(57)【要約】【課題】所望のパワーの光を出射することができる偏波合成モジュール、これを用いたレーザ装置、及び、偏波合成モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】  第１偏光を出射する第１光源１０ａと、第２偏光を出射する第２光源１０ｂと、第１偏光と第２偏光とを合成する偏光ビームスプリッタ３０と、第１光源１０ａから偏光ビームスプリッタ３０に至る光路に配置される第１ファラデー結晶２１ａと、第１ファラデー結晶２１ａに磁場を印加する第１磁石２２ａと、第１磁石２２ａの温度を調整する第１ペルチェ素子２５ａと、第１磁石２２ａの温度が所定の第１温度となるように第１ペルチェ素子２５ａを制御する制御部ＣＰと、を備える。【選択図】図１
2017032851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１偏光を出射する第１光源と、
第２偏光を出射する第２光源と、
前記第１偏光と前記第２偏光とを合成する偏波合成部と、
前記第１光源から前記偏波合成部に至る光路に配置される第１ファラデー結晶と、
前記第１ファラデー結晶に磁場を印加する第１磁石と、
前記第１磁石の温度を調整する第１温度調整部と、
前記第１磁石の温度が所定の第１温度となるように前記第１温度調整部を制御する制御部と、
を備える
ことを特徴とする偏波合成モジュール。
【請求項２】
前記第１温度は、前記偏波合成部から出射する光のパワーが最大となる温度とされる
ことを特徴とする請求項１に記載の偏波合成モジュール。
【請求項３】
前記第１磁石の温度を検出する第１温度センサを更に備え、
前記制御部は前記第１温度センサで検出される温度に基づいて前記第１温度調整部を制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の偏波合成モジュール。
【請求項４】
前記第１温度センサは前記第１磁石における前記第１ファラデー結晶側の温度を検出する
ことを特徴とする請求項３に記載の偏波合成モジュール。
【請求項５】
前記第２光源から前記偏波合成部に至る光路に配置される第２ファラデー結晶と、
前記第２ファラデー結晶に磁場を印加する第２磁石と、
前記第２磁石の温度を調整する第２温度調整部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記第２磁石の温度が所定の第２温度となるように前記第２温度調整部を更に制御する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の偏波合成モジュール。
【請求項６】
前記第２温度は、前記偏波合成部から出射する光のパワーが最大となる温度とされる
ことを特徴とする請求項５に記載の偏波合成モジュール。
【請求項７】
前記第２磁石の温度を検出する第２温度センサを更に備え、
前記制御部は前記第２温度センサで検出される温度に基づいて前記第２温度調整部を制御する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の偏波合成モジュール。
【請求項８】
前記第２温度センサは前記第２磁石における前記第２ファラデー結晶側の温度を検出する
ことを特徴とする請求項７に記載の偏波合成モジュール。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の偏波合成モジュールを備え、
前記偏波合成モジュールから出射する光に基づく光を出射する
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１０】
第１偏光を出射する第１光源と、第２偏光を出射する第２光源と、前記第１偏光と前記第２偏光とを合成する偏波合成部と、を備える偏波合成モジュールの製造方法であって、
前記偏波合成モジュールは、前記第１光源から前記偏波合成部に至る光路に配置される第１ファラデー結晶と、前記第１ファラデー結晶に磁場を印加する第１磁石と、前記第１磁石の温度を調整する第１温度調整部と、前記第１温度調整部を制御する制御部と、を更に備え、
前記第１光源から第１偏光を出射する第１出射工程と、
前記第１出射工程中に前記偏波合成部から出射する光のパワーを測定する第１測定工程と、
前記第１磁石が前記第１測定工程で測定される光のパワーに基づいて定められる第１温度となるように前記制御部を設定する第１設定工程と、
を備える
ことを特徴とする偏波合成モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記偏波合成モジュールは、前記第２光源から前記偏波合成部に至る光路に配置される第２ファラデー結晶と、前記第２ファラデー結晶に磁場を印加する第２磁石と、前記第２磁石の温度を調整する第２温度調整部と、を更に備え、
前記制御部は、第２温度調整部を更に制御し、
前記第２光源から第２偏光を出射する第２出射工程と、
前記第２出射工程中に前記偏波合成部から出射する光のパワーを測定する第２測定工程と、
前記第２磁石が前記第２測定工程で測定される光のパワーに基づいて定められる第２温度となるように前記制御部を設定する第２設定工程と、
を更に備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の偏波合成モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波合成モジュール、これを用いたレーザ装置、及び、偏波合成モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ装置は、非接触加工が可能であり、加工性に優れることから、様々な加工装置等に広く用いられている。特に、ファイバレーザ装置は、出射する光の径を小さくすることができるため、その用途が急速に広まっている。ファイバレーザ装置を含むレーザ装置の高出力化に伴い、その光源において、複数の光を合成して出力することが行われている。複数の光を合成する場合、それぞれの光の位相のずれや、波長のずれ等により、それぞれの光が打ち消しあい、それぞれの光のパワーが適切に足し合わされない場合がある。このような光の打ち消し合いを抑制する技術の一つとして、偏波合成がある。偏波合成は、一般に互いに９０度異なる偏光方向を有する２つの偏光を合成するものである。従って、それぞれの光の位相や波長が互いにずれる場合であっても、それぞれの光が打ち消しあうことが抑制される。
【０００３】
下記特許文献１には、このような偏波合成に係る技術が記載されている。下記特許文献１の偏光合波型レーザダイオードモジュールでは、偏光ビームスプリッタ（偏波合成用プリズムと記載されている）により、それぞれの偏光を合成している。具体的には、波長板等を用いて互いに直交する偏光方向を有する２つの光が偏光ビームスプリッタに入射され、一方の偏光は当該光の進行方向に対して４５度傾く反射面で反射し、他方の光は当該反射面を透過する。こうして、２つの偏光は偏波合成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１３６５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
偏波合成では、合成される２つの偏光の偏光方向が所望の角度（一般的には直交）となっていることが重要である。上記特許文献１に記載の偏波合成では、偏光ビームスプリッタで反射する偏光の偏光方向と、偏光ビームスプリッタを透過する偏光の偏光方向とが互いに直交し、偏光ビームスプリッタに入射するそれぞれの偏光の偏光方向が偏光ビームスプリッタに対して適切な方向とされる必要がある。しかし、波長板や偏光ビームスプリッタ等の取り付け誤差等により合成される２つの偏光の偏光方向がなす角度が互いに所望の角度とならない場合や、偏光ビームスプリッタに対してそれぞれの偏光が所望の偏光方向で入射しない場合がある。
【０００６】
このように、２つの偏光の偏光方向が互いに所望の角度とならない場合や偏光ビームスプリッタに対してそれぞれの偏光が所望の偏光方向で入射しない場合、所望のパワーの光を出射できない懸念がある。例えば、偏光方向が互いに垂直であるべき２つの偏光の偏光方向が互いに垂直とならない場合、それぞれの偏光の位相や波長を正確に合わせないと、合成される２つの偏光のうち、互いに打ち消し合う光の成分が生じ、所望のパワーの光を出射できない懸念がある。
【０００７】
そこで、本発明は、所望のパワーの光を出射することができる偏波合成モジュール、これを用いたレーザ装置、及び、偏波合成モジュールの製造方法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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、第１偏光を出射する第１光源と、第２偏光を出射する第２光源と、前記第１偏光と前記第２偏光とを合成する偏波合成部と、前記第１光源から前記偏波合成部に至る光路に配置される第１ファラデー結晶と、前記第１ファラデー結晶に磁場を印加する第１磁石と、前記第１磁石の温度を調整する第１温度調整部と、前記第１磁石の温度が所定の第１温度となるように前記第１温度調整部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする偏波合成モジュールである。
【０００９】
また、本発明は、上記の偏波合成モジュールを備え、前記偏波合成モジュールから出射する光に基づく光を出射することを特徴とするレーザ装置である。
【００１０】
このような偏波合成モジュールによれば、第１光源から出射する第１偏光と第２光源から出射する第２偏光とを偏波合成部で合成することで偏波合成を行うことができる。偏波合成においては、第１偏光と第２偏光とがなす角度が所望の角度をなす状態で合成され、一般的に、当該所望の角度は９０度とされる。しかし、第１光源、第２光源、及び、偏波合成部の製造誤差や取付誤差等により、第１偏光の偏光方向と第２偏光の偏光方向とがなす角度が、偏波合成部で合成される際に所望の角度からずれる場合がある。このずれ量は、製造誤差等に起因する場合が多いため、偏波合成モジュール個体毎に異なる固有の量である。
【００１１】
ところで、磁石は温度特性を有しているため、その温度が変化することで磁石から磁場が印加されるファラデー結晶を伝搬する光のファラデー回転角が変化する。従って、第１磁石を所定の第１温度とすることで、ファラデー回転角を所定の回転角とすることができる。従って、偏波合成部で合成される際の第１偏光の偏光方向と第２偏光の偏光方向とがなす角度が上記の所望の角度からずれる場合や、偏波合成部に対する第１偏光の偏光方向が所望の角度からずれる場合であっても、第１ファラデー結晶のファラデー回転角が当該所望の角度からのずれ量を補填するように第１温度を設定することができる。従って、偏波合成部に入射する第１偏光の偏光方向を適切な方向とすることができ、第１偏光の偏光方向と第２偏光の偏光方向とがなす角度が偏波合成部で合成される際に所望の角度からずれることを抑制することができる。
【００１２】
こうして、本発明の偏波合成モジュールやレーザ装置によれば、第１偏光の偏光方向と第２偏光の偏光方向とがなす意図しない角度のずれを抑えて意図しない第１偏光と第２偏光の打ち消し合いを抑制したり、第１偏光が光学部品に対して、所望の偏光方向で入射することができ、意図しない光の損失を抑制することができる。こうして所望のパワーの光を出射することができる。
【００１３】
さらに、前記第１温度は、前記偏波合成部から出射する光のパワーが最大となる温度とされることが好ましい。
【００１４】
また、上記偏波合成モジュールは、前記第１磁石の温度を検出する第１温度センサを更に備え、前記制御部は前記第１温度センサで検出される温度に基づいて前記第１温度調整部を制御することが好ましい。
【００１５】
第１温度センサで検出される温度に基づいて第１温度調整部が制御されるため、第１磁石の温度を正確に調整することができる。
【００１６】
この場合、前記第１温度センサは前記第１磁石における前記第１ファラデー結晶側の温度を検出することが好ましい。
【００１７】
第１磁石と第１ファラデー結晶との間であれば、第１磁石の第１ファラデー結晶側と反対側よりも、第１磁石の周りの温度の影響を受けづらい。従って、第１磁石の温度をより正確に調整することができる。
【００１８】
また、上記偏波合成モジュールは、前記第２光源から前記偏波合成部に至る光路に配置される第２ファラデー結晶と、前記第２ファラデー結晶に磁場を印加する第２磁石と、前記第２磁石の温度を調整する第２温度調整部と、を更に備え、前記制御部は、前記第２磁石の温度が所定の第２温度となるように前記第２温度調整部を更に制御することが好ましい。
【００１９】
このような偏波合成モジュールによれば、偏波合成部に入射する第１偏光の偏光方向を適切な方向とすることができることに加えて、第２ファラデー結晶のファラデー回転角を第２磁石の温度で調整して、偏波合成部に入射する第２偏光の偏光方向を適切な方向とすることができる。従って、第１偏光の偏光方向と第２偏光の偏光方向とがなす角度が偏波合成部で合成される際に所望の角度からずれることをより適切に抑制することができる。
【００２０】
さらに、前記第２温度は、前記偏波合成部から出射する光のパワーが最大となる温度とされることが好ましい。
【００２１】
また、前記第２磁石の温度を検出する第２温度センサを更に備え、前記制御部は前記第２温度センサで検出される温度に基づいて前記第２温度調整部を制御することが好ましい。
【００２２】
この場合、第２温度センサで検出される温度に基づいて第２温度調整部が制御されるため、第２磁石の温度を正確に調整することができる。
【００２３】
この場合、前記第２温度センサは前記第２磁石における前記第２ファラデー結晶側の温度を検出することが好ましい。
【００２４】
第２磁石と第２ファラデー結晶との間であれば、第２磁石の第２ファラデー結晶側と反対側よりも、第２磁石の周りの温度の影響を受けづらい。従って、第２磁石の温度をより正確に調整することができる。
【００２５】
また、本発明は、第１偏光を出射する第１光源と、第２偏光を出射する第２光源と、前記第１偏光と前記第２偏光とを合成する偏波合成部と、を備える偏波合成モジュールの製造方法である。前記偏波合成モジュールは、前記第１光源から前記偏波合成部に至る光路に配置される第１ファラデー結晶と、前記第１ファラデー結晶に磁場を印加する第１磁石と、前記第１磁石の温度を調整する第１温度調整部と、前記第１温度調整部を制御する制御部と、を更に備える。そして、偏波合成モジュールの製造方法は、前記第１光源から第１偏光を出射する第１出射工程と、前記第１出射工程中に前記偏波合成部から出射する光のパワーを測定する第１測定工程と、前記第１磁石が前記第１測定工程で測定される光のパワーに基づいて定められる第１温度となるように前記制御部を設定する第１設定工程と、を備えることを特徴とするものである。
【００２６】
このような偏波合成モジュールの製造方法によれば、第１光源から第１偏光を出射中に偏波合成部から出射する光のパワーに基づいて、第１磁石の第１温度が定められる。この第１温度は、偏波合成部から出射する光が所望のパワーとなる温度であり、例えば、偏波合成部から出射する光のパワーが最大となる温度とされる。このように、第１温度調整部により第１磁石が偏波合成部から出射する光のパワーに基づいて定められる第１温度となるよう制御部が設定されることで、所望のパワーの光を出射することができる偏波合成モジュールを製造することができる。
【００２７】
また、前記制御部は、第２光源から前記偏波合成部に至る光路に配置される第２ファラデー結晶に磁場を印加する第２磁石の温度を調整する第２温度調整部を更に制御し、前記第２光源から第２偏光を出射する第２出射工程と、前記第２出射工程中に前記偏波合成部から出射する光のパワーを測定する第２測定工程と、前記第２磁石が前記第２測定工程の結果に基づいて定められる第２温度となるように前記制御部を設定する第２設定工程と、を更に備えることが好ましい。
【００２８】
このような偏波合成モジュールの製造方法によれば、第１偏光の偏光方向と第２偏光の偏光方向とがなす角度が偏波合成部で合成される際に所望の角度からずれることをより適切に抑制できる偏波合成モジュールを製造することができる。従って、出射する光が所望のパワーからずれることをより適切に抑制できる偏波合成モジュールを製造することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、所望のパワーの光を出射することができる偏波合成モジュール、これを用いたレーザ装置、及び、偏波合成モジュールの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る偏波合成モジュールを示す図である。
【図２】図１の第１ファラデー回転子及び第１ペルチェ素子を主に示す図である。
【図３】図１の第２ファラデー回転子及び第２ペルチェ素子を主に示す図である。
【図４】ファラデー回転子の磁石の温度とファラデー回転角の変化量との関係の例を示す図である。
【図５】第１ファラデー回転子に取り付けられる温度センサの位置の変形例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
【図７】図１に示す偏波合成モジュールの製造方法の工程手順を示すフローチャートである。
【図８】偏波合成モジュールの製造方法の説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る偏波合成モジュール、これを用いたレーザ装置、及び、偏波合成モジュールの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図においては、光路を破線で示す。
【００３２】
＜偏波合成モジュール＞
まず、偏波合成モジュールについて説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る偏波合成モジュールを示す図である。本実施形態の偏波合成モジュール１は、第１光源１０ａと第２光源１０ｂと、１／２波長板１５と、第１ファラデー回転子２０ａと、第２ファラデー回転子２０ｂと、第１ペルチェ素子２５ａと、第２ペルチェ素子２５ｂと、第１温度センサ２３ａと、第２温度センサ２３ｂと、偏光ビームスプリッタ３０と、集光レンズ３３と、出力用光ファイバ３５と、複数のミラーＭ１〜Ｍ３と、制御部ＣＰと、第１電流印加部２９ａと、第２電流印加部２９ｂとを主な構成をして備える。
【００３４】
第１光源１０ａは、所定の波長の第１偏光Ｌ１を出射する。第１光源１０ａは、例えば、レーザダイオードを含む光源とされ、レーザダイオードから出射する光がコリメートされて出射されたり、レーザダイオードから出射する光が波長変換されて出射されたりする。レーザダイオードは、通常、互いに垂直なファスト軸及びスロー軸を有する偏光を出射するため、特に波長変換が不要な場合には、光のファスト軸成分及びスロー軸成分がレンズ等によりコリメートされて出射される。また、レーザダイオードから出射する光が波長変換されて出射される場合、レーザダイオードから出射する光が、例えば、一対のＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）で挟まれた増幅用光ファイバで長波長化されて出射される。この場合、増幅用光ファイバから出射する光は、例えば、ＰＡＮＤＡ（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバ等の偏波保持ファイバを介して出射することで偏光とされる。
【００３５】
第１光源１０ａから出射する偏光の光路上には、当該偏光の進行方向に対して４５度傾けられるミラーＭ１が配置される。従って、ミラーＭ１により第１光源１０ａから出射する第１偏光Ｌ１は、垂直な方向に反射される。ミラーＭ１で反射された第１偏光Ｌ１の光路上には、１／２波長板１５が配置されている。従って、ミラーＭ１で反射された第１偏光Ｌ１は１／２波長板１５に入射する。第１偏光Ｌ１は１／２波長板１５で偏光方向が９０度回転される。
【００３６】
１／２波長板１５から出射する第１偏光Ｌ１の光路上には、第１ファラデー回転子２０ａが配置されている。第１ファラデー回転子２０ａを透過する第１偏光Ｌ１は、その偏光方向が第１ファラデー回転子２０ａの所定のファラデー回転角だけ回転して第１ファラデー回転子２０ａから出射する。この第１ファラデー回転子２０ａの所定のファラデー回転角については後述する。
【００３７】
第１ファラデー回転子２０ａから出射する第１偏光Ｌ１の光路上には、偏光ビームスプリッタ３０が配置されている。つまり、第１ファラデー回転子２０ａは、第１光源１０ａから偏光ビームスプリッタ３０に至る光路に配置されている。偏光ビームスプリッタ３０は、断面の形状が直角二等辺三角形の２つのプリズムの少なくとも一方の斜面に酸化膜等が形成され、当該斜面同士が貼りあわされた形状とされ、当該酸化膜がハーフミラーとされる。偏光ビームスプリッタ３０では、入射する光のうち、所定の偏光成分がハーフミラーで反射し、この偏光成分に垂直な偏光方向を有する偏光成分がハーフミラーを透過する。第１偏光Ｌ１は、当該ハーフミラーを透過するような偏光方向で偏光ビームスプリッタ３０に入射する。従って、第１偏光Ｌ１は概ね偏光ビームスプリッタ３０を透過する。なお、偏光ビームスプリッタ３０は、ハーフミラーが第１偏光Ｌ１の光路に対して４５度傾くように配置されている。
【００３８】
偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを透過して偏光ビームスプリッタ３０から出射する第１偏光Ｌ１の光路上には、集光レンズ３３が配置されている。さらに、集光レンズ３３の集光点には、出力用光ファイバ３５の端部が固定されている。
【００３９】
第２光源１０ｂは、第１光源１０ａと同様の構成とされ、第２光源１０ｂから出射する第２偏光Ｌ２の波長は、第１光源１０ａから出射する第１偏光Ｌ１の波長と同波長とされる。
【００４０】
図１に示すように、第２光源１０ｂから出射する第２偏光Ｌ２の光路上には、当該偏光の進行方向に対して４５度傾けられるミラーＭ２が配置される。従って、ミラーＭ２により第２光源１０ｂから出射する第２偏光Ｌ２は、垂直な方向に反射される。ミラーＭ２で反射された第２偏光Ｌ２の光路上には、当該偏光の進行方向に対して４５度傾けられるミラーＭ３が配置される。従って、ミラーＭ３により第２光源１０ｂから出射してミラーＭ２で反射する第２偏光Ｌ２は、垂直な方向に反射される。
【００４１】
ミラーＭ３で反射された第２偏光Ｌ２の光路上には、第２ファラデー回転子２０ｂが配置されている。第２ファラデー回転子２０ｂを透過する第２偏光Ｌ２は、その偏光方向が第２ファラデー回転子２０ｂの所定のファラデー回転角だけ回転して第２ファラデー回転子２０ｂから出射する。この第２ファラデー回転子２０ｂの所定のファラデー回転角については後述する。
【００４２】
第２ファラデー回転子２０ｂから出射する第２偏光Ｌ２の光路上には、偏光ビームスプリッタ３０が配置されている。つまり、第２ファラデー回転子２０ｂは、第２光源１０ｂから偏光ビームスプリッタ３０に至る光路に配置されている。第２偏光Ｌ２は、図１に示すように、第１偏光Ｌ１の偏光ビームスプリッタ３０への入射方向と９０度異なる方向から偏光ビームスプリッタ３０に入射する。上記のように、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーは第１偏光Ｌ１の光路に対して４５度傾いているため、第２偏光Ｌ２も偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーに対して４５度傾いた方向から偏光ビームスプリッタ３０に入射する。さらに、第２偏光Ｌ２は第１偏光Ｌ１の偏光方向と９０度異なる偏光方向で偏光ビームスプリッタ３０に入射する。従って、第２偏光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーにより入射方向と９０度異なる方向に反射される。この反射方向は、第１偏光Ｌ１の偏光ビームスプリッタ３０からの出射方向と同方向とされる。
【００４３】
図２は、図１の第１ファラデー回転子２０ａ及び第１ペルチェ素子２５ａを示す図である。第１ファラデー回転子２０ａは、第１ファラデー結晶２１ａと、第１磁石２２ａとを備える。
【００４４】
第１ファラデー結晶２１ａは、例えば、常磁性体や強磁性体から成る。ファラデー結晶を構成する常磁性体としては、例えば、テルビウム・ガリウム・ガーネット型単結晶（ＴＧＧ：Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶（ＴＡＧ：Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２）、テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶（ＴＳＡＧ：Ｔｂ３Ｓｃ２Ａｌ３Ｏ１２）、テルビウム・スカンジウム・ルテチウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶（ＴＳＬＡＧ：Ｔｂ３（Ｓｃ，Ｌｕ）２Ａｌ３Ｏ１２）等を挙げることができる。また、ファラデー結晶を構成する強磁性体としては、イットリウム・鉄・ガーネット型単結晶（ＹＩＧ（Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２)、ビスマス置換型イットリウム・鉄・ガーネット型単結晶（ＢｉＹＩＧ（ＢｉｘＹ３-ｘＦｅ５Ｏ１２)等を挙げることができる。
【００４５】
第１磁石２２ａは筒状の形状をしており、第１磁石２２ａの貫通孔内では当該貫通孔の長手方向に沿った磁場が形成されている。第１磁石２２ａを構成する磁石としては、例えば、フェライト磁石、ネオジウム磁石等の金属磁石等を挙げることができる。また、第１磁石２２ａの貫通孔内には第１ファラデー結晶２１ａが配置されている。そして、このように第１磁石２２ａの貫通孔内に配置された第１ファラデー結晶２１ａが第１偏光Ｌ１の光路上に位置している。従って、第１偏光Ｌ１は第１ファラデー結晶２１ａを透過し、第１偏光Ｌ１の偏光方向が第１ファラデー結晶２１ａのファラデー回転角で回転する。
【００４６】
第１ファラデー回転子２０ａは、第１ペルチェ素子２５ａ上に配置される。ペルチェ素子は２種類の金属の接合部に電流を流すと、一方の面が発熱し他方の面に吸熱するペルチェ効果を利用した半導体素子であり、電流の極性を逆転させると、上記一方の面が吸熱し上記他方の面が発熱する。従って、第１ペルチェ素子２５ａに流す電流の大きさや極性を制御することにより、第１ペルチェ素子２５ａは第１磁石２２ａを所望の温度に加熱及び冷却することができる。つまり、第１ペルチェ素子２５ａは、第１磁石２２ａの温度を調整する第１温度調整部と理解することができる。
【００４７】
第１ペルチェ素子２５ａには、第１電流印加部２９ａが電気的に接続されている。第１電流印加部２９ａは、第１ペルチェ素子２５ａに電流を流し、流す電流の大きさや極性を変えることができる。第１電流印加部２９ａには制御部ＣＰが電気的に接続されている。制御部ＣＰは、第１電流印加部２９ａが第１ペルチェ素子２５ａに流す電流の大きさや極性を制御する。また、制御部ＣＰは内部にメモリを有しており、当該メモリには所定の第１温度に係る情報が記憶されている。この第１温度は偏波合成モジュール１の製造時に定められる第１磁石２２ａの温度である。
【００４８】
また、第１磁石２２ａには、第１温度センサ２３ａが配置されている。第１温度センサ２３ａは、例えば、サーミスタから構成され、第１磁石２２ａの温度に基づく信号を出力する。第１温度センサ２３ａは、制御部ＣＰに電気的に接続され、第１磁石２２ａの温度に係る信号が制御部ＣＰに入力するよう構成されている。制御部ＣＰは、第１温度センサ２３ａから入力する第１磁石２２ａの温度に係る信号に基づいて、第１電流印加部２９ａが第１ペルチェ素子２５ａに流す電流の大きさや極性を制御する。従って、制御部ＣＰは第１電流印加部２９ａを介して第１磁石２２ａが上記第１温度となるように第１ペルチェ素子２５ａを制御することができる。
【００４９】
図３は、図１の第２ファラデー回転子２０ｂ及び第２ペルチェ素子２５ｂを示す図である。第２ファラデー回転子２０ｂは、第２ファラデー結晶２１ｂと、第２磁石２２ｂとを備える。第２ファラデー結晶２１ｂは第１ファラデー結晶２１ａと同様の構成とされ、第２磁石２２ｂは第１磁石２２ａと同様の構成とされ、第２磁石２２ｂの貫通孔内に第２ファラデー結晶２１ｂが配置されている。そして、このように第２磁石２２ｂの貫通孔内に配置された第２ファラデー結晶２１ｂが第２偏光Ｌ２の光路上に位置している。従って、第２偏光Ｌ２は第２ファラデー結晶２１ｂを透過し、第２偏光Ｌ２の偏光方向が第２ファラデー結晶２１ｂのファラデー回転角で回転する。
【００５０】
第２ファラデー回転子２０ｂは、第１ペルチェ素子２５ａと同様のペルチェ素子からなる第２ペルチェ素子２５ｂ上に配置される。従って、第２ペルチェ素子２５ｂに流す電流の大きさや極性を制御することにより、第２ペルチェ素子２５ｂは第２磁石２２ｂを所望の温度に加熱及び冷却することができ、第２ペルチェ素子２５ｂは第２磁石２２ｂの温度を調整する第２温度調整部と理解することができる。
【００５１】
第２ペルチェ素子２５ｂには、第２電流印加部２９ｂが電気的に接続されている。第２電流印加部２９ｂは、第２ペルチェ素子２５ｂに電流を流し、流す電流の大きさや極性を変えることができる。第２電流印加部２９ｂには制御部ＣＰが電気的に接続されている。制御部ＣＰは、上記のように第１電流印加部２９ａが第１ペルチェ素子２５ａに流す電流の大きさや極性を制御するのみならず、第２電流印加部２９ｂが第２ペルチェ素子２５ｂに流す電流の大きさ極性を制御する。また、制御部ＣＰの内部のメモリには所定の第２温度に係る情報が記憶されている。この第２温度は偏波合成モジュール１の製造時に定められる第２磁石２２ｂの温度である。
【００５２】
また、第２磁石２２ｂには、第２温度センサ２３ｂが配置されている。第２温度センサ２３ｂは、第１温度センサ２３ａと同様の構成とされ、第２磁石２２ｂの温度に基づく信号を出力する。第２温度センサ２３ｂは、制御部ＣＰに電気的に接続され、第２磁石２２ｂの温度に係る信号が制御部ＣＰに入力するよう構成されている。制御部ＣＰは、第２温度センサ２３ｂから入力する第２磁石２２ｂの温度に係る信号に基づいて、第２電流印加部２９ｂが第２ペルチェ素子２５ｂに流す電流の大きさや極性を制御する。従って、制御部ＣＰは、第１ペルチェ素子２５ａの制御に加えて、第２電流印加部２９ｂを介して第２磁石２２ｂが上記第２温度となるように第２ペルチェ素子２５ｂを制御することができる。
【００５３】
図４は、ファラデー回転子の磁石の温度とファラデー回転角の変化量との関係の例を示す図である。一般に磁石は温度特性を有しており、磁石が印加する磁場の強度は磁石の温度により変化する。また、ファラデー結晶のファラデー回転角は、印加される磁場の強度により変化する。従って、あるファラデー回転角を有するファラデー回転子の磁石の温度が変化することで、ファラデー回転子（ファラデー結晶）のファラデー回転角が変化する。図４に示す例では、２５度におけるファラデー回転角に対して、磁石の温度が５度変化するとファラデー回転角が１度変化する。なお、ファラデー結晶もファラデー回転角に対する温度特性を有しているが、磁石の磁場の強度に対する温度特性の方がファラデー回転角への影響が大きく支配的である。従って、ファラデー結晶の温度特性は磁石の温度特性と比べると無視できるほど小さい。
【００５４】
上記のように制御部ＣＰが第１磁石２２ａの温度が所定の第１温度となるように第１ペルチェ素子２５ａを制御することで、第１磁石２２ａが第１ファラデー結晶２１ａに印加する磁場の強度が第１温度に起因する所定の強度とされ、第１ファラデー回転子２０ａのファラデー回転角は当該磁場の強度に起因する所定の角度とされる。同様に、制御部ＣＰが第２磁石２２ｂの温度が所定の第２温度となるように第２ペルチェ素子２５ｂを制御することで、第２磁石２２ｂが第２ファラデー結晶２１ｂに印加する磁場の強度が第２温度に起因する所定の強度とされ、第２ファラデー回転子２０ｂのファラデー回転角は当該磁場の強度に起因する所定の角度とされる。
【００５５】
次に、偏波合成モジュール１の動作について説明する。
【００５６】
まず、制御部ＣＰは、第１温度センサ２３ａからの出力に基づいて、第１磁石２２ａの温度が所定の第１温度となるように、第１電流印加部２９ａを制御することで第１ペルチェ素子２５ａの温度を制御する。このため、第１磁石２２ａの温度は所定の第１温度となる。また、制御部ＣＰは、第２温度センサ２３ｂからの出力に基づいて、第２磁石２２ｂの温度が所定の第２温度となるように、第２電流印加部２９ｂを制御することで第２ペルチェ素子２５ｂの温度を制御する。このため、第２磁石２２ｂの温度は所定の第２温度となる。
【００５７】
次に、第１光源１０ａ及び第２光源１０ｂから所定の偏光が出射する。本実施形態では、第１光源１０ａから出射する第１偏光Ｌ１の偏光方向と第２光源１０ｂから出射する第２偏光Ｌ２の偏光方向とが互いに同じ方向とされる。また、第１偏光Ｌ１と第２偏光Ｌ２とは互いに等しい波長とされる。
【００５８】
上記のように第１光源１０ａから出射する第１偏光Ｌ１はミラーＭ１で反射して、１／２波長板１５に入射する。１／２波長板１５に入射した第１偏光Ｌ１は偏光方向が９０度回転して１／２波長板１５から出射し、第１ファラデー回転子２０ａの第１ファラデー結晶２１ａに入射する。第１ファラデー結晶２１ａに入射した第１偏光Ｌ１は、所定の角度だけ回転して第１ファラデー結晶２１ａから出射する。この所定の角度は、第１磁石２２ａが所定の第１温度とされているため、当該温度で第１磁石２２ａが第１ファラデー結晶２１ａに印加する磁場の強度でのファラデー回転角とされる。第１ファラデー結晶２１ａから出射した第１偏光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ３０に入射する。このとき、第１偏光Ｌ１の偏光方向は、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを透過する方向とされる。従って、偏光ビームスプリッタ３０に入射した第１偏光Ｌ１は偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを透過して、偏光ビームスプリッタ３０から出射する。
【００５９】
また、上記のように第２光源１０ｂから出射する第２偏光Ｌ２はミラーＭ２、ミラーＭ３で反射して、第２ファラデー回転子２０ｂの第２ファラデー結晶２１ｂに入射する。第２ファラデー結晶２１ｂに入射した第２偏光Ｌ２は、所定の角度だけ回転して第２ファラデー結晶２１ｂから出射する。この所定の角度は、第２磁石２２ｂが所定の第２温度とされているため、当該温度で第２磁石２２ｂが第２ファラデー結晶２１ｂに印加する磁場の強度でのファラデー回転角とされる。第２ファラデー結晶２１ｂから出射した第２偏光Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ３０に入射する。このとき、第２偏光Ｌ２の偏光方向は、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーで反射する方向とされる。つまり、第２偏光Ｌ２の偏光方向は、偏光ビームスプリッタ３０に入射する第１偏光Ｌ１の偏光方向と垂直とされる。従って、偏光ビームスプリッタ３０に入射した第２偏光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーで反射して、偏光ビームスプリッタ３０から出射する。
【００６０】
上記のように、第１偏光Ｌ１が偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを透過し、第２偏光Ｌ２が偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーで反射する際に、第１偏光Ｌ１と第２偏光Ｌ２とが合成される。従って、偏光ビームスプリッタ３０を偏波合成部と理解することができる。合成された光は、集光レンズ３３で集光されて、出力用光ファイバ３５の端部から出力用光ファイバ３５に入射して、出力用光ファイバ３５を伝搬して出射される。
【００６１】
次に、上記第１温度および第２温度について説明する。
【００６２】
上記のように第１磁石２２ａが第１温度とされると、第１ファラデー回転子２０ａのファラデー回転角が当該第１温度に起因する角度とされ、第１偏光Ｌ１は、偏光方向が第１ファラデー回転子２０ａで第１温度に起因する所定のファラデー回転角で回転して、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを透過する。しかし、ファラデー回転角が所定の角度からずれる場合、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーにおいて反射する成分が大きくなり、透過する光の損失が大きくなる。従って、本実施形態では、第１ファラデー回転子２０ａの所定のファラデー回転角は第１偏光Ｌ１が偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを最も少ない損失で透過できる角度とされ、第１温度は第１ファラデー回転子２０ａのファラデー回転角がそのような角度となる温度とされる。この場合、偏光ビームスプリッタ３０から出射する第１偏光Ｌ１のパワーが最大となる。
【００６３】
例えば、第１光源１０ａから出射する偏光の偏光方向が図１の紙面に垂直な方向から１０度傾いた状態で出射される。この場合、１／２波長板１５を透過する偏光は、図１の紙面に平行な方向から１０度傾いた状態とされる。そこで、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーが図１の紙面に平行な偏光方向の光を透過する場合、第１ファラデー回転子２０ａのファラデー回転角は当該１０度を補正する角度とされ、第１温度はファラデー回転角が１０度となる温度とされる。しかし、第１光源１０ａ、１／２波長板１５、第１ファラデー回転子２０ａ、偏光ビームスプリッタ３０の製造誤差や取付誤差が生じる場合がある。例えば、偏光ビームスプリッタ３０の取付誤差により、偏光ビームスプリッタ３０が図１の紙面に対して１度傾いたとする。この場合、ファラデー回転角が１１度（或いは９度）とされることで、第１偏光Ｌ１は偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを最も少ない損失で透過できる。従って、この場合、第１温度は、第１ファラデー回転子２０ａのファラデー回転角が１１度（或いは９度）となる温度とされる。図４の例では、偏光ビームスプリッタ３０が上記のように傾いて取り付けられない場合の第１温度に対して、偏光ビームスプリッタ３０が上記のように傾いて取り付けられる場合の第１温度は５度異なる。
【００６４】
また、上記のように第２磁石２２ｂが第２温度とされると、第２ファラデー回転子２０ｂのファラデー回転角が当該第２温度に起因する角度とされ、第２偏光Ｌ２は、偏光方向が第２ファラデー回転子２０ｂで第２温度に起因する所定のファラデー回転角で回転して、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーで反射される。しかし、ファラデー回転角が所定の角度からずれる場合、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを透過する光の成分が大きくなり、反射する光の損失が大きくなる。従って、本実施形態では、第２ファラデー回転子２０ｂの所定のファラデー回転角は第２偏光Ｌ２が偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを最も少ない損失で反射される角度とされ、第２温度は第２ファラデー回転子２０ｂのファラデー回転角がそのような角度となる温度とされる。この場合、偏光ビームスプリッタ３０から出射する第２偏光Ｌ２のパワーが最大となる。上記のように偏光ビームスプリッタ３０から出射する第１偏光Ｌ１のパワーが最大であり、偏光ビームスプリッタ３０から出射する第２偏光Ｌ２のパワーが最大となれば、偏光ビームスプリッタ３０で偏波合成されて出射する光のパワーは最大となる。
【００６５】
例えば、第２光源１０ｂから出射する偏光の偏光方向が上記第１光源１０ａから出射する偏光の例と同様に、図１の紙面に垂直な方向から１０度傾いた状態で出射される。そこで、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーが図１の紙面に垂直な偏光方向の光を反射する場合、第２ファラデー回転子２０ｂのファラデー回転角は当該１０度を補正する角度とされ、第２温度は第２ファラデー回転子２０ｂのファラデー回転角が１０度となる温度とされる。しかし、第２光源１０ｂ、第２ファラデー回転子２０ｂ、偏光ビームスプリッタ３０の製造誤差や取付誤差が生じる場合がある。例えば、上記例と同様に、偏光ビームスプリッタ３０の取付誤差により、偏光ビームスプリッタ３０が図１の紙面に対して１度傾いたとする。この場合、第２ファラデー回転子２０ｂのファラデー回転角が１１度（或いは９度）とされることで、第２偏光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーによって最も少ない損失で反射される。従って、この場合、第２温度は、第２ファラデー回転子２０ｂのファラデー回転角が１１度（或いは９度）となる温度とされる。図４の例では、偏光ビームスプリッタ３０が上記のように傾いて取り付けられない場合の第２温度に対して、偏光ビームスプリッタ３０が上記のように傾いて取り付けられる場合の第２温度は５度異なる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態の偏波合成モジュール１によれば、第１光源１０ａから出射する第１偏光Ｌ１と第２光源１０ｂから出射する第２偏光Ｌ２とを偏光ビームスプリッタ３０で偏波合成することができる。本実施形態では、第１偏光Ｌ１の偏光方向と第２偏光Ｌ２の偏光方向とが垂直の状態で合成される。
【００６７】
しかし、第１光源１０ａ、１／２波長板１５、第２光源１０ｂ、偏光ビームスプリッタ３０等の製造誤差や取付誤差等が生じる場合がある。このような場合であっても、本実施形態の偏波合成モジュール１では、第１磁石２２ａ、第２磁石２２ｂがそれぞれ当該製造誤差や取付誤差等が考慮された所定の第１温度、第２温度とされることで、偏光ビームスプリッタ３０から出射する光のパワーを最大とすることができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ３０で偏波合成されて出射する光のパワーが最大となる条件で説明した。しかし、意図的に、偏光ビームスプリッタ３０を透過する第１偏光Ｌ１のパワーが最大とならないようにすることもある。この場合には、偏光ビームスプリッタ３０に入射する第１偏光Ｌ１の偏光方向を偏光ビームスプリッタ３０を最も効率良く透過する角度からずらせば良い。この場合、偏光ビームスプリッタ３０に入射する第１偏光Ｌ１の偏光方向がそのような角度となるように、第１磁石２２ａの第１温度を適宜調整して、第１ファラデー回転子２０ａのファラデー回転角を適宜調整すれば良い。また、意図的に、偏光ビームスプリッタ３０で反射する第２偏光Ｌ２のパワーが最大とならないようにすることもある。この場合には、偏光ビームスプリッタ３０に入射する第２偏光Ｌ２の偏光方向を偏光ビームスプリッタ３０で最も効率良く反射する角度からずらせば良い。この場合、偏光ビームスプリッタ３０に入射する第２偏光Ｌ２の偏光方向がそのような角度となるように、第２磁石２２ｂの第２温度を適宜調整して、第２ファラデー回転子２０ｂのファラデー回転角を適宜調整すれば良い。
【００６９】
つまり、本発明の偏波合成モジュール１によれば、第１温度及び第２温度を適宜調整することで、偏光ビームスプリッタ３０に入射する第１偏光Ｌ１の偏光方向や第２偏光Ｌ２の偏光方向の角度を所望の角度として、所望のパワーの光を出射することができる。また、第１偏光Ｌ１の偏光方向と第２偏光Ｌ２の偏光方向とがなす角度のずれによる意図しない第１偏光Ｌ１と第２偏光Ｌ２の打ち消し合い等も抑制することができる。
【００７０】
また、上記実施形態では、１／２波長板１５で第１偏光Ｌ１の偏光方向を９０度回転させた。しかし、１／２波長板１５は必須の構成では無い。偏波合成モジュール１が１／２波長板１５を備えない場合、第１光源１０ａから出射する第１偏光Ｌ１の偏光方向が上記実施形態と９０度異なっていれば良い。或いは、偏波合成モジュール１が１／２波長板１５を備えない場合、第１ファラデー回転子２０ａのファラデー回転角が上記実施形態と９０度異なっていれば良い。或いは、１／２波長板１５が第２偏光Ｌ２の光路上に配置されていてもよい。その場合であっても、偏光ビームスプリッタ３０を第１偏光Ｌ１が透過し第２偏光Ｌ２が反射する構成とすればよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、偏波合成モジュール１は第１ファラデー回転子２０ａ及び第２ファラデー回転子２０ｂを備えるものとしたが、第１ファラデー回転子２０ａ及び第２ファラデー回転子２０ｂの一方が無くても良い。その場合であっても、第１偏光Ｌ１及び第２偏光Ｌ２のうち一方の偏光を所望のファラデー回転角で回転することができる。
【００７２】
また、第１温度センサ２３ａや第２温度センサ２３ｂは、図２、図３に示す例と異なる位置に配置されても良い。図５は、第１ファラデー回転子に取り付けられる温度センサの位置の変形例を示す図である。図５の例では、第１温度センサ２３ａは、第１磁石２２ａの内周面上に配置され、第１磁石２２ａにおける第１ファラデー結晶２１ａ側の温度を検出する。この場合、第１磁石２２ａの第１ファラデー結晶２１ａ側と反対側よりも、第１磁石２２ａの周りの温度の影響を受けづらい。従って、第１磁石２２ａの温度をより正確に調整することができる。同様に、第２温度センサ２３ｂが、第２磁石２２ｂの内周面上に配置され、第２磁石２２ｂにおける第２ファラデー結晶２１ｂ側の温度を検出しても良い。この場合も、第２磁石２２ｂの第２ファラデー結晶２１ｂ側と反対側よりも、第２磁石２２ｂの周りの温度の影響を受けづらい。従って、第２磁石２２ｂの温度をより正確に調整することができる。
【００７３】
また、第１ペルチェ素子２５ａに所定の極性で所定の電流を流すことで第１磁石２２ａを第１温度にすることができる場合、偏波合成モジュール１が第１温度センサ２３ａを備えなくても良く、また、第２ペルチェ素子２５ｂに所定の極性で所定の電流を流すことで第２磁石２２ｂを第２温度にすることができる場合、偏波合成モジュール１が第２温度センサ２３ｂを備えなくても良い。
【００７４】
また、上記実施形態では、第１温度調整部や第２温度調整部としてペルチェ素子を用いたが、温度調整を行うことができるヒーター等の他の素子であっても良い。
【００７５】
また、上記実施形態では、第１温度センサ２３ａや第２温度センサ２３ｂとしてサーミスタが用いられたが、温度をセンシングすることができるものであれば、他のセンサであっても良い。
【００７６】
また、上記実施形態では、偏波合成部として偏光ビームスプリッタ３０を用いたが、互いに異なる偏光方向を有する２つの偏光を合成できる素子であれば、偏波合成部は偏光ビームスプリッタでなくても良い。
【００７７】
＜レーザ装置＞
次に上記偏波合成モジュールを用いたレーザ装置の説明をする。
【００７８】
図６は、本実施形態のレーザ装置を示す図である。図６に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置１００は、増幅用光ファイバ５０と、それぞれ上記の複数の励起光源と、光コンバイナ５５と、増幅用光ファイバ５０の一方側に接続される光ファイバ５１と、光ファイバ５１に設けられる第１ＦＢＧ６１と、増幅用光ファイバ５０の他方側に接続される光ファイバ５２と、光ファイバ５２に設けられる第２ＦＢＧ６２とを主な構成として備え、増幅用光ファイバ５０と第１ＦＢＧ６１と第２ＦＢＧ６２とで共振器を構成している。
【００７９】
それぞれの励起光源は偏波合成モジュール１から構成され、偏波合成モジュール１の出力用光ファイバ３５から例えば中心波長が９１５ｎｍの励起光を出射する。この場合、偏波合成モジュール１の第１光源１０ａ及び第２光源１０ｂのそれぞれから中心波長が９１５ｎｍの偏光が出射する。
【００８０】
増幅用光ファイバ５０は、特に図示しないが、コアにイッテルビウムやエルビウム等の希土類元素が添加される希土類添加ファイバとされ、コアの外周面が内側クラッドで囲まれ、内側クラッドの外周面が外側クラッドで囲まれるダブルクラッド構造とされる。
【００８１】
増幅用光ファイバ５０の一方側に接続される光ファイバ５１は、コアに希土類元素が添加されていないことを除いて増幅用光ファイバ５０と略同様の構成とされる。光ファイバ５１のコアは増幅用光ファイバ５０のコアと接続され、光ファイバ５１の内側クラッドは増幅用光ファイバ５０の内側クラッドと接続されている。また、光ファイバ５１のコアには、第１ＦＢＧ６１が設けられている。第１ＦＢＧ６１は、光ファイバ５１の長手方向に沿って周期的に屈折率が高くなる部分が繰り返されており、この周期が調整されることにより、励起状態とされた増幅用光ファイバ５０の希土類元素が放出する光うち少なくとも一部の波長の光を反射するように構成されている。第１ＦＢＧ６１の反射率は、後述の第２ＦＢＧ６２の反射率よりも高く、希土類元素が放出する光うち所定の波長の光を例えば９９％以上で反射する。第１ＦＢＧ６１が反射する光の波長は、上述のように希土類元素がイッテルビウムである場合、例えば１０９０ｎｍとされる。
【００８２】
増幅用光ファイバ５０の他方側に接続される光ファイバ５２は、希土類元素が添加されていないコアとクラッドとから成り、ダブルクラッド構造とされない。光ファイバ５２のコアは増幅用光ファイバ５０のコアと接続され、光ファイバ５２のクラッドは増幅用光ファイバ５０の内側クラッドと接続されている。また、光ファイバ５２のコアには、第２ＦＢＧ６２が設けられている。第２ＦＢＧ６２は、光ファイバ５２の長手方向に沿って一定の周期で屈折率が高くなる部分が繰り返されており、第１ＦＢＧ６１が反射する光のうち少なくとも一部の波長の光を第１ＦＢＧ６１よりも低い反射率で反射するように構成される。第２ＦＢＧ６２は、第１ＦＢＧ６１が反射する光のうち少なくとも一部の波長の光を例えば５％〜５０％の反射率で反射する。また、光ファイバ５２の増幅用光ファイバ５０と接続される側と反対側の端部には何も接続されずに自由端とされている。
【００８３】
光コンバイナ５５では、それぞれの出力用光ファイバ３５のコアと光ファイバ５１の内側クラッドとが接続されている。従って、それぞれの励起光源である偏波合成モジュール１から出射する光が伝搬する出力用光ファイバ３５と増幅用光ファイバ５０の内側クラッドとは、光ファイバ５１の内側クラッドを介して光学的に結合されている。
【００８４】
このようなファイバレーザ装置１００においては、偏波合成モジュール１から第１偏光Ｌ１と第２偏光Ｌ２が合成された光が励起光として出射すると、この励起光が光ファイバ５１の内側クラッドを介して、増幅用光ファイバ５０の内側クラッドに入射する。増幅用光ファイバ５０の内側クラッドに入射した励起光は主に当該内側クラッドを伝搬して、増幅用光ファイバ５０のコアを通過する際に当該コアに添加されている希土類元素を励起する。励起状態とされた希土類元素は、特定の波長の自然放出光を放出する。このときの自然放出光は、例えば希土類元素がイッテルビウムである場合、１０９０ｎｍの波長を含み一定の波長帯域を有する光である。この自然放出光は、増幅用光ファイバ５０のコアを伝搬して、一部の波長の光が第１ＦＢＧ６１により反射され、反射された光のうち第２ＦＢＧ６２が反射する波長の光が第２ＦＢＧ６２で反射されて、共振器内を往復する。そして、第１ＦＢＧ６１及び第２ＦＢＧ６２で反射される光が増幅用光ファイバ５０のコアを伝搬するときに、誘導放出が生じてこの光が増幅され、共振器内における利得と損失が等しくなったところでレーザ発振状態となる。そして、第１ＦＢＧ６１と第２ＦＢＧ６２との間を共振する光のうち一部の光が第２ＦＢＧ６２を透過して、光ファイバ５２の端部から出射する。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態の偏波合成モジュール１を用いたレーザ装置であるファイバレーザ装置１００によれば、偏波合成モジュール１から所望のパワーの光を出射することができるため、所望のパワーの光を出射することができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、共振器型のファイバレーザ装置１００を例に説明したが、本発明のレーザ装置はこれに限らず、適宜変更することができる。例えば、ファイバレーザ装置であっても、上記のような共振器型では無く、種光源から出射する種光を励起光で増幅するＭＰ−ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置であっても良い。この場合、偏波合成モジュール１を励起光源として利用し、当該ファイバレーザ装置から出射する光は、偏波合成モジュール１から出射する光に基づく。また或いは、複数の偏波合成モジュール１から出射する光を光コンバイナで集光し、集光した光をそのまま出射するレーザ装置であっても良い。
【００８７】
＜偏波合成モジュールの製造方法＞
次に偏波合成モジュールの製造方法について説明する。
【００８８】
図７は、図１に示す、偏波合成モジュール１の製造方法の工程手順を示すフローチャートである。図７に示すように本実施形態の偏波合成モジュール１の製造方法は、準備工程Ｐ１と、第１出射工程Ｐ２と、第１測定工程Ｐ３と、第１設定工程Ｐ４と、第２出射工程Ｐ５と、第２測定工程Ｐ６と、第２設定工程Ｐ７とを備える。
【００８９】
＜準備工程Ｐ１＞
まず、図１に示す偏波合成モジュール１を組み立てる。このとき、制御部ＣＰは、内部のメモリに第１温度、第２温度に係る情報が記憶されていない状態とされる。
【００９０】
＜第１出射工程Ｐ２＞
次に第１出射工程Ｐ２を行う。図８に示すように、本工程では第１光源１０ａから第１偏光Ｌ１を出射する。このとき第２光源１０ｂからは第２偏光Ｌ２を出射しない。第１光源１０ａから出射する第１偏光Ｌ１は、上記のように、ミラーＭ１で反射して１／２波長板１５に入射し、１／２波長板１５で偏光方向が９０度回転して１／２波長板１５から出射し、第１ファラデー回転子２０ａの第１ファラデー結晶２１ａに入射する。上記のように第１ファラデー結晶２１ａでは第１偏光Ｌ１の偏光方向が所定のファラデー回転角だけ回転し、第１偏光Ｌ１は第１ファラデー結晶２１ａから出射する。そして、第１偏光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ３０に入射し、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーを透過して、偏光ビームスプリッタ３０から出射し、集光レンズ３３を介して、出力用光ファイバ３５に入射して出力用光ファイバ３５から出射する。
【００９１】
＜第１測定工程Ｐ３＞
本工程は、上記第１出射工程Ｐ２中に偏光ビームスプリッタ３０から出射する光のパワーを測定する工程である。具体的には、図８に示すように出力用光ファイバ３５から出射する光をフォトダイオードＰＤで受光する。フォトダイオードＰＤが受光した光のパワーの大きさは、例えば、フォトダイオードＰＤから出力する電圧の大きさに比例する。また、出力用光ファイバ３５から出射する光のパワーは偏光ビームスプリッタ３０から出射光のパワーと概ね一致する。従って、フォトダイオードＰＤから出力する電圧の値を測定することで、出力用光ファイバ３５から出射する光のパワーを偏光ビームスプリッタ３０から出射光のパワーとして測定することができる。
【００９２】
＜第１設定工程Ｐ４＞
次に第１設定工程Ｐ４を行う。本工程は、第１磁石２２ａが第１測定工程Ｐ３で測定される光のパワーに基づいて定められる第１温度となるように制御部ＣＰを設定する工程である。具体的には、第１測定工程Ｐ３で出力用光ファイバ３５から出射する光のパワーに応じてフォトダイオードＰＤから出力される電圧が所望の値でなければ、制御部ＣＰから制御信号を出力して、第１磁石２２ａの温度を変更する。そして、上記第１出射工程Ｐ２と第１測定工程Ｐ３とを再び実施する。これを繰り返して、出力用光ファイバ３５から出射する光のパワーが所望のパワーとなったときの第１磁石２２ａの温度を第１温度とする。所望のパワーは、例えば、出力用光ファイバ３５から出射する光のパワーが最大であるパワーとされる。従って、第１温度は第１測定工程Ｐ３で測定される光のパワーに基づいて定められる。そして、第１磁石２２ａの温度が第１温度となるように制御部ＣＰを設定する。具体的には、第１温度に係る情報を制御部ＣＰ内のメモリに記憶する。
【００９３】
＜第２出射工程Ｐ５＞
次に第２出射工程Ｐ５を行う。本工程では第２光源１０ｂから第２偏光Ｌ２を出射する。このとき第１光源１０ａからは第１偏光Ｌ１を出射しない。第２光源１０ｂから出射する第２偏光Ｌ２は、上記のように、ミラーＭ２、ミラーＭ３で反射して、第２ファラデー回転子２０ｂの第２ファラデー結晶２１ｂに入射する。上記のように第２ファラデー結晶２１ｂでは第２偏光Ｌ２の偏光方向が所定のファラデー回転角だけ回転し、第２偏光Ｌ２は第２ファラデー結晶２１ｂから出射する。そして、第２偏光Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ３０に入射し、偏光ビームスプリッタ３０のハーフミラーで反射されて、偏光ビームスプリッタ３０から出射し、集光レンズ３３を介して、出力用光ファイバ３５に入射して出力用光ファイバ３５から出射する。
【００９４】
＜第２測定工程Ｐ６＞
本工程は、上記第２出射工程Ｐ５中に偏光ビームスプリッタ３０から出射する光のパワーを測定する工程である。具体的には、第１測定工程Ｐ３と同様にして、出力用光ファイバ３５から出射する光をフォトダイオードＰＤで受光し、フォトダイオードＰＤから出力する電圧の値を測定することで、出力用光ファイバ３５から出射する光のパワーを偏光ビームスプリッタ３０から出射光のパワーとして測定する。
【００９５】
＜第２設定工程Ｐ７＞
次に第２設定工程Ｐ７を行う。本工程は、第２磁石２２ｂが第２測定工程Ｐ６で測定される光のパワーに基づいて定められる第２温度となるように制御部ＣＰを設定する工程である。具体的には、第２測定工程Ｐ６で出力用光ファイバ３５から出射する光のパワーに応じてフォトダイオードＰＤから出力される電圧が所望の値でなければ、制御部ＣＰから制御信号を出力して、第２磁石２２ｂの温度を変更する。そして、上記第２出射工程Ｐ５と第２測定工程Ｐ６とを再び実施する。これを繰り返して、出力用光ファイバ３５から出射する光のパワーが所望のパワーとなったときの第２磁石２２ｂの温度を第２温度とする。所望のパワーは、例えば、出力用光ファイバ３５から出射する光のパワーが最大であるパワーとされる。従って、第２温度は第２測定工程Ｐ６で測定される光のパワーに基づいて定められる。そして、第２磁石２２ｂの温度が第２温度となるように制御部ＣＰを設定する。具体的には、第２温度に係る情報を制御部ＣＰ内のメモリに記憶する。
【００９６】
こうして、上記実施形態に記載の偏波合成モジュール１を得る。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態の偏波合成モジュール１の製造方法によれば、第１温度、第２温度を偏光ビームスプリッタ３０から出射する光が所望のパワーとなる温度にすることができ、例えば、第１温度、第２温度を偏光ビームスプリッタ３０から出射する光のパワーが最大となる温度にすることができる。こうして、所望のパワーの光を出射することができる偏波合成モジュールを製造することができる。
【００９８】
なお、第２磁石２２ｂの第２温度の設定が不要な場合は、上記第２出射工程Ｐ５から第２設定工程Ｐ７を行う必要はない。
【００９９】
また、上記製造方法では、第１出射工程Ｐ２中に第２光源１０ｂからは第２偏光Ｌ２を出射しないものとしたが、本発明はこれに限らず、第１出射工程Ｐ２中に第２光源１０ｂから第２偏光Ｌ２を出射しても良い。上記製造方法では、第２出射工程Ｐ５中に第１光源１０ａからは第１偏光Ｌ１を出射しないものとしたが、本発明はこれに限らず、第２出射工程Ｐ５中に第１光源１０ａから第２偏光Ｌ２を出射しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明によれば、偏波合成モジュール、これを用いたレーザ装置、及び、偏波合成モジュールの製造方法が提供され、ファイバレーザ装置等のレーザ加工システム等の分野に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１・・・偏波合成モジュール
１０ａ・・・第１光源
１０ｂ・・・第２光源
１５・・・１／２波長板
２０ａ・・・第１ファラデー回転子
２０ｂ・・・第２ファラデー回転子
２１ａ・・・第１ファラデー結晶
２１ｂ・・・第２ファラデー結晶
２２ａ・・・第１磁石
２２ｂ・・・第２磁石
２３ａ・・・第１温度センサ
２３ｂ・・・第２温度センサ
２５ａ・・・第１ペルチェ素子
２５ｂ・・・第２ペルチェ素子
３０・・・偏光ビームスプリッタ
３５・・・出力用光ファイバ
５０・・・増幅用光ファイバ
６１・・・第１ＦＢＧ
６２・・・第２ＦＢＧ
１００・・・ファイバレーザ装置
Ｌ１・・・第１偏光
Ｌ２・・・第２偏光
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・第１出射工程
Ｐ３・・・第１測定工程
Ｐ４・・・第１設定工程
Ｐ５・・・第２出射工程
Ｐ６・・・第２測定工程
Ｐ７・・・第２設定工程
ＰＤ・・・フォトダイオード
【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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