(57)【要約】  活性元素が添加されたコア１１と、コア１１を囲いコア１１より屈折率が低い内側クラッド１２と、内側クラッド１２を囲い内側クラッド１２より屈折率が低い外側クラッド１３と、を備え、内側クラッド１２は、コア１１の中心軸を中心とするねじれが付加され、長手方向に垂直な断面において、内側クラッド１２の外周は多角形の角に丸みを帯びた形状であり、当該多角形の頂点の数をｎ、内側クラッド１２の外周の外接円Ｃ２の直径をｄ２、内側クラッド１２の外周の内接円Ｃ１の直径をｄ１とするときに下記式（１）及び下記式（２）で定義される角張り度ｃが０．１５以上０．８以下である。      Ａ＝ｃｏｓ（π／ｎ）  ・・・（１）      ｃ＝｛１−（ｄ１／ｄ２）｝／（１−Ａ）  ・・・（２）
2018003574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性元素が添加されたコアと、
前記コアを囲い前記コアより屈折率が低い内側クラッドと、
前記内側クラッドを囲い前記内側クラッドより屈折率が低い外側クラッドと、
を備え、
前記内側クラッドは、前記コアの中心軸を中心とするねじれが付加され、
長手方向に垂直な断面において、前記内側クラッドの外周は多角形の角に丸みを帯びた形状とされ、
前記多角形の頂点の数をｎ、前記内側クラッドの外周の外接円の直径をｄ２、前記内側クラッドの外周の内接円の直径をｄ１とするときに下記式（１）及び下記式（２）で定義される角張り度ｃが０．１５以上０．８以下である
ことを特徴とする増幅用光ファイバ。
Ａ＝ｃｏｓ（π／ｎ）  ・・・（１）
ｃ＝｛１−（ｄ１／ｄ２）｝／（１−Ａ）  ・・・（２）
【請求項２】
前記角張り度ｃが０．２５以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項３】
長手方向に平行な方向の長さ１ｍ当たりでの前記ねじれの回転数をＮとするときに下記式（３）が成り立つ
ことを特徴とする請求項１または２に記載の増幅用光ファイバ。
ｃ×Ｎ≧０．７５  ・・・（３）
【請求項４】
下記式（４）が成り立つ
ことを特徴とする請求項３に記載の増幅用光ファイバ。
ｃ×Ｎ≧２．５  ・・・（４）
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバを伝搬する光を出射する少なくとも一つの光源と、
を備える
ことを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキューモードの発生が抑制され得る増幅用光ファイバ及びレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザ装置は、集光性に優れ、パワー密度が高く、小さなビームスポットとなる光が得られることから、レーザ加工分野、医療分野等の様々な分野において用いられている。このようなファイバレーザ装置では、希土類元素が添加されたコアを有する希土類添加ファイバが用いられる。また、ファイバレーザ装置に用いられる希土類添加ファイバでは、コアにより多くの励起光を入射させるため、一般的にダブルクラッド構造が適用される。ダブルクラッド構造の希土類添加ファイバは、希土類元素が添加されたコアとコアを囲う内側クラッドと内側クラッドを囲う外側クラッドとを有し、外側クラッドは内側クラッドより屈折率が低い。内側クラッドに入射される励起光の少なくとも一部は、内側クラッドと外側クラッドとの界面においてコア側に反射されてコアに入射し、コアに添加される希土類元素を励起する。【０００３】
しかし、上記のようなダブルクラッド構造の希土類添加ファイバにおいて、内側クラッドの断面形状が円形の場合、励起光が内側クラッドと外側クラッドとの界面において一定の角度で反射し続け、励起光がコアに入射せずに内側クラッドを伝搬する場合がある。このように、コアを通過せずにクラッドを伝搬する光をスキュー光という。スキュー光が生じると、コアに入射する励起光が少なくなるため、コアに添加される希土類元素が励起され難くなる。【０００４】
スキューモードの発生を抑制するための技術として、例えば、下記特許文献１には、断面形状が多角形のクラッドを有する光ファイバが中心軸を中心としてねじって固定される技術が開示されている。多角形のクラッドがこのようにねじって固定されることによって、クラッドを伝搬する励起光は、クラッドの外周面において反射角を変えながら反射を繰り返し、コアに入射し易くなると考えられる。【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３３４６号公報
【発明の概要】
【０００６】
上記のように断面形状が多角形のクラッドを有する光ファイバは、一般的には、クラッドとなる部分の断面形状が多角形の光ファイバ用母材を線引きすることで作製される。しかし、線引きを行う際の熱によって角が丸くなり、クラッドの断面形状が円形に近くなる場合がある。このようにクラッドの断面形状が円形に近くなると、上記特許文献１に記載されている光ファイバのようにクラッドにねじりを加えたとしても、意図した通りにスキューモードを抑制できない場合がある。
【０００７】
そこで本発明は、スキューモードの発生がより抑制され得る増幅用光ファイバ及びレーザ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
上記課題と解決するため、本発明の増幅用光ファイバは、活性元素が添加されたコアと、前記コアを囲い前記コアより屈折率が低い内側クラッドと、前記内側クラッドを囲い前記内側クラッドより屈折率が低い外側クラッドと、を備え、前記内側クラッドは、前記コアの中心軸を中心とするねじれが付加され、長手方向に垂直な断面において、前記内側クラッドの外周は多角形の角に丸みを帯びた形状であり、前記多角形の頂点の数をｎ、前記内側クラッドの外周の外接円の直径をｄ２、前記内側クラッドの外周の内接円の直径をｄ１とするときに下記式（１）及び下記式（２）で定義される角張り度ｃが０．１５以上０．８以下であることを特徴とする。
Ａ＝ｃｏｓ（π／ｎ）  ・・・（１）
ｃ＝｛１−（ｄ１／ｄ２）｝／（１−Ａ）  ・・・（２）
【０００９】
また、本発明のレーザ装置は、上記増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバを伝搬する光を出射する少なくとも一つの光源と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
内側クラッドの外周の外接円は、光ファイバの長手方向に垂直な断面において内側クラッドを内側に含み得る円のうち最小面積となる円であり、この外接円は、上記のように内側クラッドの外周は多角形の角に丸みを帯びた形状であるため、内側クラッドの外周の各面取りされた頂点に接する。また、内側クラッドの外周の内接円は、光ファイバの長手方向に垂直な断面において内側クラッドの外周より内側に形成される円のうち最大面積となる円であり、この内接円は、内側クラッドの外周の各辺に接する。なお、上記内接円の直径ｄ１及び外接円の直径ｄ２は、光ファイバの長手方向に垂直な任意の一断面において求められるものである。
【００１１】
上記増幅用光ファイバでは、内側クラッドは内側クラッドより屈折率が高いコアと内側クラッドより屈折率が低い外側クラッドとに挟まれており、内側クラッドに入射される励起光をコアに入射させることができる。また、本発明者らは、長手方向に垂直な断面における内側クラッドの外周が多角形の角に丸みを帯びた形状となる場合であっても、上記角張り度ｃが０．１５以上であれば、内側クラッドを上記のようにねじることによってスキューモードの発生が抑制され得ることを見出した。スキューモードの発生が抑制されると、内側クラッドに入射される励起光は活性元素が添加されたコアに入射し易くなり、コアを伝搬する光を増幅させ易くなる。
【００１２】
なお、Ａは正確な正多角形の内接円の直径と外接円の直径の比（内接円の直径／外接円の直径）と等しい。よって、仮に内側クラッドの外周が正確な正多角形とされる場合には、ｄ１／ｄ２＝Ａとなるため、角張り度ｃは１となる。また、仮に内側クラッドの外周が円形とされる場合には、ｄ１／ｄ２＝１となるため、角張り度ｃは０となる。このように角張り度ｃは０以上１以下の数値であり、角張り度ｃが１に近い場合は内側クラッドの外周が正確な正多角形に近く、角張り度ｃが０に近い場合は内側クラッドの外周が円形に近いことを意味する。よって、スキューモードの発生を抑制する観点からは、角張り度ｃができる限り１に近いことが好ましい。しかし、本発明者らは、角張り度ｃが０．８以下であっても、内側クラッドを上記のようにねじることによってスキューモードの発生が抑制され得ることを見出した。また、角張り度ｃを０．８以下とする場合、光ファイバ用母材を線引きする際の加熱温度をある程度高くすることができるため、コアに添加された活性元素が結晶化することが抑制され得る。このように活性元素の結晶化が抑制されることによって、増幅用光ファイバの伝送損失が増大することが抑制され得る。特に高出力化のために活性元素が高濃度でコアに添加される増幅用光ファイバでは、活性元素の結晶化を抑制することが有効である。
【００１３】
また、前記角張り度ｃは０．２５以上であることがより好ましい。
【００１４】
角張り度ｃが０．２５以上である場合、内側クラッドを上記のようにねじることによってスキューモードの発生がより抑制され得る。
【００１５】
また、長手方向に平行な方向の長さ１ｍ当たりでの前記ねじれの回転数をＮとするときに下記式（３）が成り立つことが好ましく、下記式（４）が成り立つことがより好ましい。
ｃ×Ｎ≧０．７５  ・・・（３）
ｃ×Ｎ≧２．５  ・・・（４）
【００１６】
角張り度ｃが上記のように０．１５以上であれば、角張り度ｃがある程度小さい場合であっても、上記ねじれの回転数Ｎが増やされることで上記式（３）の条件が満たされることにより、スキューモードの発生が抑制され得る。また、上記式（４）の条件が満たされることにより、スキューモードの発生がより抑制され得る。また、角張り度ｃがある程度大きい場合は、上記ねじれの回転数Ｎが減らされても、上記式（３）の条件が満たされることにより、スキューモードの発生が抑制され得る。上記ねじれの回転数Ｎが減らされることにより、増幅用光ファイバの製造時に上記のようなねじれが内側クラッドに加えられる場合において、増幅用光ファイバの製造誤差等が抑制され得る。以下、増幅用光ファイバ長手方向に平行な方向の長さ１ｍ当たりでの内側クラッドに付加されるねじれの回転数を単に「ねじれ量Ｎ」という場合がある。
【００１７】
以上のように本発明によれば、スキューモードの発生が抑制され得る増幅用光ファイバ及びレーザ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるレーザ装置を示す概略図である。
【図２】図１に示す増幅用光ファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかるレーザ装置を示す概略図である。
【図４】増幅用光ファイバの長さと増幅用光ファイバで吸収された光の量との関係を示すグラフである。
【図５】角張り度ｃとねじれ量Ｎとの積に対するスキュー抑制指数の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る増幅用光ファイバ及びレーザ装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。なお、理解の容易のため、それぞれの図のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ装置を示す図である。図１に示すように、本実施形態のレーザ装置１は、増幅用光ファイバ１０、励起光源２０、光コンバイナ４０、増幅用光ファイバ１０の一方側に接続される光ファイバ３５、光ファイバ３５に設けられる第１ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）３１、増幅用光ファイバ１０の他方側に接続される光ファイバ３６、及び、光ファイバ３６に設けられる第２ＦＢＧ３２を主な構成として備える。また、レーザ装置１において、増幅用光ファイバ１０、第１ＦＢＧ３１、及び、第２ＦＢＧ３２によって共振器が構成される。
【００２１】
励起光源２０は、複数のレーザダイオード２１から構成され、レーザダイオード２１は、本実施形態においては、例えば、ＧａＡｓ系半導体を材料としたファブリペロー型半導体レーザであり中心波長が９１５ｎｍの励起光を出射する。また、励起光源２０のそれぞれのレーザダイオード２１は光ファイバ２５に接続されており、レーザダイオード２１から出射する励起光は光ファイバ２５を例えばマルチモード光として伝播する。
【００２２】
図２は、図１に示す増幅用光ファイバ１０の長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。図２に示すように増幅用光ファイバ１０は、コア１１と、コア１１の外周面を隙間なく囲む内側クラッド１２と、内側クラッド１２の外周面を被覆する外側クラッド１３と、外側クラッド１３を被覆する被覆層１４とを主な構成として備え、いわゆるダブルクラッド構造とされている。内側クラッド１２の屈折率はコア１１の屈折率よりも低く、外側クラッド１３の屈折率は内側クラッド１２の屈折率よりも低くされている。
【００２３】
コア１１を構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム（Ｇｅ）等の元素、及び、励起光源２０から出射される励起光により励起されるイッテルビウム（Ｙｂ）等の活性元素が添加された石英が挙げられる。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ｙｂの他にツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）等を挙げることができる。
【００２４】
内側クラッド１２は、コア１１の中心軸を中心とするねじれが付加されている。また、長手方向に垂直な断面において、内側クラッド１２の外周は多角形の角に丸みを帯びた形状とされる。本実施形態の内側クラッド１２の外周は、正七角形の角に丸みを帯びた形状とされる。具体的には、長手方向に垂直な断面における内側クラッド１２の外周は、下記式（１）及び下記式（２）で定義される角張り度ｃが０．１５以上０．８以下とされる。ここで、ｎは多角形の頂点の数であり、本実施形態では上記の通りｎ＝７である。また、ｄ２は内側クラッド１２の外周の外接円Ｃ２の直径であり、ｄ１は内側クラッド１２の外周の内接円Ｃ１の直径である。
Ａ＝ｃｏｓ（π／ｎ）  ・・・（１）
ｃ＝｛１−（ｄ１／ｄ２）｝／（１−Ａ）  ・・・（２）
【００２５】
このような内側クラッド１２を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英を挙げることができる。なお、内側クラッド１２の材料には、屈折率を低下させるフッ素（Ｆ）等の元素が添加されてもよい。
【００２６】
外側クラッド１３は、樹脂または石英から成る。このような樹脂としては例えば紫外線硬化樹脂が挙げられ、石英としては例えば内側クラッド１２よりもさらに屈折率が低くなるように屈折率を低下させるフッ素（Ｆ）等のドーパントが添加された石英が挙げられる。
【００２７】
被覆層１４を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられ、外側クラッド１３が樹脂の場合、外側クラッドを構成する樹脂とは異なる紫外線硬化樹脂とされる。
【００２８】
増幅用光ファイバ１０の一方側に接続される光ファイバ３５は、活性元素が添加されていないコアと、このコアの外周面を隙間なく囲む内側クラッドと、この内側クラッドの外周面を被覆する外側クラッドと、外側クラッドを被覆する被覆層とを主な構成として備える。光ファイバ３５のコアは、活性元素が添加されていないことを除いて増幅用光ファイバ１０のコア１１と略同様の構成とされる。光ファイバ３５のコアは増幅用光ファイバ１０のコア１１と接続され、光ファイバ３５の内側クラッドは増幅用光ファイバ１０の内側クラッド１２と接続されている。また、光ファイバ３５のコアには、第１ミラーとしての第１ＦＢＧ３１が設けられている。こうして第１ＦＢＧ３１は、増幅用光ファイバ１０の一方側に設けられている。第１ＦＢＧ３１は、光ファイバ３５の長手方向に沿って周期的に屈折率が高くなる部分が繰り返されており、この周期が調整されることにより、励起状態とされた増幅用光ファイバ１０の活性元素が放出する光うち少なくとも一部の波長の光を反射するように構成されている。第１ＦＢＧ３１の反射率は、後述の第２ＦＢＧ３２の反射率よりも高く、活性元素が放出する光うち所望の波長の光を９０％以上で反射することが好ましく、９９％以上で反射することがより好ましい。また第１ＦＢＧ３１が反射する光の波長は、上述のように活性元素がイッテルビウムである場合、例えば１０９０ｎｍとされる。
【００２９】
増幅用光ファイバ１０の他方側に接続される光ファイバ３６は、活性元素が添加されていないコアと、このコアの外周面を隙間なく囲むクラッドと、このクラッドの外周面を被覆する被覆層とを主な構成として備える。光ファイバ３６のコアは増幅用光ファイバ１０のコア１１と接続され、光ファイバ３６のクラッドは増幅用光ファイバ１０の内側クラッド１２と接続されている。また、光ファイバ３６のコアには、第２ミラーとしての第２ＦＢＧ３２が設けられている。こうして第２ＦＢＧ３２は、増幅用光ファイバ１０の他方側に設けられている。第２ＦＢＧ３２は、光ファイバ３６の長手方向に沿って一定の周期で屈折率が高くなる部分が繰り返されており、第１ＦＢＧ３１が反射する光のうち少なくとも一部の波長の光を第１ＦＢＧ３１よりも低い反射率で反射するように構成される。第２ＦＢＧ３２は、第１ＦＢＧ３１が反射する光のうち少なくとも一部の波長の光を５％〜５０％の反射率で反射することが好ましく、５％〜１０％の反射率で反射することがより好ましい。また、本実施形態では光ファイバ３６の増幅用光ファイバ１０側と反対側の他端には特に何も接続されていないが、ガラスロッド等が接続されても良い。
【００３０】
光コンバイナ４０では、それぞれの光ファイバ２５のコアと光ファイバ３５の内側クラッドとが接続されている。従って、それぞれのレーザダイオード２１から出射する励起光が伝播する光ファイバ２５と増幅用光ファイバ１０の内側クラッド１２とは、光ファイバ３５の内側クラッドを介して光学的に結合されている。
【００３１】
次に、本実施形態におけるレーザ装置１の動作及び作用について説明する。
【００３２】
まず、励起光源２０のそれぞれのレーザダイオード２１から励起光が出射されると、この励起光が光ファイバ３５の内側クラッドを介して、増幅用光ファイバ１０の内側クラッド１２に入射する。内側クラッド１２は内側クラッド１２より屈折率が高いコア１１と内側クラッド１２より屈折率が低い外側クラッド１３とに挟まれており、内側クラッド１２に入射した励起光は主に内側クラッド１２を伝播してコア１１に入射する。このようにコア１１に入射する励起光は、コア１１に添加されている活性元素を励起する。励起状態とされた活性元素は、特定の波長の自然放出光を放出する。このときの自然放出光は、例えば活性元素がイッテルビウムである場合、１０９０ｎｍの波長を含み一定の波長帯域を有する光である。この自然放出光は、増幅用光ファイバ１０のコア１１を伝播して、一部の波長の光が第１ＦＢＧ３１により反射され、このように反射された光のうち第２ＦＢＧ３２が反射する波長の光が第２ＦＢＧ３２で反射されて、共振器内を往復する。そして、第１ＦＢＧ３１及び第２ＦＢＧ３２で反射される光が増幅用光ファイバ１０のコア１１を伝播するときに、誘導放出が生じてこの光が増幅され、共振器内における利得と損失が等しくなったところでレーザ発振状態となる。そして、第１ＦＢＧ３１と第２ＦＢＧ３２との間を共振する光のうち一部の光が第２ＦＢＧ３２を透過して、光ファイバ３６の端部から出射する。
【００３３】
ところで、増幅用光ファイバ１０では、上記のように、長手方向に垂直な断面において内側クラッド１２の外周は多角形の角に丸みを帯びた形状である。すなわち、内側クラッド１２の外周面は、角度が異なる複数の面を有して構成される。また、内側クラッド１２は、コア１１の中心軸を中心とするねじれが付加されている。このような内側クラッド１２を伝搬する励起光は、内側クラッド１２と外側クラッド１３との界面において反射角を変えながら反射を繰りし易くなり、スキューモードの発生が抑制され得る。従って、増幅用光ファイバ１０では、励起光がコア１１に入射し易く、コア１１に添加される活性元素が励起され易いので、コア１１を伝搬する光が増幅され易い。
【００３４】
また、内側クラッド１２は、上記のように、角張り度ｃが０．１５以上０．８以下である。本発明者らは、長手方向に垂直な断面における内側クラッド１２の外周が多角形の角に丸みを帯びた形状となる場合であっても、上記角張り度ｃが０．１５以上であれば、内側クラッド１２に上記のようなねじれが付加されることによってスキューモードの発生が抑制され得ることを見出した。スキューモードの発生をより抑制し易くする観点からは、角張り度ｃが０．２５以上であることが好ましい。
【００３５】
なお、角張り度ｃは、円の場合には０となり、正確な正多角形の場合には１となる。よって、スキューモードの発生を抑制する観点からは、角張り度ｃができる限り１に近いことが好ましい。しかし、本発明者らは、角張り度ｃが０．８以下であっても、内側クラッド１２に上記のようなねじれが付加されることによってスキューモードの発生が抑制され得ることを見出した。また、角張り度ｃを０．８以下とする場合、光ファイバ用母材を線引きする際の加熱温度をある程度高くすることができるため、コア１１に添加された活性元素が結晶化することが抑制され得る。このように活性元素の結晶化が抑制されることによって、増幅用光ファイバ１０の伝送損失が増大することが抑制され得る。特に高出力化のために活性元素が高濃度でコアに添加される増幅用光ファイバ１０では、活性元素の結晶化を抑制することが有効である。
【００３６】
また、長手方向に平行な方向の長さ１ｍ当たりでの内側クラッド１２に付加されるねじれの回転数をＮとするときに下記式（３）が成り立つことが好ましく、下記式（４）が成り立つことがより好ましい。
ｃ×Ｎ≧０．７５  ・・・（３）
ｃ×Ｎ≧２．５  ・・・（４）
【００３７】
角張り度ｃが上記のように０．１５以上であれば、角張り度ｃがある程度小さい場合であっても、ねじれ量Ｎが増やされることで上記式（３）の条件が満たされることにより、スキューモードの発生が抑制され得る。また、上記式（４）の条件が満たされることにより、スキューモードの発生がより抑制され得る。また、角張り度ｃがある程度大きい場合は、ねじれ量Ｎが減らされても、上記式（３）の条件が満たされることにより、スキューモードの発生が抑制され得る。ねじれ量Ｎが減らされることにより、増幅用光ファイバ１０の製造時に光ファイバ用母材を回転させて上記のようなねじれが内側クラッド１２に付加される場合において、増幅用光ファイバ１０の製造誤差等が抑制され得る。また、ねじれ量Ｎが減らされることにより、増幅用光ファイバ１０を上記のように製造する際に紡糸速度が低下することを抑制し得るため、内側クラッド１２がねじれを有する増幅用光ファイバ１０を製造し易くなる。このような観点から、ねじれ量Ｎの上限は、３０以下であることが好ましく、１５以下であることがより好ましい。したがって、ｃ×Ｎの上限は、上記のように角張り度ｃの上限が０．８であることから、２４以下であることが好ましく、１２以下であることがより好ましい。
【００３８】
また、内側クラッド１２に付加されるねじれは、恒久的なねじれであることが好ましい。ここで、恒久的なねじれとは、ねじられていない光ファイバを製造した後に加えられるねじれではなく、光ファイバの製造時に加えられるねじれを意味する。内側クラッド１２に付加されるねじれが恒久的なねじれであることによって、ねじれに起因する弾性応力によってコア１１の屈折率が不均一に変動することが抑制される。このため、コア１１を伝搬する光がマルチモードで伝搬する場合、モード結合が抑制され得る。
【００３９】
なお、上記のように光ファイバ用母材を回転させて増幅用光ファイバ１０を製造するとき、コア１１が僅かに螺旋状となって偏心する場合がある。この場合、上記内接円Ｃ１の中心に対するコア１１の偏心量は５μｍ以下であることが好ましい。このようにコア１１の偏心量が抑制されることによって、増幅用光ファイバ１０を他の光ファイバと接続し易くなる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略することがある。
【００４１】
図３は、本実施形態に係るレーザ装置を示す図である。図３に示すように、本実施形態のレーザ装置２は、ＭＯ−ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置とされる点において第１実施形態のレーザ装置１と異なる。従って、本実施形態のレーザ装置２は、種光源７０及び種光源７０に接続される光ファイバ３０を備える。
【００４２】
種光源７０は、例えば、レーザダイオードやファイバレーザ等からなる。光ファイバ３０は、活性元素が添加されていないコアと、このコアの外周面を隙間なく囲むクラッドと、このクラッドの外周面を被覆する被覆層とを主な構成として備える。種光源７０から出射する種光は、光ファイバ３０のコアを伝搬する。
【００４３】
本実施形態では、光コンバイナ５０において、それぞれの光ファイバ２５が光ファイバ３０と共に増幅用光ファイバ１０の一端に接続されている。具体的には、増幅用光ファイバ１０のコア１１に光ファイバ３０のコアが光学的に結合するように、増幅用光ファイバ１０のコア１１と光ファイバ３０のコアとが接続されている。従って、種光源７０から出射する種光は光ファイバ３０のコアを介して増幅用光ファイバ１０のコア１１に入射してコア１１を伝搬する。また、それぞれの光ファイバ２５のコアが増幅用光ファイバ１０の内側クラッド１２と光学的に結合するように、それぞれの光ファイバ２５のコアと増幅用光ファイバ１０の内側クラッド１２とが接続されている。従って、励起光源２０のそれぞれのレーザダイオード２１が出射する励起光は、光ファイバ２５を介して増幅用光ファイバ１０の内側クラッド１２に入射して、主に内側クラッド１２を伝搬し、コア１１に添加されている活性元素を励起する。このため、コア１１を伝搬する種光は、励起状態とされた活性元素の誘導放出により増幅されて、増幅された種光が増幅用光ファイバ１０から出力光として出射する。増幅用光ファイバ１０から出射する光は第１実施形態と同様にして光ファイバ３６を介して出射する。
【００４４】
本実施形態においても、増幅用光ファイバ１０が用いられることによって、スキューモードの発生を抑制し得る。
【００４５】
以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、長手方向に垂直な断面において内側クラッド１２の外周が正七角形の角に丸みを帯びた形状である例を示して説明した。しかし、長手方向に垂直な断面において内側クラッド１２の外周は、多角形の角に丸みを帯びた形状であれば特に限定されず、例えば正六角形や正八角形等の角に丸みを帯びた形状であっても良い。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。【００４７】
＜実施例１＞
上記増幅用光ファイバ１０と同様の光ファイバを以下の方法で作製した。まず、増幅用光ファイバ１０を構成するコア１１及び内側クラッド１２と同じ屈折率分布を持つガラスで構成される光ファイバ用母材を準備した。すなわち、コア１１となる円柱状の材料の外周面を内側クラッド１２となる材料によって隙間なく囲われた、長手方向に垂直な断面形状が正七角形である光ファイバ用母材を準備した。次に、長手方向が垂直となるようにこの光ファイバ用母材を懸架した。そして、光ファイバ用母材を線引炉に配置し、光ファイバ用母材の下端部を加熱した。次に、加熱された光ファイバ用母材の下端部から溶融したガラスを所定の線引速度で線引炉から引き出して冷却した。このとき、角張り度ｃが０．５５となるように線引き張力を調整した。また、中心軸を中心として光ファイバ用母材を回転させながら線引きすることによって、内側クラッド１２にねじれを付加した。線引き中に光ファイバ用母材の回転速度を変化させることにより、下記表１に示すようにねじれ量Ｎを変化させた。その後、紫外線硬化樹脂等からなる外側クラッド１３及び被覆層１４で内側クラッド１２の外周面を被覆することによって、実施例１に係る増幅用光ファイバを作製した。なお、コアと内側クラッドとの比屈折率差は０．１２％であった。【００４８】
長手方向に垂直な断面における光ファイバ用母材の外周形状（内側クラッドの外周形状）、内側クラッドの長手方向に垂直な断面の角張り度ｃ、内側クラッドのねじれ量Ｎ、ｃ×Ｎの値を、以下に説明する他の実施例及び比較例と共に下記表１に纏めて示した。【００４９】
＜比較例１＞
線引きする際に光ファイバ用母材に回転を加えなかったこと以外は実施例１と同様にして増幅用光ファイバを作製した。【００５０】
＜実施例２＞
角張り度ｃを０．２５とし、ねじれ量Ｎを下記表１に示すように変化させたこと以外は、実施例１と同様にして増幅用光ファイバを作製した。【００５１】
＜実施例３＞
角張り度ｃを０．１５とし、ねじれ量Ｎを下記表１に示すように変化させたこと以外は、実施例１と同様にして増幅用光ファイバを作製した。【００５２】
＜実施例４＞
長手方向に垂直な断面における光ファイバ用母材の外周形状を正六角形とし、角張り度ｃを０．３４とし、ねじれ量Ｎを下記表１に示すように変化させたこと以外は、実施例１と同様にして増幅用光ファイバを作製した。【００５３】
＜比較例２＞
線引きする際に光ファイバ用母材に回転を加えなかったこと以外は実施例４と同様にして増幅用光ファイバを作製した。【００５４】
＜実施例５＞
長手方向に垂直な断面における光ファイバ用母材の外周形状を正八角形とし、角張り度ｃを０．６４とし、ねじれ量Ｎを下記表１に示すように変化させたこと以外は、実施例１と同様にして増幅用光ファイバを作製した。【００５５】
＜比較例３＞
線引きする際に光ファイバ用母材に回転を加えなかったこと以外は実施例５と同様にして増幅用光ファイバを作製した。【００５６】
＜比較例４〜６＞
角張り度ｃを０．０９とし、ねじれ量Ｎを下記表１に示すように変化させたこと以外は、実施例１と同様にして増幅用光ファイバを作製した。【００５７】
（スキューモード抑制効果の評価）
上記の実施例及び比較例に係る増幅用光ファイバについて、以下に説明する方法でスキューモードの抑制効果を評価した。【００５８】
スキューモード抑制効果は、以下のようにスキュー抑制指数γを定義することによって行った。スキュー抑制指数γは、下記式（５）で定義した。
γ＝αＬ／αＳ  ・・・（５）【００５９】
ここで、αＬ及びαＳは以下のように求めた。まず、増幅用光ファイバを内径が１３０ｍｍとなる渦状に巻いた。以下、このように渦状に巻かれた光ファイバをファイバコイルという。このように増幅用光ファイバを渦状に巻くことによって、マイクロベントが発生し難くなり、マイクロベントによるスキューモードの抑制効果は生じ難くなる。従って、以下の方法によって評価されたスキューモードの抑制効果には、マイクロベントによる影響はほとんどなかったと考えられる。【００６０】
次に、ファイバコイルのうち内周側の端に波長９１５ｎｍの光を入射し、ファイバコイルのうち外周側の端から出射される光をパワーメータによって測定した。ファイバコイルに入射する光のパワーを事前に測定しておくことによって、ファイバコイルに入射する光のパワーとファイバコイルのうち外周側の端から出射される光のパワーとの差から、ファイバコイルにおける光の損失、すなわち増幅用光ファイバで吸収された光の量を求めることができる。【００６１】
次に、ファイバコイルを外周側の端から切断して短くしていき、増幅用光ファイバの長さを変えて、上記と同様の方法によって増幅用光ファイバで吸収された光の量を求めた。これにより、増幅用光ファイバの長さに応じた光の吸収量を図４に示すグラフのように求めることができる。それぞれの増幅用光ファイバについて図４に示すようなグラフを作成し、プロットを通る２次関数の近似曲線として下記式（６）を求めた。
ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ  ・・・（６）【００６２】
ここで、増幅用光ファイバでの光の吸収量は少なくとも２１ｄＢ程度であることが好ましいと考えられることから、ｙ＝２１とするときのｘの値をＬとし、αＬを下記式（７）のように定義した。
αＬ＝２１／Ｌ  ・・・（７）【００６３】
一方、αｓは、スキューモードが発生していない場合における増幅用光ファイバで吸収される光の量とした。すなわち、αｓは、増幅用光ファイバが短い場合の単位長さ当たりの光の吸収量とすることができ、下記式（８）で表すことができる。
2018003574.tif 000003
【００６４】
上記のように定義されるγによってそれぞれの増幅用光ファイバについてスキューモード抑制効果の評価を行った。その結果を表１及び図５に示す。図５は、角張り度ｃとねじり回数Ｎとの積に対するスキュー抑制指数の関係を示すグラフである。図５において、横軸は長角張り度ｃとねじれ量Ｎとの積であり、縦軸はスキュー抑制指数γである。【００６５】
2018003574.tif 000004
【００６６】
表１及び図５からわかるように、角張り度ｃを０．０９とした比較例４から６では内側クラッドにねじれを加えてもスキュー抑制指数γの値に変化はなかった。一方、角張り度ｃを０．１５以上とした実施例１〜５では、内側クラッドにねじれを加えることによってスキュー抑制指数γが高くなった。よって、内側クラッドの角張り度ｃを所定の値以上とすることによって、内側クラッドにねじれを付加した際にスキューモードの発生が抑制され易くなることがわかる。また、比較例１と実施例１との比較、比較例２と実施例４との比較、及び、比較例３の実施例５との比較からわかるように、角張り度ｃが所定の値以上である場合、スキュー抑制指数γはねじれ量Ｎの増加に伴って大きくなる。さらに、図５からわかるように、角張り度ｃが所定の値以上である場合、角張り度ｃとねじり回数Ｎとの積がある程度大きくなるまではスキュー抑制指数γが当該積に略正比例する。【００６７】
以上説明したように、本発明によれば、スキューモードの発生を抑制することができる増幅用光ファイバが提供され、加工機や医療用レーザ装置等の分野で利用することが期待される。
【符号の説明】
【００６８】
１，２・・・レーザ装置
１０・・・増幅用光ファイバ
１１・・・コア
１２・・・内側クラッド
１３・・・外側クラッド
１４・・・被覆層
２０・・・励起光源
２１・・・レーザダイオード
３１・・・第１ＦＢＧ
３２・・・第２ＦＢＧ
４０，５０・・・光コンバイナ
７０・・・種光源
【図１】
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【図２】
2018003574.tif 000006
【図３】
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【図４】
2018003574.tif 000008
【図５】
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【国際調査報告】
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