(57)【要約】【課題】コストの低減及び光ファイバの冷却効率の向上を図ることができ、光ファイバを容易に冷却することができる光ファイバ冷却装置、レーザ発振器、及び光ファイバ冷却方法を得る。【解決手段】光ファイバ冷却装置５は、冷却用管１０を備えている。冷却用管１０の内部には、冷却用流体が流れる流路１３が設けられている。流路１３には、光ファイバ７が挿入されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用管
を備え、
前記冷却用管の内部には、冷却用流体が流れる流路が設けられており、
前記流路には、光ファイバが挿入されている光ファイバ冷却装置。
【請求項２】
前記冷却用管は、柔軟性を持つ管である請求項１に記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項３】
前記流路には、複数本の前記光ファイバが挿入されている請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項４】
前記流路は、各前記光ファイバを個別に収容する複数の収容部を有し、
前記冷却用管の長さ方向に対して直交する面で切断したときの前記冷却用管の断面では、各前記収容部同士が連通部を通して連通されており、
前記連通部の寸法は、前記冷却用管の断面において、前記連通部に対する前記光ファイバの通過が阻止される寸法である請求項３に記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項５】
活性物質が添加されている光ファイバであるアクティブファイバ、
前記アクティブファイバを冷却する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光ファイバ冷却装置、
前記アクティブファイバの一端部に設けられている全反射部、
前記アクティブファイバの他端部に設けられている部分反射部、及び
前記アクティブファイバに供給する励起光を発生する励起光源
を備え、
前記励起光により励起された前記活性物質から発生した光を前記全反射部と前記部分反射部との間で往復させてレーザ光を発振させるレーザ発振器。
【請求項６】
冷却用管内の流路に光ファイバを挿入した状態で、冷却用流体を前記流路に流す光ファイバ冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ファイバを冷却する光ファイバ冷却装置、レーザ発振器、及び光ファイバ冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、活性物質が添加された光ファイバをアクティブファイバとして用い、アクティブファイバに励起光を入射させて励起光をレーザ光に変換するレーザ発振器が知られている。このような従来のレーザ発振器では、アクティブファイバの温度が変化すると、励起光からレーザ光への変換効率が変化するため、レーザ光の安定した出力を行うためにはアクティブファイバの温度を一定にするのが望ましい。また、近年では、レーザ発振器の高出力化が進んでいるため、アクティブファイバ内での発熱量が増大してアクティブファイバが熱損傷しやすくなることが問題となっている。
【０００３】
従来、アクティブファイバで発生した熱を外部へ効率良く放出するために、円形状に巻いたアクティブファイバを高熱伝導性の一対の金属板で挟むとともに、一対の金属板間の隙間に熱伝導性グリースを充填したアクティブファイバ冷却装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、従来、アクティブファイバを冷却するために、冷媒流路が設けられたヒートシンクの表面に、粘着性を持つ薄膜状の金属製放熱部材でアクティブファイバを貼り付けたアクティブファイバ冷却装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７４４８９号公報
【特許文献２】特許第５６１６１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２に示されている従来のアクティブファイバ冷却装置では、アクティブファイバの長さに合わせて金属板又はヒートシンクの大きさを設計する必要があり、アクティブファイバ冷却装置の製造に手間がかかってしまう。また、特に、特許文献１に示されている従来のアクティブファイバ冷却装置では、一対の金属板でアクティブファイバを挟むときに、アクティブファイバが一対の金属板の間からはみ出ないようにアクティブファイバを押さえながら曲げる必要があり、アクティブファイバ冷却装置を組み立てる作業にも手間がかかってしまう。従って、アクティブファイバ冷却装置の製造及び組立のコストが高くなってしまう。
【０００７】
また、特許文献１及び２に示されている従来のアクティブファイバ冷却装置では、アクティブファイバに接触する金属板、グリース又はヒートシンク等の熱伝導抵抗によってアクティブファイバの冷却効率が低下してしまうおそれがある。
【０００８】
さらに、特許文献１及び２に示されている従来のアクティブファイバ冷却装置では、既定の長さのアクティブファイバに合わせてアクティブファイバの取り付け構造を設計しているため、取り付け誤差（例えば、アクティブファイバのテンションの大きさの違いによる取付誤差、又はアクティブファイバ同士の隙間の誤差等）によるアクティブファイバの位置の変化、又は仕様変更によるアクティブファイバの長さの変更に対して、柔軟に対応することができず、アクティブファイバ冷却装置の取扱いに手間がかかってしまう。
【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、コストの低減及び光ファイバの冷却効率の向上を図ることができ、光ファイバを容易に冷却することができる光ファイバ冷却装置、レーザ発振器、及び光ファイバ冷却方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による光ファイバ冷却装置は、冷却用管を備え、冷却用管の内部には、冷却用流体が流れる流路が設けられており、流路には、光ファイバが挿入されている。
【００１１】
この発明による光ファイバ冷却方法は、冷却用管内の流路に光ファイバを挿入した状態で、冷却用流体を流路に流す。
【発明の効果】
【００１２】
この発明による光ファイバ冷却装置、レーザ発振器及び光ファイバ冷却方法によれば、光ファイバが冷却用管内の流路に挿入されるので、冷却用流体を流路に流すことにより、光ファイバを冷却用流体で直接冷却することができ、光ファイバの冷却効率の向上を図ることができる。また、光ファイバ冷却装置の製造及び組立を簡素化することができ、光ファイバ冷却装置の取扱いを容易にすることができる。これにより、コストの低減化を図ることができるとともに、光ファイバを容易に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーザ発振器を示す模式的な構成図である。
【図２】図１のアクティブファイバを示す断面図である。
【図３】図１の光ファイバ冷却装置を示す模式図である。
【図４】図３のアクティブファイバの長さ方向に沿った面で切断したときの光ファイバ冷却装置を示す断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２による光ファイバ冷却装置の冷却用管と第１の分岐管との接続部分を示す拡大構成図である。
【図７】図６のアクティブファイバの長さ方向に沿った面で切断したときの冷却用管と第１の分岐管との接続部分を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３による光ファイバ冷却装置を示す模式的な構成図である。
【図９】図８のアクティブファイバの長さ方向に沿った面で切断したときの光ファイバ冷却装置を示す断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による光ファイバ冷却装置を示す模式的な構成図である。
【図１２】図１１のアクティブファイバの長さ方向に沿った面で切断したときの光ファイバ冷却装置を示す断面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５による光ファイバ冷却装置の冷却用管を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーザ発振器を示す模式的な構成図である。レーザ発振器１は、特定の波長を持つ励起光をそれぞれ発生する複数の励起光源２と、各励起光源２のそれぞれで発生した個別の励起光をひとつにまとめる共通のコンバイナ３と、コンバイナ３からの励起光の入射によってレーザ光を発振する共振器４と、共振器４を冷却する光ファイバ冷却装置５とを有している。共振器４で発振したレーザ光は、光ファイバである出力ファイバ６を通った後、出力ファイバ６から図１の矢印Ｂの方向へ出射される。
【００１５】
各励起光源２は、光ファイバを介してコンバイナ３にそれぞれ接続されている。各励起光源２で発生した励起光は、個別の光ファイバを通ってコンバイナ３へ送られる。各励起光源２としては、例えば半導体レーザ光源等が用いられている。
【００１６】
共振器４は、活性物質が添加された光ファイバであるアクティブファイバ７と、アクティブファイバ７の一端部に設けられている全反射部である高反射ファイバブラッググレーティング（以下、「高反射ＦＢＧ」という）８と、アクティブファイバ７の他端部に設けられている部分反射部である低反射ファイバブラッググレーティング（以下、「低反射ＦＢＧ」という）９とを有している。
【００１７】
高反射ＦＢＧ８は、共振器４でレーザ光として発振させる特定の波長を持つ光を全反射する反射部である。また、低反射ＦＢＧ９は、共振器４でレーザ光として発振させる特定の波長を持つ光のうち、一部のみを透過し、残りを反射する反射部である。
【００１８】
コンバイナ３は、高反射ＦＢＧ８に光ファイバを介して接続されている。これにより、コンバイナ３からの励起光は、高反射ＦＢＧ８を通ってアクティブファイバ７に供給される。出力ファイバ６は、低反射ＦＢＧ９に接続されている。これにより、共振器４で発振したレーザ光は、低反射ＦＢＧ９を通って出力ファイバ６へ出射される。
【００１９】
ここで、図２は、図１のアクティブファイバ７を示す断面図である。アクティブファイバ７は、アクティブファイバ７の中心軸部であるコア７１と、コア７１の周囲を囲むクラッド７２と、クラッド７２の周囲を囲むジャケット７３とを有している。コア７１の領域は、光を閉じ込めて伝搬させる領域である。クラッド７２の領域は、コア７１よりも低い屈折率を持つ領域である。ジャケット７３の領域は、コア７１及びクラッド７２を外部刺激から保護するための領域である。この例では、アクティブファイバ７の断面形状が円形となっている。また、この例では、図１に示すように、アクティブファイバ７が、曲げられながら複数回巻かれている。アクティブファイバ７は、コア７１内を伝搬する光がクラッド７２に漏れない最小半径よりも大きな半径で曲げられている。
【００２０】
活性物質は、コンバイナ３からの励起光により励起されて光を放出する物質である。活性物質としては、レーザ発振する物質であれば何でもよく、例えば、イッテルビウム（Ｙｂ）又はエルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素が用いられている。また、活性物質は、コア７１に添加されている。共振器４では、励起光により励起された活性物質から放出された光が、高反射ＦＢＧ８と低反射ＦＢＧ９との間で繰り返し反射されながら往復した後、低反射ＦＢＧ９から出力ファイバ６へレーザ光として出射される。
【００２１】
図３は、図１の光ファイバ冷却装置５を示す模式図である。また、図４は、図３のアクティブファイバ７の長さ方向に沿った面で切断したときの光ファイバ冷却装置５を示す断面図である。さらに、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。なお、図１ではアクティブファイバ７が曲げられた状態になっているが、図３及び図４では簡単のためアクティブファイバ７を直線状にした状態で示している。光ファイバ冷却装置５は、冷却用管１０と、冷却用管１０の一端部から分岐する第１の分岐管１１と、冷却用管１０の他端部から分岐する第２の分岐管１２とを有している。
【００２２】
冷却用管１０の内部には、冷却用流体が流れる流路１３が設けられている。流路１３は、第１及び第２の分岐管１１，１２内に連通している。この例では、冷却用管１０、第１の分岐管１１及び第２の分岐管１２が、柔軟性を持つ管、即ち曲がりやすいチューブとされている。また、この例では、冷却用管１０、第１の分岐管１１及び第２の分岐管１２が、単一材で一体に形成されている。冷却用管１０、第１の分岐管１１及び第２の分岐管１２を構成する材料としては、例えば金属、ゴム又は樹脂等が用いられている。
【００２３】
冷却用流体は、図４に示す矢印Ｆの方向へ流れる。即ち、冷却用流体は、第１の分岐管１１内、冷却用管１０の流路１３及び第２の分岐管１２内の順に流れる。冷却用流体としては、例えば水等が挙げられる。冷却用流体は、第２の分岐管１２からそのまま排出されるようにしてもよいし、第１の分岐管１１と第２の分岐管１２との間にポンプを介在させて、第２の分岐管１２からポンプを通って第１の分岐管１１に戻るようにしてもよい。
【００２４】
冷却用管１０の流路１３には、アクティブファイバ７が挿入されている。アクティブファイバ７は、流路１３の内面から離れた状態で流路１３に挿入されている。この例では、高反射ＦＢＧ８及び低反射ＦＢＧ９を冷却用管１０外に出した状態でアクティブファイバ７が流路１３に挿入されている。また、この例では、冷却用管１０の両端部のうち、第１の分岐管１１が分岐している一端部から高反射ＦＢＧ８が出ており、第２の分岐管１２が分岐している他端部から低反射ＦＢＧ９が出ている。これにより、冷却用流体は、励起光源２側（即ち、励起光入力側）から出力ファイバ６側（即ち、レーザ発振出力側）に向かって冷却用管１０の流路１３を流れる。
【００２５】
冷却用管１０の両端部の開口には、断面円形の塞ぎ部材２１がそれぞれ設けられている。塞ぎ部材２１には、冷却用管１０の開口を塞ぐ第１面と、第１面とは反対側に形成されて外部に露出する第２面とが設けられている。塞ぎ部材２１の中央には、第１面から第２面に達する貫通穴がアクティブファイバ７の外径に合わせて設けられている。アクティブファイバ７は、塞ぎ部材２１の貫通穴に隙間なく通されている。各塞ぎ部材２１の第１面及び第２面のそれぞれには、アクティブファイバ７を塞ぎ部材２１に固定する接着剤２２が塗布されている。これにより、冷却用流体が冷却用管１０の両端部の開口から漏れることが防止される。接着剤２２を構成する材料としては、冷却用流体と反応したり冷却用流体に溶解したりしない材料が用いられている。
【００２６】
アクティブファイバ７を塞ぎ部材２１に保持する方法としては、上記のように塞ぎ部材２１の貫通穴に単純に通したアクティブファイバ７を接着剤２２で固定するようにしてもよいし、塞ぎ部材２１の貫通穴に通したアクティブファイバ７を塞ぎ部材２１の弾性復元力で押さえてアクティブファイバ７を塞ぎ部材２１に保持させるようにしてもよい。また、塞ぎ部材２１に設ける貫通穴の位置は、塞ぎ部材２１の中央に限定されず、塞ぎ部材２１のどの位置に設けてもよい。
【００２７】
次に、動作について説明する。各励起光源２のそれぞれで発生した励起光がコンバイナ３へ送られると、各励起光源２からの個別の励起光がコンバイナ３で１本の光ファイバにまとめられてアクティブファイバ７へ送られる。このとき、コンバイナ３からの励起光は、矢印Ａで示すように、高反射ＦＢＧ８を通ってアクティブファイバ７に入射する。
【００２８】
この後、アクティブファイバ７に入射した励起光によってコア７１の活性物質が励起され、活性物質から光が放出される。この後、活性物質から放出された光は、コア７１内を伝搬されながら高反射ＦＢＧ８と低反射ＦＢＧ９との間で往復する。この結果、特定の波長を持つ光がレーザ光としてアクティブファイバ７から低反射ＦＢＧ９を透過し、矢印Ｂで示すように、出力ファイバ６を通して外部へ出射される。
【００２９】
次に、光ファイバ冷却装置５によるアクティブファイバ７の冷却方法について説明する。アクティブファイバ７を冷却するときには、冷却用管１０内の流路１３にアクティブファイバ７を挿入した状態で、冷却用流体を冷却用管１０内の流路１３に流す。この例では、図４の矢印Ｆで示すように、第１の分岐管１１内から冷却用管１０の流路１３へ冷却用流体を供給し、冷却用管１０の流路１３から第２の分岐管１２内へ冷却用流体を排出する。これにより、アクティブファイバ７が流路１３内で冷却用流体により直接冷却される。このとき、冷却用流体の流量及び温度を調整することにより、アクティブファイバ７の温度を保つようにする。
【００３０】
このようなレーザ発振器１及び光ファイバ冷却装置５では、アクティブファイバ７が冷却用管１０の流路１３に挿入されるので、冷却用流体を流路１３に流すことにより、アクティブファイバ７の表面に冷却用流体を接触させることができ、アクティブファイバ７を冷却用流体で直接冷却することができる。これにより、アクティブファイバ７を効率良くかつより均一に冷却することができ、アクティブファイバ７の冷却効率の向上を図ることができる。従って、レーザ発振器１では、レーザ光の出力の低下の防止を図ることができ、レーザ光の安定した出力を得ることができる。また、アクティブファイバ７を冷却用管１０の流路１３に挿入して冷却用流体を流路１３に流すだけなので、光ファイバ冷却装置５の製造及び組立を簡素化することができる。さらに、アクティブファイバ７が冷却用管１０の流路１３に挿入された状態であればアクティブファイバ７の位置が変化してもアクティブファイバ７を冷却することができ、またアクティブファイバ７の長さが変更されても冷却用管１０の長さを調整するだけでアクティブファイバ７を冷却することができる。また、アクティブファイバ７が冷却用管１０で保護されるので、アクティブファイバ７の破損及び汚損等を生じにくくすることもできる。従って、光ファイバ冷却装置５のコストの低減化を図ることができるとともに、光ファイバ冷却装置５の取扱いを容易にすることができ、アクティブファイバ７を容易に冷却することができる。
【００３１】
また、冷却用管１０が柔軟性を持つチューブであるので、アクティブファイバ７を冷却用管１０とともに容易に曲げることができ、アクティブファイバ７の取扱いをさらに容易にすることができる。また、汎用のチューブを冷却用管１０として用いることにより、冷却用管１０のコストを安価にすることができ、光ファイバ冷却装置５のコストの低減化をさらに図ることができる。さらに、切断しやすい汎用のチューブを冷却用管１０として用いれば、冷却用管１０の長さの調整も容易にすることができ、アクティブファイバ７の長さの変更に対してさらに柔軟に対応することができる。
【００３２】
また、このような光ファイバ冷却方法では、冷却用管１０内の流路１３にアクティブファイバ７を挿入した状態で冷却用流体を流路１３に流すので、取扱いの容易な簡単な構造の装置でアクティブファイバ７の冷却を行うことができ、コストの低減化を図ることができるとともに、アクティブファイバ７を容易に冷却することができる。また、アクティブファイバ７を冷却用流体で直接冷却することができ、アクティブファイバ７の冷却効率の向上を図ることができる。
【００３３】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による光ファイバ冷却装置５の冷却用管と第１の分岐管との接続部分を示す拡大構成図である。また、図７は、図６のアクティブファイバ７の長さ方向に沿った面で切断したときの冷却用管と第１の分岐管との接続部分を示す断面図である。冷却用管１０と第１の分岐管１１とは、継手３１を介して互いに接続されている。継手３１は、管状の継手本体３２と、継手本体３２の側面から突出した管状の継手分岐部３３とを有している。継手本体３２内と継手分岐部３３内とは、互いに連通されている。
【００３４】
継手本体３２の一端部には第１の管挿入口３２ａが設けられ、継手本体３２の他端部にはファイバ出口３２ｂが設けられている。継手分岐部３３の端部には、第２の管挿入口３３ａが設けられている。この例では、第１の管挿入口３２ａ及び第２の管挿入口３３ａのそれぞれの内径がファイバ出口３２ｂの内径よりも大きくなっている。
【００３５】
冷却用管１０は、冷却用管１０の一端部を第１の管挿入口３２ａに差し込んだ状態で継手３１に接続されている。第１の分岐管１１は、第１の分岐管１１の端部を第２の管挿入口３３ａに差し込んだ状態で継手３１に接続されている。これにより、冷却用管１０及び第１の分岐管１１のそれぞれと継手３１との間から冷却用流体が漏れることが防止される。
【００３６】
継手３１のファイバ出口３２ｂには、断面円形の塞ぎ部材３４が設けられている。塞ぎ部材３４には、ファイバ出口３２ｂを塞ぐ第１面と、第１面とは反対側に形成されて外部に露出する第２面とが設けられている。塞ぎ部材３４の中央には、第１面から第２面に達する貫通穴がアクティブファイバ７の外径に合わせて設けられている。アクティブファイバ７は、塞ぎ部材３４の貫通穴に隙間なく通されている。各塞ぎ部材３４の第１面及び第２面のそれぞれには、アクティブファイバ７を塞ぎ部材３４に固定する接着剤３５が塗布されている。これにより、冷却用流体がファイバ出口３２ｂから漏れることが防止される。
【００３７】
継手３１を構成する材料としては、例えば金属又はプラスチック等が用いられている。また、接着剤３５を構成する材料としては、冷却用流体と反応したり冷却用流体に溶解したりしない材料が用いられている。アクティブファイバ７を塞ぎ部材３４に保持する方法は、実施の形態１でのアクティブファイバ７を塞ぎ部材２１に保持する方法と同様である。なお、第２の分岐管１２も、第１の分岐管１１と同様に、継手３１を介して冷却用管１０に接続されている。他の構成、動作及び冷却方法は実施の形態１と同様である。
【００３８】
このようなレーザ発振器１及び光ファイバ冷却装置５では、第１の分岐管１１及び第２の分岐管１２のそれぞれが冷却用管１０に継手３１を介して接続されているので、冷却用管１０、第１の分岐管１１及び第２の分岐管１２が一体に形成された特殊な形状の管を用いる必要がなくなり、光ファイバ冷却装置５の製造コストの低減化をさらに図ることができる。
【００３９】
実施の形態３．
例えば、数ｋＷ級の高出力のレーザ発振器は、複数の数１００Ｗ級のファイバレーザモジュールを単位モジュールとして有しており、各ファイバレーザモジュールのそれぞれからのレーザ光をひとつに合波結合することにより高出力のレーザ光を得ている。各ファイバレーザモジュールには、少なくとも１本のアクティブファイバが含まれている。従って、高出力のレーザ発振器には、複数本のアクティブファイバが含まれることとなる。高出力のレーザ発振器に含まれるアクティブファイバの数は、ファイバレーザモジュールの構成で決まり、ファイバレーザモジュールの数と同じか、それ以上となる。
【００４０】
本実施の形態３によるレーザ発振器は、レーザ光をそれぞれ発振する複数の単位モジュールを有し各単位モジュールのそれぞれからのレーザ光をひとつに合波結合する高出力のレーザ発振器となっている。各単位モジュールの構成は、実施の形態１でのレーザ発振器１の構成と同様である。また、本実施の形態３による光ファイバ冷却装置は、複数の単位モジュールを有する高出力のレーザ発振器に適用される光ファイバ冷却装置となっている。
【００４１】
図８は、この発明の実施の形態３による光ファイバ冷却装置５を示す模式的な構成図である。また、図９は、図８のアクティブファイバ７の長さ方向に沿った面で切断したときの光ファイバ冷却装置５を示す断面図である。さらに、図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。冷却用管１０の共通の流路１３には、複数本（この例では、３本）のアクティブファイバ７が挿入されている。この例では、冷却用管１０の長さ方向に対して直交する面で切断したときの冷却用管１０の断面における各アクティブファイバ７の位置が正三角形の頂点の位置とされている。
【００４２】
冷却用管１０の一端部及び他端部のそれぞれに設けられた塞ぎ部材２１には、アクティブファイバ７の数と同じ数（この例では、３つ）の貫通穴が設けられている。各貫通穴には、アクティブファイバ７が個別に通されている。各アクティブファイバ７は、接着剤２２により塞ぎ部材２１に固定されている。他の構成、動作及び冷却方法は実施の形態１と同様である。
【００４３】
このようなレーザ発振器及び光ファイバ冷却装置５では、複数本のアクティブファイバ７が冷却用管１０の流路１３に挿入されているので、複数本のアクティブファイバ７を１本の冷却用管１０でまとめて冷却することができる。これにより、光ファイバ冷却装置５のコストの低減化及び各アクティブファイバ７の冷却効率の向上をさらに図ることができ、各アクティブファイバ７をさらに容易に冷却することができる。
【００４４】
実施の形態４．
図１１は、この発明の実施の形態４による光ファイバ冷却装置５を示す模式的な構成図である。また、図１２は、図１１のアクティブファイバ７の長さ方向に沿った面で切断したときの光ファイバ冷却装置５を示す断面図である。さらに、図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。冷却用管１０の流路１３には、複数本（この例では、３本）のアクティブファイバ７が挿入されている。冷却用管１０の長さ方向に対して直交する面で切断したときの冷却用管１０の断面形状は、図１３に示すように、幅方向寸法が厚さ方向寸法よりも大きい扁平形状になっている。
【００４５】
冷却用管１０の流路１３は、各アクティブファイバ７を個別に収容する空間である複数の収容部１３１を有している。この例では、収容部１３１の数がアクティブファイバ７の数と同じ数（この例では、３つ）とされている。各収容部１３１の断面形状は、各アクティブファイバ７の断面形状に合わせた形状になっている。複数の収容部１３１は、冷却用管１０の幅方向へ並んだ状態で冷却用管１０の長さ方向に沿って設けられている。
【００４６】
互いに隣り合う収容部１３１の境界には、空間である連通部１３２が設けられている。これにより、冷却用管１０の長さ方向に対して直交する面で切断したときの流路１３の断面では、図１３に示すように、各収容部１３１同士が連通部１３２を通して互いに連通されている。また、冷却用管１０の長さ方向に対して直交する面で切断したときの流路１３の断面では、連通部１３２の寸法がアクティブファイバ７の外径よりも小さくなっている。これにより、アクティブファイバ７が連通部１３２を通って各収容部１３１間を移動することが防止される。即ち、冷却用管１０の長さ方向に対して直交する面で切断したときの流路１３の断面では、連通部１３２の寸法が、連通部１３２に対するアクティブファイバ７の通過が阻止される寸法になっている。他の構成、動作及び冷却方法は実施の形態３と同様である。
【００４７】
このようなレーザ発振器及び光ファイバ冷却装置５では、冷却用管１０の流路１３が、複数のアクティブファイバ７を個別に収容する複数の収容部１３１を有し、各収容部１３１を互いに連通する連通部１３２の寸法が、流路１３の断面において、連通部１３２に対するアクティブファイバ７の通過が阻止される寸法になっているので、複数の収容部１３１間でアクティブファイバ７が移動することを防止することができ、各アクティブファイバ７同士が重なったり絡まったりすることを防止することができる。これにより、各アクティブファイバ７の冷却をさらに容易に行うことができる。
【００４８】
実施の形態５．
実施の形態４では、冷却用管１０内に設けられた複数の収容部１３１が冷却用管１０の幅方向へ並んでいるが、複数の収容部を冷却用管１０の周方向へ並べてもよい。
【００４９】
即ち、図１４は、この発明の実施の形態５による光ファイバ冷却装置の冷却用管１０を示す断面図である。冷却用管１０の流路１３には、複数本（この例では、３本）のアクティブファイバ７が挿入されている。冷却用管１０の長さ方向に対して直交する面で切断したときの冷却用管１０の断面形状は、円形状になっている。
【００５０】
冷却用管１０の流路１３は、各アクティブファイバ７を個別に収容する空間である複数の収容部１３１を有している。この例では、収容部１３１の数がアクティブファイバ７の数と同じ数（この例では、３つ）とされている。各収容部１３１の断面形状は、各アクティブファイバ７の断面形状に合わせた形状になっている。複数の収容部１３１は、冷却用管１０の周方向へ並んだ状態で冷却用管１０の長さ方向に沿って設けられている。
【００５１】
冷却用管１０の長さ方向に対して直交する面で切断したときの流路１３の断面では、図１４に示すように、各収容部１３１が、冷却用管１０の中央に位置する空間に連通部１３２を通してそれぞれ開放されている。これにより、冷却用管１０の長さ方向に対して直交する面で切断したときの流路１３の断面では、各収容部１３１同士が連通部１３２を通して互いに連通され、かつ、連通部１３２の寸法がアクティブファイバ７の外径よりも小さくなっている。これにより、アクティブファイバ７が連通部１３２を通って各収容部１３１間を移動することが防止される。即ち、冷却用管１０の長さ方向に対して直交する面で切断したときの流路１３の断面では、連通部１３２の寸法が、連通部１３２に対するアクティブファイバ７の通過が阻止される寸法になっている。他の構成、動作及び冷却方法は実施の形態４と同様である。
【００５２】
このようなレーザ発振器及び光ファイバ冷却装置５でも、複数の収容部１３１を互いに連通する連通部１３２の寸法が、流路１３の断面において、連通部１３２に対するアクティブファイバ７の通過が阻止される寸法になっているので、各アクティブファイバ７同士が重なったり絡まったりすることを防止することができ、各アクティブファイバ７の冷却をさらに容易に行うことができる。
【００５３】
なお、上記実施の形態３〜５では、アクティブファイバ７の数が３本であるが、これに限定されず、アクティブファイバ７の数を２本としてもよいし、アクティブファイバ７の数を４本以上としてもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態３〜５では、複数の単位モジュールのそれぞれからのレーザ光を合波結合する高出力のレーザ発振器に光ファイバ冷却装置５が適用されているが、主発振器及び光増幅器を有するＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のレーザ発振器に光ファイバ冷却装置５を適用してもよい。ＭＯＰＡ型のレーザ発振器は、主発振器からの光を種光とし、主発振器からの種光を光増幅器で増幅させることにより、レーザ光の高品質なビーム特性を維持しながらレーザ光の出力を高出力にすることを可能にしたレーザ発振器である。ＭＯＰＡ型のレーザ発振器では、主発振器及び光増幅器のそれぞれにアクティブファイバが含まれているため、複数本のアクティブファイバがＭＯＰＡ型のレーザ発振器に含まれることとなる。従って、ＭＯＰＡ型のレーザ発振器に含まれる複数本のアクティブファイバを光ファイバ冷却装置５の冷却用管１０の共通の流路１３に挿入するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態３〜５では、実施の形態２と同様に、第１の分岐管１１及び第２の分岐管１２を冷却用管１０に継手３１を介して接続するようにしてもよい。
【００５６】
また、各上記実施の形態では、アクティブファイバ７のクラッド７２が単層の領域となっているが、互いに屈折率の異なる複数の層を積層した領域をアクティブファイバ７のクラッドとしてもよい。
【００５７】
また、各上記実施の形態では、アクティブファイバ７のジャケット７３がクラッド７２の全周を囲んでいるが、これに限定されず、ジャケット７３の一部に欠損が存在していてもよいし、ジャケット７３がなくてもよい。
【００５８】
また、各上記実施の形態では、アクティブファイバ７の断面形状が円形になっているが、これに限定されず、アクティブファイバ７の断面形状を例えば八角形等の多角形としてもよい。
【００５９】
また、各上記実施の形態において、アクティブファイバ７の一端部に設けられた高反射ＦＢＧ８の端面は、アクティブファイバ７の長さ方向に対して直交していてもよいし、アクティブファイバ７の長さ方向に対して傾斜していてもよい。さらに、アクティブファイバ７の他端部に設けられた低反射ＦＢＧ９の端面も、アクティブファイバ７の長さ方向に対して直交していてもよいし、アクティブファイバ７の長さ方向に対して傾斜していてもよい。
【００６０】
また、各上記実施の形態において、アクティブファイバ７は、流路１３の内面に接触していてもよいし、流路１３の内面から離れていてもよい。
【００６１】
また、各上記実施の形態では、アクティブファイバ７を複数回巻いているが、これに限定されず、アクティブファイバ７の曲げ半径の条件を満たす範囲であれば、アクティブファイバ７をどのような形状に曲げていてもよい。さらに、アクティブファイバ７を曲げずに直線状に配置してもよい。
【００６２】
また、各上記実施の形態では、冷却用管１０の全体が柔軟性を持つ管になっているが、冷却用管１０の一部のみに柔軟性を持たせてもよいし、冷却用管１０の全体の剛性を高めて冷却用管１０の全体の柔軟性をなくしてもよい。この場合、冷却用管１０の柔軟性のない部分を構成する材料としては、例えば金属又は樹脂等が用いられる。
【００６３】
また、各上記実施の形態において、各励起光源２は、励起光を連続波発振する光源でもよいし、励起光をパルス発振する光源でもよい。さらに、活性物質が励起される波長であれば、励起光の波長は限定されない。
【００６４】
また、各上記実施の形態では、冷却用管１０の流路１３で励起光入力側からレーザ発振出力側へ冷却用流体を流すようになっているが、冷却用管１０の流路１３でレーザ発振出力側から励起光入力側へ冷却用流体を流してもよい。この場合、冷却用流体は、第２の分岐管１２内、冷却用管１０の流路１３及び第１の分岐管１１内の順に流される。
【００６５】
また、各上記実施の形態では、アクティブファイバ７の一端部に高反射ＦＢＧ８が全反射部として設けられているが、これに限定されず、共振器４で発振させる波長を持つ光を全反射する全反射ミラーを全反射部としてアクティブファイバ７の一端部に設けてもよい。
【００６６】
また、各上記実施の形態では、アクティブファイバ７の他端部に低反射ＦＢＧ９が部分反射部として設けられているが、これに限定されず、共振器４で発振させる波長を持つ光のうち、一部のみを透過し残りを反射する部分反射ミラーを部分反射部としてアクティブファイバ７の他端部に設けてもよい。
【００６７】
また、各上記実施の形態では、光ファイバ冷却装置５による冷却対象がアクティブファイバ７となっているが、これに限定されず、冷却の必要な例えば光伝送用の光ファイバ等を光ファイバ冷却装置５の冷却対象としてもよい。
【００６８】
また、各上記実施の形態では、アクティブファイバ７の一端部から励起光を入力するエンドポンプ方式により励起光がアクティブファイバ７に供給されているが、これに限定されず、例えば、アクティブファイバ７の側面から励起光を入力するサイドポンプ方式により励起光をアクティブファイバ７に供給してもよく、アクティブファイバ７に励起光を入力可能な方式であれば何でもよい。
【００６９】
また、各上記実施の形態では、アクティブファイバ７への励起光の供給方向がレーザ光の発振方向と同じ方向になっているが、これに限定されず、アクティブファイバ７の励起光の供給方向をレーザ光の発振方向と逆方向にしてもよい。さらに、アクティブファイバ７の複数箇所から励起光を供給してもよい。また、互いに異なる箇所からアクティブファイバ７に励起光が供給される場合、一方の箇所からアクティブファイバ７に供給される励起光の供給方向をレーザ光の発振方向と同じ方向とし、他方の箇所からアクティブファイバ７に供給される励起光の供給方向をレーザ光の発振方向と逆方向としてもよい。
【００７０】
また、各上記実施の形態では、励起光源２の数が複数になっているが、励起光源２の数は１つでもよい。この場合、励起光源２で発生した励起光は、コンバイナ３を介さずにアクティブファイバ７に供給される。
【００７１】
また、各上記実施の形態では、高反射ＦＢＧ８及び低反射ＦＢＧ９を冷却用管１０外に出した状態でアクティブファイバ７が流路１３に挿入されているが、高反射ＦＢＧ８及び低反射ＦＢＧ９を冷却用管１０の流路１３に入れた状態でアクティブファイバ７を流路１３に挿入してもよい。
【００７２】
また、各上記実施の形態では、各励起光源２のそれぞれからの励起光がコンバイナ３を通してアクティブファイバ７に入射しているが、これに限定されず、例えばレンズ又はミラー等を含む光学部品を通してアクティブファイバ７に励起光を入射させてもよい。
【００７３】
また、各上記実施の形態では、クラッド７２を伝搬する光を除去するモードストリッパをアクティブファイバ７に追加してもよいし、出力ファイバ６の出射端を保護し安定なレーザ光の出射を得るためのエンドキャップを出力ファイバ６に追加してもよい。このように、この発明は各上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の削除、追加又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  レーザ発振器、２  励起光源、５  光ファイバ冷却装置、７  アクティブファイバ（光ファイバ）、８  高反射ＦＢＧ（全反射部）、９  低反射ＦＢＧ（部分反射部）、１０  冷却用管、１３  流路、１３１  収容部、１３２  連通部。
【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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