(57)【要約】【課題】放熱性が高く、光ファイバレーザを低光損失で保持、収納できる光ファイバレーザモジュールを提供すること。【解決手段】励起光源１と、励起光源１から出力された励起光を導波する増幅光ファイバ６、６Ａと、増幅光ファイバ６、６Ａを巻いた状態で保持し、かつ増幅光ファイバ６、６Ａの放熱を行う保持部９、９Ａと、を備えた光ファイバレーザ５０と、複数の増幅光ファイバ６、６Ａを備える、単数または複数の光ファイバレーザ５０を、収納する筐体１０１と、を備え、増幅光ファイバ６、６Ａが互いに離間した状態で配置されている。【選択図】図１
2012074603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源と、前記励起光源から出力された励起光により光増幅を行う複数の増幅光ファイバとを有する光ファイバレーザと、
前記複数の増幅光ファイバを巻いた状態で保持し、かつ前記複数の増幅光ファイバの放熱を行う少なくとも一つの保持部と、
前記光ファイバレーザを、収納するケースと、を備え、
前記保持部は、前記複数の増幅光ファイバを互いに離間した状態で保持することを特徴とする光ファイバレーザモジュール。
【請求項２】
前記保持部は、表面に前記増幅光ファイバが接触した状態で保持する熱伝導性成形体を備え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モジュール。
【請求項３】
前記複数の増幅光ファイバは、一つの前記熱伝導性成形体の表面に互いに離間した状態で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項４】
前記保持部は、さらにヒートシンクを備え、該ヒートシンクの表面に前記熱伝導性成形体が貼り付けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項５】
前記熱伝導性成形体は平板形状であり、前記複数の増幅光ファイバの巻き束は、前記熱伝導性成形体の表面に互いに離間した状態で配置されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項６】
前記ヒートシンクは、金属でなる板状の基板を備え、前記熱伝導性成形体が前記基板の一方の表面に貼り付けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項７】
前記ヒートシンクは、金属でなる円柱状基体を備え、前記熱伝導性成形体が前記円柱状基体の外周面に周回して貼り付けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項８】
前記複数の増幅光ファイバは、前記円柱状基体に貼り付けられた前記熱伝導性成形体の外周面にコイル状に巻き付けられ、前記円柱状基体の軸方向に互いに離間した状態で配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項９】
前記保持部は、さらに放熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項１０】
前記放熱手段は、前記保持部の内部に直接埋め込まれたヒートパイプであることを特徴とする請求項９に記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項１１】
前記熱伝導性成形体は、熱伝導率が０.５Ｗ／ｍＫ以上であり、かつアスカーＣ硬度が２０〜５０であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項１２】
前記熱伝導性成形体は、圧縮強度のピーク値で１０〜３０Ｎ／ｃｍ２、安定値で３〜１０Ｎ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバレーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバレーザモジュールに関し、さらに詳しくは、複数の増幅光ファイバを収納した放熱効率を高めた光ファイバレーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光増幅物質としてイットリビウム（Ｙｂ）やエルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素をコア部に添加した増幅光ファイバを増幅媒体にし、この増幅光ファイバの両端に光ファイバグレーティングを接続して形成されるファブリペロー型の光共振器を備えた光ファイバレーザが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光ファイバレーザは、ダブルクラッド型の増幅光ファイバを採用し、より高出力の励起光源を利用できるようにして、例えば１００Ｗ以上の高出力化を実現している。そして、このような高出力の光ファイバレーザは、例えば、光通信用の光源として、通常、複数の光ファイバレーザが並列に接続されたモジュールとして利用されている。また、近年、光ファイバ中の非線形光学効果が高い非線形光ファイバと組み合わせて、非線形光学効果によって各種光信号処理を行う光信号処理装置においても、このような高出力の光ファイバレーザが利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７３６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような光ファイバレーザに用いられる増幅光ファイバにおいては、伝搬する光の強度が極めて強い。その結果、光ファイバ中の光損失が小さくても、それによって失われる光エネルギーも大きくなるため、光ファイバが発熱しやすいものとなる。このような発熱は、光ファイバにおける温度依存性の高い光学特性を変動させたり、光ファイバおよびこれを用いた装置の信頼性を低下させたりする原因となる場合がある。特に、上述のように、光ファイバレーザが、光通信用の光源として、複数の光ファイバレーザが並列に接続された複数の増幅光ファイバを有するモジュールとして用いられる場合、複数の増幅光ファイバをそれぞれ巻き束ねた状態で積み重ねていた。このため、重ねた複数の増幅光ファイバ全体の発熱量は、局所的に大きいものであった。したがって、複数の光ファイバレーザをモジュールとしてケース内に収納する場合に、増幅光ファイバに対する放熱性が高く、光ファイバレーザを低光損失で保持できることが強く望まれている。
【０００５】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放熱性が高く、光ファイバレーザを収納できる光ファイバレーザモジュール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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバレーザモジュールは、励起光源と、前記励起光源から出力された励起光により光増幅を行う複数の増幅光ファイバとを有する光ファイバレーザと、前記複数の増幅光ファイバを巻いた状態で保持し、かつ前記複数の増幅光ファイバの放熱を行う少なくとも一つの保持部と、前記光ファイバレーザを、収納するケースと、を備え、前記保持部は、前記複数の増幅光ファイバを互いに離間した状態で保持することを特徴とする。
【０００７】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記保持部は、表面に前記増幅光ファイバが接触した状態で保持する熱伝導性成形体を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記複数の増幅光ファイバが、一つの前記熱伝導性成形体の表面に互いに離間した状態で配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記保持部は、さらにヒートシンクを備え、該ヒートシンクの表面に前記熱伝導性成形体が貼り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記熱伝導性成形体は平板形状であり、前記複数の増幅光ファイバの巻き束は、前記熱伝導性成形体の表面に互いに離間した状態で配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記ヒートシンクは、金属でなる板状の基板を備え、前記熱伝導性成形体が前記基板の一方の表面に貼り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記ヒートシンクは、金属でなる円柱状基体を備え、前記熱伝導性成形体が前記円柱状基体の外周面に周回して貼り付けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記複数の増幅光ファイバが、前記円柱状基体に貼り付けられた前記熱伝導性成形体の外周面にコイル状に巻き付けられ、前記円柱状基体の軸方向に互いに離間した状態で配置されていることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記保持部は、さらに放熱手段が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記放熱手段は、前記熱伝導性成形体および前記ヒートシンクのいずれかの内部、または、前記熱伝導性成形体と前記ヒートシンクとの界面に直接埋め込まれたヒートパイプであることを特徴とする。
【００１６】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記熱伝導性成形体は、熱伝導率が０.５Ｗ／ｍＫ以上であり、かつアスカーＣ硬度が２０〜５０であることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係る光ファイバレーザモジュールは、上記の発明において、前記熱伝導性成形体は、圧縮強度のピーク値で１０〜３０Ｎ／ｃｍ２、安定値で３〜１０Ｎ／ｃｍ２であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、放熱性が高く、光ファイバレーザを低光損失で保持、収納できる光ファイバレーザモジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、この発明の実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュールを示す模式図である。
【図２】図２は、増幅光ファイバの断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部の変形例１を示す斜視図である。
【図６−１】図６−１は、図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図６−２】図６−２は、実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部の変形例２を示す断面図である。
【図６−３】図６−３は、実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部の変形例３を示す断面図である。
【図６−４】図６−４は、実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部の変形例４を示す断面図である。
【図７】図７は、この発明の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュールを示す模式図である。
【図８】図８は、この発明の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部の変形例５を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図１０】図１０は、この発明の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部の変形例６を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、この発明の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部の変形例７を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、この発明の実施の形態３に係る光ファイバレーザモジュールを示す模式図である。
【図１３】図１３は、この発明の実施の形態４に係る光ファイバレーザモジュールを示す模式図である。
【図１４】図１４は、この発明の実施の形態４に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部の変形例８を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、この発明の実施の形態５に係る光ファイバレーザモジュールを示す模式図である。
【図１６】図１６は、この発明の実施の形態５に係る光ファイバレーザモジュールにおける保持部の変形例９を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態に係る光ファイバレーザモジュールについて図面を参照して説明する。但し、図面は模式的なものであり、各部材の厚み、幅寸法、径寸法などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いに寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュール１００の模式図である。図１に示すように、この光ファイバレーザモジュール１００は、複数（この実施の形態では３つ）の光ファイバレーザ５０を備えている。なお、この実施の形態では、ＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）構造を有するものであって、光共振部を有し、レーザ発振を行うレーザ発振部と、発振されたレーザ光を増幅させるブースター光増幅部とを備えている。
【００２２】
それぞれの光ファイバレーザ５０は、ｎを１以上の整数として、波長９７５±５ｎｍの励起光を出力するマルチモード半導体レーザである半導体レーザ１1〜１nを備えた励起光源１と、マルチモード光ファイバ２1〜２nと、ＴＦＢ（Tapered  Fiber  Bundle）３と、マルチモード光ファイバ４と、屈折率が周期的に変化する構造を有するグレーティング部５１が形成された光ファイバグレーティング５と、励起光源１からの光を導波する増幅光ファイバ６と、グレーティング部７１が形成された光ファイバグレーティング７と、シングルモード光ファイバ８ａが接続されたＴＦＢ８と、このＴＦＢ８にマルチモード光ファイバを介して、ｎを１以上の整数として、波長９７５±５ｎｍの励起光を出力するマルチモード半導体レーザである半導体レーザ１１1〜１１nを備えた励起光源１１と、ＴＦＢ８に接続され半導体レーザ１１1〜１１nからの光を導波する増幅光ファイバ６Ａと、を備える。これら光ファイバレーザ５０は、それぞれの増幅光ファイバ６Ａの端部が光カプラである出力端子１０に接続されている。さらに、これら光ファイバレーザ５０は、増幅光ファイバ６、６Ａのそれぞれに保持構造としての機能を有する保持部９、９Ａを備えている。また、増幅光ファイバ６、６Ａは、保持部９、９Ａにより互いに接触しないように巻いた状態で保持されている。なお、これら増幅光ファイバ６、６Ａは、無理のないように曲げられ、曲げによる光損失の発生を抑える範囲の曲率に設定されている。
【００２３】
マルチモード光ファイバ２1〜２nは、半導体レーザ１1〜１nが出力する励起光を導波するように接続されている。また、ＴＦＢ３は、マルチモード光ファイバ２1〜２nが導波した各励起光を結合し、マルチモード光ファイバ４から出力させるように構成されている。また、光ファイバグレーティング５は、マルチモード光ファイバ４と接続点Ｃ１において融着接続している。また、増幅光ファイバ６は、光ファイバグレーティング５と接続点Ｃ２において融着接続している。また、光ファイバグレーティング７は、増幅光ファイバ６と接続点Ｃ３において融着接続している。また、ＴＦＢ８に接続されたシングルモード光ファイバ８ａは、光ファイバグレーティング７と接続点Ｃ４において融着接続している。なお、半導体レーザ１１1〜１１nを備える励起光源１１と増幅光ファイバ６Ａとを接続した構成は、増幅光ファイバ６Ａの両端に光ファイバグレーティングを接続しない点を除き、上記した半導体レーザ１1〜１nを備えた励起光源１と増幅光ファイバ６とを接続した構成と同様である。
【００２４】
図２は、図１に示す増幅光ファイバ６の長手方向に垂直な断面における模式的な断面図である。この増幅光ファイバ６は、ゲルマニウムが添加されるとともに、光増幅媒質として、例えばエルビウム（Ｅｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とが共添加されたシリカガラスからなるコア部６ａと、コア部６ａの外周に形成され、コア部６ａよりも低屈折率のシリカガラスからなる内側クラッド部６ｂと、内側クラッド部６ｂの外周に形成され、内側クラッド部６ｂよりも低屈折率の樹脂からなる外側クラッド部６ｃとを備えるダブルクラッド型の増幅光ファイバである。なお、増幅光ファイバ６の外径は例えば２５０μｍである。また、増幅光ファイバ６Ａの構成は、増幅光ファイバ６と同様である。
【００２５】
光ファイバグレーティング５は、増幅光ファイバ６と同様の断面構造を有し、コア部には、光増幅媒質は添加されておらず、例えばゲルマニウムが添加されているダブルクラッド型の光ファイバである。また、光ファイバグレーティング７は、ダブルクラッド型ではなく、図２に示す増幅光ファイバ６の構造において、内側クラッド部６ｂと外側クラッド部６ｃとからなるクラッド部を１層のクラッド部に置き換え、さらにこのクラッド部の外周に光ファイバのガラス部分の保護のための樹脂被覆を備えた構造を有している。
【００２６】
また、シングルモード光ファイバ８ａも、光ファイバグレーティング７と同様の構造を有する光ファイバとなっている。また、マルチモード光ファイバ２1〜２n、４はコア部とクラッド部とを備えた通常の構造を有し、コア部のコア径が例えば１０５μｍのマルチモード光ファイバであり、励起光の波長の光をマルチモードで伝搬するように構成されている。なお、マルチモード光ファイバ４として、ダブルクラッド型の光ファイバを用いてもよい。
【００２７】
また、光ファイバグレーティング５、７に形成されたグレーティング部５１、７１は、増幅光ファイバ６のコア部６ａに添加された光増幅媒質であるＥｒの発光帯域内の所定の波長、例えば１５６０ｎｍ近傍の波長を中心とした反射帯域を有するようにピッチ等が設定されている。また、グレーティング部５１の最大反射率は約１００％であり、グレーティング部７１の最大反射率は約１０〜３０％である。
【００２８】
つぎに、保持部９について説明する。なお、保持部９Ａは、保持部９と同様の構成であるため、説明を省略する。図３は、図１に示す保持部９の模式的な斜視図である。この保持部９は、例えばアルミニウム等の金属からなる板状のヒートシンクとしての基板９ａと、基板９ａの上面の少なくとも一部を覆うように密着して形成された、シート状の熱伝導性成形体９ｂとを備えている。熱伝導性成形体９ｂの厚さは例えば０．５〜１０ｍｍである。また、この保持部９は、この光ファイバレーザモジュール１００のケースとしての筐体１０１に取り付けられている。なお、この筐体１０１の一部が基板９ａを兼ねていることが好ましい。そして、この保持部９は、熱伝導性成形体９ｂの表面において、互いに重ならないように同心円状に巻いた状態の増幅光ファイバ６を保持している。
【００２９】
つぎに、この光ファイバレーザモジュール１００の動作について説明する。はじめに、半導体レーザ１1〜１nが波長９７５±５ｎｍの励起光を出力すると、マルチモード光ファイバ２1〜２nが各励起光を導波し、ＴＦＢ３が、導波した各励起光を結合してマルチモード光ファイバ４に出力する。マルチモード光ファイバ４は結合した励起光をマルチモードで伝搬する。その後、光ファイバグレーティング５がマルチモード光ファイバ４を伝搬した励起光を透過して、増幅光ファイバ６に到達させる。
【００３０】
増幅光ファイバ６に到達した励起光は、増幅光ファイバ６の内側クラッド部６ｂ内をマルチモードで伝搬しながら、増幅光ファイバ６のコア部６ａに添加したＹｂを介してＥｒを光励起し、波長１５６０ｎｍを含む波長帯域を有する蛍光を発光させる。この蛍光は、光ファイバグレーティング５、７が構成する光共振器内をシングルモードで往復しながら、Ｅｒの誘導放出作用により増幅され、発振波長１５６０ｎｍにおいてレーザ発振する。
【００３１】
増幅光ファイバ６Ａにおいては、増幅光ファイバ６側からのレーザ発振光と、半導体レーザ１１1〜１１nからの所定の波長の励起光とが、ＴＦＢ８に導波される。各励起光は、マルチモードで伝搬しながら、コア部に添加したＹｂイオンを光励起する。それとともに、増幅光ファイバ６Ａでは、増幅光ファイバ６側から導波されたレーザ発振光が、コア部をシングルモードで伝搬される。このレーザ発振光は、励起状態にあるＹｂイオンと相互作用し、誘導放出作用によって光増幅され、出力端子１０から増幅レーザ光として出力される。各光ファイバレーザ５０から出力される増幅レーザ光は、出力端子１０に合波されるため、高出力となる。
【００３２】
ここで、増幅光ファイバ６の中には、励起光と、レーザ発振光が存在するため、光強度が極めて強くなっている。そのため、増幅光ファイバ６はその中の光損失によって発熱する。また、増幅光ファイバ６の場合、その中で励起光からレーザ発振光への変換が、所定のエネルギー変換効率で行われる。そのため、その変換の際に失われたエネルギーが熱となるので、特に発熱しやすいものとなる。
【００３３】
増幅光ファイバ６Ａの中においては、励起光と、レーザ発振光とが存在するため、光強度が極めて強くなっている。増幅光ファイバ６Ａはその中の光損失によって発熱する。また、増幅光ファイバ６Ａの場合も増幅光ファイバ６の場合と同様に、その中で励起光からレーザ発振光への変換が、所定のエネルギー変換効率で行われる。そのため、その変換の際に失われたエネルギーが熱となるので、大きな発熱量となる。
【００３４】
しかしながら、この光ファイバレーザ５０においては、各増幅光ファイバ６、６Ａは、保持部９、９Ａにより離間した状態で配置されているため、発熱の箇所が分散され、放熱性が高くなる。なお、本実施の形態では、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であり、かつアスカーＣ硬度が２０〜５０である熱伝導性成形体９ｂ上に巻き付けられた状態で、保持部９に保持されている。その結果、増幅光ファイバ６は、曲げによる過剰な光損失が発生しないように保持されるため過剰な熱が発生せず、かつ発生した熱は速やかに放熱される。したがって、増幅光ファイバ６の温度上昇は抑制され、エネルギー変換効率の低下が防止され、信頼性も維持される。このような作用は、増幅光ファイバ６Ａにおいても同様の作用を有する。
【００３５】
図４は、図３に示す保持部のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図４に示すように、保持部９において、増幅光ファイバ６は、適度な硬度を有する熱伝導性成形体９ｂに適度に沈み込み、微少な曲げ等が発生しない状態で保持されるので、曲げ損失等の過剰な光損失が発生しないものとなる。また、増幅光ファイバ６において発生した熱は、熱伝導性成形体９ｂの高い熱伝導率によって速やかに放熱される。また、この保持部９は、増幅光ファイバ６を互いに重ならないように同心円状に巻いた状態で保持するので、増幅光ファイバ６の重なり合いによる曲げ損失も防止できる。
【００３６】
本実施の形態１では、保持部９、９Ａにおいて、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であり、かつアスカーＣ硬度が２０〜５０である熱伝導性成形体９ｂを用いることによって、微少な曲げ等が発生しない状態での増幅光ファイバ６、６Ａの保持を実現し、かつ十分な放熱性を確保している。
【００３７】
なお、熱伝導性成形体９ｂの特性としては、圧縮強度がピーク値で１０〜３０Ｎ／ｃｍ2、安定値で３〜１０Ｎ／ｃｍ2であることが、より好ましい。また、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ以上であり、かつアスカーＣ硬度が２５〜４０であることが、さらに好ましい。また、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫ以上であり、アスカーＣ硬度が２５〜３５であり、圧縮強度がピーク値で１５〜２５Ｎ／ｃｍ2であることが一層好ましい。
【００３８】
また、上記の特性を有する熱伝導性成形体９ｂは、例えば、アクリルゴムと熱可塑性エラストマーを所定の配合比で配合したベースゴムに対して、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、チッ化ホウ素、チッ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の熱伝導性フィラーを所定量含有させ、好ましくは適宜軟化剤を含有させた熱伝導性組成物をシート状に成形することによって実施することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュール１００の保持部９、９Ａは、放熱性が高く、さらに、増幅光ファイバ６、６Ａを低光損失で保持できる。また、保持部９、９Ａは、増幅光ファイバ６、６Ａを互いに離間した状態で保持しているため、熱の分布の均一化を図ることができ、局所的に増幅光ファイバ６、６Ａが互いに加熱されることによる熱的損傷や特性に変化を来す等の不具合の発生を防止することができる。
【００４０】
次に、本実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュール１００における保持部９のヒートパイプ１２を設けた変形例１〜４について説明する。なお、各変形例においては、実施の形態１と同一部分には、同じ符号を付して説明する。
【００４１】
（変形例１）
図５および図６−１は、上記の実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュール１００における保持部９の変形例１を示している。この変形例１では、複数（この変形例１では４本）のヒートパイプ１２を基板９ａ内に埋め込んだ構成であり、基板９ａの一方側にこれらヒートパイプ１２が突出するように設けられている。これらヒートパイプ１２の突出した部分には、複数枚の放熱板１３が設けられている。図６−１に示すように、ヒートパイプ１２は、内部に液体（作動液）１４が封入されている。このヒートパイプ１２では、増幅光ファイバ６から熱伝導性成形体９ｂおよび基板９ａを介して伝導された熱を液体１４が受けて蒸発が起こり液体の蒸気は放熱板１３が設けられた冷却側に移動して凝縮する。そして、放熱板１３側で蒸発潜熱の受け渡しが行われ、凝縮した液体１４は毛細管作用で加熱部である基板９ａ側のパイプへ環流するようになっている。
【００４２】
（変形例２）
図６−２は、上記の実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュール１００における保持部９の変形例２を示している。この変形例２では、図６−１に示した変形例１と異なり、熱伝導性成形体９ｂおよび基板９ａとの界面にヒートパイプ１２が配置されている。
【００４３】
この変形例２では、熱伝導性成形体９ｂから熱が直にヒートパイプ１２に伝導されるようになっている。また、熱伝導性成形体９ｂから基板９ａに伝導した熱もヒートパイプ１２に伝導されるようになっている。
【００４４】
（変形例３）
図６−３は、上記の実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュール１００における保持部９の変形例３を示している。この変形例３では、ヒートパイプ１２を熱伝導性成形体９ｂに埋め込んだ構成となっている。図６−３に示すように、熱伝導性成形体９ｂの下面に形成されたスリット９ｂ１は、熱伝導性成形体９ｂ内にヒートパイプ１２が入り込めるように形成した溝の入り口を示している。すなわち、組み立て時には、熱伝導性成形体９ｂにスリット９ｂ１が形成されているため、このスリット９ｂ１を押し拡げた状態でヒートパイプ１２をスリット９ｂ１内に収納すればよい。このように変形例３では、熱伝導性成形体９ｂにヒートパイプ１２を容易に埋め込むことが可能であり、保持部９を容易に作製できるという利点がある。
【００４５】
(実施例４)
図６−４は、上記の実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュール１００における保持部９の変形例４を示している。この変形例４は、保持部９が２枚の熱伝導性成形体９ｂを貼り合わせて構成され、これら熱伝導性成形体９ｂ同士の間にヒートパイプ１２を挟むようにして埋設した構成である。この変形例４では、ヒートシンクとしての基板９ａを有さない構成であり、光ファイバレーザモジュール１００の筐体１０１に熱伝導性成形体９ｂを直接貼り合わせることができる。
【００４６】
以上、平板状の熱伝導性成形体９ｂを用いた実施の形態１およびその変形例１〜４について説明したが、実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュール１００は、これらの態様に限定されるものではなく、ヒートパイプ１２に変えて、水冷パイプなどの冷媒を熱伝導性成形体９ｂや基板９ａの内部に通した構成としても勿論よい。また、熱伝導性成形体９ｂは、薄いシート状に成形し、複数枚の熱伝導性成形体９ｂで、コイル状の増幅光ファイバ６を一巻き毎に挟むように重ねた構成としても勿論よい。
【００４７】
(実施の形態２)
図７は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュール１００Ａを示す模式図である。本実施の形態に係る光ファイバレーザモジュール１００Ａの構成は、複数の光ファイバレーザ５０Ａが並列に接続されたものであり、上記の実施の形態１に係る光ファイバレーザモジュール１００における保持部９、９Ａの構成が異なる点を除き、同様の構成である。
【００４８】
本実施の形態２における保持部１５、１５Ａは、ヒートシンクとしての、例えばアルミニウム等の金属でなる円柱状基体１６、１６Ａと、この円柱状基体１６、１６Ａの外周面に周回して貼り付けられたシート状の熱伝導性成形体１７、１７Ａと、から構成されている。これら保持部１５、１５Ａは、光ファイバレーザモジュール１００Ａの筐体１０１内に互いに離間した状態で配置されて、筐体１０１と円柱状基体１６、１６Ａとが熱伝導し易いように、接合されていることが好ましい。
【００４９】
熱伝導性成形体１７、１７Ａの厚さは例えば０．５〜１０ｍｍである。そして、保持１５、１５Ａは、その熱伝導性成形体１７、１７Ａからなる外周表面に、増幅光ファイバ６、６Ａを互いに重ならないように一重に巻き付けてコイル状にした状態で保持している。
【００５０】
保持部１５、１５Ａの外周表面では、増幅光ファイバ６、６Ａは、適度な硬度を有する熱伝導性成形体１５，１５Ａに適度に沈み込み、微少な曲げ等が発生しない状態で保持されるので、曲げ損失等の過剰な光損失が発生しないものとなる。また、増幅光ファイバ６、６Ａにおいて発生した熱は、熱伝導性成形体１７，１７Ａの高い熱伝導率によって速やかに放熱される。また、この保持部１５，１５Ａは、増幅光ファイバ６，６Ａを互いに重ならないように保持できるので、増幅光ファイバ６，６Ａの重なり合いによる曲げ損失も防止できる。さらに、この保持部１５，１５Ａによれば、増幅光ファイバ６，６Ａを同一の巻き径で巻いた状態で保持するので、例えば増幅光ファイバ６，６Ａを同心円状に巻いて保持する場合よりも小さい設置面積で保持することができる。
【００５１】
本実施の形態２で用いる熱伝導性成形体１７、１７Ａは、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であり、かつアスカーＣ硬度が２０〜５０である。このような特性を有する熱伝導性成形体１７、１７Ａを用いることによって、微少な曲げ等が発生しない状態での増幅光ファイバ６の保持を実現し、かつ十分な放熱性を確保している。
【００５２】
なお、熱伝導性成形体１７、１７Ａの特性としては、圧縮強度がピーク値で１０〜３０Ｎ／ｃｍ2、安定値で３〜１０Ｎ／ｃｍ2であることが、より好ましい。また、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ以上であり、かつアスカーＣ硬度が２５〜４０であることが、さらに好ましい。また、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫ以上であり、アスカーＣ硬度が２５〜３５であり、圧縮強度がピーク値で１５〜２５Ｎ／ｃｍ2であることが一層好ましい。
【００５３】
また、上記の特性を有する熱伝導性成形体１７、１７Ａは、例えば、アクリルゴムと熱可塑性エラストマーを所定の配合比で配合したベースゴムに対して、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、チッ化ホウ素、チッ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の熱伝導性フィラーを所定量含有させ、好ましくは適宜軟化剤を含有させた熱伝導性組成物をシート状に成形することによって実施することができる。
【００５４】
以上、実施の形態２の保持部１５、１５Ａについて説明したが、他の構成は、上記した実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５５】
このような実施の形態２に記載の光ファイバレーザモジュール１００Ａは、放熱性が高く光ファイバレーザ５０Ａの増幅光ファイバ６、６Ａを低光損失で保持できる。したがって、寿命の長い光ファイバレーザ５０Ａおよびその光ファイバレーザモジュール１００Ａを実現することができる。
【００５６】
以下、実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュール１００Ａにおける保持部１５の変形例５〜７について説明する。なお、保持部１５Ａは、保持部１５と同様の構成であるため、その構造の説明は省略する。なお、各変形例においては、上記の実施の形態２における対応した部分には、同じ符号を付して説明する。
【００５７】
(変形例５)
図８および図９は、上記の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュール１００Ａにおける保持部１５の変形例５を示している。この変形例５では、円柱状基体１６の外周面に熱伝導性成形体１７を周回して貼り付けた構成は、上記の実施の形態２と同様である。さらに、この保持部１５では、図９に示すように、円柱状基体１６の一方の端面に、放熱手段としての放熱板１８を接合されている。このため、増幅光ファイバ６からの熱は、熱伝導性成形体１７、円柱状基体１６を介して、放熱板１８に効率良く伝導される。なお、この放熱板１８の下面には、表面積を大きくして放熱機能を高めるため、複数列の凹溝１８Ａが形成されている。
【００５８】
(変形例６)
図１０は、上記の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュール１００Ａにおける保持部１５の変形例６を示している。この保持部１５は、図７に示した、実施の形態２の保持部１５における円柱状基体１６の内部に軸方向に沿って、１本のヒートパイプ１９が直接埋め込まれている。ヒートパイプ１９の放熱側には、複数の放熱板２０が設けられている。この変形例６に係る保持部１５では、増幅光ファイバ６から発生した熱が熱伝導性成形体１７、円柱状基体１６を介してヒートパイプ１９に伝導して効率的に放熱されるようになっている。
【００５９】
(変形例７)
図１１は、上記の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュール１００Ａにおける保持部１５の変形例７を示している。この保持部１５は、図７に示した、実施の形態２の保持部１５における円柱状基体１６の内部に軸方向に沿って、４本のヒートパイプ１９Ａが直接埋め込まれている。これらヒートパイプ１９の放熱側には、複数の、共通の放熱板２０が設けられている。この変形例７に係る保持部１５では、増幅光ファイバ６から発生した熱が熱伝導性成形体１７、円柱状基体１６を介して４本のヒートパイプ１９に伝導してさらに効率的に放熱されるようになっている。
【００６０】
(実施の形態３)
図１２は、本発明の実施の形態３に係る光ファイバレーザモジュール１００Ｂを示す模式図である。本実施の形態に係る光ファイバレーザモジュール１００Ｂの構成は、複数の光ファイバレーザ５０Ｂが並列に接続されて筐体１０１内に収納されたものであり、上記の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュール１００Ａにおける保持部１５同士、保持部１５Ａ同士が、放熱手段としての放熱板２１、２１Ａの上に、互いに離間するように、図８に示したように搭載して一体に設けられた構成である。なお、本実施の形態３に係る光ファイバレーザモジュール１００Ｂにおける他の構成は、上記の実施の形態２に係る光ファイバレーザモジュール１００Ａと同様の構成である。
【００６１】
本実施の形態３では、複数(３本)の光ファイバレーザ５０Ｂのそれぞれの増幅光ファイバ６を１枚の放熱板２１の上に互いに離間して配置したものであり、保持部１５の円柱状基体１６は放熱板２１と接合して熱伝導効率が高く設定されている。また、同様に、保持部１５Ａ同士も、１枚の放熱板２１Ａの上に互いに離間した状態で配置されている。なお、これら放熱板２１、２１Ａは、光ファイバレーザモジュール１００Ｂの筐体１０１内に載置されている構成でもよいが、特に熱伝導効率が高くなるように接合されていることが好ましい。また、筐体１０１がこれら放熱板２１、２１Ａを兼ねるものであってよい。
【００６２】
本実施の形態３では、ＭＯＰＡ構造を有する光ファイバレーザ５０Ｂの前段の増幅光ファイバ６と、後段の増幅光ファイバ６Ａとを別々の放熱板２１、２１Ａに分けて保持させているため、増幅光ファイバ６、６Ａの放熱量に応じて、それに見合った放熱機能を有する放熱板２１、２１Ａをそれぞれ用意することが可能となる。また、それぞれ複数の保持部１５をそれぞれで放熱板２１、２１Ａに一体的に保持しているため、放熱効果を維持しつつコンパクト化を図ることができ、筐体１０１内への収納性を高めることができる。
【００６３】
(実施の形態４)
図１３は、本発明の実施の形態４に係る光ファイバレーザモジュール１００Ｃを示す模式図である。この光ファイバレーザモジュール１００Ｃは、複数(３本)の光ファイバレーザ５０Ｃのそれぞれ増幅光ファイバ６を、ヒートシンクとしての一本の円柱状基体１６の外周面に熱伝導性成形体１７を周回して貼り付けたものに、互いに軸方向に離間して巻き付けた構成である。なお、増幅光ファイバ６Ａ側の構成も同様に、一本の円柱状基体１６Ａの外周面に熱伝導性成形体１７Ａを周回して貼り付けたものに、互いに軸方向に離間して巻き付けた構成である。
【００６４】
このような構成の実施の形態４の光ファイバレーザモジュール１００Ｃでは、並列な関係の増幅光ファイバ６、６Ａ同士をそれぞれ一体にすることができるため、さらにコンパクト化を進めることが可能となる。
【００６５】
(変形例８)
図１４は、上記の実施の形態４の変形例８を示す斜視図である。この変形例８に係る保持部１５は、上記実施の形態４における一本の円柱状基体１６の外周面に熱伝導性成形体１７を周回して貼り付けたものに、互いに軸方向に離間して巻き付けた構成に加えて、円柱状基体１６の内部に軸方向に沿ってヒートパイプ２４を埋め込んだ構成である。なお、ヒートパイプ２４の放熱側には、複数枚の放熱フィン２５が設けられている。この変形例８では、ヒートパイプ２４の放熱機能が付加されているため、さらに放熱性を向上することができる。
【００６６】
(実施の形態５)
図１５は、本発明の実施の形態５に係る光ファイバレーザモジュール１００Ｄを示す模式図である。本実施の形態に係る光ファイバレーザモジュール１００Ｄの構成は、複数の光ファイバレーザ５０Ｄが並列に接続されて筐体１０１内に収納されたものであり、一本の光ファイバレーザ５０Ｄにおける保持部１５と保持部１５Ａとを、放熱手段としての放熱板２３の上に一体に設けた構成である。他の構成は、上記の各実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態５では、複数(３本)の光ファイバレーザ５０Ｄのそれぞれの増幅光ファイバ６と増幅光ファイバ６Ａとを１枚の放熱板２３の上に互いに離間して配置したものであり、保持部１５、１５Ａの円柱状基体１６、１６Ａは放熱板２３と接合して熱伝導効率が高く設定されている。なお、放熱板２３は、光ファイバレーザモジュール１００Ｃの筐体１０１内に載置されている構成でもよいが、特に熱伝導効率が高くなるように接合されていることが好ましい。また、筐体１０１が放熱板２３を兼ねるものであってもよい。
【００６８】
本実施の形態５では、ＭＯＰＡ構造を有する光ファイバレーザ５０Ｄの前段の増幅光ファイバ６と、後段の増幅光ファイバ６Ａとが放熱板２３に一体に保持させているため、個々のファバレーザ５０Ｄの取り扱い性を良くし、また、光ファイバレーザモジュール１００Ｄを簡単に組み立てることが可能となる。
【００６９】
(変形例９)
図１６は、上記の実施の形態５の変形例９を示す斜視図である。この変形例９では、それぞれの光ファイバレーザに属する保持部１５、１５Ａを一本の円柱状基体１６の外周面に熱伝導性成形体１７を周回して貼り付けたものに、互いに軸方向に離間して巻き付けた構成に加えて、円柱状基体１６の内部に軸方向に沿ってヒートパイプ２４を埋め込んだ構成である。なお、ヒートパイプ２４の放熱側には、複数枚の放熱フィン２５が設けられている。この変形例９では、ヒートパイプ２４の放熱機能が付加されているため、実施の形態５に係る光ファイバレーザモジュール１００Ｄを、さらに放熱性を向上することができる。
【００７０】
（その他の実施の形態）
以上、この発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者に様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００７１】
例えば、光ファイバレーザとして、ＭＯＰＡ構造のものを適用して説明したが、複数の増幅光ファイバを備える各種の光ファイバレーザを適用することができる。したがって、光ファイバレーザとしては、１つの増幅光ファイバを有するものでもよく、複数の光ファイバレーザをモジュール化する場合に、増幅光ファイバが複数となる場合にも、本発明を適用することができる。すなわち、ＭＯＰＡ構造でなり光ファイバレーザが複数束ねられていてもよい。
【００７２】
また、上記各実施の形態では、ヒートシンクからの放熱や、ヒートパイプや冷却水などを用いた放熱手段、冷却手段を述べたが、各保持部の表面にペルチェ素子を配置した構成としてもよい。
【００７３】
また、上記した実施の形態では、円柱状基体１６をヒートシンクとして用いたが、保持すべき光ファイバに曲げ損出が生じないものであればよく、例えば、楕円柱形状としてもよい。また、保持部の構造は、中実のものに限られずに、中空のものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１、１１  励起光源
６、６Ａ  増幅光ファイバ
９、９Ａ、１５、１５Ａ  保持部
９ａ  基板
９ｂ、１７、１７Ａ  熱伝導性成形体
１０  出力端子
１２、１９、１９Ａ、２４  ヒートパイプ
１３、１８、２０、２１、２１Ａ、２５  放熱板
１６  円柱状基体
【図１】
2012074603.tif 000003
【図２】
2012074603.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
2012074603.tif 000008
【図６−２】
2012074603.tif 000009
【図６−３】
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【図６−４】
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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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