激光振荡器、激光加工装置、光纤、光纤制造方法及光纤制造装置制造方法及图纸

在使用光纤的激光振荡器中，实现较强的激光振荡。激光振荡器(1)具有激励光源(11)、光纤(15)和光栅区域(155)。激励光源(11)输出激励光(L2)。光纤(15)具有芯(151)，该芯(151)使通过激励光(L2)而产生的激光(L1)沿长度方向传输并从出口(O)输出。光栅区域(155)是在芯(151)的长度方向上隔开第1间隔(D1)而形成有多个折射率调制区域(HR)的区域。折射率调制区域(HR)具有与芯(151)的折射率不同的折射率。折射率调制区域(HR)在与芯(151)的长度方向垂直的方向上的截面面积为芯(151)在与长度方向垂直的方向上的截面面积的16％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光振荡器、激光加工装置、光纤、光纤制造方法及光纤制造装置
本专利技术涉及激光振荡器、具有该激光振荡器的激光加工装置、用于该激光振荡器的光纤、该光纤的制造方法以及该光纤的制造装置。
技术介绍
以往，在具有使光沿长度方向传输的芯的光纤中，已知有在该芯的内部隔开规定的间隔形成具有比芯的折射率高(或低)的折射率的多个区域(称为折射率调制区域)的光纤。当光在芯内部传输时，该多个折射率调制区域对该光起到衍射光栅的作用。因此，形成有上述那样的多个折射率调制区域的光纤被称为“光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating，FBG)”。如果使光在隔开规定的间隔形成有多个折射率调制区域的光纤中传输，则能够将该光中的具有由光纤的折射率和上述规定的间隔所决定的波长的光作为反射光取出。另外，例如，如果在纤芯中添加了稀土类等的光纤的两端附近以上述规定的间隔形成多个折射率调制区域，并向该光纤导入适当的激励光，则可以使在光纤的纤芯内传输的发光中的、具有由上述规定的间隔决定的波长的光在光纤内往复而放大。即，能够在光纤内实现激光振荡。在专利文献1中，公开了通过对光纤的芯层照射脉冲激光而在该芯层中引起化学反应，从而在芯层内形成折射率调制区域的技术。在专利文献1中，在形成了1个折射率调制区域之后，使光纤移动光栅周期的量，通过对芯层再次照射脉冲激光，从而隔开光栅周期的间隔而形成多个折射率调制区域。在先技术文献专利文献专利文献1：专利第3426154号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在专利文献1等公开的以往的折射率调制区域的形成方法中，将形成折射率调制区域的光以从与芯的长度方向垂直的方向聚焦在芯内部的状态进行照射。如果仅仅是在将焦点聚焦在芯内部的状态下照射该光，则仅该光仅照射在芯内部的极其有限的区域，因此仅能够形成相对于芯的截面具有小比例的面积的折射率调制区域。如果折射率调制区域的面积小，则与在芯中传输的光的相互作用也变小，如果不增加折射率调制区域的层数，则难以得到较高的光反射率。由于折射率调制区域的面积小，不能充分地反射在芯内传输的光，因此在将具有用现有的方法形成的折射率调制区域的光纤用作激光振荡器的介质的情况下，在光纤内不能充分放大激光，不能得到激光振荡。实际上，在使用以往的方法在掺杂了稀土类元素的光纤中形成折射率调制区域并将该光纤应用于激光振荡器的情况下，不能输出足够强度的激光。为了使在纤芯内部产生的激光充分地反射，考虑在光纤的长度方向上形成多个折射率调制区域。但是，在沿着长度方向形成多个折射率调制区域的方法中，主要存在以下两个问题。第一个问题是，为了沿长度方向形成多个折射率调制区域，需要多次重复(i)激光照射，(ii)停止照射，(iii)使激光光源或光纤沿长度方向移动，(iv)再次进行激光照射这样的过程，制造能够充分地放大激光的光纤光栅需要花费时间。第二个问题是，当沿着长度方向形成多个折射率调制区域时，由于光纤的结构的变形，不能得到稳定的良好的光纤布拉格光栅。本专利技术的目的在于，在具有光纤布拉格光栅的光纤中，减少折射率调制区域的形成数量，同时得到较高的光反射。用于解决问题的手段以下，作为用于解决课题的手段，对多个方式进行说明。这些方式可以根据需要任意组合。本专利技术的一个方面涉及的激光振荡器具备激励光源、光纤和光栅区域。激励光源输出激励光。光纤具有使由激励光产生的激光沿长度方向传输并从出口输出的芯。光栅区域是多个折射率调制区域在芯的长度方向上隔开第一间隔形成得到的区域。即，光栅区域成为光纤布拉格光栅。折射率调制区域具有与芯的折射率不同的折射率。在上述激光振荡器中，折射率调制区域的与芯的长度方向垂直的方向上的截面面积是芯的与长度方向垂直的方向上的截面面积的16％以上。在上述激光振荡器中，在芯内部的光栅区域中形成的折射率调制区域的垂直于芯的长度方向的截面面积为芯的垂直于长度方向的截面面积的16％以上。由此，即使折射率调制区域的形成数量较少，也能够形成针对由激励光产生的激光具有高反射率的光栅区域。其结果，在上述激光振荡器中，能够相对于由第1间隔决定的特定波长的激光实现较强的激光振荡。即，在上述激光振荡器中能够固定为特定的波长而进行激光振荡，能够输出强度较大的激光。另外，即使折射率调制区域的形成数量较少，由于具有较高的反射率，也能够缩短光栅区域的形成长度。其结果，能够实现不易受到光纤的长度方向上的品质偏差的影响的高品质的光栅区域(光纤布拉格光栅)。光栅区域可以具有第一光栅区域和第二光栅区域。第二光栅区域与第一光栅区域沿芯部的长度方向隔开第二间隔而形成。由此，无需在芯的端部设置反射板等就能够在光纤内进行激光的激光振荡。第一光栅区域和第二光栅区域中的任一方的芯的长度方向上的形成长度可以比另一方的形成长度短。由此，能够减小第一光栅区域和第二光栅区域中的任一方的反射率，从而能够从形成有反射率较小的光栅区域的一侧高效地导出激光。光纤也可以是掺杂了稀土类元素的氟化物光纤。由此，激光振荡器能够输出具有中红外波长的激光。光纤中掺杂的稀土元素可以是铒。由此，激光振荡器能够振荡出具有中红外区域的波长的激光。本专利技术的其他观点涉及的激光加工装置是将从上述激光振荡器输出的激光照射在工件上而进行加工的装置。本专利技术的其他观点涉及的光纤具有芯和光栅区域。光栅区域是由具有与芯的折射率不同的折射率的多个折射率调制区域在芯的长度方向上隔开第一间隔形成得到的区域。另外，在上述光纤中，折射率调制区域的与芯的长度方向垂直的方向上的截面面积是芯的与该长度方向垂直的方向上的截面面积的16％以上。由此，在上述光纤中，由于折射率调制区域的截面面积为芯的截面面积的16％以上，因此能够在减少了折射率调制区域的形成数量的同时具有高反射率。另外，由于即使折射率调制区域的形成数量较少也具有较高的反射率，因此能够缩短光栅区域的形成长度。其结果，能够实现不易受到长度方向上的品质偏差的影响的具有高品质的光栅区域(光纤布拉格光栅)的光纤。光纤的光栅区域可以具有第一光栅区域和与第一光栅区域沿纤芯的长度方向隔开第二间隔而形成的第二光栅区域。由此，无需在芯的端部设置反射板等就能够在光纤内进行激光的激光振荡。根据本专利技术的又一方面，提供了一种制造光纤的方法，所述光纤包括光栅区域，在所述光栅区域中，在芯的长度方向上隔开第一间隔而形成有具有与芯的折射率不同的折射率的多个折射率调制区域。光纤的制造方法包括以下步骤。◎向芯的内部照射使芯的折射率发生变化的反应光的步骤。◎在向芯的内部照射了反应光的状态下，使反应光沿与芯的长度方向垂直的方向移动而形成折射率调制区域的步骤。在上述光纤的制造方法中，在使芯的折射率发生变化的反应光照射到芯的内部的状态下使该反应光在与芯的长度方向垂直的方向上移动，在芯的内部形成具有与芯的折射率不同的折射率的折射率调制区域。由此，形成了截面面积较大的折射率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光振荡器，具有：/n激励光源，其输出激励光；/n光纤，其具有芯，该芯使通过所述激励光而产生的激光沿长度方向传输并从出口输出；以及/n光栅区域，在该光栅区域中，在所述芯的长度方向上隔开第一间隔而形成有具有与所述芯的折射率不同的折射率的多个折射率调制区域，/n所述折射率调制区域的与所述长度方向垂直的方向上的截面面积是所述芯的与所述长度方向垂直的方向上的截面面积的16％以上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180313 JP 2018-0452811.一种激光振荡器，具有：
激励光源，其输出激励光；
光纤，其具有芯，该芯使通过所述激励光而产生的激光沿长度方向传输并从出口输出；以及
光栅区域，在该光栅区域中，在所述芯的长度方向上隔开第一间隔而形成有具有与所述芯的折射率不同的折射率的多个折射率调制区域，
所述折射率调制区域的与所述长度方向垂直的方向上的截面面积是所述芯的与所述长度方向垂直的方向上的截面面积的16％以上。


2.根据权利要求1所述的激光振荡器，其中，
所述光栅区域具有第一光栅区域和从所述第一光栅区域沿所述芯的长度方向隔开第二间隔而形成的第二光栅区域。


3.根据权利要求2所述的激光振荡器，其中，
所述第一光栅区域和所述第二光栅区域中的任意一方的所述长度方向上的形成长度比另一方的形成长度短。


4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的激光振荡器，其中，
所述光纤是掺杂了稀土类元素的氟化物光纤。


5.根据权利要求4所述的激光振荡器，其中，
所述稀土类元素是铒。


6.一种激光加工装置，其中，
将从权利要求1至5中的任意一项所述的激光振荡器输出的激光照射至工件而进行加工。


7.一种光纤，具有：
芯；以及
光栅区域，在该光栅区域中，在所述芯的长度方向上隔开第一间隔而形成有具有与所述芯的折射率不同的折射率的多个折射率调制区域，
所述折射率调制区域的与所述长度方向垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：服部聪史，村上政直，C·沙佛，时田茂树，上原日和，松隈启，
申请(专利权)人：三星钻石工业股份有限公司，国立大学法人大阪大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP