(57)【要約】【課題】Ｍ２の悪化を抑制できるファイバレーザ用光回路装置およびファイバレーザを提供する。【解決手段】光源の出力を伝搬する複数のデリバリファイバ１２，１３と、複数のデリバリファイバ１２，１３の出力を合波するカプラ部２０とを備える、ファイバレーザ用光回路装置であって、カプラ部２０は、複数のデリバリファイバ１２，１３に接続される第１の端部２４と、カプラ部２０により合波された出力を射出する第２の端部２５を有し、第１の端部２４と第２の端部２５との間には、複数のデリバリファイバ１２，１３のすべてから出力が入射される単一のコアが設けられ、単一のコアは、複数のデリバリファイバ１２，１３の出力のうち赤外光である出力を特定の位置で入射したときにＭ２の上昇が抑制可能な屈折率分布を有し、特定の位置以外のいずれかの位置から入射させた可視光である出力を、特定の位置から入射させた赤外光である出力と合波する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の出力を伝搬する複数のデリバリファイバと、前記複数のデリバリファイバの出力を合波するカプラ部とを備える、ファイバレーザ用光回路装置であって、
前記カプラ部は、前記複数のデリバリファイバに接続される第１の端部と、前記カプラ部により合波された出力を射出する第２の端部を有し、
前記第１の端部と前記第２の端部との間には、前記複数のデリバリファイバのすべてから出力が入射される単一のコアが設けられ、
前記単一のコアは、前記複数のデリバリファイバの出力のうち赤外光である出力を特定の位置で入射したときにＭ２の上昇が抑制可能な屈折率分布を有し、前記特定の位置以外のいずれかの位置から入射させた可視光である出力を、前記特定の位置から入射させた前記赤外光である出力と合波することを特徴とするファイバレーザ用光回路装置。
【請求項２】
前記特定の位置以外のいずれかの位置が、前記単一のコアの断面における中心部であることを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザ用光回路装置。
【請求項３】
前記可視光である出力を、Ｍ２の上昇が実測で最も高い箇所から、前記カプラ部に入射させたことを特徴とする請求項１または２に記載のファイバレーザ用光回路装置。
【請求項４】
前記赤外光である出力が、加工用のレーザ光であり、前記可視光である出力が、加工位置確認用のガイド光であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のファイバレーザ用光回路装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のファイバレーザ用光回路装置を備えたファイバレーザ。
【請求項６】
前記赤外光である出力を伝搬する前記デリバリファイバが、希土類元素が添加された光ファイバを含むファイバレーザ共振器に接続されており、前記可視光を導波する経路は、前記可視光を出力する可視光源から、前記ファイバレーザの射出端までの全長にわたり、希土類元素が添加されていない光ファイバから構成されていることを特徴とする請求項５に記載のファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバレーザ用光回路装置およびファイバレーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザを発振させるために用いられている希土類元素の誘導放出帯域は、近赤外光である。そのため、一般的なファイバレーザは、その射出光を目視することができない。そこで、加工用のファイバレーザでは、レーザが射出される加工箇所を目視するために、加工用のレーザ光とは別に、ガイド光を射出することが一般的である。
【０００３】
特許文献１には、デリバリファイバを介して不可視レーザ光を出力するファイバレーザ装置において、不可視レーザ光が出力される出力ファイバとデリバリファイバとの接合部の近傍のクラッドに、可視レーザ光源によって発生された前記可視レーザ光を導入する導入部を設け、加工対象物に対する不可視レーザ光の照射の位置決めを行う場合に、クラッドを介して加工対象物の加工位置に可視レーザ光を照射するファイバレーザ装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、発光源からの光を伝搬する複数本の光ファイバを備える光源部と、複数の光ファイバから射出される光束を１本の光束に集束して被照射物に照射する光学系とを備え、光ファイバの端面が配置された位置と、光ファイバの射出する光束の強度分布との組合せにより、１本の光束が所望の光強度プロファイルとなるようにした光照射装置が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、複数のレーザ発振器から射出されるレーザ光を伝送する光ファイバは、一端が複数の単芯光ファイバから成り、他端が複数の単芯光ファイバを集合したバンドルファイバで構成され、バンドルファイバは中心にアライメント用可視レーザ光を射出する単芯光ファイバを、周辺にレーザ光を伝送する複数の単芯光ファイバを配置したレーザ光照射装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１０２００７号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／００７７６６号
【特許文献３】特開２０００−１２６８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザからの射出光のビーム品質を表す指標の一つに、Ｍ２がある。Ｍ２の値が小さいほど、加工精度が高くなる。ファイバレーザにおいて、Ｍ２の値を悪化させる主な要因は、光ファイバへの外乱や、光学系の構成の複雑さである。よって、Ｍ２の悪化を防ぐためには、レーザ共振器から射出端までの光学系の構成には、必要以上に複雑な構成を含めることは好ましくない。そのため、ファイバレーザのガイド光は、共振器を構成する光ファイバ中を、レーザ発振光と共に導波し、射出されることが望ましい。
【０００８】
ファイバレーザの共振器に使用されるファイバの内、Ｙｂ（イッテルビウム）添加光ファイバに代表される希土類添加光ファイバは、光通信用の光ファイバとは異なり、ファイバレーザの特性向上のために様々な元素が添加されていることが多い。そのため、レイリー散乱や、添加元素の吸収などにより、可視光領域に大きな伝送損失を生じる。よって、Ｍ２の上昇を抑制するためにガイド光が共振器中を導波する構成にすると、大きな伝送損失を伴う。このため、ファイバレーザの射出端でガイド光の十分な輝度を確保するためには、高出力な可視光源が必要となる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｍ２の悪化を抑制できるファイバレーザ用光回路装置およびファイバレーザを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、光源の出力を伝搬する複数のデリバリファイバと、前記複数のデリバリファイバの出力を合波するカプラ部とを備える、ファイバレーザ用光回路装置であって、前記カプラ部は、前記複数のデリバリファイバに接続される第１の端部と、前記カプラ部により合波された出力を射出する第２の端部を有し、前記第１の端部と前記第２の端部との間には、前記複数のデリバリファイバのすべてから出力が入射される単一のコアが設けられ、前記単一のコアは、前記複数のデリバリファイバの出力のうち赤外光である出力を特定の位置で入射したときにＭ２の上昇が抑制可能な屈折率分布を有し、前記特定の位置以外のいずれかの位置から入射させた可視光である出力を、前記特定の位置から入射させた前記赤外光である出力と合波することを特徴とするファイバレーザ用光回路装置を提供する。
【００１１】
前記特定の位置以外のいずれかの位置が、前記単一のコアの断面における中心部であることが好ましい。
前記可視光である出力を、Ｍ２の上昇が実測で最も高い箇所から、前記カプラ部に入射させたことが好ましい。
前記赤外光である出力が、加工用のレーザ光であり、前記可視光である出力が、加工位置確認用のガイド光であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記ファイバレーザ用光回路装置を備えたファイバレーザを提供する。
前記赤外光である出力を伝搬する前記デリバリファイバが、希土類元素が添加された光ファイバを含むファイバレーザ共振器に接続されており、前記可視光を導波する経路は、前記可視光を出力する可視光源から、前記ファイバレーザの射出端までの全長にわたり、希土類元素が添加されていない光ファイバから構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、カプラ部の単一のコアが、複数のデリバリファイバの出力のうち赤外光である出力を特定の位置で入射したときにＭ２の上昇が抑制可能な屈折率分布を有するので、Ｍ２の悪化を抑制できるファイバレーザ用光回路装置およびファイバレーザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ファイバレーザの一例を示す模式図である。
【図２】ファイバレーザ用光回路装置の一例を示す（ａ）斜視図、および入射側の（ｂ）正面図である。
【図３】実施例および比較例の屈折率分布を示すグラフである。
【図４】実施例および比較例のＮＡの分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００１６】
図１に、ファイバレーザの一例を模式的に示す。ファイバレーザ１０は、加工用のレーザ光を発振する、１または複数のファイバレーザユニット１１を備える。ファイバレーザユニット１１の出力は、デリバリファイバ１２により、カプラ部２０に伝搬される。ファイバレーザユニット１１が複数存在する場合、各ファイバレーザユニット１１の出力が、それぞれ異なるデリバリファイバ１２により伝搬されてもよい。
【００１７】
また、ファイバレーザ１０は、ガイド用の可視光を出力する可視光源１４を備える。可視光源１４の出力は、デリバリファイバ１２とは異なるデリバリファイバ１３により、カプラ部２０に伝播される。ファイバレーザ１０は、デリバリファイバ１３および可視光源１４を、それぞれ１ずつ有すればよい。可視光源１４としては、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられる。コヒーレント光により高精度が得られることから、レーザダイオードが好ましい。
【００１８】
カプラ部２０は、デリバリファイバ１２，１３の出力を合波する。カプラ部２０の出力は、出力用光ファイバ２１を介してヘッド等の射出端３０から射出される。出力用光ファイバ２１は、筐体１９の内側から外側へと通じている。筐体１９内には、ファイバレーザユニット１１、デリバリファイバ１２，１３、可視光源１４などが収容されている。射出端３０は、加工等の対象物に向けて配置することができる。ファイバレーザ１０は、カプラ部２０および出力用光ファイバ２１を、それぞれ１ずつ有すればよい。
【００１９】
デリバリファイバ１２，１３の構造は特に限定されないが、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）等の一般的なファイバ構造を採用することが可能である。一般的なファイバ構造は、断面の中心部に配置されるコアと、断面の外周部に配置されるクラッドとを備え、コアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高くされた屈折率分布を有する。コアおよびクラッドは、石英系ガラスから構成される。石英系ガラスとしては、ドーパントが添加されないシリカ（ＳｉＯ２）ガラス、屈折率を高くするゲルマニウム（Ｇｅ）等のドーパントが添加されたシリカガラス、屈折率を低くするフッ素（Ｆ）等のドーパントが添加されたシリカガラスが挙げられる。
【００２０】
図２に、ファイバレーザ用光回路装置の一例を示す。図２（ａ）の斜視図に示すように、カプラ部２０は、複数のデリバリファイバ１２，１３に接続される第１の端部２４と、カプラ部２０により合波された出力を射出する第２の端部２５を有する。カプラ部２０のうち第１の端部２４側の部分は、外径が略一定の太径部２２とされている。また、カプラ部２０のうち第２の端部２５側の部分は、太径部２２から第２の端部２５に向けて、外径が徐々に縮小するテーパ部２３とされている。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、第１の端部２４は一つの端面から構成され、同一端面上に複数のデリバリファイバ１２，１３が接続されている。カプラ部２０とデリバリファイバ１２，１３との接続構造は、出力が光学的に結合すれば特に限定されないが、融着接続は、界面反射の低減と機械的強度の向上を図れることから好ましい。
【００２２】
カプラ部２０は、第１の端部２４と第２の端部２５との間に、単一のコアを有する。このコアは、複数のデリバリファイバ１２，１３のすべてから出力を入射させることが可能な断面積および領域を有する。カプラ部２０は、コア−クラッド構造を有せず、断面全体が光を伝搬可能な単一のコアを構成してもよい。カプラ部２０がコア−クラッド構造を有する場合は、単一のコアの周囲にクラッドを有してもよい。カプラ部２０は、上述の石英系ガラスから構成されることが好ましい。
【００２３】
カプラ部２０のコアは、複数のデリバリファイバ１２，１３の出力のうち赤外光である出力を特定の位置で入射したときにＭ２の上昇が抑制可能な屈折率分布を有する。具体的には、第１の端部２４における入射位置に対応して、Ｍ２が上昇しやすい箇所とＭ２が上昇しにくい箇所とが生じるような屈折率分布である。Ｍ２が上昇しにくい箇所には、加工用のレーザ光を伝搬するデリバリファイバ１２が接続され、Ｍ２が上昇しやすい箇所には、ガイド光を伝搬するデリバリファイバ１３が接続される。
【００２４】
Ｍ２は、ガウシアンビームからのズレを示す因子として知られている。例えば、真空中の光の波長をλ０、屈折率ｎの媒質中における光の波長をλ、ビームウエスト直径をｄ０、遠視野拡がり角をΘとして、Ｍ２＝（π／４λ）ｄ０Θにより表すことができる（ただし、πは円周率）。ガウシアンビームからのズレがない場合、Ｍ２＝１となる。
【００２５】
加工用のレーザ光は、ファイバレーザユニット１１の共振器からの射出光として得られる。ファイバレーザ共振器は、活性元素を含む光ファイバを増幅媒体としたレーザ共振器である。増幅媒体用光ファイバとしては、例えばＹｂ，Ｎｄ，Ｅｒ，Ｐｒ，Ｔｍ等の希土類元素が添加された希土類添加光ファイバが挙げられる。希土類元素以外の活性元素としては、例えば、ビスマス（Ｂｉ）が挙げられる。
【００２６】
ファイバレーザ共振器の構成としては、光ファイバの両端にファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）等の反射部を設けたファブリ・ペロ型共振器、光ファイバを環状に形成したリング型共振器が挙げられる。希土類添加光ファイバは、ファイバレーザ共振器を構成する光ファイバの少なくとも一部の区間に使用される。
【００２７】
共振器の励起光源としては、レーザダイオード（ＬＤ）等の半導体レーザ光源が好ましい。励起光の波長は、ファイバレーザの発振波長、特に、活性元素の種類に応じて選択することができる。例えば、Ｙｂ添加光ファイバを用いる場合、励起光の波長として、例えば９１５ｎｍが挙げられる。
【００２８】
ファイバレーザの発振波長は、希土類元素の種類にもよるが、一般に近赤外（波長１〜３μｍ程度）などの赤外領域である。このため、赤外光のレーザ光が射出される加工箇所を目視するために、加工位置確認用のガイド光として可視光が用いられる。ガイド光がファイバレーザ共振器中を導波する構成にすると、希土類添加光ファイバ中で、ガイド光に大きな伝送損失を伴う。
【００２９】
このため、本実施形態では、ガイド光が希土類添加光ファイバ中を導波することなく、異なるデリバリファイバ１３からカプラ部２０に入射し、加工用のレーザ光と合波させる。カプラ部２０は、特定の位置で入射したときにＭ２の上昇が抑制可能な屈折率分布を有することから、加工用の赤外光は特定の位置からカプラ部２０に入射させ、ガイド用の可視光は、特定の位置以外のいずれかの位置からカプラ部２０に入射させる。
【００３０】
Ｍ２が上昇しにくい箇所（特定の位置）としては、カプラ部２０のコアの断面における外周部が挙げられる。また、Ｍ２が上昇しやすい箇所（特定の位置以外のいずれかの位置）としては、カプラ部２０のコアの断面における中心部が挙げられる。Ｍ２が悪化しやすい箇所からガイド光を入射し、Ｍ２が悪化しにくい箇所からレーザ光を入射させるようにすることで、ガイド光がＹｂなどの希土類添加ファイバ中を伝搬することがないため、ガイド光の損失が抑制され、かつＭ２の良好な射出光を得ることができる。
【００３１】
実際の製造では、製造ばらつきが生じるため、カプラ部の中心において最もＭ２が悪くなるように設計したとしても、ガイド光をカプラ部の中心から入射させたときに最もＭ２が悪くなるとは限らない。このため、可視光であるガイド光を、Ｍ２の上昇が実測で最も高い箇所から、カプラ部に入射させることが好ましい。カプラ部に光を入射させるポートとして、複数のデリバリファイバが設けられる場合は、これらのデリバリファイバの中から、実測によるＭ２の上昇が最も高いデリバリファイバからガイド光を入射させることが好ましい。
【００３２】
また、加工用のレーザ光をカプラ部２０に入射させる位置を決定する際、Ｍ２が実測で最も低い箇所を選択することができる。また、射出端３０における開口数（ＮＡ）の値が小さいほど、Ｍ２の上昇量は小さく、ビーム品質が良くなることから、カプラ部２０に対する加工用のレーザ光の入射位置を、射出端３０におけるＮＡが小さい位置に対応させることが好ましい。
【００３３】
出力用光ファイバ２１は、カプラ部２０の射出端である第２の端部２５に接続されている。出力用光ファイバ２１の構成は特に限定されないが、ＳＭＦ等のコア−クラッド構造を有する光ファイバが挙げられる。出力用光ファイバ２１は、上述の石英系ガラスから構成されてもよい。カプラ部２０と出力用光ファイバ２１との間の接続構造は、出力が光学的に結合すれば特に限定されないが、上述のように融着接続が好ましい。出力用光ファイバ２１のコアは、カプラ部２０から入射する光の屈折を抑制する観点から、カプラ部２０のコアと同等の屈折率を有することが好ましい。
【００３４】
デリバリファイバ１２，１３および出力用光ファイバ２１の外周面には、ガラスから構成される光ファイバのコアおよびクラッドを保護するため、樹脂、金属メッキ、カーボンなどの被覆層（図示せず）を設けることができる。融着接続を行う箇所では、融着接続の前に被覆層が剥離されてもよい。融着接続の終了後、樹脂の塗布等により再び被覆層を形成することもできる。
【００３５】
所望の屈折率分布を有するカプラ部２０は、カプラ部と同様に半径方向の屈折率分布を設けたガラス母材を、溶融延伸により線引きして製造することができる。半径方向の屈折率分布を有するガラス母材は、特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法（化学気相蒸着法）、ＯＶＤ法（外付け法）、ＶＡＤ法（気相軸付法）、ＲＩＴ法（ロッドインチューブ法）など、光ファイバ母材と同様の方法により製造することができる。
【００３６】
ＣＶＤ法は、ガラス管（チューブ）の内表面にガラス層を積層させた後、加熱によりガラス管の径を縮小させ、ガラス層内部の空洞を潰して中実化（コラップス）する方法である。
ＯＶＤ法は、ガラス棒（ロッド）の外表面にガラス微粒子を堆積させてガラススート層を形成した後、ガラススート層を加熱により焼結して透明ガラスを得る方法である。
ＶＡＤ法は、ガラス棒等の出発部材の先端部からガラス微粒子の堆積を開始して、円柱状のガラススートを形成した後、ガラススートを加熱により焼結させることで、透明ガラスを得る方法である。
ＲＩＴ法は、１または複数のガラス棒をガラス管の中に挿入し、加熱により隙間を潰してガラス棒およびガラス管を一体化させる方法である。
【００３７】
ガラス母材の屈折率分布は、各部のガラスが生成する際またはガラスを合成した後に、ドーパント元素またはドーパント元素を含む化合物を、ガラスまたはガラス原料に添加することにより制御することができる。ドーパント元素を含む化合物としては、フッ化物、塩化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩などが挙げられる。ドーパント元素をガラスまたはガラス原料に添加する際の形態は特に限定されないが、気体、蒸気、溶液等が挙げられる。
【００３８】
ガラス母材からカプラ部を形成する方法としては、ガラス母材の軸方向を上下に配置し、ガラス母材の下部を、加熱により溶融させた状態で下方に引っ張ることにより、繊維（ファイバ）状の細いガラスを引き出すことができる。引き出されたガラスファイバは、線引きの間、空中で徐々に冷却される。線引きによりガラスの直径が太径部２２と同程度まで延伸された後、さらにガラスの端部を延伸することにより、テーパ部２３を形成することができる。ガラスを延伸しても、半径方向の屈折率分布は略相似的に変形されるため、光軸中心に対する相対的な屈折率分布は、実質的に変化しない。
【００３９】
本実施形態によれば、カプラ部２０の単一のコアが、複数のデリバリファイバ１２，１３の出力のうち赤外光である出力を特定の位置で入射したときにＭ２の上昇が抑制可能な屈折率分布を有する。そこで、加工用のレーザ光を特定の位置から、ガイド光を特定の位置以外の位置から、それぞれカプラ部２０に入射させることにより、Ｍ２の悪化を抑制することができる。
【００４０】
加工用のレーザ光を伝搬するデリバリファイバ１２は、加工用のレーザ光を発振するファイバレーザ共振器に接続されるが、ガイド光を伝搬するデリバリファイバ１３は、ファイバレーザ共振器に接続されることなく、直接、可視光源１４に接続される。これにより、ガイド光がデリバリファイバ１３およびカプラ部２０を伝搬する間に、ガイド光の減衰を抑制することができるので、高出力な可視光源を用いなくとも、射出端３０でガイド光の十分な輝度を確保することができる。
【００４１】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００４２】
赤外光である出力を伝搬するデリバリファイバ１２は、Ｙｂが添加された光ファイバ（Ｙｂ添加ファイバ）を含むファイバレーザ共振器に接続される。これに対し、可視光である出力を伝搬するデリバリファイバ１３は、Ｙｂが添加されていない光ファイバであることが好ましい。Ｙｂ添加ファイバは、可視光領域に大きな伝送損失を生じる。このため、ガイド光は、Ｙｂ添加ファイバ中を伝搬することなく、可視光源１４から射出端３０まで到達することが好ましい。すなわち、可視光を導波する経路が、可視光源１４から射出端３０までの全長にわたり、Ｙｂ等の希土類元素が添加されていない光ファイバから構成されることが好ましい。
【００４３】
デリバリファイバ１２，１３、カプラ部２０および出力用光ファイバ２１のそれぞれのコアまたはクラッドを構成する材料として、例えば、Ｇｅが添加されたＳｉＯ２、純ＳｉＯ２、Ｆが添加されたＳｉＯ２が挙げられる。
【００４４】
コアおよびクラッドを有する光ファイバの構成としては、特に限定されないが、（１）Ｇｅが添加されたＳｉＯ２のコアと、純ＳｉＯ２のクラッドとの組み合わせ、（２）Ｇｅが添加されたＳｉＯ２のコアと、Ｆが添加されたＳｉＯ２のクラッドとの組み合わせ、（３）純ＳｉＯ２のコアと、Ｆが添加されたＳｉＯ２のクラッドとの組み合わせが挙げられる。
【００４５】
ドーパントに起因する伝送損失を抑制するため、コアおよびクラッドを構成する材料は、ＳｉＯ２に添加されるドーパントがＧｅ、Ｆ等のいずれか１種類であるか、ドーパントを含まない純ＳｉＯ２であることが好ましい。コアが純ＳｉＯ２である場合、Ｇｅによるレイリー散乱等の損失を低減することができる。クラッドが純ＳｉＯ２である場合、クラッドに使用する添加元素のコストを低減することができる。
【００４６】
ただし、ＳｉＯ２中に、他の元素がさらに不可避の不純物として含まれる場合も、ドーパントが１種類である、またはドーパントを含まないということができる。例えば、ＳｉＯ２系ガラスの製造工程において、ＳＯＣｌ２、Ｃｌ２等の脱水ガスを用いてガラススートの脱水および焼結を行った場合、Ｃｌが不可避の不純物としてＳｉＯ２中に添加されることがある。
【００４７】
デリバリファイバ１２，１３の端面とカプラ部２０の第１の端部２４との間には、ＧＲＩＮレンズ（図示せず）等の光学レンズが挿入されてもよい。光学レンズは、上述の石英系ガラスから構成されてもよい。デリバリファイバと光学レンズとの間、および光学レンズとカプラ部との間の接続構造は、出力が光学的に結合すれば特に限定されないが、上述のように融着接続が好ましい。
【００４８】
ＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｅｄ  Ｉｎｄｅｘ）レンズは、半径方向において中心から外周に向けて屈折率が低くなる屈折率分布を有する。この屈折率分布により、ＧＲＩＮレンズ中を伝搬する光は、一定の周期（ピッチ）で収束と発散を繰り返すようになる。ＧＲＩＮレンズの長さが０．２５ピッチ長の奇数倍である場合、デリバリファイバ１２，１３から射出される光をコリメート光にしてカプラ部２０の第１の端部２４に入射させることができるため、好ましい。
【００４９】
ＧＲＩＮレンズを介在させた場合、デリバリファイバからＧＲＩＮレンズを介してカプラ部に入射する光の発散角は、デリバリファイバから直接カプラ部に光を入射させた場合の発散角と比べて小さくなる。これにより、カプラ部から出力用光ファイバに射出される光の発散角を小さく抑制して、出力用光ファイバに出力を入射させるときの光の損失を低減することができる。
【００５０】
デリバリファイバから射出する光の発散角を小さくする構成は、ＧＲＩＮレンズに限られない。例えば、コアに含まれるＧｅ等のドーパントが、加熱によりコアの周囲のクラッドに拡散された熱拡散コア（ＴＥＣ）ファイバを採用することもできる。デリバリファイバのコアがＧｅ等のドーパントを含む場合、デリバリファイバの端部を加熱して部分的にＴＥＣ部を形成することにより、デリバリファイバと一体にＴＥＣファイバを設けることができる。
【００５１】
本実施形態のファイバレーザは、高出力で、位置精度を高くすることができるため、切断、溶接、マーキング、穿孔、彫刻、パターニング、加熱、その他の加工、あるいは手術の医療など、各種の産業に利用することができる。レーザの発振モードとしては、パルス波などの変調波、連続波のいずれも選択可能である。
【実施例】
【００５２】
（実施例）
カプラ部のコアに、微小閉じ込め構造を有する屈折率分布を持たせた。これにより、カプラ部の中心部にレーザ光を入射させたときにＭ２が悪化しやすく、カプラ部の外周部にレーザ光を入射させたときにＭ２が悪化しにくく、光回路構造を構成した。カプラ部の入射端には、ガイド光またはレーザ光を伝搬させるデリバリファイバを複数接続した。
Ｍ２が悪化しやすいカプラ部の中心部（すなわち、該中心部に接続されたデリバリファイバ）からガイド光を入射させ、Ｍ２が悪化しにくいカプラ部の外周部（すなわち、該外周部に接続されたデリバリファイバ）から加工用のレーザ光を入射させた。これにより、Ｍ２の上昇を抑制可能なファイバレーザを構成することができた。
【００５３】
（比較例）
カプラ部のコアに、フラットな屈折率分布を持たせた。これにより、カプラ部の中心部にレーザ光を入射させた場合と、カプラ部の外周部にレーザ光を入射させた場合のいずれにおいても、Ｍ２の上昇が同程度となる光回路構造を構成した。この光回路構造を用いて、レーザ光およびガイド光を、それぞれ別々のデリバリファイバからカプラ部に入射させると、ガイド光をレーザ光と同じデリバリファイバからカプラ部に入射させた場合に比べて、Ｍ２が上昇（悪化）した。
【００５４】
（実施例と比較例との対比）
図３に示す屈折率分布を有するカプラ部について、開口数（ＮＡ）の分布を数値計算により求めた結果を図４に示す。図３に示す屈折率分布は、図２の太径部２２（コア）における中心からの位置（μｍ）に対する比屈折率差（Δ）の値である。太径部２２の半径は、実施例と比較例のいずれでも２００μｍである。比較例では、太径部２２（コア）全体でΔ＝０％である。実施例の屈折率分布は、中心からの位置が約６５〜２００μｍの範囲で、Δが最大０．０２％となる微小閉じ込め構造を有し、それより中心に近い領域では比較例と同じくΔ＝０％である。図４は、図２のテーパ部２３を経て縮径後の射出端からのＮＡの値を示す。実施例によれば、中心からの位置が約９０〜１４０μｍの範囲に、比較例よりもＮＡの値が小さい領域を有することから、このＮＡが下がった領域に加工用のレーザ光を入射させることにより、Ｍ２の上昇量を小さくし、ビーム品質を改善することができる。微小閉じ込め構造は周囲より屈折率が高いので、入射光を周囲から微小閉じ込め構造に集めることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ファイバレーザ、１１…ファイバレーザユニット、１２，１３…デリバリファイバ、１４…可視光源、１９…筐体、２０…カプラ部、２１…出力用光ファイバ、２２…太径部、２３…テーパ部、２４…第１の端部、２５…第２の端部、３０…射出端。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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