放大用光纤、光纤激光装置以及光谐振器制造方法及图纸

本发明专利技术提供放大用光纤、光纤激光装置以及光谐振器。放大用光纤(10)的特征在于具备：芯部(11)以及折射率比芯部(11)低的内侧包层(12)，在芯部(11)整体添加被激发光激发的活性元素，在芯部(11)传播的光中，LP01模式的光的相对有效折射率差为0.05％以上，LP21模式的光的相对有效折射率差小于0.05％。

Optical Fiber, Optical Fiber Laser Device and Optical Resonator for Amplification

【技术实现步骤摘要】
放大用光纤、光纤激光装置以及光谐振器
本专利技术涉及能够抑制光束品质变差并且能够放大光的放大用光纤、光纤激光装置以及光谐振器。
技术介绍
光纤激光装置能够得到聚光性优异、功率密度高、形成为小的光斑的光，因此用于激光加工领域、医疗领域等各种领域中。在这样的光纤激光装置中，射出的光被高输出化。然而，若光纤内的光的功率密度升高，则存在容易产生由感应拉曼散射引起的光的波长转换，射出不希望的波长的光的情况。在该情况下，有时在设计上应被放大的波长的光的放大变得不稳定，因而输出变得不稳定。作为抑制光纤中的感应拉曼散射的方法，可列举出使在芯部传播的光的有效截面积增大来降低芯部内的光的能量密度的方法。增大该有效截面积的方法可列举出增大芯部的直径的方法、减小芯部相对于包层的相对折射率差的方法等。然而，若增大芯部的直径，则芯部的光限制能力变大，因此具有在光纤中传播的光多模化，射出的光的光束品质变差的趋势。在下述专利文献1中记载了向芯部的中心添加通过激发光激发的增益介质，在芯部的外周添加吸收信号光的吸收介质的放大用光纤。根据这样的结构，与高阶模式的光相比基本模式的光被放大，结果能够抑制光束品质变差。专利文献1：国际公开第2003/067723号然而，在专利文献1记载的放大用光纤中，在芯部的一部分添加增益介质，因此与对芯部整体添加增益介质的情况相比，存在放大的效率较差的趋势。因此寻求通过其它方法抑制光束品质降低的放大用光纤。另外，光束品质例如用M2(M平方)等表示。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种能够抑制光的放大效率降低并且能够抑制光束品质变差的放大用光纤、光纤激光装置以及光谐振器。为了解决上述课题，本专利技术的放大用光纤具备：芯部、和折射率比所述芯部低的包层，在所述芯部整体添加会被激发光激发的活性元素，在所述芯部传播的光中，LP01模式的光的相对有效折射率差为0.05％以上，LP21模式的光的相对有效折射率差小于0.05％。在本专利技术的放大用光纤中，在芯部整体添加活性元素，因此与上述专利文献1那样在芯部的一部分添加活性元素的情况相比，能够有效地放大在芯部传播的光。因此与上述专利文献1记载的放大用光纤相比，能够抑制光的放大效率的降低。另外，本申请的专利技术人们发现了在芯部整体添加活性元素的放大用光纤中，相对有效折射率差为0.05％以上的LP模式的光的放大率高，相对有效折射率差小于0.05％的LP模式的光的放大率低。因此根据上述光纤，LP01模式的光被放大，LP21模式的光的放大被抑制。另外，相对有效折射率差能够理解为光被封闭在芯部内的指标。因此，若LP21模式的光的相对有效折射率差小于0.05％，则比其高阶的模式的光的相对有效折射率差也小于0.05％。因此根据上述放大用光纤，能够抑制LP21模式以上的高阶模式的光的放大，从而能够抑制从放大用光纤射出的光的光束品质变差。另外，优选为，在所述芯部传播的光中，LP11模式的光的相对有效折射率差小于0.05％。。在该情况下，能够抑制LP11模式以上的高阶模式的光的放大，因此能够进一步抑制从放大用光纤射出的光的光束品质变差。或者，优选为，在所述芯部传播的光中，LP11模式的光的相对有效折射率差为0.05％以上。在该情况下，能够分别将LP01模式的光以及LP11模式的光放大，因此与抑制射出的光的光束品质变差并且仅放大LP01模式的光的情况相比，能够从放大用光纤射出高功率的光。另外，优选为，所述芯部的折射率分布与所述活性元素的浓度分布对应。在该情况下，由于芯部的折射率分布与活性元素的浓度分布对应，因此芯部的折射率越高的区域，活性元素的浓度越高。光具有集中于在芯部中折射率高的区域的性质。因此由于光聚集越多的区域，活性元素的浓度越高，由此能够有效地放大光。另外，优选为，在所述芯部传播的LP01模式的光的有效截面积为200μm2以上。通过传播LP01模式的光的有效截面积的光，能够抑制产生感应拉曼散射，能够抑制与预想的光的波长不同的波长的光射出。在该情况下，优选为，在所述芯部传播的LP01模式的光的有效截面积为400μm2以下。由于LP01模式的光的有效截面积为400μm2以下，由此能够抑制LP01模式的光在光纤中传播时向高阶模式的光转换的情况，能够进一步抑制光束品质变差。另外，优选为，所述芯部的相对折射率差为0.08％以上。由于芯部的相对折射率差为0.08％以上，由此即使在放大用光纤被弯曲使用的情况下，也能够提高抗干扰性而稳定地放大光。另外，能够容易地使LP01模式的光的相对有效折射率差成为0.05％以上。另外，所述活性元素也可以是镱。在对芯部至少添加镱的情况下，能够放大从波长1000nm到1100nm左右的光的至少一部分波长的光。另外，所述芯部的直径也可以为23μm以上且27μm以下。另外，为了解决上述课题，本专利技术的光纤激光装置具备：上述任一个放大用光纤；以及激发光源，其射出入射至所述放大用光纤的所述激发光。如上述那样，本专利技术的放大用光纤能够射出抑制光的放大效率降低并且抑制了光束品质变差的光。因此，本专利技术的光纤激光装置通过使用这样的放大用光纤，从而能够射出抑制光的放大效率降低并且抑制了光束品质变差的光。另外，为了解决上述课题，本专利技术的光谐振器具备：上述任一个放大用光纤；第一反射镜，其在所述放大用光纤的一侧与所述放大用光纤的所述芯部光学耦合，对被激发的所述活性元素放射出的光的至少一部分波长的光进行反射；以及第二反射镜，其在所述放大用光纤的另一侧与所述放大用光纤的所述芯部光学耦合，并以比所述第一反射镜低的反射率对所述第一反射镜反射的光中的至少一部分波长的光进行反射。如上述那样，本专利技术的放大用光纤能够射出抑制光的放大效率降低并且抑制了光束品质变差的光。因此本专利技术的光谐振器通过使用这样的放大用光纤，从而能够射出抑制光的放大效率降低并且抑制了光束品质变差的光。如以上那样，根据本专利技术，能够提供一种能够抑制光的放大效率降低并且能够抑制光束品质变差的放大用光纤、光纤激光装置以及光谐振器。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的光纤激光装置的图。图2是图1所示的放大用光纤的剖视图。图3是表示在放大用光纤的芯部传播的LP11模式的光的相对有效折射率差、与从放大用光纤射出的光的光束品质的关系的图。图4是通过模拟表示LP11模式的光的相对有效折射率差与LP21模式的光的相对有效折射率差的关系的图。图5是通过模拟表示LP01模式的光的相对有效折射率差以及LP21模式的光的相对有效折射率差成为0.05％的情况下光纤的芯部的直径以及相对折射率差、以及LP01模式的光的有效截面积为200μm2以及400μm2的情况下光纤的芯部的直径以及相对折射率差的图。图6是通过模拟表示LP01模式的光的相对有效折射率差以及LP11模式的光的相对有效折射率差成为0.05％的情况下光纤的芯部的直径以及相对折射率差、以及LP01模式的光的有效截面积为200μm2以及400μm2的情况下光纤的芯部的直径以及相对折射率差的图。图7是通过模拟表示LP11模式的光的相对有效折射率差以及LP21模式的光的相对有效折射率差成为0.05％的情况下光纤的芯部的直径以及相对折射率差、以及LP01模式的光的有效截面积为200μm2以及400μm2的情况下光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放大用光纤，其特征在于，具备：芯部、和折射率比所述芯部低的包层，在所述芯部整体添加会被激发光激发的活性元素，在所述芯部传播的光中，LP01模式的光的相对有效折射率差为0.05％以上，LP21模式的光的相对有效折射率差小于0.05％。

【技术特征摘要】
2018.03.30 JP 2018-0698011.一种放大用光纤，其特征在于，具备：芯部、和折射率比所述芯部低的包层，在所述芯部整体添加会被激发光激发的活性元素，在所述芯部传播的光中，LP01模式的光的相对有效折射率差为0.05％以上，LP21模式的光的相对有效折射率差小于0.05％。2.根据权利要求1所述的放大用光纤，其特征在于，在所述芯部传播的光中，LP11模式的光的相对有效折射率差小于0.05％。3.根据权利要求1所述的放大用光纤，其特征在于，在所述芯部传播的光中，LP11模式的光的相对有效折射率差为0.05％以上。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的放大用光纤，其特征在于，所述芯部的折射率分布与所述活性元素的浓度分布对应。5.根据权利要求1～4中的任一项所述的放大用光纤，其特征在于，在所述芯部传播的LP01模式的光的有效截面积为200μm2以上。6.根据权利要求5所述的放大用光纤，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：北原伦太郎，宫内秀德，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：日本,JP