JP2022118352A

JP2022118352A - laser device

Info

Publication number: JP2022118352A
Application number: JP2021014797A
Authority: JP
Inventors: 智之藤田; Tomoyuki Fujita
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2022-08-15

Abstract

To provide a laser device capable of effectively detecting that a disconnection occurs in any one of light waveguides from a plurality of laser sources.SOLUTION: A laser device 1 comprises: a first laser source 10 which outputs a first laser beam L1; a first visible light source 12 which outputs first visible light V1; a first light guide 14 in which the first laser beam L1 and the first visible light V1 are propagated; a second laser source 20 which outputs a second laser beam L2; a second visible light source 22 which outputs second visible light V2; a second light guide 24 in which the second laser beam L2 and the second visible light V2 are propagated; and an output unit 30 for outputting to the outside the first laser beam L1 and the first visible light V1 which are propagated in the first light guide 14 and the second laser beam L2 and the second visible light V2 which are propagated in the second light guide 24 in such a manner that the first visible light V1 and the second visible light V2 are overlapped at least partially.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ装置に係り、特に複数のレーザ光源からのレーザ光を外部に出力するレーザ装置に関するものである。 The present invention relates to a laser device, and more particularly to a laser device that outputs laser light from a plurality of laser light sources to the outside.

近年、レーザ加工などの分野においては、より高いパワーのレーザ光が求められており、これに伴いレーザ装置内を伝搬するレーザ光のパワーも高くなりつつある。このようなレーザ装置において、装置内の光導波路に断線が生じると、高パワーのレーザ光が周囲に漏れ出して光ファイバや他の部品の損傷を引き起こすおそれがある。このため、従来から、レーザ装置内の光ファイバのクラッドを金属層で覆い、この金属層に通電してその通電状態を監視することで光ファイバの断線を検出することも考えられている（例えば特許文献１参照）。 In recent years, in fields such as laser processing, there has been a demand for higher power laser light, and along with this, the power of laser light propagating in a laser apparatus is also increasing. In such a laser device, if an optical waveguide within the device is broken, high-power laser light may leak out to the surroundings, causing damage to the optical fiber and other parts. For this reason, conventionally, it has been considered to cover the cladding of the optical fiber in the laser device with a metal layer, conduct an electric current through the metal layer, and monitor the state of the electric current to detect the disconnection of the optical fiber (for example, See Patent Document 1).

最近では、複数のレーザ光源からのレーザ光を組み合わせて出力を高めたレーザ装置も多くなってきているが、そのようなレーザ装置においては、複数のレーザ光源からの光導波路のいずれかに断線が生じたことを効果的に検出できる機構が必要とされている。 Recently, there are many laser devices that combine laser beams from a plurality of laser light sources to increase the output. What is needed is a mechanism that can effectively detect what has happened.

特開２００８－１４１０６６号公報JP 2008-141066 A

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、複数のレーザ光源からの光導波路のいずれかに断線が生じたことを効果的に検出できるレーザ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laser device capable of effectively detecting disconnection of any of the optical waveguides from a plurality of laser light sources. aim.

本発明の一態様によれば、複数のレーザ光源からの光導波路のいずれかに断線が生じたことを効果的に検出できるレーザ装置が提供される。このレーザ装置は、第１のレーザ光を出力する第１のレーザ光源と、第１の可視光を出力する第１の可視光源と、上記第１のレーザ光と上記第１の可視光とが伝搬する第１の光導波路と、第２のレーザ光を出力する第２のレーザ光源と、第２の可視光を出力する第２の可視光源と、上記第２のレーザ光と上記第２の可視光とが伝搬する第２の光導波路と、上記第１の可視光と上記第２の可視光とが少なくとも部分的に空間的に重なるように、上記第１の光導波路を伝搬してきた上記第１のレーザ光及び上記第１の可視光と上記第２の光導波路を伝搬してきた上記第２のレーザ光及び上記第２の可視光とを外部に出力する出力部とを備える。 According to one aspect of the present invention, there is provided a laser device capable of effectively detecting disconnection of any one of optical waveguides from a plurality of laser light sources. This laser device includes a first laser light source that outputs a first laser beam, a first visible light source that outputs a first visible light, and the first laser light and the first visible light. A first optical waveguide that propagates, a second laser light source that outputs a second laser beam, a second visible light source that outputs a second visible light, the second laser beam, and the second laser beam. A second optical waveguide through which visible light propagates, and the first optical waveguide propagated through the first optical waveguide such that the first visible light and the second visible light overlap at least partially spatially. and an output unit configured to output the first laser light, the first visible light, and the second laser light and the second visible light propagating through the second optical waveguide to the outside.

図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ装置の概念を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the concept of a laser device according to one embodiment of the present invention. 図２Ａは、図１のレーザ装置に用いられる第１の可視光と第２の可視光のパワーの時間的変化の一例を示す図である。2A is a diagram showing an example of temporal changes in the power of first visible light and second visible light used in the laser device of FIG. 1. FIG. 図２Ｂは、図１のレーザ装置に用いられる第１の可視光と第２の可視光のパワーの時間的変化の他の例を示す図である。2B is a diagram showing another example of temporal changes in the power of the first visible light and the second visible light used in the laser device of FIG. 1. FIG. 図２Ｃは、図１のレーザ装置に用いられる第１の可視光と第２の可視光のパワーの時間的変化の他の例を示す図である。2C is a diagram showing another example of temporal changes in the power of the first visible light and the second visible light used in the laser device of FIG. 1. FIG. 図３は、本発明の一実施形態に係るレーザ装置の第１の例を模式的に示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram schematically showing a first example of a laser device according to one embodiment of the invention. 図４は、図３に示すレーザ装置におけるファイバレーザユニットの構成を模式的に示すブロック図である。4 is a block diagram schematically showing the configuration of a fiber laser unit in the laser device shown in FIG. 3. FIG. 図５は、図３に示すレーザ装置におけるデリバリファイバの断面を半径方向に沿った屈折率分布とともに示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the delivery fiber in the laser device shown in FIG. 3 together with the refractive index distribution along the radial direction. 図６は、本発明の一実施形態に係るレーザ装置の第２の例を模式的に示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram schematically showing a second example of a laser device according to one embodiment of the present invention.

以下、本発明に係るレーザ装置の実施形態について図１から図６を参照して詳細に説明する。図１から図６において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図６においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。以下の説明では、特に言及がない場合には、「第１」や「第２」などの用語は、構成要素を互いに区別するために使用されているだけであり、特定の順位や順番を表すものではない。 An embodiment of a laser device according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. In FIGS. 1 to 6, the same or corresponding constituent elements are given the same reference numerals, and overlapping explanations are omitted. In addition, in FIGS. 1 to 6, the scale and dimensions of each component may be exaggerated, and some components may be omitted. In the following description, unless otherwise specified, terms such as "first" and "second" are used only to distinguish components from each other and indicate a particular rank or order. not a thing

図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ装置１の概念を示す模式図である。図１に示すように、レーザ装置１は、第１のレーザ光Ｌ₁を生成及び出力する第１のレーザ光源１０と、第１の可視光Ｖ₁を生成及び出力する第１の可視光源１２と、第１のレーザ光源１０からの第１のレーザ光Ｌ₁及び第１の可視光源１２からの第１の可視光Ｖ₁がそれぞれ導入され、第１のレーザ光Ｌ₁及び第１の可視光Ｖ₁が伝搬する第１の光導波路１４と、第２のレーザ光Ｌ₂を生成及び出力する第２のレーザ光源２０と、第２の可視光Ｖ₂を生成及び出力する第２の可視光源２２と、第２のレーザ光源２０からの第２のレーザ光Ｌ₂及び第２の可視光源２２からの第２の可視光Ｖ₂がそれぞれ導入され、第２のレーザ光Ｌ₂及び第２の可視光Ｖ₂が伝搬する第２の光導波路２４と、第１の光導波路１４を伝搬してきた第１のレーザ光Ｌ₁及び第１の可視光Ｖ₁と第２の光導波路２４を伝搬してきた第２のレーザ光Ｌ₂及び第２の可視光Ｖ₂とを外部に出力する出力部３０とを備えている。出力部３０は、第１の可視光Ｖ₁と第２の可視光Ｖ₂とが少なくとも部分的に空間的に重なるように、レーザ光Ｌ₁，Ｌ₂及び可視光Ｖ₁，Ｖ₂を外部に出力する。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the concept of a laser device 1 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser device 1 includes a first laser light source 10 that generates and outputs a _first laser beam L1, and a first visible light source 12 that generates and outputs a _first visible light V1. , the first laser light L ₁ from the first laser light source 10 and the first visible light V ₁ from the first visible light source 12 are respectively introduced, and the first laser light L ₁ and the first visible light A first optical waveguide 14 through which light V ₁ propagates, a second laser light source 20 that generates and outputs second laser light L ₂ , and a second visible light that generates and outputs second visible light V ₂ . The light source 22, the second laser light L2 from the _second laser light source 20, and the second visible light V2 from the _second visible light source 22 are respectively introduced, and the _second laser light L2 and the second visible light source 22 are respectively introduced. of visible light V ₂ propagates through the second optical waveguide 24, and the first laser light L ₁ and the first visible light V ₁ propagating through the first optical waveguide 14 propagate through the second optical waveguide 24 and an output unit 30 for outputting the second laser light L ₂ and the second visible light V ₂ that have been emitted. The output unit 30 outputs the laser light L ₁ , L ₂ and the visible light V ₁ , V ₂ to an external source such that the first visible light V ₁ and the second visible light V ₂ at least partially spatially overlap. output to

例えば、第１の光導波路１４がある光ファイバ（第１の光ファイバ）中のコアであって、第２の光導波路２４が別の光ファイバ（第２の光ファイバ）中のコアであってもよい。あるいは、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４が、マルチコアファイバ中の異なるコアであってもよい。さらに、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４が、センタコアとリングコアのような多層コアを有する光ファイバ中の異なる層のコアであってもよい。 For example, if the first optical waveguide 14 is a core in an optical fiber (first optical fiber) and the second optical waveguide 24 is a core in another optical fiber (second optical fiber), good too. Alternatively, the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 24 may be different cores in a multicore fiber. Further, the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 24 may be cores of different layers in an optical fiber having multiple cores such as a center core and a ring core.

第１のレーザ光源１０及び第２のレーザ光源２０としてはそれぞれファイバレーザやレーザダイオードなどを用いることができる。第１のレーザ光源１０から出力される第１のレーザ光Ｌ₁及び第２のレーザ光源２０から出力される第２のレーザ光Ｌ₂のパワーを上げることで、例えば出力部３０から出力されるレーザ光Ｌ₁，Ｌ₂を用いて材料の加工を行うことができる。このとき、可視光Ｖ₁，Ｖ₂は、レーザ光Ｌ₁，Ｌ₂が照射される場所を示すガイド光として用いることができる。可視光Ｖ₁，Ｖ₂のパワーは、第１のレーザ光Ｌ₁及び第２のレーザ光Ｌ₂のパワーよりも低いことが好ましい。 A fiber laser, a laser diode, or the like can be used as the first laser light source 10 and the second laser light source 20, respectively. By increasing the power of the first laser light L ₁ output from the first laser light source 10 and the power of the second laser light L ₂ output from the second laser light source 20, for example, output from the output unit 30 Materials can be processed using the laser beams L ₁ and L ₂ . At this time, the visible lights V ₁ and V ₂ can be used as guide lights that indicate where the laser lights L ₁ and L ₂ are irradiated. The powers of the visible lights V ₁ and V ₂ are preferably lower than the powers of the first laser beam L ₁ and the second laser beam L ₂ .

第１の可視光源１２及び第２の可視光源２２としては同一の可視光源を用いてもよく、あるいは異なる可視光源を用いてもよい。第１の可視光Ｖ₁と第２の可視光Ｖ₂の種類は特に限定されるものではなく、赤色光、緑色光など任意の可視光を用いることができる。また、レーザ装置１は、第１の可視光源１２及び第２の可視光源２２を制御する制御部４０を含んでいてもよい。 The same visible light source may be used as the first visible light source 12 and the second visible light source 22, or different visible light sources may be used. The types of the _first visible light V1 and the _second visible light V2 are not particularly limited, and any visible light such as red light and green light can be used. The laser device 1 may also include a control section 40 that controls the first visible light source 12 and the second visible light source 22 .

上述したように、第１の可視光Ｖ₁と第２の可視光Ｖ₂とは空間的に重なるように出力部３０から出力される。第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれにも断線が生じていない場合には、第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂が出力部３０から空間的に重なって出力される領域（以下、出力重複領域という）には出力部３０から第１の可視光Ｖ₁と第２の可視光Ｖ₂の両方が出力される。一方、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれかに断線が生じている場合には、出力重複領域に第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のうち断線の生じていない光導波路を伝搬する可視光Ｖ₁又はＶ₂のみが出力される。したがって、この出力重複領域に出力される可視光の変化を外部から観察することによって、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４の断線の発生を検出することができる。また、出力重複領域に出力される光が可視光であるため、例えば目視などにより光の変化を外部から容易に観察することができる。 As described above, the first visible light V ₁ and the second visible light V ₂ are output from the output unit 30 so as to spatially overlap. When there is no disconnection in either the first optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24, the first visible light V ₁ and the second visible light V ₂ spatially overlap from the output section 30. Both the first visible light V ₁ and the second visible light V ₂ are output from the output unit 30 to the output area (hereinafter referred to as output overlap area). On the other hand, if either the first optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24 is broken, the first optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24 is broken in the output overlap region. Only visible light V ₁ or V ₂ propagating in the non-polarized optical waveguide is output. Therefore, the occurrence of disconnection of the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 24 can be detected by observing changes in the visible light output to the output overlap region from the outside. In addition, since the light output to the output overlap region is visible light, changes in light can be easily observed from the outside, for example, by visual inspection.

第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂は同一の光学特性を有するものであってもよい。例えば、第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂として同一のパワーを有する同一波長の可視光を用いてもよい。この場合には、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれかに断線が生じると出力重複領域の可視光のパワーが半減するため、外部から出力重複領域の可視光のパワーを観察することで第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれかに断線が生じたことを検出することができる。 The _first visible light V1 and the _second visible light V2 may have the same optical properties. For example, visible light having the same power and the same wavelength may be used as the first visible light V ₁ and the second visible light V ₂ . In this case, if a disconnection occurs in either the first optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24, the visible light power in the output overlapping region is halved. By observing, it is possible to detect that any one of the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 24 is disconnected.

例えば、図２Ａに示すように、第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂として同一のパルス幅及び同一のピークパワーを有するパルス光を用い、上述した制御部４０によって第１の可視光源１２及び第２の可視光源２２を制御して、第１の可視光Ｖ₁のパルスと第２の可視光Ｖ₂のパルスの位相が逆になるようにしてもよい。この場合には、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれにも断線が生じていない状態では、出力重複領域に常に一定のパワーの可視光が観察されるが、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれかに断線が生じると出力重複領域が点滅することとなる。したがって、出力重複領域が点灯から点滅に変化した場合に、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれかに断線が生じたことを検出することができる。 For example, as shown in FIG. 2A, pulsed lights having the same pulse width and the same peak power are used as the first visible light V ₁ and the second visible light V ₂ , and the above-described control unit 40 controls the first The visible light source 12 and the second visible light source 22 may be controlled so that the phases of the pulses of the _first visible light V1 and the pulses of the _second visible light V2 are reversed. In this case, visible light with a constant power is always observed in the output overlap region when there is no disconnection in either the first optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24. If a disconnection occurs in either the optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24, the output overlapping region blinks. Therefore, when the output overlap region changes from lighting to blinking, it can be detected that either the first optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24 has been disconnected.

第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のどちらで断線が生じたかを特定するためには、第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂が異なる光学特性を有することが好ましい。例えば、第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂として異なる波長を有する可視光を用いてもよい。例えば、第１の可視光Ｖ₁の波長が赤色の波長域であり、第２の可視光Ｖ₂の波長が緑色の波長域であるとすると、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれにも断線が生じていない場合には、出力重複領域では第１の可視光Ｖ₁の赤色と第２の可視光Ｖ₂の緑色が混ざった黄色に近い色が観察されるが、この色が赤色に変化した場合には、緑色光である第２の可視光Ｖ₂が伝搬する第２の光導波路２４に断線が生じたと判断することができる。同様に、緑色に変化した場合には、赤色光である第１の可視光Ｖ₁が伝搬する第１の光導波路１４に断線が生じたと判断することができる。 In order to specify in which of the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 24 the disconnection occurred, it is necessary that the _first visible light V1 and the _second visible light V2 have different optical characteristics. preferable. For example, visible light having different wavelengths may be used as the _first visible light V1 and the _second visible light V2. For example, if the wavelength of the _first visible light V1 is in the red wavelength range and the wavelength of the _second visible light V2 is in the green wavelength range, the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 24, a color close to yellow, which is a mixture of the red color of the _first visible light V1 and the green color of the _second visible light V2, is observed in the output overlap region. When this color changes to red, it can be determined that a disconnection has occurred in the second optical waveguide 24 through which the _second visible light V2, which is green light, propagates. Similarly, when it changes to green, it can be determined that the first optical waveguide 14 through which the first visible light V ₁ , which is red light, is propagated is broken.

また、第１の可視光Ｖ₁の時間的出力パターンと第２の可視光Ｖ₂の時間的出力パターンとが異なるようにしてもよい。例えば、図２Ｂに示すように、第１の可視光Ｖ₁としてパルス幅Ｗ₁を有するパルス光を用い、第２の可視光Ｖ₂としてパルス幅Ｗ₁よりも短いパルス幅Ｗ₂を有するパルス光を用い、第１の可視光Ｖ₁と第２の可視光Ｖ₂の周期を同一にしてもよい。そして、制御部４０によって第１の可視光Ｖ₁のパルスと第２の可視光Ｖ₂のパルスの位相が逆になるように制御してもよい。この場合には、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれにも断線が生じていない状態では、出力重複領域に常に一定のパワーの可視光が観察されるが、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれかに断線が生じると出力重複領域が点滅することとなる。この場合において、消灯している期間が短い（Ｗ₂）ときは、第２の可視光Ｖ₂が伝搬する第２の光導波路２４に断線が生じたと判断することができ、消灯している期間が長い（Ｗ₁）ときは、第１の可視光Ｖ₁が伝搬する第１の光導波路１４に断線が生じたと判断することができる。 Also, the temporal output pattern of the _first visible light V1 and the temporal output pattern of the _second visible light V2 may be different. For example, as shown in FIG. 2B, a pulsed light having _a pulse width W1 is used as the _first visible light V1, and a pulse having _a pulse width W2 shorter _than the pulse width W1 is used as the _second visible light V2. The light may be used such that the periods of the _first visible light V1 and the _second visible light V2 are the same. Then, the control unit 40 may perform control so that the phases of the pulse of the _first visible light V1 and the pulse of the _second visible light V2 are reversed. In this case, visible light with a constant power is always observed in the output overlap region when there is no disconnection in either the first optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24. If a disconnection occurs in either the optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24, the output overlapping region blinks. In this case, when the light-off period is short (W ₂ ), it can be determined that a disconnection has occurred in the second optical waveguide 24 through which the second visible light V ₂ propagates. is long (W ₁ ), it can be determined that a disconnection has occurred in the first optical waveguide 14 through which the first visible light V ₁ propagates.

また、図２Ｃに示すように、第１の可視光Ｖ₁として連続光を用い、第２の可視光Ｖ₂としてパルス光を用いてもよい。この場合には、第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４のいずれにも断線が生じていない状態では、出力重複領域は連続点灯しつつ、第２の可視光Ｖ₂のパルスの周期で輝度が高くなる。輝度の周期的変化がなくなり、一定のパワーの可視光が観察されるようになると、パルス光である第２の可視光Ｖ₂が伝搬する第２の光導波路２４に断線が生じたと判断することができる。また、出力重複領域が点滅し始めた場合には、連続光である第１の可視光Ｖ₁が伝搬する第１の光導波路１４に断線が生じたと判断することができる。 Alternatively, as shown in FIG. 2C, continuous light may be used as the _first visible light V1, and pulsed light may be used as the _second visible light V2. In this case, when there is no disconnection in either the first optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24, the output overlap region is continuously lit while the pulse period of the second visible light V ₂ is maintained. , the brightness increases. When the periodic change in brightness disappears and visible light with a constant power is observed, it is determined that the second optical waveguide 24 through which the _second visible light V2, which is the pulse light, propagates is broken. can be done. Further, when the output overlap region starts blinking, it can be determined that the first optical waveguide 14 through which the first visible light V ₁ , which is continuous light, propagates is broken.

また、第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂として異なる波長を有する可視光を用い、さらに第１の可視光Ｖ₁の時間的出力パターンと第２の可視光Ｖ₂の時間的出力パターンとが異なるようにしてもよい。 Also, visible lights having different wavelengths are used as the _first visible light V1 and the _second visible light V2, and the temporal output pattern of the _first visible light V1 and the temporal output pattern of the _second visible light V2 are used. The target output pattern may be different.

上述の例では、第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂を外部から観察することにより第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４の断線の発生を検出しているが、第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂のパワーを例えば光検出器で測定することにより第１の光導波路１４及び第２の光導波路２４の断線の発生を検出してもよい。第１の可視光Ｖ₁及び第２の可視光Ｖ₂の観察又は測定は、第１のレーザ光Ｌ₁及び第２のレーザ光Ｌ₂が出力部３０から出力されている間に行ってもよいし、第１のレーザ光Ｌ₁及び第２のレーザ光Ｌ₂の出力を停止しているときに行ってもよい。 In the above example, the occurrence of disconnection of the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 24 is detected by observing the _first visible light V1 and the _second visible light V2 from the outside. , the occurrence of disconnection of the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 24 can be detected by measuring the power of the first visible light V ₁ and the second visible light V ₂ with, for example, a photodetector. good. Observation or measurement of the _first visible light V1 and the _second visible light V2 may be performed while the _first laser light L1 and the _second laser light L2 are being output from the output unit 30. Alternatively, it may be performed while the outputs of the _first laser beam L1 and the _second laser beam L2 are stopped.

以下、本発明を適用したレーザ装置の具体例について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るレーザ装置の第１の例１０１を模式的に示すブロック図である。このレーザ装置１０１は、複数のファイバレーザユニット１１０と、それぞれのファイバレーザユニット１１０から出力されるレーザ光を伝搬する光ファイバ１２０と、光ファイバ１２０を伝搬するレーザ光を結合する出力光コンバイナ１３０と、出力光コンバイナ１３０から延びるデリバリファイバ１４０と、デリバリファイバ１４０の端部に設けられた出力部１５０とを有している。デリバリファイバ１４０は、コアと、コアの周囲を覆い、コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドとを有している。 A specific example of a laser device to which the present invention is applied will be described below. FIG. 3 is a block diagram schematically showing a first example 101 of a laser device according to one embodiment of the invention. This laser device 101 includes a plurality of fiber laser units 110, an optical fiber 120 for propagating the laser light output from each fiber laser unit 110, and an output light combiner 130 for combining the laser light propagating through the optical fiber 120. , a delivery fiber 140 extending from the output light combiner 130 and an output section 150 provided at the end of the delivery fiber 140 . The delivery fiber 140 has a core and a clad surrounding the core and having a lower refractive index than the core.

図４は、ファイバレーザユニット１１０の構成を模式的に示すブロック図である。図４に示すように、ファイバレーザユニット１１０は、レーザ光を増幅可能な増幅用光ファイバ１１１を含む光共振器１１２と、光共振器１１２の一端側（前方）から光共振器１１２に励起光を供給する複数の前方励起光源１１３Ａと、光共振器１１２の他端側（後方）から光共振器１１２に励起光を供給する複数の後方励起光源１１３Ｂと、光共振器１１２の一端側（前方）から光共振器１１２に可視光を供給する可視光源１１４と、前方励起光源１１３Ａから出力される励起光及び可視光源１１４から出力される可視光を結合して光共振器１１２に導入する前方光コンバイナ１１５Ａと、後方励起光源１１３Ｂから出力される励起光を結合して光共振器１１２に導入する後方光コンバイナ１１５Ｂとを備えている。後方光コンバイナ１１５Ｂには上述した光ファイバ１２０が接続されている。 FIG. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of the fiber laser unit 110. As shown in FIG. As shown in FIG. 4, the fiber laser unit 110 includes an optical resonator 112 including an amplification optical fiber 111 capable of amplifying laser light, and pumping light to the optical resonator 112 from one end side (front) of the optical resonator 112 . , a plurality of backward pumping light sources 113B that supply pumping light to the optical resonator 112 from the other end side (rear side) of the optical resonator 112, one end side (front side) of the optical resonator 112 ) to the optical resonator 112, and the forward light that couples the excitation light output from the forward excitation light source 113A and the visible light output from the visible light source 114 and introduces it into the optical resonator 112. A combiner 115A and a backward optical combiner 115B for coupling the excitation light output from the backward excitation light source 113B and introducing it into the optical resonator 112 are provided. The optical fiber 120 described above is connected to the rear optical combiner 115B.

光共振器１１２は、希土類元素が添加されたコアを有する増幅用光ファイバ１１１と、所定の波長帯の光を高い反射率で反射する高反射部１１６Ａと、この波長帯の光を高反射部１１６Ａよりも低い反射率で反射する低反射部１１６Ｂとを含んでいる。高反射部１１６Ａ及び低反射部１１６Ｂは、例えば、周期的に光ファイバの屈折率を変化させて形成したファイバブラッググレーティングやミラーにより構成される。図示の例では、高反射部１１６Ａ及び低反射部１１６Ｂをファイバブラッググレーティングにより構成している。 The optical resonator 112 includes an amplification optical fiber 111 having a core doped with a rare earth element, a high reflection portion 116A that reflects light in a predetermined wavelength band with high reflectance, and a high reflection portion 116A that reflects light in this wavelength band. and a low reflection portion 116B that reflects with a lower reflectance than 116A. The high reflection portion 116A and the low reflection portion 116B are configured by, for example, fiber Bragg gratings and mirrors formed by periodically changing the refractive index of an optical fiber. In the illustrated example, the high reflection portion 116A and the low reflection portion 116B are composed of fiber Bragg gratings.

増幅用光ファイバ１１１は、例えばダブルクラッドファイバによって構成され、例えばイッテルビウム（Ｙｂ）やエルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｒ）、ネオジム（Ｎｄ）などの希土類元素が添加されたコアと、コアの周囲に形成された内側クラッドと、内側クラッドの周囲に形成された外側クラッドとを有する。内側クラッドは、コアの屈折率よりも低い屈折率の材料（例えばＳｉＯ₂）から構成され、コアの内部は増幅されたレーザ光（信号光）が伝搬する光導波路となっている。また、外側クラッドは、内側クラッドの屈折率よりも低い屈折率の樹脂（例えば低屈折率ポリマー）から構成され、コア及び内側クラッドの内部は励起光が伝搬する光導波路となっている。 The amplification optical fiber 111 is composed of, for example, a double clad fiber, and includes a core doped with a rare earth element such as ytterbium (Yb), erbium (Er), thulium (Tr), and neodymium (Nd), and It has a formed inner cladding and an outer cladding formed around the inner cladding. The inner clad is made of a material (for example, SiO ₂ ) with a refractive index lower than that of the core, and the inside of the core serves as an optical waveguide through which amplified laser light (signal light) propagates. The outer clad is made of a resin having a lower refractive index than the inner clad (for example, a low refractive index polymer), and the interior of the core and the inner clad serves as an optical waveguide through which excitation light propagates.

前方励起光源１１３Ａ及び後方励起光源１１３Ｂとしては、例えば、波長９７５ｎｍのレーザ光を出射可能な高出力マルチモード半導体レーザ（ＬＤ）を用いることができる。前方励起光源１１３Ａで生成される励起光の波長と後方励起光源１１３Ｂで生成される励起光の波長は同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、可視光源１１４としては、例えば赤色光や緑色光などの可視光を出射可能な可視光源を用いることができる。 As the forward pumping light source 113A and the backward pumping light source 113B, for example, a high output multimode semiconductor laser (LD) capable of emitting laser light with a wavelength of 975 nm can be used. The wavelength of the excitation light generated by the forward excitation light source 113A and the wavelength of the excitation light generated by the backward excitation light source 113B may be the same or different. As the visible light source 114, a visible light source capable of emitting visible light such as red light or green light can be used.

前方励起光源１１３Ａは前方励起光ファイバ１１７Ａによって前方光コンバイナ１１５Ａに接続されている。この前方励起光ファイバ１１７Ａは、コアと、コアの周囲を覆い、コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドとを有しており、前方励起光ファイバ１１７Ａのコアの内部には、前方励起光源１１３Ａで生成された励起光が伝搬する光導波路が形成される。これにより、前方励起光源１１３Ａで生成された励起光は、前方励起光ファイバ１１７Ａのコアを伝搬して前方光コンバイナ１１５Ａに向かうようになっている。 Forward pump light source 113A is connected to forward light combiner 115A by forward pump optical fiber 117A. The forward pumping optical fiber 117A has a core and a clad surrounding the core and having a lower refractive index than the core. An optical waveguide is formed through which the excitation light generated by the light source 113A propagates. As a result, the pumping light generated by the forward pumping light source 113A propagates through the core of the forward pumping optical fiber 117A and travels toward the forward light combiner 115A.

可視光源１１４は可視光ファイバ１１８によって前方光コンバイナ１１５Ａに接続されている。この可視光ファイバ１１８は、コアと、コアの周囲を覆い、コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドとを有しており、可視光ファイバ１１８のコアの内部には、可視光源１１４で生成された可視光が伝搬する光導波路が形成される。これにより、可視光源１１４で生成された可視光は、可視光ファイバ１１８のコアを伝搬して前方光コンバイナ１１５Ａに向かうようになっている。 Visible light source 114 is connected by visible light fiber 118 to forward light combiner 115A. This visible light fiber 118 has a core and a clad that surrounds the core and has a lower refractive index than the core. An optical waveguide is formed through which the generated visible light propagates. As a result, the visible light generated by the visible light source 114 propagates through the core of the visible optical fiber 118 and travels toward the forward light combiner 115A.

前方光コンバイナ１１５Ａと光共振器１１２の高反射部１１６Ａとは光ファイバ１１９Ａによって接続されている。この光ファイバ１１９Ａは、例えばダブルクラッドファイバであり、コアと、コアの周囲に形成された内側クラッドと、内側クラッドの周囲に形成された外側クラッドとを有する。内側クラッドは、コアの屈折率よりも低い屈折率の材料から構成され、コアの内部には光導波路が形成されている。また、外側クラッドは、内側クラッドの屈折率よりも低い屈折率の樹脂から構成され、コア及び内側クラッドの内部には光導波路が形成されている。光ファイバ１１９Ａのコア及び内側クラッドはそれぞれ増幅用光ファイバ１１１のコア及び内側クラッドと光学的に結合されている。上述した高反射部１１６Ａは、光ファイバ１１９Ａの途中に形成してもよいし、あるいは、増幅用光ファイバ１１１の途中に形成してもよい。 The front optical combiner 115A and the highly reflective portion 116A of the optical resonator 112 are connected by an optical fiber 119A. This optical fiber 119A is, for example, a double clad fiber, and has a core, an inner clad formed around the core, and an outer clad formed around the inner clad. The inner clad is made of a material with a lower refractive index than the core, and an optical waveguide is formed inside the core. The outer clad is made of a resin having a refractive index lower than that of the inner clad, and an optical waveguide is formed inside the core and the inner clad. The core and inner cladding of optical fiber 119A are optically coupled to the core and inner cladding of amplifying optical fiber 111, respectively. The above-described high reflection portion 116A may be formed in the middle of the optical fiber 119A, or may be formed in the middle of the amplification optical fiber 111. FIG.

上述した前方光コンバイナ１１５Ａは、前方励起光源１１３Ａから延びる前方励起光ファイバ１１７Ａのコアを光ファイバ１１９Ａの内側クラッドに光学的に結合するとともに、可視光源１１４から延びる可視光ファイバ１１８のコアを光ファイバ１１９Ａのコアに光学的に結合するように構成されている。このような構成により、前方励起光源１１３Ａで生成された励起光は、前方励起光ファイバ１１７Ａのコアを通って前方光コンバイナ１１５Ａによって光ファイバ１１９Ａの内側クラッドに導入され、光ファイバ１１９Ａの内側クラッド及びコアを伝搬する。また、可視光源１１４で生成された可視光は、可視光ファイバ１１８のコアを通って前方光コンバイナ１１５Ａによって光ファイバ１１９Ａのコアに導入され、光ファイバ１１９Ａのコアを伝搬する。 The forward light combiner 115A described above optically couples the core of the forward pumping optical fiber 117A extending from the forward pumping light source 113A to the inner cladding of the optical fiber 119A and the core of the visible light fiber 118 extending from the visible light source 114 to the optical fiber. It is configured to optically couple to the core of 119A. With this configuration, the pump light generated by the forward pump light source 113A is introduced into the inner cladding of the optical fiber 119A by the forward light combiner 115A through the core of the forward pump optical fiber 117A. Propagate the core. Visible light generated by visible light source 114 passes through the core of visible light fiber 118 and is introduced into the core of optical fiber 119A by forward light combiner 115A, and propagates through the core of optical fiber 119A.

光ファイバ１１９Ａの内側クラッド及びコアを伝搬する励起光は、さらに増幅用光ファイバ１１１に導入され、増幅用光ファイバ１１１の内側クラッド及びコアを伝搬する。また、光ファイバ１１９Ａのコアを伝搬する可視光は、さらに増幅用光ファイバ１１１に導入され、増幅用光ファイバ１１１のコアを伝搬する。 The pumping light propagating through the inner cladding and core of the optical fiber 119 A is further introduced into the amplification optical fiber 111 and propagates through the inner cladding and core of the amplification optical fiber 111 . Also, the visible light propagating through the core of the optical fiber 119A is further introduced into the amplification optical fiber 111 and propagates through the core of the amplification optical fiber 111 .

後方励起光源１１３Ｂは後方励起光ファイバ１１７Ｂによって後方光コンバイナ１１５Ｂに接続されている。この後方励起光ファイバ１１７Ｂは、コアと、コアの周囲を覆い、コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドとを有しており、後方励起光ファイバ１１７Ｂのコアの内部には、後方励起光源１１３Ｂで生成された励起光が伝搬する光導波路が形成される。これにより、後方励起光源１１３Ｂで生成された励起光が、後方励起光ファイバ１１７Ｂのコアを伝搬して後方光コンバイナ１１５Ｂに向かうようになっている。 Back pump light source 113B is connected to back light combiner 115B by back pump optical fiber 117B. The backward pumping optical fiber 117B has a core and a clad surrounding the core and having a lower refractive index than the core. An optical waveguide is formed through which the excitation light generated by the light source 113B propagates. As a result, the pumping light generated by the backward pumping light source 113B propagates through the core of the backward pumping optical fiber 117B and travels toward the backward light combiner 115B.

後方光コンバイナ１１５Ｂと光共振器１１２の低反射部１１６Ｂとは光ファイバ１１９Ｂによって接続されている。この光ファイバ１１９Ｂは、例えばダブルクラッドファイバであり、コアと、コアの周囲に形成された内側クラッドと、内側クラッドの周囲に形成された外側クラッドとを有する。内側クラッドは、コアの屈折率よりも低い屈折率の材料から構成され、コアの内部には光導波路が形成されている。また、外側クラッドは、内側クラッドの屈折率よりも低い屈折率の樹脂から構成され、コア及び内側クラッドの内部には光導波路が形成されている。光ファイバ１１９Ｂのコア及び内側クラッドはそれぞれ増幅用光ファイバ１１１のコア及び内側クラッドと光学的に結合されている。上述した低反射部１１６Ｂは、光ファイバ１１９Ｂの途中に形成してもよいし、あるいは、増幅用光ファイバ１１１の途中に形成してもよい。 The rear optical combiner 115B and the low reflection portion 116B of the optical resonator 112 are connected by an optical fiber 119B. This optical fiber 119B is, for example, a double clad fiber, and has a core, an inner clad formed around the core, and an outer clad formed around the inner clad. The inner clad is made of a material with a lower refractive index than the core, and an optical waveguide is formed inside the core. The outer clad is made of a resin having a refractive index lower than that of the inner clad, and an optical waveguide is formed inside the core and the inner clad. The core and inner cladding of optical fiber 119B are optically coupled to the core and inner cladding of amplifying optical fiber 111, respectively. The low reflection portion 116B described above may be formed in the middle of the optical fiber 119B or may be formed in the middle of the amplification optical fiber 111 .

上述した後方光コンバイナ１１５Ｂは、後方励起光源１１３Ｂから延びる後方励起光ファイバ１１７Ｂのコアを光ファイバ１１９Ｂの内側クラッドに光学的に結合するとともに、光ファイバ１２０のコアを光ファイバ１１９Ｂのコアに光学的に結合するように構成されている。このような構成により、後方励起光源１１３Ｂで生成された励起光は、後方励起光ファイバ１１７Ｂのコアを通って後方光コンバイナ１１５Ｂによって光ファイバ１１９Ｂの内側クラッドに導入され、光ファイバ１１９Ｂの内側クラッド及びコアを伝搬する。この励起光は、さらに増幅用光ファイバ１１１に導入され、増幅用光ファイバ１１１の内側クラッド及びコアを伝搬する。 Back optical combiner 115B, described above, optically couples the core of back pump optical fiber 117B extending from back pump light source 113B to the inner cladding of optical fiber 119B, and optically couples the core of optical fiber 120 to the core of optical fiber 119B. configured to couple to With such a configuration, the pumping light generated by the backward pumping light source 113B passes through the core of the backward pumping optical fiber 117B and is introduced into the inner cladding of the optical fiber 119B by the backward optical combiner 115B. Propagate the core. This pumping light is further introduced into the amplification optical fiber 111 and propagates through the inner cladding and core of the amplification optical fiber 111 .

前方励起光源１１３Ａ及び後方励起光源１１３Ｂからそれぞれ前方光コンバイナ１１５Ａ及び後方光コンバイナ１１５Ｂを介して光共振器１１２に導入された励起光は、増幅用光ファイバ１１１の内側クラッド及びコアの内部を伝搬する。この励起光は、増幅用光ファイバ１１１のコアを通過する際にコアに添加された希土類元素イオンに吸収され、この希土類元素イオンが励起されて自然放出光が生じる。この自然放出光が高反射部１１６Ａと低反射部１１６Ｂとの間で再帰的に反射され、特定の波長（例えば１０６４ｎｍ）の光が増幅されてレーザ発振が生じる。このように光共振器１１２で増幅されたレーザ光は、増幅用光ファイバ１１１のコアの内部を伝搬し、その一部が低反射部１１６Ｂを透過する。低反射部１１６Ｂを透過したレーザ光は、光ファイバ１１９Ｂのコアを伝搬し、後方光コンバイナ１１５Ｂによって光ファイバ１２０のコアに導入され、ファイバレーザユニット１１０から出力される。図３に示すように、それぞれのファイバレーザユニット１１０から出力されたレーザ光Ｌは、光ファイバ１２０のコアを伝搬し、出力光コンバイナ１３０によってデリバリファイバ１４０のコアに導入され、出力部１５０から外部に例えば加工対象物に向かって出射される。 Pumping light introduced into the optical resonator 112 from the forward pumping light source 113A and the backward pumping light source 113B through the forward optical combiner 115A and the backward optical combiner 115B, respectively, propagates inside the inner cladding and core of the amplification optical fiber 111. . This excitation light is absorbed by the rare earth element ions added to the core when passing through the core of the amplification optical fiber 111, and the rare earth element ions are excited to generate spontaneous emission light. This spontaneous emission light is retro-reflected between the high reflection portion 116A and the low reflection portion 116B, and light of a specific wavelength (for example, 1064 nm) is amplified to generate laser oscillation. The laser light amplified by the optical resonator 112 in this way propagates inside the core of the amplification optical fiber 111, and part of it passes through the low reflection portion 116B. The laser light transmitted through the low reflection portion 116B propagates through the core of the optical fiber 119B, is introduced into the core of the optical fiber 120 by the backward optical combiner 115B, and is output from the fiber laser unit 110. FIG. As shown in FIG. 3, the laser light L output from each fiber laser unit 110 propagates through the core of the optical fiber 120, is introduced into the core of the delivery fiber 140 by the output light combiner 130, and is output from the output section 150 to the outside. , for example toward the workpiece.

また、それぞれのファイバレーザユニット１１０の可視光源１１４で生成された可視光は、可視光ファイバ１１８のコア、光ファイバ１１９Ａのコア、及び増幅用光ファイバ１１１のコアを伝搬するが、低反射部１１６Ｂは可視光の波長の光を透過するようになっているため、可視光は、低反射部１１６Ｂを透過して、レーザ光とともに光ファイバ１１９Ｂのコアを通って後方光コンバイナ１１５Ｂによって光ファイバ１２０のコアに導入され、ファイバレーザユニット１１０から出力される。図３に示すように、それぞれのファイバレーザユニット１１０から出力された可視光Ｖは、光ファイバ１２０のコアを伝搬し、出力光コンバイナ１３０によってデリバリファイバ１４０のコアに導入され、出力部１５０から出力レーザ光Ｌととともに外部に出射される。このとき、複数のファイバレーザユニット１１０から出力される可視光は、互いに空間的に重なるように出力部１５０から出力される。 Also, the visible light generated by the visible light source 114 of each fiber laser unit 110 propagates through the core of the visible light fiber 118, the core of the optical fiber 119A, and the core of the amplification optical fiber 111. , the visible light passes through the low-reflection portion 116B, passes through the core of the optical fiber 119B together with the laser light, and passes through the optical fiber 120 through the rear optical combiner 115B. It is introduced into the core and output from the fiber laser unit 110 . As shown in FIG. 3, visible light V output from each fiber laser unit 110 propagates through the core of the optical fiber 120, is introduced into the core of the delivery fiber 140 by the output light combiner 130, and is output from the output section 150. Together with the laser light L, it is emitted to the outside. At this time, the visible lights output from the plurality of fiber laser units 110 are output from the output section 150 so as to spatially overlap each other.

このような構成においては、複数のファイバレーザユニット１１０が図１の第１のレーザ光源１０又は第２のレーザ光源２０に相当し、複数のファイバレーザユニット１１０中の可視光源１１４が図１の第１の可視光源１２又は第２の可視光源２２に相当する。また、光ファイバ１２０が図１の第１の光導波路１４又は第２の光導波路２４に相当し、出力部１５０が図１の出力部３０に相当する。 In such a configuration, the multiple fiber laser units 110 correspond to the first laser light source 10 or the second laser light source 20 in FIG. It corresponds to one visible light source 12 or a second visible light source 22 . The optical fiber 120 corresponds to the first optical waveguide 14 or the second optical waveguide 24 in FIG. 1, and the output section 150 corresponds to the output section 30 in FIG.

複数のファイバレーザユニット１１０の可視光源１１４から同一の光学特性を有する可視光を出力した場合には、いずれかの光ファイバ１２０又はファイバレーザユニット１１０内の光路に断線が生じると出力重複領域の可視光Ｖのパワーが減少するため、外部から出力重複領域の可視光Ｖのパワーを観察又は測定することで、いずれかの光ファイバ１２０（及びこれに接続されるファイバレーザユニット１１０内の光路）に断線が生じたことを検出することができる。 When visible light having the same optical characteristics is output from the visible light sources 114 of a plurality of fiber laser units 110, if a disconnection occurs in any of the optical fibers 120 or the optical path within the fiber laser unit 110, the output overlap region will be visible. Since the power of the light V decreases, by observing or measuring the power of the visible light V in the output overlap region from the outside, it is possible to It is possible to detect that a disconnection has occurred.

また、複数のファイバレーザユニット１１０の可視光源１１４から異なる光学特性を有する可視光を出力した場合には、上述したように、出力重複領域における可視光Ｖの光学特性の変化を観察又は測定することにより、断線が生じた光ファイバ１２０を特定することができる。なお、複数の可視光源１１４の一部から異なる光学特性の可視光を出力し、他の可視光源から同一の光学特性の可視光を出力することとしてもよい。 In addition, when visible light having different optical characteristics is output from the visible light sources 114 of the plurality of fiber laser units 110, as described above, changes in the optical characteristics of the visible light V in the output overlap region can be observed or measured. , it is possible to identify the optical fiber 120 in which the disconnection has occurred. Note that visible light with different optical characteristics may be output from some of the plurality of visible light sources 114, and visible light with the same optical characteristics may be output from the other visible light sources.

この例におけるデリバリファイバ１４０は単一のコアを有しているが、デリバリファイバ１４０は複数のコアを有していてもよい。例えば、デリバリファイバ１４０として図５に示すように複数のコア層を有するデリバリファイバ１４０’を用いてもよい。図５に示すデリバリファイバ１４０’は、センタコア１４１と、センタコア１４１の周囲を覆う内側クラッド１４２と、内側クラッド１４２の周囲を覆うリングコア１４３と、リングコア１４３の周囲を覆う外側クラッド１４４とを有している。内側クラッド１４２の屈折率はセンタコア１４１及びリングコア１４３の屈折率よりも低くなっており、外側クラッド１４４の屈折率はリングコア１４３の屈折率よりも低くなっている。これにより、センタコア１４１の内部には光が伝搬する第１の光導波路が形成され、リングコア１４３の内部には光が伝搬する第２の光導波路が形成される。このように、それぞれ独立した光導波路であるセンタコア１４１とリングコア１４３とがデリバリファイバ１４０’の内部に同心状に配置されている。この例では、リングコア１４３の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率媒質として、リングコア１４３の周囲に外側クラッド１４４が形成されているが、このような低屈折率媒質は、外側クラッド１４４のような被覆層に限られるものではなく、例えばリングコア１４３の周囲に空気の層を形成し、この空気の層を低屈折率媒質として用いてもよい。 Although delivery fiber 140 in this example has a single core, delivery fiber 140 may have multiple cores. For example, as the delivery fiber 140, a delivery fiber 140' having a plurality of core layers may be used as shown in FIG. The delivery fiber 140′ shown in FIG. 5 has a center core 141, an inner clad 142 surrounding the center core 141, a ring core 143 surrounding the inner clad 142, and an outer clad 144 surrounding the ring core 143. there is The inner clad 142 has a lower refractive index than the center core 141 and the ring core 143 , and the outer clad 144 has a lower refractive index than the ring core 143 . Thereby, a first optical waveguide through which light propagates is formed inside the center core 141 , and a second optical waveguide through which light propagates is formed inside the ring core 143 . Thus, the center core 141 and the ring core 143, which are independent optical waveguides, are concentrically arranged inside the delivery fiber 140'. In this example, an outer clad 144 is formed around the ring core 143 as a low refractive index medium having a refractive index lower than that of the ring core 143 . For example, an air layer may be formed around the ring core 143 and used as the low refractive index medium.

このような構成においては、複数のファイバレーザユニット１１０から延びる光ファイバ１２０の一部が出力光コンバイナ１３０によってデリバリファイバ１４０’のセンタコア１４１と光学的に接続され、他の光ファイバ１２０が出力光コンバイナ１３０によってデリバリファイバ１４０’のリングコア１４３と光学的に接続される。この場合には、センタコア１４１とこれに接続される光ファイバ１２０が図１の第１の光導波路１４（又は第２の光導波路２４）に相当し、リングコア１４３とこれに接続される光ファイバ１２０が図１の第２の光導波路２４（又は第１の光導波路１４）に相当する。したがって、上記と同様に、出力部１５０から出力される可視光Ｖの変化を観察又は測定することによって、いずれかの光ファイバ１２０に断線が生じたことを検出することができる。特に、デリバリファイバ１４０’のセンタコア１４１を伝搬した可視光Ｖのビーム形状とリングコア１４３を伝搬した可視光Ｖのビーム形状とが異なるため、これらの可視光Ｖを区別して観察又は測定しやすい。 In such a configuration, some of the optical fibers 120 extending from the plurality of fiber laser units 110 are optically connected to the center core 141 of the delivery fiber 140' by the output optical combiner 130, and the other optical fibers 120 are connected to the output optical combiner. 130 is optically connected to the ring core 143 of the delivery fiber 140'. In this case, the center core 141 and the optical fiber 120 connected thereto correspond to the first optical waveguide 14 (or the second optical waveguide 24) in FIG. corresponds to the second optical waveguide 24 (or the first optical waveguide 14) in FIG. Therefore, in the same manner as described above, by observing or measuring changes in the visible light V output from the output unit 150, it is possible to detect that any one of the optical fibers 120 has been broken. In particular, since the beam shape of the visible light V propagated through the center core 141 of the delivery fiber 140' and the beam shape of the visible light V propagated through the ring core 143 are different, it is easy to observe or measure these visible lights V separately.

図６は、本発明の一実施形態に係るレーザ装置の第２の例２０１を模式的に示すブロック図である。このレーザ装置２０１は、上述した複数のファイバレーザユニット１１０（１１０Ａ及び１１０Ｂ）と、ファイバレーザユニット１１０Ａで生成されたレーザ光が伝搬する光ファイバ２２０Ａと、ファイバレーザユニット１１０Ｂで生成されたレーザ光が伝搬する光ファイバ２２０Ｂと、上述したデリバリファイバ１４０’と、光ファイバ２２０Ａ，２２０Ｂのそれぞれをデリバリファイバ１４０’の光導波路に光学的に接続する出力光コンバイナ２３０と、デリバリファイバ１４０’の端部に設けられた出力部１５０とを有している。 FIG. 6 is a block diagram schematically showing a second example 201 of a laser device according to one embodiment of the invention. This laser device 201 includes the plurality of fiber laser units 110 (110A and 110B) described above, an optical fiber 220A through which the laser light generated by the fiber laser unit 110A propagates, and the laser light generated by the fiber laser unit 110B. the propagating optical fiber 220B, the delivery fiber 140' described above, an output optical combiner 230 that optically connects each of the optical fibers 220A and 220B to the optical waveguide of the delivery fiber 140'; and an output unit 150 provided.

出力光コンバイナ２３０は、光ファイバ２２０Ａが接続されるブリッジファイバ２３１と、ブリッジファイバ２３１に接続される中間光ファイバ２３２と、光ファイバ２２０Ｂ及び中間光ファイバ２３２が接続される光コンバイナ２３３とを含んでいる。この例では、出力光コンバイナ２３０は、光ファイバ２２０Ａをデリバリファイバ１４０’のセンタコア１４１（図５参照）に光学的に接続し、光ファイバ２２０Ｂをデリバリファイバ１４０’のリングコア１４３（図５参照）に光学的に接続するものである。 The output optical combiner 230 includes a bridge fiber 231 to which the optical fiber 220A is connected, an intermediate optical fiber 232 to which the bridge fiber 231 is connected, and an optical combiner 233 to which the optical fiber 220B and the intermediate optical fiber 232 are connected. there is In this example, output optical combiner 230 optically connects optical fiber 220A to center core 141 (see FIG. 5) of delivery fiber 140' and optical fiber 220B to ring core 143 (see FIG. 5) of delivery fiber 140'. It is optically connected.

ブリッジファイバ２３１は、コアと、コアの周囲を覆うクラッドとを有している。クラッドの屈折率はコアの屈折率よりも低くなっており、コアの内部には光が伝搬する光導波路が形成されている。例えば、コアの周囲に空気の層を形成し、この空気の層をクラッドの代わりに用いることも可能である。このようなコア－クラッド構造を内部に有するブリッジファイバ２３１は、光軸に沿って一定の外径で延びる円筒部２３４と、円筒部２３４から光軸に沿って次第に外径が小さくなる縮径部２３５とを含んでいる。 The bridge fiber 231 has a core and a clad surrounding the core. The clad has a lower refractive index than the core, and an optical waveguide through which light propagates is formed inside the core. For example, it is possible to form an air layer around the core and use this air layer instead of the clad. The bridge fiber 231 having such a core-clad structure inside has a cylindrical portion 234 extending with a constant outer diameter along the optical axis and a reduced diameter portion whose outer diameter gradually decreases along the optical axis from the cylindrical portion 234. 235.

円筒部２３４の上流側端面には、光ファイバ２２０Ａの下流側端部が融着接続されている。また、縮径部２３５の下流側端面には、中間光ファイバ２３２の上流側端部が融着接続されている。ブリッジファイバ２３１の上流側端面におけるコアの大きさは、すべての光ファイバ２２０Ａのコアを内部に包含できるような大きさとなっており、光ファイバ２２０Ａは、光ファイバ２２０Ａのコアがブリッジファイバ２３１の上流側端面におけるコアの領域内に位置するようにブリッジファイバ２３１に融着接続される。このように、ブリッジファイバ２３１は、光ファイバ２２０Ａのコアを伝搬するレーザ光をそのコアの内部に伝搬させ、縮径部２３５によってそのビーム径を小さくするように構成されている。 The downstream end of the optical fiber 220A is fusion-spliced to the upstream end face of the cylindrical portion 234 . Also, the upstream end of the intermediate optical fiber 232 is fusion spliced to the downstream end face of the reduced diameter portion 235 . The size of the core at the upstream end face of the bridge fiber 231 is such that the cores of all the optical fibers 220A can be contained inside. It is fusion spliced to the bridge fiber 231 so as to lie within the region of the core at the side end face. In this way, the bridge fiber 231 is configured to propagate the laser light propagating through the core of the optical fiber 220A inside the core and reduce the beam diameter by the diameter reducing portion 235 .

中間光ファイバ２３２は、コアと、コアの周囲を覆うクラッドとを有している。クラッドの屈折率はコアの屈折率よりも低くなっており、コアの内部には光が伝搬する光導波路が形成されている。中間光ファイバ２３２のコアの大きさは、ブリッジファイバ２３１の下流側端面におけるコアの大きさ以上となっており、ブリッジファイバ２３１と中間光ファイバ２３２とは、ブリッジファイバ２３１の下流側端面におけるコアが中間光ファイバ２３２のコアの領域内に位置するように融着接続される。これにより、ブリッジファイバ２３１のコアを伝搬する光の大部分が中間光ファイバ２３２のコアに光学的に結合するようになっている。このように、中間光ファイバ２３２は、ブリッジファイバ２３１から伝搬してきたレーザ光をそのコアの内部に伝搬させるように構成されている。 The intermediate optical fiber 232 has a core and a clad surrounding the core. The clad has a lower refractive index than the core, and an optical waveguide through which light propagates is formed inside the core. The size of the core of the intermediate optical fiber 232 is equal to or larger than the size of the core at the downstream end face of the bridge fiber 231, and the bridge fiber 231 and the intermediate optical fiber 232 have a core at the downstream end face of the bridge fiber 231. It is fusion spliced to lie within the region of the core of intermediate optical fiber 232 . As a result, most of the light propagating through the core of bridge fiber 231 is optically coupled into the core of intermediate optical fiber 232 . Thus, the intermediate optical fiber 232 is configured to propagate the laser light propagated from the bridge fiber 231 inside its core.

光コンバイナ２３３は、光ファイバ２２０Ｂのコアをデリバリファイバ１４０’のリングコア１４３に光学的に結合するとともに、中間光ファイバ２３２のコアをデリバリファイバ１４０’のセンタコア１４１に光学的に結合するように構成されている。具体的には、光ファイバ２２０Ｂの下流側端部がデリバリファイバ１４０’のリングコア１４３に融着接続されており、中間光ファイバ２３２の下流側端部がデリバリファイバ１４０’のセンタコア１４１に融着接続されている。 Optical combiner 233 is configured to optically couple the core of optical fiber 220B to ring core 143 of delivery fiber 140' and to optically couple the core of intermediate optical fiber 232 to center core 141 of delivery fiber 140'. ing. Specifically, the downstream end of the optical fiber 220B is fusion spliced to the ring core 143 of the delivery fiber 140', and the downstream end of the intermediate optical fiber 232 is fusion spliced to the center core 141 of the delivery fiber 140'. It is

このような構成においては、ファイバレーザユニット１１０Ａが図１の第１のレーザ光源１０（又は第２のレーザ光源２０）に相当し、ファイバレーザユニット１１０Ａ中の可視光源１１４が図１の第１の可視光源１２（又は第２の可視光源２２）に相当する。また、ファイバレーザユニット１１０Ｂが図１の第２のレーザ光源２０（又は第１のレーザ光源１０）に相当し、ファイバレーザユニット１１０Ｂ中の可視光源１１４が図１の第２の可視光源２２（又は第１の可視光源１２）に相当する。さらに、光ファイバ２２０Ａ、ブリッジファイバ２３１、中間光ファイバ２３２、及びデリバリファイバ１４０’のセンタコア１４１が図１の第１の光導波路１４（又は第２の光導波路２４）に相当し、光ファイバ２２０Ｂ及びデリバリファイバ１４０’のリングコア１４３が図１の第２の光導波路２４（又は第１の光導波路１４）に相当する。したがって、上記と同様に、出力部１５０から出力される可視光Ｖの変化を観察又は測定することによって、いずれかの光導波路に断線が生じたことを検出することができる。 In such a configuration, the fiber laser unit 110A corresponds to the first laser light source 10 (or the second laser light source 20) in FIG. 1, and the visible light source 114 in the fiber laser unit 110A corresponds to the first laser light source in FIG. It corresponds to the visible light source 12 (or the second visible light source 22). 1, and the visible light source 114 in the fiber laser unit 110B corresponds to the second visible light source 22 (or It corresponds to the first visible light source 12). Furthermore, the optical fiber 220A, the bridge fiber 231, the intermediate optical fiber 232, and the center core 141 of the delivery fiber 140' correspond to the first optical waveguide 14 (or the second optical waveguide 24) in FIG. A ring core 143 of the delivery fiber 140' corresponds to the second optical waveguide 24 (or the first optical waveguide 14) in FIG. Therefore, in the same manner as described above, by observing or measuring changes in the visible light V output from the output unit 150, it is possible to detect that any of the optical waveguides has been broken.

以上述べたように、本発明の一態様によれば、複数のレーザ光源からの光導波路のいずれかに断線が生じたことを効果的に検出できるレーザ装置が提供される。このレーザ装置は、第１のレーザ光を出力する第１のレーザ光源と、第１の可視光を出力する第１の可視光源と、上記第１のレーザ光と上記第１の可視光とが伝搬する第１の光導波路と、第２のレーザ光を出力する第２のレーザ光源と、第２の可視光を出力する第２の可視光源と、上記第２のレーザ光と上記第２の可視光とが伝搬する第２の光導波路と、上記第１の可視光と上記第２の可視光とが少なくとも部分的に空間的に重なるように、上記第１の光導波路を伝搬してきた上記第１のレーザ光及び上記第１の可視光と上記第２の光導波路を伝搬してきた上記第２のレーザ光及び上記第２の可視光とを外部に出力する出力部とを備える。 As described above, according to one aspect of the present invention, there is provided a laser device capable of effectively detecting disconnection of any of the optical waveguides from a plurality of laser light sources. This laser device includes a first laser light source that outputs a first laser beam, a first visible light source that outputs a first visible light, and the first laser light and the first visible light. A first optical waveguide that propagates, a second laser light source that outputs a second laser beam, a second visible light source that outputs a second visible light, the second laser beam, and the second laser beam. A second optical waveguide through which visible light propagates, and the first optical waveguide propagated through the first optical waveguide such that the first visible light and the second visible light overlap at least partially spatially. and an output unit configured to output the first laser light, the first visible light, and the second laser light and the second visible light propagating through the second optical waveguide to the outside.

このようなレーザ装置においては、第１の光導波路及び第２の光導波路のいずれかに断線が生じた場合には、第１の可視光及び第２の可視光が空間的に重なって出力される領域に第１の光導波路及び第２の光導波路のうち断線の生じていない光導波路を伝搬する可視光のみが出力される。したがって、この領域に出力される可視光の変化を外部から観察又は測定することによって、第１の光導波路及び第２の光導波路の断線の発生を検出することができる。また、この領域に出力される光が可視光であるため、例えば目視などにより光の変化を外部から容易に観察することができる。さらに、第１の可視光及び第２の可視光は、第１のレーザ光及び第２のレーザ光が照射される場所を示すガイド光として用いることもできる。 In such a laser device, when disconnection occurs in either the first optical waveguide or the second optical waveguide, the first visible light and the second visible light are spatially overlapped and output. Only the visible light propagating through the optical waveguide in which there is no disconnection, out of the first optical waveguide and the second optical waveguide, is output to the region. Therefore, by observing or measuring changes in the visible light output to this region from the outside, it is possible to detect the occurrence of disconnection of the first optical waveguide and the second optical waveguide. In addition, since the light output to this region is visible light, changes in light can be easily observed from the outside, for example, visually. Furthermore, the first visible light and the second visible light can also be used as guide light that indicates where the first laser light and the second laser light are irradiated.

上記第１の可視光のパワーは上記第１のレーザ光のパワーよりも低く、上記第２の可視光のパワーは上記第２のレーザ光のパワーよりも低いことが好ましい。 Preferably, the power of the first visible light is lower than the power of the first laser light, and the power of the second visible light is lower than the power of the second laser light.

上記第１の可視光及び上記第２の可視光は同一の光学特性を有していてもよいが、断線が生じた光導波路を特定するためには、上記第１の可視光及び上記第２の可視光が異なる光学特性を有していることが好ましい。例えば、上記第１の可視光の時間的出力パターンと上記第２の可視光の時間的出力パターンとが異なっていてもよい。また、上記第１の可視光の波長と上記第２の可視光の波長とが異なっていてもよい。 The first visible light and the second visible light may have the same optical characteristics. visible light have different optical properties. For example, the temporal output pattern of the first visible light and the temporal output pattern of the second visible light may be different. Moreover, the wavelength of said 1st visible light and the wavelength of said 2nd visible light may differ.

上記レーザ装置は、上記出力部に接続されるコアを含む第１の光ファイバと、上記出力部に接続されるコアを含む第２の光ファイバとを備えていてもよい。この場合において、上記第１の光導波路を上記第１の光ファイバの上記コアにより構成し、上記第２の光導波路を上記第２の光ファイバの上記コアにより構成してもよい。このような構成によれば、異なる光ファイバのコアを伝搬した可視光が出力部の異なる位置からから出力されることとなるため、１箇所から可視光を出力する場合に比べて、出力される可視光を観察又は測定することが容易になる。 The laser device may comprise a first optical fiber including a core connected to the output and a second optical fiber including a core connected to the output. In this case, the first optical waveguide may be composed of the core of the first optical fiber, and the second optical waveguide may be composed of the core of the second optical fiber. According to such a configuration, the visible light propagated through the cores of different optical fibers is output from different positions of the output section. It becomes easier to observe or measure visible light.

上記レーザ装置は、上記出力部に接続される第１のコア及び第２のコアを含むデリバリファイバを備えていてもよい。この場合において、上記第１の光導波路を上記デリバリファイバの上記第１のコアにより構成し、上記第２の光導波路を上記デリバリファイバの上記第２のコアにより構成してもよい。このような構成によれば、デリバリファイバの異なるコアを伝搬した可視光が出力部の異なる位置からから出力されることとなるため、１箇所から可視光を出力する場合に比べて、出力される可視光を観察又は測定することが容易になる。 The laser device may comprise a delivery fiber comprising a first core and a second core connected to the output. In this case, the first optical waveguide may be composed of the first core of the delivery fiber, and the second optical waveguide may be composed of the second core of the delivery fiber. According to such a configuration, visible light propagated through different cores of the delivery fiber is output from different positions of the output section. It becomes easier to observe or measure visible light.

上記デリバリファイバは、中央部に形成された上記第１のコアとしてのセンタコアと、上記センタコアの周囲を覆うクラッドと、上記クラッドの周囲を覆う上記第２のコアとしてのリングコアとを含んでいてもよい。このような構成によれば、センタコアを伝搬した第１の可視光のビーム形状とリングコアを伝搬した第２の可視光のビーム形状とが異なるため、第１の可視光と第２の可視光とを区別して観察又は測定しやすくなる。 The delivery fiber may include a center core as the first core formed in the central portion, a clad surrounding the center core, and a ring core as the second core surrounding the clad. good. According to such a configuration, since the beam shape of the first visible light propagated through the center core and the beam shape of the second visible light propagated through the ring core are different, the first visible light and the second visible light are different. It becomes easy to distinguish and observe or measure.

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments and may be embodied in various forms within the scope of its technical concept.

１，１０１レーザ装置
１０第１のレーザ光源
１２第１の可視光源
１４第１の光導波路
２０第２のレーザ光源
２２第２の可視光源
２４第２の光導波路
３０出力部
４０制御部
１１０ファイバレーザユニット（レーザ光源）
１１１増幅用光ファイバ
１１２光共振器
１１３Ａ，１１３Ｂ励起光源
１１４可視光源
１１５Ａ，１１５Ｂ光コンバイナ
１１６Ａ高反射部
１１６Ｂ低反射部
１１７Ａ，１１７Ｂ励起光ファイバ
１１８可視光ファイバ
１２０，２２０Ａ，２２０Ｂ光ファイバ
１３０出力光コンバイナ
１４０，１４０' デリバリファイバ
１４１センタコア
１４２内側クラッド
１４３リングコア
１４４外側クラッド
１５０出力部
２０１レーザ装置
２３０出力光コンバイナ
２３１ブリッジファイバ
２３２中間光ファイバ
２３３光コンバイナ
２３４円筒部
２３５縮径部 Reference Signs List 1, 101 laser device 10 first laser light source 12 first visible light source 14 first optical waveguide 20 second laser light source 22 second visible light source 24 second optical waveguide 30 output section 40 control section 110 fiber laser Unit (laser light source)
111 Optical fiber for amplification 112 Optical resonators 113A, 113B Pumping light source 114 Visible light source 115A, 115B Optical combiner 116A High reflection part 116B Low reflection part 117A, 117B Pumping optical fiber 118 Visible light fiber 120, 220A, 220B Optical fiber 130 Output light Combiners 140, 140′ Delivery fiber 141 Center core 142 Inner cladding 143 Ring core 144 Outer cladding 150 Output section 201 Laser device 230 Output optical combiner 231 Bridge fiber 232 Intermediate optical fiber 233 Optical combiner 234 Cylindrical section 235 Reduction section

Claims

a first laser light source that outputs a first laser beam;
a first visible light source that outputs a first visible light;
a first optical waveguide through which the first laser beam and the first visible light propagate;
a second laser light source that outputs a second laser beam;
a second visible light source that outputs a second visible light;
a second optical waveguide through which the second laser light and the second visible light propagate;
the first laser light and the first visible light propagated through the first optical waveguide such that the first visible light and the second visible light are at least partially spatially overlapped; and an output unit configured to output the second laser light and the second visible light propagating through the second optical waveguide to the outside.

2. The laser device according to claim 1, wherein power of said first visible light is lower than power of said first laser light, and power of said second visible light is lower than power of said second laser light. .

3. The laser device according to claim 1, wherein said first visible light and said second visible light have different optical properties.

4. The laser device according to claim 3, wherein the temporal output pattern of said first visible light and the temporal output pattern of said second visible light are different.

5. The laser device according to claim 3, wherein the wavelength of said first visible light and the wavelength of said second visible light are different.

a first optical fiber including a core connected to the output;
a second optical fiber including a core connected to the output,
The first optical waveguide is configured by the core of the first optical fiber,
wherein the second optical waveguide is configured by the core of the second optical fiber;
6. A laser device according to any one of claims 1 to 5.

a delivery fiber comprising a first core and a second core connected to the output;
The first optical waveguide is composed of the first core of the delivery fiber,
wherein the second optical waveguide is configured by the second core of the delivery fiber;
6. A laser device according to any one of claims 1 to 5.

The delivery fiber is
a center core as the first core formed in the central portion;
a clad that surrounds the center core;
8. The laser device according to claim 7, further comprising a ring core as said second core covering said clad.