(57)【要約】【課題】自己位相変調を生じやすいデリバリーファイバ長を低減させて、自己位相変調によるスペクトル幅の増大を低減させたゲイン機能を有するコンバイナとファイバレーザとレーザ光増幅装置等を提供すること、また、ゲインファイバの巻回箇所を接続部に制限されることなく配置することで、高次モードを適切に低減可能なゲイン機能を有するコンバイナとファイバレーザとレーザ光増幅装置等を提供することを目的とする。【解決手段】他の光ファイバからの入射光を合成する合成部を備えるコンバイナであって、合成されたレーザ光を伝達するファイバは、ゲインファイバのみで構成されるゲイン機能を有するコンバイナとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の光ファイバからの入射光を合成する合成部を備えるコンバイナであって、
合成されたレーザ光を伝達するファイバは、ゲインファイバのみで構成される
ことを特徴とするゲイン機能を有するコンバイナ。
【請求項２】
請求項１に記載のコンバイナにおいて、
前記ゲインファイバに他のファイバを介さずに直接接合され、前記合成された光を出射するコネクタをさらに備える
ことを特徴とするゲイン機能を有するコンバイナ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のコンバイナにおいて、
前記ゲインファイバは連続した単一のファイバであり、前記合成されたレーザ光を他のファイバに伝達する接合部を備えない
ことを特徴とするゲイン機能を有するコンバイナ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のコンバイナにおいて、
前記ゲインファイバは巻回されて、伝達するレーザ光の高次モードを抑制する
ことを特徴とするゲイン機能を有するコンバイナ。
【請求項５】
請求項４に記載のコンバイナにおいて、
前記ゲインファイバの前記巻回される箇所は前記合成部に近接する
ことを特徴とするゲイン機能を有するコンバイナ。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のコンバイナにおいて、
前記ゲインファイバが巻回された巻回部と、前記合成部と、前記合成された光を出射するコネクタと、が前記ゲインファイバに沿って順次に配列される
ことを特徴とするゲイン機能を有するコンバイナ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のコンバイナにおいて、
前記ゲインファイバは、マルチモードファイバである
ことを特徴とするゲイン機能を有するコンバイナ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のコンバイナと、種光となるレーザ光を前記ゲインファイバに入力するレーザ発振器とを備える
ことを特徴とするファイバレーザ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のコンバイナを備え、
前記ゲインファイバで伝達するレーザ光を増幅する
ことを特徴とするレーザ光増幅装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のコンバイナを用いて光を増幅する
ことを特徴とするレーザ光の増幅方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のコンバイナと、種光となるレーザ光を前記ゲインファイバに入力するレーザ発振器とを備えるファイバレーザの増幅方法であって、
前記ゲインファイバを前記合成部に近接した箇所で巻回させることにより、高次モードを抑制する工程を有する
ことを特徴とする高次モードを抑制したファイバレーザの増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲイン機能を有するコンバイナと、それを備えるファイバレーザと、レーザ光増幅装置と、レーザ光増幅方法と、高次モードを抑制したファイバレーザの増幅方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光照射装置やレーザ光制御装置、レーザ加工システムは、アモルファスシリコンや多結晶シリコンから大粒径の結晶化シリコンを生成する半導体結晶化装置や、各種アニーリング装置、レーザアブレーション装置、レジスト露光装置、金属加工・溶接・切断装置等に幅広く用いられている。
【０００３】
近年、このようなレーザ加工装置等は、加工の高度化・複雑化に対応するため、さらに高出力化・短パルス化される傾向が顕著である。例えば、下記特許文献１には、レーザ加工装置等に用いるための光をポンピングして高出力化する増幅機能付きコンバイナ５８２が開示されている。図５は、従来の増幅機能付きコンバイナの構成概要を説明する図である。
【０００４】
図５に示すように、コンバイナ５８２は、レーザ光を伝達する機能のみを有する受動的な波長コンバイナ５８４と、燐酸ガラス光ファイバ増幅器５８６とを物理的に結合して構成されている。
【０００５】
すなわち、波長コンバイナ５８４と燐酸ガラス光ファイバ増幅器５８６とは、別途独立に設計されて、一つのパッケージの中に独立して組み込まれる。また、増幅機能付きコンバイナ５８２は、“ｎｘ１”のデバイスであって、光ファイバによる通信ウインドウである１．５４μｍ近傍の様々な光信号の波長を結合するため、複数（ｎ個）の入力ポート５８８と一つの出力ポート５９０を備える。
【０００６】
図５に示す増幅機能付きコンバイナ５８２は、極めて高い単位長さ当たりのゲインを有する燐酸ガラス光ファイバ増幅器５８６を使用することによって、強度の損失を伴わずに、複数（ｎ個）の入力ポート５８８を接続することが記載されている。
【０００７】
また、燐酸ガラス光ファイバ増幅器５８６は、コ・ドープされた燐酸ガラス光ファイバ５９２であって、Ｖ溝５９４に挿入されて固定され、例えば９８０ｎｍで放出する固体レーザのような、オプティカル・ポンプ５９６に結合される。
【０００８】
また、オプティカル・ポンプ５９６は、結合された信号の伝播方向と反対の方向にレーザ光を伝播する。レーザ光は、９８０／１５５０ｎｍの光ファイバ・マルチプレクサ５９８によって、燐酸ガラス光ファイバ５９２に結合される。
【０００９】
また、図５において、波長コンバイナ５８４及び燐酸ガラス光ファイバ増幅器５８６は、基板５１００上にそれぞれ別途独立に接着されて、準モノリシック素子を形成する。増幅機能付きコンバイナ５８２にはシングルモードの光ファイバがピッグテイルされ、コンパクトで頑丈な、環境に対して安定なケース（図示せず）の中にパッケージされる。また、増幅機能付きコンバイナ５８２は、高いゲイン、低い挿入損失、低い後方反射、及び低い偏波依存性損失を有していることが開示されている。
【００１０】
さらに、引用文献１によれば、増幅機能付きコンバイナ５８２は、光ファイバ・ネットワークの中で、光信号を結合し増幅するために使用されるデバイスであり、増幅機能付きコンバイナ５８２の使用は、ＤＷＤＭ素子が発展し、光ネットワークの中で優勢になるに従って、大きく伸びるものと予想されると記載されている。
【００１１】
また、増幅機能付きビームスプリッタと同様に、光ファイバ・アレイ増幅器は、入力信号が結合される前に、波長コンバイナ５８４に光ファイバ・アレイ増幅器を付け加えることによって、増幅機能付きコンバイナの中で使用することができる。燐酸ガラス光ファイバ増幅器５８６は、波長コンバイナ５８４の中での光の損失を補償するために使用することができることが記載されている。
【００１２】
光ファイバ内を光パルスが伝搬する際に発生する非線形現象の一つとして、自己位相変調（ＳＰＭ）が挙げられる。自己位相変調は、光パルスのスペクトルが拡がる現象であり、ガウス型パルスの場合のスペクトルの拡がりの割合は以下の式で与えられる。
【００１３】
【数１】
2013201329.tif 000003
【００１４】
［数１］に示すように、スペクトルの拡がりの割合は、相互作用長（デリバリーファイバ長に同じ）と有効コア断面積、ピーク出力等に関係する。そこで、近年の高ピーク出力化の要求に対して自己位相変調を抑制するためには、（１）有効コア断面積を大きくする、（２）相互作用長を短くする、といった手段が考えられる。
【００１５】
図２（ａ）は、希土類元素をドープしたゲインファイバに励起光を導入する手段として、レンズ光学系を用いた例を説明する図である。図２（ｂ）は、希土類元素をドープしたゲインファイバに励起光を導入する手段として、コンバイナを用いた例を説明する図である。
【００１６】
ファイバレーザの特徴である安定性やメンテナンス性をより高めるためには、図２（ｂ）で示すコンバイナを用いた方が、励起光や増幅光を光ファイバ内に閉じ込めることができるため信頼性が高いとされ、これが現在の主流となっている。
【００１７】
また、図２（ｂ）のファイバレーザは、（１）信号光が通過するコアに希土類元素がドープされ、また励起光を伝搬するための複数クラッドを備えたゲインファイバと、（２）励起光を伝搬する第１の光ファイバと、励起光をクラッド内に閉じ込め伝搬させるための第２の光ファイバと、を備え、これら第１の光ファイバと第２の光ファイバを結合させるためのコンバイナと、（３）高ピークパワーの光パルスを出射することにおいて、パワー密度を低減させ光ファイバ端面の損傷を防ぐための機能を備えた出射用コネクタ、等の光デバイスから構成される。
【００１８】
図２（ｂ）に示すコンバイナに要求される特性は、第１の光ファイバから励起光を効率よく第２の光ファイバへ導入する特性と、信号光の損失をできるだけ発生させないといった特性とが求められる。このため、材料吸収ができるだけ少ない光ファイバを用いて製造されると共に、励起光と信号光の波長を用いて光学特性の検査が実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特表２００４−５０３９４５号公報
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】吉岡書店 Ｇ.Ｐ.アグラワール 著 小田垣孝 山田興一 共訳 「非線形ファイバ光学」 原書第２版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従来、ビーム品質やメンテナンス性に優れることから種々の場面で活用されているファイバレーザは、励起用のポンプ光（すなわち励起光）を希土類元素が添加されたゲインファイバに導入し、基本波を増幅する。このため、メンテナンス性の向上等の観点から、励起光を集光するためのコンバイナを用いてオールファイバ化されたファイバレーザとして構成される場合も多い。
【００２２】
一方、コンバイナは、ファイバの種類がゲインファイバと異なること等に起因して、ゲインファイバとは別途独立に作成された後、ゲインファイバへ融着される。このため、コンバイナとゲインファイバとの間及びコンバイナと出射コネクタとの間には融着等されたスプライス（接続部）が生じていた。このようなファイバの接続部は、ファイバの強度を低減させるだけではなく、当該接続部での巻回が不可能であり、高次モードを低減する巻回箇所の配置が制限される等、信頼性の観点からも好ましいものではない。
【００２３】
さらに、コンバイナ等に用いられるいわゆるデリバリーファイバ（相互作用長とも称する）は、非線形効果の一つとして知られる自己位相変調（ＳＰＭ）を生じることから、スペクトル帯域幅が過剰に広がることで、その後の波長変換素子による波長変換効率の低下が懸念される場合も生じる。このため、デリバリーファイバは可能な限り短い構成とすることが好ましい。上述した問題は、近年の高ピークパワー化・極短パルス化に伴い、顕在化しつつある。
【００２４】
近年の高ピーク出力化の要求に対して自己位相変調を抑制するためには、（１）有効コア断面積を大きくする、（２）相互作用長を短くする、といった手段が考えられる。しかし、相互作用長を短くする上で、コンバイナや出射用の光コネクタに接続されている光ファイバが存在するため、これを阻害する要因となっていた。
【００２５】
また、コンバイナに要求される特性を満足するために光学特性の検査が実施されるが、励起光と信号光の吸収ができる限り小さい光ファイバを用いることで、光学特性の検査精度を向上させることができること、また、一般的に高価であることに加え、励起光と信号光の波長で材料吸収が生じるため、その密度のばらつき等から検査精度に影響を及ぼすことから、希土類元素をドープした光ファイバがコンバイナの製造で用いられることはなく、仮に用いられたとしても光学特性の検査精度に課題があった。
【００２６】
また、有効コア断面積を大きくする場合には、高次のモードが発生することにより、ファイバレーザの特徴の一つであるビーム品質を劣化させる要因となる。また、ファイバレーザの多段増幅、等において、有効コア断面積が大きいマルチモードのゲインファイバを用いる場合は、マルチモードファイバを巻回することにより、高次のモードを光ファイバの伝搬モードから除去できる。
【００２７】
しかし、コンバイナに接続された光ファイバとゲインファイバの接続には光ファイバを溶融し接続する融着接続が用いられ、当該個所は強度的な劣化が生じるために巻回することができず、高次のモードを除去する上で阻害する要因となっていた。
【００２８】
本発明は、自己位相変調の発生を抑制するために相互作用長を従来よりも短くすることができ、高ピーク出力化の要求に対してスペクトルの拡がりを抑えたファイバレーザを実現できるほか、より好ましくは、増幅により得られた基本波から非線形光学結晶を用いて波長変換する場合の変換効率の向上に寄与することを目的とする。
【００２９】
また、ファイバレーザの構成において、ゲインファイバの巻回箇所を接続部に制限されることなく配置することができ、高次のモードを適切に低減することが可能となるため、高ピーク出力化の要求に対して有効コア断面積を大きくしてもビーム品質の劣化を防止することができるほか、より好ましくは、増幅により得られた基本波から非線形光学結晶を用いて波長変換する場合の変換効率の向上に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明のゲイン機能を有するコンバイナは、他の光ファイバからの入射光を合成する合成部を備えるコンバイナであって、合成されたレーザ光を伝達するファイバは、ゲインファイバのみで構成されることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明のゲイン機能を有するコンバイナは好ましくは、ゲインファイバに他のファイバを介さずに直接接合され、合成された光を出射するコネクタをさらに備えることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明のゲイン機能を有するコンバイナはさらに好ましくは、ゲインファイバは連続した単一のファイバであり、合成されたレーザ光を他のファイバに伝達する接合部を備えないことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明のゲイン機能を有するコンバイナはさらに好ましくは、ゲインファイバは巻回されて、伝達するレーザ光の高次モードを抑制することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明のゲイン機能を有するコンバイナはさらに好ましくは、ゲインファイバの巻回される箇所は合成部に近接することを特徴とする。
【００３５】
また、本発明のゲイン機能を有するコンバイナはさらに好ましくは、ゲインファイバが巻回された巻回部と、合成部と、合成された光を出射するコネクタと、がゲインファイバに沿って順次に配列されることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明のゲイン機能を有するコンバイナはさらに好ましくは、ゲインファイバは、マルチモードファイバであることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明のファイバレーザは、上述のいずれかに記載のコンバイナと、種光となるレーザ光をゲインファイバに入力するレーザ発振器とを備えることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明のレーザ光増幅装置は、上述のいずれかに記載のコンバイナを備え、ゲインファイバで伝達するレーザ光を増幅することを特徴とする。
【００３９】
また、本発明のレーザ光の増幅方法は、上述のいずれかに記載のコンバイナを用いて光を増幅することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明の高次モードを抑制したファイバレーザの増幅方法は、上述のいずれかに記載のコンバイナと、種光となるレーザ光をゲインファイバに入力するレーザ発振器とを備えるファイバレーザの増幅方法であって、ゲインファイバを合成部に近接した箇所で巻回させることにより、高次モードを抑制する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明は、自己位相変調の発生を抑制するための相互作用長を従来よりも短くすることができ、高ピーク出力化の要求に対してスペクトルの拡がりを抑えたファイバレーザを実現できる。また、より好ましくは、増幅により得られた基本波から非線形光学結晶を用いて波長変換する場合の変換効率の向上に寄与することができる。
【００４２】
また、本発明は、ファイバレーザの構成において、ゲインファイバの巻回箇所を接続部に制限されることなく配置することができ、高次のモードを適切に低減することが可能となるため、高ピーク出力化の要求に対して有効コア断面積を大きくしてもビーム品質の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】増幅モジュールの構成概要を説明するブロック図である。
【図２】希土類元素をドープしたゲインファイバに励起光を導入する手段として、レンズ光学系を用いた例と、希土類元素をドープしたゲインファイバに励起光を導入する手段として、コンバイナを用いた例とを比較して示す図である。
【図３】長い相互作用長（デリバリーファイバ長）を備える従来のコンバイナを用いる場合と、短い相互作用長を備えるコンバイナを用いる場合と、について、ＳＰＭの大小を比較する説明図である。
【図４】（ａ）はファイバを巻回してコイル化した場合（紙面左側）と、ファイバを巻回せずにコイル化しなかった場合（紙面右側）とについて、導光される光の状態を説明する概念図であり、（ｂ）は、デリバリーファイバ長が長い場合のスペクトル波形と、デリバリーファイバ長が短い場合のスペクトル波形と、を比較説明する概念図である。
【図５】従来の増幅機能付きコンバイナの構成概要を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本実施形態で説明する増幅モジュールは、励起光など他の光ファイバからのレーザ光が導入されるファイバと、高次モードを低減させるために巻回される巻回部と、レーザ光を外部に出射するコネクタまでの間が、すべてゲインファイバで構成される。
【００４５】
このため、いわゆるデリバリーファイバと称される導光のみの機能を有する光伝達用のファイバを備えないことから、該デリバリーファイバにおけるスペクトル幅の予期せぬ増大を抑制することができる。そこで、図面を用いて以下詳細に説明する。
【００４６】
図１は、本実施形態の増幅モジュール１０００の構成概要を説明するブロック図である。図１に示すように、増幅モジュール１０００は、他の光ファイバ１０４０，１０５０からのレーザ光を合成するコンバイナ１０１０と、種光１０７０とコンバイナ１０１０との間に配置された巻回部１０２０と、コンバイナ１０１０に対して巻回部１０２０と対向配置される出射コネクタ１０３０とを備える。
【００４７】
種光１０７０と出射コネクタ１０３０との間は、全て単一の連続したゲインファイバ１０６０により構成される。すなわち、種光１０７０と出射コネクタ１０３０との間の増幅光導光光路には、ファイバ同士を融着するスプライスが存在しないだけではなく、ゲインファイバ以外の光ファイバ（従来のデリバリーファイバ）も存在しない。
【００４８】
上述の構成により、増幅モジュール１０００は、巻回部１０２０の配置をスプライスに制限されることなくフレキシブルに任意の位置に設けることができる。典型的には、他のファイバからの導入光が入射されるコンバイナ１０１０の合成部に近接して、巻回部１０２０を配置することが可能となる。
【００４９】
また、他のファイバからの導入光は、ゲインファイバ１０６０に入射されると同時にその増幅機能により増幅される。このため、増幅モジュール１０００は、比較的高い増幅効率を得ることができる。
【００５０】
また、他のファイバからの導入光が入射されるコンバイナ１０１０の合成部と出射コネクタ１０３０との間も連続したゲインファイバ１０６０で構成される。なお、ゲインファイバ１０６０内を増幅光が伝搬される過程においても、光ピークパワーやコア断面積との関係で自己位相変調のある程度の発生は回避できない。しかし、相互作用長を短くすることができるので、自己位相変調を低減することができる。
【００５１】
従って、その後に波長変換素子による波長変換を遂行する場合においても、変換可能波長幅から大きく逸脱するような予期せぬスペクトル幅にまで自己位相変調により波長幅が広がる懸念が払拭されて、高効率な波長変換が可能となる。
【００５２】
例えば、図２に示すように従来のコンバイナ機能は、レンズ光学系を用いてレーザ光を導入するか、またはゲインファイバとコンバイナとを別途に作製し、融着してオールファイバ化するか、のいずれかにより実現されていた。図２は、希土類元素をドープしたゲインファイバに励起光を導入する手段として、レンズ光学系を用いた例と、希土類元素をドープしたゲインファイバに励起光を導入する手段として、コンバイナを用いた例とを比較して示す図である。具体的には、図２（ａ）はレンズ光学系によりゲインファイバの出射端から励起光を入射させる構成例を説明する概念図であり、図２（ｂ）はゲインファイバの出射端と出射コネクタとの間に融着されたコンバイナを説明する概念図である。
【００５３】
図２から理解できるようにファイバレーザは、固体レーザと比較してビーム品質やメンテナンス性に優れていることが知られており、励起用のポンプ光を希土類元素が添加されたゲインファイバに導入して基本波（種光）を増幅する。
【００５４】
また、励起光を導入する場合に、増幅光が出射されるゲインファイバの出射端からレンズ光学系を利用して導入する図２（ａ）を用いる場合がある。この方法は、レンズ光学系の光軸合わせ等の工程が必要となるため、フレキシビリティの観点から好ましいとはいえず、また光学系の調整に多大な労力と時間とを要する。
【００５５】
一方、励起光を導入する場合に、励起光を集光してファイバからファイバへ直接導入するコンバイナを利用する図２（ｂ）を用いる場合がある。この方法では、オールファイバ化されることとなるので、ファイバ配置や構成がフレキシブルになるだけではなく、メンテナンス性の観点からも優れている。
【００５６】
しかし、図２（ｂ）においてコンバイナを構成するファイバ、すなわち融着点（Ｓｐｌｉｃｅ）と融着点（Ｓｐｌｉｃｅ）との間は、従来ノンドープのデリバリーファイバが用いられていた。すなわち、図２（ｂ）においてゲインファイバから導光されたレーザ光は、コンバイナ周辺のデリバリーファイバで自己位相変調を受けてスペクトル幅が広がった上で、コネクタから外部へ出射されることとなる。
【００５７】
このようなデリバリーファイバでのスペクトル幅の予期せぬ広がりは、その後の波長変換工程において、波長変換素子での波長変換可能スペクトル幅を逸脱する懸念を増大させることとなるので、好ましいものとはいえない。
【００５８】
ここで、光ファイバにおける非線形効果として、自己位相変調（ＳＰＭ）と誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）と誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）とが知られている。いずれも、近年の極超短パルス化及び高ピークパワー化に伴い、レーザ光を導光するファイバでは顕著な問題となってきており、そのさらなる低減が期待される。
【００５９】
本実施形態で示す増幅モジュール１０００は、ノンドープのデリバリーファイバを増幅光が一切通過しないので、相互作用長を短くすることができ、スペクトル幅の広がりを比較的抑制して波長変換効率の低下を低減することが可能である。
【００６０】
また、図２（ｂ）において、コンバイナのデリバリーファイバとゲインファイバとの間、及びデリバリーファイバとコネクタとの間、には融着点（Ｓｐｌｉｃｅ）が各々存在する。融着点は、文字通り二つのファイバを融着し接合した箇所であって、強度が比較的弱く、当該箇所ではファイバの巻回やファイバの婉曲配置に制限が生じる。
【００６１】
本実施形態で示す増幅モジュール１０００は、コンバイナの近傍を含めて融着点が存在しないので任意の箇所で巻回させることが可能となり、高次モードを効果的に低減することが可能である。換言すれば、本実施形態で示す増幅モジュール１０００は、ゲインファイバを用いてコンバイナを構成し、またはコンバイナとゲイン機能とを併合一体化して構成するものである。
【００６２】
本実施形態の増幅モジュール１０００を作製する場合には、まずゲインファイバ１０６０の先端に出射コネクタ１０３０を形成し、その後、他のファイバ１０４０，１０５０との合成部を形成することが好ましい。すなわち、コンバイナとゲインファイバとを別途に作製して後で融着するのではなく、単一のゲインファイバを用いて種光１０７０から出射コネクタ１０３０までの連続した増幅光導光光路をまず形成し、その後、コンバイナとなる励起光の合成部を形成することが好ましい。
【００６３】
図３は、長い相互作用長（デリバリーファイバ長）を備える従来のコンバイナを用いる場合と、短い相互作用長を備えるコンバイナを用いる場合と、について、ＳＰＭの大小を比較する説明図である。
【００６４】
図３から理解できるように、長い相互作用長（デリバリーファイバ長）を用いるとＳＰＭがより大きくなるとともに、融着点が形成されて巻回が制限されることから発生した高次モードの低減に制約が生じる。また、図３に示すように、有効コア断面積が大きい場合には、より多くの高次モードが生じる。
【００６５】
また、図４（ａ）はファイバを巻回してコイル化した場合（紙面左側）と、ファイバを巻回せずにコイル化しなかった場合（紙面右側）とについて、導光される光の状態を比較説明する概念図である。
【００６６】
図４（ａ）から理解できるように、ファイバを巻回してコイル化した方が、コイル化しなかった場合より、ガウス分布に近い光となっている。また、図４（ｂ）は、デリバリーファイバ長が長い場合のスペクトル波形４１０と、デリバリーファイバ長が短い場合のスペクトル波形４２０と、を比較説明する概念図である。
【００６７】
図４（ｂ）から理解できるように、ノンドープのデリバリーファイバ長が長い場合には、相互作用長が長くなって、スペクトル幅の広がりがさらに大きくなる。このため、波長変換素子での効率的な波長変換をするためには、デリバリーファイバを極力低減した長さとしてスペクトル幅が過剰に広がらないようにすることが好ましい。また、ノンドープのデリバリーファイバ長が長い場合にはスペクトル幅が相当程度に広がるので、その後に波長変換しない場合であっても、レーザで加工するためにレンズで集光する際、レンズの収差により焦点でのスポット径が大きくなり加工品質が劣化する。
【００６８】
また、増幅モジュール１０００は、実施形態での説明に限定されるものではなく、本実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲内で、適宜その構成や動作及び駆動方法等を変更することができる。
（ゲインファイバを用いたコンバイナの特性検査方法について）
【００６９】
出射用コネクタ付きでコンバイナを製作することにより、増幅光をモニターしながら、製作と、光量や偏光特性などの特性検査とを実施することができる。また、ゲインファイバの吸収波長以外の波長を用いた特性検査を実施することができる。ここで、ゲインファイバの吸収波長以外の波長について、Ｙｂをドープしたゲインファイバでは吸収波長が大凡８００ｎｍ乃至１１００ｎｍとなり、従って吸収波長以外の波長とは大凡８００ｎｍ乃至１１００ｎｍを除く他の波長帯域を意味する。また、Ｅｒをドープしたゲインファイバでは吸収波長が９００ｎｍ乃至１１００ｎｍと１４００ｎｍ乃至１５００ｎｍとであるので、吸収波長以外の波長とは９００ｎｍ乃至１１００ｎｍと１４００ｎｍ乃至１５００ｎｍとを除く他の波長帯域を意味する。
【００７０】
（本実施形態の追加的な説明）
信号光が伝搬する光ファイバが全てゲインファイバで構成されてもよい。また、出射用コネクタが配置されてもよい。また、出射用コネクタに接続される光ファイバに直接励起用の光ファイバを接続してもよい。また、巻回部がコンバイナに近接されて配置されてもよい。また、ファイバのコア径とクラッド径とは同じであっても異なっていてもよい。また、いわゆるオールコアのファイバを用いてもよい。オールコアのファイバは、ファイバ外側の空気とファイバ内との屈折率差によりファイバ内に光を閉じ込めるので、ファイバ全体が実質的なコアとなる。また、導入光を導入するためにコンバイナで用いるファイバの本数は、説明の便宜上二本であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、三本以上の複数本であってもよい。
【００７１】
また、ゲインファイバとコンバイナと出射用コネクタが一体でモジュール化されてもよい。コンバイナの光学特性検査には、ゲインファイバの吸収が極力少ない波長を用いてもよい。また、コンバイナは出射用コネクタからの出射光をモニターし、増幅特性を確認しながらの製造や光学特性検査が実施されてもよい。
【００７２】
二つのファイバを融着して接続する融着作業を遂行するためには、接続端部から一定のファイバ長を作業用長さとして確保しておく必要がある。このような作業用長さは、接続する側と接続される側との双方に必要となる。しかし、上述した実施形態で説明するコンバイナ等においては、融着点が不要となるので、このような作業用長さを確保しておく必要がなく、総ファイバ長を短く構成できる。また、融着点が存在しないので、巻回部と出射コネクタとをコンバイナの合成部に近接して配置することができ、これらの間を伝搬させるファイバ長も短く構成できる。従って、ファイバ長が短くなることに対応して、自己位相変調を低減できる。
【００７３】
また、一般にゲインファイバは、レーザ光の波長や光ピーク強度等に依存して最適な増幅を実現するために、増幅に寄与する最適な長さが決定される。従来は、最適な長さのゲインファイバに対して、ゲインファイバ端とコンバイナの合成部と出射コネクタとを接続するデリバリーファイバが追加的に加えられ、総ファイバ長が比較的長くなっていた。本実施形態においては、少なくとも従来のゲインファイバ端とコンバイナの合成部とを接続するファイバ部分を、増幅に寄与するゲインファイバの一部として一体化構成するので、これに対応するデリバリーファイバを配置せずにファイバ長を短くすることができる。なお、上述の実施形態では、コンバイナの合成部と出射コネクタとを接続するファイバも連続したゲインファイバで構成するが、この部分が増幅に寄与することはなく、融着点の非形成による出射コネクタのコンバイナへの近接配置により、ファイバ長の短縮化に有効である。
【００７４】
（コンバイナの製造方法について）
ファイバを加熱すると共に延伸し、ファイバの外径が所望の太さになった時点で、他のファイバを接触させて全体を加熱して溶融する。外径の測定は光学顕微鏡により目視測定する方法、または画像処理装置、光学側長器、静電容量による測定方法、超音波による測定方法等が知られているが、任意のいずれか一以上の方法を用いることができる。
【００７５】
また、ファイバの引っ張り張力と延伸量との関係から、ファイバの外径を再現させることで量産時の生産管理をすることもできる。
【００７６】
また、二本のファイバでコンバイナを作製する場合に、ファイバを加熱延伸しながら、ゲインファイバにゲインファイバの吸収波長ではない波長、例えばＨｅ−Ｎｅレーザから出射される６３２．８ｎｍや光通信で使用される半導体レーザから出射される１．５μｍの波長の光を入射し、導入光用のファイバの出力光量を測定し、出力光量の大きさでコンバイナの結合効率を算出し、コンバイナの特性を再現性よく製造することが可能である。
【００７７】
また、ファイバを加熱延伸する場合の張力は、例えば１０ｇ乃至１００ｇ程度とすることができる。また、ゲインファイバの種類としては、Ｅｒをドープしたもの、Ｙｂをドープしたもの、ＴｂやＥｕなどをドープしたものが知られており、所望の光特性等に応じて任意のファイバを用いることができる。また、ゲインファイバのファイバ長は例えば５０ｃｍ乃至５０ｍ程度であり、増幅するための励起光の条件等に対応させて適切な長さが選択される。また、ゲインファイバのコア径は、例えば３μｍ乃至１０００μｍの範囲内であってもよく、クラッド径は例えば５０μｍ乃至１２００μｍの範囲内であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本実施形態で説明する増幅モジュールは、光強度を増幅することが望ましい種々の光装置や光装置を構成する光デバイス、光変調装置等に適用でき、例えばレーザ分析装置やレーザディスプレイ、レーザ加工装置などに広く応用展開することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０００・・増幅モジュール、１０１０・・コンバイナ、１０２０・・巻回部、１０３０・・出射コネクタ、１０４０・・他の光ファイバ、１０５０・・他の光ファイバ、１０６０・・ゲインファイバ、１０７０・・種光。
【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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