專利名稱：光纖激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖激光裝置。
背景技術(shù)：
近年來，在利用激光進(jìn)行加工的加工機(jī)、使用激光的手術(shù)刀等醫(yī)療設(shè)備中，采用了光纖激光裝置。光纖激光裝置是使由激光振蕩器(MO=Master Oscillator)產(chǎn)生的脈沖狀的激光被光纖放大器(PA=Power Amp)進(jìn)行放大，并將該放大后的激光從輸出端輸出的設(shè)備。但是，在這樣的構(gòu)成的光纖激光裝置中，存在朝向照射物輸出的激光的一部分被照射物反射，而從光纖激光裝置的輸出端入射到光纖激光裝置內(nèi)的情況；或激光被輸出端反射的情況。在這樣的情況下，反射激光被光纖放大器再次放大后，輸入到激光振蕩器中， 會(huì)給激光振蕩器造成損傷。為了防止因這樣的反射激光造成的損傷等，在下述專利文獻(xiàn)1所記載的光纖激光裝置中，在激光振蕩器與光纖放大器之間設(shè)有波長轉(zhuǎn)換用光纖，并且在激光振蕩器與波長轉(zhuǎn)換用光纖之間設(shè)置有濾波器。波長轉(zhuǎn)換用光纖用于通過受激喇曼散射進(jìn)行強(qiáng)度強(qiáng)的激光的波長轉(zhuǎn)換。另外，濾波器使由激光振蕩器產(chǎn)生的波長的激光透過，但阻斷由激光振蕩器產(chǎn)生的波長的激光被波長轉(zhuǎn)換用光纖進(jìn)行了波長轉(zhuǎn)換后的激光的透過。在這樣的構(gòu)成的光纖激光裝置中，從激光振蕩器輸出的脈沖狀的激光透過濾波器而被輸入到波長轉(zhuǎn)換用光纖，但由于激光的強(qiáng)度弱，所以不被進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換。因此，由激光振蕩器輸出的波長的激光從波長轉(zhuǎn)換用光纖輸入到光纖放大器，在被放大后輸出。然后，激光被向照射物照射。不過，存在所照射的激光的一部分被照射物反射，從輸出端入射到光纖激光裝置的情況；或激光被輸出端反射的情況。在這樣的情況下，反射激光從輸出端輸入到光纖放大器，并由光纖放大器放大。放大后的反射激光被輸入到波長轉(zhuǎn)換用光纖中。此時(shí)，由于反射激光被放大、強(qiáng)度強(qiáng)，所以被進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換。然后，波長轉(zhuǎn)換后的反射激光從波長轉(zhuǎn)換用光纖朝向激光振蕩器，但在輸入到激光振蕩器之前被濾波器阻斷。這樣，能夠防止從輸出端入射的反射激光入射到激光振蕩器中而對(duì)激光振蕩器造成損傷的情況。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-221037號(hào)公報(bào)但是，在上述專利文獻(xiàn)1所記載的光纖激光裝置中，在波長轉(zhuǎn)換用光纖中通過受激喇曼散射進(jìn)行了波長轉(zhuǎn)換。通過這樣的受激喇曼散射，輸入的激光被轉(zhuǎn)換成波長比其波長長的激光。但是，在這樣的受激喇曼散射所致的波長轉(zhuǎn)換中，存在輸入的波長的激光沒有被全部進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，還殘存輸入的波長的激光的情況。因此，在被照射物、出射端反射后由光纖放大器放大的反射激光通過波長轉(zhuǎn)換用光纖進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換的情況下，從波長轉(zhuǎn)換用光纖輸出的激光有時(shí)包括被進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換之前的波長的激光。由于該波長轉(zhuǎn)換之前的波長的激光透過濾波器，所以存在反射激光的一部分入射到激光振蕩器中，會(huì)對(duì)激光振蕩器造成損傷的情況。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種即使在激光被照射物、出射端反射的情況下，也能夠防止對(duì)激光振蕩器造成損傷的光纖激光裝置。本發(fā)明的光纖激光裝置具備激光振蕩器，其產(chǎn)生第1波長的激光；第1濾光器， 其被輸入從上述激光振蕩器輸出的上述第1波長的激光，使上述第1波長的激光透過；波長轉(zhuǎn)換器，其被輸入透過上述第1濾光器的上述第1波長的激光，基于上述第1波長的激光所致的受激喇曼散射，產(chǎn)生波長比上述第1波長的激光長的第2波長的激光，使上述第1波長的激光和上述第2波長的激光透過；第2濾光器，其被輸入從上述波長轉(zhuǎn)換器輸出的上述第 2波長的激光，使上述第2波長的激光透過，抑制上述第1波長的激光的透過；光纖放大器， 其被輸入透過上述第2濾光器的上述第2波長的激光，對(duì)上述第2波長的激光進(jìn)行放大；和輸出端，其將被上述光纖放大器放大的上述第2波長的激光輸出；上述第1濾光器抑制上述第2波長的激光的透過，上述第1濾光器、上述波長轉(zhuǎn)換器、上述第2濾光器構(gòu)成為包括光子帶隙光纖。在這樣的光纖激光裝置中，從激光振蕩器輸出的第1波長的激光透過第1濾波器， 被輸入到波長轉(zhuǎn)換器。由于波長轉(zhuǎn)換器使第1波長的激光透過，所以從激光振蕩器輸入到波長轉(zhuǎn)換器的第1波長的激光在波長轉(zhuǎn)換器內(nèi)傳播。然后，在波長轉(zhuǎn)換器中，基于第1波長的激光所致的受激喇曼散射，產(chǎn)生波長比第1波長長的第2波長的激光。然后，由波長轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的第2波長的激光在波長轉(zhuǎn)換器傳播并被輸出。輸出的第2波長的激光被輸入到第 2濾波器。此時(shí)，由于第2濾波器使第2波長的激光透過，但抑制第1波長的激光的透過，所以即便是從波長轉(zhuǎn)換器輸出的激光中含有第1波長的激光的情況，在第2濾光器中第1波長的激光的輸出也被抑制而輸出第2波長的激光。透過第2濾光器的第2波長的激光被光纖放大器放大，然后從輸出端輸出。另外，存在由輸出端輸出的激光的一部分被照射物反射，從輸出端入射到光纖放大器的情況或被輸出端反射的情況。在這些情況下，反射激光被輸入到光纖放大器進(jìn)行放大。然后，反射激光被輸入到第2濾光器，由于第2濾光器使第2波長的激光透過，所以反射激光透過第2濾波器。透過第2濾波器的反射激光被輸入到波長轉(zhuǎn)換器，由于波長轉(zhuǎn)換器使第2波長的激光透過，所以反射激光被從波長轉(zhuǎn)換器輸出。從波長轉(zhuǎn)換器輸出的反射激光被輸入到第1濾光器，由于第1濾光器抑制第2波長的激光的透過，所以反射激光不被輸入到激光振蕩器，能夠防止激光振蕩器發(fā)生破損等。并且，由于第1濾光器、波長轉(zhuǎn)換器、第2濾光器構(gòu)成為包含光子帶隙光纖(PBGF Photonic Band Gap Fiber)，所以透過第1濾光器的第1波長的激光、以及透過波長轉(zhuǎn)換器和第2濾光器的第2波長的激光在第1濾光器、波長轉(zhuǎn)換器、第2濾光器中損耗非常小。進(jìn)而，由于第1濾光器以及第2濾光器如上所述由PBGF構(gòu)成，所以第1濾光器對(duì)第2波長激光的透過的抑制出色，第2濾光器對(duì)第1波長激光的透過的抑制出色。因此，光纖激光裝置可以輸出強(qiáng)度強(qiáng)的激光，并且能夠有效防止因反射激光對(duì)激光振蕩器造成的破損等。并且，在上述光纖激光裝置中，優(yōu)選上述波長轉(zhuǎn)換器抑制第3波長的激光的透過， 該第3波長的激光是基于上述第2波長的激光所致的受激喇曼散射而產(chǎn)生的，且波長比上述第2波長的激光長。由于通過如此構(gòu)成波長轉(zhuǎn)換器，抑制作為2次喇曼散射光的第3波長的激光的產(chǎn)生，所以抑制第2波長的激光的能量被用于第3波長的激光的產(chǎn)生。因此，可使從波長轉(zhuǎn)換器輸出的第2波長的激光的強(qiáng)度更強(qiáng)。另外，在上述光纖激光裝置中，優(yōu)選上述第1濾光器抑制上述第3波長的激光的透過。若假設(shè)第2波長λ 2的激光作為反射激光被輸入到波長轉(zhuǎn)換器，則存在基于第2波長 λ 2的反射激光的喇曼散射，由上述波長轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生第3波長的激光的情況。該情況下，即使第3波長的激光被輸入到第1濾光器，根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于第3波長的激光透過第1濾光器的情況也被抑制，所以抑制其向激光振蕩器等輸入，能夠有效防止因第3波長的反射激光對(duì)激光振蕩器造成的破損等。而且，在上述光纖激光裝置中，上述第1濾光器的剖面形狀與上述第2濾光器的剖面形狀可以相似。并且，在上述光纖激光裝置中，如果上述第1濾光器、上述波長轉(zhuǎn)換器、上述第2濾光器由同一光纖母材連續(xù)制造，則更優(yōu)選。通過如此構(gòu)成，能夠由在第1濾光器、波長轉(zhuǎn)換器和第2濾光器之間不存在熔融部的1根PBGF，構(gòu)成第1濾光器、波長轉(zhuǎn)換器、第2濾光器。 因此，可以簡(jiǎn)易地構(gòu)成光纖激光裝置，能夠抑制制造成本為廉價(jià)。并且，可抑制第1濾光器、 波長轉(zhuǎn)換器、第2濾光器之間的激光的損耗，光纖激光裝置能夠輸出強(qiáng)度更強(qiáng)的激光。根據(jù)本發(fā)明，可提供一種即使在激光被照射物、輸出端反射的情況下，也能夠防止對(duì)激光振蕩器造成損傷的光纖激光裝置。


圖1是表示本發(fā)明涉及的光纖激光裝置的圖。圖2是表示圖1中記載的激光振蕩器的圖。圖3是第1濾光器的剖視圖以及表示第1濾光器的折射率分布的圖。圖4是表示第1濾光器中的相對(duì)于波長的光的透過特性的圖。圖5是波長轉(zhuǎn)換器的剖視圖以及表示波長轉(zhuǎn)換器的折射率分布的圖。圖6是表示波長轉(zhuǎn)換器中的相對(duì)于波長的光的透過特性的圖。圖7是表示從波長轉(zhuǎn)換器輸出的激光的強(qiáng)度的一個(gè)例子的圖。圖8是表示第2濾光器中的相對(duì)于波長的光的透過特性的圖。圖9是表示光纖放大器的構(gòu)成的圖。圖10是表示連續(xù)形成了第1濾光器、波長轉(zhuǎn)換器、第2濾光器的PBGF的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明涉及的光纖激光裝置的優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明涉及的光纖激光裝置的圖。如圖1所示，光纖激光裝置100具備輸出第1波長λ 1的激光的激光振蕩器10 ； 與激光振蕩器10連接成被輸入來自激光振蕩器10的激光的第1濾光器20 ；與第1濾光器 20連接成被輸入來自第1濾光器20的第1波長λ 1的激光，產(chǎn)生第2波長λ 2的波長的激光的波長轉(zhuǎn)換器30 ；與上述波長轉(zhuǎn)換器30連接成被輸入來自波長轉(zhuǎn)換器30的激光的第2 濾光器40 ；與第2濾光器40連接成被輸入來自第2濾光器40的激光的光纖放大器50 ；和輸出被光纖放大器50放大的激光的輸出端60。
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(激光振蕩器)圖2是表示激光振蕩器10的一個(gè)例子的圖。在本實(shí)施方式中，作為激光振蕩器10，采用了光纖環(huán)激光器(fiber ring laser)。如圖2所示，激光振蕩器10 具備激勵(lì)光源11、與激勵(lì)光源11連接的WDM耦合器12、與WDM耦合器12連接的稀土類添加光纖13、與稀土類添加光纖13連接的輸出耦合器15、與輸出耦合器15連接的光隔離器 14、與光隔離器14連接的帶通濾波器17、和與帶通濾波器17連接并向WDM耦合器12連接的光開關(guān)18。從激勵(lì)光源11輸出的激勵(lì)光經(jīng)由WDM耦合器12被輸入到稀土類添加光纖13。在稀土類添加光纖13中，激勵(lì)光被稀土類添加光纖13中所添加的稀土類離子吸收。因此，稀土類離子成為激勵(lì)狀態(tài)。而且，成為激勵(lì)狀態(tài)的稀土類離子釋放出特定波長的光。該光一邊在稀土類添加光纖13中傳播，一邊被放大。放大后的光經(jīng)由輸出耦合器15、光隔離器14 被輸入到帶通濾波器17，在帶通濾波器17中，進(jìn)行波長的波段限制。其中，在光隔離器14 中，多余的反射光等被遮擋。進(jìn)行了波段限制后的光經(jīng)由光開關(guān)18以及WDM耦合器12，再次被輸入到稀土類添加光纖13并被放大。此時(shí)，光開關(guān)18周期性重復(fù)低損耗狀態(tài)和高損耗狀態(tài)。因此，向稀土類添加光纖13周期性輸入強(qiáng)度弱的光和強(qiáng)度強(qiáng)的光。因此，在激光振蕩器10中，脈沖狀的光被放大，該放大后的脈沖狀的光作為激光從輸出耦合器15被輸出。其中，激光振蕩器10輸出第1波長λ 1的激光。第1波長λ 1例如為1040nm。(第1濾光器)圖3是表示構(gòu)成第1濾光器20的光纖的與長軸方向垂直的剖面構(gòu)造的剖視圖、以及表示構(gòu)成第1濾光器20的光纖的折射率分布的圖。其中，圖3(B)是具體表示圖3(A)的III-III線處的折射率的圖。如圖3 (A)所示，第1濾光器20由PBGF構(gòu)成，該P(yáng)BGF具備第1芯體21、包覆第1 芯體21的第2芯體22、具有在包圍第2芯體22的區(qū)域設(shè)置的多個(gè)圓柱狀的高折射率部沈的周期構(gòu)造區(qū)域25、和包圍周期構(gòu)造區(qū)域25的包層(clad)區(qū)域27。具體而言，一部分的高折射率部26按照包圍第2芯體22的方式排列成六邊形狀。而且，以排列成六邊形狀的高折射率部26為基準(zhǔn)，其他的高折射率部沈被排列成三角柵格狀，并且各個(gè)高折射率部沈之間被與包層區(qū)域27相同的材料填埋。該高折射率部沈所排列的區(qū)域成為周期構(gòu)造區(qū)域 25。另外，在本實(shí)施方式中，如圖3(A)所示，將周期構(gòu)造區(qū)域25中的高折射率部沈的周期構(gòu)造設(shè)為4層，但周期構(gòu)造也可以是4層以外的層。如圖3 (B)所示，第2芯體22被設(shè)為比第1芯體21低的折射率。高折射率部沈被設(shè)為比第1芯體21高的折射率。為了構(gòu)成這樣的折射率，例如第1芯體21由未被添加摻雜劑的石英構(gòu)成。而且，第2芯體22例如由添加了氟或硼等使折射率降低的摻雜劑的石英構(gòu)成。并且，高折射率部沈例如由添加了鍺等使折射率增高的摻雜劑的石英構(gòu)成。另外， 包層區(qū)域27由未被添加摻雜劑的石英構(gòu)成。此外，也可以對(duì)第1芯體21添加鍺或磷，該情況下，第1芯體21的折射率也比高折射率部沈的折射率低。并且，在沒有對(duì)第1芯體21 添加作為添加劑的鍺或磷的情況、或添加量少的情況下，非線性常數(shù)小。因此，在第1芯體 21中，減少摻雜劑的添加量或不添加摻雜劑會(huì)抑制因非線性光學(xué)效應(yīng)造成的激光的波長擴(kuò)展，從獲得波長光譜窄的輸出的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選。圖4是表示圖3所示的第1濾光器20中的相對(duì)于波長的光的透過特性的圖。如上所述，第1濾光器20采用了 PBGF。如圖4所示，第1濾光器20的相對(duì)于波長的光的透過特性展現(xiàn)出基于PBGF的性質(zhì)，按一定的波長重復(fù)光透過的波長區(qū)域、和光的透過被抑制的波長區(qū)域的特性。第1濾光器20構(gòu)成為，使從激光振蕩器10輸出的第1波長λ 1的激光透過，但抑制在波長轉(zhuǎn)換器30中第1波長λ 1的光被轉(zhuǎn)換而得到的第2波長λ 2的激光的透過。并且，在本實(shí)施方式中，第1濾光器20構(gòu)成為抑制作為第1波長λ 1的2次喇曼光的第3波長λ 3的透過。其中，在第1濾光器20中光透過的波長區(qū)域、以及光的透過被抑制的波長區(qū)域，可以通過對(duì)構(gòu)成第1濾光器20的PBGF的芯體區(qū)域的大小或相對(duì)折射率差、高折射率部26的間隔或相對(duì)折射率差進(jìn)行調(diào)整來設(shè)定。例如，對(duì)于圖3中表示的第1濾光器20的具體構(gòu)成，只要將PBGF的直徑設(shè)為190 μ m,將第1芯體21的直徑設(shè)為4. 2 μ m，將第1芯體 21相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為0. 0%，將高折射率部沈的中心間距設(shè)為8. 2 μ m，將高折射率部沈相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為2. 75%，將高折射率部沈的直徑設(shè)為5. 1 μ m，將第2芯體22相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為-0. 7%即可。該情況下，第1濾光器20使波長 λ 1為1040nm的光透過，抑制波長λ 2為1090nm的光的透過，抑制波長λ 3為1140nm的光的透過。(波長轉(zhuǎn)換器)圖5是表示構(gòu)成波長轉(zhuǎn)換器30的光纖的與長軸方向垂直的剖面構(gòu)造的剖視圖、以及表示構(gòu)成波長轉(zhuǎn)換器30的光纖的折射率分布的圖。其中，圖5(B)是具體表示圖5(A)的V-V線處的折射率的圖。如圖5㈧所示，波長轉(zhuǎn)換器30由具備芯體31、包覆芯體31的芯體區(qū)域32、具有在包圍芯體區(qū)域32的區(qū)域設(shè)置的多個(gè)圓柱狀的高折射率部36的周期構(gòu)造區(qū)域35、和包圍周期構(gòu)造區(qū)域35的包層區(qū)域37的PBGF構(gòu)成。具體而言，一部分的高折射率部36按照包圍芯體區(qū)域32的方式排列成六邊形狀。而且，以排列成六邊形狀的高折射率部36為基準(zhǔn)， 其他的高折射率部36被排列成三角柵格狀，并且，各個(gè)高折射率部36之間被與包層區(qū)域37 相同的材料填埋。該高折射率部36所排列的區(qū)域成為周期構(gòu)造區(qū)域35。另外，在本實(shí)施方式中，如圖5 (A)所示，將周期構(gòu)造區(qū)域35中的高折射率部36的周期構(gòu)造設(shè)為4層，但也可以是4層以外的層。如圖5⑶所示，芯體區(qū)域32與包層區(qū)域37被設(shè)為相同的折射率。而且，芯體31 被設(shè)為比芯體區(qū)域32高的折射率。并且，高折射率部36被設(shè)為比芯體31高的折射率。為了構(gòu)成這樣的折射率，例如芯體區(qū)域32以及包層區(qū)域37由未被添加摻雜劑的石英構(gòu)成。 而且，芯體31及高折射率部36例如由添加了鍺等使折射率提高的摻雜劑的石英構(gòu)成。其中，芯體31以及高折射率部36被調(diào)整摻雜劑的添加量等，成為上述那樣的折射率關(guān)系。另外，從高效產(chǎn)生受激喇曼散射的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選芯體31的摻雜劑是使非線性常數(shù)上升的鍺或者磷。圖6是表示波長轉(zhuǎn)換器30中的相對(duì)于波長的光的透過特性的圖。如上所述，由于波長轉(zhuǎn)換器30由PBGF構(gòu)成，所以波長轉(zhuǎn)換器30的相對(duì)于波長的光的透過特性展現(xiàn)出按一定的波長，重復(fù)光透過的波長區(qū)域、和光的透過被抑制的波長區(qū)域的特性。波長轉(zhuǎn)換器30 構(gòu)成為使從激光振蕩器10輸出的第1波長λ 1的激光、和第2波長λ 2的激光透過。而且， 波長轉(zhuǎn)換器30成為對(duì)第2波長λ 2的激光基于受激喇曼散射而產(chǎn)生的波長比第2波長λ 2 長的第3波長λ 3的激光O次喇曼散射光)的透過進(jìn)行抑制的構(gòu)成。其中，在波長轉(zhuǎn)換器30中光透過的波長區(qū)域、以及光的透過被抑制的波長區(qū)域， 可通過對(duì)構(gòu)成波長轉(zhuǎn)換器30的PBGF的芯體區(qū)域32的大小或相對(duì)折射率差、高折射率部36
7的間隔或相對(duì)折射率差進(jìn)行調(diào)整來設(shè)定。例如，對(duì)圖5中表示的波長轉(zhuǎn)換器30的具體構(gòu)成， 只要將PBGF的直徑設(shè)為136 μ m,將芯體31的直徑設(shè)為4. 4 μ m，將芯體31相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為0. 7%，將高折射率部36的中心間距設(shè)為5. 9 μ m，將高折射率部36相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為2. 7%，將高折射率部36的直徑設(shè)為3. 7μπι即可。該情況下，波長轉(zhuǎn)換器30使波長λ 1為1040nm的光透過，使波長λ 2為1090nm的光透過，抑制波長λ 3為 1140nm的光的透過。如果波長轉(zhuǎn)換器30被輸入第1波長λ 1的激光，則基于第1波長λ 1的激光所致的受激喇曼散射，產(chǎn)生波長比第1波長λ 1長的第2波長λ 2的激光。因此，從波長轉(zhuǎn)換器 30輸出第2波長λ 2的激光。例如，如果輸入了作為第1波長λ 1的1040nm的激光，則產(chǎn)生作為第2波長λ 2的1090nm的激光。其中，在第1波長λ 1的激光的一部分沒有基于受激喇曼散射而被轉(zhuǎn)換成第2波長λ 2的激光時(shí)，從波長轉(zhuǎn)換器30將第1波長λ 1的激光與第2波長λ 2的激光一同輸出。而且，如上所述，在本實(shí)施方式中，波長轉(zhuǎn)換器30成為對(duì)第2波長λ 2的激光所致的受激喇曼散射光、即第3波長λ 3的激光的透過進(jìn)行抑制的構(gòu)成。例如，在產(chǎn)生作為第2 波長λ 2的激光的1090nm的受激喇曼散射光時(shí)，微量產(chǎn)生作為2次喇曼散射光的波長為 1140nm的激光，但波長為1140nm的激光的透過被抑制。這樣，由于作為2次喇曼散射光的第3波長的激光的透過被抑制，所以在波長轉(zhuǎn)換器30中抑制了作為2次喇曼散射光的第3 波長的激光的產(chǎn)生。因此，可抑制第2波長的激光的能量被用于第3波長的激光的產(chǎn)生，能夠使從波長轉(zhuǎn)換器30輸出的第2波長λ 2的激光的強(qiáng)度更強(qiáng)。圖7是表示從使用了這樣的第3波長λ 3的激光的產(chǎn)生被抑制的PBGF的波長轉(zhuǎn)換器30輸出的激光光譜的一個(gè)例子的圖。在圖7中，示出了被輸入作為第1波長λ 的 1040nm的激光，產(chǎn)生作為第2波長λ 2的1090nm的激光時(shí)的輸出光的光譜。如圖7所示， 從波長轉(zhuǎn)換器30輸出的光抑制第3波長的激光的產(chǎn)生，第2波長λ 2的激光的強(qiáng)度強(qiáng)。另外，用波狀線表示作為波長轉(zhuǎn)換器，不使用PBGF而使用了不對(duì)第3波長λ 3的激光的產(chǎn)生進(jìn)行抑制的波長轉(zhuǎn)換用光纖時(shí)從波長轉(zhuǎn)換器輸出光的光譜。其中，除了不對(duì)第3波長λ3 的激光的產(chǎn)生進(jìn)行抑制以外的條件是相同的。如波狀線所示那樣，在作為波長轉(zhuǎn)換器使用了不是PBGF的波長轉(zhuǎn)換用光纖的情況下，由于第2波長λ 2的激光的一部分被轉(zhuǎn)換成第3 波長λ 3的激光，所以與第1波長λ 1的光譜強(qiáng)度比較的第2波長λ 2的激光的光譜強(qiáng)度， 比使用了第3波長λ 3的激光的產(chǎn)生被抑制的PBGF時(shí)小。(第2濾波器)第2濾光器40由PBGF構(gòu)成。構(gòu)成第2濾光器40的PBGF與構(gòu)成第1濾光器20的PBGF材料相同，剖面的構(gòu)造相似。圖8是表示第2濾光器40中的相對(duì)于波長的光的透過特性的圖。由于如上所述， 第2濾光器40采用了 PBGF，所以具有按一定的波長，光透過的波長區(qū)域、和光的透過被抑制的波長區(qū)域交替重復(fù)的透過特性。第2濾光器40使該波長區(qū)域與第2波長λ 2以及第 1波長λ 1的關(guān)系構(gòu)成為，第2波長λ 2的光透過，但第1波長λ 1的光的透過被抑制。因此，即使在第1波長λ 1的激光與第2波長λ 2的激光一同被從波長轉(zhuǎn)換器30輸出的情況下，從第2濾光器40也不會(huì)輸出第1波長λ 1的光，而僅輸出第2波長λ 2的光。其中，在第2濾光器40中光透過的波長區(qū)域、以及光的透過被抑制的波長區(qū)域，可通過對(duì)構(gòu)成第2濾光器40的PBGF的芯體區(qū)域的大小或相對(duì)折射率差、高折射率部的間隔或相對(duì)折射率差進(jìn)行調(diào)整來設(shè)定。因此，按照第1濾光器20與PBGF的剖面的形狀相似的方式，通過使第2濾光器40的PBGF的直徑變化，能夠設(shè)定光透過的波長區(qū)域、和光的透過被抑制的波長區(qū)域。例如，對(duì)于濾光器40的具體構(gòu)成，只要將PBGF的直徑設(shè)為160 μ m，將芯體的直徑設(shè)為3. 5 μ m，將芯體相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為0. 0%，將高折射率部的中心間距設(shè)為6. 9 μ m，將高折射率部相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為2. 75%，將高折射率部的直徑設(shè)為4. 3μπι，將第2芯體相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為-0. 7%即可。該情況下，第2 濾光器40抑制波長λ 1為1040nm的光的透過，使波長λ 2為1090nm的光透過。(光纖放大器)圖9是表示光纖放大器50的構(gòu)成的圖。光纖放大器50具備激勵(lì)光源部53 ；被輸入來自激勵(lì)光源部53的激勵(lì)光和來自第2濾光器40的第2波長的激光， 輸出激勵(lì)光和第2波長的激光的光耦合器51 ；以及被輸入從光耦合器51輸出的激勵(lì)光和第2波長的激光，對(duì)第2波長的激光進(jìn)行放大的放大用光纖55。激勵(lì)光源部53輸出用于使放大用光纖55中添加的稀土類元素激勵(lì)的激勵(lì)光。光耦合器51具有被輸入來自第2濾光器40的激光的輸入端口 51a、被輸入來自激勵(lì)光源部53的激勵(lì)光的激勵(lì)光輸入端口 51b、和輸出來自第2濾光器40的激光以及激勵(lì)光的輸出端口 51c。輸入端口 51a由使第2波長λ 2的激光以單模進(jìn)行傳播的單模光纖構(gòu)成。激勵(lì)光輸入端口 51b由使從激勵(lì)光源部53輸出的激勵(lì)光以多模進(jìn)行傳播的多模光纖構(gòu)成。輸出端口 51c具有芯體部和包層部，成為通過芯體部使第2波長λ 2的激光以單模進(jìn)行傳播，通過芯體部以及包層部使激勵(lì)光以多模進(jìn)行傳播的構(gòu)成。放大用光纖55具有添加了稀土類元素的芯體部、和包覆芯體部的包層部，芯體部使從光纖耦合器輸出的第2波長λ 2的激光作為單模光進(jìn)行傳播，通過芯體部以及包層部使激勵(lì)光作為多模光進(jìn)行傳播。而且，在激勵(lì)光透過芯體部時(shí)，被添加到芯體部中的稀土類元素發(fā)生激勵(lì)，在其中傳播的第2波長λ 2的激光基于受激釋放現(xiàn)象而被放大。其中，放大用光纖55也可以是使第2波長λ 2的激光作為多模光進(jìn)行傳播的光纖。(輸出端)輸出端60將被光纖放大器50放大的激光向光纖激光裝置100之外輸出。其中，由于如上所述，從激光振蕩器10輸出脈沖狀的激光，所以從輸出端60輸出脈沖狀的激光。接下來，對(duì)上述那樣的構(gòu)成的光纖激光裝置100的動(dòng)作進(jìn)行說明。如圖1所示，由于從激光振蕩器10輸出的第1波長λ 1的激光被輸入到第1濾光器20，第1濾光器20使第1波長λ 1的激光透過，所以激光透過第1濾光器20。透過了第 1濾光器20后的激光在波長轉(zhuǎn)換器30中被波長轉(zhuǎn)換成第2波長λ 2的激光。波長轉(zhuǎn)換后的第2波長λ 2的激光被輸入到第2濾光器40。此時(shí)，在從波長轉(zhuǎn)換器30輸出的激光中殘存有第1波長λ 1的激光時(shí)，第2濾光器40中也被輸入第1波長λ 1的激光。但是，由于第2濾光器40使第2波長λ 2的激光透過，并抑制第1波長λ 1的激光的透過，所以從第 2濾光器40僅輸出第2波長λ 2的激光。從第2濾光器40輸出的波長λ 2的激光被輸入到光纖放大器50而放大，然后從輸出端60輸出。這樣，從光纖激光裝置100輸出第2波長 λ 2的激光。從光纖激光裝置100輸出的激光向照射物照射。此時(shí)，存在照射到照射物的激光的一部分被照射物反射，作為反射激光從輸出端60入射的情況；和被輸出端反射的情況。 這些反射激光是第2波長λ 2的激光。反射激光被輸入到光纖放大器50。由于光纖放大器50對(duì)第2波長λ 2的激光進(jìn)行放大，所以反射激光被放大。放大后的反射激光被從光纖放大器50輸入到第2濾光器40。由于第2濾光器40使第2波長λ 2的激光透過，所以反射激光透過第2濾光器40。透過第2濾光器40的反射激光被輸入到波長轉(zhuǎn)換器30。由于波長轉(zhuǎn)換器30使第2波長λ2的激光透過，所以反射激光透過波長轉(zhuǎn)換器30。透過波長轉(zhuǎn)換器30的反射激光被輸入到第1濾光器20。但是，第1濾光器20對(duì)第2波長λ 2的激光的透過進(jìn)行抑制。因此，反射激光從第1濾光器20向激光振蕩器10輸入的情況被抑制，能夠防止激光振蕩器10受損。另外，在上述光纖激光裝置100中，即使假設(shè)第2波長λ 2的反射激光被輸入到波長轉(zhuǎn)換器30，基于第2波長λ 2的反射激光的受激喇曼散射，由上述波長轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生第3波長的激光，并將其輸入到第1濾光器20，也由于第3波長的激光透過第1濾光器20的情況被抑制，所以會(huì)抑制其向激光振蕩器10輸入，能夠有效地防止因第3波長的反射激光引起的激光振蕩器10的破損等。接下來，說明對(duì)構(gòu)成第1濾光器20的PBGF進(jìn)行制造的方法。首先，準(zhǔn)備成為第1芯體21的由石英玻璃構(gòu)成的石英玻璃棒；成為第2芯體22的被添加了氟或硼等摻雜劑的石英管；成為高折射率部沈的被添加了鍺等摻雜劑且射率比石英玻璃折高的雙層石英玻璃棒，該雙層石英玻璃棒具有由石英玻璃構(gòu)成的中心部、和設(shè)置在中心部的周圍的由石英玻璃構(gòu)成的外層部；以及成為包層區(qū)域27的由石英玻璃構(gòu)成并設(shè)置有剖面為圓形的貫通孔的石英管。準(zhǔn)備與高折射率部26相同數(shù)量的雙層石英玻璃棒。接下來，將成為第1芯體21的石英玻璃棒插入到成為第2芯體22的石英管中。接著，對(duì)成為包層區(qū)域27的石英管中設(shè)置的貫通孔的中心，配置插入有成為第1芯體21的石英玻璃棒的成為第2芯體22的石英管。接下來，在成為第2芯體22的石英管的周圍最密裝填雙層石英玻璃棒。石英管的貫通孔的大小被預(yù)先調(diào)整，以使此時(shí)在成為包層區(qū)域27的石英管的貫通孔中正好配置所有的雙層石英玻璃棒。其中，在第1芯體21被添加了鍺等摻雜劑的情況下，成為第1芯體21的石英玻璃棒被添加鍺等摻雜劑。接下來，對(duì)配置有成為第1芯體21的石英玻璃棒、成為第2芯體22的石英管、和雙層石英玻璃棒的石英管的下端進(jìn)行封閉，并在上端安裝帽進(jìn)行密封，使其成為光纖母材。 然后，一邊通過帽對(duì)石英管內(nèi)進(jìn)行真空排氣，一邊利用抽線裝置的加熱爐對(duì)光纖母材實(shí)施加熱，進(jìn)行抽線。隨后，通過使被抽出的玻璃冷卻固化，得到了圖3所示的PBGF。另外，也可以根據(jù)需要利用樹脂層對(duì)PBGF進(jìn)行覆蓋。接著，將得到的PBGF切斷成規(guī)定的長度，來制造第1濾光器20。另外，由于第2濾光器40也由剖面形狀與第1濾光器20相似、外徑稍微不同的 PBGF構(gòu)成，所以可以通過同樣的制造方法制造。不過，在對(duì)構(gòu)成第2濾光器40的PBGF進(jìn)行制造時(shí)，使抽線速度與對(duì)構(gòu)成第1濾光器20的PBGF進(jìn)行抽線時(shí)相同，并改變光纖母材的輸送速度。這樣，可以成為剖面形狀與第1濾光器20相似的PBGF?；蛘撸部梢允构饫w母材的輸送速度與對(duì)構(gòu)成第1濾光器20的PBGF進(jìn)行抽線時(shí)相同，并改變抽線的速度。接下來，說明對(duì)構(gòu)成波長轉(zhuǎn)換器30的PBGF進(jìn)行制造的方法。首先，準(zhǔn)備成為芯體31的被添加了鍺，且折射率比石英玻璃高的玻璃棒；成為芯體區(qū)域32的未被添加摻雜劑的石英管；成為高折射率部36的被添加了鍺等摻雜劑，且折射率比石英玻璃高的雙層石英玻璃棒，該雙層石英玻璃棒具有由石英玻璃構(gòu)成的中心部、和在中心部的周圍設(shè)置的由石英玻璃構(gòu)成的外層部；以及成為包層區(qū)域37的由石英玻璃構(gòu)成且設(shè)置有剖面為圓形的貫通孔的石英管。準(zhǔn)備與高折射率部36相同數(shù)量的雙層石英玻璃棒。接下來，將成為芯體31的玻璃棒插入到成為芯體區(qū)域32的石英管。接著，對(duì)在成為包層區(qū)域37的石英管中設(shè)置的貫通孔的中心，配置插入有成為芯體31的石英玻璃棒的成為芯體區(qū)域32的石英管。然后，在成為芯體區(qū)域32的石英管的周圍最密裝填雙層石英玻璃棒。石英管的貫通孔的大小被預(yù)先調(diào)整，以使此時(shí)在石英管的貫通孔中正好配置所有的雙層石英玻璃棒。接下來，對(duì)配置有成為芯體31的石英玻璃棒、成為芯體區(qū)域32的石英管、和雙層石英玻璃棒的石英管的下端進(jìn)行封閉，并在上端安裝帽進(jìn)行密封，使其成為光纖母材。然后，一邊通過帽對(duì)石英管內(nèi)進(jìn)行真空排氣，一邊利用抽線裝置的加熱爐對(duì)光纖母材實(shí)施加熱，進(jìn)行抽線。隨后，通過對(duì)抽出的玻璃進(jìn)行冷卻固化，得到了圖5所示的PBGF。另外，也可以根據(jù)需要利用樹脂層對(duì)PBGF進(jìn)行覆蓋。接下來，將得到的PBGF切斷為規(guī)定的長度，來制造波長轉(zhuǎn)換器30。以上，以實(shí)施方式為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于此。例如，將第1濾光器20、第2濾光器40所構(gòu)成的PBGF設(shè)成剖面的構(gòu)造相似，但并不需要一定相似，例如也可以使第1濾光器20、第2濾光器40所構(gòu)成的PBGF的高折射率部 26的數(shù)量相互不同。而且，在制造第1濾光器20、第2濾光器40時(shí)，第1濾光器20和第2濾光器40可以由同一光纖母材制造。另外，也可以使第1濾光器20、波長轉(zhuǎn)換器30、第2濾光器40的剖面形狀相似。 該情況下，第1濾光器20、波長轉(zhuǎn)換器30、第2濾光器40也可以由同一光纖母材連續(xù)制造。 由此，可以如圖10所示那樣，由在第1濾光器20、波長轉(zhuǎn)換器30與第2濾光器40之間不存在熔融部的1根PBGF，構(gòu)成第1濾光器20、波長轉(zhuǎn)換器30、第2濾光器40。具體而言，可以使用剖面的形狀與圖5中表示的PBGF相似的PBGF來構(gòu)成。此時(shí)，對(duì)于第1濾光器20的具體構(gòu)成，例如將PBGF的直徑設(shè)為130 μ m，將芯體的直徑設(shè)為4. 2μπι，將芯體相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為0.7%，將高折射率部的中心間距設(shè)為 5. 6 μ m，將高折射率部相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為2.7%，將高折射率部的直徑設(shè)為 3. 5 μ m。該情況下，第1濾光器20使波長λ 1為1040nm的光透過，抑制波長λ 2為1090nm 的光的透過，抑制波長λ 3為1140nm的光的透過。而且，對(duì)于波長轉(zhuǎn)換器30的具體構(gòu)成，例如將PBGF的直徑設(shè)為136 μ m,將芯體的直徑設(shè)為4. 4 μ m，將芯體相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為0. 7%，將高折射率部的中心間距設(shè)為5. 9 μ m，將高折射率部相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為2. 7 %，將高折射率部的直徑設(shè)為3. 7 μ m。該情況下，波長轉(zhuǎn)換器30使波長λ 1為1040nm的光透過，使波長λ 2為1090nm 的光透過，抑制波長λ 3為1140nm的光的透過。另外，對(duì)于第2濾光器40的具體構(gòu)成，例如將PBGF的直徑設(shè)為105 μ m,將芯體的直徑設(shè)為3. 4 μ m，將芯體相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為0. 7%，將高折射率部的中心間距設(shè)為4. 5 μ m，將高折射率部相對(duì)石英的相對(duì)折射率差設(shè)為2. 7%，將高折射率部的直徑設(shè)為2. 8 μ m。該情況下，第2濾光器40抑制波長λ 1為1040nm的光的透過，使波長λ 2為 1090nm的光透過。通過如此構(gòu)成，可以簡(jiǎn)易地構(gòu)成光纖激光裝置100，能夠抑制制造成本到廉價(jià)。并且，可以抑制第1濾光器20、波長轉(zhuǎn)換器30、第2濾光器40的各邊界處的激光的損耗，光纖激光裝置100能夠輸出強(qiáng)度更強(qiáng)的激光。為了使第1濾光器20、波長轉(zhuǎn)換器30、第2濾光器40的剖面的形狀相似，只要在對(duì)第1濾光器20、波長轉(zhuǎn)換器30、第2濾光器40進(jìn)行抽線時(shí)，使光纖母材的輸送速度一定， 按照成為第1濾光器20的方式調(diào)整抽線速度并對(duì)PBGF進(jìn)行抽線，接著按照成為波長轉(zhuǎn)換器30的方式調(diào)整抽線速度并對(duì)PBGF進(jìn)行抽線，然后按照成為第2濾光器40的方式調(diào)整抽線速度并對(duì)PBGF進(jìn)行抽線即可?；蛘?，只要在對(duì)第1濾光器20、波長轉(zhuǎn)換器30、第2濾光器40進(jìn)行抽線時(shí)，使抽線的速度一定，按照成為第1濾光器20的方式調(diào)整光纖母材的輸送速度并對(duì)PBGF進(jìn)行抽線，接著按照成為波長轉(zhuǎn)換器30的方式調(diào)整光纖母材的輸送速度并對(duì)PBGF進(jìn)行抽線，然后按照成為第2濾光器40的方式調(diào)整光纖母材的輸送速度并對(duì)PBGF 進(jìn)行抽線即可。另外，在上述實(shí)施方式中，通過使用輸出脈沖狀激光的激光振蕩器作為激光振蕩器10，而成為輸出脈沖狀激光的光纖激光裝置，但不必一定輸出脈沖狀的激光，也可以是輸出連續(xù)狀激光的激光振蕩器。而且，在上述實(shí)施方式中，激光振蕩器10由光纖環(huán)激光器構(gòu)成，但不必一定是光纖環(huán)激光器。例如，也可以是在稀土類添加光纖的兩端設(shè)置有諧振腔反射鏡的法布里珀羅型光纖激光器、或?qū)⑤敵鲞B續(xù)光的半導(dǎo)體激光與外部調(diào)制器組合而得到的激光器。另外，在光纖放大器50中，也可以構(gòu)成多個(gè)激勵(lì)光源部53。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種即使在激光被照射物、輸出端反射的情況下，也能夠防止對(duì)激光振蕩器造成損傷的光纖激光裝置。附圖標(biāo)記說明10-激光振蕩器；11-激勵(lì)光源；12-WDM耦合器；13-稀土類添加光纖；14-光隔離器；15-輸出耦合器；17-帶通濾波器；18-光開關(guān)；20-第1濾光器；21-第1 芯體；22-第2芯體；25-周期構(gòu)造區(qū)域；26-高折射率部；27-包層區(qū)域；30-波長轉(zhuǎn)換器； 31-芯體；32-芯體區(qū)域；35-周期構(gòu)造區(qū)域；36-高折射率部；37-包層區(qū)域；40-第2濾光器；50-光纖放大器；51-光耦合器；53-激勵(lì)光源部；55-放大用光纖；60-輸出端；100-光纖激光裝置。
權(quán)利要求
1.一種光纖激光裝置，其特征在于，具有 激光振蕩器，其產(chǎn)生第1波長的激光；第1濾光器，其被輸入從上述激光振蕩器輸出的上述第1波長的激光，使上述第1波長的激光透過；波長轉(zhuǎn)換器，其被輸入透過上述第1濾光器的上述第1波長的激光，基于上述第1波長的激光所致的受激喇曼散射，產(chǎn)生波長比上述第1波長的激光長的第2波長的激光，使上述第1波長的激光和上述第2波長的激光透過；第2濾光器，其被輸入從上述波長轉(zhuǎn)換器輸出的上述第2波長的激光，使上述第2波長的激光透過，抑制上述第1波長的激光的透過；光纖放大器，其被輸入透過上述第2濾光器的上述第2波長的激光，對(duì)上述第2波長的激光進(jìn)行放大；和輸出端，其將被上述光纖放大器放大的上述第2波長的激光輸出， 上述第1濾光器抑制上述第2波長的激光的透過，上述第1濾光器、上述波長轉(zhuǎn)換器、 上述第2濾光器構(gòu)成為包含光子帶隙光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光裝置，其特征在于，上述波長轉(zhuǎn)換器抑制第3波長的激光的透過，該第3波長的激光是基于上述第2波長的激光所致的受激喇曼散射而產(chǎn)生的，且波長比上述第2波長的激光長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖激光裝置，其特征在于， 上述第1濾光器抑制上述第3波長的激光的透過。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的光纖激光裝置，其特征在于， 上述第1濾光器的剖面形狀與上述第2濾光器的剖面形狀相似。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的光纖激光裝置，其特征在于， 上述第1濾光器、上述波長轉(zhuǎn)換器、上述第2濾光器由同一光纖母材連續(xù)制造。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使在激光被照射物、出射端反射的情況下，也能夠防止對(duì)激光振蕩器造成損傷的光纖激光裝置。其具有產(chǎn)生第1波長的激光的激光振蕩器(10)；使第1波長的激光透過的第1濾光器(20)；基于第1波長的激光所致的受激喇曼散射，產(chǎn)生第2波長的激光，使第1波長的激光和上述第2波長的激光透過的波長轉(zhuǎn)換器(30)；使第2波長的激光透過，抑制第1波長的激光的透過的第2濾光器(40)；對(duì)第2波長的激光進(jìn)行放大的光纖放大器(50)；和將第2波長的激光輸出的輸出端(60)、第1濾光器(20)可抑制第2波長的激光的透過，第1濾光器(20)、波長轉(zhuǎn)換器(30)、第2濾光器(40)由光子帶隙光纖構(gòu)成。
文檔編號(hào)G02F1/35GK102265473SQ20098015207
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者竹永勝宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社藤倉