多孔光纤及使用其的激光器装置 【技术领域】
本发明涉及多孔光纤及使用其的激光器装置， 具体而言， 涉及能够在希望的位置， 辐射在包层中传播的泄漏光的多孔光纤以及使用其的激光器装置。背景技术
光纤激光器装置在加工机、 医疗设备、 测量器的领域等被使用， 输出在放大用光纤 中被放大后的光。在这样的光纤激光器装置中， 存在从放大用光纤的纤芯输出的输出光被 输入至传输光纤的纤芯， 通过传输光纤被传播至希望的位置后被输出的情况。
然而， 在放大用光纤与传输光纤的连接部， 存在下述情况， 即由于纤芯彼此的轴偏 差、 纤芯彼此的角度的不匹配、 纤芯彼此的模场的不同等， 从放大用光纤输出的输出光的一 部分漏出到传输光纤的包层， 在传输光纤的包层中传播。 该情况下， 有时会产生在包层中传 播的泄漏光被传输光纤的被覆层吸收， 从而被覆层烧坏这一问题。
在下述专利文献 1 中记载有从光纤辐射这样的在包层中传播的泄漏光的光学部 件。在该光学部件中， 光纤被插入到一端侧的内径小、 另一端侧的内径大的玻璃管中， 玻璃 管的一端侧的内壁与光纤的包层熔接， 玻璃管的另一端侧的内壁与光纤分离。 而且， 漏到光 纤的包层的泄漏光在玻璃管的一端侧的熔接部分从包层向玻璃管传播， 输入到玻璃管的光 从玻璃管的另一端侧向外辐射。
专利文献 1 ： 日本特开 2008-158096 号公报
然而， 在上述专利文献 1 所述的光学部件中， 泄漏光由于需要在被光纤的被覆层 等吸收前被辐射， 因此必须设置在光纤的端部附近， 设置位置被限制。 发明内容 于是， 本发明的目的在于提供能够在希望的位置， 辐射在包层中传播的泄漏光的 多孔光纤以及使用其的激光器装置。
本发明的多孔光纤的特征在于， 具有一端以及另一端， 并且具有纤芯、 被覆所述纤 芯的内侧包层、 形成有多个空孔并被覆所述内侧包层的空孔层和被覆所述空孔层的外侧包 层， 该多孔光纤设置有将所述空孔沿光纤的长度方向坍缩规定长度的坍缩区域。
根据这样的多孔光纤， 在输入到纤芯的光、 从纤芯输出的光的一部分作为泄漏光， 向内侧包层泄漏的情况下， 由于内侧包层被空孔层被覆， 因此泄漏光也被封闭于内侧包层 中， 在内侧包层中传播。因此， 能够防止在非意图的位置， 泄漏光从多孔光纤辐射。因此， 在 多孔光纤被被覆层被覆的情况下， 也能够防止烧坏该被覆层。而且， 在坍缩区域中， 空孔层 的空孔被坍缩， 因此泄漏光从内侧包层经由空孔层向外侧包层传播， 来向多孔光纤的外部 辐射。 因此， 通过在希望的位置设置坍缩区域， 能够在希望的位置辐射在内侧包层中传播的 泄漏光。
另外， 在上述多孔光纤中， 优选所述空孔在所述坍缩区域中按照直径变细的方式 坍缩。
输入到内侧包层的泄漏光包含数值孔径 (NA) 高的成分到 NA 低的成分。于是， 根 据这样的多孔光纤， 通过变细空孔的直径， 能够调整空孔层的平均折射率， 因此能够调整在 坍缩区域中能够在内侧包层中传播的光的 NA。因此， 能够在坍缩区域中辐射超过能够在内 侧包层中传播的光的 NA 的泄漏光的成分。这样， 能够调整泄漏光的辐射量。
或者， 在上述多孔光纤中， 优选所述空孔在所述坍缩区域中被完全坍缩。
根据这样的多孔光纤， 在坍缩区域中空孔被完全坍缩， 因此能够使泄漏光的辐射 量为最大限度。
另外， 优选在上述多孔光纤中的所述坍缩区域中， 所述空孔按照直径沿着从所述 一端向所述另一端的方向逐渐变小的方式坍缩。
根据这样的多孔光纤， 在坍缩区域中， 沿着从多孔光纤的一端朝向另一端的方向， 空孔层的平均折射率逐渐地变大， 能够在内侧包层中传播的光的 NA 逐渐变小。因此， 从一 端朝向另一端在内侧包层中传播的泄漏光在坍缩区域中， 随着空孔层的平均折射率变大， 从 NA 大的泄漏光的成分到 NA 小的泄漏光的成分， 按顺序逐渐被辐射。因此， 能够使被辐射 的泄漏光不在局部集中， 而在光纤的长度方向上分散。
或者， 在上述多孔光纤中的所述坍缩区域中， 也优选所述空孔按照直径沿着从所 述一端朝向所述另一端的方向分级地变小的方式坍缩。 根据这样的多孔光纤， 在坍缩区域中， 沿着从多孔光纤的一端朝向另一端的方向， 空孔层的平均折射率分级地变大， 能够在内侧包层中传播的光的 NA 分级地变小。因此， 从 一端朝向另一端在内侧包层中传播的泄漏光在坍缩区域中， 随着空孔层的平均折射率变 大， 从 NA 大的泄漏光的成分到 NA 小的泄漏光的成分， 按顺序分级地被辐射。因此， 在这样 的多孔光纤中， 能够使被辐射的泄漏光也不在局部集中， 而在光纤的长度方向上分散。
进而， 在上述多孔光纤中， 更优选所述空孔中的与直径最小的部分相邻的部分被 完全坍缩。
根据这样的多孔光纤， 在坍缩区域中， 空孔按照直径逐渐或分级地变小的方式坍 缩， 最后被完全坍缩。因此， 能够辐射在空孔未被完全坍缩的部分中未被辐射的泄漏光。
另外， 在上述多孔光纤中， 优选特征在于， 所述坍缩区域设置有多个， 所述空孔按 照直径从与所述一端最近的所述坍缩区域向与所述另一端最近的所述坍缩区域分级地变 小的方式坍缩。
根据这样的多孔光纤， 在多个坍缩区域中， 按照从多孔光纤的一端向另一端的顺 序， 坍缩区域中的空孔层的平均折射率分级地变大。 因此， 按各个坍缩区域能够在内侧包层 中传播的光的 NA 分级地变小。因此， 从一端向另一端在内侧包层中传播的泄漏光在各个坍 缩区域中， 从 NA 大的泄漏光的成分起按顺序分级地被辐射。因此， 根据这样的多孔光纤， 由 于泄漏光从各个坍缩区域分级地被分开来被输出， 因此能够使被辐射的泄漏光不在局部集 中， 而在光纤的长度方向上分散。
进而， 在上述多孔光纤中， 优选在与所述另一端最近的所述坍缩区域中， 所述空孔 被完全坍缩。
根据这样的多孔光纤， 能够辐射在空孔未被完全坍缩的坍缩区域中未被辐射的泄 漏光。
另外， 优选在上述多孔光纤中， 所述坍缩区域设置有多个， 多个所述坍缩区域从与
所述一端最近的所述坍缩区域向与所述另一端最近的坍缩区域而分级地变长。
根据这样的多孔光纤， 在各个坍缩区域中， 按照从多孔光纤的一端朝向另一端的 顺序， 泄漏光易于被辐射。 因此， 从一端向另一端在内侧包层中传播的泄漏光在各个坍缩区 域中， 分级地被辐射。因此， 根据这样的多孔光纤， 泄漏光从各个坍缩区域分级地被分开来 输出， 因此能够使被辐射的泄漏光不在局部集中， 而在光纤的长度方向上分散。
另外， 优选在上述多孔光纤中， 所述一端是向所述纤芯输入光的输入端。
根据这样的多孔光纤， 有时当从多孔光纤的一端输入光时， 输入的光的一部分从 纤芯漏出， 作为泄漏光， 从多孔光纤的一端向另一端在包层中传播。 然而， 在这样的情况下， 在坍缩区域中也能够输出泄漏光。 尤其， 在为从一端向另一端传播的泄漏光逐渐被辐射、 或 者分级地被辐射的构成的情况下， 能够使被辐射的泄漏光不在局部集中， 而在光纤的长度 方向上分散。
或者， 优选在上述多孔光纤中， 所述一端为从所述纤芯输出光的输出端。
根据这样的多孔光纤， 有时当从多孔光纤的一端输出光时， 输出的光的一部分被 反射， 反射后的光作为泄漏光， 从多孔光纤的一端向另一端在包层中传播。然而， 在这样的 情况下， 在坍缩区域中也能够输出泄漏光。 尤其， 当为从一端向另一端传播的泄漏光逐渐被 辐射， 或者分级地被辐射构成的情况下， 能够使被辐射的泄漏光不在局部集中， 而在光纤的 长度方向上分散。
另外， 优选在上述多孔光纤中的所述坍缩区域中， 所述外侧包层的至少 1 部分被 折射率在所述外侧包层的折射率以上的光辐射部件被覆。
根据这样的多孔光纤， 泄漏光易于从外侧包层向光辐射部件传播， 能够效率更好 地辐射泄漏光。
进而， 更优选在上述多孔光纤中， 所述光辐射部件与热转换部件连。
根据这样的多孔光纤， 能够使传播到光辐射部件的泄漏光被热转换部件吸收而转 换为热， 因此能够抑制泄漏光浪费地向空间辐射。
另外， 本发明的激光器装置的特征在于， 具备上述的多孔光纤， 利用所述多孔光纤 来传播输出光。
根据这样的激光器装置， 能够利用多孔光纤来传播输出光， 并且在产生泄漏光， 该 泄漏光在多孔光纤的包层中传播的情况下， 也能够在希望的位置辐射泄漏光。
进而， 优选在上述激光器装置中， 还具备光纤， 该光纤具有纤芯以及包层， 并且与 所述多孔光纤端面连接， 向所述多孔光纤的所述纤芯输入所述输出光， 所述包层的外径小 于或等于所述内侧包层的外径。
根据这样的激光器装置， 在与多孔光纤连接的光纤中， 即使产生不需要的泄漏光， 并且该泄漏光从光纤的包层被输出的情况下， 也能够易于将泄漏光封闭于多孔光纤的内侧 包层。另外， 能够抑制当进行端面连接时， 多孔光纤的空孔作为根源而形成泡。
发明效果
如上所述， 根据本发明， 可以提供能够在希望的位置， 辐射在包层中传播的泄漏光 的多孔光纤以及使用其的激光器装置。 附图说明图 1 是表示本发明的第 1 实施方式的激光器装置的图。
图 2 是表示图 1 的放大用光纤的与长度方向垂直的剖面的样子的图。
图 3 是表示图 1 的多孔光纤的与长度方向垂直的剖面的样子的图。
图 4 是表示放大用光纤与多孔光纤的连接的样子的图。
图 5 是表示图 1 的多孔光纤的沿着长度方向的坍缩区域的剖面的样子的图。
图 6 是表示本发明的第 2 实施方式的激光器装置的多孔光纤的沿着长度方向的坍 缩区域的剖面的样子的图。
图 7 是表示本发明的第 3 实施方式的激光器装置的多孔光纤的沿着长度方向的坍 缩区域的剖面的样子的图。
图 8 是表示本发明的第 4 实施方式的激光器装置的多孔光纤的沿着长度方向的坍 缩区域的剖面的样子的图。
图 9 是表示本发明的第 5 实施方式的激光器装置的多孔光纤的沿着长度方向的坍 缩区域的剖面的样子的图。
图 10 是表示本发明的第 6 实施方式的激光器装置的多孔光纤的沿着长度方向的 坍缩区域的剖面的样子的图。 具体实施方式 以下， 参照附图对本发明的多孔光纤以及使用其的激光器装置的优选的实施方式 详细地进行说明。
( 第 1 实施方式 )
图 1 是表示本发明的第 1 实施方式的激光器装置的图。
如图 1 所示， 激光器装置 1 是光纤激光器装置， 具备下述主要构成， 即输出种子光 的种子光源 10、 输出激励光的激励光源 20、 被输入种子光与激励光的放大用光纤 30、 连接 种子光源 10 以及激励光源 20 和放大用光纤 30 的光纤合束器 40 和作为一端与放大用光纤 30 连接的传输光纤的多孔光纤 50。
种子光源 10 例如由激光二极管所构成的激光源、 法布里珀罗型、 光纤环型的光纤 激光器装置构成。从该种子光源 10 输出的种子光没有特别限制， 例如， 为波长 1070nm 的激 光。另外， 种子光源 10 与由纤芯以及被覆纤芯的包层构成的种子光传播用光纤 15 连接， 从 种子光源 10 输出的种子光在种子光传播用光纤 15 的纤芯中传播。作为种子光传播用光 纤 15， 例如， 可以举出单模光纤， 该情况下， 种子光在种子光传播用光纤 15 中作为单模光传 播。
激励光源 20 由多个激光二极管 21 构成， 如上述那样， 在种子光的波长为 1070nm 的情况下， 例如， 输出波长为 915nm 的激励光。 另外， 激励光源 20 的各个激光二极管 21 与激 励光传播用光纤 22 连接， 从激光二极管 21 输出的激励光在激励光传播用光纤 22 中传播。 作为激励光传播用光纤 22， 例如， 可以举出多模光纤， 该情况下， 激励光在激励光传播用光 纤 22 中作为多模光传播。
图 2 是表示放大用光纤 30 的与长度方向垂直的剖面的构造的图。如图 2 所示， 放 大用光纤 30 由纤芯 31、 被覆纤芯 31 的包层 32、 被覆包层 32 的树脂包层 33 和被覆树脂包 层 33 的被覆层 34 构成。包层 32 的折射率比纤芯 31 的折射率低， 树脂包层 33 的折射率比
包层 32 的折射率更低。纤芯 31 的直径例如为 15μm， 包层 32 的外径例如为 400μm。作为 这样的构成纤芯 31 的材料， 例如可以举出添加了使折射率上升的锗等元素、 以及被从激励 光源 20 输出的激励光激励的镱 (Yb) 等活性元素而成的石英。作为这样的活性元素， 可以 举出稀土类元素， 作为稀土类元素， 除上述 Yb 之外， 还可以举出铥 (Tm)、 铈 (Ce)、 钕 (Nd)、 铕 (Eu) 等。此外， 作为活性元素， 除稀土类元素之外， 还可以举出铋 (Bi)、 铬 (Cr) 等。另外， 作为构成包层 32 的材料， 例如可以举出未添加任何掺杂剂的纯石英。另外， 作为构成树脂 包层 33 的材料， 例如可以举出紫外线固化树脂， 作为构成被覆层 34 的材料， 例如可以举出 与构成树脂包层 33 的树脂不同的紫外线固化树脂。
光纤合束器 40 将种子光传播用光纤 15 以及各个激励光传播用光纤 22 与放大用 光纤 30 连接。具体而言， 在光纤合束器 40 中， 种子光传播用光纤 15 的纤芯与放大用光纤 30 的纤芯 31 端面连接。此外， 在光纤合束器 40 中， 各个激励光传播用光纤 22 的纤芯在放 大用光纤 30 的一端与包层 32 端面连接。这样， 从种子光源 10 输出的种子光被输入到放大 用光纤 30 的纤芯 31 中， 从激励光源 20 输出的激励光被输入到放大用光纤 30 的包层 32。
图 3 是表示图 1 的多孔光纤 50 的与长度方向垂直的剖面的样子的图。如图 3 所 示， 多孔光纤 50 由纤芯 51、 被覆纤芯 51 的内侧包层 52、 被覆内侧包层 52 的空孔层 53、 被 覆空孔层 53 的外侧包层 54 和被覆外侧包层 54 的被覆层 55 构成。纤芯 31 的直径例如为 15μm， 内侧包层 52 的外径例如为 400μm。另外， 空孔层 53 按照被覆内侧包层 52 的方式形 成多个空孔 56， 在各个空孔 56 之间， 形成有肋 57。各个空孔 56 的直径例如为 6.8μm， 空孔 56 的间隔 ( 肋 57 的宽度 ) 例如在最短部分为 1.2μm。而且， 内侧包层 52、 肋 57、 外侧包层 54 均由折射率比纤芯 51 低的相同材料构成。 作为这样的构成纤芯 51 的材料， 例如， 可以举 出添加了使折射率上升的锗等元素而成的石英， 作为构成内侧包层 52、 肋 57、 外侧包层 54 的材料， 例如可以举出未添加任何掺杂剂的纯石英。另外， 作为构成被覆层 55 的材料， 例如 可以举出紫外线固化树脂。
如图 1 所示， 该多孔光纤 50 的一端 58 如上述那样， 与放大用光纤 30 连接， 另一端 59 什么也不连接， 为自由端。图 4 是表示这样的放大用光纤 30 与多孔光纤 50 的连接的样 子的图。 其中， 为了便于理解， 在图 4 中， 构成放大用光纤 30 以及多孔光纤 50 的各部分的比 例尺与图 2、 图 3 不同。如图 4 所示， 在多孔光纤 50 的一端 58 附近， 被覆层 55 被剥离。另 外， 在放大用光纤 30 的另一端 39 附近， 树脂包层 33 以及被覆层 34 被剥离。而且， 多孔光 纤 50 的一端 58 与放大用光纤 30 的另一端 39 端面连接， 多孔光纤 50 的纤芯 51 与放大用 光纤 30 的纤芯 31 连接， 多孔光纤 50 的内侧包层 52 与放大用光纤 30 的包层 32 连接。其 中， 如本实施方式那样， 在向多孔光纤 50 输入输出光的放大用光纤 30 与多孔光纤 50 端面 连接的情况下， 优选放大用光纤 30 的包层 32 的外径小于或等于多孔光纤 50 的内侧包层 52 的外径。由于形成这样的构成， 能够抑制当放大用光纤 30 与多孔光纤 50 端面连接时， 多孔 光纤的空孔为根源而形成泡。
另外， 在多孔光纤 50 中， 如图 1 所示那样形成坍缩区域 60。图 5 是表示图 1 的多 孔光纤的沿长度方向的坍缩区域的剖面的样子的图。其中， 为了便于理解， 在图 5 中， 构成 多孔光纤 50 的各部分的比例尺与图 3 不同， 并省略了放大用光纤 30。如图 5 所示， 在坍缩 区域 60 以及其周边的区域， 被覆层 55 被剥离。而且， 在坍缩区域 60 中， 各个空孔 56 按照 直径变细的方式坍缩， 在各个空孔 56 之间形成的肋 57 的宽度变大。因此， 在坍缩区域 60中， 空孔层 53 的平均折射率变大， 与多孔光纤 50 的其他的区域相比， 能够在内侧包层 52 中 传播的光的 NA 变小。因此， 即使是在多孔光纤 50 的坍缩区域以外能够在内侧包层 52 中传 播的光， 一部分光在坍缩区域 60 内也不能在内侧包层 52 中传播， 而经由空孔层 53 向外侧 包层 54 传播。
其中， 坍缩区域 60 中的空孔 56 的直径例如为坍缩区域 60 以外的空孔 56 的直径 的 0 ～ 80％， 尤其为内侧包层 52 的 NA 小于或等于纤芯 51 的 NA 那样的直径， 由于从放大用 光纤 30 的纤芯 31 向传输光纤 50 的内侧包层 52 漏出的光的 NA 比纤芯 51 的 NA 大的情况 较多， 所以用所需最低限度的工时就可以得到足够的效果， 因而优选。另外， 坍缩区域 60 的 长度例如为 100mm。
这样的坍缩区域能够通过剥离多孔光纤 50 的被覆层 55， 加热剥离了被覆层 55 的 区域的至少一部分来使空孔 56 坍缩而设置。这时， 通过控制加热温度以及加热时间， 能够 调整空孔的坍缩方式。对于这样的加热， 能够使用 CO2 激光器、 氢氧焰、 放电加工。
另外， 坍缩区域 60 中的外侧包层 54 的外周面的至少一部分被光辐射部件 61 被 覆， 光辐射部件 61 与热转换部件 62 连接。 光辐射部件 61 由折射率在外侧包层 54 的折射率 以上的材料构成。作为这样的材料， 例如可以举出高折射率的硅树脂等。另外， 热转换部件 62 只要是将光转换为热的部件， 就没有特别的限定， 但优选为放热性优良的部件， 例如由不 锈钢等金属构成。 接下来， 对激光器装置 1 的动作进行说明。
首先， 从种子光源 10 输出种子光， 并且从激励光源 20 输出激励光。这时， 从种子 光源 10 输出的种子光如上所述例如波长为 1080nm。 从种子光源 10 输出的种子光在种子光 传播用光纤 15 的纤芯中传播， 并输入到光纤合束器 40。
另一方面， 从激励光源 20 的各个激光二极管 21 输出的激励光如上所述例如波长 为 915nm。 从各个激光二极管 21 输出的激励光在激励光传播用光纤 22 中传播， 并输入到光 纤合束器 40。
这样输入到光纤合束器 40 的种子光向放大用光纤 30 的纤芯 31 输入， 在纤芯 31 中传播。另一方面， 输入到光纤合束器 40 的激励光向放大用光纤 30 的包层 32 输入， 主要 在包层 32 中传播。
而且， 当激励光通过纤芯 31 时， 被添加到纤芯 31 的活性元素吸收， 来激励活性元 素。被激励后的活性元素发生受激辐射， 由于该受激辐射， 种子光被放大， 作为输出光从放 大用光纤 30 的另一端 39 被输出。
而且， 从放大用光纤 30 的纤芯 31 输出的输出光输入到多孔光纤 50 的纤芯 51， 在 纤芯 51 中传播， 从多孔光纤 50 的另一端 59 被输出。
这时， 在放大用光纤 30 与多孔光纤 50 的连接部分， 有时由于纤芯彼此的轴偏差、 纤芯彼此的角度的不匹配、 纤芯彼此的模场的不同等， 从放大用光纤 30 输出的输出光的一 部分作为泄漏光输入到多孔光纤 50 的内侧包层 52。该情况下， 由于空孔层 53 被覆内侧包 层 52， 因此输入到内侧包层 52 的泄漏光被封闭在内侧包层 52 中来传播。 然后， 在内侧包层 52 中传播的泄漏光到达坍缩区域 60。然而， 输入到内侧包层 52 的泄漏光包含 NA 高的成分 乃至 NA 低的成分。但是， 如上所述， 坍缩区域 60 中的内侧包层 52 与坍缩区域 60 以外的内 侧包层 52 相比， 能够传播的光的 NA 小， 因此泄漏光中的、 超过能够在内侧包层 52 中传播的
光的 NA 的成分经由空孔层 53， 向外侧包层 54 传播。而且， 传播到外侧包层 54 的泄漏光被 光辐射部件 61 辐射， 通过热转换部件 62 转换为热而消失。
如以上说明的那样， 根据本实施方式的激光器装置 1， 在多孔光纤 50 中， 输入到纤 芯 51 的输出光的一部分作为泄漏光向内侧包层 52 泄漏的情况下， 也由于内侧包层 52 被空 孔层 53 被覆， 因此泄漏光被封闭于内侧包层 52， 在内侧包层 52 中传播。因此， 能够防止在 使用者非意图的位置， 泄漏光从多孔光纤 50 辐射。因此， 在多孔光纤 50 被被覆层 55 被覆 的情况下， 也能够防止烧坏该被覆层 55。而且， 在坍缩区域 60 中， 空孔层 53 的空孔 56 被坍 缩， 因此泄漏光从内侧包层 52 经由空孔层 53 向外侧包层 54 传播， 向多孔光纤 50 的外部辐 射。因此， 通过将坍缩区域 60 设置于希望的位置， 能够在希望的位置， 辐射在内侧包层 52 中传播的泄漏光。
另外， 空孔 56 在坍缩区域 60 中， 按照直径变细的方式坍缩， 因此通过变细空孔 56 的直径， 能够自由地调整空孔层 53 的平均折射率。 因此， 根据这样的多孔光纤 50， 能够调整 在坍缩区域 60 中能够在内侧包层 52 中传播的光的 NA， 因此能够辐射在坍缩区域 60 中超过 能够在内侧包层 52 中传播的光的 NA 的泄漏光的成分。这样， 能够调整泄漏光的辐射量。
另外， 通过在坍缩区域 60 中设置光辐射部件 61， 能够易于从外侧包层 54 向光辐射 部件 61 传播泄漏光， 能够效率更好地辐射泄漏光， 通过使热转换部件 62 与光辐射部件 61 连接， 能够使传播到光辐射部件 61 的泄漏光被热转换部件 62 吸收而转换为热， 因此能够抑 制泄漏光浪费地向空间辐射。
另外， 在本实施方式中， 与多孔光纤 50 的一端端面连接的放大用光纤 30 的包层 32 的外径小于或等于多孔光纤 50 的内侧包层 52 的外径， 因此能够易于将泄漏光封闭于多孔 光纤 50 的内侧包层 52。
另外， 在本实施方式中， 输入到放大用光纤 30 的激励光的一部分未被放大用光纤 30 吸收， 而在包层 32 中传播， 从放大用光纤 30 的另一端 39 输出的情况下， 也能够使该输出 的激励光输入到多孔光纤 50 的内侧包层 52。该情况下， 输入到内侧包层 52 的激励光与泄 漏光一并在内侧包层 52 中传播， 被从坍缩区域 60 辐射。而且， 在本实施方式中， 如上述那 样， 与多孔光纤 50 的一端端面连接的放大用光纤 30 的包层 32 的外径小于或等于多孔光纤 50 的内侧包层 52 的外径， 因此能够使从放大用光纤 30 输出的激励光效率良好地输入到多 孔光纤 50 的内侧包层 52。
( 第 2 实施方式 )
接下来， 参照图 6 对本发明的第 2 实施方式详细地进行说明。其中， 对于与第 1 实 施方式同样或者同等的构成要素， 标注同一附图标记， 除特别说明的情况外， 省略重复的说 明。图 6 是表示本发明的第 2 实施方式的激光器装置的多孔光纤 50 的沿长度方向的坍缩 区域 60 的剖面的样子的图。其中， 为了便于理解， 在图 6 中， 构成多孔光纤 50 的各部分的 比例尺也与图 3 不同， 并省略了放大用光纤 30。
如图 6 所示， 本实施方式的激光器装置在设置于多孔光纤 50 的坍缩区域 60 中， 空 孔 56 被完全坍缩的方面， 与第 1 实施方式的激光器装置 1 不同。因此， 在空孔 56 被完全坍 缩的部分， 图 1 所示的肋 57 完全连接。
根据本实施方式的激光器装置 1， 在多孔光纤 50 的坍缩区域 60 中， 空孔 56 被完全 坍缩， 因此不存在将泄漏光封闭于内侧包层的构造， 能够使泄漏光的辐射量为最大限度。( 第 3 实施方式 )
接下来， 参照图 7 对本发明的第 3 实施方式详细地进行说明。其中， 对于与第 1 实 施方式同样或者同等的构成要素， 标注同一附图标记， 除特别说明的情况外， 省略重复的说 明。图 7 是表示本发明的第 3 实施方式的激光器装置的多孔光纤 50 的沿长度方向的坍缩 区域 60 的剖面的样子的图。其中， 为了便于理解， 在图 7 中， 构成多孔光纤 50 的各部分的 比例尺也与图 3 不同， 并省略了放大用光纤 30。
如图 7 所示， 本实施方式的激光器装置在设置于多孔光纤 50 中的坍缩区域 60 中， 空孔 56 按照直径沿着从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 的方向逐渐变小的方式被坍缩 的方面， 与第 1 实施方式的激光器装置 1 不同。即， 在坍缩区域 60 中， 使形成空孔 56 的内 壁相对于多孔光纤 50 的长度方向倾斜， 空孔 56 的直径逐渐变小。因此， 在坍缩区域 60 中， 图 3 的肋 57 的宽度沿着从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 的方向逐渐变大， 因而空孔 层 53 的平均折射率逐渐变大。因此， 在坍缩区域 60 中， 能够在内侧包层 52 中传播的光的 NA 沿着从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 的方向逐渐变小。而且， 在与空孔 56 中的直 径最小的部分相邻的部分， 空孔 56 被完全坍缩。
根据本实施方式的激光器装置， 从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 在内侧包层 52 中传播的泄漏光在坍缩区域 60 中， 随着空孔层 53 的平均折射率逐渐变大， 按顺序从 NA 大的泄漏光的成分到 NA 小的泄漏光的成分逐渐被辐射。因此， 能够使被辐射的泄漏光不在 局部集中， 而在光纤的长度方向上分散。 ( 第 4 实施方式 )
接下来， 参照图 8， 对本发明的第 4 实施方式详细地进行说明。 其中， 对于与第 1 实 施方式同样或者同等的构成要素， 标注同一附图标记， 除特别说明的情况外， 省略重复的说 明。图 8 是表示本发明的第 4 实施方式的激光器装置的多孔光纤的沿长度方向的坍缩区域 的剖面的样子的图。其中， 为了便于理解， 在图 8 中， 构成多孔光纤 50 的各部分的比例尺也 与图 3 不同， 并省略了放大用光纤 30。
如图 8 所示， 本实施方式的激光器装置在设置于多孔光纤 50 的坍缩区域 60 中， 空 孔 56 按照直径沿着从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 的方向分级地变小的方式被坍缩 的方面， 与第 1 实施方式的激光器装置 1 不同。即， 在坍缩区域 60 中， 图 3 的肋 57 的宽度 沿着从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 的方向分级地变大， 空孔层 53 的平均折射率分 级地变大。因此， 在坍缩区域 60 中， 能够在内侧包层 52 中传播的光的 NA 沿着从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 的方向分级地变小。而且， 在与空孔 56 中的直径最小的部分相邻 的部分， 空孔 56 被完全坍缩。
根据本实施方式的激光器装置， 从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 在内侧包层 52 中传播的泄漏光在坍缩区域 60 中， 随着空孔层 53 的平均折射率分级地变大， 按顺序从 NA 大的泄漏光的成分到 NA 小的泄漏光的成分分级地被辐射。 因此， 能够使被辐射的泄漏光 不在局部集中， 而在光纤的长度方向上分散。
( 第 5 实施方式 )
接下来， 参照图 9， 对本发明的第 5 实施方式详细地进行说明。 其中， 对于与第 1 实 施方式同样或者同等的构成要素， 标注同一附图标记， 除特别说明的情况外， 省略重复的说 明。图 9 是表示本发明的第 5 实施方式的激光器装置的多孔光纤的沿长度方向的坍缩区域
的剖面的样子的图。其中， 为了便于理解， 在图 9 中， 构成多孔光纤 50 的各部分的比例尺也 与图 3 不同， 并省略了放大用光纤 30。
如图 9 所示， 对本实施方式的激光器装置来说， 在多孔光纤 50 中设置多个坍缩区 域 60a ～ 60d， 空孔 56 按照直径从与多孔光纤 50 的一端 58 最近的坍缩区域 60a 向与另一 端 59 最近的坍缩区域 60d 分级地变小的方式被坍缩的方面， 与第 1 实施方式的激光器装置 1 不同。而且， 在与多孔光纤 50 的另一端 59 最近的坍缩区域 60d 中， 空孔 56 被完全坍缩。 即， 各个坍缩区域 60a ～ 60d 中的肋 57 的宽度从坍缩区域 60a 向坍缩区域 60d 分级地变大， 空孔层 53 的平均折射率分级地变大。因此， 在各个坍缩区域 60a ～ 60d 中， 能够在内侧包 层 52 中传播的光的 NA 从坍缩区域 60a 向坍缩区域 60d 分级地变小。其中， 在本实施方式 中， 各个坍缩区域 60a ～ 60d 为相互相同的长度。
而且， 在各个坍缩区域 60a ～ 60d 中， 与第 1 实施方式的坍缩区域 60 相同， 外侧包 层 54 的外周面的至少一部被光辐射部件 61 被覆， 光辐射部件 61 与热转换部件 62 连接。
根据本实施方式中的激光器装置， 沿着从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 的坍 缩区域 60a ～ 60d， 从 NA 大的泄漏光的成分起按顺序易被辐射。因此， 从多孔光纤 50 的一 端 58 向另一端 59 在内侧包层 52 中传播的泄漏光在各个坍缩区域 60a ～ 60d 中， 分级地被 辐射。 因此， 根据这样的多孔光纤 50， 泄漏光从各个坍缩区域 60a ～ 60d 分级地被分开来输 出， 因此能够使被辐射的泄漏光不在局部集中， 而在光纤的长度方向上分散。 进而， 在与另一端最近的坍缩区域 60d 中， 空孔 56 被完全坍缩， 因此能够辐射在空 孔 56 未被完全坍缩的坍缩区域 60a ～ 60c 中未被辐射的泄漏光。
( 第 6 实施方式 )
接下来， 参照图 10 对本发明的第 6 实施方式详细地进行说明。其中， 对于与第 1 实施方式同样或者同等的构成要素， 标注同一附图标记， 除特别说明的情况外， 省略了重复 的说明。图 10 是表示本发明的第 6 实施方式的激光器装置的沿多孔光纤的长度方向的坍 缩区域的剖面的样子的图。其中， 为了便于理解， 在图 10 中， 构成多孔光纤 50 的各部分的 比例尺也与图 3 不同， 并省略了放大用光纤 30。
如图 10 所示， 本实施方式的激光器装置在多孔光纤 50 中设置有多个坍缩区域 60a ～ 60d， 多个所述坍缩区域 60a ～ 60d 从与多孔光纤 50 的一端 58 最近的坍缩区域 60a 向与另一端 59 最近的坍缩区域 60d 分级地变长的方面， 与第 1 实施方式的激光器装置 1 不 同。其中， 在本实施方式中， 在各个坍缩区域 60a ～ 60d 中， 空孔 56 按照直径为相同大小的 方式被坍缩。
而且， 在各个坍缩区域 60a ～ 60d 中， 与第 1 实施方式的坍缩区域 60 同样， 外侧包 层 54 的外周面的至少一部分被光辐射部件 61 被覆， 光辐射部件 61 与热转换部件 62 连接。
根据本实施方式的激光器装置， 在多孔光纤 50 的多个坍缩区域 60a ～ 60d 中， 按 照从多孔光纤 50 的一端 58 向另一端 59 的顺序， 泄漏光易被辐射。因此， 在内侧包层 52 中 从一端 58 向另一端 59 传播的泄漏光在各个坍缩区域 60a ～ 60d 中， 分级地辐射。因此， 根 据这样的多孔光纤 50， 泄漏光从各个坍缩区域 60a ～ 60d 分级地被分开来输出， 因此能够使 被辐射的泄漏光不在局部集中， 而在光纤的长度方向上分散。
以上， 以第 1 ～第 6 实施方式为例对本发明进行了说明， 但本发明不限于此。
例如， 在第 1 实施方式～第 6 实施方式中， 以光纤激光器装置为例说明了激光器装
置， 但本发明不限于此， 例如， 作为固体激光器装置的传输光纤， 也可以为连接多孔光纤 50 的构成。
另外， 在第 1 实施方式～第 6 实施方式中， 说明了将多孔光纤 50 作为输出光的传 输光纤使用的激光器装置， 但多孔光纤 50 也能够应用于输出光的传输光纤以外， 尤其优选 应用于传播功率大的光的光纤。
另外， 在第 1 ～第 6 实施方式中， 使多孔光纤的一端 58 为输出光的输入端， 使另一 端 59 为输出光的输出端。但是， 本发明不限于此， 也可以使多孔光纤的另一端 59 为输出光 的输入端， 使一端 58 为输出光的输出端。该情况下， 当输出光在一端 58 被输出时， 一部分 的输出光由于端面的反射， 作为泄漏光在内侧包层 52 中从一端 58 向另一端 59 传播的情况 下， 也能够在坍缩区域中辐射该泄漏光。尤其， 在第 3 ～第 6 实施方式中， 在一端 58 为输出 光的输出端的情况下， 当输出光的反射光作为泄漏光在内侧包层 52 中传播时， 能够逐渐或 者分级地辐射该泄漏光， 因而优选。
另外， 在第 1 ～第 6 实施方式中， 不一定需要被覆层 55， 进而， 也不一定需要光辐射 部件 61、 热转换部件 62。该情况下， 在坍缩区域中， 从内侧包层向外侧包层传播的泄漏光的 至少一部分也从坍缩区域向多孔光纤外辐射。 另外， 在第 2、 第 3 实施方式中， 在与空孔 56 中的直径最小的部分相邻的部分， 为空 孔 56 被完全坍缩的构成， 但不一定需要空孔 56 被完全坍缩的部分。同样地， 在第 5 实施方 式中， 在坍缩区域 60d 中， 空孔 56 的直径只要比坍缩区域 60c 中的空孔 56 的直径小， 就不 需要被完全坍缩。
另外， 在第 5 实施方式中， 也可以如第 6 实施方式那样， 分级地变长坍缩区域 60a ～ 60d 的长度。
另外， 在第 6 实施方式中， 也可以如第 2 实施方式那样， 将各个坍缩区域 60a ～ 60d 的构成形成为空孔 56 被完全坍缩的构成， 也可以如第 3 实施方式那样， 形成为空孔 56 逐渐 地被坍缩的构成， 也可以如第 4 实施方式那样， 形成为空孔 56 被分级地坍缩的构成。
另外， 在上述实施方式中， 与多孔光纤 50 的一端 58 连接的放大用光纤 30 的包层 32 的外径小于或等于多孔光纤 50 的内侧包层 52， 但本发明不限于此， 与多孔光纤 50 连接 的光纤的包层的外径也可以比多孔光纤 50 的内侧包层 52 的外径大。
实施例
以下， 举出实施例以及比较例来更具体地说明本发明的内容， 但本发明不限于此。
( 实施例 1)
准备图 3 所示的多孔光纤。 该多孔光纤的纤芯的直径为 15μm， 内侧包层的外径约 为 400μm， 空孔层中形成 157 个 6.8μm 的空孔， 外侧包层的外径为 500μm， 外侧包层被被 覆层被覆。另外， 准备用于输出输出光的双包层光纤。该双包层光纤的纤芯具有与多孔光 纤相同的直径， 包层的外径为 400μm， 该包层由树脂包层被覆， 进而， 该树脂包层由被覆层 被覆。
接下来， 剥离多孔光纤的一端部附近的被覆层， 并且剥离双包层光纤的输出端附 近的被覆层。 而且， 按照多孔光纤与双包层光纤的纤芯耦合的方式， 来端面连接多孔光纤的 一端部与双包层光纤的输出端。
接下来， 在距离多孔光纤的一端部 50cm 的位置， 仅在 1 处剥离长度 110mm 的被覆
层。而且， 在剥离了被覆层的区域， 遍布长度 100mm， 使用 CO2 激光器， 来加热多孔光纤直至 空孔消失， 从而设置了坍缩区域。而且， 用高折射率的硅树脂被覆坍缩区域的外侧包层， 使 用该硅树脂， 使外侧包层粘接固定于切出 V 槽、 与散热部件连接的不锈钢。这样， 使硅树脂 为光辐射部件， 使不锈钢为热转换部件。
接下来， 按照从双包层光纤与多孔光纤的连接部产生 50W 的泄漏光的方式从双包 层光纤的输出端输出输出光。这时， 多孔光纤的被覆层的温度约为 60℃。
( 实施例 2)
准备与实施例 1 同样的多孔光纤以及双包层光纤， 与实施例 1 同样地连接多孔光 纤与双包层光纤。
接下来， 在距离多孔光纤的一端部 50cm 的位置， 剥离 10 处多孔光纤的被覆层。剥 离的长度为分别与实施例 1 相同的长度， 剥离的间隔为 5cm。而且， 在各个被覆层被剥离后 的区域， 通过与实施例 1 同样的方法， 设置了与实施例 1 相同的长度的坍缩区域。但是， 当 设置各个坍缩区域时， 调整多孔光纤的加热， 从与多孔光纤的一端部最近的 ( 与和双包层 光纤的连接部最近 ) 坍缩区域向与另一端部最近的坍缩区域， 加强空孔的坍缩方式， 以使 空孔的直径分级地变小。而且， 在各个坍缩区域中， 与实施例 1 同样， 用与热转换部件连接 的光辐射部件被覆外侧包层。
接下来， 按照从双包层光纤与多孔光纤的连接部产生 50W 的泄漏光的方式从双包 层光纤输出输出光。这时， 多孔光纤的被覆层的温度约为 60℃。
( 实施例 3)
准备与实施例 1 同样的多孔光纤以及双包层光纤， 与实施例 1 同样地连接多孔光 纤与双包层光纤。
与实施例 2 同样， 剥离了 10 处被覆层。而且， 在各个被覆层被剥离后的区域， 通过 与实施例 1 同样的方法， 与实施例 1 同样地加热多孔光纤直至空孔被完全坍缩， 来设置了坍 缩区域。 但是， 各个坍缩区域的长度从与多孔光纤的一端部最近的坍缩区域按顺序为 10mm、 20mm、 30mm、 40mm、 50mm、 60mm、 70mm、 80mm、 90mm、 100mm。而且， 在各个坍缩区域中， 与实施例 1 同样， 用与热转换部件连接的光辐射部件被覆外侧包层
接下来， 按照从双包层光纤与多孔光纤的连接部产生 50W 的泄漏光的方式从双包 层光纤输出输出光。这时， 多孔光纤的被覆层的温度约为 60℃。
( 实施例 4)
准备被从一端部输入种子光的放大用光纤。 该放大用光纤的纤芯的直径为 15μm， 包层的直径为 400μm， 包层被树脂包层被覆， 树脂包层被被覆层被覆。另外， 准备纤芯的直 径为 15μm、 内侧包层的外径约为 80μm、 空孔层中形成 31 个 6.9μm 的空孔、 外侧包层的外 径为 140μm 的多孔光纤。进而， 准备 6 根纤芯的直径为 105μm 的作为激励光传播用光纤 的多模光纤。
接下来， 剥离放大用光纤的另一端部 ( 输出端 ) 附近的被覆层， 并且剥离多孔光纤 的一端部附近的被覆层。而且， 按照多孔光纤的纤芯与放大用光纤的纤芯耦合的方式， 端 面连接多孔光纤的一端部与放大用光纤的输出端， 并且在多孔光纤的周边配置 6 根多模光 纤， 按照多模光纤的纤芯与放大用光纤的包层耦合的方式， 端面连接多模光纤的一端部与 放大用光纤的输出端。这样， 制作出由放大用光纤输出的输出光被输入到多孔光纤， 从放大用光纤的输 出端侧输入激励光的后方激励型的光纤激光器装置。
接下来， 在距离多孔光纤的一端部 50cm 的位置， 与实施例 1 同样地剥离 1 处被覆 层。而且， 在被覆层被剥离后的区域， 通过与实施例 1 同样的方法， 设置与实施例 1 相同长 度的坍缩区域。但是， 当设置坍缩区域时， 调整多孔光纤的加热， 从坍缩区域中的与多孔光 纤的一端部最近的 ( 与和放大用光纤的连接部最近 ) 部分向与另一端部最近的部分， 逐渐 加强空孔的坍缩方式， 以使空孔的直径逐渐变小。 而且， 在坍缩区域的与另一端部最近的部 分中， 空孔被完全坍缩。而且， 在坍缩区域中， 与实施例 1 同样， 用与热转换部件连接的光辐 射部件被覆外侧包层。
然后， 从放大用光纤的一端部输入种子光， 并且向各个多模光纤输入激励光， 从放 大用光纤输出种子光被放大后的输出光。 这时， 调整激励光的强度， 按照从放大用光纤与多 孔光纤的连接部产生 50W 的泄漏光的方式从放大用光纤输出输出光。这时， 多孔光纤的被 覆层的温度约为 60℃。
以上， 在实施例 1 ～ 4 中， 确认了任意的多孔光纤的被覆层的温度都不过剩地上 升。 由此， 可以认为在包层中传播的泄漏光几乎未被被覆层吸收， 而从设置于希望的位置的 坍缩区域辐射。
产业上的可利用性
根据本发明， 可以提供能够在希望的位置辐射在包层中传播的泄漏光的多孔光纤 以及使用其的激光器装置。
附图标记的说明
1 激光器装置 ； 10 种子光源 ； 15 种子光传播用光纤 ； 20 激励光源 ； 21 激光二极管 ； 22 激励光传播用光纤 ； 30 放大用光纤 ； 31 纤芯 ； 32 包层 ； 33 树脂包层 ； 34 被覆层 ； 40 光纤 合束器 ； 50 多孔光纤 ； 51 纤芯 ； 52 内侧包层 ； 53 空孔层 ； 54 外侧包层 ； 55 被覆层 ； 56 空孔 ； 57 肋 ； 60、 60a、 60b、 60c、 60d 坍缩区域 ； 61 光辐射部件 ； 62 热转换部件。