可視化することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、赤外光と同時に可視光の蛍光を発する希土類元素添加光ファイバを発光媒質としたことを特徴とする光ファイバレーザー光源である。
請求項２に記載した発明は、希土類元素が、エルビウム、ホロミウム及びネオジムのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバレーザー光源である。
請求項３に記載の発明は、可視光を透過する共振器用のミラーを有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバレーザー光源である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の可視光をガイド光とする赤外光レーザー光源の一例を示すものである。図中符号１は励起光レーザーダイオード（以下、ＬＤと略す。）であり、発光媒質の光ファイバ５の組成と光ファイバ５に添加された希土類元素の種類によって決定される波長のレーザーを発光する。このレーザーは、コリメーターレンズ２で平行光線とされ、励起光側共振器用ミラー３を通過した後に、コンデンサーレンズ４で集光され、光ファイバ５に励起光として入射される。
【００１２】
光ファイバ５は、ＺｒＦ４を主成分とするＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ３−ＮａＦ系フッ化物ガラス（以下、ＺＢＬＡＮガラスと略す。）製であり、この光ファイバ５のコアには、エルビウム、ホロミウム、ネオジム等の希土類元素を添加量１００〜５００００ｐｐｍ（重量比）で添加している。石英ガラス製の光ファイバは、赤外光の波長が長くなると、光損失が大きく不適である。
励起光を高出力にするために、励起光ＬＤ１を複数個使うことがある。この時には、赤外光レーザーの発光媒体の光ファイバ５に、ダブルクラッド光ファイバを使う場合がある。ダブルクラッド光ファイバでは、第１クラッドに入射された光は、第１クラッドを伝搬するうちにコアに入り込み、コアを伝搬する。光を入射させる部分がコアと第１クラッドであるため、光の入射が容易である。
【００１３】
励起光ＬＤ１の赤外光レーザーは、目的とする赤外光レーザーよりも短波長で、かつ光ファイバ５に添加される希土類元素により決定される励起エネルギーに対応した波長の必要がある。前記の条件を満足したとき、光ファイバ５内では、可視光の蛍光が発生する。こうして、光ファイバ５からは赤外光レーザーと可視光の蛍光が出射され、コリメーターレンズ６にて平行光線として、光出力側共振器用ミラー７を通過させる。
【００１４】
光ファイバ５の励起光側に設置された共振器用ミラー３は、励起光を１００％透過し、かつ光ファイバ５が発する赤外光レーザー及び可視光を１００％反射する。一方、出力光側に設置された共振器用ミラー７は、光ファイバ５が発する赤外光レーザーの一部を反射させ、残りを出力光として透過する。２つの共振器用ミラー３及び７の間を、光ファイバ５が発する赤外光レーザーが往復するうちに増幅を受け、高エネルギーのレーザーとして出力する。
【００１５】
さらに、出力光側の共振器用ミラー７は、光ファイバ５が発する可視光を透過する。こうして得られた赤外光レーザーと可視光は同一の光路を持つので、赤外光レーザーと同時に照射される可視光は、赤外光レーザーの照射位置を明示する。
【００１６】
【作用】
希土類元素を添加した光ファイバに、添加した希土類元素に応じた波長の光を励起光として入射して、励起準位吸収を発生させる。この現象は、光ファイバ中の希土類イオンが、励起光レーザーのエネルギーを更に高いエネルギー準位に励起し、高位のエネルギー準位にある希土類イオンが、低位のエネルギー準位に遷移する時に、光ファイバ内では可視光の蛍光と励起光レーザーより長波長のレーザーが発生する。これらの２種類の光は、同一の発光媒質で生じるため、同一の光路を持ち、可視光は不可視であるレーザーの照射位置を示す。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
発光媒質としての光ファイバは、コア及び第１クラッドにエルビウムを重量比で５０００ｐｐｍ添加したＺＢＬＡＮガラス製であり、コア径が１０μｍ、第１クラッドの径が１００μｍ、第２クラッド径が３００μｍのフッ化物ダブルクラッド光ファイバである。これは、励起光として、複数の発光部を有する高出力の半導体レーザーを使用したためである。ダブルクラッド光ファイバは、高効率の励起光吸収が可能である。ただし、本発明は発光媒質をダブルクラッド光ファイバに限定するものではない。
このコア及び第１クラッドにエルビウム添加したダブルクラッド光ファイバの条長は１０ｍである。
【００１８】
励起光には、光強度が４０Ｗ、発光波長が０．９８μｍの高出力半導体レーザーを使用した。この励起光を上記のエルビウム添加ダブルクラッド光ファイバのコア及び第１クラッドに入射した。また、赤外光レーザー光源における出力側の共振器用ミラーは、波長０．５μｍの可視光での反射率を２０％、透過率を８０％とした。この時得られた赤外光レーザーは、波長２．８μｍであり、同時に得られた可視光は、波長０．５μｍであった。
こうして、赤外光レーザーの照射位置を視認可能とする可視光を得た。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の赤外光レーザー光源によれば、同一の光ファイバ内で発光して出力する赤外光レーザーと可視光は、同一の光路を持つことより、照射される赤外光レーザーの照射位置を可視光により確認できる。
また、発光媒質を光ファイバとすることで、可視光を発光するための電源は不要であり、レーザー光源は簡易な構造である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の赤外光レーザー光源の一例を示す概略構成図である。
【図２】従来の赤外光レーザー光源の一例を示す概略構成図である。
【図３】従来の赤外光レーザー光源の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・・励起光ＬＤ，２・・・・コリメーターレンズ，３・・・・励起光入力側共振器用ミラー，４・・・・コンデンサーレンズ，５・・・・希土類元素添加光ファイバ，６・・・・コリメーターレンズ，７・・・・光出力側共振器用ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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