(57)【要約】  ファイバレーザ装置は、レーザ活性材料からなる、またはレーザ活性材料を含むファイバコアを有する、少なくとも１つの光ファイバ（１）と、ポンプ光（９）による少なくとも１つの光ファイバ（１）のファイバコアの光ポンピングのためのポンプ手段（１５）とを含み、ポンプ手段（１５）は、ポンプ光（９）が、ファイバレーザ装置の稼働中、少なくとも１つの光ファイバ（１）内に外側から側面に入射するように構成されてなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ活性材料からなる、またはレーザ活性材料を含むファイバコア（４）を有する光ファイバ（１）であって、ループ状に巻かれた光ファイバ（１）と、
ポンプ光（９）によるファイバコア（４）の光ポンピングのためのポンプ手段（１５）とを含むファイバレーザ装置において、
ポンプ手段（１５）は、ポンプ光（９）が、ファイバレーザ装置の稼働中、光ファイバ（１）内に外側から側面に入射するように構成されてなることを特徴とするファイバレーザ装置。
【請求項２】
ポンプ手段（１５）は、少なくとも１つの伝送手段（８）を有し、その伝送手段内に、ファイバレーザ装置の稼働中、ポンプ光（９）が導入され、その伝送手段から、またはその伝送手段においてポンプ光（９）が少なくとも１つの光ファイバ（１）内に結合され、少なくとも１つの伝送手段（８）または伝送手段（８）のそれぞれは、光ファイバ（１）の束または少なくとも１つの光ファイバ（１）の複数のループ（２）を通過するための凹部（１４）または空洞を有することを特徴とする、請求項１に記載のファイバレーザ装置。
【請求項３】
ポンプ手段（１５）は、ファイバレーザ装置の稼働中、ループ状に巻かれた光ファイバ（１）の、複数の巻線またはループ（２）が同時にポンピングされるように構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のファイバレーザ装置。
【請求項４】
ポンプ手段（１５）は、少なくとも１つの、特に複数の伝送手段（８）を有し、その伝送手段内に、ファイバレーザ装置の稼働中、ポンプ光（９）が結合され、その伝送手段から、ポンプ光（９）が光ファイバ（１）内に結合され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装置。
【請求項５】
複数の伝送手段（８）は、互いに離間され、特に、ループ状に巻かれた光ファイバ（１）の巻線またはループ（２）の大きさ分互いに離間されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項６】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、少なくとも１つの、好ましくは複数の、光ファイバ（１）を通過するための凹部（１２，１３）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項７】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、光ファイバ（１）の束または光ファイバ（１）の複数のループ（２）を通過するための凹部（１４）または空洞を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項８】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、光ファイバ（１）を一部の長さだけ囲んでいることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項９】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、光ファイバ（１）の束または光ファイバ（１）の複数のループ（２）を一部の長さだけ囲んでいることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの伝送手段（８）の屈折率は、光ファイバ（１）の屈折率と実質的に同じである、特にファイバコア（４）の屈折率と実質的に同じであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、ポンプ光（９）が通過する、基板を有し、または基板からなることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの伝送手段（８）の基板の屈折率は、光ファイバ（１）の屈折率と実質的に同じである、特にファイバコア（４）の屈折率と実質的に同じであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、少なくとも断面が中空である、特に少なくとも断面が中空筒状であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、一体的に形成されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの伝送手段（８）、特に伝送手段（８）のそれぞれは、２つの部分から、好ましくは２つの半体物から構成され、または２つの部分、好ましくは２つの半体物を有することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１６】
２つの部分は、光ファイバ（１）の通過のための互いに対応する凹部（１２，１３）を有することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１７】
２つの部分は、光ファイバ（１）の束または光ファイバ（１）の複数のループ（２）の通過のための互いに対応する凹部を有することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、ファイバレーザ装置の稼働中に結合されるポンプ光（９）が、少なくとも１回、好ましくは複数回、少なくとも１つの伝送手段（８）において反射され、それによってポンプ効率が高くなることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、少なくとも１つの高反射領域、特に高反射被覆（２３）を有する少なくとも１つの領域を有することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項２０】
ファイバレーザ装置は、ファイバレーザの稼働中、ポンプ光（９）が、ある角度（α）で、少なくとも１つの伝送手段（８）内に結合されるように構成されることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項２１】
少なくとも１つの伝送手段（８）は、ポンプ光（９）の入射のための、領域、特に窓（２２）または入射面を有し、この領域は、少なくとも１つの高反射領域よりも明らかに小さく構成されてなることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項２２】
少なくとも１つの伝送手段（８）の、少なくとも１つの凹部（１２，１３）の内径は、光ファイバ（１）の外径に実質的に一致し、好ましくは、少なくとも１つの凹部（１２，１３）の内径は、５０μｍよりも小さく、特に３０μｍよりも小さく、たとえば、光ファイバ（１）の外径よりも１０μｍ〜２０μｍ大きいことを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの伝送手段（８）の、少なくとも１つの凹部（１４）の内径は、実質的に、光ファイバ（１）もしくは光ファイバ（１）の束の、または光ファイバ（１）の複数のループ（２）の外径（ｄＬ）に一致することを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項２４】
光ファイバ（１）もしくは光ファイバ（１）の束の、または少なくとも１つの伝送手段（８）における少なくとも１つの光ファイバ（１）のループの直径（ｄＬ）と少なくとも１つの伝送手段（８）の直径（ｄＵＥ）との間の比ｑ＝ｄＬ／ｄＵＥは、０．０１＜ｑ＜１．０、特に、０．０５＜ｑ＜０．５、たとえばｑ＝０．１とすることを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項２５】
ファイバレーザ装置は、１または複数の光ファイバ（１，１’，１”）を有することを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【請求項２６】
ポンプ手段（１５）は、少なくとも１つの伝送手段（８）を有し、その伝送手段内に、ファイバレーザ装置の稼働中、ポンプ光（９）が導入され、その伝送手段から、またはその伝送手段においてポンプ光（９）が少なくとも１つの光ファイバ（１）内に結合され、少なくとも１つの伝送手段（８）は、少なくとも１つの光ファイバ（１）もしくは光ファイバ（１）の束、または少なくとも１つの光ファイバ（１）の複数のループ（２）を一部の長さだけ囲んでおり、少なくとも１つの伝送手段（８）は筒状に形成され、ファイバレーザ装置は、ファイバレーザ装置の稼働中、ポンプ光（９）が、少なくとも１つの筒状の伝送手段（８）の半径方向に、または半径方向に対して９０°よりも小さい、特に４５°よりも小さい、好ましくは３０°よりも小さいある角度（α）で少なくとも１つの伝送手段（８）内に結合されることを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に従ったファイバレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定義：レーザビームの伝播方向とは、特に、レーザビームが平面波ではない、または少なくとも部分的に発散している場合には、レーザビームの中間伝播方向を意味する。レーザビーム、部分ビームまたはビームについては、明確に別段の記載がない場合には、幾何光学の理想的ビームを意味するのではなく、現実の光ビーム、たとえば、無限小ではなく、拡大するビーム断面を有するレーザビームなどを意味する。光については、可視光の範囲の電磁ビームだけでなく、光学系によって包含される、ＶＵＶ（真空紫外線）からＦＩＲ（遠赤外線）までの全波長領域における電磁ビームを意味する。
【０００３】
前記タイプのファイバレーザ装置は、ＵＳ６，１７８，１８７Ｂ１から知られる。そこに記載のファイバレーザの場合、希土類のレーザ活性イオンでドープされたファイバコアが備えられている。さらにまた、矩形の断面を有する、光ファイバのクラッドが使用される。このクラッド内では、一方側で、ポンプ光は、運転中には、光ファイバのループを通過して、ファイバコア内に結合され、このコア内にレーザビームを生じさせる。矩形の断面を有するクラッドが、ファイバコア内に種々のレーザモードが生じることを保証するので、ポンプ光が効率的に回収される。
【０００４】
適切な長さの光ファイバの場合、ポンプ光の強度は、ポンプ光が当てられる光ファイバの端部から離間した領域では、比較的低いので、光ファイバの長さに亘って、均一なポンピングは生じない。さらにまた、クラッドの断面積は小さく、したがって、比較的小さなポンプ出力を達成できるにすぎない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の基礎となる課題は、冒頭で述べたタイプの、高い出力性能を有するファイバレーザ装置を提供することである。
【０００６】
これは、発明に従って、請求項１の特徴を有する、冒頭で述べたタイプのファイバレーザ装置によって達成される。従属請求項は、発明の好ましい実施形態に関連している。
【０００７】
請求項１に従えば、ポンプ手段は、ポンプ光が、ファイバレーザ装置の稼働中、光ファイバ内に外側から側面に入射するように構成されてなる。ポンプ光を側面から当てることによって、光ファイバの全長に亘って高い強度のポンプ光をファイバコアに導入することが可能である一方、他方においては、ポンプ手段を適切な構成とした場合にも、ファイバコアに大きなポンプ出力を結合することが可能であり、したがって、高出力ファイバレーザを作製することが可能である。
【０００８】
ポンプ手段は、特に、ファイバレーザ装置が稼働中、ループ状に巻かれた光ファイバの、複数の巻線またはループが同時にポンピングされるように構成することが可能である。こうすることによって、ポンプ手段は、光ファイバの長い部分に、特に全長に、ポンプ光を非常に効率よく分布させることが可能である。
【０００９】
ポンプ手段は、少なくとも１つの、特に複数の伝送手段を有し、その伝送手段内に、ファイバレーザ装置の稼働中、ポンプ光が導入され、その伝送手段から、またはその伝送手段においてポンプ光が光ファイバ内に結合される。その場合、たとえば、伝送手段を拡大することによって、または、伝送手段の数を増加することによって、ファイバコア内に結合されるポンプ性能を高くすることが可能である。
【００１０】
これら複数の伝送手段は、互いに離間させることが可能であり、特に、ループ状に巻かれた光ファイバの巻線またはループの大きさ分互いに離間させることが可能である。このような方法で、伝送手段間に空間を残し、たとえばその空間を光ファイバの巻線用に用いることが可能である。
【００１１】
少なくとも１つの伝送手段は、光ファイバを通過するための凹部を有する。その場合少なくとも１つの伝送手段が、光ファイバを一部の長さだけ囲んでいる。凹部領域における伝送手段の材料と光ファイバとの間の間隙が可能な限り小さければ、ポンプ光を、伝送手段によって比較的妨害されずに光ファイバに結合することが可能である。この結合は、ファイバレーザ装置の好ましい実施形態において、少なくとも１つの伝送手段の屈折率が、光ファイバの屈折率と実質的に同じである、特にファイバコアの屈折率と実質的に同じであることによって改善される。凹部は複数設けることも可能である。
【００１２】
少なくとも１つの伝送手段は、特に、各伝送手段のそれぞれは、２つの部分からなる、好ましくは２等分される、または２つの部分を有する、好ましくは２つの２等分部分を有するように構成されてなる。その場合、２つの部分は、光ファイバへの入射のための互いに対応する凹部を有してもよい。このような形態によって、発明に従ったファイバレーザ装置は、比較的簡易な構成にすることが可能であり、その理由は、２つの部分は、光ファイバの周りに配設されて、互いに結合され、たとえば接着されるだけでよいからである。
【００１３】
少なくとも１つの伝送手段は、ファイバレーザ装置の稼働中に結合されるポンプ光が、少なくとも１回、好ましくは複数回、少なくとも１つの伝送手段において反射され、それによってポンプ効率が高くなる。したがって、伝送手段内に結合されるポンプ光が有効に利用される。
【００１４】
ポンプ光源としては、１つの半導体レーザ、または複数の半導体レーザ、たとえばレーザダイオードバーまたはレーザダイオードバー積層体を用いることが可能である。このまたはこれらの半導体レーザのレーザ光は、適切な光学系によってコリメートされ、少なくとも１つの伝送手段内に取込まれることが可能である。
【００１５】
ファイバコアは、たとえば、ガラスから、好ましくは、クオーツガラスからなるものとすることが可能である。ファイバコアは、レーザ活性希土類イオンで、たとえばイッテルビウムイオン、ネオジムイオン、またはエルビウムイオンでドープすることが可能である。
【００１６】
たとえば、イッテルビウムイオンでドープする場合、ファイバレーザは、９７５ｎｍのポンプ波長、１０６０ｎｍの出力波長で駆動することが可能である。
【００１７】
ファイバコアの一方端部は、高い反射性、たとえば１００％に近い反射性を有する構成とすることが可能であり、ファイバコアの他方端部は、レーザビームの分離のために使われる構成とすることが可能である。したがって、この他方端部は、分離されるべきレーザ光にとっては反射性の低いものとすることが可能である。
【００１８】
ファイバレーザ装置は、ファイバレーザ装置の稼働中、ポンプ光は、ある角度で、少なくとも１つの伝送手段内に結合されるように構成することが可能である。この角度によって、少なくとも１つの伝送手段において複数回の反射が保証され、それによって、ポンプ効率が高くなる。したがって、伝送手段内に結合されたポンプ光が有効に利用される。この角度およびポンプビームのダイバージェンスの両者によって、確実にビームは、少なくとも１つの光ファイバもしくは光ファイバ束の、または少なくとも１つの伝送手段における少なくとも１つの光ファイバのループのゾーンに入射する。
【００１９】
少なくとも１つの伝送手段の、少なくとも１つの凹部の内径は、実質的に、光ファイバの外径に一致し、好ましくは、少なくとも１つの凹部の内径は、５０μｍよりも小さく、特に３０μｍよりも小さく、たとえば、光ファイバの外径よりも１０μｍ〜２０μｍ大きい。このように、光ファイバと伝送手段との間の非常に小さな間隙によって、ポンプ光は、比較的邪魔されることなく、またはさらに反射することもなく、もしくは屈折することもなく、伝送手段から光ファイバ内に入射することが可能になる。
【００２０】
代わりとしてまたはさらに、少なくとも１つの伝送手段の少なくとも１つの凹部の内径は、実質的に、光ファイバもしくは光ファイバ束、または光ファイバの複数のループの外径に一致する構成とすることも可能である。このように、光ファイバと伝送手段との間の非常に小さな間隙によって、ポンプ光は、比較的邪魔されることなく、またはさらに反射することもなく、もしくは屈折することもなく、伝送手段から光ファイバ内に入射することが可能になる。
【００２１】
少なくとも１つの伝送手段は、ポンプ光の入射のための、領域、特に窓または入射面を有し、この領域は、少なくとも１つの反射性が高い領域よりも明らかに小さく構成されてなるものであってもよい。
【００２２】
少なくとも１つの光ファイバもしくは光ファイバ束の、または少なくとも１つの伝送手段における少なくとも１つの光ファイバのループの直径ｄＬと少なくとも１つの伝送手段の直径ｄＵＥとの間の比ｑ＝ｄＬ／ｄＵＥは、０．０１＜ｑ＜１．０、特に、０．０５＜ｑ＜０．５、たとえばｑ＝０．１とすることが可能である。なお本明細書において、ｄＵＥは、
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を意味している。
【００２３】
かかる手段によって、伝送手段の内部において、ポンプ光をできる限り頻繁に光ファイバ上に入射させることが達成される。これによって、ポンプ効率が高くなる。
【００２４】
ファイバレーザ装置は、１または複数の光ファイバを有することが可能である。
【００２５】
本発明のさらなる特徴と利点は、添付の図を参照して、以下の好適な実施形態についての説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】発明に従ったファイバレーザ装置の第１の実施形態の平面図である。
【図２】図１における矢符Ａ，Ｂに従った拡大概略断面図である。
【図３】発明に従ったファイバレーザ装置の第２の実施形態の平面図である。
【図４】図３における矢符Ａ，Ｂに従った拡大概略断面図である。
【図５】図３に従った第２の実施形態の詳細図である。
【図６】発明に従ったファイバレーザ装置の第３の実施形態の平面図である。
【図７】発明に従ったファイバレーザ装置の第４の実施形態の詳細図である。
【図８】発明に従ったファイバレーザ装置の第５の実施形態の平面図である。
【図９】図８の矢符Ａ，Ｂに従った拡大概略断面図である。
【図１０】発明に従ったファイバレーザ装置の第６の実施形態の詳細図である。
【図１１】発明に従ったファイバレーザ装置の第７の実施形態の概略斜視図である。
【図１２】図１１に従った実施形態の平面図である。
【図１３】図１１に従った実施形態の詳細図である。
【図１４】発明に従ったファイバレーザ装置の光ファイバの構成を明確にする、図１３における矢符ＸＩＶに従った詳細図である。
【図１５】光ファイバの、伝送手段を通過して延びるループを有する、発明に従ったファイバレーザ装置の第７の実施形態の伝送手段の斜視図である。
【図１６】光ファイバの、伝送手段を通過して延びるループと、概略的に示されたポンプ手段を有する、発明に従ったファイバレーザ装置の第７の実施形態の伝送手段の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図において、同じまたは機能的に同じ部分には同じ参照符号が付されている。
【００２８】
発明に従ったファイバレーザ装置の、図１および図２に示された実施例は、複数のループ２またはコイルに巻きつけられた光ファイバ１を含む。ループ２は、図２に示されているように、密に詰めて配設されて延び、光ファイバ１の各ループ２の密な巻付けは、直径ｄＬを有する、実質的に環状のアウトラインを有する。
【００２９】
図２において、１９個のループ２が示されている。ループ２は、１９よりも多くても、少なくても構わない。
【００３０】
光ファイバ１は、ファイバコア４とその周りを取り囲むクラッド５とを含む（図１４参照）。通常、クラッド５は、ファイバコア４よりも幾分小さい屈折率を有し、したがって、光をファイバコア４内を全反射によって導くことが可能である。クラッド５とファイバコア４との屈折率の差は、たとえば、ＮＡ（開口数）＝０．１に対して、０．００３とすることが可能である。
【００３１】
ファイバコア４は、レーザ活性材料からなる、またはレーザ活性材料を含む。たとえば、ファイバコア４は、ガラスからなり、ガラスは、イッテリビウム、ネオジム、エルビウムイオンなどの希土類元素イオンでドープされている。このようなガラスとしては、クオーツガラスが該当する。またクラッド５も、ガラス、特にクオーツガラスからなるものであればよい。
【００３２】
ファイバコア４は、数μｍ（シングルモード）から１０００μｍまでの直径を有してもよく、それ以上であってもよい（たとえば１００μｍ）。クラッド５は、通常ファイバコアよりも厚みが小さい（たとえばクラッドが１０μｍ、ファイバコアが１００μｍ）。クラッドの厚みは、技術上の理由から、できる限り小さくすべきである。
【００３３】
光ファイバ１の両端部６，７は、ファイバコア４の範囲内において、被覆が設けられており、したがって、たとえば、図１における左の端部６においてはファイバコア４は高反射性であり、たとえば９９．８％である。さらにまた、光ファイバ１の、図１における右の端部７は、デカプラとして機能することが可能であって、反射レベルは非常に低い。しかしながら、光ファイバ１の両端部６，７は、それらからレーザビームを切り離すことが可能であるように構成されてなるものとすることが可能である。
【００３４】
発明に従ったファイバレーザ装置は、さらにまた２つの伝送手段８を有し、その伝送手段を介して、図１に概略的に示されたポンプ光９を光ファイバ１内に結合することが可能である。しかしながら、伝送手段８は、もっと多くすることも、またはもっと少なくすることも可能である。
【００３５】
図示された実施例においては、各伝送手段８は、側面からポンプ光９が照射されている。そのために、各伝送手段８は、窓または入射面を備えており、窓または入射面を介してポンプ光９を伝送手段８内に入射させることが可能である。
【００３６】
図７に示されているように、２方向からポンプ光を伝送手段内に入射させることも可能である。この場合には、２つの窓２２または入射面が伝送手段８の対向する側面に配設されている。
【００３７】
各伝送手段８は、ループ２の周方向において互いに離間している。この場合、ループ２は、図１〜図７に従った実施形態の場合、伝送手段８の範囲においては直線状に延びており、伝送手段８間の領域においては、周方向に湾曲部２５を有している（図１参照）。
【００３８】
伝送手段８は、２つの部分から構成され、これら２つの部分は互いに対応する、そして各伝送手段８の、同一または鏡面反転された半体物として形成される。しかしながら、これら２つの部分は互いに異なってもよく、たとえば、一方部分は他方部分よりも厚く、高く、広くしてもよい。
【００３９】
さらにまた、伝送手段８は１つの部分からなるものすることも可能である。
【００４０】
伝送手段のそれぞれは、筒状に形成され、外側面は窓２２または入射面まで、たとえば高反射性の被覆２３などを介して、高反射性のものに形成される。 
窓２２または入射面は、特に軸方向に、伝送手段８の全長に亘って延びていてもよい。伝送手段８の課題は、光ファイバが存在する領域において高いポンプ性能が保証されることである。周方向における伝送手段８の寸法は、少なくとも１本の光ファイバ１の、または光ファイバ１の束の、または少なくとも１本の光ファイバ１のいくつかのループ２の直径ｄＬの数倍（１倍から１０倍、またはそれ以上）であることが必要である。軸方向における伝送手段８の長さは、ポンプビームの全長に対応しており、数ｍｍおよびそれ以上の違いがあってもよい。たとえば、軸方向における伝送手段８の長さは、ポンプの場合、いくつかの列になって配設されたレーザダイオードバーによって、１００ｍｍに達してもよい。
【００４１】
各伝送手段８は、基板として、たとえばクォーツなどの透明材料から形成することが可能であり、光ファイバ１と、特に光ファイバ１のファイバコア４またはクラッド５と同じ屈折率を有してもよい。
【００４２】
伝送手段８は、閉じた中空筒状の受容部１４を有し、その受容部内に、光ファイバ１のループ２が配設されている（図１０参照）。その場合、受容部１４の内径は、実質的に、光ファイバ１の各ループ２の密な充填体の直径ｄＬに対応する。この密な充填体は、必ずしも受容部１４の中央に配設されない。
伝送手段８は、必ずしも円形断面を有する必要はない。たとえば、伝送手段８は、楕円形断面を有してもよく、その場合、光ファイバ束は楕円の焦点にあり、ポンプ光は、この焦点または第２焦点上に集束される。伝送手段８の断面が円形であっても、光ファイバ束を必ずしも中央に配設する必要はなく、中央から距離を隔てていてもよく、ポンプ光はファイバ束上に、または円形の中心上に集束されることになる。
【００４３】
また、伝送手段として、光ファイバ１の各ループの密な充填体が中央に延びる 中空筒体を用いることも可能である。その場合、内側のクラッド表面は、窓２２まで高反射性である。
【００４４】
伝送手段８の第２の実施形態の場合、２つの部分は、それぞれ他方の部分に対向する側に凹部を有し、その凹部は、光ファイバ１の周方向に延び、特に、中空半筒状の形状を有する。各部分の凹部は、光ファイバ１のループ２が囲んでいる、閉じた中空筒状凹部１４を形成する。
【００４５】
図１において、ポンプ手段１５が、概略的に示されている。これはポンプ光源として、たとえばレーザダイオードバーまたはレーザダイオードバー積層体（スタック）などの１つまたは複数の半導体レーザを有する。１または複数の半導体レーザの、ポンプ光９として働くレーザ光は、適切な光学系によってコリメートされ、少なくとも１つの伝送手段８内に結合されることが可能である。長手方向に延びる窓２２のために、ポンプ光９は、伝送手段８の軸方向に延びる線形強度分布を有する。理想的には、この強度分布は、ポンプ光が伝送手段８内に入射する場合、線形横断方向に、窓２２の幅に対応する幅、特に、おおよそ１００μｍの幅を有する。さらにまた、この強度分布は、理想的には、ポンプ光が伝送手段８内に入射する場合、線形長手方向に、伝送手段８の長さに対応する長さ、特に、これもまた１００ｍｍを有している。
【００４６】
ファイバレーザ装置は、ファイバレーザ装置の稼働中、ポンプ光９が、伝送手段８の半径方向においてファイバレーザ装置に入射するように構成されてなる（図２参照）。したがって、入射スロットからのずれは、理想的な場合、α＝０°になる。反射被覆２３と上述の角度αによって、窓２２または入射面を通過して入射されたポンプ光９が、伝送手段８の内部において何回も反射されることになる。このような方法で、ポンプ光９は、光ファイバ１のループ２を頻繁に通過し、したがって、光ファイバ１の各ループ２と、特にファイバコア４とに、ポンプ光９が非常に有効に当てられる。
【００４７】
特に、少なくとも１つの光ファイバ１もしくは光ファイバ１の束の、または少なくとも１つの伝送手段８における少なくとも１つの光ファイバ１のループ２の直径ｄＬと、少なくとも１つの伝送手段８の直径ｄＵＥとの間の比ｑ＝ｄＬ／ｄＵＥは、実質的には、ファイバレーザの効率に関するものであることがわかる（図２参照）。この比は、０．０１よりも大きく、かつ１．０よりも小さく、好ましくは、０．５よりも小さく、たとえば０．１が好ましい。
【００４８】
たとえば、少なくとも１つの光ファイバ１もしくは光ファイバ１の束の、または少なくとも１つの光ファイバ１のループ２の直径ｄＬはおよそ１ｍｍ〜２ｍｍとすることが可能である。さらにまた、少なくとも１つの伝送手段８の直径ｄＵＥは、８ｍｍとすることが可能である。
【００４９】
図３〜図５に従った実施形態においては、３本の異なる光ファイバ１，１’，１”が、１つの光ファイバ束、または光ファイバのループ２，２’，２”にまとめられている。その場合、３つの、出力カプラとして働く光ファイバの端部７，７’，７”ができることになる。
【００５０】
３本の光ファイバ１，１’，１”よりも多い、または少ない光ファイバを一つの束にまとめてもよい。
【００５１】
図６に従った実施形態の場合、４つの伝送手段８が設けられている。
【００５２】
図８および図９に従った実施形態の場合、光ファイバ１のループ２は円形に構成されてなり、したがって、直線部分はまったく生じない。それゆえ、ただ一つの循環する円環状伝送手段８が設けられている。図８にも、各ポンプ手段１５が概略的に示されている。図示よりも多くのポンプ手段１５を設けてもよい。
【００５３】
図１１〜図１６に図示された、発明に従ったファイバレーザ装置の第７の実施例は、１本の光ファイバであって、リールに類似したホルダ３上に巻きつけられて複数のループ２またはコイル状にされた光ファイバ１を含む。ループ２は、ホルダ３上に、ホルダ３の軸方向、すなわち図１１の垂直方向に互いに一定の距離をあけて配設されている。
【００５４】
図１１および図１６においては、９つのループ２が示され、それに対して、図１３および図１５においては、７つのループ２が示されている。しかしながら、もっと少ないループ、たとえば２つ、もしくは３つ、もしくは４つのループ、またはもっと多くのループ、たとえば１０もしくは１１もしくは１２もしくはそれ以上のループであってもよい。
【００５５】
光ファイバ１は、ファイバコア４とこれを囲むクラッド５とを含む（図１４参照）。通常、クラッド５は、ファイバコア４よりもいくらか小さな屈折率を有し、したがって、ファイバコア４内で光を全反射によって伝播させることが可能である。クラッド５とファイバコア４との屈折率の差は、たとえば、おおよそ０．００３程度とすることが可能である。
【００５６】
ファイバコア４は、レーザ活性材料からなる、またはレーザ活性材料を含む。たとえば、ファイバコア４は、イッテルビウムイオン、ネオジムイオン、またはエルビウムイオンなどの希土類イオンによってドープされたガラスからなる。ガラスの場合、クオーツガラスを用いることが可能である。その場合、クラッド５もガラスからなる、特にクオーツガラスからなるものとすることが可能である。
【００５７】
光ファイバ１の両端部６，７は、ファイバコア４の範囲内においては被覆されており、したがって、たとえば図１１における右側端部６は、高反射性であり、たとえば、９９％〜１００％の範囲にある。さらにまた、光ファイバ１の図１１における左側端部７は、デカプラとして働き、反射性はより低い。しかしながら、光ファイバ１の両端部は、それらからレーザビームを分離することが可能であるような構成にしておくことが可能である。
【００５８】
発明に従ったファイバレーザ装置の図示された実施形態は、さらにまた複数の伝送手段８を含み、それらの伝送手段８を介して、図１１に概略的示されたポンプ光９を、光ファイバ１内に結合させることが可能である。図示された実施例においては、６つの伝送手段８が設けられている。しかしながら、伝送手段８は、もっと多くすることも、またはもっと少なくすることも可能である。
【００５９】
伝送手段８は、ホルダ３の周方向において互いに離間されている。その場合、光ファイバ１のループ２は、伝送手段８の範囲においてはそれぞれ直線状に延びており、それに対して、伝送手段８間の範囲においては、周方向に湾曲部２５を有している（これについては図１２参照）。
【００６０】
図１３および図１５から、伝送手段８はそれぞれ、２つの部分１０，１１からなり、これら２つの部分は、互いに対応し、各伝送手段８の、同一または鏡面反転された半体物として形成される。しかしながら、これら２つの部分１０，１１は互いに異なってもよく、たとえば、２つの部分１０，１１の一方部分は他方部分よりも厚く、高く、広くしてもよい。さらにまた、以下において、詳細に述べる反射性被覆を設けるなどの他の特性によっても区別されることが可能である。
【００６１】
これらの部分１０，１１のそれぞれは、他方部分１０，１１に対向する側に、複数の凹部１２，１３を有し、これらの凹部は、光ファイバ１の周方向に延び、特に、中空半筒状の形状を有する。伝送手段８の部分１０，１１の同じ高さに配設された、部分１０，１１の凹部１２，１３は、光ファイバ１のループ２の１つを囲む、閉じた中空筒状凹部１４を形成する。光ファイバ１のループ２は、伝送手段８の範囲においても、伝送手段８の内部において延びる（図１５参照）。
【００６２】
特に、凹部１２，１３は、その内径が、光ファイバ１の外径に、比較的正確に対応するように形成されてなる。特に、凹部１２，１３の内径の、光ファイバ１の外径との差は、５０μｍより少なく、特に３０μｍより少なく、たとえば１０μｍ〜２０μｍの間である。伝送手段８の部分１０，１１は、光ファイバ１と、特に光ファイバ１のファイバコア４またはクラッド５と同じ屈折率を有する。たとえば、伝送手段８の部分１０，１１は、ガラス、特にクオーツガラスからなるものであってよい。
【００６３】
ホルダ３には、伝送手段８の領域においては、内方への後退部１４が設けられ、その後退部に伝送手段８の部分１０が配設されている（図１１および図１２を参照）。このようにして、光ファイバ１は、伝送手段８間の領域からの半径方向のずれがないようにして、各伝送手段８内に延びることが可能となる（図１２参照）。
【００６４】
図１６において、ポンプ手段１５が概略的に示されている。これらはポンプ光源として、たとえばレーザダイオードバーまたはレーザダイオードバー積層体などの１つまたは複数の半導体レーザを有する。この、またはこれらの半導体レーザのポンプ光として働くレーザ光は、適切な光学系によってコリメートされ、少なくとも１つの伝送手段８内に結合されることが可能である。
【００６５】
図１５および図１６に示された、伝送手段８の実施形態は、平らな直方体形状を有している。伝送手段８は、光ファイバ１のループ２の入口、出口のための２つの側面１６，１７を有する。さらにまた、伝送手段８は、図１５および図１６上方の、および図１５および図１６下方の面１８，１９を有する。さらにまた、伝送手段８は、図１５前方の平坦な面２０と、図１５後方の平坦な面２１とを有する。
【００６６】
図１５および図１６上方の面１８は、ポンプ光９のための入射面２２として機能する、小さな部分に、反射性の被覆２３が設けられている。図示１５および図１６下方の面１９は、全面に反射性被覆が設けられている。
【００６７】
図１５および図１６の上方および下方の面１８，１９に加えて、図１５および図１６の右方および左方の面１６，１７、または図１５および図１６の前方および後方の平坦な面２０，２１などのさらなる面には、反射性の被覆が設けられることが可能である。
【００６８】
ファイバレーザ装置は、ファイバレーザ装置の稼働中、ポンプ光９が、入射面２２上の垂線に対して、角度α、たとえば５°〜１０°の間の角度α以下で、少なくとも１つの伝送手段８内に結合されるように構成されてなる。反射性被覆２３，２４と、前記角度αとによって、入射面２２を通過して入射するポンプ光９を、図１５および図１６下方と、図１５および図１６上方との面１８、１９間の伝送手段８の内部において、何回も反射させることになる。このようにして、ポンプ光９は、光ファイバ１のループ２を何回も通り抜ける。
【００６９】
図１５は、入射面２２上に発生するポンプ光９の光束が、入射面２２の、ホルダ３の半径方向全深さ、または、図１５および図１６の図示面内に延びる方向における全深さを覆う。伝送手段８と光ファイバ１とは実質的に同じ屈折率であるので、ポンプ光９が伝送手段８内において、比較的妨害されずに伝播可能であり、したがって、光ファイバ１のループ２、および特にファイバコア４には、非常に効率的にポンプ光９が照射される。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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