(57)【要約】  マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーをモニタすることが可能なモニタ装置を実現する。レーザ装置（１）は、マルチモードファイバであるレーザデリバリファイバ（ＬＤＦ）と、モニタ装置である検出器（Ｄ）を備えている。この検出器（Ｄ）は、レーザデリバリファイバ（ＬＤＦ）において生じる、複数のモードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出するように構成されている。
2019146452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を導波するマルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出器、を少なくとも備えている、
ことを特徴とするモニタ装置。
【請求項２】
上記四光波混合は、上記マルチモードファイバを導波される上記レーザ光の基本モード成分及び高次モード成分がポンプ光として関与する四光波混合であり、
上記ストークス光のピーク角周波数ωs及び上記アンチストークス光のピーク角周波数ωasは、周波数整合条件を表す下記式（１）、及び、位相整合条件を表す下記式（２ａ）又は（２ｂ）を満たす、ことを特徴とする請求項１に記載のモニタ装置。
ωs＋ωas＝２ωp・・・（１）
β（ωs）＋β’（ωas）＝β’（ωp）＋β（ωp）−γ（Ｐ＋Ｐ’）・・・（２ａ）
β’（ωs）＋β（ωas）＝β’（ωp）＋β（ωp）−γ（Ｐ＋Ｐ’）・・・（２ｂ）
ここで、β（ω）は、角周波数ωの基本モードに対する上記マルチモードファイバの伝搬定数を表し、β’（ω）は、角周波数ωの高次モードに対する上記マルチモードファイバの伝搬定数を表し、ωpは、上記レーザ光のピーク角周波数を表し、Ｐは、上記レーザ光の基本モード成分のパワーを表し、Ｐ’は、上記レーザ光の高次モード成分のパワーを表し、γは、非線形係数を表す。
【請求項３】
上記高次モード成分は、ＬＰ１１モードである、
ことを特徴とする請求項２に記載のモニタ装置。
【請求項４】
上記四光波混合は、上記マルチモードファイバを導波される上記レーザ光の第１の高次モード成分及び第２の高次モード成分がポンプ光として関与する四光波混合であり、
上記ストークス光のピーク角周波数ωs及び上記アンチストークス光のピーク角周波数ωasは、周波数整合条件を表す下記式（１）、及び、位相整合条件を表す下記式（２ａ’）又は（２ｂ’）を満たす、ことを特徴とする請求項１に記載のモニタ装置。
ωs＋ωas＝２ωp・・・（１）
β’（ωs）＋β”（ωas）＝β”（ωp）＋β’（ωp）−γ（Ｐ’＋Ｐ”）・・・（２ａ’）
β”（ωs）＋β’（ωas）＝β”（ωp）＋β’（ωp）−γ（Ｐ’＋Ｐ”）・・・（２ｂ’）
ここで、β’（ω）は、角周波数ωの第１の高次モードに対する上記マルチモードファイバの伝搬定数を表し、β”（ω）は、角周波数ωの第２の高次モードに対する上記マルチモードファイバの伝搬定数を表し、ωpは、上記レーザ光のピーク角周波数を表し、Ｐ’は、上記レーザ光の第１の高次モード成分のパワーを表し、Ｐ”は、上記レーザ光の第２の高次モード成分のパワーを表し、γは、非線形係数を表す。
【請求項５】
上記第１の高次モード成分又は上記第２の高次モード成分は、ＬＰ１１モードである、
ことを特徴とする請求項４に記載のモニタ装置。
【請求項６】
上記他の波長帯域に属する光は、上記レーザ光である、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項７】
上記検出器は、上記ストークス光及び上記アンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光であって、パワーが自然放出光よりも高い光を優先的に検出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項８】
上記他の波長帯域に属する光は、上記レーザ光に起因する誘導ラマン散乱の散乱光である、
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項９】
上記検出器は、上記ストークス光のピーク波長を含む第１の波長帯域に属する光、及び、上記アンチストークス光のピーク波長を含む第２の波長帯域であって、第１の波長帯域とは重複しない第２の波長帯域に属する光の両方を優先的に検出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項１０】
上記検出器は、上記アンチストークス光のピーク波長を含む波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも短波長側の波長帯域に属する光を優先的に検出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項１１】
上記検出器は、上記ストークス光のピーク波長を含む波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも長波長側の波長帯域に属する光を優先的に検出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項１２】
上記検出器は、上記ストークス光のピーク波長を含む波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも長波長側、且つ、上記レーザ光に起因する誘導ラマン散乱の散乱光のピーク波長よりも短波長側の波長帯域に属する光を優先的に検出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載のモニタ装置。
【請求項１３】
上記検出器は、上記レーザ光のピーク波長よりも短波長側の波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも４０ｎｍ短い波長を下限とする波長帯域、及び、上記レーザ光のピーク波長よりも長波長側の波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも４０ｎｍ長い波長を上限とする波長帯域の一方又は両方に属する光を優先的に検出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項１４】
上記検出器が優先的に光を検出する上記波長帯域を、上記ストークス光及び上記アンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含むように、上記レーザ光のパワーに応じて変更する、
ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか１項に記載のモニタ装置と、
上記マルチモードファイバと、を備えている、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１６】
誘導ラマン散乱の散乱光を抑制する抑制部を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１５に記載のレーザ装置。
【請求項１７】
上記検出器は、下流側から上流側へと導波された上記ストークス光及び上記アンチストークス光の一方又は両方を検出する、
ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のレーザ装置。
【請求項１８】
上記検出器は、上流側から下流側へと導波された上記ストークス光及び上記アンチストークス光の一方又は両方を検出する、
ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のレーザ装置。
【請求項１９】
上記検出器が検出した上記光のパワーに基づいて、自装置を制御する制御部を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１５〜１８の何れか１項に記載のレーザ装置。
【請求項２０】
上記制御部は、上記レーザ光のパワーよりも４０ｄＢ低いパワーを閾値として、該閾値よりも大きいパワーを有する光を上記ストークス光及び上記アンチストークス光と見做す、
ことを特徴とする請求項１９に記載のレーザ装置。
【請求項２１】
上記レーザ光の増幅に用いるポンプ光を生成するポンプ光源を更に備えており、
上記制御部は、上記検出器が検出した上記光のパワーが予め設定された閾値を超えたときに、上記ポンプ光源への駆動電流の供給を停止するか、又は、上記ポンプ光源に供給される駆動電流を減少させる、
ことを特徴とする請求項１９又は２０に記載のレーザ装置。
【請求項２２】
請求項９に記載のモニタ装置と、
上記マルチモードファイバと、
上記検出器が検出したストークス光のピークパワーと上記検出器が検出したアンチストークス光のピークパワーとを比較し、大きい方の光のピークパワーに基づいて自装置を制御する制御部と、を備えている、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２３】
上記レーザ光のパワーは、３ｋＷ以上である、
ことを特徴とする請求項１５〜２２の何れか１項に記載のレーザ装置。
【請求項２４】
レーザ光を導波するマルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出工程を含んでいる、
ことを特徴とするモニタ方法。
【請求項２５】
レーザ光を導波するマルチモードファイバと、特定の波長帯域に属する光を他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出器と、を備えたレーザ装置の製造方法であって、
上記マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を特定する特定工程と、
上記検出器が優先的に光を検出する上記特定の波長帯域を、上記特定工程にて特定された上記ピーク波長を含むように設定する設定工程と、を含んでいる、
ことを特徴とするレーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モニタ装置及びモニタ方法に関する。また、本発明は、モニタ装置を備えたレーザ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料加工の分野では、近年、ファイバレーザ装置が広く用いられている。ファイバレーザ装置とは、コアに希土類が添加された光ファイバ（以下、「増幅用光ファイバ」とも記載）をレーザ媒質とするレーザ装置であり、共振器型のファイバレーザ装置やＭＯＰＡ型ファイバレーザ装置などが知られている。【０００３】
ファイバレーザ装置では、高出力化を進めると、非線形光学効果が問題となる。例えば、非線形光学効果の一種である誘導ラマン散乱の散乱光は、レーザ光の発振を不安定化させたり、増幅用光ファイバにポンプ光を供給するポンプ光源の信頼性を低下させたりする原因となることが知られている。【０００４】
このような問題に対処するための技術を開示した文献としては、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１には、誘導ラマン散乱の散乱光のパワーを検出し、検出したパワーに応じて励起光源を制御するファイバレーザ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２０１５−９５６４１号公報」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者らは、マルチモードファイバを含むファイバレーザ装置の出力光に、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光が含まれていることを発見した。【０００７】
四光波混合のストークス光及びアンチストークス光は、それらのパワーが大きくなると、誘導ラマン散乱の散乱光と同様、レーザ光の発振を不安定化させたり、増幅用光ファイバにポンプ光を供給するポンプ光源の信頼性を低下させたりする原因となる。したがって、レーザ光の発振が不安定化し難い、又は、ポンプ光源の信頼性が低下し難いファイバレーザ装置を実現するためには、四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーをモニタすることが重要になる。【０００８】
上記のような問題は、ファイバレーザ装置に限らず、レーザ光を導波するマルチモードファイバを備えたレーザ装置一般において生じ得る。本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーをモニタするモニタ装置、レーザ装置、モニタ方法、又はレーザ装置の製造方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るモニタ装置は、レーザ光を導波するマルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出器、を備えている。【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るモニタ方法は、レーザ光を導波するマルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出工程を含んでいる。【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るレーザ装置の製造方法は、レーザ光を導波するマルチモードファイバと、特定の波長帯域に属する光を他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出器と、を備えたレーザ装置の製造方法であって、上記マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を特定する特定工程と、上記検出器が優先的に光を検出する上記特定の波長帯域を、上記特定工程にて特定された上記ピーク波長を含むように設定する設定工程と、を含んでいる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーをモニタするモニタ装置、レーザ装置、モニタ方法、又はレーザ装置の製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係るレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】マルチモードファイバを備えたファイバレーザ装置の出力光のスペクトルを示すグラフである。
【図７】（ａ）は、ｖパラメータが６であるマルチモードファイバに関して、伝搬定数差の周波数シフト依存性を示すグラフである。（ｂ）は、ｖパラメータが８であるマルチモードファイバに関して、伝搬定数差の周波数シフト依存性を示すグラフである。（ｃ）は、ｖパラメータが１０であるマルチモードファイバに関して、伝搬定数差の周波数シフト依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願発明者らは、マルチモードファイバを含むファイバレーザ装置の出力光に、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光が含まれていることを発見した。
【００１５】
図６は、ファイバレーザ装置の出力光のスペクトルを示すグラフである。図６に示すグラフにおいては、レーザ光のパワーが１０４５Ｗ、２０２０Ｗ、３０１０Ｗ、４０４０Ｗ、５０２０Ｗとなる場合の各々について、ピークパワーで規格化した出力光のスペクトルを示している。図６に示すグラフにおいて、１０７０ｎｍに現れたピークは、このファイバレーザ装置が発振するレーザ光に対応する。図６に示すグラフよれば、このレーザ光の他に、このレーザ光よりもピーク波長の長い光、及び、このレーザ光よりもピーク波長の短い光が存在していることを、確認することができる。また、図６に示すグラフによれば、これらの光のパワーがレーザ光のパワーに対して指数関数的に増加することを、確認することができる。
【００１６】
本願発明者らが行った検討の結果、これらの光は、マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合、より具体的には、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光であることが分かった。なお、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モード以外の高次モードとが関与する四光波混合、又は、２つの高次モードとが関与する四光波混合がマルチモードファイバにおいて生じた場合には、この四光波混合のストークス光及びアンチストークス光がレーザ装置の出力光に含まれ得る。
【００１７】
なお、図６に示す出力光のスペクトルは、誘導ラマン散乱の散乱光を抑制するための各種対策が施されたファイバレーザ装置によって得られたものである。このような対策が施されていないファイバレーザ装置では、四光波混合のストークス光の存在を確認することが困難となる場合がある。なぜなら、このような対策が施されていないファイバレーザ装置では、四光波混合のストークス光のピークが誘導ラマン散乱の散乱光のピークに埋もれてしまう場合があるからである。本願発明者らは、マルチモードファイバを備えたファイバレーザ装置に誘導ラマン散乱の散乱光を抑制する技術を適用することによって、四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の存在を確認することに初めて成功した。
【００１８】
以下、マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光をモニタすることが可能なモニタ装置、及び、そのようなモニタ装置を備えたレーザ装置の実施形態について説明する。
【００１９】
〔第１の実施形態〕
（レーザ装置の構成）
本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置１について、図１を参照して説明する。図１は、レーザ装置１の構成を示すブロック図である。
【００２０】
レーザ装置１は、単一波長のレーザ光を発振する加工用のファイバレーザ装置であり、図１に示すように、ｍ個のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ｍ個のポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、ポンプコンバイナＰＣ、増幅用光ファイバＡＦ、２個のファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２、レーザデリバリファイバＬＤＦ、レーザヘッドＬＨ、モニタ装置としての検出器Ｄ、及び、制御装置としての制御部Ｃを備えている。ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍとポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｍは、２以上の任意の自然数であり、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ及びポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの個数を表す。なお、図１においては、ｍ＝６の場合のレーザ装置１の構成例を示している。本節においては、検出器Ｄ及び制御部Ｃ以外の各部の構成について説明する。
【００２１】
ポンプ光源ＰＳｊ（ｊは１以上ｍ以下の自然数）は、ポンプ光を生成する。ポンプ光としては、例えば、ピーク波長が９７５±３ｎｍ又は９１５±３ｎｍのレーザ光を用いることができる。本実施形態においては、レーザダイオードをポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍとして用いている。ポンプ光源ＰＳｊは、対応するポンプデリバリファイバＰＤＦｊの入力端に接続されている。ポンプ光源ＰＳｊにて生成されたポンプ光は、このポンプデリバリファイバＰＤＦｉに入力される。
【００２２】
ポンプデリバリファイバＰＤＦｊは、対応するポンプ光源ＰＳｊにて生成されたポンプ光を導波する。ポンプデリバリファイバＰＤＦｊの出力端は、ポンプコンバイナＰＣの入力ポートに接続されている。ポンプデリバリファイバＰＤＦｊを導波されたポンプ光は、この入力ポートを介してポンプコンバイナＰＣに入力される。
【００２３】
ポンプコンバイナＰＣは、ポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの各々を導波されたポンプ光を合波する。ポンプコンバイナＰＣの出力ポートは、第１ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１を介して増幅用光ファイバＡＦの入力端に接続されている。ポンプコンバイナＰＣにて合波されたポンプ光のうち、第１ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１を透過したポンプ光は、増幅用光ファイバＡＦに入力される。
【００２４】
増幅用光ファイバＡＦは、第１ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１を透過したポンプ光を用いて、特定の波長帯域（以下、「増幅帯域」と記載）に属するレーザ光を増幅する。本実施形態においては、コアに希土類元素（例えばイッテルビウム、ツリウム、セリウム、ネオジウム、ユーロピウム、エルビウムなど）が添加されたダブルクラッドファイバを増幅用光ファイバＡＦとして用いている。この場合、第１ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１を透過したポンプ光は、この希土類元素を反転分布状態に維持するために用いられる。例えば、コアに添加された希土類元素がイッテルビウムの場合、増幅用光ファイバＡＦの増幅帯域は、例えば、１０００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長帯域である。この場合、レーザ装置１が発振するレーザ光の波長は、１０００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下に設定される。増幅用光ファイバＡＦの出力端は、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２を介してレーザデリバリファイバＬＤＦの入力端に接続されている。
【００２５】
ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２は、増幅用光ファイバＡＦの増幅帯域に含まれる特定の波長帯域（以下、「反射帯域」と記載）に属するレーザ光を反射する。第１ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１は、反射帯域における反射率が第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２よりも高く、ミラーとして機能する。この第１ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１としては、例えば、中心波長が１０７０±３ｎｍであり、半値全幅が３．５±０．５ｎｍである反射帯域を有し、その反射帯域における反射率が９９％以上であるファイバブラッググレーティングを用いることができる。一方、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２は、反射帯域における反射率が第１ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１よりも低く、ハーフミラーとして機能する。この第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２としては、例えば、中心波長が１０７０±３ｎｍであり、半値全幅が３．５±０．５ｎｍである反射帯域を有し、その反射帯域における反射率が６０％であるファイバブラッググレーティングを用いることができる。このため、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２の反射帯域に属するレーザ光は、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２にて繰り返し反射され、増幅用光ファイバＡＦにて再帰的に増幅される。このように、増幅用光ファイバＡＦは、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２と共に、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２の反射帯域に属するレーザ光を発振する発振器を構成する。増幅用光ファイバＡＦにて再帰的に増幅されたレーザ光のうち、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２を透過したレーザ光は、レーザデリバリファイバＬＤＦに入力される。なお、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２の反射帯域の中心波長は、１０７０±３ｎｍの他に、例えば、１０３０ｎｍ、１０４０ｎｍ、１０５０ｎｍ、１０６０ｎｍ、１０７０ｎｍ、１０８０ｍｍ、１０８７±６ｎｍ、１０９０ｎｍであり得る。したがって、レーザ装置１の発振波長は、１０７０±３ｎｍの他に、例えば、１０３０ｎｍ、１０４０ｎｍ、１０５０ｎｍ、１０６０ｎｍ、１０７０ｎｍ、１０８０ｍｍ、１０８７±６ｎｍ、１０９０ｎｍであり得る。
【００２６】
レーザデリバリファイバＬＤＦは、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２を透過したレーザ光を導波する。レーザデリバリファイバＬＤＦの出力端は、レーザヘッドＬＨに接続されている。レーザデリバリファイバＬＤＦを導波されたレーザ光は、このレーザヘッドＬＨを介して加工対象物Ｗに照射される。
【００２７】
（マルチモードファイバにおける四光波混合）
レーザ装置１を構成する増幅用光ファイバＡＦ、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２、及びレーザデリバリファイバＬＤＦは、マルチモードファイバにより実現し得る。本実施形態では、レーザデリバリファイバＬＤＦをマルチモードファイバとしている。このため、レーザ装置１では、レーザデリバリファイバＬＤＦにおいて、複数の導波モードが関与する四光波混合によって、ストークス光が増幅され、アンチストーク光が生成され得る。なお、増幅用光ファイバＡＦをマルチモードファイバにより実現した場合には、増幅用光ファイバＡＦにおいても、複数の導波モードが関与する四光波混合が生じ得る。
【００２８】
ここで、複数の導波モードが関与する四光波混合とは、マルチモードファイバを導波されるレーザ光の基本モード成分及び高次モード成分をポンプ光として、或いは、マルチモードファイバを導波されるレーザ光の第１の高次モード成分と第２の高次モード成分をポンプ光として、周波数整合条件及び位相整合条件の両方を満たすストークス光及びアンチストークス光が増幅又は生成される現象のことを指す。ここで、基本モードとしては、ＬＰ０１モードが挙げられる。また、高次モードとしては、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モード、ＬＰ０２モード、ＬＰ３１モード、ＬＰ１２モードなどが挙げられる。
【００２９】
例えば、マルチモードファイバを導波されるレーザ光のＬＰ０１モード成分及びＬＰ１１モード成分をポンプ光として、ＬＰ１１モードのストークス光が増幅され、ＬＰ０１モードのアンチストークス光が生成される場合、周波数整合条件及び位相整合条件は、以下のように書き下すことができる。
【００３０】
周波数整合条件：ωs＋ωas＝２ωp、・・・（１）
位相整合条件：β’（ωs）＋β（ωas）＝β（ωp）＋β’（ωp）−γ（Ｐ＋Ｐ’）。・・・（２ｂ）
【００３１】
また、マルチモードファイバを導波されるレーザ光のＬＰ０１モード成分及びＬＰ１１モード成分をポンプ光として、ＬＰ０１モードのストークス光とＬＰ１１モードのアンチストークス光とが生成される場合、周波数整合条件及び位相整合条件は、以下のように書き下すことができる。
【００３２】
周波数整合条件：ωs＋ωas＝２ωp、・・・（１）
位相整合条件：β（ωs）＋β’（ωas）＝β（ωp）＋β’（ωp）−γ（Ｐ＋Ｐ’）。・・・（２ａ）
【００３３】
ここで、ωpは、レーザ光のピーク角周波数であり、ωsは、ストークス光のピーク角周波数であり、ωasは、アンチストークス光のピーク角周波数である。また、β（ω）は、角周波数ωのＬＰ０１モードに対するマルチモードファイバの伝搬定数であり、β’（ω）は、角周波数ωのＬＰ１１モードに対するマルチモードファイバの伝搬定数である。また、Ｐは、レーザ光のＬＰ０１モード成分のパワーであり、Ｐ’は、レーザ光のＬＰ１１モード成分のパワーである。また、γは、非線形係数である。
【００３４】
ここで、ＬＰ０１モードに対するマルチモードファイバの伝搬定数β（ω）は、角周波数ωを変数とする公知の多項式により与えられ、マルチモードファイバの分散をその係数として含む。同様に、ＬＰ１１モードに対するマルチモードファイバの伝搬定数β’（ω）は、角周波数ωを変数とする公知の多項式により与えられ、マルチモードファイバの分散をその係数として含む。したがって、マルチモードファイバの分散を変えれば、伝搬定数β（ω），β’（ω）の関数形が変わる。そして、伝搬定数β（ω），β’（ω）の関数形が変われば、周波数整合条件及び位相整合条件の両方を満たすピーク角周波数ωs，ωas、すなわち、ストークス光及びアンチストークス光のピーク角周波数ωs，ωasが変わる。そして、ストークス光及びアンチストークス光のピーク角周波数ωs，ωasが変われば、ストークス光及びアンチストークス光のピーク波長が変わる。したがって、マルチモードファイバにおいて生じる、四光波混合のストークス光及びアンチストークス光のピーク波長は、そのマルチモードファイバの分散に応じて決まる。なお、マルチモードファイバの分散は、公知の方法、例えば、マルチモードファイバの屈折率分布を測定することによって求められる。
【００３５】
なお、ここでは、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとが関与する四光波混合について説明したが、マルチモードファイバにおける四光波混合に関与する導波モードは、ＬＰ０１モード及びＬＰ１１モードに限定されない。すなわち、マルチモードファイバの導波モードから任意に選択された２つの導波モードが関与する四光波混合が生じ得る。例えば、ＬＰ１１モードとＬＰ２１モードとが関与する四光波混合のように、第１の高次モードと第２の高次モードとが関与する四光波混合が生じ得る。この場合の周波数整合条件及び位相整合条件は、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとの間の四光波混合と同様に与えられる。
【００３６】
本願発明者らは、ＬＰ０１モードとＬＰｍｎモード（ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モード、ＬＰ０２モード、ＬＰ３１モード）との組み合わせに関して、下記の式により定義される伝搬定数差Δβを計算した。下記の式（３）において、βｍｎは、ＬＰｍｎモードの伝搬定数を表し、ｆ０は、四光波混合のポンプ光となるレーザ光の周波数を表す。また、βｍｎの後に付したｆ＝ｆ０＋Δｆは、そのβｍｎが周波数ｆ＝ｆ０＋Δｆにおける伝搬定数であることを表し、βｍｎの後に付したｆ＝ｆ０−Δｆは、そのβｍｎが周波数ｆ＝ｆ０−Δｆにおける伝搬定数であることを表し、βｍｎの後に付したｆ＝ｆ０は、βｍｎが周波数ｆ＝ｆ０における伝搬定数であることを表す。
【００３７】
Δβ＝βｍｎ｜ｆ＝ｆ０−Δｆ＋β０１｜ｆ＝ｆ０＋Δｆ−β０１｜ｆ＝ｆ０−βｍｎ｜ｆ＝ｆ０  ・・・（３）
【００３８】
上記の式（３）により定義される伝搬定数差Δβが０になるΔｆが存在する場合、周波数ｆがｆ０−（Δｆ＋Δμ）であるＬＰｍｎモードのストークス光が増幅され、周波数ｆがｆ０＋（Δｆ＋Δμ）であるＬＰ０１モードのアンチストークス光が生成される四光波混合が生じる。ここで、上記のΔμは、レーザ光のパワーに応じてシフトする周波数の値を示す。また、上記の式（３）に現れるΔｆのことを、「周波数シフト」と呼ぶ。
【００３９】
図７の（ａ）は、ｖパラメータが６であるマルチモードファイバに関して、本願発明者らが計算した伝搬定数差Δβの周波数シフトΔｆ依存性を示すグラフである。図７の（ｂ）は、ｖパラメータが８であるマルチモードファイバに関して、本願発明者らが計算した伝搬定数差Δβの周波数シフトΔｆ依存性を示すグラフである。図７の（ｃ）は、ｖパラメータが１０であるマルチモードファイバに関して、本願発明者らが計算した伝搬定数差Δβの周波数シフトΔｆ依存性を示すグラフである。ここで、ｖパラメータとは、ａをコア径、ｎ０をコアの屈折率、ｎ１をクラッドの屈折率、λ０をレーザ光のピーク波長として、下記の式（４）により定義される量である。
【００４０】
ｖ＝２πａ（ｎ１２−ｎ０２）１／２／λ０  ・・・（４）
【００４１】
図７によると、ｖパラメータが６、８、１０のマルチモードファイバでは、ＬＰ１１モードのストークス光が増幅され、ＬＰ０１モードのアンチストークス光が生成される四光波混合が生じることが確かめられる。この場合の周波数シフトΔｆは、５〜６ＴＨｚ程度（波長１５〜２０ｎｍ程度に相当）である。また、図７によると、ｖパラメータが６、８、１０のマルチモードファイバでは、より高次の導波モード（例えば、ＬＰ２１モード、ＬＰ０２モード、ＬＰ３１モード）のストークス光が増幅され、ＬＰ０１モードのアンチストークス光が生成される四光波混合も生じ得ることが示唆される。このときの周波数シフトΔｆは、８ＴＨｚよりも大きくなる。
【００４２】
レーザ装置１において、マルチモードファイバであるレーザデリバリファイバＬＤＦを導波されるレーザ光には、（ａ）増幅用光ファイバＡＦにて増幅された後、レーザデリバリファイバＬＤＦを順方向（レーザ光の出射方向と同方向）に導波されるレーザ光と、（ｂ）加工対象物Ｗにて反射された後、レーザデリバリファイバＬＤＦを逆方向（レーザ光の出射方向と逆方向）に導波されるレーザ光と、が含まれる。レーザデリバリファイバＬＤＦを順方向に導波されるレーザ光の２つの導波モードをポンプ光とする四光波混合のストークス光及びアンチストークス光は、（１）レーザデリバリファイバＬＤＦを順方向に導波され、（２）加工対象物Ｗにて反射され、（３）レーザデリバリファイバＬＤＦを逆方向に導波された後、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２を介して増幅用光ファイバＡＦに入射する。一方、レーザデリバリファイバＬＤＦを逆方向に導波されるレーザ光の２つの導波モードをポンプ光とする四光波混合のストークス光及びアンチストークス光は、レーザデリバリファイバＬＤＦを逆方向に導波された後、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２を介して増幅用光ファイバＡＦに入射する。
【００４３】
第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２を介して増幅用光ファイバＡＦに入射したストークス光及びアンチストークス光は、そのピーク波長又はそのピーク波長周辺の波長が増幅用光ファイバＡＦの増幅帯域に含まれている場合、増幅用光ファイバＡＦを導波される過程で増幅される場合がある。このため、増幅用光ファイバＡＦを逆方向に導波されるストークス光及びアンチストークス光のパワーが大きくなる場合がある。このようなパワーの大きいストークス光及びアンチストークス光が増幅用光ファイバＡＦを導波されると、レーザ光の発振が不安定になる可能性がある。また、このようなパワーの大きいストークス光及びアンチストークス光が、増幅用光ファイバＡＦの上流側から出射され、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに入射すると、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍの信頼性が低下する可能性がある。
【００４４】
なお、本明細書において、「マルチモードファイバ」とは、２個以上の導波モードを有する光ファイバのことを指す。マルチモードファイバの有する導波モードの個数は、マルチモードファイバの設計に応じて決まり、例えば１０個である。２個以上１０個以下の導波モードを有する所謂フューモードファイバは、マルチモードファイバの一例である。また、本明細書において、「ストークス光」とは、特にことわりがない場合、マルチモードモードおいて複数の導波モードが関与する四光波混合によって生じるストークス光のことを指し、「アンチストークス光」とは、特にことわりがない場合、マルチモードモードおいて複数の導波モードが関与する四光波混合によって生じるアンチストークス光のことを指す。
【００４５】
（検出器の機能）
本実施形態に係るレーザ装置１は、マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーをモニタするためのモニタ装置として、検出器Ｄを備えている。この検出器Ｄは、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出するように構成されている。このため、検出器Ｄを備えたレーザ装置１、又は、検出器Ｄを備えたモニタ装置によれば、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーを精度良くモニタすることが可能になる。なお、モニタの対象とするストークス光及びアンチストークス光は、（１）マルチモードファイバを導波されるレーザ光の基本モード成分及び高次モード成分をポンプ光とする四光波混合のストークス光及びアンチストークス光であってもよいし、（２）マルチモードファイバを導波されるレーザ光の第１の高次モード成分及び第２の高次モード成分をポンプ光とする四光波混合のストークス光及びアンチストークス光であってもよい。なお、本明細書において、ある光がある波長帯域に属するとは、（１）その光が特定の波長を有する単色光である場合には、少なくともその波長がその波長帯域に含まれることを指し、（２）その光が特定のピーク波長を有する複色光である場合には、少なくともそのピーク波長がその波長帯域に含まれることを指す。
【００４６】
本実施形態に係るレーザ装置１の備える検出器Ｄは、ポンプコンバイナＰＣの入力ポートに接続されており、下流側から上流側へと導波されたストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を検出する。ここで、下流側とは、レーザ装置１において加工対象物Ｗに近い側のことであり、上流側とは、レーザ装置１において加工対象物Ｗに遠い側のことである。これにより、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ（前方励起光源）に入射する前のストークス光及びアンチストークス光（ポンプコンバイナＰＣを下流側から上流側へと導波した後のストークス光及びアンチストークス光）の一方又は両方のパワーをモニタすることが可能になる。なお、ポンプコンバイナＰＣの入力ポートには、（１）中央に配置され、増幅用光ファイバＡＦのコアと光学的に結合した入力ポートと、（２）周辺に配置され、増幅用光ファイバＡＦのクラッドと光学的に結合した入力ポートと、がある。検出器Ｄが接続される入力ポートは、前者の入力ポートであることが好ましい。
【００４７】
ここで、検出器Ｄは、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、レーザ装置１が発振するレーザ光（以下、単に「レーザ光」とも記載）よりも優先的に検出することが好ましい。換言すると、上述した「他の波長帯域に属する光」は、レーザ光であることが好ましい。これにより、ノイズであるレーザ光を検出器が検出することにより生じ得る、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方の検出精度の低下を抑えることが可能になる。
【００４８】
また、検出器Ｄは、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、レーザ光に起因する誘導ラマン散乱の散乱光（以下、「誘導ラマン散乱光」とも記載）よりも優先的に検出することが好ましい。換言すると、上述した「他の波長帯域に属する光」は、誘導ラマン散乱光であることが好ましい。これにより、ノイズである誘導ラマン散乱光を検出器が検出することにより生じ得る、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方の検出精度の低下を抑えることが可能になる。
【００４９】
また、検出器Ｄは、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、増幅用光ファイバＡＦにおいて生じる自然放出光（以下、単に「自然放出光」とも記載）よりも優先的に検出することが好ましい。換言すると、上述した「他の波長帯域に属する光」は、自然放出光であることが好ましい。これにより、ノイズである自然放出光を検出器が検出することにより生じ得る、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方の検出精度の低下を抑えることが可能になる。
【００５０】
なお、検出器Ｄは、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、レーザ光よりも優先的に、且つ、誘導ラマン散乱光よりも優先的に検出するように構成されていてもよいし、また、検出器Ｄは、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、レーザ光よりも優先的に、且つ、自然放出光よりも優先的に検出するように構成されていてもよい。また、検出器Ｄは、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、誘導ラマン散乱光よりも優先的に、且つ、自然放出光よりも優先的に検出するように構成されていてもよい。また、検出器Ｄは、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、レーザ光よりも優先的に、誘導ラマン散乱光よりも優先的に、且つ、自然放出光よりも優先的に検出するように構成されていてもよい。
【００５１】
なお、ストークス光を検出対象とする場合、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域は、例えば、レーザ光のピーク波長よりも長波長側の波長帯域であって、レーザ光のピーク波長よりも４０ｎｍ長い波長を上限とする波長帯域とすることが好ましく、レーザ光のピーク波長よりも１０ｎｍ長い波長を下限とし、レーザ光のピーク波長よりも３０ｎｍ長い波長を上限とする波長帯域とすることが更に好ましい。この場合、例えば、レーザ光のピーク波長が１０７０ｎｍのときには、１０８０ｎｍ以上１１１０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０８０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。
【００５２】
なお、レーザ装置１の発振波長は、１０７０ｎｍの他に、例えば、１０７０±３ｎｍ、１０３０ｎｍ、１０４０ｎｍ、１０５０ｎｍ、１０６０ｎｍ、１０８０ｍｍ、１０８７±６ｎｍ、１０９０ｎｍであり得る。レーザ光のピーク波長が１０７０±３ｎｍのときには、１０８０±３ｎｍ以上１１１０±３ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０８０±３ｎｍ以上１１００±３ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０３０ｎｍのときには、１０４０ｎｍ以上１０７０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０４０ｎｍ以上１０６０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０４０ｎｍのときには、１０５０ｎｍ以上１０８０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０５０ｎｍ以上１０７０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０５０ｎｍのときには、１０６０ｎｍ以上１０９０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０６０ｎｍ以上１０８０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０６０ｎｍのときには、１０７０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０７０ｎｍ以上１０９０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０８０ｎｍのときには、１０９０ｎｍ以上１１２０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０９０ｎｍ以上１１１０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０８７±６ｎｍのときには、１０９７±６ｎｍ以上１１２７±６ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０９７±６ｎｍ以上１１１７±６ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０９０ｎｍのときには、１１００ｎｍ以上１１３０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１１００ｎｍ以上１１２０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。
【００５３】
一方、アンチストークス光を検出対象とする場合、検出器Ｄが優先的に検出波長帯域は、例えば、レーザ光のピーク波長よりも短波長側の波長帯域であって、レーザ光のピーク波長よりも４０ｎｍ短い波長を下限とする波長帯域であることが好ましく、レーザ光のピーク波長よりも３０ｎｍ短い波長を下限とし、レーザ光のピーク波長よりも１０ｎｍ短い波長を上限とすることが更に好ましい。この場合、例えば、レーザ光のピーク波長が１０７０ｎｍのときには、１０３０ｎｍ以上１０６０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０４０ｎｍ以上１０６０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。
【００５４】
なお、レーザ装置１の発振波長は、１０７０ｎｍの他に、例えば、１０７０±３ｎｍ、１０３０ｎｍ、１０４０ｎｍ、１０５０ｎｍ、１０６０ｎｍ、１０８０ｍｍ、１０８７±６ｎｍ、１０９０ｎｍであり得る。レーザ光のピーク波長が１０７０±３ｎｍのときには、１０３０±３ｎｍ以上１０６０±３ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０４０±３ｎｍ以上１０６０±３ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０３０ｎｍのときには、９９０ｎｍ以上１０２０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０００ｎｍ以上１０２０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０４０ｎｍのときには、１０００ｎｍ以上１０３０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０１０ｎｍ以上１０３０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０５０ｎｍのときには、１０１０ｎｍ以上１０４０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０２０ｎｍ以上１０４０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０６０ｎｍのときには、１０２０ｎｍ以上１０５０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０３０ｎｍ以上１０５０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０８０ｎｍのときには、１０４０ｎｍ以上１０７０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０５０ｎｍ以上１０７０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０８７±６ｎｍのときには、１０４７±６ｎｍ以上１０７７±６ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０５７±６ｎｍ以上１０７７±６ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。或いは、レーザ光のピーク波長が１０９０ｎｍのときには、１０５０ｎｍ以上１０８０ｎｍ以下の波長帯域もしくは１０６０ｎｍ以上１０８０ｎｍ以下の波長帯域が、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域となる。
【００５５】
なお、レーザ光、ストークス光、及びアンチストークス光のピーク波長の間には、アンチストークス光のピーク波長＜レーザ光のピーク波長＜ストークス光のピーク波長という関係があり、レーザ光及び誘導ラマン散乱光のピーク波長の間には、レーザ光のピーク波長＜誘導ラマン散乱光のピーク波長の関係がある。したがって、検出器Ｄを、アンチストークス光のピーク波長を含む波長帯域であって、レーザ光のピーク波長よりも短波長側の波長帯域に属する光のみを優先的に検出するように構成（以下において、第１の構成と称する）すれば、アンチストークス光のパワーを精度良く検出することが可能になる（レーザ光、誘導ラマン散乱光、ストークス光の検出を抑制することが可能になる）。また、ストークス光及び誘導ラマン散乱光のピーク波長の間に、ストークス光のピーク波長＜誘導ラマン散乱光のピーク波長という関係がある場合には、検出器Ｄを、ストークス光のピーク波長を含む波長帯域であって、レーザ光のピーク波長よりも長波長側、かつ、誘導ラマン散乱光のピーク波長よりも短波長側の波長帯域に属する光のみを優先的に検出するように構成（以下において、第２の構成と称する）すれば、ストークス光のパワーを精度良く検出することが可能になる（レーザ光、誘導ラマン散乱光、アンチストークス光の検出を抑制することが可能になる）。一方、ストークス光及び誘導ラマン散乱光のピーク波長の間に、ストークス光のピーク波長＞誘導ラマン散乱光のピーク波長という関係がある場合には、検出器Ｄを、ストークス光のピーク波長を含む波長帯域であって、誘導ラマン散乱光のピーク波長よりも長波長側の波長帯域に属する光のみを優先的に検出するように構成すれば、ストークス光のパワーを精度良く検出することが可能になる（レーザ光、誘導ラマン散乱光、アンチストークス光の検出を抑制することが可能になる）。
【００５６】
ここで、ストークス光のピーク波長が誘導ラマン散乱の増幅帯域に含まれている場合、ストークス光のピークパワーの方がアンチストークス光のピークパワーよりも高くなる場合がある。このような場合、第２の構成を採用してストークス光のパワーのみを検出する方が、第１の構成を採用してアンチストークス光のパワーのみを検出するよりも、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。また、四光波混合の現象をより容易に検知することが可能になる。一方、ストークス光のピークが誘導ラマン散乱の増幅帯域に含まれていない場合、アンチストークス光のピークパワーの方がストークス光のピークパワーよりも高くなる場合がある。このような場合、前段落の前半の構成を採用してアンチストークス光のパワーのみを検出する方が、前段落の後半の構成を採用してストークス光のパワーのみを検出するよりも、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。また、四光波混合の現象をより容易に検知することが可能になる。
【００５７】
また、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域は、ストークス光のピーク波長を含む第１の波長帯域、及び、アンチストークス光のピーク波長を含む第２の波長帯域であって、第１の波長帯域とは重複しない第２の波長帯域の両方であることも好ましい。この場合、ストークス光及びアンチストークス光の両方のパワーを検出することが可能になる。
【００５８】
また、検出器Ｄは、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光であって、パワーが自然放出光よりも高い光を優先的に検出するように構成されていることも好ましい。これにより、ノイズである自然放出光を検出器が検出することにより生じ得る、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方の検出精度の低下を抑えることが可能になる。
【００５９】
また、ストークス光及びアンチストークス光のピーク波長を決める位相整合条件には、レーザ光のパワーに依存する項が含まれている。したがって、ストークス光及びアンチストークス光のピーク波長は、レーザ光のパワーに応じて変化する。このため、検出器Ｄが優先的に検出する波長帯域は、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含むように、レーザ光のパワーに応じて変更されることが好ましい。これにより、レーザ光のパワーの変動に応じて、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長が変動した場合であっても、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーをより精度良く測定することが可能になる。
【００６０】
なお、以上のような検出器Ｄは、光を電流又は電圧に変換する光電変換器（例えば、フォトダイオード）、又は、光を熱に変換する光熱変換器と熱を電流又は電圧に変換する熱検出器との組み合わせにより実現することができる。これらを用いて、特定の波長帯域に属する光を優先的に検出する方法としては、その波長帯域における感度が他の波長帯域における感度よりも高い光電変換器又は光熱変換器を用いる方法や、その波長帯域に属する光を優先的に透過する波長フィルタを光電変換器又は光熱変換器の前段に設ける方法などが挙げられる。また、光電変換器又は光熱変換器の前段にプリズムを設けると共に、そのプリズムにより分光された光のなかで特定の波長帯域に属する光が入射する位置に光電変換器又は光熱変換器を配置することによっても、その波長帯域に属する光を優先的に検出することが可能になる。或いは、光電変換器の後段に、特定の波長帯域の感度の変換量を大きくすると共に、その他の波長帯域の感度の変換量を小さくする変換部（例えば、マイコン）を設けることによっても、その波長帯域に属する光を優先的に検出することが可能になる。また、光電変換器又は光熱変換器に入射する光のパワーが高く、光電変換器又は光熱変換器に不具合が生じる可能性がある場合には、光電変換器又は光熱変換器の前段に光のパワーを減衰させる構成を設けてもよい。
【００６１】
また、レーザ装置１は、誘導ラマン散乱光を抑制する抑制部（不図示）を備えていてもよい。抑制部が誘導ラマン散乱光を抑制する程度は特に限定されないが、誘導ラマン散乱光のパワーがレーザ光のパワーに対して−３０ｄＢ未満に抑えられること、或いは、誘導ラマン散乱光のピークパワーが四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピークパワー未満に抑えられることが好ましい。これにより、出力光のスペクトルにおいて、四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピークが誘導ラマン散乱光のピークに埋もれ難くなり、その結果、誘導ラマン散乱光が検出器Ｄに入射することに伴うＳ／Ｎ比の低下を抑制することができる。また、これにより、四光波混合の現象をより容易に検知することが可能になる。誘導ラマン散乱光を抑制する方法としては、誘導ラマン散乱光の発生を抑制する方法と、発生した誘導ラマン散乱光を損失させる方法とが考えられる。誘導ラマン散乱光の発生を抑制する具体的な方法としては、コアの実効断面積Ａeffを大きくする方法や、コアΔ（コアとクラッドとの比屈折率差）を小さくする方法などが挙げられる。この場合、これらの方法を用いて誘導ラマン散乱光の発生が抑制された光ファイバが、上述した抑制部として機能することになる。また、発生した誘導ラマン散乱光を損失させる方法としては、スラントファイバブラッググレーティング又はフォトニックバンドギャップファイバを用いて誘導ラマン散乱光を放射モードに結合する方法や、ファイバブラッググレーティングを用いて誘導ラマン散乱光を反射する方法などが挙げられる。この場合、これらの方法の実現に用いられるスラントファイバブラッググレーティング、フォトニックバンドギャップファイバ、ファイバブラッググレーティングなどが、上述した抑制部として機能することになる。また、スラントファイバブラッググレーティング又はフォトニックバンドギャップファイバを抑制部として用いる場合、例えば、レーザデリバリファイバＬＤＦが抑制部を有する構成であってもよい。
【００６２】
なお、図６に示したグラフによれば、出力光のスペクトル形状に影響を与えるストークス光及びアンチストークス光が生じるのは、レーザ装置１にて発振されるレーザ光のパワーが３ｋＷ以上の場合、或いは、レーザ装置１から出力される出力光（ストークス光及びアンチストークス光を含む）のパワーが４ｋＷ以上の場合である。このため、レーザ装置１にて発振されるレーザ光のパワーが３ｋＷ以上の場合、或いは、レーザ装置１から出力される出力光のパワーが４ｋＷ以上の場合、検出器Ｄは特に有効に機能する。
【００６３】
（制御部の機能）
本実施形態に係るレーザ装置１は、自装置（レーザ装置１）を制御するための制御装置として、制御部Ｃを備えている。この制御部Ｃは、検出器Ｄにて検出された光（ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方）のパワーに基づいて、レーザ装置１を制御するように構成されている。このため、制御部Ｃによれば、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーに応じてレーザ装置１を制御することが可能になる。以下、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給される駆動電流を、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーに応じて制御する場合を例に挙げ、制御部Ｃの機能について説明する。
【００６４】
制御部Ｃは、記憶部Ｃ１、演算部Ｃ２、及び光源制御部Ｃ３を備えている。記憶部Ｃ１は、レーザ装置１の使用者又は製造者により予め設定された閾値Ｐｔｈを記憶するための構成である。演算部Ｃ２は、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰと、記憶部に記憶された閾値Ｐｔｈとを比較するための構成である。光源制御部Ｃ３は、演算部Ｃ２にて得られた比較結果に基づいて、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給される駆動電流を制御するための構成である。
【００６５】
例えば、光源制御部Ｃ３は、演算部Ｃ２にて得られた比較結果がＰ＞Ｐｔｈであるとき、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍへの駆動電流の供給を停止する制御を行う。以下において、光源制御部Ｃ３が行うこの制御のことを第１の制御と称する。これにより、（１）増幅用光ファイバＡＦへのポンプ光の供給が停止され、（２）その結果、増幅用光ファイバＡＦにおけるレーザ光の増幅が起こらなくなり、（３）その結果、マルチモードファイバであるレーザデリバリファイバＬＤＦへのレーザ光の供給が起こらなくなり、（４）その結果、レーザデリバリファイバＬＤＦにおいて生じる、レーザ光の２つの導波モードをポンプ光とする四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の増幅又は生成が起こらなくなる。このため、ストークス光及びアンチストークス光が、レーザ光の発振を不安定化させる可能性、又は、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍの信頼性を低下させる可能性を低減することが可能になる。
【００６６】
或いは、光源制御部Ｃ３は、演算部Ｃ２にて得られた比較結果がＰ＞Ｐｔｈであるとき、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給される駆動電流を減少させる制御を行う。以下において、光源制御部Ｃ３が行うこの制御のことを第２の制御と称する。これにより、（１）増幅用光ファイバＡＦに供給されるポンプ光のパワーが低下し、（２）その結果、増幅用光ファイバＡＦにおけるレーザ光の増幅が抑制され、（３）その結果、マルチモードファイバであるレーザデリバリファイバＬＤＦに供給されるレーザ光のパワーが低下し、（４）その結果、レーザデリバリファイバＬＤＦにおいて生じる、レーザ光の２つの導波モードをポンプ光とする四光波混合のストークス光及びアンチストークス光のパワーが減少する。このため、ストークス光及びアンチストークス光がレーザ光の発振を不安定化させる可能性、又は、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍの信頼性を低下させる可能性を低減することが可能になる。
【００６７】
なお、制御部Ｃは、上述した第１の制御又は第２の制御を行った後、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰが予め定められた閾値Ｐｔｈを下回ったときに、以下に示す第３の制御を行うことが好ましい。すなわち、制御部Ｃは、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰが予め定められた閾値Ｐｔｈ’（Ｐｔｈ’＜Ｐｔｈ）を下回ったときに、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍへの駆動電流の供給を再開する制御を行うことが好ましい。或いは、制御部Ｃは、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰが予め定められた閾値Ｐｔｈ’（Ｐｔｈ’＜Ｐｔｈ）を下回ったときに、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給される駆動電流を増加させる制御を行うことが好ましい。これにより、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給される駆動電流を停止又は減少させる制御を行った後、適時にレーザ装置１を元の状態に復帰させることが可能になる。
【００６８】
また、制御部Ｃは、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰが予め定められた閾値Ｐｔｈを上回ったときに、上述した第１の制御又は第２の制御を行う代わりに、或いは、上述した第１の制御又は第２の制御を行うと共に、以下に示す第４の制御を行うことが好ましい。すなわち、制御部Ｃは、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰが予め定められた閾値Ｐｔｈを上回ったときに、加工対象物Ｗに入射するレーザ光の入射角が大きくなるよう、レーザヘッドＬＨの向きを変化させる制御を行うことが好ましい。加工対象物Ｗに入射するレーザ光の入射角が大きくなると、加工対象物Ｗにて反射されたレーザ光がレーザデリバリファイバＬＤＦに再入射し難くなる。これにより、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給される駆動電流を停止又は減少させる制御を行う場合と同様、ストークス光及びアンチストークス光がレーザ光の発振を不安定化させる可能性、又は、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍの信頼性を低下させる可能性を低減することが可能になる。
【００６９】
また、制御部Ｃは、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰが予め定められた閾値Ｐｔｈを上回ったときに、上述した第１の制御又は第２の制御を行う代わりに、或いは、上述した第１の制御又は第２の制御を行うと共に、以下に示す第５の制御を行うことが好ましい。すなわち、制御部Ｃは、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰが予め定められた閾値Ｐｔｈを上回ったときに、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーが過大であることを使用者に通知する制御を行うことが好ましい。このような制御の例としては、例えば、スピーカを制御してアラーム音で使用者に通知する制御、ランプを制御してアラーム光で使用者に通知する制御、又は、ディスプレイを制御してアラーム画面で使用者に通知する制御などが挙げられる。これにより、使用者は、例えば、レーザ装置１を手動で停止したり、加工対象物Ｗに入射するレーザ光の入射角が大きくなるよう、加工対象物Ｗの向きを手動で変更したりすることが可能になる。したがって、ストークス光及びアンチストークス光がレーザ光の発振を不安定化させる可能性、又は、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍの信頼性を低下させる可能性を低減することが可能になる。
【００７０】
或いは、制御部Ｃは、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰが予め定められた閾値Ｐｔｈを上回ったときに、上述した第２の制御を行う代わりに、検出器Ｄにて検出された光のパワーＰと正常値Ｐ０との差Ｐ−Ｐ０が予め定められた閾値Ｐｔｈ”を上回ったときに、上述した第２の制御を行うことが好ましい。差Ｐ−Ｐ０が予め定められた閾値Ｐｔｈ”を上回ったときに制御部Ｃが上述した第２の制御を行う場合、制御部Ｃは、差Ｐ−Ｐ０がゼロに近づくように第２の制御を行うことが好ましい。この場合、レーザ光が正常に且つ垂直に加工対象物Ｗに照射されているときに検出器Ｄが検出した光のパワーを、上述した正常値Ｐ０として記憶部Ｃ１に記憶しておく。これにより、加工中の加工対象物Ｗに応じた条件で、上述した制御を行うことが可能になる。
【００７１】
また、制御部Ｃは、レーザ光のパワーよりも４０ｄＢ低いパワーを閾値として、検出器Ｄにて検出された光のうち、この閾値よりも大きいパワーを有する光をストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方と見做すよう構成されていることが好ましい。これにより、自然放出光のパワーがこの閾値よりも小さく、且つ、四光波混合のストークス光及びアンチストークス光のパワーがこの閾値よりも大きい場合に、ノイズである自然放出光を検出器Ｄが検出することにより生じ得る、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方の検出精度の低下を抑えることが可能になる。なお、図６に示すグラフによると、実際に四光波混合のストークス光及びアンチストークス光のパワーがこの閾値（レーザ光のパワーよりも４０ｄＢ低いパワー）よりも大きくなっていることが確かめられる。
【００７２】
また、検出器Ｄがストークス光及びアンチストークス光の両方のパワーを検出するように構成されている場合、制御部Ｃは、検出器Ｄが検出したストークス光のピークパワーと検出器Ｄが検出したアンチストークス光のピークパワーとを比較し、大きい方の光のピークパワーに基づいてレーザ装置１を制御するように構成されていることが好ましい。これにより、ストークス光のパワーとアンチストークス光のパワーのうち、より高いＳ／Ｎ比で検出される方のパワーに基づいて、レーザ装置１を制御することが可能になる。その結果、ストークス光又はアンチストークス光のパワーに応じた制御の精度を向上させることが可能になる。
【００７３】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置２について、図２を参照して説明する。図２は、レーザ装置２の構成を示すブロック図である。
【００７４】
レーザ装置２は、単一波長のレーザ光を発振する加工用のファイバレーザ装置であり、図２に示すように、ｍ個のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ｍ個のポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、ポンプコンバイナＰＣ、増幅用光ファイバＡＦ、２個のファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２、レーザデリバリファイバＬＤＦ、レーザヘッドＬＨ、モニタ装置としての検出器Ｄ’、及び、制御装置としての制御部Ｃを備えている。
【００７５】
本実施形態に係るレーザ装置２の備えるポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、ポンプコンバイナＰＣ、増幅用光ファイバＡＦ、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２、レーザデリバリファイバＬＤＦ、レーザヘッドＬＨ、及び制御部Ｃの機能及び配置は、それぞれ、第１の実施形態に係るレーザ装置１の備えるポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、ポンプコンバイナＰＣ、増幅用光ファイバＡＦ、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２、レーザデリバリファイバＬＤＦ、レーザヘッドＬＨ、及び制御部Ｃの機能及び配置と同様である。このため、これらの構成についての説明は省略する。
【００７６】
本実施形態に係るレーザ装置２の備える検出器Ｄ’は、第１の実施形態に係るレーザ装置１の備える検出器Ｄと同様に構成されている。ただし、本実施形態に係るレーザ装置２の備える検出器Ｄ’は、レーザデリバリファイバＬＤＦに挿入された光分岐部Ｂに接続されており、上流側から下流側へと導波されたストークス光及びアンチストークス光を検出する。ここで、下流側とは、レーザ装置２において加工対象物Ｗに近い側のことであり、上流側とは、レーザ装置２において加工対象物Ｗに遠い側のことである。これにより、検出器Ｄ’を備えたレーザ装置２、又は、検出器Ｄ’を備えたモニタ装置によれば、レーザ光と共にレーザ装置２から出力される前のストークス光及びアンチストークス光（レーザデリバリファイバＬＤＦを上流側から下流側へと導波されるストークス光及びアンチストークス光）の一方又は両方のパワーをモニタすることが可能になる。また、検出器Ｄ’は、レーザデリバリファイバＬＤＦのうち、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２から光分岐部Ｂまでの部分で四光波混合が発生したことを、早期に検知することが可能になる。また、制御部Ｃは、当該部分において発生した四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方に基づく制御を、早期に開始することが可能になる。このため、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍへの入射を抑制することが容易になり、その結果、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍの信頼性が向上する。なお、レーザデリバリファイバＬＤＦのうち、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２から光分岐部Ｂまでの部分は、四光波混合が発生する確率が比較的高い場合がある部分である。
【００７７】
なお、増幅用光ファイバＡＦを上流側から下流側へと導波されたストークス光及びアンチストークス光を検出するための検出器Ｄ’の配置は、図２に示した配置に限定されない。例えば、レーザデリバリファイバＬＤＦの側面から漏出したレイリー散乱光を検出するように配置された検出器Ｄ’によっても、増幅用光ファイバＡＦを上流側から下流側へと導波されたストークス光及びアンチストークス光を検出することが可能である。レーザデリバリファイバＬＤＦの側面から漏出したレイリー散乱光を検出するように検出器Ｄ’を配置した場合、図２に示す光分岐部Ｂが不要になる。したがって、光分岐部Ｂで生じるレーザ光の損失が生じないため、レーザ光の更なる高出力化を図ることができ、且つ、レーザ装置２の安全性を高めることができる。
【００７８】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係るレーザ装置３について、図３を参照して説明する。図３は、レーザ装置３の構成を示すブロック図である。
【００７９】
レーザ装置３は、単一波長のレーザ光を発振する加工用のファイバレーザ装置であり、図３に示すように、ｍ個のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ｍ個のポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、ポンプコンバイナＰＣ、増幅用光ファイバＡＦ、２個のファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２、ｋ個の励起光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋ、ｋ個のポンプデリバリファイバＰＤＦ’１〜ＰＤＦ’ｋ、ポンプコンバイナＰＣ’、増幅用光ファイバＡＦ’、レーザデリバリファイバＬＤＦ、レーザヘッドＬＨ、モニタ装置としての検出器Ｄ、及び、制御装置としての制御部Ｃを備えている。
【００８０】
本実施形態に係るレーザ装置３の備えるポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、ポンプコンバイナＰＣ、増幅用光ファイバＡＦ、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２、レーザデリバリファイバＬＤＦ、レーザヘッドＬＨ、検出器Ｄ、及び制御部Ｃは、それぞれ、第１の実施形態に係るレーザ装置１の備えるポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、ポンプコンバイナＰＣ、増幅用光ファイバＡＦ、ファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２、レーザデリバリファイバＬＤＦ、レーザヘッドＬＨ、検出器Ｄ、及び制御部Ｃと同様に構成されている。
【００８１】
以下、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２とレーザデリバリファイバＬＤＦとの間に追加されたポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋ、ポンプデリバリファイバＰＤＦ’１〜ＰＤＦ’ｋ、ポンプコンバイナＰＣ’、及び増幅用光ファイバＡＦ’について説明する。なお、ポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋとポンプデリバリファイバＰＤＦ’１〜ＰＤＦ’ｋとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｋは、２以上の任意の自然数であり、ポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋ及びポンプデリバリファイバＰＤＦ’１〜ＰＤＦ’ｋの個数を表す。なお、図３においては、ｋ＝６の場合のレーザ装置３の構成例を示している。
【００８２】
ポンプ光源ＰＳ’ｊ（ｊは１以上ｋ以下の自然数）は、ポンプ光を生成する。ポンプ光としては、例えば、ピーク波長が９７５±３ｎｍ又は９１５±３ｎｍのレーザ光を用いることができる。本実施形態においては、レーザダイオードをポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋとして用いている。ポンプ光源ＰＳ’ｊは、対応するポンプデリバリファイバＰＤＦ’ｊの入力端に接続されている。ポンプ光源ＰＳ’ｊにて生成されたポンプ光は、このポンプデリバリファイバＰＤＦ’ｉに入力される。
【００８３】
ポンプデリバリファイバＰＤＦ’ｊは、対応するポンプ光源ＰＳ’ｊにて生成されたポンプ光を導波する。ポンプデリバリファイバＰＤＦ’ｊの出力端は、ポンプコンバイナＰＣ’の入力ポートに接続されている。ポンプデリバリファイバＰＤＦ’ｊを導波されたポンプ光は、この入力ポートを介してポンプコンバイナＰＣ’に入力される。
【００８４】
ポンプコンバイナＰＣ’は、ポンプデリバリファイバＰＤＦ’１〜ＰＤＦ’ｋの各々を導波されたポンプ光を合波する。ポンプコンバイナＰＣ’の出力ポートは、増幅用光ファイバＡＦ’の入力端に接続されている。ポンプコンバイナＰＣ’にて合波されたポンプ光は、増幅用光ファイバＡＦ’に入力される。
【００８５】
増幅用光ファイバＡＦ’は、ポンプコンバイナＰＣ’にて合波されたポンプ光を用いて、特定の波長帯域（以下、「増幅帯域」と記載）に属するレーザ光を増幅する。本実施形態においては、コアに希土類元素（例えばイッテルビウム、ツリウム、セリウム、ネオジウム、ユーロビウム、エルビウムなど）が添加されたダブルクラッドファイバを増幅用光ファイバＡＦとして用いている。この場合、ポンプコンバイナＰＣ’にて合波されたポンプ光は、この希土類元素を反転分布状態にするために用いられる。例えば、コアに添加された希土類元素がイッテルビウムの場合、増幅用光ファイバＡＦ’の増幅帯域は、例えば、１０００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長帯域である。ここで、請求の範囲におけるレーザ光のピーク波長は、例えば、ＭＯ部の内部に存在するマルチモードファイバにおいては、後述するＭＯ部から出射されたレーザ光のピーク波長に一致又は略一致する。或いは、ＭＯ部の下流側に波長変換素子が含まれている場合、当該波長変換素子に対して上流側のマルチモードファイバにおいては、請求の範囲におけるレーザ光のピーク波長は、ＭＯ部から出射されたレーザ光のピーク波長に一致又は略一致し、当該波長変換素子に対して下流側のマルチモードファイバにおいては、請求の範囲におけるレーザ光のピーク波長は、ＭＯ部から出射されたレーザ光が当該波長変換素子で変換された後のレーザ光のピーク波長に一致又は略一致する。ＭＯ部の下流側に波長変換素子が含まれていない場合、ＭＯ部の下流側のマルチモードファイバにおいては、請求の範囲におけるレーザ光のピーク波長は、ＭＯ部から出射されたレーザ光のピーク波長に一致又は略一致する。
【００８６】
以上のように構成されたレーザ装置３は、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ポンプデリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、ポンプコンバイナＰＣ、増幅用光ファイバＡＦ、及びファイバブラッググレーティングＦＢＧ１〜ＦＢＧ２をＭＯ（Master Oscillator）部とし、ポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋ、ポンプデリバリファイバＰＤＦ’１〜ＰＤＦ’ｋ、ポンプコンバイナＰＣ’、及び増幅用光ファイバＡＦ’をＰＡ（Power Amplifier）部とするＭＯＰＡ型のファイバレーザとして機能する。レーザデリバリファイバＬＤＦを導波され、レーザヘッドＬＨを介して加工対象物Ｗに照射されるレーザ光のピーク波長は、例えば、ＭＯ部の下流側に波長変換素子が含まれていない場合、ＭＯ部の発振波長に一致又は略一致する。或いは、ＭＯ部の下流側に波長変換素子が含まれている場合、ＭＯ部から出射されたレーザ光が当該波長変換素子で変換された後のレーザ光のピーク波長に一致又は略一致する。
【００８７】
本実施形態に係るレーザ装置３においては、増幅用光ファイバＡＦ’にて増幅されたレーザ光が、マルチモードファイバであるレーザデリバリファイバＬＤＦを導波される。また、本実施形態に係るレーザ装置３においては、加工対象物Ｗにて反射されたレーザ光が、マルチモードファイバであるレーザデリバリファイバＬＤＦを導波される。この際、レーザデリバリファイバＬＤＦにおいて、複数の導波モードが関与する四光波混合によって、ストークス光が増幅されると共に、アンチストークス光が生成される。なお、増幅用光ファイバＡＦ’もマルチモードファイバであり得る。この場合、増幅用光ファイバＡＦ’においても、複数の導波モードが関与する四光波混合によって、ストークス光が増幅されると共に、アンチストークス光が生成され得る。
【００８８】
本実施形態に係るレーザ装置３の備える検出器Ｄは、第１の実施形態に係るレーザ装置１の備える検出器Ｄと同様、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出するように構成されている。このため、検出器Ｄを備えたレーザ装置３、又は、検出器Ｄを備えたモニタ装置によれば、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーを精度良くモニタすることが可能になる。
【００８９】
また、本実施形態に係るレーザ装置３の備える検出器Ｄは、第１の実施形態に係るレーザ装置１の備える検出器Ｄと同様、ポンプコンバイナＰＣの入力ポートに接続されており、増幅用光ファイバＡＦを下流側から上流側へと導波されたストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を検出するように構成されている。このため、検出器Ｄを備えたレーザ装置３、又は、検出器Ｄを備えたモニタ装置によれば、ポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに入射するストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーをモニタすることが可能になる。
【００９０】
なお、第１の実施形態において説明した好ましい構成は、本実施形態に係るレーザ装置３にも適用することができる。第１の実施形態において説明した好ましい構成を本実施形態に係るレーザ装置３に適用した場合、第１の実施形態において説明したその好ましい構成に対応する効果が、本実施形態に係るレーザ装置３においても得られる。
【００９１】
本実施形態においては、制御部ＣがＭＯ部のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給する駆動電流を制御する構成について説明したが、これに限定されない。すなわち、制御部Ｃは、ＭＯ部のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給する駆動電流を制御する代わりに、或いは、ＭＯ部のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給する駆動電流を制御すると共に、ＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋに供給する駆動電流を制御するように構成されていてもよい。
【００９２】
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態に係るレーザ装置４について、図４を参照して説明する。図４は、レーザ装置４の構成を示すブロック図である。
【００９３】
本実施形態に係るレーザ装置４は、第３の実施形態に係るレーザ装置３を、以下の点で変更したものである。
【００９４】
変更点１：第３の実施形態に係るレーザ装置３の備える、ポンプコンバイナＰＣの入力ポートに接続された、下流側から上流側へと導波されるストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を検出する検出器Ｄを、レーザデリバリファイバＬＤＦに挿入された光分岐部Ｂに接続された、上流側から下流側へと導波されるストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を検出する検出器Ｄ’’に置き換える。
【００９５】
変更点２：第３の実施形態に係るレーザ装置３の備える、ＭＯ部のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給する駆動電流を制御する制御部Ｃを、ＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋに供給する駆動電流を制御する制御部Ｃ’に置き換える。ただし、本実施形態に係るレーザ装置４において、検出器Ｄ’’の検出した光のパワーを参照して制御部Ｃ’が行う、ＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋの駆動電流に対する制御の内容は、第３の実施形態に係るレーザ装置３において、検出器Ｄの検出した光のパワーを参照して制御部Ｃが行う、ＭＯ部のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍの駆動電流に対する制御の内容と同様である。
【００９６】
本実施形態に係るレーザ装置４の備える検出器Ｄ’’は、第３の実施形態に係るレーザ装置３の備える検出器Ｄと同様、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出するように構成されている。このため、検出器Ｄ’’を備えたレーザ装置４、又は、検出器Ｄ’’を備えたモニタ装置によれば、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーを精度良くモニタすることが可能になる。
【００９７】
また、本実施形態に係るレーザ装置４の備える検出器Ｄ’’は、第３の実施形態に係るレーザ装置３の備える検出器Ｄと異なり、レーザデリバリファイバＬＤＦに挿入された光分岐部Ｂに接続されており、上流側から下流側へと導波されたストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を検出するように構成されている。このため、本実施形態に係るレーザ装置４によれば、レーザ光と共にレーザ装置４から出力される前のストークス光及びアンチストークス光（レーザデリバリファイバＬＤＦを上流側から下流側へと導波されるストークス光及びアンチストークス光）の一方又は両方のパワーをモニタすることが可能になる。また、レーザデリバリファイバＬＤＦのうち、増幅用光ファイバＡＦの下流側の端部から光分岐部Ｂまでの部分で四光波混合が発生したことを、早期に検知することが可能になる。また、制御部Ｃ’は、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方に基づく制御を、早期に開始することが可能になる。
【００９８】
なお、第１の実施形態において説明した好ましい構成は、本実施形態に係るレーザ装置４にも適用することができる。第１の実施形態において説明した好ましい構成を本実施形態に係るレーザ装置４に適用した場合、第１の実施形態において説明したその好ましい構成に対応する効果が本実施形態に係るレーザ装置４においても得られる。
【００９９】
本実施形態においては、制御部Ｃ’がＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋに供給する駆動電流を制御する構成について説明したが、これに限定されない。すなわち、制御部Ｃ’は、ＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋに供給する駆動電流を制御する代わりに、或いは、ＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋに供給する駆動電流を制御すると共に、ＭＯ部のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給する駆動電流を制御するように構成されていてもよい。
【０１００】
なお、増幅用光ファイバＡＦ’を上流側から下流側へと導波されたストークス光及びアンチストークス光を検出するための検出器Ｄ’’の配置は、図４に示した配置に限定されない。例えば、第２の実施形態において説明したように、レーザデリバリファイバＬＤＦの側面から漏出したレイリー散乱光を検出するように配置された検出器Ｄ’’によっても、増幅用光ファイバＡＦ’を上流側から下流側へと導波されたストークス光及びアンチストークス光を検出することが可能である。レーザデリバリファイバＬＤＦの側面から漏出したレイリー散乱光を検出するように検出器Ｄ’’を配置した場合、図４に示す光分岐部Ｂが不要になる。したがって、光分岐部Ｂで生じるレーザ光の損失が生じないため、レーザ光の更なる高出力化を図ることができ、且つ、レーザ装置４の安全性を高めることができる。
【０１０１】
〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態に係るレーザ装置５について、図５を参照して説明する。図５は、レーザ装置５の構成を示すブロック図である。
【０１０２】
本実施形態に係るレーザ装置５は、第３の実施形態に係るレーザ装置３を、以下の点で変更したものである。
【０１０３】
変更点１：第３の実施形態に係るレーザ装置３の備える、ポンプコンバイナＰＣの入力ポートに接続された、下流側から上流側へと導波されるストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を検出する検出器Ｄを、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２とポンプコンバイナＰＣ’との間に挿入された光分岐部Ｂに接続された、上流側から下流側へと導波されるストークス光及びアンチストークス光を検出する検出器Ｄ’’’に置き換える。
【０１０４】
変更点２：第３の実施形態に係るレーザ装置３の備える、ＭＯ部のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給する駆動電流を制御する制御部Ｃを、ＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋに供給する駆動電流を制御する制御部Ｃ’に置き換える。ただし、本実施形態に係るレーザ装置５において、検出器Ｄ’’’の検出した光のパワーを参照して制御部Ｃ’が行う、ＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋの駆動電流に対する制御の内容は、第３の実施形態に係るレーザ装置３において、検出器Ｄの検出した光のパワーを参照して制御部Ｃが行う、ＭＯ部のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍの駆動電流に対する制御の内容と同様である。
【０１０５】
本実施形態に係るレーザ装置５の備える検出器Ｄ’’’は、第３の実施形態に係るレーザ装置３の備える検出器Ｄと同様、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出するように構成されている。このため、検出器Ｄ’’’を備えたレーザ装置５、又は、検出器Ｄ’’’を備えたモニタ装置によれば、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーを精度良くモニタすることが可能になる。
【０１０６】
また、本実施形態に係るレーザ装置５の備える検出器Ｄ’’’は、第３の実施形態に係るレーザ装置３の備える検出器Ｄと異なり、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２とポンプコンバイナＰＣ’との間に挿入された光分岐部Ｂに接続されており、上流側から下流側へと導波されたストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方を検出するように構成されている。このため、本実施形態に係るレーザ装置５によれば、ＰＡ部に入力される前のストークス光及びアンチストークス光（ＭＯ部から出力された後のストークス光及びアンチストークス光）の一方又は両方のパワーをモニタすることが可能になる。また、第２ファイバブラッググレーティングＦＢＧ２から光分岐部Ｂまでの光ファイバにおいて四光波混合が発生した場合には、これを早期に検知することが可能になる。また、制御部Ｃ’は、当該光ファイバにおいて発生した四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方に基づく制御を、早期に開始することが可能になる。
【０１０７】
なお、第１の実施形態において説明した好ましい構成は、本実施形態に係るレーザ装置５にも適用することができる。第１の実施形態において説明した好ましい構成を本実施形態に係るレーザ装置５に適用した場合、第１の実施形態において説明したその好ましい構成に対応する効果が本実施形態に係るレーザ装置５においても得られる。
【０１０８】
本実施形態においては、制御部Ｃ’がＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋに供給する駆動電流を制御する構成について説明したが、これに限定されない。すなわち、制御部Ｃ’は、ＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋに供給する駆動電流を制御する代わりに、或いは、ＰＡ部のポンプ光源ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋに供給する駆動電流を制御すると共に、ＭＯ部のポンプ光源ＰＳ１〜ＰＳｍに供給する駆動電流を制御するように構成されていてもよい。
【０１０９】
〔第４の実施形態及び第５の実施形態に関する付記事項〕
第４の実施形態及び第５の実施形態においては、ＭＯ部として共振器型のファイバレーザ装置を用いる構成について説明したが、これに限定されない。すなわち、ＭＯ部として共振器型のファイバレーザ以外の種光源を備えていてもよい。ＭＯ部を構成する種光源としては、例えば、レーザ光のピーク波長が１０００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長帯域に含まれるレーザダイオードを用いることができる。レーザダイオードの代わりに、レーザダイオード以外の半導体レーザ装置、固体レーザ装置、半導体レーザ装置、液体レーザ装置、又は気体レーザ装置を用いても構わない。
【０１１０】
また、第４の実施形態及び第５の実施形態においては、ＭＯ部とＰＡ部とが直結されたＭＯＰＡ型のファイバレーザについて説明したが、これに限定されない。すなわち、ＭＯ部とＰＡ部との間に、プリアンプ部を更に備えていても構わない。このプリアンプ部には、例えば、コアに希土類元素が添加された光ファイバ（すなわち、増幅用光ファイバ）を用いることができる。このようなプリアンプ部を用いれば、レーザヘッドＬＨから出力されるレーザ光のパワーをより大きくすることが可能になる。また、ＭＯ部とＰＡ部との間に、音響光学素子（ＡＯＭ：Acoustic Optic Modulation）を更に備えていても構わない。音響光学素子は、外部から電流により制御することによって、種光（ＭＯ部の出力光）を透過するＯＮ状態と、種光を反射するＯＦＦ状態とを切り替えることができる。このような音響光学素子を用いれば、レーザヘッドＬＨから出力されるレーザ光のパルスパターンを自在に制御することが可能になる。
【０１１１】
〔その他の実施形態〕
第１及び第２の実施形態においては、共振器型のファイバレーザ装置について説明し、第３、第４、及び第５の実施形態においては、ＭＯＰＡ型のファイバレーザ装置について説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これらの形式のファイバレーザ装置に限定されない。すなわち、本発明は、任意の形式のファイバレーザ装置に適用することが可能である。
【０１１２】
更に、本発明の適用範囲は、ファイバレーザ装置に限定されない。すなわち、任意のレーザ光源と、このレーザ光源から出力されたレーザ光を導波するマルチモードファイバとを備えたレーザ装置は、本発明の適用範囲に含まれる。ここで、レーザ光源は、固体レーザ装置、半導体レーザ装置、液体レーザ装置、又は気体レーザ装置であり得る。例えば、ＹＡＧレーザ（固体レーザ装置の一例）と、このＹＡＧレーザから出力されたレーザ光を導波するマルチモードファイバとを備えたレーザ装置は、本発明の適用範囲に含まれるレーザ装置の一例である。このようなレーザ装置においては、マルチモードファイバにおいて複数の導波モードが関与する四光波混合が生じ得る。このため、四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーをモニタすることは、このようなレーザレーザ装置においても有効である。
【０１１３】
なお、このようなレーザ装置は、レーザ光を導波するマルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出工程を含んでいるモニタ方法を実行する。このようなモニタ方法によれば、実行主体がこのようなレーザ装置であるか否かに依らず、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーを精度良くモニタすることが可能になる。また、このようなレーザ装置は、（１）マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を特定する特定工程と、（２）検出器が優先的に光を検出する波長帯域を、上記特定工程にて特定された上記ピーク波長を含むように設定する設定工程と、とを含む製造方法により製造することができる。このような製造方法によれば、ストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のパワーを精度良くモニタすることが可能なレーザ装置を製造することができる。
【０１１４】
〔まとめ〕
本発明の一態様に係るモニタ装置は、レーザ光を導波するマルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）、を備えている。
【０１１５】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記四光波混合は、上記マルチモードファイバを導波される上記レーザ光の基本モード成分及び高次モード成分がポンプ光として関与する四光波混合であり、上記ストークス光のピーク角周波数ωs及び上記アンチストークス光のピーク角周波数ωasは、周波数整合条件を表す下記式（１）、及び、位相整合条件を表す下記式（２ａ）又は（２ｂ）を満たす。
【０１１６】
ωs＋ωas＝２ωp・・・（１）
β（ωs）＋β’（ωas）＝β’（ωp）＋β（ωp）−γ（Ｐ＋Ｐ’）・・・（２ａ）
β’（ωs）＋β（ωas）＝β’（ωp）＋β（ωp）−γ（Ｐ＋Ｐ’）・・・（２ｂ）
【０１１７】
ここで、β（ω）は、角周波数ωの基本モードに対する上記マルチモードファイバの伝搬定数を表し、β’（ω）は、角周波数ωの高次モードに対する上記マルチモードファイバの伝搬定数を表し、ωpは、上記レーザ光のピーク角周波数を表し、Ｐは、上記レーザ光の基本モード成分のパワーを表し、Ｐ’は、上記レーザ光の高次モード成分のパワーを表し、γは、非線形係数を表す。
【０１１８】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記高次モード成分は、ＬＰ１１モードである。
【０１１９】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記四光波混合は、上記マルチモードファイバを導波される上記レーザ光の第１の高次モード成分及び第２の高次モード成分がポンプ光として関与する四光波混合であり、上記ストークス光のピーク角周波数ωs及び上記アンチストークス光のピーク角周波数ωasは、周波数整合条件を表す下記式（１）、及び、位相整合条件を表す下記式（２ａ’）又は（２ｂ’）を満たす。
【０１２０】
ωs＋ωas＝２ωp・・・（１）
β’（ωs）＋β”（ωas）＝β”（ωp）＋β’（ωp）−γ（Ｐ’＋Ｐ”）・・・（２ａ’）
β”（ωs）＋β’（ωas）＝β”（ωp）＋β’（ωp）−γ（Ｐ’＋Ｐ”）・・・（２ｂ’）
【０１２１】
ここで、β’（ω）は、角周波数ωの第１の高次モードに対する上記マルチモードファイバの伝搬定数を表し、β”（ω）は、角周波数ωの第２の高次モードに対する上記マルチモードファイバの伝搬定数を表し、ωpは、上記レーザ光のピーク角周波数を表し、Ｐ’は、上記レーザ光の第１の高次モード成分のパワーを表し、Ｐ”は、上記レーザ光の第２の高次モード成分のパワーを表し、γは、非線形係数を表す。
【０１２２】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記第１の高次モード成分又は上記第２の高次モード成分は、ＬＰ１１モードである。
【０１２３】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記他の波長帯域に属する光は、上記レーザ光である。
【０１２４】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）は、上記ストークス光及び上記アンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光であって、パワーが自然放出光よりも高い光を優先的に検出するように構成されている。
【０１２５】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記他の波長帯域に属する光は、上記レーザ光に起因する誘導ラマン散乱の散乱光である。
【０１２６】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）は、上記ストークス光のピーク波長を含む第１の波長帯域に属する光、及び、上記アンチストークス光のピーク波長を含む第２の波長帯域であって、第１の波長帯域とは重複しない第２の波長帯域に属する光の両方を優先的に検出するように構成されている。
【０１２７】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）は、上記アンチストークス光のピーク波長を含む波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも短波長側の波長帯域に属する光のみを優先的に検出するように構成されている。
【０１２８】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）は、上記ストークス光のピーク波長を含む波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも長波長側の波長帯域に属する光のみを優先的に検出するように構成されている。
【０１２９】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）は、上記ストークス光のピーク波長を含む波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも長波長側、且つ、上記レーザ光に起因する誘導ラマン散乱の散乱光のピーク波長よりも短波長側の波長帯域に属する光を優先的に検出するように構成されている。
【０１３０】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）は、上記レーザ光のピーク波長よりも短波長側の波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも４０ｎｍ短い波長を下限とする波長帯域、及び、上記レーザ光のピーク波長よりも長波長側の波長帯域であって、上記レーザ光のピーク波長よりも４０ｎｍ長い波長を上限とする波長帯域の一方又は両方に属する光を優先的に検出するように構成されている。
【０１３１】
本発明の一態様に係るモニタ装置において、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）が優先的に光を検出する上記波長帯域を、上記ストークス光及び上記アンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含むように、上記レーザ光のパワーに応じて変更する。
【０１３２】
本発明の一態様に係るモニタ装置は、上記モニタ装置と、上記マルチモードファイバと、を備えている。
【０１３３】
本発明の一態様に係るレーザ装置（１，２，３，４，５）は、誘導ラマン散乱の散乱光を抑制する抑制部を更に備えている。
【０１３４】
本発明の一態様に係るレーザ装置（１，３）において、上記検出器（Ｄ）は、下流側から上流側へと導波された上記ストークス光及び上記アンチストークス光の一方又は両方を検出する。
【０１３５】
本発明の一態様に係るレーザ装置（２，４，５）において、上記検出器（Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）は、上流側から下流側へと導波された上記ストークス光及び上記アンチストークス光の一方又は両方を検出する。
【０１３６】
本発明の一態様に係るレーザ装置（１，２，３，４，５）は、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）が検出した上記光のパワーに基づいて、自装置を制御する制御部（Ｃ，Ｃ’）を更に備えている。
【０１３７】
本発明の一態様に係るレーザ装置（１，２，３，４，５）において、上記制御部（Ｃ，Ｃ’）は、上記レーザ光のパワーよりも４０ｄＢ低いパワーを閾値として、該閾値よりも大きいパワーを有する光を上記ストークス光及び上記アンチストークス光と見做す。
【０１３８】
本発明の一態様に係るレーザ装置（１，２，３，４，５）は、上記レーザ光の増幅に用いるポンプ光を生成するポンプ光源（ＰＳ１〜ＰＳｍ，ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋ）を更に備えており、上記制御部（Ｃ，Ｃ’）は、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）が検出した上記光のパワーが予め設定された閾値を超えたときに、上記ポンプ光源（ＰＳ１〜ＰＳｍ，ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋ）への駆動電流の供給を停止するか、又は、上記ポンプ光源（ＰＳ１〜ＰＳｍ，ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋ）に供給される駆動電流を減少させる。
【０１３９】
本発明の一態様に係るレーザ装置（１，２，３，４，５）において、上記レーザ光のパワーは、３ｋＷ以上である。
【０１４０】
本発明の一態様に係るレーザ装置（１，２，３，４，５）は、上記モニタ装置と、上記マルチモードファイバと、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）が検出したストークス光のピークパワーと上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）が検出したアンチストークス光のピークパワーとを比較し、大きい方の光のピークパワーに基づいて自装置を制御する制御部（Ｃ，Ｃ’）と、を備えている。
【０１４１】
本発明の一態様に係るモニタ方法は、レーザ光を導波するマルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を含む波長帯域に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出工程を含んでいる。
【０１４２】
本発明の一態様に係るレーザ装置（１，２，３，４，５）の製造方法は、レーザ光を導波するマルチモードファイバと、特定の波長帯域に属する光を他の波長帯域に属する光よりも優先的に検出する検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）と、を備えたレーザ装置（１，２，３，４，５）の製造方法であって、上記マルチモードファイバにおいて生じる、複数の導波モードが関与する四光波混合のストークス光及びアンチストークス光の一方又は両方のピーク波長を特定する特定工程と、上記検出器（Ｄ，Ｄ’，Ｄ’’，Ｄ’’’）が優先的に光を検出する上記特定の波長帯域を、上記特定工程にて特定された上記ピーク波長を含むように設定する設定工程と、を含んでいる。
【０１４３】
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態、変形例、又は実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態、変形例、又は実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、上述した実施形態では、検出器のみを構成要素とするモニタ装置について説明したが、モニタ装置は、少なくとも検出器を備えていればよく、検出器以外の構成要素を備えていても構わない。
【符号の説明】
【０１４４】
１、２、３、４、５      レーザ装置
ＰＳ１〜ＰＳｍ          ポンプ光源
ＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ      ポンプデリバリファイバ
ＰＣ                    ポンプコンバイナ
ＡＦ                    増幅用光ファイバ
ＦＢＧ１〜ＦＢＧ２      ファイバブラッググレーティング
ＰＳ’１〜ＰＳ’ｋ      ポンプ光源
ＰＤＦ’１〜ＰＤＦ’ｋ  ポンプデリバリファイバ
ＰＣ’                  ポンプコンバイナ
ＡＦ’                  増幅用光ファイバ
ＬＤＦ                  レーザデリバリファイバ
ＬＨ                    レーザヘッド
Ｄ、Ｄ’、Ｄ’’、Ｄ’’’    検出器
Ｃ、Ｃ’                制御部
【図１】
2019146452.tif 000003
【図２】
2019146452.tif 000004
【図３】
2019146452.tif 000005
【図４】
2019146452.tif 000006
【図５】
2019146452.tif 000007
【図６】
2019146452.tif 000008
【図７】
2019146452.tif 000009
【国際調査報告】
2019146452.tif 000010
2019146452.tif 000011
2019146452.tif 000012
2019146452.tif 000013