(57)【要約】【課題】光ファイバが損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することを可能とする。【解決手段】パルスレーザ発振器１０ｆからのパルスレーザ光を伝送用光ファイバに導くための光ファイバ導光装置であって、集光レンズ２７ａを複眼状に並べて構成されパルスレーザ光を一端側から導入するマイクロレンズアレイ２７ａと、このマイクロレンズアレイからの他端側から出射されるパルスレーザ光を伝送用光ファイバに集光する集光光学系２７ａ１とを有する。【選択図】  図６
2007142463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザ発振器からのパルスレーザ光を伝送用光ファイバに導くための光ファイバ導光装置であって、集光レンズを複眼状に並べて構成され前記パルスレーザ光を一端側から導入するマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイからの他端側から出射されるパルスレーザ光を前記伝送用光ファイバに集光する集光光学系とを有することを特徴とする光ファイバ導光装置。
【請求項２】
パルスレーザ発振器と、請求項１記載の光ファイバ導光装置と、パルスレーザ光を伝送する伝送用光ファイバとを備えたことを特徴とする光ファイバ伝送式レーザ装置。
【請求項３】
リアミラーと、このリアミラーに対向して設けられる出射ミラーと、このリアミラーと出射ミラーの間に設けられるオシレータと、パルス発生手段とを有するレーザ共振器と、集光レンズを複眼的に平面状に並べて構成され前記レーザ共振器から出射されたパルスレーザ光を一端側から導入するマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの他端側から出射されるパルスレーザ光を増幅して出射する光増幅手段とを有することを特徴とするパルスレーザ発振器。
【請求項４】
請求項３記載のパルスレーザ発振器と、このパルスレーザ発振器から出射されるパルスレーザ光を集光する集光光学系と、集光したパルスレーザ光を伝送する伝送用光ファイバとを備えたことを特徴とする光ファイバ伝送式レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いたレーザ光伝送のための技術に係り、特に高ピーク出力のパルスレーザ光を伝送する場合に光ファイバの損傷を防止して健全な状態で良好な伝送が行える光ファイバ導光装置、光ファイバ伝送式レーザ装置およびパルスレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、原子炉炉内構造物等の予防保全や高い耐久性が要求される各種部材等の強度向上を目的として、レーザピーニングの開発が行われており、一部適用が検討されている。この装置では、ピーク出力が、例えば１０ＭＷ以上の、極めて大きいパルスレーザ光が使用される。また、このような高ピーク出力のパルスレーザ光を用いて、金属材料の表層の除去、あるいは、元素の微量分析等を行う技術も開発が進められている。
【０００３】
上記のような、例えば、レーザピーニング装置等の高ピーク出力のパルスレーザ光を使用する装置においては、パルスレーザ光の伝送手段として、一般的に、反射ミラーを用いた空間伝送が採用されている。しかしながら、例えば、伝送経路が複雑で長い場合や、あるいは、伝送経路に自由度が要求される場合等においては、多数の反射ミラーを使用し、それらの位置、および、角度を精密に管理、または、制御する必要があるため、装置が複雑化する問題が生じている。特に、原子炉炉内構造物の予防保全を行うレーザピーニング装置では、作業員の被曝低減の観点から、上記の反射ミラーの制御を遠隔で行う必要があるため、さらに装置は複雑化する。また、反射ミラーを用いた空間伝送では、直径１cm未満の細管内部等の狭隘部を長距離伝送することも極めて困難である。
【０００４】
上記の問題を解決するために、自由度の高い光伝送が容易に実現できる光ファイバを用いた伝送が要望されている。しかしながら、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバの内部に導入する際、極めて高いピーク出力のため、光ファイバ自身が損傷を受けてしまう虞がある。これを回避する手段として、例えば、結像による光ファイバ導光装置、あるいは、テーパファイバの使用が近年検討されている。
【０００５】
まず、結像による光ファイバ導光装置の例について説明する。図２２はその構成を示したものである。この装置は、パルスレーザ光Ｌの光路上に順次に配置されたアパーチャ１（直径ｄ）、結合レンズ２（倍率ｍ）および光ファイバ保持具３ａで保持された光ファイバ３によって構成され、アパーチャ面Ａと光ファイバ端面Ｂとが共役（結像関係）になるように配置されている。アパーチャ１の位置は、切り出すパルスレーザ光Ｌのエネルギ密度分布に著しいピークが含まれないように設定される。
【０００６】
このように構成された装置においては、パルスレーザ光Ｌはアパーチャ１によって切り出され（ビーム径ｄ）、切り出された像は結像レンズ２によって縮小されて（ビーム径ｍｄ）、光ファイバ端面Ｂ（コア径ａ＞ｍｄ）に投影される。このものでは、アパーチャ切り出し位置でパルスレーザ光Ｌにエネルギ密度の著しいピークが含まれないため、光ファイバ端面Ｂにおいてもエネルギ密度の著しいピークは含まれず、したがって、光ファイバ端面Ｂにおける光ファイバ３の損傷を回避することができる。
【０００７】
次に、テーパファイバの例について説明する。図２３はその構成を示したものである。使用するテーパファイバ４は、入光側端部の断面がテーパ状になった光ファイバであり、そのファイバ端面におけるコア径ａ０はファイバ主部のコア径ａよりも大きくなっている（ａ０＞ａ）。
【０００８】
パルスレーザ光Ｌは、まず集光レンズ５によって集光された後、テーパファイバ４の端面に、光ファイバ中心部のコア径ａよりも大きく、端面のコア径ａ０よりも小さいビーム径ｄで照射される（ａ０＞ｄ＞ａ）。この手段によれば、光ファイバ端面におけるパルスレーザＬのエネルギ密度を低減することができ、したがって、光ファイバ端面におけるファイバ損傷を回避することができる。
【０００９】
ところで、図２２に示した結像による光ファイバ導光装置では、光ファイバ端面においては、エネルギ密度の局所的なピークを排除することにより損傷を回避することができるが、光ファイバ内部においては、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で指向性の高いレーザ光が反射を受けるため、このレーザ光は細く収束し、光ファイバに損傷が生じてしまう。
【００１０】
また、図２３に示したテーパファイバを使用した場合でも、光ファイバ端面においては、エネルギ密度の低減により損傷を回避することができるが、上記と同様な作用で、光ファイバ内部でレーザ光が収束し、損傷が生じてしまう。
【００１１】
上記のように、最近、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバを用いて伝送することが要望されているが、かかる要望を実現するための手段は知られていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、従来技術では、光ファイバ端面での損傷は回避できるものの、端部以外での収束による損傷を防止することができないという課題があった。
【００１３】
本発明はかかる事情に対処してなされたものであり、その目的は光ファイバが損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することを可能とする光ファイバ伝送式レーザ装置、パルスレーザ発振器および光ファイバ導光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、パルスレーザ発振器からのパルスレーザ光を伝送用光ファイバに導くための光ファイバ導光装置であって、集光レンズを複眼状に並べて構成され前記パルスレーザ光を一端側から導入するマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイからの他端側から出射されるパルスレーザ光を前記伝送用光ファイバに集光する集光光学系とを有することを特徴とする光ファイバ導光装置を提供する。
【００１５】
請求項２の発明は、パルスレーザ発振器と、請求項１記載の光ファイバ導光装置と、パルスレーザ光を伝送する伝送用光ファイバとを備えたことを特徴とする光ファイバ伝送式レーザ装置を提供する。
【００１６】
請求項３の発明は、リアミラーと、このリアミラーに対向して設けられる出射ミラーと、このリアミラーと出射ミラーの間に設けられるオシレータと、パルス発生手段とを有するレーザ共振器と、集光レンズを複眼的に平面状に並べて構成され前記レーザ共振器から出射されたパルスレーザ光を一端側から導入するマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの他端側から出射されるパルスレーザ光を増幅して出射する光増幅手段とを有することを特徴とするパルスレーザ発振器を提供する。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３記載のパルスレーザ発振器と、このパルスレーザ発振器から出射されるパルスレーザ光を集光する集光光学系と、集光したパルスレーザ光を伝送する伝送用光ファイバとを備えたことを特徴とする光ファイバ伝送式レーザ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、空間的なコヒーレンスが高いパルスレーザ光を、光ファイバ導光装置を通して空間的なコヒーレンスを低くし、また空間的な強度分布を均一化してから伝送用光ファイバに導入するようにしたので、パルスレーザ光の内部でレーザ光は細く収束せず、また、光ファイバの導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ導光装置を使用することにより、光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００１９】
請求項２または４の発明によれば、パルスレーザ発振器、光ファイバ導光装置および光ファイバの少なくともいずれか１つに、パルスレーザ光のコヒーレンスを低下させる手段を設けたことにより、光ファイバの損傷を防止して高ピーク出力のパルスレーザ光の伝送が行えるようになる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、パルスレーザ発振器から空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光が出射されるようにしたので、このようなパルスレーザ光は、伝送用パルスレーザ光に導入された場合でも、光ファイバの内部で細く収束しない。したがって、このパルスレーザ発振器を光源に使用することにより、光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２２】
［第１実施形態（図１）］
図１は、パルスレーザ発振器を示す構成図である。
【００２３】
本実施形態のパルスレーザ発振器１０ａはＱスイッチ式レーザ発振器であり、リアミラー１１と、Ｑスイッチ１２と、オシレータ１３と、出射ミラー１４とからなるレーザ共振器１５と、光増幅用アンプ１６とを備えた構成とされている。オシレータ１３としては、例えばフラッシュランプを励起光源とするＹＡＧレーザロッド等が適用される。また、リアミラー１１および出射ミラー１４には、例えば平面反射ミラー等が使用され、ファブリー・ペロー共振器等を構成している。
【００２４】
このものにおいて、本実施形態では、リアミラー１１の反射面となる表面１１ａが砂面となっている。この砂面の粒度は、例えば砂番で＃２４５〜１５００とされている。
【００２５】
次に、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ａの作用を説明する。レーザ共振器１５からは、Ｑスイッチ１２の作用により時間幅が短く、平均出力に対するピーク出力の比が大きいパルスレーザ光Ｌ１が出射されるが、このパルスレーザ光Ｌ１は、レーザ共振器１５のリアミラー１１の表面１１ａが砂面であるために適度に発散している。レーザ共振器１５から出射されたパルスレーザ光Ｌ１は光増幅用アンプ１６に伝送され、ピーク出力が非常に高いパルスレーザ光Ｌ２として増幅されるが、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１が適度に発散しているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ２もまた適度に発散したレーザ光となる。すなわち、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ａからは、レーザ共振器１５のリアミラー１１の表面が鏡面である場合に比べて、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ１が出射され、増幅後のパルスレーザ光Ｌ２もコヒーレンスが低く拡がり角が大きいものとなる。
【００２６】
このような構成の本実施形態によれば、レーザ共振器１５のリアミラー１１の表面１１ａが砂面であることにより、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ａからは、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このようなパルスレーザ光Ｌ２は、空間的なコヒーレンスが高く、指向性を表す拡がり角が小さい通常のパルスレーザ光と比べて、同一の集光光学系を用いて集光した場合に集光束の径が大きくなる。すなわち、このパルスレーザ光Ｌ２を図示しない伝送用の光ファイバに導入した場合でも、その光ファイバの内部で細く収束しない。したがって、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ａを光源に使用すれば、光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００２７】
［第２実施形態（図２）］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本発明の第２実施形態によるパルスレーザ発振器の構成図である。
【００２８】
このパルスレーザ発振器１０ｂはＱスイッチ式レーザ発振器であり、リアミラー１１の表面を鏡面とした以外は第１実施形態と同様のレーザ共振器１５を有している。このレーザ共振器１５については、図２の該当個所に、図１と同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
本実施形態では、このレーザ共振器１５の出光位置に拡散用光ファイバ１７が設けられている。この拡散用光ファイバ１７は、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバを適用したもので、例えばＵ字形をなしている。そして、レーザ共振器１５から出射されたパルスレーザ光Ｌ１１が、この拡散用光ファイバ１７に、第１の反射ミラー１８および集光用レンズ１９を介して一端側から入光されるとともに、他端側からパルスレーザ光Ｌ１２として出射され、第２の集光用レンズ２０および反射ミラー２１を介して光増幅用アンプ１６に導かれ、増幅後にパルスレーザ光Ｌ２として出射されるようになっている。
【００３０】
次に、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｂの作用を詳しく説明する。レーザ発振器１５からは、時間幅が短く、平均出力が低く、これに対するピーク出力の比が大きいパルスレーザ光Ｌ１１が出射される。このパルスレーザ光Ｌ１１は第１の反射ミラー１８によって折り曲げられた後、第１のレンズ１９によって集光され、拡散用光ファイバ１７の一端部から内部に導入される。レーザ共振器１５からのパルスレーザ光Ｌ１１は平均出力が低いためピーク出力も比較的低く、拡散用光ファイバ１７は損傷を受けない。
【００３１】
そして、パルスレーザ光Ｌ１１は光ファイバ１７の内部を幾度も繰り返し反射されながら伝送され、他端部から、ある拡がりの角度をもったパルスレーザ光Ｌ１２として出射される。拡散用光ファイバ１７から出射されたパルスレーザ光Ｌ１２は、第２のレンズ２０によってほぼ平行な光束に変換される。但し、拡散用光ファイバ１７の内部で幾度も繰り返し反射を受けたため、この光束は通常のレーザ光とは異なり、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいレーザ光となる。また、拡散用光ファイバ１７の内部で幾度も繰り返し反射を受けたため、パルスレーザ光Ｌ１２の空間的な強度分布は均一化される。
【００３２】
このパルスレーザ光Ｌ１は、第２の反射ミラー２１によって折り曲げられた後、光増幅用アンプ１６に伝送され、ピーク出力が非常に高いパルスレーザ光に増幅されるが、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１２が適度に発散しているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ２もまた適度に発散したレーザ光となる。また、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１２は強度分布が均一化されているので、増幅後のパルスレーザ光Ｌ２もまた強度分布は均一である。即ち、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｂからは、通常のＱスイッチ式レーザ発振器に比べて、空間的な強度分布が均一で、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、レーザ共振器１５と光増幅用アンプ１６との間に拡散用光ファイバ１７を挿入するので、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｂからは空間的な強度分布が均一で、コヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。
【００３４】
本実施形態のパルスレーザ光Ｌ２も、空間的なコヒーレンスが高く、指向性を表す拡がり角が小さい通常のパルスレーザ光と比べて、同一の集光光学系を用いて集光した場合に集光束の径が大きくなる。即ち、このパルスレーザ光Ｌ２を図示しない伝送用光ファイバに導入した場合でも、その光ファイバの内部で細く収束しない。また、パルスレーザ光Ｌ２の強度分布が均一であるので、伝送用光ファイバの導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【００３５】
したがって、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｂを光源として使用すれば、伝送用光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００３６】
［第３実施形態（図３）］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図３は、本実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図である。
【００３７】
このパルスレーザ発振器１０ｃはＱスイッチ式レーザ発振器であり、第２実施形態と同様のレーザ共振器１５と、このレーザ共振器１５から出射されるパルスレーザ光Ｌ11を順次に導入する第１の凹レンズ２２、光ファイバプレート（Fiber  optical  plate  ；以下、ＦＯＰという）２３、集光レンズ２４、第２の凹レンズ２５および光増幅用アンプ１６を備えた構成とされている。ＦＯＰ２３は、小さい円柱形のカライドスコープを複眼状に平面上に並べた光学素子である。各カライドスコープ部分では、例えば１〜１０回の反射が行われる。
【００３８】
次に、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｃの作用を説明する。レーザ共振器１５からは、時間幅が短く、平均出力に対するピーク出力の比が大きいパルスレーザ光Ｌ１１が出射される。このパルスレーザ光Ｌ１１は凹レンズ２２によってＦＯＰ２３の口径に合った大きさに拡大されてＦＯＰ２３にその一端から導入される。導入されたパルスレーザ光Ｌ１１はＦＯＰ２３の内部で局所的に反射されながら伝送され、他端からある拡がりの角度をもったパルスレーザ光Ｌ１２として出射される。ＦＯＰ２３から出射されたパルスレーザ光Ｌ１２は集光レンズ２４と凹レンズ２５によって、光増幅用アンプ１６の口径に合った径をもつほぼ平行な光束に変換される。
【００３９】
但し、ＦＯＰ２３の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、この光束は通常のレーザ光とは異なり、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいレーザ光となる。また、ＦＯＰ２３の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、パルスレーザ光Ｌ１２の空間的な強度分布は均一化される。このパルスレーザ光Ｌ１２は光増幅用アンプ１６に伝送され、ピーク出力が非常に高いパルスレーザ光に増幅されるが、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１１が適度に発散しているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ１２もまた適度に発散し発散したレーザ光となる。また、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１１は強度分布が均一化されているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ１２も強度分布は均一である。即ち、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｃからは、通常のＱスイッチ式レーザ発振器に比べて、空間的な強度分布が均一で、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。
【００４０】
本実施形態によれば、レーザ共振器１５と光増幅用アンプ１６との間にＦＯＰ２３を挿入したことにより、Ｑスイッチ式レーザ発振器１０ｃから空間的な強度分布が均一で、空間的なコヒーレンスが低く、かつ指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このようなパルスレーザ光Ｌ２は、空間的なコヒーレンスが高く、指向性を表す拡がり角が小さい通常のレーザ光と比べて、同一の集光光学系を用いて集光した場合に集光束の径は大きくなる。即ち、このパルスレーザ光Ｌ２を伝送用光ファイバに導入した場合でも、光ファイバの内部で細く収束しない。また、パルスレーザ光Ｌ２の空間的な強度分布が均一であるため、光ファイバ導入部で局所的な強度のピークを持たない。したがって、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｃを光源に使用すれば、伝送用光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００４１】
［第４実施形態（図４）］
図４は、本発明の第４実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図である。
【００４２】
このパルスレーザ発振器１０ｄはＱスイッチ式レーザ発振器であり、第３実施形態におけるＦＯＰ２３に代えて、１つのカライドスコープ２６を適用したものである。このカライドスコープ２６は、内壁面が角柱状あるいは円柱状等の反射ミラー等で構成されている光学素子である。このカライドスコープ２６内では、例えば１〜１０回の反射が行われる。他の構成については、図３と同一の符号を図４に示して、説明を省略する。
【００４３】
次に、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｄの作用を説明する。レーザ共振器１５からは、時間幅が短く、平均出力に対するピーク出力の比が大きいパルスレーザ光Ｌ１１が出射される。このパルスレーザ光Ｌ１１は凹レンズ２２によってカライドスコープ２６の口径に合った大きさに拡大されてカライドスコープ２６にその一端から導入される。導入されたパルスレーザ光Ｌ１１はカライドスコープ２６の内部で局所的に反射されながら伝送され、他端からある拡がりの角度をもったパルスレーザ光Ｌ１２として出射される。カライドスコープ２６から出射されたパルスレーザ光Ｌ１２は集光レンズ２４と凹レンズ２５によって、光増幅用アンプ１６の口径に合った径をもつほぼ平行な光束に変換される。
【００４４】
但し、カライドスコープ２６の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、この光束は通常のレーザ光とは異なり、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいレーザ光となる。また、カライドスコープ２６の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、パルスレーザ光Ｌ１２の空間的な強度分布は均一化される。このパルスレーザ光Ｌ１２は光増幅用アンプ１６に伝送され、ピーク出力が非常に高いパルスレーザ光に増幅されるが、増幅前のパルスレーザ光Ｌ11が適度に発散しているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ１２もまた適度に発散し発散したレーザ光となる。また、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１１は強度分布が均一化されているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ１２も強度分布は均一である。即ち、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｃからは、通常のＱスイッチ式レーザ発振器に比べて、空間的な強度分布が均一で、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。
【００４５】
本実施形態によれば、レーザ共振器１５と光増幅用アンプ１６との間にカライドスコープ２６を挿入したことにより、Ｑスイッチ式レーザ発振器１０ｃから空間的な強度分布が均一で、空間的なコヒーレンスが低く、かつ指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このようなパルスレーザ光Ｌ2は、空間的なコヒーレンスが高く、指向性を表す拡がり角が小さい通常のレーザ光と比べて、同一の集光光学系を用いて集光した場合に集光束の径は大きくなる。即ち、このパルスレーザ光Ｌ２を伝送用光ファイバに導入した場合でも、光ファイバの内部で細く収束しない。また、パルスレーザ光Ｌ２の空間的な強度分布が均一であるため、光ファイバ導入部で局所的な強度のピークを持たない。したがって、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｃを光源に使用すれば、伝送用光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００４６】
［第５実施形態（図５）］
図５は、本発明の第５実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図である。
【００４７】
このパルスレーザ発振器１０ｅは、Ｑスイッチ式レーザ発振器であり、第３実施形態におけるＦＯＰ２３に代えて、拡散用光透過板２７を適用したものである。この拡散用光透過板２７には、例えば光透過率が２０〜７０％の曇りガラス等の光学素子が適用され、指向性が高いレーザビームを適度に拡散させることができる。
【００４８】
次に、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｅの作用を説明する。レーザ共振器１５からは、時間幅が短く、平均出力に対するピーク出力の比が大きいパルスレーザ光Ｌ１１が出射される。このパルスレーザ光Ｌ１１は凹レンズ２２によって拡散用光透過板２７の口径に合った大きさに拡大されて拡散用光透過板２７にその一端から導入される。導入されたパルスレーザ光Ｌ１１は拡散用光透過板２７の内部で局所的に反射されながら伝送され、他端からある拡がりの角度をもったパルスレーザ光Ｌ１２として出射される。拡散用光透過板２７から出射されたパルスレーザ光Ｌ１２は集光レンズ２４と凹レンズ２５によって、光増幅用アンプ１６の口径に合った径をもつほぼ平行な光束に変換される。
【００４９】
但し、拡散用光透過板２７の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、この光束は通常のレーザ光とは異なり、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいレーザ光となる。また、拡散用光透過板２７の内部で適度に拡散するため、パルスレーザ光Ｌ１２の空間的な強度分布は均一化される。このパルスレーザ光Ｌ１２は光増幅用アンプ１６に伝送され、ピーク出力が非常に高いパルスレーザ光に増幅されるが、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１１が適度に発散しているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ１２もまた適度に発散し発散したレーザ光となる。また、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１１は強度分布が均一化されているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ１２も強度分布は均一である。即ち、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｃからは、通常のＱスイッチ式レーザ発振器に比べて、空間的な強度分布が均一で、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。
【００５０】
本実施形態によれば、レーザ共振器１５と光増幅用アンプ１６との間に拡散用光透過板２７を挿入したことにより、Ｑスイッチ式レーザ発振器１０ｃから空間的な強度分布が均一で、空間的なコヒーレンスが低く、かつ指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このようなパルスレーザ光Ｌ２は、空間的なコヒーレンスが高く、指向性を表す拡がり角が小さい通常のレーザ光と比べて、同一の集光光学系を用いて集光した場合に集光束の径は大きくなる。即ち、このパルスレーザ光Ｌ２を伝送用光ファイバに導入した場合でも、光ファイバの内部で細く収束しない。また、パルスレーザ光Ｌ２の空間的な強度分布が均一であるため、光ファイバ導入部で局所的な強度のピークを持たない。したがって、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｃを光源に使用すれば、伝送用光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００５１】
［第６実施形態（図６）］
図６は、本発明の第６実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図である。
【００５２】
このパルスレーザ発振器１０ｆは、Ｑスイッチ式レーザ発振器であり、第３実施形態のＦＯＰ２３および集光レンズ２４に代えて、マイクロレンズアレイ２７ａを適用したものである。このマイクロレンズアレイ２７ａは、例えば第３実施形態で示した集光レンズ２４を２〜３６分割した小さな集光レンズ２７ａ１…を複眼的に平面上に並べた光学素子である。
【００５３】
次に、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｆの作用を説明する。レーザ共振器１５からは、時間幅が短く、平均出力に対するピーク出力の比が大きいパルスレーザ光Ｌ１１が出射される。このパルスレーザ光Ｌ１１は凹レンズ２２によってマイクロレンズアレイ２７ａの口径に合った大きさに拡大されてマイクロレンズアレイ２７ａにその一端から導入される。導入されたパルスレーザ光Ｌ１１はマイクロレンズアレイ２７ａの内部で局所的に反射されながら伝送され、他端からある拡がりの角度をもったパルスレーザ光Ｌ１２として出射される。マイクロレンズアレイ２７ａから出射されたパルスレーザ光Ｌ１２は集光レンズ２４と凹レンズ２５によって、光増幅用アンプ１６の口径に合った径をもつほぼ平行な光束に変換される。
【００５４】
但し、マイクロレンズアレイ２７ａを通過したため、この光束は通常のレーザ光とは異なり、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいレーザ光となる。また、マイクロレンズアレイ２７ａの内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、パルスレーザ光Ｌ１２の空間的な強度分布は均一化される。このパルスレーザ光Ｌ１２は光増幅用アンプ１６に伝送され、ピーク出力が非常に高いパルスレーザ光に増幅されるが、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１１が適度に発散しているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ１２もまた適度に発散し発散したレーザ光となる。また、増幅前のパルスレーザ光Ｌ１１は強度分布が均一化されているため、増幅後のパルスレーザ光Ｌ１２も強度分布は均一である。即ち、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｆからは、通常のＱスイッチ式レーザ発振器に比べて、空間的な強度分布が均一で、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。
【００５５】
本実施形態によれば、レーザ共振器１５と光増幅用アンプ１６との間にマイクロレンズアレイ２７ａを挿入したことにより、Ｑスイッチ式レーザ発振器１０ｆから空間的な強度分布が均一で、空間的なコヒーレンスが低く、かつ指向性を表す拡がり角が大きいパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このようなパルスレーザ光Ｌ２は、空間的なコヒーレンスが高く、指向性を表す拡がり角が小さい通常のレーザ光と比べて、同一の集光光学系を用いて集光した場合に集光束の径は大きくなる。即ち、このパルスレーザ光Ｌ２を伝送用光ファイバに導入した場合でも、光ファイバの内部で細く収束しない。また、パルスレーザ光Ｌ２の空間的な強度分布が均一であるため、光ファイバ導入部で局所的な強度のピークを持たない。したがって、このＱスイッチ式レーザ発振器１０ｆを光源に使用すれば、伝送用光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００５６】
［第７実施形態（図７）］
図７は、本発明の第７実施形態による光ファイバ導光装置を示す構成図である。
【００５７】
この光ファイバ導光装置２８ａは、例えば通常のパルスレーザ発振器からのパルスレーザ光Ｌ０を伝送用光ファイバ３２に導くための光ファイバ導光装置であって、パルスレーザ光Ｌの通過方向に沿って順に、凹レンズ２９およびＦＯＰ３０を配設するとともに、ＦＯＰ３０から出射されるパルスレーザ光Ｌ01を集光する集光光学系としての集光レンズ３１とを有する構成とされている。
【００５８】
この光ファイバ導光装置２８ａに入射されるパルスレーザ光Ｌ０はピーク出力が高いパルスレーザ光であって、例えばＱスイッチ式ＹＡＧレーザ発振器から発生するパルスレーザ光、あるいは、その第２高調波等である。ＦＯＰ３０は前述したものと略同様に、小さい円柱形のカライドスコープを複眼状に平面上に並べた光学素子である。
【００５９】
次に、この光ファイバ導光装置２８ａの作用を説明する。高いピーク出力をもったパルスレーザ光Ｌ０は、凹レンズ２９によってＦＯＰ３０の口径に合った大きさに拡大されてＦＯＰ３０にその一端から導入される。パルスレーザ光Ｌ０はＦＯＰ３０の内部で局所的に反射されながら伝送され、他端からある拡がり角度をもったパルスレーザ光Ｌ０１として出射される。ＦＯＰ３０から出射されたパルスレーザ光Ｌ０１は、ＦＯＰ３０の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、空間的なコヒーレンスが低くなっている。また、ＦＯＰ３０の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、パルスレーザ光Ｌ０１の空間的な強度分布は均一化されている。ＦＯＰ３０から出射されたパルスレーザ光Ｌ０１は、集光レンズ３１によって集光され、この集光されたパルスレーザ光Ｌ０２は伝送用光ファイバ３２の内部に導入される。伝送用光ファイバ３２の内部に導入されたパルスレーザ光Ｌ０２は、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射されて収束するが、空間的なコヒーレンスが低いため、空間的なコヒーレンスが高い通常のレーザ光のように細く収束しない。また、空間的な強度分布が均一であるため、伝送用光ファイバ３２の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【００６０】
本実施形態によれば、空間的なコヒーレンスが高いパルスレーザ光Ｌ０を、ＦＯＰ３０を通して空間的なコヒーレンスを低くしてから伝送用光ファイバ３２に導入するので、導入されるパルスレーザ光Ｌ０２は、伝送用光ファイバ３２の内部で細く収束せず、伝送用光ファイバ３２を損傷することがない。また、ＦＯＰ３０を通して空間的な強度分布を均一化してから伝送用光ファイバ３２に導入するので、伝送用光ファイバ３２の導入部でパルスレーザ光Ｌ０２は局所的な強度のピークを持たず、伝送用光ファイバ３２を損傷しない。したがって、この光ファイバ導光装置２８ａを使用すれば、伝送用光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００６１】
［第８実施形態（図８）］
図８は、本発明の第８実施形態による光ファイバ導光装置を示す構成図である。
【００６２】
この光ファイバ導光装置２８ｂは、第７実施形態のＦＯＰに代えて、カライドスコープ３３を適用したものである。このカライドスコープ３３は前述したものと同様に、内壁面が角柱状あるいは円柱状等の反射ミラー等で構成されている光学素子である。他の構成については、図８において第７実施形態と同様の部分に、図７と同一の符号を付して説明を省略する。
【００６３】
次に、このパルスレーザ光導光装置２８ｂの作用を説明する。高いピーク出力をもったパルスレーザ光Ｌ０は、凹レンズ２９によってカライドスコープ３３の口径に合った大きさに拡大されてカライドスコープ３３にその一端から導入される。パルスレーザ光Ｌ０はカライドスコープ３３の内部で局所的に反射されながら伝送され、他端からある拡がり角度をもったパルスレーザ光Ｌ０１として出射される。カライドスコープ３３から出射されたパルスレーザ光Ｌ０１は、カライドスコープ３３の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、空間的なコヒーレンスが低くなっている。また、カライドスコープ３３の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、パルスレーザ光Ｌ０１の空間的な強度分布は均一化されている。カライドスコープ３３から出射されたパルスレーザ光Ｌ０１は、集光レンズ３１によって集光され、この集光されたパルスレーザ光Ｌ02は伝送用光ファイバ３２の内部に導入される。伝送用光ファイバ３２の内部に導入されたパルスレーザ光Ｌ０２は、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射されて収束するが、空間的なコヒーレンスが低いため、空間的なコヒーレンスが高い通常のレーザ光のように細く収束しない。また、空間的な強度分布が均一であるため、伝送用光ファイバ３２の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【００６４】
本実施形態によれば、空間的なコヒーレンスが高いパルスレーザ光Ｌ０を、カライドスコープ３３を通して空間的なコヒーレンスを低くしてから伝送用光ファイバ３２に導入するので、導入されるパルスレーザ光Ｌ０２は、伝送用光ファイバ３２の内部で細く収束せず、伝送用光ファイバ３２を損傷することがない。また、カライドスコープ３３を通して空間的な強度分布を均一化してから伝送用光ファイバ３２に導入するので、伝送用光ファイバ３２の導入部でパルスレーザ光Ｌ０２は局所的な強度のピークを持たず、伝送用光ファイバ３２を損傷しない。したがって、この光ファイバ導光装置２８ｂを使用すれば、伝送用光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００６５】
［第９実施形態（図９）］
図９は、本発明の第９実施形態による光ファイバ導光装置を示す構成図である。
【００６６】
この光ファイバ導光装置２８ｃは、第７実施形態のＦＯＰに代えて、拡散用光透過板３４を適用したものである。この拡散用光透過板３４には前述したものと同様に、曇りガラス等の光学素子が適用され、指向性が高いパルスレーザ光を適度に拡散させることができる。他の構成については、図９において第７実施形態と同様の部分に、図７と同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
次に、このパルスレーザ光導光装置２８ｃの作用を説明する。高いピーク出力をもったパルスレーザ光Ｌ０は、凹レンズ２９によって拡散用光透過板３４の口径に合った大きさに拡大されて拡散用光透過板３４にその一端から導入される。パルスレーザ光Ｌ０は拡散用光透過板３４の内部で局所的に反射されながら伝送され、他端からある拡がり角度をもったパルスレーザ光Ｌ０１として出射される。拡散用光透過板３４から出射されたパルスレーザ光Ｌ０１は、拡散用光透過板３４の内部で適度に拡散されたため、空間的なコヒーレンスが低くなっている。また、拡散用光透過板３４の内部で局所的に繰り返し反射を受けたため、パルスレーザ光Ｌ０１の空間的な強度分布は均一化されている。拡散用光透過板３４から出射されたパルスレーザ光Ｌ０１は、集光レンズ３１によって集光され、この集光されたパルスレーザ光Ｌ０２は伝送用光ファイバ３２の内部に導入される。伝送用光ファイバ３２の内部に導入されたパルスレーザ光Ｌ０２は、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射されて収束するが、空間的なコヒーレンスが低いため、空間的なコヒーレンスが高い通常のレーザ光のように細く収束しない。また、空間的な強度分布が均一であるため、伝送用光ファイバ３２の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【００６８】
本実施形態によれば、空間的なコヒーレンスが高いパルスレーザ光Ｌ０を、拡散用光透過板３４を通して空間的なコヒーレンスを低くしてから伝送用光ファイバ３２に導入するので、導入されるパルスレーザ光Ｌ０２は、伝送用光ファイバ３２の内部で細く収束せず、伝送用光ファイバ３２を損傷することがない。また、拡散用光透過板３４を通して空間的な強度分布を均一化してから伝送用光ファイバ３２に導入するので、伝送用光ファイバ３２の導入部でパルスレーザ光Ｌ０２は局所的な強度のピークを持たず、伝送用光ファイバ３２を損傷しない。したがって、この光ファイバ導光装置２８ｃを使用すれば、伝送用光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００６９】
［第１０実施形態（図１０）］
図１０は、本発明の第１０実施形態による光ファイバ導光装置を示す構成図である。
【００７０】
この光ファイバ導光装置２８ｄは、第７実施形態のＦＯＰに代えて、マイクロレンズアレイ３５を適用したものである。このマイクロレンズアレイ３５は前述したものと同様に、小さな集光レンズを複眼状に平面上に並べた光学素子である。他の構成については、図１０において第７実施形態と同様の部分に、図７と同一の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
次に、このパルスレーザ光導光装置２８ｄの作用を説明する。高いピーク出力をもったパルスレーザ光Ｌ０は、凹レンズ２９によってマイクロレンズアレイ３５の口径に合った大きさに拡大されてマイクロレンズアレイ３５にその一端から導入される。パルスレーザ光Ｌ０はマイクロレンズアレイ３５の内部で局所的に反射されながら伝送され、他端からある拡がり角度をもったパルスレーザ光Ｌ０１として出射される。マイクロレンズアレイ３５から出射されたパルスレーザ光Ｌ０１は、マイクロレンズアレイ３５の内部で適度に拡散されたため、空間的なコヒーレンスが低くなっている。また、マイクロレンズアレイ３５０通過したため、パルスレーザ光Ｌ０１の空間的な強度分布は均一化されている。マイクロレンズアレイ３５から出射されたパルスレーザ光Ｌ０１は、集光レンズ３１によって集光され、この集光されたパルスレーザ光Ｌ０２は伝送用光ファイバ３２の内部に導入される。伝送用光ファイバ３２の内部に導入されたパルスレーザ光Ｌ０２は、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射されて収束するが、空間的なコヒーレンスが低いため、空間的なコヒーレンスが高い通常のレーザ光のように細く収束しない。また、空間的な強度分布が均一であるため、伝送用光ファイバ３２の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【００７２】
本実施形態によれば、空間的なコヒーレンスが高いパルスレーザ光Ｌ０を、マイクロレンズアレイ３５を通して空間的なコヒーレンスを低くしてから伝送用光ファイバ３２に導入するので、導入されるパルスレーザ光Ｌ０２は、伝送用光ファイバ３２の内部で細く収束せず、伝送用光ファイバ３２を損傷することがない。また、マイクロレンズアレイ３５を通して空間的な強度分布を均一化してから伝送用光ファイバ３２に導入するので、伝送用光ファイバ３２の導入部でパルスレーザ光Ｌ02は局所的な強度のピークを持たず、伝送用光ファイバ３２を損傷しない。したがって、この光ファイバ導光装置２８ｄを使用すれば、伝送用光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００７３】
［第１１実施形態（図１１）］
次に、本発明の第１実施形態について説明する。図１１（ａ）は、本実施形態による伝送用光ファイバの全体を示す断面図であり、同図（ｂ），（ｃ）は、同図（ａ）のＸ−Ｘ線およびＹ−Ｙ線断面図である。
【００７４】
この伝送用光ファイバ３６は、芯部のコア３７と、それを被覆するクラッド３８とで形成されている。コア３７には石英等の材料が使用され、屈折率分布はステップインデックス型等をなしている。この伝送用光ファイバ３６のコア３７は、一端側の一定長さ部分（Ｃ部）で角柱形状をなし、それ以外の部分（Ｄ部）では円柱形状をなしている。
【００７５】
この伝送用光ファイバ３６の作用を説明する。図示しない通常のパルスレーザ発振器から、ピーク出力の高いパルスレーザ光Ｌを集光して、コア３７が角柱形状をした一端側から伝送用光ファイバ３６の内部に導入すると、そのパルスレーザ光Ｌは、まず角柱形状のコア３７の外周面とその周囲のクラッド３８との境界面で反射を受ける。この境界面は角柱形状をなしており平面で構成されているため、反射光は分散し、細く収束することはない。そして、パルスレーザ光Ｌは、角柱形状をしたコア３７の内部で繰り返し反射を受けながら伝送され、円柱形状をしたコア３７の内部に到達する。但し、角柱形状をしたコア３７の内部で繰り返し反射を受けたため、このパルスレーザ光Ｌの空間的なコヒーレンスは低くなっている。
【００７６】
次に、パルスレーザ光Ｌは、円柱形状のコア３７の内部においては、コア３７の外周面とその周囲のクラッド３８との境界面が凹面鏡状の円弧面であるため反射を受けて収束するが、空間的なコヒーレンスが低いため、空間的なコヒーレンスが高い通常のレーザ光のように細く収束することはない。
【００７７】
このような本実施形態によれば、伝送用光ファイバ３６のコア３７の端部を角柱形状としたので、パルスレーザ光Ｌを伝送用光ファイバ３６に導光しても、パルスレーザ光Ｌは伝送用光ファイバ３６の内部で細く収束せず、光ファイバを損傷しない。したがって、この伝送用光ファイバ３６を使用すれば、光ファイバ自身を損傷することがなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００７８】
［第１２実施形態（図１２）］
次に、本発明の第１２実施形態について説明する。
【００７９】
図１２は、本実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【００８０】
この光ファイバ伝送式レーザ装置３９ａは、第１実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ａと、このパルスレーザ発振器１０ａからのパルスレーザ光Ｌ２を集光する集光光学系としての集光レンズ４０と、集光したパルスレーザ光Ｌ２を伝送するための光ファイバ４１とを備えた構成とされている。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【００８１】
このような構成の光ファイバ伝送式レーザ装置において、パルスレーザ発振器１０ａからは、第１実施形態で示した作用により、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きい高ピーク出力のパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ２は集光レンズ４０によって集光されて伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射を受けて収束されても、空間的なコヒーレンスが低いため、細く収束しない。
【００８２】
本実施形態によれば、レーザ共振器１５のリアミラー１１の表面１１ａを砂面としたパルスレーザ発振器１０ａを光源として使用するので、パルスレーザ光Ｌ２は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置３９ａを使用すれば、伝送用光ファイバ４１を損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００８３】
［第１３実施形態（図１３）］
図１３は、本発明の第１３実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【００８４】
この光ファイバ伝送式レーザ装置３９ｂは、第２実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ｂと、このパルスレーザ発振器１０ｂからのパルスレーザ光Ｌ２を集光する集光光学系としての集光レンズ４０と、集光したパルスレーザ光Ｌ２を伝送するための光ファイバ４１とを備えた構成とされている。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【００８５】
このような構成の光ファイバ伝送式レーザ装置において、パルスレーザ発振器１０ｂからは、第１実施形態で示した作用により、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きい高ピーク出力のパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ２は集光レンズ４０によって集光されて伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射を受けて収束されても、空間的なコヒーレンスが低いため、細く収束しない。また、空間的な強度分布が均一であるため、伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【００８６】
本実施形態によっても、パルスレーザ光Ｌ２は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置３９ｂを使用すれば、伝送用光ファイバ４１を損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００８７】
［第１４実施形態（図１４）]
図１４は、本発明の第１４実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【００８８】
この光ファイバ伝送式レーザ装置３９ｃは、第２実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ｃと、このパルスレーザ発振器１０ｃからのパルスレーザ光Ｌ２を集光する集光光学系としての集光レンズ４０と、集光したパルスレーザ光Ｌ２を伝送するための光ファイバ４１とを備えた構成とされている。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【００８９】
このような構成の光ファイバ伝送式レーザ装置において、パルスレーザ発振器１０ｃからは、第１実施形態で示した作用により、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きい高ピーク出力のパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ２は集光レンズ４０によって集光されて伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射を受けて収束されても、空間的なコヒーレンスが低いため、細く収束しない。また、空間的な強度分布が均一であるため、伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【００９０】
本実施形態によっても、パルスレーザ光Ｌ２は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置３９ｃを使用すれば、伝送用光ファイバ４１を損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００９１】
［第１５実施形態（図１５）]
図１５は、本発明の第１５実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【００９２】
この光ファイバ伝送式レーザ装置３９ｄは、第２実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ｄと、このパルスレーザ発振器１０ｄからのパルスレーザ光Ｌ２を集光する集光光学系としての集光レンズ４０と、集光したパルスレーザ光Ｌ２を伝送するための光ファイバ４１とを備えた構成とされている。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【００９３】
このような構成の光ファイバ伝送式レーザ装置において、パルスレーザ発振器１０ｄからは、第１実施形態で示した作用により、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きい高ピーク出力のパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ２は集光レンズ４０によって集光されて伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射を受けて収束されても、空間的なコヒーレンスが低いため、細く収束しない。また、空間的な強度分布が均一であるため、伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【００９４】
本実施形態によっても、パルスレーザ光Ｌ２は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置３９ｄを使用すれば、伝送用光ファイバ４１を損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００９５】
［第１６実施形態（図１６）]
図１６は、本発明の第１６実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【００９６】
この光ファイバ伝送式レーザ装置３９ｅは、第２実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ｅと、このパルスレーザ発振器１０ｅからのパルスレーザ光Ｌ２を集光する集光光学系としての集光レンズ４０と、集光したパルスレーザ光Ｌ２を伝送するための光ファイバ４１とを備えた構成とされている。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【００９７】
このような構成の光ファイバ伝送式レーザ装置において、パルスレーザ発振器１０ｅからは、第１実施形態で示した作用により、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きい高ピーク出力のパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ２は集光レンズ４０によって集光されて伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射を受けて収束されても、空間的なコヒーレンスが低いため、細く収束しない。また、空間的な強度分布が均一であるため、伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【００９８】
本実施形態によっても、パルスレーザ光Ｌ２は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置３９ｅを使用すれば、伝送用光ファイバ４１を損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【００９９】
［第１７実施形態（図１７）]
図１７は、本発明の第１７実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【０１００】
この光ファイバ伝送式レーザ装置３９ｆは、第２実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ｆと、このパルスレーザ発振器１０ｆからのパルスレーザ光Ｌ２を集光する集光光学系としての集光レンズ４０と、集光したパルスレーザ光Ｌ２を伝送するための光ファイバ４１とを備えた構成とされている。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【０１０１】
このような構成の光ファイバ伝送式レーザ装置において、パルスレーザ発振器１０ｆからは、第１実施形態で示した作用により、空間的なコヒーレンスが低く、指向性を表す拡がり角が大きい高ピーク出力のパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ２は集光レンズ４０によって集光されて伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、凹面状をしたコアとクラッドとの境界面で反射を受けて収束されても、空間的なコヒーレンスが低いため、細く収束しない。また、空間的な強度分布が均一であるため、伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【０１０２】
本実施形態によっても、パルスレーザ光Ｌ２は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置３９ｆを使用すれば、伝送用光ファイバ４１を損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【０１０３】
［第１８実施形態（図１８）]
図１８は、本発明の第１８実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【０１０４】
この光ファイバ伝送式レーザ装置４２ａは、パルスレーザ発振器１０と、第７実施形態で示した光ファイバ導光装置２８ａと、伝送用光ファイバ４１とを備えた構成とされている。パルスレーザ発振器１０には、Ｑスイッチ式ＹＡＧレーザ発振器、あるいは、Ｑスイッチ式ＳＨ−ＹＡＧレーザ発振器等が適用される。第１〜第６実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ａ〜１０ｆを適用することもできる。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【０１０５】
次に、この光ファイバ伝送式レーザ装置４２ａの作用を説明する。パルスレーザ発振器１０からは、ピーク出力の高いパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ２は光ファイバ導光装置２８ａによって集光されたパルスレーザ光Ｌ３となって伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、第７実施形態で説明した作用により、伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【０１０６】
本実施形態によれば、ＦＯＰ３０を挿入した光ファイバ導光装置２８ａを適用するので、パルスレーザ光Ｌ３は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また、伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置を使用すれば、光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【０１０７】
［第１９実施形態（図１９）]
図１９は、本発明の第１９実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【０１０８】
この光ファイバ伝送式レーザ装置４２ｂは、パルスレーザ発振器１０と、第８実施形態で示した光ファイバ導光装置２８ｂと、伝送用光ファイバ４１とを備えた構成とされている。パルスレーザ発振器１０には、Ｑスイッチ式ＹＡＧレーザ発振器、あるいは、Ｑスイッチ式ＳＨ−ＹＡＧレーザ発振器等が適用される。第１〜第６実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ａ〜１０ｆを適用することもできる。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【０１０９】
次に、この光ファイバ伝送式レーザ装置４２ｂの作用を説明する。パルスレーザ発振器１０からは、ピーク出力の高いパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ2  は光ファイバ導光装置２８ｂによって集光されたパルスレーザ光Ｌ３となって伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、第８実施形態で説明した作用により、伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【０１１０】
本実施形態によれば、カライドスコープ３３を挿入した光ファイバ導光装置２８ｂを適用するので、パルスレーザ光Ｌ３は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また、伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置を使用すれば、光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【０１１１】
［第２０実施形態（図２０）]
図２０は、本発明の第２０実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【０１１２】
この光ファイバ伝送式レーザ装置４２ｃは、パルスレーザ発振器１０と、第９実施形態で示した光ファイバ導光装置２８ｃと、伝送用光ファイバ４１とを備えた構成とされている。パルスレーザ発振器１０には、Ｑスイッチ式ＹＡＧレーザ発振器、あるいは、Ｑスイッチ式ＳＨ−ＹＡＧレーザ発振器等が適用される。第１〜第６実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ａ〜１０ｆを適用することもできる。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【０１１３】
次に、この光ファイバ伝送式レーザ装置４２ｃの作用を説明する。パルスレーザ発振器１０からは、ピーク出力の高いパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ２は光ファイバ導光装置２８ｃによって集光されたパルスレーザ光Ｌ３となって伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、第９実施形態で説明した作用により、伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【０１１４】
本実施形態によれば、拡散用光透過板３４を挿入した光ファイバ導光装置２８ｃを適用するので、パルスレーザ光Ｌ３は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また、伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置を使用すれば、光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【０１１５】
［第２１実施形態（図２１）]
図２１は、本発明の第２１実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図である。
【０１１６】
この光ファイバ伝送式レーザ装置４２ｄは、パルスレーザ発振器１０と、第１０実施形態で示した光ファイバ導光装置２８ｄと、伝送用光ファイバ４１とを備えた構成とされている。パルスレーザ発振器１０には、Ｑスイッチ式ＹＡＧレーザ発振器、あるいは、Ｑスイッチ式ＳＨ−ＹＡＧレーザ発振器等が適用される。第１〜第６実施形態で示したパルスレーザ発振器１０ａ〜１０ｆを適用することもできる。伝送用光ファイバ４１には、例えば石英製コアのステップインデックス型の光ファイバが使用される。
【０１１７】
次に、この光ファイバ伝送式レーザ装置４２ｄの作用を説明する。パルスレーザ発振器１０からは、ピーク出力の高いパルスレーザ光Ｌ２が出射される。このパルスレーザ光Ｌ２は光ファイバ導光装置２８ｄによって集光されたパルスレーザ光Ｌ３となって伝送用光ファイバ４１の内部に導入されるが、第１０実施形態で説明した作用により、伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たない。
【０１１８】
本実施形態によれば、マイクロレンズアレイ３５を挿入した光ファイバ導光装置２８ｄを適用するので、パルスレーザ光Ｌ３は伝送用光ファイバ４１の内部で細く収束せず、また、伝送用光ファイバ４１の導入部で局所的な強度のピークを持たず、光ファイバを損傷しない。したがって、この光ファイバ式レーザ装置を使用すれば、光ファイバを損傷することなく、高ピーク出力のパルスレーザ光を光ファイバにより伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図。
【図２】本発明の第２実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図。
【図３】本発明の第３実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図。
【図４】本発明の第４実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図。
【図５】本発明の第５実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図。
【図６】本発明の第６実施形態によるパルスレーザ発振器を示す構成図。
【図７】本発明の第７実施形態による光ファイバ導光装置を示す構成図。
【図８】本発明の第８実施形態による光ファイバ導光装置を示す構成図。
【図９】本発明の第９実施形態による光ファイバ導光装置を示す構成図。
【図１０】本発明の第１０実施形態による光ファイバ導光装置を示す構成図。
【図１１】（ａ）は本発明の第１１実施形態による光ファイバ導光装置を示す断面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＸ−Ｘ線，Ｙ−Ｙ線断面図。
【図１２】本発明の第１２実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図１３】本発明の第１３実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図１４】本発明の第１４実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図１５】本発明の第１５実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図１６】本発明の第１６実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図１７】本発明の第１７実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図１８】本発明の第１８実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図１９】本発明の第１９実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図２０】本発明の第２０実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図２１】本発明の第２１実施形態による光ファイバ伝送式レーザ装置を示す構成図。
【図２２】結像による光ファイバ導光装置を使用した従来例を示す図。
【図２３】テーパファイバを使用した従来例を示す図。
【符号の説明】
【０１２０】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ  パルスレーザ発振器
１１  リアミラー
１１ａ  表面
１２  Ｑスイッチ
１３  オシレータ
１４  出射ミラー
１５  レーザ共振器
１６  光増幅用アンプ
１７  拡散用光ファイバ
１８  反射ミラー
１９  集光用レンズ
２０  第２の集光用レンズ
２１  反射ミラー
２３  光ファイバプレート（ＦＯＰ）
２４  集光レンズ
２５  第２の凹レンズ
２６  カライドスコープ
２７  拡散用光透過板
２７ａ  マイクロレンズアレイ
２７ａ1  集光レンズ
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ  光ファイバ導光装置
２９  凹レンズ
３０  ＦＯＰ
３１  集光レンズ
３２  伝送用光ファイバ
３３  カライドスコープ
３４  拡散用光透過板
３５  マイクロレンズアレイ
３６  伝送用光ファイバ
３７  コア
３８  クラッド
３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ，３９ｅ，３９ｆ  光ファイバ伝送式レーザ装置
４０  集光レンズ
４１  伝送用光ファイバ
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ  光ファイバ伝送式レーザ装置
Ｌ０，Ｌ０１，Ｌ０２，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ０３，Ｌ１１，Ｌ１２  パルスレーザ光
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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