[发明专利]放大用光纤和激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够抑制模耦合并抑制偏模(skew mode)的产生的放大用光纤和激光装置。

背景技术

光纤激光装置能够得到聚光性优异、功率密度高、且成为小束斑的光，因此在激光加工领域、医疗领域等各种领域被使用。在这样的光纤激光装置中，使用具有添加有稀土类元素的纤芯的稀土类添加光纤。另外，在稀土类添加光纤中，为了使更多的激发光射入纤芯，而一般使用双包层构造。双包层构造的稀土类添加光纤具有添加有稀土类元素的纤芯、包围纤芯的内侧包层以及包围内侧包层的外侧包层，外侧包层的折射率低于内侧包层。射入内侧包层的激发光在内侧包层与外侧包层的界面，被向纤芯侧反射而射入纤芯，对添加于纤芯的稀土类元素进行激发。

但是，在如上所述的双包层构造的稀土类添加光纤中，在内侧包层的截面形状为圆形的情况下，激发光在内侧包层与外侧包层的界面以一定的角度持续反射，有时激发光不射入纤芯而在内侧包层传播。这样，不通过纤芯而在包层传播的光叫做偏斜光。若产生偏斜光，则射入纤芯的激发光变少，因此难以激发添加于纤芯的稀土类元素。

作为用于抑制偏模的产生的技术，例如，在下述专利文献1中公开了具有截面形状为多边形的包层的光纤以中心轴为中心扭转并固定的技术。通过多边形的包层像这样扭转并固定，在包层传播的激发光在包层的外周面变换反射角地反复反射，从而容易射入纤芯。

专利文献1：日本特开2001-13346号公报

近年来，光纤激光装置被要求高输出化。但是，若沿光纤传播的光的功率变强，则在光纤内容易产生受激拉曼散射等非线性光学效应。作为提高像这样的非线性光学效应的发生阈值的光纤，有Large Mode Area(LMA)光纤。但是，在LMA光纤中，光以多模在纤芯传播，因此有时光束质量会因模耦合而恶化。

但是，关于光以多模在纤芯传播和产生模耦合，上述专利文献1所公开的光纤中并未予以研究。例如，如专利文献1公开所示，若光纤扭转并固定，则会因在光纤扭转时产生的弹性应力而产生光弹性效应。其结果是，纤芯的折射率不均匀地变动，容易产生在纤芯传播的光的模耦合。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供能够抑制模耦合并抑制偏模的产生的放大用光纤和激光装置。

本发明的放大用光纤的特征在于，具备：纤芯，其添加有活性元素，并能供光以多模传播；内侧包层，其包围所述纤芯，折射率低于所述纤芯；以及外侧包层，其包围所述内侧包层，折射率低于所述内侧包层，在垂直于长边方向的截面上，所述内侧包层的外周为多边形，所述内侧包层被施加以所述纤芯的中心轴为中心的恒久的扭转。

另外，本发明的激光装置的特征在于，具备所述放大用光纤和射出在所述光纤传播的光的至少一个光源。

在上述放大用光纤中，光能够以多模在纤芯传播，能够增大纤芯的直径。由此，上述放大用光纤在用于高输出的激光装置的情况下，也能抑制产生受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering)等非线性光学效应。另外，内侧包层由折射率高于内侧包层的纤芯与折射率低于内侧包层的外侧包层夹持，能够使射入内侧包层的激发光射入纤芯。并且，通过对在与长边方向垂直的截面中外周为多边形的内侧包层施加扭转，使得在内侧包层传播的激发光在内侧包层与外侧包层的界面容易变换反射角地反复反射。因此，射入内侧包层的激发光容易射入纤芯。即，抑制偏模的产生。因此，上述放大用光纤容易使添加于纤芯的活性元素激发，容易放大在纤芯传播的光。另外，因为施加于内侧包层的扭转为恒久的，因此抑制由因扭转所致的弹性应力而导致纤芯的折射率不均匀地变动。因此，抑制在纤芯传播的光的模耦合。这样，上述放大用光纤能够抑制模耦合并抑制偏模的产生。

另外，优选为，在与长边方向平行的方向上1m长度的单位内，所述扭转转过3周以上且低于30周。

通过将施加于内侧包层的恒久的扭转设定为在与长边方向平行的方向上每1m长度旋转3周以上，更加容易抑制射入内侧包层的激发光成为偏模。另外，通过将施加于内侧包层的恒久的扭转设为在与长边方向平行的方向上每1m长度旋转小于30周，能够在制造放大用光纤时抑制拉丝速度的降低，从而容易制造内侧包层具有恒久的扭转的放大用光纤。另外，通过抑制拉丝速度的降低，能够抑制光纤预制棒在加热炉内留存的时间变长，因此能够抑制向纤芯添加的镱(Yb)等活性元素结晶化。因此，能够抑制放大用光纤的传送损耗的增大。

另外，优选为，所述内侧包层与所述纤芯的相对折射率差为0.08％以上。