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JP2021061343A - Laser output device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2021061343A
JP2021061343A JP2019185362A JP2019185362A JP2021061343A JP 2021061343 A JP2021061343 A JP 2021061343A JP 2019185362 A JP2019185362 A JP 2019185362A JP 2019185362 A JP2019185362 A JP 2019185362A JP 2021061343 A JP2021061343 A JP 2021061343A
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JP
Japan
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face
optical fiber
saturable absorbing
saturable
output device
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JP2019185362A
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Japanese (ja)
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真太郎 藏田
Shintaro Kurata
真太郎 藏田
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

To reduce a transmittance in a saturable absorption device using a carbon nanowall.SOLUTION: A laser output device includes an optical fiber 130C having an end face 132, an optical fiber 130D having an end face 134 facing the end face 132, and a plurality of saturable absorption sheets 192 having a carbon nanowall and provided between the end face 132 and the end face 134.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、レーザー出力装置、および、レーザー出力装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a laser output device and a method for manufacturing the laser output device.

従来、レーザー出力装置によって出力されるレーザー光のパルス幅を短くするために、可飽和吸収素子(SA:Saturable Absorber)が利用されている。レーザー出力装置において、可飽和吸収素子は、レーザー発振器によって発振されたレーザー光の光路上に配される。可飽和吸収素子は、所定の飽和値未満の強度の入射光を吸収するが、飽和値以上の強度の入射光を透過する。したがって、可飽和吸収素子は、レーザー発振器によって発振された1パルスのレーザー光のうち、光強度が飽和値以上となるパルスの中央部分のみを透過し、中央部分以外を吸収して透過させない。このため、可飽和吸収素子を透過したレーザー光(透過光)のパルス幅は、入射光より短くなる。 Conventionally, a saturable absorptive element (SA: Saturable Absorber) has been used in order to shorten the pulse width of the laser light output by the laser output device. In the laser output device, the saturable absorption element is arranged on the optical path of the laser light oscillated by the laser oscillator. The saturable absorbing element absorbs incident light having an intensity lower than a predetermined saturation value, but transmits incident light having an intensity equal to or higher than the saturation value. Therefore, the saturable absorption element transmits only the central portion of the pulse whose light intensity is equal to or higher than the saturation value among the one-pulse laser light oscillated by the laser oscillator, and absorbs and does not transmit the portion other than the central portion. Therefore, the pulse width of the laser light (transmitted light) transmitted through the saturable absorbing element is shorter than that of the incident light.

可飽和吸収素子として、樹脂内にカーボンナノウォールが埋め込まれた薄膜が提案されている(例えば、特許文献1)。 As a saturable absorbing element, a thin film in which carbon nanowalls are embedded in a resin has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2015−118348号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-118348

上記カーボンナノウォールを用いた可飽和吸収素子におけるレーザー光の透過率は、カーボンナノウォールの膜内の密度に依存する。しかし、カーボンナノウォールの密度の上限値には限界がある。つまり、カーボンナノウォールを用いた可飽和吸収素子において、透過率の低減には限界があった。 The transmittance of laser light in a saturable absorption device using the carbon nanowall depends on the density in the film of the carbon nanowall. However, there is a limit to the upper limit of the density of carbon nanowalls. That is, in the saturable absorption device using the carbon nanowall, there is a limit to the reduction of the transmittance.

本開示は、カーボンナノウォールを用いた可飽和吸収素子において、透過率を低減させることが可能なレーザー出力装置およびレーザー出力装置の製造方法を提供することを目的としている。 An object of the present disclosure is to provide a laser output device and a method for manufacturing a laser output device capable of reducing the transmittance in a saturable absorption element using a carbon nanowall.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るレーザー出力装置は、第1の端面を有する第1の光ファイバと、第1の端面に対向する第2の端面を有する第2の光ファイバと、カーボンナノウォールを含み、第1の端面および第2の端面の間に設けられる複数の可飽和吸収シートと、を備える。 In order to solve the above problems, the laser output device according to one aspect of the present disclosure includes a first optical fiber having a first end face and a second light having a second end face facing the first end face. It comprises a fiber and a plurality of saturable absorbent sheets that include a carbon nanowall and are provided between a first end face and a second end face.

また、レーザー出力装置は、第1の端面と可飽和吸収シートとの間、第2の端面と可飽和吸収シートとの間、および、可飽和吸収シート同士の間のうちのいずれか1または複数に接着液が配されてもよい。 Further, the laser output device may be one or more of one or more between the first end face and the saturable absorbing sheet, between the second end face and the saturable absorbing sheet, and between the saturable absorbing sheets. The adhesive liquid may be arranged in.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るレーザー出力装置の製造方法は、カーボンナノウォールを含む可飽和吸収シートを、第1の光ファイバの第1の端面に接触させる工程と、可飽和吸収シート同士を接触させる工程と、可飽和吸収シートを、第2の光ファイバの第2の端面に接触させる工程と、を含む。 In order to solve the above problems, the method for manufacturing a laser output device according to one aspect of the present disclosure includes a step of bringing a saturable absorption sheet containing a carbon nanowall into contact with a first end face of a first optical fiber. It includes a step of bringing the saturable absorbing sheets into contact with each other and a step of bringing the saturable absorbing sheet into contact with the second end face of the second optical fiber.

また、レーザー出力装置の製造方法は、第1の端面に接触させる工程、可飽和吸収シート同士を接触させる工程、および、第2の端面に接触させる工程のうちのいずれか1または複数の工程の実行前に、可飽和吸収シートを接着液に浸漬する工程を含んでもよい。 The method for manufacturing the laser output device is one or more of a step of contacting the first end face, a step of contacting the saturable absorbing sheets with each other, and a step of contacting the second end face. A step of immersing the saturable absorbent sheet in the adhesive liquid may be included before the execution.

本開示は、カーボンナノウォールを用いた可飽和吸収素子において、透過率を低減させることが可能となる。 The present disclosure makes it possible to reduce the transmittance in a saturable absorption device using a carbon nanowall.

実施形態にかかるレーザー出力装置を説明する図である。It is a figure explaining the laser output apparatus which concerns on embodiment. 光コネクタおよび可飽和吸収素子を説明する図である。It is a figure explaining an optical connector and a saturable absorption element. 可飽和吸収シートを説明する図である。It is a figure explaining the saturable absorption sheet. 本実施形態のレーザー出力装置の製造方法の処理の流れを説明する図である。It is a figure explaining the process flow of the manufacturing method of the laser output apparatus of this embodiment. レーザー光の透過率[%]および透過光の出力[mW]を説明する図である。It is a figure explaining the transmittance [%] of a laser light and the output [mW] of a transmitted light.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 An embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, etc. shown in such an embodiment are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted. In addition, elements not directly related to the present disclosure are not shown.

[レーザー出力装置100]
図1は、本実施形態にかかるレーザー出力装置100を説明する図である。図1中、破線の矢印は、レーザー光を示す。レーザー出力装置100は、レーザー光を出力する。レーザー出力装置100によって出力されるレーザー光のパルス幅は、例えば、フェムト秒またはピコ秒である。
[Laser output device 100]
FIG. 1 is a diagram illustrating a laser output device 100 according to the present embodiment. In FIG. 1, the dashed arrow indicates the laser beam. The laser output device 100 outputs laser light. The pulse width of the laser light output by the laser output device 100 is, for example, femtoseconds or picoseconds.

図1に示すように、レーザー出力装置100は、光源110と、発振器120とを含む。光源110は、励起光を出力する。発振器120は、光源110から出力された光を利用してレーザー光を発振する。 As shown in FIG. 1, the laser output device 100 includes a light source 110 and an oscillator 120. The light source 110 outputs excitation light. The oscillator 120 oscillates a laser beam using the light output from the light source 110.

本実施形態において、発振器120は、光ファイバ130A〜130Dと、光カプラ140と、光利得媒質150と、コリメータレンズ160、162と、波長板170、172と、ビームスプリッタ180と、可飽和吸収素子190と、光コネクタ200とを含む。 In the present embodiment, the oscillator 120 includes optical fibers 130A to 130D, an optical coupler 140, an optical gain medium 150, collimator lenses 160 and 162, wave plates 170 and 172, a beam splitter 180, and a saturable absorption element. 190 and an optical connector 200 are included.

光ファイバ130Aは、光カプラ140と光利得媒質150とを接続する。光ファイバ130Bは、光利得媒質150とコリメータレンズ160とを接続する。光ファイバ130Cは、コリメータレンズ162と可飽和吸収素子190とを接続する。光ファイバ130Dは、可飽和吸収素子190と光カプラ140とを接続する。 The optical fiber 130A connects the optical coupler 140 and the optical gain medium 150. The optical fiber 130B connects the optical gain medium 150 and the collimator lens 160. The optical fiber 130C connects the collimator lens 162 and the saturable absorbing element 190. The optical fiber 130D connects the saturable absorbing element 190 and the optical coupler 140.

光カプラ140は、光ファイバ112を介して光源110に接続される。光カプラ140は、光源110の励起光と光ファイバ130Dから導かれるレーザー光とを結合する。光利得媒質(レーザー媒質)150は、光カプラ140によって結合された光を増幅する。コリメータレンズ160は、光利得媒質150によって増幅されたレーザー光を平行光に調整する。 The optical coupler 140 is connected to the light source 110 via an optical fiber 112. The optical coupler 140 combines the excitation light of the light source 110 with the laser light guided from the optical fiber 130D. The optical gain medium (laser medium) 150 amplifies the light coupled by the optical coupler 140. The collimator lens 160 adjusts the laser light amplified by the light gain medium 150 to parallel light.

波長板170、172は、コリメータレンズ160から出力され、ビームスプリッタ180に導かれるレーザー光の光路上に設けられる。波長板170、172は、光の偏光を調整する。波長板170は、1/4波長板である。波長板172は、1/2波長板である。 The wave plates 170 and 172 are provided on the optical path of the laser beam output from the collimator lens 160 and guided to the beam splitter 180. Wave plates 170 and 172 adjust the polarization of light. The wave plate 170 is a 1/4 wave plate. The wave plate 172 is a 1/2 wave plate.

ビームスプリッタ180は、コリメータレンズ160から出力され、波長板170、172を通過したレーザー光を2分割する。ビームスプリッタ180によって分割された一方のレーザー光は、外部に出力される。ビームスプリッタ180によって分割された他方のレーザー光は、コリメータレンズ162、可飽和吸収素子190、および、光カプラ140を介して光利得媒質150に戻される。 The beam splitter 180 splits the laser beam output from the collimator lens 160 and passing through the wave plates 170 and 172 into two. One of the laser beams split by the beam splitter 180 is output to the outside. The other laser beam split by the beam splitter 180 is returned to the optical gain medium 150 via the collimator lens 162, the saturable absorbing element 190, and the optical coupler 140.

可飽和吸収素子190は、光ファイバ130Cと光ファイバ130Dとの間に設けられる。可飽和吸収素子190は、光ファイバ130Cと光ファイバ130Dとの間を通過するレーザー光の光路上に配される。 The saturable absorbing element 190 is provided between the optical fiber 130C and the optical fiber 130D. The saturable absorbing element 190 is arranged on the optical path of the laser beam passing between the optical fiber 130C and the optical fiber 130D.

可飽和吸収素子190は、所定の飽和値未満の強度の入射光を吸収するが、飽和値以上の強度の入射光を透過する。したがって、可飽和吸収素子190は、光ファイバ130Cから入射されたレーザー光のうち、飽和値以上となる中央部分のみを透過し、中央部分以外を吸収して透過させない。このため、可飽和吸収素子190を透過したレーザー光(透過光)のパルス幅は、入射光より短くなる。 The saturable absorbing element 190 absorbs incident light having an intensity lower than a predetermined saturation value, but transmits incident light having an intensity equal to or higher than the saturation value. Therefore, the saturable absorbing element 190 transmits only the central portion of the laser light incident from the optical fiber 130C that is equal to or higher than the saturation value, and absorbs and does not transmit the laser light other than the central portion. Therefore, the pulse width of the laser light (transmitted light) transmitted through the saturable absorbing element 190 is shorter than that of the incident light.

本実施形態において、可飽和吸収素子190は、複数の可飽和吸収シートを含む。可飽和吸収素子190は、光コネクタ200によって、光ファイバ130Cと光ファイバ130Dとの間に配される。 In the present embodiment, the saturable absorbing element 190 includes a plurality of saturable absorbing sheets. The saturable absorbing element 190 is arranged between the optical fiber 130C and the optical fiber 130D by the optical connector 200.

図2は、光コネクタ200および可飽和吸収素子190を説明する図である。図2(a)は、光コネクタ200の断面を説明する図である。図2(b)は、フェルール212および可飽和吸収素子190の断面の拡大図を説明する図である。なお、図2(a)中、理解を容易にするために、フェルール212のハッチングを省略する。また、図2(b)中、フェルール212、光ファイバ130C、130Dおよび可飽和吸収シート192のハッチングを省略する。 FIG. 2 is a diagram illustrating an optical connector 200 and a saturable absorbing element 190. FIG. 2A is a diagram illustrating a cross section of the optical connector 200. FIG. 2B is a diagram illustrating an enlarged view of a cross section of the ferrule 212 and the saturable absorbing element 190. In FIG. 2A, the hatching of the ferrule 212 is omitted for ease of understanding. Further, in FIG. 2B, hatching of the ferrule 212, the optical fibers 130C and 130D, and the saturable absorption sheet 192 is omitted.

光コネクタ200は、例えば、FC/APCコネクタである。図2(a)に示すように、光コネクタ200は、第1コネクタ210と、第2コネクタ220と、アダプタ230とを含む。 The optical connector 200 is, for example, an FC / APC connector. As shown in FIG. 2A, the optical connector 200 includes a first connector 210, a second connector 220, and an adapter 230.

第2コネクタ220は、光ファイバ130Dを保持する点のみが第1コネクタ210と異なる。したがって、本実施形態では、第1コネクタ210について詳述し、第2コネクタ220については、同一の符号を付して説明を省略する。 The second connector 220 differs from the first connector 210 only in that it holds the optical fiber 130D. Therefore, in the present embodiment, the first connector 210 will be described in detail, and the second connector 220 will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

第1コネクタ210は、フェルール212と、接続部214とを含む。 The first connector 210 includes a ferrule 212 and a connecting portion 214.

フェルール212は、例えば、セラミックス、または、金属で構成される。フェルール212は、円柱形状である。図2(b)に示すように、フェルール212の略中央には、軸方向に延在した貫通孔212aが形成されている。フェルール212の貫通孔212aに光ファイバ130Cの先端部が挿入される。フェルール212は、光ファイバ130Cの先端部を固定する。 The ferrule 212 is made of, for example, ceramics or metal. The ferrule 212 has a cylindrical shape. As shown in FIG. 2B, a through hole 212a extending in the axial direction is formed substantially in the center of the ferrule 212. The tip of the optical fiber 130C is inserted into the through hole 212a of the ferrule 212. The ferrule 212 fixes the tip of the optical fiber 130C.

フェルール212の端面212bは、平面形状、または、球面形状に研磨される。また、フェルール212の端面212bは、フェルール212の長手方向に直角であってもよく、長手方向に対し傾斜してもよい。フェルール212の研磨方法は、例えば、PC(Physical Contact)研磨、APC(Angled Physical Contact)研磨である。本実施形態では、フェルール212の端面212bがAPC研磨によって研磨されたものを例に挙げる。つまり、フェルール212の端面212bは、フェルール212の長手方向に直交する面に対し傾斜し、かつ、球面形状である。フェルール212は、端面212bに光ファイバ130Cの端面132(または、光ファイバ130Dの端面134)が位置するように光ファイバ130Cを固定する。 The end face 212b of the ferrule 212 is polished into a flat shape or a spherical shape. Further, the end face 212b of the ferrule 212 may be perpendicular to the longitudinal direction of the ferrule 212 or may be inclined with respect to the longitudinal direction. The polishing method of the ferrule 212 is, for example, PC (Physical Contact) polishing and APC (Angled Physical Contact) polishing. In the present embodiment, the end face 212b of the ferrule 212 is polished by APC polishing as an example. That is, the end face 212b of the ferrule 212 is inclined with respect to the plane orthogonal to the longitudinal direction of the ferrule 212 and has a spherical shape. The ferrule 212 fixes the optical fiber 130C so that the end surface 132 of the optical fiber 130C (or the end surface 134 of the optical fiber 130D) is located on the end surface 212b.

図2(a)に戻って説明すると、第1コネクタ210の接続部214は、光ファイバ130Cが固定されたフェルール212がアダプタ230の貫通孔232内に配されるように、アダプタ230に接続される。同様に、第2コネクタ220の接続部214は、光ファイバ130Dが固定されたフェルール212がアダプタ230の貫通孔232内に配されるように、アダプタ230に接続される。 Returning to FIG. 2A, the connection portion 214 of the first connector 210 is connected to the adapter 230 so that the ferrule 212 to which the optical fiber 130C is fixed is arranged in the through hole 232 of the adapter 230. To. Similarly, the connection portion 214 of the second connector 220 is connected to the adapter 230 so that the ferrule 212 to which the optical fiber 130D is fixed is arranged in the through hole 232 of the adapter 230.

アダプタ230内には、割スリーブ234が設けられている。割スリーブ234は、例えば、セラミックス、または、金属で構成される。割スリーブ234は、円筒形状である。割スリーブ234は、軸方向に切り込みが形成される。第1コネクタ210のフェルール212および第2コネクタ220のフェルール212は、割スリーブ234内に配される。 A split sleeve 234 is provided in the adapter 230. The split sleeve 234 is made of, for example, ceramics or metal. The split sleeve 234 has a cylindrical shape. The split sleeve 234 is formed with a notch in the axial direction. The ferrule 212 of the first connector 210 and the ferrule 212 of the second connector 220 are arranged in the split sleeve 234.

アダプタ230は、第1コネクタ210のフェルール212の端面212bと、第2コネクタ220のフェルール212の端面212bとが対向するように、第1コネクタ210および第2コネクタ220を接続する。 The adapter 230 connects the first connector 210 and the second connector 220 so that the end surface 212b of the ferrule 212 of the first connector 210 and the end surface 212b of the ferrule 212 of the second connector 220 face each other.

また、図2(b)に示すように、本実施形態において、可飽和吸収素子190は、光ファイバ130C(第1の光ファイバ)の端面132(第1の端面)と光ファイバ130D(第2の光ファイバ)の端面134(第2の端面)との間、つまり、第1コネクタ210のフェルール212と第2コネクタ220のフェルール212との間に設けられる。 Further, as shown in FIG. 2B, in the present embodiment, the saturable absorbing element 190 is the end face 132 (first end face) of the optical fiber 130C (first optical fiber) and the optical fiber 130D (second end face). It is provided between the end face 134 (second end face) of the optical fiber), that is, between the ferrule 212 of the first connector 210 and the ferrule 212 of the second connector 220.

具体的に説明すると、可飽和吸収素子190は、光ファイバ130Cのコアの端面132と、光ファイバ130Dのコアの端面134の間に設けられる。可飽和吸収素子190は、光ファイバ130Cのコア、および、光ファイバ130Dのコアよりも大きい。光ファイバ130Cのコア、および、光ファイバ130Dのコアは、可飽和吸収素子190で覆われる。 Specifically, the saturable absorbing element 190 is provided between the end face 132 of the core of the optical fiber 130C and the end face 134 of the core of the optical fiber 130D. The saturable absorbing element 190 is larger than the core of the optical fiber 130C and the core of the optical fiber 130D. The core of the optical fiber 130C and the core of the optical fiber 130D are covered with the saturable absorbing element 190.

本実施形態において、可飽和吸収素子190は、複数の可飽和吸収シート192を含む。複数の可飽和吸収シート192は、端面132と端面134との間において積層される(直列に配される)。なお、図2(b)では、可飽和吸収シート192が2枚である場合を例に挙げるが、可飽和吸収素子190を構成する可飽和吸収シート192の枚数に限定はない。 In the present embodiment, the saturable absorbing element 190 includes a plurality of saturable absorbing sheets 192. The plurality of saturable absorbing sheets 192 are laminated (arranged in series) between the end face 132 and the end face 134. In FIG. 2B, the case where the number of the saturable absorbing sheets 192 is two is taken as an example, but the number of the saturable absorbing sheets 192 constituting the saturable absorbing element 190 is not limited.

図3は、可飽和吸収シート192を説明する図である。図3(a)は、可飽和吸収シート192の斜視図である。図3(b)は、可飽和吸収シート192の断面図である。また、本実施形態の図3(a)、図3(b)では、垂直に交わるX軸、Y軸、Z軸を図示の通り定義している。なお、図3(b)中、白抜き矢印は、レーザー光を示す。 FIG. 3 is a diagram illustrating a saturable absorption sheet 192. FIG. 3A is a perspective view of the saturable absorbing sheet 192. FIG. 3B is a cross-sectional view of the saturable absorbing sheet 192. Further, in FIGS. 3A and 3B of the present embodiment, the X-axis, Y-axis, and Z-axis that intersect vertically are defined as shown in the figure. In FIG. 3B, the white arrow indicates the laser beam.

図3(a)、図3(b)に示すように、可飽和吸収シート192は、カーボンナノウォール192aと、囲繞部192bとを含む。可飽和吸収シート192の厚み(図3(a)、図3(b)中X軸方向の長さ)は、1μm〜100μm程度である。 As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the saturable absorbing sheet 192 includes a carbon nanowall 192a and a surrounding portion 192b. The thickness of the saturable absorbing sheet 192 (the length in the X-axis direction in FIGS. 3A and 3B) is about 1 μm to 100 μm.

本実施形態において、カーボンナノウォール192aは、複数のグラフェンが積層されたものである。カーボンナノウォール192aの厚み(図3(b)中Z軸方向の長さ)は、例えば、1nm以上100nm以下である。また、隣り合うカーボンナノウォール192a間の距離(図3(b)中Z軸方向の距離)は、例えば、1nm以上10μm以下である。 In the present embodiment, the carbon nanowall 192a is a stack of a plurality of graphenes. The thickness of the carbon nanowall 192a (the length in the Z-axis direction in FIG. 3B) is, for example, 1 nm or more and 100 nm or less. The distance between adjacent carbon nanowalls 192a (distance in the Z-axis direction in FIG. 3B) is, for example, 1 nm or more and 10 μm or less.

囲繞部192bは、カーボンナノウォール192aを囲繞する。つまり、カーボンナノウォール192aは、囲繞部192bに埋め込まれている。囲繞部192bは、例えば、ポリイミドおよびポリメタクリル酸メチル(PMMA)の一方または両方を含んでいる。囲繞部192bがポリイミドを含むことにより、耐熱性を向上させることができる。また、囲繞部192bがPMMAを含むことにより、レーザー光の透過率を向上させることが可能となる。つまり、囲繞部192bがポリイミドおよびPMMAを含むことにより、耐熱性および透過率を向上させることが可能となる。 The surrounding portion 192b surrounds the carbon nanowall 192a. That is, the carbon nanowall 192a is embedded in the surrounding portion 192b. The surrounding portion 192b contains, for example, one or both of polyimide and polymethyl methacrylate (PMMA). Since the surrounding portion 192b contains polyimide, heat resistance can be improved. Further, since the surrounding portion 192b contains PMMA, it is possible to improve the transmittance of the laser light. That is, since the surrounding portion 192b contains polyimide and PMMA, it is possible to improve the heat resistance and the transmittance.

可飽和吸収シート192は、図3(a)、図3(b)中、X軸方向にレーザー光が入射されるように、光ファイバ130C、130D間に配される。 The saturable absorption sheet 192 is arranged between the optical fibers 130C and 130D so that the laser beam is incident in the X-axis direction in FIGS. 3A and 3B.

続いて、レーザー出力装置100の製造方法について説明する。図4は、本実施形態のレーザー出力装置100の製造方法の処理の流れを説明する図である。図4に示すように、レーザー出力装置100の製造方法は、枚数判定工程S110と、浸漬工程S120と、第1接触工程S130と、インクリメント工程S140と、第2接触工程S150と、第3接触工程S160とを含む。以下、各工程について説明する。 Subsequently, a method of manufacturing the laser output device 100 will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a processing flow of the manufacturing method of the laser output device 100 of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the manufacturing method of the laser output device 100 includes a number determination step S110, a dipping step S120, a first contact step S130, an increment step S140, a second contact step S150, and a third contact step. Includes S160. Hereinafter, each step will be described.

[枚数判定工程S110]
枚数判定工程S110は、積層した可飽和吸収シート192の枚数が所定の設定枚数以上であるか否かを判定する工程である。設定枚数は、所望される透過率に基づいて決定される可飽和吸収シート192の枚数である。積層した可飽和吸収シート192の数が設定枚数以上ではない、つまり、設定枚数未満であると判定した場合(S110におけるNO)、浸漬工程S120に処理を移す。一方、積層した可飽和吸収シート192の数が設定枚数以上であると判定した場合(S110におけるYES)、第2接触工程S150に処理を移す。
[Number determination step S110]
The number-of-sheet determination step S110 is a step of determining whether or not the number of laminated saturable absorption sheets 192 is equal to or greater than a predetermined set number of sheets. The set number of sheets is the number of saturable absorption sheets 192 determined based on the desired transmittance. When it is determined that the number of laminated saturable absorbing sheets 192 is not more than the set number of sheets, that is, less than the set number of sheets (NO in S110), the process is transferred to the dipping step S120. On the other hand, when it is determined that the number of laminated saturable absorbing sheets 192 is equal to or greater than the set number (YES in S110), the process is transferred to the second contact step S150.

[浸漬工程S120]
浸漬工程S120は、可飽和吸収シート192を接着液に浸漬する工程である。接着液は、光ファイバ130C、130Dおよび可飽和吸収シート192を溶解せず、光ファイバ130C、130Dおよび可飽和吸収シート192を変性させない液体である。接着液は、樹脂、ガラス、および、カーボンナノウォールを溶解せず、これらを変性させない液である。接着液は、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、水である。ここでは、接着液としてエタノールを例に挙げる。
[Immersion step S120]
The dipping step S120 is a step of dipping the saturable absorbing sheet 192 in the adhesive liquid. The adhesive liquid is a liquid that does not dissolve the optical fibers 130C, 130D and the saturable absorbing sheet 192, and does not modify the optical fibers 130C, 130D and the saturable absorbing sheet 192. The adhesive liquid is a liquid that does not dissolve the resin, glass, and carbon nanowalls and does not denature them. The adhesive liquid is, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and water. Here, ethanol is taken as an example of the adhesive liquid.

[第1接触工程S130]
第1接触工程S130は、浸漬工程S120において接着液に浸漬された可飽和吸収シート192を、積層された可飽和吸収シート192に接触させる工程である。つまり、第1接触工程S130は、可飽和吸収シート192同士を接触させる工程である。
[First contact step S130]
The first contact step S130 is a step of bringing the saturable absorbing sheet 192 immersed in the adhesive liquid in the dipping step S120 into contact with the laminated saturable absorbing sheet 192. That is, the first contact step S130 is a step of bringing the saturable absorbing sheets 192 into contact with each other.

[インクリメント工程S140]
インクリメント工程S140は、積層した可飽和吸収シート192の枚数に1を代入(インクリメント)して、枚数判定工程S110に処理を移す。
[Increment step S140]
In the increment step S140, 1 is substituted (incremented) for the number of laminated saturable absorption sheets 192, and the process is transferred to the number determination step S110.

[第2接触工程S150]
第2接触工程S150では、まず、アダプタ230の一方側に光ファイバ130C(第1コネクタ210)を接続する。そして、積層された可飽和吸収シート192を光ファイバ130Cの端面132に接触させる。
[Second contact step S150]
In the second contact step S150, first, the optical fiber 130C (first connector 210) is connected to one side of the adapter 230. Then, the laminated saturable absorbing sheet 192 is brought into contact with the end face 132 of the optical fiber 130C.

[第3接触工程S160]
第3接触工程S160は、アダプタ230の他方側に光ファイバ130D(第2コネクタ220)を接続する。これにより、最端部の可飽和吸収シート192が光ファイバ130Dの端面134に接触される。つまり、第3接触工程S160は、積層された可飽和吸収シート192を光ファイバ130Dの端面134に接触させる工程である。
[Third contact step S160]
In the third contact step S160, the optical fiber 130D (second connector 220) is connected to the other side of the adapter 230. As a result, the saturated absorbent sheet 192 at the end end is brought into contact with the end face 134 of the optical fiber 130D. That is, the third contact step S160 is a step of bringing the laminated saturable absorbing sheet 192 into contact with the end face 134 of the optical fiber 130D.

こうして、光ファイバ130Cと、光ファイバ130Dと、光ファイバ130Cの端面132と光ファイバ130Dの端面134との間に設けられた可飽和吸収素子190(連続した複数の可飽和吸収シート192(可飽和吸収シート192の積層体))とを備えるレーザー出力装置100が製造される。 In this way, the saturable absorbing element 190 provided between the optical fiber 130C, the optical fiber 130D, the end face 132 of the optical fiber 130C, and the end face 134 of the optical fiber 130D (a plurality of continuous saturable absorbing sheets 192 (saturable)). A laser output device 100 including a laminated body of absorption sheets 192)) is manufactured.

以上説明したように、本実施形態のレーザー出力装置100およびレーザー出力装置100の製造方法は、複数の可飽和吸収シート192を含む可飽和吸収素子190を備える。これにより、レーザー出力装置100は、1の可飽和吸収シート192のみで構成された可飽和吸収素子190を備える比較例のレーザー出力装置と比較して、レーザー光の透過率を低減させることが可能となる。 As described above, the laser output device 100 and the method for manufacturing the laser output device 100 of the present embodiment include a saturable absorbing element 190 including a plurality of saturable absorbing sheets 192. As a result, the laser output device 100 can reduce the transmittance of the laser light as compared with the laser output device of the comparative example including the saturable absorption element 190 composed of only one saturable absorption sheet 192. It becomes.

また、レーザー出力装置100は、可飽和吸収シート192の枚数を変更するだけで、レーザー光の透過率を制御することができる。したがって、レーザー出力装置100は、可飽和吸収シート192の枚数を変更するだけで、レーザー光の出力を制御することが可能となる。 Further, the laser output device 100 can control the transmittance of the laser light only by changing the number of the saturable absorption sheets 192. Therefore, the laser output device 100 can control the output of the laser light only by changing the number of the saturable absorption sheets 192.

また、上記したように、可飽和吸収シート192を光ファイバ130Cの端面132または可飽和吸収シート192に接触させる前に、可飽和吸収シート192を接着液に浸漬する。これにより、接着液の表面張力を利用して、光ファイバ130Cの端面132と可飽和吸収シート192、可飽和吸収シート192同士、および、光ファイバ130Dの端面132と可飽和吸収シート192を容易に接触させることが可能となる。 Further, as described above, the saturable absorbing sheet 192 is immersed in the adhesive liquid before the saturable absorbing sheet 192 is brought into contact with the end face 132 of the optical fiber 130C or the saturable absorbing sheet 192. As a result, the end face 132 of the optical fiber 130C and the saturable absorbing sheet 192, the saturable absorbing sheets 192, and the end face 132 of the optical fiber 130D and the saturable absorbing sheet 192 can be easily separated by utilizing the surface tension of the adhesive liquid. It becomes possible to make contact.

[実施例]
実施例A、実施例B、実施例Cの可飽和吸収素子190を製造した。実施例Aは、1枚の可飽和吸収シート192を備える可飽和吸収素子190である。実施例Bは、2枚の可飽和吸収シート192を備える可飽和吸収素子190である。実施例Cは、3枚の可飽和吸収シート192を備える可飽和吸収素子190である。
[Example]
The saturable absorbing element 190 of Example A, Example B, and Example C was manufactured. Example A is a saturable absorbing element 190 including one saturable absorbing sheet 192. Example B is a saturable absorbing element 190 including two saturable absorbing sheets 192. Example C is a saturable absorbing element 190 including three saturable absorbing sheets 192.

実施例A〜実施例Cを組み込んだレーザー出力装置100を用いて、可飽和吸収素子190におけるレーザー光の透過率[%]および透過光の出力[mW]を測定した。 Using the laser output device 100 incorporating Examples A to C, the transmittance [%] of the laser light and the output [mW] of the transmitted light in the saturable absorbing element 190 were measured.

図5は、レーザー光の透過率[%]および透過光の出力[mW]を説明する図である。図5中、縦軸は、透過光の出力[mW]を示す。図5中、横軸は、レーザー光の透過率[%]を示す。 FIG. 5 is a diagram for explaining the transmittance [%] of the laser light and the output [mW] of the transmitted light. In FIG. 5, the vertical axis indicates the output [mW] of transmitted light. In FIG. 5, the horizontal axis represents the transmittance [%] of the laser light.

図5に示すように、実施例Aは、レーザー光の透過率が42%程度であった。また、実施例Aは、透過光の出力(パルス出力)が0.7mW程度であった。また、実施例Bは、レーザー光の透過率が18%程度であった。また、実施例Bは、透過光の出力が1.5mW程度であった。また、実施例Cは、レーザー光の透過率が8%程度であった。また、実施例Cは、透過光の出力が2.6mW程度であった。 As shown in FIG. 5, in Example A, the transmittance of the laser light was about 42%. Further, in Example A, the output of transmitted light (pulse output) was about 0.7 mW. Further, in Example B, the transmittance of the laser light was about 18%. Further, in Example B, the output of transmitted light was about 1.5 mW. Further, in Example C, the transmittance of the laser light was about 8%. Further, in Example C, the output of transmitted light was about 2.6 mW.

以上の結果から、可飽和吸収シート192の枚数を増加させた方が、透過率が低下し(42%→18%→8%)、透過光の出力が上昇する(0.7mW→1.5mW→2.6mW)ことが確認された。 From the above results, when the number of saturable absorbing sheets 192 is increased, the transmittance decreases (42% → 18% → 8%) and the output of transmitted light increases (0.7 mW → 1.5 mW). → 2.6mW) was confirmed.

以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although one embodiment has been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment. It is clear to those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the claims, and it is understood that they also naturally belong to the technical scope of the present disclosure. Will be done.

例えば、上述した実施形態では、接着液がエタノールである場合を例に挙げた。エタノールは揮発性であるため、光ファイバ130Cの端面132と可飽和吸収シート192との間、光ファイバ130Dの端面134と可飽和吸収シート192との間、および、可飽和吸収シート192同士の間のうちのいずれか1または複数から接着液は蒸発する。しかし、接着液が不揮発性、または、難揮発性である場合、もしくは、接着液が揮発性であっても蒸発する前に光ファイバ130Cと130Dとの間に組み込まれた場合、端面132と可飽和吸収シート192との間、端面134と可飽和吸収シート192との間、および、可飽和吸収シート192同士の間のうちのいずれか1または複数に接着液が残留する。したがって、この場合、端面132と可飽和吸収シート192との間、端面134と可飽和吸収シート192との間、および、可飽和吸収シート192同士の間のうちのいずれか1または複数に接着液が配されることとなる。 For example, in the above-described embodiment, the case where the adhesive liquid is ethanol has been taken as an example. Since ethanol is volatile, it is between the end face 132 of the optical fiber 130C and the saturable absorbing sheet 192, between the end face 134 of the optical fiber 130D and the saturable absorbing sheet 192, and between the saturable absorbing sheets 192. The adhesive liquid evaporates from any one or more of them. However, if the adhesive is non-volatile or refractory, or if the adhesive is volatile but is incorporated between the optical fibers 130C and 130D before it evaporates, the end face 132 is acceptable. The adhesive liquid remains between the saturated absorbing sheets 192, between the end faces 134 and the saturable absorbing sheets 192, and between the saturated absorbing sheets 192 and one or more of them. Therefore, in this case, the adhesive liquid is applied to any one or more of between the end face 132 and the saturable absorbing sheet 192, between the end face 134 and the saturable absorbing sheet 192, and between the saturated absorbing sheets 192. Will be arranged.

また、上記実施形態において、可飽和吸収シート192の積層体(可飽和吸収素子190)を製造してから、可飽和吸収素子190を端面132および端面134の間に挟持させる構成を例に挙げた。しかし、まず、光ファイバ130Cの端面132または光ファイバ130Dの端面134に複数の可飽和吸収シート192を積層し、その後、光ファイバ130Dの端面134または光ファイバ130Cの端面132を可飽和吸収シート192の積層体に接触させてもよい。 Further, in the above embodiment, a configuration in which a laminated body of the saturable absorbing sheet 192 (saturable absorbing element 190) is manufactured and then the saturable absorbing element 190 is sandwiched between the end face 132 and the end face 134 is given as an example. .. However, first, a plurality of saturable absorption sheets 192 are laminated on the end face 132 of the optical fiber 130C or the end face 134 of the optical fiber 130D, and then the end face 134 of the optical fiber 130D or the end face 132 of the optical fiber 130C is laminated with the saturable absorption sheet 192. May be brought into contact with the laminate of.

また、光ファイバ130Cの端面132、および、光ファイバ130Dの端面134に1または複数の可飽和吸収シート192を接触させ、その後、可飽和吸収シート192同士を接触させてもよい。いずれにせよ、レーザー出力装置100の製造方法は、カーボンナノウォールを含む可飽和吸収シート192を、第1の光ファイバ130Cの第1の端面132に接触させる工程と、可飽和吸収シート192同士を接触させる工程と、可飽和吸収シート192を、第2の光ファイバ130Dの第2の端面134を接触させる工程と、を含んでいればよい。 Further, one or more saturable absorbing sheets 192 may be brought into contact with the end face 132 of the optical fiber 130C and the end face 134 of the optical fiber 130D, and then the saturable absorbing sheets 192 may be brought into contact with each other. In any case, the method for manufacturing the laser output device 100 includes a step of bringing the saturable absorbing sheet 192 containing the carbon nanowall into contact with the first end face 132 of the first optical fiber 130C and the saturable absorbing sheets 192. It may include a step of contacting the saturable absorbing sheet 192 and a step of contacting the second end face 134 of the second optical fiber 130D.

本開示は、レーザー出力装置、および、レーザー出力装置の製造方法に利用することができる。 The present disclosure can be used for a laser output device and a method for manufacturing a laser output device.

100 レーザー出力装置
130C 光ファイバ(第1の光ファイバ)
130D 光ファイバ(第2の光ファイバ)
132 端面(第1の端面)
134 端面(第2の端面)
140 光カプラ
192 可飽和吸収シート
192a カーボンナノウォール
100 Laser output device 130C optical fiber (first optical fiber)
130D optical fiber (second optical fiber)
132 End face (first end face)
134 End face (second end face)
140 Optical Coupler 192 Saturable Absorption Sheet 192a Carbon Nanowall

Claims (4)

第1の端面を有する第1の光ファイバと、
前記第1の端面に対向する第2の端面を有する第2の光ファイバと、
カーボンナノウォールを含み、前記第1の端面および前記第2の端面の間に設けられる複数の可飽和吸収シートと、
を備えるレーザー出力装置。
A first optical fiber having a first end face,
A second optical fiber having a second end face facing the first end face,
A plurality of saturable absorbing sheets containing carbon nanowalls and provided between the first end face and the second end face.
A laser output device equipped with.
前記第1の端面と前記可飽和吸収シートとの間、前記第2の端面と前記可飽和吸収シートとの間、および、前記可飽和吸収シート同士の間のうちのいずれか1または複数に接着液が配される請求項1に記載のレーザー出力装置。 Adhesion to any one or more of the first end face and the saturable absorbing sheet, the second end face and the saturable absorbing sheet, and between the saturable absorbing sheets. The laser output device according to claim 1, wherein the liquid is arranged. カーボンナノウォールを含む可飽和吸収シートを、第1の光ファイバの第1の端面に接触させる工程と、
前記可飽和吸収シート同士を接触させる工程と、
前記可飽和吸収シートを、第2の光ファイバの第2の端面に接触させる工程と、
を含むレーザー出力装置の製造方法。
A step of bringing a saturable absorbing sheet containing carbon nanowalls into contact with the first end face of the first optical fiber, and
The step of bringing the saturable absorbing sheets into contact with each other and
The step of bringing the saturable absorption sheet into contact with the second end face of the second optical fiber, and
A method of manufacturing a laser output device including.
前記第1の端面に接触させる工程、前記可飽和吸収シート同士を接触させる工程、および、前記第2の端面に接触させる工程のうちのいずれか1または複数の工程の実行前に、前記可飽和吸収シートを接着液に浸漬する工程を含む請求項3に記載のレーザー出力装置の製造方法。 Before executing any one or more of the steps of contacting the first end face, contacting the saturable absorbing sheets with each other, and contacting the second end face, the saturable The method for manufacturing a laser output device according to claim 3, further comprising a step of immersing the absorption sheet in an adhesive liquid.
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