光纤激光器用光纤及光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及光纤激光器用光纤及光纤激光器。本发明专利技术提供一种可得到高品质、高输出功率的单模输出光的光纤激光器用光纤及光纤激光器。在使激发光放大和使激光起振的光纤激光器用光纤（１１）中，包括具有添加了稀土类元素的芯及形成于芯周围的包层的光纤（２），以及设于该光纤（２）的前端部的波模滤光器（６）或者在光纤（２）的长度方向的规定位置上形成有波模滤光器（６）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可得到高品质、高输出功率的单模激光的光纤激光器用光纤及 光纤激光器。
技术介绍
光纤激光器是使激发光入射到添加了由稀土类元素组成的激发物质的光 纤激光器用光纤，使再放出的光起振的激光器。对其原理进行简单说明的话，则如图3所示，入射到光纤激光器用光纤即光纤101的激发光激发起芯102 中的激发物质，从激发物质再放出的光成为激光而输出。如图4所示，现有的光纤激光器111具备作为添加有激发物质的光纤激 光器用光纤的激发用光纤112,配置于激发用光纤112的两端的镜3、 4,以及 使激发光入射到激发用光纤112上的激发光入射机构5。激发用光纤112是例如在径向折射率阶梯变化的梯度折射率型光纤。在 此，该光纤是在添加有激发物质的芯周围有第一包层，在第一包层的周围有第 二包层的双包层光纤。镜3、 4由例如有选择性地反射或透过特定波长的光的FBG构成。图的左 侧是对要起振的波长的光全部反射的全反射镜3。图的右侧是对要起振的波长 的光部分透过、部分反射的部分反射镜4。激发光入射机构5具备激发用光源、把来自激发用光源的激发光引到激发 用光纤112中的耦合器。作为激发用光源，使用多个激光二极管7，将来自各 激光二极管7的激发光分别用光源用光纤8导入多路耦合器9。从多路耦合器 9入射到激发用光纤112的激发光在激发用光纤112中传播而被放大同时被激 发物质吸收，再从激发物质放出光。激发光的波长例如是915nm、 975nm,激发物质例如是Yb，激光的起振 波长例如是1030~ 1100nm。涉及本专利技术的现有^t术参见以下专利文献专利文献1:日本特开2000-200931号公净艮 专利文献2:日本特开2000-349369号公才艮 专利文献3:日本特开2002-118315号公导艮 专利文献4:日本特开2007-522497号7>才艮为了增大光纤激光器的输出，只要增大激发光的功率即可。但是，若增大内的能量密度变高，因此，会产生光纤被破坏、发生非线性现象、或光纤发热而对周围产生热的影响等问题。对此，通过增大光纤的芯直径等方法来扩大模场直径是有效的。但是，通过扩大光纤的芯直径，从单模式变成多模式的激光起振，激光的品质下降。另一方面，作为光纤激光器用光纤，使用光子晶体光纤(PCF)的场合， 可以在较宽的频带维持单模的激光起振并增大模场直径，但由于增大模场直径 而导致的弯曲损失增大，因而难以实用化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种可得到高品质、高输出功率的单模的激光的光纤激光器用光纤及光纤激光器。为了达到上述目的，本专利技术的方案1的光纤激光器用光纤在使激发光;^大和使激光起振的光纤激光器用光纤中，由具有添加有稀土类元素的芯及形成于芯周围的包层的光纤、和设于该光纤的前端部的波冲莫滤光器构成。本专利技术的方案1的光纤激光器用光纤的优选方案是上述波模滤光器可以是光子晶体光纤。上述光子晶体光纤的长度可以不足100mm。上述光子晶体光纤的空穴直径d与空穴间隔A之比d/A可以不足0.44。为了达到上述目的，本专利技术的方案2的光纤激光器用光纤在具备添加了稀 土类元素的芯和形成于该芯周围的具有多个空穴的包层，使激发光放大并使激 光起振的光纤激光器用光纤中，在长度方向的M^定位置上形成有波;溪滤光器。本专利技术的方案2的光纤激光器用光纤的优选方案是上述波模滤光器可以改变上述空穴的构造来形成，从而使上述空穴直径d与空穴间隔A之比d/A不足0.44。上述波模滤光器可以通过放电或激光照射来改变并形成上述空穴。 上述波模滤光器可以具有不足100mm的长度。 上述波模滤光器可以形成于上述光纤的长度方向的多个部位。 上述波;漢滤光器可以形成于直线状配置的部分上。本专利技术的光纤激光器具备如上方案1、 2及其优选方案中任意一项所述的 光纤激光器用光纤和使激发光入射到上述光纤激光器用光纤的激发光入射机 构。本专利技术发挥如下优良效果。(1) 可得到高品质的激光。(2) 可得到高输出功率的激光。(3) 可得到单模的激光。 附图说明图l是表示本专利技术的一个实施方式的光纤激光器的构成图。行状况的侧剖视图。图3是为了说明现有的光纤激光器的工作原理而表示光纤中的光的运行 状况的立体透视图。图4是现有的光纤激光器的构成图。图5 (a)是表示梯度折射率型光纤中的光的运行状况的图，图5 (b)是 径向的折射率分布图。图6 (a)是表示光纤激光器的原理模型图，图6 (b)是表示作为单模起 振的增益和损失的关系的图，图6 (c)是表示作为多模起振的增益和损失的 关系的图。图7是弯曲损失与光纤的弯曲半径的关系的特性图表。 图8是光子晶体光纤的剖面图。图9是以光子晶体光纤的标准化空穴直径为参数的标准化频率与标准化 波长的关系的特性图表。图IO是标准化频率及模场直径与光子晶体光纤的空穴间隔的关系的特性图表。图11是表示本专利技术的另一个实施方式的光纤激光器的构成图。 行状况的侧剖^L图。图13 (a)、图13 (b)是表示本专利技术的光纤激光器所使用的光子晶体光纤 的制造方法的侧剖视图。图14 (a)、图14 (b)是表示本专利技术的另一个实施方式的光纤激光器的部 分构成图。图15是弯曲损失与光子晶体光纤的模场直径的的关系的特性图表。 图16是标准化频率及弯曲损失与光子晶体光纤的结构参数的关系的特性 图表。图中1、 51—光纤激光器，2—激发用光纤，3—全反射镜，4一部分反射镜，5 一激发光入射机构，6—波模滤光器，ll一光纤激光器用光纤。 具体实施例方式以下，基于附图对本专利技术的一个实施方式进行详细叙述。 本专利技术为了抑制高次模式的起振，提供一种具有在芯中添加了稀土类元素 的光纤和设置在该光纤的前端部的波模滤光器的光纤激光器用光纤；或者，提 供一种在芯中添加了稀土类元素，并在芯的周围具有许多空穴的光纤激光器用 光纤上形成了波模滤光器的光纤激光器用光纤。具备具有该结构的光纤激光器 用光纤的光纤激光器可得到高输出的激光。 以下，对其原理进行详细考察。光纤激光器需要考虑单模光在光纤中传输的单模工作条件。这是因为，如 果以单模传输光则可得到高品质的激光。反之，如果以多模传输光则激光的品质不好。就激光的品质而言，越能缩小光束的截面直径品质越好，无法缩小光 束的截面直径品质就不好。如图5 (a)、图5 (b)所示，设芯的折射率为nc、 层的折射率为ncl、 芯的半径为a。此时，如果满足式(l)，则在光纤中传输单模光。 (数学式l) 6，=^^"c2 (义)-《(义)< 2.405 ( 1 )义这里，V (X)是标准化频率。如果标准化频率V (X)为2.405以下，则 可知光纤以单模进行工作。作为例子，考察波长为1.06pm时。使用bl.06pm、 V (入)=2.405、 N.A.(与光封入相关的值)=(nc2 ("國ncl2 (AJ) |/2=0.06， 若求芯半径a,则为 (数学式2)卵) 《《 "、27rV"(义)-《(;i)用于光纤以单才莫进《亍工作的芯半径a为6.6 u m以下。 其次，对光纤激光器中的起振模式进行考察。图6 (a)所示的式样是在隔开规定间隔L放置的全反射镜121和部分透 过镜122之间配置放大介质123。若将未图示的激发光注入该放大介质123, 则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤激光器用光纤，使激发光放大并使激光起振，其特征在于，　包括具有添加了稀土类元素的芯及形成于芯周围的包层的光纤和设于该光纤的前端部的波模滤光器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚兵，大薗和正，本乡晃史，佐藤彰生，谷中耕平，斋藤和也，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，学校法人丰田学园，
类型：发明
国别省市：JP[日本]