(57)【要約】【課題】  高出力動作が可能で、信頼性に優れたロッド型ファイバレーザ増幅器を得る。【解決手段】  コア内部に誘導放出効果を活性化させる活性媒質がドープされたロッド型ファイバレーザ媒質１００と、第１および第２のブロック２０１、２０２を有し、第１および第２のブロック２０１、２０２それぞれの１つの面を密接させて構成されるとともに、第１および第２のブロック２０１、２０２の少なくとも一方には、第１および第２のブロック２０１、２０２が密接される面に、コアの中心軸に沿ってロッド型ファイバレーザ媒質１００を収納する溝２０７が設けられ、溝２０７とロッド型ファイバレーザ媒質１００との間に弾性体２１３が充填されることによりロッド型ファイバレーザ媒質１００を保持する媒質ホルダ２００と、第１および第２のブロック２０１、２０２の少なくとも一方を冷却する冷却手段とを備える。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア内部に誘導放出効果を活性化させる活性媒質がドープされたロッド型ファイバレーザ媒質と、
第１および第２のブロックを有し、前記第１および第２のブロックそれぞれの１つの面を密接させて構成されるとともに、前記第１および第２のブロックの少なくとも一方には、前記第１および第２のブロックが密接される面に、前記コアの中心軸に沿って前記ロッド型ファイバレーザ媒質を収納する溝が設けられ、前記溝と前記ロッド型ファイバレーザ媒質との間に弾性体が充填されることにより前記ロッド型ファイバレーザ媒質を保持する媒質ホルダと、
前記第１および第２のブロックの少なくとも一方を冷却する冷却手段と
を備えたロッド型ファイバレーザ増幅器。
【請求項２】
冷却手段は、第１および第２のブロックの少なくとも一方の内部に、冷却媒体を流す流路を設けて構成されたことを特徴とする請求項１記載のロッド型ファイバレーザ増幅器。
【請求項３】
冷却手段は、第１および第２のブロックの少なくとも一方に、放熱フィンを設けて構成されたことを特徴とする請求項１記載のロッド型ファイバレーザ増幅器。
【請求項４】
媒質ホルダにおける溝とロッド型ファイバレーザ媒質との間に充填される弾性体は、シリコンゴムからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロッド型ファイバレーザ増幅器。
【請求項５】
媒質ホルダにおける溝とロッド型ファイバレーザ媒質との間に充填される弾性体は、低温ハンダからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロッド型ファイバレーザ増幅器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のロッド型ファイバレーザ増幅器を備え、
励起光源であるファイバ結合型半導体レーザと、
前記ファイバ結合型半導体レーザから出射される励起光を透過するとともに所定の発振波長の光を反射し、前記励起光の進行方向に対して所定の傾斜角をなして設けられた２波長ミラーと、
前記励起光が前記２波長ミラーを介して前記ロッド型ファイバレーザ増幅器におけるロッド型ファイバレーザ媒質の２つの端面のうちの１つである第１の端面から入射され、前記ロッド型ファイバレーザ媒質が励起されて発生する自然放出光が、前記ロッド型ファイバレーザ媒質の第２の端面から出射された後に前記所定の発振波長の光を部分反射する部分反射ミラーと、
前記部分反射ミラーによって反射された前記自然放出光が、前記ロッド型ファイバレーザ媒質を伝播した後に前記第１の端面から出射され、さらに前記２波長ミラーによって進行方向を変更された後に、変更された後の進行方向と反射面が直交する方向に設けられて前記所定の発振波長の光を全反射する全反射ミラーとをさらに備え、
前記自然放出光を前記全反射ミラーと前記部分反射ミラーとの間で往復させることにより、前記所定の発振波長の光を発振させることを特徴とするロッド型ファイバレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロッド型ファイバレーザ媒質を保持、冷却するための媒質ホルダを備えたロッド型ファイバレーザ増幅器およびロッド型ファイバレーザ発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屈曲性のある光ファイバをレーザ媒質として使用する一般的なファイバレーザでは、コア径と、コアとクラッドとの屈折率差で決まる許容開口数により集光性が選択される。集光性はコア径と許容屈折率との積で決まり、この値が小さくなるほど集光性は高くなる。集光性が理論限界となる所謂シングルモードレーザの場合、コア径は最大でも２０μｍ程度が限界となる。この場合、許容開口数は０．０６であり、コアとクラッドとの屈折率差は約０．００１と極めて小さい。理論的には更に許容開口数を小さくすることで、シングルモードを維持しながらコア径を拡大することも可能であるが、０．００１レベル以下で屈折率差を精確に制御することは困難である。このため、ファイバ材料自体の屈折率差によってシングルモードを選択する構成では、コア径は最大でも２０μｍ程度が上限となる。
【０００３】
また、光ファイバ中を安定して伝播させることが可能な光強度は、誘起される非線形効果によって制限される。即ち、ファイバレーザによって発生することが可能なレーザ出力の上限は、光ファイバの材料とコア径によって制限される。このため、特に尖頭出力の高いパルスレーザ光の発生は通常のファイバレーザでは困難であった。コア径に起因するこれらの課題に対する解決策として、フォトニック結晶ファイバが提案されている。フォトニック結晶ファイバは、コアの周囲に規則的に空孔を設けることによって、クラッド部の等価屈折率を制御する光ファイバであり、空孔の大きさ、配列によりクラッド部の等価的な屈折率を任意に設計することができる。フォトニック結晶ファイバの発明によって、コアとクラッド間の屈折率差を精密に制御することが可能になり、コア径５０μｍを越えるシングルモードファイバが実現されている。
【０００４】
一方、フォトニック結晶ファイバは屈曲の状態によってクラッド部の等価屈折率が容易に変化するため、一定の形状を維持することが望ましい。このため、外径を１ｍｍ以上とすることによって意図的に屈曲性を低下させたロッド型ファイバレーザ媒質が提案されている。
【０００５】
従来の屈曲性のある光ファイバをレーザ媒質として使用した一般的なファイバレーザでは、ヒートシンクを兼ねた媒質ホルダに溝を設け、この溝の中へレーザ媒質である光ファイバを設置し冷却する構成が示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。一方、屈曲性に乏しいロッド型ファイバレーザ媒質を使用したロッド型ファイバレーザについては、ロッド型ファイバレーザ媒質の両端を機械的に支持するのみで、冷却機構等が一切設けられていない構成が文献に開示されている（例えば非特許文献１参照）。また、他の文献にはロッド型ファイバレーザ媒質を流水で直接水冷するとの記載があるが、構成については一切開示されていない（例えば非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１８３４２９号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】特開２００６−１１４７６９号公報（第７頁、第３図）
【非特許文献１】J. Limpert, N. Deguil-Robin, I. Manek-Hoenninger, and F. Salin, "High-power rod-type photonic crystal fiber laser", OPTICS EXPRESS, 米国, 21 February 2005, Vol.13, No.4, pp.1055-1058.
【非特許文献２】O. Schmidt, J. Rothhardt, F. Roeser, S. Linke, T. Schreiber, K. Rademaker, J. Limpert, S. Ermeneux, P. Yvernault, F. Salin, and A. Tuennermann, "Millijoule pulse energy Q-switched short-length fiber laser", OPTICS LETTERS, 米国, 1 June 2007, Vol.32, No.11, pp.1551-1553
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように屈曲性のある一般的なファイバレーザ媒質に関しては、従来から研究開発が活発に行われており、ファイバレーザ媒質を保持し、冷却する方法についても、数多くの構成が開示されている。一方、ロッド型ファイバレーザ媒質については、保持方法、冷却方法に関する開示例は少ない。例えば非特許文献１に示されるよう両端を機械的に支持する構成においては、ロッド型ファイバレーザ媒質を効果的に冷却することができず、安定な高出力動作が困難である。また、ロッド型ファイバレーザ媒質の母材には、脆性材料であるシリカガラスが使用されていることから、機械的外力の印加により容易に切損へ至るという課題があった。
【０００８】
一方、ロッド型ファイバレーザ媒質に対する冷却性能を向上させるため、非特許文献２には、流水を使用し直接水冷すると記載されている。しかしながら、ロッド型ファイバレーザ媒質を直接水冷することにより、高出力動作は可能になるものの、流水にともなうロッド型ファイバレーザ媒質の振動は不可避であり、出力の安定性が低下するという課題がある。また、ロッド型ファイバレーザ媒質の直接水冷を実現するためには、シール材その他複数の部材が必要となるため、これらを使用したロッド型ファイバレーザ増幅器、もしくはロッド型ファイバレーザ発振器のコストが増加するという課題が不可避となる。更に、ロッド型ファイバレーザ媒質を直接水冷した場合、冷却水が接する部材の腐食等により漏水が発生するという問題があり、これらを使用したロッド型ファイバレーザ増幅器、もしくはロッド型ファイバレーザ発振器の信頼性を低下させるという課題も推量される。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロッド型ファイバレーザ媒質を保持し、効果的に冷却することによって、高出力動作が可能で、ロバスト性が高く、信頼性にも優れたロッド型ファイバレーザ増幅器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るロッド型ファイバレーザ増幅器は、コア内部に誘導放出効果を活性化させる活性媒質がドープされたロッド型ファイバレーザ媒質と、第１および第２のブロックを有し、前記第１および第２のブロックそれぞれの１つの面を密接させて構成されるとともに、前記第１および第２のブロックの少なくとも一方には、前記第１および第２のブロックが密接される面に、前記コアの中心軸に沿って前記ロッド型ファイバレーザ媒質を収納する溝が設けられ、前記溝と前記ロッド型ファイバレーザ媒質との間に弾性体が充填されることにより前記ロッド型ファイバレーザ媒質を保持する媒質ホルダと、前記第１および第２のブロックの少なくとも一方を冷却する冷却手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ロッド型ファイバレーザ媒質を簡単な構成の媒質ホルダによって保持して、冷却手段を用いて効果的に冷却することにより、高出力で安定なレーザ光の増幅が可能になる。また、機械的外力に対し堅固な構成となり、ロッド型ファイバレーザ増幅器の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１によるロッド型ファイバレーザ増幅器におけるロッド型ファイバレーザ媒質の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるロッド型ファイバレーザ増幅器における媒質ホルダの構成を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるロッド型ファイバレーザ増幅器における媒質ホルダの構成を示す分解図である。
【図４】この発明の実施の形態１による媒質ホルダの断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるロッド型ファイバレーザ媒質を使用したロッド型ファイバレーザ増幅器の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるロッド型ファイバレーザ媒質を使用したロッド型ファイバレーザ発振器の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるロッド型ファイバレーザ発振器の出力特性を示すグラフである。
【図８】この発明の実施の形態２によるロッド型ファイバレーザ増幅器における媒質ホルダの断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３によるロッド型ファイバレーザ増幅器の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明に係るロッド型ファイバレーザ増幅器およびロッド型ファイバレーザ発振器について、以下に図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であって、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるロッド型ファイバレーザ増幅器におけるロッド型ファイバレーザ媒質の構成を示す斜視図である。ロッド型ファイバレーザ媒質１００は、光ファイバの中心をなすコアに活性媒質として希土類元素であるイッテルビウム（Ｙｂ）がドープされた活性ファイバ１０１と、活性ファイバ１０１の両端に接合されたエンドキャップ１０２ａ、１０２ｂから構成される。本実施の形態における活性ファイバ１０１には、一例として、コア直径１００μｍ、クラッド直径２８５μｍのフォトニック結晶ファイバを使用している。活性ファイバ１０１の母材にはシリカガラスを使用しており、例えば、長さは８００ｍｍ、外直径は１．７ｍｍのものを用いる。
【００１５】
なお、図示してはいないが、コアの周囲に規則的に配した空孔によるフォトニック結晶効果により、コアの許容開口値は０．０２に設定されている。またエンドキャップ１０２ａ、１０２ｂには、例えば外直径８ｍｍ、長さ８ｍｍの石英ブロックを使用しており、それぞれ活性ファイバ１０１の両端に溶着されている。また、エンドキャップ１０２ａ、１０２ｂの活性ファイバ１０１と対向する端面には、励起光の波長である９７５ｎｍと、発振波長である１０３０ｎｍの両方に対し低反射となる反射防止コーティングが施されている。
【００１６】
図２は、本実施の形態によるロッド型ファイバレーザ増幅器における媒質ホルダ２００の構成を示す斜視図である。また、図３は、媒質ホルダ２００の構成を示す分解図である。なお、図２および図３において、図１と同一符号を付したものは図１で示した構成と同一部分又は相当する部分を示している。
図２および図３に示すように、ロッド型ファイバレーザ媒質１００は、第１のブロック２０１に設けられた溝２０７内に設置され、第１のブロック２０１の側面に、上部より第２のブロック２０２の側面を密接させることで媒質ホルダ２００内へ収容される。また、第１のブロック２０１、第２のブロック２０２にはそれぞれ、長手方向に冷却媒体として冷却水を通水するための貫通穴２０９、２１０が設けられる。
【００１７】
貫通穴２０９の両端部は第１のブロック２０１の両端で蓋２０３ａ、２０３ｂにより施栓される。同様に、貫通穴２１０の両端部は第２のブロック２０２の両端で蓋２０４ａ、２０４ｂにより施栓される。なお、図示してはいないが、蓋２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａ、２０４ｂにはＯリング溝が設けられている。貫通穴２０９の両端部は蓋２０３ａ、２０３ｂに設置されたＯリングによってシールされ、貫通穴２１０の両端部は２０４ａ、２０４ｂに設置されたＯリングによってシールされる。また、第１のブロック２０１、第２のブロック２０２の側面にはそれぞれ、貫通穴２０９、２１０に連通する給排水路２１１ａと２１１ｂ、２１２ａと２１２ｂが設けられている。
【００１８】
配管用の継手が固定された給排水ブロック２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂを給排水路２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂ各々へ取り付けることにより、第１のブロック２０１、および第２のブロック２０２へ冷却水を給排水する。また、図示してはいないが、給排水ブロック２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂにもＯリング溝が設けられており、給排水ブロック２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂに設置したＯリングによって、冷却水はシールされる。
また、本実施の形態において、第１のブロック２０１、第２のブロック２０２、蓋２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａ、２０４ｂ、給排水ブロック２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂ何れの部材にもアルマイト処理が施されたアルミニウムを使用している。これにより、これらの部材の耐食性を向上している。
【００１９】
以上述べた、媒質ホルダ２００を構成する第１のブロック２０１における貫通穴２０９、また、第２のブロック２０２における貫通穴２１０、蓋２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａ、２０４ｂ、給排水ブロック２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂは、ロッド型ファイバレーザ媒質１００あるいは後述する、ロッド型ファイバレーザ媒質１００を用いたロッド型ファイバレーザ増幅器、ロッド型ファイバレーザ発振器の冷却手段を構成する。
なお、冷却手段としては図２および図３で示した構成に限るものではない。第１のブロック２０１における貫通穴２０９、第２のブロックの貫通穴２１０の両方あるいは一方に給排水を行う構成であればロッド型ファイバレーザ媒質１００（あるいはロッド型ファイバレーザ媒質１００を用いたロッド型ファイバレーザ増幅器、ロッド型ファイバレーザ発振器）の冷却を行うことができる。
【００２０】
図４は、本実施の形態によるロッド型ファイバレーザ増幅器で使用される媒質ホルダ２００の断面図である。図４において、図１乃至図３と同一符号を付したものは図１乃至図３で示した構成と同一部分又は相当する部分を示している。
本実施の形態においては、ロッド型ファイバレーザ媒質１００を設置するため、第１のブロック２０１に、一例として幅２ｍｍのＵ字型の溝２０７が設けられており、溝２０７と活性ファイバ１０１との間で形成される空隙には、弾性体として熱伝導タイプのシリコンゴム２１３が充填されている。
【００２１】
図５は、本実施の形態において、図１乃至図４で示したロッド型ファイバレーザ媒質１００を使用したロッド型ファイバレーザ増幅器の構成を示す図である。図５において図１乃至図４と同一符号を付したものは図１乃至図４で示した構成と同一部分又は相当する部分を示している。
図５に示すロッド型ファイバレーザ増幅器では、励起光源として中心波長９７５ｎｍのファイバ結合型半導体レーザ３０１を使用している。ファイバ結合型半導体レーザ３０１より出射した励起光３０２（図５の破線部）は、励起光用コリメートレンズ３０３で一旦平行化された後、２波長ミラー３０４を透過し、集光レンズ３０５によって集光され、エンドキャップ１０２ｂよりロッド型ファイバレーザ媒質１００内へ入射する。
【００２２】
ロッド型ファイバレーザ媒質１００内へ入射した励起光３０２は、活性ファイバ１０１のクラッド中を伝播しながら活性ファイバ１０１のコアにドープされた活性媒質であるイッテルビウムを励起する。被増幅光である波長１０３０ｎｍの入射光３０６は、２波長ミラー３０４により進行方向を折り曲げられ、励起光３０２と同じく集光レンズ３０５によって集光され、エンドキャップ１０２ｂよりロッド型ファイバレーザ媒質１００内へ入射し、活性ファイバ１０１のコアへ結合される。活性ファイバ１０１のコア内を伝播する波長１０３０ｎｍの入射光３０６は、励起されたイッテルビウムの誘導放出作用により増幅され、エンドキャップ１０２ａより外部へ出射する。ロッド型ファイバレーザ媒質１００を出射した増幅光３０７は、増幅光用コリメートレンズ３０８によって平行化され、所望する場所にまで伝播される。
【００２３】
ここで、図５において、２波長ミラー３０４がロッド型ファイバレーザ媒質１００における活性ファイバ１０１のコアの中心軸方向に対する傾斜角θ（以下、２波長ミラー３０４の傾斜角とよぶ。）は、入射光３０６の入射角度（上述のコアの中心軸方向に対する角度）とともに、適宜設定することができる。すなわち、入射光３０６が２波長ミラー３０４によって反射された光が上述の中心軸方向と一致するように、２波長ミラー３０４の傾斜角および入射光３０６の入射角度を設定すればよい。
なお、図示はしていないが、図２乃至図４で示したように、給排水ブロック２０６ａ、２０６ｂには冷却水を給排水するための配管が接続され冷却手段を構成している。例えば水温２０度の純水３１２ａ、３１２ｂを、給排水ブロック２０６ａ側より給水し、給排水ブロック２０６ｂ側より排水することによりロッド型ファイバレーザ媒質１００を冷却する。
【００２４】
図６は、本実施の形態において図１乃至図４で示したロッド型ファイバレーザ媒質１００を使用したロッド型ファイバレーザ発振器を示す構成図である。図６において、図１乃至図６と同一の符号を付したものは図１乃至図６で示した構成と同一部分又は相当する部分を示している。
【００２５】
本実施の形態によるロッド型ファイバレーザ媒質１００をロッド型ファイバレーザ発振器として使用する場合には、波長１０３０ｎｍの発振波長に対し高反射となる全反射鏡３０９と、波長１０３０ｎｍの発振波長に対し５％の反射率を有する部分反射鏡３１０を、ロッド型ファイバレーザ媒質１００の前後に配し、光共振器を構成する。
ファイバ結合型半導体レーザ３０１によってロッド型ファイバレーザ媒質１００を励起すると、ロッド型ファイバレーザ媒質１００のコア内において自然放出光が発生し、自然放出光の一部はコアに沿って伝搬する。コア内を伝搬する自然放出光は、誘導放出による増幅作用を受け、徐々に強度を増しながら全反射鏡３０９と部分反射鏡３１０の間を往復し、レーザ発振へと至る。部分反射鏡３１０へ到達した共振器内部光のうち９５％はレーザ光３１１として共振器外へ出射し、所望する場所にまで伝搬される。
【００２６】
また、図６において、２波長ミラー３０４に対する上述の２波長ミラーの傾斜角（図５におけるθ）についても、図５と同様に、全波長ミラー３０９の設置角度とともに適宜設定することができる。すなわち、ロッド型ファイバレーザ媒質１００から出射された自然放出光が２波長ミラー３０４で反射されて進行方向を変えられるが、この反射光の進行方向に対して、全波長ミラー３０９の反射面が直交するように、２波長ミラー３０４の傾斜角θおよび全反射ミラー３０９の設置角度を定めればよい。このように構成することにより、ロッド型ファイバレーザ発振器を設置する場所に応じて全波長ミラー３０９を設置する位置および角度を選択することができ、ロッド型ファイバレーザ発振器の設計を柔軟にかつ容易にすることができる。
なお、図６に図示していないが、給排水ブロック２０６ａ、２０６ｂには冷却水を給排水するための配管が接続されて、冷却手段が構成される。例えば、水温２０度の純水３１２ａ、３１２ｂを、給排水ブロック２０６ａ側より給水し、給排水ブロック２０６ｂ側より排水し、ロッド型ファイバレーザ媒質１００を冷却する。
また、部分反射鏡３１０の発振波長（１０３０ｎｍ）に対する反射率を５％の場合で説明したが、これに限るものではなく、励起光の波長、強度等、被増幅光の波長（発振波長）、強度等、によって部分反射鏡の反射率を適宜選択することができる。
【００２７】
図７は、図６において示したロッド型ファイバレーザ発振器の出力特性を示すグラフである。図７に示すグラフ中、横軸はファイバ結合型半導体レーザ３０１の出力である励起パワー、縦軸はロッド型ファイバレーザ発振器のレーザ出力を表している。また、実線は冷却水通水時の出力特性、破線は冷却水非通水時の出力特性を示している。冷却水通水時、非通水時の出力特性を比較すると、非通水時の出力特性において、特に励起パワーが６０Ｗを越える領域でレーザ出力の低下が顕著となっている。
【００２８】
本実施の形態では、ロッド型ファイバレーザ媒質１００のコア内にドープした活性媒質としてイッテルビウムを使用している。このため、レーザ発振は擬２準位系のシステムとなる。冷却水非通水時には、励起パワーが６０Ｗを越える領域において、ロッド型ファイバレーザ媒質１００自体の温度が著しく上昇し、下準位密度増加にともなう再吸収損失の発生により、レーザ出力が顕著に低下する。更に冷却水非通水の条件においては、出力安定性も低下することが実験により確認されている。
【００２９】
本実施の形態によれば、第１のブロック２０１と第２のブロック２０２から媒質ホルダ２００を構成し、また第１のブロック２０１の長手方向（活性ファイバ１０１のコアの中心軸方向）に沿って溝２０７を形成するとともに、溝２０７内へロッド型ファイバレーザ媒質１００を収納し第１のブロック２０１と第２のブロック２０２を密接させてロッド型ファイバレーザ媒質１００を収容したので、ロッド型ファイバレーザ媒質１００を堅固に固定することが可能になる。また、機械応力等外乱が加わった場合であっても、ロッド型ファイバレーザ媒質１００の折損を効果的に防止し、ロッド型ファイバレーザ増幅器、およびロッド型ファイバレーザ発振器の信頼性を向上させることができるという格別な効果を奏する。
【００３０】
また、本実施の形態においては媒質ホルダ２００を構成する第１のブロック２０１、および第２のブロック２０２に、冷却水（冷却媒体）を通水する冷却水路を設けるとともに、第１のブロック２０１へ設けた溝２０７内へ、熱伝導タイプのシリコンゴム２１３を充填したので、ロッド型ファイバレーザ媒質１００を上下方向より均一かつ効果的に冷却し、レーザ光の発生効率、およびレーザ出力の安定性を向上させることができるという、従来にない顕著な効果を奏するものである。また、弾性体としてシリコンゴム２１３を用いることにより、溝２０７内への弾性体の充填が容易になることに加え、安価にロッド型ファイバレーザ増幅器又はロッド型ファイバレーザ発信器を得ることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、ロッド型ファイバレーザ媒質１００として、活性ファイバ１０１の両端にエンドキャップ１０２ａ、１０２ｂが接合された構成を示したが、ロッド型ファイバレーザ媒質の構成はこれに限るものではない。例えば、寄生発振を防止するため、活性ファイバ１０１の両端を斜めにカットした構成であっても、同様な効果が得られることは言うまでもない。
また、本実施の形態においては、ロッド型ファイバレーザ媒質１００の活性媒質としてイッテルビウム（Ｙｂ）をドープした構成を示したが、活性媒質の種類はこれに限るものではなく、所望する波長に応じて希土類元素であるネオジム（Ｎｄ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）等から適切な活性媒質を選定することができる。
【００３２】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２によるロッド型ファイバレーザ増幅器で使用される媒質ホルダ２００の断面図である。図８において、実施の形態１と同一又は相当するものは実施の形態１における図１乃至図６と同一の符号を付している。
本実施の形態においては、媒質ホルダ２００を構成する第１のブロック２０１と第２のブロック２０２は銅材で形成されており、実施の形態１とは異なり、冷却水路は設けられていない。本実施の形態においては、媒質ホルダ２００を構成する第１のブロック２０１および第２のブロック２０２は、冷却手段として、内部に冷却水路２１５ａ、２１５ｂが設けられたヒートシンク２１４上に、熱伝導シート２１６を介して固定される。このため、ロッド型ファイバレーザ媒質１００で発生する熱は、ヒートシンク２１４へ効果的に放熱される。
【００３３】
また、本実施の形態において、第２のブロック２０２側にも、第１のブロック２０１と密接する面に溝２０８が設けられており、対称形に形成された第１のブロック２０１と第２ブロック２０２を密接させることにより、断面形状が円形の貫通孔が形成される。ロッド型ファイバレーザ媒質１００は、第１のブロック２０１および第２のブロック２０２にそれぞれ設けられた溝２０７、２０８で形成された貫通孔の内部に収容される。なお、実施の形態１と同様、第１のブロック２０１および第２のブロック２０２に設けられた溝２０７および２０８の内部には、弾性体として熱伝導タイプのシリコンゴム２１３が充填されている。
【００３４】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様な効果が得られるばかりでなく、媒質ホルダ２００を構成する第１のブロック２０１、第２のブロック２０２には、冷却水を通水するための冷却水路を設ける必要がない。そのため、媒質ホルダ２００を簡易かつ低コストに製作することが可能になる。さらに媒質ホルダ２００には冷却水路がないため漏水が発生する可能性を低減し、これらを使用するロッド型ファイバレーザ増幅器、もしくはロッド型ファイバレーザ発振器の信頼性を向上させることができる、という格別な効果を奏するものである。
【００３５】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３によるロッド型ファイバレーザ増幅器で使用している媒質ホルダ２００を示す斜視図である。図９において、実施の形態１又は２と同一又は相当するものは図１乃至図６および図８と同一の符号を付している。
【００３６】
本実施の形態においては、実施の形態１において図１にて示したものと同様のロッド型ファイバレーザ媒質１００を使用している。図９には図示していないが、第１のブロック２０１にロッド型ファイバレーザ媒質１００を収納するため設けられた溝２０７の形状、ならびに溝２０７内に充填する熱伝導性のシリコンゴム（弾性体）２１３についても、実施の形態１と同様である。また本実施の形態においても、実施の形態２と同じく、媒質ホルダ２００を構成する第１のブロック２０１、および第２のブロック２０２には冷却水を通水するための冷却水路は設けられておらず、第１のブロック２０１、および第２の冷却ブロック２０２には、各々放熱フィン２１７ａ、２１７ｂ、および２１８ａ、２１８ｂが設けられている。このため、ロッド型ファイバレーザ媒質１００で発生した熱は、各々放熱フィン２１７ａと２１７ｂ、および２１８ａと２１８ｂから効果的に放熱される。
【００３７】
本実施の形態においても、実施の形態１または２と同様な効果が得られるばかりでなく、冷却水およびヒートシンクが不要になるため、ロッド型ファイバレーザ増幅器をさらに簡易かつ信頼性高く構成することが可能になる、という格別な効果を奏するものである。
また、本実施の形態で示した構成により、安定でロバスト性に優れたロッド型ファイバレーザ発振器を実現することができる。
なお、図９には図示していないが、空冷用のファンを設け、放熱フィン２１７ａ、２１７ｂ、２１８ａ、２１８ｂを強制空冷すれば、更に冷却効果が高まることは言うまでもない。
【００３８】
なお、以上の実施の形態１乃至３においては、媒質ホルダ２００に設けたロッド型ファイバレーザ媒質１００を収容するための溝２０７内に熱伝導タイプのシリコンゴムを充填する構成について示したが、溝２０７内に充填する材料はこれに限るものではない。ロッド型ファイバレーザ媒質１００において、励起にともない発生する熱膨張、熱収縮の範囲内において弾性を維持できる材料でさえあれば、溝内に充填可能である。また、充填する材料は熱伝導率の高い材料であることが望ましい。例えば、充填材として低温ハンダを使用して弾性体を構成すれば、ロッド型ファイバレーザ媒質１００の冷却性を著しく向上させることが可能になり、より高出力のレーザ増幅、ならびにレーザ光の発生を安定に行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００３９】
１００  ロッド型ファイバレーザ媒質、２００  媒質ホルダ、２０１  第１のブロック、２０２  第２のブロック、２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂ  給排水ブロック、２０７、２０８  溝、２０９、２１０  貫通穴、２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ  ２１２ｂ  給排水路、２１３  シリコンゴム（弾性体）、２１４  ヒートシンク、２１５ａ、２１５ｂ  冷却水路、２１７、２１８  放熱フィン、３０１  ファイバ結合型半導体レーザ、３０４  ２波長ミラー、３０８  部分反射ミラー、３０９  全反射ミラー。
【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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