專利名稱：光纖激光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖激光裝置。
背景技術：
作為在加工設備、醫(yī)療設備、測量設備等領域中使用的激光裝置的一種，已知有光 纖激光裝置。從該光纖激光裝置輸出的激光與從其它激光裝置輸出的激光相比聚光性優(yōu) 異、功率密度高、能夠為小的點徑。而且，光纖激光裝置能夠進行精密加工，也能夠進行作為 非接觸加工的對吸收激光的硬物質(zhì)的加工，因此特別是在加工設備的領域中，迅速地被廣 泛應用。在該光纖激光裝置中，一般采用MO-PA方式，從振蕩器MO (MasterOscilIator，主 振蕩器)輸出作為功率較小的種光(seed light)的激光，該激光由光纖放大器PA(Power Amplifier)放大至期望的強度并輸出。該光纖激光裝置向稀土類添加光纖輸入種光和激勵 光，利用該激勵光激勵稀土類添加光纖的稀土類元素，利用稀土類元素的受激發(fā)射使種光 放大。但是，光纖激光裝置根據(jù)使用的環(huán)境的溫度變化、動作引起的光纖激光裝置的溫 度變化，激勵光的波長會發(fā)生偏移，因此，存在光纖放大器的增益發(fā)生變動，輸出的激光的 強度發(fā)生變動的問題。于是，在下述專利文獻1中記載有一種光纖激光裝置，即使在由于使用的環(huán)境的 溫度變化而導致激勵光的波長發(fā)生偏移的情況下，也能夠?qū)⑦@樣的增益的變動抑制得較 小。下述專利文獻1所記載的光纖激光裝置構(gòu)成為，具有偶數(shù)個激勵光源，半數(shù)的激勵光源 在稀土類添加光纖的增益達到峰值的激勵波長的長波長側(cè)振蕩，其它的半數(shù)的激勵光源在 稀土類添加光纖的增益達到峰值的激勵波長的短波長側(cè)振蕩。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，在由 于使用的環(huán)境的溫度變化導致激勵光的波長發(fā)生偏移的情況下，從一方的激勵光源輸出的 激勵光以接近稀土類添加光纖的增益峰值的方式偏移，從另一方的激勵光源輸出的激勵光 以從稀土類添加光纖的增益峰值遠離的方式偏移。這樣，由各個激勵光的波長偏移帶來的 稀土類添加光纖的增益變動相互抵消，能夠進行穩(wěn)定的光的放大(專利文獻1)。專利文獻1 日本特開2000-2^549號公報但是，上述專利文獻1記載的光纖激光裝置具有下述問題，存在不能夠充分抑制 由于使用環(huán)境的溫度變化或動作引起的光纖激光裝置的溫度變化而導致的增益的變動，不 能夠進行穩(wěn)定的加工、測定。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的在于提供一種即使在發(fā)生使用環(huán)境的溫度變化的情況下，也 能夠進行穩(wěn)定的加工、測定的光纖激光裝置。本發(fā)明的發(fā)明者對在上述專利文獻1所記載的光纖激光裝置中不能夠充分抑制 增益的變動的原因進行了研究。得到的結(jié)果是，在光纖激光裝置中，不僅需要考慮由使用環(huán)境的溫度變化引起的激勵光的波長偏移，還需要考慮該溫度變化引起的激勵光的強度的變 化、該溫度變化引起的稀土類添加光纖的激勵光的吸收效率的變化。于是，本發(fā)明的發(fā)明者 進一步進行研究而得到本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的光纖激光裝置，包括激勵光源，其輸出波長λ的激勵光；以及稀土 類添加光纖，其被輸入上述激勵光，并在纖芯內(nèi)添加有吸收上述激勵光的稀土類元素，令從 上述激勵光源輸出的上述激勵光的強度相對于溫度的變動率為ΔΡ[(!Β/τ]；令從上述激 勵光源輸出的上述激勵光的波長相對于溫度的變動率為△ Xp[nm/°C ]；令上述激勵光的 波長變動的情況下的上述稀土類添加光纖中的上述激勵光的吸收量的變動率，即波長λ nm 下每單位波長的上述激勵光的吸收量的變動率為A’ (A)[dB/nm]；令上述稀土類添加光纖 的溫度變化的情況下的上述稀土類添加光纖的上述激勵光的吸收的變動量，即波長ληπι 下每單位溫度的上述激勵光的吸收的變動量為ΔΑ(λ) [dB/°C ]，此時，上述激勵光的波長 λ為ΔΡ、Δ λρΧΑ，(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波長。這樣的光纖激光裝置，在由于光纖激光裝置的使用環(huán)境的溫度變化、光纖激光裝 置的動作引起的溫度變化導致從激勵光源輸出的激勵光的強度和激勵光的波長發(fā)生變化 的情況下，該溫度變化、激勵光的波長變化導致稀土類添加光纖的激勵光的吸收量也發(fā)生 變化。令從激勵光源輸出的激勵光的強度相對于溫度的變動率為ΔΡ[(1Β/τ]；令從激勵光 源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率為△ Xp[nm/°C ]；令激勵光的波長變動的情 況下的稀土類添加光纖的激勵光的吸收量的變動率，即波長λ nm下每單位波長的激勵光 的吸收量的變動率為A’ (A)[dB/nm]；令稀土類添加光纖的溫度變化的情況下的稀土類添 加光纖的激勵光的吸收的變動量，即波長λ nm下每單位溫度的激勵光的吸收的變動量為 ΔΑ(λ) [dB/°C ]，此時，激勵光的波長λ為ΔΡ、Δ λρΧΑ’(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波長 入。由此，能夠抑制稀土類添加光纖的激勵光的吸收量的變動。這樣即使在發(fā)生光纖激光 裝置的使用環(huán)境的溫度變化、光纖激光裝置的動作引起的溫度變化的情況下，也能夠抑制 稀土類添加光纖的激勵光的吸收量的變動，因此，能夠使光纖激光裝置的增益穩(wěn)定，能夠進 行穩(wěn)定的加工、測定。此外，本發(fā)明的光纖激光裝置，包括激勵光源，其輸出波長λ的激勵光；以及稀 土類添加光纖，其被輸入上述激勵光，并在纖芯內(nèi)添加有吸收上述激勵光的稀土類元素，令 從上述激勵光源輸出的上述激勵光的強度相對于溫度的變動率為ΔΡ[(1Β/τ]；令從上述 激勵光源輸出的上述激勵光的波長相對于溫度的變動率為△ Xp[nm/°c ]；令上述激勵光 的波長變動的情況下的上述稀土類添加光纖中的上述激勵光的吸收量的變動率，即波長 λ nm下每單位波長的上述激勵光的吸收量的變動率為A’ (A)[dB/nm]；令上述稀土類添 加光纖的溫度變動的情況下的上述稀土類添加光纖的上述激勵光的吸收的變動量，即波長 λ nm下每單位溫度的上述激勵光的吸收的變動量為ΔΑ(λ) [dB/°C ]，此時，上述激勵光的 波長入為滿足ΔΡ+Δ λρΧΑ，(λ) + ΔΑ(λ) = 0的波長。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠使從光纖激光裝置輸出的激光的強度更穩(wěn)定，能夠進 行更穩(wěn)定的加工、測定。此外，在上述光纖激光裝置中，上述稀土類元素為鐿，優(yōu)選在上述纖芯中還添加有磷。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供即使在發(fā)生使用環(huán)境的溫度變化的情況下，也能夠進行穩(wěn)定的加工、測定的光纖激光裝置。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的光纖激光裝置的圖；圖2是表示圖1所示的輸入用雙包層光纖(稀土類添加光纖、輸出用雙包層光纖) 的截面的構(gòu)造的截面圖；圖3是在實施例1的稀土類添加光纖中，使橫軸為入射光的波長，使縱軸為入射光 的吸收量，而繪制測定結(jié)果的圖；圖4是在實施例1的稀土類添加光纖中，使橫軸為入射光的波長，使縱軸為入射光 的吸收的變動量，而繪制測定結(jié)果的圖；圖5是在實施例1的稀土類添加光纖中，使橫軸為激勵光的波長，使縱軸為激勵光 的吸收的變動量，而繪制基于圖3和圖4所示的數(shù)據(jù)計算出的結(jié)果的圖；圖6是表示從實施例1、比較例1的光纖激光裝置輸出的激光的輸出的變化率的狀 態(tài)的圖；圖7是在實施例2的稀土類添加光纖中，使橫軸為入射光的波長，使縱軸為入射光 的吸收量，而繪制測定結(jié)果的圖；圖8是在實施例2的稀土類添加光纖中，使橫軸為入射光的波長，使縱軸為入射光 的吸收的變動量，而繪制測定結(jié)果的圖；圖9是在實施例2的稀土類添加光纖中，使橫軸為入射光的波長，使縱軸為激勵光 的吸收的變動量，而繪制基于圖7和圖8所示的數(shù)據(jù)計算出的結(jié)果的圖；以及圖10是表示從實施例2、比較例2的光纖激光裝置輸出的激光的輸出的變化率的 狀態(tài)的圖。附圖標記說明10……種光源；11……單模光纖；20……激勵光源；21……激光二極管；30……光 耦合器；40……輸入用雙包層光纖；41,51,61……纖芯；42、52、62......包層；43、53、63......樹脂包層；50……稀土類添加光纖；60……輸出用雙包層光纖；100……光纖激光裝置
具體實施例方式以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的光纖激光裝置的優(yōu)選實施方式。圖1是表示本發(fā)明的實施方式的光纖激光裝置的圖。如圖1所示，本實施方式的光纖激光裝置100主要包括輸出作為種光的激光的種 光源10 ；輸出激勵光的激勵光源20 ；輸入種光和激勵光的輸入用雙包層光纖40 ；向輸入用 雙包層光纖40輸入激勵光和種光的光耦合器30 ；與輸入用雙包層光纖40連接的稀土類添 加光纖50 ；以及與稀土類添加光纖50連接的輸出用雙包層光纖60。種光源10例如由激光二極管所形成的激光光源、法布里-珀羅型、光纖環(huán)型的光 纖激光裝置構(gòu)成。從該種光源輸出的種光沒有特別限制，例如是波長為1070nm的激光。此 外，種光源10與由纖芯和覆蓋纖芯的包層構(gòu)成的單模光纖11耦合，從種光源10輸出的種光在單模光纖11的纖芯中作為單模光傳播。此外，優(yōu)選地，種光源10即使在發(fā)生環(huán)境的溫 度變化的情況下，也能夠以一定的強度輸出一定波長的種光。激勵光源20由多個激光二極管21構(gòu)成，激光二極管21，在本實施方式中，是以 GaAs類半導體為材料的法布里-珀羅型半導體激光器，輸出波長為910nm的激勵光。此外， 激勵光源20的各個激光二極管21與多模光纖22連接，從激光二極管21輸出的激勵光在 多模光纖22中作為多模光傳播。多模光纖22所連接的光耦合器30通過單模光纖11和多模光纖22熔融延伸且一 體化而構(gòu)成，與輸入用雙包層光纖40連接。圖2是表示與光耦合器30連接的輸入用雙包層光纖40的截面的構(gòu)造的截面圖。 如圖2所示，輸入用雙包層光纖40包括纖芯41、覆蓋纖芯41的包層42以及覆蓋包層42的 樹脂包層43。包層42的折射率比纖芯41的折射率低，樹脂包層43的折射率相比于包層 42的折射率大幅降低。此外，作為構(gòu)成纖芯41的材料，例如能夠舉出添加有使石英的折射 率上升的鋁等元素的石英，作為構(gòu)成包層42的材料，例如能夠舉出不添加摻雜劑的石英， 作為構(gòu)成樹脂包層43的材料，例如能夠舉出紫外線固化樹脂。此外，與輸入用雙包層光纖40連接的稀土類添加光纖50的截面的構(gòu)造與圖2所 示的輸入用雙包層光纖40的截面的構(gòu)造相同，包括纖芯51、覆蓋纖芯51的包層52以及覆 蓋包層52的樹脂包層53。包層52的折射率比纖芯51的折射率低，樹脂包層53的折射率 與包層52的折射率相比大幅降低。此外，纖芯51的直徑、包層52的外徑、樹脂包層53的 外徑分別與輸入用雙包層光纖40的纖芯41的直徑、包層42的外徑、樹脂包層43的外徑為 相同大小。此外，作為構(gòu)成纖芯51的材料，例如能夠舉出添加有利用從激勵光源20輸出的 激勵光而成為激勵狀態(tài)的鐿( )等稀土類元素以及使石英的折射率上升的鋁等元素的石 英，作為構(gòu)成包層52的材料，例如能夠舉出不添加摻雜劑的石英，作為構(gòu)成樹脂包層53的 材料，例如能夠舉出紫外線固化樹脂。與稀土類添加光纖50連接的輸出用雙包層光纖60的截面的構(gòu)造與圖2所示的輸 入用雙包層光纖40的截面的構(gòu)造相同，包括纖芯61、覆蓋纖芯61的包層62以及覆蓋包層 62的樹脂包層63。纖芯61的直徑、包層62的外徑、樹脂包層63的外徑以及構(gòu)成纖芯61、 包層62、樹脂包層63的材料分別與輸入用雙包層光纖40的纖芯41、包層42、樹脂包層43 相同。此外，在輸出用雙包層光纖60的稀土類添加光纖50側(cè)的相反側(cè)的端部，什么也沒有 連接，成為輸出端。在這樣的光纖激光裝置100中，當光纖激光裝置的溫度變化時，從激勵光源20輸 出的激勵光的輸出強度在每單位溫度下變化規(guī)定的強度。進一步，當光纖激光裝置的溫度 變化時，該激勵光的波長在每單位溫度下變化規(guī)定的波長。它們的變動量是由激勵光源20 的構(gòu)造和材料預先決定的量。此外，當輸入的激勵光的波長變化時，稀土類添加光纖50的激勵光的吸收量發(fā)生 變動。進一步，當溫度變化時，稀土類添加光纖50的輸入的激勵光的吸收量發(fā)生變動。它 們的變動量是由稀土類添加光纖50的構(gòu)造和材料預先決定的量。此處，吸收量是與相對于 入射光(波長λ )的強度的吸收光(波長λ )的強度的比例成比例的量。此處，令從激勵光源20輸出的激勵光的強度對于溫度的變動率為AP[dB/°C ]；令 從激勵光源20輸出的激勵光的波長對于溫度的變動率為△ λΡ[ηπι/τ]；令激勵光的波長變動時的稀土類添加光纖50中的激勵光的吸收量的變動率，即波長nm中的每單位波長的 激勵光的吸收量的變動率為Α’( λ ) [dB/nm]；令稀土類添加光纖50的溫度變動時的稀土類 添加光纖50中的激勵光的吸收的變動量，即波長nm的每單位溫度的激勵光的吸收的變動 量為ΔΑ(λ) [dB/°C ]。此時，本實施方式的光纖激光裝置100的激勵光的波長λ被設定 為ΔΡ、Δλρ ΧΑ’(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波長λ。優(yōu)選的是，激勵光的波長λ設定為 ΔΡ+Δλρ ΧΑ，(λ) + ΔΑ(λ)的絕對值最小的波長入。進一步優(yōu)選的是，激勵光的波長λ設定為ΔΡ+Δλρ ΧΑ’(λ) + ΔΑ(λ)=0的波長λ。該設定在光纖激光裝置100的實 際使用條件(溫度范圍、激勵光源的實際使用輸出狀態(tài)等)中被設定，優(yōu)選的是設定在使用 溫度范圍的中心溫度。此處，激勵光的波長λ的設定也包括作為激勵光源20使用的半導 體激光的基于實際使用條件的振蕩波長λ的選擇。此處，激勵光源20的振蕩波長是振蕩 強度譜的中心波長。這樣的光纖激光裝置100的動作如下所述。首先，從種光源10輸出種光，并且從激勵光源20輸出激勵光。此時，從種光源10 輸出的種光例如波長為1070nm。從種光源10輸出的種光作為單模光在單模光纖11的纖芯 中傳播并輸入光耦合器。另一方面，從激勵光源20輸出的激勵光例如波長為910nm。從激勵光源20輸出的 激勵光作為多模光在多模光纖22中傳播并輸入光耦合器30。這樣輸入光耦合器30的種光在輸入用雙包層光纖40的纖芯41中作為單模光傳 播，并輸入稀土類添加光纖50的纖芯51，作為單模光在纖芯51中傳播。另一方面，輸入光 耦合器30的激勵光在輸入用雙包層光纖40的包層42的外周的內(nèi)側(cè)作為多模光傳播，并輸 入稀土類添加光纖50，在稀土類添加光纖50的包層52的外周的內(nèi)側(cè)作為多模光傳播。然后，激勵光在通過稀土類添加光纖50的纖芯51時，被添加于纖芯51的稀土類 元素吸收，激勵稀土類元素。激勵后的稀土類元素通過種光產(chǎn)生受激發(fā)射，通過該受激發(fā)射 使種光放大，作為激光從稀土類添加光纖50輸出。從稀土類添加光纖50輸出的激光從輸 出用雙包層光纖60的輸出端輸出。這樣從光纖激光裝置100輸出激光的情況下，當光纖激光裝置100的溫度變化時， 激勵光源20的溫度也發(fā)生變化，由于該溫度變化，從激勵光源20輸出的激勵光的強度和波 長產(chǎn)生變動。此外，當激勵光的波長變動時，稀土類添加光纖50中的激勵光的吸收量也變 動。而且，當光纖激光裝置100的溫度變化時，稀土類添加光纖50的溫度也變化，在輸入的 激勵光的波長不發(fā)生變化的情況下，稀土類添加光纖50中的激勵光的吸收量也發(fā)生變動。此處，令如上所述從激勵光源20輸出的激勵光的強度相對于溫度的變動 率為ΔΡ[(1Β/τ]；令從激勵光源20輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率為 Δ Ap[nm/°C ]；令激勵光的波長變動的情況下的稀土類添加光纖50中的激勵光的吸收量 的變動率，即波長λ nm下每單位波長的激勵光的吸收量的變動率為Α’ (λ) [dB/nm]；令稀 土類添加光纖50的溫度變化的情況下的稀土類添加光纖50中的激勵光的吸收的變動量， 即波長λ nm下每單位溫度的激勵光的吸收的變動量為AAU)[dB/°C]。此時，本實施方 式的光纖激光裝置100的激勵光的波長λ為ΔΡ、ΔλρΧΑ’(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波 長λ。由此，在發(fā)生光纖激光裝置100的溫度變化的情況下，也能夠抑制稀土類添加光纖50的激勵光的吸收量的變動。根據(jù)本實施方式的光纖激光裝置100，在由于光纖激光裝置100的使用環(huán)境的溫 度變化、光纖激光裝置100的動作引起的溫度變化，從激勵光源20輸出的激勵光的溫度和 激勵光的波長發(fā)生變化的情況下，該溫度變化和激勵光的波長變動導致稀土類添加光纖 50的激勵光的吸收量發(fā)生變化。于是，令從激勵光源20輸出的激勵光的強度相對于溫度 的變動率為ΔΡ[(1Β/τ]；令從激勵光源20輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率為 Δ Ap[nm/°C ]；令激勵光的波長變動的情況下的稀土類添加光纖50中的激勵光的吸收量 的變動率，即波長λ nm下每單位波長的激勵光的吸收量的變動率為A’ (A)[dB/nm]；令稀 土類添加光纖50的溫度變化的情況下的稀土類添加光纖50中的激勵光的吸收的變動量， 即波長λ nm下每單位溫度的激勵光的吸收的變動量為ΔΑ(λ) [dB/°C]。此時，激勵光的波 長λ為ΔΡ、Δλρ ΧΑ’(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波長λ。由此，在發(fā)生溫度變化的情況 下，也能夠抑制稀土類添加光纖50中的激勵光的吸收量的變動。這樣，即使在發(fā)生光纖激 光裝置100的使用環(huán)境的溫度變化、光纖激光裝置100的動作引起的溫度變化的情況下，也 能夠抑制稀土類添加光纖50中的激勵光的吸收量的變動，因此，能夠使光纖激光裝置100 的增益穩(wěn)定，能夠進行穩(wěn)定的加工、測定。以下，以實施方式為例對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明并不限定于此。例如，在上述實施方式中，輸出用雙包層光纖60也可以為單模光纖。而且，代替單 模光纖11，也可以使用能夠使來自種光源10的種光傳播至光耦合器30的多模光纖。此外，在上述實施方式中，能夠省略輸入用雙包層光纖40、輸出用雙包層光纖60。另外，在上述實施方式中，使激勵光源的激勵光的強度相對于溫度的變動率ΔΡ 以及從激勵光源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率△ λρ不依賴于溫度和波長，而 保持一定，但是在這些變動率依賴于溫度和波長的情況下，通過使用實際使用條件中的這 些值設定使上述條件成立的波長λ，也能夠達到本發(fā)明的效果。實施例以下，舉出實施例和比較例更具體地說明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明并不限定于此。(實施例1)制作與圖1所示的實施方式相同的光纖激光裝置。此處，從種光源輸出波長為976nm、脈沖寬度為100ns、峰值功率為5W左右的脈沖 狀的激光。此外，種光源設置在與圖1所示的激勵光源、稀土類添加光纖遠離的位置，使得 溫度變化不會產(chǎn)生，不會發(fā)生輸出的變動。此外，作為光纖激光裝置的激勵光源，使用利用GaAs類材料的法布里_珀羅型激 光二極管，從激勵光源輸出波長為910nm、強度為30W的激勵光。此外，與激勵光源的各激光 二極管連接的多模光纖是，纖芯的直徑為105 μ m、包層的外徑為125 μ m。進一步，光耦合器使與種光源連接的單模光纖以及與激勵光源連接的多模光纖 與輸入用雙包層光纖光學耦合，從種光源輸出的種光和從激勵光源輸出的激勵光被輸入 至輸入用雙包層光纖。作為該輸入用雙包層光纖，使用纖芯的直徑為6 μ m、包層的外徑為 125 μ m、樹脂包層的外徑為250 μ m的光纖。然后，將稀土類添加光纖連接于輸入用雙包層光纖。該稀土類添加光纖的纖芯的 直徑、包層的外徑、樹脂包層的外徑分別與輸入用光纖的纖芯的直徑、包層的外徑、樹脂包層的外徑相同。進一步，纖芯使用添加有鐿( )離子的石英，包層使用不添加摻雜劑的石 英。該稀土類添加光纖在每Im吸收1200dB的976nm的激勵光，此外，長度為10m。此外，在稀土類添加光纖上連接有輸出用雙包層光纖。該輸出用雙包層光纖與輸 入用雙包層光纖為同樣的結(jié)構(gòu)。測定這樣制作出的光纖激光裝置的從激勵光源輸出的激勵光的強度相對于溫度 的變動率△ P，以及從激勵光源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率△ λρ。結(jié)果是Δ P = -0. 0085 [dB/°C ]Δ λρ = 0. 35[nm/°C ]。此外，測定稀土類添加光纖的入射光(激勵光)的吸收譜。在圖3表示其結(jié)果。圖 3是使橫軸為入射光的波長，使縱軸為入射光的吸收量，繪制測定結(jié)果的圖。根據(jù)圖3可知， 當激勵光的波長變動時，稀土類添加光纖所吸收的激勵光的吸收量也發(fā)生變動。進一步，測定對于波長λ的激勵光的稀土類添加光纖在每單位溫度的激勵光的 吸收量的變動。圖4表示其結(jié)果。圖4是使橫軸為入射光的波長，使縱軸為入射光的吸收 的變動量，繪制測定結(jié)果的圖。如圖4所示那樣可知，當稀土類添加光纖的溫度變化時，稀 土類添加光纖所吸收的激勵光的吸收量變動，其吸收量依賴于激勵光的波長。 基于這樣測定的圖3和圖4所示的數(shù)據(jù)，計算激勵光的波長以每單位溫度0. 035nm 的方式變動，稀土類添加光纖的吸收量如圖4所示變動的情況下的稀土類添加光纖的激勵 光的吸收量。圖5表示其結(jié)果，圖5是使橫軸為激勵光的波長，使縱軸為激勵光的吸收的變 動量，繪制計算結(jié)果的圖。如圖5所示可知，隨著激勵光的波長從約907nm變至912nm，稀 土類添加光纖所吸收的激勵光在每單位溫度的變動為0. 0085[dB/°C ]。因為如上所述激勵 光源在每單位溫度的輸出光強度的變動量ΔΡ為-0. 0085[dB/°C ]，所以通過將激勵光源的 輸出光波長設定在907nm到912nm的范圍內(nèi)，即使產(chǎn)生相比于初始狀態(tài)的溫度變化，也至少 能夠?qū)⑾⊥令愄砑庸饫w的激勵光的吸收量在該初始狀態(tài)的溫度附近保持為一定。該激勵光 的設定波長是比圖3所示的稀土類添加光纖的吸收譜的傾斜為0時的約918nm更短的短波 長，是比圖4所示的稀土類添加光纖在每單位溫度的激勵光的吸收量的變動的波長依賴特 性的傾斜為0時的約918nm更短的短波長。制作出的光纖激光裝置如上所述從激勵光源輸出波長910nm的激勵光，為進入約 907nm到912nm的范圍的波長。令從激勵光源輸出的激勵光的強度相對于溫度的變動率為 AP[dB/0C]；令從激勵光源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率為Δ Ap[nm/°C]；令 激勵光的波長變動的情況下的稀土類添加光纖中的激勵光的吸收量的變動率，即波長λ nm 下每單位波長的激勵光的吸收量的變動率為A’ (A)[dB/nm]；令稀土類添加光纖的溫度變 化的情況下的稀土類添加光纖中的激勵光的吸收的變動量，即波長λ nm下每單位溫度的 激勵光的吸收的變動量為ΔΑ(λ) [dB/°C ]。此時，實施例1的光纖激光裝置的激勵光的波 長入設定為ΔΡ、Δ λρΧΑ，(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波長λ，滿足ΔΡ+Δ λρΧΑ，(λ) + ΔΑ(λ) = 0接著，從制作出的光纖激光裝置輸出激光，使光纖激光裝置的環(huán)境溫度變化。然 后，以氣溫25°C時的輸出的強度為基準，計測其變動量的比率。圖6表示其結(jié)果。如圖6所 示，得到實施例1的光纖激光裝置在環(huán)境溫度變化的情況下也能夠抑制輸出變動的結(jié)果。(實施例2)
在本實施例中，也制作與圖1所示的實施方式相同的光纖激光裝置。種光源與實 施例1同樣。此外，激勵光源除了激勵光的波長為940nm之外與實施例1同樣。此外，光耦 合器、輸入用雙包層光纖、輸出用雙包層光纖與實施例1相同。此外，在本實施例中，作為稀土類添加光纖，使用纖芯由添加有鐿( )離子和磷 (P)離子的石英構(gòu)成、每Irn吸收1200dB的976nm的激勵光、長度為IOm的稀土類添加光纖。從本實施例的激勵光源輸出的激勵光的強度相對于溫度的變動率ΔΡ，以及從激 勵光源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率△ λρ與實施例1同樣，Δ P = -0. 0085 [dB/°C ]Δ λρ = 0. 35[nm/°C ]。此外，測定稀土類添加光纖的入射光(激勵光)的吸收譜。在圖7表示其結(jié)果。圖 7是使橫軸為入射光的波長，使縱軸為入射光的吸收量，繪制測定結(jié)果的圖。根據(jù)圖7可知， 當激勵光的波長變動時，稀土類添加光纖所吸收的激勵光的吸收量也發(fā)生變動。進一步，測定對于波長λ的激勵光的稀土類添加光纖在每單位溫度的激勵光的 吸收量的變動。圖8表示其結(jié)果。圖8是使橫軸為入射光的波長，使縱軸為入射光的吸收 的變動量，繪制測定結(jié)果的圖。如圖8所示可知，當稀土類添加光纖的溫度變化時，稀土類 添加光纖所吸收的激勵光的吸收量變動，其吸收量依賴于激勵光的波長?；谶@樣測定的圖7和圖8所示的數(shù)據(jù)，計算激勵光的波長以每單位溫度0.035nm 的方式變動，稀土類添加光纖的吸收量如圖8所示變動的情況下的稀土類添加光纖的激勵 光的吸收量。圖9表示其結(jié)果，圖9是使橫軸為激勵光的波長，使縱軸為激勵光的吸收的變 動量，繪制計算結(jié)果的圖。如圖9所示可知，隨著激勵光的波長從約925nm變至950nm，稀 土類添加光纖所吸收的激勵光在每單位溫度的變動為0. 0085[dB/°C ]。因為如上所述激勵 光源在每單位溫度的輸出光強度的變動量ΔΡ為-0. 0085[dB/°C ]，所以通過將激勵光源的 輸出光波長設定在925nm到950nm的范圍內(nèi)，即使產(chǎn)生相比于初始狀態(tài)的溫度變化，也至少 能夠?qū)⑾⊥令愄砑庸饫w的激勵光的吸收量在該初始狀態(tài)的溫度附近保持為一定。在本實施 例中，通過對稀土類添加光纖的纖芯中添加P，在圖9所示的激勵光的波長在每單位溫度變 動0. 035nm、稀土類添加光纖的吸收量發(fā)生變化的情況下的稀土類添加光纖的激勵光的吸 收量的圖表中，能夠使約0. 0085 [dB/0C ]的波長范圍相比于實施例1擴展，為約925nm到 950nm的約25nm的范圍。制作出的光纖激光裝置如上所述從激勵光源輸出波長940nm的激勵光，為進入約 925nm到950nm的范圍的波長。令從激勵光源輸出的激勵光的強度相對于溫度的變動率為 AP[dB/0C ]；令從激勵光源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率為Δ Ap[nm/°C ]； 令激勵光的波長變動的情況下的稀土類添加光纖的激勵光的吸收量的變動率，即波長λ nm 下每單位波長的激勵光的吸收量的變動率為A’ (A)[dB/nm]；令稀土類添加光纖在溫度變 化的情況下的稀土類添加光纖的激勵光的吸收的變動量，即波長λ nm下每單位溫度的激 勵光的吸收的變動量為ΔΑ(λ) [dB/°C ]。此時，本實施例的光纖激光裝置的激勵光的波長 λ設定為ΔΡ、Δ λρΧΑ，(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波長λ，滿足ΔΡ+Δ λρΧΑ，(λ) + ΔΑ(λ) = 0因為能夠以約925nm到950nm的寬頻帶滿足上述等式，所以對于更大的溫度變動 也能夠?qū)⑾⊥令愄砑庸饫w的吸收光的吸收量保持為一定。另外，該激勵光的設定波長是比圖7所示的稀土類添加光纖的吸收譜的傾斜為0的顯示最大值為約915nm更長的波長，是 比圖9所示的稀土類添加光纖在每單位溫度的激勵光的吸收量的變動的波長依賴特性的 傾斜為0的成為最大值0的約913nm更長的波長。從這樣制作出的光纖激光裝置輸出激光，使光纖激光裝置的環(huán)境溫度變化。然后， 以氣溫25°C時的輸出的強度為基準，計測其變動量的比率。圖10表示其結(jié)果。如圖10所示， 得到實施例2的光纖激光裝置在環(huán)境溫度變化的情況下也能夠抑制輸出的變動的結(jié)果。(比較例1)除了使從圖1所示的激勵光源輸出的激勵光的波長為920nm之外，與實施例1同 樣地制作光纖激光裝置。測定從該激勵光源輸出的激勵光的強度相對于溫度的變動率ΔΡ，以及從激勵光 源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率Δ λ ρ。結(jié)果ΔΡ = -0. 0085[dB/°C ]Δ λρ = 0. 35[nm/°C ]與實施例1同樣。比較例1的稀土類添加光纖與實施例1的稀土類添加光纖同樣，因此稀土類添加 光纖的入射光(激勵光)的吸收譜如圖3所示。對于波長λ的激勵光的稀土類添加光纖 在每單位溫度的激勵光的吸收量的變動如圖4所示。進一步，激勵光的波長以每單位溫度 0. 035nm的方式變動、稀土類添加光纖的吸收量如圖4所示變動的情況下的稀土類添加光 纖的激勵光的吸收量如圖5所示。在這樣的比較例1的光纖激光裝置中，如上所述從激勵光源輸出波長920nm的激 勵光，是未進入約907nm到912nm的范圍的波長。令從激勵光源輸出的激勵光的強度相對 于溫度的變動率為ΔΡ[(1Β/τ]；令從激勵光源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率 為Δ Ap[nm/°C ]；令激勵光的波長變動的情況下的稀土類添加光纖的激勵光的吸收量的 變動率，即波長λ nm下每單位波長的激勵光的吸收量的變動率為A’ (A)[dB/nm]；令稀土 類添加光纖在溫度變化的情況下的稀土類添加光纖的激勵光的吸收的變動量，即波長λ nm 下每單位溫度的激勵光的吸收的變動量為Δ Α( λ ) [dB/°C ]。此時，比較例1的光纖激光裝 置的激勵光的波長λ設定為ΔΡ、Δ λρΧΑ，(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波長λ。接著，從制作出的比較例1的光纖激光裝置輸出激光，使光纖激光裝置的環(huán)境溫 度變化。然后，以氣溫25°C時的輸出的強度為基準，計測其變動量的比率。圖6表示其結(jié) 果。如圖6所示，得到比較例1的光纖激光裝置由于環(huán)境溫度的變動而導致輸出大幅變化 的結(jié)果。(比較例2)除了使圖1所示的激勵光源與比較例1同樣之外，與實施例2同樣地制作光纖激
光裝置。測定從該激勵光源輸出的激勵光的強度相對于溫度的變動率ΔΡ，以及從激勵光 源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率Δ λ ρ。結(jié)果ΔΡ = -0. 0085[dB/°C ]Δ λρ = 0. 35[nm/°C ]與實施例2同樣。
比較例2的稀土類添加光纖與實施例2的稀土類添加光纖相同，因此稀土類添加 光纖的入射光(激勵光)的吸收譜如圖7所示。對于波長λ的激勵光的稀土類添加光纖 在每單位溫度的激勵光的吸收量的變動如圖8所示。進一步，激勵光的波長以每單位溫度 0. 035nm的方式變動、稀土類添加光纖的吸收量如圖8所示變動的情況下的稀土類添加光 纖的激勵光的吸收量如圖9所示。在這樣的比較例2的光纖激光裝置中，如上所述從激勵光源輸出波長920nm的激 勵光，是未進入約925nm到950nm的范圍的波長。令從激勵光源輸出的激勵光的強度相對 于溫度的變動率為ΔΡ[(1Β/τ]；令從激勵光源輸出的激勵光的波長相對于溫度的變動率 為Δ Ap[nm/°C ]；令激勵光的波長變動的情況下的稀土類添加光纖的激勵光的吸收量的 變動率，即波長λ nm下每單位波長的激勵光的吸收量的變動率為A’ (A)[dB/nm]；令稀土 類添加光纖的溫度變化的情況下的稀土類添加光纖的激勵光的吸收的變動量，即波長λ nm 下每單位溫度的激勵光的吸收的變動量為Δ Α( λ ) [dB/°C ]。此時，比較例2的光纖激光裝 置的激勵光的波長λ設定為ΔΡ、Δ λρΧΑ，(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波長λ。接著，從制作出的比較例2的光纖激光裝置輸出激光，使光纖激光裝置的環(huán)境溫 度變化。然后，以氣溫25°C時的輸出的強度為基準，計測其變動量的比率。圖10表示其結(jié) 果。如圖10所示，得到比較例2的光纖激光裝置由于環(huán)境溫度的變動而導致輸出大幅變化 的結(jié)果。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光纖激光裝置，即使在發(fā)生使用環(huán)境的溫度變化的情況 下，也能夠充分抑制增益的變動，通過使用這樣的光纖激光裝置，能夠進行穩(wěn)定的加工、測定。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，能夠提供即使在發(fā)生使用環(huán)境的溫度變化的情況下也能夠進行穩(wěn)定 的加工、測定的光纖激光裝置。
權(quán)利要求
1.一種光纖激光裝置，其特征在于，包括激勵光源，其輸出波長λ的激勵光；以及稀土類添加光纖，其被輸入所述激勵光，并在纖芯內(nèi)添加有吸收所述激勵光的稀土類 元素，令從所述激勵光源輸出的所述激勵光的強度相對于溫度的變動率為ΔΡ、單位是 dB/°C ；令從所述激勵光源輸出的所述激勵光的波長相對于溫度的變動率為△ λ ρ、單位是 nm/°C ；令所述激勵光的波長變動的情況下的所述稀土類添加光纖中的所述激勵光的吸收量 的變動率，即波長λ nm下每單位波長的所述激勵光的吸收量的變動率為Α’(λ)、單位是 dB/nm ；令所述稀土類添加光纖的溫度變化的情況下的所述稀土類添加光纖的所述激勵光的 吸收的變動量，即波長λ nm下每單位溫度的所述激勵光的吸收的變動量為ΔΑ(λ)、單位 是 dB,C，此時，所述激勵光的波長λ為ΔΡ、Δ λρΧΑ，(λ)、ΔΑ(λ)相互抵消的波長。
2.一種光纖激光裝置，其特征在于，包括激勵光源，其輸出波長λ的激勵光；以及稀土類添加光纖，其被輸入所述激勵光，并在纖芯內(nèi)添加有吸收所述激勵光的稀土類 元素，令從所述激勵光源輸出的所述激勵光的強度相對于溫度的變動率為ΔΡ、單位是 dB/°C ；令從所述激勵光源輸出的所述激勵光的波長相對于溫度的變動率為△ λ ρ、單位是 nm/°C ；令所述激勵光的波長變動的情況下的所述稀土類添加光纖中的所述激勵光的吸收量 的變動率，即波長λ nm下每單位波長的所述激勵光的吸收量的變動率為Α’(λ)、單位是 dB/nm ；令所述稀土類添加光纖的溫度變動的情況下的所述稀土類添加光纖的所述激勵光的 吸收的變動量，即波長λ nm下每單位溫度的所述激勵光的吸收的變動量為ΔΑ(λ)、單位 是 dB,C，此時，所述激勵光的波長λ為滿足ΔΡ+ΔλρΧΑ，(λ) + ΔΑ(λ) = 0 的波長。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光纖激光裝置，其特征在于所述稀土類元素為鐿，在所述纖芯中還添加有磷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使在發(fā)生溫度變化的情況下也能夠進行穩(wěn)定的加工、測定的光纖激光裝置。該光纖激光裝置的特征在于，包括輸入波長λ的激勵光的激勵光源(20)以及稀土類添加光纖，令從激勵光的強度相對于溫度的變動率為ΔP[dB/℃]；令激勵光的波長相對于溫度的變動率為Δλp[nm/℃]；令激勵光的波長變動的情況下的稀土類添加光纖(50)的激勵光的吸收量的變動率，即波長λnm下每單位波長的激勵光的吸收量的變動率為A’(λ)[dB/nm]；令稀土類添加光纖(50)的溫度變化的情況下的稀土類添加光纖(50)的激勵光的吸收的變動量，即波長λnm下每單位溫度的激勵光的吸收的變動量為ΔA(λ)[dB/℃]，此時，波長λ為ΔP、Δλp ×A’(λ)、ΔA(λ)相互抵消的波長。
文檔編號H01S3/06GK102089942SQ20108000205
公開日2011年6月8日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者北林和大 申請人:株式會社藤倉