[发明专利]光纤激光器系统

说明书

技术领域

本发明涉及具备多个光纤激光器的光纤激光器系统。

背景技术

近年来，为了实现数kW(千瓦)的输出功率，以下的光纤激光器系统备受注目，该光纤激光器系统具备：多个光纤激光器、对从多个光纤激光器的每一个输出的激光进行合波的输出合束器以及用于将从输出合束器输出的激光输出至外部(例如加工对象物)的输出部。从多个光纤激光器的每一个输出的光经由单模光纤或者准单模光纤传播至输出合束器，从输出合束器输出的光经由多模光纤传播至输出部。上述光纤激光器系统主要在材料加工的领域被活用。

在上述光纤激光器系统中，被成为材料加工的对象的加工对象物反射的光返回上述光纤激光器系统，由此存在在上述光纤激光器系统产生不良情况的担忧。

作为在上述光纤激光器系统产生不良情况的原因，能够列举在上述光纤激光器系统中的激光的传播路径内产生的受激拉曼散射(以下，也称为SRS)。SRS虽能够看作是从激光向斯托克斯光的功率转换过程，但公知有若该转换效率(拉曼增益)增大，则容易产生斯托克斯光的振荡，其结果，各光纤激光器的振荡状态变得不稳定、各光纤激光器故障(参照专利文献1)。

专利文献1：日本公开专利公报“日本特开2015-95641号公报(2015年5月18日公开)”

至此，在光纤激光器系统中，从各光纤激光器输出的激光所引起的SRS被考虑为是相互独立的现象。因此，针对抑制光纤激光器系统中的斯托克斯光的振荡的课题，仅研究了抑制从各光纤激光器输出的激光所引起的SRS的解决手段。

然而，本申请的发明人们发现了在光纤激光器系统产生的斯托克斯光的功率大于在构成该光纤激光器系统的各光纤激光器产生的斯托克斯光的功率之和。

图4是将在输出功率为1kW的光纤激光器产生的斯托克斯光的功率的3倍与在具备三个输出功率为1kW的光纤激光器的光纤激光器系统产生的斯托克斯光的功率在各波长中进行比较的坐标图。根据图4所示的坐标图，能够确认在光纤激光器系统中产生的斯托克斯光的功率大于在构成该光纤激光器系统的各光纤激光器中产生的斯托克斯光的功率之和。该事实证明从各光纤激光器被输出的激光所引起的SRS不是相互独立地产生的现象。

以下，以具备三个光纤激光器的光纤激光器为例，对该点再稍微详细地进行说明。首先，在该光纤激光器系统中，考虑仅使第一光纤激光器动作。此时，在光纤激光器系统的各部分中，在激光的功率PL1、斯托克斯光的功率PS1以及从激光被转换成斯托克斯光的功率dP1/dz之间，dP1/dz＝G×PL1×PS1/Aeff这样的关系成立(G为拉曼增益系数，Aeff为光纤的光的有效剖面积，z为光纤的长边方向坐标)。相同地，考虑仅使第二光纤激光器动作。此时，在光纤激光器系统的各部分中，在激光的功率PL2、斯托克斯光的功率PS2以及从激光被转换成斯托克斯光的功率dP2/dz之间，dP2/dz＝G×PL2×PS2/Aeff这样的关系也成立。相同地，考虑仅使第三光纤激光器动作。此时，在光纤激光器系统的各部分中，在激光的功率PL3、斯托克斯光的功率PS3以及从激光被转换成斯托克斯光的功率dP3/dz之间，dP3/dz＝G×PL3×PS3/Aeff这样的关系也成立。

若从各光纤激光器被输出的激光所引起的SRS是相互独立地产生的现象，则在使三个光纤激光器动作时，光纤激光器系统的各部分中的从激光被转换成斯托克斯光的功率dP/dz应该与在使各光纤激光器动作时，光纤激光器系统的该部分中的从激光被转换成斯托克斯光的功率dP1/dz、dP2/dz、dP3/dz之和dP1/dz+dP2/dz+dP3/dz一致。相反，若从各光纤激光器被输出的激光所引起的SRS不是相互独立地产生的现象，则在使三个光纤激光器动作时，光纤激光器系统的各部分中的从激光被转换成斯托克斯光的功率dP/dz应该成为dP/dz＝G×(PL1+PL2+PL3)×(PS1+PS2+PS3)/Aeff，且大于在使各光纤激光器动作时，光纤激光器系统的该部分中的从激光被转换成斯托克斯光的功率dP1/dz、dP2/dz、dP3/dz之和dP1/dz+dP2/dz+dP3/dz。