稀土类添加光纤以及光纤激光装置制造方法及图纸

提供一种稀土类添加光纤，其能够抑制当光透过因TMI现象而产生的长周期光栅时的基本模式与高次模式之间的模式间耦合。稀土类添加光纤(10)具备：半径R的纤芯(20)、以及覆盖纤芯(20)的周围并具有比纤芯(20)的折射率低的折射率的包层(30、40)。在占据从纤芯(20)的中心到半径R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稀土类添加光纤以及光纤激光装置


[0001]本专利技术涉及一种稀土类添加光纤以及光纤激光装置，尤其涉及一种在光纤激光装置中使用的稀土类添加光纤。

技术介绍

[0002]光纤激光装置与以往的激光装置相比而言，聚光性优良并能够获得较高功率密度的光，另外，光纤激光装置能够实现较小的束光点，因此在激光加工领域、医疗领域等各种领域中使用。近年来，对于高功率激光的需求提高，在光纤激光装置中也在推进高输出化。随着光纤激光装置的高输出化，在光纤激光装置内的光纤中传播的光的功率密度也会提高，容易发生由受激拉曼散射引起的光的波长转换。考虑到如下情况：如果发生这样的受激拉曼散射，则会导致设计上应该放大的波长的光的输出降低，光纤激光装置的输出变得不稳定。另外，用于光纤激光装置的光纤布拉格光栅(FBG)那样的光部件在目标波长以外的光中不能充分地发挥功能，因此若发生受激拉曼散射引起的光的波长转换，则有可能导致这些光部件不发挥功能，引起光纤激光装置的故障。因此，在高输出的光纤激光装置中，为了不发生受激拉曼散射引起的光的波长转换，也通过使用扩大了纤芯直径的多模光纤来降低在光纤中传播的光的功率密度。
[0003]已知，当作为用于光纤激光装置的稀土类添加光纤而使用多模光纤时，若光功率超过一阈值，则会产生所谓横模不稳定性(TMI：Transverse Mode Instability)的现象。该TMI现象是在稀土类添加光纤中形成周期性的折射率变动的现象，所述周期性的折射率变动对应于基本模式与高次模式的传播常数的差。
[0004]该TMI现象被认为因如下过程而产生。当多个模式在稀土类添加光纤中传播时，则会产生这些模式间的干涉。这里，对于进行激光振荡过程中的稀土类添加光纤而言，会在产生建设性的干涉的部分较大程度地产生受激发射，相反地在产生破坏性的干涉的部分不太会产生受激发射。当产生受激发射时，会由于量子缺损而产生一定的热，因此会在长度方向上产生与模式间的干涉的周期对应的发热分布，这会导致周期性的折射率变动。
[0005]当发生这种TMI现象时，则沿着长度方向的周期性的折射率变动作为长周期光栅发挥功能，有可能在基本模式与高次模式之间产生模式间耦合。如果产生这样的模式间耦合，则会导致输出的激光的光束品质恶化，损害上述的光纤激光装置的优点即聚光特性。例如非专利文献1所示，若光功率超过一阈值，则光束品质会急剧恶化。现有技术文献专利文献
[0006]非专利文献1:T.Eidam,C.Wirth,C.Jauregui,F.Stutzki,F.Jansen,H.
‑
J.Otto,O.Schmidt,T.Schreiber，J.Limpert,and A.Tunnermann,“Experimental observations of the threshold
‑
like onset of mode instabilities in high power fiber amplifiers,”Optics express 19,13218
‑
13224(2011).

技术实现思路

(一)要解决的技术问题
[0007]本专利技术针对现有技术的问题做出，第一目的在于，提供一种稀土类添加光纤，能够抑制如下情况，即：当光透过因TMI现象而产生的长周期光栅时在基本模式与高次模式之间产生模式间耦合。
[0008]另外，本专利技术的第二目的在于，提供一种光纤激光装置，能够抑制输出的激光的光束品质恶化。(二)技术方案
[0009]根据本专利技术的第一方式，提供一种稀土类添加光纤，其能够抑制当光透过因TMI现象而产生的长周期光栅时的基本模式与高次模式之间的模式间耦合。该稀土类添加光纤具备：半径R的纤芯、以及覆盖上述纤芯的周围并具有比上述纤芯的折射率低的折射率的包层。在占据从上述纤芯的中心到半径R
re
的范围的添加区域添加稀土类元素。上述稀土类添加光纤的工作波长下的归一化频率V是2.4以上且4.5以下，满足0＜R
re
＜(0.0247V2－0.3353V+1.6474)R。
[0010]根据本专利技术的第二方式，提供一种光纤激光装置，其能够抑制输出的激光的光束品质恶化。该光纤激光装置具备：上述的稀土类添加光纤、以及至少一个激励光源，该至少一个激励光源生成对添加于上述稀土类添加光纤的上述稀土类元素进行激励的激励光并将将该激励光导入上述稀土类添加光纤。
附图说明
[0011]图1是示意性地示出本专利技术一实施方式的稀土类添加光纤的剖面的图。图2A是表示光纤的归一化频率V＝2.5时的稀土类元素的添加区域和LP01模式与LP11模式之间的标准化模式耦合常数的关系的曲线图。图2B是表示光纤的归一化频率V＝3时的稀土类元素的添加区域和LP01模式与LP11模式之间的标准化模式耦合常数的关系的曲线图。图2C是表示光纤的归一化频率V＝3.5时的稀土类元素的添加区域和LP01模式与LP11模式之间的标准化模式耦合常数的关系的曲线图。图2D是表示光纤的归一化频率V＝4时的稀土类元素的添加区域和LP01模式与LP11模式之间的标准化模式耦合常数的关系的曲线图。图2E是表示光纤的归一化频率V＝4.45时的稀土类元素的添加区域和LP01模式与LP11模式之间的标准化模式耦合常数的关系的曲线图。图3是图示在各归一化频率V下LP01模式与LP11模式之间的标准化模式耦合常数开始小于1时的曲线图。图4A是表示当光纤的归一化频率V＝4时的稀土类元素的添加区域和LP01模式与LP21模式之间的标准化模式耦合常数的关系的曲线图。图4B是表示光纤的归一化频率V＝4.45时的稀土类元素的添加区域和LP01模式与LP21模式之间的标准化模式耦合常数的关系的曲线图。图5A是表示光纤的归一化频率V＝4时的稀土类元素的添加区域和LP01模式与LP02模式之间的标准化模式耦合常数的关系的曲线图。
图5B是表示光纤的归一化频率V＝4.45时的稀土类元素的添加区域和LP01模式与LP02模式之间的标准化模式耦合常数的关系的曲线图。图6是表示相对于归一化频率V而言LP11模式及LP02模式的标准化传播常数b为0时的光纤的弯曲径的曲线图。图7是表示所需的稀土类添加光纤的长度L
’
与添加区域的半径R
re
的关系的曲线图。图8是示意性地示出本专利技术一实施方式的光纤激光装置的结构的框图。
具体实施方式
[0012]以下参照图1至图8对本专利技术的稀土类添加光纤以及光纤激光装置的实施方式进行详细说明。在图1至图8中，对于相同或者相当的构成要素标记相同的附图标记并省略重复的说明。另外，在图1至图8中，存在夸张地表示各构成要素的比例尺、尺寸的情况、以及省略了一部分的构成要素的情况。在以下的说明中若无特别说明，“第一”、“第二”等用语仅用于对构成要素进行相互区别，并非表示特定的顺位、顺序。
[0013]图1是示意性地示出本专利技术一实施方式的稀土类添加光纤10的剖面的图。如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种稀土类添加光纤，其具备：纤芯，其半径为R，在占据从所述纤芯的中心到半径R
re
的范围的添加区域中添加有稀土类元素；以及包层，其覆盖所述纤芯的周围，具有比所述纤芯的折射率低的折射率，所述稀土类添加光纤的工作波长下的归一化频率V是2.4以上且4.5以下，满足0＜R
re
＜(0.0247V2－0.3353V+1.6474)R。2.根据权利要求1所述的稀土类添加光纤，其特征在于，进一步满足0.1R＜R
re
＜(0.0247V2－0.3353V+1.6474)R。3.根据权利要求2所述的稀土类添加光纤，其特征在于，进一步满足0.3R＜R
re
＜(0.0247V2－0.3353V+1.6474)R。4.根据权利要求1至3的任一项所述的稀土类添加光纤，其特征...

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