光纤激光器制造技术

本发明专利技术提供价廉且可靠性较高、能以大功率工作的光纤激光器。本发明专利技术的光纤激光器，在对部分地添加有稀土类元素的光纤（２）导入激励所述稀土类元素的激励光（３）而使激光（９）振荡的光纤激光器（１）中，将光纤（２）卷绕在芯部件（４）的外周，对该卷绕了的光纤（２）的外周的一部分进行加工而形成平坦面（５），使棱镜（６）的一面与该平坦面（５）接触，并使激励光光源面对所述棱镜（６）的其它面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及价廉且可靠性高、能以大功率工作的光纤激光器。
技术介绍
为了将激光器应用于激光加工或医疗用途，要求开发具有更高输出功率的价廉的光源。对这些要求，光纤激光器因效率高而且能够容易地射出单模的激光，因此，备受瞩目。现有的光纤激光器使用如图4所示的双金属包层型光纤40。在双金属包层型光纤40的芯区域41中添加有Nd、Yb、Er、Th等的稀土类金属。金属包层区域是双层结构，且由折射率比芯区域41低的内侧金属包层区域42和折射率比该内侧金属包层区域更低的外侧金属包层区域43构成。激励光44以多模在内侧金属包层区域42内传输，并逐渐被中心的芯区域41所吸收而衰减。在大功率光纤激光器的情况下，将激励光导入内侧金属包层区域42内的技术十分重要。图5(a)～图5(c)表示现有的光纤激光器中的主要的激励方法。图5(a)的方法是被称之为端面激励方式，它是从双金属包层型光纤51的端面，借助于透镜54将从以单模振荡的半导体激光器52所发出的激励光53直接导入双金属包层型光纤51内的方法。作为同样地从光纤端面导入激励光的方法，也有使多模振荡的半导体激光器首先与多模光纤耦合，并使该光束化并会聚的光耦合在双金属包层型光纤的内侧金属包层区域的端面上的方法。图5(b)的方法被称之为V形槽方式，它是将激励光53会聚在形成于双金属包层型光纤51的侧面上的V形槽56上，并通过其边界面的反射将激励光导入到内侧金属包层区域的方法。图5(c)的方法被称之为平行侧面激励方式，它是将激励光导入用的多模光纤55热熔连接在双金属包层型光纤51的侧面上的方法(参见专利文献1美国专利5,999,673号公报)。通过增加导入口数量能够实现激励光的增大，通过进一步使用多个半导体激光器，万一即使某一个半导体激光器出现故障，也能抑制激光器振荡的变动。图6表示采用了该平行侧面激励方式图的光纤激光器的一般结构。利用多模光纤将来自各个单发射结构的半导体激光器62的激励光导光到芯区域添加有稀土类元素的双金属包层型光纤61上。激励光借助于双金属包层型光纤61和多模光纤在侧面热熔粘结而构成的激励光组合器63入射到双金属包层型光纤61的内侧金属包层区域内。为了得到大功率，如图示那样连接多个半导体激光器62。在双金属包层型光纤61的一端(激励光所入射的一侧)上，形成有使激励波长的光通过而对振荡波长的光具有高的反射率的纤维光栅64a。还有，在与激励光入射一侧相反的一端上形成有部分地反射振荡光的另外的纤维光栅64b。这两个纤维光栅64a、64b分别作为激光器共振器的全反射镜及输出镜起作用，并输出激光器振荡光65。为了得到更大的功率，也可以从射出激光的相反一端导入同样的激励光。图5(a)的端面激励方式，由于将激励光直接入射到双金属包层型光纤51的端面上，因此，其入射口径由内侧金属包层的直径决定，且至多为数百μm。因此，在大功率化方面存在的问题是，对该狭窄的内侧金属包层端面如何导入大功率的激励光。即使采用使单发射的半导体激光器首先与多模光纤耦合并将该光束化并会聚后导入端面的方法，在能够连接的激励用半导体激光器的数量上也有限度，不能连接得太多。为了得到大功率，就不得不加大每一个激励用半导体激光器的输出功率，因此而使其寿命缩短且价格增高。若要使其进一步高大功率振荡，则在光的传输区域中的功率密度变得非常高。尤其是在激励光导入端附近的激励光的功率密度变得非常高，有可能使光纤破坏。这样，端面激励方式虽然对激光器振荡光的转换效率优良，但在能够导入激励光的功率总量上却有限度。还有，一个激励用半导体激光器的故障对光纤激光器整体的输出变动带来影响。图5(b)的V形槽方式，由于在光纤的侧面形成楔形的V形槽，因此，不仅加工繁杂，而且使光纤的机械强度显著下降。图5(c)的平行侧面激励方式，由于通过增加导入口数量来实现激励光的增大，因此，实际上能够使激励光无限制地增大。但必须将引导半导体激光的多模光纤一条一条地热熔粘接在双金属包层型光纤的侧面上，从而使得作业繁杂的同时，使得热熔粘接部分的结构复杂化。还有，所使用的半导体激光器是与多模光纤容易耦合的单发射结构，因而不适合于使用价廉且总的光输出功率较大的条形或层状结构的半导体激光器的场合。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种价廉且可靠性高、能以大功率工作的光纤激光器。为了达到上述目的，本专利技术的光纤激光器，在对部分地添加有稀土类元素的光纤导入激励所述稀土类元素的激励光而使激光振荡的光纤激光器中，将所述光纤卷绕在芯部件的外周，对该卷绕了的光纤的外周的一部分进行加工而形成平坦面，使棱镜的一面与该平坦面接触，并使激励光光源面对所述棱镜的其它面。可以使所述棱镜的一面与所述平坦面的一部分接触，在不与该棱镜接触而被露出的所述平坦面上包覆了反射所述激励光的金属膜。所述光纤可以加工成由实心的芯区域和双层包围该实心的芯区域的内外包覆层区域构成，在所述实心的芯区域中添加所述稀土类元素，使内侧包覆层区域的折射率比所述实心的芯区域的折射率低而比外侧包覆层区域的折射率高，并使所述平坦面到达内侧包覆层区域。所述光纤可以加工成由空心的芯区域和双层包围该空心的芯区域的内外包覆层区域构成，在内侧包覆层区域上形成用于在振荡光波段形成光子带隙的多个空穴，在该内侧包覆层区域的实心部分中添加所述稀土类元素，使外侧包覆层区域的折射率比内侧包覆层区域的实心部分的折射率低，并使所述平坦面到达内侧包覆层区域。可以在所述芯部件的外周形成了镜面。可以在所述芯部件的外周形成了保持所述光纤的槽。可以用折射率比外侧包覆层区域的折射率低的透明粘接剂固定所述卷绕了的光纤。所述激励光光源可以做成将发光元件部分配置成线性阵列状态的条形结构或将该条形结构进一步层叠而成的层状结构。可以将所述芯部件的外表面做成平滑的平面及曲面，对卷绕在这些面上的光纤的外周进行加工而形成了所述平坦面。可以使两个激励光光源分别面对所述棱镜的不与所述平坦面接触的两个面。本专利技术的发挥的优良效果是可以实现价廉、高可靠性、能以大功率工作的光纤激光器。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的光纤激光器的结构图，图1(a)是与芯部件的轴正交的剖视图，图1(b)是图1(a)的局部放大剖视图，图1(c)是与图1(b)相同的部分的沿芯部件的轴的局部放大剖视图。图2(a)、图2(b)是分别表示本专利技术的其他实施方式的图，是沿芯部件的轴的局部放大剖视图。图3是用于本专利技术的其他实施方式的光子带隙光纤的剖视图。图4是用于本专利技术的一个实施方式的双包覆层型光纤的剖视图。图5(a)、图5(b)、图5(c)分别是现有的光纤激光器的结构图。图6是现有的光纤激光器的结构图。附图标记1-光纤激光器、2-光纤、3-激励光、4-芯部件、5-平坦面、6-棱镜、7-激励光光源具体实施方式下面，根据附图详细叙述本专利技术的一个实施方式。如图1所示，本专利技术的光纤激光器1做成，在对部分地添加有稀土类元素的光纤2导入激励该稀土类元素的激励光3而使激光9振荡的光纤激光器1中，将光纤2卷绕在芯部件4的外周上，对该被卷绕起来的光纤2的外周的一部分进行加工而形成平坦面5，使棱镜6的一面与该平坦面5接触，并使激励光光源7面对该棱镜6的另一面。芯部件4的沿垂直于轴剖切的截面形状在轴方向的任何地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤激光器，在对部分地添加有稀土类元素的光纤导入激励所述稀土类元素的激励光而使激光振荡的光纤激光器中，其特征在于，将所述光纤卷绕在芯部件的外周，对该卷绕了的光纤的外周的一部分进行加工而形成平坦面，使棱镜的一面与该平坦面接触，并使激励光光源面对所述棱镜的其它面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：本乡晃史，大薗和正，姚兵，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]